Đồ án nền móng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 35 trang )
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
MỤC LỤC
CHƯƠNG I : BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH.............................................4
I. CẤU TRÚC VÀ ĐỊA CHẤT CÁC LỚP ĐẤT........................................................4
II. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................7
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ KĨ THUẬT......................................................................8
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠNG TRÌNH.....................................................9
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc............................................................9
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB)...........................................................................9
1.1.3. Cao độ đáy bệ (CĐĐAB).........................................................................9
1.2. Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc........................................................10
II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ.....................................................10
2.1. Trọng lượng bản thân trụ..............................................................................10
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ...........................................................................10
2.1.2. Thể tích tồn phần (khơng kể bệ cọc)....................................................11
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc)....................................11
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN..................................................12
2.2.1. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu ở TTGHSD..........12
2.2.2. Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương ngang cầu ở TTGHCĐ............12
III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC......................................13
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR........................................................13
3.1.1. Chọn vật liệu:.........................................................................................13
3.1.2. Bố trí cốt thép trong cọc :......................................................................13
3.1.3. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR................................................13
3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR.......................................................14
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs............................................................................14
a. Đối với lớp đất sét:...............................................................................14
b. Đối với lớp đất cát:...............................................................................15
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp3...........................................................................16
IV. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC.............................................18
4.1. Số lượng cọc được xác định như sau:...........................................................18
4.2. Bố trí cọc trong móng...................................................................................18
4.2.1. Bố trí cọc trên mặt bằng.........................................................................18
4.2.2. Tính thể tích bệ.....................................................................................19
4.3.1. Trạng thái giới hạn sử dụng...................................................................19
4.3.2. Trạng thái giới hạn cường độ.................................................................19
1
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
V. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I.......................19
5.1. Kiểm tốn sức kháng dọc trục của cọc đơn...................................................19
5.1.1. Tính nội lực tác dụng đầu cọc................................................................20
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc................................................21
5.2.2. Với đất rời..............................................................................................23
VI. KIỂM TỐN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG...........................23
6.1. Xác định độ lún ổn định................................................................................23
6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc......................................................26
VII. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC.........................................27
7.1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc..............................................................27
7.1.1 Tính mơmen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m........................................27
7.1.2 Tính mơmen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 11m..........................................29
7.2 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc................................................................30
7.4 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc.......................................................................34
7.5 Lưới cốt thép đầu cọc.....................................................................................34
7.6 Cốt thép móc cẩu...........................................................................................34
7.7 Tính mối nối thi công cọc...............................................................................35
CHƯƠNG III : BẢN VẼ.............................................................................................35
CHƯƠNG I : BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH
I. CẤU TRÚC VÀ ĐỊA CHẤT CÁC LỚP ĐẤT
2
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Tại lỗ khoan BH4, khoan xuống cao độ là - 37m, gặp 4 lớp đất như sau:
Lớp 1: Chiều dày 2,2m, cao độ của mặt lớp là 0m, cao độ đáy lớp là -2,2m.
Lớp 1 có các chỉ tiêu vật lý sau:
STT
Chỉ tiêu
Ký hiệu
Giá trị Đơn vị
1.
Độ ẩm
W
25,8
%
2.
Trọng lượng thể tích tự
nhiên
18,6
KN/m3
3.
Trọng lượng thể tích khơ
14,8
KN/m3
4.
Trọng lượng riêng
26,8
KN/m3
5.
Hệ số rỗng tự nhiên
0,81
6.
Độ rỗng
0,45
7.
Độ bão hòa
0,87
8.
Độ ẩm giới hạn dẻo
Wp
17,5
%
9.
Độ ẩm giới hạn chảy
WL
33,8
%
10.
Chỉ số dẻo
16,3
%
11.
Độ sệt của đất dính
0,51
%
Bảng1
h
-các chỉ tiêu vật lý của lớp 1
Lớp 1 là đất á sét trạng thái dẻo mềm.
