PHẦN 3:THI CÔNG CHƯƠNG 10: THI CÔNG TẦNG HẦM THEO PHƯƠNG PHÁP TOP - DOWN
IV. THI CÔNG CỘT CHỐNG TẠM BẰNG THÉP HÌNH
- Hệ khung đỡ sàn hầm tầng 1 (code -3.4m), sàn trệt và sàn tầng 1 là hệ cột thép định hình chữ I đƣợc liên kết ngàm vào cọc nhồi và đƣợc định vị cố định vào lồng thép khi thi công cọc nhồi. Cột tạm đƣợc đặt tại đúng vị trí tim cọc nhồi. Hệ cọc Barrette sâu 30,3 m xung quanh công trình cũng đƣợc tân dụng để tham gia kết hợp chịu lực trong quá trình thi công.
- Sàn liên kết ngàm vào hệ tường Barrette và có độ cứng vô cùng lớn. Khi thi công tường vây tầng hầm phải đặt sẵn thép liên kết sàn và tường tại vị trí giao giữa sàn và tường.
- Tại vị trí lên xuống giữa hai tầng ngầm (vị trí có lồng thang máy) sử dụng hệ thống giằng bằng thép chữ I30 để liên kết. Hệ thống này sẽ đƣợc dỡ bỏ khi thi công xong các đài móng, sàn cột và lồng thang. Ngoài ra tại một số vị trí lỗ mở sàn cũng đƣợc tính đến để làm vị trí vận chuyển đất moi lên mặt đất.
2. TẢI TRỌNG
Để việc tính toán chống đỡ thiên về an toàn, ta giả định trường hợp nguy hiểm nhất là đã thi công xong sàn trệt, sàn hầm 1 (bao gồm cả cột tầng hầm 1) và tiến hành đào đất đến code đáy sàn (code -6,80). Tải trọng thiết kế kingpost bao gồm các loại tải sau:
o Tĩnh tải:
- Tĩnh tải sàn (trọng lƣợng bản thân sàn): qs = 1,1×0,2×25=5,5 kN/m2
- Tĩnh tải dầm (trọng lƣợng bản thân dầm): qd=1,1×0,3×(0,6-0,2)×25=4,125 kN/m - Cột: q = 0,8×0,8×25=16kN/m => Nc=16×(3,4-0,2)=51,2 kN
o Hoạt tải:
- Hoạt tải sàn trệt (tập trung nhiều trang thiết bị, vật tƣ trong quá trình thi công):qtr = 20 kN/m2
- Hoạt tải sàn hầm 1 (gồm hoạt tải thi công): qh1 = 1,2×5 = 6 kN/m2 3. SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
Cột thép chống tạm phải đƣợc tính toán để đủ khả năng chịu tải trọng bản thân cũng nhƣ tải trọng thi công công trình trong suốt quá trình thi công phần ngầm.
Tổng cộng có 32 cột chống đặt trong các cọc nhồi.
