Cấu tạo địa chất công trình

PHAÀN III CHÖÔNG I: CAÁU TAÏO ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH MAËT CAÉT ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH II. ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH 1. Lôùp K: Ñaát ñaép: goàm caùt, seùt laãn soûi saïn, maøu vaøng, naâu. Lôùp naøy gaëp trong taát caû caùc loã khoan. Beà daøy bieán thieân töø 1.1m ñeán 1.2m. 2. Lôùp 1: Seùt laãn caùt, laãn saïn, maøu naâu nhaït, xaùm xanh, xaùm traéng. Traïng thaùi nöûa cöùng. Lôùp naøy gaëp trong taát caû caùc loã khoan. Cao ñoä bieán thieân töø -7.3m ñeán -7.5m. Beà daøy bieán thieân töø 6.2m ñeán 6.3m. Chæ tieâu cô lyù cuûa lôùp naøy nhö sau: - Ñoä aåm (w%) : 24.5 - Dung troïng öôùt (kN/m3) : 19.8 - Tyû troïng (Gs) : 2.73 - Heä soá roãng (e) : 0.714 - Ñoä seät (IL) : 0.1 - Goùc ma saùt trong () : 15o35’ - Löïc dính C (kN/m2) : 41.8 - Trò soá SPT : 3. Lôùp 2: Seùt ñoâi choã seùt pha caùt, maøu vaøng nhaït, maøu naâu nhaït, xaùm traéng. Traïng thaùi nöûa cöùng. Lôùp naøy gaëp trong taát caû caùc loã khoan. Cao ñoä bieán thieân töø -9.1m ñeán -9.7m. Beà daøy bieán thieân töø 1.8m ñeán 2.2m. Chæ tieâu cô lyù cuûa lôùp naøy nhö sau: - Ñoä aåm(w%) : 21 - Dung troïng öôùt (kN/m3) : 20.0 - Tyû troïng (Gs) : 2.68 - Heä soá roãng (e) : 0.626 - Ñoä seät (IL) : 0.2 - Goùc ma saùt trong () : 15o52’ - Löïc dính C (kN/m2) : 30.9 - Trò soá SPT : 4. Lôùp 3: Caùt, haït nhoû haït buïi laãn boät seùt (Ñoâi choã xen keïp caùt seùt), maøu hoàng vaøng nhaït naâu nhaït, xaùm traéng, keát caáu chaët vöøa. Lôùp naøy gaëp trong taát caû caùc loã khoan. Cao ñoä bieán thieân töø -42.7m ñeán -43.7m. Beà daøy bieán thieân töø 33.6m ñeán 34.1m. Chæ tieâu cô lyù cuûa lôùp naøy nhö sau: - Ñoä aåm (w%) : 22.7 - Dung troïng öôùt (kN/m3) : 19.1 - Tyû troïng (Gs) : 2.67 - Heä soá roãng (e) : 0.534 - Ñoä seät (IL) : 0.1 - Goùc ma saùt trong () : 16o05’ - Löïc dính C (kN/m2) : 30.3 - Trò soá SPT : 5. Lôùp 4: Seùt maøu naâu, vaøng, xaùm traéng, keát caáu chaët vöøa. Lôùp naøy gaëp trong taát caû caùc loã khoan. Caùc loã khoan chöa qua heát chieàu daøy cuûa lôùp. Beà daøy lôùn hôn 14.3m. Chæ tieâu cô lyù cuûa lôùp naøy nhö sau: - Ñoä aåm (w%) : 19.3 - Dung troïng öôùt (kN/m3) : 20.8 - Tyû troïng (Gs) : 2.71 - Heä soá roãng (e) : 0.558 - Ñoä seät (IL) : < 0 - Goùc ma saùt trong () : 16o15’ - Löïc dính C (kN/m2) : 44.7 - Trò soá SPT : III. BAÛNG TOÅNG HÔÏP CAÙC CHÆ TIEÂU CÔ LYÙ CUÛA ÑAÁT Lôùp ñaát Ñoä aåm Dung troïng TN Dung troïng khoâ Tyû troïng Ñoä baõo hoaø Ñoä Roãng Heä soá roãng Giôùi haïn chaûy Giôùi haïn deûo Chæ soá deûo Ñoä seät Goùc ma saùt trong Löïc dính keát W (%) g (kN/m3) gd (kN/m3) Gs Sr (%) n (%) e WL (%) WP (%) IP (%) IL j C (kN/m2) 1 24.5 19.8 15.9 2.73 93 42 0.714 44.1 23.2 20.9 0.1 15o35' 