Đồ án môn học Nền và Móng chuẩn

Thiết kế môn học Nền và Móng GVHD: KS. Nguyễn Văn Bắc

MỤC LỤC

PHẦN I: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH....................................................4

I. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐỊA CHẤT...............................4II. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................................5III. SỐ LIỆU THIẾT KẾ...............................................................................................................5

PHẦN II: THIẾT KẾ KĨ THUẬT...................................................................................................7

I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH.................................................................................71.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc..................................................................................8

1.1.1 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT).................................................................................................81.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐIB).................................................................................................81.1.3 Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)................................................................................................8

1.2. Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc................................................................................91.2.1 Xác định chiều dài cọc....................................................................................................91.2.2 Kiểm tra kích thước cọc................................................................................................10

II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ VỚI MNTN...............................................102.1. Tính toán trọng lượng bản thân trụ,xà mũ..........................................................................10

2.1.1. Tính chiều cao thân trụ.................................................................................................102.1.2. Diện tích tiết diện ngang trụ.........................................................................................112.1.3 Thể tích toàn phần của trụ ( không kể bệ cọc ).............................................................112.1.4 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc)...........................................................12

2.2 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGH cường độ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ..........................122.2.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ............................132.2.2 Tải trọng ngang ở TTGHCĐ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.....................................132.2.3 Mômen ở TTGHCĐ theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ..................................................13

2.3 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGH sử dụng theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.............................132.3.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.............................132.3.2 Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ.....................................132.3.3 Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ..................................................13

2.4 Lập bảng tổ hợp tải trọng.....................................................................................................13III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC.......................................................14

3.1. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc theo vật liệu......................................................143.1.1 Chọn vật liệu.................................................................................................................143.1.2 Bố trí cốt thép trong cọc................................................................................................143.1.3 Sức kháng nén dọc trục tính toán theo vật liệu PR:......................................................15

3.2. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền.......................................153.2.1. Sức kháng thân cọc.......................................................................................................163.2.2. Sức kháng mũi cọc.......................................................................................................19

3.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng..............................................................2183.3.1. Xác định số lượng cọc..................................................................................................213.3.2. Bố trí cọc trong móng...................................................................................................21

Số liệu : 3 – 3 – BH4 Trang 1 [ SVTH: Đỗ Đức Hạnh – MSV: 1051051628 – Lớp: 55A_KTXDCT ]


3.4. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ............................................................................223.4.1. Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí cọc.......................................................................223.4.2. Tính thể tích bệ cọc......................................................................................................233.4.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ.............................233.4.4. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ...............................23

3.5. Lập bảng tổ hợp tải trọng....................................................................................................24IV. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I...........................................................................25

1. Xác định nội lực tác dụng lên từng cọc..................................................................................252. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn...........................................................................273. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc.........................................................................283.1. Với đất dính.........................................................................................................................283.2. Với đất rời...........................................................................................................................30

V. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHSD...............................................................................315.1. Xác định độ lún ổn định.......................................................................................................315.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc............................................................................34

VI. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC...........................................................356.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc.....................................................................................35

6.1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc...............................................................356.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc..............................................................................376.2. Bố trí cốt thép đai cho cọc...............................................................................................396.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc.........................................................................................406.4. Lưới cốt thép đầu cọc......................................................................................................406.5. Vành đai thép đầu cọc.....................................................................................................406.6. Cốt thép móc cẩu.............................................................................................................40

VII. TÍNH MỐI NỐI THI CÔNG CỌC.....................................................................................401.Tính toán mối nối cọc..............................................................................................................40

1.1 Chọn đường hàn và kiểm toán mối hàn............................................................................401.2 Tính toán chọn búa..........................................................................................................41

VIII. THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG..................................................................................431. Đúc cọc...................................................................................................................................43

1.1 Gia công cốt thép..............................................................................................................431.2 Tạo phẳng mặt bằng đúc cọc và lắp đặt ván khuôn và cốt thép.......................................431.3 Đổ bê tông và bảo dưỡng cọc...........................................................................................431.4 Vận chuyển cọc................................................................................................................43

2. Định vị hố móng.....................................................................................................................433. Đóng cọc.................................................................................................................................44

3.1 Chọn phương án đóng cọc................................................................................................443.2 Trình tự đóng cọc.............................................................................................................44

4. Đóng vòng vây cọc ván ,đổ bê tông bịt đáy và làm khô hố móng.........................................455. Đổ bê tông bệ móng..............................................................................................................45

5.1 Đập đầu cọc ,vệ sinh hố móng ,đổ bê tông lót móng và lắp đặt ván khuôn.....................455.2 Đổ bê tông.......................................................................................................................45

KẾT LUẬN...................................................................................................................................46



PHẦN III: BẢN VẼ..........................................................................................................................47

1. BẢN VẼ BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH...........................................................................472. BẢN VẼ CỐT THÉP CHO CỌC...........................................................................................473. BẢN VẼ MỐI NỐI CỌC.........................................................................................................474. BẢN VẼ CỐT THÉP BỆ.........................................................................................................47



PHẦN I:BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

I.CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT

Các ký hiệu sử dụng trong tính toán

: Trọng lượng riêng của đất tự nhiên (kN/m3)

s : Trọng lượng riêng của hạt đất (kN/m3)

n : Trọng lượng riêng của nước ( n=9,81kN/m3)W : Độ ẩm (%)WL : Giới hạn chảy (%)Wp : Giới hạn dẻo (%)a : Hệ số nén (m2/kN)k : Hệ số thấm (m/s)n : Độ rỗnge : Hệ số rỗngSr : Độ bãoc : Lực dính đơn vị (kN/m2) : Tỷ trọng của đất (độ) : Tỷ trọng của đất

Theo số liệu khảo sát địa chất công trình và các kết thí nghiệm, ta có các lớp đất với đặc điểm như sau:

Tại lỗ khoan BH4, khoan xuống độ cao là -37m, gặp 4 lớp đất như sau:

