6.8.1. Nội lực tính toân vă tổ hợp nội lực cột
Mỗi phần tử được tính toân tại hai mặt cắt đầu cột vă chđn cột. Do sự lăm việc không gian của cột nín ta cần xâc định câc cặp nội lực sau dễ tính thĩp:
|Mmaxx |; Mtuy;Ntu Mtux;|Mmaxy |; Ntu
Mtux ; Mtuy; Nmax
6.8.2. Vật liệu
- Bí tông B25: Rb = 14,5 (MPa); Rbt = 1,05(MPa); Eb = 30.103(MPa). - Cốt thĩp dọc chịu lực dùng AIII: RS=RSC=365(MPa); RSW=365(MPa). - Cốt thĩp đai dùng AI: RS = RSW = 225(MPa).
6.8.3. Tính toân cốt thĩp dọc
* Nguyín tắc tính toân:
Dùng phương phâp gần đúng dựa trín việc biến đổi trường hợp nĩn lệch tđm xiín thănh nĩn lệch tđm phẳng tương đương để tính cốt thĩp.
Xĩt tiết diện có câc cạnh Cx, Cy
Điểm đặt tải eax Cx Cy Mx My eay
Hình 6.10 Sơ đồ tính toân cột Điều kiện để âp dụng phương phâp năy lă:
+ 0,5 ¿
Cx
Cy≤2 (tất cả câc cột đều thỏa mên)
Cốt thĩp được đặt theo chu vi, phđn bố đều hoặc mật độ cốt thĩp trín cạnh b có thể lớn hơn.
Tiết diện chịu lực nĩn N, mômen uốn Mx, My, độ lệch tđm ngẫu nhiín eax, eay. Sau khi xĩt uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ số x, y Mômen đê gia tăng Mx1; My1.
Tuỳ theo tương quan giữa giâ trị Mx1, My1 với câc kích thước câc cạnh mă đưa về một trong hai mô hình tính toân (theo phương X hoặc Y).
Mô hình Theo phương X Theo phương Y
Điều kiện y y x x C M C M 1 1 x x y y C M C M 1 1
Kí hiệu
h = Cx; b = Cy h = Cy; b = Cx M1 = Mx1; M2 = My1 M1 = My1; M2 = Mx1
ea = eax + 0,2.eay ea = eay + 0,2.eax Giả thiết chiều dăy lớp đệm a, tính h0 = h-a; Z = h-2a
Chuđ̉n bị câc số liệu Rb, Rs, Rsc, R như đối với trường hợp nĩn lệch tđm phẳng. Tiến hănh tính toân theo trường hợp đặt cốt thĩp đối xứng.
Xâc định x1: x1 =
N Rb.b
Xâc định hệ số chuyển đổi m0
Khi x1≤h0 thì m0=1−0,6 .x1 h0
Khi x1>h0 thì m
0 = 0,4.
Tính mômen tương đương (đổi nĩn lệch tđm xiín ra nĩn lệch tđm phẳng).
M=M1+m0.M2.h
b
Độ lệch tđm e1=
M
N . Với kết cấu siíu tĩnh e0 = max(e1,ea)
e = e0 +
h
2 - a
Tính toân độ mảnh theo hai phương λx=
lox ix ;
λ=max(λx; λy)
Dựa văo độ lệch tđm e0 vă giâ trị nĩn giâ trị x1 để phđn biệt câc trường hợp tính toân.
Trường hợp 1: Nĩn lệch tđm rất bĩ khi ε=
e0 h0≤0,30 tính toân gần như nĩn đúng tđm. Hệ số ảnh hưởng độ lệch tđm γe : γe= 1 (0. 5−ε).(2+ε) Hệ số uốn dọc phụ thím khi xĩt nĩn đúng tđm:
ϕe=ϕ+(1−ϕ).ε
0,3
Khi ≤ 14 lấy = 1; khi 14< < 104 thì lấy theo công thức:
= 1,028 – 0,00002882 – 0,0016
Diện tích toăn bộ cốt thĩp Ast:
Ast≥
γe.N
ϕe −Rbbh Rsc−Rb
Trường hợp 2: Khi ε=
e0
h0>0,30 đồng thời x1>R.h0 tính toân theo trường hợp nĩn lệch tđm bĩ.