Lực nén truyền xuống kingpost theo công thức:
san s c
N = F (q + q) + N
8, 4 8, 4 7 8, 4 8, 4 8, 4 7 8, 4
= + + 2 5, 5 + 6 + 20 + 2 × + + + - 0, 4 × 4 × 4,125 + 51, 2
2 2 2 2 2 2 2 2
= 2564kN
Chọn cột thép loại CCT34 có R=2550 kg/cm2
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 293
Kiểm tra cột chống thép nhƣ cột chịu nén đúng tâm:
Để giảm chiều dài tính toán và tăng tính ổn định của cột ta bố trí hệ giằng chéo tại vị trí giữa của cột thép. Hệ giằng này sẽ đƣợc bố trí khi đào đất đến vị trí bố trí giằng. Chiều dài tính toán cột chống trong mặt phẳng khung: lo=2,38m
- Diện tích yêu cầu:
yc y
A = N υ Rγ Trong đó:
φy được giả thiết trước hoặc xác định theo độ mảnh giả thiết Giả thiết độ mảnh λgt=60 và R=2550 kg/cm2
(tra bảng II.1 phụ lục II sách kết cấu thép)
Ta đƣợc φy =0,785,từ đó diện tích yêu cầu đƣợc xác định:
Cột giữa:
2 yc
A = 2564 = 128,1(cm ) 0, 785× 25, 5×1
Căn cứ vào các số liệu trên lựa chọn tiết diện cột rỗng gồm 2 nhánh chữI040 Đặc trƣng hình học của thép hình chữ I:
Chiều cao h = 360
mm
Jx 13380 cm4
Bề rộng dầm b = 145 Wx 743 cm3
Chiều dày bản bụng d = 7.5 ix 14.7 cm
Bề rộng trung bình cánh t = 12.3 Sx 423 cm3
Bán kính góc uốn tròn trong R = 14
Bán kính góc uốn tròn ở mép r = 6 Jy 516 cm4
Diện tích mặt cắt ngang A = 61.9 cm2 Wy 71.1 cm3 Khối lƣợng 1 m chiều dài G = 48.6 kG/m iy 2.89 cm
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 294
Tiết diện tổ hợp cột chống tạm loại 1 (cột giữa và cột biên) Tiết diện tổ hợp có các đặc trƣng hình học nhƣ sau:
A Ix Iy Wx Wy rx ry λx λy
cm2 cm4 cm4 cm3 cm3 cm cm cm cm
145,2 38124 23301 190,62 113,17 16,2 12,49 14,69 19,1
Cột góc, biên:
2 yc
A = 2187 = 109, 26(cm ) 0, 785 × 25, 5 ×1
Lựa chọn tiết diện thép tổ hợp nhƣ hình vẽ:
73
360 1212336
465
73 73 175 73
320
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 295
Tiết diện tổ hợp cột chống tạm loại 2 (cột góc, cột biên) 4. THIẾT KẾ CỘT CHỐNG TẠM
a. Mô hình hóa:
Để tính toán kiểm tra cột chống tiết diện cột rỗng, ta tiến hành mô hình hóa giai đoạn thi công đào đất tầng hầm 2 đến cao trình chuẩn bị thi công đài móng. Cột chống tạm chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng từ tầng hầm 1 và tầng trệt.
Mô phỏng quá trình thi công đào đất đến code sàn đáy (-6,8m) b. Vật liệu:
Thép CCT34
300
450 2131212213
63 12 75 63 12 75
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 296
c. Kích thước tiết diện: như tiết diện sơ bộ d. Tải trọng tác dụng:
- Sàn trệt: tập trung nhiều thiết bị, vật liệu thi công, Ptrệt = 20kN/m2 - Sàn hầm 1: Ph1 = 6kN/m2
- Áp lực đất gây ra tại thời điểm đào đất đến code sàn hầm đáy: phân bố theo quy luật + Tại z = 0:
2
2
2
( ) 45 2 45
2 2
10, 333 10, 333
96 45 2 10, 7 45
2 2
48, 9 /
o tb o tb
a tb tb
o o
p q h tg c tg
tg tg
kN m
+ Tại z = 6,5m (tại cốt -6,8m) (chiều sâu đào 7,2m; chiều sâu chống 6,5m) tính theo công thức
2
2
2
( ) 45 2 45
2 2
10, 333 10, 333
(96 7, 4 7, 2) 45 2 10, 7 45
2 2
86, 02 /
o tb o tb
a tb tb
o o
p q h tg c tg
tg tg
kN m
Các trường hợp chất tải:
