THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI TRANG 141 Hình 6 7 Tháp xuyên thủng từ cọc ở góc Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép a0 = 0 15m => h0 =2 0 15 = 1 85m Cường độ chịu kéo của bê tông B35.

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 1200 4500 1200 1200 6900 4500 y x 1200 8° 16 6900 Hình 6.7 Tháp xun thủng từ cọc góc Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép a0 = 0.15m => h0 =2- 0.15 = 1.85m Cường độ chịu kéo bê tông B35, Rbt = 1.3 MPa Chu vi đáy tháp xuyên thủng: u1 =  1.2  168  1.76m 360 Chu vi đáy tháp xuyên thủng: u2 =   4.9  168  7.18m 360 Giá trị trung bình chu vi đáy đáy dưới: u = (u1 + u2)/2 = 4.47 m Lực chống xuyên thủng: Pcx = R bt uh0  11300  4.47 1.85  10750kN Lực gây xuyên thủng: Pxt = Pttmax = 4871.42 kN < Pcx = 10750 kN  Thỏa điều kiện xuyên thủng 6.5.7 Tính tốn cọc chịu tải ngang 6.5.7.1 Tính tốn theo giải tích phương pháp đồng M  n l0 H 0 y0 H0 =1 HM M0 =1 MH z l l z HH MM z l N Hình 6.8 sơ đồ tác động momen tải ngang lên cọc TRANG 141 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Lực ngang lớn tổ hợp : Htt = Vx  Vy Bảng 6.26 Lực ngang lớn tác dụng lên đài cọc TH TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7 TH8 TH9 TH10 TH11 TH12 TH13 TH14 TH15 TH16 TH17 Vx (kN) -193.00 -214.40 -171.60 -201.90 -184.11 -140.37 -127.80 -110.11 -97.54 -204.86 -166.34 -193.60 -177.60 -204.86 -177.64 -193.55 -166.33 Vy (kN) 138.23 129.51 146.95 69.59 206.87 42.72 139.78 55.05 152.11 126.30 141.99 72.37 195.92 84.94 96.03 172.26 183.35 Httmax Htt 237.40 250.48 225.92 213.55 276.93 146.73 189.40 123.10 180.69 240.66 218.70 206.68 264.44 221.78 201.94 259.10 247.55 264.44 Lực cắt tác dụng chân đài: Hmaxtt = 264.44 kN tt Hmax 264.44   66kN  Lực cắt tác dụng lên cọc : H = 4 Moment chân đài chuyển thành lực dọc cọc, nên cọc moment tác dụng lên đầu cọc, có lực ngang tác dụng đầu cọc Theo TCVN 205-1998 : Tất tính tốn thực theo chiều sâu tính đổi vị trí tiết diện cọc đất Ze, có chiều sâu tính đổi hạ cọc đất Le xác định theo công thức sau: Ze  bd z , Le  db L Trong đó, Z L Là chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc đất chiều sâu hạ cọc thực tế ( mũi cọc) Ta có Hệ số biến dạng: αbd = kbc Eb I Trong đó: k - hệ số tỉ lệ kN/m4 Eb - Module đàn hồi ban đầu bê tông cọc nén kéo Cọc sử dụng bê tông B25  Eb = 30  106 kN/m2 TRANG 142 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI bc - Chiều rộng quy ước cọc lấy sau: với d = 1.2m > 0.8m, bc = d + 1= 1.2 + = 2.2m I - Moment quán tính tiết diện ngang cọc : I D4 1.24   0.1018 m4 64 64 Bảng 6.27 Bảng tra hệ số tỉ lệ k theo TCVN 10304:2014 Bảng 6.28 Xác định hệ số tỉ lệ k Tên lớp kili Loại đất Độ sâu TB (m) Li (m) Độ sệt IL Hệ số rỗng eo Hệ số tỉ lệ ki (kN/m4) (kN/m3) Bùn sét, xám đen Bùn sét, xám đen Bùn sét, xám đen Bùn sét, xám đen sét, xám đen sét, xám đen sét, xám đen sét, xám đen sét, xám đen sét, xám đen cát pha, xám đen cát pha, xám đen cát pha, xám đen -16.2 -18.2 -20.2 -22.1 -24.0 -26.0 -28.0 -30.0 -31.5 -32.7 -34.4 -36.4 -38.4 2.00 2.00 2.00 1.80 2.00 2.00 2.00 2.00 1.00 1.40 2.00 2.00 2.00 1.10 1.01 1.22 0.83 0.98 0.83 0.77 0.80 0.79 