Lớp 2: có chiều dày 9m, cao độ mặt lớp là -2,2m, cao độ đáy lớp là -11,2m
Hạt cát
Hạt sỏi
Thơ
to
Đường kính cỡ hạt (mm)
0,25
0,1
1
0,5
0,05
0,5
0,25
0,1
4,9
6,6
21,1 36,9
Lớp
>10
2
10
5
5
2
2
1
2,5
1,6
6,5
vừa
nhỏ
Hạt
bụi
mịn
0,05
0,01
19,9
0,01 3
0,002
Hạt
sét
<0,002
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Thành phần hạt:
Bảng2
- Thành phần hạt của lớp 2
Lượng hạt lớn hơn 0,25mm: 2,5 + 1,6 + 6,5 + 4,9 + 6,6 = 15,6%< 50%
Lượng hạt lớn hơn 0,1mm: 2,5 + 1,6 + 6,5 + 4,9 + 6,6+21,1 = 36,7 <75%
Đây là cát hạt bụi
Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 2:
STT
Chỉ tiêu
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
h
26,6
KN/m3
1.
Trọng lượng riêng
2.
Trọng lượng thể tích
bão hịa
3.
Hệ số rỗng tự nhiên
e0
1,08
4.
Hệ số rỗng lớn nhất
emax
1,172
5.
Hệ số rỗng nhỏ nhất
emin
0,754
6.
Độ chặt của đất rời
Bảng3
KN/m2
0,22
-Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 2
Lớp đất 2 là lớp đất cát ở trạng thái rời rạc
Lớp 3: Chiều dày 4,3m, cao độ của mặt lớp là -11,2m, cao độ đáy lớp là -15,5m
4
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Lớp 3 có các chỉ tiêu vật lý sau:
STT
Chỉ tiêu
Ký hiệu
Giá trị Đơn vị
12.
Độ ẩm
W
20,6
%
13.
Trọng lượng thể tích tự
nhiên
19,3
KN/m3
14.
Trọng lượng thể tích khơ
16
KN/m3
15.
Trọng lượng riêng
27,0
KN/m3
16.
Hệ số rỗng tự nhiên
0,69
17.
Độ rỗng
0,41
18.
Độ bão hòa
0,82
19.
Độ ẩm giới hạn dẻo
Wp
14,0
%
20.
Độ ẩm giới hạn chảy
WL
27,9
%
21.
Chỉ số dẻo
13,9
%
22.
Độ sệt của đất dính
0,47
%
Bảng4
h
- Các chỉ tiêu vật lý của lớp 4
Lớp 3 là đất á sét trạng thái dẻo cứng.Lớp 4: có chiều dày 21,5m, cao độ mặt lớp
là -15,5m, cao độ đáy lớp là -37,0m
Hạt cát
Hạt sỏi
Thô
to
5
2
2
1
0,5
0,5
Đường kính cỡ hạt (mm)
0,25
1
0,5
0,1
0,05
0,5
0,25
0,1
3,2
42,9 40,6 12,3
Lớp
>10
10
5
4
vừa
nhỏ
Hạt
bụi
mịn
0,05
0,01
Hạt
sét
0,01
0,002
<0,002
Thành phần hạt:
Bảng5
-Thành phần hạt của lớp 4
Lượng hạt lớn hơn 0,25mm: 0,5 + 0,5 + 3,2 + 42,9 = 47,1%< 50%
Lượng hạt lớn hơn 0,1mm: 0,5 + 0,5 + 3,2 + 42,9 + 40,6 =87,7 >75%
5
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Đây là cát hạt nhỏ
Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 4:
STT
Chỉ tiêu
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
7.
Trọng lượng riêng
h
26,6
KN/m3
8.
Trọng lượng thể tích
bão hịa
9.
Hệ số rỗng tự nhiên
e0
0,89
10.
Hệ số rỗng lớn nhất
emax
1,136
11.
Hệ số rỗng nhỏ nhất
emin
0,727
12.
Độ chặt của đất rời
Bảng6
KN/m2
0,60
- Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 4
Lớp đất 4 là lớp đất cát ở trạng thái chặt vừa.
II. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và quy mơ cơng
trình dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:
Nhận xét:
+ 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.
+ Lớp đất số 1, 2,3 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải
nhỏ, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao.
+ Lớp đất số 1, 2,3 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.
Kiến nghị:
+ Với các đặc điểm địa chất cơng trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc
ma sát bằng BTCT cho cơng trình cầu và lấy lớp đất số 4 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 4 để tận dụng khả năng chịu ma sát
của cọc.