Xâc định chiều cao vùng nĩn:
x=(ξR+ 1−ξR
1+50 .ε02).h0
Trong đó: ε0=
e0 h
Diện tích toăn bộ cốt thĩp Ast:
Ast=
N.e−Rbbx(h0−x
2)
k.RSC.Z
Trong đó: k = 0,4 lă hệ số xĩt đến trường hợp cốt thĩp đặt toăn bộ. Trường hợp 3: khi ε=
e0
h0>0,30 đồng thời x1 ≤ R.h0 tính toân theo trường hợp nĩn lệch tđm lớn.
Diện tích toăn bộ cốt thĩp Ast:
Ast=N.(e+0,5x1−h0)
k.RS.Z
Trong đó: k = 0,4 lă hệ số xĩt đến trường hợp cốt thĩp đặt toăn bộ. Khi tính được cốt thĩp, tính hăm lượng cốt thĩp:
Trong đó: μmin lấy theo độ mảnh λ=
l0
r cho theo bảng sau (theo TCXDVN 356- 2005):
`<17 17÷35 35÷83 >83
0,05 0,1 0,2 0,25
μmax : khi cần hạn chế việc sử dụng quâ nhiều thĩp người ta lấy μmax =3%. Để
đảm bảo sự lăm việc chung giữa thĩp vă bítông thường lấy μmax =6%. 6.8.4. Tính toân cốt đai
Kiểm tra điều kiện : Qmax<0,6.Rbt.b.h0 thì bí tông đủ khả năng chịu cắt nín cốt đai đặt theo cấu tạo.
Trong đó:
Rbt cường độ chịu kĩo của bí tông
Kiểm tra với cột có lực cắt lớn nhất khung trục 1 ứng với tiết diện tương ứng với nó.
Qmax=293,55 (kN) <0,6.Rbt.b.h0
Do đó tất cả câc cột khung trục 1 đều đặt cốt đai theo cấu tạo 8200 6.8.5. Bố trí cốt thĩp cột
Sau khi tính toân được cốt thĩp, ta tiến hănh chọn thĩp vă bố trí.Việc bố trí thĩp cột tuđn theo câc yíu cầu cấu tạo cốt thĩp của cấu kiện chịu nĩn.
Một số yíu cầu trong cấu tạo khâng chấn :
Yíu cầu về cốt thĩp dọc:
Phải bố trí ít nhất một thanh trung gian giữa câc thanh thĩp ở góc dọc theo mỗi mặt cột để bảo đảm tính toăn vẹn của nút dầm-cột.
Câc vùng trong khoảng câch lcr kể từ cả hai tiết diện đầu mút của cột khâng chấn chính phải được xem như lă câc vùng tới hạn.
Hăm lượng cốt thĩp từ yíu cầu đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ chịu tải trọng động đất theo TCVN 9386-2012:
+ Hăm lượng cốt thĩp vùng kĩo tối thiểu dọc theo chiều dăi dầm chính:
r l0 min
fctm = 2.6 - cường độ chịu kĩo trung bình của bí tông B30 ở tuổi 28 ngăy (Mpa) được quy đổi theo tiíu chuđ̉n Eurocode 2.
fyk = 390 - giâ trị giới hạn chảy của cốt thĩp AIII (MPa).
+ Hăm lượng cốt thĩp của vùng kĩo không được vượt quâ giâ trị max:
- Hăm lượng cốt thĩp vùng nĩn của dầm. - Hệ số dẻo kết cấu khi uốn, với
- Giâ trị thiết kế của biến dạng cốt thĩp chịu kĩo tại điểm chảy dẻo.
Cường độ tính toân chịu nĩn của bí tông 28 ngăy.
- Cường độ chịu nĩn đặc trưng của bí tông mẫu hình trụ ở tuổi 28 ngăy.
- Giới hạn chảy thiết kế của cốt thĩp.
Yíu cầu với cốt thĩp ngang:
Theo mục 5.4.3.1.2 (TCVN 9386-2012), trong câc dầm khâng chấn chính, phải bố trí cốt đai thỏa câc yíu cầu:
+ Đường kính dbw của câc thanh cốt đai (tính bằng mm) không được nhỏ hơn 6. + Cốt đai đầu tiín được đặt câch tiết diện mút dầm không quâ 50 mm.
