Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 2.4 Tính toán trụ cầu : 2.4.1 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc 2.4.1.1 Tính áp lực thẳng đứng trọng lợng thân trụ Cấu tạo trụ T2 9000 2000 1125 2250 1125 1500 700 1200 3600 1200 200 200 1500 8000 11500 8000 1500 800 1125 700 2250 800 1125 1200 1600 1200 2000 1500 1500 1500 1500 1500 1500 500 500 1500 1500 500 7:1 7:1 500 2000 2000 2000 Trọng lợng tiêu chuẩn đá kê gèi: P1 = P2 = 0,8 x 0,8 x 0,2 x x 25 = 16 kN Mò trơ : Trọng lợng tiêu chuẩn: P3 = (11,4x0,7+0,5(7,4+11,4)x0,8) x x 25 = 767 kN Th©n trơ : Träng lợng tiêu chuẩn: P4 = (5,5 x 1,5 + x 1,52/4) x 3,7 x 2,5 = 1231 kN M« men tiªu chn : M4 = BƯ mãng : Trọng lợng tiêu chuẩn: Nguyễn hữu hởng 146 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT P5 = 2x10.5x3.6x25 P5 = 1890 kN Tĩnh tải tiêu chuÈn : Ptc = x P1 + P3 + P4 + P5 = 3926.4 kN Tĩnh tải tính toán Ptt = Ptc n = 3600 x 1,1 = 4319.04 kN Tĩnh tải giai đoạn Trọng lợng thân dầm I đúc sẵn nhịp trái cầu 3156.12 Trọng lợng dầm ngang 280.50 Trọng lợng dầm I đúc sẵn nhịp phải 3156.12 Trọng lợng dầm ngang 280.50 Tổng P1 = 6873.24 kN Tĩnh tải giai đoạn hai Trọng lợng lớp phủ mặt cầu nhịp trái 940.50 Trọng lợng lan can nhịp trái( bên) 200.00 Trọng lợng lớp bt atphan+ phòng nớc 648.89 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu nhịp phải Trọng lợng lan can nhịp phải (1 bên) Trọng lợng lớp bt atphan+ phòng nớc Tổng P2 = 3578.77 kN Ngun h÷u hëng 147 940.50 200.00 648.89 lớP CầU Đờng k42- TC kN kN kN kN kN kN kN Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Tổng trọng lợng tĩnh tải tác dụng đỉnh trụ: 8847.99 kN Tổng trọng lợng thân trụ tÜnh t¶i: 8847.99+3984=12831.88 kN2.4.1.2 TÝnh ph¶n lùc cđa kÕt cÊu nhịp hoạt tải truyền lên trụ *) Phản lực tĩnh tải Các loại tải trọng tác dụng lên trụ: 4.1 Tĩnh tải : Công thức chung để xác định tĩnh tải : Pi = Vi i Pi : träng lỵng cđa cÊu kiƯn Vi : thể tích cấu kiện i : trọng lợng riêng cấu kiện DC: Gồm có + Trọng lợng kết cấu phần trên: trọng lợng bn thân dầm, giá ®ì lan can, lan can +Träng lỵng kÕt cÊu phần dới hay trọng lợng phận cấu tạo nên trụ DW : gồm có +Trọng lợng lớp phủ mặt cầu +Trọng lợng hạng mục kÕt cÊu vµ líp phđ VËy ta cã thĨ tỉng hợp trọng lợng nh sau : 4.1.1 Tĩnh tải kết cấu phần + thiết bị phụ DC + DW Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tĩnh tải kết cấu phần + thiết bị phụ DC 35000.0 KN - Trọng lợng thân dầm - Trọng lợng cột đèn 0.00 KN - Trọng lợng dầm ngang mối nối 0.00 KN - Trọng lợng gờ chắn đỡ lan can 1102.50 KN - Trọng lợng lan can 48.60 KN Nguyễn hữu hởng 148 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Tổng cộng 36151.1 KN TÜnh t¶i líp phđ + tiƯn Ých DW - Träng lỵng líp phđ 5236.86 KN 4.1.3 TÜnh tải thành phần trụ STT Hạng mục BƯ trơ Th©n trơ Xà mũ Đá kê gối Tờng che Khối neo Thể tÝch T/Lỵng 13524.0 552.00 219.68 5382.13 0.00 0.00 0.96 23.43 0.00 0.00 0.76 18.50 18948.0 773.39 Tæng céng Bảng tổng hợp tĩnh tải mặt cắt STT H¹ng mơc BƯ trơ Thân trụ Xà mũ Đá kê gối Tờng che Khối neo