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ KĨ THUẬT
BỐ TRÍ CHUNG CƠNG TRÌNH
6
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
+9.6 (C§ §T)
+8.8(MNCN)
+2.8 (MNTN)
+2.00 (C§ §B)
0.00 (C§§aB)
- 1.7 (M§SX)
- 2.20
- 11.20
- 15.50
36 c?c 45cmx45cm
L=28 m
- 28.00
- 37.00
P1
P2
P3
P10
P11
P12
P19
P20
P28
P29
P21
P30
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P13
P14
P15
P16
P17
P18
P22
P23
P24
P25
P26
P27
P31
P32
P33
P34
P35
- 37.00
P36
Hình1 - Bố trí chung cơng trình
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠNG TRÌNH
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc
7
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)
Vị trí xây dựng trụ cầu ở sơng khơng có nhiệm vụ phục vụ giao thơng đường
thủy và sự thay đổi mực nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều
kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ như sau:
Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = MNCN + 1 -0.3
Trong đó:
MNCN : Mực nước cao nhất, MNCN = 4,3m
Ta có: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT =MNCN + 1 – 0.3
=> Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = 4.3 + 1 – 0.3 = 5 m.
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB)
Cao độ đỉnh bệ
MNTN - 0.5m = 2.2 - 0.5 = 1,7m
=> Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +1.5m
1.1.3. Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb
MERGEFORMAT
Hb : Chiều dày bệ móng Chọn Hb = 2.0m
=> Cao độ đáy bệ: CĐĐaB = 1.5 – 2.0 = - 0.5m
Vậy: chọn các thông số thiết kế như sau:
60 80
170
Httr = ?
MNTT
b=?
450
b=?
Hb = ?
Hb = ?
MNTN
a =?
150 25
Httr = ?
Htt
800
25 120 25
a =?
60 80
C ao ®é ®Ø
nh trơ
Hình2 -Thơng số thiết kế trụ cầu
Cao độ đỉnh trụ
Cao độ đỉnh bệ
: CĐĐT
: CĐĐB
= + 5m
= + 1.5 m
8
Thiết kế mơn học nền và móng
Cao độ đáy bệ là : CĐĐaB
Bề dầy bệ móng : Hb
Bộ mơn Địa KỹThuật
=- 0.5 m
= 2m.
1.2. Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc
Theo tính chất của cơng trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địa chất có
lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất 15.50m và khơng phải là tầng đá gốc, nên chọn giải
pháp móng là móng cọc ma sát BTCT.
Chọn cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45x0.45m, được đóng
vào lớp số 4 là lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa. Cao độ mũi cọc là -29,50m. Như vậy
cọc được đóng vào trong lớp đất số 4 có chiều dày là 14m.
Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:
Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC
Lc = 1.5 - 2.0 - (- 31,50) = 31m.
Trong đó:
CĐĐB = +2.00m : Cao độ đỉnh bệ.
Hb
= 2.00m : Chiều dày bệ móng.
CĐMC = -31,50m : Cao độ mũi cọc.
Kiểm tra độ mảnh của cọc:
=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = L c + 1m = 31,00 + 1m = 32,00m. Cọc được tổ
hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 30m = 11m + 11m + 10m. Các đốt cọc
sẽ được nối với nhau bằng hàn trong q trình thi cơng đóng cọc.
II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
2.1. Trọng lượng bản thân trụ
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ
Chiều cao thân trụ Htr:
Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT
Htr = 5.0 – 1.5 – 1.4 = 2.1m.
