Tài liệu Bài tập lớn nền móng

  • Số trang: 39 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 1154 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20012 tài liệu

Mô tả:

Bài tập lớn Nền móng
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ 0,85f'c A's.f'y As2.fy 450 50 2@175=350 50 As1.fy 50 2@175=350 50 450 PHẠM TRUNG OÁNH Trang 1 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật 2 Bộ môn Địa Kỹ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG GVHD : Sinh viên : Lớp : Mã sv : Đề bài : ……………………. Phạm Trung Oánh Cầu Hầm - K50 0919247 7-6-2 A-YÊU CẦU CHUNG 1. Thuyết minh Lựa chọn loại cọc, cấu tạo và kiểm toán móng cọc về cường độ và lún (khổ A4). 2. Bản vẽ Bố trí chung, cốt thép cọc và mối nối cọc (khổ A3). HÌNH CHIẾU TRỤ CẦU PHẠM TRUNG OÁNH Trang 3 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Hình chiếu dọc trụ cầu Bộ môn Địa Kỹ Hình chiếu ngang trụ cầu b=? 450 H ttr =? 80 60 Hb = ? 800 MNTT Cao ®é ®Ønh trô H tt H ttr =? 150 25 a=? Hb = ? a=? MNTN b=? 170 60 80 120 25 25 Hình: 1 Mô hình chung kết cấu trụ cầu (đơn vị: cm) 4 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ B- SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1. Tải trọng Tải trọng N – Tĩnh tải thẳng đứng N – Hoạt tải thẳng đứng H - Hoạt tải nằm ngang M - Hoạt tải mô men Tổ hợp tải trọng Đơn vị KN KN KN KN.m Giá trị 5800 4000 110 700 Ngang cầu 2. Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp. Tên gọi Đơn vị Số liệu MNCN m 7,10 MNTN m 2,70 MNTT m 4,40 Chiều cao thông thuyền m 3,50 Cao độ mặt đất tự nhiên m 0.00 Cao độ mặt đất sau xói lở m -1,90 Chiều dài nhịp tính toán m 32,40 3. Điều kiện địa chất TT Đơn vị % Lớp 1 21,5 Lớp 2 28,9 Lớp 3 15,8 TT 1 Chỉ tiêu W 11 Chỉ tiêu IL Đơn vị - Lớp 1 0,14 Lớp 2 0,56 Lớp 3 <0 2 γw kN/m3 19,3 17,8 21,4 12 ϕ độ 18̊51’ 8̊38’ 23̊47’ 3 γd kN/m3 15,9 13,8 18,5 13 c kN/m2 44,2 14,7 43,6 4 γs kN/m3 27,0 26,9 27,0 14 ϕUU độ 0̊00’ 0̊00’ 0̊00’ 5 e0 - 0,45 9 31,5 15 cUU kN/m2 48,9 21,3 49,7 % 0,698 0,94 9 41,1 48,7 6 n 16 Cc - 0,22 0,25 0,16 7 Sr % 93,2 98,9 100 17 Cr - 0,028 0,027 0,024 8 WL % 35,8 34,0 28,1 18 σ kN/m2 356,0 187,0 424,0 9 WP % 19,1 22,3 16,0 19 ε 50 - 0,03 0,03 0,03 10 IP % 16,7 11,7 12,1 PHẦN I : BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH PHẠM TRUNG OÁNH Trang 5 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT Các ký hiệu sử dụng trong tính toán: γ γs γn W WL Wp a k n e Sr c   : Trọng lượng riêng của đất tự nhiên (kN/m3) : Trọng lượng riêng của hạt đất (kN/m3 : Trọng lượng riêng của nước ( γ n = 9,81kN/m3) : Độ ẩm (%) : Giới hạn chảy (%) : Giới hạn dẻo (%) : Hệ số nén (m2/kN) : Hệ số thấm (m/s) : Độ rỗng : Hệ số rỗng : Độ bão : Lực dính đơn vị (kN/m2) : Tỷ trọng của đất (độ) : Tỷ trọng của đất Theo số liệu khảo sát địa chất công trình và các kết quả thí nghiệm, ta có các lớp đất với đặc điểm như sau: 1. Lớp số 1: Lớp đất sét màu xám vàng, nâu đỏ; lớp này có bề dày 2,5 m; cao độ mặt lớp là 0,00 m; cao độ đáy là -2,5 m. Lớp đất có độ ẩm W = 21,5%; độ bão hòa Sr = 93,2. Lớp đất ở trạng thái nửa cứng có độ sệt IL = 0,14. 