Đỉnh móng Đáy móng 13524.0 5382.13 5382.13 0.00 0.00 23.43 23.43 0.00 0.00 18.50 18.50 18948.0 5424.06 Tổng cộng 4.2 Hoạt tải xe : Đợc tính toán cách xếp tải lên đờng ảnh hởng phản lực gối Đờng ảnh hởng phản lực gối trụ T1 đợc vẽ dới : Nguyễn hữu hởng 149 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Tính toán giá trị hoạt tải Tải Tung Điểm Trục xe träng ®é 0.940 35.00 0.971 145.00 1.000 145.00 Truck 0.864 0.00 0.852 0.00 0.758 0.00 Tandem Lane P/lùc gèi Tæng céng 65.80 281.59 290.00 0.00 0.00 0.00 637.39 Đơn vị kN kN kN kN kN kN 0.989 110.00 217.58 kN WL 1.000 110.00 220.00 437.58 100.46 9.30 1934.21 kN kN Ho¹t tải nhịp dẫn Xung kích LL 2314.44 kN IM 143.41 kN 4.4 Lùc h·m xe (BR) Lùc h·m xe nằm ngang cách phía mặt đờng là: hBR= 1.8 m BR= 162.5kN 4.5 Lực ly tâm (CE) Nguyễn hữu hởng 150 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Lực ly tâm nằm ngang cách phía mặt đờng khoảng: hCE = 1.8 m CE = P.C V = 60 m/s g = 9.807 m/s2 CE = R = (m) C=0m CE = kN Trong đó: P : Tải trọng trục xe V : Vận tốc thiết kế đờng ô tô = 60 km/h g : Gia tèc träng trêng R : Bán kính cong xe 4.6 Tải trọng gió tác động lên công trình : Kích thớc bé phËn høng giã : STT 10 H¹ng mơc BỊ réng mặt cầu Chiều cao dầm hộp bề dày lớp phủ mặt cầu Chiều cao toàn kết cấu Chiều cao gối cầu đá kê gối Chiều cao xà mũ Chiều cao lan can K/c đáy dầm đến trọng tâm chắn gió KCPT Chiều cao thân trụ Chiều cao bệ trụ Bề rộng xà mũ Nguyễn hữu hởng 151 Kí hiệu Giá trị W 11,400 hg hs hb hcb hlc hcg hc h dh Đơn vị m 4.614 m 2.300 m 0.301 0.000 0.500 m m m 2.600 9.000 3.000 9.000 m m m m líP CÇU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP 11 12 môn CầU HầM Đồ áN TốT Bề rộng thân trụ Chiều sâu dòng chảy Chiều dày lớp đất phủ bệ trụ 13 dc hSF hso 9.000 8.240 m m 0.000 m Tèc ®é giã thiÕt kÕ tÝnh theo c«ng thøc: V = VB S = 38 m/s Trong ®ã: VB : Tèc ®é gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm S : Hệ số điều chỉnh 4.6.1 Tải trọng gió tác động lên công trình : 4.6.1.1 T¶i träng giã ngang PD víi vËn tèc 38 m/s : Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhÞp: PD = 0.0006 V2 At Cd > 1.8 At (kN) Trong ®ã : V : Tèc ®é giã thiÕt kÕ At : DiÖn tÝch kÕt cÊu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái hoạt tải tác dụng Cd : Hệ số cản tra bảng quy trình Kết đợc cho bảng sau: KÝ hiÖu At Cd 1.8 At 0.0006 V2 At Cd PD Nguyễn hữu hởng 152 Đơn vị 156.00 m2 1.30 2808.0 kN 1757.0 kN 2808.0 kN Giá trị lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Z1 2.90 m Z2 11.90 m Z3 14.90 m * Tải trọng gió tác dụng lên lan can : PD = 0.0006 V2 At Cd > 1.8 At (kN) Trong ®ã: V : Tèc ®é giã thiÕt kÕ At : DiÖn tÝch kÕt cÊu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái hoạt tải tác dụng Cd : Hệ số cản Kết đợc tổng hợp bảng sau: Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Đơn vị Kí hiệu Giá trị At Cd 1.8 At 0.0006 V2 At Cd PD 90.00 1.30 162.00 101.37 210.60 m2 Z1 5.75 m Z2 14.75 m Z3 17.75 m kN kN kN * Tải trọng gió tác dụng lên đỉnh trụ : Kết tính tải trọng gió tác