Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
MỤC LỤC
PHẦN I: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH.........................................................4
I. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐỊA CHẤT....................................4
II. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................................5
III. SỐ LIỆU THIẾT KẾ...................................................................................................................5
PHẦN II: THIẾT KẾ KĨ THUẬT.......................................................................................................7
I. LỰACHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH......................................................................................7
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc......................................................................................8
1.1.1 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)......................................................................................................8
1.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐIB).....................................................................................................8
1.1.3 Cao độ đáy bệ (CĐĐAB).....................................................................................................8
1.2. Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc....................................................................................9
1.2.1 Xác định chiều dài cọc.........................................................................................................9
1.2.2 Kiểm tra kích thước cọc.....................................................................................................10
II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ VỚI MNTN....................................................10
2.1. Tính toán trọng lượng bản thân trụ,xà mũ..............................................................................10
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ.....................................................................................................10
2.1.2. Diện tích tiết diện ngang trụ..............................................................................................11
2.1.3 Thể tích toàn phần của trụ ( không kể bệ cọc )..................................................................11
2.1.4 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc)...............................................................12
2.2 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGH cường độ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ...............................12
2.2.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.................................13
2.2.2 Tải trọng ngang ở TTGHCĐ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.........................................13
2.2.3 Mômen ở TTGHCĐ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ......................................................13
2.3 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGH sử dụng theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.................................13
2.3.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.................................13
2.3.2 Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ..........................................13
2.3.3 Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.......................................................13
2.4 Lập bảng tổ hợp tải trọng.........................................................................................................13
III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC...........................................................14
3.1. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc theo vật liệu...........................................................14
3.1.1 Chọn vật liệu......................................................................................................................14
3.1.2 Bố trí cốt thép trong cọc....................................................................................................14
3.1.3 Sức kháng nén dọc trục tính toán theo vật liệu PR:..........................................................15
3.2. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền...........................................15
3.2.1. Sức kháng thân cọc...........................................................................................................16
3.2.2. Sức kháng mũi cọc............................................................................................................19
3.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng...................................................................218
3.3.1. Xác định số lượng cọc......................................................................................................21
3.3.2. Bố trí cọc trong móng.......................................................................................................21
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 1
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
3.4. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ.................................................................................22
3.4.1. Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí cọc............................................................................22
3.4.2. Tính thể tích bệ cọc...........................................................................................................23
3.4.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ..................................23
3.4.4. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ....................................23
3.5. Lập bảng tổ hợp tải trọng........................................................................................................24
IV. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I................................................................................25
1. Xác định nội lực tác dụng lên từng cọc......................................................................................25
2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn................................................................................27
3. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc.............................................................................28
3.1. Với đất dính.............................................................................................................................28
3.2. Với đất rời................................................................................................................................30
V. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHSD....................................................................................31
5.1. Xác định độ lún ổn định...........................................................................................................31