+Khoảng câch s của câc vòng đai (tính bằng mm) không được vượt quâ: . Trong đó:
hw - chiều cao dầm.
- đường kính thanh cốt đai
- đường kính thanh cốt dọc nhỏ nhất Cốt đai đầu tiín được đặt câch mút dầm không quâ 50 (mm). - Bảng tính cốt thĩp dầm trục 1: Phụ lục 4, bảng 5.
CHƯƠNG 7. TÍNH TOÂN MÓNG KHUNG TRỤC 1
7.1. Điều kiện địa chất công trình
7.1.1. Địa tầng khu đất
Theo kết quả khảo sât thì đất nền gồm câc lớp đất khâc nhau. Do độ dốc câc lớp nhỏ, chiều dăy khâ đồng đều nín một câch gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dăy vă cấu tạo như mặt cắt địa chất điển hình.
Địa tầng được phđn chia theo thứ tự từ trín xuống dưới như bảng 7.1 Địa tầng được phđn chia theo thứ tự từ trín xuống như sau:
Bảng 7.1: Chỉ tiíu cơ lý của câc lớp đất
Lớp Tín đất chiều dăy (m) γtn g/cm3) γc (g/cm3) W (%) Wnh (%) Wd (%) N30 φ Cii (kG/cm2) a (cm2/kG) E (kG/cm2) 1 Đất sĩt - sĩt pha trạng thâi chảy 19.2 1.76 1.26 40.3 43.5 25.5 2 6 0.089 0.080 24 2 Đất sĩt trạng thâi nửa cứng 10.5 1.96 1.56 25.6 38.7 22.3 16 23 0.265 0.025 167 3 Đất sĩt pha trạng thâi dẻo cứng đôi chỗ dẻo mền 15.2 1.93 1.51 27.7 36.2 21.7 11 17 0.204 0.35 113 4 Đất cât pha 5.5 1.93 1.60 20.9 23.4 18.9 16 30 0.044 0.035 120 5 Cât hạt mịn trạng thâi chặt vừa 3.8 1.51 1.31 24 31 175 6 Cât hạt mịn trạng thâi chặt 8 1.51 1.32 47 38 226
CẤU TẠO ĐỊA CHẤT
7.1.2. Đânh giâ nền đất
a) Lớp đất 1: Đất sĩt - sĩt pha trạng thâi chảy, chiều dăy 19.2 m
Hệ số nĩn lún: 0.001(cm2/kg)<a=0.080(cm2/kg)<0.1(cm2/kg) → đất có tính nĩn lún vừa.
Mođun biến dạng: E=2.4MPa<10MPa đất yếu
⇒ Lớp 1 lă đất sĩt - sĩt pha trạng thâi chảy, thuộc đất đ̉m, có khả năng chịu tải yếu, tính năng xđy dựng yếu, biến dạng lún vừa. Do đó không thể lăm nền cho công trình được.
Bảng 7.2: Bảng tính câc hệ số đất lớp 1
TT Chỉ tiíu Ký hiện Đơn vị Gía trị
1 Chiều dăy m 19.2 2 Độ đ̉m tự nhiín W % 40.3 3 Dung trọng tự nhiín γtn g/cm3 1.76 4 Dung trọng khô γc g/cm3 1.26 5 Tỷ trọng Δ g/cm3 2.64 6 Hệ số rổng e 1.106 7 Độ rổng n % 52.5 8 Độ bêo hòa G % 96.4 9 Độ đm giới hạn chảy Wch % 43.5 10 Độ đm giới hạn dẻo Wd % 25.5
11 chi số dẻo Id % 18.0
12 Độ sệt B 0.82
13 Lực dính kết C kg/cm2 0.089
14 Góc ma sât trong φ độ 6
15 Hệ số nĩn lún a cm2