dụng lên đỉnh trụ đợc tổng hợp bảng sau: Kí hiệu Nguyễn hữu hởng 153 Giá trị Đơn vị lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 m2 Z1 0.00 m Z2 10.00 m Z3 12.50 m At Cd 1.8 At 0.0006 V2 At Cd PD Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ kN kN kN * Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ : Kí hiệu Giá trị Đơn vị At Cd 1.8 At 0.0006 V2 At Cd PD 2.28 1.00 4.10 1.98 4.10 m2 Z2 8.62 m Z3 11.62 m Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ kN kN kN 4.6.1.2 Tải trọng gió dọc Đối với mố, trụ, kết cấu phần giàn hay dạng kết cấu khác có bề mặt cản gió lớn, song song với tim dọc kết cấu nhịp, phải xét tới tải trọng gió dọc Tuy nhiên trờng hợp này, cầu thiết kế không thuộc dạng nên không xét tới tải trọng gió dọc PD 4.6.1.3 T¶i träng giã ngang PD víi vËn tèc 25 m/s : * Tác dụng lên KCN : Nguyễn hữu hởng 154 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Kết tổng hợp tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu nhịp đợc cho bảng sau: KÝ hiÖu At Cd 1.8 At 0.0006 V2 At Cd PD Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Giá trị 1560.0 1.00 2808.0 585.00 2808.0 Đơn vị m2 kN kN kN Z1 2.90 m Z2 11.90 m Z3 14.90 m * T¸c dụng lên lan can : Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Cánh tay đòn tính đến Nguyễn hữu hởng Đơn vị Kí hiệu Giá trị At Cd 1.8 At 0.0006 V2 At Cd PD 90.00 0.80 162.00 27.00 129.60 m2 Z1 5.75 m Z2 15.75 m 155 kN kN kN lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ ¸N TèT Dùng cốt đai thường, ta có: PR = xPn = x 0.8x{0.85x fc' x(Ag – Ast) + fyxAst} Trong đó: : Hệ số sức kháng bê tông, = 0.75 fc' : Cường độ nén quy định bê tông tuổi 28 ngày (MPa) fy : Giới hạn chảy tối thiểu quy định cốt thép (MPa) Ag : Diện tích mặt cắt nguyên cọc, Ag = 450x450 = 202500mm2 Ast: Diện tích cốt thép, Ast = 8x387=3096mm2 Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(2025000– 3096) + 420x3096} = 3925422.78 N 3925.23KN 3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất QR Sức kháng nén dọc trục theo đất xác định sau: Q R = qpQp qsQs Với: Qs qs.A s ; Qp qp.A p Trong đó: Qp: Sức kháng mũi cọc (MPa) qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) Qs: Sức kháng thân cọc (MPa) qs: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) Ap: Diện tích mũi cọc ( mm2 ) As: Diện tích bề mặt thân cọc ( mm2 ) qp : Hệ số sức kháng sức kháng mũi cọc qs : Hệ số sức kháng sức kháng thân cọc qs 0.7 v đất sét với v 0.8 ta có: qs 0.56 q 0.7 v đất sét với v 0.8 ta có: q 0.56 3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs Do thân cọc ngàm lớp đất, lớp đất sét nên ta tính Q s phương theo phương pháp Theo phương pháp : Sức kháng đơn vị thân cọc qs sau: qs Su Trong đó: Su: Cường độ kháng cắt khơng nước trung bình (Mpa), Su = Cuu Nguyễn hữu hởng 173 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT : H số kết dính phụ thuộc vào S u tỷ số Db/D hệ số dính tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Hình 10.7.3.3.2a-1 Ở Db chiều sâu cọc lớp đất chịu lực, D: đường kính cọc