phõn tố cos 0.00 0 0.00 2.00 1 0.40 2.40 2 0.40 2.80 3 0.40 3.20 4 0.40 3.60 5 0.40 4.00 6 0.40 4.40 7 0.40 4.80 8 0.40 5.20 9 0.40 5.60 10 0.40 6.00 11 0.30 6.30 12 0.40 6.70 13 0.40 7.10 14 0.40 7.50
- Vỡ tổng modun biến dạng ở lớp hai E = 4.6 Mpa < 5 Mpa nờn phải tớnh lỳn đến độ sõu cú:
- Tại z = 6.3 (m) cú => Dừng tớnh lỳn tại đõy.
2.8. Kiểm tra xuyờn thủng - Diện tớch xuyờn thủng: - - Lực chống xuyờn thủng - Lực gõy xuyờn thủng: - Diện tớch một mặt xuyờn thủng:
luụn thỏa kiện điều xuyờn thủng.
Hỡnh 3-1: Diện tớch xuyờn thủng múng băng 2.9. Kiểm tra điều kiện trược băng 2.9. Kiểm tra điều kiện trược
Thỏa điều kiện trượt
2.10. Tớnh toỏn nội lực múng băng
- Do tõm của lực G trựng với tõm múng O: - Lực cắt Tại tõm cột A Tại tõm cột B Tại tõm cột C Tại tõm cột D - Monent: Tại tõm cột A
Giữa cột AB Tại tõm cột B Giữa cột BC Tại tõm cột C Giữa cột CD Tại tõm cột D Trang 64
2.11. Tớnh toỏn cốt thộp
2.11.1. Tớnh toỏn cốt thộp trong dầm múng băng
- Ứng với giỏ trị momet õm.
+ Bản múng bị nộn, tiết diện tớnh toỏn là tiết diện chữ T. + Chiều cao: h = hs = 800 mm. + Bề rộng: bs = 400 mm. + Chiều rộng bản cỏnh: bf = b = 1000 mm. + Chiều cao bản cỏnh: hf = hb = 500 mm. + Xỏc định vị trớ trục trung hũa: + h0 = h – a = 0.8 -005 = 0.75 m.
Tại tất cả cỏc tiết diện nờn trục trung hũa đi qua cỏnh, tớnh cốt thep hỡnh chữ nhật lớn cú kớch thước 1000x800
- Ứng với giỏ trị moment dương.
Bản múng chịu kộo tớnh cốt thộp theo hỡnh chữ nhật nhỏ cú kớch thước: 400x800
- Cụng thức và kết quả tớnh toỏn.
+ Giả thuyết a = 50 mm, h0 = h – a = 800 -50 = 750 mm.
Bảng 3.2: Bảng thống kờ thộp múng băng Tiết M diện (kNm) Gối A 167.23 Nhịp 841.86 AB Gối B 704.33 Nhịp 1003.41 BC Gối C 529.61 Nhịp 578.77 CD Gối D 186.08 2.11.2. Tớnh toỏn thộp đai - Lực cỏt Qmax = 614.05 kN
Kiểm tra điểu kiện tớnh cốt đai: (tiết diện bs x h = 0.4 x 0.5 m; a = 0.05
Bờ tụng khụng đủ khả năng chịu cắt cần bố trớ thờm cốt đai
Chọn cốt đai 8, 4 nhỏnh => n = 4;
- Tớnh khoảng cỏch cốt đai ở vựng gần gối (L/4)
=> chọn sct = 266.67 (mm) - Khoảng cỏch thiết kế cốt đai:
S = min(sct, stt, smax) = 151.17 (mm)
Chọn s = 150 (mm) bố trớ 8a150 trong đoạn L/4 đầu tiờn
- Kiểm tra điều kiện nộn vỡ: Trong đú w1 = 1.3;
(t hỏa)
Bờ tụng khụng bị nộn vỡ dưới tỏc dụng của ứng suất nộn chớnh. Tớnh khoảng cỏch cốt đai ở vựng giữa đầm
Chọn s = 300 (mm) bố trớ 8a300 trong đoạn giữa dầm; - Kiểm tra cốt xiờn, khả năng chịu cắt của cốt đai
- Khả năng chịu cắt của bờ tụng cốt thộp:
Vậy khụng cần tớnh cốt xiờn
CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MểNG CỌC
1. Cỏc dữ liệu thiết kế múng
- Thiết kế múng cọc dưới chõn cột 5 – C thuộc mặt bằng múng II
1.1. Thụng số địa chất
- Địa chất múng cọc: DDCMC 05 - Hố khoan: BH5
- Mực nước ngầm nằm ở độ sõu 3m so với mặt đất tự nhiờn. - Lớp 1 và lớp 2: đất đấp cú bề dày 4.3m.
