Đồ án môn học Cơ đất – VLCD: 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 (850.67 KB, 36 trang )
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BỘ MÔN CƠ ĐẤT – VLXD
ĐỒ ÁN NỀN MÓNG
Số liệu thiết kế:
Tải trọng tác dụng:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
4
Điều kiện thủy văn, 8;
Lnhịp:
41,4m
Điều kiện địa chất:
GVHD:
Th.Sĩ Cao Văn Đoàn
BH4
1
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
MỤC LỤC
CHƯƠNG I : BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH............................................................................. 2
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ KĨ THUẬT..................................................................................................... 6
7.1Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc ...................................................................................... 27
7.1.1 Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m.............................................................. 27
CHƯƠNG III : BẢN VẼ...................................................................................................................... 35
CHƯƠNG I : BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
I. CẤU TRÚC VÀ ĐỊA CHẤT CÁC LỚP ĐẤT
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
2
Đơn
vị
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
1.
Bộ môn Địa
Độ ẩm
W
Trọng lượng thể tích tự
2.
nhiên
3.
Trọng lượng thể tích khô
4.
Trọng lượng riêng
5.
Hệ số rỗng tự nhiên
γk =
γ
1+W
h
e0 =
γh
25,8
%
18,6
KN/m3
14,8
KN/m3
26,8
KN/m3
0,81
e0
1 + e0
0,45
∆.W
e0
0,87
γ
k
6.
Độ rỗng
n=
7.
Độ bão hòa
Sr =
8.
Độ ẩm giới hạn dẻo
Wp
17,5
%
9.
Độ ẩm giới hạn chảy
WL
33,8
%
10.
Chỉ số dẻo
I p = WL − WP
16,3
%
11.
Độ sệt của đất dính
IL =
W − WP
WL − WP
0,51
%
Bang1
̉
các chỉ tiêu vật lý cua l
̉ ơp 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
Thành phần hạt:
Hạt cát
Hạt sỏi
Thô
Lớp
>10
2
10
5
5
2
2
1
2,5
1,6
6,5
to
vừa
nhỏ
Hạt
bụi
mịn
Đường kính cỡ hạt (mm)
0,5 0,25 0,1
1
0,5
0,25
0,1
0,05
4,9
6,6
21,1 36,9
0,05
0,01
19,9
Hạt
sét
0,01
0,002
3
<0,002
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bang2
̉
Bộ môn Địa
Thành phần hạt cua l
̉ ơp 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
1.
2.
Chỉ tiêu
Ký hiệu
Trọng lượng riêng
Trong l
̣
ượng thê tich
̉ ́
bao hoa
̃ ̀
Giá trị
Đơn vị
26,6
KN/m3
γ h + e.γ n
(1 + e)
17,88
KN/m2
h
γ bh 2 =
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
Bang3
̉
ID =
emax − e
emax − emin
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
Lớp 3 có các chỉ tiêu vật lý sau:
STT
Chỉ tiêu
Ký hiệu
Giá trị
4
Đơn
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
vị
12.
13.
Độ ẩm
W
Trọng lượng thể tích tự
nhiên
γk =
γ
1+W
20,6
%
19,3
KN/m3
16
KN/m3
27,0
KN/m3
14.
Trọng lượng thể tích khô
15.
Trọng lượng riêng
16.
Hệ số rỗng tự nhiên
e0 =
17.
Độ rỗng
18.
Độ bão hòa
19.
Độ ẩm giới hạn dẻo
Wp
14,0
%
20.
Độ ẩm giới hạn chảy
WL
27,9
%
21.
Chỉ số dẻo
I p = WL − WP
13,9
%
22.
Độ sệt của đất dính
IL =
W − WP
WL − WP
0,47
%
Bang4
̉
h
γh
γk
0,69
n=
e
1+ e
0,41
Sr =
∆.W
e
0,82
Các chỉ tiêu vật lý cua l
̉ ơp 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
Thanh phân hat:
̀
̀ ̣
Hạt cát
Hạt sỏi
Thô
Lớp
>10
4
10
5
5
2
2
1
0,5
0,5
Bang5
̉
to
vừa
nhỏ
Hạt
bụi
mịn
Đường kính cỡ hạt (mm)
0,5 0,25 0,1
1
0,5
0,25
0,1
0,05
3,2
42,9 40,6 12,3
0,05
0,01
Hạt
sét
0,01
0,002
<0,002
Bang5
̉
Thanh phân hat cua l
̀
̀ ̣ ̉ ơp 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%
Đây là cát hạt nhỏ
Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 4:
5
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
STT
7.