41.8 2 21.0 20.0 16.5 2.68 90 38 0.628 36.5 18.5 18.0 0.2 14o52' 30.9 3 22.7 19.1 15.4 2.67 80 40 0.534 34.2 17.3 17.0 0.1 16005’ 30.3 4 19.3 20.8 17.4 2.71 94 36 0.558 39.5 20.7 18.8 < 0 16o15' 44.7 CHÖÔNG II: THIEÁT KEÁ MOÙNG COÏC EÙP BEÂTOÂNG COÁT THEÙP * Öu ñieåm - Hieän nay, trong xaây daân duïng vaø coâng nghieäp, moùng coïc beâ toâng coát theùp ñuùc saün ngaøy caøng ñöôïc duøng nhieàu, sôû dó nhö vaäy laø do moùng coïc coù caùc öu ñieåm nhö. + Kieåm soaùt ñöôïc chaát löôïng coïc. + Phaùt huy ñöôïc söùc khaùng beân vaø söùc khaùng muõi. + Giaûm chi phí vaät lieäu, giaûm khoái löôïng coâng taùc ñaát, coù theå giaûm hoaëc traùnh ñöôïc aûnh höôûng cuûa nöôùc ngaàm ñoái vôùi coâng taùc thi coâng, cô giôùi hoùa cao vaø thöôøng luùn ít. * Nhöôïc ñieåm - Vaän chuyeån caùc thieát bò trong khu vöïc ñoâng daân cö thöôøng khoù khaên. - Khoâng theå xuyeân qua caùc taàng seùt cöùng, caùt chaët, ñaëc bieät khi caùc taàng naøy naèm döôùi saâu, do vaäy chieàu daøi thöôøng haïn cheá. I. CHOÏN CAÙC CAËP NOÄI LÖÏC TÍNH TOAÙN - Töø keát quaû giaûi vaø toå hôïp noäi löïc cuûa khung, ta choïn ra caùc caëp noäi löïc taïi caùc chaân coät ñeå tính moùng. - Noäi löïc tính toaùn taïi chaân coät khung theo phöông Z Chaân coät truïc 5-E 5-D 5-C 5-B 5-A Ntt(kN) 2444.17 2640.50 2907.23 2552.34 2418.48 Mtt(kNm) 65.58 71.19 0.07 70.92 65.27 Qtt(kN) 28.89 37.30 0.14 37.21 28.85 - Noäi löïc tieâu chuaån taïi chaân coät khung theo phöông Z Chaân coät truïc 5-E 5-D 5-C 5-B 5-A Ntc(kN) 2125.37 2296.09 2528.03 2219.43 2103.03 Mtc(kNm) 57.03 61.90 0.06 61.67 56.76 Qtc(kN) 24.10 31.05 0.12 28.01 25.09 II. CHOÏN TIEÁT DIEÄN COÏC, CHIEÀU DAØI COÏC VAØ CHIEÀU SAÂU ÑAËT MOÙNG - Döïa vaøo taøi lieäu baùo caùo ñòa chaát, choïn muõi coïc töïa treân lôùp caùt haït nhoû laãn seùt (lôùp ñaát thöù 3) - Löïa choïn tieát dieän coïc: + Choïn tieát dieän ngang coïc döï kieán: (30x30)cm. + Chieàu daøi coïc : Lc = 20m (goàm hai coïc moãi coïc 10m) + Theùp trong coïc duøng 4f18, choïn theùp CII, coù Ra = 280 MPa. + Beâtoâng caáp ñoä beàn B22.5 coù Rb = 13 MPa. - Choïn chieàu saâu ñaët ñaøi coïc thoûa ñieàu kieän moùng coïc ñaøi thaáp. - Choïn hñ = 1.5m (keå töø maët ñaát tính toaùn). - Ñoaïn coïc ngaøm vaøo ñaøi: 0.6 m. Trong ñoù: + Ñoaïn neo vaøo ñaøi: 0.1m. + Ñoaïn ñaäp ñaàu coïc: 0.5m. - Chieàu daøi thöïc teá cuûa coïc: 20 – 0.6 =19.4m III. XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC 1.Theo ñieàu kieän ñoä beàn cuûa vaät lieäu Qvl = j(Rb.Fb + Ra.Fa) Trong ñoù - j: Heä soá uoán doïc khi moùng coïc ñaøi thaáp, phuï thuoäc vaøo ñoä maûnh vaø theo thöïc nghieäm (l0 = l×) Tra baûng 6-1 saùch “ Höôùng Daãn Ñoà AÙn Neàn vaø Moùng ” cuûa thaày GS – TS Nguyeãn Vaên Quaûng. Noäi suy ta ñöôïc = 0.897 d: Beà roäng tieát dieän coïc vì