Phân tích sức chịu tải của cọc chịu nhổ ứng dụng tính toán móng cọc đường dây 220KV cầu bông đức hòa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THANH BÌNH PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦU BƠNG - ĐỨC HỒ Chun ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (60.58.60) LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.Hồ Chí Minh - Tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: T.S LÊ BÁ KHÁNH Cán chấm nhận xét 2: TS TRẦN TUẤN ANH Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 14 tháng năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS VÕ PHÁN GS.TSKH TRẦN VĂN THƠ TS NGUYỄN MINH TÂM TS TRẦN TUẤN ANH TS LÊ BÁ KHÁNH Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN THANH BÌNH Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08-10-1983 Nơi sinh: Gia Lai Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng MSHV: 09090292 1- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦU BƠNG - ĐỨC HỒ 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN: Nhiệm vụ: Nghiên cứu sức chịu tải cọc chịu nhổ Mở đầu Nội dung: Chương 1: Tổng quan loại cọc cọc chịu nhổ Chương 2: Lý thuyết xác định sức chịu tải cọc chịu nén nhổ Chương 3: Tính tốn sức chịu nhổ cọc với công thức khác Chương 4: Mô cọc chịu nhổ phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis) Kết luận kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/7/2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/12/2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS VÕ PHÁN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp ngày hôm nay, em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến tất thầy cô tận tình truyền đạt kiến thức quý báu suốt trình học, giúp đỡ em nhiều trình thực đề tài tốt nghiệp kỳ Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn PGS TS Võ Phán, chủ nhiệm Bộ môn Địa – Nền móng, đồng thời người trực tiếp hường dẫn em thực đề tài tốt nghiệp, tận tình quan tâm, giúp đỡ truyền đạt kiến thức quý báu nguồn động viên to lớn cho tác giả hoàn tất luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Bộ môn Địa – Nền móng dạy bảo truyền dạy kiến thức cho em trình học tập làm luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến toàn thầy cô hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ tạo điều kiện cho tác giả hoàn tất luận Cám ơn ý kiến đóng góp thiết thực thầy cô nhằm giúp tác giả bổ sung thêm ý thiếu sót Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo tập thể thầy cô phòng quản lý sau đại học tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả suốt khóa học Cuối xin gửi lời cám ơn chân thành đến toàn thể gia đình, người tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên em vượt qua khó khăn, thử thách để có ngày hôm Xin cám ơn tất bạn bè, người bên cạnh em lúc khó khăn thuận lợi suốt khóa học Với khả hiểu biết chắn không tránh sai lầm định xin quý Thầy cô độc giả bỏ qua dẫn cho việc hoàn thiện vốn kiến thức Trân trọng kính chào! Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2010 Trần Thanh Bình TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ ỨNGDỤNG TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦU BÔNG – ĐỨC HÒA TÓM TẮT Khi thiết kế công trình có sử dụng móng cọc việc tính toán sức chịu tải cọc quan trọng, tuỳ theo lực tác dụng lên đầu cọc mà cọc bị nén hay bị nhổ Sức chịu nén cọc bao gồm thành phần ma sát bên sức kháng mũi Khác với sức chịu nén, sức chịu nhổ cọc thành phần sức kháng mũi mà bao gồm thành phần ma sát bên khối lượng cọc khối đất bao quanh nhóm cọc Ứng với lực nhổ khác có chuyển vị tương ứng cọc nhóm cọc Đối với cọc chịu nhổ việc nhổ lên cọc dù hay nhiều làm chuyển vị, biến dạng phần công trình hay toàn công trình Vì tính toán xác sức chịu nhổ cọc có ảnh hưởng lớn đến an toàn, ổn định kinh tế cho công trình đường dây điện nói riêng công trình chịu nhổ nói chung Chính đề tài tập trung phân tích sức chịu nhổ cọc ABSTRACT SUBJECT ANALYSIS PULLING CAPACITIES OF PILE APPLICATION TO CALCULATE PILE FOUNDATION OF 220KV CAU BONG – DUC HOA TRANSMISSION LINE ABSTRACT Calculate loading capacities of concrete is very important as design foundation of building that uses pile foundation, according to loads gives on pile cap that pile will be compress or pull out Compressive capacities of pile compose boundary friction and toe resistance of pile Unlike compressive capacities, pulling capacities compose boundary friction and volume of pile or soil mass surround pile group In accordance with different pulling loads will have a displacement of pile or pile group With pulling capacities, pulling of pile also cause displacement and defomation part or gross contrustion So, sensitive calculation of pulling capacities affect to safety, regulation and economic for power line and pulling bearing contrustion generally Therefore, in my thesis analyse pulling capacities of piles MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ABSTRACT MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………………………………… 1 Đặt vấn đề nghiên cứu…………………………….………………………… Phương pháp nghiên cứu…………………………………………… ………1 Tính thực tiễn đề tài …………………….……………………………….2 Phạm vi nghiên cứu đề tài………………….………… ……………… Hạn chế đề tài…………………………………………………………… CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VÀ CỌC CHỊU NHỔ………………3 Khái niêm đất yếu……………….…………………………………………….3 Các loại cọc ưu khuyết điểm cho loại cơng trình …………… Cọc chịu nhổ…………….………………………………………………….…9 Một số cơng trình có khả bị nhổ.………………………… 12 Sự cố xảy cho cơng trình sử dụng móng cọc chịu nén nhổ - Nguyên nhân gây cố…………………………………………………………… 14 Thí nghiệm sức chịu tải cọc chịu nhổ………………………………… 16 CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NÉN & NHỔ 2.1 Lý thuyết sức chịu tải cọc chịu nén.…………………………………18 2.1.1 Sức chịu tải dọc trục cọc………….…………………………………….18 2.1.1.1Sức chịu tải dọc trục cọc theo vật liệu……….