HƯƠNG 7
THIẾT KẾ KẾT CAU CONG TRINH PHỤ TẠM 7.1 KHÁI QUÁT
` Pendle
Thời điểm hiện tại, cọc ván thép thường được sử dụng cho kết cấu phụ tạm như kết cầu tường chắn, vòng vây tạm cho móng các công trình
Trong chương này hướó A iét ké
_ ees y hướng dân cho thiết kế và tính tốn các cơ i à các kết câu khác sử dụng cọc ván thép mang ni ph tạm và
7.2 CÁ A È i É
É
2 CÁC VẤN ĐÈ XEM XÉT TRONG THIẾT KÉ CONG TRINH PHU TAM 7.2.1 Những nguyên tắc chung tính toán vòng vây cọc ván của hệ móng
Vòn ^ z A Z
: z A Ä
utes cu ig ae oe ván hồ móng được kiểm toán về mặt 6n định vị trí và độ bên vật của các bộ phận của vòng vây Bên cạnh đố các tí pees Be ps : ệ õ các tính toán đo phải đ — : é
trong tat cả các giai đoạn trong quá trình thi công , a
Ve a a Ẫ
ngăm ole ny it on ván hô móng trong đất cát, chúng ta phải xét đến chiều sâu cọc( từ đáy của móng): t theo theo điều kiề i tru
x TC ue : | ên loại trừ sự nguy hiểm do đá
chối trong hồ móng khi hút nướcra khỏi hố móng mà không có lớp bịt by ngăn 0 =
1 nước
Theo điều kiện loại trừ sự nguy hiểm do đất chỗi khi hút nước ra khỏi hồ móng thì chiều sâu tối thiểu tự đé ự đóng coc sn (ti ừ đáy hố k mó ae
thức: g cọc ván (tính từ đáy hồ móng) được xác định theo công
t—-Bp Tạ
TM Yy en
Where: e hạ- Khoảng cách từ đáy hố móng đến mực nước ngoài hố móng trong a A ach tir day hé mé g thời gian hút nước tính bằng m
Tp — TỈ trọng của nước
Yw — Dung trọng của đất ở trạng thái đây nỗi mị — Hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng:
mụ = 0.7, Đối với cát thô, cát sỏi và á cát
mị =0.5, Đối với cát trung và cát nhỏ 19] tư DqnÏTu! com Chapter 7 STRUCTURAL DESIGN IN TEMPORARY FACILITIES 7.1 GENERAL
At present, steel sheet pile is often used for temp orary structures such as earth retaining, temporary cofferdam for foundation of constructions
This chapter is used to guide for the designing and calculating of the temporary works and structures using steel sheet pile for construction projects
7.2 DESIGN CONSIDERATION IN TEMPORARY STRUCTURE USING STEEL SHEET PILE
7.2.1 General principles in the calculation of cofferdam using sheet pile wall
Cofferdam structure has to consider about stability and material durability of component of cofferdam Beside that the calculation must be executive for all stage during construction time
Cofferdam structure in sand ground, we have to consider the depth of embedded pile (from bottom of foundation): t in according to the conditions that the ground emerges when sump- pumps out of foundation
According to condition of exclusion the hazard due to earth uplift when sump - pumps out of foundation, thus the minimum depth of embedded pile (from bottom of foundation) define as follows:
¬ Ye (7-1)
TM, Yy
Where: h,- distance from bottom of foundation to water level outside the cofferdam during sump-pumps,
‘Yp — Unit mass of water;
Yw — Unit mass of soil underwater; m, — working condition coefficient
m, = 0.7 for coarse gravelly sand and clayed sand m, = 0.5 for medium and fine sand
Trang 2=0.4 Đối với cát bội
Đối với loại vòng vây tròn và cả với loại vòng vây có dạng bất kỳ, nhưng với điều kiện: khoảng cách từ mực nước bên ngoài hồ móng đến chân cọc ván phải lớn hơn 2 lần khoảng cách từ chân cọc ván đến đinh lớp đất không thấm n ước, thì được phép lấy trị số t, tính được theo công thức (4- l) giảm đi l0%
Theo điều kiện đảm bảo độ ổn định chống lật của vách theo điều 1 17( theo tiêu chuẩn 22TCN 200-89) Chiều sâu đóng cọc ván tối thiểu t (tính từ đáy hố móng) được xác định theo đẳng thức
M, =m M, (7-2)
Trong đó:
M, - Mémen cia cac luc gây lật dé với trục quay có thé của ường cọc ván Mg - Trị số mômen lật giới hạn, bằng mômen của các lực giữ đối với cùng một trục tính toán
m_ - Hệ số điều kiện làm việc
Áp lực tính toán của nước và đất (chủ động và bị động) áp lực tiêu chuẩn, xác
định theo phụ lục 11 nhân với hệ số v ượt tải, lấy theo điều 2-24 Khi đó đối với áp lực
chủ động của đất thì lấy hệ số vượt tải n,=1,2, con đối với áp lực bị động thì lây n,= 0,8 Dé tinh đến ảnh hưởng của lượng nước thắm (mà trong phụ lục 11 chưa được xét tới) khi hút nước ra khỏi hồ móng loại đất cát, đối với áp lực của n ước và đất, người ta đưa vào hệ số điệu kiện làm việc, khi chọn hệ số này phải căn cứ vào điều kiện địa
chất thuỷ văn và cầu †ạo của vòng vây
Khi xây dựng vòng vây trong đất thắm nước có tiến hành đổ bê tông bịt đáy trong nước, trong tính toán tường cọc ván - biểu thị sự làm việc của tường trong giai đoạn trước khi đỗ bê tông bịt đáy - áp lực thuỷ tĩnh được tính tương ứng với độ sâu hút nước ra khỏi hố móng cân thiết đến bố trí một tầng khung chồng, nh ưng không nhỏ hơn 1,5m và không nhỏ hơn 1⁄4 độ chênh cao giữa mực nước (tại vùng không ngập nước, là mức nước ngầm) và đáy hố móng
Vòng vây bằng cọc ván được đóng vào đất không thấm nước(á sét hoặc sét) nằm thấp hơn mực nước, được tính toán theo áp lực nằm ngang tương ứng với 2 sơ dé sau:
So dé 1: cho rằng phía đưới mặt đất không thấm nước, áp lực nằm ngang tác dụng lên tường cọc ván quy ước chỉ là áp lực thuỷ tĩnh của nước lọt được vào giữa tường và dat ở độ sâu hB;
Sơ đồ 2: theo sơ đồ này người ta không xét đến khả năng thấm nước giữa tường vây và lớp đất không thắm nước mà cho rằng lớp đất này gây ra áp lực ngang khi phía 192
———ttuttu.banfui.com
= 0.4 for dust sand
For cofferdam circular shape and any shape and conditions such as: distance from water level outside the cofferdam to footing of sheet pile greater than two times distance from footing of sheet pile to top of waterproofing layer, permissibly take into the value t , according to equation 7-1 decrease 10%
According to guarantee stability turnover condition of partition of sheet pile wall in article 1.17(in standard 22TCN 200-89) Minimum embedded length t (from bottom of foundation) defined as follows:
M,;=m.M, (7-2)
M, - Moment of destruction forces for rotation axis;
M, - Value of limited moment, equal moment of all retain forces for the calculation rotation axis;
m - Working condition coefficient
Calculation pressure of earth and water (active and passive), standard pressure defined according to Appendix 11 multiple with overload coefficient, in article 2 -24(in standard 22TCN 200-89) At this time for the active pressure multiple with overload coefficient n, = 1.2, for passive pressure n, = 0.8 Take into account leakage water (in appendix 11 not consideration) when sump - pumps out of sand soil foundation For the water pressure and earth pressure which is considered working condition coefficient When selecting this coefficient has to base on hydrological geology data and stru ctures of cofferdam
When construction cofferdam in permeable ground which executive pouring seal concrete underwater, calculation steel sheet pile cofferdam before pouring seal concrete, water pressure is calculated with the depth from water level to the first of supporting framework but not less than 1.5m and not less than 1/4 the range of water level
Steel sheet pile cofferdams are driven into impermeable soil (clay and clay -sand) below water level, calculated according to two diagrams as follows:
Diagram 1: consideration under soil surface is impermeable, transverse pressure action in conventional sheet pile wall is only hydrostatic pressure with water depth h g
Trang 3trên nó chịu áp lực thủy tĩnh Còn khi phía trên lớp đất không thâm nước lại còn có
lớp đất thẩm nước thì nó còn chịu cả trọng lượng của lớp đất này Nếu lớp đất thắm
nước nằm dưới mực nước thì khi xác định trọng lượng của nó phải xét đến sự đây nổi trong nước
Chiều cao thấm nước giữa tường và lớp đất không thấm nước hạ (tính từ bể
mặt của nó) được lây như sau:
a) Đối với vòng vây không có hệ khung chống (hình 7-1a):
hy = 0.7h'
h' la chiéu sau dong cọc ván vào đất không thấm nước
b)_ Đối với vòng vây có một tầng khung chống(hình 7-1b):
=h'-—
t là chiều sâu đóng cọc ván phía dưới đáy hồ móng
Đối với vọng vây có nhiều tầng khung chống (hình 7c) thì chiều cao hạ được
tính từ bề mặt lớp đất không thấm nước đến cao độ dưới đáy hố móng 0,5m khi tầng
A A se ik itd : ?
