ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ SỐ LIỆU ĐẦU BÀI - Tải trọng tác dụng Tải trọng\ Phương án V tĩnh tải (DC) V hoạt tải (LL+IM) H hoạt tải (LL+IM) M hoạt tải (LL+IM) Phương dọc(D), ngang (N) cầu Đơn vị KN KN KN KN.M 4000 2500 120 450 D - Điều kiện thủy văn chiều dài nhịp: Cao độ MNCN (EL5) Cao độ MNTT (EL4) Cao độ MNTN (EL3) Cấp sông Cao độ mặt đất thiên nhiên EL1 Cao độ mặt đất sau xói EL2 Chiều dài nhịp tính tốn NGUYỄN QUỐC HUY Đơn vị m m m m m m m 4.5 -2.2 20.5 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ PHẦN BÁO CÁO ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 1.1 Đặc điểm địa chất ,thủy văn khu vực xây dựng cơng trình: 1.1.1 Mơ tả cấu tạo địa chất Lớp 1: NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ Lớp có ký hiệu lớp 2a, lớp sét pha cát, mầu xám nâu, xám xanh Chiều dày lớp 10.80m, cao độ mặt lớp 1.20m, cao độ đáy lớp -9.60m Lớp đất có độ ẩm tự nhiên W = 26.47% Lớp đất trạng thái cứng vừa đến cứng Lớp 2: Lớp có ký hiệu lớp 3, lớp cát sét, cát bụi, mầu xám vàng, xám trắng Chiều dày lớp 64.20m, cao độ mặt lớp -9.60m, cao độ đáy lớp -73.80m Lớp đất có độ âm tự nhiên W = 16.90% Lớp đất trạnh thái chặt vừa đến chặt, bão hoà nước 1.2 Nhận xét đề xuất phương án + Với đặc điểm địa chất cơng trình đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát BTCT cho cơng trình cầu lấy lớp đất số làm tầng tựa cọc + Nên cọc ngập sâu vào lớp đất số để tận dụng khả chịu ma sát cọc NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ PHẦN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1Bố trí chung cơng trình NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ ĐH CÔNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ 2.2 Chọn sơ kích thước cơng trình 2.2.1 Chọn vật liệu + Bê tơng có f'c = 30 Mpa, có γbt = 24 KN/m3 + Thép ASTM A615 có fy = 420 Mpa 2.2.2 Kích thước cao độ bệ cọc * Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT): Vị trí xây dựng trụ cầu xa bờ phải đảm bảo thông thuyền thay đổi mực nước MNCN MNTN tương đối cao Xét điều kiện mỹ quân sông ta chọn giá trị cao độ sau: Cao độ đỉnh trụ chọn sau: Max Trong đó: MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4.5 m MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT = m Htt: Chiều cao thông thuyền, Htt = m =>CĐĐT = Max ( 5.5 0)-0.3=5.2 m * Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB): CĐĐB ≤ MNTN -0.5m = 2-0.5 = 1.5m Ta thiết kế móng cọc đài thấp nên CĐĐB ≤ cao độ mặt đất sau xói EL2= -2.20 m = > Chọn CĐĐB = -2,5 m * Cao độ đáy bệ (CĐĐAB): CĐĐB ≤ MNTN -0.5m = 1.70-0.5 = 1.2m Ta thiết kế móng cọc đài thấp nên CĐĐB ≤ cao độ mặt đất sau xói EL2= -2.30 m NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ = > Chọn CĐĐB = -2,5 m * Cao độ đáy bệ (CĐĐAB): CĐĐAB = CĐĐB - Hb Trong đó: Hb chiều dầy bệ móng, chọn Hb = m = > CĐĐAB = -4,5 m Vậy chọn thông số thiết kế sau: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = 5.2m Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = -2,5 m Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = -4.5m Chiều dầy bệ móng Hb = 2m Hình Tổng hợp thông số thết kế NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ Htr=? 