Tài liệu Thiết kế môn học nền và móng ppt

TKMH Nền & Móng
ĐỀ BÀI:

1.Tải trọng tác dụng

2.Số liệu thuỷ văn và chiều dài nhịp :
Hạng mục Đơn vị Số liệu
MNCN m 6.5
MNTN m 3.25
MNTT m 4.25
Ht-thuyền m 4.50
MNTC m Lấy cao hơn MNTN 1-1,5m
CĐMĐTN m Giả õ thiết cao độ lớp đất trên cùng ở cột địa tầng là 0.00
CĐMĐSX m -1.90
Chiều dài nhịp m 32.40


3. Số liệu hố khoan địa chất ( theo hình trụ lỗ khoan )
- 1 -
Tải trọng Đơn vị Giá trị
N
t (tc)
– Tĩnh tải tiêu chuẩn KN 6000
N
h (tc)
– Hoạt tải tiêu chuẩn KN 1650
H
x
– Hoạt tải tiêu chuẩn KN 150
H
y

– Hoạt tải tiêu chuẩn KN 175
M
y
– Momen hoạt tải tiêu chuẩn KN.m 1100
M
x
– Momen hoạt tải tiêu chuẩn KN.m 1300
Tổ hợp tải trọng D-N
TKMH Nền & Móng
Tên lớp
Bề dày lớp
W W
L
W
P
I
P
I
L
γ γ
S
γ
C
e S
r
ϕ
C
(m) (%) (%) (%) (%) (-)
KN/m
3

KN/m
3
KN/m
3
(-) (-)
(Độ)
KN/m
2
1 8.1 49.5 33.5 24.1 9.4 5.70 16.2 26.8 10.84 1.473 0.900
2
o
15’
6.9
2 14.4 28.1 37.2 21.6 15.6 0.42 18.7 27.2 14.60 0.863 0.885
18
o
21’
17.6
3 20.6 39.5 21.6 17.9 < 0 19.7 27.4 16.33 0.677 0.833
19
o
38’
67.1
Ghi chú: Lớp cát hạt to số 3 lấy hệ số nén lún a = 0.002 cm2/KG
PHẦN I
BÁO CÁO KHẢO SÁT
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT
Các kí hiệu sử dụng trong tính tốn địa chất công trình :
γ (kN/m

3
) : Trọng lượng thể tích tự nhiên của đất
- 2 -
TKMH Nền & Móng
γ
S
(kN/m
3
) : Trọng lượng riêng của hạt đất
γ
n
(kN/m
3
) : Trọng lượng riêng của nước ( = 10 kN/m
3
)
W (%) : Độ ẩm
W
L
(%) : Giới hạn chảy
W
P
(%) : Giới hạn dẻo
a (m
3
/kN) : Hệ số nén lún
k (m/s) : Hệ số thấm
n (%) : Độ rỗng
e : Hệ số rỗng
S

r
: Độ bão hồ
c (kN/m
2
) : Lực dính đơn vị
ϕ ( độ ) : Góc ma sát trong của đất
∆ : Tỷ trọng của đất .
Trên cơ sở điều kiện địa chất đã có nghiên cứ tính tốn các chỉ tiêu cơ lí của các lớp
đất ,ta đánh giá trạng thái của đất để lựa chọn tầng đất tốt nhất phục vụ cho việc thiết kế
móng.
Tên đất và trạng thái đất được xác định và đánh giá dựa vào các bảng tra trong giáo trình
cơ học đất.
Tên đất xác định dựa vào Ip
Trạng thái đất xác định dựa vào I
L

Căn cứ vào đề bài ta có: - Lớp đất 1 có Ip = 9.4 < 17 là đất sét pha.
- Lớp đất 2 có Ip = 15.6 < 17 là đất sét pha.
- Lớp đất 3 có Ip = 17.9 > là đất sét.
Mặc khác : lớp đất 1 có I
L
= 2.7 > 1 đất ở trạng thái chảy
Lớp đất có I
L
= 0.42 , đất ở trạng thái dẻo cứng.
Lớp đất 3 có I
L
< 0 nên đất ở trạng thái cứng
Đánh giá theo hệ số lỗ rỗng e,hệ số rỗng càng lớn cường độ của đất nền càng nhỏ,
biến dạng của đất càng lớn.