khung chống ở dưới cùng phải nằm trong lớp đất không thắm n ước
Các chỉ tiết của hệ chống đỡ cần được kiểm toán với tác dụng đồng thời tải trọng năm ngang do vách cọc ván truyền đến v à tải trọng thắng đứng do trọng lượng
của các thiết bị và các kết cầu mà thiết kế đã ấn định Mômen uốn lớn nhất trong một
Minh chồng do trọng lượng thiết bị và kết cầu gây ra không được nhỏ hơn mômen
uốn lớn nhất do tải trọng phân bố đều có cường độ gây ra:
".:
q=4-7 (7-3a)
Trong đó:
q¡ - Tải trọng lay bang 50kg/m2 đối với tầng khung chống trên cùng và
25kg/m2 đối với các tầng còn lại
F - Diện tích hố móng lấy tương ứng cho một thanh chống được tính toán (m2) 1 - Chiều dài thanh (m) 195 ————ttưturtr., banfuizrom
so that it is object the weight of upper layer If the permeable process of soil laye r underwater has to be considered the uplift load
The permeable height between sheet pile wall and impermeable layer h g (from it surface) is given by:
a) For cofferdam without supporting framework (figure 7 -1a): hg = 0.7h'
h' is embed length of sheet pile in impermeable soil b) For cofferdam with one supporting framework (figure 7 -1b):
ee
h, oe
t is embed length of sheet pile below foundation bottom
c) For cofferdam with multiple supporting frameworks (figure 7-lc) hg is distance from surface of impermeable layer to elevation below foundation
bottom 0.5m when the last frame in the impermeable layer |
Detail of bracing system has to consider with the simultaneous of horizontal load due to sheet pile wall transfer and vertical load due to the weight of equipme nt and structures Maximum moment in one bracing member due to the weigh t of equipment and structures are not less than maximum bending moment due to uniform load:
E
q=4T (7-3a)
Where:
q: - Load equal 50 kg/m? for the top frame and 25 kg/m? for remain frame F — Foundation square (m’) q p 1— Length of bracing member
Trang 4=)
_ Ses =
Ye (he + he) Ye (he + he) = ị Yb (hg + hg)
Hinh 7-1: Cac sơ đồ đến xác định chiều sâu thắm nước giữa vách cọc ván và lớp đắt không thêm nước
a Vòng vây cọc không có khung đố; b Vòng vây cọc có một khung đỡ; c Vòng vây cọc có nhiêu khung đỡ;
Khi tính toán tường cọc ván về mặt độ bền phải lấy cường độ tính toán của cọc ván và của hệ chống đỡ theo đúng các chương VIII và X( trong tiêu chuẩn
22TCN 200-89) chia cho hệ số tin cậy k bằng:
k= 1.1 - đối với vòng vây cọc ván nằm trong nước
k= 1.0 - trong các trường hợp còn lại
Mômen chống uốn của tiết diện trên 1 mét rộng của tường cọc ván W, loại cọc sD hay Lassen phai nhân với các hệ số sau đây (xét đến khả năng chuyển vị †ương đối của các tắm cọc ván ở các chỗ mộng ghép): 0.7 - Trong trường hợp đất yêu và không có những vành đai tăng cường cọc ván 0.8 - Cũng trong trường hợp đất như vậy, nhưng có những vành đai tang cường cọc ván
1.0 - Trong các trường hợp còn lại
Khi tính toán độ bền của tường cọc ván (không phải tính khung chống) phải đưa vào hệ số điều kiện làm việc m bằng:
m = 1.15 - Đối với tường vòng vây hình tròn 194 : : : m [= Ye (Me + hp) Yø (hạ + hạ) s Tp (hạ + hạ) Figure 7-1: Diagram defined depth of water permeable between sheet pile wall and impervious soil a Cofferdam without supporting framework; b Cofferdam with one supporting framework;
c Cofferdam with multitude supporting framework
When calculating the durability has to take into account calculation strength of sheet pile and supporting system according to chapter VIII and X( in standard 22TCN 200-89) and than divided for reliable efficient k as follows:
k= 1.1 - for cofferdam in water; k= 1.0 - for other case
Section modulus of section in the width 1.0 m of sheet pile wall W, of steel sheet pile Larsen has multi with a coefficient (considerating the displacement of sheet pile wall at connecting joint) as follows:
0.7 - For soft soil and without reinforce bracing system 0.8 - For soft soil and reinforce bracing system
1.0 - For other case
When calculating the durability of sheet pile wall (not to calculate supporting system) has to take into account the working condition coefficient m as follows:
m= 1.15 - For circular cofferdam
Trang 5
m = 1.10 - Đối với tường cọc ván dài < 5m, loại vòng vây khép kín c) dang
chữ nhật (theo mặt bằng) có các tầng thanh chống trung gian
7.2.2 Tính toán vòng vây cọc ván không có các khung chống ngang
Với loại vòng vây không dùng lớp bịt đáy phòng nước thì chiều sân đóng cọc ván tối
thiểu kê từ đáy hố móng bằng:
t=tạ+ At (7-3b)
Chiều sâu tạ được xác định trên cơ sở đẳng thức (7-2) khi cho rằng trục
quay của tường nằm ở độ sâu đó và bỏ qua mômen của áp lực đất bị động đối với trục
nối trên điểm 0 ( hình 7-2) Do đó trong đẳng thức (7- 2), trị số M¡ sẽ bằng mômen
của áp lực đất chủ động và của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng ở phía trên độ sâu tạ), đối với trục quay của tường Còn trị số M, là mômen của áp lực bị động tác dụng từ phía hố móng bên trên độ sâu t đối với cùng trục đó
m = 0,95 là hệ số điều kiện làm việc
Trong trường hợp tổng quát, đến giải phương trình biểu thì điêu kiện (7-2) phải dùng phương pháp thử dần, tức là tự chọn mộtt độ sâu tạ sau đó sẽ làm chính xác hơn
Sơ đồ tính toán dùng đến xác định chiều sâu 10, biểu thị trên hình 13 Biểu đỗ áp lực nêu ở hình 13a thuộc vào trường hợp tính toán tường vây đóng trong cát, hoặc á cát Còn biểu đỗ áp lực nêu trong hình 7-2b và 7-2c thuộc vào trường hợp tính toán tường
vây đóng trong sét hoặc á sét (xem điều 4- 37 của tiêu chuẩn 22TCN 200-89 ) Do
chiều sâu tạ không phải là toàn bộ chiều sâu đóng cọc ván phía dưới đáy hố móng (xem công thức 7-3), cho nên khi xét đến sự thấm nước giữa tường cọc ván và đất á
cát hoặc đất sét nên lấy chiều sâu hạ = 0,8 (h„ +tụ) (xem hình 7-2c) Chiều sâu phụ thêm t được xác định theo công thức: E At=—" 2 2P n (7-4) Trong đó: E,- Hợp lực của áp lực bị động của đất tác dung từ phía ngo ài của hồ móng (phản lực ngược lại)
P, - Cường độ của áp lực đó ở độ sâu to
Xác định hợp lực của phản lực ngược lại của đất theo công thức: E, =E, -(E,-Es) (7-5) 195 www bantut com
m = 1.10 - For closed cofferdam and rectangular shape with the length of sheet pile less than 5m and with bracing system
7.2.2 Calculation cofferdam structures without horizontal bracing frame The penetration depth of steel sheet pile defined as follows:
t=tgt At (7-3b)
The depth ty has been defined from equation (7-2) when the rotation exist at this level and skip moment of passive pre ssure (see figure 7-2) Therefore in equation (7-2), the value of M; equal the moment of active pressure and hydrostatics pressure action at
the depth to for the rotation axis of sheet pile wall The value of moment M , is the moment of passive pressure acting from on wall above the depth ty with the same axis And m = 0,95 is working condition coefficient