5.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc................................................................................34
VI. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC................................................................35
6.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc..........................................................................................35
6.1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc....................................................................35
6.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc...................................................................................37
6.2. Bố trí cốt thép đai cho cọc...................................................................................................39
6.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc.............................................................................................40
6.4. Lưới cốt thép đầu cọc..........................................................................................................40
6.5. Vành đai thép đầu cọc..........................................................................................................40
6.6. Cốt thép móc cẩu.................................................................................................................40
VII. TÍNH MỐI NỐI THI CÔNG CỌC.........................................................................................40
1.Tính toán mối nối cọc..................................................................................................................40
1.1 Chọn đường hàn và kiểm toán mối hàn................................................................................40
1.2 Tính toán chọn búa..............................................................................................................41
VIII. THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG......................................................................................43
1. Đúc cọc.......................................................................................................................................43
1.1 Gia công cốt thép..................................................................................................................43
1.2 Tạo phẳng mặt bằng đúc cọc và lắp đặt ván khuôn và cốt thép...........................................43
1.3 Đổ bê tông và bảo dưỡng cọc...............................................................................................43
1.4 Vận chuyển cọc.....................................................................................................................43
2. Định vị hố móng..........................................................................................................................43
3. Đóng cọc.....................................................................................................................................44
3.1 Chọn phương án đóng cọc....................................................................................................44
3.2 Trình tự đóng cọc..................................................................................................................44
4. Đóng vòng vây cọc ván ,đổ bê tông bịt đáy và làm khô hố móng.............................................45
5. Đổ bê tông bệ móng..................................................................................................................45
5.1 Đập đầu cọc ,vệ sinh hố móng ,đổ bê tông lót móng và lắp đặt ván khuôn.........................45
5.2 Đổ bê tông............................................................................................................................45
KẾT LUẬN........................................................................................................................................46
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 2
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
PHẦN III: BẢN VẼ..............................................................................................................................47
1. BẢN VẼ BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH................................................................................47
2. BẢN VẼ CỐT THÉP CHO CỌC................................................................................................47
3. BẢN VẼ MỐI NỐI CỌC..............................................................................................................47
4. BẢN VẼ CỐT THÉP BỆ..............................................................................................................47
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 3
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
PHẦN I:
BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
I.CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT
Các ký hiệu sử dụng trong tnh toán
: Trọng lượng riêng của đất tự nhiên (kN/m3)
s : Trọng lượng riêng của hạt đất (kN/m3)
n : Trọng lượng riêng của nước (
3
=9,81kN/m )
: 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
n
W
WL
Wp
a
k
n
e
Sr
c
Theo số liệu khảo sát địa chất công trình và các kết thí nghiệm, ta có các lớp đất với đặc điểm như
sau:
Tại lỗ khoan BH4, khoan xuống độ cao là -37m, gặp 4 lớp đất như sau:
1. Lớp 1:
Lớp 1 là lớp sét pha màu xám.Chiều dày của lớp xác định được ở BH4 là 2,20m, cao độ mặt lớp
là 0,00m,cao độ đáy là –2,20m.Chiều sâu xói của lớp đất này là 2,20m ( Bảng 2 : Điều kiện
thủy văn và chiều dài nhịp). Lớp đất có độ ẩm W= 25,8%, độ bão hòa Sr= 85,3.Lớp đất ở trạng
thái dẻo mềm ,có độ sệt IL=0,51.
2. Lớp 2:
Lớp 2 là lớp cát hạt nhỏ,có màu xám đen, kết cấu rất rời rạc, phân bố dưới lớp 1.Chiều dày của
lớp là 9,00m,cao độ mặt lớp là -2,20m, cao độ đáy là -11,20m.
3. Lớp 3:
Lớp 3 gặp ở BH4 là lớp sét pha màu xám nâu,xám xanh,phân bố dưới lớp 2.Chiều dày của lớp
là 4,30m,cao độ mặt lớp là -11,20m, cao độ đáy lớp là -15,50m.Lớp đất có độ ẩm là 20,6% ,độ
bão hòa Sr= 80,9.Lớp đất ở trạng thái dẻo cứng có độ sệt IL=0,47.
4. Lớp 4:
Lớp thứ 4 là lớp cát hạt nhỏ,có màu xám, kết cấu chặt vừa, phân bố dưới lớp 3.Chiều dày của
lớp là 21,50m, cao độ mặt lớp là -15,50m, cao độ đáy lớp là -37m.
II. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 4
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và quy mô công trình dự kiến xây
dựng, ta 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 4 lớp đất, các
lớp đất có tính cơ lý rất khác nhau,chúng phân bố và thay đổi khá phức tạp.
+ Lớp đất số 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.
+ Lớp đất số 1, 2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, lớp 3 có trị số SPT
trung bình, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao nên cần đặt mũi cọc tại lớp này.
Kiến nghị:
+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát bằng BTCT
cho công 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.
III. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
1.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG:
Tải trọng
Đơn vị
Giá trị
N-Tĩnh tải thẳng đứng
kN
4500
N-Hoạt tải thẳng đứng
kN
2800
H-Hoạt tải nằm ngang
kN
110
kN.m
500
M-Hoạt tải mômen
Tổ hợp tải trọng
Dọc cầu
2 . ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN & CHIỀU DÀI NHỊP:
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 5
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
Tên gọi
Đơn vị
Số liệu
MNCN
m
4,50
MNTN
m
2,00
MNTT
m
Sông không thông thuyền
Chiều cao thông thuyền
m
Sông không thông thuyền
Cao độ mặt đất tự nhiên
m
0,00
Cao độ mặt đất sau xói lở
m
-2,20
Chiều dài nhịp tính toán
m
20,50
PHẦN II:
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 6
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
450
25 150
25 120 25
170
530
960
620
800
870
150 25
60 80
60 80
+5.2(CÐÐT)
+4.5(MNCN)
+2.0(MNTN)
125
125
170
170
200
200
+1.0(CÐÐB)
0.00(CÐMÐ)
-1.0 (CÐÐAB)
50
5@120=600
50
700
-2.20 (MÐSX)
-2.20 MÐSX)
24 COC BTCT 450 X 450
L = 24.00 m
-11.2
-15.50
-24.00
700
500
800
50
5@120=600
700
50
150
50
460
3@120=360
50
150
-24.00
460
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 7
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc
1.1.1 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)
- Vì sông không thông thuyền nên cao độ đỉnh trụ được xác định theo công thức của mố trụ cầu
như sau:
CĐĐT = MNCN + 1m – 0,3m
Trong đó:
CĐĐT: Cao độ đỉnh trụ
MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4,50m
Thay số vào ta được:
CĐĐT = 4,50 + 1 – 0,3 = 5,20 m
- Vậy đỉnh trụ có cao độ là +5,20m
1.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐIB)
- Vị trí xây cầu nằm ở khu vực sông không thông thuyền. Sự thay đổi độ cao giữa MNCN và
MNTN là tương đối thấp. Để tạo mỹ quan sông, ta chọn cao độ đỉnh bệ theo điều kiện sau:
CĐĐIB ≤ MNTN – 0,5m
Trong đó:
CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ
MNTN: Mực nước thấp nhất, MNTN = 2,00m
Với số liệu đề bài ra ta chọn cao độ đỉnh bệ thấp hơn mực nước thấp nhất là 1m.
Thay số vào ta được:
CĐĐIB = 2,00 – 1 = 1,00m
- Vậy đỉnh bệ có cao độ là +1,00m
1.1.3 Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)
- Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m 2 m ). Ta chọn Hb = 2m
Do đó cao độ đáy bệ là:
CĐĐAB = CĐĐIB – Hb
Trong đó:
CĐĐAB: Cao độ đáy bệ
CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ, CĐĐIB = 1,00m
Hb: Chiều dày bệ móng, Chọn Hb = 2,00m
Thay số vào ta được:
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 8
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
CĐĐAB = 1,00 – 2,00 = - 1,00m
Vậy đáy bệ có cao độ là -1,00m
Vậy chọn các thông số thiết kế như sau:
Cao ®é ®Ønh trô
MNTT
MNTN
b=?
450
b=?
Hb = ?
a=?
Hb = ?
a=?
150 25
Httr = ?
Httr = ?
Htt
25 120 25
60 80
800
60 80
170
Cao độ đỉnh trụ
: CĐĐT
= + 5,20m
Cao độ đỉnh bệ
: CĐĐIB
= + 1,00m
Cao độ đáy bệ là : CĐĐAB
= -1,00m
Bề dầy bệ móng : Hb = 2 m.
1.2. Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc
Theo tính chất của công 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 không phải là tầng đá gốc,nên chọn giải pháp
móng là móng cọc ma sát BTCT.
Chọn cọc BTCT đúc sẵn,cọc có kích thước là 0,45 0,45m,được đóng vào lớp đất số 4 là
lớp cát hạt nhỏ,màu xám,kết cấu chặt vừa.
Chọn cao độ mũi cọc là -24,00m. Như vậy,cọc được đóng vào trong lớp đất số 4 có chiều
dày là: 24 – 15,50 = 8,50m.
1.2.1 Xác định chiều dài cọc
- Chiều dài cọc được xác định như sau:
Lc = CĐĐAB – CĐMC
Trong đó:
CĐĐAB: Cao độ đáy bệ, CĐĐAB = -1,00m
CĐMC: Cao độ mũi cọc, CĐMC = -24,00m
Thay số vào ta được:
Lc = -1,00 – (-24,00) = 23,00m
- Vậy cọc được thiết kế có chiều dài là 23,00m.
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 9
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
1.2.2 Kiểm tra kích thước cọc
- Kích thước cọc phải thoả mãn yêu cầu về độ mảnh theo quy định:
Lc
23
70
51,11 70
d
0, 45
Thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh.
Do đó ta chọn cọc có kích thước 450×450 mm.
Cọc được ngàm sâu vào bệ 1m Tổng chiều dài đúc cọc là:
L = Lc + 1,00m = 23,00 + 1,00 = 24,00m
Vậy cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là:
L = 24,00m = 8,00m + 8,00m + 8,00m
- Như vậy,các đốt cọc sẽ được nối lại với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc.
