Diễn Đàn Cầu Đường

Trang chủ
Bài tập lớn

5 mẫu bài tập lớn nền móng - UTC2 - UTC2 TÀI LIỆU

"bài tập lớn nền móng UTC2" "BTL NỀN MÓNG UTC"

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC NỀN MÓNG

A/THUYẾT MINH, TÍNH TOÁN :

I/Số liệu thiết kế :

1.1 Tải trọng tác dụng :

1.2 Số liệu thủy văn và chiều dài nhịp :
Đơn vị
Số liệu
MNCN
m
4,50
MNTN
m
2,00
MNTT
m
Sông không thông thuyền
Htthuyền
m
Sông không thông thuyền
Cao độ mặt đất tự nhiên
m
0,00
Cao độ mặt đất sau xói lở
m
-2,10
Chiều dài nhịp tính toán
m
20,50
      
    Sông không thông thuyền

   1.3 Số liệu địa chất 

Cấu trúc địa chất và đặc điểm của các lớp đất
Chiều sâu lỗ khoan: 30,2 m.
Lớp 1: Sét pha màu xám , lẫn sạn, trạng thái dẻo chảy
    Lớp đất số 1 gặp ở lỗ khoan PA08 ở trạng thái dẻo chảy. Chiều dày của lớp là 8,2 m.
   Cao độ mặt lớp là 0,0 m. Cao độ đáy lớp là -8,2 m.
Lớp 2: Cát pha màu xám, trạng thái dẻo
    Lớp đất số 2 gặp ở lỗ khoan PA08 ở trạng thái dẻo. Chiều dày của lớp là 12,1 m.  
   Cao độ mặt lớp là -8,2 m. Cao độ đáy lớp là -20,30 m.
Lớp 3: Cát hạt to, màu xám vàng, kết cấu chặt vừa
    Lớp đất số 3 gặp ở lỗ khoan PA08 ở trạng thái chặt vừa.Cao độ mặt lớp là -20,30 m.   
   Cao độ đáy lớp vượt quá chiều sâu mũi khoan

II/ Xác định kích thước trụ :

 2.1 Xác định cao độ đáy dầm và cao độ đỉnh trụ:

            Căn cứ vào MNTT, Htthuyền  ta xác định
               + Cao độ đáy dầm (CĐĐaD) : 
       CĐĐaD = MNCN+ 0,5 m = 4,5+0,5  = +5 m
+ Cao độ đỉnh trụ ( CĐĐT) :
       CĐĐT = CĐĐaD – 0.3m = +5– 0,3m = +4,7 m

 2.2 Xác định cao độ đỉnh bệ trụ, chiều dày bệ, cao độ đáy bệ

          Căn cứ vào MNTN, cao độ mặt đất sau xói lở
                 + Cao độ đỉnh bê trụ (CĐĐB):
          Theo yêu cầu của quy trình, cao độ đỉnh bệ trụ thấp hơn MNTN tối thiểu 0,5 m.
      Vị trí xây dựng trụ cầu nằm xa bờ, sự thay đổi cao độ mực nước giữa MNCN và
      MNTN là khá lớn, sông không thông thuyền. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông ta
      chọn cao độ đỉnh bệ thấp hơn MNTN là 0,5 m
                + Cao độ đỉnh bệ
                  (CĐĐB) =MNTN – (0,5m) = +2– 0,5 = +1,5 m

 + Bề dày bệ móng Hb :
             Theo quy trình    +  cầu nhỏ có Hb = 1 ¸1.5 m
                                       +  cầu trung  Hb = 2 ¸ 3 m
                                       +  Hb ³ 2D ( D là đường kính cọc )
                            ta chọn Hb = 2,0 m
                + Cao độ đáy bệ ( CĐĐaB) :
                                             CĐĐaB = CĐĐB – Hb = +1,5 – 2,0 = -0,5 m
                                    
