V. HỆ THỐNG PHềNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM
2.2.3.4.Tớnh toỏn chiều sõu cọc vỏn thộp
a) theo một h−ớng b) theo hai h−ớng c) theo bốn h−ớng
2.2.3.4.Tớnh toỏn chiều sõu cọc vỏn thộp
Nội dung tớnh toỏn:
- Tớnh toỏn điều kiện ổn định vũng võy chống đẩy trụi hay đổ cọc. - Tớnh toỏn điều kiện cường độ của cọc vỏn.
9 B1: Tớnh toỏn ổn định:
Nhằm xỏc định chiều sõu t đúng cọc vào trong đất nền so với cao độ thấp nhất của nền. Điều kiện ổn định của cọc được xỏc định:
Ml ≤ m.Mg - Trong đú: Ml : Tổng mụ men gõy lật. Mg : Tổng mụ men giữ. m : Hệ số an toàn, lấy bằng 0,95. Chỳ ý:
Điểm cõn bằng mụ men cần chọn sao cho phương trỡnh cõn bằng chỉ cú một ẩn t. Đối với cọc ngàm điểm này trựng với điểm M = 0. Đối với vũng võy cú 1 tầng khung chống, điểm này trựng với điểm đặt của văng chống.
Nhữmg thành phần lực nào gõy ra mụ men lật thỡ nhõn với hệ số tải trọng n1=1.2, nhữmg thành phần lực nào gõy ra mụ men giữ thỡ nhõn với hệ số tải trọng n2=0.9,.
Trong điều kiện ngập nước, nền đất rời, chiều sõu chụn cọc phải đảm bảo chõn cọc khụng bị xúi ở phớa ngoài hoặc trong (PP đào đất bằng xúi hỳt).
dn n m h t t γ π. . 1 min = ≥ Trong đú:
hn : Chiều sõu cột nước
m1 : Hệ số điều kiện làm việc, nền cỏt =0.5, nền sỏi sạn = 0.75.
dn
γ : Trọng lượng đẩy nổi của đất nền.
Đối với nền đất yếu (bựn sột, cỏtmịn...) ϕ≤30o, cũn phải đảm bảo điều kiện chống đựn chảy: 1 . 2 1 . . 5 , 1 4 − ≥ p p t λ γ
p – Áp lực lờn vũng võy tại đỏy múng (tớnh cho vũng võy đắp đảo nhõn tạo) Ngoài ra chiều sõu chụn cọc phải đảm bảo ổn định trong cỏc giai đoạn khỏc nhau của quỏ trỡnh thi cụng:
+ Đối với vũng võy cú một tầng văng chống cú hai giai đoạn thi cụng cần phải xột đến là:
1- Đào đất đến cao độ đỏy múng nhưng chưa đổ bờ tụng bịt đỏy và chưa hỳt nước hố múng. Khi đú phải tớnh toỏn ổn định chống lật của cọc vỏn với mực nước trong hố múng thấp hơn mực nước bờn ngoài hố múng 2.0m.
2- Đó đổ lớp bờ tụng bịt đỏy và bơm cạn nước. Với sơ đồ này thi cọc chỉ bất lợi theo sơ đồ chịu uốn, khụng sử dụng trong tớnh chiều sõu cọc vỏn.
9 B2: Tớnh toỏn về cường độ:
- Cỏc sơ đồ tớnh cọc vỏn:
+ Đối với sơ đồ cọc ngàm (khụng cú văng chống) vị trớ cú mụ men lớn nhất nằm ở độ sõu Z so với mặt đỏy múng xỏc định theo cỏch tớnh cực trị của biểu thức mụ men.
+ Đối với sơ đồ một tầng văng chống, sơ đồ tớnh là dầm giản đơn với một đầu tựa trờn văng chống, đầu kia tựa tại vị trớ t/2 đối với hố múng khụng cú lớp bờ tụng bịt đỏy, và tại vị trớ cỏch mặt lớp bờ tụng bịt đỏy 0.5m.
+ Đối với sơ đồ nhiều tầng văng chống, quy về sơ đồ dầm giản đơn cú khẩu độ là cự ly lớn nhất giữa hai tầng văng chống sỏt đỏy, sau đú cỏc giỏ trị nội lực được nhõn với hệ số ngàm 0,8.
- Sơ đồ tớnh khung chống:
+ Khung chống của vũng võy cọc vỏn hỡnh chữ nhật làm bằng cỏc loại thộp hỡnh, làm việc như dầm liờn tục kờ trờn cỏc gối là cỏc văng chống tương ứng của mặt phẳng cọc vỏn đú, hai đầu ngoài cựng được kờ trờn hai cạnh của hai mặt phẳng cọc vỏn vuụng gúc với nú.
+ Với khung chống dạng hỡnh trũn: Cỏc thanh trong hệ khung chống làm việc chịu nộn:
2
qxD S =
D: đường kớnh của vũng võy cọc vỏn. - Sơ đồ tớnh văng chống:
+ Văng chống ngoài việc chịu nộn nú cũn chịu uốn do cỏc tải trọng thi cụng đặt trờn sàn cụng tỏc.