Đồng thời ta tham khảo công thức xác định API sau : - Nếu Su 25 Kpa 1.0 S 25KPa - Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa 1 0.5 u 50KPa - Nếu Su 75 Kpa 0.5 Lớp 1: Ta có: Su= 15.7 kN/m = 15.7 kPa = 0.0157 MPa Db 5,3 hsx 5.3 2.2 3.1 m Tra sơ đồ ta có: Db 3.1 6.88 => Do đó: D 0.45 =1 Tham khảo công thức xác định API Su= 15.7 kN/m 25 Kpa 1.0 Lớp 2: Ta có: Su = 34.7 kN/m = 34.7 kPa = 0.0347MPa Sử dụng phương pháp tra biểu đồ: Ta thấy cấu tạo địa chất gần giống sơ đồ ta sử dụng sơ đồ 2: Với chiều sâu Db tính từ đỉnh lớp hay: Db 15.4m Db 15.4 34.22 => Db >20D Do đó: D 0.45 =0.83 Sử dụng cơng thức API với Su= 34,7 kPa ta có: S 25KPa 34.7 25 0.903 1 0.5 u = 0.5 50 50KPa Lớp 3: Ta có: Su = 48.9 kN/m = 48.9 kPa = 0.0489 MPa Db 2.3m Ta coi lớp đất làm việc nhau, tức coi đồng (Chúng lớp đất chịu lực) Như hệ làm việc tương tự sơ đồ 2, với D b chiều sâu tính từ đỉnh lớp Tra sơ đồ 2, với chiều sâu Db tính từ đỉnh lớp hay: Db=25-5.3=18.7m Ngun hữu hởng 174 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Db 18.7 41.56 >20 Do đó: D 0.45 = 0.760 Sử dụng cơng thức API với Su= 48.9 kPa ta có : S 25KPa 48.9 25 0.761 1 0.5 u = 0.5 50 50KPa Bảng 3: Sức kháng thân cọc Qs lớp đất Độ sâu Tên lớp lớp đất (m) Lớp Lớp Lớp Lớp 4 8.5 ∞ Chiều dày lớp đất Sau xói: L (mm) 4000 4000 500 ∞ Cường độ Hệ số kháng kết dính cắt: Su (N/mm2) 0,0157 0,0347 0,0489 0,0589 1.00 0.83 0.76 0.78 qS (N/mm2) Qs =qs.4.450.L (N) 0,0157 87606 0,028801 0,037164 0,067164 798363,72 220754,16 320754,16 Sức kháng thân cọc sau: QS= 87606 + 798363,72 + 220754,16+ 320754,16 = 1106723.88 N 3.2.2 Sức kháng mũi cọc Qp Sức khángđơn vị mũi cọc đất sét bão hòa q p xác định sau: qp = 9.Su Trong đó: Su: Cường độ kháng cắt khơng nước trung bình (Mpa), Su = Cuu Mũi cọc đặt lớp có: Su = 48.9 kN/m = 0.0489 Mpa => Qp = Ap qp = 4502 x x 0.0489 = 89120.25 N Vậy Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR = qpQp qsQs = 0.56 (1106723.88 + 89120.25) = 669672.71 N = 669.67 kN 3.3 Sức kháng dọc trục cọc đơn : Ptt min(PR,QR ) =min(3627.68; 669.67) = 669.67 kN Xác định số lượng cọc bố trí cọc 4.1 Xác định số lượng cọc Ngun h÷u hëng 175 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP n môn CầU HầM §å ¸N TèT N Ptt Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng TTGHCĐ (kN), N=17363.43kN Ptt: Sức kháng dọc trục cọc đơn (kN), Ptt= 669.67 kN Thay số: n 17363.43 19.02 Chọn n = 21 cọc 669.67 4.2 Bố trí cọc móng 4.2.1 Bố trí cọc mặt Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định: Khoảng cách từ mặt bên cọc tới mép gần móng phải lớn 225mm Khoảng cách tim đến tim cọc không nhỏ 750mm 2.5 lần đường kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị lớn Với n = 21 cọc bố trí theo dạng lưới ô vuông mặt bố trí thẳng đứng mặt đứng, với thơng số : + Số hàng cọc theo phương dọc cầu Khoảng cách tìm hàng cọc theo phương dọc cầu 1300 mm + Số hàng cọc theo phương ngang cầu Khoảng cách tim hàng cọc theo phương ngang cầu 1500 mm + Khoảng cách từ tim cọc đến mép bệ theo hai phương dọc cầu ngang cầu 