Trong đó:
Cao độ đỉnh trụ
:CĐĐT = +5.0m
9
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Cao độ đỉnh bệ
: CĐĐB = +1.5m
Chiều dày mũ trụ
: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m
Cao ®é ®Ønh trơ
V1
V2
30
2.1.2. Thể tích tồn phn (khụng k b cc)
Cao độ đá y dầm
V1
V2
Htt
MNCN
V3
V3
MNTT
MNTN
Th tớch trụ toàn phần Vtr :
Vtr = V1 + V2 + V3 =
= 10.88 + 6.63 + 10,69 = 28,2 m3.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (khơng kể bệ cọc)
Thể tích trụ ngập nước Vtn:
Vtn
= Str.(MNTN - CĐĐB)
=
Trongđó:
MNTN
= +2.2 m
: Mực nước thấp nhất
CĐĐB
= +1.5 m
: Cao độ đỉnh bệ
Str
: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2)
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:
10
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
- Tĩnh tải thẳng đứng
KN
5600
- Hoạt tải thẳng đứng
KN
3700
- Hoạt tải nằm ngang
KN
110
KN.m
600
- Hoạt tải mômen
Bảng7
Hệ số tải trọng:
- Ttổ hợp tải trọng đề bài
Hoạt tải
: 1,75
Tĩnh tải
: 1,25
bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lượng thể tích của bê tông
n = 9,81 kN/m3 : Trọng lượng riêng của nước
2.2.1. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu ở TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu:
= 3700 + (5600 + 24,50 x 28,2) – 9,81 x 3,56= 9955,98 KN
Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu:
Mômen tiêu chuẩn ngang cầu:
= 600 + 110 x (5,0 – 1,5) = 985 KN.m
2.2.2. Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương ngang cầu ở TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng tính tốn ngang cầu
= 1,75x3700 + 1,25x(5600 + 24,50. 28,2) – 9,81. 3,56= 14303,7 KN
Tải trọng ngang tính tốn ngang cầu:
Mơmen tính tốn ngang cầu:
=1,75x600 + 1,75x110.(5,0 – 1,5)= 1723,75KN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
11
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Tải trọng thẳng đứng
KN
9955,98
14303,7
Tải trọng ngang
KN
110
192,5
KN.m
985
1723,75
Mômen
Bảng8
- Tổ hợp tải trọng thiết kế tại đỉnh bệ
III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR
3.1.1. Chọn vật liệu:
Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vng: 0,45m x 0,45m
Bê tơng có
=28MPa
Thép ASTM A615, có
= 420MPa
3.1.2. Bố trí cốt thép trong cọc :
Cốt chủ : Chọn 822, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
Cốt đai : Chọn thép 8
Hình3 - Mặt cắt ngang cọc btct
3.1.3. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR
Dùng cốt đai thường, ta có: PR = .Pn = .0,8.{0,85. (Ag - Ast) + fy.Ast)}
Trong đó:
: Hệ số sức kháng của bê tông, = 0,75
: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)
fy
: Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (MPa).
Ag
: Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450.450 = 202500mm2
12
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
: Diện tích cốt thép, Ast = 8x380,125= 3041mm2
Ast
Vậy: PR
= 0,75x0,8x{0,85x28x(202500– 3041) + 420x3041}
= 3614606,52N
3614,607kN.
3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
Với:
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)
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc
trong đất sét với
ta có:
trong đất cát với
trong đất cát với
ta có:
ta có:
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs
Do thân cọc ngàm trong 4 lớp đất, có cả lớp đất dính và lớp đất rời, nên ta tính
Qs theo hai phương pháp:
Đối với lớp đất cát: Tính theo phương pháp SPT
Đối với lớp đất sét: Tính theo phương pháp
a. Đối với lớp đất sét:
Theo phương pháp , sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau:
Trong đó:
Su: Cường độ kháng cắt khơng thốt nước trung bình (Mpa), Su = cuu
: Hệ số kết dính phụ thuộc vào S u và tỷ số
và hệ số kết dính được
tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Đồng thời ta cũng
tham khảo công thức xác định của API như sau :
Nếu Su
25 Kpa
13
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa
Nếu Su
75 Kpa
Lớp 1 và Lớp 3 là đất sét. Lập bảng tính tốn
Tên
lớp
Độ sâu Chiều dày