………………… ……18 2.1.1.2Sức chịu tải dọc trục cọc theo đất nền……… ……………………….20 2.2 Lý thuyết sức chịu tải cọc chịu nhổ, công thức tính…………….31 2.2.1 Sức chịu nhổ theo Shamsher……………………………………………… 31 a Sức chịu nhổ cọc đơn đất rời…………………………………….32 b Sức chịu nhổ nhóm cọc đất rời………………………………… 33 c Sức chịu nhổ cọc đơn đất dính………………………………… 35 d Sức chịu nhổ nhóm cọc đất dính…………………………………36 2.2.2 Sức chịu nhổ theo Lê Đức Thắng………………………………………… 37 2.2.3Sức chịu nhổ theo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam…………………………38 2.3 Tóm tắt lý thuyết phần tử hữu hạn………………………………………….38 2.3.1 Giới thiệu………………………………………………………………… 38 2.3.2 Trình tự phân tích………………………………………………………… 39 2.3.3 Các chương trình Plaxis……………………………………… 40 2.3.4 Các mơ hình vật liệu Plaxis………………………………………… 41 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN SỨC CHỊU NHỔ CỦA CỌC VỚI CÁC CÔNG THỨC KHÁC NHAU 3.1 Giới thiệu cơng trình đường dây 220KV Cầu Bơng – Đức Hịa………… 53 3.2 Tính tốn sức chịu nhổ cọc…………………………………………… 59 3.2.1 Tính thành phần ma sát bên………………………….…………………… 60 3.2.2 Tính tốn sức chịu nhổ cọc đơn đất dính…………………………61 3.2.3 Tính tốn sức chịu nhổ nhóm cọc đất dính……………………….64 3.2.4 Tính tốn sức chịu nhổ cọc đơn đất rời………………………… 66 3.2.5 Tính tốn sức chịu nhổ nhóm cọc đất rời……………………… 68 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG CỌC CHỊU NHỔ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM) 4.1 Cọc đơn chịu nhổ….…………………………………………………………71 4.1.1 Mô cọc đơn chịu tải trọng nhổ…………………………………… 71 4.1.2 Kết tính tốn………………………………………………………… 76 4.1.3 Kết luận…………………………….…………………………………… 82 4.2 Nhóm cọc chịu nhổ…………………………………………….………… 83 4.2.1 Nhóm cọc 2x2…………………………………………………………… 83 4.2.2 Nhóm cọc 3x3…………………………………………………………… 87 4.2.3 Nhóm cọc 4x4…………………………………………………………… 91 4.2.4 Kết luận…………………………………………………………………….95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận……………………………………………………………………96 Kiến nghị………………………………………………………………… 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………….……………………… 98 PHỤ LỤC - Số liệu địa chất - Tính tốn móng cọc TĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC -1- MỞ ĐẦU Đặt vấn đề nghiên cứu Việt Nam quốc gia phát triển, nghiệp công nghiệp hóa đại hố nhiều sở hạ tầng xây dựng lên nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội Trong nguồn điện đóng vai trị quan trọng đáng kể phục vụ sinh hoạt sản xuất tồn xã hội Chính ngày nhiều cơng trình nguồn điện đưa vào thiết kế hệ thống lưới điện mở rộng để truyền tải điện đến khắp vùng miền nước Các công trình đường dây truyền tải điện qua nhiều vùng đất có địa chất khác nhau, mà vấn đề nghiên cứu móng trụ điện cơng trình đường dây đặt Trong đề tài tơi chủ yếu tập trung nghiên cứu móng cọc qua vùng đất yếu, nơi mà tuyến đường dây qua Đặt biệt nghiên cứu móng cọc trụ điện chịu nhổ có cố chẳng hạn như: đứt dây gió thổi… mà chủ yếu tập trung vào nghiên cứu tính tốn sức chịu nhổ cọc nhằm đảm bảo chịu lực nhổ tác động lên cơng trình Ngồi kết nghiên cứu cịn áp dụng để