                                          + Chiều cao thân trụ ( Httrụ )
                                                Httrụ = CĐĐT – 1.4m – CĐĐB = +4,7 – 1,4 – 1,5 = 1,8 m
                                          + Gờ bệ móng a, b :
                                                 Để phòng sai số khi thi công thân trụ ta chọn
a = 1,7 m

b = 1,05 m


III. Xác định tải trọng tác dụng tại đáy bệ :

 3.1 Xác định tải trọng tĩnh :

             + Thể tích toàn bộ trụ ( Vtrụ ) :                                     
       Vtrụ =  Vbệ + Vthân + Vđỉnh
           Vbệtrụ = (4,5+2.1,05).(1,2+2.1,7).2 = 60,72 m3
       Vthântrụ = {1,2.(4,5–0,6×2) + }.1,8  =  9,16 m3
       Vđỉnhtrụ =  (8.1,4 – 1,5.0,6).1,7 =  17,51 m3
        Vtrụ =60,72 + 9,16 +17,51 = 87,39 m3
+ Thể tích phần trụ ngập nước ( Vtrụnn ) :
       Vtrụnn = Vbệtrụ + V thântrụnn = 60,72+ 9,16.  = 63,26 m3
+ Trọng lượng trụ ( Gtrụ ) :
      Gtrụ  = Vtrụ.gbt – A = 87,39 . 24 – 632,6 = 1464,76 KN
                             Với       gbt = 24 kN/m3   trọng lượng thể tích của bê tông
                                                               + Lực đẩy Ascimet ( A )
                          A =  Vtrụnn. gn =  63,26 . 10 = 632,6 KN
                                           gn = 10 kN/m3    trọng lượng thể tích của nước
                                 Bảng số liệu tĩnh tải : 
Tải trọng
Đơn vị
Tiêu chuẩn
kN
6400
Gtrụ
kN
1464,76

 3.2 Xác định hoạt tải :


Tải trọng
Đơn vị
Tiêu chuẩn
kN
1500
Htc
kN
150
kN
165
Mtc
kN.m
1350
kN.m
1700

 3.3 Tổ hợp tải trọng tại đáy bệ :

        3.3.2 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn ở MNTN

Ø Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu ở MNTN
(1) Tải trọng thảng đứng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu
             Vtc = Nhttc + Ntttc  + Gtrụ
                  = 1500 + 6400 + 1464,76 = 9364,76  kN                 
(2) Tải trọng ngang tiêu chuẩn theo phương dọc cầu
             Htc = Htcx = 150 kN
(3) Momen tiêu chuẩn theo phương dọc cầu
             Mtc = Mtcy  + Htcx(CĐĐT – CĐĐaB)
                    = 1350 + 150.{4,7–(-0.5)}
                      =2130kN.m
Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu ở MNTN
(1) Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu
               Vtc = Nhttc + Ntttc  + Gtrụ
                  = 1500 + 6400 + 1464,76 = 9364,76  kN                 
                 
(2) Tải trọng ngang tiêu chuẩn theo phương ngang cầu
             Htc = Htcy = 165 kN
(3) Momen tiêu chuẩn theo phương ngang cầu
             Mtc = Mtcx + Htcy(CĐĐT – CĐĐaB)
                   = 1700+ 165.{4,7–(-0.5)}
                   =2558 kN.m
             3.3.2 Tổ hợp tải trọng tính toán ở MNTN
Ø Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương dọc cầu ở MNTN
          (1) Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu
               Vtt = nh.Nhttc + nt. Ntttc + nt.Gtrụ
                       = 1,75.1500 + 1,25.6400+ 1,25. 1464,76
                       = 12455,95 kN
(2) Tải trọng ngang tính toán phương dọc cầu
               Htt = nh.Htcx = 1,75.150 = 262,5 kN

        (3) Momen tính toán dọc cầu
               Mtt = nh.Mtcy+ nh.Htcx(CĐĐT – CĐĐaB)
                       = 1,75.1350 + 1,75.150. {4,7–(-0.5)}
                       = 3727,5 kN.m
 Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương ngang cầu ở MNTN
          (1) Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu
               Ptt = nh.Nhttc + nt. Ntttc + nt.Gtrụ
                       = 1,75.1500 + 1,25.6400+ 1,25. 1464,76
                       = 12455,95 kN
 (2) Tải trọng ngang tính toán phương ngang cầu
               Htt = nh.Htcy= 1,75.165 = 288,75 kN
(3) Momen tính toán ngang cầu
               Mtt = nh.Mtcx + nh.Htcy. (CĐĐT – CĐĐaB)
                       = 1,75.1700 + 1,75.165.{4,7–(-0.5)}
                       = 4476,5 kN.m
           Với   nt = hệ số tĩnh tải  = 1,25
                    nh = hệ số hoạt tải  =  1,75
                             BẢNG TỔNG HỢP TẢI TRỌNG TẠI ĐÁY BỆ
[ads-post]
IV/ Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong bệ, tính nội lực trong cọc :

