Nền móng công trình bản bài tập lớn giao thông vận tải

BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

I XÁC ĐỊNH SỐ LIỆU ĐỀ BÀI:
II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TRỤ :
* CĐĐB = MNTN – 0.8 (m) = 1.8 - 0.8 = 1 (m)
* CĐĐaD = MNTT + HTT = 4.2 + 2.2 = 6.4 (m)
* CĐĐT = CĐĐD – 0.3(m) = 6.4 – 0.3 = 6.1 (m)
=> HTRỤ= CĐĐT – CĐĐB – 0.6 – 0.8 = 6.1 – 1 – 0.6 – 0.8 = 3.7 (m)
* CĐ Đáy Bệ = 1 – 2 = – 1 (m)

HÌNH CHIẾU DỌC TRỤ

HÌNH CHIẾU NGANG TRỤ

170

+ 6.4(CĐĐaD)

+ 6.1 (CĐĐT)
30
+ 5.5 (MNCN)

80

80

800

60
120

25
Httr = 3.7m

25

60
150

a=?

330

150

3,7 m

b=?

450

200

-2,2 m (MĐSX)

25

+ 4.2 (MNTT)

+1,80 (MNTN)

a=?

25

b=?

200

-2,2 m (MĐSX)

III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TẠI ĐÁY BỆ:

Ntc - Tỉnh tải tiêu chuẩn

KN

5500

Ntc - Hoạt tải tiêu chuẩn

KN

1600

Htcx

KN

155

Htcy

KN

170

Mtcy

KN.m

1100

Mtcx

KN.m

1200

Htc – Hoạt tải tiêu chuẩn

Mtc – Hoạt tải tiêu chuẩn

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

Lấy hệ số tải trọng:
-Hoạt tải: n = 1.75
-Tĩnh tải: n = 1.25

bt = 24 (kN/m3): Trọng lượng riêng của bê tông.
n= 9,8 (kN/m3): Trọng lượng riêng của nước
Lực ngang (Htc):
Phương dọc cầu:
Htc = Hx = 155 kN
Htt = Htc × n = 155×1.75 = 271.25 (kN)
Phương ngang cầu:
Htc = Hy = 170 kN
Htt = Htc × n = 170×1.75 = 297.5 (kN)
Mô mem (Mtc):
Phương dọc cầu:
Mtc = MY + Hx × t
t = CĐĐT – CĐĐaB = 6.1 – (–1) = 7.1 (m)
 Mtc = 1100 + 155 × 7.1 = 2200.5(kN)
Mtt = Mtc × n = 2200.5 × 1.75 = 3850.875 (kN)
Phương ngang cầu:
Mtc = Mx + Hy × t = 1200 + 170 × 7.1 = 2407 (kN)
Mtt = Mtc × n = 2407×1.75 = 4212.25 (kN)
Lực thẳng đứng (Ntc):
Ntc = Nht + Ntt + Wtrụ
Wtrụ = W1 + W2 + W3 + W4+ W5

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

W1 = V1×bt = (8×0.8×1.7)×24 = 261.12 (kN)
W2 = V2×bt = = 159.12 (kN)
W3 = V3×bt = (3.3×1.2 + π×0.62)×(3.7 – 0.8)×24 = 354.33 (kN)

W4 = V4×(bt-n) = (3.3×1.2 + π×0.62)×0.8×(24 – 9.8) = 57.83 (kN)
W5 = V5×(bt-n) = (4.5 + 3.7)×(1.2 + 3.4)×2×(24 – 9.8) = 1071.25 (kN)
=> Wtrụ = 261.12 + 159.12 + 354.33 + 57.83 + 1071.25 = 1903.65 (kN)
Ta có:
Ntt = 1.75×Nht + 1.25×Ntt+ 1.25×Wtrụ
Ntc = Nht + Ntt + Wtrụ = 1600 + 5500 + 1903.65 = 9003.65 (kN)
=> Ntt = 1.75×1600 + 1.25×5500 + 1.25×1903.65 = 12054.56 (kN)

BẢNG TỔ HỢP TẢI TRỌNG ỨNG VỚI MNTN
PHƯƠNG DỌC CẦU
N (KN)
Tiêu chuẩn
Tính toán

9003.65
12054.56

H (KN)

M (KN.m)

