Xem mẫu
- Đồ án thiết kế môn học
Nền và Móng
- Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
1
MỤC L ỤC
SỐ LIỆU THIẾT KẾ……………………………………………………………………..
PHẦN I
BÁO CÁO KHẢO S ÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
1. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CÁC LỚP ĐẤT ......................................... 3
2. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ …. ............................................................................ 4
PHẦN II
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH………………………………………………………
1. LỰA CHỌN KÍCH THƢỚC CÔNG
TRÌNH......................................................................................... 6
1.1. Lựa chọn kích thƣớc và cao độ bệ cọc ...................................................................... 6
1.1.1. Cao độ đỉnh trụ………………………………………..................................... 7
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ………………………………………. .................................... 7
1.1.3. Bề dày bệ móng………………………………………. .................................. 7
1.1.4. Cao độ đáy bệ………………………………………. ..................................... 7
1.1.5. Kích thƣớc và cao độ của cọc………………………………………. ............. 7
2. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ.............................................. 7
2.1. Tính toán thể tích trụ…………………… .................................................................. 7
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ………………………………………………… ........ 7
2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) ............................................................ 8
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nƣớc (không kể bệ cọc) ............................................ 8
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.............................................................. 8
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
2
2.3. Tổ hợp tải trọng theo phƣơng ngang cầu ở TTGHSD ................................................
9
2.4. Tổ hợp tải trọng theo phƣơng ngang cầu ở TTGHCĐ .............................................. 9
3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN.. ................................... 10
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR .................................................................. 10
3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR.................................................................. 11
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs... …………………………………………………...11
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp……….. .................................................................. 14
3.3. Sức kháng dọc trục của cọc đơn……………… ....................................................... 15
4. CHỌN SỐ LƢỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG ..................................
15
- 4.1. Chọn số lƣợng cọc n …………………….. .......................................................... 15
4.2. Bố trí cọc trong móng……………….. .................................................................... 15
4.2.1. Kích thƣớc bệ cọc sau khi đã bố trí bệ cọc…………………………… ........ 15
4.2.2. Tính thể tích bệ…………………………. ................................................... 16
4.3. Tổ hợp tải trọng về đáy bệ …………………………………………………………16
4.4. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD………………. ...........................................................
16
4.5. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ……….. .................................................................... 16
5. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƢỜNG ĐỘ I ...............................
17
5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn ............................................................. 17
5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc ................................................................ 17
5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn ................................................. 17
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc. ......................................................... 18
6. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG .................................... 20
6.1. Xác định độ lún ổn định…. …...…………………………………………………….20
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
3
6.1.1.Xác định ứng suất có hiệu do trọng lƣợng bản thân các lớp đất theo chiều sâu tính
đến trọng tâm của lớp đất tính lún…………………………………..
6.1.2.Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra..
6.1.3. Xác định độ lún ổn
định……………………………………………………………34
6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc ................................................................ 23
7. CƢỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC. ..................................................
24
7.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc ......................................................................... 24
7.1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc ............................................... 24
7.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc .............................................................. 27