II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
Cao ®é ®Ønh trô
Cao ®é ®¸y dÇm
V1
V2
MNCN
Htt
V1
V2
30
2.1. Tính toán trọng lượng bản thân trụ,xà mũ.
V3
V3
MNTT
MNTN
-Thể tích phần xà mũ:
b3 b2 b3
h1
h2
h1
b4
h2
b1
b7
b6
b5
b6
b7
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ
Httr = CĐĐT – CDMT – CĐĐIB
Trong đó:
CĐĐT: Cao độ đỉnh trụ, CĐĐT = + 5,20m
CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ, CĐĐIB = + 1.00m
CDMT: Chiều dày mũ trụ, CDMT = 0.80 + 0.60 = 1,40m
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 10
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
Httr = 5,20 – 1,40 – 1,00 = 2,80m
2.1.2. Diện tích tiết diện ngang trụ
1, 202
Str
4,50 1, 20 1, 20 5,0904m 2
4
2.1.3 Thể tích toàn phần của trụ ( không kể bệ cọc )
+ Các kích thước của xà mũ:
Kí hiệu
b1
b2
b3
b4
b5
Giá trị (m)
1.70
1.20
0.25
8.00
4.50
Kí hiệu
b6
b7
h1
h2
Giá trị (m)
0.25
1.50
0.80
0.60
- Thể tích toàn phần trụ được xác định như sau:
Vtr = V1 + V2 + V3
Trong đó:
+ Thể tích phần xà mũ:
Vxm V1 V2 b1.b4 .h1 b1 b5 2.b6 b4 .
h2
2
Vxm 1, 70.8, 00.0,80 1, 70. 4,50 2.0, 25 8, 00 .
0, 60
2
Vxm 17,51m3
b2
- Thể tích phần thân trụ:
b5
+ Thể tích phần thân trụ:
b2
Vttr H ttr .Sttr H ttr . . 2 b5 b2 .b2
4
1, 202
Vttr 2,80. 3,14.
4,50 1, 20 .1, 20 14, 255m3
4
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 11
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
Thể tích toàn phần trụ (không kể bệ cọc):
Vtptr Vxm Vttr 17,51 14, 255 31, 765m3
- Trọng lượng bản thân xà mũ + thân trụ:
Qtr bt . Vxm Vttr 24,50. 17.51 14, 255 778, 24kN
3
Với trọng lượng riêng của bê tông bt 24,50kN / m .
2.1.4 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc)
Thể tích trụ ngập nước Vnn:
Vnn = Str × (MNTN – CĐĐIB)
Trongđó:
MNTN: Mực nước thấp nhất, MNTN = 2,00m
CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ, CĐĐIB = 1,00m
Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, Str = 5,0904 (m3)
Vnn = 5,0904×(2,00 – 1,00) = 5,0904 (m3)
2.2.Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
Các tổ hợp tải trọng đềề bài ra như sau:
Tải trọng
Đơn vị
Giá trị
Ntt – Tĩnh tải thẳng đứng
KN
4500
Nht – Hoạt tải thẳng đứng
KN
2800
Hht – Hoạt tải nằm ngang
KN
110
KN.m
500
Mht – Hoạt tải mô men
Tổ hợp tải trọng
Dọc cầu
Ghi chú: Tải trọng tác dụng cho ở TTGH sử dụng.
+ Hoạt tải : nht = 1,75
+ Tĩnh tải : ntt = 1,25
+ Trọng lượng riêng của bê tông: γbt = 24,5 kN/m3
+ Trọng lượng riêng của nước: γn = 9,81 kN/m3
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 12
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
2.2.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
N1( cd ) nht .N ht ntt .( N tt bt .Vtr ) n .V nn
N1( cd ) 1,75.2800 1,25.(4500 24,50.31,765) 9,81.5,0904 11447,87 kN
2.2.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
H1( cd ) nht .H ht 1,75.110 192,5 kN
2.2.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
( cd )
MĐĐ n ht .M ht n ht .H ht . C
ĐĐ
1
IB
T – C
M
( cd )
1
1,75.500 1,75.110. 5,20 – 1,00
M
( cd )
1
1683,5 kN.m
Trong đó:
CĐĐT: Cao độ đỉnh trụ, CĐĐT = 5,20m
CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ, CĐĐIB = 1,00m
2.3 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGH sử dụng theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
2.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
N1( sd ) N ht N tt bt .Vtr n .Vnn
N1( sd ) 2800 4500 24,50.31,765 9,81.5,0904 8028,31 kN
2.3.2. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
H1( sd ) H ht 110 kN
2.3.3. Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ
M 1( sd ) M ht H ht . CĐĐT – CĐĐIB 500 110. 5,20 – 1,00 962 kN.m
2.4 Lập bảng tổ hợp tải trọng
Tổ hợp tải trọng thiềết kềế tnh với MNTN, đặt tại cao độ đ ỉnh b ệ.