PHẦN II
THIẾT KẾ KỸ THUẬT
LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH

BỐ TRÍ CHUNG TRỤ CẦU:
- 3 -
TKMH Nền & Móng
aa
I.Xác định kích thước trụ cầu và tải trọng:
A.Xác định kích thước trụ:
Vị trí xây dựng trụ cầu nằm xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền , sự thay đổi cao độ
mực nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao . Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông
nên chọn cao độ mặt bệ thấp hơn MNTN 0,5m .
Cao độ đáy dầm = MNTT+Htt = 4.25 + 4.5 = 8.75đm
Cao độ đỉnh trụ = Cao độ đáy dầm – 0.3 = 8.75 – 0.3 = 8.45 m
Cao độ mặt bệ trụ = MNTN – 0.5 = 3.25 – 0.5 = 2.75 m
- 4 -
TKMH Nền & Móng
Bề dày bệ móng : H
b
= (1÷3)m. Chọn = H
b
= 2 m
Cao độ đáy bệ = cao độ mặt bệ trụ – Hb = 2.75 – 2 = 0.75 m
Chiều cao trụ: Htru = CĐ đỉnh trụ – 1.4 – CĐ mặt bệ trụ
= 8.45 – 1.4 – 2.75 = 4.3 m
Chiều rộng trụ: Lấy a = (0.2÷1)m. Chọn a = 1 m
Lấy b = (0.2÷1)m. Chọn b = 1 m

BXác định tải trọng:
1.Tính tốn trọng lượng trụ :
Thể tích trụ tồn phần
V
trụ
= Vmũ + Vthân trụ + Vbệ trụ
Vmũ = 8*0.8*1.7+8*0.6*1.7 – 1.5*0.6*1.7= 17.51 m
3

Vthân trụ = (3.14*1.2 *1.2/4 + 3.3*1.2)*4.3 = 21.89 m
3
Vbệ trụ = 6.5*2*3.2 = 41.6 m
3
 V
trụ
= 17.51 + 21.89 + 41.6 = 81 m
3
Thể tích phần trụ ngập trong nước ứng với MNTN.
V
’
trụ
= S
nt
*(MNTN – CĐMBT) + Vbệ trụ (Với CĐMBT : cao độ mặt bệ trụ)
V
’
trụ
= (3,14*1,2
2
/4 + 3.3*1,2)*(3.25-2.75) + 6.5*2*3.2 = 44.145m

3
Trong đó: MNTN = 3.25 m :mực nước thấp nhất.
CĐMBT = 2.75 m :cao độ mặt bệ trụ.
S
nt
:diện tích ngang trụ.
 Trọng lượng trụ: G = V
trụ
* γ
bt
- V
’
trụ
* γ
n
= 81*24 – 44.145*10 = 1502.55 (kN)
Trong đó: γ
bt
= 24 kN/m
3
: Trọng lượng riêng của bê tông.
γ
n
= 10 kN/m
3
: Trọng lượng riêng của nước.
2.Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN :
N
h(tc)
= 1650kN : Lực thẳng đứng tiêu chuẩn do hoạt tải tác dụng tại đỉnh trụ

N
t(tc)
= 6000 kN : Lực thẳng đứng tiêu chuẩn do tĩnh tải tác dụng tại đỉnh trụ
H
x(tc)
= H
x
=150 kN : Lực ngang tiêu chuẩn do hoạt tải theo phương dọc cầu
H
y(tc)
= H
y
=175 kN : Lực ngang tiêu chuẩn do hoạt tải theo phương ngang cầu
M
y(tc)
= 1100 kN.m : Momen tiêu chuẩn do hoạt tải theo phương dọc cầu
M
x(tc)
=1300 kN.m : Momen tiêu chuẩn do hoạt tải theo phương ngang cầu
γ
bt
= 24 kN/m
3
: Trọng lượng riêng của bêtông
γ
n
= 10 kN/m
3
: Trọng lượng riêng của nước
V

trụ
= 81 m
3
: thể tích tồn phần trụ
V
’
trụ
= 44.145 m
3
: Thể tích phần trụ ngậïp nước
n
h
= 1,4 : Hệ số tải trọng do hoạt tải
n
t
= 1,1 : Hệ số tải trọng do tĩnh tải
2.1.Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ:
 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN :
(1) Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu :
P
tc
= N
t
tc
+ N
h
tc
+ G
tc
= 6000 + 1650 + 1502.55