/kG 0.080 16 Cường độ chịu tải quy ước Ro kg/cm2 0.4 17 Mô đun tổng biến dạng Eo kg/cm2 24 18 Số búa trung bình /30cm N30 búa 2 19 Âp lực tiền cố định Pc kgf/cm2 57.8
20 Hệ số cố kết Cv 0.343
b) Lớp đất 2: Đất sĩt trạng thâi nửa cứng, chiều dăy 10.5 m Bảng 7.3: Bảng tính câc hệ số đất lớp 2
TT Chỉ tiíu Ký hiện Đơn vị Gía trị
1 Chiều dăy m 10.5 2 Độ đ̉m tự nhiín W % 25.6 3 Dung trọng tự nhiín γtn g/cm3 1.96 4 Dung trọng khô γc g/cm3 1.56 5 Tỷ trọng Δ g/cm3 2.70 6 Hệ số rổng e 0.730 7 Độ rổng n % 42.2 8 Độ bêo hòa G % 94.9 9 Độ đm giới hạn chảy Wch % 38.7 10 Độ đm giới hạn dẻo Wd % 22.3
11 chi số dẻo Id % 16.4
12 Độ sệt B 0.20
13 Lực dính kết C kg/cm2 0.265
14 Góc ma sât trong φ độ 23
15 Hệ số nĩn lún a cm2
/kG 0.025 16 Cường độ chịu tải quy ước Ro kg/cm2 1.7
17 Mô đun tổng biến dạng Eo kg/cm2 167
Hệ số nĩn lún: 0.0`01(cm2/kg)<a=0.025(cm2/kg)<0.1(cm2/kg) → đất có tính nĩn lún vừa. Modun biến dạng: E0 = 16 MPa : đất trung bình
Kết luận: lớp đất sĩt trạng thâi nửa cứng, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nĩn lún trung bình, chiều dăy lớp tương đối nín không thích hợp lăm móng.
c) Lớp đất 3: Đất sĩt pha trạng thâi dẻo cứng ,dẻo mền, chiều dăy 15.2 m Bảng 7.4: Bảng tính câc hệ số đất lớp 3
TT Chỉ tiíu Ký hiện Đơn vị Gía trị
1 Chiều dăy m 15.2 2 Độ đ̉m tự nhiín W % 27.7 3 Dung trọng tự nhiín γtn g/cm3 1.93 4 Dung trọng khô γc g/cm3 1.51 5 Tỷ trọng Δ g/cm3 2.69 6 Hệ số rổng e 0.783 7 Độ rổng n % 43.9 8 Độ bêo hòa G % 95.4 9 Độ đm giới hạn chảy Wch % 36.2 10 Độ đm giới hạn dẻo Wd % 21.7
11 chi số dẻo Id % 14.5
12 Độ sệt B 0.41
13 Lực dính kết C kg/cm2 0.204
14 Góc ma sât trong φ độ 17
15 Hệ số nĩn lún a cm2/kG 0.35
16 Cường độ chịu tải quy ước Ro kg/cm2 1.2 17 Mô đun tổng biến dạng Eo kg/cm2 113 18 Số búa trung bình /30cm N30 búa 11
Hệ số nĩn lún: 0. 1(cm2/kg)<a=0.35(cm2/kg) → đất tốt Mođun biến dạng: E=31MPa >30MPa đất rất tốt
⇒ Lớp 3 lă lớp đất sĩt pha trạng thâi dẻo cứng đôi chỗ dẻo mền, có khả năng chịu tải yếu. Do đó không thể lăm nền cho công trình
d) Lớp đất 4: Đất cât pha, chiều dăy 5.5 m
Hệ số nĩn lún: 0.001(cm2/kg)<a=0.035(cm2/kg)<0.1(cm2/kg) → đất có khả năng chịu nĩn lún vừa.
⇒ Lớp 4 lă lớp đất cât pha, tính năng xđy dựng tốt, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nĩn lún trung bình, chiều dăy lớp tương đối nín không thích hợp lăm móng cho công trình.