500 mm 500 4000 2@1500 500 10000 6@1500 500 500 Hình Mặt cọc 4.2.2 Tính thể tích bệ Ngun hữu hởng 176 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Vi 21 cc b trớ nh hình vẽ, ta có kích bệ là: 4000mm x 10000mm Trong : a = (400 – 100) : = 1600 mm b = (1000 - 100) : =1500 mm Chiều dày bệ: 2000 mm Thể tích bệ là: Vb = 10000x4000x2000 = 75.44x109 mm3 = 75.44 m3 4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 4.3.2 Trạng thái giới hạn cường độ Tải trọng thẳng đứng: N C2§ N1C§ (1.25xbt n )xVb = 11447.72+ (1.25x24.5 - 9.81) x 75.44= 13018.00 kN Tải trọng ngang: H 2CĐ H1CĐ 192.5 kN Mơmen M C2 § M 1C § H1C § xHb = 1683.5 + 192.5 x = 2068.5 kN.m Bảng 4: Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng kN 9136.40 13018.00 Tải trọng ngang kN 110 192.5 Mơmen kN.m 1182 2068.5 Kiểm tốn theo trạng thái giới hạn cường độ I 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 5.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc Cách 1: Tính theo móng cọc bệ cao Lập bảng Excel để tính nội lực tác dụng lên đầu cọc, ý tải trọng dọc cầu, kết sau: Bảng tính nội lực dọc trục lên cọc Cä c sin cos LNn n n 0.0 23.0 1.80 1.00 0.0 23.0 1.80 1.00 Xn Ngun h÷u hëng Fn v u w 0.20 0.02 0.00 0.00 0.20 0.02 0.00 0.00 177 Nn 544.9 544.9 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 0.0 23.0 1.80 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 1.80 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 1.80 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 1.80 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 1.80 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 10 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 11 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 12 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 13 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 14 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 15 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 16 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 17 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 18 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 19 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 20 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 0.0 23.0 21 0.60 1.00 0.20 0.02 0.00 Nội lực cọc lớn Nmax= 544.92 kN 5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn Cơng thức kiểm tốn sức kháng dọc trục cọc đơn: 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 544.9 544.9 544.9 544.9 544.9 491.5 491.5 491.5 491.5 491.5 491.5 491.5 438.2 438.2 438.2 438.2 438.2 438.2 438.2 Nmax + N Ptt Ngun h÷u hëng 178 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ ¸N TèT Trong đó: Ptt: Sức kháng tính tốn chịu nén cọc đơn Nmax: Nội lực tác dụng lớn lên cọc, Nmax = 547.5 KN N: Trọng lượng thân cọc Ta có: N = 0.45 x 0.45 x 24 x 24.5= 119.07 KN Kiểm toán: Nmax + N = 547.5 + 119.07 = 666.57 kN Ptt= 669.67 kN => Đạt 5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cọc Cơng thức kiểm tốn sức kháng dọc trục