7.2. Bố trí cốt thép đai cho cọc……….. ......................................................................... 30
7.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc….. .......................................................................... .30
7.4. Lƣới cốt thép đầu cọc……………. ......................................................................... 30
7.5. Vành đai thép đầu cọc…………….......................................................................... 30
7.6. Cốt thép móc cẩu……………….... ......................................................................... 30
8. MỐI NỐI THI CÔNG CỌC………… ....................................................................... 30
PHẦN III
BẢN VẼ
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
4
- THIẾT KẾ MÔN HỌC
NỀN & MÓNG
Giáo viên hƣớng dẫn : Nguyễn Bá Đồng
Sinh viên thực hiện : Trần Đăng Khoa
Lớp : Kết cấu xây dựng K50
Đ ề s ố : 8- 5 - 2
SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
I. Số liệu tải trọng
Phƣơng án
Đơn vị
Số liệu 8
Tĩnh tải thẳng đứng
kN
6000
Hoạt tải thẳng đứng
kN
4200
Hoạt tải nằm ngang
kN
120
Hoạt tải mômen
kN
750
Tổ hợp tải trọng
Ngang cầu
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
5
II. Số liệu thuỷ văn
Phƣơng án
Đơn vị
Số liệu 5
MNCN
m
3.70
MNTN
m
3.10
MNTT
m
4.80
- Chiều cao thông thuyền
m
2.5
Cao độ mặt đất tự nhiên
m
0.00
Cao độ mặt đất sau xói lở
m
-2.00
Chiều dài nhịp tính toán
m
24.50
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
6
PHẦN I
BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT
CÔNG TRÌNH
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
7
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
8
1. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT
Các kí hiệu chung trong tính toán
γ (kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của đất tự nhiên
γs(kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của hạt đất
γn(kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của nƣớc
W (%) = Độ ẩm
WL(%) = Giới hạn chảy
WP(%) = Giới hạn dẻo
a(m2/kN) = Hệ số nén
k(m/s) = Hệ số thấm
n = Độ rỗng
e = Hệ số rỗng
Sr = Độ bão hoà
C(kN/m2) = Lực dính đơn vị
(độ) = Góc ma sát trong của đất
- = Tỉ trọng của đất
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
9
Lớp 1: Sét màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng
Lớp đất số 1 gặp ở lỗ khoan LK2 .Thành phần chính là đất sét màu xám vàng ,nâu đỏ
Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là 2.50m . Cao độ mặt lớp tại LK2 là 0.00m,
cao độ đáy là 2.5m. Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) xác định tại một điểm thí nghiệm giá
trị xuyên là N= 26 (búa)
Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ
tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp.
Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau:
Hệ số rỗng
*(10.01*W)27.0*(10.01*21.5)110.69919.3se
Độ rỗng
0.6980.411110.698ene
Độ bão hoà
*0.01*27.0*0.01*21.50.3499.81*1.699rWSe
Chỉ số dẻo
35.819.116.7PLPIWW
Chỉ số độ sệt
21.519.10.14416.7PLPWWII
Trong đó :
W = 21.5% WL = 35.8%
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
10
γs =27 kN/m3 Wp = 19.1%
γ = 19.3kN/m3
Lớp 2: Sét pha màu xám trạng thái nửa mềm
Lớp đất 2 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dƣới lớp 1. Thành phần là sét pha ,màu xám ,
trạng thái dẻo mềm
Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là16.8m. Cao độ mặt lớp tại LK2 là -2.5m, cao
độ đáy lớp là -19.30m . Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT)xác định thay đổi từ 5 đến 8 búa.
Trong lớp này đã tiến hành lấy thí nghiệm của 08 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số
chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp.
Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau:
Chỉ số dẻo:
34.022.311.7%PLPIWW
Chỉ số độ sệt:
28.922.30.56411.7PPPWWII
- Hệ số rỗng
*(10.01*)26.9*(10.01*28.9)110.94717.8sWe
Độ rỗng
0.9470.486110.947ene
Độ bão hoà
*0.01*26.9*0.01*28.90.8369.81*0.947rWSe
Trong đó :
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
11
W = 28.9% WL = 34.0%
γs =26.9 kN/m3 WP = 22.3%
γ = 17.8kN/m3
Lớp 3: Sét pha, màu xám vàng, trạng thái nủa mềm
Lớp thứ 3 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dƣới lớp 2. Thành phần là sét pha ,màu xám
vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng.
Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là16.8m. Cao độ mặt lớp tại LK2 là -19,3m, cao
độ đáy lớp là -34.0m . Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT)xác định thay đổi từ 32 đến 40 búa.
Trong lớp này đã tiến hành lấy thí nghiệm của 07 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số
chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp.
Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau:
Chỉ số dẻo:
28.116.012.1%PLPIWW
Chỉ số độ sệt:
15.8160.016512.1PPPWWII
Hệ số rỗng
*(10.01*)27*(10.01*15.8)110.46121.4sWe
Độ rỗng
0.4610.315110.461ene
Độ bão hoà
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
12
*0.01*27*0.01*15.80.9439.81*0.461rWSe
Trong đó :
W = 15.8% WL = 28.1% γ = 21.4kN/m3
γs =27.0 kN/m3 WP = 16.0%
2. NHÂN XÉT KIẾN NGHỊ
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và quy mô công trình dự
kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và đề xuất sau:
Nhận xét
- 1. Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát nhìn chung là khá phức tạp , có
nhiều lớp đất phân bố và thay đổi khá phức tạp.