In general, solution of the equation (7-2) has been applied trial-and-error method, it means choose the value of tạ and than checking the structures and find the best value
of to
Diagram of calculation presented in figure 7-2 Diagram of strength in figure 13a has been applied for cofferdam setting in sand or sand-clay Figure 7-2b and 7-2c has been applied for cofferdam setting in clay or clay-sand (see article 4.37 of standard 22TCN 200- 89) The depth to is not entire embedded depth (see equation 7-3), therefore when consideration about the permeable between sheet pile wall and sand -clay or clayed, it should take into account the depth hg = 0.8(hm + to) as shown in figure 7-2c)
The addition depth At defined as follows:
At= Fy 2P, (7-4)
Where: Ej - Resultant forces of earth passive pressures acting from outside to inside (counter force);
P’ - Intensity of pressure at the depth to Resultant forces E, defined as follows:
E,=E„-(E,—Es) (7-5)
Trang 6Trong đó: E,, E,, Eg - Lần lượt là hợp lực của phản lực trực tiếp của dat, hop lực của áp lực chủ ^ + A ` + £ gre £ : động của đất, và hợp lực của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên tường cọc ván phía trên độ sâu to
Xác định cường độ pn của áp lực bị động của đất tac dụng lên tường cọc ván từ phía ngoài hố móng khi lây chiều sâu: H=h, + to (Xem hinh 7-2) Yebp Ea + En % Ea Ea En Tìn (Yte An + 2CÝÂn ) TỊ2 [Y (ầm + t)Âo - 2CÝAa ] Figure 7-2: Sơ đồ sử dụng trong tỉnh toán vòng vây cọc van không có ch ong ngang va các biểu đồ áp lực Nn (~toAn + 2CVAn) Kho NaYwloAn Ế (ng + hm) naw (hmttorAa)
a - Khi tính tường cọc ván đạc đóng vào cát hoặc á cát
b, c- Khi tính tường cọc ván được đóng vào sét hoặc á sét
Mômen uốn, tác dụng trong tiết diện ngang của tường cọc ván, được xác định định đối với một thanh công son có ng àm ở độ sâu to (từ đáy hỗ móng) Người ta lấy áp lực thủy tĩnh, áp lực đất chủ động và áp luc dat bi déng (phan lực trực tiếp) tác dụng lên tường cọc ván ở phía trên độ sâu đó, làm các tải trọng tính toán (xem hình 7-
2)
Với loại vòng vây cọc ván được đóng trong đất thấm nước có lớp bit đáy thì việc tính toán tường cọc ván thể hiện sự làm việc của nó ở giai đoạn trước khi đồ bê
tông bịt đáy - phải theo các điều 4-42 và 4-43 (của tiêu chuân 22TCN 200-89) Còn
trong giai đoạn sau khi đỗ bê tông bịt đáy thì phải tính toán tường cọc ván theo điều 4-45 (của tiêu chuân 22TCN 200-89)
Chiều sâu của tường cọc ván cắm vào đất phía dưới đáy hố móng được xác định từ điều kiện đám bảo độ ổn định của nó chống quay quanh trục nằm ở phía d ưới
mặt lớp bê tông bịt đáy 0,5m (điểm 0 ở hình 7-3) 196 www bantur.com Where:
E,, Ea, Ep - Resultant force of direct reaction of ground, resultant force of active pressure of soil, and resultant force of hydrostatic pressure act on sheet pile wall above the depth of to
Determination of strength pm of passive pressure of soil acts on sheet pile wall outside foundation ditch when the depth is given by: H=hm + to (see in Figure 7-2) a) b) c) = = Yahg hạ-08(hn+ts) Ea sẽ En Ea Y(havhe) Fa En En ——
Tìnwb^a Em (Cyto Ap + 2CVAR, DY Mn (YtoAn + 2CVAn) ẾB (ng + hm) nay (hm+eoiÀa) Tịz Ly tị + Đ)Âo - 2CÝA2 ]
Figure 7-2: Calculation Diagram uses for cofferdam structures without horizontal frame and pressure diagram
a- When calculating sheet pile wall which is driven into sand or sandy soil b, c- When calculating sheet pile wall which is driven into clay or clayey soil
Bending moment effects on horizontal section of sheet pile wall, is determined by a consol bar which has restraint at the depth of to (from bottom of foundation ditch) We used hydrostatic pressure, active pressure and active earth pressure (direct reaction) on sheet pile wall at this depth to be design load (see in Figure 7 -2)
With type of cofferdam is driven into permeable ground, calculation of sheet pile wall represents their operation in stage before seal concrete is poured - according to clauses 4-42 and 4-43 (in standard 22TCN 200-89) In stage after pouring seal concrete, sheet pile wall must be calculated according to article 4-45 (standard 22TCN 200-89)
The depth of sheet pile wall which is driven into ground below bottom of foundation ditch, is determined from its stability safe condition which against rotation around axis below surface of seal concrete layer 0,5m (point 0 in Figure 7-3)
196
Trang 7
Dö đó trong đẳng thức (7-2) trị số M¡ là mômen của áp lực chủ động của đất bị tây nôi trong nước và của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên tường cọc ván phía trên trục quay của tường, đối với cùng trục đó, còn M, la mémen ae ap luc bi
động của đất bị đây nổi trong nước (phân lực ngược lại) tác dụng lên tườn = xả ở phía dưới trục quay của tường đối với trục đó: m = 0,95 - hệ số điều kiện làm vido Ẻ Khi xác định mémen Mg coi biéu dé áp lực đất bị động có dạng tam giác mà
diém tung độ 0 ở cao độ trục quay của tường, tìm tung độ lớn nhất của biểu đồ: H =Bụ+fE + hea BR hee By a: Trị số mômen uốn lớn nhất trong tiết diện ngang cia t udng cé thé lấy bằng mômen MỊ, NnYw (hm 4tn
Figure 7-3 So dé dé tinh toan vòng vây cọc ván không có khung chống ngang đóng trong đất thâm nước và có bê tông, bịt đáy
7.2.3 Tính toán vòng vây cọc ván có một tầng giằng chống
Chiều sâu chân tường cọc ván tối thiêu t bên dưới đáy hố móng (loại không có
bít đáy phòng nước) được xác định từ điều kiện đảm bảo độ ổn định chống suena
tường xung quanh trục tựa lên sàn chống (điểm O trong hình 7-4), Do đó trong đắn thức (7-2) trị số Mì là mômen của áp lực đất chủ động và áp lực thuỷ tĩnh đối với trục
ÂN tường Còn Mẹ là mômen của áp lực đất bị động (phản lực trực tiếp) đối với ục đó: 200 -89) m - Hệ số điều kiện làm việc lay theo điều 4-47( xem trong tiêu chuẩn 22TCN 197
Therefore, in equation (7-2) the value of M;: moment of active earth pressure which is pushed in water and hydrostatic pressure on sheet pile wall above rotary axis of wall, for this axis, M,: Moment of passive pressure of saturated soil (opposite reaction) effects on sheet pile wall below rotary axis of wall for this axis
m = 0,95 - working condition coefficient
When defining moment M,, the diagram of passive earth pressure has triangular in shape but ordinate point 0 at rotating axis level of wall, find maximum ordinate of diagram with H=h,, +t The value of maximum bending moment in horizontal section of wall can be taken by moment M, he 1B (hg + hy) TnYw (hm
Figure 7-3 Outline is in order to calculate cofferdam wi thout horizontal support in ground permeable and seal concrete
7.2.3 Calculation of cofferdam with sheet pile wall with some horizontal bracing frame
