Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 Đồ án môn học móng Thiết kế Móng cọc đài thấp cho trụ cầu 1-Tài liệu công trình: Kích thớc mặt nh hình vẽ Cầu trụ loại kết cấu đơn giản chiều dài nhịp l = 64 m Tải trọng công trình trụ tính đến mặt đất bao gồm: Tải trọng tính toán: -Tải trọng thẳng đứng Ntt=27000KN -Tải trọng nằm ngang Ttt=700KN -Mô men uốn Mtt=9400KNm Tải trọng tiêu chuẩn: -Tải trọng thẳng đứng Ntc=25000KN -Tải trọng nằm ngang Ttc=700KN -Mô men uốn tiêu chuẩn Mtc=9400 KNm 2-Tài liệu địa chất: Đất dới đáy trụ gồm hai lớp (Các đặc trng tính toán cho tơng ứng theo đề bài): -Lớp đất cát hạt vừa,độ chặt trung bình ,góc ma sát = 300,trọnh lợng riêng = 18KN/m3lớp dầy m kể từ mặt đất - Lớp dới đất sét có độ sệt B = 0,3,chỉ số dẻo A = 21,hệ sốa rỗng r = 0,6 góc ma sát =18 lực dính đơn vị c = 16KN/m3.Trọnh lợng riêng = 18,5KN/m3.Mô đun biến dạng E0 = 30000KN/m2 Nớc sông sâu m mực nước sông lớp lớp Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 Các bớc thiết kế 1.Chọn loại móng cọc: Căn vào tài liệu đất nền, tầng đá lớp đất cứng nằm sâu, chọn loại móng cọc ma sát thích hợp Vì tải trọng ngang tơng đối nhỏ so với tải trọng thẳng đứng(T/N) nên bố trí cọc thẳng đứng 2.Chọn độ sâu đặt đài cọc sơ chọn kích thớc đài cọc: Căn vào điều kiện làm việc công trình chọn độ sâuđặt đáy đài cọc m kể từ mặt đất tự nhiên Kích thớc đài cọc thờng chọn lớn kích thớc phần công trình phải đảm bảo đủ diện tích để bố trí cọc móng 3.Chọn loại cọc , chiều dài , kích thớc tiết diện phơng án thi công: Chọn loại cọc bê tông đúc sẵn, chiều dài 20,4 m(phần cọc ngàm vào đài 0,4 m), tiết diện cọc 0,3ì0,3 m, bê tông mác 300, cốt thép dọc chịu lực gồm 426 loại có gờ cán nóng CT5 Vì móng chịu mô men lớn nên ngàm cọc vào đài cách phá vỡ phần bê tông đầu cọc cho trơ cốt thép dọc đoạn 0,2 m, chôn thêm đoạn cọc 0,2 m giữ nguyên vào đài Dùng búa điêzen để đóng cọc 4.Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc theo đất nền: a)Theo vật liệu làm cọc ,khả chịu lực cọc đợc xác định theo công thức Pvl = mc (mcbRbFb + RaFa) Trong : mc = 1:hệ số điều kiện làm việc mcb = 1:hệ số làm việc bê tông Rb = 125 KG/cm2 = 12500KN/m2:sức kháng nén tính toán bê tông Ra = 24000 T/m2 = 240000KN/m2:sức kháng nén tính toán thép Fb = 0,3.0,3 = 0,09 m2:diện tích tiết diện ngang bê tông d2 Fa = 4.( ) = 2,124.10-3:diện tích tiết diện ngang cốt thép Thay số ta đợc : Pvl = 1(1.12500.0,09 + 240000.2,124.10-3) = 1634,7 (KN) Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 b) Theo cờng độ đất nền, khả chịu lực đất đợc tính theo công thức : Pđn = mc(mrRF + u m f l f i i ) Trong : mc = 1:hệ số điều kiện làm việc cọc đất R = 4640 KN/m2:sức khang tính toán đất dới mũi cọc ,tra bàng V-1 F = Fb = 0,09 m2:diẹn tích tựa lên đất cọc U = 0,3 = 1,2 m:chu vi cọc mR= 1, mf = 1:các hệ số điều kiện làm việc đất tơng ứng dới mũi cọc bề mặt bên cọc Tra bảng V-3 fi :sức kháng tính toán lớp đất thứ i mặt bên cọc,tra bảng V-2 Ta có bảng tính fi: Số lớp đất chia Lớp -cát hạt vừa,độ Lớp -đất sét ,độ sệt B = 0,3 số dẻo A=21,hệ số rỗng r = 0,6 m f l f i i Chiều dày(m) 10 11 2 2 2 2 Chiều sâu trung bình(m) 7,5 11 13 15 17 19 20,5 fi 42 53 58 61 45 47 49 51 53 55 56,5 = 42.2 + 53.2 + 58.2 + 61.1 + 45.2 + 47.2 + 51.2 + 53.2 + 55.2 + 56,5.2 = 1023,5KN / m Thay số ta đợc : Pđn = 1.