155

2791.5

271.25

3850.875

PHƯƠNG NGANG CẦU

N (KN)

H (KN)

M (KN.m)

170

3181

297.5

4212.25

9003.65
12054.56

IV. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỌC, SỨC KHÁNG CỌC ĐƠN:
1 Chọn cấu tạo sơ bộ của cọc:
- Cọc BTCT
-Tiết diện cọc hình vuông: 450 mm× 450 mm
- Bê tông có = 30 MPa
- Cốt thép ASTM A615M có= 420 MPa
- Bố trí cốt thép trong cọc:
+ 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 5cm, gần đầu
mũi cọc cũng như gần đầu mỗi đốt bố trí khoảng cách này là 10 cm.

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58

BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

50

Ø8

50

2x175=350

Ø 22

50

2x175=350

50

MẶT CẮT NGANG CỌC BTCT
1 Tính Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: Pvl
Pvl = Φ.Pn
Trong đó:
Pr: Sức kháng lực dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N)
Φ: hệ số sức kháng: Φ = 1: dùng cho sức kháng khi đóng cọc
BTCT thường:
Pn= 0.8(Kc××(Ag – Ast) + ×Ast)
’
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
Kc = 0.85 (do =30MPa < 70MPa)
Ag: diện tích nguyên mặc cắt.
Ag = 450×450 = 202500 (mm2)
Ast: diện tích cốt thép.
Ast = 8 × = 8 × = 3041 (mm2)
Cho mũi cọc sâu trong tầng đất chịu lực khoảng 10.800 m
 Cao độ mũi cọc = – 34.2m
Chiều dài cọc tính toán:
Ltt = CĐ ĐÁY BỆ – CĐ MŨI CỌC = –1 + 34.2 = 33.2 m
Chiều dài cọc ngập trong đất:
L = CĐ SAU XÓI – CĐ MŨI CỌC = -2.2 + 33.2 = 31 m
Chiều dài cọc chế tạo:
Lct = Ltt + 1.8 = 33.2 + 1.8 = 35m
Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

Pn = 0.8 × (0.85×30 × (202500 – 3041) + 420×3041) = 5090739.6 (N)
Pvl = 1 × 5090739.6 = 5090739.6 (N)
= 5090.74 (kN)
2 Dự tính sức chịu tải của cọc theo đất nền: RR
RR =
: Tra bảng 2.1 => = 0.35 (phương pháp )
= 0.35 (phương pháp )
= 0.35 (phương pháp )
= 0.35 (phương pháp )
= a×a = 450×450 = 202500 (mm2)
= 4×a×l1 = 4×450×8000 = 14.4×106 (mm2)

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

4×a×l2 = 4×450×13200 = 23.76×106 (mm2)
4×a×l3 = 4×450×10800 = 19.44×106 (mm2)
: lớp 1 là bùn sét: =
= 2 (KPa) = 0.002 (MPa)
Su1 < 25 KPa � = 1.0 (theo API)
Nên:
: lớp 2 là sét pha: =
> 75 (KPa)
 (theo API)
Nên:
: lớp 3 là sét :
> 75 (KPa)
 (theo API)
Nên:
: Mũi cọc thuộc lớp sét :

= 0.35×202500×0.954 + 0.35×14.4×106×0.002
+ 0.35×23.76×106×0.039 + 0.35×19.44×106×0.053
= 762630.75 (N)
= 762.63 (kN)
 = min( = min(5090,74; 762.63) = 762.63 (kN)
V XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG COC, BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ ,TÍNH NỘI LỰC
TRONG CỌC:
1. XÁC ĐỊN SƠ BỘ SỐ CỌC:
Số lượng cọc : 1.3 1.7

Trong đó : N = tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (KN).
Ptk = Sức kháng dọc trục cọc đơn (KN);
1.3 1.7
=> 20.55 ≤ ≤ 28.45
=> Chọn số lượng cọc thiết kế cọc
2. BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ:
Bố trí lưới ô vuông 4x7
Khoảng cách tim hai hàng x = 120 (cm) = 1200 (mm)
Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

Điều kiện: 2.5B ≤ x ≤6B (với B là bề rộng cọc B = 450 cm)
=> 1125 ≤ x ≤ 2700
=> x = 1200 ( Đạt )