tính tốn sức chịu tải cọc cho móng tháp trụ, tháp truyền hình, móng nhà cơng nghiệp… có lực nhổ tác dụng Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp phân tích sở lý thuyết tính sức chịu tải cọc, đặc biệt cọc chịu nhổ - Sử dụng sở lý thuyết để tính tốn giải tích cọc chịu nhổ Đồng thời kiểm tra sức chịu nhổ cọc so với lực nhổ gây nhằm đảm bảo an tồn ổn định cơng trình LỖ KHOAN : KT44 CƠNG TRÌNH : ĐƯỜNG DÂY 220kV CẦU BƠNG - ĐỨC HỊA (TKKT) Vị trí : Trụ số 44 m ♣♣ cm cm c 10 20 30 40 50 45 0 6.00 6.45 45 0 9.00 9.45 45 0 12.00 12.45 45 0 Trạng thái dẻo Á sét, Xám mềm - nửa cứng 15.00 sét trắng, xám vàng, 15.45 nâu đỏ 14 30 18.00 18.45 11 30 21.00 21.45 15 30 Bùn Xám đen, Trạng thái chảy, sét xám nâu chứa mùn thực vật ♣ 15 30 45 3.00 3.45 φ 110 ♣ Giá trị N 2.8 3.0 Phân cấp đất địa chất Mô tả Số hiệu mẫu Màu sắc Độ sâu Tên đất Kết SPT N đoạn xuyên 15 cm Phương pháp lấy mẫu Mô tả đất đá Số búa/chiều dài xuyên Mặt cắt cấu trúc lỗ khoan, mực nước ngầm 30.0 Độ sâu lấy mẫu (m) Ngày bắt đầu : 27/09/2009 Ngày kết thúc : 28/09/2009 PP Khoan : Khoan máy+SPT Tỷ lệ : 1/200 Độ sâu mực nước ngầm (m) : 0.5 Chiều dày lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Số lớp Cao độ đáy lớp (m) Cao độ (m) : Độ sâu (m) : KT44-1 u 10 ♣ 12 14 -14.2 14.2 14.2 16 18 14.8 15.0 17.8 18.0 KT44-2 u KT44-3 u ♣ 20 -21.3 21.3 7.1 22 24 Cát 26 φ 91 Xám vàng, xám trắng 28 30 -30.0 30.0 Hạt mịn - thô, trạng thái chặt vừa - chặt, chứa ≤10% (đoạn 27.828.5m chứa 4050%) cuội sỏi thạch anh cứng kích thước hmin = 3.79 (m) ==> h = 2.7 ≥ 0.7hmin = 2.65 m III/ Khả chịu lực cọc theo tải trọng tác dụng từ đỉnh móng h= 2.80 (m) Chiều cao cổ móng F= 25.00 (m²) Diện tích đế đài h1= 1.50 (m) Chiều cao đài móng V1= 9.98 (m³) Khối lượng bêtơng cổ móng V2= 37.50 (m³) Khối lượng bêtơng đài móng V3= 22.50 (m³) Đất lấp móng V4= 21.23 (m³) Đất đấp đài V5= 8.45 (m³) Khối lượng bêtơng cho 01 dầm móng 1/ Tính tốn cọc chịu nén Tải trọng tính tốn chân cột Tải trọng tính tốn đáy đài Nn= 2.F6+3(44) 268.88 (T) Nttn= tt 476.43 (T) Qx= 39.76 (T) Q x= 39.76 (T) Qy= 42.96 (T) tt Q y= 42.96 (T) Mx= 4.93 (T.m) M x= tt 189.64 (T.m) My= Số lượng cọc n = 5.44 (T.m) 16 cọc M y= tt 176.39 (T.m) Toạ độ cọc STT số lượng /x-x/ (m) 1.95 1.95 0.65 4 0.65 Cộng 16.00 1.95 Tải trọng tính tốn cọc : N tt M y × y M x × x ± ± N max = nc ∑ yi2 ∑ xi2 /y-y/ (m) 1.95 0.65 1.95 0.65 1.95 Σ(x-x)² 15.21 15.21 1.69 1.69 33.80 Σ(y-y)² 15.21 1.69 15.21 1.69 33.80 50.89 (T) < Qan = 56.27(T) ==> Cọc đủ khả chịu lực Nmax = Nmin = 8.66 (T) 2/ Tính tốn cọc chịu nhổ Tải trọng tính tốn chân cột Tải trọng tính tốn đáy đài Nnh= 240.53 (T) Nnh= 123.49 (T) Qx= 32.91 (T) Qx= 32.91 (T) Qy= 40.27 (T) Qy= 40.27 (T) Mx= 3.77 (T.m) Mx= 176.94 (T.m) My= 5.50 (T.m) My= 147.02 (T.m) Tải trọng tính tốn cọc : 26.41 (T) < Qan = 28.98(T) ==> Cọc đủ khả chịu lực Nmax = Nmin = -10.97 (T) Chiều dài cọc tối thiểu Lcọc = L + Ln = 23.60 (m) Chọn chiều dài cọc Lc = 24.00 (m) VI/ Khả chịu lực cọc theo theo biến