0.79 0.38 0.38 0.41 2.288 2.247 2.304 1.997 1.902 1.832 1.687 1.707 1.647 1.647 0.608 0.583 0.552 500 500 500 1520 620 1520 1880 1700 1760 1760 5230 5560 5973 1000 1000 1000 2736 1240 3040 3760 3400 1760 2464 10460 11120 11946 TRANG 143 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI cát pha, xám đen cát pha, xám đen cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng cát pha, xám trắng Tổng -40.4 -42.4 -44.4 -46.4 -48.4 -50.4 -52.4 -54.4 -56.4 -58.4 -60.4 -62.4 -64.4 -66.4 -68.4 -70.4 -72.4 -74.4 -76.4 -78.4 -80.1 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 1.30 65.5 0.34 0.42 0.45 0.43 0.38 0.38 0.30 0.33 0.54 0.33 0.34 0.30 0.34 0.37 0.33 0.31 0.28 0.36 0.33 0.32 0.31 0.586 0.618 0.595 0.724 0.654 0.571 0.538 0.529 0.734 0.654 0.571 0.556 0.543 0.574 0.571 0.558 0.543 0.538 0.561 0.529 0.558 5520 5093 5400 2760 4613 5720 6160 6280 2660 4613 5720 5920 6093 5680 5720 5893 6093 6160 5853 6280 5893 11040 10186 10800 5520 9226 11440 12320 12560 5320 9226 11440 11840 12186 11360 11440 11786 12186 12320 11706 12560 7660.9 279049 4260 K  Hệ số biến dạng: αbd = Kbc 4260  2.2   0.315 Eb I 30 106  0.1018 Chiều dài cọc đất tính đổi: Le = bd L = 0.315  65.5 = 20.63 m > m Ta tra bảng G.2 TCVN 205-1998 ta : Ao = 2.441 ; Bo = 1.621 ; Co = 1.751  Xác định chuyển vị ngang  góc xoay  đầu cọc Chuyển vị ngang δHH cọc cao trình mặt đất lực đơn vị H0=1 gây 2.441 HH  Ao   2.56 105 (m / kN) bd Eb I 0.315  30 10  0.1018 Chuyển vị ngang δHM cọc cao trình mặt đất lực đơn vị M0=1 gây 1.621 HM  Bo   5.35 106 (rad/ kN) bd Eb I 0.315  30 10  0.1018 Góc xoay δMH cọc cao trình mặt đất lực đơn vị H0=1 gây TRANG 144 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI MH  HM  5.35 106 (rad/ kN) Góc xoay δMM cọc cao trình mặt đất lực đơn vị M0=1 gây MM  1.751 Co   1.82 106 (1/ m.kN) bd Eb I 0.315  30 10  0.1018 Momen uốn lực cắt đầu cọc H0  H tt 264.44   66.11KN n M0  M  Hl0  ( momen chuyển thành lực dọc cac cọc ) Chuyển vị ngang yo góc xoay ψo cao trình mặt đất: yo  HoHH  MoHM  66.11 2.56 105  1.7 103 (m) o  HoMH  MoMM  66.11 5.35 106  3.5 104 (rad) Tính tốn chuyển vị ngang n góc xoay  cọc mặt đáy đài  n  y0  0l0  Hl03 Hl  3Eb I Eb I Hl02 Hl0     Eb I Eb I Với l0 – chiều dài cọc từ đáy đài đến mặt đất Với cọc đài thấp l0=0 n  y0  1.7 103 (m)  0.17cm   yo   cm     3.5 104 (rad )  0.020     10  Xác định áp lực σz, momen uốn Mz, lực cắt Qz, tiết diện cọc Các đại lượng áp lực σz, momen uốn Mz, lực cắt Qz, tiết diện cọc tính tốn theo công thức sau : z =    M H K ze  yo A1  o B1  o C1  o D1  bd  bd bd E b I bd E b I  Mz  bd EIyo A3 - bd EIo B3  MoC3  Ho D3  bd Qz  3bd EIyo A4  bd EIo B4  bd MoC4  Ho D4 Trong đó: ze  bd z chiều sâu tính đổi Các hệ số A1, A3, A4, B1, B3, B4, C1, C3, C4, D1, D3, D4 tra bảng G3 TCXD 2051998 Sinh viên có bảng tính tốn biểu đồ sau: TRANG 145 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Bảng 6.29 Ứng suất σz theo phương ngang z (m) ze (m) A1 B1 C1 D1 σz (kN/m2) 0.00 -0.32 -0.63 -0.95 -1.27 -1.59 -1.90 -2.22 -2.54 -2.86 -3.17 -3.49 -3.81 -4.13 -4.44 -4.76 -5.08 -5.40 -5.71 -6.03 -6.35 -6.98 -7.62 -8.25 -8.89 -9.52 -11.11 -12.70 