- Giỏ trị tiờu chuẩn
Bảng 4.1: Giỏ trị tiờu chuẩn địa chất múng cọc 5 – C
Tờn lớp
Lớp 3 Lớp 4a - Giỏ trị tớnh toỏn
Bảng 4.2 : Giỏ trị tớnh toỏn địa chất múng cọc 5 – C
Tờn Trạng thỏi giới hạn Lớp 4 I II 1.2. Giỏ trị nội lực
- Giỏ trị nội lực tại chõn cột 5 – C thuộc mặt bằng múng II - Hệ số vượt tải: n = 1.15.
Bảng 4.3: Bảng giỏ trị nội lực múng cọc 5 – C
Giỏ trị Tớnh toỏn
1.3. Vật liệu sử dụng
Bảng 4.4 : Vật liệu sử dụng thiết kế múng cọc 5 – C
Bờ tụng
Thộp
2. Xỏc định chiều sõu đài đặt múng và kớch thước
cọc 2.1. Chọn chiều sõu đài đặt múng
- Tớnh toỏn theo phương ỏn múng cọc đài thấp
- Chọn chiều sõu đặt múng theo điều kiờn cõn bằng của tải ngang Htt, ỏp lực chủ động và bị động.
- Chọn sơ bộ bề rộng đài múng: Bđ=1.5m
Trong đú:
Htt = Qtt = 75.96 kN
γ : dung trọng của đất nằm trờn đài múng.
φ: gúc ma sỏt trong của phần đất nằm trờn đỏy đài.
- Trụ địa chất múng cọc 5 – C 42 . 3 4 . 91 8 . Đ ất đấp Cá t chứa sét màu xàm xanh, trạ ng thá i dẻ o Cá t chứa bụi, sét màu vàng xá m, trạ ng thá i xốp đến chặt
Hỡnh 4.1: Trụ địa chất múng cọc 5 – C
2.2. Chọn sơ bộ kớch thước cọc
- Dựa vào điều kiện địa chất, ta chọn chiều sõu chụn cọc nằm trong vựng đất cú chỉ số SPT lớn hơn 10 → chọn chiều dài cọc L = 16m (gồm 2 đoạn cọc, mỗi đoạn dài 8m).
- Cọc được ngàm vào đài múng 0.5m.
- Thộp làm cọc: chọn 4ỉ16 cú As = 8.04 ( cm2 )
- Cọc ngàm vào đài 100(mm), đập bỏ 1 phần đầu cọc để neo thộp vào đài 400(mm). Tổng chiều dài cọc neo vào đài là 500(mm).
- Chiều dài là việc của cọc :
- Chiều sõu mũi cọc :
3. Xỏc định sức chịu tải của cọc3.1. Sức chịu tải theo vật liệu 3.1. Sức chịu tải theo vật liệu
- Diện tớch của cọc:
- Diện tớch thộp trong cọc: As = 8.04cm2 - Diện tớch bờ tụng trong cọc:
- Sức chịu tải theo vật liệu đươc xỏc định theo cụng thức :
Trong đú :
Rb= 11.5 Mpa: cường độ chịu nộn tớnh toỏn của bờ tụng Rs = 280 Mpa : cường độ chịu nộn tớnh toỏn của cốt thộp As : tổng diện tớch cốt thộp trong cọc
Ab : diện tớch tiết diện ngang của bờ tụng thõn cọc
: hệ số uốn dọc tớnh theo cụng thức:
a. Khi thi cụng b. Khi làm việc Hỡnh 4.2: Sơ đồ tớnh
sức chịu tải cọc theo vật liệu
- Trường hợp 1 : Sức chịu tải của vật liệu làm cọc khi thi cụng Chiều dài đoạn
cọc tớnh toỏn:
- Trường hợp 2 : Sức chịu tải của vật liệu làm cọc khi làm việc:
Chiều dài đoạn cọc tớnh toỏn:
3.2. Xỏc định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiờu cơ lý của đất nền
- Theo TCVN 10304-2014 ta cú sức chịu tải của cọc:
Trong đú :
: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , =1
qp: cường độ sức khỏng của đất dưới mũi cọc, bảng 2 TCVN10304 – 2014; mũi cọc cắm vào cỏt bụi và độ sõu mũi cọc 17 m suy ra qp=1174 kN/m2.
u : chu vi tiết diện ngang thõn cọc,
fi : là cường độ sức khỏng trung bỡnh của lớp đất thứ “i” trờn thõn cọc Ab là diện tớch cọc tựa lờn đất, lấy bằng diện tớch tiết diện ngang mũi cọc
đặc,
li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”
và tương ứng là cỏc hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trờn thõn cọc cú xột đến ảnh hưởng của phương phỏp hạ cọc đến sức khỏng của đất.: và
- Kết quả tớnh toỏn ghi vào bảng sau :
Lớp L i (m)
1+2+3
4a
- Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiờu cơ lớ của đất nền là :
- Dự đoỏn số cọc từ
3.3. Xỏc định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền
- Cụng thức sức chịu tải cực hạn Rc,u theo tc TCVN 10304-2014:
- Sức chịu tải cực hạn của cọc do lực chống tại mũi cọc :
Trong đú :
Ap = 0.09 m2 : là diện tớch ngang của mũi cọc.
: Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc. Với : c : lực dớnh của đất dưới mũi cọc, c = 14,25 kN/m2
:ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc do trọng lượng bản thõn.
Nc , Nq : hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào ma sỏt trong của đất, hỡnh dạng mũi cọc và phương phỏp thi cụng φ = 25°27’=> Nc = 129.3; Nq = 24.8
- Sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sỏt bờn :
Cụng thức cường độ sức khỏng trung bỡnh fi tổng quỏt :
Trong đú:
ki : hệ số ỏp lực ngang của lớp đất thứ i.
ca : lực dớnh giữa thõn cọc và đất, với cọc bờ tụng cốt thộp ca = 0,7c.
: ứng suất phỏp hiệu quả trung bỡnh theo phương đứng của lớp đất thứ i.
: gúc ma sỏt giữa đất và cọc trong lớp đất rồi thứ i
(cọc bờtụng chọn ). - Kết quả tớnh toỏn ghi vào bảng sau :
Bảng 4.6 : Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền
Lớp Li (m) Ztbi (m) φ ki s v,zi fiLi
(kN/m) Trang 76
1 2 2 0.7 2 2 4a 2 2 2
- Sức chịu cực hạn theo cường độ đất nền là :
3.4. Sức chịu tải của đất nền theo thớ nghiệm SPT
- Sức chịu tải của cọc theo cụng thức Nhật Bản(1988):
Trong đú:
Ap = 0,09 m2 : là diện tớch ngang của mũi cọc.
qb : cường độ sức khỏng của đất dưới mũi cọc , đối với cọc đúng ộp .Vỡ mũi cọc nằm trong lớp đất dớnh nờn. qb = 300Np .
Với Nsi : chỉ số SPT trung bỡnh của lớp đất rời thứ i. lsi: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i.
Thõn cọc trong lớp đất dớnh: fci = αpfLcui. ( hoặc fci = αcui )
cui: lực dớnh khụng thoỏt nước của lớp đất dớnh thứ i , cu,i = 6.25Nci (kPa ) Nci: chỉ số SPT trong lớp đất dớnh thứ i .
lci: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dớnh thứ i. α : hệ số khụng thứ nguyờn xỏc định bằng đồ thị . Cỏc hệ số αp và fL được xỏc định bằgn cỏch tra đồ thị - Kết quả tớnh toỏn ghi vào bảng sau :
Chiều sõu mũi cọc ( m ) 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5 16.5
-
Vậy sức chịu tải theo tiờu chuẩn SPT là :
3.5. Xỏc định sức chịu tải thiết kế
- Sức chịu tải thiết kế :
- Vỡ
4. Chọn số lượng và bố trớ cọc
- Giả sử đài vuụng cạnh Bđ = 1.5 m , cao hđ = 0.8 m
- Trọng lượng tớnh toỏn đài cọc:
- Tổng lực nộn tỏc dụng lờn cọc:
- Xỏc định số lượng cọc cọc
Trong đú : k = ( 1.3 : 1.4 ) là hệ số xột đến ảnh hưởng của momen . chọn k = 1.3
- Chọn 4 cọc, bố trớ như hỡnh vẽ, khoảng cỏch giữa 2 tim cọc là 3d = 0.9 m , tõm cọc cỏch mộp đài là 1d = 0.3 (m)
- Như vậy đài múng cú kớch thước
4.1. Kiểm tra khả năng chịu lực
- Khi múng cọc chịu lực lệch tõm, tải tỏc dụng lờn mỗi cọc trong nhúm khụng
đều nhau và được xỏc định theo cụng thức :
Trong đú :
n : số lượng cọc trong múng, n = 4
W : Trọng lượng trung bỡnh của đài và đất ở độ sõu Df
My : momen xoay quanh trục y
do lực ngang Qtt cõn bằng với ỏp lực bị động của đất.
xi : tọa độ tim cọc theo phương x (x1 = x2 = -0.45m ; x3 = x4 = 0.45m)
Vậy điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa
- Xột ảnh hưởng của nhúm cọc :
Trong đú :
n1,n2 : số hàng cọc trong nhúm và số cọc trong 1 hàng; n1 = 2, n2 = 2 d : đường kớnh cọc, d = 0.3(m)
s: khoảng cỏch giữa hai tim cọc, s = 0.9(m)
- Sức chịu tải cho phộp của nhúm cọc
Điều kiện sức chịu tải nhúm cọc thỏa.