= 9152.55 KN
(2) Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu :
H
tc
= H
x
tc
= 150 KN
(3) Momen tiêu chuẩn dọc cầu :
- 5 -
TKMH Nền & Móng
M
tc
= M
y
tc
+ H
x
tc
*(CĐĐT – CĐĐB)
= 1100 + 150*(8.45 – 0.75)
= 2255 KNm
 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN :
(1) Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu :
N
tc
= N
t
tc
+ N

h
tc
+ G
tc
= 6000 + 1650 + 1502.55
= 9152.55KN
(2) Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu :
H
tc
= H
y
tc
= 175 KN
(3) Momen tiêu chuẩn ngang cầu :
M
tc
= M
x
tc
+ H
y
tc
*(CĐĐT – CĐĐB)
= 1300 + 175(8.45 – 0.75)
= 2647.5 KNm
2.2 Tổ hợp tải trọng tính tốn cầu với MNTN :
 Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương dọc cầu với MNTN
(1) Tải trọng thẳng đứng tính tốn docï cầu :
P
tt

= n
h
*N
h
tc
+ n
t
(N
t
tc
+ G
tc
)
= 1,4*1650 + 1,1(6000 + 1502.55)
= 10562.81KN
(2) Tải trọng ngang tính tốn dọc cầu :
H
tt
= n
h
*H
x
tc
= 1,4*150 = 210 KN
(3) Momen tính tốn dọc cầu :
Mtt = n
h
*M
y
tc

+ n
h
*(CĐĐT-CĐĐB)* H
x
tc

= 1,4*1100 + 1,4*(8.45 – 0.75)*150 = 3157 KNm
 Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương ngang cầu với MNTN
(1) Tải trọng thẳng đứng tính tốn ngangï cầu :
P
tt
= n
h
*N
h
tc
+ n
t
(N
t
tc
+ G
tc
)
= 1,4*1650 + 1.1*(6000 + 1502.55)
= 10562.81 KN
(2) Tải trọng ngang tính tốn ngang cầu :
H
tt
= n

h
*H
y
tc
= 1,4*175 = 245 KN
(3) Momen tính tốn ngang cầu :
M
tt
= n
h
*M
x
tc
+ n
h
*(CĐĐT-CĐĐB)*H
y
tc

= 1,4*1300+ 1,4*(8.45 – 0.75)175 = 3706.5 KNm
Trong đó: CĐĐT : cao độ đỉnh trụ.
CĐĐB : cao độ đỉnh bệ.
BẢNG TỔNG HỢP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ:
Loại tải
trọng
Tải trọng theo phương dọc cầu Tải trọng theo phương ngang cầu
Tiêu
chuẩn
HSTT Tính tốn
Tiêu

chuẩn
HSTT Tính tốn
I.TT thẳng
đứng(kN)
9152.55 10562.81 9152.55 10562.81
- 6 -
25
164
36
400
TKMH Nền & Móng
1.TL trụ 1502.55 1.1 1652.81 1502.55 1.1 1652.81
2.Tĩnh tải 6000 1.1 6600 6000 1.1 6600
3.Hoạt tải 1650 1.4 2310 1650 1.4 2310
II.Lực
ngang(kN)
150 1.4 210 175 1.4 245
III.Mômen
(kNm)
2255 3157 3706.5
1.Hoạt tải 1100 1.4 1540 1300 1.4 1820
2.Do lực
ngang
1155 1.4 1617 1347.5 1.4 1886.5
II.Chọn kích thước cọc và tính sức kháng của cọc:
1.Chọn kích thước cọc :
 Kích thước mắt cắt cọc: Cọc được chọn là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn , đường
kính vừa có kính thước 400x400mm.
 Chiều dài cọc: Chiều dài của cọc ( L
C

) được xác định như sau ( chưa kể chiều
sâu cọc ngàm vào bệ ): L
C
= CĐĐB – CĐMC
Cọc được cắm sâu vào lớp đất tốt có N>20. Chiều sâu mũi cọc (-26.25m) do đó ta có chiều
dài cọc: Lc = 0.75 – (-26.25) = 27 m.
Độ mảnh của cọc: D/L = 0.4/ 27 = 0.0148 thoả mãn yêu cầu về độ mảnh:
40
1
70
1
,
80
1
≤≤






L
D
Vậy tổng chiều dài cọc sẽ là L
cd
= 27 + 1 = 28 m
Cọc được tổ hợp từ 03 đốt với tổng chiều dài đúc cọc là:
28m = 11.8m + 11.8m + 4.4m . Như vậy hai đốt thâân có chiều dài 10 m , đốt mũi có
chiều dài 8 m . Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng
cọc.

 Vật liệu làm cọc:
 Bê tông đúc sẵn M350 : do đó ta có fc’= 14.5 Mpa
 Cốt thép dọc chủ AIII, đường kính 22mm, có fy=365 MPa.
2.Tính sức kháng dọc trục của cọc:
2.1.Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu :
- 7 -
TKMH Nền & Móng
Công thức tính tốn : Pr = ϕ Pn
Pn = 0.8[0.85*f
c
’
*(Ag – Ast) + f
y
*Ast]
Trong đó : Pr : Sức kháng lực dọc trục tính tốn (N)
Pn : Sức kháng lực dọc trục danh định (N)
fc’ : Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày
fy : Cường độ giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa)
Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt (mm
2
)
Ast: Diện tích nguyên của cốt thép (mm
2
)
ϕ : Hệ số sức kháng ( quy định ở điều 5.5.4.2 )
Ta có :
Diện tích nguyên của mặt cắt cọc: Ag = 400 * 400 = 160000 mm
2
Tra bảng một thanh cốt thép đường kính 22mm có F = 387 mm
2

. Ta bố trí 8 thanh
cốt thép dọc chủ nên Ast = 8 * 387 = 3096 mm
2
Như vậy thay số ta được sức kháng lực dọc trục danh định:
Pn = 0.8[0.85*14.5*(160000 – 3096) + 365*3096] = 2451105(N) = 2451.105(kN)
Với hệ số sức kháng ϕ = 0.75 nên sức kháng dọc trục tính tốn :
Pr = 0.75 * 2451.105 = 1838.33 (kN)
2.2.Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền:

Công thức tính tốn: Q
R
= ϕ Q
n
= ϕ
q
Q
ult
Hay Q
R
= ϕ Q
n
= ϕ
qb
Q
p
+ ϕ
qs
Q
s
Với: Q

p
= q
p
A
p
Q
s
= q
s
A
s
Trong đó:
ϕq : Hệ số sức kháng dùng cho sức kháng đỡ của một cọc đơn, (trong Điều
10.5.4,hay tham khảo AASHTO2007) dùng cho các phương pháp không
phân biệt giữa sức kháng tồn bộ và sự góp phần riêng rẽ của sức kháng
mũi và thân cọc.
Qult: Sức kháng đỡ của một cọc đơn (N)
Qp : Sức kháng mũi cọc (N)
Qs : Sức kháng thân cọc (N)
q
p
: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
q
s
: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
Ap : Diện tích mũi cọc (mm2)
ϕ
qp
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 16

hay 39 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức
kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc.
ϕ
qs
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 16 hay 39
dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của
mũi cọc và sức kháng thân cọc.
 Tính sức kháng mũi cọc: Q
p
= q
p
A
p
- 8 -
TKMH Nền & Móng
Theo phương pháp sử dụng kết quả SPT, sức kháng đơn vị mũi cọc danh định
(MPa) được tính như sau:
q
p
=
D
DbN *1*038.0
≤ q
l

Trong đó:
N1 : Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,
δ
’
v

(Búa/300mm)
N : Số đếm SPT đo được (Búa/300mm)
D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)
D
b
: Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)
q
l
: Sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0.4 Ncorr cho cát và 0.3 Ncorr cho
bùn không dẻo.
δ
’
v: Ứng suất có hiệu (Ứng suất do trọng lượng bản thân đất)
Ta có:
N1 = N = 33 (Búa/300mm)
D = 400 mm
Db = 26.25 – 22.5 = 3.75 (m) = 3750 (mm)

q
p
=
0.038*33*3750
400
= 11.756 (MPa)
A
p
= 400*400 = 160000 (mm
2
)
Do đó sức kháng mũi cọc bằng:

Qp = 11.756*160000 = 1880960 (N)
 Tính sức kháng thân cọc Qs = qs As
Theo phương pháp sử dụng kết quả SPT, sức kháng đơn vị bề mặt thân cọc
được tính đối với cọc đóng chuyển dịch là: qs = 0.0019
N
Để tiện cho việc tính tốn ta lập bảng tính sau:
Hi(m)
Ni
(Búa/300mm)
hi (mm)
Ni
qsi=0.0019
Ni
Asi=cvi*hi Qsi=qsi*Asi
2.2 1 2200 0.50 0.00095 3520000 3344
4.2 2 2000 1.50 0.00285 3200000 9120
6.2 2 2000 2.00 0.0038 3200000 12160
8.2 9 2000 5.50 0.01045 3200000 33440
10.2 11 2000 10.00 0.019 3200000 60800
12.2 13 2000 12.00 0.0228 3200000 72960
14.2 12 2000 12.50 0.02375 3200000 76000
16.2 10 2000 11.00 0.0209 3200000 66880
- 9 -
TKMH Nền & Móng
18.2 9 2000 9.50 0.01805 3200000 57760
20.2 13 2000 11.00 0.0209 3200000 66880
22.2 13 2000 13.00 0.0247 3200000 79040
24.2 29 2000 21.00 0.0399 3200000 127680
26.25 33 2050 31.00 0.0589 3280000 193192
Tổng 859256

Từ bảng tính ta được: Qs =
Qsi
∑
= 859256 (N)
Tra bảng 16 ta có: ϕ
qb
= 0.7
λ
v = 0.7*0.8 = 0.56
ϕ
qs
= 0.65
λ
v = 0.65*0.8 = 0.52
Với:
λ
v = 0.8 ( Tra bảng 16)
Như vậy sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền:
Pdn = Q
R
= 0.56* 1880960 + 0.52* 859256 = 1500150(N) = 1500.15(kN)
Sức chịu tải thiết kế của cọc lấy giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị là sức chịu tải của cọc theo đất
nền và sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
P
0
= min( Pvl, Pdn).
P
0
= min( 1838.33; 1500.15).

⇒
P
0
=1500.15 kN.
III.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong bệ:
1)Số lượng cọc :
Số lượng cọc được tính theo công thức :
n
c
=
β
10562.81
1.5
1500.15
tt
tk
P
P
= ×
= 10.56 (
β
= 1-1.5 )
P
tk
:Sức chịu tải tính tốn của cọc đơn .
 chọn số cọc thiết kế là n
c
= 15 cọc
2)Bố trí cọc trong móng :
Yêu cầu:

+ Khoảng cách từ tim cọc ngồi cùng đếnmép bệ
mm225
≥
+Khoảng cách giữa các tim cọc
)750;5.2max( mmd
≥
)750;1000max( mm
≥
Các cọc được bố trí theo hình thức lưới ô vuông trên mặt bằng và hồn tồn thẳng đứng
trên mặt đứng , với các thông số :
Tổng số cọc trong móng n
c
= 15 cọc
Số hàng cọc theo phương dọc cầu n =3,khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc
cầu là a = 1,35m
Số hàng cọc theo phương ngang cầu m = 6, khoảng cách tim các hàng cọc theo phương
ngang cầu là b = 1,05 m
Khoảng cách từ tim cọc ngồi cùng tới mép bệ theo phương ngang cầu và phương ngang
cầu là c = 0.55 m
Kích thước bệ cọc sau khi bố trí
- 10 -