2. Lớp đất số 1 là lớp mặt có trạng thái nửa cứng . Lớp 2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên
tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, Lớp 3 có chỉ số SPT tƣơng đối lớn .
3. Lớp đất 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây
Đề xuất
1. Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây,nên sử dụng phƣơng pháp móng cọc ma
sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa đầu cọc.
2. Nên để cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu lực ma sát của cọc
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
13
PHẦN II
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
14
1. LỰA CHỌN KÍCH THƢỚC CÔNG TRÌNH
1.1 Kích thƣớc và cao độ của bệ cọc, cọc
Đặc điểm công trình nằm ở vị trí gần khu vực sông chỉ có tính chất thông thuyền ở mức
độ trung bình.
Về mùa cạn thì mực nƣớc trên sông tại vị trí xây dựng công trình là tƣơng đối thấp, còn
về mùa mƣa thì nƣớc sông có tính chất dòng chảy dâng nhanh. Do cần thoát nƣớc tốt
trong mùa mƣa và đảm bảo cho thông thuyền nên chọn cao độ đỉnh bệ là +2.0m.
1.1.1 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)
Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mực nƣớc
giữa MNCN và MNTN là tƣơng đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn
các giá trị cao độ nhƣ sau:
Cao độ đỉnh trụ chọn nhƣ sau: max
10.3.ttMNCNmmMNTTH
Trong đó:
MNCN : Mực nƣớc cao nhất, MNCN = 6.20(m)
MNTT : Mực nƣớc thông thuyền MNTT = 4.80 (m)
ttH
: Chiều cao thông thuyền tt H = 2.50 (m).
Suy ra: max(6.20+1; 4.80+2.50) - 0.3 = max(7,2; 7,3) – 0,3 = 7,0(m)
- => Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7,0(m)
1.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB)
Cao độ đỉnh bệ
MNTN - 0.5m = 3,1 - 0,5 = 2,6(m)
=> Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +0,0(m)
1.1.3 Bề dày bệ móng
Chọn Hb= 2.00 (m)
Trong đó : Hb= là bề dày bệ móng
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
15
1.1.4 Cao độ đáy bệ (CĐĐ AB)
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb
Với Hb : Chiều dày bệ móng suy ra chọn Hb = 2 (m)
=> Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = 0,0 – 2,0 = -2.0( m)
Vậy các thông số thiết kế:
Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = 7(m)
Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB =0 (m)
Cao độ đáy bệ : CĐĐAB = -2 (m)
Bề dầy : Hb=2m
b=?450Httr =
?
8060Hb =
?
800 MNTT Cao ®é ®Ønh trôHttHttr =
?
15025a = ?Hb = ?a = ? MNTNb=?17060801202525
1.1.5 Kích thƣớc và cao độ của cọc
Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là không lớn lắm, địa
chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất là 19.3m và không phải tầng đá gốc nên chọn
giải pháp móng cọc ma sát BTCT.
Cọc đƣợc chọn là cọc BTCT đúc sẵn, đƣờng kính nhỏ có kích thƣớc 450×450mm. Cọc
đựơc đóng vào lớp đất số 3 là lớp đất sét pha, màu xám vàng nâu đỏ, ở trạng thái cứng.
Cao độ mũi cọc là -30m . Nhƣ vậy cọc đựơc đóng trong lớp đất số 3 có chiều dày là
10.7m.
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
16
Chiều dài của cọc (Lc) đƣợc xác định nhƣ sau:
Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC
Lc = 0.0 - 2.0 - (- 30.0) = 28.00 m
Trong đó:
CĐĐB = 0.0 m : Cao độ đỉnh bệ.
- Hb = 2.00 m : Chiều dày bệ móng
CĐMC = -30.00m : Cao độ mũi cọc.