(m)
(m)
Chu
vi
(m)
Cường độ
kháng cắt
Su
(N/mm2)
Hệ số
qS
Qs
(N/mm2)
(N)
Lớp 1
0
0
1,8
0,0234
1
0,0234
0
Lớp 3
11,2
4,3
1,8
0,0308
0,942
0,0290
224565
b. Đối với lớp đất cát:
Sức kháng thân cọc Qs như sau:
Qs = qs .As với qs = 0,0019
Trong đó :
As
: Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
: Số đếm búa SPT trung bình dọc theo than cọc (búa/300mm)
Tên
lớp
Lớp 2
Chỉ số
Chỉ số SPT
SPT
trung
bình
Chiều
dày
Chu
(m)
(m)
2,2
0
1,8
0
0
3
0,8
1,8
9
6
3
1,8
9
3
11,2
2,2
Độ sâu
(m)
qs
As (mm2)
Qsi
(N)
0
0
0
4,5
0,00855
1440000
12312
3
6
0,0114
5400000
61560
1,8
5
4
0,0076
5400000
41040
1,8
10,13
7,565
0,014374 3960000
56921
vi
171833
Lớp
4
15,5
0
1,8
15,5
7,75
0,0147
0
17
1,5
1,8
17
16,25
0,030875 2700000
83362,5
20
3
1,8
20
18,5
0,03515
5400000
189810
23
3
1,8
21
20,5
0,03895
5400000
210330
25
2
1,8
21
21
0,0399
3600000
143640
14
0
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
27
2
1,8
20
20,5
0,03895
3600000
140220
29
2
1,8
21
20,5
0,03895
3600000
140220
31
2
1,8
21
21
0,0399
3600000
143640
31,5
0,5
1,8
21
21
0,0399
900000
35910
9469152,5
Bảng9
–Tính sức kháng thân cọc Qs lớp 2 và lớp 4
Vậy sức kháng thân cọc như sau:
Lớp
(N)
Hệ số sức kháng
(N)
1
0
0,56
0
2
171833
0,36
61859,88
3
224565
0,56
125756,5
4
9469152,5
0,36
339657,3
Tổng
Bảng10
528504,88
– sức kháng thân cọc
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp3
Sức kháng mũi cọc Qp:
Qp = qp . Ap với
Với:
Trong đó:
Ap
: Diện tích mũi cọc (mm2).
Ncorr
: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,
: Ứng suất có hiệu (N/mm2),
: Ứng suất tổng (KN/m2)
u
: Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 2,2m
N
: Số đếm SPT đo được (búa/300mm)
D
: Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)
15
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Db
: Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực (mm)
ql
: Sức kháng điểm giới hạn (MPa)
ql
= 0,4Ncorr cho cát và ql = 0,3Ncorr cho bùn khơng dẻo
Tính
Ta có:
= 9,81x(2,2+2,2)+18,6x(2,2-2,2)+17,88x9+19,3x4,3+18,69x16
= 586,11KN/m2
u=
= (2,2+2,2+9,0+4,3+16).9,81
= 384,552 KN/m2
Vậy:
= 586,11-330,597 = 255,52KN/m2 = 0,256N/mm2
Tính Ncorr:
Ta có: N = 21, D = 450mm, Ap = 202500mm2
Db = 31500 - 15500 = 16000mm
Thay số vào ta có:
N/ mm2 < qp = 14,75N/mm2
Chọn: qp = 5,996 N/mm2
Vậy Qp = qp.Ap = 5,996x202500 = 1214190N
=> qpQp = 0,56x1214190 =679946,4 N
Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
QR = 528504,88+ 679946,4 = 1023836,08N =1208,45KN
Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt
Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác đinh như sau:
Ptt =Min(3614,607 KN; 1208,45KN) = 1208,45KN
IV. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC
4.1. Số lượng cọc được xác định như sau:
16
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (kN).
Ptt: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN).
Thay số:
Chọn n =28 cọc.
4.2. Bố trí cọc trong móng
4.2.1. Bố trí cọc trên mặt bằng
Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:
Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phải
lớn hơn 225mm.
Khoảng cách tim đến tim các cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2,5 lần
đường kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn.
Với n = 28 cọc được bố trí theo dạng lưới ơ vng trên mặt bằng và được bố trí thẳng
đứng trên mặt đứng, với các thơng số :
Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 7. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo
phương dọc cầu là 1200 mm.
Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4. Khoảng cách tim các hàng cọc theo
phương ngang cầu là 1200 mm.
3x120=360 50
50
460
Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và
ngang cầu là 500 mm.
6x120=720
50
50
720
Hình4 –Mặt bằng cọc
4.2.2. Tính thể tích bệ.
Với 28 cọc bố trí như hình vẽ ta có:
Kích bệ là: 4600mm .8200mm.
17
Thiết kế mơn học nền và móng
Trong đó :
Bộ mơn Địa KỹThuật
a = 1700mm.
b = 1850mm.