nhóm cọc: Vc QR gQg Trong : VC: Tổng lực gây nén nhóm cọc nhân hệ số VC = 13018 (kN) QR: Sức kháng đỡ dọc trục tính tốn nhóm cọc g : Các hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc Ta có: g 0.65 Qg: Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc, xác định sau Với đất dính Qg = min{ xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn; sức kháng trụ tương đương} = min{Qg1; Qg2} Ta có: Cao độ mặt đất sau xói là: - 3.1 m Cao độ đáy bệ : -1 m Do sau xói lở, đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất bề mặt mềm yếu, khả chịu tải riêng rẽ cọc phải nhân với hệ số hữu hiệu, lấy sau: = 0.65 với khoảng cách tim đến tim 2.5 lần đường kính = 1.00 với khoảng cách tim đến tim lần đường kính Mà khoảng cách tim đến tim ta nội suy h : 0.65 1200 2.67 lần đường kính cọc 450 1.2 2.5d 1 0.65 0.65 1.2 2.50.45 1 0.65 0.653 6d 2.5d 60.45 2.50.45 Ngun h÷u hëng 179 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM §å ¸N TèT Xác định Qg1 Như xác định trên, sức kháng thân cọc danh định: Qs = 1106723.88 N = 1106.72 kN Sức kháng mũi cọc danh định: Qp = 89.12 kN Vậy, tổng sức kháng tính tốn dọc trục nhóm cọc đất sét: Qg1 = n x (Qs + Qp) x = 28 x (1106.72 + 89.12) x 0.653 = 21864.74 kN Xác định Qg2 Sức kháng đỡ phá hoại khối xác theo công thức: Qg2 = 2X 2Y ZSu XYN C Su Hình Quy đổi kích thước nhóm cọc Trong : X : Chiều rộng nhóm cọc X = 3.1200 + 450 = 4050 mm = 4.05 m Y : Chiều dài nhóm cọc Y = 6.1200 + 450 = 7650 mm = 7.65 m NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X Z : Chiều sâu khối đất bệ cọc, Z = (-2.2) – (- 24) = 21.8m Z 21.8 5.38 2.5 Ta có: X 4.05 0,2 X 0.2 4.05 ) 7.5(1 ) 8.29 Do đó: N C 7.5.(1 Y 7.65 Su : Cường độ chịu cắt khơng nước trung bình dọc theo chiều sâu cọc 0.0157 3.1 0.0347 15.4 0.0489 3.3 SU 0.034MPa 3.1 15.4 3.3 Su : Cường độ chịu cắt khơng nước đáy móng(Mpa) Su = 0.0489 Mpa Ngun h÷u hëng 180 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ ¸N TèT => Qg2 = (2x4050+2x7650)x21800x0.034 + 4050x7650x8.29x0.0489 = 27933645 N = 27933.645 kN Vậy, Qg= min{Qg1; Qg2} = {21864.74; 27933.645} kN = 21864.74 kN Sức kháng dọc trục nhóm cọc: QR = g Qg 0.65 21864.74 14212.08kN => QR =14212.08 > VC = 13018 (kN) => Đạt cường độ cốt thép cho cọc bệ cọc 7.1 Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc Tổng chiều dài cọc dùng để tính tốn bố trí cốt thép chiều dài đúc cọc : L = 24 (m) Được chia thành đốt, đốt có chiều dài L d = m Ta tính tốn bố trí cho đốt cọc 7.1.1 Tính mơ men theo sơ đồ cẩu cọc treo cọc Mơ men lớn dùng để bố trí cốt thép Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) Trong đó: Mmax(1): Mômen cọc theo sơ đồ cẩu cọc Mmax(2): Mômen cọc theo sơ đồ treo cọc Tính mơmen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m Tính mơ men lớn cọc theo sơ đồ cẩu cọc Các móc cẩu đặt cách đầu cọc đoạn : 0.2 L d 0.2x10 2.0 m Trọng lượng thân cọc xem tải trọng phân bố chiều dài đoạn cọc q1 = gbt.A = 24,5 x 0,452 = 4,96 (kN/m) Dưới tác dụng trọng lượng thân ta có biểu đồ mơ men sau : Ngun h÷u hëng 181 