1. Lớp 1 : Lớp 1 là lớp sét pha màu xám.Chiều dày của lớp xác định được ở BH4 là 2,20m, cao độ mặt lớp là 0,00m,cao độ đáy là –2,20m.Chiều sâu xói của lớp đất này là 2,20m ( Bảng 2 : Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp). Lớp đất có độ ẩm W= 25,8%, độ bão hòa Sr= 85,3.Lớp đất ở trạng thái dẻo mềm ,có độ sệt IL=0,51.2. Lớp 2 :

Lớp 2 là lớp cát hạt nhỏ,có màu xám đen, kết cấu rất rời rạc, phân bố dưới lớp 1.Chiều dày của lớp là 9,00m,cao độ mặt lớp là -2,20m, cao độ đáy là -11,20m.3. Lớp 3 :

Lớp 3 gặp ở BH4 là lớp sét pha màu xám nâu,xám xanh,phân bố dưới lớp 2.Chiều dày của lớp là 4,30m,cao độ mặt lớp là -11,20m, cao độ đáy lớp là -15,50m.Lớp đất có độ ẩm là 20,6% ,độ bão hòa Sr= 80,9.Lớp đất ở trạng thái dẻo cứng có độ sệt IL=0,47.4. Lớp 4 :

Lớp thứ 4 là lớp cát hạt nhỏ,có màu xám, kết cấu chặt vừa, phân bố dưới lớp 3.Chiều dày của lớp là 21,50m, cao độ mặt lớp là -15,50m, cao độ đáy lớp là -37m.

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, ta 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 4 lớp đất, các lớp đất có tính cơ lý rất khác nhau,chúng phân bố và thay đổi khá phức tạp.

+ Lớp đất số 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.

+ Lớp đất số 1, 2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, lớp 3 có trị số SPT trung bình, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao nên cần đặt mũi cọc tại lớp này.

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.

III. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

1.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG:

Tải trọng Đơn vị Giá trị

N-Tĩnh tải thẳng đứng kN 4500

N-Hoạt tải thẳng đứng kN 2800

H-Hoạt tải nằm ngang kN 110

M-Hoạt tải mômen kN.m 500

Tổ hợp tải trọng Dọc cầu

2 . ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN & CHIỀU DÀI NHỊP:



Tên gọi Đơn vị Số liệu

MNCN m 4,50

MNTN m 2,00

MNTT m Sông không thông thuyền

Chiều cao thông thuyền m Sông không thông thuyền

Cao độ mặt đất tự nhiên m 0,00

Cao độ mặt đất sau xói lở m -2,20

Chiều dài nhịp tính toán m 20,50

PHẦN II:



THIẾT KẾ KĨ THUẬT

25 25150 150

-1.0 (CÐÐAB)

+4.5(MNCN)8060

620

+2.0(MNTN)

-2.20 (MÐSX)

24 COC BTCT 450 X 450L = 24.00 m

-24.00

450

800

8060

200

530

870

25 25120170

200

960

-24.00

-11.2

-15.50

500

800

150

+5.2(CÐÐT)

5@120=600

125

460

700

150

125

50 50

700

5@120=600

503@

120=

360

50

460

50

700

50

170+1.0(CÐÐB)

170

0.00(CÐMÐ)

-2.20 MÐSX)

I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG



1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc

1.1.1 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)

- Vì sông không thông thuyền nên cao độ đỉnh trụ được xác định theo công thức của mố trụ cầu như sau:

CĐĐT = MNCN + 1m – 0,3m

Trong đó:

CĐĐT: Cao độ đỉnh trụ

MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4,50m

Thay số vào ta được:

CĐĐT = 4,50 + 1 – 0,3 = 5,20 m

- Vậy đỉnh trụ có cao độ là +5,20m

1.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐIB)

- Vị trí xây cầu nằm ở khu vực sông không thông thuyền. Sự thay đổi độ cao giữa MNCN và MNTN là tương đối thấp. Để tạo mỹ quan sông, ta chọn cao độ đỉnh bệ theo điều kiện sau:

CĐĐIB ≤ MNTN – 0,5m

Trong đó:

CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ

MNTN: Mực nước thấp nhất, MNTN = 2,00m

Với số liệu đề bài ra ta chọn cao độ đỉnh bệ thấp hơn mực nước thấp nhất là 1m.


CĐĐIB = 2,00 – 1 = 1,00m

- Vậy đỉnh bệ có cao độ là +1,00m

1.1.3 Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)

- Chiều dày bệ móng (Hb = ). Ta chọn Hb = 2m

Do đó cao độ đáy bệ là:

CĐĐAB = CĐĐIB – Hb

Trong đó:

CĐĐAB: Cao độ đáy bệ

CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ, CĐĐIB = 1,00m

Hb: Chiều dày bệ móng, Chọn Hb = 2,00m




CĐĐAB = 1,00 – 2,00 = - 1,00m

Vậy đáy bệ có cao độ là -1,00m

Vậy chọn các thông số thiết kế như sau:

b=?450

Htt

r = ?

8060

Hb

= ?

800

MNTT

Cao ®é ®Ønh trô

Htt

Htt

r = ?

150 25

a = ?

Hb

= ?

a = ? MNTN b=?

17060

80

120 2525

Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 5,20m

Cao độ đỉnh bệ : CĐĐIB = + 1,00m

Cao độ đáy bệ là : CĐĐAB = -1,00m

Bề dầy bệ móng : Hb = 2 m.

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 BTCT đúc sẵn,cọc có kích thước là 0,45 0,45m,được đóng vào lớp đất số 4 là lớp cát hạt nhỏ,màu xám,kết cấu chặt vừa.

Chọn cao độ mũi cọc là -24,00m. Như vậy,cọc được đóng vào trong lớp đất số 4 có chiều dày là: 24 – 15,50 = 8,50m.

1.2.1 Xác định chiều dài cọc

- Chiều dài cọc được xác định như sau:Lc = CĐĐAB – CĐMC Trong đó:

CĐĐAB: Cao độ đáy bệ, CĐĐAB = -1,00mCĐMC: Cao độ mũi cọc, CĐMC = -24,00m

Thay số vào ta được:Lc = -1,00 – (-24,00) = 23,00m

- Vậy cọc được thiết kế có chiều dài là 23,00m.