Kiểm tra:
2862.22700.45cLd
=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = Lc + 1m = 28.00 + 1m = 29.00m. Cọc đƣợc tổ hợp
từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 29m = 10m +10m + 9m. Nhƣ vậy hai đốt thân
cọc có chiều dài là 10m và đốt mũi có chiều dài 9m. Các đốt cọc sẽ đƣợc nối với nhau
bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc
2. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
2.1 Trọng lƣợng bản thân trụ
2.1.1 Tính chiều cao thân trụ
Chiều cao thân trụ Htr
Htr = CĐĐT - CĐĐB – CDMT
Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = +7,0m
Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 0,0m
Chiều dày mũ trụ : CDMT= 0,8+0,6 = 1,4m
Htr = 7,0 - 0.0 – 1,4 = 5,6m
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
17
2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)
MNTN MNCN Cao ®é ®Ønh trôHttV1V2V3V3V2V1 Cao ®é ®¸y dÇm MNTT30
Thể tích trụ toàn phần Vtr :
Vtr = V1 + V2 + V3
=
(84.50.25*2)1.28*1.7*0.8*1.7*0.6(3.3*1.2)*5.624
2
= 10.88 + 6.63 + 28.51 = 46.02 m3.
2.1.3 Thể tích phần trụ ngập nƣớc (không kể bệ cọc)
Thể tích trụ ngập nƣớc Vtn:
Vtn = Str * (MNTN - CĐĐB)
=
21.2(3.31.2)(3.10.0)15.784
m3
Trongđó:
MNTN = 3,1 m : Mực nƣớc thấp nhất
CĐĐB = 0,0 m : Cao độ đỉnh bệ
Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2)
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
18
- 2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Các tổ hợp tải trọng đề bài ra nhƣ sau:
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
ot N
- Tĩnh tải thẳng đứng
kN
6000
o hN
- Hoạt tải thẳng đứng
kN
4200
H
oh
- Hoạt tải nằm ngang
kN
120
oM
- Hoạt tải mômen
KN.m
750
Hệ số tải trọng: Hoạt tải : n = 1,75
Tĩnh tải : n = 1,25
bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lƣợng riêng của bê tông
n = 9,81 kN/m3 : Trọng lƣợng riêng của nƣớc
2.3 Tổ hợp tải trọng theo phƣơng dọc cầu ở TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:
(*)*SDoohtbttrntnNNNVV
1
= 4200 + (6000 + 24,50*46,02) – 9,81*15,78 = 11172.688 kN
Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu:
H
1SD
=
H
oh
= 120 kN
Mômen tiêu chuẩn dọc cầu:
*()SDoohMMHCĐĐTCĐĐB
1
=750+120*(7-0.0)=1590kN.m
2.4 Tổ hợp tải trọng theo phƣơng dọc cầu ở TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu
1.75*1.25*(*)*ttoohtbttrntnNNNVV
= 1.75*4200 + 1.25*(6000 + 24.50*46.02) – 9.81*15.78
- Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
19
= 16104.56kN
Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:
H
tt
= 1,75x
o hH
= 1,75x120 =210 kN.
Mômen tính toán dọc cầu :
1.75*1.75**CTCBttoohMMHĐĐĐĐ
=1.75*750+1.75*120*(7 -0)
=2782.5 kN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng
kN
11172.688
16104.56
Tải trọng ngang
kN
120
210
Mômen
kN.m
1590
2782.5
3. XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG NÉN DỌC TRỤC CỌC ĐƠN
3.1 Sức kháng nén dọc trục tính toán cọc theo vậ theo vật liệu PR
Chọn vật liệu:
+ Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m
+ Bê tông có
f
'c
= 30MPa
+ Thép ASTM A615, có
yf
= 420 MPa
Bố trí cốt thép trong cọc :
+ Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
+ Cốt đai : Chọn thép 8
- Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
20
2@175=350450504502@175=350505050
MẶT C ẮT NGANG CỌC BTCT
Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR
Dùng cốt đai thƣờng, ta có:
P*P*0.8*{0.85*A– A f*A}
Rngstyst
Trong đó:
: Hệ số sức kháng của bê tông, = 0.75
'cf
: Cƣờng độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)
y f : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (MPa).
Ag : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450x450 = 202500mm2
Ast : Diện tích cốt thép, Ast = 8x387=3096mm2
Vậy: PR = 0,75*0,8*{0,85*30*(202500– 3096) + 420*3096}
= 3831073,2 N
3831KN.