2. Lớp số 2: Lớp đất sét pha màu xám, trạng thái dẻo mềm; chiều dày 16,8 m; cao độ mặt lớp là -2,50m; cao độ đáy là -19,30 m. Lớp đất có độ ẩm W = 28.9%, độ bão hòa Sr = 98,9. Lớp đất ở trạng thái mềm có độ sệt IL = 0,56. 3. Lớp số 3: Lớp đất sét pha, màu xám vàng, nâu đỏ, chiều dày 14,7 m; cao độ mặt lớp là -19,30 m, cao độ đáy lớp là -34,00 m. Lớp đất có độ ẩm W = 15,8%; độ bão hòa Sr = 100. Lớp đất ở trạng thái cứng có độ sệt IL <0. ⇒ Nhận xét: 1- Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát tương đối phức tạp , có 3 lớp đất, các lớp đất có tính chất cơ lý rất khác nhau. 2-Lớp đất số 1 là lớp đất dễ bị xói khi xây dựng trụ cầu tại đây. 3-Lớp đất số 3 có chỉ số SPT tương đối lớn và chỉ số độ sệt I l < 0 nên đặt mũi cọc tại lớp này. ⇒ Kiến nghị: 1- Với đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc đường kính nhỏ bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng dựa đầu cọc. 2- Nên để cho cọc ngập vào trong lớp đất số 3 để tận dụng khả năng ma sát của cọc. 6 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG 1. Lựa chọn các cao độ và các kích thước a a SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CHUNG TRỤ CẦU 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 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:  MNCN + 1(m )  max   − 0,30( m). MNTT + H tt   Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: Trong đó: + MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 7,10 (m). + MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT = 4,40 (m). + H tt : Chiều cao thông thuyền, H tt = 3,50 (m). Ta có : max(7,10 + 1; 4,40 + 3,50) – 0,30 = max(8,10; 7,90) – 0,30 = 7,80 (m). => Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7,80 (m). 1.2. Cao độ mặt bệ(CĐMB): Vị trí xây dựng trụ cầu nằm ở khu vực sông có thông thuyền. Sự thay đổi cao độ giữa MNCN và MNTN là tương đối lớn .Để tạo mỹ quan sông , ta chọn cao độ đỉnh bệ thấp theo điều kiện sau : CĐMB ≤ MNTN – 0,50(m) = 2,70 – 0,50 = 2,20 (m). Trong đó : CĐMB : Cao độ mặt bệ MNTN : Mực nước thấp nhất => Vậy ta chọn: CĐMB = +2,00 (m). 1.3. Cao độ đáy bệ(CĐĐB): Ta chọn bệ có chiều dày là : Hb = 2,00 (m). Do đó đáy bệ có cao độ là : CĐĐB = CĐMB - Hb. Trong đó : PHẠM TRUNG OÁNH Trang 7 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ CĐĐB : Cao độ đáy bệ CĐMB : Cao độ mặt bệ Hb ⇒ : Chiều dày bệ móng CĐĐB = 2,20 – 2,00 = 0,00 (m). => Vậy đáy bệ có cao độ là : CĐĐB = 0,00 (m). 1.4. Chọn kích thước và cao độ mũi cọc(CĐMC): Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là tương đối lớn, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất khá sâu(lớp đất 3 có cao độ mặt lớp là -19,30 m) và không phải là tầng đá gốc, nên ta chọn giải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT. Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0,45.0,45 (m2). Cọc được ngàm vào trong lớp đất thứ 3 là lớp đất sét pha ở trạng thái cứng và phải đảm bảo các điều kiện theo quy định(mũi cọc phải được ngàm vào lớp chịu lực tối thiểu là 5d = 2,25 (m)).Ta chọn cao độ đặt mũi cọc là : CĐMC = - 31,00 (m). Như vậy cọc được ngàm vào lớp đất 3 với độ sâu là 11,70 (m). 