dạng Áp lực tiêu chuẩn đất cọc Rtc = m(A x Bq x γdm + B x hi x γi +C x D) φ= 29.00 ==>A = 1.06 B= 5.25 D= 7.67 γđm = 1.25 (T/m²) khối lượng thể tích lớp đất mũi cọc, có ngập nước c= 0.45 (T/m²) Lực dính đất mũi cọc γtb = 0.82 ((T/m³)) γtb = Σγγihi/Σhi : khối lượng ợ g thể tích trung g bình lớpp đất mũi cọc, ọ , ngập gập nước φtb = 13.43 (độ) φtb = Σhiφi/Σhi : góc ma sát trung bình lớp đất mũi cọc α = φtb/4 = 3.36 (độ) Góc mở khối móng quy ước, kể từ cọc biên hq = 25.30 (m) hq = H1+H2 +L : chiều cao khối móng quy ước Ac = 4.2 (m) Ac : Khoảng cách mép tim cọc phương cạnh dài Bc = 4.2 (m) Bc : Khoảng cách mép tim cọc phương cạnh ngắn Aq = 6.73 (m) Aq = Ac + 2(L-Ln)tgα : chiều dài khối móng quy ước Bq = 6.73 (m) Bq = Bc + 2(L-Ln)tgα : chiều rộng khối móng quy ước 121.17 (T/m²) ==> Rtc = Ứng suất móng mặt phẳng mũi cọc ngoại lực tác dụng 45.35 (m²) Diện tích đáy móng khối quy ước Fq = Wx = 171.35 (m ) Wx = AqBq³/12 : Mômen kháng tiết diện Fq theo trục x Wy = 171.35 (m ) Wy = BqAq³/12 : Mômen kháng tiết diện Fq theo trục y Tổng tải trọng thẳng đứng đến mặt đáy mũi cọc gồm tải trọng ngoại lực, trọng lượng bê tơng móng, cọc đất đấp đài, khối đất quy ước N= 1,260.14 (T) Mx = 176.94 (Tm) My = 147.02 (Tm) 27.79 (T/m²) < Rtc = 121.17 (T/m²) σtb = σmax = 29.68 (T/m²) < 1.2Rtc = 145.41 (T/m²) σmin = 25.90 > Kiểm tra lún cho móng cọc Kiểm tra theo điều kiện S ≤ [S] [S]/B = 0.0025 ==> Độ lún tính tho công thức S = n ∑S i =1 Ứng suất gây lún 2.F6+3(44) σo =σtb-γ x h = i = n ∑ i =1 σ = [S] = P × hi βi Ei tb zi 6.06 (T/m²) N Fq ± M ytc M xtc ± Wx Wy 25 β = 0.8 (mm) STT 2z/b z(m) K Ei (T/m2) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 0.00 0.67 1.35 2.02 2.69 3.37 1.000 0.984 0.968 0.899 0.830 0.741 500 500 500 500 500 500 σi = Kxσo ∑ γi x hi (T/m²) (T/m²) 6.064 20.726 5.967 21.566 5.870 22.407 5.452 23.247 5.033 24.088 4.493 24.928 Độ lún : S= Kết luận : Độ lún móng thoả mãn điều kiện S Lăng thể chọc thủng bao trùm cọc, khơng xảy tượng chọc thủng Mô men mép cột 152.68 (Tm) Mx = ΣNixi = Cốt thép móng nhóm AIII Cường độ tính toán Ra= 3650 (kg/cm²) Fa = M R a × ho = 39.14 (cm²) Đặt thép Ø 14AIII a= ==> Fa= 42.75 IV/ Tính tốn cổ móng 1./ Trường hợp nén lệch tâm Nội lực tính tốn N= 268.88 (T) Q= 39.76 (T) M= 5.44 (Tm) Mômen mặt đài móng M= 116.77 (T.m) 215.10 (T) Ndh = Mdh = 93.42 (T.m) 268.88 (T) 39.76 (T) 280 Giả thuyết µ = Tính Ja = Hệ số Ja = µbho(0.5h-a)² 325,520,833 (cm ) 2,100,000 (kG/cm²) 240,000 (kG/cm²) S ( Eb J b + E a J b ) = l K dn η = 1− e= N N th = (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = 10.00 (cm) Độ lệch tâm nội lực e01 = 43.43 (cm) Độ lệch tâm e0 = eo1 + eng e0 = 53.43 (cm) e0/h= 0.21 S hệ số kể đến độ lệch tâm S= 0.45 Kdh hệ số kể đến tính chất dài hạn cơng trình 1.8 Kdh = Độ lệch tâm tính tốn 2.F6+3(44) Kích thước cổ móng b= 250 h= 250 H= 280 a = a' = 7.5 ho = 242.5 0.10% 837,004 (cm ) Jb = Ea = Eb = Lực dọc tới hạn N th = 180 (cm²) Jb = bh³/12 1,740,145.76 (T) 1.00015454 