Cụng thức kiểm toỏn: Trong đú:
Nmax: Nội lực lớn nhất tỏc dụng lờn đầu cọc (lực dọc trục). : Trọng lượng bản thõn cọc (kN) Ptt: Sức khỏng dọc trục của cọc đơn (kN). Ta cú: Ptt= 1377,64 kN = = 24.0,42.(24-9,81) = 54,49 kN Vậy: =776,6+54,49= 831,09 kN<Ptt =1377,64 =>Đạt
2.7.2.Kiểm toỏn sức khỏng dọc trục của nhúm cọc
Cụng thức kiểm toỏn sức khỏng dọc trục của nhúm cọc :
Trong đú:
VC: Tổng lực gõy nộn nhúm cọc đó nhõn hệ số, VC = 8878,44 (kN)
: Sức khỏng đỡ dọc trục danh định của nhúm cọc trong đất dớnh và đất dời
: Hệ số sức khỏng đỡ của nhúm cọc trong đất dớnh và đất rời
*Sức khỏng của nhúm cọc trong đất dớnh được tớnh theo cụng thức :
Trong đú :
Q1 : sức khỏng dọc trục của cọc đơn trong đất dớnh được tớnh theo cụng thức :
Q1 = Sức khỏng 1 cọc
Với :
n : số cọc
: hệ số hữu hiệu
+ Nếu khoảng cỏch giữa tim 2 cọc bằng 6D thỡ ta lấy = 1
+ Nếu khoảng cỏch tim 2 cọc nằm trong khoảng từ 3D đến 6D ta nội suy để tỡm
Q2 : sức khỏng dọc trục tương đương được tớnh bằng cụng thứ sau :
*Trong đú :
X : chiều rộng nhúm cọc, X = 5200 mm Y : chiều dài nhúm cọc, Y = 6400 mm
: cường độ chịu cắt khụng thoỏt nước trung bỡnh dọc theo chiều sõu cọc (MPa)
: cường độ chịu cắt khụng thoỏt nước tại đỏy múng (MPa)
Khi
Khi
Cú
*Sức khỏng nhúm cọc trong đất rời được tớnh theo cụng thức :
= Sức khỏng 1 cọc
Trong đú: = 1
n : là số cọc
Tiến hành kiểm toỏn sức khỏng dọc trục của nhúm cọc theo cỏc cụng thức trờn * Sức khỏng của nhúm cọc trong đất đớnh
- Sức khỏng dọc trục của cọc đơn trong đất dớnh Q1 là :
Q1 = Sức khỏng 1 cọc
=
- Sức khỏng dọc trục tương đương Q2 là:
=
* Sức khỏng nhúm cọc trong đất rời :
= Sức khỏng 1 cọc
Vậy : sức khỏng dọc trục của nhúm cọc là :
Ta thấy: Vc = 8878,44 kN < Qg =12052 kN Thỏa món
2.8.Tớnh toỏn kiểm tra cọc
2.8.1.Tớnh toỏn kiểm tra cọc trong giai đoạn thi cụng
Tổng chiều dài cọc dựng để tớnh toỏn và bố trớ cốt thộp là chiều dài đỳc cọc: Lc=24,5m,
Được chia thành 3:1 đốt Ld = 9,5m, 1 đốt cú chiều dài Ld= 8 m,
1 đốt cú chiều dài là Ld =7
2.8.1.1.Tớnh mụ men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc
Mụ men lớn nhất dựng để bố trớ cốt thộp Mtt = max(M1 ; M2)
Trong đú:
M1: Mụmen trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc M2: Mụmen trong cọc theo sơ đồ treo cọc
a. Tớnh mụmen cho đốt cọc cú chiều dài Ld = 9,5 m
Tớnh mụ men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc
Cỏc múc cẩu đặt cỏch đầu cọc một đoạn : a = 0,207. 9,5 = 1,966 m chon a =2m
Trọng lượng bản thõn cọc được xem như tải trọng phõn bố đều trờn cả chiều dài đoạn cọc:
M -2000 5500 2000 2000 5500 2000 1 M + 1 a=2000 a=2000 q1 = n.γbt.Ag = 1,75.24.0,42 = 6,72 (kN/m) Trong đú: n là hệ số động, n = 1,75
Ag : diện tớch mặt cắt nguyờn cọc, Ag= 0,16m2
γbt : diện tớch nguyờn của bờ tong, γbt = 24 kN/m3
Dưới tỏc dụng của trọng lượng bản thõn ta cú biểu đồ mụ men như sau :
Ta cú mặt cắt cú giỏ trị mụmen lớn nhất là: M1=13,44 kN.m Tớnh mụ men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc
Múc được đặt cỏch đầu cọc một đoạn:
b = 0,294Ld = 0,294 . 9,5 = 2,79(m), Chọn b= 2,8 m
2
M +2 b=2800
2800 6700
M -
Ta cú mặt cắt cú giỏ trị mụmen lớn nhất là:
Vậy mụmen lớn nhất dựng để bố trớ cốt thộp là: Mtt= max(M1;M2)= 26,34kN.m
b. Tớnh mụmen cho đốt cọc cú chiều dài Ld = 8 m
Tớnh mụ men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc
Cỏc múc cẩu đặt cỏch đầu cọc một đoạn : a = 0,207. 8 = 1,656 m . Chon a =1,7m
Trọng lượng bản thõn cọc được xem như tải trọng phõn bố đều trờn cả chiều dài đoạn cọc:
q1 = n.γbt.Ag = 1,75.24.0,42 = 6,72 (kN/m) Trong đú:
n là hệ số động, n = 1,75