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.2 2.4 2.6 2.8 3.5 1 1 1 0.999 0.999 0.997 0.995 0.992 0.987 0.979 0.969 0.955 0.937 0.913 0.882 0.848 0.795 0.735 0.575 0.347 0.033 -0.385 -0.928 -2.928 -5.853 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.799 0.899 0.997 1.095 1.192 1.287 1.379 1.468 1.553 1.633 1.706 1.77 1.823 1.887 1.874 1.755 1.49 1.037 -1.272 -5.941 0.005 0.02 0.045 0.08 0.125 0.18 0.245 0.32 0.405 0.499 0.604 0.718 0.841 0.974 1.115 1.264 1.421 1.584 1.752 1.924 2.272 2.609 2.907 3.128 3.225 2.463 -0.927 0 0.001 0.005 0.011 0.021 0.036 0.057 0.085 0.121 0.167 0.222 0.288 0.365 0.456 0.56 0.678 0.812 0.961 1.126 1.308 1.72 2.195 2.724 3.288 3.858 4.98 4.548 0.00 2.15 4.00 5.56 6.83 7.84 8.57 9.09 9.37 9.45 9.39 9.15 8.75 8.26 7.71 7.09 6.41 5.69 5.15 4.23 3.51 2.14 0.90 -0.26 -1.24 -2.35 -5.45 -8.77 TRANG 146 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Biểu đồ ứng suất theo phương ngang 0.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 -2.00 Độ sâu (m) -4.00 -6.00 -8.00 -10.00 -12.00 -14.00 Ứng suất (kN/m2) Hình 6.9 Ứng suất σz theo phương ngang Bảng 6.30 Moment tác dụng lên cọc z (m) 0.00 -0.32 -0.63 -0.95 -1.27 -1.59 -1.90 -2.22 -2.54 -2.86 -3.17 -3.49 -3.81 -4.13 -4.44 -4.76 -5.08 -5.40 -5.71 -6.03 -6.35 -6.98 ze (m) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.2 A3 0 -0.001 -0.004 -0.011 -0.021 -0.036 -0.057 -0.085 -0.121 -0.167 -0.222 -0.287 -0.365 -0.455 -0.559 -0.676 -0.808 -0.956 -1.118 -1.295 -1.693 B3 0 -0.001 -0.002 -0.005 -0.011 -0.02 -0.034 -0.055 -0.083 -0.122 -0.173 -0.238 -0.319 -0.42 -0.543 -0.691 -0.867 -1.074 -1.314 -1.906 C3 1 1 0.999 0.998 0.996 0.992 0.985 0.975 0.96 0.938 0.907 0.866 0.811 0.739 0.646 0.53 0.385 0.207 -0.271 D3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.699 0.799 0.897 0.994 1.09 1.183 1.273 1.358 1.437 1.507 1.566 1.612 1.64 1.646 1.575 Mz (kNm) 0.00 20.99 41.46 61.24 78.96 95.80 111.08 124.07 135.35 144.44 150.53 155.47 158.68 159.27 158.02 155.03 150.86 145.08 137.75 129.87 120.75 100.15 TRANG 147 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI z (m) -7.62 -8.25 -8.89 -9.52 -11.11 -12.70 ze (m) 2.4 2.6 2.8 3.5 A3 -2.141 -2.621 -3.103 -3.541 -3.919 -1.614 B3 -2.663 -3.6 -4.718 -6 -9.544 -11.731 C3 -0.941 -1.877 -3.108 -4.688 -10.34 -17.919 D3 1.352 0.917 0.197 -0.891 -5.854 -15.076 Mz (kNm) 77.44 54.36 31.38 9.06 -34.00 -45.64 Biểu đồ momen uốn 0.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 -2.00 Độ sâu (m) -4.00 -6.00 -8.00 -10.00 -12.00 -14.00 Momen Mz (kN/m) Hình 6.10 Moment tác dụng lên thân cọc Bảng 6.31 Lực cắt tác dụng lên thân cọc z (m) 0.00 -0.32 -0.63 -0.95 -1.27 -1.59 -1.90 -2.22 -2.54 -2.86 -3.17 -3.49 -3.81 -4.13 ze (m) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 A4 -0.005 -0.02 -0.045 -0.08 -0.125 -0.18 -0.245 -0.32 -0.404 -0.499 -0.603 -0.716 -0.838 B4 0 -0.003 -0.009 -0.021 -0.042 -0.072 -0.114 -0.171 -0.243 -0.333 -0.443 -0.575 -0.73 C4 0 -0.001 -0.003 -0.008 -0.016 -0.03 -0.051 -0.082 -0.125 -0.183 -0.259 -0.356 D4 1 1 0.999 0.997 0.994 0.989 0.98 0.967 0.946 0.917 0.876 Qz (kN) 66.11 65.30 63.18 59.76 55.36 50.21 44.34 38.05 31.59 25.00 