(1.4640.0,09 + 1,2.1023,5) = 1645,8 (KN) So sánh : Pđn = 1645,8 KN > Pvl = 1634,7 KN Nên khả chịu lực cọc lấy là: P = Pvl = 1634,7 (KN) Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 5.Xác định số lợng cọc bố trí cọc móng: a)Số lợng cọc móng đợc xác định theo công thức : n= N PC : = 1,1:hệ số xét đến gia tăng số cọc N:tải trọng dọc trục cọc tác dụnh đáy đài N = Ntt + Gđc = 27000 + (25 10).1.4.10 = 27600 (KN) PC:khả chịu tải cọc PC =Pvl/Kc = 1634,7/1,4 = 1167,64 (KN) Thay số ta đợc: 26600 = 25,06 1167,34 Để tiện cho việc thi công đảm bảo số cọc hàng nh ta chọn số cọc là: n = 36 cọc n = 1,1 b)Bố trí cọc: 6.Kiểm tra sức chịu tải cọc: Để đảm bảo ổn định mặt cờng độ , trớc hết cọc phải đảm bảo đợc tải trọng công trình truyền xuống cho , nghĩa phải thoã mãn điều kiện sau: a)Đối với tải trọng thẳng đứng: Trong : Pmax PC ; Pmin > Pmax Pmin:là tải trọng thẳng đứng truyền xuống cho cọc Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 Pmax;min = : N M y x max n xi N = 27600KN n = 36 MY:mômen trục y đáy đài MY = Mtt + Ttt.h = 9400 + 700.1 = 10100 (KN.m) xmax = 1,5 m x i = 18.1,32 = 30,42m thay số ta đợc : Pmax = Pmin = 26600 1000.1,3 + = 1027,92KN 27 30,42 26600 1000.1,3 = 942,45KN 27 30,42 So sánh : Pmax =1136KN < 1167,7KN Pmin =391KN > Cọc đảm bảo khả chịu lực tải trọng thẳng đứng b)Đối với tải trọng ngang: cọc cần đảm bảo điều kiện Trong : Png Pcng Ttt 700 = = 25,93KN n 27 Pcng = 60 KN:khả chịu tải cho phép cọc Png: Tải trọng ngang truyền cho cọc ; Png = nhận thấy: Png = 19.4 KN < Pcng = 60 KN Cọc đảm bảo khả chịu lực tải trọng ngang 7.Kiểm tra móng cọc theo trạng thái giới hạn biến dạng: Vì lực ngang nhỏ so với lực thẳng đứng nên yêu cầu kiểm tra độ lún móng cọc ma sát Độ lún móng cọc ( khối móng qui ớc) tính theo TCXD 205-1998.Để tính toán cần thực bớc sau: a)Xác định kích thớc khối móng qui ớc: Đồ án môn học móng = tb h + h 28 ì + 18 ì 13 tb = 1 = = 21,5 h1 + h + 13 Trần Văn Vọng - 717 tb 21,5 ) = 2,9 + ì 20 ì tg ( ) = 6,66m 4 21,5 Chiều dài khối móng qui ước : L m = l c + 2h c tg ( tb ) = 9,1 + ì 20 ì tg ( ) = 12,86m 4 Chiều rộng khối móng qui ước : B m = b c + 2h c tg ( mực nước sông lớp lớp b)Xác định cờng độ áp lực thẳng đứng khối móng qui ớc: Pmax,min = Ptb = đó: N tcm B m L m 6e B ; m Pmax + Pmin e = Mtcm/Ntcm:độ lệch tâm Mtcm = Mtc + Ttc.Hm = 9400 + 700.21 = 24100 (KN.m) Ntcm = Ntc + Gđc + Gđ +Gc = = 25000 + (25 10 ).1.4.10 + [(18 10).8 +(18,5 10).13].12.88.6.88 + + (25-10).