  4.1 Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc ( CĐMC ) :

§  Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là khá lớn, địa chất có lớp chịu lực nằm cách mặt đất 30,02m và không phải là tầng đá gốc nên chọn giải pháp là móng cọc ma sát BTCT.
§  Chọn tại độ sâu có trị số N  20 : đất cát hạt to
§  Chọn tại độ sâu có trị số N  25 : đất cát hạt to
§  Cách mặt phân lớp 3d  5d
§  Dưới mũi cọc phải là lớp đất tốt
Chọn cọc BTCT đúc sẵn có kích thước mặt cắt là 400 x 400mm, được đóng vào lớp thứ 3 là lớp cát hạt to, màu xám vàng, kết cấu chặt vừa. Cao độ mũi cọc là
 -26.2 m. tại đó có số búa SPT N = 30 đủ khả năng chịu được tải trọng công trình.
§  Chiều dài của cọc ( Lc ) được xác định như sau :
                     Lt = CĐĐaB - CĐMC
                         = -0,5 - (-26,2) = 25,7 m.
Trong đó:      CĐĐaB = - 0,5 m : Cao độ đáy bệ
                       Lt :Chiều dài của cọc để tính toán  
                     CĐMC = -26,2 m : Cao độ mũi cọc.

*Chiều dài cọc là Lc = 27 m
Kiểm tra:   67,5
      30 <   < 70
                     d = 0,4 m : cạnh mặt cắt ( m )
        => Thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh.
§  Tổng chiều dài cọc chế tạo là: L = L c = 27 m
§  Cọc được tổ hợp từ 2 đốt cọc với tổng chiều dài chế tạo là
                     27m = 9m + 9m + 9m
            Các đốt cọc được nối với nhau bằng thép góc trong quá trình thi công

  4.2 Tính sức kháng dọc trục của cọc đơn theo quy trình 22 TCN 272-2005

     4.2.1 Tính sức kháng dọc trục theo vật liệu ( Pvl ):

          Yêu cầu cốt thép dọc chủ
                            + Đường kính f = 12 ¸ 32 mm ( tra bảng diện tích cốt thép tròn      
                                                               theo ASTM A615M – 22 TCN 272-2005 ).
                            + Bố trí không ít hơn 4 thanh và thường là 8 ¸ 12 thanh
                            + Diện tích cốt thép  1,5%.Diện tích mặt cắt ngang của bê tông
         Chọn :   8 thanh với f =22 mm  
                + Thép có : fy= 420 Mpa
                                  Es= 200000 MPa
                + Bê tông : f’c= 30 MPa
Sức kháng tính toán của cấu kiện BTCT chịu nén đối xứng qua trục  chính được xác định        (1)
           Trong đó đối với cấu kiện có cốt thép đai thường
                         (2)
Pr  =  Sức kháng lực dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N)
Pn   =  Sức kháng lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N)
f ’c =  Cường độ quy định của bêtông ở tuổi 28 ngày, trừ khi có quy định ở các        
         tuổi khác (MPa)
fy     =  Cường độ giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa)
Ag  =  Diện tích nguyên của mặt cắt  (mm2)
Ast =  Diện tích nguyên của cốt thép (mm2)
j      =  0.75  hệ số sức kháng
                  
         Ta có:            Ag  =  400.400= 160000 mm2
                    Ast  =  3096   mm2
                    f’c   =  30 MPa
                    fy    =  420 MPa Thay vào (1) và (2):
                   
                                   =3180823 N      
            Vậy :   Pvl = Pr = 3180,823 kN

     4.2.2 Tính sức kháng dọc trục theo đất nền.( Pđn )

Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR có thể tính như sau:
 Hay        QR = jqp .Qp +
     với :   Qp = qpAp
               Qs = qsAs
          Trong đó
                   Qp      =  Sức kháng mũi cọc ( N )
                   Qs      =  Sức kháng thân cọc ( N )
                   qp       =  Sức kháng đơn vị mũi cọc ( MPa )
                   qs       =  Sức kháng đơn vị thân cọc ( MPa )
                   As      =  Diện tích bề mặt thân cọc ( mm2 )
                   Ap      =  Diện tích mũi cọc ( mm2 )
                   jqp     =  Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc.
                   jqs       = Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc.
 a. Sức kháng mũi cọc
       Do mũi cọc cắm vào lớp đất cát chặt vừa nên dùng phương pháp SPT để xác định sức kháng mũi cọc
                               qp =    