18.27 11.67 5.42 -0.65 TRANG 148 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI z (m) -4.44 -4.76 -5.08 -5.40 -5.71 -6.03 -6.35 -6.98 -7.62 -8.25 -8.89 -9.52 -11.11 -12.70 ze (m) 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.50 4.00 A4 -0.967 -1.105 -1.248 -1.396 -1.547 -1.699 -1.848 -2.125 -2.339 -2.437 -2.346 -1.969 1.074 9.244 B4 -0.91 -1.116 -1.35 -1.613 -1.906 -2.227 -2.578 -3.36 -4.228 -5.14 -6.023 -6.765 -6.789 -0.358 C4 -0.479 -0.63 -0.815 -1.036 -1.299 -1.608 -1.966 -2.849 -3.973 -5.355 -6.99 -8.84 -13.692 -15.611 D4 0.821 0.747 0.652 0.529 0.374 0.181 -0.057 -0.692 -1.592 -2.821 -4.445 -6.52 -13.826 -23.14 Qz (kN) -6.13 -11.56 -16.23 -20.49 -24.16 -27.54 -30.22 -34.21 -36.38 -36.80 -35.75 -33.05 -19.70 8.25 Biểu đồ lực cắt 0.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 -2.00 Độ sâu (m) -4.00 -6.00 -8.00 -10.00 -12.00 -14.00 Lực cắt Qz (kN) Hình 6.11 Lực cắt tác dụng lên cọc 6.5.7.2 Tính tốn mơ hình Sap 2000 cọc đơn đầu cọc tự Tiêu chuẩn TCVN 10304 :2014 (phục lục A) mục A.2 cho phép phép dùng chương trình máy tính mơ tả tác dụng học tương hỗ dầm Trong đất bao quanh cọc xem môi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặc trưng hệ số Cz (kN/m3) tăng dần theo độ sâu Mơ hình cọc thành phần tử thanh, đất xung quanh quy đổi thành lị xo có độ cứng klx TRANG 149 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Hệ số theo phương ngang lớp đất theo TCVN 10304:2014 Cz  Kz c Với : K- hệ số tỷ lệ lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc tra theo bảng A1 (TCVN 10304:2014) z - độ sâu tiết diện cọc đất, kể từ mặt đất trường hợp móng cọc đài cao, kể từ đáy đài trường hợp móng cọc đài thấp  c - hệ số điều kiện làm việc đài nhiều cọc  c  , đài cọc c  Trong toán đài cọc gồm cọc Trên thực tế cọc làm việc đồng thời dù tách tính tốn đơn lẻ cọc chịu tải ngang trường hợp đài nhiều cọc nên sinh viên chọn hệ số điều kiện làm việc  c   Hệ số theo phương ngang : Cz = K.z (kN/m3) Độ cứng lị xo tính theo cơng thức : Klx   D  Cz  a (kN/m) Với : D - đường kính cọc a - khoảng cách chọn lò xo (chọn a = m) Ghi : chọn mơ lị xo chu vi cọc Điểm 10 11 12 13 14 15 16 17 z (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 Bảng 6.32 Bảng xác định độ cứng lò xo K Cz klx z K Điểm (kN/m ) (kN/m ) (kN/m) (m) (kN/m4) 500 500 1885 34 34 4613 500 1000 3770 35 35 4613 500 1500 5655 36 36 5720 500 2000 7540 37 37 5720 500 2500 9425 38 38 6160 500 3000 11310 39 39 6160 620 4340 16362 40 40 6160 620 4960 18699 41 41 5093 1520 13680 51574 42 42 5093 1520 15200 57304 43 43 5093 1520 16720 63034 44 44 4613 1700 20400 76908 45 45 4613 1700 22100 83317 46 46 4613 1880 26320 99226 47 47 5920 1700 25500 96135 48 48 5920 1760 28160 106163 49 49 5920 1760 29920 112798 50 50 6093 Cz (kN/m3) 156842 161455 205920 211640 234080 240240 246400 208813 213906 218999 202972 207585 212198 278240 284160 290080 304650 klx (kN/m) 591294 608685 776318 797883 882482 905705 928928 787225 806426 825626 765204 782595 799986 1048965 1071283 1093602 1148531 TRANG 150 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Điểm 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 z (m) 