170.94 (cm) e = ηe0+h/2-a si (mm) 0.00 6.38 6.10 5.65 5.13 23.26 (mm) e' = 64.06 e' = /ηe0-h/2+a'/ x= N/(Rn.b) = 12.65 (cm) 150.35 (cm) ==> x Trường hợp nén lệch tâm lớn Tính thép cho trường hợp nén lệch tâm lớn Cốt thép móng nhóm AIII Cường độ tính tốn Ra= 3650 (kg/cm²) x Fa=F'a= 58.88 cm² Chiều cao vùng nén 2.F6+3(44) 45 Nội lực tính tốn Qy= 37.52 (T) Nnh= Qx= Qy= b1 Lực nhổ 155.99 (T) 35.37 (T) H3 Lực nén 186.49 (T) 43.33 (T) H4 Nn= Qx= 29.48 (T) Ln Mx= 2.87 (T.m) Mx= 2.51 (T.m) b2 My= 2.36 (T.m) My= 2.00 (T.m) 13.33 (m) Bề rộng chân cột Bc= Các kích thước móng cọc Cổ móng : b1 = 1.20 (m) H1 = 1.50 (m) BxL b2 = 2.20 (m) H2 = 1.20 (m) Đài móng: B= 5.60 (m) H3 = 1.60 (m) L= 5.60 (m) H4 = 1.00 (m) Cọc : b= 0.35 (m) L= 14.60 (m) 1.79 (m³) Ln = 1.00 (m) V1 cọc = Tiết diện cọc F= 0.12 (m²) Dầm móng : bd = 0.8 (m) Số cọc trụ móng n= 16 cọc hd = 1.2 (m) Các tiêu lý đất γw γdn Chiều dày Δ C E (m) (T/m³) (T/m²) (T/m²) Lớp Tên lớp (T/m³) φ (T/m³) ε0 Bùn sét 2.7 1.45 2.65 2.181 3.67 0.37 60 0.52 Bùn sét 8.9 1.45 2.65 2.181 3.67 0.37 60 0.52 cát, cát 18.4 2.2 2.67 0.355 29.62 0.32 2170 1.23 I/ Sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc Số lượng thép dọc cọc Ø 18 16 số lượng 4 φ = 0.96 hệ số uốn dọc kể đến chiều dài cọc Bê tông cọc M300 Rn = 130 (kg/cm²) Rk = 9.75 (kg/cm²) Cốt thép làm cọc AIII Ra = 3650 (kg/cm²) Cọc chịu nén 216.69 (T) Qvl = φ(RaFa + RbFb) = Cọc chịu kéo 78.42 (T) Qvl = RaFa + RkFb = II/ Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất Sức chịu tải tính tốn cọc theo đất xác định theo công thức ktc = 1.55 Hệ số an toàn Qa = Qtc/ktc a/ Sức chịu nén cọc Qtc = Qp + Qs = m(mRqpAp + uΣmffsili ) - 1.2W Trong : Ap : diện tích tiết diện ngang mũi cọc Ap mR, mf : hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc mặt bên cọc mR= mf = m : hệ số điều kiện làm việc cọc đất m =1 u : tiết diện ngang cọc , W trọng lượng cọc qp : sức chống đất mũi cọc fsi : sức chống đất xung quanh cọc Sức chịu tải đất mũi cọc (bảng tra qp xem bảng trang sau) Qp = mRqpAp = 44.03 (T) Sức chịu tải ma sát quanh cọc (bảng tra fsi xem bảng trang sau) Qs = uΣmffsili = 26.90 (T) ==> Qtc = m(mRqpAp + uΣmffsili ) - 1.2W = 65.78 (T) Sức chịu tải cọc chịu nén Q an = Q tc /k tc = 42.44 (T) b/ Sức chịu nhổ cọc 23.61 (T) Qtc = mmguΣmffsili + 0.9W = Trong m= 0.8 : hệ số điều kiện làm việc cọc chịu nhổ 2.FE+3(45) H2 Đường dây 220kV Cầu Bông - Hóc Mơn Thiết kế kỹ thuật Móng cột : 2.FE+3 Móng cọc : MC -2.FE+3 Vi trí: H1 Cơng trình: Giai đoạn : Hạng mục: Cấu kiện: cọ c bxbxL c B 1.78 1.78 0.35 mg = : hệ số điều kiện làm việc bổ xung Sức chịu tải cọc chịu nhổ Q kn = Q tc /k tc = 15.23 (T) Sức chống đất mũi cọc q p xung quanh cọc f si Độ sâu li (m) Lớp Chiều dày 8.9(m) B= 1.78 9.2(m) Σhi = Lớp Chiều dày 18.4(m) B= 0.35 5.4(m) Σhi = 3.20 4.20 5.20 6.20 7.20 8.20 9.20 10.20 11.30 12.40 13.40 14.50 15.70 16.80 17.30 fsi hi 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.20 4.22 1.00 4.31 1.00 4.41 1.20 4.51 1.20 4.59 1.00 4.63 Chiều dài cọc L = Σfsihi = qp = fsihi qp 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.22 319.00 4.31 329.00 5.29 340.00 5.41 350.60 0.00 359.40 0.00 363.40 14.60 (m) 19.22 (T/m) 359.40 (T/m²) c/ Sức chịu tải cọc theo lực ngang ∑H ⎛ ϕ⎞ Kiểm tra theo điều kiện h ≥ 0.7hmin với h = tg⎜ 45 − ⎟ × γ ×b ⎠ ⎝ Trong : h= 2.70 (m) : chiều sâu đáy đài b= 5.60 (m) : bề rộng đáy đài ΣH= 37.52 (T) : tổng tải trọng nằm ngang φ= 3.67 γ= 0.52 (T/m³) ==> hmin = 03 (m) ==> 3.03 h = 2.7 ≥ 00.7hmin 7hmin = 2.12 12 m III/ Khả chịu lực cọc theo tải trọng tác dụng từ đỉnh móng h= 2.80 (m) Chiều cao cổ móng F= 31.36 (m²) Diện tích đế đài h1= 1.50 (m) Chiều cao đài móng V1= 8.33 (m³) Khối lượng bêtơng cổ móng V2= 47.04 (m³) Khối lượng bêtơng đài móng V3= 31.82 (m³) Đất lấp móng V4= 28.22 (m³) Đất đấp đài V5= 11.64 (m³) Khối lượng bêtông cho 01 dầm móng 1/ Tính tốn cọc chịu nén Tải trọng tính tốn chân cột Tải trọng tính tốn đáy đài Nn= tt 450.46 (T) Qx= 43.33 (T) Q x= 43.33 (T) Qy= 37.52 (T) tt Q y= 37.52 (T) Mx= 2.87 (T.m) My= 2.36 (T.m) Số lượng cọc n = 16 cọc Toạ độ cọc STT số lượng /x-x/ (m) 2.25 2.25 0.75 4 0.75 Cộng 16.00 2.25 Tải trọng tính tốn cọc : N tt M y × y M x × x ± ± N max = nc ∑ yi2 ∑ xi2 2.FE+3(45) tt N n= 186.49 (T) tt M x= 164.19 (T.m) tt 188.67 (T.m) M y= /y-y/ (m) 2.25 0.75 2.25 0.75 2.25 Σ(x-x)² 20.25 20.25 2.25 2.25 45.00 Σ(y-y)² 20.25 2.25 20.25 2.25 45.00 N max = N tt M y × y M x × x ± ± nc ∑ yi2 ∑ xi2 Nmax = 42.30 (T) < Qan = Nmin = 10.51 (T) 2/ Tính tốn cọc chịu nhổ Tải trọng tính tốn chân cột Nnh= 155.99 (T) Qx= 35.37 (T) Qy= 29.48 (T) Mx= 2.51 (T.m) My= 2.00 (T.m) Tải trọng tính tốn cọc : 14.78 (T) < Qan = Nmax = Nmin = -13.55 (T) Chiều dài cọc tối thiểu Lcọc = L + Ln = 15.60 Chọn chiều dài cọc Lc = 16.00 VI/ Khả chịu lực cọc theo theo biến dạng Áp lực tiêu chuẩn đất cọc 42.44(T) ==> Cọc đủ khả chịu lực Tải trọng tính tốn đáy đài Nnh= 9.84 (T) Qx= 35.37 (T) Qy= 29.48 (T) Mx= 129.28 (T.m) My= 154.09 (T.m) 15.23(T) ==> Cọc đủ khả chịu lực (m) (m) Rtc = m(A x Bq x γdm + B x hi x γi +C x D) φ= 29.62 ==>A = 1.11 B= 5.45 D= 7.84 γđm = 1.23 (T/m²) khối lượng thể tích lớp đất mũi cọc, có ngập nước c= 0.32 (T/m²) Lực dính đất mũi cọc γtb = 0.96 (T/m³) γtb = Σγihi/Σhi : khối lượng thể tích trung bình lớp đất mũi cọc, ngập nước φtb = 19.58 (độ) φtb = Σhiφi/Σhi : góc ma sát trung bình lớp đất mũi cọc α = φtb/4 = 4.90 (độ) Góc mở khối móng quy ước, kể từ cọc biên hq = 17.30 (m) hq = H1+H2 +L : chiều cao khối móng quy ước Ac = 4.8 (m) Ac : Khoảng cách mép tim cọc phương cạnh dài Bc = 4.8 (m) Bc : Khoảng cách mép tim cọc phương cạnh ngắn Aq = 7.13 (m) Aq = Ac + 2(L-Ln)tgα : chiều dài khối móng quy ước Bq = 7.13 (m) Bq = Bc + 2(L-Ln)tgα : chiều rộng khối móng quy ước ==> Rtc = 102.44 (T/m²) Ứng suất móng mặt phẳng mũi cọc ngoại lực tác dụng Fq = 50.83 (m²) Diện tích đáy móng khối quy ước Wx = 215.34 (m ) Wx = AqBq³/12 : Mômen kháng tiết diện Fq theo trục x Wy = 215.34 (m ) Wy = BqAq³/12 : Mômen kháng tiết diện Fq theo trục y Tổng tải trọng thẳng đứng đến mặt đáy mũi cọc gồm tải trọng ngoại lực, trọng lượng bê tơng móng, cọc đất đấp đài, khối đất quy ước N= 1,092.19 (T) Mx = 129.28 (Tm) My = 154.09 (Tm) 21.49 (T/m²) < Rtc = 102.44 (T/m²) σtb = σmax = 22.80 (T/m²) < 1.2Rtc = 122.93 (T/m²) σmin = 20.17 > Kiểm tra lún cho móng cọc Kiểm tra theo điều kiện S ≤ [S] [S]/B = 0.0025 ==> Độ lún tính tho cơng thức S = n ∑S i =1 Ứng suất gây lún 2.FE+3(45) i = n ∑ i =1 N Fq [S] = P × hi βi Ei tb zi 5.94 σo =σtb-γ x h = σ = ± M ytc M xtc ± Wx Wy 33.325 (mm) β = 0.8 (T/m²) STT 2z/b z(m) K Ei (T/m2) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 0.00 0.71 1.43 2.14 2.85 3.56 4.28 4.99 1.000 0.984 0.968 0.899 0.830 0.741 0.652 0.574 2170 2170 2170 2170 2170 2170 2170 2170 σi = Kxσo (T/m²) 5.938 5.843 5.748 5.338 4.929 4.400 3.872 3.409 ∑ γi x hi (T/m²) 16.547 17.426 18.305 19.183 20.062 20.941 21.820 22.698 si (mm) 0.00 1.52 1.46 1.35 1.23 1.09 0.96 Độ lún : S= Kết luận : Độ lún móng thoả mãn điều kiện S Lăng thể chọc thủng bao trùm ngồi cọc, khơng xảy tượng chọc thủng Mô men mép cột 203.02 (Tm) Mx = ΣNixi = Cốt thép móng nhóm AIII Cường độ tính tốn Ra= 3650 (kg/cm²) Fa = M R a × ho = 47.71 (cm²) Đặt thép Ø 14AIII a= ==> Fa= 47.88 IV/ Tính tốn cổ móng 1./ Trường hợp nén lệch tâm Nội lực tính tốn N= 186.49 (T) Q= 43.33 (T) M= 2.36 (Tm) Mơmen mặt đài móng M= 123.68 (T.m) 149.19 (T) Ndh = Mdh = 98.95 (T.m) 186.49 (T) 43 33 (T) 43.33 280 Giả thuyết µ = Tính Ja = Hệ số Kích thước cổ móng b= 220 h= 220 H= 280 a = a' = 7.5 ho = 212.5 Độ lệch tâm ngẫu nhiên eng = 8.80 (cm) Độ lệch tâm nội lực e01 = 66.32 (cm) Độ lệch tâm e0 = eo1 + eng e0 = 75.12 (cm) e0/h= 0.34 S hệ số kể đến độ lệch tâm S= 0.35 Kdh hệ số kể đến tính chất dài hạn cơng trình 1.8 Kdh = 491,167 (cm ) Ja = µbho(0.5h-a)² 195,213,333 (cm ) 2,100,000 (kG/cm²) 240,000 (kG/cm²) S ( Eb J b + E a J b ) = l K dn η = Độ lệch tâm tính tốn 1− N N th = Jb = bh³/12 826,101.74 (T) 1.000225792 e= 177.64 (cm) e' = 27.36 Chiều cao vùng nén x= N/(Rn.b) = 9.97 (cm) 131.75 (cm) α0 h0= ==> Trường hợp nén lệch tâm lớn Tính thép cho trường hợp nén lệch tâm lớn Cốt thép móng nhóm AIII Cường độ tính tốn Ra= 3650 (kg/cm²) x x Fa=F'a= 39.25 cm² 2.FE+3(45) (cm²) 155.99 (T) 2.00 (Tm) 280 eo = M/N e = 0.5h-eo-a e' = 0.5h+eo-a' (kg/cm²) 7.87 (cm²) 39.04 (cm²) ... TÀI PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ ỨNGDỤNG TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦU BÔNG – ĐỨC HÒA TÓM TẮT Khi thiết kế công trình có sử dụng móng cọc việc tính toán sức chịu tải cọc quan... ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦU BƠNG - ĐỨC HOÀ 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN: Nhiệm vụ: Nghiên cứu sức chịu tải cọc chịu nhổ Mở... nghiệm sức chịu tải cọc chịu nhổ? ??……………………………… 16 CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NÉN & NHỔ 2.1 Lý thuyết sức chịu tải cọc chịu nén.…………………………………18 2.1.1 Sức chịu tải dọc