 =  - =  =  – 10 = 8,06  (kN/m3)

 =  - =   =  – 10  = 9,30   (kN/m3)

 =  - =   =  – 10  = 10,27   (kN/m3)

=8,06.(8,2-2,1) + 9,30.12,1+ 10,27.5,9=222,30 KN/m2 = 0,2223 Mpa

=>
              = 21,629
                                 => qp=8,014 Mpa
                                Ap = 400.400 = 160000 mm2
 * Sức kháng mũi cọc  Qp =qp.Ap = 8,014 .160000 = 1282240 N = 1282,24 KN
                                φqp = 0,45. λv = 0,45.0,8 = 0,36  
 b.Sức kháng thân cọc
   +  Lớp 1 là đất sét nên dùng phương pháp  để tính sức kháng đơn vị thân cọc qs1 (MPa) tại lớp 1
qs1 = a1.Su1
                          Su = Cu = cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)
a  =  hệ số kết dính
Tra a theo :
·       Su < 25KPa   : a = 1
·       25KPa  < Su < 75KPa   :      
·       Su > 75KPa   :  a = 0.5
                          + Su1 =  5 kN/m2 => a = 1
                          + qs1=a1 .Su1 = 5  kN/m2
                          - Diện tích bề mặt thân cọc ở lớp 1 :
                                            As1 =  4.h1­.D = 4.(8,2-2,1). 0,4 = 9,76 m2            
         - Sức kháng thân cọc lớp 1 :
                           Qs1 = qs1.As1 = 5 . 9,76 = 48,8 kN
                          -  φqs1 =0,7.λv =0,7.0,8=0,56
+ Lớp 2:là lớp cát pha ,có cho Su =Cu =64 kN/m2 nên ta dùng công thức:
                                       qs2=a2.Su2
25KPa  < Su < 75KPa   :                         Nên qs2= 0,61 . 64 = 39,04 kN/m2
                 Diện tích bề mặt thân cọc ở lớp 2 :
                               As2 =  4.h­2.D = 4 . 12,1 . 0,4= 19,36 m2                   
 Sức kháng thân cọc lớp 2 :
              Qs2 =.qs2.As2 = 39,04 . 19,36= 755,81 kN                                                      
               φqs2 = 0,7.λv =0,7.0,8 =0,56          
 + Lớp 3 là lớp cát hạt to, chặt vừa nên ta dùng công thức:
                                   qs3 = 0,0019.
 búa/300mm
qs3= 0,0019.24 = 0,0456 Mpa = 45,6 KN/m2
                Diện tích bề mặt thân cọc ở lớp 3 :
                 As3 =  4.h­3.D = 4.5,9.0,4= 9,44 m2                   
                Sức kháng thân cọc lớp 3 :
 Qs3 =.qs3.As3 = 45,6 . 9,44= 430,464 kN                                                      
 φqs2 = 0,45.λv =0,45.0,8 =0,36         
c. Sức kháng đỡ tính toán của các cọc (QR):
QR = jqp .Qp +        
      =  0,36.1282,24  + (0,56.48,8+ 0,56.755,81+ 0,36.430,464)
      = 1067,155 kN
                     Pđn =  QR = 1067,155 kN
   SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN: Ptk = min(Pđn,Pvl) = 1067,155 kN

V/ Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong bệ, tính nội lực trong cọc :

  5.1 Xác định sơ bộ số lượng cọc ( n ) :

                   Số lượng cọc : .β
Trong đó :  N = tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (KN).
        Ptt   = Sức kháng dọc trục cọc đơn (KN);
                     
       Với β=1,7
                       
       Chọn n = 20 cọc

  5.2 Bố trí cọc trong bệ :

     5.2.1 Bố trí trong mặt bằng :

                   Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 quy định :
·   Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất 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 = 20 cọc được bố trí theo dạng lưới HCN trên mặt bằng và được bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :
Số hàng dọc theo phương dọc cầu là 4. Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu là 1200 mm.
Số hàng dọc theo phương ngang cầu là 5. Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu là 1400 mm.
Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương dọc cầu là
500 mm.
 Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương ngang cầu là 500mm.
TẢI VỀ: TẠI ĐÂY
Diễn đàn cầu đường - Nơi chia sẻ tài liệu, kinh nghiệm, xây dựng và thiết kế cầu đường