Móng cọc khoang nhồi bê tông cốt thép

PHÖÔNG AÙN II MOÙNG COÏC KHOANG NHOÀI BEÂ TOÂNG COÁT THEÙP 1./ KHAÙI QUAÙT VEÀ COÏC KHOAN NHOÀI. Coïc khoan nhoài laø coïc ñoã taïi choã ,ñöôïc thieát keá cho caùc coâng trình caàu ñöôøng ,thuûy lôïi ,daân duïng vacoâng nghieäp .Ñoái vôùi nhaø xaây döïng cao taàng ôû thaønh phoá Hoà Chí Minh trong ñieàu kieän xaây chen ,kha naêng aùp duïng coïc khoan nhoài ñaõ ñöôïc aùp duïng coïc khoan nhoài ñaõ ñöôïc phaùt trieån vaø coù nhieàu tieán boä .Coïc khoan nhoài sau khi thi coâng thwongf ñöôïckieåm tra chaát löôïng baèng caùc phöông phaùp sau :thí nghieäm neùn tónh sieâu aâm ,ño soùng öùng suaát … coïc khoan nhoài coù caùc öu ñieåm sau: Öu ñieåm : coù khaû naêng chòu taûi lôùn ,söùc chiutaûi cuûa coïc khoan nhoài vôùi ñöôøng kính lôùn vaø chieàu sau lôùn coù theå chòu taûi haøng nghìn taán . Khoâng gaâyaûnh höôûng lôùn ñeán caùc coâng trình xung quanh ,thích hôïp vôùi vieäc xaây chen ôû caùc ñoâ thò lôùn ,khaéc phuïc caùc nhöôïc ñieåm cuûa caùc loaïi coïc ñoùng khi thi coâng trongñieàu kieän naøy . Coù khaû naêng môû roäng ñöôøng kính vaø chieàu daøi coïc ,hay môû roäng ñaùy coïc . Löôïng coát theùp boá trí trong coïc khoan nhoài thöôøng ít hôn so vôùi coïc ñoùng (ñoái vôùi coïc ñaøi thaáp ). Coù khaû naêng thi coâng coïc qua caùc löùop ñaùt cöùng naèm xen keû hay qua caùc lôùp caùt daøy maø coïc eùp khoâng theå eùp ñöôïc . Khuyeát ñieåm: Giaù thaønh thöôøng cao hôn so vôùi caùc phöong aùn moùng coïc khaùc . Coâng ngheä thi coâng coïc ñoøi hoûikyõ thuaät cao . Bieän phaùp kieåm tra chaát löôïng beâ toâng coïc thöôøng phöùc taïp neân gaây toán keùm trong quaù trình thöïc thi . Vieäc khoái löôïng beâ toâng thaát thoaùt trong quaù trình thi coâng do thaønh loã khoan khoâng ñaûm baûo vaø deã bò saäp cuõng nhö vieäc naïo veùt ôû ñaùy toå khoan tröôùc khiñoã beâ toâng deã gaây ra aûnh höôûng xaáu ñoái vôùi chaát löôïng thi coâng coïc . Ma sat beân thaân coïc coù phaàn giaûm ñi ñaùng keå so vôùi coïc ñoùng vaø coïc eùp do coâng ngheä khoang toïa loã . 2./ CHOÏN VAÄT LIEÄU LAØM COÏC - Beâ toâng coïc vaø beâtoâng ñaøi choïn Maùc 300 ( Rn = 130 kg/cm2). coïc choïn loaïi AII ® Ra= 2800 kg/cm2. Theùp ñaøi loaïi AIII ® Ra= 3600 kg/cm2. 3./ TÍNH TOAÙN CAÙC MOÙNG Tính toaùn vôùi hai loaïi moùng ñieån hình: LOAÏI Noäi löïc Tính toaùn Tieâu chuaån MOÙNG E Q (T) 2.75 2.39 N (T) 277.6 241.39 M (Tm) 8.44 7.34 MOÙNG C Q (T) 6.95 6.04 N (T) 378.1 328.8 M (Tm) 17.99 15.64 A./ MOÙNG TRUÏC E. 1./ TAÛI TROÏNG Taûi troïng cuûa moùng truïc E bao goàm : - Taûi troïng cuûa khung truïc 7 truyeàn xuoáng moùng truïc E : N = 277.6(T); M = 8.44(T.m); Q = 2.75(T). QTC= QTT/1.15 (T) NTC= NTT/1.15 (T) MTC= MTT/1.2 (Tm) 2./ CHOÏN VAÄT LIEÄU VAØ KÍCH THÖÔÙC COÏC Chieàu daøi phaàn coïc ngoaøi ñaøi 20m. Muõi coïc caém vaøo lôùp ñaát thöù 5 (caùt pha seùt) + Ñoaïn coïc ngaøm vaøo ñaøi 20cm. + Ñoaïn theùp chöøa treân coïc 50cm + Dieän tích tieát dieän ngang coïc: Fc = 0.502(cm2 ) + Ñöôøng kính coïc D=0.8(m) +Chu vi coïc u=2.51(m) + Chieàu saâu choân ñaøi: hm = 2.4m. 3./ XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC 3.1 Theo ñieàu kieän ñaát neàn ,theo TCVN 205-1998. Trong ñoù: Qcf: Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa ñaát neàn Ktc heä soá an toaøn laáy baèng 1.4 Qtc: Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa ñaát neàn Qtc= m (mR * Ap * qp + uå mf* ¦si* hi) + m: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy baèng 1 + mR, mf: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát ôû muõi coïc vaø ôû maët beân coïc coù keå ñeán phöông phaùp haï coïc ñeán söùc choáng tính toaùn cuûa ñaát (tra baûng A.3: TCXD 205: 1998) mR = 1; mf = 0.6 (coïc khoang nhoài va ñoå beâtoâng döôùi nöôùc ) + qp: Cöôøng ñoä chòu taûi ôû muõi cuûa coïc (tra baûng A7 TCVN 205-1998) =>R = 206.8T/m2 (ôû ñoä saâu 22.4m) + Ap: Dieän tích muõi coïc Ap =0.502 m2. + u : Chu vi tieát dieän ngang coïc u = 2.51 m + li : chieàu daøy lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi maët beân cuûa coïc (chieàu daøy moãi lôùp <= 2m) Khaû naêng baùm tröôït beân hoâng coïc STT Ñoä seät B Z l i f si l i f i 1.000 0.250 3.400 2.000 4.310 8.620 2.000 0.250 4.900 1.000 4.800 4.800 3.000 0.200 6.400 2.000 5.580 11.160 4.000 0.200 8.400 2.000 6.260 12.520 5.000 0.200 10.100 1.400 6.510 9.114 6.000 0.200 11.800 2.000 6.750 13.500 7.000 0.200 13.800 2.000 7.030 14.060 8.000 0.200 15.800 2.000 7.270 14.540 9.000 0.200 17.800 2.000 7.590 15.180 10.000 0.200 19.800 2.000 7.870 15.740 11.000 0.200 21.600 1.600 8.124 12.998 20.000 132.232 Trong ñoù: fsi: Cöôøng ñoä chòu taûi maët beân cuûa coïc ( tra baûng A2 TCVN 205-1998) + Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa coïc ma saùt: Qtc = m * (mR * Ap * qp + uå mf * ¦si * li) = 1(1 * 206.8* 0.502 + 2.51* 0.6* 132.232) = 302.94 (T/m2) + Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc ñôn theo chæ tieâu cô lyù: = 216.4 (T). 3.2 Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc cuûa ñaøi: - Cöôøng ñoä tính toaùn trung bình cuûa ñaùy beä: - Aùp löïc neùn leân beä: Pttc= Ptt - g-* hñ*1.1= 66.79 – 1.39 * 2.4* 1.1 = 63.12(T/m2). - Dieän tích cuûa ñaùy beä: - Taûi troïng cuûa moùng khoái quy öôùc tính töø ñaùy beä: Nttb = n * Fb* hñ* g- = 1.1* 4.4 *2.4 * 1.39 =16.15(T) =>Taûi troïng tính toaùn döôùi ñaùy beä: Nttñ =Ntt0+ Nttb = 277.6+ 16.15= 293.75( T) 4./ XAÙC ÑÒNH SOÁ LÖÔÏNG COÏC - Soá löôïng coïc sô boä: n ³ (coïc). Choïn n = 2(coïc) m: Heä soá keå ñeán moâ men leäch taâm. - Ta choïn soá löôïng coïc trong ñaøi laø 2 coïc. Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø 1+d = 1.8 m - Kích thöôùc ñaøi coïc laø a*b: b = 0.8 + 2*0.15 = 1.1 m l = 1.8 + 2* 0.15 = 2.9 m b, l: laø chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa ñaùy beä Þ Choïn kích thöôc ñaøi coïc laø (1.1* 2.9)m -Chieàu cao ñaøi coïc sô boä hñ=1(m) 5./ KIEÅM TRA LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN COÏC - Moâmen xaùc ñònh töông öùng vôùi troïng taâm dieän tích tieát dieän taïi ñeá ñaøi: å Mtt = Mtt +Qtt * Hñ = 8.44 + 2.75* 2.4 = 15.04Tm. - Troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát phuû treân ñaøi: W = n * Fñ * gtb * hm = 1.1* 1.1* 2.9 * 1.39 * 2.4 = 11.71 (T). - Troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát phuû treân ñaøi: Nttñ=Ntt + W = 277.6 + 11.71= 289.31 (T) - Taûi troïng taùc duïng bình quaân leân ñaàu coïc: - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng leân coïc bieân (xmax = 0.9 m) Þ Pmax = 153.01T Pmin = 136.295 T Pc = 1.1*0.502*2.5*20=27.61(T) * Kieåm tra: Pmax + Pc = 180.62T < Qcf = 216.4 T. Pmin = 136.295(T) > 0 ® coïc khoâng bò nhoå. Vì taûi troïng taùc duïng leân coïc nhoû hôn söùc chòu taûi tính toaùn cuûa coïc cho neân thieát keá coïc nhö treân laø hôïp lyù. Ta khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choáng nhoå do Pmin > 0 6./ KIEÅM TRA LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN NEÀN ÑAÁT 6.1. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng khoái qui öôùc Xeùt caùc lôùp ñaát maø coïc xuyeân qua: Lôùp ñaát Lôùp 2 Lôùp 3 Lôùp 4 Goùc ma saùt trong jII (ñoä) 12.38o 16.45 29.32 Chieàu daøy lôùp ñaát h (m) 3 5.4 11.6 => Goùc ma saùt trong trung bình: jtb = 0 a = jtb /4 = 23.30/4 = 5.826 o Choïn a=5.826 0 - Dieän tích khoái moùng quy öôùc xaùc ñònh nhö sau: Lmqu = lñ + 2 * H* tga = 2.9+ 2 * 20* tg 5.826 = 6.98m. Bmqu = bñ + 2 * H* tga = 1.1+ 2 * 20.4* tg 5.826o = 5.18m. * Trong ñoù: H : chieàu daøi coïc Þ Fm = 6.98* 5.18 = 36.156 m2. - Chieàu cao moùng khoái quy öôùc: Hm = 20+ 2.4 = 22.4 m 6.2. Tính troïng löôïng cuûa moùng khoái qui öôùc - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñeá ñaøi trôû leân: Q1 = Fm * gtb* hm = 36.156 * 1.39 * 2.4 = 120.62 (T). - Troïng löôïng moùng khoái quy öôùc töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng: Q2 = åg * hi * ( Fm – 2 FC) = (2.06 * 2.4 + 1.95 * 3 + 1.08 * 5.4+1.05*11.6) * (36.156-2*0502) = 1012.59 (T). -troïng löôïng baûn thaân coïc Q3=2*27.61=55.22(T) -Toång troïng löôïng khoái moùng quy öôùc : Qm = Q1 + Q2 + Q3= 120.62 + 1012.59+55.22 = 1188.43 (T). - Troïng löôïng theå tích trung bình caùc lôùp ñaát töø muõi coïc trôû leân : gtb = == 1.44T/m3 6.3. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc * ( Abmg II +BHmg tb +DC II ) A, B, D: caùc heä soá tra baûng phuï thuoäc j cuûa ñaát neàn döôùi muõi coïc gtb: troïng löôïng rieâng trung bình cuûa caùc lôùp ñaát trong moùng khoái quy öôùc g II = 1.05 : troïng löôïng rieâng cuûa lôùp ñaát muõi coïc töïa leân. Laáy ktc = 1.1; m1* m2 = 1.2 * 1.1: tra baûng 3.1/27 saùch HDÑA N&M (Nguyeãn Vaên Quaûng, Nguyeãn Höõu Khaùng – NXB XAÂY DÖÏNG 1996). - Lôùp ñaát döôùi muõi coïc coù CII = 0.121 (T/m2); jtc = 29.32o Þ A = 1.09 B = 5.35 D = 7.76 Vaäy : Rmtc = 1.2 (1.09 * 5.18* 1.05 + 5.35 * 22.4* 1.44+ 7.76 * 0.121) Rmtc = 215.33 (T/m2). 6.4. ÖÙng suaát tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc - Moâmen öùng vôùi troïng taâm moùng khoái quy öôùc laø: = 7.34 + 2.39 * 22.4 = 60.87 (T.m). - Löïc doïc tieâu chuaån truyeàn xuoáng troïng taâm moùng khoái quy öôùc laø: åNtc = Ntc + Qm = 241.39 + 1188.43 = 1429.82 (T). - Ñoä leäch taâm: e = = 0.0425 (m) Þ ÖÙng suaát tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc smax = 40.99(T/m2). smin = 38.10 (T/m2). stb =(smax +smin )/2 = 39.55 (T/m2). 6.5. Kieåm tra khaû naêng chòu taûi cuûa lôùp ñaát ñaùy moùng smax = 40.99 (T/m2) < 1.2Rtc = 1.2 * 215.33=258.39(T/m2). smin = 38.10 (T/m2) > 0 stb = 39.55 (T/m2) < Rtc = 215.33(T/m2). Vaäy ñaát neàn beân döôùi ñaûm baûo ñuû khaû naêng tieáp nhaän taûi do coïc truyeàn xuoáng. 7./ KIEÅM TRA ÑOÄ LUÙN CUÛA MOÙNG COÏC - Ta seõ duøng phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp. - ÖÙng suaát baûn thaân cuûa ñaát ôû ñaùy khoái moùng quy öôùc: sbt = Shi * gi = 2.06 * 2.4+ 1.95 * 3+ 1.08 * 5.4+1.05*11.6 = 28.806 (T/m2). - AÙp löïc gaây luùn: pgl = stb - sbt = 39.55 - 28.806= 10.744 (T/m2 ). 7.1. Phaân boá öùng suaát trong neàn ñaát - ÖÙng suaát do ñaát neàn: szñ = Shi * gi . - ÖÙng suaát do taûi troïng: sz = KO * Pgl. - ÖÙng suaát do taûi troïng: stbhi= (sglzi + sglzi+1)/2 vôùi ko = f ñöôïc tra baûng 2.7 saùch “ NEÀN VAØ MOÙNG – Caùc Coâng Trình Daân Duïng – Coâng Nghieäp” - Chia ñaát döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc thaønh nhieàu lôùp coù chieàu daøy hi = bm /4 = 5.18/4 = 1.295( m). Ñieåm Z (m) Lm/Bm 2Z/Bm Ko sz (T/m2) sbtz (T/m2) 0 0 1.35 0 1 10.744 39.55 1 1.036 1.35 0.4 0.971 10.43 40.638 2 2.072 1.35 0.8 0.844 9.067 41.726 3 3.108 1.35 1.2 0.674 7.24 42.814 Nhaän xeùt: taïi ñoä saâu 3.108 m (keå töø muõi coïc trôû xuoáng). Ta coù: sz = 7.42 (T/m2 ) < 0.2 szñ= 0.2 * 42.814 = 8.56(T/m2 ) - Ta coù theå döøng taïi ñieåm 3 - Khaû naêng chòu löïc cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc: s = 8.56 + 42.814 = 51.38 (T/m2 ) < Rtc Þ Vaäy ñaûm baûo söùc chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc. 7.2. Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: - Ta coù heä soá neùn töông ñoái: - Momen bieán daïng cuûa lôùp ñaát: - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: Þ Moùng ME ñaûm baûo veà ñoä luùn. 7.3. Kieåm tra choïc thuûng cuûa ñaøi coïc: -Veõ thaùp ñaâm thuûng thì ta thaáy ñaùy thaùp naèm bao truøm ra ngoaøi truïc caùc coïc .Nhö vaäy ñaøi coïc khoâng bò ñaâm thuûng. 