Ag : diện tớch mặt cắt nguyờn cọc, Ag= 0,16m2
γbt : diện tớch nguyờn của bờ tong, γbt = 24 kN/m3
1 M -1 M -1 M - 1700 4600 1700 a=1700 a=1700 M - 1700 4600 1700 1 M -1 a=1700 a=1700
Ta cú mặt cắt cú giỏ trị mụmen lớn nhất là: M1= 9,7 kN.m
Tớnh mụ men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc
Múc được đặt cỏch đầu cọc một đoạn:
b = 0,294Ld = 0,294.8 = 2,352 (m) , Chọn b = 2,4 m
Dưới tỏc dụng của trọng lượng bản thõn ta cú biểu đồ mụ men như sau :
b=2400
2400 5600
M -
2
M12
Vậy mụmen lớn nhất dựng để bố trớ cốt thộp là: Mtt= max(M2;M2)= 19,35.m
c. Tớnh mụmen cho đốt cọc cú chiều dài Ld = 7 m
Tớnh mụ men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc
Cỏc múc cẩu đặt cỏch đầu cọc một đoạn : a = 0,207. 7 = 1,45 m . Chon a =1,5m
Trọng lượng bản thõn cọc được xem như tải trọng phõn bố đều trờn cả chiều dài đoạn cọc:
q1 = n.γbt.Ag = 1,75.24.0,42 = 6,72 (kN/m) Trong đú:
n là hệ số động, n = 1,75
Ag : diện tớch mặt cắt nguyờn cọc, Ag= 0,16m2
γbt : diện tớch nguyờn của bờ tong, γbt = 24 kN/m3
Dưới tỏc dụng của trọng lượng bản thõn ta cú biểu đồ mụ men như sau :
a=1500 a=1500 M - 1 M+ 1 1500 4000 1500
Ta cú mặt cắt cú giỏ trị mụmen lớn nhất là: M1= 7,56 kN.m
Tớnh mụ men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc
Múc được đặt cỏch đầu cọc một đoạn:
b = 0,294Ld = 0,294.7 = 2,05 (m) , Chọn b = 2 m
Dưới tỏc dụng của trọng lượng bản thõn ta cú biểu đồ mụ men như sau :
b=2000
2000 5000
M -2
M+2
Ta cú mặt cắt cú giỏ trị mụmen lớn nhất là:
Vậy mụmen lớn nhất dựng để bố trớ cốt thộp là: Mtt= max(M2;M2)= 13,44.m
2.8.1.1.Tớnh và bố trớ cốt thộp dọc cho cọc
Lớp bờ tụng bảo vệ đối với cọc bờ tụng đỳc sẵn trong mụi trường khụng bị ăn mòn ớt nhất 50mm,trong mụi trường bị ăn mòn là 75mm.
Ta chọn cốt thộp dọc chủ chịu lực là thộp ASTM A615M Gồm 8 d19 cú fy = 420 Mpa
được bố trớ trờn mặt cắt ngang của cọc như hỡnh vẽ : 3 1 400 4 0 3 2 0 4 0 4 0 0 40 320 40 8#19 #8
Ta đi tớnh duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trường hợp bất lợi nhất là mặt cắt cú mụ men lớn nhất trong trường hợp treo cọc :
+) Cọc cúchiều dài Ld= 9,5 m thỡ Mtt = 26,34 kN.m +) Cọc cúchiều dài Ld= 8 m thỡ Mtt = 19,35kN.m +) Cọc cúchiều dài Ld= 7 m thỡ Mtt = 13,44kN.m
Kiểm toỏn sức khỏng uốn tớnh toỏn của cọc
Trong đú :
: hệ số sức khỏng
: sức khỏng danh định (N.mm),
Với :diện tớch cốt thộp chịu kộo khụng dự ứng lực (mm²)
:giới hạn chảy quy định của cốt thộp chịu kộo (Mpa), = 420 Mpa
: giới hạn chảy quy định của cốt thộp chịu nộn (Mpa), = 420 Mpa
: khoảng cỏch từ thớ nộn ngoài cựng đến trọng tõm cốt thộp chịu kộo khụng dự ứng lực(mm)
a : chiều dày khối ứng suất tương đương (mm) a=
: hệ số quy đổi hỡnh khối ứng suất .Với bờ tụng cú cường độ ≤ 28 Mpa
=0,85 với bờ tụng cú cường độ ≥ 28Mpa , giảm đi theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7Mpa vượt quỏ 28Mpa nhưng khụng lấy nhỏ hơn tri số 0,65
c : khoảng cỏch từ mặt trung hòa đến trục chịu nộn (mm), với mặt cắt hỡnh chữ
nhật:
với : chiều rộng của bản bụng , với tiết diện hỡnh chữ nhật , = b = 400mm
Giả sử trục trung hòa nằn phớa trờn trọng tõm tiết diện ,ta cú : =1433 mm²
=860mm²
Với bờ tụng cường độ 30Mpa , = 0,85 – 2x(0,05/7) = 0,836
c = 30 mm => giả thiết là đỳng
a= =25 mm
= 225 mm = 50 mm
= = 141440250 N.mm
= 141 kN.m > 24,49 kN.m =>Đạt
Kết luận : Cốt thộp được chọn và bố trớ như trờn là đảm bảo khả năng chịu lực
2.8.2.Bố trớ cốt thộp đai cho cọc
Do cọc chủ yếu chịu nộn, chịu cắt nhỏ nờn khụng cần duyệt về cường độ của cốt thộp đai. Vỡ vậy cốt thộp đai được bố trớ theo yờu cầu về cấu tạo.