The minimum depth of t below foundation footing (type without waterproof end sealing) defined from safety condition of rotation stability around the axis of horizontal frame (point O in figure 7-4) Therefore, in equation (7-2) the value of M, is moment of active pressure and hydrostatic pressure for the ro tating axis of the wall M, is moment of passive pressure (directly reaction force) for that axis
m — working condition coefficient as article 4.47(standard 22TCN 200 -89)
Trang 8
Đối với loai vòng vây khép kín theo mặt bằng, chiều sâu đóng cọc †, xác định
được theo tính toán ổn định được phép lấy giảm đi 15% đối với vòng vây hình tròn có
bán kính < 5m, giảm đi 10% đối với vòng vây hình chữ nhật có chiều dài của cạnh lớn nhất < 5m Những sơ đồ chỉ ra trên hình 15 dùng đến tính toán thành cọc ván h, vào dat cát hoặc a cat Yen YBh Yen Nat (n+5) Aa
TịaYw (hm +t)Àa_ TịaTw + Ân
Figure 7-4 So dé tính toán vòng vây cọc ván có một lớp sàn chống
a- Để xác định chiều sâu đóng cọc ván tôi thiểu
b- Đề xác định mômen uốn tại tiết diện ngang của nó
Hệ số điều kiện làm việc m trong tính toán ổn định (xem điều 4 — 46 trong tiêu
chuân 22TCN 200-89) lấy như sau:
a) Trong trường hợp đất dính và cả trong đất không dính, nhưng mũi cọc ván phải
ngập vào lớp sét hoặc á sét, m = 0,95
b) Trong các trường hợp đất không dính khác:
- Khi hút một phần nước ra khỏi hỗ móng đến độ sâu (kế từ mực n ước) không
lớn hơn 0,25 h ở nơi ngập nước và 0,25 hạ ở trên cạn, m = 0,95
- Khi hút toàn bộ nước ra khỏi hố móng - theo biểu đỗ hình 7-5 tại nơi ngập nước và theo biểu đổ hình 7-6 ở trên cạn Các thông số trên hình 7-5 và hình 7-6: 198 www bantut com
For the circular cofferdam, the depth t is defined base on stabile calculation and decreasing 15% with diameter less than 5m, and 10% for rectangular cofferdam with the width less than 5m Figure 7-4 uses for calculating cofferdam in sand or sand-clay ground a)’ MNTC ) b) v2 Yeh t Yen Naw (nh +5) Aa
Naw ("mM +1t)Aq TiaWw + Ân
Figure 7-4 Outline calculates cofferdam with one supporting frame a- To define the minimum depth of driving sheet pile
b - To define bending moment at its horizontal section
Working condition coefficient during stabile calculation (see article 4.46 of standard 22TCN 200-89) defined as following:
a) In case of cohesive and cohesion less soil, sheet pile tip in clayed or clay -sand, m = 0.95
b) In other case of cohesion less soil:
- When sump-pumping a part of water out of foundation reach to the depth which is less than 0.25h at underwater area or 0.25h, at dry area, m = 0.95;
- When sump-pumping all water out of foundation, for the underwater area m defined as figure 7-5 and dry area defined as figure 7 -6
In figure 7-5 and 7-6, the symbol as follows:
198
Trang 9
h — Chiều sâu hồ móng;
hìạ - Khoảng cách từ đáy hố móng đến mức nước ngầm
hạ„- Khoảng cách từ đáy hố móng đến mặt đầt ngo ài hố móng:
@~ góc nội ma sát của đất
Khi h, hs, Mạ, M's có các tri số trung gian thì xác định hệ số m hằng phương
pháp nội suy tuyến tính Cao trình mực nước TY === 1.1 [tea — — h]—— rm ie a as 1.0 =] - WPT Mm=1 = 0.9 £ 0.8 a ™~ IVAW 0.7 Mm=0 _ 0.6 0.5 152 209 25° 35° 45° 9
Hình 7-5 Sơ đồ và biểu đồ để xác định hệ số điều kiện làm việc trong tính toán ỗn định vòng vây cọc ván ở nơi ngập nước khi có một khung chồng m Zz 1.05 1.00 0.95 tp
Hình 7-6 Sơ đồ và biểu đồ để xúc định hệ số điều kiện làm việc trong tính toán Ổn định vòng vây cọc văn ở trên cạn và có nước ngâm
199
h - the depth of foundation;
hp — Distance from water level to the bottom of foundation
h,)- Distance from bottom of foundation to ground level (outside the cofferdam) ( — internal frictional angle
When h, h'p, Mm, M'g has intermediate values, defined the value of m base on interpolation method % m Construction water level ¥ ==— 141 == tt mm IIT "8 Mm=1 = 09 E = LỘ 0, SN [I VIA 07 Mm =0 = 0.6 0.5 152 20° 25° 95° 45° ®
Figure 7-5 Diagram and chart uses for defined working condition coefficient in stability calculation at underwater with one supporting frame = 1.05 www bantut.com 1.00 0.95 Bp
Figure 7-6 Diagram and chart uses for defined working condition coefficient in stability calculation inland and permeable ground
Trang 10
Mômen uốn, tác dung trong tiết diện ngang của thành cọc ván, được xác định theo sơ để của một dầm nằm tự do trên 2 gối, một gối ở cao độ điểm tựa của thành vào giằng chống (điểm 0 trên hình 7-4)
Bending moment acting on section of steel sheet pile which is defined base on the diagram of free beam lays on two bearing (see figure 7 -4)
Mômen uốn ở tiết diện thành cọc ván nằm trong nhịp tính toán được phép lấy bằng:
M=Mp + 0.75M„ (7-6)
Trong đó:
Mg - Mômen uốn tại tiết diện ngang của cọc ván do áp lực thuỷ tĩnh của nước,
được xác định theo sơ đồ đã nêu ở trên
Mạ, - Mômen uốn tại tiết điện ngang của cọc ván do áp lực đất gây ra 0.75 ~ Hệ số xét đến sự phân bố lại áp lực của đất
Trong trường hợp độ bền của thành cọc ván theo vật liệu không đảm bảo thì
bợp lí hơn cá là thay đổi vị trí giằng chống theo chiều cao, hoặc tăng chiều sâu đóng
cọc ván vào đất đến đảm bảo ngầm chặt phần đưới của thành vào đất mà giảm được trị số mômen uốn trong các tiết diện ngang của nó Tính toán th ành cọc ván, có xét đến việc ngàm phần dưới trong đất, có thể thực hiện bằng phương pháp đồ giải Theo sơ đô chỉ dẫn trên hình 7-4b, ta cũng xác định được áp lực q của thành tác dụng
lên vành đai của khung chống (như phản lực gối kế trên), lực trong thanh chống được phép lấy bằng: el, P=1.1q (7-7) Trong đó:
1¡ và lạ Khâu độ của vành đai bên trái và bên phải thanh chống được tính toán Với loại vòng vây cọc ván có đổ bê tông bịt đáy thì việc tính toán thành bên cọc ván, biểu thị sự làm việc của nó ở giai đoạn trước khi đổ bê tông bịt đáy, phải theo điều 4.46- 4.48 trong tiêu chuẩn 22TCN 200-89
Đối với giai đoạn sau khi đỗ bê tông bịt đáy và hút toàn bộ nước ra khỏi hồ móng kiêm tra sự làm việc của thành bên và hệ chống đỡ về mặt độ bên Khi đó cũng
như trước đây coi thành bên như là một dầm đơn giản đặt trên 2 gối, nhưng gối phía
dưới nằm đưới mặt lớp bê tông bịt đáy là 0,5m
200 www
bantut.com
Bending moment acting on section of steel sheet pile which is defined base on the diagram of free beam lays on two bearing (see figure 7 -4)
Moment section of sheet pile in span taken into account as follows:
M=Mgt 0.75Mm (7-6)
Where:
Mg — Bending moment at cross-section of sheet pile due to hydrostatic pressure;
M,, - Bending moment at cross-section of sheet pile due to earth pressure; 0.75 — Coefficient considering the re-distribution of load
When the durability of sheet pile does not sufficient strength, the suitability is that changing the distances of the bracing system or increasing the embedded length of sheet pile As figure 7-4b, pressure q has defined, the force in bracing defined taken by: 1,+1, (7-7) P=1.1q