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ ¸N TèT 4,8 1,6 6.35 1,6 6.35 7.94 Hình 13 Tính tốn cọc theo sơ đồ cẩu cọc Ta có mặt cắt có giá trị mơ men lớn : Mmax(1)= 7.94 kN.m Tính mơ men lớn cọc theo sơ đồ treo cọc: Móc đặt cách đầu cọc đoạn: 0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94(m) Dưới tác dụng trọng lượng thân ta có biểu đồ mơ men sau : 2.352 5.648 13.72 12.92 Hình 14 Tính tốn cọc theo sơ đồ treo cọc Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(2)= 13.72 KN.m Vậy mơ men lớn dùng để bố trí cốt thép l : Nguyễn hữu hởng 182 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(7.94; 13.72) = 13.72 kN.m 7.1.2 Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc 450 50 2@175=350 50 Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực thép ASTM A615M Gồm 22 có fy = 420 MPa bố trí mặt cắt ngang cọc hình vẽ : 50 2@175=350 50 450 Hình 15 Bố trí cốt thép dọc cho cọc Ta tính duyệt lại mặt cắt bất lợi trường hợp bất lợi mặt cắt có mô men lớn trường hợp treo cọc: +) Cọc có chiều dài Ld= m Mtt = 13.72 KN.m Kiểm tra bê tơng có bị nứt hay khơng q trình cẩu treo cọc +) Cường độ chịu kéo uốn bê tông : fr 0.63 f 'c 0.63 283.334(MPa) � 0.8.fr = 0.8x3.334 = 2.667 (MPa) Ứng suất kéo thớ mặt cắt nguyên : +) Cọc có chiều dài Ld= m: M d 6.M f ct tt � tt 0.903 (Mpa) Ig d Vậy: fct 0.8fr Cọc không bị nứt cẩu treo cọc Tính duyệt khả chịu lc Nguyễn hữu hởng 183 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Nhn xột : Do cốt thép bố trí đối xứng, mặt khác ta biết bê tơng có cường độ chịu kéo nhỏ nhiều so với cường độ chịu nén trục trung hòa lệch phía trục đối xứng ' Giả thiết tất cốt thép chảy dẻo � fs fs fy Phương trình cân nội lực theo phương trục dầm : A s1fy A s2fy 0.85a.d.fc' A 'sfy Trong : As1và As2 : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2) A 's : Diện tích cốt thép chịu nén (mm2) A s1 A 's 3x3871161(mm2 ) A s2 2x387774 (mm2 ) fc' : Cường độ chịu nén bê tông (Mpa), fc' = 30 (Mpa) fy : Cường độ chảy côt thép, fy = 420 (Mpa) a : Chiều cao vùng nén tương đương d : Đường kính cọc, d = 450 (mm) E : Mô đun đàn hồi cốt thép, E 2x105(Mpa) Chiều cao vùng nén tương đương xác định theo công thức : a A s1fy A s2fy A 'sfy 0.85.d.fc' (1161 774 1161 )x420 30.35mm 0.85x450x28 Do f’c =28 MPa b1 = 0,85 � Vị trí trục trung hòa xác định : a 30.35 c 35.71mm 0.85 Kiểm tra chảy dẻo cốt thép chịu kéo chịu nén theo điều kiện : ' c d fy' s ' ' s 0.003 y c Es fy d c s1 0.003 s1 y c Es fy d c s2 0.003 s2 y c Es Trong ú : Nguyễn hữu hởng 184 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT ds1 v ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ bê tơng chịu nén ngồi d's : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu nén đến thớ bê tơng chịu nén ngồi Ta có : 'y y fy Es 420 2.1x10 2x10 35.71 50 's 0.003 1.2x10 35.71 (400 35.71) s1 0.003 0.03 35.71 (225 35.71) s2 0.003 0.016 35.71 Vậy tất cốt thép chảy � Giả thiết Mô men kháng uốn danh định : a M n 0.85a.d.fc' ds1 A s2fy ds1 ds2 A 'sfy ds1 d's 2 30.35 M n 0.85x30.35x450x28 