Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÓNG TRỤ CẦU SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 1 1 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ MÓNG TRỤ I.1 - SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN + Trụ thiết kế: lấy trụ T3 để thiết kế điển hình. + Mực nước cao nhất: +3,04 m + Mực nước thấp nhất: - 2,5 m + Mực nước thông thuyền: +1,5 m + Cao độ mặt đất tự nhiên: -2,61 m + Cao độ đỉnh đài cọc: - 3,16 m + Địa chất: +Lớp 1: Bùn sét màu xám nâu xen kẹp cát mỏng trạng thái chảy, Lớp này xuất hiện ở tất cả các lỗ khoan với chiều dày trung bình từ 3,02 m đến 4,50 m. +Lớp 2: Cát hạt mịn màu xám xanh, Lớp này xuất hiện ở tất cả các lỗ khoan với chiều dày trung bình từ 3,19 m đến 5,51 m, +Lớp 3: Sét màu xám xanh lẫn vàng trạng thái nửa cứng, Lớp này xuất hiện ở tất cả các lỗ khoan với chiều dày trung bình từ 7,09 m đến 10,02m, +Lớp 4: Á cát nặng màu vàng xám xanh trạng thái chặt vừa, Lớp này xuất hiện ở tất cả các lỗ khoan với chiều dày trung bình từ 13,44 m đến 19,10 m, +Lớp 5: Cát trung lẫn sạn sỏi màu vàng trạng thái chặt, Lớp này xuất hiện ở tất cả các lỗ khoan khi kết thúc lỗ khoan và chưa thấy lớp đất mới với chiều dày trung bình từ 6,13 m đến 10,35m, + Hình trụ lỗ khoan tại trụ xem cụ thể phần bố trí chung móng trụ. Các số liệu địa chất được tập hợp trong bảng sau đây: SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 2 2 2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng Chỉ tiêu KH ĐV Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Độ ẩm W % 48,26 23,60 30,40 23,69 17,80 Dung trọng tự nhiên γ w g/cm³ 1,620 1,780 1,860 1,850 1,940 Dung trọng khô γ k g/cm³ 1,100 1,440 1,550 1,500 1,660 Tỷ trọng D - 2,650 2,660 2,730 2,670 2,660 Hệ số rỗng e 0 - 1,429 0,847 0,916 0,787 0,606 Ứng với cấp tải P 1 e 1 - 1,330 0,819 0,871 0,668 0,612 kG/cm² P 2 e 2 - 1,265 0,800 0,847 0,649 0,601 P 3 e 3 - 1,182 0,779 0,812 0,622 0,589 P 4 e 4 - 1,078 0,753 0,773 0,590 0,577 Hệ số nén lún P 1 a 1 cm²/kG 0,335 0,056 0,089 0,055 0,029 Ứng với cấp tải P 2 a 2 cm²/kG 0,260 0,039 0,048 0,039 0,020 kG/cm² P 3 a 3 cm²/kG 0,166 0,021 0,035 0,027 0,013 P 4 a 4 cm²/kG 0,103 0,013 0,019 0,016 0,006 Sức chống cắt P 1 σ 1 kG/cm² 0,099 0,414 0,591 0,573 0,661 Ứng với cấp tải P 2 σ 2 kG/cm² 0,113 0,702 0,825 1,039 1,248 kG/cm² P 3 σ 3 kG/cm² 0,127 1,041 1,058 1,487 1,887 Độ rỗng n - 58,60 45,90 47,60 43,90 37,70 Giới hạn chảy Wl % 41,30 - 46,50 - 46,50 Giới hạn dẻo Wp % 25,70 - 27,50 - 27,50 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 3 3 3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng Chỉ số dẻo Ip - 15,60 - 19,00 - 19,00 Độ sệt B - 1,45 - 0,150 - 0,150 Độ bảo hoà G - 89,50 74,00 90,00 80,10 75,50 Góc ma sát trong φ 0 - 3 0 12' 17 0 24' 13 0 8' 24 0 33' 31 0 5' Lực dính C kG/cm² 0,09 0,09 0,36 0,12 0,05 Trị số SPT 0↔5 11↔1 2 19↔3 2 13↔45 34↔69 I.2 - VẬT LIỆU THIẾT KẾ - Bê tông cọc và đài cọc: ' 30 c f MPa = và 1.5 ' 1,5 0.043* * 0,043*2500 * 30 29440 ( ) c c c E f MPa γ = = = - Cốt thép chủ: thép AIII có 365 y f MPa = và 200000E MPa= . - Thép đai: Thép AII 280 y f MPa = và 200000E MPa = . I.3 - TỔ HỢP TẢI TRỌNG TẠI TIM ĐỈNH ĐÀI CỌC I.3.1 - Trạng thái giới hạn cường độ + Tải trọng thiết kế ở TTGHCĐ tại tim trụ trên đỉnh đài cọc lấy từ phần tổ hợp nội lực thiết kế trụ ta chọn hai tổ hợp sau: + TH3: 2 làn xếp trên 2 nhịp cầu, tải bộ hành xếp 2 bên trên 2 nhịp (TTGHCĐ I) SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 4 4 4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng Lực nén V (N) Cắt dọc cầu Hx (N) Cắt ngang cầu Hy (N) Uốn dọc cầu My (N.mm) Uốn ngang cầu Mx (N.mm) 11.711.622 284.375 528 4.095.814.603 1.088.722.917 Ghi chú: (*) Mực nước tính toán: -2,50 m (MNTN) → Chiều cao thân trụ ngập trong nước: 0,66 m → Chiều cao thân trụ nhô lên mặt nước: 8,30 m + TH1: 1 làn xếp trên 2 nhịp cầu, tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp (TTGHCĐ III) Lực nén V (N) Cắt dọc cầu Hx (N) Cắt ngang cầu Hy (N) Uốn dọc cầu My (N.mm) Uốn ngang cầu Mx (N.mm) 10.041.508 131.625 121.804 1.895.777.045 4.787.295.769 Ghi chú: (*) Mực nước tính toán: -2,50 m (MTCN) → Chiều cao thân trụ ngập trong nước: 0,66 m → Chiều cao thân trụ nhô lên mặt nước: 8,30 m SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 5 5 5 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng I.3.2 - Trạng thái giới hạn sử dụng + Tải trọng thiết kế ở TTGHSD tại tim trụ trên đỉnh đài cọc lấy từ phần tổ hợp nội lực thiết kế trụ ta có: + TH3: 2 làn xếp trên 2 nhịp cầu, tải bộ hành xếp 2 bên trên 2 nhịp (TTGHSD) Lực nén V (N) Cắt dọc cầu Hx (N) Cắt ngang cầu Hy (N) Uốn dọc cầu My (N.mm) Uốn ngang cầu Mx (N.mm) 9.009.480 195.000 104.610 2.808.558.585 1.912.470.297 Ghi chú: (*) Mực nước tính toán: -2,50 m (MNTN) → Chiều cao thân trụ ngập trong nước: 0,66 m → Chiều cao thân trụ nhô lên mặt nước: 8,30 m II - TÍNH SỨC CHỊU TẢI VÀ CHỌN SỐ CỌC II.1 - TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC II.1.1 - Sức chịu tải theo vật liệu + Cọc sử dụng là cọc BTCT đường kính 40x40 cm và có bố trí 8 thanh thép dọc đường kính 25mm đều theo chu vi thân cọc. + Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính như một cấu kiện cột bêtông cốt thép ngàm tại độ sâu bằng chiều dài chịu nén uốn M L của cọc (xem tính phần sau). SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 6 6 6 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Công thức tính sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu trong trường hợp chịu lực dọc trục: * r n P P φ = Trong đó: 0,75 φ = - Hệ số sức kháng của cấu kiện bêtông cốt thép chịu nén. ( ) ( ) ' .0,8* 0,85. . n c g st y st P f A A f A λ φ = − + - Sức kháng danh định của cấu kiện có cốt đai thường. + Diện tích nguyên mặt cắt bê tông cọc: ( ) 2 400*400 16.000 g A mm = = + Cọc bố trí đều theo chu vi 8 thanh thép đường kính 25 mm, diện tích tổng cốt thép dọc trong cọc: ( ) 2 2 8*3.14*25 3925 4 s A mm= = + Cường độ chảy dẻo của thép: ( ) 365 y f MPa= + Cường độ chịu nén của bêtông cọc: ( ) ' 30 c f MPa= + Hệ số kinh nghiệm 0,78 λ φ = tra được từ Bảng 3.2 sách Nền Móng-Châu Ngọc Ẩn để xét đến độ mảnh λ của cọc, tra với độ mảnh tính như sau: - Độ mảnh của cọc vuông: 12. . 12 *2*3,9 67,5 0,4 M K L b λ = = = - Trong đó: b = 0,4 m - là chiều rộng cọc. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 7 7 7 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng K = 2 - là hệ số chiều dài tính toán. ( ) 3,9 M L m= - Chiều dài chịu nén uốn của cọc (xem phần tính và giải phương trình chính tắc). + Sức kháng danh định: ( ) ( ) ( ) 0,78*0,8* 0,85*30* 160000 3925 365*3925 3.377.423 n P N = − + = + Sức chịu tải dọc trục tính tóan của cọc theo vật liệu: ( ) 0,75*3.377.423 2.533.067 r P N= = II.1.2 - Sức chịu tải theo đất nền II.1.2.1 - Tính sức kháng mũi danh định của cọc + Theo điều 10.7.3.2 của 22TCN 272-05 ta có sức kháng mũi cọc danh định: ( ) * 8,18*160000 1.308.800 p p p Q q A N= = = Trong đó: ( ) 4 400*400 160.000 p A mm = = ( ) orr orr 0,038. . 