1.4.1. Xác định chiều dài cọc: Chiều dài cọc được xác định : Lc = CĐĐB – CĐMC = 0,00 – ( - 31,00) = 31,00 (m). Vậy cọc được thiết kế có chiều dài là 31,00 (m). Trong đó : CĐĐB = 0,00 (m) : Cao độ đáy bệ CĐMC = -31,00 (m) : Cao độ mũi cọc 1.4.2. Kiểm tra kích thước cọc: Kích thước cọc phải thoả mãn yêu cầu về độ mảnh theo quy định : L 31, 00 Lc 30 < c = = 68, 89 < 70 ≤ 70 0, 45 0, 45 d ⇒ ⇒ Vậy kích thước cọc đã chọn thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh. Cọc được ngàm vào bệ 1,00 (m). ⇒ Tổng chiều dài đúc cọc là : 30 ≤ L = Lc + 1,00 = 31,00 + 1,00 = 32,00 (m). Cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là : L = 32,00 (m) = 11,00 (m) + 11,00 (m) + 10,00 (m). Như vậy đốt thân có chiều dài là 11 m và đốt mũi có chiều dài là 10 m. Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc. 1.5. Chiều dày mũ trụ(CDMT): Chiều dày mũ trụ là: CDMT = 0,80 + 0,06 = 1,40 (m). 8 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ 2. Lập tổ hợp tải trọng tại đỉnh bệ ứng với MNTN Số liệu đề cho như sau : Ntt = 5800(kN) : Lực thẳng đứng theo TTGHSD do tĩnh tải tác dụng tại đỉnh trụ. Nht = 4000(kN) : Lực thẳng đứng theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng tại đỉnh trụ. Hht = 110(kN) : Lực ngang theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng theo phương ngang cầu. Mht = 700(kN.m) : Mômen theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng theo phương ngang cầu. bt = 24,50(kN/m3) : Trọng lượng riêng của bê tông. n = 9,81(kN/m3) : Trọng lượng riêng của nước nh = 1,75 : Hệ số tải trọng do hoạt tải. nt = 1,25 : Hệ số tải trọng do tĩnh tải. 2.1.Tính toán thể tích trụ: MNTN MNCN Cao ®é ®Ønh trô H tt V 1 V 2 V 3 V 3 V 2 V 1 Cao ®é ®¸y dÇm MNTT 30 Hình chiếu trụ cầu 2.1.1. Chiều cao của trụ Hc (m ): Hc = CĐĐT – CDMT – CĐMB Trong đó : CĐĐT = 7,80 (m) : Cao độ đỉnh trụ. CDMT = 1,40 (m) : Chiều dày mũ trụ. CĐMB = 2,00 (m) : Cao độ mặt bệ. ⇒ Hc = 7,8 – 1,40 – 2,00 = 4,40 (m). 2.1.2. Diện tích tiết diện ngang trụ: PHẠM TRUNG OÁNH Trang 9 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ  π .1, 202  Str =  + ( 4, 50 − 1, 20 ) .1, 20 ÷ = 5, 091( m 2 ).  4  2.1.3. Thể tích toàn phần của trụ( không kể bệ cọc ): Thể tích toàn phần của trụ được xác định như sau : V = V1 + V 2 + V3 Trong đó : V1 = 1, 70.8, 00.0, 80 = 10, 88( m 3 ). V2 = 1 ( 5, 00 + 8, 00 ) .0, 60.1, 70 = 6, 63(m 3 ). 2 V3 = Str . Hc = 4, 40.5, 091 = 22, 40( m 3 ). ⇒ V = 10,88 + 6,63 + 22,40 = 39,91 (m3). 2.1.4. Thể tích phần trụ ngập nước( không kể bệ cọc ): Vnn = Str .( MNTN − C§MB)=5,091.(2,70-2,00)=3,56(m 3 ). 2.2. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: ( có xét đến lực đẩy của nước) 2.2.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: ( ) N1C® = n .N + nt . Ntt + γ . V − γ n . Vnn h ht bt N1C® = 1, 75.4000 + 1, 25. ( 5800 + 24 , 5.39, 91) − 9, 81.3, 56 N1C® = 15437, 32( kN ). 2.2.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: H1C® = n . H = 1, 75.110 = 192, 50(kN ). h ht 2.2.