5. Kiểm tra ổn định của nền và độ lỳn của múng cọc
5.1. Kiểm tra ổn định của nền
5.1.1. Xỏc định khối múng quy ước
1+2
3
Hỡnh 4.4: Khối múng quy ước
- φtb là gúc ma sỏt trung bỡnh của lớp đất mà cọc xuyờn qua kớch thước múng khối qui
ước :
- Kớch thước tiết diện của múng khối qui ước Bqu x Lqu.
- Diện tớch tiết diện khối múng qui ước: Bqu ì Lqu = 4.39ì4.39 =19.25(m2 )
5.1.2. Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất dưới đỏy khối múng quy
ước
- Sức chịu tải tiờu chuẩn của nền đất tại đỏy múng khối qui ước (Theo TCVN 9362 –
2012) :
Trong đú:
m1 = m2 = ktc = 1
*II : trọng lượng thể tớch đất trung bỡnh trờn mặt đất xuống đỏy múng
khối múng qui ước
II = 20.33 kN/m3: trọng lượng thể tớch đất dưới đỏy khối múng qui ước (lớp 4a)
φII = 24°43’ tra bảng ta được : A = 0.762 ; B = 4.049 ; D =6.62
cII = 16.56 kN/m2
- Áp lực tiờu chuẩn tại đỏy khối mong qui ước:
Trong đú :
Mtcx = 0
Mtcy = Mtc + hd Qtc = 78.15 + 0.8 66.05 = 130.99(kNm)
là tổng lực tỏc dụng theo phương thẳng đứng tỏc dụng lờn đỏy múng khối qui ước bao gồm lực nộn từ cụng trỡnh; trọng lượng đài; trọng lượng cọc và trọng lượng phần đất nằm trong khối múng qui ước. Lực nộn từ cụng trỡnh: Ntc = 1077.61 (kN)
+Trọng lượng đài: + Trọng lượng cọc:
+Trọng lượng đất lớp 1 trờn đỏy đài:
+Trọng lượng đất lớp 1 và 2 dưới mực nước ngầm:
+Trọng lượng đất lớp 3 dưới mực nước ngầm:
+Trọng lượng đất lớp 4a dưới mực nước ngầm:
- Tổng lực tỏc dụng:
Thỏa điều kiện ổn định nền đất. nền cũn làm việc trong trạng thỏi đàn hồi.
5.2. Kiểm tra điều kiện lỳn của múng
- Ứng suất bản thõn tại đỏy múng:
- Ứng suất gõy lỳn tại đỏy múng:
- Chiều dày lớp phõn tố: .Chọn hi = 2m
- Chia lớp đất dưới mũi cọc (lớp 4) thành cỏc lớp phõn tố dày 2m.
- Ta tớnh lỳn theo cụng thức:
- Ta cú Lớp phõn tố 0 1 2 3 - Ở độ sõu 23m ta cú: dừng tớnh lỳn tại đõy - Độ lỳn của múng: S = 4.09 cm < [S] = 8cm
- Vậy thoả điều kiện lỳn của múng.
6. Thiết kế đài cọc
- Kớch thước cột của múng phải thỏa điều kiện:
- Chiều cao làm việc của đài cọc:
7. Kiểm tra tớnh xuyờn thủng đài cọc
- Lực gõy xuyờn thủng:
- C là chiều dài hỡnh chiếu của mặt bờn thỏp nộn thủng lờn phương ngang
Trong đú: S: Khoảng cỏch giữa 2 tim cọc
Hỡnh 4-5: Hỡnh xuyờn thủng đài cọc
Um là giỏ trị trung bỡnh của chu vi đỏy trờn và đỏy dưới thỏp nộn thủng hỡnh thành khi bị nộn thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện.
Thoả điều kiện xuyờn thủng
8. Tớnh toỏn cốt thộp đài cọc8.1. Tớnh cốt thộp theo phương cạnh ngắn 8.1. Tớnh cốt thộp theo phương cạnh ngắn - - Momen: Chọn abv = 150 (mm) (m) - Chọn thộp AII cú Rs = 280 (MPa) - Tổng diện tớch cốt thộp: - Hàm lượng cốt thộp: - Chọn thanh thộp ∅12 cú as =113 mm2 - - Số thanh thộp cần bố trớ: => Chọn 14∅12 Trang 87
- Bố trớ thộp dọc theo phương cạnh x, đặt 2 thanh thộp ngoài cựng cỏch mộp đài là 50 mm.
- Bước cốt thộp: .
- Chọn @ = 100 (mm) ∅
Vậy chọn thộp 12a100 (mm).
8.2. Tớnh thộp theo phương cạnh dài
Sơ đồ tớnh cốt thộp theo phương cạnh dài
- Momen : - Chọn thộp AII cú Rs = 280 (MPa) - Tổng diện tớch cốt thộp: