Tải bản đầy đủ

Đồ án môn học Cơ đất – VLCD: Đồ án nền móng

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


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 

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


2


1

0,5

0,5

Bang5
̉

to

vừa

nhỏ

Hạt 
bụi

mịn

Đường kính cỡ hạt (mm)
0,5  0,25  0,1 

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



0,56

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)



: 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:


: Chiều rộng của nhóm cọc 



: Chiều dài của nhóm cọc 



: 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


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×