Where: 1, and 1, is span of left band and right band which has to calculate
For the cofferdam with seal concrete, calculating structures according to article 4.46 — 4.48 of standard 22TCN 200-89
For stage after pouring seal concrete and absorbing whole water out foundation ditch, checking work of lateral bar and supporting system about durability When lateral bar is considered as simple support beam, but lower cushion is below surface of seal concrete about 0,5m
Trang 11
7.2.4 Tính toán vòng vây cọc ván có từ 2 tầng khung chống trở lên
Chiều sâu tối thiêu † của cọc ván chôn vào đất dưới đáy hồ móng (loại không có bịt đáy ngăn nước) được xác định từ điều kiện đảm bảo độ ổn định chống quay của
cọc ván xung quanh trục nằm ở các độ tầng khung chống d ưới cùng (điểm 0 trong hình 7-7 a) Do đó đẳng thức (7-2) được viết lại dưới dạng:
M, + Mg = m[M, + (AM', + Mh)] (7-8)
Trong đó:
M; and Mạ - Lần lượt là mômen của áp lực đất chủ động và của ap luc tinh tac
dụng lên thành cọc ván phía đưới trục quay của nó, đối với trục đó
M', and M'y - Lần lượt là mômen của áp lực đất chủ động và, của áp lực tĩnh tác dụng lên thành cọc ván phía trên trục quay của nó, đối trục đó
Mạ - Mômen của áp lực đất bị động tác dụng lên thành cọc van (phan lực tiếp) đôi với trục quay
m - Hệ số điều kiện làm việc, lấy theo điều 4- 51 trong tiêu chuẩn 22TCN 200- 89, công thức (7- 8) chỉ đúng nếu : 2M', + Mì < w„.R
Nếu không thỏa mãn bất đẳng thức này thì phải sử dụng công thức sau đây để xác định chiều sâu đóng cọc ván tối thiểu t:
M, + Mp =m (M, + W,.R) (7-9) Trong dé:
W,- Mômen kháng uốn của tiết diện ngang thành cọc ván (điều 4- 40 trong tiêu chuẩn 22TCN 200-89)
R - Cường độ tính toán của vật liệu làm cọc ván
Hệ số điều kiện làm việc m được lấy theo chi dẫn ở điều 4.47 trong ti êu chuẩn 22TCN 200-89 (như đối với vòng vây có một tầng khung chống) chỉ khác biệt ở chỗ: khi hút toàn bộ trước ra khỏi hỗ móng, là loại đất không dính kết ở nơi ngập nước, thì trị số m không lấy theo biêu đồ ở hình 7-6
Đối với loại vòng vây cọc ván khép kín thì chiều sâu đóng cọc t được xác định
qua tính tốn ơn định, được phép lấy giảm đi như chỉ dẫn ở điều 4- 46
Mômen uốn tác dụng tiết diện ngang của thành cọc ván cứng như áp lực q của
tính cọc ván tác dụng lên vành đai của từng tầng khung chống được xác định theo sơ
đồ một đầm liên tục nhiều nhịp đặt tự do trên các gối, gối dưới cùng nằm ở chiều sâu (với t là chiều sâu đóng cọc tối thiêu được xác định có xét đến các y êu cầu ở các điều
4.32 và 4.33, 4.50 của tiêu chuẩn 22TCN 200-89) Các gối khác nằm ở cao độ các 201 www bantut com 7.2.4, Calculation of cofferdam with sheet pile wall with more than two horizontal bracing frame
Minimum depth t of sheet pile into ground which is below bottom of foundation ditch (type has not seal concrete) is determined by stability safe condition of rotation resistance of sheet pile around axis at level of bottom of retaining frame (point 0 in Figure 7-7 a) From equation (7-2), in this case in become:
M, + Mg=m[M, + (2M', + M's)] (7-8)
Where:
M, and Mg - moment of active pressure and static pressure effect on sheet pile bar below its rotation axis respectively
M', and M'y - moment of active pressure and static pressure effect on sheet pile bar above its rotation axis respectively
M, - Moment of passive earth pressure effects on sheet pile bar (next reaction) for rotation axis
m - Work condition factor, is taken according to clause 4-51 of standard 22TCN 200-89, formula (7-8) is only true if 2M', + M'y < w,.R
If this inequality satisfies equation (7-8), using the follow equation defined the value of t:
M, + Mg =m (M,,+ W,.R) (7-9)
Where:
W, - Moment of bending resistance of horizontal section of sheet pile bar (clause 4- 40 of standard 22TCN 200-89)
R - Design strength of sheet pile making material
Working condition coefficient defined according to article 4.47 of standard 22TCN 200-89 the same with cofferdam one bracing frame, the differ is that when sump-pump all water, for cohesion less underwater, the value of m defined base on figure 7 -6
For closed cofferdam, the depth of driving pile is determined by stable calculation and to be reduced following article 4.46 of standard 22TCN 200-89
Bending moment effects on horizontal section of sheet pile bar as well as pressure q of calculation of sheet pile effects on band of each retaining frame storey is determined according to outline of a continuous beam that consists of more spans set free on cushions, the bottom of cushion set at the depth (t - minimum depth of pile driving is
Trang 12
tầng khung chống Khi đó không xét đến áp lực đất chủ động v à bị động cũng như áp
lực thủy tĩnh tác dụng lên thành tường ở phía dưới chiều sâu 1⁄2 (xem hình 7-7b) a) b) MNTC Yn Ym=(hm+ 5) Yen nạimm+t)ạ — "nÝmÈẦn
Hình 7-7 Sơ đồ tính toán vòng vây cọc ván có từ 2 láp khung ch Ống trở lên
a Dé xdc định chiều sâu đóng cọc ván tối thiểu
b Để xác định mômen uôn trong tiết diện ngang của cọc ván Lực trong thanh chống của mỗi tầng tính theo công thức (7-7)
Nếu dự định đổ bê tông bịt đáy phòng nước, thì phải tính toán độ bền của thành cọc ván và khung chống tương ứng với trường hợp hút toàn bộ nước ra khỏi hố
móng
Khi tiến hành tính toán ta coi thành cọc ván như một dầm liên tục nhiều nhịp, nhưng gối dưới cùng nằm ở độ sâu dưới mặt trên của lớp bịt đáy 0,5m 202 www bantut com
determined and considered requirements in articles 4.32 and 4.33, 4.50 of standard 22TCN 200-89 the other cushions set at level of retaining frame When not considerin g active and passive pressure as well as hydrostatic pressure effect on side wall is below the depth of t/2 (see in Figure 7-7b) a) b) Yeh Y= (hm + bd Yen 'afm(Rm + 2a 'nfmVẦn
Figure 7-7 Diagram calculation of two supporting brace cofferdam a To determine the minimum driven depth of steel sheet pil e
b To determine bending moment in horizontal section of steel sheet pile Force in brace of each storey is calculated according to the equation (7 -7)
If pouring seal concrete, calculation durability of sheet pile bar and retaining frame is calculated in case of absorbing whole water out foundation ditch
When performing calculation, we consider sheet pile bar as a continuous beam that consists of more spans, but the bottom of cushion which set the depth under the above face of concrete seal is approximate 0,5m
Trang 137.3 THIET KE TUONG CU TU DO CO CHIEU DAI NHO HON 10M
yt,(ka,-4,) N Ep yk, —2,)
Hình 7-8a Mô hình tính toán của tường cừ có chiéu dai nhé hon 10m 7.3.1 Théng s6 dau vao
(1) Cao trinh
e Cao trinh dinh cir: CH =+5.0 e Cao trinh day: D.L=+1.0m
« Mực nước ngầm: G.W.L = +1.0 m (Mực nước thiết kế)
(2) Đất Lớp đất 1:
-_ Trọng lượng thể tích đơn vị: 1.8 Tim?