60 Htr=? Hb = 80 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ 2.2.3 Kích thước cọc cao độ mũi cọc Theo tính chất cơng trình cầu có tải trọng truyền xuống móng lớn, địa chất gồm có lớp, lớp thứ dày tầng đá gốc, nên chọn giải pháp móng móng cọc ma sát BTCT, mũi cọc nằm lớp thứ Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là: 0.45 x 0.45 m: đóng vào lớp số lớp cát sét, cát bụi, mầu xám vàng, xám trắng, trạnh thái chặt vừa đến chặt, bão hoà nước Cao độ mũi cọc là: -28.0 m Chiều dài cọc (Lc) xác định sau: -28 Lc = CĐĐB – Hb – CĐMC = -2.5 – – (-28) = 23,5 m Trong đó: CĐMC: cao độ mũi cọc CĐMC = -28.0m Hb = Kiểm tra: = = 52.22< 70 = > Thoả mãn yêu cầu độ mảnh Tông chiều dài đúc cọc là: L = Lc + 0.5m = 23,5 + 0.5 = 24m Cọc tổ hợp từ đốt cọc với tổng chiều dài cọc là: 24 m = 8m + 8m + 8m 2.3 Tính tốn tải trọng 2.3.1 Tính trọng lượng thân trụ Chiều cao thân trụ Htr: Htr = CĐĐT – CĐĐB – CDMT = 5.2 – (-2.5) – 1.3 = 6.40m Trong đó: CMT: chiều dầy mũi trụ, CDMT = 1.3m NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ 10 50 P1 P2 P3 P4 P5 P6 3x120=360 ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ P8 P9 P10 P11 P12 P13 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P22 P23 P24 P25 P26 P27 50 460 ĐH CÔNG NGHỆ GTVT MÓNG 50 6x120=720 50 820 Tải trọng tác dụng lên cọc tính theo bảng sau: My (KN.m) ngang cầu Xi (m) Yi (m) Ni (KN) 11939.29 Mx (KN.m) dọc cầu 2406 0.00 -2.70 1.35 541.58 28 11939.29 2406 0.00 -1.80 1.35 541.58 28 11939.29 2406 0.00 -0.90 1.35 541.58 11939.29 2406 0.00 0.00 1.35 541.58 28 11939.29 2406 0.00 0.90 1.35 541.58 28 11939.29 2406 0.00 1.80 1.35 541.58 tên cọc n N (KN) 28 NGUYỄN QUỐC HUY 22 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ 28 11939.29 2406 0.00 2.70 1.35 541.58 28 11939.29 2406 0.00 -2.70 0.45 464.80 28 11939.29 2406 0.00 -1.80 0.45 464.80 10 28 11939.29 2406 0.00 -0.90 0.45 464.80 11 28 11939.29 2406 0.00 0.00 0.45 464.80 12 28 11939.29 2406 0.00 0.90 0.45 464.80 13 28 11939.29 2406 0.00 1.80 0.45 464.80 14 28 11939.29 2406 0.00 2.70 0.45 464.80 15 28 11939.29 2406 0.00 -2.70 -0.45 388.01 16 28 11939.29 2406 0.00 -1.80 -0.45 388.01 17 28 11939.29 2406 0.00 -0.90 -0.45 388.01 18 28 11939.29 2406 0.00 0.00 -0.45 388.01 19 28 11939.29 2406 0.00 0.90 -0.45 388.01 20 28 11939.29 2406 0.00 1.80 -0.45 388.01 21 28 11939.29 2406 0.00 2.70 -0.45 388.01 22 28 11939.29 2406 0.00 -2.70 -1.35 311.22 23 28 11939.29 2406 0.00 -1.80 -1.35 311.22 24 28 11939.29 2406 0.00 -0.90 -1.35 311.22 25.00 28.0 11939.29 0.00 0.00 -1.35 311.22 26 28 11939.29 2406 0.00 0.90 -1.35 311.22 27 28 11939.29 2406 0.00 1.80 -1.35 311.22 28 28 11939.29 2406 0.00 2.70 -1.35 311.22 90.70 28.20 NGUYỄN QUỐC HUY 2406 23 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ Vậy NMax=542 Nmin311 b Kiểm tốn sức kháng dọc trục cọc đơn Cơng thức kiểm tốn: Nmax + ΔN ≤ Ptt Trong đó: Nmax: Nội lực lớn tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục) ΔN : Trọng lượng thân cọc (KN) Ptt : Sức kháng dọc trục cọc đơn (KN) Ta có: Ptt =861 KN ΔN= Lc = 85,05 (KN) Vậy: Nmax + ΔN = 542+ 85,05 = 627< Ptt => Đạt 2.6.2 Kiểm toán sức kháng dọc nhóm Cơng thức kiểm tốn sức kháng dọc trục nhóm: VcQR= g.Qg Trong đó: Vc: Tổng lực gây nén nhóm cọc nhân hệ số Vc = 11939.29 (KN) QR: Sức kháng đỡ dọc trục tính tốn nhóm cọc φg: Hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc Qg: Sức kháng đỡ dọc trục tính tốn nhóm cọc NGUYỄN QUỐC HUY 24 ĐH CÔNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ Do cọc ngàm qua lớp đất rời nên Qg = Q1 Với Q1: Tổng sức kháng dọc trục cọc đơn * Tính Qg : Tổng sức kháng danh định dọc trục cọc đơn đất sét: Qn = Qs+ Qp =330447.60+ 901771.92+ 976050 = 2208296.52(N) = 2208 (KN) Móng cọc đài thấp có bệ cọc tiếp xúc chặt chẽ với đất, nên tổng sức kháng dọc trục cọc đơn