đồ án kĩ thuật nền móng

Đồ án bê tông cốt thép là đồ án đầu tiên của ngành xây dựng,tổng hợp các kiến thức trong bộ môn bê tông cốt thép theo aci,Đồ án bê tông cốt thép là đồ án đầu tiên của ngành xây dựng,tổng hợp các kiến thức trong bộ môn bê tông cốt thép theo aci,

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KỸ THUẬT NỀN MĨNG Ngành : KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chun ngành : XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG GVHD: TS THU TRÀ SVTH: X MSSV: X LỚPX ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2021 LỜI CẢM ƠN Bài thuyết minh Đồ án môn học Kĩ thuật Nền Móng thực dựa nhiều nguồn tài liệu tiêu chuẩn khác Để hồn thành đồ án Kĩ thuật Nền Móng này, thật có nhiều người em cảm thấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Thu Trà , giảng viên khoa Cơng Trình Giao Thơng Người hướng dẫn mơn Kĩ thuật Nền Móng cho lớp em trực tiếp bảo em thực đồ án Cảm ơn nhiệt tình giảng dạy q trình hướng dẫn duyệt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó, khắc khe trình bày Những kiến thức cô truyền thụ chắn cịn theo em sau Trong q trình thực đồ án, em gặp nhiều điều khó khăn cịn số kiến thức em cịn chưa biết chưa nắm vững Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI CAO ( TRỤ CẦU) 1.Giới thiệu chung 1.1.Địa chất khu vực Địa điểm: huyện Đơ Lương, Nghệ An Vùng gió: I.A Địa tầng từ xuống đến độ sâu 58m gồm lớp đất sau: + Lớp 1: Bùn sét xám xanh - xám đen, chảy;(3,8m) + Lớp 2: Bùn sét xám xanh - xám nâu, trạng thái chảy;(3,6m) + Lớp 3: Sét lẫn bột, xám nâu, xám đen, trạng thái dẻo cứng;(12,5m) + Lớp 4: Sét nâu vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng;(6,3m) + Lớp 5: Cát pha, xám trắng, trạng thái chặt vừa;(8,5m) + Lớp 6: Sét pha, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng;(15,8m) + Lớp 7: cát hạt trung, thô, trạng thái chặt;(7,5m) SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ 1.2.Lựa chọn thơng số cọc 1.2.1.Tải trọng tính tốn Tải trọng tính tốn Ngang cầu Dọc cầu Mx (kNm) Hy (kN) My (kNm) Hx (kN) Nén N (kN) 11282 3090 34084 51 27001 SVTH: X - MSSV:X Vị trí đáy cọc (m) 1.5 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ 1.2.2.Vật liệu làm cọc Cốt thép: CT3 có Bê tơng: C40 có , , cốt đai xoắn , 1.2.3.Lựa chọn kích thước sơ Chọn cọc khoan nhồi có thơng số sau: + Đường kính cọc: 1,2m + Cốt thép chịu lực 16Ø30 + Chiều dài dự kiến: L=59,15m + Ngàm vào đài 150mm + Đập đầu cọc Chiều dài thực tế cọc cắm vào đất 55m 2.Tính tốn sức chịu tải cọc 2.1.SCT cọc theo vật liệu Cột chịu nén lệch tâm, SCT cọc tính sau: Trong đó: + Ag diện tích tồn tiết diện (mm2), + cường độ chịu nén betong, + giới hạn chảy cốt thép, + hàm lượng cốt thép cột, Điều kiện bỏ qua ảnh hưởng độ mảnh: Trong đó: + k hệ số chiều dài tính tốn, SVTH: X - MSSV:X ( đầu ngàm) ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ + r bán kính hồi chuyển tiết diện, + lu chiều dài cấu kiện tính khoảng cách hai liên kết chống chuyển vị mặt phẳng cấu kiện, : tỷ số moment đầu cọc ( ), => Thỏa điều kiện bỏ qua ảnh hưởng độ mảnh 2.2.SCT cọc theo đất 2.2.1.SCT cọc theo tiêu lý đất (mục 7.2.3 