9./ KIEÅM TRA COÏC CHÒU TAÛI NGANG: Taûi troïng truyeàn xuoáng moùng bao goàm: LOAÏI Noäi löïc Tính toaùn Tieâu chuaån MOÙNG E Q (T) 2.75 2.39 N (T) 289.31 251.57 M (Tm) 15.04 13.08 QTCo= QTTo/1.15 (T) NTCo= NTTo/1.15 (T) MTCo= MTTo/1.15 (Tm) - Phaân phoái taûi troïng ngang cho 5 coïc chòu: Q ttk = Q tck = - Löïc ñöùng Nk taùc duïng chæ do taûi troïng N0, M0 gaây ra - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng vaøo ñaàu coïc: Nttk = Pmax = 153.07 (T). - Giaû söû ñaàu coïc ñöôïc ngaøm vaøo ñaøi do ñoù ñaàu coïc chæ chuyeån vò ngang, khoâng coù chuyeån vò xoay. - Heä soá bieán daïng: abd = Trong ñoù: m- : Heä soá tyû leä, coù thöù nguyeân (T/m4). gc: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc, gc =3 - Ta coi coïc chòu löïc ngang chæ laøm vieäc vôùi moät taàng ñaát tính töø maët ñaát maø thoâi - Chieàu daøi aûnh höôûng: lah = 2 * (d+1)=2(0.8+1)=3.6 (m) d: Ñöôøng kính coïc; d = 0.8 (m) - Bieåu ñoà hieån thò möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caùc lôùp ñaát trong phaïm vi laøm vieäc ñeán chieàu daøi cuûa caùc lôùp ñaát: - Chieàu daøi aûnh höôûng cuûa coïc ñeán ñoä saâu 3.6 m, naèm trong lôùp thöù 3: + Lôùp thöù 2: seùt deûo cao ,B=0.25 tra baûng noäi suy ta ñöôïc: m1 = 650 (T/m4) + Lôùp thöù 3: seùt deûo cao,seùt deûo cao deûo thaáp,B=0.2 tra baûng noäi suy ta ñöôïc: m2 = 680 (T/m4) m = I: laø moâmen quaùn tính tieát dieän coïc I = (m4) - Vôùi: b vaø h laø chieàu roäng vaø chieàu cao cuûa tieát dieän coïc bt: beà roäng quy öôùc cuûa coïc - Theo Tieâu chuaån xaây döïng 205 -1998 + Khi d < 0.8 m thì btt = 1.5*d + 0.5 m + Khi d 0.8m, btt = d + 1m - Coïc coù tieát dieän (25 * 25 cm) btt = 1.5 * 0.25 + 0.5 = 0.875 m Eb: Moâ ñun ñaøn hoài cuûa beâ toâng, Eb = 290*104 (T/m2) Eb*I=58278(T/m2) Heä soá bieán daïng: abd = (m-1) - Chieàu saâu tính ñoåi coïc haï trong ñaát: Lc = abd*L = 0.45*22.4 = 10.08(m). - Chuyeån vò ngang cuûa coïc ôû möùc ñaùy ñaøi ñöôïc tính: Dn = uo + jo*Lo + Lo = 0 , jo=0. uo: chuyeån vò ngang cuûa coïc ôû cao trình ñeá ñaøi uo = Q ttk * dHH + M ttf * dHM Trong ñoù: Qttk: giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét ôû coïc thöù k M ttf: giaù trò tính toaùn momen ngaøm ôû ñaàu coïc dHH, dHM: laø caùc chuyeån vò ngang ôû cao trình ñeá ñaøi, do caùc öùng löïc ñôn vò MO, HO = 1 ñaët taïi cao trình naøy dMH, dMM: laø caùc chuyeån vò xoay ôû cao trình ñeá ñaøi, do caùc öùng löïc ñôn vò MO, HO =1 ñaët taïi cao trình naøy Trong ñoù Ao, Bo, Co phuï thuoäc vaøo Lc Vôùi Lc = 10.08m > 4, tra baûng G2 – TCXD 205 – 1998 ta coù: Ao = 2.441 Bo = 1.621 Co=1.751 * Tính toaùn chuyeån vò ngang: Vì ñaàu coïc bò ngaøm cöùng vaøo beä döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù momen maø ngöôøi ta goïi laø momen ngaøm: u tto = Hf * dHH + M ttf * dHM = 1.375* 4.6*10-4 – 2.812* 1.37*10-4 = 0.0002473 (m) < 0.01 (m) - Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc hoaëc ñaùy ñaøi: Dn = uo + jo* Lo + (L0 = 0; jo = 0) == 0.0002473 (cm) Ta coù Dn = 0.0002473 (cm) < 1cm Vaäy coïc thoûa ñieàu kieän chuyeån vò ngang - Moâmen uoán Mz(T/m), aùp löïc ngang Uz (T) vaø löïc caét Qz (T)trong caùc tieát dieän coïc ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Uz = Mz = a2bd* Eb * I * u0* A3 - abd* Eb* I * j0 * B3 + Qz = a3bd* Eb* I * A4 - a2bd* Eb* I * j0*B4 + + Qttk*D4 Trong ñoù: Ze laø chieàu saâu tính ñoåi, Ze = abd* Z * Caùc giaù trò A1, A3, A4, B1, B3, B4, D1, D3, D4 ñöôïc tra trong baûng G3 cuûa TCXD 205 – 1998. BAÛNG TOÅNG HÔÏP GIAÙ TRÒ MOMEN Mz (Tm) DOÏC THEO THAÂN COÏC Z(m) Ze A3 B3 C3 D3 MZ 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -2.812 0.285 0.200 -0.001 0.000 1.000 0.200 -2.204 0.571 0.400 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -1.622 0.856 0.600 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -1.078 1.427 1.000 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.191 2.140 1.500 -0.559 -0.420 0.881 1.437 0.283 2.853 2.000 -1.295 -1.314 0.207 1.646 0.669 3.424 2.400 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 0.530 3.994 2.800 -3.103 -9.718 -3.408 0.197 1.131 4.993 3.500 -3.919 -9.554 -10.340 -5.854 -0.249 5.706 4.000 -1.614 -11.731 -17.919 -15.076 -0.394 Vôùi giaù trò Mmax = 0.57 (Tm ). Ta tính theùp doïc cho coïc. Vaäy choïn 4f16 coù (Fa = 3.08cm2). Vaäy töø 2 ñieàu kieän ôû muïc 8 vaø muïc 9 ta choïn 2f16 boá trí cho chu vi coïc (25 x 25) cm. 10./ CAÁU TAÏO VAØ TÍNH TOAÙN ÑAØI COÏC - Theo keát quaû tính toaùn ôû treân ta coù: Pmax = 153.01 (T). Pmin = 136.295 (T). Ptb = 144.65 (T). - Tính toaùn vaø boá trí theùp theo 1 phöông. - Khi tính toaùn giaù trò noäi löïc ta xem nhö ñaøi coïc laø thanh ngaøm taïi meùp coät vaø löïc taùc duïng chính laø phaûn löïc ñaàu coïc. M = SxI* P * Ñaøi coïc laøm vieäc nhö moät console ngaøm ôû meùp coät vaø chòu taùc ñoäng cuûa taûi troïng laø phaûn löïc cuûa coïc höôùng leân. - Tính theùp treân 1m beà roäng. - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng leân 2 coïc bieân: Pmax = 153.01 (T). - Caùnh tay ñoøn cuûa löïc: x = 0.2 (m). M= 2* Pmax *0.2= 2 * 153.01 * 0.2 = 61.204 (Tm). * Tính toaùn dieän tích theùp: Ta coù dieän tích coát theùp cho moãi phöông: (cm2). Choïn 8f20a80a120 (Fa = 25.13cm2). Theùp theo phöông caïnh b laáy theo caáu taïo f14a200. *SÖÙC CHÒU TAÛI THEO VAÄT LIEÄU : Pv = j ( Rb * Fb+Ra +Fa ) Pv =1(13000*0.502+260000*8.044* 10-4 ) Pv =896.6 Duøng theùp CII : Ra =260000(T/m2). M250-> 110000(T/m2). B. MOÙNG TRUÏC C. 1./ TAÛI TROÏNG A./ MOÙNG TRUÏC E. 1./ TAÛI TROÏNG Taûi troïng cuûa moùng truïc E bao goàm : - Taûi troïng cuûa khung truïc 7 truyeàn xuoáng moùng truïc E : N = 277.6(T); M = 8.44(T.m); Q = 2.75(T). QTC= QTT/1.15 (T) NTC= NTT/1.15 (T) MTC= MTT/1.2 (Tm) 2./ CHOÏN VAÄT LIEÄU VAØ KÍCH THÖÔÙC COÏC Chieàu daøi phaàn coïc ngoaøi ñaøi 20m. Muõi coïc caém vaøo lôùp ñaát thöù 5 (caùt pha seùt) + Ñoaïn coïc ngaøm vaøo ñaøi 20cm. + Ñoaïn theùp chöøa treân coïc 50cm + Dieän tích tieát dieän ngang coïc: Fc = 0.502(cm2 ) + Ñöôøng kính coïc D=0.8(m) +Chu vi coïc u=2.51(m) + Chieàu saâu choân ñaøi: hm = 2.4m. 3./ XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC 3.1 Theo ñieàu kieän ñaát neàn ,theo TCVN 205-1998. Trong ñoù: Qcf: Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa ñaát neàn Ktc heä soá an toaøn laáy baèng 1.4 Qtc: Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa ñaát neàn Qtc= m (mR * Ap * qp + uå mf* ¦si* hi) + m: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy baèng 1 + mR, mf: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát ôû muõi coïc vaø ôû maët beân coïc coù keå ñeán phöông phaùp haï coïc ñeán söùc choáng tính toaùn cuûa ñaát (tra baûng A.3: TCXD 205: 1998) mR = 1; mf = 0.6 (coïc khoang nhoài va ñoå beâtoâng döôùi nöôùc ) + qp: Cöôøng ñoä chòu taûi ôû muõi cuûa coïc (tra baûng A7 TCVN 205-1998) =>R = 206.8T/m2 (ôû ñoä saâu 22.4m) + Ap: Dieän tích muõi coïc Ap =0.502 m2. + u : Chu vi tieát dieän ngang coïc u = 2.51 m + li : chieàu daøy lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi maët beân cuûa coïc (chieàu daøy moãi lôùp <= 2m) Khaû naêng baùm tröôït beân hoâng coïc STT Ñoä seät B Z l i f si l i f i 1.000 0.250 3.400 2.000 4.310 8.620 2.000 0.250 4.900 1.000 4.800 4.800 3.000 0.200 6.400 2.000 5.580 11.160 4.000 0.200 8.400 2.000 6.260 12.520 5.000 0.200 10.100 1.400 6.510 9.114 6.000 0.200 11.800 2.000 6.750 13.500 7.000 0.200 13.800 2.000 7.030 14.060 8.000 0.200 15.800 2.000 7.270 14.540 9.000 0.200 17.800 2.000 7.590 15.180 10.000 0.200 19.800 2.000 7.870 15.740 11.000 0.200 21.600 1.600 8.124 12.998 20.000 132.232 Trong ñoù: fsi: Cöôøng ñoä chòu taûi maët beân cuûa coïc ( tra baûng A2 TCVN 205-1998) + Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa coïc ma saùt: Qtc = m * (mR * Ap * qp + uå mf * ¦si * li) = 1(1 * 206.8* 0.502 + 2.51* 0.6* 132.232) = 302.94 (T/m2) + Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc ñôn theo chæ tieâu cô lyù: = 216.4 (T). 3.2 Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc cuûa ñaøi: - Cöôøng ñoä tính toaùn trung bình cuûa ñaùy beä: - Aùp löïc neùn leân beä: Pttc= Ptt - g-* hñ*1.1= 66.79 – 1.39 * 2.4* 1.1 = 63.12(T/m2). - Dieän tích cuûa ñaùy beä: - Taûi troïng cuûa moùng khoái quy öôùc tính töø ñaùy beä: Nttb = n * Fb* hñ* g- = 1.1* 4.4 *2.4 * 1.39 =16.15(T) =>Taûi troïng tính toaùn döôùi ñaùy beä: Nttñ =Ntt0+ Nttb = 277.6+ 16.15= 293.75( T) 4./ XAÙC ÑÒNH SOÁ LÖÔÏNG COÏC - Soá löôïng coïc sô boä: n ³ (coïc). Choïn n = 2(coïc) m: Heä soá keå ñeán moâ men leäch taâm. - Ta choïn soá löôïng coïc trong ñaøi laø 2 coïc. Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø 1+d = 1.8 m - Kích thöôùc ñaøi coïc laø a*b: b = 0.8 + 2*0.15 = 1.1 m l = 1.8 + 2* 0.15 = 2.9 m b, l: laø chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa ñaùy beä Þ Choïn kích thöôc ñaøi coïc laø (1.1* 2.9)m -Chieàu cao ñaøi coïc sô boä hñ=1(m) 5./ KIEÅM TRA LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN COÏC - Moâmen xaùc ñònh töông öùng vôùi troïng taâm dieän tích tieát dieän taïi ñeá ñaøi: å Mtt = Mtt +Qtt * Hñ = 8.44 + 2.75* 2.4 = 15.04Tm. - Troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát phuû treân ñaøi: W = n * Fñ * gtb * hm = 1.1* 1.1* 2.9 * 1.39 * 2.4 = 11.71 (T). - Troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát phuû treân ñaøi: Nttñ=Ntt + W = 277.6 + 11.71= 289.31 (T) - Taûi troïng taùc duïng bình quaân leân ñaàu coïc: - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng leân coïc bieân (xmax = 0.9 m) Þ Pmax = 153.01T Pmin = 136.295 T Pc = 1.1*0.502*2.5*20=27.61(T) * Kieåm tra: Pmax + Pc = 180.62T < Qcf = 216.4 T. Pmin = 136.295(T) > 0 ® coïc khoâng bò nhoå. Vì taûi troïng taùc duïng leân coïc nhoû hôn söùc chòu taûi tính toaùn cuûa coïc cho neân thieát keá coïc nhö treân laø hôïp lyù. Ta khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choáng nhoå do Pmin > 0 6./ KIEÅM TRA LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN NEÀN ÑAÁT 6.1. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng khoái qui öôùc Xeùt caùc lôùp ñaát maø coïc xuyeân qua: Lôùp ñaát Lôùp 2 Lôùp 3 Lôùp 4 Goùc ma saùt trong jII (ñoä) 12.38o 16.45 29.32 Chieàu daøy lôùp ñaát h (m) 3 5.4 11.6 => Goùc ma saùt trong trung bình: jtb = 0 a = jtb /4 = 23.30/4 = 5.826 o Choïn a=5.826 0 - Dieän tích khoái moùng quy öôùc xaùc ñònh nhö sau: Lmqu = lñ + 2 * H* tga = 2.9+ 2 * 20* tg 5.826 = 6.98m. Bmqu = bñ + 2 * H* tga = 1.1+ 2 * 20.4* tg 5.826o = 5.18m. * Trong ñoù: H : chieàu daøi coïc Þ Fm = 6.98* 5.18 = 36.156 m2. - Chieàu cao moùng khoái quy öôùc: Hm = 20+ 2.4 = 22.4 m 6.2. Tính troïng löôïng cuûa moùng khoái qui öôùc - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñeá ñaøi trôû leân: Q1 = Fm * gtb* hm = 36.156 * 1.39 * 2.4 = 120.62 (T). - Troïng löôïng moùng khoái quy öôùc töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng: Q2 = åg * hi * ( Fm – 2 FC) = (2.06 * 2.4 + 1.95 * 3 + 1.08 * 5.4+1.05*11.6) * (36.156-2*0502) = 1012.59 (T). -troïng löôïng baûn thaân coïc Q3=2*27.61=55.22(T) -Toång troïng löôïng khoái moùng quy öôùc : Qm = Q1 + Q2 + Q3= 120.62 + 1012.59+55.22 = 1188.43 (T). - Troïng löôïng theå tích trung bình caùc lôùp ñaát töø muõi coïc trôû leân : gtb = == 1.44T/m3 6.3. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc * ( Abmg II +BHmg tb +DC II ) A, B, D: caùc heä soá tra baûng phuï thuoäc j cuûa ñaát neàn döôùi muõi coïc gtb: troïng löôïng rieâng trung bình cuûa caùc lôùp ñaát trong moùng khoái quy öôùc g II = 1.05 : troïng löôïng rieâng cuûa lôùp ñaát muõi coïc töïa leân. Laáy ktc = 1.1; m1* m2 = 1.2 * 1.1: tra baûng 3.1/27 saùch HDÑA N&M (Nguyeãn Vaên Quaûng, Nguyeãn Höõu Khaùng – NXB XAÂY DÖÏNG 1996). - Lôùp ñaát döôùi muõi coïc coù CII = 0.121 (T/m2); jtc = 29.32o Þ A = 1.09 B = 5.35 D = 7.76 Vaäy : Rmtc = 1.2 (1.09 * 5.18* 1.05 + 5.35 * 22.4* 1.44+ 7.76 * 0.121) Rmtc = 215.33 (T/m2). 6.4. ÖÙng suaát tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc - Moâmen öùng vôùi troïng taâm moùng khoái quy öôùc laø: = 7.34 + 2.39 * 22.4 = 60.87 (T.m). - Löïc doïc tieâu chuaån truyeàn xuoáng troïng taâm moùng khoái quy öôùc laø: åNtc = Ntc + Qm = 241.39 + 1188.43 = 1429.82 (T). - Ñoä leäch taâm: e = = 0.0425 (m) Þ ÖÙng suaát tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc smax = 40.99(T/m2). smin = 38.10 (T/m2). stb =(smax +smin )/2 = 39.55 (T/m2). 6.5. Kieåm tra khaû naêng chòu taûi cuûa lôùp ñaát ñaùy moùng smax = 40.99 (T/m2) < 1.2Rtc = 1.2 * 215.33=258.39(T/m2). smin = 38.10 (T/m2) > 0 stb = 39.55 (T/m2) < Rtc = 215.33(T/m2). Vaäy ñaát neàn beân döôùi ñaûm baûo ñuû khaû naêng tieáp nhaän taûi do coïc truyeàn xuoáng. 7./ KIEÅM TRA ÑOÄ LUÙN CUÛA MOÙNG COÏC - Ta seõ duøng phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp. - ÖÙng suaát baûn thaân cuûa ñaát ôû ñaùy khoái moùng quy öôùc: sbt = Shi * gi = 2.06 * 2.4+ 1.95 * 3+ 1.08 * 5.4+1.05*11.6 = 28.806 (T/m2). - AÙp löïc gaây luùn: pgl = stb - sbt = 39.55 - 28.806= 10.744 (T/m2 ). 7.1. Phaân boá öùng suaát trong neàn ñaát - ÖÙng suaát do ñaát neàn: szñ = Shi * gi . - ÖÙng suaát do taûi troïng: sz = KO * Pgl. - ÖÙng suaát do taûi troïng: stbhi= (sglzi + sglzi+1)/2 vôùi ko = f ñöôïc tra baûng 2.7 saùch “ NEÀN VAØ MOÙNG – Caùc Coâng Trình Daân Duïng – Coâng Nghieäp” - Chia ñaát döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc thaønh nhieàu lôùp coù chieàu daøy hi = bm /4 = 5.18/4 = 1.295( m). Ñieåm Z (m) Lm/Bm 2Z/Bm Ko sz (T/m2) sbtz (T/m2) 0 0 1.35 0 1 10.744 39.55 1 1.036 1.35 0.4 0.971 10.43 40.638 2 2.072 1.35 0.8 0.844 9.067 41.726 3 3.108 1.35 1.2 0.674 7.24 42.814 Nhaän xeùt: taïi ñoä saâu 3.108 m (keå töø muõi coïc trôû xuoáng). Ta coù: sz = 7.42 (T/m2 ) < 0.2 szñ= 0.2 * 42.814 = 8.56(T/m2 ) - Ta coù theå döøng taïi ñieåm 3 - Khaû naêng chòu löïc cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc: s = 8.56 + 42.814 = 51.38 (T/m2 ) < Rtc Þ Vaäy ñaûm baûo söùc chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc. 7.2. Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: - Ta coù heä soá neùn töông ñoái: - Momen bieán daïng cuûa lôùp ñaát: - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: Þ Moùng ME ñaûm baûo veà ñoä luùn. 7.3. Kieåm tra choïc thuûng cuûa ñaøi coïc: -Veõ thaùp ñaâm thuûng thì ta thaáy ñaùy thaùp naèm bao truøm ra ngoaøi truïc caùc coïc .Nhö vaäy ñaøi coïc khoâng bò ñaâm thuûng. 9./ KIEÅM TRA COÏC CHÒU TAÛI NGANG: Taûi troïng truyeàn xuoáng moùng bao goàm: LOAÏI Noäi löïc Tính toaùn Tieâu chuaån MOÙNG E Q (T) 2.75 2.39 N (T) 289.31 251.57 M (Tm) 15.04 13.08 QTCo= QTTo/1.15 (T) NTCo= NTTo/1.15 (T) MTCo= MTTo/1.15 (Tm) - Phaân phoái taûi troïng ngang cho 5 coïc chòu: Q ttk = Q tck = - Löïc ñöùng Nk taùc duïng chæ do taûi troïng N0, M0 gaây ra - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng vaøo ñaàu coïc: Nttk = Pmax = 153.07 (T). - Giaû söû ñaàu coïc ñöôïc ngaøm vaøo ñaøi do ñoù ñaàu coïc chæ chuyeån vò ngang, khoâng coù chuyeån vò xoay. - Heä soá bieán daïng: abd = Trong ñoù: m- : Heä soá tyû leä, coù thöù nguyeân (T/m4). gc: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc, gc =3 - Ta coi coïc chòu löïc ngang chæ laøm vieäc vôùi moät taàng ñaát tính töø maët ñaát maø thoâi - Chieàu daøi aûnh höôûng: lah = 2 * (d+1)=2(0.8+1)=3.6 (m) d: Ñöôøng kính coïc; d = 0.8 (m) - Bieåu ñoà hieån thò möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caùc lôùp ñaát trong phaïm vi laøm vieäc ñeán chieàu daøi cuûa caùc lôùp ñaát: - Chieàu daøi aûnh höôûng cuûa coïc ñeán ñoä saâu 3.6 m, naèm trong lôùp thöù 3: + Lôùp thöù 2: seùt deûo cao ,B=0.25 tra baûng noäi suy ta ñöôïc: m1 = 650 (T/m4) + Lôùp thöù 3: seùt deûo cao,seùt deûo cao deûo thaáp,B=0.2 tra baûng noäi suy ta ñöôïc: m2 = 680 (T/m4) m = I: laø moâmen quaùn tính tieát dieän coïc I = (m4) - Vôùi: b vaø h laø chieàu roäng vaø chieàu cao cuûa tieát dieän coïc bt: beà roäng quy öôùc cuûa coïc - Theo Tieâu chuaån xaây döïng 205 -1998 + Khi d < 0.8 m + Khi d 0.8m, btt = d + 1m btt = 1.5 * 0.25 + 0.5 = 0.875 m Eb: Moâ ñun ñaøn hoài cuûa beâ toâng, Eb = 290*104 (T/m2) Eb*I=58278(T/m2) Heä soá bieán daïng: abd = (m-1) - Chieàu saâu tính ñoåi coïc haï trong ñaát: Lc = abd*L = 0.45*22.4 = 10.08(m). - Chuyeån vò ngang cuûa coïc ôû möùc ñaùy ñaøi ñöôïc tính: Dn = uo + jo*Lo + Lo = 0 , jo=0. uo: chuyeån vò ngang cuûa coïc ôû cao trình ñeá ñaøi uo = Q ttk * dHH + M ttf * dHM Trong ñoù: Qttk: giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét ôû coïc thöù k M ttf: giaù trò tính toaùn momen ngaøm ôû ñaàu coïc dHH, dHM: laø caùc chuyeån vò ngang ôû cao trình ñeá ñaøi, do caùc öùng löïc ñôn vò MO, HO = 1 ñaët taïi cao trình naøy dMH, dMM: laø caùc chuyeån vò xoay ôû cao trình ñeá ñaøi, do caùc öùng löïc ñôn vò MO, HO =1 ñaët taïi cao trình naøy Trong ñoù Ao, Bo, Co phuï thuoäc vaøo Lc Vôùi Lc = 10.08m > 4, tra baûng G2 – TCXD 205 – 1998 ta coù: Ao = 2.441 Bo = 1.621 Co=1.751 * Tính toaùn chuyeån vò ngang: Vì ñaàu coïc bò ngaøm cöùng vaøo beä döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù momen maø ngöôøi ta