- Đầu mỗi cọc ta bố trớ với bước cốt đai là 50 mm.
- Tiếp theo ta bố trớ với bước cốt thộp đai là 100 mm cho đến vị trớ múc cẩu.
- Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trớ với bước cốt đai là : 200 mm
2.8.3.Chi tiết cốt thộp cứng mũi cọc
- Cốt thộp mũi cọc cú đường kớnh 32, với chiều dài 1000 mm.
- Đoạn nhụ ra khỏi mũi cọc là 50 mm.
2.8.4.Lưới cốt thộp đầu cọc
Ở đầu cọc bố trớ một số lưới cốt thộp đầu cọc cú đường kớnh 6 mm ,với mắt
lưới a = 50 50mm. Lưới được bố trớ nhằm đảm bảo cho bờ tụng cọc khụng bị phỏ hoại do chịu ứng suất cục bộ trong quỏ trỡnh đúng cọc
2.8.5.Vành đai thộp đầu cọc
Đầu cọc được bọc bằng một vành đai thộp bằng thộp bản cú chiều dày = 10 mm nhằm mục đớch bảo vệ bờ tụng đầu cọc khụng bị hỏng khi đúng cọc và ngoài ra còn cú tỏc dụng để hàn nối cỏc đốt cọc trong khi thi cụng với nhau.
2.8.6.Cốt thộp múc cẩu
Cốt thộp múc cẩu được chọn cú đường kớnh D=20. Do cốt thộp bố trớ trong cọc rất thừa vỡ vậy ta cú thể sử dụng luụn cốt thộp múc cẩu làm múc treo khi đú ta khụng cần phải làm múc thứ 3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi cụng và để cọc trong bói.
+ Đối với đốt cọc cú Ld=9,5m: a = 2m = 2000 mm. + Đối với đốt cọc cú Ld=8m: a = 1,7m = 1700 mm. + Đối với đốt cọc cú Ld=9m: a = 1,5m = 1500 mm
2.8.7.Tớnh mối nối thi cụng cọc
Ta sử dụng mối nối hàn để nối cỏc đoạn cọc lại với nhau. Mối nối phải đảm bảo cường độ mối nối tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện cú mối nối.
Để nối cỏc cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thộp gúc L dài 260 mm tỏp vào 4
gúc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liờn kết 2 đầu cọc. Ngoài ra để tăng thờm an
toàn cho mối nối ta sử dụng thờm 4 thộp bản được tỏp vào khoảng giữa 2
thộp gúc để tăng chiều dài hàn nối
Chọn đường hàn cú chiều dày t = 8 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX cú cường độ Fexx = 485 MPa
Khả năng khỏng cắt tớnh toỏn trờn 1 đơn vị chiều dài đường hàn là :
trong đú :
là hệ số sức khỏng cắt của đường hàn,
Khả năng chịu cắt trờn 1 đơn vị chiều dài của thanh mối nối mỏng hơn ( bản thộp bịt đầu cọc ) :
Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định : Tổng chiều dài đường hàn cần tớnh là :
L =
Vậy mối nối đảm bảo khả năng chịu lực .
KẾT LUẬN
Trờn đõy là bài thiết kế mà em đó hoàn thành xong,trong bài đó thể hiện cỏc yờu cầu cần phải hoàn thành mà thầy giỏo đó giao cho em.
Do thời gian cú hạn và sự hiểu biết còn hạn chế nờn bài làm còn chưa được hoàn thiện cho lắm.Vỡ vậy rất mong thầy giỏo thụng cảm và chỉ bảo thờm để em cú thể nghiờn cứu để tỡm hiểu được rừ hơn về mụn học cũng như bổ sung được cỏc kiến thức quan trọng, cần thiết để phục vụ cho cỏc mụn học tiếp theo cũng như chuyờn mụn sau này của em.
Em xin chõn thành cảm ơn sự chỉ bảo của thầy giỏo trong thời gian qua và rất mong được thầy chỉ bảo thờm để giỳp em tiến bộ hơn.