0,4. c b p l c N D q q N MPa D = ≤ = - là sức kháng mũi đơn vị của cọc theo điều 10.7.3.4.2.a của 22TCN 272-05. ( ) orr 0,4. l c q N MPa= - Sức kháng điểm giới hạn của đất cát dưới mũi cọc. D = 400 mm – đường kính cọc. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 8 8 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng ( ) ( ) ( ) 33,13 36,66 3,53 3530 b D m mm= − − − = = - là chiều sâu cọc xuyên trong tầng chịu lực chống. ( ) orr 10 10 ' orr 1,92 1,92 * 0,77*log 40* 0,77*log 0,309 24,4 / 300 c v c N N N Bua mm σ     = =         → = N = 40 (búa/300mm) – Số đếm SPT đo được tại mũi cọc. ' v σ - Áp lực tầng phủ hữu hiệu thẳng đứng tại mũi cọc (MPa) + Tính áp lực tầng phủ hữu hiệu thẳng đứng tại mũi cọc: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ' ' 2 . 0,679*3,43 0,899*5,12 0,903*7,85 0,935*14,12 1,304*3,53 30,9 / 0,309 v dni i v h T m MPa σ σ σ = = + + + + → = = ∑ Trong đó: dni σ và i h - dung trọng đẩy nổi và chiều dày lớp đất thứ i. Dung trọng đẩy nổi của lớp thứ i tính theo công thức chuyển đổi chỉ tiêu cơ lý như sau: ( ) 1 . 1 n dn o D e γ σ − = + Trong đó: D – Tỷ trọng của đất. ( ) 3 1 / n T m γ = - Khối lượng thể tích của nước. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 9 9 9 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng o e - Hệ số rỗng của đất. + Dung trọng đẩy nổi và chiều dày của các lớp đất là: Lớp 1: ( ) 1 3,43h m= ( ) ( ) 3 1 2,65 1 *1 0,679 / 1 1,429 dn T m σ − = = + Lớp 2: ( ) 2 5,12h m = ( ) ( ) 3 2 2,66 1 *1 0,899 / 1 0,847 dn T m σ − = = + Lớp 3: ( ) 3 7,85h m= ( ) ( ) 3 3 2,73 1 *1 0,903 / 1 0,916 dn T m σ − = = + Lớp 4: ( ) 4 14,12h m = ( ) ( ) 3 4 2,67 1 *1 0,935 / 1 0,787 dn T m σ − = = + Lớp 5: ( ) 5 3,53h m= (tính tới mũi cọc) ( ) ( ) 3 5 2,66 1 *1 1,034 / 1 0,606 dn T m σ − = = + + Tính sức kháng mũi đơn vị của cọc: ( ) ( ) ( ) 0,038* 24,4*3530 8,18 0,4*24,4 9,76 400 8,18 p l p q MPa q MPa q MPa = = ≤ = = → = II.1.2.2 - Tính sức kháng thân danh định của cọc + Sức kháng thân cọc theo điều 10.7.3.2 và 10.7.3.4.2b của 22TCN 272-05 là: ( ) 6 * 0,0494*51,2*10 2.529.280 s s s Q q A N= = = + Tổng diện tích xung quanh thân cọc trong đất: SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 10 10 10 [...]... CD04016 12 13 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 13 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 13 14 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 14 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 14 15 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III - TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ III.1 - TÍNH NỘI LỰC VỚI TỔ HỢP TẢI TRỌNG THEO PHƯƠNG DỌC CẦU III.1.1... SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 22 23 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III.1.5 - Tính nội lực trong tầng cọc 23 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 23 24 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III.1.6 - Kiểm tra kết quả tính 24 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 24 25 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III.2... SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 31 32 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Kết quả giải phương trình chính tắc: III.2.5 - Tính nội lực trong tầng cọc 32 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 32 33 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 33 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 33 34 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng... CD04016 34 