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 K Cz (kN/m ) (kN/m3) 5520 132480 5520 138000 5520 143520 5093 137511 5093 142604 5893 170897 5093 152790 5400 167400 5400 172800 5400 178200 klx (kN/m) 499450 520260 541070 518416 537617 644282 576018 631098 651456 671814 Điểm 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 z (m) 57 58 59 60 61 62 63 64 65 65.5 K Cz (kN/m ) (kN/m3) 5893 335901 5893 341794 6160 363440 6160 369600 6160 375760 5853 362886 5853 368739 5853 374592 5853 380445 5853 383371.5 klx (kN/m) 1266347 1288563 1370169 1393392 1416615 1368080 1390146 1412212 1434278 1445311 tt  264.44 Lực ngang tác dụng lên đài cọc: H = Hmax Hình 6.15 Mơ hình cọc đài làm việc chung sap 2000 TRANG 155 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.16 Kết biểu đồ momen lực cắt cọc hình 3d TRANG 156 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.17 Kết biểu đồ momen lực cắt cọc mặt phẳng TRANG 157 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.18 Kết phản lực lò xo chuyển vị ngang đỉnh cọc 6.5.7.4 Tính tốn mơ hình plaxis 3D foundation Các thơng số đất sử dụng mơ hình plaxis 3d foundation để tính tốn cọc chịu tải ngang tương tự thông số đất sử dụng mơ hình plaxis 2d mà sinh viên trình bày chương Vì mục sinh viên sử dụng kết thông số đất xác định chương để tính tốn Bảng 6.34 Thơng số đất sử dụng mơ hình Plaxis 3d foundation Đặc trưng Mơ hình Ứng xử đất  sat ( kN/m3)  unsat ( kN/m3) pref (kN/m2) Lớp1: bùn sét HS Undrained 14.64 14.81 60 Lớp 2: sét HS Undrained 15.90 16.09 60 Lớp 3: cát pha HS Drained 20.03 20.54 100 Ky (m/ngày) Kx (m/ngày) 50 Eref (kN/m2) 4.0608E-5 8.1200E-5 1.3824E-5 2.7948E-5 3.5424E-2 3.5424E-2 3000 5797 24000 3000 5797 24000 oed Eref (kN/m2) TRANG 158 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Đặc trưng ur Eref (kN/m2) K0NC Power m   ur c ' (kN/m2)  ' (0 )  0 Rint er Rf Lớp1: bùn sét 9000 Lớp 2: sét 17391 Lớp 3: cát pha 61540 0.63 0.33 0.2 12.50 21046’ 0.63 0.9 0.33 0.2 12.50 21046’ 0.51 0.7 0.26 0.2 29031’ 3.25 0 0.7 0.9 0.7 0.9 0.8 0.9 tt  264.44 Lực ngang tác dụng lên đài cọc: H = Hmax Hình 6.19 Mơ hình plaxis 3d đất, đài cọc, cọc, tải ngang TRANG 159 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.20 Biểu đồ momen chuyển vị cọc 6.5.7.5 Tính tốn mơ hình Sap 2000 cọc đơn đầu cọc gán ngàm trượt Tất số liệu tính tốn hệ số nền, chọn hệ số điều kiện làm việc, khoảng cách lò xo tương tự mục 6.5.7.2 trình bày Ở mục 6.5.7.2 sinh viên tính tốn cọc chịu tải ngang với sơ đồ tính lị xo xung quanh cọc, đầu cọc tự (xoay chuyển vị ngang được) Nhận thấy sơ đồ tính chưa xác thực tế cọc làm việc chung với đài đặc biệt đài nhiều cọc đầu cọc khơng thể xoay tự Góc xoay phụ vào liên kết cọc đài, độ cứng tương đối cọc đài Khi đầu cọc không xoay đầu cọc xuất momen để chứng minh điều sinh viên sử dụng mơ hình 3d Sap 2000 plaxis 3d để tính tốn Kết thể mục 6.5.7.3 mục 6.5.7.3 Để thể cách xách sơ đồ làm việc mơ hình cọc đơn chịu tải ngang Để đầu cọc chuyển vị ngang không xoay tự sinh viên đề xuất gán điều kiện biên cho đầu cọc liên kết ngàm trượt Ngàm trượt chuyển vị ngang không cho đầu cọc xoay tự tt Hmax 264.44   66.11kN Lực ngang tác dụng lên cọc : H = 4 TRANG 160 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.21 Mơ hình cọc sap 2000 Hình 6.22 Gán điều kiện biên ngàm trượt đầu cọc mơ hình sap 2000 TRANG 161 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.23 Kết momen, lực cắt phản lực ngang cọc 6.5.7.6 So sánh kết tính tốn cọc chịu tải ngang sơ đồ tính khác TRANG 162 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Biểu đồ momen uốn 0.