- Béday cta lép dat 1: 4.0m - Géc néi ma sat: 30° - Luc dính: 0 T/m? - Dé rong: 0.69 - Ty trong hat: 2.3 Lớp đất 2: -_ Trọng lượng thể tích đơn vị: 1.85 Thm? -_ Bề dày của lớp đất 2: +œ -_ Góc nội ma sát: 22" - Lue dinh: 2.4 T/m? - Dé réng: 0.804 - Ty trong hat: 2.69 (3) Coc van thép -_ Loại cọc ván thép: ESP - VÌ; - W=500mm, h= 200mm, t = 24.3mm - Mémen khang uén: W = 3,82.10° cm’/m; www bantut com 7.3 DESIGN EXAMPLE IN LESS THAN 10M PILE LENGTH WALL(CANTILEVER) un Figure 7-8a Calculation model of cantilever wall in less than 10m length 7.3.1 Input (1) Elevation
e Pile top level: CH = +5.0
e Design seabed level: D.L=+1.0m
e Ground water level: G.W.L = +1.0 m (calculated water level) (2) Soil
e 1™ layer:
- Unit volume weight of soil : 1.8 T/m? - Thickness of 1“ soil layer: 4.0 m - Internal friction angle: 30° - Soil cohesive: 0 T/m? - Void radio: 0.69 - Grain density: 2.3 2" layer:
- Unit volume weight of soil: 1.85 T/m? - Thickness of 2" soil layer: +00
Trang 14
- Mémen quan tinh: I= 86000 cm*/m
- wg suất cho phép = 295N/mm” = 29500N/cm” ( SYW295) 225 Hình 7-&b Cọc ván thép loại - FSP - VI, 7.3.2 Thông số đầu ra Hệ số bị động của lớp dat 1: hp = (4s +f) = tg?| 45° 2 = Hệ số chủ động của lớp dat 1: i= (45° -£) =¡ø?| 459 = = 0,333 Hệ sé bị động của lớp đất 2: 3 0,0] „2 0 dM, =e [4s +2) tg 45° +
Hệ số chủ động của lớp dat 2: À„ =fø | 45 = =íøe |45 — = 0,454 zlaôo_đ al geu 22
Ap luc day nổi sẽ được tính toán theo biểu đồ trên như sau: Trong đó: œ =22?: Góc nội ma sát; A =2,69 : Tỷ trọng hạt; e= 0,804: Hệ số rỗng: 1, =10&g /em°: Trọng lượng thé tích đơn vị của nước; _(A-Dy, _ (2,69-1)1 = = 0,936kg/cm?: Dung trong đây nổi của đất; th 1+c 1+0,804 = eae 204 .c —_ www banhi — Inertial moment: I = 86000 cm*/m - Yield stress = 295N/mm? = 29500N/cm? ( SYW295) Figure 7-8b Type of steel sheet pile - FSP - VI, 7.3.2 Output The passive coefficient of 1“ soil layer: 30°
Trang 15
Để tính tốn chiều sâu chơn cừ cũng như mô men lớn nhất của cừ, chúng ta thay
đổi biểu đồ áp lực đất từ sơ đồ a đến sơ đổ b Ngoài ra, áp lực đất chủ động trên đoạn
AB được thay thế bởi mô men Mụ và lực H tại điểm B
H: Tổng áp lực đất trong đoạn AB;
Mẹ = Hr: Mô men của lực H theo điểm B;
ø„: Áp lực đất chủ động tại điểm B;
k= 12: Hệ số gia tăng áp lực đất do ma sát giữa đất v à cừ
Xem xét đoạn BN, chúng ta có như sau: ; 1 VX =H+E, +054, =2142(, -À„)=0 » 1 > E, =2T142Œ, —À„)=H-—G;ứ Tính tốn mơ men tổng tại điểm N: 2 t 1 iM, =M, +H, +Øg — 1420, —À„)=0 2 t 1 >HAr+Ht, +p Eto ly —%„)=0 2 = 3254 +10, + age 209364) (1,2.2,197-454)=0 — (1) dM = a #104-2,2.y -5-0,936.y* (2.2 97 — 454) =0 (2) iy Giải phương trình bậc ba (1), chúng ta có: > to=7,9 m > thin = 1,1-to = 8,7m
Do đó, chúng ta chọn chiều sâu chôn cừ là: t= 9m
Giải phương trình (2) để tìm y„„„ tại nơi mà có mô men lớn nhất Mua > Ymax = 4,5m 2 max 1 Mạ = Mo + HLYmax + GP GY nan (ley —%) 2 4 45 1 => Minx = 10.5 + 10.4,5 +22 —- 50,936.45" (1,2.2,197 ~0.454) = 497m 205 Tut com www ban - M,
Calculating the steel sheet pile according to the strength condition (Choosing the steel To calculate the penetration depth as well as maximum moment of sheet pile, we change the diagram of earth pressure from outline a to outline b Furthermore, active earth pressure on AB is replaced by moment M y and force H at B point
H: The total active pressure of soil in AB;
Mo = H.r: Moment of H force according to B point;
o,: Active earth pressure at B point;
k = 1,2: Factor which increase the earth pressure includes in friction force between soil and sheet pile
Considering BN, we have as follows:
DX =H+E, +054, = Sy, -2,) =0
a!
SE, = 510, Uh, -’,)-H-o yt,
We calculate the total moment at N point: 2 YM, =M, +H 4, $0 phy (ia, Ship >Hr+Ht, +o, O4), —%„)=0 2 = 32/541 +10.) + 22.5 = 209364) (12.2197 ~454)=0 dM , 1 2 > > 10+2,2.y— gay (1,2.2,197 — 454) =0 Ly
Solving the cubic equation (1), we have as follows: => to=7,9 m >tnin = 1,1-to = 8,7m Therefore, we choose the penetration depth: t = 9m
Trang 167.3.3 Thiết kế e _ Trạng thái cực hạn( Nhóm I) Điều kiện cường độ chịu kéo: _ M - k.m.M, ô a (Theo tiêu chuan 22 TCN 200-89) Trong đó: k= I.1 - Hệ số tin cậy ( trong điều kiện nước) m= 1,15 - Hệ số làm việc Tắt cả hệ số tham khảo mục 7.2.1, Chương 7 1.1x1.15x49000000 3820 ơ<R,<© <29500 N/cm” <>16226.44 < 29500 N/cm”-> Thoã mãn điều kiện cường độ My, =49T.m - Hésé an toàn của một mét chiều dai coc ván thép: , 29500 _ 1622644 ` s_ Trạng thái giới hạn( Nhóm 1T) 21 mg X†.|/]=1.-.nn Trong đó: = 0.95, cho kết cầu công trình tạm L: Chiều dài cọc ván thép
fimax 14 gid tri chuyén vị lớn nhất tại đỉnh của cọc ván thép
Mô hình kết cấu là cọc ván ty do la: 206 I.cC01m — www bantu 7.3.3 Designing
¢ Ultimate limit states( group I) Strength condition as bending:
a= 7 - _ < R, (following the design standard 22 TCN 200-89)
Where:
k= 1.1 - reliable coefficient ( in water condition) m= 1,15 — working condition coefficient
All coefficient s is referred in article 7.2.1 chapter 7 a<R © 1.Ix1.15x49000000 , 3820 <29500 N/cm” <>16226.44 < 29500 N/cm”>> Strength condition is satisfied M vnax = 49T.m max - The safe coefficient of 1 meter long of steel sheet pile wall: _ 29500 | 1622644 ` e Severability limit states( group II) 2L <SY,|[ƒ#]=Y -—= fom STe[ƒ]“T.-son Where :
Yc= 0.95 for temporary structures L: length of steel sheet pile
fimax is maximum deformation at the top of steel sheet pile Structural model of cantilever pile is that:
Trang 17
qéN⁄m — |—£mox(m› (| A I} Mmax (Nm Hình 7-9 Môment và chuyển vị của cọc ván thép tự do có chiều dài nhỏ hơn 10m _ q1 _ MỸ 2 fec= =— and M = 20 = M,,, = 49Tm um 8El 4EI 2 49.8.5" 4x2x107x8.6.107 (tham khao tiéu chudn TCXDVN 338-2005 — Tiéu chuan kết cấu thép ) a = = 0.0515m = 5.15em
=> ƒ⁄„„ =5.l5cm < T.-[]= 0.95 la 5.4em => thoả mãn điều kiện chuyên vị
Kết luận, đê thoả mãn các điêu kiện trạng thái giới hạn đối với kết cấu cọc ván thép, chọn loại thép FSP - VI, 207 www bantut com qeN/m> — |—£fmax(n) đ [Ï If lÌ i I I I | | lÌ Mmax€Nm2 Figure 7-9 Moment and deformation of cantilever wall in less than 10m length _ ql’ _M 1? Fox = = and M =“—= Ề M„„„ = 49Trn 8EI 4EI 2 ° 49.8.5 > = đe 4x2x10”x8.6.10' (referred the design standard TCXDVN 338 -2005 — Steel structural standard ) = 0.0515m = 5.15em
=> Srmox =5.15em <y,.[f ]= 0.95 == 5.4em => Deflection condition is satisfied
In conclusion, to satisfy limit state conditions for steel sheet pile str ucture, choosing type of FSP - VI,, Length of steel sheet pile is 13 m