Tải trọng
Đơn vị
TTGHCĐI
TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng
kN
11447,87
8028,31
Tải trọng ngang
kN
192,5
110
Mômen
kN.m
1683,5
962
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 13
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
III. 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:
Ptt = 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
3.1. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc theo vật liệu
3.1.1 Chọn vật liệu.
+ Tiết diện cọc hình vuông : 0,45m×0,45m
+ Cọc bê tông cốt thép
+ Bê tông có f’c = 32 Mpa
+ Cốt thép ASTM A615M có fy = 420 Mpa
450
50 2@175=350 50
3.1.2 Bố trí cốt thép trong cọc.
+ Cốt chủ dọc : 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 ở cuối mỗi đốt khoảng cách bước đai dày hơn, khoảng 5cm, gần đầu mũi cọc cũng như
gần đầu mỗi đốt bố trí khoảng cách này là 10cm.
50 2@175=350 50
450
Mặt cắt ngang cọc BTCT
3.1.3 Sức kháng nén dọc trục tính toán theo vật liệu PR:
- Sức kháng tính toán của cấu kiện bê tông cốt thép chịu kéo nén đối xứng qua các trục chính
được xác định như sau:
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 14
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
PR Pn
Trong đó:
Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường:
Pn 0,8 0,85 f c ( Ag Ast ) f y Ast
Ở đây:
PR : Sức kháng dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N)
Pn : Sức kháng dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N)
fc’ : Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, fc’ = 32 Mpa
fy : Giới hạn chảy quy định của cốt thép, fy = 420 Mpa
Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt ( mm2 )
Ast : Diện tích nguyên của các cốt thép ( mm2 )
: Hệ số sức kháng ( = 0,75 )
Ta có:
Ag 450 450 202500( mm 2 )
d2
222
Ast 8
8
3041(mm 2 )
4
4
Vậy ta có:
PR .Pn 0, 75 0,8 [0,85 32 (202500 3041) 420 3041]
PR 4021502,88 N 4021,503kN
3.2. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền
- Sức kháng nén dọc trục tính toán của các cọc QR được tính như sau:
QR .Qn qp .Qp qs .Qs
Với:
(Điều 10.7.3.2-2 TCN272-05)
Q p q p . Ap và Qs qs . As
Trong đó:
Qp : Sức kháng mũi cọc (Mpa)
Qs : Sức kháng thân cọc (Mpa)
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 15
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
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)
qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định
qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định
qs 0, 7v trong đất sét với v 0,8 ta có: qs 0,56
qs 0, 45v trong đất cát với v 0,8 ta có: qs 0,36
qp 0, 45v trong đất cát với v 0,8 ta có: q 0,36
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 2 phương
pháp:
- Đối với lớp đất cát: Tính theo phương pháp SPT
- Đối với lớp đất sét: Tính theo phương pháp
Đối với lớp đất sét:
Theo phương pháp ,sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau:
qs = .Su
Trong đó:
Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu
: Hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM)
- Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số
Db
và hệ số dính được tra bảng theo tiêu chuẩn
D
thiết kế cầu 22TCN 272-05.
Với:
Db : Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)
D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm), D = 450mm
- Đồng thời ta cũng có sự tham khảo công thức xác định của API như sau :
+ Nếu
Su < 25 Kpa
= 1,0
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 16
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
+ Nếu
+ Nếu
Su 75 Kpa
S 25Kpa
1 0,5 u
50 Kpa
25 Kpa < Su < 75 Kpa
= 0,5
- Lớp đất 1:
Ta có: Su = Cuu = 23,4KN/m 2 = 23,4KPa = 0,0234 Mpa.