là: Qg= Q1=n.Qn= 28 x 2208 = 61824(KN) Hệ số sức kháng nhóm cọc g = 0,45v=0,36 Sức kháng đỡ dọc trục tính tốn nhóm cọc : QR = 0,36 x 51408 = 22256.64(KN) > Vc = 11393.29 (KN) => Đạt 2.7 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng (Tính lún) Với mục đích tính tốn độ lún nhóm cọc, tải trọng giả định tác động lên móng tương đương đặt 2/3 độ sâu chơn cọc vào lớp chịu lực hình vẽ NGUYỄN QUỐC HUY 25 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ y Db Lop dat tot Db Db Móng tuong duong Cao độ lớp số 2a xuống (lớp chịu lực) (tức từ lớp tốt) là: -4,5 m Như Db= - 4,5 - (-28) = 23.5 m 2Db/3 = 15.66 m Vậy móng tương đương nằm lớp Cao độ đáy móng tương đương -73.80 m Lớp đất tính lún bên móng tương đương, có chiều dày hình vẽ NGUYỄN QUỐC HUY 26 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ 27 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ Do địa chất gồm lớp đất yếu, lớp đất tốt nên chiều dài Db từ đầu lớp tới mũi cọc Lớp đất rời, độ lún nhóm cọc ước tính cách sử dụng kết nghiệm ngồi trường vị trí móng tương đương cho hình vẽ Độ lún nhóm cọc đất rời tính sau: Sử dụng SPT: Trong đó: q= mà Ftd=B×L q: áp lực móng tĩnh tác dụng 2Db/3, áp lực với tải trọng tác dụng đỉnh nhóm chia diện tích móng tương đương khơng bao gồm trọng lượng cọc đất cọc (Mpa) X: chiều rộng hay chiều nhỏ nhóm cọc (mm) = (L, B) tính lún nhóm cọc ρ: độ lún nhóm cọc (mm) B=3*3d +d I: Hệ số ảnh hưởng chiều sâu chôn hữu hiệu nhóm B=6*3d +d D': Độ sâu hữu hiệu lấy 2Db/3 (mm) Db: Độ sâu chôn cọc lớp chịu lực (mm) (có thể lấy tồn chiều dài cọc chiều dày lớp cát tính từ mũi cọc đến đỉnh lớp cát) Ncorr: giá trị trung bình đại diện hiệu chỉnh cho số đếm SPT tầng phủ độ sâu X phía đế móng tương đương (Búa/300mm) N: Số đếm SPT đo khoảng lún (Búa/300mm) σ'v: Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (Mpa) qc: Sức kháng xun hình nón tĩnh trung bình độ sâu X móng tương đương (Mpa) NGUYỄN QUỐC HUY 28 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ * Do ta sử dụng phương pháp SPT, giá trị tính tốn sau: - Áp lực móng tĩnh tác dụng 2Db/3 (q): (Mpa Trong V: Tải trọng thẳng đứng đỉnh nhóm cọc TTGHSD (N), V = 8551.44x103 (N) Ltd: Chiều dài móng tương đương, Ltd = 6x1350+450= 8550 mm Btd: Chiều rộng móng tương đương, Btd =3x1350+450= 4500 mm X: Chiều rộng nhỏ nhóm cọc (mm) X= (L, B) =4500 (mm) - Độ sâu chôn cọc lớp chịu lực Db =23500 mm - Độ sâu hữu hiệu D' = 15660 mm Cao độ đáy móng tương đương -73.80 m - Hệ số ảnh hưởng chiều sâu chôn hữu hiệu nhóm (I): =0.565>0.5 => I=0.565 - Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu: σ'v = 0.763 Mpa - Số đếm SPT đo khoảng lún N = 17 => Ncorr = 5.24 => Độ lún nhóm cọc: ρ = 47.73mm = 4.773 (cm) 2.8 Tính tốn kiểm tra cọc 2.8.1 Tính tốn kiểm tra cọc giai đoạn thi cơng Tổng chiều dài cọc dùng để tính tốn bố trí cốt thép chiều dài đúc cọc : Ld = 24.0 m Được chia thành đốt có chiều dài Ld = m Khi vận chuyển cọc Tải trọng thân cọc phân bố toàn chiều dài cọc có giá trị là: q = n.Ag.