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: M1C® = n . M + n . H . ( C§§T-C§MB ) h ht h ht M1C® = 1, 75.700 + 1, 75.110. ( 7, 80 − 2, 00 ) M1C® = 2341, 5(kN . m ). Trong đó : CĐĐT = 7,80 (m) : Cao độ đỉnh trụ. CĐMB = 2,00 (m) : Cao độ mặt bệ. 2.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 10 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ N1SD = N + Ntt + γ . V − γ n . Vnn ht bt N1SD = 4000 + 5800 + 24, 5.39.91 − 9, 81.3, 56 N1SD = 10742, 87( kN ). 2.3.2. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: H1SD = H ht = 110(kN ). 2.3.3. Mômen ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: M1SD = M + H . ( C§§T-C§MB ) ht ht M1SD = 700 + 110. ( 7, 80 − 2, 00 ) = 1338( kN . m ). 2.4. Lập bảng tổ hợp tải trọng: Tên tải trọng Đơn vị TTGHCĐI TTGHSD Tải trọng thẳng đứng kN 15437,32 10742,87 Tải trọng ngang kN 192,5 110 kN.m 2341,5 1338 Mômen 3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn: Sức chịu tải dọc trục của cọc đơn được xác định theo điều kiện sau : Qrtt = min { Pr ; Qr } Trong đó : Pr : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu. Qr : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền. Chú ý: Trong thực tế người ta sẽ thiết kế sao cho Pr > Qr ⇒ Qrtt = Qr . 3.1. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu: Chọn vật liệu: + Tiết diện của cọc hình vuông: 0,45(m) x 0,45 (m). + Cọc bê tông cốt thép. + Bê tông có f’c = 30 Mpa. + Cốt thép ASTM A615M có fy = 420 Mpa Bố trí cốt thép trong cọc : PHẠM TRUNG OÁNH Trang 11 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ + Cốt chủ : Chọn thép  22, bố trí 8 thanh xuyên suốt chiều dài cọc. + Cốt đai : Chọn thép  8, bố trí ở giữa thân đốt khoảng cách bước của cốt thép đai là 15 cm, ở đầu và cuối mỗi đốt khoảng cách cốt thép đai dầy hơn, khoảng 5 cm, gần đầu mũi cọc cũng như gần đầu mỗi đốt bố trí khoảng cách này là 10 cm Mặt cắt ngang cọc bê tông cốt thép Sức kháng tính toán của cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén đối xướng qua các trục chính được xác định như sau : Pr = ϕ . Pn Trong đó : Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường : Pn = 0, 8 0, 85. fc' . ( Ag − Ast ) + fy . Ast  Ở đây : Pr : Sức kháng lực dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N). Pn : Sức kháng lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N). f’c : Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 30 (MPa). fy : Giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa), fy = 420 (MPa). Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt ( mm2). Ast : Diện tích nguyên của các cốt thép (mm2). ϕ : Hệ số sức kháng ( ϕ = 0,75). Ta có : Ag = 450.450 = 202500(mm2 ). Ast = 8.387 = 3096( mm2 ). Vậy ta có : Pr = ϕ .Pn = 0, 75.0,8. 0,85.30. ( 202500 − 3096 ) + 420.3096  = 3831073,2( N ) = 3831,07( kN ). 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 được tính như sau : Qr = ϕ .Qn = ϕ qp .Qp + ϕ qs .Qs Với : Qp = q p . Ap 12 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ Qs = qs . As Trong đó : Qp : Sức kháng mũi cọc (N). Qs : Sức kháng thân cọc (N). qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa). qs : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa). Ap : Diện tích mũi cọc (mm2). As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2). ϕqp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định Đất ở mũi cọc là đất dính( đất sét): ⇒ ϕ qp = 0, 7.