Bảng 7.5: Bảng tính câc hệ số đất lớp 4
TT Chỉ tiíu Ký hiện Đơn vị Gía trị
1 Chiều dăy m 5.5 2 Độ đ̉m tự nhiín W % 20.9 3 Dung trọng tự nhiín γtn g/cm3 1.93 4 Dung trọng khô γc g/cm3 1.60 5 Tỷ trọng Δ g/cm3 2.67 6 Hệ số rổng e 0.667 7 Độ rổng n % 40.0 8 Độ bêo hòa G % 83.3 9 Độ đm giới hạn chảy Wch % 23.4 10 Độ đm giới hạn dẻo Wd % 18.9
11 chi số dẻo Id % 4.5
12 Độ sệt B 0.43
13 Lực dính kết C kg/cm2 0.044
14 Góc ma sât trong φ độ 30
15 Hệ số nĩn lún a cm2
/kG 0.035 16 Cường độ chịu tải quy ước Ro kg/cm2 1.3 17 Mô đun tổng biến dạng Eo kg/cm2 120 18 Số búa trung bình /30cm N30 búa 16
e) Lớp đất 5: Cât hạt mịn trạng thâi chặt vừa chiều dăy 3.8m Bảng 7.6: Bảng tính câc hệ số đất lớp 5
TT Chỉ tiíu Ký hiện Đơn vị Gía trị
1 Chiều dăy m 3.8
2 Tỷ trọng Δ g/cm3 2.66
3 Góc ma sât trong φ độ 31
4 Góc nghỉ khi khô độ 29
5 Góc nghỉ khi ướt độ 23
6 hệ số rổng max emax 1.026
7 Hệ số rổng min emin 0.759
8 Dung trọng khô max γc g/cm3 1.51
9 Dung trọng khô min γ g/cm3 1.31
10 Cường độ chịu tải quy ước Ro kg/cm2 2.1
11 Mô đun tổng biến dạng Eo kg/cm2 175
12 Số búa trung bình /30cm N30 búa 24
ן ן
⇒ Lớp 5 lă lớp cât hạt mịn trạng thâi chặt vừa, tính năng xđy dựng tốt, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nĩn lún trung bình, chiều dăy lớp tương đối nín không thích hợp lăm móng cho công trình.
f) Lớp đất 6: Cât hạt mịn trạng thâi chặt, chiều 8m
Bảng 7.7: Bảng tính câc hệ số đất lớp 6
TT Chỉ tiíu Ký hiện Đơn vị Gía trị
1 Chiều dăy m 8
2 Tỷ trọng Δ g/cm3 2.66
3 Góc ma sât trong φ độ 38
4 Góc nghỉ khi khô độ 30
5 Góc nghỉ khi ướt độ 24
6 hệ số rổng max emax 1.024
7 Hệ số rổng min emin 0.763
8 Dung trọng khô mê γc g/cm3 1.51
9 Dung trọng khô min γ g/cm3 1.32
10 Cường độ chịu tải quy ước Ro kg/cm2 3.3 11 Mô đun tổng biến dạng Eo kg/cm2 226 12 Số búa trung bình /30cm N30 búa 47
ן ן
7.1.3. Điều kiện địa chất, thủy văn
Nước ngầm ở khu vực qua khảo sât dao động tuỳ theo mùa. Mực nước tĩnh mă ta quan sât thấy nằm câch mặt đất thiín nhiín -1.9m. Nếu thi công móng sđu, nước ngầm ít ảnh hưởng đến công trình.
7.2. Lựa chọn giải phâp móng
Câc lớp đất ở bín trín như lớp 1 (đất sĩt - sĩt pha trạng thâi chảy), lớp 2 (đất sĩt trạng thâi nửa cứng), lớp 3 (đất sĩt pha trạng thâi dẻo cứng đôi chỗ dẻo mền) lớp 4 (đất cât pha), lớp 5 (cât hạt mịn trạng thâi chặt vừa) lă câc lớp đất hoặc lă quâ mỏng, hoặc lă có khả năng chịu tải kĩm không ổn định về tính chất cơ lý vă bề dăy. Ta nhận thấy chỉ có lớp 6 (cât thô lẫn cuội sỏi), lă câc lớp đất vừa nằm ở dưới sđu, vừa có khả năng chịu tải lớn phù hợp với câc công trình cao tầng.
Căn cứ văo tình hình địa chất, qui mô công trình cũng như tải trọng tâc dụng xuống móng thì giải phâp móng sđu (móng cọc) lă hợp lí hơn cả. Mũi cọc sẽ đựơc ngăm văo lớp đất 6. Câc phương ân móng cọc:
7.2.1. Cọc ĩp
Nếu dùng móng cọc ĩp (ĩp trước khi đăo đất) có thể cho cọc đặt văo lớp đất 6,việc hạ cọc sẽ gặp khó khăn khi cần xuyín văo lớp 2,3,4,5 có chiều sđu lớn, có thể phải