γbt Trong đó: n hệ số động, n= 1.75 NGUYỄN QUỐC HUY 29 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ Ag: diện tích mặt cắt nguyên cọc, Ag = 0.2025 m2 Diện tích mắt cắt ngang cọc γbt : trọng lượng riên bê tông, γbt = 24 KN/m3 => q = 8.505 KN/m = 1,75 x Ag x 24 2.0 m 4.0 m 8.505kN/m 2.0 m 17.01 kN.m 17.01 kN.m 17.01 kN.m Hình 10: Biểu đồ mơmen cọc vận chuyển Ta có sơ đồ vận chuyển cọc biểu đồ mô men hình vẽ: Chọn điểm cọc móc cẩu cho: NGUYỄN QUỐC HUY => a= 0.207×Ld=0.207×8=1.656 m 30 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ Chọn a= 2m (KN.m) * Trường hợp treo cọc lên giá búa: 3.0 m 5.0 m 25.515 kN.m 25.515 kN.m Hình 11: Sơ đồ treo cọc lên giá búa sau: Chọn điểm móc cẩu cho => b = 0.294x8 = 2.352 m =0,294 x Lđốt Chọn b= 3m Trị số mômen dương lớn nhất: (KN.m) NGUYỄN QUỐC HUY 31 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG Vậy: ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ Mtt = max(M1 ;M2)=max(17.01 ; 25.515 )= 25.515(kN.m) 2.8.1.2.Tính bố trí cốt thép dọc cho cầu - Lớp bê tông bảo vệ cọc bê tơng đúc sẵn mơi trường khơng bị ăn mòn 50mm, mơitrường bị ăn mòn 75mm Ta chọn cốt thép chủ chịu lực thép ASTM A615M Gồm d18 có fy = 420 Mpa đưuọc bố trí hình vẽ Ta tính duyệt lại mặt cắt bất lợi trường hợp bất lợi mặt cắt có momen lớn trường hợp treo cọc: Cọc có chiều dài Ld= 6m Mtt= 25.515(kN.m) -Kiểm tra bê tơng có bị nứt hay khơng q trình cẩu treo cọc: + Cường độ chịu kéo uốn bê tông là: NGUYỄN QUỐC HUY 32 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ + Ứng suất kéo thớ ngồi mặt cắt ngun: => Tính duyệt khả chịu lực: Giả thiết tất cốt thép chảy dẻo Kiểm tốn sức kháng uốn tính tốn sức kháng uốn tính tốn cọc: Trong đó: ϕ: hệ số sức kháng quy định điều 5.5.4.2 Mn: sức kháng danh định (N.mm), Với: As: diện tích cốt thép chịu kéo khơng dự ứng lực (mm2) fy: giới hạn chảy quy định cốt thép chịu kéo (Mpa), fy = 420 Mpa A's: diện tích cốt thép chịu nén không dự ứng lực (mm2), f'y: giới hạn chảy quy định cốt thép chịu nén (Mpa), f'y = 420 MPa ds: khoảng cách từ thớ nén ngồi đến trọng tâm cốt thép chịu kéo khơng dự ứng lực (mm) d's: khoảng cách từ thớ nén ngồi đến trọng tâm cốt thép chịu nén khơng dự NGUYỄN QUỐC HUY 33 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ ứng lực (mm) a: chiều dày khối ứng suất tương đương (mm), a= cβ1 β1: Hệ số quy đổi hình khối ứng suất Với bê tơng có cường độ ≤ 28MPa, β1 = 0.85; với bê tơng có cường độ ≥ 28MPa, hệ số β1 giảm theo tỷ lệ 0.05 cho 7MPa vượt 28MPa không lấy nhỏ trị số 0.65 c: khoảng cách từ mặt trung hòa đến trục chịu nén (mm), với mặt cắt hình chữ nhật: Với b w: Chiều rộng bụng, với tiết diện hình chữ nhật, bw=b= = đường kính cọc Giả sử trục trung hòa nằm phía trọng tâm tiết diện, ta có • Giả sử trục trung hòa nằm phía trọng tâm tiết diện, ta có: - As=6×387=2322 mm2 - =3×387=1161 mm2 -=> -=>a= => giả thiết • Kiểm tra chảy dẻo cốt thép chịu kéo theo điều kiện: Ta có: NGUYỄN QUỐC HUY 34 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG - ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ ds= 400 mm - -=> => Các cốt thép chảy dẻo - => Giả thiết - => - → Mn =354.61 KN.m > 25.515 KN.m => Đạt - Vậy cốt thép chọn bố trí đảm bảo khả chịu lực NGUYỄN QUỐC HUY 35 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ 36 ... ĐH CÔNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ Htr=6,4 Htr=6,3 60 Hb = 80 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY 11 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN... CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ PHẦN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1Bố trí chung cơng trình NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN. .. dầy bệ móng Hb = 2m Hình Tổng hợp thông số thết kế NGUYỄN QUỐC HUY ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ Htr=? 60 Htr=? Hb = 80 ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG NGUYỄN QUỐC HUY ĐH CƠNG NGHỆ GTVT MĨNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN VÀ