1.2.2 Kiểm tra kích thước cọc

- Kích thước cọc phải thoả mãn yêu cầu về độ mảnh theo quy định:

Thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh.Do đó ta chọn cọc có kích thước 450×450 mm.Cọc được ngàm sâu vào bệ 1m Tổng chiều dài đúc cọc là:

L = Lc + 1,00m = 23,00 + 1,00 = 24,00mVậy cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là:

L = 24,00m = 8,00m + 8,00m + 8,00m- Như vậy,các đốt cọc sẽ được nối lại với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc.

II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

2.1. Tính toán trọng lượng bản thân trụ,xà mũ.

MNTN

MNCN

Cao ®é ®Ønh trô

Htt

V1

V2

V3V3

V2

V1

Cao ®é ®̧ y dÇm

MNTT

30

-Thể tích phần xà mũ:

b4

b3 b7 b6b2

h 1h 2

b1

b3

h 1h 2

b5 b7b6

2.1.1. Tính chiều cao thân trụ

Httr = CĐĐT – CDMT – CĐĐIB

Trong đó:

CĐĐT: Cao độ đỉnh trụ, CĐĐT = + 5,20m

CĐĐIB: Cao độ đỉnh bệ, CĐĐIB = + 1.00m

CDMT: Chiều dày mũ trụ, CDMT = 0.80 + 0.60 = 1,40m



Httr = 5,20 – 1,40 – 1,00 = 2,80m

2.1.2. Diện tích tiết diện ngang trụ

2.1.3 Thể tích toàn phần của trụ ( không kể bệ cọc )

+ Các kích thước của xà mũ:

Kí hiệu Giá trị (m) Kí hiệu Giá trị (m)

b1 1.70 b6 0.25

b2 1.20 b7 1.50

b3 0.25 h1 0.80

b4 8.00 h2 0.60

b5 4.50 - Thể tích toàn phần trụ được xác định như sau:

Vtr = V1 + V2 + V3

Trong đó:

+ Thể tích phần xà mũ:

- Thể tích phần thân trụ:

b5

b 22

+ Thể tích phần thân trụ:



Thể tích toàn phần trụ (không kể bệ cọc):

- Trọng lượng bản thân xà mũ + thân trụ:

Với trọng lượng riêng của bê tông .

2.1.4 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc)

Thể tích trụ ngập nước Vnn:

Vnn = Str × (MNTN – CĐĐIB)

Trongđó:

MNTN: Mực nước thấp nhất, MNTN = 2,00m


Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, Str = 5,0904 (m3)

Vnn = 5,0904×(2,00 – 1,00) = 5,0904 (m3)

2.2.Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:

Tải trọng Đơn vị Giá trị

Ntt – Tĩnh tải thẳng đứng KN 4500

Nht – Hoạt tải thẳng đứng KN 2800

Hht – Hoạt tải nằm ngang KN 110

Mht – Hoạt tải mô men KN.m 500

Tổ hợp tải trọng Dọc cầu

Ghi chú: Tải trọng tác dụng cho ở TTGH sử dụng.

+ Hoạt tải : nht = 1,75

+ Tĩnh tải : ntt = 1,25

+ Trọng lượng riêng của bê tông: γbt = 24,5 kN/m3

+ Trọng lượng riêng của nước: γn = 9,81 kN/m3



2.2.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.2.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.2.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

Trong đó:

CĐĐT: Cao độ đỉnh trụ, CĐĐT = 5,20m


2.3 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGH sử dụng theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3.2. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3.3. Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.4 Lập bảng tổ hợp tải trọng

Tổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN, đặt tại cao độ đỉnh bệ.

Tải trọng Đơn vị TTGHCĐI TTGHSD

Tải trọng thẳng đứng kN 11447,87 8028,31

Tải trọng ngang kN 192,5 110

Mômen kN.m 1683,5 962



III. XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG NÉN DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN

- Sức chịu tải dọc trục của cọc đơn được xác định theo điều kiện sau:

Ptt = min( PR ; QR )

Trong đó:

PR : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu

QR : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền

3.1. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc theo vật liệu

3.1.1 Chọn vật liệu.

+ Tiết diện cọc hình vuông : 0,45m×0,45m

+ Cọc bê tông cốt thép

+ Bê tông có f’c = 32 Mpa

+ Cốt thép ASTM A615M có fy = 420 Mpa

3.1.2 Bố trí cốt thép trong cọc.

+ Cốt chủ dọc : Chọn thép 22, bố trí 8 thanh xuyên suốt chiều dài cọc.

+ Cốt đai : Chọn thép 8, bố trí ở giữa thân đốt khoảng cách bước của cốt thép đai là 15 cm, ở đầu và ở cuối mỗi đốt khoảng cách bước đai dày hơn, khoảng 5cm, gần đầu mũi cọc cũng như gần đầu mỗi đốt bố trí khoảng cách này là 10cm.

2@175=350450

50

450

2@

175=350

50

50

50

Mặt cắt ngang cọc BTCT

3.1.3 Sức kháng nén dọc trục tính toán theo vật liệu PR:

- Sức kháng tính toán của cấu kiện bê tông cốt thép chịu kéo nén đối xứng qua các trục chính được xác định như sau:



Trong đó:

Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường:

Ở đây:

PR : Sức kháng dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N)

Pn : Sức kháng dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N)

fc’ : Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, fc’ = 32 Mpa

fy : Giới hạn chảy quy định của cốt thép, fy = 420 Mpa

Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt ( mm2 )

Ast : Diện tích nguyên của các cốt thép ( mm2 )

: Hệ số sức kháng ( = 0,75 )

Ta có:

Vậy ta có:

3.2. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền- Sức kháng nén dọc trục tính toán của các cọc QR được tính như sau:

(Điều 10.7.3.2-2 TCN272-05)

Với:

Trong đó:

Qp : Sức kháng mũi cọc (Mpa)

Qs : Sức kháng thân cọc (Mpa)



qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa)

qs : Sức kháng đơn vị thân cọc (Mpa)

Ap : Diện tích mũi cọc (mm2)

As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định

trong đất sét với ta có:

trong đất cát với ta có:

trong đất cát với ta có:

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 2 phương pháp:

- Đối với lớp đất cát: Tính theo phương pháp SPT

- Đối với lớp đất sét: Tính theo phương pháp

Đối với lớp đất sét :

Theo phương pháp ,sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau:

qs = .Su

Trong đó:

Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu

: Hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM)

- Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số và hệ số dính được tra bảng theo tiêu chuẩn

thiết kế cầu 22TCN 272-05.

Với:

Db : Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)

D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm), D = 450mm

- Đồng thời ta cũng có sự tham khảo công thức xác định của API như sau :

+ Nếu Su < 25 Kpa = 1,0



+ Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa

+ Nếu Su 75 Kpa = 0,5

- Lớp đất 1:

Ta có: Su = Cuu = 23,4KN/m = 23,4KPa = 0,0234 Mpa.

Tham khảo công thức xác định của API ta có :

Do đó ta lấy hệ số dính: =1

- Lớp đất 3 :

Ta có: Su = 30,8 kN/m2 = 30,8 Kpa = 0,0308Mpa. => Thuộc trường hợp: 25 Kpa < Su < 75 Kpa

Theo công thức API,có:

Do đó lấy hệ số dính

Tên lớpĐộ sâu

(m)

Chiều

dày

(m)

Chu

vi

(m)

Cường độ

kháng cắt

Su

(N/mm2)

Hệ số

qS

(N/mm2)

Qs

(N)

Lớp 1 2,2 0 1,8 0,0234 1,000 0,0234 0

Lớp 3 15,50 4,3 1,8 0,0308 0,942 0,0290 224460

Đối với lớp đất cát : Sức kháng thân cọc Qs như sau:

Qs = qs . As và qs = 0,0019

Trong đó : As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2).

: Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (số búa/150mm).

Tên lớp

Độ sâu

(m)

Chiều dày

(m)

Chu

vi

(m)

Chỉ số SPT

Chỉ số SPT trung

qS

AS QSi



bình (mm2)(N)

Lớp 2

2,2 0 1,8 0 0 0 0 0

3,0 0,8 1,8 9 4,50 0,0086 1440000 12384

6,0 3 1,8 3 6,00 0,0114 5400000 61560

9,0 3 1,8 5 4,00 0,0076 5400000 41040

11,2 2,2 1,8 10,13 7,57 0,0144 3960000 57024

172008

Lớp 4

15,5 0 1,8 15,5 0 0 0 0

17,0 1,5 1,8 17 16,25 0,0309 2700000 83430

20,0 3 1,8 20 18,50 0,0352 5400000 190080

24,0 4 1,8 21 21,00 0,0399 7200000 287280

560790

Vậy sức kháng thân cọc như sau:



Lớp(N)

Hệ số sức

kháng (N)

1 0 0,56 0

2 172008 0,36 61923

3 224460 0,56 125698

4 560790 0,36 201884

Tổng 389505

3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp

Sức kháng mũi cọc Qp: Qp = qp .Ap và

Với:

Trong đó:

Ap : Diện tích mũi cọc (mm2).

Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,

: Ứng suất có hiệu (N/mm2),

: Ứng suất tổng (KN/m2).

u : Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 2,00m .

N : Số đếm SPT đo được (số búa/150mm).

D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm).

Db : Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực ( lớp đất 4) (mm).

ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa).

ql = 0,4Ncorr cho cát và ql = 0,3Ncorr cho bùn không dẻo.

Tính :



Lớp 2:

= KN/m2

Lớp 4:

= KN/m2

+ Ta có ứng suất tổng:

+ Áp lực nước lỗ rỗng: u =

u = 255,06 KN/m2

Vậy:

Tính Ncorr:

Ta có: N = 21, D = 450mm, Ap = 202500mm2

Db =8,50m = 8500mm

Thay số vào ta có:

Chọn: qp = 6,512 N/mm2

Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền:

QR =389505+474724,8 = 864229,8 N 864,23 kN

Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt :



Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác định như sau:

3.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng

3.3.1. Xác định số lượng cọc

Số lượng cọc n được xác định như sau:

Trong đó: N : Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI (KN).

Ptt : Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).

Thay số: . Chọn n = 24 cọc.

3.3.2. Bố trí cọc trong móng

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 = 24 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 6.Khoảng cách tim 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.



2P 3P 4P 5P 6P

12P11P10P9P8P7P

13P

19P

14P

20P

15P

21P

16P

22P

17P

23P 24P

18P

1P

5@120=600

503@

120=

360

50

460

50

700

50

3.4. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

3.4.1. Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí cọc

Theo phương dọc cầu:

Theo phương ngang cầu:

Trong đó :

n = 6 : Số hàng cọc theo phương dọc cầu.

m = 4 : Số hàng cọc theo phương ngang cầu.

c1 = 500mm : khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương dọc cầu.

c2 = 500mm : khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương ngang cầu.

a = 1200mm : khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu.

b = 1200mm : khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu.



3.4.2. Tính thể tích bệ cọc

3.4.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ

N1

x2y2h mN2

x1y1h mN

x2y2h mN

450

0

1

2

5,2

8060

ymxh

170

N

4,5

30

x0y0h mN

25 150

280

200

8060

800

2525 150 25

280

200

120

2,0x1y1h m

a. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ

b. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ

c. Mômen ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ

3.4.4. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ

a. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ

b. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ



c. Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ

3.5. Lập bảng tổ hợp tải trọng

Tên tải trọng Đơn vị TTGHCĐI TTGHSD

Tải trọng thẳng đứng KN 12788,356 8974,35

Tải trọng ngang KN 192,5 110

Mômen KNm 2068,5 1182



IV. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I1. Xác định nội lực tác dụng lên từng cọc

Nội lực tác dụng lên đầu cọc được tính toán bằng phần mềm PB-pier V3 :

FILE #

(Thứ tự cọc)

1. MAX AXIAL FORCE (Kilo-newtons)(Ni (kN))[Nội lực dọc trục tại đầu cọc Ni (kN)]

2. MAX PILESHEAR FORCE IN 2 DIRECTION (kilo-newtons)(Qiy (kN))[Lực cắt lớn nhất trong cọc theo phương Y:Qiy (kN)]

3. MAX PILESHEAR FORCEIN 3 DIRECTION (kilo-newtons)(Qix (kN))[Lực cắt lớn nhất trong cọc theo phương X:Qix (kN)]

4. MAX BENDINGMOMENT ABOUT 2 AXIS (kN-M)(Miy (kN.m))[Mômen lớn nhất trong cọc quanh trục Y:Miy (kN.m)]

5. MAX BENDINGMOMENT ABOUT 3 AXIS (kN-M)(Mix (kN.m))[Mômen lớn nhất trong cọc quanh trục X: Mix (kN.m)]

1 -540.10 -4.7107 -10.645 -12.54 11.92

2 -592.98 -4.2286 -10.854 -13.11 10.48

3 -634.22 -2.3886 -11.223 -14.12 5.146

4 -634.30 1.9855 -11.224 -14.12 -4.453

5 -593.25 4.5271 -10.859 -13.12 -10.63

6 -540.61 7.2385 -10.652 -12.55 -14.64

7 -487.48 -4.7836 -6.3350 -7.194 12.15

8 -546.80 -4.4949 -6.3988 -7.401 11.28

9 -614.11 -2.7960 -6.5527 -7.888 6.302

10 -614.19 2.4287 -6.5538 -7.891 -5.647

11 -547.08 4.8361 -6.4019 -7.408 -11.49

12 -488.01 7.3510 -6.3399 -7.204 -14.92

13 -428.51 -4.7173 -4.7377 5.698 11.97

14 -487.48 -4.4720 -4.4425 5.800 11.23

15 -553.45 -3.0673 -3.5201 6.090 7.089



16 -553.54 2.7181 -3.5208 6.090 -6.454

17 -487.76 4.8116 -4.4447 5.801 -11.44

18 -429.04 7.2500 -4.7416 5.700 -14.69

19 -361.67 -4.5515 -4.5441 5.759 11.49

20 -413.92 -4.1055 -4.2320 5.862 10.15

21 -453.64 -2.3512 -3.7124 6.027 5.064

22 -453.72 1.9530 -3.7128 6.027 -4.382

23 -414.20 4.3905 -4.2335 5.864 -10.29

24 -362.21 6.9956 -4.5476 5.762 -14.09

Result Type Value Load Comb. Pile

*** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction 0.7351E+01 KN 1 0 12

Max shear in 3 direction -0.1122E+02 KN 1 0 4

Max moment about 2 axis -0.1177E+01 KN-M 1 0 4

Max moment about 3 axis -0.1244E+01 KN-M 1 0 12

Max axial force -0.6343E+03 KN 1 0 4

Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0

Max demand/capacity ratio 0.1749E+00 1 0 4

*** Maximum soil forces ***

Max axial soil force 0.5583E+02 KN 1 0 4

Max lateral in X direction 0.4546E+01 KN 1 0 12

Max lateral in Y direction 0.7875E+01 KN 1 0 4

Max torsional soil force 0.1064E-01 KN-M 1 0 8



=> Kết luận:

Nội lực dọc trục lớn nhất trong cọc là: 634,3 kN

Lực cắt: 7,351 kN

Mômen: -1,244 kNm

2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc như sau :

Trong đó :

Nmax : Nội lực tác dụng lên 1 cọc lớn nhất. Nmax = 634,3 (kN)

: Trọng lượng bản thân cọc. Ta có :



Với : : trọng lượng riêng của bê tông:

: trọng lượng riêng của nước:

Vcoc : Thể tích một cọc.

Ptt : Sức kháng nén tính toán của cọc đơn. Ptt = 864,23 kN

Vậy ta có :

Đạt

3. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

- Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc :

Trong đó :

VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 12788,356 (kN)

QR : Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc.

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc.

Qg : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc.

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc trong đất dính,đất rời.

Qg1,Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính,đất rời.

3.1.Với đất dính

Qg1 = min{ Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn ; sức kháng trụ tương đương}

= min

Với: : Hệ số hữu hiệu

Q1: Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn trong đất dính.

Q2: Sức kháng trụ tương đương

Ta có :

Cao độ mặt đất sau xói là : -2,20 m

Cao độ đáy bệ là : -1,00 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

= 1,0 Với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

Mà ta bố trí khoảng cách tim đến tim bằng lần đường kính cọc do đó ta nội suy :

Xác đinh Q1:

Tổng sức kháng danh định dọc trục của cọc đơn trong đất sét:

Vậy:

Xác đinh Q2:

Tính với lớp đất 1 và lớp đất 3.Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác định theo công thức:

Trong đó:

X: Chiều rộng của nhóm cọc

Y: Chiều dài của nhóm cọc

Z : Chiều sâu của nhóm cọc

NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X



: Cường độ chịu cắt không thoát nước dọc theo chiều sâu cọc (Mpa).

Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước ở đáy móng (Mpa).

Ta có: X = 3.1200+450 = 4050 mm

Y = 5.1200+450 = 6450 mm

Do mũi cọc đặt tại lớp đất số 4 (ngàm sâu vào trong lớp thứ 4 : 8,5 m), nên

Lớp 1:

Lớp 1 có:

Lớp 3:

Vì lớp 3 có chiều dày 4,3 m nên

Do vậy:

Sức kháng trụ tương đương:

Do đó:

Với: .

3.2. Với đất rời

Tổng 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:

và

Vậy: Tổng sức kháng thân cọc của nhóm cọc trong đất cát là:

Mũi cọc đặt tại cao độ -24 m của lớp 4,sức kháng mũi cọc của nhóm cọc là:



Do đó:

Với: Hệ số sức kháng của cọc đơn,

Vậy sức kháng dọc trục của nhóm cọc là:

Đạt

V. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHSD

5.1. Xác định độ lún ổn định

Do lớp đất 1, 2, 3 là các lớp đất yếu, lớp đất số 4 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định của kết cấu móng được xác định theo móng tương đương,theo sơ đồ hình vẽ dưới.

Ta có : Db = 8500 mm .Móng tương đương nằm trong lớp đất số 4 và cách đỉnh lớp một khoảng

.

Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún của móng như sau:

Sừ dụng kết quả SPT:



Trong đó: và

Với: Độ lún của nhóm cọc (mm).

q: Áp lực tĩnh tác dụng tại cho tại móng tương đương, áp lực này bằng với tải trọng tác

dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc.

N0 : Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD , N0 = 8974,35 kN

S : Diện tích móng tương đương

X: Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm) ,X = 4050 mm.

Db : Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực

D’ : Độ sâu hữu hiệu lấy bằng (mm) , D’ = 5666,67 mm.

Ncorr: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu X phía dưới đế móng tương đương ( Búa/150mm).

I : Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm.


Lớp yếu

Db

2

3bD

Db/31

2

Lớp tốt

(b)

Móng tương đương


Ta có:

Tính q:

Kích thước của móng tương đương:

+) Chiều rộng móng tương đương chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa nhất theo chiều ngang cầu+ đường kính cọc:

+ ) Chiều dài móng tương đương chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa nhất theo chiều dọc cầu+đường kính cọc:

Diện tích móng tương đương là :

Do đó:

Tính Ncorr :

Trong đó:

Ncorr :Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ.

: Ứng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm2).

N: Số đếm SPT trong khoảng tính lún. N được lấy bằng giá trị trung bình của số đếm SPT của lớp

đất được giới hạn từ đáy móng tương đương tới độ sâu một khoảng

Ta có:

Cao độ đỉnh lớp tính lún là:

Cao độ đáy lớp tính lún là :

Nội suy ta được: 21 (Búa/150mm)

Tính :Tính từ mặt đất sau xói đến độ sâu dưới móng tương đương một khoảng X.



ứng suất tổng (kN/m2)

u: Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN (kN/m2), MNTN = 2,0 m.

Thay số vào ta có:

(Búa/150mm)

Vậy độ lún của nhóm cọc là: 34,24 mm = 3,424 cm.

5.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc

Sử dụng phần mềm tính toán nền móng FB-PIER ta tính được chuyển vị theo các phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z), tại vị trí đầu mỗi cọc như sau :

Result TypeValue

Load

Comb

Pile*** Maximum pile head displacements ***

Max displacement in axial 0.1744E-02 M 1 0 4

Max displacement in x-0.9878E-05

M1 0 24

Max displacement in y 0.6019E-03 M 1 0 16

Kết luận :Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là :

Theo phương ngang cầu:



Theo phương dọc cầu:

Vậy đảm bảo yêu cầu về chuyển vị ngang.

VI. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC

6.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều dài đúc cọc: L = 24m.Được chia thành 3 đốt ,mỗi đốt có chiều dài Ld = 8m.Ta đi tính toán và bố trí cho từng đốt cọc.

6.1.1. Tính toán mômen theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

Mômen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép:

Trong đó:

Mômen trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc

6.1.1.1. Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 8m

Tính mômen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn:

Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc:

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mômen như sau:



Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là:

Tính mômen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mômen như sau:

Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là:

Vậy mômen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là:

6.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc



Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực là thép ASTM A615M

Gồm 822 có fy = 420Mpa được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ:

2@175=350450

50

450

2@17

5=35

050

50

50

Ta đi tính duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trường hợp bất lợi nhất là mặt cắt có mômen lớn nhất trong trường hợp treo cọc:

+) Cọc có chiều dài Ld = 8m thì Mtt = 13,72 kNm

Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trong quá trình cẩu và treo cọc:

Ta có:

Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông là:

Ứng suất kéo tại thớ ngoài cùng của mặt cắt nguyên:

+) Cọc có chiều dài Ld =8m:

Vậy: : Cọc không bị nứt khi cẩu và treo cọc.

Tính duyệt khả năng chịu lực

Nhận xét: Do cốt thép được bố trí đối xứng,mặt khác ta đã biết cường độ bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cường độ chịu nén,vì vậy trục trung hòa lệch về phía trên trục đối xứng.

+) Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo

Phương trình cân bằng nội lực theo phương trục dầm:



Trong đó:

và : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2)

:Diện tích cốt thép chịu nén

:Cường độ chịu nén của bê tông(Mpa) ,

:Cường độ chảy của cốt thép,

: Chiều cao vùng nén tương đương

:Đường kính cọc, d = 450 mm

E: Mô đun đàn hồi của cốt thép,

Chiều cao vùng nén tương đương được xác định theo công thức:

Do

Vị trí của trục trung hòa được xác định:

+) Kiểm tra sự chảy dẻo của cốt thép chịu kéo và chịu nén theo điều kiện:

Trong đó:

+) ds1 và ds2 :Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông chịu nén ngoài cùng

+) :Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu nén ngoài cùng



Ta có:

Vậy tất cả các cốt thép đều chảy Giả thết đúng.

+) Mômen kháng uốn danh định là:

+) Mômen kháng uốn tính toán là:

Đạt

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa và hàm lượng cốt thép tối thiểu:

Đạt

Đạt

Kết luận: Cốt thép được chọn và bố trí như trên là đảm bảo khả năng chịu lực.

6.2. Bố trí cốt thép đai cho cọc

Do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cường độ của cốt thép đai. Vì vậy cốt thép đai được bố trí theo yêu cầu về cấu tạo.

- Ở vị trí đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50mm trên một chiều dài là : 1350 mm.

- Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai là 100mm trên một chiều dài là: 1100mm

- Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bước cốt đai là : 150 mm



6.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

- Cốt thép mũi cọc có đường kính 40 , với chiều dài100 mm

- Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

6.4. Lưới cốt thép đầu cọc

- Ở đầu cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính 6 mm ,với mắt lưới

. Lưới được bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do chịu ứng

suất cục bộ trong quá trình đóng cọc.