TCVN 10304-2014) Trong đó: + hệ số làm việc cọc đất, + qp cường độ sức kháng đất mũi cọc (bảng TCVN 10304-2014), (độ sâu mũi cọc 45m) + u chu vi tiết diện ngang thân cọc, + hệ số làm việc đất mũi cọc, + hệ số điều kiện làm việc đất thân cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ điều kiện đổ betong (bảng 5); + Ap diện tích tiết diện ngang mũi cọc, + li chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ i + fi cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ i thân cọc (bảng 3) Chia lớp đất thành phân lớp đồng chất ta bảng sau: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG Rc,u= GVHD: TS THU TRÀ =9229,261kN 2.2.2.Phương pháp bán thực nghiệm Sức chịu tải danh nghĩa cọc xác định theo công thức: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Trong đó: + Rs sức kháng ma sát thành bên cọc (kN) + Rp sức kháng chống mũi cọc (kN) + As diện tích bề mặt thành bên cọc (m2) + qs sức kháng ma sát bên đơn vị thành bên cọc (kN/m2) + Ap diện tích mũi cọc (m2) + qp sức kháng chống đơn vị mũi cọc (kN/m2) • Sức kháng ma sát thành bên cọc Rs (TCVN 11823-2017) Với ( ; (Su: cường độ kháng cắt khơng nước; Pa=101 kPa : áp suất khí quyển) Tính tốn với trình tự trên, ta bảng tính sau: SVTH: X - MSSV:X ) ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ SUY RA Rs=4071,414kN • Sức kháng mũi Rp qp=Nc.Su=9.19,1=171,9Kn/m2 (Nc = 6(1+0,2 )=6(1+0,2.55/1,2)=61≥9; Nc=9) SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Rp=Ap.qp=1,1304.171,9=194,316kN Rn=Rs+Rp=4071,414+194,316=4265,73kN () 2.2.3.Phương pháp SPT (TCVN 11823-2017) Sức chịu tải cọc: • Sức kháng mũi qp=0,038.N601.Db/d.1000=0,038.34.2,5/1,2.1000=2691,667kN/m2 ( chiều dài cọc ngập tầng đất chịu lực; cọc hiệu chỉnh) Rp=qp.Ap=2691,677.1,1304=3042,66kN • Sức kháng hông Với ( N- số nhát búa chưa chỉnh lý ) - áp lực có hiệu thẳng đứng (Mpa) Ta có bảng tính sau: SVTH: X - MSSV:X sơ SPT trung bình ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MĨNG GVHD: TS THU TRÀ Momen hợp lực nén vùng bê tông chịu nén gây ra: Mc=yc.Fc=26,41.30312097,01=800516262.6(N.mm) Hợp lực thép: Momen thép gây ra: Lực Fd thép chiếm chỗ: Momen Md thép chiếm chỗ: Khả chịu uốn cọc: Mr = Mn=0,75.(Ms + Mc – Md) =0,75.(667155220,8+800516262.6-14836500)= 1089626238(N.mm) Khả chịu nén cọc: Pr = Pn=0,75.(Fs + Fc – Fd) =0,75.(2816566,575+30312097,01-423900)= 24528572.69 (N) SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ 6.2.2 Trường hợp Vị trí trục trung hịa: 1125 =675 (mm) Chiều cao vùng nén: 675.0,764=515,7(mm) Biến dạng cốt thép: Ứng suất cốt thép: Khi : 1,430(rad) Diện tích vùng bê tơng chịu nén: 425288.6978 (mm2) Khoảng cách từ trọng tâm hinh tròn đến trọng tâm vùng chịu nén: 5,78(mm) Hệ số chiết giảm cường độ: 0,65+0,15(0,75 Chọn =0,75 Hợp lực nén: Fc=0,85.Ac.fc=0,85 425288.6978.40=14459815.73 (N) Momen hợp lực nén vùng bê tông chịu nén gây ra: Mc=yc.Fc=5,78.14459815,73=83572359.69 (N.mm) Hợp lực thép: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Momen thép gây ra: Lực Fd thép chiếm chỗ: Momen Md thép chiếm chỗ: Khả chịu uốn cọc: Mr = Mn=0,75.(Ms + Mc – Md)= 973769667.7(N.mm) Khả chịu nén cọc: Pr = Pn=0,75.(Fs + Fc – Fd)= 11076794.67(N) 6.2.3 Trường hợp Vị trí trục trung hịa: 1125 =482,14 (mm) Chiều cao vùng nén: 482,14.0,764=368,357(mm) Biến dạng cốt thép: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Ứng suất cốt thép: Khi : 1,175(rad) Diện tích vùng bê tông chịu nén: 339681.914 (mm2) Khoảng cách từ trọng tâm hinh tròn đến trọng tâm vùng chịu nén: -388,44(mm) Hệ số chiết giảm cường độ: 0,65+0,15(0,75 Chọn =0,75 Hợp lực nén: Fc=0,85.Ac.fc=0,85 339681.914.40= 11549185.07 (N) Momen hợp lực nén vùng bê tông chịu nén gây ra: Mc=yc.Fc=-388,44.11549185,07=-4486124476 (N.mm) Hợp lực thép: Momen thép gây ra: Lực Fd thép chiếm chỗ: Momen Md thép chiếm chỗ: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Khả chịu uốn cọc: Mr = Mn=0,75.(Ms + Mc – Md)= -2277605389 (N.mm) Khả chịu nén cọc: Pr = Pn=0,75.(Fs + Fc – Fd)= 8143022.474 (N) 6.2.4 Trường hợp Vị trí trục trung hịa: 1125 =375 (mm) Chiều cao vùng nén: 375.0,764=286,5(mm) Biến dạng cốt thép: Ứng suất cốt thép: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG Khi GVHD: TS THU TRÀ : 1,021(rad) Diện tích vùng bê tơng chịu nén: 494853.96 (mm2) Khoảng cách từ trọng tâm hinh tròn đến trọng tâm vùng chịu nén: 229,55 (mm) Hệ số chiết giảm cường độ: 0,65+0,15(0,95 Chọn =0,9 Hợp lực nén: Fc=0,85.Ac.fc=0,85 494853.96.40= 16825034.64 (N) Momen hợp lực nén vùng bê tông chịu nén gây ra: Mc=yc.Fc=229,55.16825034,64=3862140773 (N.mm) Hợp lực thép: Momen thép gây ra: Lực Fd thép chiếm chỗ: Momen Md thép chiếm chỗ: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Khả chịu uốn cọc: Mr = Mn=0,9.(Ms + Mc – Md)= 5642266740 (N.mm) Khả chịu nén cọc: Pr = Pn=0,9.(Fs + Fc – Fd)= 11314714.18 (N) 6.2.5 Trường hợp Vị trí trục trung hịa: 1125 =306,818 (mm) Chiều cao vùng nén: 306,818.0,764=234,409(mm) Biến dạng cốt thép: Ứng suất cốt thép: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG Khi GVHD: TS THU TRÀ : 0,916(rad) Diện tích vùng bê tơng chịu nén: 501498.2643 (mm2) Khoảng cách từ trọng tâm hinh tròn đến trọng tâm vùng chịu nén: 150,14 (mm) Hệ số chiết giảm cường độ: 0,65+0,15(1,05 Chọn =0,9 Hợp lực nén: Fc=0,85.Ac.fc=0,85 501498.2643.40= 17050940.99 (N) Momen hợp lực nén vùng bê tông chịu nén gây ra: Mc=yc.Fc=150,14.17050940,99=2560048160 (N.mm) Hợp lực thép: Momen thép gây ra: Lực Fd thép chiếm chỗ: Momen Md thép chiếm chỗ: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Khả chịu uốn cọc: Mr = Mn=0,9.(Ms + Mc – Md)= 4977791688 (N.mm) Khả chịu nén cọc: Pr = Pn=0,9.(Fs + Fc – Fd)= 9364617.888 (N) Kiểm toán cường độ đất mũi cọc Phương pháp khối móng quy ước SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Mơ hình khối móng quy ước theo TCXD 10304-2014 Chiều cao quy ước từ mặt đất tự nhiên tới mũi cọc là: 40m Ta có: Xem khối móng quy ước có kích thước Bg x Lg móng nơng có chiều cao Df Tính phân bố ứng suất đáy móng: Trong đó: + P: tải trọng thẳng đứng, P=Pu + Wf: trọng lượng móng + đất móng, Wf=Bg x Lg x Df x γc + uD: áp lực nước lỗ rỗng (lực đẩy nổi), + A: diện tích đáy móng, A=Bg x Lg Suy q = – 497,8=845,286 (KN/m2) Tính ứng suất gây lún: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Trong đó: : ứng suất hữu hiệu đất độ sâu đáy móng trạng thái trước thi cơng móng q’=845,286-494,9=350,386(KN/m2) Quy đổi ứng suất đáy móng lực tập trung đáy móng để dễ dàng chia cho diện tích rộng theo khối móng quy ước: P’=q’.A=350,386.368,64=129166,572kN Tại vị trí sâu đáy móng mét: + Ứng suất thân đất trước xây dựng móng: σZ=495,95(KN/m2) + Ứng suất gây lún sau có móng theo quy tắc hình thang: q’ = =129166,572/414,3=311,77 KN/m2 Trong đó: + P’ (kN): lực tập trung đáy móng + A’: diện tích mở rộng thêm theo quy tắc hình thang Vậy q’ =311,77 KN/m2≤0,9 σZ=446,335 KN/m2 => Thỏa SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MĨNG Kiểm tốn đài cọc Có thơng số đầu vào sau: Pservice=(kN), Dp=1,2 (m); s=3,6 (m); f’c=40 (Mpa); fy=420 (Mpa); SVTH: X - MSSV:X GVHD: TS THU TRÀ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ abv=60 (mm); Df=1,7 (m); E=33994485(m); hệ số tải trọng 1,6; hệ số sức kháng 0,9 (uốn) 0,85 (cắt); số cọc n=36; B=L=19,2 (m) Xác định kích thước cột: Kiểm tốn lún móng cọc trạng thái giới hạn sử dụng 9.1 Độ lún đàn hồi 9.1.1 Độ lún đàn hồi cọc đơn Tổng độ lún đàn hồi cọc đơn tác dụng tải trọng làm việc: Trong đó: + Se(1): biến dạng đàn hồi cọc + Se(2): biến dạng đàn hồi đất mũi cọc + Se(3): biến dạng đàn hồi tải trọng truyền dọc thân cọc 9.1.1.1 Biến dạng đàn hồi cọc Trong đó: + Qp: sức kháng mũi cọc theo đất + Qs: sức kháng hông cọc theo đất + L: chiều dài cọc đất + Ap: đường kính cọc + Ep: module đàn hồi vật liệu làm cọc + Suy Se(1)==0,00418(m) SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ 9.1.1.2 Biến dạng đàn hồi đất mũi cọc Trong đó: + qp: sức khang mũi đơn vị cọc, qp = = 2498/=2209,83(KN/m2) + D: đường kính cọc + Es: module đàn hồi đất, Es=33994485(kN/m2) + : hệ số poision + Iwp: hệ số ảnh hưởng (lấy 0,85) Suy Se(2)=-0,52).0,85=0,0000497(m) 9.1.1.2 Biến dạng đàn hồi tải trọng truyền dọc thân cọc Trong đó: + p: chu vi cọc, Iws=2+0,35 = 4,37 Suy Se(3)=(1-0,52).4,37=0,00000047(m) + Se=Se(1)+ Se(2)+ Se(3)=0,00423(m) 9.1.2 Độ lún đàn hồi nhóm cọc Phương pháp Vesic (1969): Sg(e)= Trong đó: + Bg: bề rộng nhóm cọc + D: đường kính cọc nhóm + Se: độ lún đàn hồi cọc đơn SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ  TCXDVN 10304-2014 : Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế  TCVN 205-98: Phụ lục G, Cọc chịu tải ngang  TCVN 11823-2017: Tiêu chuẩn quốc gia thiết kế cầu đường  Sách Nền Móng (tính tốn móng cọc) tác giả Châu Ngọc Ẩn SVTH: X - MSSV:X ...ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2021 LỜI CẢM ƠN Bài thuyết minh Đồ án môn học Kĩ thuật Nền Móng thực dựa nhiều nguồn... đầu cọc sau: SVTH: X - MSSV:X ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG suy Rmax=1345kN Rmin=674kN SVTH: X - MSSV:X GVHD: TS THU TRÀ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ 5.Kiểm toán cọc 5.1.Kiểm tra sức chịu... dọc thân cọc biểu thị qua bảng sau: SVTH: X - MSSV:X với ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG SVTH: X - MSSV:X GVHD: TS THU TRÀ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG GVHD: TS THU TRÀ Momen lớn tải trọng gây : Mmax=93,826KN.m