Tham khảo công thức xác định
của API ta có :
Su 23, 4 Kpa 25Kpa 1
Do đó ta lấy hệ số dính:
=1
- Lớp đất 3 :
Ta có: Su = 30,8 kN/m2 = 30,8 Kpa = 0,0308Mpa. => Thuộc trường hợp: 25 Kpa < Su < 75 Kpa
Su 25Kpa
0, 942
50 Kpa
Theo công thức API,có: 1 0, 5
Do đó lấy hệ số dính 0,942
Chu
Chiều
dày
Độ sâu
Tên lớp
(m)
Cường độ
kháng cắt
vi
(m)
(m)
Hệ số
qS
Qs
(N/mm2)
(N)
Su
2
(N/mm )
Lớp 1
2,2
0
1,8
0,0234
1,000
0,0234
0
Lớp 3
15,50
4,3
1,8
0,0308
0,942
0,0290
224460
Đối với lớp đất cát: Sức kháng thân cọc Qs như sau:
Qs = qs . As và qs = 0,0019 N
Trong đó : As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2).
N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (số búa/150mm).
Tên
lớp
Độ sâu
Chu
(m)
(m)
Chiều
dày
(m)
vi
Chỉ số
SPT
Chỉ số
SPT
trung
bình
qS
AS
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
QSi
Trang 17
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
(mm2)
(N)
2,2
1,8
0
0
0
0
0
3,0
0,8
1,8
9
4,50
0,0086
1440000
12384
6,0
3
1,8
3
6,00
0,0114
5400000
61560
9,0
3
1,8
5
4,00
0,0076
5400000
41040
11,2
Lớp 2
0
2,2
1,8
10,13
7,57
0,0144
3960000
57024
QS 2 QSi
172008
15,5
1,8
15,5
0
0
0
0
17,0
1,5
1,8
17
16,25
0,0309
2700000
83430
20,0
3
1,8
20
18,50
0,0352
5400000
190080
24,0
Lớp 4
0
4
1,8
21
21,00
0,0399
7200000
287280
QS 4 QSi
560790
Vậy sức kháng thân cọc như sau:
Q qs
Lớp
(N)
Hệ số sức
kháng qs
qs Q qs
(N)
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 18
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
1
0
0,56
0
2
172008
0,36
61923
3
224460
0,56
125698
4
560790
0,36
201884
Tổng
389505
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp
Sức kháng mũi cọc Qp: Qp = qp .Ap và q p
0, 038 N corr Db
ql
D
1,92
N corr 0,77 log
N
Với:
v
10
Trong đó:
Ap : Diện tích mũi cọc (mm2).
Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, 'v
v : Ứng suất có hiệu (N/mm2), v u
: Ứng suất tổng (KN/m2).
u : Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 2,00m .
N : Số đếm SPT đo được (số búa/150mm).
D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm).
Db : Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực ( lớp đất 4) (mm).
ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa).
ql = 0,4Ncorr cho cát và ql = 0,3Ncorr cho bùn không dẻo.
Tính v:
Lớp 2:
e 2
h 2 bh 2
2 e n 26, 6 1, 08 9,81
17,88 KN/m2
bh 2 h
=
2
1 1, 08
bh n
1 e
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 19
Thiết kế môn học Nền và Móng
GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc
Lớp 4:
e 4
h 4 bh 4
4 e n 26, 6 0,89 9,81
18, 69 KN/m2
bh 4 h
=
4
1 0,89
1 e
bh n
+ Ta có ứng suất tổng: n . 2, 00 hx 1 ( h1 hx ) 2 h2 3h3 4 h4
9,81. 2,00 2,2 +18,6. 2,2 2,2 17,88.9 19,3.4,3 18,69.8,5
443,977 KN / m 2
+ Áp lực nước lỗ rỗng: u = (2, 0 h1 h2 h3 h4 ) n (2, 0 2, 2 9, 0 4,3 8,5).9,81
u = 255,06 KN/m2
Vậy: v 443,977 255,06 188,92 KN / m 2 0,189 N / mm 2
Tính Ncorr:
Ta có: N = 21, D = 450mm, Ap = 202500mm2
Db =8,50m = 8500mm
Thay số vào ta có:
1,92
N corr 0,77 log
.21 16,28
0,189
10
qp
0,038.16,28.8500
11,69 N / mm2
450
ql 0,4 N corr 0,4 16,28 6,512 N / mm2 q p 11,69 N / mm2
Chọn: qp = 6,512 N/mm2
qp Q p 0,36.6,512.202500 474724,8N
Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
QR =389505+474724,8 = 864229,8 N
864,23 kN
Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt :
Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác định như sau:
Ptt min PR , QR min 4021,503;864,23 864,23kN
Số liệu : 3 – 3 – BH4
[ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]
Trang 20
- Xem thêm -
.DOC 
47 
374 
131 