Thể tích bệ là: Vb = 8200.4600.2000 = 75,44.109mm3 = 75,44m3
4.3.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
Tải trọng thẳng đứng:
= 9955,98+ (24,5 – 9,81) x 75,44 = 11064,19 KN.
Tải trọng ngang:
110 KN
Mômen:
= 985 + 110 x 2 = 1205 KN.m
4.3.2. Trạng thái giới hạn cường độ
Tải trọng thẳng đứng:
= 14303,7+ (1,25 x 24,5 – 9,81) x 75,44 = 15873,98 KN
Tải trọng ngang:
192,5 KN
Mômen:
= 1723,75+ 192,5 x 2 = 2108,75 KN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ
Tải trọng
Tải trọng thẳng đứng
Tải trọng ngang
Mômen
Đơn vị
KN
KN
KN.m
TTGHSD
11064,19
110
1205
TTGHCĐ
15873,98
192,5
2108,75
V. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I
5.1. Kiểm tốn sức kháng dọc trục của cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng đầu cọc
Được tính ở bảng excel dưới đây :
18
Thiết kế mơn học nền và móng
Bảng11
Bộ mơn Địa KỹThuật
- Tính nội lực tác dụng đầu cọc Nmax
Vậy, Nmax = 642,55KN, Chọn giá trị lớn nhất để kiểm toán Nmax= 642,55KN
5.1.2. Kiểm tốn sức kháng dọc trục của cọc đơn
Cơng thức kiểm tốn:
Trong đó:
Nmax
: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục).
: Trọng lượng bản thân cọc (KN)
Ptt
Ta có:
Vậy:
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Ptt = 1208,45KN.
= 642,55+ 92,22 = 734,77 KN
Ptt = 1208,45 KN => Đạt
19
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
5.2. Kiểm tốn sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Cơng thức kiểm tốn sức kháng dọc trục của nhóm cọc :
=
(Qg1 + Qg2)
Trong đó:
VC
: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 15873,98 (KN)
QR
: Sức kháng đỡ dọc trục tính tốn của nhóm cọc
: Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Ta có:
Qg
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc
Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính, đất rời
Qg1
= min{xTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương
đương}
= min{Q1; Q2}
Với:
: Hệ số hữu hiệu
Ta có : Cao độ mặt đất sau xói là : -2,2 m
Cao độ đáy bệ là
: -0,5 m
Do vậy sau khi xói lở, đáy bệ khơng tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất trên bề mặt là mềm
yếu, khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu,
lấy như sau :
= 0,65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính
= 1,00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính
Mà khoảng cách tim đến tim bằng
lần đường kính cọc do đó ta nội suy :
Xác định Q1
Tên lớp
Độ
sâu
Chiều
dày
Chu
vi
Cường độ kháng
cắt
Hệ số
qS
Qs
(N/mm2)
(N)
20
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
(m)
(m)
(m)
Su
(N/mm2)
Lớp 1
0
0
1,8
0,0234
1
0,0234
0
Lớp 3
11,2
4,3
1,8
0,0308
1
0,0290
224565
224565
Bảng12
– Tính Q1
Vậy, tổng sức kháng tính tốn dọc trục của nhóm cọc trong đất sét:
Q1 = n.Qs. = 28 x 224565 x 0,67 = 4212839,4N =4212,84KN
Xác định Q2
Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác theo công thức:
Q2=
Trong đó:
X
: Chiều rộng của nhóm cọc
Y
: Chiều dài của nhóm cọc
Z
: Chiều sâu của nhóm cọc
NC
: Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X
Ta có: X = 3.1200 + 450 = 4050mm
Y = 6.1200 + 450 = 7650mm
z = -2.2 - (-2.2)= 0.0m vì lớp 1 có chiều dày 0.0 m do đó nó sang lớp thứ 2 vậy nên
Su Su 0 KN / m 2 0MPa
=>
= (2x4050+2x7650)x200x0= 0 n
Lớp 3:
21
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Vì lớp 1 có chiều dày 4,3 m nên
Vậy:
Sức kháng trụ tương đương:
(
= (0 +9492,645) = 9492,645 KN
Do đó: Qg1 = min{Q1; Q2} = min{4212,84; 9492,645 } = 4212,84 KN
5.2.2. Với đất rời
Qg2 = xTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn
Trong đó:
: Hệ số hữu hiệu lấy =1
Sức kháng thân cọc của cọc đơn ở lớp 2 và lớp 4 là:
Qs2 = 171833N
Qs4 = 9469152,5 N
Vậy: Sức kháng thân cọc của các cọc đơn:
Mũi cọc đặ tại cao độ -31,5m của lớp 4, sức kháng mũi cọc của các cọc đơn:
Do đó:
Qg2 = 26767,860+ 28499,04 = 55266,9 KN
Vậy:
QR =
QR = 38661,83KN > VC = 15873,98 KN=> Đạt
VI. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG
6.1. Xác định độ lún ổn định
Do lớp đất 1, 2, 3 là các lớp đất yếu, lớp 4 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định của kết
cấu móng được xác định theo móng tương đương, theo sơ đồ như hình vẽ:
22
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
Hình5
-Sơ đờ tính lún
Ta có: Db=16000mm. Móng tương đương nằm trong lớp đất 4 và cách đỉnh lớp một
khoảng
Biểu thức kiểm tốn :
Trong đó:
: Độ lún giới hạn cho phép của cơng trình.
S (mm): Độ lún của cơng trình.
Với lớp đất rời ta có cơng thức xác định độ lún của móng như sau :
Sử dụng kết quả SPT:
Trong đó:
Với:
: Độ lún của nhóm cọc (mm)
q=
: Áp lực đáy tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại đáy móng tương đương, áp lực
này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc chia bởi diện tích móng tương
đương và khơng bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc (MPa).
V
: Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD, V=11064,19 KN
X = B : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm)
23
Thiết kế mơn học nền và móng
Bộ mơn Địa KỹThuật
I
: Hệ số ảnh hưởng chiều sâu chon hữu hiệu của nhóm.
D’
: Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), 2Db/3 = 10,67(mm)
Db
: Độ sâu chon cọc trong lớp đất chịu lực.
Ncorr
: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ
trên độ sâu X phủ dưới đế móng tương đương (Búa/300mm).
Ta có:
Xác định q:
Kích thước của móng tương đương:
+ KÝch thíc cđa mãng tơng đơng :
Chiều rộng móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2 tim
cọc xa nhất theo chiều dọc cầu + ®êng kÝnh cäc:
Bt® = 3.1,2+ 0,45 = 4,05 m
Chiều dài móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2 tim
cọc xa nhất theo chiều dọc cầu + đờng kính cäc:
Lt® = 6.1,2 + 0,45 = 7,65 m
DiƯn tÝch mãng tơng đơng là S = Btđ. Ltđ = 4,05.7,65 = 30,9825m2
Do đó
Xác định Ncorr:
Trong đó:
Ncorr : Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ.
: Ứng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm2).
: số đếm SPT trong khoảng tính lún. Được tính bằng chỉ số SPT trung bình tính từ
cao độ đáy móng tương đương tới đáy lớp 4
Cao độ đỉnh lớp tính lún là:
Cao độ đáy lớp tính lún: -37m
Cao
-
-27
-29
-31
-33
-35
-37
24
Thit k mụn hc nn v múng
26,17
N
20,33
ta đợc
Xỏc nh
20
B mơn Địa KỹThuật
21
21
26
27
28
= 23,33(Bóa/300mm)
: Tính từ mặt đất sau xói đến độ sâu dưới móng tương đương một
khoảng X.
Trong đó:
: Ứng suất có hiệu (N/mm2),
: Ứng suất tổng (kN/m2)
: Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN (kN/m2), MNTN = 2,2m
u
Ta có:
= 9,81(2,2+2,2) + 18,6.(2,2-2,2)+17,88.9+19,3.4,3+18,69.10,75)
= 487,99 KN/m2
u=
= 279,09KN/m2
=>
= 487,99 – 279,09 = 208,89KN/m2 = 0,209N/mm2
Thay số vào ta có:
S= 23,9 (mm) <
Vậy đảm bảo yêu cầu về lún
6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc.
Biểu thức kiểm toán :
u
: Chuyển vị ngang của kết cấu.
25