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
21
3.2 Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền
Sức kháng đỡ tính toán của các cọc Qr đƣợc tính nhƣ sau:
Q **rqppqssQQ
Với:
*sssQqA
;
.pppQqA
Trong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (MPa)
qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Qs : Sức kháng thân cọc (MPa)
qs : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
Ap : Diện tích mũi cọc (mm2)
As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
qp
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
qs
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc
0.7qsv
trong đất sét với
- 0.8v
ta có:
0,56qs
0,45qsv
trong đất cát với
0.8v
ta có:
0,36qs
0,45qv
trong đất cát với
0.8v
ta có:
0,36q
3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs
Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất là lớp đất dính nên ta tính Qs theo hai phƣơng pháp:
tính theo phƣơng pháp
Theo phƣơng pháp , sức kháng đơn vị thân cọc qs nhƣ sau:
usSq
Trong đó:
Su: Cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc trung bình (Mpa), Su = Cuu
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
22
: Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số
DDb
và hệ số dính đƣợc tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.
Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định
của API nhƣ sau :
- Nếu Su
25 Kpa
0.1
- Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa
2510.550uSKPaKPa
- Nếu Su
75 Kpa
5.0
Lớp 1: Ta có: Su = 48.9KN/m
- 2
= 48.9Kpa = 0,0489Mpa.
KPa50KPa25S5.01u
=0.761
Lớp 2:
Ta có: Su = 21.3KN/m 2 = 21.3KPa = 0,0213 Mpa.
α=1
Lớp 3 :
Ta có: Su = 49.7KN/m 2 = 49.7Kpa = 0,0497Mpa
KPa 50
KPa S 25
1 0.5 u
=0.753
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
23
Tên l ớ p
Chiều dày
(m)
Chuvi
(m)
Cƣờng độ kháng cắtSu
(N/mm2)
H ệ số
qS
(N/mm2)
Qs=qs.4.450.L
(N)
Lớp 1
2.5
1,8
0,0489
0.761
0.037213
33491.7
- Lớp 2
16.8
1,8
0,0213
1
0,0213
644112
Lớp 3
10.7
1,8
0,0497
0,753
0,037424
720786.24
Suy ra tổng ma sát trên bề mặt : Qs=1398391.78 N
1398.3kN
3.2.2 Sức kháng mũi cọc
Q A*q
ppp
Trong đó:
là diện tich mũi cọc (mm)
là sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa)
Đối với đất dính
=9
với Su cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc trung bình
Mũi cọc đặt tại lớp 3 có Su= 49.7KN/m2
= 0,0497Mpa
Suy ra sức kháng mũi cọc : Qp=450*450*9*0.0497(N)=90.58kN
Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền: :
QR=
sqspqpQQ
=0,56*(1398.3+90.578)= 833.77kN
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
24
3.3 Sức kháng dọc trục của cọc đơn
Khi đấy sức kháng tính toán của cọc:
Ptt=min(PR;QR)=min(3831,073; 833.77) =833.77 (KN)
4. XÁC ĐỊNH SỐ LƢỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG
4.1 Tính số lƣợng cọc n
Số lƣợng cọc n đƣợc xác định nhƣ sau:
NnP
tt
- Trong đó: N : Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (KN).
Ptt : Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Thay số:
16104.5619.31833.77n
. Chọn n = 28cọc.
4.2. Bố trí cọc trong móng
Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:
Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau ít nhất là 2,5d hay 750 mm lấy giá trị
nào lớn hơn ( d là đƣơng kính cọc )
Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ :
225 mm
Với n = 28 cọc đƣợc bố trí theo dạng lƣới ô vuông trên mặt bằng và đƣợc bố trí thẳng
đứng trên mặt đứng, với các thông số :
+ Số hàng cọc theo phƣơng dọc cầu là 7. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo phƣơng
dọc cầu là 1200 mm.
+ Số hàng cọc theo phƣơng ngang cầu là 4. Khoảng cách tim các hàng cọc theo phƣơng
ngang cầu là 1200 mm.
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
25
+ Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phƣơng dọc cầu và ngang
cầu là 500 mm.
5@120=600503@120=360504605072050
4.2.1. Kích thƣớc bệ cọc sau khi đã bố trí cọc
Theo phƣơng dọc cầu: B =4600 (mm)
Theo phƣơng ngang cầu: L = 8200 (mm)
Ta tính đƣợc: a = 1700 mm
b = 1850 mm
4.2.2. Tính thể tích bệ
Với 28 cọc bố trí nhƣ hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x 8200mm.