8.
Chỉ tiêu
Bộ môn Địa
Ký hiệu
Trọng lượng riêng
Trong l
̣
ượng thê tich
̉ ́
bao hoa
̃ ̀
Giá trị
Đơn vị
26,6
KN/m3
γ h + e.γ n
1+ e
18, 69
KN/m2
h
γ bh 4 =
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
Bang6
̉
ID =
emax − e
emax − emin
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 mô công
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 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.
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ KĨ THUẬT
BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH
6
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
+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
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P13
P14
P15
P16
P17
P18
P21
P22
P23
P24
P25
P26
P27
P30
P31
P32
P33
P34
P35
- 37.00
P36
Hinh1
̀ Bố trí chung công trình
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc
7
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)
Vị trí xây dựng trụ cầu ở sông không có nhiệm vụ phục vụ giao thông 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:
Ca o ®é ®Ø
nh trô
MNTT
b =?
450
b =?
Hb = ?
MNTN
a =?
Hb = ?
a =?
150 25
Httr = ?
Httr = ?
Htt
25 120 25
60 80
800
60 80
170
Hinh2
̀ Thông số thiết kế tru câu
̣ ̀
Cao độ đỉnh trụ
Cao độ đỉnh bệ
: CĐĐT
: CĐĐB
= + 5m
= + 1.5 m
8
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
Cao độ đáy bệ là : CĐĐaB
= 0.5 m
Bề dầy bệ móng : Hb
= 2m.
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 bê tông 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: λ =
Lc
31
=
= 68,89 < 70
D 0, 45
=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = Lc + 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 quá trình thi công 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.
9
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
Trong đó:
Cao độ đỉnh trụ :CĐĐT = +5.0m
Cao độ đỉnh bệ
: CĐĐB = +1.5m
Chiều dày mũ trụ
: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m
2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)
Cao ®é ®¸ y dÇm
30
Cao ®é ®Ønh trô
V1
V2
V1
V2
H tt
MNCN
V3
V3
MNTT
MNTN
Thể tích trụ toàn phần Vtr :
Vtr = V1 + V2 + V3 =
(8 + 4.5 + 0.25 2) 0.6 �
π 1.22
�
8 1.7 0.8 + �
1.7 +
+ 3.3 1.2
�
2
4
�
�
2,1
= 10.88 + 6.63 + 10,69 = 28,2 m3.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc)
Thể tích trụ ngập nước Vtn:
Vtn
= Str.(MNTN CĐĐB)
�π 1, 22
�
+ 3,3 1, 2 � (2, 2 − 1,5) = 3,56m3
= �
� 4
�
�
�
Trongđó:
MNTN
= +2.2 m
: Mực nước thấp nhất
CĐĐB
= +1.5 m
: Cao độ đỉnh bệ
10
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2)
Str
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:
Tải trọng
N Tĩnh tải thẳng đứng
Đơn vị
KN
TTGHSD
5600
N h0 Hoạt tải thẳng đứng
KN
KN
KN.m
3700
110
600
0
t
0
h
H Hoạt tải nằm ngang
M 0 Hoạt tải mômen
Bang7
̉
Hệ số tải trọng:
bt
n
= 24,50 kN/m3
Ttổ hợp tải trọng đề bài
Hoạt tải
: 1,75
Tĩnh tải
: 1,25
: Trọng lượng thể tích của bê tông
= 9,81 kN/m : Trọng lượng riêng của nước
3
2.2.1. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu ở TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu:
N1SD = N ho + ( N to + γ bt .Vtr ) − γ n .Vtn
= 3700 + (5600 + 24,50 x 28,2) – 9,81 x 3,56= 9955,98 KN
Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu:
H1SD = H h 0 = 110 KN
Mômen tiêu chuẩn ngang cầu:
M 1SD = M 0 + H h0 .(CĐĐT − CĐĐB)
= 600 + 110 x (5,0 – 1,5) = 985 KN.m
2.2.2. Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương ngang cầu ở TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu
N1CÐ = 1, 75.N h0 + 1, 25.( N t0 + γ bt .Vtr ) − γ n .Vtn
= 1,75x3700 + 1,25x(5600 + 24,50. 28,2) – 9,81. 3,56= 14303,7 KN
Tải trọng ngang tính toán ngang cầu:
H1CÐ = 1, 75 H 0h = 1, 75 110 = 192,5 KN
Mômen tính toán ngang cầu:
11
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
M 1CÐ = 1, 75.M 0 + 1, 75.H h0 .(CÐÐT − CÐÐB)
=1,75x600 + 1,75x110.(5,0 – 1,5)= 1723,75KN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ
Tải trọng
Tải trọng thẳng đứng
Tải trọng ngang
Mômen
Bang8
̉
Đơn vị
KN
KN
KN.m
TTGHSD
9955,98
110
985
TTGHCĐ
14303,7
192,5
1723,75
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 vuông: 0,45m x 0,45m
Bê tông có f c' =28MPa
Thép ASTM A615, có f y = 420MPa
3.1.2. Bố trí cốt thép trong cọc :
Cốt chủ : Chọn 8 22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
Cốt đai : Chọn thép 8
Hinh3
̀ 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. f c (Ag Ast) + fy.Ast)}
12
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Trong đó:
Bộ môn Địa
: Hệ số sức kháng của bê tông, = 0,75
f c'
: 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
Ast
: Diện tích cốt thép, Ast = 8x380,125= 3041mm2
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: Q r = ϕqp .Qp + ϕqs .Qs
Với:
Qs = qs . As ; Q p = q p . Ap
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)
ϕqp
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
ϕqs
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc
Trong đó:
ϕqs = 0, 7λv trong đất sét với λv = 0,8 ta có: ϕqs = 0,56
ϕqs = 0, 45λv trong đất cát với λv = 0,8 ta có: ϕqs = 0,36
ϕqp = 0, 7λv trong đất cát với λv = 0,8 ta có: ϕqp = 0,56
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: qs = α Su
Trong đó:
13
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = cuu
: Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số
Db
và hệ số kết dính
D
được tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 27205. Đồng thời
ta cũng tham khảo công thức xác định α của API như sau :
Nếu Su 25 Kpa � α = 1.0
S − 25kPa �
�
�
� 50kPa �
Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa � α = 1 − 0.5 �u
Nếu Su 75 Kpa � α = 0,5
Lớp 1 và Lớp 3 là đất sét. Lập bảng tính toán
Tên
Độ sâu
lớp
(m)
Chiều
Chu
dày
vi
(m)
(m)
Cường độ
Hệ số
kháng cắt
Su
qS
Qs
(N/mm2)
(N)
2
Lớp 1
0
0
1,8
(N/mm )
0,0234
Lớp 3
11,2
4,3
1,8
0,0308
1
0,0234
0
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 N
Trong đó :
Tên
lớp
Lớp
2
As
: Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
N
: Số đếm búa SPT trung bình dọc theo than cọc (búa/300mm)
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)
vi
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
3960000
56921
0,01437
4
14
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
Qs 2 =
171833
Qsi
15,5
0
1,8
15,5
7,75
17
1,5
1,8
17
16,25
Lớp
20
3
1,8
20
18,5
4
23
3
1,8
21
25
2
1,8
27
2
29
0
0
2700000
83362,5
0,03515
5400000
189810
20,5
0,03895
5400000
210330
21
21
0,0399
3600000
143640
1,8
20
20,5
0,03895
3600000
140220
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
Qs 4 =
Bang9
̉
0,0147
0,03087
5
9469152,5
Qsi
–Tinh s
́ ưc khang thân coc Q
́
́
̣ s lơp 2 va l
́
̀ ơp 4
́
Vậy sức kháng thân cọc như sau:
Lớp
Qqs (N)
Hệ số sức kháng ϕqs
ϕqs Qqs (N)
1
0
0,56
0
2
171833
0,36
61859,88
3
224565
0,56
125756,5
0,36
339657,3
528504,88
4
9469152,5
Tổng
Bang10
̉
– sưc khang thân coc
́
́
̣
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp3
Sức kháng mũi cọc Qp:
Qp = qp . Ap với q p =
�
0, 038 N corr Db
D
ql
�
�
1,92 �
�N
0, 77 lg � �
Với: N corr = �
�σ ' �
�
�
v
� �
�
�
Trong đó:
Ap
: Diện tích mũi cọc (mm2).
Ncorr
: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,
σ v'
15
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
σ v'
: Ứng suất có hiệu (N/mm2), σ v' = σ − u
σ
: 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)
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 không dẻo
Tính σ v'
Ta có: σ = γ n .(h x + MNTN ) + γ 1.(h1 − hx ) + γ bh 2 .h2 + γ 3 .h3 + γ bh 4 .h4
= 9,81x(2,2+2,2)+18,6x(2,22,2)+17,88x9+19,3x4,3+18,69x16
= 586,11KN/m2
u = (2, 2 + h1 + h2 + h3 + h4 )γ n
= (2,2+2,2+9,0+4,3+16).9,81
= 384,552 KN/m2
Vậy: σ v' = 586,11330,597 = 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:
�
�
�1,92 �
N corr = �
0, 77 l o g10 �
�22, 25 = 14,99
�
�0, 256 �
�
�
0, 038.14,99.16000
= 20, 25 N / mm 2
450
ql = 0, 4 N corr = 0, 4.14,99 = 5,996 N/ mm2 < qp = 14,75N/mm2
qp =
Chọn: qp = 5,996 N/mm2
Vậy Qp = qp.Ap = 5,996x202500 = 1214190N
=>
Q p = 0,56x1214190 =679946,4 N
qp
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
16
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác đinh như sau: Ptt = Min ( Pr ; Qr )
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:
n = β .
N
Ptt
Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (kN).
Ptt: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN).
Thay số: n 1, 2.
14303, 7
= 14, 20 Chọn n =28 cọc.
1208, 45
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 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.
17
3x120=360 50
Bộ môn Địa
50
460
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
6x120=720
50
50
720
Hinh4
̀ –Măt băng coc
̣
̀
̣
4.2.2. Tính thể tích bệ.
Với 28 cọc bố trí như hình vẽ ta có:
Kích bệ là: 4600mm .8200mm.
Trong đó : 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:
N 2SD = N1SD + (γ bt − γ n ).Vb
= 9955,98+ (24,5 – 9,81) x 75,44 = 11064,19 KN.
Tải trọng ngang:
H SD
2
H1SD 110 KN
Mômen:
M 2SD = M 1SD + H1SD .H b
= 985 + 110 x 2 = 1205 KN.m
4.3.2. Trạng thái giới hạn cường độ
Tải trọng thẳng đứng:
N 2CÐ = N1CÐ + (1, 25.γ bt − γ n ).Vb
= 14303,7+ (1,25 x 24,5 – 9,81) x 75,44 = 15873,98 KN
Tải trọng ngang:
H C2§
H1C§
192,5 KN
Mômen:
18
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
M 2CÐ = M 1CÐ + H1CÐ .H b = 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 toán sức kháng dọc trục của cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng đầu cọc
Được tính ở bảng excel dưới đây :
19
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Cọc
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Xi
3.6
2.4
1.2
0
1.2
2.4
3.6
3.6
2.4
1.2
0
1.2
2.4
3.6
3.6
2.4
1.2
0
1.2
2.4
3.6
3.6
2.4
1.2
0
1.2
2.4
3.6
sinα
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
cosα
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Bang11
̉
Ln
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
31.00
Bộ môn Địa
F
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
0.2025
v
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
0.02755
u
w
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
0.00691
0.00075
Nmax:
Ni
527.30210
546.50992
565.71774
584.92557
604.13339
623.34121
642.54904
527.30210
546.50992
565.71774
584.92557
604.13339
623.34121
642.54904
527.30210
546.50992
565.71774
584.92557
604.13339
623.34121
642.54904
527.30210
546.50992
565.71774
584.92557
604.13339
623.34121
642.54904
642.54904
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 toán sức kháng dọc trục của cọc đơn
Công thức kiểm toán: N max
N
Ptt
Trong đó:
Nmax
N
Ptt
Ta có:
: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục).
: Trọng lượng bản thân cọc (KN)
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Ptt = 1208,45KN.
∆N = Lc .d 2 .(γ bt − γ n ) = 31 0, 452 (24,5 − 9,81) = 92, 22kN
20
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Vậy: N max
Bộ môn Địa
N = 642,55+ 92,22 = 734,77 KN Ptt = 1208,45 KN => Đạt
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc :
Vc
QR
gQg =
g (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 toán của nhóm cọc
: Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Ta có: ϕ g = 0, 65
g
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 không 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
1200
= 2, 67 lần đường kính cọc do đó ta nội suy
450
:
η = 0, 65 +
1, 2 − 2,5d
1, 2 − 2,5.0, 45
( 1 − 0, 65) = 0,65 +
( 1 − 0, 65 ) = 0, 67
6d − 2,5d
6.0, 45 − 2,5.0, 45
21
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
Xác định Q1
Độ
Chiề
Chu
sâu
u dày
vi
(m)
(m)
(m)
Lớp 1
0
0
Lớp 3
11,2
4,3
Tên lớp
Cường độ kháng
cắt
Hệ số
Su
qS
Qs
(N/mm2)
(N)
2
1,8
(N/mm )
0,0234
1
0,0234
0
1,8
0,0308
1
0,0290
224565
224565
Bang12
̉
– Tinh Q
́
1
Vậy, tổng sức kháng tính toán 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= 2X 2Y ZSu
XYN CSu
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
22
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
=> Q2lop1 = (2x4050+2x7650)x200x0= 0 n
Lớp 3:
Z = −11, 20 – ( −15,50 ) = 4,3m ;
� 0, 2 X
Y
�
1+
� N c = 5 ��
Z 4,30
=
= 1, 06 < 2,5
X 4, 05
� 0, 2 4, 05 �
� 0, 2 4,3 �
� � 0, 2 Z �
��
1+
1+
1+
= 6, 70
�
�= 5 ��
�
�
7, 65 �
4, 05 �
�� X �
�
�
�
Vì lớp 1 có chiều dày 4,3 m nên Su = Su = 30.8kN / m 2 = 0.0308MPa
Vậy: Q2lop 3 = ( 2 4050 + 2 7650 ) 4300 0, 0308 + 4050 7650 6, 70 0, 0308
= 9492644,7 N = 9492, 645 kN
Sức kháng trụ tương đương: = 9492644,7 N = 9492, 645 kN
( Q2 = (Q2lop1 + Q2lop 3 ) = (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:
�Qs = n.(Qs 2 + Qs 4 ) = 18.(171835 + 9469152,5) = 9640985,5 N = 940,99 KN
Mũi cọc đặ tại cao độ 31,5m của lớp 4, sức kháng mũi cọc của các cọc đơn:
�Q p = n.Q p = 28 �4,368 �450 �450 = 24766560 N = 24766,56 KN
Do đó:
Qg2 = 26767,860+ 28499,04 = 55266,9 KN
Vậy:
QR = ϕg (Qg1 + Qg 2 ) = 0, 65.(4212,84 + 55266,9) = 38661,83KN
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
23
Thiết kế môn học nền và móng
KỹThuật
Bộ môn Địa
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:
Hinh5
̀ Sơ đô tinh lun
̀ ́
́
Ta có: Db=16000mm. Móng tương đương nằm trong lớp đất 4 và cách đỉnh lớp
2
3
một khoảng Db 10, 67 mm.
Biểu thức kiểm toán : S
�
S gh �
�
�
S gh �
S gh �
Trong đó: �
�
�: Độ lún giới hạn cho phép của công trình. �
�
�= 25, 4mm
S (mm): Độ lún của công trình.
Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún của móng như sau :
Sử dụng kết quả SPT: S = ρ =
30q.I. X
N corr
Trong đó: I = 1 − 0,125
�
D'
X
0,5
�
�
1,92 �
�N
�
�
�
�
�
0, 77 lg �
N corr = �
�σ '
�
� v
�
Với:
ρ : Độ lún của nhóm cọc (mm)
q =
V
: Áp lực đáy tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại đáy móng tương đương, áp
Atd
lực này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc chia bởi diện tích móng
24
Thitkmụnhcnnvmúng
KThut
B mụn a
tngngvkhụngbaogmtrnglngcacỏccchoccatgiacỏccc
(MPa).
V:TitrngthngngtiỏybTTGHSD,V=11064,19KN
X=B:Chiurnghaychiunhnhtcanhúmcc(mm)
I:Hsnhhngchiusõuchonhuhiucanhúm.
D:sõuhuhiulybng2Db/3(mm),2Db/3=10,67(mm)
Db:sõuchoncctronglptchulc.
Ncorr:GiỏtrtrungbỡnhidinóhiuchnhchosmSPTcatngph
trờnsõuXphdimúngtngng(Bỳa/300mm).
Tacú: I = 1 0,125
D'
10666, 7
= 1 0,125
= 0, 67
X
4050
0,5
Xỏcnhq:
Kớchthccamúngtngng:
+Kích thớc của móng tơng đơng :
Chiều rộng móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa
nhất theo chiều dọc cầu + đờng kính cọc:
Btđ = 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 cọc:
Ltđ = 6.1,2 + 0,45 = 7,65 m
Diện tích móng tơng đơng là S = Btđ. Ltđ = 4,05.7,65 = 30,9825m2
Doú q =
11064,19
= 320, 05KN / m 2 = 0,320 N / mm 2
30,98
XỏcnhNcorr:
1,92
N
N corr =
0, 77 lg
'
v
Trongú:
Ncorr:SmSPTgnmiccóhiuchnhchoỏplctngph.
v' :ngsutthngngcúhiu(N/mm2).
25