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 -2.00 -4.00 -6.00 Độ sâu (m) -8.00 -10.00 -12.00 -14.00 -16.00 -18.00 Momen Mz (kN/m) Nền đồng Mơ hình Sap đầu cọc tự Mơ hình plaxis 3D Mơ hình Sap đầu cọc ngàm trượt Mơ hình Sap 3D Hình 6.24 Biểu đồ momen dọc thân cọc Biểu đồ lực cắt 0.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 -2.00 -4.00 Độ sâu (m) -6.00 -8.00 -10.00 -12.00 -14.00 -16.00 -18.00 Lực cắt Qz (kN) Nền đồng Mơ hình Sap đầu cọc tự Mơ hình plaxis 3D Mơ hình Sap đầu cọc ngàm trượt Mơ hình Sap 3D Hình 6.25 Biểu đồ lực cắt dọc thân cọc TRANG 163 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Bảng 6.35 Bảng tổng hợp kết tính tốn theo sơ đồ Phương pháp tính Nền đồng Mơ hình Sap đầu cọc tự Mơ hình sap 3D Mơ hình plaxis 3D Mơ hình sap đầu cọc ngàm trượt Chuyển vị ngang đầu cọc (m) 0.0017 Góc xoay ( rad) 0.00035 Ứng suất σz ( kN/m2) 9.45 Momen Max Lực cắt max (kN.m) (kN) 159.27 66.11 0.0045 0.00068 7.67 233.40 66.11 0.0010 0.00012 7.75 145.47 66.11 0.0025 0.00021 5.35 184.55 66.11 0.0016 0.00000 6.71 276.08 66.11 Nhận xét : Qua kết tính tốn theo phương pháp tính khác sinh viên nhận thấy Tính tốn cọc chịu tải ngang theo phương pháp đồng phương pháp dùng mơ hình Sap đầu cọc tự chưa xác với thực tế làm việc cọc đài cọc, đặc biệt đài nhiều cọc Ngun nhân mơ hình đồng thể hệ số không xét hệ số tăng theo độ sâu tất lớp đất mà cọc qua, đầu cọc chuyển vị tự thực tế khó xảy trường hợp Qua kết việc tính tốn theo phương pháp mơ 3D cọc đài làm việc chung phần mềm Sap Plaxis cho thấy rằng, thực tế cọc làm việc chung với đài đầu cọc xoay tự Đầu cọc bị ràng buộc đài cọc làm việc chung cọc cịn lại Kết tính tốn phương pháp mơ hình Plaxis 3D mơ hình Sap 3D cho kết hình dạng biểu đồ momen chuyển vị đầu cọc tương đối Điều nói lên mức độ xác mơ hình tính tốn 3D Đây mơ hình sát với thực tế cọc chịu tải ngang nhất, đầu cọc có chuyển vị ngang không xoay tự Căn vào kết tính tốn phương pháp sử dụng mơ hình 3D, để đơn giản hóa tính tốn với điều kiện đặt đầu cọc chuyển vị ngang xoay tự sinh viên đề xuất gán liên kết ngàm trượt cho đầu tự mơ hình Sap cọc đơn, để sơ đồ tính đơn giản hóa xác So sánh kết tính tốn phương pháp dùng mơ hình Sap cọc đơn đầu cọc gán liên kết ngàm trượt phương pháp dùng mơ hình 3D Sap Plaxis Momen đầu cọc mơ hình cọc đơn đầu cọc gán liên kết ngàm trượt lớn mơ hình 3D Momen bụng cọc lớn mơ hình Plaxis 3D bé mơ hình Sap 3D khơng đáng kể Momen đầu cọc phụ thuộc vào độ cứng cọc đài, liên kết cọc với đài Có thể xem liên kết đầu cọc vào đài cọc liên kết ngàm ngàm tuyệt đối cứng Do nên gán liên kết ngàm trượt đầu cọc ( ngàm tuyệt đối cứng ) cho kết momen đầu cọc lớn so với mơ hình 3D TRANG 164 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 