Trong đó : a = (4600-1200)/2=1700 mm
b =(8200-4500)/2=1850 mm
Thể tích bệ là: Vb = 8200*4600*2000 = 75.44*109 mm3
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
26
4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
- +1.00(C§§B)+4.50(MNCN)+2.00(MNTN) doc tru cauNgang tru cau80602525120170+5.20(C§§T)-
1.00(C§§AB)0.00a=170a=17020080605202515045025150800200700460MNHMNHxyxyNHxyMNHyx??????b=125b
=125MMNHxyMNHyx
4.4. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng:
xV)(NN
bnbtSD1SD2
= 11172.688+ (24.5 – 9.81)*75.44 = 12280.902 kN
Tải trọng ngang:
SD1SD2HH
120 kN.
Mômen
MMHH
*
211 SDSDSDb
= 1590+ 120*2 = 1830 kN.m
4.5. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng:
xV)x25.1(NN
bnbt§C1§C2
= 16104.56 + (1.25*24,5 – 9,81)*75.44 =17674.844 kN
Tải trọng ngang:
§C1§C2HH
210 KN.
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
27
Mômen
MMHH
*
211 CĐCĐCĐ b
= 2782.5+ 210*2 = 3202.5 kN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng
kN
12280.902
17674.844
Tải trọng ngang
kN
120
210
Mômen
kN.m
1830
3202.5
- 5. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cƣờng độ I
5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc
Tính theo chƣơng trình FB-Pier
Khai báo các thông số, chạy chƣơng trình, đƣợc kết quả nhƣ sau:
Result Type Value Load Comb. Pile
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction 0.2149E+02 KN 1 0 14
Max shear in 3 direction 0.2825E+01 KN 1 0 25
Max moment about 2 axis 0.6897E+01 KN-M 1 0 18
Max moment about 3 axis -0.4392E+02 KN-M 1 0 14
Max axial force -0.7433E+03 KN 1 0 11
Max torsional force -0.6089E-02 KN-M 1 0 25
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
28
Max demand/capacity ratio 0.2075E+00 1 0 11
Do đó: Nmax = 743.3 KN, vậy lấy giá trị lớn hơn là Nmax = 743.3 KN để kiểm toán
5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc nhƣ sau :
maxttNNP
Trong đó :
Nmax : Nội lực tác dụng lên 1 cọc lớn nhất. Nmax =743.3 (kN)
N
: Trọng lƣợng bản thân cọc. Ta có :
NV
btncoc
Vớ i :
bt
: trọng lƣợng riêng của bê tông.
/24mKN
3 bt
n
: trọng lƣợng riêng của nƣớc
3n9.81(kN/m)
Vcoc : Thể tich một cọc.
280.455.67cocCVLdm
223
249.815.6780.457NkN
Ptt : Sức kháng nén tính toán của cọc đơn. Ptt = 833.77 (kN)
Vậy ta có :
- 743.380.457823.75833.77ttNNkNPkN
max
thỏa mãn
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc :
CRggVQQ
Trong đó :
VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 17674 (kN)
QR : Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc
g
: Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Tra theo tiêu chuẩn ta có:
0,65
Qg : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, đƣợc xác định nhƣ sau :
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50
29
Vì nhóm cọc nằm trong đất dính nên ta xác định sức kháng dọc trục danh định của nhóm
cọc nhƣ sau :
Qg = min{
Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn ; sức kháng trụ tƣơng đƣơng}
Qg = min (Q1,Q2)
Vớ i
: Hệ số hữu hiệu
Ta có :Cao độ mặt đất sau xói là : -2.0 m
Cao độ đáy bệ là : -2.00 m
Do vậy sau khi xói lở đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đồng thời ta có đất trên bề
mặt là đất sét nửa cứng để cho an toàn ta coi bề mặt là đất yếu,khi đó khả năng chịu tải
riêng rẽ của từng cọc phải đƣợc nhân với hệ số hữu hiệu ,lấy nhƣ sau :
= 0.65 Với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đƣờng kính
= 1.0 Với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đƣờng kính
Mà ta bố trí khoảng cách tim đến tim bằng
120084503
lần đƣờng kính cọc do đó ta nội suy
1,22,51,22,5*0,450,6510,450,6510,450,67662,56*0,452,
5*0,45ddd
Xác định tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn :
Nhƣ ở trên ta đã xác định đƣợc sức kháng thành danh định của một cọc đơn là :
nguon tai.lieu . vn