35 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III.2.6 - Kiểm tra kết quả tính 35 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 35 36 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III.3 - KIỂM TOÁN TTGH CƯỜNG ĐỘ III.3.1 - Kiểm tóan sức chịu tải của cọc + Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền: QR = 1.381.709 ( N ) + Tải trọng dọc trục tính toán lớn nhất... trong nước * Lực ngang cầu: H x = 121804 ( N ) * Mômen uốn ngang cầu: M = M + H x h = 4.787.295.769 + 121804*1500 = 4.970.001.769 ( N mm ) Trong đó: h = 1500 mm là chiều cao bệ cọc + Vậy tổ hợp nội lực tính toán móng cọc theo phương ngang cầu là: Lực nén N (kN) Cắt ngang cầu Hy (kN) Uốn ngang cầu Mx (kN.m) 26 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 26 27 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 11307 GVHD:... chính tắc + Quy ước gốc tọa độ và tính tọa độ của các cọc trong đài như hình dưới đây: 18 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 18 19 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 19 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 19 20 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Công thức tính các hệ số trong ma trận A của phương trình chính tắc: Fi cos 2 β i LNi 1 n 40... cọc thứ i (Xem sơ đồ bố trí cọc ở trên) nc = 36 cọc : Số lượng cọc trong móng LNi = 32 m - Chiều dài của cọc (các cọc dài bằng nhau) + Tải trọng tính toán: + Các thông số của cọc trong đài: + Tính các hệ số của phương trình chính tắc: 21 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 21 22 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Thế số ta vào phương trình chính tắc: + Kết quả giải hệ... CD04016 28 29 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Công thức tính các hệ số trong ma trận A của phương trình chính tắc: Fi cos 2 β i 1 LNi n 40 F J ruu = E.∑ i sin 2 βi + 12.E.∑ 3i cos 2 β i 1 LNi 1 LMi n n F J rωω = E.∑ i yi2 cos 2 βi + 4.E.∑ i 1 LNi 1 LMi n F ruv = rvu = E.∑ i sin β i cosβi 1 LNi n rvv = E.∑ 29 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 29 30 Đồ án tốt nghiệp kỹ... theo phương dọc cầu u , v, ω là chuyển vị ngang, chuyển vị thẳng đứng, góc xoay của bệ quanh điểm O - gốc tọa độ tại đáy bệ rik : Phản lực trong liên kết (i) do chuyển vị đơn vị tại liên kết (k) gây ra III.2.4 - Giải phương trình chính tắc + Quy ước gốc tọa độ và tính tọa độ của các cọc trong đài như hình dưới đây: 27 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 27 28 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD:... Φ qs = 0, 45* λv = 0, 45*0,8 = 0,36 Với λv = 0,8 - tra theo bảng 10.5.5-2 theo phương pháp thi công và đánh giá khả năng chịu lực của cọc trong và sau khi đóng cọc Qp và Q ps - Sức kháng mũi, sức kháng thân cọc vừa tính ở trên 11 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 11 12 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng II.2 - TÍNH VÀ BỐ TRÍ SƠ BỘ CỌC, ĐÀI CỌC II.2.1 - Tính sơ bộ số . Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÓNG TRỤ CẦU SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 1 1 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường. Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ MÓNG TRỤ I.1 - SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN + Trụ thiết kế: lấy trụ T3 để thiết kế điển hình. + Mực nước cao nhất: +3,04 m + Mực nước. Quang Đại MSSV: CD04016 12 12 12 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 13 13 13 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn