Bài tập lớn nền móng

ThiÕt kÕ m«n häc nÒn vµ mãng

PHẦN IB¸o ço kh¶o s¸t §ÞA CHÊT C¤NG TR×NH

I. CÊu tróc ®Þa chÊt vµ ®Æc ®iÓm çc líp ®ÊtÇc ký hiÖu sö dông trong tÝnh to¸n:

: Träng lîng riªng cña ®Êt tù nhiªn (kN/m3)

s : Träng lîng riªng cña h¹t ®Êt (kN/m3

n : Träng lîng riªng cña níc ( n=9.81kN/m3)W : §é Èm (%)WL : Giíi h¹n ch¶y (%)Wp : Giíi h¹n dÎo (%)a : HÖ sè nÐn (m2/kN)k : HÖ sè thÊm (m/s)n : §é rçnge : HÖ sè rçngSr : §é b·oc : Lùc dÝnh ®¬n vÞ (kN/m2) : Tû träng cña ®Êt (®é) : Tû träng cña ®Êt

T¹i lç khoan BH2, khoan xuèng cao ®é lµ - 34m, gÆp 3 líp ®Êt nh sau:

Líp 1: Líp 1 lµ líp sÐt mµu x¸m vµng,n©u ®á, tr¹ng th¸i nöa cøng. ChiÒu

dµy cña líp x¸c ®Þnh ®îc ë BH2 lµ 2.5m, cao ®é mÆt líp lµ 0.00m, cao ®é ®¸y lµ -2.50m. ChiÒu s©u xãi cña líp ®Êt nµy lµ 1.60m. Líp ®Êt cã ®é Èm W = 21.5%, ®é b·o hßa Sr = 93.2%.Líp ®Êt ë tr¹ng th¸i dÎo mÒm, cã ®é sÖt IL = 0.14.

Líp 2: Líp 2 lµ líp sÐt pha ,mµu x¸m, tr¹ng th¸i dÎo mÒm. ChiÒu dµy cña

líp lµ 16.80m, cao ®é mÆt líp lµ -2.50m, cao ®é ®¸y lµ -19.30m, ®é Èm W = 28.9%, ®é b·o hßa Sr = 98.9% cã ®é sÖt IL = 0.56.

Líp 3: Líp thø 3 gÆp ë BH2 lµ líp sÐt pha, mµu x¸m vµng, n©u ®á,

tr¹ng th¸i cøng ph©n bè díi líp 2. ChiÒu dµy cña líp lµ 14.70 m, cao ®é mÆt líp lµ -19.30 m, cao ®é ®¸y líp lµ -34.00m. Líp ®Êt cã ®é Èm W = 15.8%, ®é b·o hßa Sr = 100. Líp ®Êt ë tr¹ng th¸i dÎo cøng cã ®é sÖt IL<0.

II. NhËn xÐt vµ kiÕn nghÞ

1


Theo tµi liÖu kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ph¹m vi nghiªn cøu vµ qui m« c«ng tr×nh dù kiÕn x©y dùng, ta cã mét sè nhËn xÐt vµ kiÕn nghÞ sau:

NhËn xÐt:+ §iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh trong ph¹m vi kh¶o s¸t nh×n

chung lµ kh¸ phøc t¹p, cã nhiÒu líp ®Êt ph©n bè vµ thay ®æi kh¸ phøc t¹p.

+ Líp ®Êt sè 1 cã N=26 nhng bÒ dµy nhá ≤ 2.5m , líp ®Êt 2 lµ líp ®Êt yÕu do chØ sè xuyªn tiªu chuÈn vµ søc chÞu t¶i nhá ë tr¹ng th¸i dÎo mÒm, líp 3 cã trÞ sè SPT trung b×nh, líp 3 cã trÞ sè SPT vµ søc chÞu t¶i kh¸ cao.

+ Líp ®Êt sè 2 dÔ bÞ lón sôt khi x©y dùng trô cÇu t¹i ®©y. KiÕn nghÞ

+ Víi c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt c«ng tr×nh t¹i ®©y, nªn sö dông gi¶i ph¸p mãng cäc ma s¸t b»ng BTCT cho c«ng tr×nh cÇu vµ lÊy líp ®Êt sè 3 lµm tÇng tùa cäc.

+ Nªn ®Ó cho cäc ngËp s©u vµo líp ®Êt sè 3 ®Ó tËn dông kh¶ n¨ng chÞu ma sat cña cäc.

2


PHÇN IITHIÕT KÕ KÜ THUËT

** *

Bè TRÝ CHUNG C¤NG TR×NH

3


4

h×nh chiÕu ngang trô cÇu

450

800

h×nh chiÕu däc trô cÇu

2525 150 25120

+3.50 (MNTN)

+4.70 (MNTT)

Cao ®é ®Ønh trô

170 +9.60 (MNCN)

Cao ®é ®¸y dÇm

30

25 150

80

20

0

170170

60

-1.60 (C§M§ sau xãi )

-2.50

0.00 (C§M§)

+1.00 (C§ ®¸y bÖ )

+3.00 (C§ ®Ønh bÖ )

-19.3

-28.5

SÐt nöa cøng

SÐt pha dÎo mÒm

SÐt pha cøng

46

0

50

50

mÆt b»ng trô mÆt b»ng cäc

28 cäc BTCT400x400

L = 29.00 m

80

60

185185

5050 6 x 120

50 720 50

25

15

0

80

0

15

025

50 503 x 120

820

46

0

460

170

120

74

0


I. Lùa chän kÝch thíc c«ng tr×nh

1.1. Lùa chän kÝch thíc vµ cao ®é bÖ cäc

Cao ®é ®Ønh trô (C§§T)

VÞ trÝ x©y dùng trô cÇu ë xa bê vµ ph¶i ®¶m b¶o th«ng thuyÒn vµ sù thay ®æi mùc níc gi÷a MNCN vµ MNTN lµ t¬ng ®èi cao. XÐt c¶ ®iÒu kiÖn mü quan trªn s«ng, ta chän c¸c gi¸ trÞ cao ®é nh sau:

Cao ®é ®Ønh trô chän nh sau: Trong ®ã:

MNCN: Mùc níc cao nhÊt, MNCN = 9.6m

MNTT : S«ng cã th«ng thuyÒn, MNTT =4.7m

=6.0 m

Ta cã: max(9.6+1; 4.7 + 6.0) - 0.3 = max(10.6; 10.7) - 0.3 = 10.4m

=> Cao ®é ®Ønh trô: C§§T = + 10.4m.

Cao ®é ®Ønh bÖ (C§§B)

Cao ®é ®Ønh bÖ MNTN - 0.5m = 3.5 - 0.5 = 3.0 m

=> Chän cao ®é ®Ønh bÖ: C§§B = + 3.0m

Cao ®é ®¸y bÖ (C§§AB)

Cao ®é ®¸y bÖ = C§§B - Hb (Hb lµ chiÒu dµy bÖ mãng Hb=(1.5

-:- 2 )m

Do chiÒu dµy nhÞp tÝnh to¸n cã L=41.4m < 100m thuéc lo¹i

cÇu trung nªn chiÒu dµy bÖ mãng

(Hb = ). Chän Hb = 2m

=> Cao ®é ®¸y bÖ: C§§AB = 3.0 -2.0= +1.0m

Vëy chän c¸c th«ng sè thiÕt kÕ nh sau:

b=?450

Htt

r =

?80

60H

b =

?

800

MNTT

Cao ®é ®Ønh trô

Htt

Htt

r =

?

150 25

a = ?

Hb

= ?

a = ? MNTN b=?

170

6080

120 2525

5


Cao ®é ®Ønh trô : C§§T = + 10.40m

Cao ®é ®Ønh bÖ : C§§B

= + 3.0m

Cao ®é ®¸y bÖ lµ : C§§aB = +1.0m

BÒ dÇy bÖ mãng : Hb

= 2.00 m.

1.2. Chän kÝch thíc cäc vµ cao ®é mòi cäc

Chän cäc bª t«ng cèt thÐp ®óc s½n, cäc cã kÝch thíc lµ

0.45x0.45m; ®îc ®ãng vµo líp sè 3 lµ líp çt h¹t nhá, kÕt cÊu

chÆt võa. Cao ®é mòi cäc lµ -27m. Nh vËy cäc ®îc ®ãng vµo

trong líp ®Êt sè 3 cã chiÒu dµy lµ 18,8m ChiÒu dµi cña cäc (Lc) ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

Lc = C§§B – Hb – C§MCLc = 3 - 2- (- 27.0) = 28.0 m.

Trong ®ã:C§§B = +3.0m : Cao ®é ®Ønh bÖ.Hb = 2 m : ChiÒu dµy bÖ mãngC§MC = -27.0m : Cao ®é mòi cäc.

KiÓm tra: => Tho¶ m·n yªu cÇu vÒ ®é

m¶nh. Tæng chiÒu dµi ®óc cäc sÏ lµ: L = Lc + 1m = 28 + 1m = 29m.

Cäc ®îc tæ hîp tõ 3 ®èt cäc víi tæng chiÒu dµi ®óc cäc lµ: 30m = 10m +10m + 9m. Nh vËy hai ®èt th©n cäc cã chiÒu dµi lµ 10m vµ ®èt mòi cã chiÒu dµi 9m. Çc ®èt cäc sÏ ®îc nèi víi nhau b»ng hµn trong qu¸ tr×nh thi c«ng ®ãng cäc.

II. LËp çc tæ hîp t¶i träng ThiÕt kÕ

2.1. Träng lîng b¶n th©n trô

2.1.1. TÝnh chiÒu cao th©n trô

ChiÒu cao th©n trô Htr:

Htr = C§§T -C§§B -CDMT

Htr = 10.4 -3.0 - 1.4 = 6.0m.

Trong ®ã:

Cao ®é ®Ønh trô : C§§T = + 10.4 m

Cao ®é ®Ønh bÖ : C§§B = + 3.0 m

ChiÒu dµy mò trô : CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.4m

2.1.2. ThÓ tÝch toµn phÇn (kh«ng kÓ bÖ cäc)

6


V2

V1

V3

V2

V1

V3

ThÓ tÝch trô toµn phÇn Vtr :

Vtr = V1 + V2 + V3 =

= 10.88 + 6.63 + 30.55 = 48.05m3.

2.1.2. ThÓ tÝch phÇn trô ngËp níc (kh«ng kÓ bÖ cäc)

ThÓ tÝch trô ngËp níc Vtn:

Vtn = Str * (MNTN – C§§B)

=

Trong®ã:

MNTN = 3.5 m : Mùc níc thÊp nhÊt

C§§B = +3 m : Cao ®é ®Ønh bÖ

Str : DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang th©n trô (m2)

2.2. LËp c¸c tæ hîp t¶i träng thiÕt kÕ víi MNTN

C¸c tæ hîp t¶i träng ®Ò bµi ra nh sau:

T¶i träng §¬n vÞ TTGHSD

- TÜnh t¶i th¼ng ®øng kN 5500

- Ho¹t t¶i th¼ng ®øng kN 3800

- Ho¹t t¶i n»m ngang kN 120

- Ho¹t t¶i m«men KN.m 650

HÖ sè t¶i träng: Ho¹t t¶i: n = 1.75 TÜnh t¶i : n = 1.25

7


bt = 25 kN/m3 : Träng lîng riªng cña bª t«ngn = 9.81 kN/m3 : Träng lîng riªng cña níc

2.2.1. Tæ hîp t¶i träng theo ph¬ng ngang cÇu ë TTGHSD

T¶i träng th¼ng ®øng tiªu chuÈn ngang cÇu:

= 3800 + 5500 + 25*48.05 -9.81*2.54= 10476.33

kN

T¶i träng ngang tiªu chuÈn ngang cÇu:

= Ho = 120 kN

M«men tiªu chuÈn ngang cÇu:

= 1538 kN.m

2.2.2. Tæ hîp t¶i träng theo ph¬ng ngang cÇu ë TTGHC§

T¶i träng th¼ng ®øng tÝnh to¸n ngang cÇu

= 1.75*3800 + 1.25*(5500 + 25*48.05) – 9.81*2.54 = 15001.64 kN

T¶i träng ngang tÝnh to¸n ngang cÇu:

= 1.75* = 1.75*120 =210 kN.

M«men tÝnh to¸n ngang cÇu:

= 2691.5 kN.m

Tæ hîp t¶i träng thiÕt kÕ t¹i ®Ønh bÖT¶i träng §¬n vÞ TTGHSD TTGHC§

T¶i träng th¼ng

®øngkN 10467.33 15001.64

T¶i träng ngang kN 120 210

M«men kN.m 1538 2691.5

III. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i däc trôc cña cäc

3.1. Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo vËt liÖu PR

Chän vËt liÖu:

+ Cäc bª t«ng cèt thÐp, tiÕt diÖn cña cäc h×nh vu«ng:

0.45m * 0.45m

+ Bª t«ng cã = 28Mpa

+ ThÐp ASTM A615, cã = 420 Mpa

Bè trÝ cèt thÐp trong cäc :

8


+ Cèt chñ : Chän 8#22, bè trÝ xuyªn suèt chiÒu dµi cäc.

+ Cèt ®ai : Chän thÐp 8

2@175=350450

50

450

2@17

5=35

050

5050

MÆt c¾t ngang cäc BTCT

Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo vËt liÖu: PR

Dïng cèt ®ai thêng, ta cã: PR = *Pn = *0.85*{0.85* *(Ag - Ast)

+ fy*Ast}

Trong ®ã:

: HÖ sè søc kh¸ng cña bª t«ng, = 0.75

: Cêng ®é nÐn quy ®Þnh cña bª t«ng ë tuæi 28 ngµy

(Mpa)

: Giíi h¹n ch¶y tèi thiÓu quy ®Þnh cña thanh cèt thÐp

(Mpa).

Ag : DiÖn tÝch mÆt c¾t nguyªn cña cäc, Ag = 450*450 =

202500mm2

Ast : DiÖn tÝch cèt thÐp, Ast = 8*(3.14*222/4) =

8*380=3040mm2

VËy: PR = 0.75*0.85*{0.85*28*(202500 - 3040) + 420*3040}

= 3614368.8 N 3614,37 KN.

3.2. Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo ®Êt nÒn QR

Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo ®Êt nÒn: QR =

Víi: ;

Trong ®ã: Qp : Søc kh¸ng mòi cäc (Mpa)

qp : Søc kh¸ng ®¬n vÞ mòi cäc (Mpa)

9


Qs : Søc kh¸ng th©n cäc (Mpa)

qs : Søc kh¸ng ®¬n vÞ th©n cäc (Mpa)

Ap : DiÖn tÝch mòi cäc (mm2)

As : DiÖn tÝch bÒ mÆt th©n cäc (mm2): A=4*400*Li

: HÖ sè søc kh¸ng ®èi víi søc kh¸ng mòi cäc

: HÖ sè søc kh¸ng ®èi víi søc kh¸ng th©n cäc

trong ®Êt sÐt víi ta cã:

trong ®Êt set víi ta cã:

3.2.1. Søc kh¸ng th©n cäc Qs

Do th©n cäc ngµm trong 4 líp ®Êt, cã c¶ líp ®Êt dÝnh vµ

líp ®Êt rêi, nªn ta tÝnh Qs theo hai ph¬ng ph¸p:

§èi víi líp ®Êt c¸t: TÝnh theo ph¬ng ph¸p SPT

§èi víi líp ®Êt sÐt: TÝnh theo ph¬ng ph¸p

Theo ph¬ng ph¸p , søc kh¸ng ®¬n vÞ th©n cäc qs nh sau:

Trong ®ã:

Su: Cêng ®é kh¸ng c¾t kh«ng tho¸t níc trung b×nh (Mpa), Su =

Cuu

: HÖ sè kÕt dÝnh phô thuéc vµo Su vµ tû sè vµ hÖ sè dÝnh

®îc tra b¶ng theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN 272-05.

§ång thêi ta còng tham kh¶o c«ng thøc x¸c ®Þnh cña API nh sau :

- Nõu Su 25 Kpa

- Nõu 25 Kpa < Su < 75 Kpa

- Nõu Su 75 Kpa

Líp 2:

Ta cã: Su = 17,2KN/m = 17,2Kpa = 0.0172 Mpa.

Tham kh¶o c«ng thøc x¸c ®Þnh cña API ta cã :

- do Su 25 Kpa =0,0172*1,0= 0,0172 (N/mm2)

Tªn líp §é

s©u

ChiÒ

u

Chu

vi

Cêng ®é

kh¸ng

HÖ sè qS

(N/

Qs

(N)

10


(m)dµy

(m)(m)

c¾t

Su

(N/mm2)

mm2)

SÐt,

ch¶y 8.20 3.90 1.80 0.0172 1 0.017212074

4

Do ®ã: = 0.56 * 120744 = 67616.64(N) 67.617 (KN)

VËy: = 312.192+ 67.617 = 379.81 (KN)

§èi víi líp ®Êt çt: TÝnh theo ph¬ng ph¸p SPT

§èi víi líp ®Êt çt: Søc kh¸ng th©n cäc Qs nh sau:Qs = qs x As vµ qs = 0.0019

Trong ®ã : As : DiÖn tÝch bÒ mÆt th©n cäc (mm2)

: Sè ®Õm bóa SPT trung b×nh däc theo th©n cäc

(bóa/300mm)

1.Líp 1: V× líp ®Êt nµy lµ líp ®Êt yÕu vµ cã chiÒu dµy

bÐ nªn trong tÝnh to¸n søc kh¸ng ta cã thÓ bá

qua søc kh¸ng cña líp nµy.

2. Líp 3: §Ó tÝnh sè bóa SPT trung b×nh (cha hiÖu chØnh) ta

chia líp ®Êt nµy ra thµnh nhiÒu líp nhá vµ tÝnh nh sau.

Tªn líp

§é

s©u

(m)

ChiÒ

u

dµy

(mm

)

Chu

vi

(mm

)

ChØ sè

SPT

(bóa/

30cm)N

ChØ sè

SPT

trung

b×nh

(bóa/

30cm)

qS

(N/

mm2)

QS

(N)

Çt h¹t

nhá

8,20 01800

4,85 4,85 0,0092

2 010 1800

18008 6,425 0,0122

1 3956013 3000 1800 11 9,5 0,0180

5 9747016 3000 1800 11 11 0,0209 11286019 3000 1800 14 12,5 0,0237 128250

11


5

22 3000 1800 20 17 0,0323 17442025 3000 1800 12 16 0,0304 16416027 2000 1800 22 22 0,0418 150480

867200

=> Qs =867200 (N) = 867,2(KN)Mµ trong ®Êt c¸t víi ta cã:

Do ®ã: = 0.36 * 867,2= 312,192(KN)

3.2.2. Søc kh¸ng mòi cäc Qp

Søc kh¸ng mòi cäc Qp: Qp = qp * Ap vµ Víi:

Trong ®ã: Ap: DiÖn tÝch mòi cäc (mm2).

Ncorr : Sè ®Õm SPT gÇn mòi cäc ®· hiÖu chØnh cho ¸p

lùc tÇng phñ, (Bóa/ 30cm)

: Ứng suÊt cã hiÖu (N/mm2)

: Ứng suÊt tæng (KN/m2)

u: ap lùc níc lç rçng øng víi MNTN. (KN/m2)

N: Sè ®Õm SPT ®o ®îc (bóa/300mm)

D : ChiÒu réng hay ®êng kÝnh cäc (mm)

Db: ChiÒu s©u xuyªn trong tÇng ®Êt chÞu lùc (mm)

ql : Søc kh¸ng ®iÓm giíi h¹n (MPa)

ql = 0.4Ncorr cho c¸t vµ ql = 0.3Ncorr cho bïn kh«ng dÎo

TÝnh :

Líp 1:

=

12


Líp 3:

=

Tªn líp

HÖ

sè

rçng

e

bh

(KN/

m3)

BÒ

dµy

líp

®Êt

Li

sau

xãi(m)

§é

s©u

zi(m) (KN/m2) (KN/m2)

¸p lùc

níc lç

rçng u(KN/m)

Ứng

suÊt

cã

hiÖu

(KN/

m2)

Çt bôi1.04 18.0

9

2.5

0

4.3 45.22

5

45.225 77.49

9

-

32.274

SÐt,

ch¶y

1.40

5

16.9 3.9

0

8.2 65.91 111.13

5

115.7

58

-4.623

Çt h¹t

nhá

0.95

2

18.4

6

18.

8

27 347.0

48

458.18

3

219.7

44

238.

439

Ta cã: =238. 439KN/m2 0.238 N/mm2.

N = 22, D = 450mm, Db = 18800mm, Ap = 202500mm2

Thay sè vµo ta cã:

Do ®ã: qp = 31.75(N/mm2) 0.4Ncorr = 0.4* 20 = 8(N/mm2) nªn lÊy

qp = 8 (N/mm2)

Mµ trong ®Êt çt víi ta cã:

=0.36

13


=> = .qp.Ap = 0,36 * 8 *202500 = 583200 N = 583.2

(KN)

VËy: Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo ®Êt nÒn:

QR =312.192+ 583.2 = 895.392 KN.

Søc kh¸ng däc trôc cña cäc ®¬n :

= min(3614.37; 895.392) = 895.392 KN

IV. chän sè lîng cäc vµ bè trÝ cäc trong mãng4.1. TÝnh sè lîng cäc n:

Sè lîng cäc n ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

Trong ®ã: N : T¶i träng th¼ng ®øng ë TTGHC§ (KN).

Ptt : Søc kh¸ng däc trôc cña cäc ®¬n (KN).

Thay sè: . Chän n = 28 cäc.

4.2.Bè trÝ cäc trong mãng

4.2.1. Bè trÝ cäc trªn mÆt b»ng

Tiªu chuÈn 22TCN 272 - 05 quy ®Þnh:

Kho¶ng çch tõ mÆt bªn cña bÊt k× cäc nµo tíi mÐp gÇn nhÊt

cña mãng ph¶i ≥ 225mm.

Kho¶ng çch tim ®Õn tim çc cäc kh«ng ®îc ≤ 750mm hoÆc ≤

2.5 lÇn ®êng kÝnh hay bÒ réng cäc, chän gi¸ trÞ nµo lín h¬n

Víi n = 28 cäc ®îc bè trÝ theo d¹ng líi « vu«ng trªn mÆt b»ng vµ

®îc bè trÝ th¼ng ®øng trªn mÆt ®øng, víi çc th«ng sè :

+ Sè hµng cäc theo ph¬ng däc cÇu lµ 4. Kho¶ng çch t×m çc

hµng cäc theo ph¬ng däc cÇu lµ 1200 mm.

+ Sè hµng cäc theo ph¬ng ngang cÇu lµ 7. Kho¶ng çch tim

çc hµng cäc theo ph¬ng ngang cÇu lµ 1200 mm.

+ Kho¶ng çch tõ tim cäc ngoµi cïng ®Õn mÐp bÖ theo c¶ hai

ph¬ng däc cÇu vµ ngang cÇu lµ 500 mm.

14


5050

mÆt b»ng cäc

50 120 x 6 50

82012

0 x

3

460

4.2.2. TÝnh thÓ tÝch bÖ

Víi 28 cäc bè trÝ nh h×nh vÏ, ta cã c¸c kÝch bÖ lµ: 4600mm *

8200mm.

Trong ®ã : a = 1700mm ,b = 1850mm.

ThÓ tÝch bÖ lµ: Vb = 8200*4600*2000 = 75.44*109mm3 = 75.44m3.

4.3. Tæ hîp t¶i träng t¸c dông lªn ®¸y bÖ

4.3.1. Tæ hîp hîp träng ë TTGHSD

T¶i träng th¼ng ®øng:

= 10467.33+ (25 - 9.81)*75.44 = 11613.26 KN

T¶i träng ngang:

120 KN.

M«men

= 1538+ 120*2 = 1778 KN.m

4.3.2. Tæ hîp hîp träng ë TTGHC§

T¶i träng th¼ng ®øng:

15


= 15001.64+ (1.25*25 - 9.81)*75.44=16619.07 KN

T¶i träng ngang:

210 KN.

M«men

= 2691.5+ 210*2 = 2931.5 KN.m

Tæ hîp t¶i träng t¸c dông lªn ®¸y bÖ

T¶i träng §¬n vÞ TTGHSD TTGHC§

T¶i träng th¼ng ®øng

kN 11613.26 16619.07

T¶i träng ngang kN 120 210

M«men kN.m 1778 2931.5

V. kiÓm to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n cêng ®é I

5.1. KiÓm to¸n søc kh¸ng däc trôc cña cäc ®¬n

5.1.1. TÝnh néi lùc t¸c dông ®Çu cäc

Sö dông ch¬ng tr×nh FB – PIER ta tÝnh ®îc néi lùc cña cäc

nh sau:

Result Type Value Load Comb. Pile

*** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction 0.1592E+02 KN 1 0 14

Max shear in 3 direction 0.8775E+00 KN 1 0 18

Max moment about 2 axis -0.2442E+00 KN-M 1 0 11

Max moment about 3 axis -0.3426E+01 KN-M 1 0 14

Max axial force -0.6980E+03 KN 1 0 11

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

Max demand/capacity ratio 0.2439E+00 1 0 11

VËy, Nmax = 698 KN.

5.1.2. KiÓm to¸n søc kh¸ng däc trôc cña cäc ®¬n

C«ng thøc kiÓm to¸n:

Trong ®ã: Nmax: Néi lùc lín nhÊt t¸c dông lªn ®Çu cäc (lùc däc trôc).

: Träng lîng b¶n th©n cäc (kN)

Ptt : Søc kh¸ng däc trôc cña cäc ®¬n (kN).

Ta cã: Ptt = 881.0256KN

VËy: =698 + 112 = 810 KN Ptt = 881.0256KN => §¹t

16


5.2. KiÓm to¸n søc kh¸ng däc trôc cña nhãm cäc

C«ng thøc kiÓm to¸n søc kh¸ng däc trôc cña nhãm cäc :

= Qg1 + Qg2

Trong ®ã:

VC : Tæng lùc g©y nÐn nhãm cäc ®· nh©n hÖ sè. VC = 15516.31 (kN)

QR : Søc kh¸ng ®ì däc trôc tÝnh to¸n cña nhãm cäc.

: HÖ sè søc kh¸ng ®ì cña nhãm cäc. Qg : Søc kh¸ng ®ì däc trôc danh ®Þnh cña nhãm cäc .

, : HÖ sè søc kh¸ng ®ì cña nhãm cäc trong ®Êt dÝnh, ®Êt

rêi.

Qg1, Qg2 : Søc kh¸ng ®ì däc trôc danh ®Þnh cña nhãm cäc trong

®Êt dÝnh, ®Êt rêi.

5.2.1.Víi ®Êt dÝnh

Qg1 = min{ x Tæng søc kh¸ng däc trôc cña çc cäc ®¬n; søc kh¸ng

trô t¬ng ®¬ng}

= min{Q1; Q2}

Víi: : HÖ sè h÷u hiÖu

Q1 : x Tæng søc kh¸ng däc trôc cña çc cäc ®¬n trong ®Êt

dÝnh.

Q2 : Søc kh¸ng trô t¬ng ®¬ng

Ta cã : Cao ®é mÆt ®Êt sau xãi lµ : -1.6 m

Cao ®é ®¸y bÖ lµ : +1.0 m

Do vËy sau khi xãi lë, ®¸y bÖ kh«ng tiÕp xóc chÆt chÏ víi ®Êt,

®Êt trªn bÒ mÆt lµ mÒm yÕu, khi ®ã kh¶ n¨ng chÞu t¶i riªng rÏ cña

tõng cäc ph¶i ®îc nh©n víi hÖ sè h÷u hiÖu, lÊy nh sau :

= 0.65 víi kho¶ng çch tim ®Õn tim b»ng 2.5 lÇn ®êng kÝnh

= 1.00 víi kho¶ng çch tim ®Õn tim b»ng 6 lÇn ®êng kÝnh

Mµ kho¶ng çch tim ®Õn tim b»ng d, cäc do ®ã ta néi suy

:

X¸c ®Þnh Q1

Tæng søc kh¸ng danh ®Þnh däc trôc cña cäc ®¬n trong ®Êt sÐt:

Qs=1187.040KN ; Qp=71.568KN

17


VËy: Qg1 = n(Qs + Qs ) = 28x(1187.040 + 71.568)*0.7= 24668.72

KN

X¸c ®Þnh Q2:

Søc kh¸ng ®ì cña ph¸ ho¹i khèi ®îc x¸c

theo c«ng thøc:

Q2 =

Trong ®ã:

X : ChiÒu réng cña nhãm cäc

Y : ChiÒu dµi cña nhãm cäc

Z : ChiÒu s©u cña nhãm cäc

NC : HÖ sè phô thuéc tû sè Z/X

: Cêng ®é chÞu c¾t kh«ng tho¸t níc däc theo chiÒu s©u cäc (MPa).

Su : Cêng ®é chÞu c¾t kh«ng tho¸t níc ë ®¸y mãng (MPa).

Ta cã: X = 3*1200 + 400 = 4000mm

Y = 6*1200 + 400 = 7600mm

Nc : HÖ sè phô thuéc tû sè Z/X

Z : chiÒu s©u cña khèi ®Êt díi bÖ cäc , Z= (-1.6) - (-27)=

28.6 m

Ta cã : Z/X=28.6/4=7.15 >2.5

Do ®ã Nc = 7.5[1 + (0.2X)/Y ]=7.5[1 +(0.2*4)/7.6]=8.28

uS : Cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu của cọc

Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(Mpa). Su = 0.0489 Mpa

=> Qg2 = (2*4000+2*7600)*27000*0.0319 + 4000*7600*8.28*0.0489

= 32290876.8N = 32290.8768 kN

Søc kh¸ng trô t¬ng ®¬ng:

Do ®ã: Qg1 = min{Q1; Q2} = min{24668.72; 32290.8768 } =

24668.72 (KN)

Víi: = 0.65

Sức kháng dọc trục của nhóm cọc:

QR =

=> QR = > VC = 15516.31 (kN)

=> Đạt

VI. KiÓm to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông

18


6.1. X¸c ®Þnh ®é lón æn ®Þnh

6.1.1. X¸c định ứng suất cã hiệu do trọng lượng bản th©n çc lớp đất

theo chiều s©u, tÝnh đến trọng t©m của lớp đất tÝnh lón.