(0,3.0,3.20) =41090.2 (KN) Đồ án môn học móng 24000 = 0,61( m) e= 39572,51 Trần Văn Vọng - 717 Suy ra: 39572,51 ì 0,61 (1 + ) = 714,5(KN / m ) 6,66 ì 12,86 6,66 39572,51 ì 0,61 Pmin = (1 ) = 208,13(KN / m ) 6,66 ì 12,86 6,66 714,5 + 208,13 Ptb = = 461,32(KN / m ) Pmax = c)Tính độ lún khối móng qui ớc : Điều kiện để áp dụng công thức tính lún cần đảm bảo đất làm việc giai doạn biến dạng tuyến tính , nghĩa cần đảm bảo điều kiện : Ptb Rtc ; Pmax 1,2Rtc Rtc :là cờng độ tiêu chuẩn khối móng cọc qui ớc R tc = m1m (A. B m + B. H m + D.c) k Trong : 1=(18,5-10) = 8,5 KN/m3 trọng lợng riêng đất dới đáy móng cọc 2:trọng lợng riêng đất phía đáy móng 2.Hm = (9.8 + 8,5.13) = 182.5(KN/m2) A,B,D : hệ sốphụ thuộc vào góc ma sát Tra bảng: với góc ma sát = 180 ta đợc: A = 0,43 , B = 2,72 , D = 5,31 c = 16 (KN/m3) :lực dính đơn vị lớp đất dới móng cọc qui ớc Bm = 6,88 (m);Hm = 21 (m) : kích thớc khối móng qui ớc m1 = 1,2: hệ số làm việc phụ thuộc vào loại đất (tra bảng) m2 = :hệ số phụ thuộc độ cứng công trình loại đất k = :hệ số phụ thuộc cách chọn tiêu lý đất Đồ án môn học móng Thay số: R tc = Trần Văn Vọng - 717 1,2.1 (0,43.8,5.6,66 + 2,72.174,5 + 5,31.16) = 701,17(KN / m ) So sánh: Ptb = 461,32 KN/m2 < Rtc = 701,17 KN/m2 Pmax = 714,5 KN/m2 < 1,2.Rtc = 1,2.701,17 = 841,404 KN/m2 Suy :nền làm việc giai đoạn biến dạng tuyến tính Bảng số liệu dể vẽ biểu đồ ứng suất thân ứng suất tăng thêm: zđ(z) = 1.h1 + 2(h2 + Z) = 8.8 + 8,5.(13 + z) (KN/m2) zo = ptl = Ptb - zđ(Hm) = 461,32 (8.8 + 8,5.13) = 286,82 (KN/m2) zi = Ko.zo = Ko 286,82 (KN/m2) z(m) z/Bm 1,376 2,752 4.128 5,504 6,88 8.256 9,632 11.00 12.384 13,76 20.64 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 zđ (KN/m2) 174,5 186.196 197,892 209.588 221.284 232.98 244.676 256.372 268 279.764 291.46 349.94 Lm/Bm Ko 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 0,9755 0,888 0,722 0,5855 0,4725 0,383 0,3125 0,259 0,2165 0,1825 0,089 zi (KN/m2) 277.5 270.70 246.42 200.355 162.476 131.118 106.28 86.71 71.87 60.07 50.64 24.69 Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 zi (KN/m2) zđ (KN/m2) Đồ án môn học móng Bảng tính lún: STT Z(m) Trần Văn Vọng - 717 zi(KN/m2) hi(m) 277.5 1,376 274.1 1,376 270.70 1,376 258.56 2,752 246.42 1,376 223.38 4.128 200.358 1,376 182.4 5,504 162.426 1,376 148.297 6,88 131.118 1,376 119.199 8.256 106.28 1,376 96.455 9,632 86.71 1,376 65.97 11 71.87 1,376 55.355 12.384 10 zitb (KN/m2) 60.07 1,376 37.665 13.76 50.64 10 Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 Tính độ lún công trình theo qua niệm biến dạnh tuyến tính theo phơng pháp cộng lún lớp, độ lún xác định theo công thức: S= Eo tb zi h i Trong đó: : hệ số lấy 0,8 Eo = 30000KN/m2: môđun biến dạng zitb: ứng suất gây lún lớp thứ i hi : chiều dày lớp thứ i Ta có: S = S1 + S Trong đó: zi tb h i = E o i =1 0,8 = ì 1,332( 283,305 + 267,245 + 230,89 + 187,505 + 151,729 + 122,685 + 99,74 + 81,96 + 68,195) 30000 S1 = 0,053( m) S1 = 0,8 ì z10 ì h 10 = ì 53,55 ì 1,002 = 0,0014( m) Eo 30000 Suy : S = 0,038+ 0,013 = 0,051(m) = 5,1 (cm) S2 = So sánh với Sgh ta có : S gh = 1,5 l = 1,5 64 = 12(cm) Nhận thấy : S = 5,1(cm) < Sgh = 12 (cm) : nên công trình làm việc ổn định 11 Đồ án môn học móng Trần Văn Vọng - 717 12