6.5. Vành đai thép đầu cọc

- Đầu cọc được bọc bằng một vành đai thép bằng thép bản có chiều dày d = 10 mm nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng khi đóng cọc và ngoài ra còn có tác dụng để hàn nối các đốt cọc trong khi thi công với nhau.

6.6.Cốt thép móc cẩu

- Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính 22 . Do cốt thép bố trí trong cọc rất thừa vì vậy

ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta không cần phải làm móc thứ 3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và để cọc trong bãi.

- Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là a = 2m = 2000 mm.

VII. TÍNH MỐI NỐI THI CÔNG CỌC

- Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau. Mối nối phải đảm bảo cường độ mối nối tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện có mối nối.

- Để nối các đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-100 100 12 táp vào 4 góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc. Ngoài ra để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản được táp vào khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn

nối.

1.Tính toán mối nối cọc

1.1 Chọn đường hàn và kiểm toán mối hàn.

- Chọn đường hàn có chiều dày w = 10 mm, được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ Fexx = 540 Mpa.

- Khả năng kháng cắt tính toán trên một đơn vị chiều dài đường hàn là :

: Hệ số sức kháng cắt của đường hàn,



- Khả năng chịu cắt trên một đơn vị chiều dài của thanh mối nối mỏng hơn (bản thép bịt đầu cọc):

Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định.

- Tổng chiều dài đường hàn là :

Khả năng chịu lực của toàn liên kết:

Kiểm toán:

=> Vậy mối nối đảm bảo khả năng chịu lực.

1.2 Tính toán chọn búa.

- Lý do chọn búa: Khi đóng cọc để dễ dàng quan sát độ chối của cọc khi thi công, hay để đảm bảo bê tông đầu cọc không bị phá hỏng khi đóng cọc do chọn búa có năng lực xung kích quá lớn.

- Cách chọn búa:

+Dựa vào năng lượng xung kích của búa ta có thể chọn búa như sau:

Trong đó:

Ptt : Sức chịu tải thiết kế của cọc (kN), Ptt = 864,23 (kN)

E : Năng lực xung kích của búa(Nm)

=>

Ta chọn quả búa có trọng lượng Q=1,5 tấn = 15 kN

- Trọng lượng của cọc:

- Dựa vào hệ số thích dụng:



- Dùng loại búa thuỷ lực có số hiệu V100D6 có các thông số kỹ thuật như sau:

Năng lượng tối đa /một nhát búa :7200 KG.m

Một hành trình tối đa :1,2 m

Một hành trình tối thiểu: 0,2 m

Tốc độ đánh búa khi hành trình ,dài 1,2m

Trọng lượng thân trượt của búa: 6100 KG

Trọng lượng của đầu búa (không tính mũi) 9400 KG

- Tính độ chối

Công thức tính toán :

Trong đó:

Pgh : sức chịu tải giới hạn của cọc.

Q : trọng lượng của quả búa.

H :chiều cao rơi búa.

F: diện tích mặt ngang cọc.

q: tổng trọng lượng cọc.

n = 10 (daN/cm2): hệ số kinh nghiệm(tra bảng)

K1= 0.45 : hệ số phục hồi sau va chạm( xác định từ thực nghiệm)

e : độ chối của cọc.

Vậy độ chối e = 27 mm/1 nhát búa đập.



VIII. THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG1. Đúc cọc

- Lựa chọn vị trí thích hợp và giải phóng mặt bằng vị trí đúc cọc,khi chọn vị trí đúc cọc cần chú ý sao cho địa hình bằng phẳng ,đủ không gian để đúc hàng loạt cọc ,đủ chỗ chứa vật liệu gia công cốt thép ,điều kiện vận chuyển vật liệu…

1.1 gia công cốt thép

- Chọn nơi gia công cốt thép sao cho gần bãi đúc cọc nhất hoặc vận chuyển đến bãi đúc cọc thuận tiện nhất ,các loại cốt thép được gia cong đúng theo thiết kế nghĩa là phải đảm bảo về kích thước ,số lượng …và sau khi gia công xong ta tập hợp lại theo từng chủng loại và vậnn chuyển đến bãi đúc cọc.

1.2 Tạo phẳng mặt bằng đúc cọc và lắp đặt ván khuôn và cốt thép

- Trước khi lắp đặt ván khuôn ta làm bằng phẳng bề mặt đúc cọc và đỗ lớp bê tông dày khoảng 5 cm để tạo mặt bằng đúc cọc thật vững chắt .

- Sau khi tạo phẳng xong ta tiến hành lắp đặt ván khuôn và cốt thép ,để tiết kiệm chi phí ván khuôn ta đúc các cọc xen kẽ nhau ghĩa lã cọc trước sẽ làm ván khôn cho cọc sau.sau khi lắp đặt ván khuôn xong ta tiến hành đặt rọ thép vào lòng ván khuôn và cân chỉnh cho chính xác để cốt thép không bị nghiêng méo và ló ra ngoài bê tông.

1.3 Đổ bê tông và bảo dưỡng cọc

- Trước khi đỗ bê tông ta tiến hành kiêm ta lại kích thước ván khuôn cà lồng thép lại một lần nữa .bê tông có thể chế tạo tại bãi đúc cọc hoặc vận chuyển từ nhà máy đến ,cần lưu ý là quá trình đỗ bê tông phải được tiến hành liên tục và kết hợp với đầm rung ,đầm dùi để bê tông đươc lèn chặt.

- Sau khi đỗ bê tông xong ta dùng bao ni lon phủ kín các cọc và thương xuyên tưới nước để đảm bảo đủ độ ăm trong quă trình hình thành cường độ của bê tông.

1.4 Vận chuyển cọc

- Sau khi bảo dưỡng cọc đến khi đạt cường độ thì ta tiến hành vân chuyển cọc đến công trường,nếu cọc được đúc tại công trường thì việc vận chuyển ta không quan tâm và nếu bãi đúc cọc ở xa công trường thì ta dùng xe để chở cọc,quá trình vận chuyển cọc phải cẩn thận và nhẹ nhàn ,kê kích cọc đúng vị trí như ta đã giới thiệu ở phần trước.

2. Định vị hố móng

- Căn cứ vào tim của công trình (tim cầu) và các cọc móc định vị ta dùng mia ,máy kinh vĩ ,thước dây hoặc thước thép để xác định tim hố móng.

- Việc định vi hố móng bằng máy kinh vĩ ở đây ta không giới thiệu cách thực hiện các thao tác làm máy mà chú ý đến cách đánh dấu vị trí các cọc tim để sao cho nó không bị mất trong suốt quá trình thi công công trình . khi định vị cọc tim ta cần phải đóng thêm các cọc móc phụ ngoài phạm vi thi công hố móng để tiện kiểm tra tim hố móng tim bệ …. Trong quá trình thi công.



3. Đóng cọc

3.1 Chọn phương án đóng cọc

- Công trình là móng trụ cầu ở nơi không có nước mặt ,với MNTC là tương đối sâu nên ta chọn phương an đóng cọc trên phao nổi là thích hợp.

3.2 Trình tự đóng cọc

Vị trí của các cọc được định vị bằng máy kinh vĩ ,sau khi định vị được vị trí của từng cọc ta di chuyển giá búa đến vị trí đó và tiến hành đóng cọc.

- Đặt búa trên đầu cọc ,tiến hành ép cọc bằng sức ép thuỷ lực.

- Để thuận tiện cho việc theo dõi quá trình hạ cọc ta dùng sơn đánh dấu lên cọc với khoảng cách nhất định để kiểm tra cao độ .

- Trong quá trình đóng cọc phải luôn theo dõi trục tim cọc so với phương thẳng đứng để nếu có sai lệch thì kịp thời khắc phục.

- Sau khi đóng đoạn cọc đầu tiên dài 10 m xuống gần mặt nước thì ta tiến hành nối cọc sau đó tiến hành đóng cọc đến cao độ thiết kế.

- Cần phải có sổ nhật kí ghi chép theo dõi trong suốt thời gian đóng cọc như:số cọc ,giờ đóng cọc ,thời gian đóng xong một cọc ,điều kiện thời tiết …

Ta có sơ đồ đóng cọc như hình vẽ :



500

1200

1200

1200

500

500

500

500

500

5x1200

3x12

00

1 2 3 4 5 6

7

13

19

8 9 10 11 12

14 15 16 17 18

20 21 22 23 24

500 1200 1200 1200 1200 1200

500

4. Đóng vòng vây cọc ván ,đổ bê tông bịt đáy và làm khô hố móng5. Đổ bê tông bệ móng

5.1 Đập đầu cọc ,vệ sinh hố móng ,đổ bê tông lót móng và lắp đặt ván khuôn

- Sau khi thực hiện các bước đã nêu trên xong ta tiến hành đập đầu cọc ,ta dùng búa đập thủ công ,bóc bỏ bê tông đầu cọc vừa đập lên khỏi hố móng ,dùng dụng cụ thủ công để tạo phẳng đáy hố móng và sau đó tiến hành đổ lớp BT lót móng mác M150.

- Dùng máy kinh vĩ định tim và phạm vi bệ móng ,cẩu lắp cốt thép xuống hố móng.

- Sau khi đổ lớp bê tông lót móng xong ta dùng cẩu để cẩu lắp các ván khuôn xuống hố móng ,các ván khuôn liên kết với nhau và liên kết với cót thép bằng hàn điện.

- Dùng máy thuỷ bình để định vị trí đỉnh móng để phục vụ cho việc đổ bê tông .

5.2 Đổ bê tông

- Có thể chế tạo bê tông tại công trường hoặc chở từ nhà máy ra ,bê tông được chế tạo đúng theo thiết kế ,xe bơm (máy bơm) bê tông đứng trên xà lan bê tông vào hố móng thông qua đường ống dẫn bê tông,dưới bệ có đầm dùi kết hợp với đầm rung gắn xung quanh thành ván khuôn để làm tăng độ chặc của bê tông.quá trình đổ bê tông được tiến hành đến khi đạt cao độ thiết kế thì kết thúc.chú ý trong quá trình đổ bê tông không được gián đoạn vì sẽ sinh hiện tượng phân tầng .



- Sau khi đổ xong ta tiến hành bảo dưỡng cho đến khi bê tông đạt cường độ thì tháo ván khuôn và tiếp tục hoàn thiện phần thân tường chắn.

- Cần chú ý so sánh giữa khối lượng bê tông đổ thực tế và khối lượng thiết kế ,hai số liệu này không được sai lệch quá nhiều.

KẾT LUẬNTrên đây là bài thiết kế mà em đã hoàn thành xong, trong bài đã thể hiện các yêu cầu cần

phải hoàn thành mà thầy giáo đã giao cho em.

Do thời gian có hạn và sự hiểu biết còn hạn chế nên bài làm chắc chắn không tránh khỏi những sai sót.Vì vậy rất mong thầy giáo thông cảm và chỉ bảo thêm để em có thể nghiên cứu, tìm hiểu được rõ hơn về môn học cũng như bổ sung được các kiến thức quan trọng, cần thiết để phục vụ cho các môn học tiếp theo cũng như chuyên môn sau này của em.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội,ngày 02 tháng 05 năm 2013

Sinh viên thực hiện

ĐỖ ĐỨC HẠNH



Phần III: BẢN VẼ1. Bản vẽ Bố trí chung công trình

Tỉ lệ bản vẽ : 1/150

Đơn vị : cm

2. Bản vẽ cốt thép cho cọcTỉ lệ bản vẽ : 1/50

Đơn vị : mm

3. Bản vẽ mối nối cọcTỉ lệ bản vẽ : 1/10

Đơn vị : mm

4. Bản vẽ cốt thép bệTỉ lệ bản vẽ : 1/50

Đơn vị : mm


Documents

Đồ án môn học Nền và Móng chuẩn