6.5.7.7 Đề xuất phương pháp tính tốn phù hợp Qua kết tính tốn theo phương pháp mà sinh viêc phân tích trình bày Sinh viên nhận thấy việc tính tốn cọc chịu tải ngang mơ hình 3D cho kết với thực tế làm việc cọc Tuy nhiên việc mơ hình 3D phức tạp tốn nhiều thời gian đặt biệt đài móng lớn gồm nhiều cọc Vì để thiên an tồn đơn giản hóa việc mơ hình tính toán cọc chịu tải ngang sinh viên đề xuất sử dụng mơ hình Sap cọc đơn đầu cọc gán liên kết ngàm trượt để tính tốn kiểm tra cọc chịu tải ngang Trong phần tính tốn cọc chịu tải ngang lại luận văn sinh viên chọn phương pháp tính tốn cọc chịu tải ngang đề xuất 6.5.8 Kiểm tra cọc chuyển vị ngang ổn định xung quanh cọc Sử dụng kết tính tốn cọc chịu tải ngang từ mơ hình Sap đầu cọc gán liên kết ngàm trượt với hệ số thay đổi theo độ sâu lớp đất để kiểm tra Ứng suất lớn đất độ sâu Z = 9m ( phản lực lò xo lớn ) z  N max Axung ,quanh  12.65   1.2  1  6.71 kN / m2 Bảng 6.36 Bảng tổng hợp kết Chuyển vị ngang đầu cọc (m) 0.0016 Góc xoay ( rad) 0.00 Ứng suất σz ( kN/m2) 6.71 Momen Max Lực cắt max (kN.m) (kN) 276.08 66.11  Kiểm tra chuyển vị ngang góc xoay đầu cọc Chuyển vị ngang n  y0  1.6 103 (m)  0.16 cm   yo   cm Góc xoay   0.00     10  Vậy thỏa điều kiện chuyển vị ngang góc xoay đầu cọc  Kiểm tra ổn định đất xung quanh cọc Điều kiện ổn định đất xung quanh cọc có áp lực ngang cọc tác động có dạng sau: z  12 ('v tgI  cI ) cosI Vị trí có  z lớn z = -9 m so với mặt đáy đài (ở lớp đất số ) với  z = 6.71 (kN/m2) Sinh viên kiểm tra với giá trị c,  trạng thái tức thời ( trạng nguy hiểm ) TRANG 165 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 'v   4.75  42.75kN / m2 Trong đó: cuu  18.62kN / m2 uu  1  ξ = 0.6 cọc nhồi 2 - hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên tổng tải tính sau 2  Mp  Mv nM p  M v với n = 2.5 sinh viên tính gần lấy Mp = 0.7M ( tải trọng thường xuyên ) Mv = 0.3M ( tải trọng tạm thời ), vào cơng thức ta tính 2  0.5    1 0.5  cos0 z o (42.75  tg0o  0.6 18.62)  22.34 kN / m2  z  6.71 kN / m2  Vậy thỏa điều kiện ổn định đất quanh cọc 6.5.9 Kiểm tra khả chịu momen lực cắt cọc 6.5.9.1 Kiểm tra khả chịu momen cọc Cọc đài móng vừa chịu momen vừa chịu lực dọc cọc làm việc giống cấu kiện chịu nén lệch tâm, sinh viên chọn phương pháp sử dụng biểu đồ tương tác cột tròn để kiểm tra khả chịu lực cọc Momen cực đại cọc Mmax = 276.08 (kNm) ứng với giá trị Nmax = 4871.42 (kN) ta kiểm tra khả chịu lực cọc ứng với trường hợp Hình 6.26 Sơ đồ tính tiết diện trịn Các phương trình cân TTGH : TRANG 166 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI M N Với : r 0.5D; r2 A Rb Ar sin 3 Ne Rb A Ast Rsc sin 0.5sin Rsc Ast Rs 1Z s Rs Ast r a - bán kính tiết diện vòng cốt thép 0.5Da D - diện tích tiết diện r 0.5D; 0.5Da r a Z s - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo (phần thép nằm cung ) đến trọng tâm tiết diện Xác định Zs , nghiệm Đặt Khi c theo công thức thực c 0.15 xác định Zs , sau: s s Zs c (0.2 1.3 c )ra nr sp Rs nr : hệ số, lấy thép có giới hạn chảy thực tế, lấy 1.1 thép có giới hạn chảy quy ước sp : ứng suất trước cốt thép Với bê tông cốt thép thường c Khi Khi s c lấy 0.15 lấy s c sp c 