goïi laø momen ngaøm: u tto = Hf * dHH + M ttf * dHM = 1.375* 4.6*10-4 – 2.812* 1.37*10-4 = 0.0002473 (m) < 0.01 (m) - Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc hoaëc ñaùy ñaøi: Dn = uo + jo* Lo + (L0 = 0; jo = 0) == 0.0002473 (cm) Ta coù Dn = 0.0002473 (cm) < 1cm Vaäy coïc thoûa ñieàu kieän chuyeån vò ngang - Moâmen uoán Mz(T/m), aùp löïc ngang Uz (T) vaø löïc caét Qz (T)trong caùc tieát dieän coïc ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Uz = Mz = a2bd* Eb * I * u0* A3 - abd* Eb* I * j0 * B3 + Qz = a3bd* Eb* I * A4 - a2bd* Eb* I * j0*B4 + + Qttk*D4 Trong ñoù: Ze laø chieàu saâu tính ñoåi, Ze = abd* Z * Caùc giaù trò A1, A3, A4, B1, B3, B4, D1, D3, D4 ñöôïc tra trong baûng G3 cuûa TCXD 205 – 1998. BAÛNG TOÅNG HÔÏP GIAÙ TRÒ MOMEN Mz (Tm) DOÏC THEO THAÂN COÏC Z(m) Ze A3 B3 C3 D3 MZ 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -2.812 0.285 0.200 -0.001 0.000 1.000 0.200 -2.204 0.571 0.400 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -1.622 0.856 0.600 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -1.078 1.427 1.000 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.191 2.140 1.500 -0.559 -0.420 0.881 1.437 0.283 2.853 2.000 -1.295 -1.314 0.207 1.646 0.669 3.424 2.400 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 0.530 3.994 2.800 -3.103 -9.718 -3.408 0.197 1.131 4.993 3.500 -3.919 -9.554 -10.340 -5.854 -0.249 5.706 4.000 -1.614 -11.731 -17.919 -15.076 -0.394 Vôùi giaù trò Mmax = 0.57 (Tm ). Ta tính theùp doïc cho coïc. Vaäy choïn 4f16 coù (Fa = 3.08cm2). Vaäy töø 2 ñieàu kieän ôû muïc 8 vaø muïc 9 ta choïn 2f16 boá trí cho chu vi coïc (25 x 25) cm. 10./ CAÁU TAÏO VAØ TÍNH TOAÙN ÑAØI COÏC - Theo keát quaû tính toaùn ôû treân ta coù: Pmax = 153.01 (T). Pmin = 136.295 (T). Ptb = 144.65 (T). - Tính toaùn vaø boá trí theùp theo 1 phöông. - Khi tính toaùn giaù trò noäi löïc ta xem nhö ñaøi coïc laø thanh ngaøm taïi meùp coät vaø löïc taùc duïng chính laø phaûn löïc ñaàu coïc. M = SxI* P * Ñaøi coïc laøm vieäc nhö moät console ngaøm ôû meùp coät vaø chòu taùc ñoäng cuûa taûi troïng laø phaûn löïc cuûa coïc höôùng leân. - Tính theùp treân 1m beà roäng. - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng leân 2 coïc bieân: Pmax = 153.01 (T). - Caùnh tay ñoøn cuûa löïc: x = 0.2 (m). M= 2* Pmax *0.2= 2 * 153.01 * 0.2 = 61.204 (Tm). * Tính toaùn dieän tích theùp ñaøi coïc: Ta coù dieän tích coát theùp cho moãi phöông: (cm2). Choïn 8f20a80a120 (Fa = 25.13cm2). Theùp theo phöông caïnh b laáy theo caáu taïo f14a200. *SÖÙC CHÒU TAÛI THEO VAÄT LIEÄU : Pv = j ( Rb * Fb+Ra +Fa ) Pv =1(13000*0.502+260000*8.044* 10-4 ) Pv =896.6 Duøng theùp CII : Ra =260000(T/m2). M250-> 110000(T/m2). B. MOÙNG TRUÏC C. A./ MOÙNG TRUÏC E. 1./ TAÛI TROÏNG Taûi troïng cuûa moùng truïc E bao goàm : - Taûi troïng cuûa khung truïc 7 truyeàn xuoáng moùng truïc E : N = 277.6(T); M = 8.44(T.m); Q = 2.75(T). QTC= QTT/1.15 (T) NTC= NTT/1.15 (T) MTC= MTT/1.2 (Tm) 2./ CHOÏN VAÄT LIEÄU VAØ KÍCH THÖÔÙC COÏC Chieàu daøi phaàn coïc ngoaøi ñaøi 20m. Muõi coïc caém vaøo lôùp ñaát thöù 5 (caùt pha seùt) + Ñoaïn coïc ngaøm vaøo ñaøi 20cm. + Ñoaïn theùp chöøa treân coïc 50cm + Dieän tích tieát dieän ngang coïc: Fc = 0.502(cm2 ) + Ñöôøng kính coïc D=0.8(m) +Chu vi coïc u=2.51(m) + Chieàu saâu choân ñaøi: hm = 2.4m. 3./ XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC 3.1 Theo ñieàu kieän ñaát neàn ,theo TCVN 205-1998. Trong ñoù: Qcf: Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa ñaát neàn Ktc heä soá an toaøn laáy baèng 1.4 Qtc: Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa ñaát neàn Qtc= m (mR * Ap * qp + uå mf* ¦si* hi) + m: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy baèng 1 + mR, mf: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát ôû muõi coïc vaø ôû maët beân coïc coù keå ñeán phöông phaùp haï coïc ñeán söùc choáng tính toaùn cuûa ñaát (tra baûng A.3: TCXD 205: 1998) mR = 1; mf = 0.6 (coïc khoang nhoài va ñoå beâtoâng döôùi nöôùc ) + qp: Cöôøng ñoä chòu taûi ôû muõi cuûa coïc (tra baûng A7 TCVN 205-1998) =>R = 206.8T/m2 (ôû ñoä saâu 22.4m) + Ap: Dieän tích muõi coïc Ap =0.502 m2. + u : Chu vi tieát dieän ngang coïc u = 2.51 m + li : chieàu daøy lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi maët beân cuûa coïc (chieàu daøy moãi lôùp <= 2m) Khaû naêng baùm tröôït beân hoâng coïc STT Ñoä seät B Z l i f si l i f i 1.000 0.250 3.400 2.000 4.310 8.620 2.000 0.250 4.900 1.000 4.800 4.800 3.000 0.200 6.400 2.000 5.580 11.160 4.000 0.200 8.400 2.000 6.260 12.520 5.000 0.200 10.100 1.400 6.510 9.114 6.000 0.200 11.800 2.000 6.750 13.500 7.000 0.200 13.800 2.000 7.030 14.060 8.000 0.200 15.800 2.000 7.270 14.540 9.000 0.200 17.800 2.000 7.590 15.180 10.000 0.200 19.800 2.000 7.870 15.740 11.000 0.200 21.600 1.600 8.124 12.998 20.000 132.232 Trong ñoù: fsi: Cöôøng ñoä chòu taûi maët beân cuûa coïc ( tra baûng A2 TCVN 205-1998) + Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa coïc ma saùt: Qtc = m * (mR * Ap * qp + uå mf * ¦si * li) = 1(1 * 206.8* 0.502 + 2.51* 0.6* 132.232) = 302.94 (T/m2) + Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc ñôn theo chæ tieâu cô lyù: = 216.4 (T). 3.2 Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc cuûa ñaøi: - Cöôøng ñoä tính toaùn trung bình cuûa ñaùy beä: - Aùp löïc neùn leân beä: Pttc= Ptt - g-* hñ*1.1= 66.79 – 1.39 * 2.4* 1.1 = 63.12(T/m2). - Dieän tích cuûa ñaùy beä: - Taûi troïng cuûa moùng khoái quy öôùc tính töø ñaùy beä: Nttb = n * Fb* hñ* g- = 1.1* 4.4 *2.4 * 1.39 =16.15(T) =>Taûi troïng tính toaùn döôùi ñaùy beä: Nttñ =Ntt0+ Nttb = 277.6+ 16.15= 293.75( T) 4./ XAÙC ÑÒNH SOÁ LÖÔÏNG COÏC - Soá löôïng coïc sô boä: n ³ (coïc). Choïn n = 2(coïc) m: Heä soá keå ñeán moâ men leäch taâm. - Ta choïn soá löôïng coïc trong ñaøi laø 2 coïc. Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø 1+d = 1.8 m - Kích thöôùc ñaøi coïc laø a*b: b = 0.8 + 2*0.15 = 1.1 m l = 1.8 + 2* 0.15 = 2.9 m b, l: laø chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa ñaùy beä Þ Choïn kích thöôc ñaøi coïc laø (1.1* 2.9)m -Chieàu cao ñaøi coïc sô boä hñ=1(m) 5./ KIEÅM TRA LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN COÏC - Moâmen xaùc ñònh töông öùng vôùi troïng taâm dieän tích tieát dieän taïi ñeá ñaøi: å Mtt = Mtt +Qtt * Hñ = 8.44 + 2.75* 2.4 = 15.04Tm. - Troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát phuû treân ñaøi: W = n * Fñ * gtb * hm = 1.1* 1.1* 2.9 * 1.39 * 2.4 = 11.71 (T). - Troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát phuû treân ñaøi: Nttñ=Ntt + W = 277.6 + 11.71= 289.31 (T) - Taûi troïng taùc duïng bình quaân leân ñaàu coïc: - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng leân coïc bieân (xmax = 0.9 m) Þ Pmax = 153.01T Pmin = 136.295 T Pc = 1.1*0.502*2.5*20=27.61(T) * Kieåm tra: Pmax + Pc = 180.62T < Qcf = 216.4 T. Pmin = 136.295(T) > 0 ® coïc khoâng bò nhoå. Vì taûi troïng taùc duïng leân coïc nhoû hôn söùc chòu taûi tính toaùn cuûa coïc cho neân thieát keá coïc nhö treân laø hôïp lyù. Ta khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choáng nhoå do Pmin > 0 6./ KIEÅM TRA LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN NEÀN ÑAÁT 6.1. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng khoái qui öôùc Xeùt caùc lôùp ñaát maø coïc xuyeân qua: Lôùp ñaát Lôùp 2 Lôùp 3 Lôùp 4 Goùc ma saùt trong jII (ñoä) 12.38o 16.45 29.32 Chieàu daøy lôùp ñaát h (m) 3 5.4 11.6 => Goùc ma saùt trong trung bình: jtb = 0 a = jtb /4 = 23.30/4 = 5.826 o Choïn a=5.826 0 - Dieän tích khoái moùng quy öôùc xaùc ñònh nhö sau: Lmqu = lñ + 2 * H* tga = 2.9+ 2 * 20* tg 5.826 = 6.98m. Bmqu = bñ + 2 * H* tga = 1.1+ 2 * 20.4* tg 5.826o = 5.18m. * Trong ñoù: H : chieàu daøi coïc Þ Fm = 6.98* 5.18 = 36.156 m2. - Chieàu cao moùng khoái quy öôùc: Hm = 20+ 2.4 = 22.4 m 6.2. Tính troïng löôïng cuûa moùng khoái qui öôùc - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñeá ñaøi trôû leân: Q1 = Fm * gtb* hm = 36.156 * 1.39 * 2.4 = 120.62 (T). - Troïng löôïng moùng khoái quy öôùc töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng: Q2 = åg * hi * ( Fm – 2 FC) = (2.06 * 2.4 + 1.95 * 3 + 1.08 * 5.4+1.05*11.6) * (36.156-2*0502) = 1012.59 (T). -troïng löôïng baûn thaân coïc Q3=2*27.61=55.22(T) -Toång troïng löôïng khoái moùng quy öôùc : Qm = Q1 + Q2 + Q3= 120.62 + 1012.59+55.22 = 1188.43 (T). - Troïng löôïng theå tích trung bình caùc lôùp ñaát töø muõi coïc trôû leân : gtb = == 1.44T/m3 6.3. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc * ( Abmg II +BHmg tb +DC II ) A, B, D: caùc heä soá tra baûng phuï thuoäc j cuûa ñaát neàn döôùi muõi coïc gtb: troïng löôïng rieâng trung bình cuûa caùc lôùp ñaát trong moùng khoái quy öôùc g II = 1.05 : troïng löôïng rieâng cuûa lôùp ñaát muõi coïc töïa leân. Laáy ktc = 1.1; m1* m2 = 1.2 * 1.1: tra baûng 3.1/27 saùch HDÑA N&M (Nguyeãn Vaên Quaûng, Nguyeãn Höõu Khaùng – NXB XAÂY DÖÏNG 1996). - Lôùp ñaát döôùi muõi coïc coù CII = 0.121 (T/m2); jtc = 29.32o Þ A = 1.09 B = 5.35 D = 7.76 Vaäy : Rmtc = 1.2 (1.09 * 5.18* 1.05 + 5.35 * 22.4* 1.44+ 7.76 * 0.121) Rmtc = 215.33 (T/m2). 6.4. ÖÙng suaát tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc - Moâmen öùng vôùi troïng taâm moùng khoái quy öôùc laø: = 7.34 + 2.39 * 22.4 = 60.87 (T.m). - Löïc doïc tieâu chuaån truyeàn xuoáng troïng taâm moùng khoái quy öôùc laø: åNtc = Ntc + Qm = 241.39 + 1188.43 = 1429.82 (T). - Ñoä leäch taâm: e = = 0.0425 (m) Þ ÖÙng suaát tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc smax = 40.99(T/m2). smin = 38.10 (T/m2). stb =(smax +smin )/2 = 39.55 (T/m2). 6.5. Kieåm tra khaû naêng chòu taûi cuûa lôùp ñaát ñaùy moùng smax = 40.99 (T/m2) < 1.2Rtc = 1.2 * 215.33=258.39(T/m2). smin = 38.10 (T/m2) > 0 stb = 39.55 (T/m2) < Rtc = 215.33(T/m2). Vaäy ñaát neàn beân döôùi ñaûm baûo ñuû khaû naêng tieáp nhaän taûi do coïc truyeàn xuoáng. 7./ KIEÅM TRA ÑOÄ LUÙN CUÛA MOÙNG COÏC - Ta seõ duøng phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp. - ÖÙng suaát baûn thaân cuûa ñaát ôû ñaùy khoái moùng quy öôùc: sbt = Shi * gi = 2.06 * 2.4+ 1.95 * 3+ 1.08 * 5.4+1.05*11.6 = 28.806 (T/m2). - AÙp löïc gaây luùn: pgl = stb - sbt = 39.55 - 28.806= 10.744 (T/m2 ). 7.1. Phaân boá öùng suaát trong neàn ñaát - ÖÙng suaát do ñaát neàn: szñ = Shi * gi . - ÖÙng suaát do taûi troïng: sz = KO * Pgl. - ÖÙng suaát do taûi troïng: stbhi= (sglzi + sglzi+1)/2 vôùi ko = f ñöôïc tra baûng 2.7 saùch “ NEÀN VAØ MOÙNG – Caùc Coâng Trình Daân Duïng – Coâng Nghieäp” - Chia ñaát döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc thaønh nhieàu lôùp coù chieàu daøy hi = bm /4 = 5.18/4 = 1.295( m). Ñieåm Z (m) Lm/Bm 2Z/Bm Ko sz (T/m2) sbtz (T/m2) 0 0 1.35 0 1 10.744 39.55 1 1.036 1.35 0.4 0.971 10.43 40.638 2 2.072 1.35 0.8 0.844 9.067 41.726 3 3.108 1.35 1.2 0.674 7.24 42.814 Nhaän xeùt: taïi ñoä saâu 3.108 m (keå töø muõi coïc trôû xuoáng). Ta coù: sz = 7.42 (T/m2 ) < 0.2 szñ= 0.2 * 42.814 = 8.56(T/m2 ) - Ta coù theå döøng taïi ñieåm 3 - Khaû naêng chòu löïc cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc: s = 8.56 + 42.814 = 51.38 (T/m2 ) < Rtc Þ Vaäy ñaûm baûo söùc chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc. 7.2. Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: - Ta coù heä soá neùn töông ñoái: - Momen bieán daïng cuûa lôùp ñaát: - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: Þ Moùng ME ñaûm baûo veà ñoä luùn. 7.3. Kieåm tra choïc thuûng cuûa ñaøi coïc: -Veõ thaùp ñaâm thuûng thì ta thaáy ñaùy thaùp naèm bao truøm ra ngoaøi truïc caùc coïc .Nhö vaäy ñaøi coïc khoâng bò ñaâm thuûng. 9./ KIEÅM TRA COÏC CHÒU TAÛI NGANG: Taûi troïng truyeàn xuoáng moùng bao goàm: LOAÏI Noäi löïc Tính toaùn Tieâu chuaån MOÙNG E Q (T) 2.75 2.39 N (T) 289.31 251.57 M (Tm) 15.04 13.08 QTCo= QTTo/1.15 (T) NTCo= NTTo/1.15 (T) MTCo= MTTo/1.15 (Tm) - Phaân phoái taûi troïng ngang cho 5 coïc chòu: Q ttk = Q tck = - Löïc ñöùng Nk taùc duïng chæ do taûi troïng N0, M0 gaây ra - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng vaøo ñaàu coïc: Nttk = Pmax = 153.07 (T). - Giaû söû ñaàu coïc ñöôïc ngaøm vaøo ñaøi do ñoù ñaàu coïc chæ chuyeån vò ngang, khoâng coù chuyeån vò xoay. - Heä soá bieán daïng: abd = Trong ñoù: m- : Heä soá tyû leä, coù thöù nguyeân (T/m4). gc: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc, gc =3 - Ta coi coïc chòu löïc ngang chæ laøm vieäc vôùi moät taàng ñaát tính töø maët ñaát maø thoâi - Chieàu daøi aûnh höôûng: lah = 2 * (d+1)=2(0.8+1)=3.6 (m) d: Ñöôøng kính coïc; d = 0.8 (m) - Bieåu ñoà hieån thò möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caùc lôùp ñaát trong phaïm vi laøm vieäc ñeán chieàu daøi cuûa caùc lôùp ñaát: - Chieàu daøi aûnh höôûng cuûa coïc ñeán ñoä saâu 3.6 m, naèm trong lôùp thöù 3: + Lôùp thöù 2: seùt deûo cao ,B=0.25 tra baûng noäi suy ta ñöôïc: m1 = 650 (T/m4) + Lôùp thöù 3: seùt deûo cao,seùt deûo cao deûo thaáp,B=0.2 tra baûng noäi suy ta ñöôïc: m2 = 680 (T/m4) m = I: laø moâmen quaùn tính tieát dieän coïc I = (m4) - Vôùi: b vaø h laø chieàu roäng vaø chieàu cao cuûa tieát dieän coïc bt: beà roäng quy öôùc cuûa coïc - Theo Tieâu chuaån xaây döïng 205 -1998 + Khi d < 0.8 m thì btt = 1.5*d + 0.5 m + Khi d 0.8m, btt = d + 1m - Coïc coù tieát dieän (25 * 25 cm) btt = 1.5 * 0.25 + 0.5 = 0.875 m Eb: Moâ ñun ñaøn hoài cuûa beâ toâng, Eb = 290*104 (T/m2) Eb*I=58278(T/m2) Heä soá bieán daïng: abd = (m-1) - Chieàu saâu tính ñoåi coïc haï trong ñaát: Lc = abd*L = 0.45*22.4 = 10.08(m). - Chuyeån vò ngang cuûa coïc ôû möùc ñaùy ñaøi ñöôïc tính: Dn = uo + jo*Lo + Lo = 0 , jo=0. uo: chuyeån vò ngang cuûa coïc ôû cao trình ñeá ñaøi uo = Q ttk * dHH + M ttf * dHM Trong ñoù: Qttk: giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét ôû coïc thöù k M ttf: giaù trò tính toaùn momen ngaøm ôû ñaàu coïc dHH, dHM: laø caùc chuyeån vò ngang ôû cao trình ñeá ñaøi, do caùc öùng löïc ñôn vò MO, HO = 1 ñaët taïi cao trình naøy dMH, dMM: laø caùc chuyeån vò xoay ôû cao trình ñeá ñaøi, do caùc öùng löïc ñôn vò MO, HO =1 ñaët taïi cao trình naøy Trong ñoù Ao, Bo, Co phuï thuoäc vaøo Lc Vôùi Lc = 10.08m > 4, tra baûng G2 – TCXD 205 – 1998 ta coù: Ao = 2.441 Bo = 1.621 Co=1.751 * Tính toaùn chuyeån vò ngang: Vì ñaàu coïc bò ngaøm cöùng vaøo beä döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù momen maø ngöôøi ta goïi laø momen ngaøm: u tto = Hf * dHH + M ttf * dHM = 1.375* 4.6*10-4 – 2.812* 1.37*10-4 = 0.0002473 (m) < 0.01 (m) - Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc hoaëc ñaùy ñaøi: Dn = uo + jo* Lo + (L0 = 0; jo = 0) == 0.0002473 (cm) Ta coù Dn = 0.0002473 (cm) < 1cm Vaäy coïc thoûa ñieàu kieän chuyeån vò ngang - Moâmen uoán Mz(T/m), aùp löïc ngang Uz (T) vaø löïc caét Qz (T)trong caùc tieát dieän coïc ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Uz = Mz = a2bd* Eb * I * u0* A3 - abd* Eb* I * j0 * B3 + Qz = a3bd* Eb* I * A4 - a2bd* Eb* I * j0*B4 + + Qttk*D4 Trong ñoù: Ze laø chieàu saâu tính ñoåi, Ze = abd* Z * Caùc giaù trò A1, A3, A4, B1, B3, B4, D1, D3, D4 ñöôïc tra trong baûng G3 cuûa TCXD 205 – 1998. BAÛNG TOÅNG HÔÏP GIAÙ TRÒ MOMEN Mz (Tm) DOÏC THEO THAÂN COÏC Z(m) Ze A3 B3 C3 D3 MZ 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -2.812 0.285 0.200 -0.001 0.000 1.000 0.200 -2.204 0.571 0.400 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -1.622 0.856 0.600 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -1.078 1.427 1.000 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.191 2.140 1.500 -0.559 -0.420 0.881 1.437 0.283 2.853 2.000 -1.295 -1.314 0.207 1.646 0.669 3.424 2.400 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 0.530 3.994 2.800 -3.103 -9.718 -3.408 0.197 1.131 4.993 3.500 -3.919 -9.554 -10.340 -5.854 -0.249 5.706 4.000 -1.614 -11.731 -17.919 -15.076 -0.394 Vôùi giaù trò Mmax = 0.57 (Tm ). Ta tính theùp doïc cho coïc. Vaäy choïn 4f16 coù (Fa = 3.08cm2). Vaäy töø 2 ñieàu kieän ôû muïc 8 vaø muïc 9 ta choïn 2f16 boá trí cho chu vi coïc (25 x 25) cm. 10./ CAÁU TAÏO VAØ TÍNH TOAÙN ÑAØI COÏC - Theo keát quaû tính toaùn ôû treân ta coù: Pmax = 153.01 (T). Pmin = 136.295 (T). Ptb = 144.65 (T). - Tính toaùn vaø boá trí theùp theo 1 phöông. - Khi tính toaùn giaù trò noäi löïc ta xem nhö ñaøi coïc laø thanh ngaøm taïi meùp coät vaø löïc taùc duïng chính laø phaûn löïc ñaàu coïc. M = SxI* P * Ñaøi coïc laøm vieäc nhö moät console ngaøm ôû meùp coät vaø chòu taùc ñoäng cuûa taûi troïng laø phaûn löïc cuûa coïc höôùng leân. - Tính theùp treân 1m beà roäng. - Taûi troïng lôùn nhaát taùc duïng leân 2 coïc bieân: Pmax = 153.01 (T). - Caùnh tay ñoøn cuûa löïc: x = 0.2 (m). M= 2* Pmax *0.2= 2 * 153.01 * 0.2 = 61.204 (Tm). * Tính toaùn dieän tích theùp: Ta coù dieän tích coát theùp cho moãi phöông: (cm2). Choïn 8f20a80a120 (Fa = 25.13cm2). Theùp theo phöông caïnh b laáy theo caáu taïo f14a200. *SÖÙC CHÒU TAÛI THEO VAÄT LIEÄU : Pv = j ( Rb * Fb+Ra +Fa ) Pv =1(13000*0.502+260000*8.044* 10-4 ) Pv =896.6 Duøng theùp CII : Ra =260000(T/m2). M250-> 110000(T/m2).