207
Trang 18
7.4 Vi DU THIET KE TUONG CU CO NEO CO CHIEU DAI NHO HON 10M MNTC Anchor | \ W2 vat 4.75 1.20 ` sx) “A t 6,00 P & 7.4.1 Thông số đầu vào (1) Cao trình « Cao trình đỉnh cừ: C.H =+61 e Cao trinh day: D.L =+55,25 m
«_ Mực nước tính toán: D.W.L = +60 m (Mực nước thiết kế) (2) Đất - Trọng lượng thê tích đơn vị: 1.86 T/m? -_ Góc nội ma sat: 35° - Lue dinh: 0 T/m? (3) Coc van thép - Loại cọc ván thép: FSP - IH; - W=400mm, h= 125mm, t= 13mm - Mémen khang uén: W = 1340 cm”/m; - Mémen quán tính: I= 16800000 cm*/m Ứng suất cho phép = 295N/mm” = 29500N/cm” ( SYW295) CBBB Diagram to calculate strength Hình 7-10a Mô hình tinh todn twong cir m6t tang neo cé chiều dài nhỏ hơn 10m 208 Y wwii DaNnTur com 7.4 DESIGN EXAMPLE IN LESS THAN 10M PILE LENGTH WALL(ARCHORED) MNTC Anchor ut ] “Diagram to calculate strength P oC Figure 7-10a Calculation model of single anchored wall in less than 10m length 7.4.1 Input (1) Elevation
e Pile top level: CH=+61
e Design seabed level: D.L = +55,25 m
¢ Design water level: D.W.L = +60 m (calculated water level) (2) Soil
Trang 19Hình 7-10b Coc ván thép loại - FSP- HII 7.4.2 Thông số đầu ra Hệ số bị động của đất: 2 ig DE | 0 35° _ hp =i [+s +2) 1 [+s — = 3,68 Hệ số chủ động của đất: 0 X„= 4s - £) = [4s = =0,27 Ap luc đây nổi sẽ được tính toán theo biểu đỗ trên như sau: Trong đó: =35°: Góc nội ma sát;
Y„ =10&g/emŸ: Trọng lượng thể tích đơn vị của nước;
Yạ, =18,6—10 =8,6kg /cm°: Dung trọng đẩy nổi của đất;
H=4,75m: Chiều cao tính từ mực nước đến cao trình đáy; h=3,55m: Chiều sâu tính từ mực nước đến mặt đất tự nhiên; 1 T =F =11,287 ; a “núi =L58; 1 Pi =y,Ht=4,75t; e, = 51 = 0,55 1, 3 5 Pi =(Ay da )V ain „ĩ =1L47¢°; a= a = 0,67¢
t là chiều sâu chôn cừ ma được tính từ điểm O t được xác định bởi điều kiện ma dam bảo rằng cừ thép không bị lật xung quanh điểm O
Chúng ta có điều kiện sau: 11 Mgiu 2 Mut Trong do: m =0,95: Hệ số điều kiện làm việc khi cừ không có thanh chống ngang: 2 Moat = nf me (H —h+ 3) : 209 Ề L i £ 5 = 5 ESP- li Figure 7-10b Type of Steel sheet pile — FSP- III 7.4.2 Output The passive coefficient of soil layer: 0 = (4° +P) tg?| 45° rece = 3,68 @ 2 2 The active coefficient of soil layer: 0 dy =0g7| 45° ‘ - 2 | = g?| 45°33 | 0.97 2) = 2 Submerged pressure will be calculated by the above diagram as follows: Where:
tp =35” : Internal friction angle;
¥, =10kg/cm’: Unit volume weight of water;
Y an = 18,6 -10 =8,6kg/cm*: Submerged density of soil;
H = 4,75m: The height from the water level to the seabed level;
h= 3,55m: The depth from the design water level to the original ground;
h =2y,H" =1L287 ; 2 e, =_H =1,58; 3
P, =),Ht=4,75t; é& = x! =0,5 :
1, : 2
P= Oye Wan 5? = LATO; es = t= 0,671
t: is the penetration depth which is calculated from O point t is defined by the condition which ensure that steel sheet pile doesn’t upturn around O point
Trang 202H t Mgu=A(7-a) +A (445); => -4,3245 + 16,8625t + 2,38t” = 1,3371 + 0,743t? => 0.743t? - 1,038t? - 16,863t + 4,324 =0 Giải phương trình bậc ba, chúng †a có: > t=5,4m Chọn t= 6m - Tinh toán cừ thép theo điều kiện cường độ (Chọn cừ thép) 7.4.3 Thiết kế « Kết cấu cọc ván thép + Trạng thái cực hạn ( Nhóm I) _2.BH _ 1128x475 M max 9 =11,97.m
Điều kiện cường độ chịu kéo:
` m = Se <R, (Theo tiêu chuẩn 22 TCN 200-89) Trong đó: k= 1.1 - Hệ số tin cậy ( trong điều kiện nước) m= 1,15 - Hệ số làm việc Tất cả hệ số tham khảo mục 7.2.1, Chương 7 ơ<đ, 1.1x1.15x17875000 < 29500 N/cm2 : 1340
<>11234 < 29500 N/cm”-> Thoã mãn điều kiện cường độ -_ Hệ số an toàn của một mét chiều dài cọc ván thép: = 29500 96 11234 ^ ¢ Trạng thái giới hạn( Nhóm Il) 2L = = —, Forax $Y e[F Lm Trong đó: Yo= 0.95, cho kết cấu công trình tạm L: Chiều đài cọc ván thép fimax 14 gid tri chuyén vị lớn nhất tại đỉnh của cọc ván thép Mô hình kết cấu là cọc ván tự do là: 210 www bantut com 2H t Mgiu -7(72-a)+-A( +3] - = -4,3245 + 16,8625t + 2,381? = 1,3371 + 0,743t° => 0.743t? - 1,038t? - 16,863t + 4,324 =0 Solving the cubic equation, we have as follows: => t=5,4m >We choose t = 6m - Calculating the steel sheet pile according to the strength condition (Choosing the steel sheet pile) 7.4.3 Designing e Sheet pile: +) Ultimate limit states ( group I) _ 2.PH _ 11,28%x4,75 Mù, =l1 ST 9 3 Strength condition as bending: M kmM ‘ ‘ ô= T- == R, (following the design standard 22 TCN 200 -89) Where:
k= 1.1 - reliable coefficient ( in water condition) m= 1,15 — working condition coefficient
All factors is referred in article 7.2.1 Chapter 7 a<R © 1.1x1.15x17875000 3 , 1340 <29500 N/cm?
<>11234 < 29500 N/cm?> Strength condition is satisfied - The safe coefficient of 1 meter long of steel sheet pile wall: j= 29500 _ „ ¿ ~ 112347 e Severability limit states( group I) 2L Zz ŠY¿Lƒ] =T.-nD Where :
yY-= 0.95 for temporary structures L: length of steel sheet pile
fimax is maximum at the top of steel sheet pile Structural model of cantilever pile is that:
Trang 21q(NZm) Mmox(Nm> tan) Hình 7-11 Môment và chuyển vị của cọc ván thép có neo có chiều dài nhỏ hơn 10m 4 2 2 Sry = 384E1 192EI = 2M” and M='T =M,„=1197m 2 2 > fog ~192x2x10" x1.68.10~ == 3.126.109 = 0.3126em (tham khảo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 — Tiéu chuân kết cấu thép ) 4.75
TH 3.0em => thoả mãn điều kiện chuyên vị => ý imax =0.3126em <y,.[Z]=0.95
e Thanh neo:
Lựa chọn loại thanh neo : SS490 với ứng suất cho phép : 15000 N/cm? Đường kính của thanh neo: 8 =LEu LỄ Bố lay PP TẾ _ 2 mạn R, cosa 10200x1 Trong do: 1 R,= footer Es mã k= 1.1 - Hệ số tin cậy ( trong điều kiện nước) m= 1,15 - Hệ số làm việc Kết luận, Chọn đường kính thanh neo là 3 cm, thuộc loại SS490 211 t0, ban tí com q(N#m> Mmax¢Nm> Fmaxtm) Figure 7-11 Moment and deformation of anchored wall in less than 10m length 4 2 2 đưa =1 384EI - 5E nhủ M a! 4, =11.97m 192ETI 2 2
=> Sirox ˆ192x2x107xI.68.10' TẾ DI =3.126.10 mm = 0.3126em
(referring the design standard TCXDVN 338 -2005 — Steel structural standard ) => fran = 0.3126em < y,.[ f ]= 0.95 a 3.0em => Deflection condition is satisfied e Tie—rod:
Choosing the type of tie rod : SS490 with yield stress : 15000 N/em? Diameter of tie rod 1s: ä, =1 lấy [LẺ ta PREIS 7600 = 2.01em R, cosa 15000x1 R, =+p =1011.28 =3.76r 31 3 Where: a
k= 1.1 - reliable coefficient ( in water condition) m= 1,15 — working condition coefficient
In conclusion, taking tie rod has diameter is that 3 cm, of type SS490
211