λv = 0, 7.0, 8 = 0, 56 v (λ : Giá trị phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra thi công các cọc và đánh giá khả năng chịu tải của chúng trong và sau khi đóng cọc vào đất sẽ được quy v định trong các hồ sơ thầu. Ta lấy λ = 0,8 là giá trị bất lợi nhất để tính toán.) ϕqs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định. Đất ở thân cọc ở cả 3 lớp đều là đất dính(đất sét): ⇒ ϕ qs = 0, 7.λv = 0, 7.0, 8 = 0, 56 3.2.1. Sức kháng thân cọc: Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, đều là lớp đất dính(đất sét) nên ta tính q s phương theo phương pháp . Ma sát đơn vị bề mặt danh định (MPa) có thể được xác định bằng công thức : qs = α . Su Trong đó: Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa). α : Hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM). Db Hệ số dính α phụ thuộc vào Su và tỷ số D và hệ số dính α được tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Đồng thời ta cũng có sự tham khảo công thức xác định α của API như sau : - Nếu Su < 25 kPa ⇒ α = 1,00 PHẠM TRUNG OÁNH K50 Trang 13 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ  S − 25kPa  α = 1 − 0,50.  u ÷  50kPa  25 kPa < Su < 75 kPa ⇒ Su > 75 kPa ⇒ α = 0,50 - Nếu - Nếu - Lớp đất 1: Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó không còn lớp đất nào nên ta tra α theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 3 trong quy trình và giá trị Db = (- 1900) - (- 2500) = 600 (mm) (ta xét sau xói có cao độ mặt đất là -1,9m.) Ta có : Db 600 4 = = D 450 3 Su = Cuu = 48,9 kN/m2 = 48,9 kPa = 0.0489 MPa Víi D b = 10D ⇒ α = 0,94   Víi D = 20D ⇒ α = 1,00 b  ⇒ Víi D b = Tiến hành nội suy ta có : 4 4   1,00-0,94  D ⇒ α = 1,00-  20 D − D ÷ = 0,888 ÷ 3 3   20D-10D  Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định α của API ta có : 25kPa < Su = 48,9kPa < 75kPa ⇒  48,9 − 25  α = 1 − 0,5  ÷ = 0,761 50   Do đó ta lấy hệ số dính α = 0,761. Ma sát đơn vị bề mặt danh định của lớp 1 là : q s1 = α .Su = 0,761.48,9 = 37, 21( kN / m 2 ). Diện tích bề mặt thân cọc trong lớp 1 là : As1 = 4.0, 45. ( ( −1,90 ) − ( −2,50 ) ) = 1,08(m 2 ). - Lớp đất 2 : Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó là lớp sét nửa cứng nên ta tra α theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 3 trong quy trình và giá trị Db = ( - 1900 ) – ( - 19300 ) = 17400 (mm). Ta có : Db 17400 116 = = D 450 3 14 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ Su = Cuu = 21,3 (kN/m2) =21,3 (kPa) = 0,0213 (MPa). Víi D b = 10D ⇒ α = 1,00   Víi D = 20D ⇒ α = 1,00 b  ⇒ Víi D b = Tiến hành nội suy ta có : 116 116   1,00-1,00  D ⇒ α = 1,00-  20 D − D ÷ = 1,00 ÷ 3 3  20D-10D   Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định α của API ta có : Su = 21,3kPa < 25kPa ⇒ α = 1,00 Do đó ta lấy hệ số dính α = 1,00 Ma sát đơn vị bề mặt danh định của lớp 2 là : q s2 = α .Su = 1,00.21,3 = 21,30( kN / m2 ). Diện tích bề mặt thân cọc trong lớp 2 là : As 2 = 4.0, 45. ( ( −2,50 ) − ( −19,30 ) ) = 30, 24( m 2 ). - Lớp đất 3 : Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó là lớp sét dẻo mềm nên theo quan điểm của Tominson ta tra α theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 2 trong quy trình và giá trị của Db = (-19300) - (-31000) = 11700 (mm). Ta có : Db 11700 = = 26 D 450 Su = Cuu = 49,7 (kN/m2) = 49,7 (kPa) = 0,0497 (MPa). Víi D b = 10D ⇒ α = 0,42   Víi D = 20D ⇒ α = 0,76 b  ⇒ Tiến hành nội suy ta có :  0,76-0,42  Víi D b = 26D ⇒ α = 0,76-  ÷( 20 D − 26 D ) = 0,96  20D-10D  Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định α của API ta có : 25kPa < Su = 49,7kPa < 75kPa ⇒  49,7 − 25  α = 1 − 0,5  ÷ = 0,753 50   PHẠM TRUNG OÁNH K50 Trang 15 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ Do đó ta chọn hệ số dính α = 0,753 Ma sát đơn vị bề mặt danh định của lớp 3 là : q s3 = α .Su = 0,753.49,7 = 37, 42( kN / m2 ). Diện tích bề mặt thân cọc trong lớp 3 là : As 3 = 4.0, 45. ( ( −19,30 ) − ( −31,00 ) ) = 21,06( m 2 ). Do đó ta có bảng tính sức kháng thân cọc của các lớp đất như sau : Tên lớp Chiều dày (m) Diện tích mặt cọc Su = Cuu Hệ số α (kN/m2) qs Qs (kN/m2) (kN) 2 (m ) 1 0,60 1,08 48,9 0,761 37,21 40,19 2 16,8 30,24 21,3 1,00 21,30 644,11 3 9,70 21,06 49,7 0,753 37,42 788,07 Tổng 1472,37 3.2.2. Sức kháng mũi cọc: - Sức kháng đơn vị mũi cọc trong đất sét bão hoà (MPa) được tính như sau : qp = 9 Su Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc (MPa). Theo đề ra ta có cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc là : Su = 49, 7( kN / m 2 ) =0,0497 (Mpa). ⇒ q p = 9.0, 0497 = 0, 4473( Mpa ). - Tính diện tích mũi cọc Ap : Ap = 450.450 = 202500(mm 2 ). ⇒ Sức kháng mũi cọc là : Q p = q p . Ap = 0, 4473.202500 = 90578( N ) = 90,58(kN ). Vậy sức chịu tải của cọc theo đất nền là : Qr = 0,56.1472,37 + 0,56.90,58 = 875, 25( kN ). Sức chịu tải thiết kế của cọc là : 16 Qtt = min { 3831, 07;875, 25} = 875, 25(kN ). THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ 4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng 4.1. Xác định số lượng cọc: Số lượng cọc trong móng được xác định theo điều kiện sau : n yc ≥ N1C® 15437,32 = = 17,64 Qr 875,25 ⇒ Chọn số cọc thiết kế là : n = 28 (cọc). 4.2. Bố trí cọc trong móng: Theo quy trình 22TCN 272-05 thì yêu cầu về bố trí cọc như sau : - 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 đương kính cọc). Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ : ≥ 225 (mm). (Thực tế khoảng cách từ mép cọc ra ngoài mép bệ lấy ≥ 250 (mm).) Với n = 24 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông 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). + Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu là 500 (mm). Ta có bố trị cọc trên mặt bằng: PHẠM TRUNG OÁNH K50 Trang 17 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật 500 Bộ môn Địa Kỹ 500 500 4600 3x1200 500 6x1200 8200 5. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 5.1. Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí cọc: Theo phương dọc cầu: B=a.(m-1)+2.c =1200.(4-1) + 2.500 = 4600 (mm). 1 Theo phương ngang cầu: L=b.