CHẠY FB-PIER
-

Khai báo số cọc, khoảng cách tim cọc đến tim cọc, khoảng cách tim cọc đến mép bệ ,
chiều dài cọc, cao độ đáy bệ, cao độ mũi cọc

-

Sơ đồ bố trí

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58

BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

-

Khai báo kích thước cọc

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG
Bố trí cốt thép trong cọc

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG
Khai báo Fc’ ,Fy’ ,Es, Ec

- Khai báo lớp đất 1

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG
-

Khai báo lớp đất 2

-

Khai báo lớp đất 3

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG
Sơ đồ địa chất

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG
Khai báo tải trọng

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG
KẾT QUẢ
- Bao gồm lực cắt, momen, lực dọc lớn nhất

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

Bảng giá trị lực dọc trục của từng cọc trong nhóm
Cọc
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

N ( KN)
-626.90
-620.82
-655.78
-646.95
-619.96
-537.91
-454.40
-513.06
-548.66
-580.48
-586.50
-507.61

-419.01
-331.87

Cọc
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

N ( KN)
-393.30
-428.08
-457.57
-458.14
-381.46
-292.96
-208.58
-264.56
-296.53
-315.83

-300.55
-240.79
-157.20
-110.25

Bảng giá trị lực dọc trục, lực cắt, momen lớn nhất
Giá trị
Cọc
Nmax( KN)
-655.78
4
QXmax (KN)
-15.49
6
QYmax (KN)
19.50
14
MXmax (KN.m)
-94.12
14
MYmax (KN.m)
-70.53
3

VI. Tính sức kháng dọc trụ của nhóm cọc:
Nhóm cọc thuộc đất hổn hợp gồm bùn sét, sét pha và sét màu, mũi cọc thuộc lớp sét.
=
= 0.6 (Hệ số sức kháng của nhóm cọc)
= min(Rgn1;Rgn2)
Rgn1 = .ɳ.Rn

= 28 cọc
ɳ: Hệ số triết giảm
x ≤ 2.5a => ɳ = 0.65
x ≥ 6a => ɳ = 1
ta có:

= = 2.667



x = 2.667a
Nội suy ta có ɳ = 0.667

Rn =
= 202500×0.954 + 14.4×106×0.002
Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

+ 23.76×106×0.039 + 19.44×106×0.053
= 2178945 (N)
Rgn1 = 28×0.667×2178945 = 40693.98 KN
Rgn2 = 2(X + Y)() + X×Y×Nc×Su mũi
X = 1200×6 + 450 = 7650 mm
Y = 1200×3 + 450 = 4050 mm

= 3.43 > 2.5
 Nc = 7.5 = 7.5 = 10.33
 Rgn2 = 2× (7650 + 4050)(0.002×8000 + 0.078×13200 + 0.106×5000) +

7650×4050×10.33×0.106 = 70794258 N
 Rgn2 = 70794.26 KN
 = Rgn1 = 40693.98 KN
VII. TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC:
Xác định móng tương đương:
Db = 34.2 – 10.2 = 24 (m)
Độ sâu móng tương đương = Db = 16 (m)
Cao độ móng tương đương = –10.2 – 16 = –26.2 m
Chiều rộng móng tương đương:
Bg = 3×1.2 + 0.45 + 2××24× = 12.05(m)
Chiều dài móng tương đương:
Lg = 6×1.2 + 0.45 + 2××11.1× = 15.65 (m)
i = trọng lương thể tích đất có hiệu của lớp đất i
hi = bề dày lớp i
= - = = – 9,8 = 5.7 (kN/m3)

= - = = – 9,8 = 8,97 (kN/m3)
= - = = – 9,8 = 9.78 (kN/m3)
*Ta có hình vẽ và bảng sau:
Tải trọng thẳng đúng tiêu chuẩn :

Vtc = 9003.65 kN

 Bảng tính ứng suất bản thân
Lớp
1
2
3

Tên

điểm
A
B

Cao độ
điểm
-2.2
-10.2

C
D
1

-23.4
-26.2
-26.7

γi
(KN/m3)
5.7
5.7
8.9
9.78
9.78

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58

Hi(m)
0
8

13.2
2.8
3.3

�’zi

(KN/m2)
0

58.14
176.54
203.92
208.81

Ghi chú
Cao độ mặt đất sau xói
Cao độ đáy lớp 1
Cao độ đáy lớp 2
Cao độ móng tương đương
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h1