Trang 22chính và loại SS490, D = 3cm cho thanh neo 7.5 VÍ DỤ THIẾT KÉ TƯỜNG CỪ CÓ NEO CÓ CHIẾU DÀI LỚN HƠN 10M MNTC 1,00 Anchor | \ 6.00 §.00 2 © CBBB /X p< * Diagram to calculate strength 1 Hình 7-12 : Mô hình tính toán của tường cừ một tẰng neo có chiều dài lớn hơn 10m 7.5.1 Thông số đầu vào (1) Cao trình « Cao trình đỉnh cừ: C.H=+5 ¢ Cao trinh day: D.L=-4m
«_ Mực nước tính toán: D.W.L= +4 m (Mực nước thiết kế) (2) Dat - Trong luong thé tich don vi: 1.79 Tim? -_ Góc nội ma sat: 21° - Lue dinh: 0 Thm? (3) Coc van thép - Loai coc van thép: FSP - VIL; - W=500mm, h= 225mm, t = 27.6 mm - Mémen chống uốn; W = 3,82.10° cm?/m; Mémen quan tinh: I= 86000 cm “/m
Ứng suất cho phép = 295N/mm? = 29500N/cm” ( SYW295)
212
tưtưtữ-banftti:co1m-
In conclusion, to satisfy limit state conditions for steel sheet pile structure, choosing type of FSP — Ill for main pile and type of SS490 , D = 3 cm for tie rod Length of steel sheet pile is 1] m 7.5 DESIGN EXAMPLE IN MORE THAN 10M PILE LENGTH WALL (ARCHORED) Anchor | ge 8.00 CDDB Pt 7K e1 pid Diagram to calculate strength ì P e Figure 7-12a Calculation model of single anchored wall in more than 10m long 7.5.1 Input (1) Elevation
e Pile top level: CH =+5
e Design seabed level: D.L = -4m
e Design water level: D.W.L =+4 m (calculated water | evel) (2) Soil
Trang 23Hình 7-12b Cọc ván thép loại - FSP - VI, 7.5.2 Thông số đầu ra Hệ số bị động của đất: 0 ‘= (4s +f) = (4s 2) =2,113 P Hệ số chủ động của đất: 0 kL= (4s -š) = te [4s 2) = 0,472 Áp lực đây nổi sẽ được tính theo biểu dé trên như sau: Trong đó: œ =21?: Góc nội ma sát;
+„ =10&g /em°: Trọng lượng thê tích đơn vị của nước;
Yạ, =17,9—10 = 7,9kg /cm°: Dung trọng đây nỗi của đất;
H =8,00m: Chiều cao tính từ mực nước tính toán đến cao trình đáy;
h = 6,00m: Chiều sâu tính toàn mực nước tính toán đến mặt đất tự nhi ên; P aS = 32,07 ; e, = 5H =2,67; 1 P,=7,Ht =8,0¢; e = 51 = 0503 1 ñ, =( —À,Wa z4) =065; e, =i = 0,67t
t là chiều sâu chôn cừ mà được tính từ điểm O t được xác định bởi điều kiện mà
đảm bảo rằng cừ thép không bị lật xung quanh điểm O Chúng ta có điều kiện sau: 1n, Mgiu 2 Mut 213 FSP-VI: ‘\ Figure 7-12b Type of Steel sheet pile - FSP - VI, 7.5.2 Output The passive coefficient of soil layer: 21° x„ =/g?|45°+® |=¡g?| 459 +“—|= 2113 2 3g ( 3 5 2 The active coefficient of soil layer: 0 hy = [45° -f) = [4st | = 0,472
Submerged pressure will be calculated by the above diagram as follows: Where: ~ = 21": Internal friction angle;
y, =10kg/cm*: Unit volume weight of water;
Ym =17,9-10 =7,9kg/cm* : Submerged density of soil;
H = 8,00m: The height from the water level to the seabed level;
h= 6,00m: The depth from the design water level to the original ground; 1 1 h=.y,H =32/0T ; é, == = 2,67; 2 3 P,=y, Ht =8,0t; e; = 5t= 0,5; 1; 2 3 Py = (Ay — Aa an me = 0,65t"; 6, a = 0,67¢
t : is the penetration depth which is calculated from O point t is defined by the condition which ensure that steel sheet pile doesn’t upturn around O point
We have the following condition:
m Mgiu > Mat
Trang 24Trong đó: m =0,95: Hệ số điều kiện làm việc khi cừ không có thanh chống ngang; 2 Maat = n{ma[ Hh 2) 2H t Mgiu -7( 2a) al +3] ị => -21,333 + 48t + 41? = 0,985 + 0,328) => 0.328Ẻ - 3,015 - 48t + 21,333 =0 Giải phương trình bậc ba, ta có: = t=17,4m = Chọn t= 18m 7.5.3 Thiết kế + Trạng thái cực hạn ( Nhóm ]) _ 2PH 2x32x8 tay = 56,89T.m 9
Điều kiện cường độ chịu kéo:
=4 _ Mu» - p (Theo tiêu chuẩn 22 TCN 200-89) W W : Trong đó: k= I.1 - Hệ số tin cậy ( trong điều kiện nước) m= 1,15 - Hệ số làm việc Tắt cả hệ số tham khảo mục 7.2.1, Chương 7 a<R 1.1x1.15x56890000 _ osoo N/cm? y 3820
<>18840 < 29500 N/cm”-> Thoã mãn điều kiện cường độ - Hệ số an toàn của một mét chiều đài cọc ván thép: = 290 157 18840 e Trang thai gidi han( Nhom I) 2L SV =† — địa EM L Ì=Y ong Trong đó: c= 0.95, cho kết cầu công trình tạm L: Chiều dài cọc ván thép fimax 14 gia tri chuyên vị lớn nhất tại đỉnh của cọc ván thép Mô hình kết câu là cọc ván tự do là: 214 —— -01"_ ca ——L[[| L1 LÍ1 „ Ì Where: m = 0,95: is the work condition factor when sheet pile without horizontal strut; Maat = nf ma( a -h+ 3) : 2H t Ma=A(2-s)a(i+2)) = -21,333 + 48t + 4t” = 0,985Ẻ + 0,328t) = 0.328t” - 3,015 - 48t + 21,333 = 0 Solving the cubic equation, we have as follows: => t=17,4m >We choose t = 18m - Calculating the steel sheet pile according to the strength condition (Choosing the steel sheet pile) 7.5.3 Designing e Ultimate limit states( group I) _2HH_ 2x32x§ max = Strength condition as bending:
0= ~ = <R, (following the design standard 22 TCN 200-89)
= 56,897 m
Where :
k= 1.1 - reliable coefficient ( in water condition) m= 1,15 — working condition coefficient
All factors is referred in article 7.2.1 chapter 7 1.1x1.15x56890000
3820
<918840 < 23500 N/cem’> Strength condition is satisfied - The safe coefficient of 1 meter long of steel sheet pile wall: j= 29500 _ 18840 e Severability limit states( group II) ô<R, <29500 N/cm” 1.57 < =y — 2L #„„ SY.|ƒ]=T 580 Where :
y.= 0.95 for temporary sfructures L: length of steel sheet pile
fimax is maximum at the top of steel sheet pile Structural model of cantilever pile is that:
Trang 25fmaxém) Mmo x€Nm) Hình 7-13 Môment và chuyển vị của cọc ván tÌiép có neo có chiều dài lớn hơn 10m 2 and M = ve M ya, = 56.89Tm 5x56.89x§? —— 192x2x10” x8.6.10 ~ —r=5.52.10 2m = 0.552em = Some’ =
(tham khảo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 — Tiéu chuan két cdu thép ) => fom, = 0.552em <y,.[f ]= 0.95 = 5.0em => thoa man điều kiện chuyển vị e Thanh neo: Lwa chon loai thanh neo : $S490 voi ung suat cho phép : 15000 N/cm? Duong kinh cua thanh neo: d =1.13x k.mR, =113x 1.1x1.15x106700 =3.39cm ‘ R, cosa, \ 15000x1 Trong đó: #.=JF =2 = wer a °° 3 k= 1.1 - Hệ số tin cậy ( trong điều kiện nước) m= 1,15 - Hệ số làm việc = Lấy đường kính thanh neo là 4m, loại SS450 215 fmax€m3 Mmax¢Nm) Figure 7-13 Moment and deformation of anchored wall in more than 10m length 4 5MP 2 fn = 384ET 192EI =2!” ana m = 20 =M,,, = 56.89Tm 2 56.89x8? = đu _ 192x2x10”x8.6.10^ SEO s2 1n) (243068
(referring the design standard TCXDVN 338 -2005 — Steel structural standard )
=> /m„=0.552em <†,.[ƒ]= 0.95 = 5.0em => Deflection condition is satisfied
e Tie—rod:
Choosing the type of tie rod : SS490 with yield stress : 15000 N/em? Diameter of tie rod is:
dit, | st rip, OEY an R, cosa 15000x1 Where: R,= Tp = +32 =10.67T 3 3 a
k= 1.1 - reliable coefficient ( in water condition) m= 1,15 — working condition coefficient
=> Taking tie rod has a diameter is that 4 cm, of type SS490
215