1. (TT+ALDN)+HTCTC 2. (TT+ALDN)+HTCTL
3. (TT+ALDN)+HTCTC+HTCTL
4. ENVE = ENVE(COMB1,…,COMB3) e. Kết quả nội lực:
Để tính toán kiểm tra cột chống tạm, ta dùng ba cặp nội lực nguy hiểm đƣợc lấy từ phần mềm Etab:
(Nmax, MXtu, MYtu) (Mxmax, MYtu,Ntu) (Mxmax, MXtu,Ntu)
TT Vị trí Tiết diện (mm) Cặp
nội lực N (kN)
Moment Mx (kNm)
Moment My (kNm)
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 297
1 Cột góc
Dạng ống tổ hợp 200x400x18x12
Nmax -2225,06 0,859 -3,675
Mxmax -1196,89 1,107 -5,52 Mymax -1196,89 1,107 -5,52
2 Cột giữa Cột rỗng 2 nhánh I040
Nmax -2603,61 0,157 2,221
Mxmax -2228,68 0,702 -1,221 Mymax -1344,22 -0,6 5,842
3 Cột biên Cột rỗng 2 nhánh I040
Nmax -2105,89 0,849 3,101
Mxmax -1105,66 1,105 7,618 Mymax -1105,66 1,105 7,618
4 Cột tại lõi thang máy
Dạng ống tổ hợp 200x400x18x12
Nmax -1802,7 -2,342 1,322
Mxmax -1031,75 -2,401 -0,885 Mymax -1567,46 -0,374 1,424 Để thiên về an toàn hơn ta chọn ra những giá trị nội lực lớn nhất cho từng tiết diện, cụ thể nhƣ sau:
Loại Kingpost Tiết diện Nmax (kN)
Mxmax (kNm)
Mymax (kNm) 1 Cột rỗng 2 nhánh
I040 2603,61 1,105 7,618
2 Dạng ống tổ hợp
200x400x18x12 2225,06 2,401 5,52
f. Kiểm tra tiết diện kingpost đã chọn:
Kiểm tra cột chống tạm tiết diện cột rỗng (kingpost loại 1):
TT Vị trí Tiết diện (mm) Lực dọc N (kN)
Moment Mx (kNm)
Moment My (kNm) 1 Cột ở biên Cột rỗng 2 nhánh I040 2603,61 1,105 7,618
Chiều dài tính toán cột tạm:
Chiều dài tính toan trong mặt phẳng khung: lx = 0,7x3,4 = 2,38 m Chiều dài tính toan ngoài mặt phẳng khung : ly = 2,38 m
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 298
Xác định độ lệch tâm:
Độ lệch tâm:
X
0X X 0
Y
0Y Y 0
M 2, 401
e = = × 100 = 0,11cm e = e + e' = 0,11 + 5 = 5,11cm
N 2225
M 5, 52
e = = × 100 = 025cm e = e + e' = 0, 25 + 5 = 5, 25cm
N 2225
(Với e’ = 5cm là độ lệch tâm cho phép khi thi công cột chống tạm.) Tiết diện cột chống tạm có các kích thước như sau:
Xác định lại hệ trục tọa độ
Đặc trƣng tiết diện cột rỗng:
A Ix Iy Wx Wy ix iy λx λy
cm2 cm4 cm4 cm3 cm3 cm cm
123,8 32724,8 26760,0 1636,2 1486,7 16,3 14,7 14,6 16,2
Đặc trƣng tiết diện nhánh cột:
A Iox Ioy Wox Woy iox ioy
cm2 cm4 cm4 cm3 cm3 cm cm
61,9 516 13380 71,1 743 2,89 14,7
Kiểm tra nhánh đã chọn theo trục thực:
- Kiểm tra về độ mảnh:
73
8 8
360 1212336
465
73 73 175 73
320
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 299
250 250 450
200
465
y y
y
y yo
l l 238
λ = = = 16,19 < λ = 120 i i 14, 7
Cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y - Kiểm tra về khả năng chịu lực:
Vì nhánh cột không có giảm yếu tiết diện, nên không phải kiểm tra về độ bền.
Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục thực của tiết diện cột đã đƣợc chọn theo công thức:
2 c y
N 2604
= = 15,8kN / cm < γ R = 25,5 υ A 0,968×145, 2
(trong đó, λy=16,19 và f=23kN/cm2 tra bảng đƣợc φy = 0,972)
Cột đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể theo phương trục y.
Xác định khoảng cách 2 nhánh:
- Xác định bản giằng:
+ Theo điều kiện cấu tạo:
Chọn tiết diện bản giằng ngang:tb = 14mm; db = 250mm.
+ Khoảng cách 2 bản giằng theo điều kiện độ mảnh các nhánh cột rỗng:
lf ≤ 40ixo = 40×12,49=500cm ->Chọn lf = 20cm + Khoàng cách tâm 2 bản giằng:
a = lf +db = 20+25=45cm
+ Xác định tỷ số độ cứng đơn vị theo công thức:
xo xo
3
b b b
I C 12 I C
n = =
I a at d
Trong đó:
Ixo – Moment quán tính của tiết diện nhánh đối với trục xo-xo của nó song song với trục ảo x-x; Ixo = 667 cm4
Ib – moment quán tính của bản giằng,
3 3
b b 4 b
t d 1, 4 × 25
I = = = 1823cm
12 12
C – khoảng cách trọng tâm hai nhánh cột; C=32 cm a – khoảng cách tâm của các bản giằng; a=45 cm
xo
b
I C 516 × 32
n = = = 0, 201 > 0, 2 I a 1823× 45
- Kiểm tra khoảng cách 2 nhánh:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 300
Độ mảnh tương đương λo của cột được tính theo công thức sau (với n>0,2):
2 2 2 2
y x 1 x
λ = λ + 0,82λ (1+ n) = λ + 0,82×6,92 ×(1+ 0,201) Trong đó:
Độ mảnh của nhánh theo trục xo:λ =1 lf = 36 = 10,91 ixo 3,3
=>λxyc=16,192-0,82×1,201×6,922 = 14,64
Theo công thức 4.42 và 4.44 trang 204 sách “Thiết kế kết cấu thép” ta có:
x xyc
xyc
2 2
yc
l 238
i = = = 16, 26cm
λ 16,19
C = 2 16, 26 - 2,89 = 32cm
Vậy khoảng cách C=32cm chọn ban đầu đảm bảo điều kiện độ cứng cột.
Kiểm tra tiết diện cột đã chon theo trục ảo:
- Xác định độ mảnh tương đương (λo):
Với n= <0,2 ; λo đƣợc xác định theo công thức:
2 2 2 2
o x 1
λ = λ + λ = 14,64 + 6,92 = 16,17 - Kiểm tra cột theo trục ảo:
Cột đã chọn có λy = 16,19 > λo nên không cần kiểm tra tiếp, cột đã chọn đảm bảo yêu cầu về ổn định và độ mảnh.
Tính toán bản giằng và liên kết bản giằng vào nhánh cột:
- Xác định lực cắt quy ƣớc: theo công thức:
-6 f
-6
E N
V = 7,15×10 2330 - ×
f υ
21000 2604
= 7,15×10 2330 - × = 27,125kN
23 0,972
Trong đó:
φ=0,972 tra từ bảng hệ số phần phụ lục theo λo = 16,17 và f = 23kN/cm2
V = n V = 0,5× 27,125 = 13,563s r f
- Xác định nội lực và kiểm tra khả năng chịu lực của bản giằng:
Bản giằng đƣợc làm từ thép CT34s có: f=21 kN/cm2
Nội lực nguy hiểm của bản giằng đƣợc xác định theo các công thức:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 301
b s
b s
2 2
b
max 2 c
b
b b b 2
max c v
b b b b
a 45
M = V × = 13,56 × = 305,16kNcm
2 2
a 45
T = V × = 13,56 × = 19, 07kN
C 32
M 305,16 × 6
σ = = = 2,09kN / cm < γ f = 21kN / cm W 1, 4 × 25
T S 1,5T 1,5×19, 07
τ = = = = 0,82 < γ f = 12kN / cm
I t d t 1, 4 × 25
- Xác định liên kết bản giằng vào nhánh cột:
+ Chọn que hàn N42, hàn thủ công có:(βfw)min = 0,7×18=12,6 kN/cm2 + Chiều dài tính toán của đường hàn:lw = 25-1 = 24 cm
+ Chiều cao đường hàn xác định theo công thức:
2
2 b
f b
w w min w
2 2
f
1 6M
h T +
l (βf ) l
1 6 × 305,16
h 19, 07 + = 0, 26cm
24 × 12, 6 24
Chọn hf = 8mm
Kiểm tra cột chống tạm tiết diện chữ I tổ hợp (kingpost loại 2):
TT Vị trí Tiết diện (mm) Lực dọc N (kN)
Moment Mx (kNm)
Moment My (kNm)
1 Cột ở góc Tổ hợp
450x300x30x30
2225,06 2,401 5,52
Chiều dài tính toán cột tạm:
Chiều dài tính toan trong mặt phảng khung: lx = 0.7x3,4 = 2,38m Chiều dài tính toan ngoài mặt phảng khung : ly = 2,38m
Xác định độ lệch tâm:
X
0X X 0X
Y
0Y Y 0Y
M 2, 401
e = = × 100 = 0,108cm e = e + e' = 0,108 + 5 = 5,108cm
N 2225,1
M 5, 52
e = = × 100 = 0, 25cm e = e + e' = 0, 25 + 5 = 5, 25cm
N 2225,1
Với e’ = 5cm là độ lệch tâm cho phép khi thi công cột chống tạm.
Chọn tiết diện cột chống tạm có các kích thước như sau:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 302
Đặc trƣng tiết diện:
A (cm2)
IX (cm4)
IY (cm4)
WX (cm3)
WY (cm3)
rX (cm)
rY (cm)
X
(cm)
Y
(cm) 174,24 78491 13875 3488 925 21,22 8,92 11,21 26,67 Ta cóX và Y đều nhỏ hơn độ mảnh giới hạn [] = 120
λ = λx x f = 11, 21× 2100008 = 0, 35
E 2,1×10
λ = λy y f = 26,67× 2100008 = 0,88
E 2,1×10
Độ lệch tâm tương đối m và độ lệch tâm tính đổi me x
x x
e A 5,108 × 174, 24
m = = = 0, 255
W 3488
Y Y
Y
e A 5, 25 × 174, 24
m = = = 0, 988
W 925
Với< 5, m < 5 và f
w
A 36
0,5 1
A 43,68 , tra bảng D9, Phụ lục D của TCXDVN 338 : 2005 “ Thiết kế kết cấu thép”, ta có hệ sốđƣợc tính theo công thức:
= (1,75 – 0,1m) – 0,02(5 – m)
mex = xmx = 0,43
mey = ymy = 1,56
300
450 2131212213
12 63 75 63 12 75
X
Y
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 303
. Kiểm tra bền:
Điều kiện bền của cột chịu nén uốn đồng thời theo công thức:
x y
c
n nx ny
-4 -8 -8
2 2
M M
N + y + x fγ
A I I
2225,1 2, 401 0, 45 5, 52 0, 3
VT = + × + ×
2 2
174, 24 × 10 78491× 10 13875 × 10
= 146803(kN / m ) < 230000(kN / m )
Vậy cột thỏa điều kiện bền.
Kiểm tra ổn định tổng thể:
Ổn định tổng thể theo phương X :
Với x= 0,35và mex = 0,431, tra bảng D10, Phụ lục D của TCXDVN 338 : 2005 “ Thiết kế kết cấu thép”, ta có hệ số ex = 0,870.
Ổn định tổng thể của cột theo phương X được kiểm tra theo công thức:
N = 2225,1 -4 = 146822kN / m < f = 210000kN / m2 2 υA 0, 870 × 174, 24 × 10
Vậy cột thỏa điều kiện ổn định tổng thể theo phương X.
Ổn định tổng thể theo phương Y:
Vớiy= 0,88 và mey = 1,56, tra bảng D10, Phụ lục D của TCXDVN 338 : 2005 “ Thiết kế kết cấu thép”, ta có hệ số ey = 0,566.
Ổn định tổng thể của cột theo phương Y được kiểm tra theo công thức:
N = 2225,1 -4 = 225755kN / m < f = 230000kN / m2 2 υA 0, 566 × 174, 24 × 10
Vậy cột thỏa điều kiện ổn định tổng thể theo phương Y.
Kiểm tra ổn định cục bộ:
Kiểm tra ổn định cục bộ cho bản bụng:
Giá trị giới hạn [ hw/tw] đối với cột chịu nén lệch tâm có m > 1 và1< 2, tiết diện chữ I đƣợc lấy theo Bảng 33, TCXDVN 338 : 2005 “ Thiết kế kết cấu thép” nhƣ sau:
8
2 2
w
1 w
h E 2,1× 10
= (1.3 + 0.1λ ) = (1, 3 + 0,1× 0,88 ) × = 42, 81
t f 2, 0000
Trong đó: 1 x( đối với tiết diện chữ I, giá trị của [ hw/tw] lấy cho bản bụng nằm song song với mặt phẳng tác dụng của moment uốn)
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 304
w w
w w
h 45 - 1, 2 h
= = 35, 5 < = 42, 81
t 1, 2 t
Vậy bản bụng thỏa điều kiện ổn định cục bộ.
Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ cho bản cánh :
Đối với cột có tiết diện chữ I, thì giá trị giới hạn [ b0/tf ] đƣợc lấy theo Bảng 35, TCXDVN 338 : 2005 “ Thiết kế kết cấu thép” nhƣ sau :
8 0
f
b E 2,1× 10
= (0, 36 + 0,1λ) = (0, 36 + 0,1× 0,88) × = 13, 55
t f 210000
Trong đó ta có: y
0 0
f f
b 15 b
= = 12, 5 < = 13, 55
t 1, 2 t
Vậy bản cánh thõa điều kiện ổn định cục bộ.
Kết luận: Với 2 loại tiết diện đã chọn, cột đảm bảo khả năng chịu tải và ổn định trong suốt thời gian thi công.
g. Khả năng chịu cắt của cột tạm:
Quan niệm thiết kế:
Trong suốt quá trình thi công tầng hầm theo phương pháp topdown thì kingpost (cột chống tạm) giữ vai trò rất quan trọng là chịu toàn bộ tải trọng của các tầng nổi và các tầng hầm thay cho cột chịu lực của công trình. Cho nên, thiết kế kingpost đảm bảo chịu đƣợc toàn bộ tải trọng công trình trong quá trình thi công là một nhiệm vụ quan trọng. Một nhiệm vụ nữa không kém phần quan trọng quyết định sự thành bại quá trình thi công tầng hầm đó chính là giải quyết liên kết giữa kingpost và cấu kiện công trình tại các vị trí:
- Thiết kế tại vị trí kingpost giao với hệ dầm – sàn tầng hầm đảm bảo chống lực cắt từ dầm sàn tầng hầm truyền xuống kingpost.
- Thiết kế dộ sâu cấm kingpost vào cọc barrette để đảm bảo cho kingpost truyền tải trọng từ các tầng trên xuống cọc barrette một cách an toàn mà không gây phá hoại cọc.
Khi cắm kingpost vào cọc khoan nhồi hay tại vị trí giao giữa kingpost và dầm sàn tầng hầm thì giữa bê tông và bề mặt kingpost có phát sinh một lực ma sát nhất định chống lại lực cắt sinh ra tại những vị trí giao này. Nhƣng bỏ bỏ qua sự có mặt của lực ma sát giữa bê tông và kingpost, sinh viên chọn giải pháp thiết kế các shear stud tại các vị trí này để
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 305
chống lực cắt. Khi đó, toàn bộ lực dọc từ công trình sẽ đƣợc các shear stud truyền qua bê tông của cọc barrette.
Thiết kế bu lông chống cắt (Shear Stud) cho đoạn kingpost cắm vào cọc barette:
- Tải trọng lớn nhất truyền xuống chân cột:
Đối với kingpost loại 1 (cột rỗng 2 nhánh I40): Nmax = 2604 kN
Đối với kingpost loại 1 (tiết diện tổ hợp): Nmax = 2225,1 kN - Khả năng chịu cắt của các bu lông chống cắt (shear stud):
- Theo tiêu chuẩn thiết kế BS 5950 3.1 của Anh quy định, khả năng chịu cắt của một shear stud phụ thuộc vào đường kính shear stud và cường độ chịu nén mẩu thử bê tông ở 28 ngày nhƣ sau:
- Cấp độ bền của bê tông làm cọc nhồi là B25, ta chọn bu lông có:
+ Đường kính d = 13 mm
+ Chiều cao danh nghĩa là h0 = 65 mm, + Chiều cao làm việc là h = 60 mm,
+ Khả năng chịu cắt tiêu chuẩn là Qtc = 47 kN.
Bu lông chống cắt
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 306
Để xác định khả năng chịu cắt tính toán Qtt của một shear stud, trong tiêu chuẩn quy định hệ số an toàn lấy bằng 1,5÷1,8.
tt
Q 47
Q = = = 27, 65 kN k 1, 7
Số lƣợng shear stud cần bố trí cho chân kingpost đảm bảo khả năng chịu cắt:
Kingpost loại 1: 1 1max
tt
N 2604
n = = = 94,17(Shear stud)
Q 27, 65
Kingpost loại 2: 1 1max
tt
N 2225,1
n = = = 80, 5 (Shear stud)
Q 27, 65
- Bố trí shear stud:
Việc bố trí shear stud sao cho đảm bảo khả năng chịu lực tối đa của chúng là một đều rất cần thiết, theo trong tiêu chuẩn đề nghị bố trí shear stud nhƣ sau:
- Khoảng cách tối thiểu giữa 2 shear stud gần nhau nhất tính từ tâm đến tâm là không quá 5 lần đường kính của shear stud, vậy lmin ≥ 5×13 = 65mm.
- Khoảng cách nhỏ nhất tính từ mép ngoàibu lông đến mép bản cánh bu lông là 20mm.
Vậy, chọn cách bố trí cho các shear stud nhƣ sau:
- Kingpost loại 1: khoảng cách giữa các shear stud là 150mm, bố trí đều cho 4 mặt của kingpost, mỗi mặt là 25 shear stud. (tổng cộng 100 bu lông)
- Kingpost loại 2: khoảng cách giữa các shear stud là 150mm, bố trí đều cho 4 mặt của kingpost, mỗi mặt là 15 shear stud.(tổng cộng 85 bu lông)
Khoảng cách nhỏ nhất từ mép kingpost đến bu lông chống cắt
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 307
Bố trí shear stud cho đoạn kingpost cắm vào cọc khoan nhồi
Bố trí bu lông chống cắt cho đoạn kingpost cắm vào cọc khoan nhồi
Thiết kế shear stud cho đoạn kingpost giao với dầm sàn tầng hầm:
Lực cắt tính toán cho các shear stud tại vị trí này đƣợc lấy từ phần mềm Etab:
63 12 75 300
450 2131212213
63 12 75
6315015063
75 75 75 75
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 308
Q = 1956,6 kN
Chọn loại shear stud có khả năng chống cắt tương tự như đã chọn cho đoạn kingpost cấm vào đầu cọc barrette, khi đó số lƣợng shear stud cần bố trí cho đoạn shear stud giao với dầm sàn tầng hầm sẽ là:
1 tt
Q 1956, 6
n = = = 33.23(Shear stud)
Q 27, 65
Chọn bố trí 36 shear stud
Bố trí bu lông chống cắt cho đoạn cột giao với sàn tầng hầm
Bố trí bu lông chống cắt cho kingpost ngoài công trừơng 5. THI CÔNG CỘT CHỐNG TẠM THÉP HÌNH
- Cột chống tạm chữ I đƣợc chôn ngập sâu vào cọc nhồi 2m.
- Cột chống tạm có chiều dài 10,9 m, phải được đặt trước vào vị trí cột trong giai đoạn thi công cọc khoan nhồi.
Công đoạn này thực hiện theo các yêu cầu sau:
- Định vị lại tim cột trên mặt đất sau khi thi công xong cọc nhồi ở ngay dưới chân cột.
- Dùng cần trục hạ từ từ cột thép hình xuống lòng hố khoan, tay cần trục không dịch chuyển mà chỉ cuốn tang cáp để tránh chạm cột vào thành hố khoan.