Với mục đÝch tÝnh to¸n độ lón của nhãm cọc, tải trọng được giả định

tác động lên mãng tương đương đặt tại 2/3 độ s©u ch«n cọc vào lớp đất

chịu lực (2Db/3) .Tải trọng ph©n bố theo đường 2:1 theo mãng tương

đương như h×nh vẽ.

Db là tÝnh từ lớp đất chịu lực, theo tài liệu khảo s¸t địa chất lớp 1, 2

là lớp xấu, chỉ có lớp 3 là lớp tốt, lớp chịu lực

Độ s©u bắt đầu từ lớp 3 (lớp chịu lực) (tức là từ lớp tốt) là: - 19.3 m

Như vậy ở đ©y Db= - 19.3 - (-27) = 7.7 m

2Db/3 = 5.13 m.

Như vậy mãng tương đương nằm trong lớp 3, çch đ¸y lớp 3 là :(14.7 -

5.13) = 9.57 m

Lớp đất tÝnh lón ở bªn dưới mãng tương đương, cã chiều dày như h×nh

vẽ.

Ứng suất có hiệu do trọng lượng bản th©n çc lớp đất theo chiều

s©u được x¸c định như sau: 'o = uz

Trong đó : z : Ứng suất tổng

: ¸p lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 3.5 m

hw : là độ s©u so với MNTN. hw= Zi + 3.

Bảng 5: Ứng suất cã hiệu çc điểm do trọng lượng bản th©n

Điểm Trọng Độ s©u Ứng suất (KN/m2)

19


lượng thể

tÝch

i

Zi

(m)

iZ =

Zi+1-Zi

(m)

Ứng suất tổngap lực nước

lỗ rỗng

Ứng suất cã

hiệu

z z'o

= uz

1 19.3 1.6 0 0 50.031 50.031 02 19.3 2.5 0.9 17.37 67.401 60 7.401

3 17.8 19.3 16.8 299.04 366.441

228 108.441

4 21.4 24.43 5.13 109.782

467.223

279.3 196.923

5 21.4 27 2.57 54.998 531.221

305 226.21

6 21.4 34 7 149.8 681.021

375 306.021

6.1.2. X¸c định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng th¸i giới hạn sử

dụng g©y ra

Độ tăng ứng suất cã hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ở trạng th¸i sử

dông g©y ra được x¸c định theo c«ng thức sau :

Ta có :

=> )zL)(zB(V

igig

'

20


H×nh 11. Minh họa quy đổi vïng diện tÝch điểm tÝnh ứng suất

cã hiệu

Trong ®ã :

' : §é t¨ng øng suất cã hiệu tại gi÷a líp đất do tải trọng ngoài

g©y ra

V: T¶i träng th¼ng ®øng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông, V =

11613.26 KN

Bg: ChiÒu réng trªn mÆt b»ng cña nhãm cäc. (=X)

Lg: Chiều dài trªn mặt bằng của nhãm cọc. (=Y)

Zi : Khoảng çch từ vị trÝ 2Db/3 ®Õn träng t©m lớp đất cần tÝnh

lón

Ta cã bảng tÝnh ' như sau :

Bảng 6: Ứng suất cã hiệu çc điểm do tải trọng ở TTGHSD

Điểm tÝnh lón

Bg (m) Lg (m) Zi (m) (Mãng t¬ng ®¬ng)

' (kN/m2)

5 4.00 7.60 2.57 173.86 4.00 7.60 9.57 49.84

6.1.3. Chiều s©u tÝnh lón ( Hc )

Quy định: Chiều s©u Hc của tầng đất chịu nÐn tÝnh từ đ¸y mãng đến độ

s©u mà ở đã ứng suất phô thªm ' bằng 0.1 ứng suất do trọng lượng

bản th©n của đất

Dựa vào 2 bảng và th× tại điểm ta lấy Hc=9.57 mTa tÝnh và tại điểm giữa lớp đất cần tÝnh lón çch mãng

tương đương 4.785 m:

=94.461 kN/m2; =106.73 kN/m2

6.1.2. TÝnh ®é lón

=424KPa> =94.461 Kpa

= =94.461 + 106.73 =201.191KPa< =424KPa

C«ng thøc tÝnh lón:

Sc=

Trong ®ã:

Hc: ChiÒu cao cña líp ®Êt chÞu nÐn ,Hc =9.57 m

21


e0: hÖ sè rçng t¹i líp III ,e0 =0.459

ChØ sè nÐn Ðp lai ®îc x¸c ®Þnh tõ thÝ nghiÖm , =0.024

: Ứng suÊt h÷u hiÖu th¼ng ®øng cuèi cïng t¹i ®iÓm gi÷a

líp ®Êt ®ang xÐt =201.191 Kpa

:Áp lực tiền cố kết , =424KN/ m2

Sc=0.025 m=25 mm

Độ lón cña mãng lµ: 25 mm

6.2. KiÓm to¸n chuyÓn vÞ ngang cña ®Ønh cäc

Çch 1: Kết quả từ çch tÝnh theo mãng cọc bệ cao: Theo phương ngang cầu: ngang= 0.00 mm 38mm

Theo phương dọc cầu : dọc = 0.010 m = 10 mm 38mm

Çch 2 : Sö dông phÇn mÒn tÝnh to¸n nÒn mãng FB-PIER ta tÝnh ®îc chuyÓn vÞ theo çc ph¬ng däc cÇu (X), ph¬ng ngang cÇu (Y), ph¬ng th¼ng ®øng (Z) t¹i vÞ trÝ ®Çu mçi cäc nh sau :

Result Type Value Load Comb. Pile

*** Maximum pile head displacements ***

Max displacement in axial 0.2416E-02 M 1 0 11

Max displacement in x 0.1649E-02 M 1 0 10

Max displacement in y 0.3568E-05 M 1 0 23

ChuyÓn vÞ ngang lín nhÊt t¹i ®Ønh cäc lµ: Theo ph¬ng ngang cÇu: y = 0.3568x10-5m = 0.003568 mm

< 38mm

Theo ph¬ng däc cÇu: x = 0.1649*10-2m = 1.649 mm <

38mm

VËy ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ chuyÓn vÞ ngang

VII. cêng ®é cèt thÐp cho cäc vµ bÖ cäc

7.1. TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc

Tæng chiÒu dµi cäc dïng ®Ó tÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp lµ

chiÒu dµi ®óc cäc : L = 29 (m). §îc chia thµnh 3 ®èt, 3 ®èt cã

chiÒu dµi Ld = 10 (m). Ta ®i tÝnh to¸n vµ bè trÝ cho tõng ®èt cäc.

7.1.1. TÝnh m« men theo s¬ ®å cÈu cäc vµ treo cäc

22


M« men lín nhÊt dïng ®Ó bè trÝ cèt thÐp

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2))

Trong ®ã:

Mmax(1): M«men trong cäc theo s¬ ®å cÈu cäc

Mmax(2): M«men trong cäc theo s¬ ®å treo cäc

7.1.1.1. TÝnh m«men cho ®èt cäc cã chiÒu dµi Ld = 9 m

TÝnh m« men lín nhÊt trong cäc theo s¬ ®å cÈu cäc

Çc mãc cÈu ®Æt çch ®Çu cäc mét ®o¹n :

a = . Chän a = 1.8m

Träng lîng b¶n th©n cäc ®îc xem nh t¶i träng ph©n bè ®Òu trªn c¶

chiÒu dµi ®o¹n cäc:

q1 = bt.A = 25*0.42 = 4 (KN/m)

Díi t¸c dông cña träng lîng b¶n th©n ta cã biÓu ®å m« men nh sau :

6.48

8.1

6.48

5.401.80 1.80

Ta cã mÆt c¾t cã gi¸ trÞ m« men lín nhÊt lµ : Mmax(1)= 8.1 KN.m TÝnh m« men lín nhÊt trong cäc theo s¬ ®å treo cäc

Mãc ®îc ®Æt çch ®Çu cäc mét ®o¹nb = 0.294Ld = 0.294 * 9 = 2.646 (m)


23


14.00

13.17

6.354

2.646

Ta cã mÆt c¾t cã gi¸ trÞ m« men lín nhÊt lµ : Mmax(2)= 14.00.m

VËy m« men lín nhÊt dïng ®Ó bè trÝ cèt thÐp lµ :Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(8.10; 14.00) = 14.00 KN.m

7.1.1.2. TÝnh m«men cho ®èt cäc cã chiÒu dµi Ld = 10 m

TÝnh m« men lín nhÊt trong cäc theo s¬ ®å cÈu cäc

Çc mãc cÈu ®Æt çch ®Çu cäc mét ®o¹n :

Träng lîng b¶n th©n cäc ®îc xem nh t¶i träng ph©n bè ®Òu trªn c¶ chiÒu dµi ®o¹n cäc

q1 = bt.A = 25*0.42 = 4.00 (KN/m)


8.00

10

8.00

6.002.00 2.00

Ta cã mÆt c¾t cã gi¸ trÞ m« men lín nhÊt lµ : Mmax(1)= 10.00KN.m

TÝnh m« men lín nhÊt trong cäc theo s¬ ®å treo cäc

Mãc ®îc ®Æt çch ®Çu cäc mét ®o¹n

b = 0.294Ld = 0.294 * 10 = 2.94(m)


24


17.3

16.3

7.06

2.94

Ta cã mÆt c¾t cã gi¸ trÞ m« men lín nhÊt lµ : Mmax(2)= 17.3 KN.m

VËy m« men lín nhÊt dïng ®Ó bè trÝ cèt thÐp lµ :Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(10; 17.3) = 17.3 KN.m

7.1.2. TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc

Ta chän cèt thÐp däc chñ chÞu lùc lµ thÐp ASTM A615M

Gåm 8 22 cã fy = 420 MPa ®îc bè trÝ trªn mÆt c¾t ngang cña cäc

nh h×nh vÏ :

5050

50 50400

400

2 x 150

2 x

150

Ta ®i tÝnh duyÖt l¹i mÆt c¾t bÊt lîi nhÊt trong trêng hîp bÊt lîi

nhÊt lµ mÆt c¾t cã m« men lín nhÊt trong trêng hîp treo cäc:

+) Cäc cã chiÒu dµi Ld= 9 m th× Mtt = 14.00 KN.m

+) Cäc cã chiÒu dµi Ld= 10 m th× Mtt = 17.3 KN.m

KiÓm tra bª t«ng cã bÞ nøt hay kh«ng trong qu¸ tr×nh

cÈu vµ treo cäc

Ta cã :

Cêng ®é chÞu kÐo khi uèn cña bª t«ng lµ :

25


0.8.fr = 0.8*3.334 = 2.667 (MPa)

Ứng suÊt kÐo t¹i thí ngoµi cïng cña mÆt c¾t nguyªn :

+) Cäc cã chiÒu dµi Ld= 9 m:

* (MPa)

+) Cäc cã chiÒu dµi Ld= 10 m:

* (MPa)

VËy: Cäc kh«ng bÞ nøt khi cÈu vµ treo cäc

TÝnh duyÖt kh¶ n¨ng chÞu lùc

NhËn xÐt : Do cèt thÐp ®îc bè trÝ ®èi xøng,mÆt kh¸c ta ®· biÕt bª

t«ng cã cêng ®é chÞu kÐo nhá h¬n nhiÒu so víi cêng ®é chÞu nÐn

v× vËy trôc trung hßa lÖch vÒ phÝa trªn trôc ®èi xøng.

Gi¶ thiÕt tÊt c¶ c¸c cèt thÐp ®Òu ch¶y dÎo

Ph¬ng tr×nh c©n b»ng néi lùc theo ph¬ng trôc dÇm :

Trong ®ã :

As1vµ As2 : DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu kÐo (mm2)

: DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu nÐn (mm2)

: Cêng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng (Mpa), = 30 (Mpa)fy : Cêng ®é ch¶y cña c«t thÐp, fy = 420 (Mpa)

a : ChiÒu cao vïng nÐn t¬ng ®¬ng

d : §êng kÝnh cäc, d = 400 (mm)

E : M« ®un ®µn håi cña cèt thÐp,

ChiÒu cao vïng nÐn t¬ng ®¬ng ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :

Do f’c =28 MPa = 0.85

VÞ trÝ cña trôc trung hßa ®îc x¸c ®Þnh :

KiÓm tra sù ch¶y dÎo cña cèt thÐp chÞu kÐo vµ chÞu nÐn theo ®iÒu kiÖn :

26


Trong ®ã :ds1 vµ ds2 : Kho¶ng çch tõ träng t©m cña cèt thÐp chÞu kÐo ®Õn

thí bª t«ng chÞu nÐn ngoµi cïng

: Kho¶ng çch tõ träng t©m cña cèt thÐp chÞu nÐn ®Õn thí bª

t«ng chÞu nÐn ngoai cïng

Ta cã :

VËy tÊt c¶ çc cèt thÐp ®Òu ch¶y Gi¶ thiÕt lµ ®óng

M« men kh¸ng uèn danh ®Þnh lµ :

= 234.05*106 N.mm = 234.05 KN.m

M« men kh¸ng uèn tÝnh to¸n lµ :Mr = f.Mn = 0.9*234.05 =210.645 (KN.m) > Mtt = 24.92 (KN.m) §¹t

KiÓm tra hµm lîng cèt thÐp tèi ®a vµ hµm lîng cèt thÐp tèi thiÓu

=> §¹t

=> => §¹t

KÕt luËn : Cèt thÐp ®îc chän vµ bè trÝ nh trªn lµ ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu lùc

7.2. Bè trÝ cèt thÐp ®ai cho cäc

27


Do cäc chñ yÕu chÞu nÐn, chÞu c¾t nhá nªn kh«ng cÇn duyÖt vÒ c-

êng ®é cña cèt thÐp ®ai. V× vËy cèt thÐp ®ai ®îc bè trÝ theo yªu

cÇu vÒ cÊu t¹o.

§Çu mçi cäc ta bè trÝ víi bíc cèt ®ai lµ 50 mm trªn mét chiÒu dµi

lµ: 850 mm.

TiÕp theo ta bè trÝ víi bíc cèt thÐp ®ai lµ 100 mm trªn mét chiÒu

dµi lµ:1200mm ®èi víi cäc 10 m ; Cäc 9 m th× bè trÝ 1000 mm.

§o¹n cßn l¹i cña mçi ®o¹n cäc (phÇn gi÷a ®o¹n cäc) bè trÝ víi

bíc cèt ®ai

lµ : 150 mm

7.3. Chi tiÕt cèt thÐp cøng mòi cäc

Cèt thÐp mòi cäc cã ®êng kÝnh 40, víi chiÒu dµi 600 mm

§o¹n nh« ra khái mòi cäc lµ 50 mm

7.4. Líi cèt thÐp ®Çu cäc

Ở ®Çu cäc bè trÝ mét sè líi cèt thÐp ®Çu cäc cã ®êng kÝnh 6

mm ,víi m¾t líi a = 50 50mm. Líi ®îc bè trÝ nh»m ®¶m b¶o cho bª

t«ng cäc kh«ng bÞ ph¸ ho¹i do chÞu øng suÊt côc bé trong qu¸ tr×nh

®ãng cäc

7.5. Vµnh ®ai thÐp ®Çu cäc

§Çu cäc ®îc bäc b»ng mét vµnh ®ai thÐp b»ng thÐp b¶n cã

chiÒu dµy = 10 mm nh»m môc ®Ých b¶o vÖ bª t«ng ®Çu cäc

kh«ng bÞ háng khi ®ãng cäc vµ ngoµi ra cßn cã t¸c dông ®Ó hµn

nèi çc ®èt cäc trong khi thi c«ng víi nhau.

7.6. Cèt thÐp mãc cÈu

Cèt thÐp mãc cÈu ®îc chän cã ®êng kÝnh 22. Do cèt thÐp bè

trÝ trong cäc rÊt thõa v× vËy ta cã thÓ sö dông lu«n cèt thÐp mãc

cÈu lµm mãc treo khi ®ã ta kh«ng cÇn ph¶i lµm mãc thø 3 t¹o ®iÒu

kiÖn thuËn lîi cho viÖc thi c«ng vµ ®Ó cäc trong b·i

Kho¶ng çch tõ ®Çu mçi ®o¹n cäc ®Õn mçi mãc neo lµ

a=2m=2000mm

VIII.TÍNH MỐI NỐI THI C¤NG CỌC

Ta sö dông mèi nèi hµn ®Ó nèi çc ®o¹n cäc l¹i víi nhau. Mèi nèi

ph¶i ®¶m b¶o cêng ®é mèi nèi t¬ng ®¬ng hoÆc lín h¬n cêng ®é

cäc t¹i tiÕt diÖn cã mèi nèi

§Ó nèi çc ®èt cäc l¹i víi nhau ta sö dông 4 thÐp gãc L-

100*100*12 t¸p vµo 4 gãc cña cäc råi sö dông ®êng hµn ®Ó liªn

kÕt hai ®Çu cäc. Ngoµi ra ®Ó t¨ng thªm an toµn cho mèi nèi ta sö

28


dông thªm 4 thÐp b¶n 500*sss100*10mm ®îc t¸p vµo kho¶ng gi÷a

hai thÐp gãc ®Ó t¨ng chiÒu dµi hµn nèi.

`

29

Bài tập lớn nền móng

Engineering

Transcript of Bài tập lớn nền móng