(n-1)+2.c =1200.(7-1)+2.500 = 8200 (mm). 2 Trong đó : n = 4 : Số hàng cọc theo phương dọc cầu. m = 7 : Số hàng cọc theo phương ngang cầu. c1 = 500 (mm) : Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương dọc cầu. c2 = 500 (mm) : Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương ngang cầu. a = 1200 (mm) : Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu. b = 1200 (mm) : Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu. 5.2. Tính thể tích bệ cọc: Vb = L. B. Hb = 8, 20.4, 60.2 , 00 = 75, 44(m 3 ). 5.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: ( ) N2C® = N1C® + nt .γ − γ n . Vb bt N2C® = 15437, 32 + ( 1, 25.24, 5 − 9, 81) .75, 44 18 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ N2C® = 17008, 36(kN ). 5.3.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: H2C® = H1C® = 192, 50(kN ). 5.3.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: M2c® = M1c® + H1c® . Hb M2c® = 2341, 50 + 192, 50.2 M2c® = 2726, 50(kN . m ). 5.4. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.4.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: ( N2SD = N1SD + γ bt ) − γ n .V b N2SD = 10742, 87 + ( 24, 5 − 9, 81) .75, 44 N2SD = 11851, 08(kN ). 5.4.2. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: H2SD = H2SD = 110(kN ). 5.4.3. Mômen ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: M2SD = M1SD + H1SD . Hb M2SD = 1338 + 110.2 = 1558( kN . m ). 5.5. Lập bảng tổ hợp tải trọng : Tên tải trọng Đơn vị TTGHCĐI TTGHSD Tải trọng thẳng đứng kN 17008,36 11851,08 Tải trọng ngang kN 192,5 110 kN.m 2726,5 1558 Mômen II. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I 1. Xác định nội lực tác dụng lên từng cọc Nội lực tác dụng lên đầu cọc được tính toán bằng phần mềm PB-pier : PHẠM TRUNG OÁNH K50 Trang 19 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ ********************************************** ***** Final Maximums for all load cases ***** ********************************************** Result Type Value Load Comb. Pile *** Maximum pile forces *** Max shear in 2 direction 0.1089E+02 KN 1 0 16 Max shear in 3 direction 0.7680E+01 KN 1 0 26 Max moment about 2 axis 0.1755E+01 KN-M 1 0 26 Max moment about 3 axis -0.2298E+01 KN-M 1 0 16 Max axial force -0.7777E+03 KN 1 0 13 0 0 0 Max torsional force 0.0000E+00 KN-M Max demand/capacity ratio 0.2171E+00 1 0 13 Max axial soil force 0.8257E+02 KN 1 0 13 Max lateral in X direction 0.8003E+01 KN 1 0 16 Max lateral in Y direction -0.5430E+01 KN 1 0 26 Max torsional soil force -0.9049E-02 1 0 24 *** Maximum soil forces *** KN-M Kết luận : Nội lực dọc trục lớn nhất trong cọc là : Nmax = 777,70 (kN). Được thể hiện trên hình sau : 2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc như sau : Nmax + ∆N ≤ Qtt Trong đó : Nmax : Nội lực tác dụng lên 1 cọc lớn nhất. Nmax = 777,70 (kN). ∆N : Trọng lượng bản thân cọc. Ta có : ∆N = ( γ bt − γ n ) × Vcoc Với : γ bt : trọng lượng riêng của bê tông. γ n : trọng lượng riêng của nước γ bt = 24,50 ( kN / m 3 ) γ n = 9,81(kN / m3 ) Vcoc : Thể tich một cọc. Vcoc = Lc .d 2 = 31,00.0,452 = 6,28 ( m 3 ) 20
- Xem thêm -