1.5 0.0006Rs (với Rs tính MPa) 0.15 để xác định Zs , Ta cho  thay đổi khoảng từ    2 , ứng với giá trị  tìm giá trị M N từ công thức trên, từ ta xây dựng biểu đồ tể khả chịu lực tiết diện Bảng 6.37 Bảng thông số tiết diện cọc khoan nhồi D a r Da A Ast 1.2 0.1 0.6 1.0 0.5 1.13 6.082 103 m m m m m m2 m2 Rb b Rs Rsc Rbt 14500 280000 280000 1050 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 TRANG 167 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Bảng 6.38 Bảng giá trị tính toán M N STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21  c s 1 2 0.000 0.157 0.314 0.471 0.628 0.785 0.942 1.100 1.257 1.414 1.571 1.728 1.885 2.042 2.199 2.356 2.513 2.670 2.827 2.985 3.142 0.15 0.15 0.15 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 0.775 0.775 0.775 0.775 0.699 0.624 0.549 0.474 0.399 0.324 0.249 0.173 0.098 0.023 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 1.668 Zs 0.198 0.198 0.198 0.198 0.230 0.263 0.295 0.328 0.360 0.393 0.425 0.458 0.490 0.523 0.555 0.588 0.620 0.653 0.685 0.718 0.750 1 2.3556 2.3556 2.3556 2.3556 2.0936 1.8315 1.5695 1.3075 1.0455 0.7835 0.5215 0.2595 0 0 0 0 N (kN) -1582.77 -1466.66 -1288.08 -990.67 -353.65 475.68 1507.26 2738.49 4127.15 5634.56 7204.37 8774.09 10279.58 11491.82 12540.44 13396.72 14050.76 14512.41 14810.36 14990.16 15106.19 M (kNm) 312.60 371.45 465.12 619.65 856.49 1144.80 1458.02 1758.32 1996.30 2132.91 2139.46 2005.71 1742.78 1469.80 1148.15 822.93 533.93 307.77 152.98 58.67 -0.14  Kiểm tra với cặp nội lực Mmax = 276.08 (kNm) Nmax = 4871.42 (kN) TRANG 168 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Biểu đồ tương tác cọc tròn 16000 14000 lực dọc N (KN) 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 500 1000 1500 2000 2500 Momen M (KNm) Hình 6.27 Biểu đồ tương tác kiểm tra khả chịu lực cọc  Cọc đủ khả chịu momen tải trọng ngang 6.5.9.2 Kiểm tra khả chịu cắt cọc Ta có Qmax = 66.11 kN z = Khả chịu cắt bêtông Qmin  b3 1  n  f  R bt Abo  Qmin = 0.6  (1   0)  900× 1.22 = 610 kN Lực cắt lớn cọc: Qmax = 66.11 kN < Qmin = 610 kN, bê tông đủ khả chịu lực cắt 6.5.10.Tính cốt thép cho đài cọc  Theo phương X Tổng phản lực theo phương y : Py  P3  P4  4871.42  4827.64  9699.07(kN ) Momen theo phương x : M y  Py  d x  9699.07 1.85  17943(kNm) Tính tốn đài cấu kiện chịu uốn, tiết diện b  h  6.9m  2m Bêtơng B35 có Rb = 19.5×103 kN/m2 Cốt thép CIII có Rs = 365×103 kN/m2 Giả thiết: a = 0.15m;  ho = h – a =  0.15  1.85m TRANG 169 ... dụng lên cọc : H = 4 TRANG 151 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.12 Mơ hình cọc sap 2000 Hình 6.13 Gán đầu cọc tự mơ hình sap 2000 TRANG 152 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình... THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.17 Kết biểu đồ momen lực cắt cọc mặt phẳng TRANG 157 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.18 Kết phản lực lị xo chuyển vị ngang đỉnh cọc 6.5.7.4 Tính... THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI Hình 6.23 Kết momen, lực cắt phản lực ngang cọc 6.5.7.6 So sánh kết tính tốn cọc chịu tải ngang sơ đồ tính khác TRANG 162 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Biểu