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

2
3
4
5
6

7
8

-27.7
-28.7
-29.7
-30.7
-31.7
-32.7
-33.7

4.3
5.3
6.3
7.3
8.3
9.3
10.3

9.78
9.78
9.78
9.78
9.78
9.78
9.78

218.59
228.37
238.15

247.93
257.71
267.49
277.27

Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h2
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h3
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h3
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h4
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h5
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h6
Cao độ điểm gữa lớp đất tính lún h7

Bảng tính ứng suất gây lún

Lớ
p

2

3

Điể
m
D
1
2
3
4
5

6
7
8

Cao độ
điểm
-26.2
-26.7
-27.7
-28.7
-29.7
-30.7
-31.7
-32.7
-33.7

Zi(m)

Bg+zi

Lg+zi

0
0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
5.5
6.5

7.5

12.05
12.55
13.55
14.55
15.55
16.55
17.55
18.55
19.55

15.65
16.15
17.15
18.15
19.15
20.15
21.15
22.15
23.15

Tại cao độ –31.7 m thì
Chiều sâu tính lún Hc = 31.7 – 26.2 = 5.5m
- Lớp 3 Chia các lớp h1 =1m; h2 =1 m; h3=1m; h4=1m; h5=1m; h6=1m

BIỂU ĐỒ:

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58

∆�zi
(KN/m2)
47.744
44.422
38.745
34.094
30.236
26.999
24.257
21.913
19.894


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

TÍNH LÚN:
Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

Lớp 3: Đất sét
(Đổi kN/m2 = 100 kg/cm2)
Tính tại điểm 1 => = 100 cm
= 208.81 (kN/m2) = 2.0881 (kg/cm2)
 = 0.83 (tra bảng đường cong nén lún- lớp 2)
= + = 1.78 + 0.62 = 2.4 (kg/cm2)
 = 0.815 (tra bảng đường cong nén lún- lớp 2)
* 57 = 0.5 (cm)
Tính tại điểm => = 60 cm

(Đổi kN/m2 = 100 kg/cm2)
= 179.24(kN/m2) = 1.79 (kg/cm2)
 = 0.825 (tra bảng đường cong nén lún - lớp 2)
= + = 1.79 + 0.56 = 2.35 (kg/cm2)
 = 0.82 (tra bảng đường cong nén lún - lớp 2)
* 60 = 0.2 (cm)
Lớp 3: Đất sét
(nội suy tra bảng đường cong nén lún - lớp 3)
(nội suy tra bảng đường cong nén lún - lớp 3)
(Đổi kN/m2 = 100 kg/cm2)
Tính toán tương tự lớp 3 ta có bảng tính lún như sau:
Lớp

3

Điể
m
1
2
3
4
5
6

�’zi
∆�zi
2
(Kg/cm2)
(Kg/cm ) (Kg/cm2)
2.09

0.48
0.720
2.566
2.19
0.44
0.718
2.630
2.28
0.39
0.717
2.671
2.38
0.34
0.715
2.722
2.48
0.27
0.714
2.749
2.58
0.24
0.712
2.820
Tổng độ lún

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58

0.713
0.712
0.711

0.710
0.710
0.709

hi
(cm)
100
100
100
100
100
100

Sci
(cm)
0.237
0.388
0.339
0.298
0.236
0.212
1.711


BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

(Đổi kN/m2 = 10-2 kg/cm2)
 Tổng độ lún: S =
=> S = 1.711 cm
VII. Kiểm toán:

1. Kiểm toán lực dọc:
Cọc đơn:
Nmax + <
: trọng lượng cọc
= Vc( -) = 0.45 ×0.45 × 33.2× ( 24 – 9.8 ) = 95.47 (kN)
Nmax = 655.78 (kN)
Ptk = 762.63 (kN)
=>
655.78 + 95.47 = 751.25 < Ptk = 762.63 (đúng)
=> Thỏa
Nhóm cọc:
Vtt < RgR
12054.56 (kN) < 40693.98 (kN) (đúng)
=>Thỏa
2. Kiểm toán lún
S < 1.5
<=> 1.711 < 1.5 = 7.43 cm
=> ĐẠT
THE END

Đặng Thành Tiến CĐB2 - K58