400 x420 400 50 774x420 400 225 1161 = 238.86x106 N.mm = 238.86 KN.m Mơ men kháng uốn tính tốn : Mr = jf.Mn = 0.9x238.86 =214.98 (kN.m) > Mtt = 13.72 (kN.m) Đạt Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa hàm lượng cốt thép tối thiểu c 35.71 0.158 0.42 => Đạt ds2 225 As 8x387 0.017 bxd (450 50)450 f' 28 0,03 c 0.03 0.002 => min=> Đạt fy 420 Kết luận: Cốt thép chọn bố trí đảm bảo khả chịu lực 7.2 Bố trí cốt thép đai cho cọc Nguyễn hữu hởng 185 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Do cc ch yu chu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt cường độ cốt thép đai Vì cốt thép đai bố trí theo yêu cầu cấu tạo Đầu cọc ta bố trí với bước cốt đai 50 mm chiều dài là: 750 mm Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai 100 mm chiều dài là: 1100mm Đoạn lại đoạn cọc (phần đoạn cọc) bố trí với bước cốt đai : 150 mm 7.3 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc Cốt thép mũi cọc có đường kính 40, với chiều dài 100 mm Đoạn nhô khỏi mũi cọc 50 mm 7.4 Lưới cốt thép đầu cọc Ở đầu cọc bố trí số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính mm ,với mắt lưới a = 50 50mm Lưới bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại chịu ứng suất cục q trình đóng cọc 7.5 Vành đai thép đầu cọc Đầu cọc bọc vành đai thép thép có chiều dày =10mm nhằm mục đích bảo vệ bê tơng đầu cọc khơng bị hỏng đóng cọc ngồi có tác dụng để hàn nối đốt cọc thi công với 7.6 Cốt thép móc cẩu Cốt thép móc cẩu chọn có đường kính 22 Do cốt thép bố trí cọc thừa ta sử dụng ln cốt thép móc cẩu làm móc treo ta khơng cần phải làm móc thứ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công để cọc bãi Khoảng cách từ đầu đoạn cọc đến móc neo a = 1.6 m = 1600 mm Tính mối nối thi cơng cọc Ta sử dụng mối nối hàn để nối đoạn cọc lại với Mối nối phải đảm bảo cường độ mối nối tương đương lớn cường độ cọc tiết diện có mối nối Để nối đốt cọc lại với ta sử dụng thép góc L-100 100 12 táp vào góc cọc sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc (đối với cc c, Nguyễn hữu hởng 186 lớP CầU Đờng k42- TC Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT vuụng ta thng sử dụng mối nối hàn; cọc tròn, ống ta thường sử dụng mối nối bu lơng) Ngồi để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm thép 500x100x10mm táp vào khoảng hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối Nguyễn hữu hởng 187 lớP CầU Đờng k42- TC ... đại h c gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU H M Đồ áN TốT Giới h n chảy quy định fy cốt thép Giới h n chảy quy định cốt f'y thép chịu nén Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu ds kéo đến mép chịu... kN Phơng dọc Y Chiều cao chịu cắt h u hiệu theo phơng Y Lực cắt tính toán theo Vuy ph¬ng Y Cù ly cèt thÐp ngang theo sy ph¬ng Y Diện tích cốt đai chịu d cắt cự ly sy 13 Sức kháng danh định Vcy... dung kiểm toán: H ng mục Phơng ngang X dvx H số sức kháng Chiều cao chịu cắt h u hiệu theo phơng X H số khả bê tông bị nứt chéo Góc nghiêng ứng suất nén Nguyễn h u h ng 164 Kí hiệu Đơn Giá