9 B3. Tải trọng tớnh toỏn vũng võy cọc vỏn: ạ Tải trọng trờn mặt đất cạnh hố múng:
b. ỏp lực thuỷ tĩnh và ỏp lực ngang của đất nền: - Áp lực chủ động của đất:
Mặt đất được coi là bằng phẳng, tường vỏn thẳng, nhẵn. Theo lý thuyết cõn bằng dẻo của Rankin.
+ Trong điều kiện trờn cạn và thoỏt nước: - Đối với đất rời ở độ sõu hi cú: pi,a = γtb.λa.hi
- Đối với đất dớnh ở độ sõu hi cú: pi,a = γtb.λa.hi – 2.C. λa
+ Trong khu vực ngập hoặc khụng thoỏt nước: Chiều cao cột nước phớa ngoài vũng võy do ỏp lực thuỷ động: H = Hn + ΔH, với ΔH = g v . 2 2 Trong đú:
v: lưu tốc nước, được tớnh đến khi v≥2m/s g: gia tốc trong trường = 9.81m/s2
Khi đú trọng lượng riờng của đất được lấy với trọng lượng đẩy nổi:
ε γ γ + − = 1 1 s dn Trong đú: γs : dung trọng hạt của đất, γs = 2.7T/m3 ε: hệ số độ rỗng của đất, = 0.4-1. - Đối với đất rời ở độ sõu hi cú: pi,a = γdn.λa.hi - Đối với đất dớnh, bóo hoà nước λa=1
+ Chõn cọc khụng chuyển vị ở độ sõu hi cú: pi,a = γdn.λa.hi – 2.Cu + Chõn cọc chuyển vị, khi đú ỏp lực này bằng 0
Trong cỏc cụng thức trờn: λa là hệ số ỏp lực ngang chủ động λa = tg2(45o-ϕ/2) Cu: Hệ số độ dớnh của đất bóo hoà nước.
- Áp lực thuỷ tĩnh:
+ Đối với đất rời ỏp lực này tỏc dụng trờn toàn bộ chiều dài của cọc vỏn ngập trong nước. Cũn đất dớnh thỡ phụ thuộc vào chuyển vị của chõn cọc mà ỏp lực nước sẽ tỏc dụng trờn chiều dài khe nứt giả định bằng:
- 0,8.(Hm+t) đối với cọc khụng cú văng chống - 0.5t trong trường hợp cú 1 tầng văng chống
- Nếu chõn cọc khụng chuyển vị thỡ tỏc dụng của ỏp lực thuỷ tĩnh chỉ tỏc dụng trờn chiều dài tớnh từ mặt nước đến cao độ mặt nền khụng thấm nước.
- Áp lực chủ động của đất:
Áp lực ngang bị đỗng suất hiện khi cú sự chờnh lệch của ỏp lực chủ động trong và ngoài hố múng.
+ Trong điều kiện trờn cạn và thoỏt nước:
- Đối với đất rời ở độ sõu hi so với mặt nền cú: pi,p = γtb.λp.hi - Đối với đất dớnh ở độ sõu hi so với mặt nền cú:
pi,p = γtb.λp.hi + 2.C. λp
+ Trong khu vực ngập hoặc khụng thoỏt nước:
Khi đú trọng lượng riờng của đất được lấy với trọng lượng đẩy nổi:
ε γ γ + − = 1 1 s dn Trong đú: γs : dung trọng hạt của đất, γs = 2.7T/m3 ε: hệ số độ rỗng của đất, = 0.4-1.
- Đối với đất rời ở độ sõu hi cú: pi,p = γdn.λp.hi
Trong cỏc cụng thức trờn: λp là hệ số ỏp lực ngang chủ động λp = tg2(45o+ϕ/2) Cu: Hệ số độ dớnh của đất bóo hoà nước.
C: Hệ số độ dớnh của đất dớnh.
c. Tải trọng bản thõn kết cấu chắn đỡ γThộp =7.785 /T m3
2.2.3.4.1. Tớnh chiều sõu cọc vỏn ngàm vào đất
Xỏc định chiều sõu chụn cọc vỏn T (tớnh từ mặt đỏy hố đào ) là đại lượng rất quan trọng vỡ nú liờn quan đến qua tỡnh kiểm toỏn ổn định của cụng trỡnh chắn giữ. Cú rất nhiều phương phỏp tớnh, trong đồ ỏn này em sử dụng “ phương phỏp dầm đẳng trị” để tớnh.
• Lý luận của phương phỏp dầm đẳng trị
Phương phỏp dầm đẳng trị cũn gọi là phương phỏp thay thế. Cọc cắm vào đất cú một đầu ngàm đàn hồi vào đất , đầu kia thỡ gối đơn giản. Hai bờn tường cú tỏc động của tải trọng phõn bố tức là ALĐCĐ và ALĐBĐ :
Coi vị trớ điểm khụng O của ỏp lực đất lờn tương cọc vỏn rất gần với vị trớ điểm khụng của biểu đồ mụmen uấn , tại đố ta cho dầm (tức cọc ) đứt ra để tớnh theo hai sơ đồ riờng, mà sơ đú mụmen ở đoạn này sẽ rụng như khi tớnh cả dầm nguyờn vẹn, phần đoạn cắt ra này gọi là dầm đẳng trị của đoạn dầm cũn nguyờn ấỵ