ñaàu coïc ngaøm vaøo ñaøi muõi coïc töïa treân ñaát cöùng l0 = 19.4 × 0.7 = 13.58 m - Rb, Ra : Cöôøng ñoä chòu neùn tính toaùn cuûa beâtoâng, cuûa coát theùp. - Fb, Fa : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa beâtoâng, cuûa coát theùp doïc. Caùc giaù trò Rb, Ra, Fb, Fa nhö sau: + Rb = 13 MPa = 13000kN/m2. + Fb = 0.30 × 0.30 = 0.09m2. + Ra = 280 MPa = 280000kN/m2. + Fa = 4 × 2.545 = 10.18cm2 = 10.18×10-4m2 (giaû söû choïn theùp chòu löïc cuûa coïc laø 4f18). Vaäy khaû naêng chòu löïc cuûa coïc theo vaät lieäu: Qvl = 0.897× (13000×0.09 + 280000 × 10.18x10-4) = 1305.14 kN 2. Theo ñieàu kieän cuûa ñaát neàn 2.1. Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cô lyù ñaát neàn Söùc chòu taûi cuûa coïc ma saùt laø do ma saùt giöõa maët xung quanh coïc vaø ñaát bao quanh vaø cuûa ñaát neàn ôû muõi coïc taïo ra. Qtc = m.(mR.qp.Ap + u.Smf.fi.li) Trong ñoù: - m = 1: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát. - mR = 1: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát ôû döôùi muõi coïc. - Ap = 0.30 x 0.30 = 0.09(m2): Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc. - mf = 1: Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát beân hoâng coïc. - u = 4d = 4 x 0.30 = 1.20(m): Chu vi tieát dieän ngang coïc. - fi ( kN/m2): Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa lôùp ñaát thöù i theo maët xung quanh coïc. Ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch chia caùc lôùp ñaát maø coïc xuyeân qua thaønh nhöõng lôùp phaân toá coù chieàu daøy li £ 2m. Tra baûng 6.2 saùch “ Höôùng Daãn Ñoà AÙn Neàn vaø Moùng ” cuûa thaày GS – TS Nguyeãn Vaên Quaûng. - li = chieàu daøy cuûa lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi coïc. - qp = 3200 kN/m2: Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc. Coïc choân saâu 19.4m, daàu coïc caém vaøo lôùp ñaát caùt haït nhoû ñeán buïi. PHAÂN CHIA ÑOAÏN COÏC TRONG MOÙNG ÑEÅ TÍNH TOAÙN SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC THEO ÑAÁT NEÀN Baûng xaùc ñònh cöôøng ñoä tính toaùn cuûa caùc lôùp ñaát theo maët beân cuûa coïc LÔÙP ÑAÁT IL Lôùp phaân toá li (m) Zi (m) fi (kN/m2) fili (kN/m) 1 0.1 1 2 2.5 45.0 90.0 0.1 2 2 4.5 54.5 109.0 0.1 3 2 6.5 59.0 118.0 2 0.2 4 2 8.5 62.75 125.5 3 0.1 5 2 10.5 65.7 131.4 0.1 6 2 12.5 68.5 137.0 0.1 7 2 14.5 71.3 142.6 0.1 8 2 16.5 74.5 149.0 0.1 9 2 18.5 76.9 153.8 0.1 10 1.4 20.2 79.3 111.0 Toång coäng fili (KN/m) 1267.3 Söùc chòu taûi cuûa coïc theo ñaát neàn Söùc chòu taûi cuûa coïc tính toaùn 2.2. Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cöôøng ñoä ñaát neàn Söùc chòu taûi cuûa coïc ma saùt laø do ma saùt giöõa maët xung quanh coïc vaø ñaát bao quanh vaø cuûa ñaát neàn ôû muõi coïc taïo ra. Qult= Qs + Qp Vôùi Qs: laø söùc chòu taûi do ma saùt giöõa ñaát neàn vôùi coïc Qp: laø söùc chòu taûi cuûa muõi coïc. Qs=åQsi = fsi × Asi Qp = Ap × qp Keát quaû tình toaùn ñöôïc laäp thaønh baûng döôùi SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC DO MA SAÙT 1. Thoâng soá tính toaùn + Caïnh coïc 0.3 m + Chieàu saâu choân ñaøi hñ : 1.50 m + Chieàu saâu MNN: 3.00 m + Chieàu daøi coïc naèm trong lôùp ñaát soá 1 : 5.80 m + Chieàu daøi coïc naèm trong lôùp ñaát soá 2 : 2.00 m + Chieàu daøi coïc naèm trong lôùp ñaát soá 3 : 11.60 m 2 - Baûng tính söùc chòu taûi Lôùp ñaát Lôùp phaân toá z m g kN/m3 gñn kN/m3 Asi m2 s'n kN/m2 C kN/m2 j 1 - sinj tanj fsi kN/m2 Qsi 1 1 0.75 0.75 19.8 1.80 44.55 41.8 15.583 0.731 0.279 50.89 91.60 1 2 1.50 2.90 19.8 9.80 3.36 73.12 41.8 15.583 0.731 0.279 56.71 190.56 1.40 2 3 1.50 5.30 20.0 10.00 2.40 96.84 30.9 15.867 0.727 0.284 50.90 122.16 2.80 1.00 3 4 1.50 12.1 19.1 9.10 13.92 159.62 30.3 16.083 0.723 0.288 63.57 884.92 2.80 2.00 5.80 SQsi = 1289.23 Qp = qp ´ Ap trong ñoù ’v =3.0´19.8 + 4.3´9.8 + 2.0´10.0 +11.6´9.1=227.1 kN/m2 Vôùi : j = 16o05’ Þ Nc = 13.676; Nq = 4.922; Ng = 2.5; g’ = 9.1 kN/m3; C = 30.3 kN/m2; d = 0.3 m qp = 30.3´13.676+227.1´4.922+9.1´0.3´2.5=1538.99 kN/m2 Þ Qp = 1538.99´ 0.3 ´ 0.3 = 138.51 kN Söùc chòu taûi cuûa moät coïc tính toaùn treân ñaát neàn với: FSs-hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FSs=1.5-2.0 FSp-hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, FSp=2.0-3.0 So saùnh 3 giaù trò: Qvl = 1305.14 kN Qa = 1291.99 kN (Theo chæ tieâu cô lyù ñaát neàn) Qa = 690.78 kN (Theo chæ tieâu cöôøng ñoä ñaát neàn) Vaäy khaû naêng chòu taûi cuûa coïc laáy theo ñieàu kieän ñaát neàn Qa = 690.78 kN ñeå ñöa vaøo tính toaùn. IV. TÍNH MOÙNG TRUÏC 5-A Taûi troïng taùc duïng: Vôùi: n =1.15: heä soá ñoä tin caäy. Baûng xaùc ñònh giaù trò tieâu chuaån taïi chaân coät Moùng truïc 5-A Ntc(KN) 2103.03 Mtc(KNm) 56.76 Qtc(KN) 25.09 1. Tính toaùn sô boä kích thöôùc ñaøi coïc - Söùc chòu taûi cho pheùp: Qa = 690.78 kN - Moät coïc döôùi ñaùy ñaøi chòu toái ña moät dieän tích a x a = 0.90 x 0.90 = 0.81m2 Vôùi: a = 3 x d = 3 x 0.30 = 0.81 m: khoaûng caùch giöõa caùc caïnh coïc Giaû söû ta söû duïng heát söùc chòu taûi cho pheùp Qa Vaäy 1 m2 ñaùy ñaøi phaûi chòu Vôùi Ptb : öùng suaát trung bình cuûa ñaùy ñaøi Taûi troïng thöïc taùc duïng leân ñaùy ñaøi Ptt0 = Ptb - gtb.h.n = 852.82 – 20 x 1.5 x1,1 = 819.82 kN/m2 Vôùi: gbt = 20.0 kN/m3: dung troïng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát ñaép leân ñaøi - h = 1.5m: chieàu saâu ñaët moùng (tính töø maët ñaát tính toaùn) - n = 1,1: heä soá ñoä tin caäy Dieän tích ñaùy ñaøi coïc sô boä ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc Troïng löôïng cuûa ñaøi coïc vaø ñaát ñaép treân ñaøi Nttñ = n.Fñ.gtb.hm = 1,1 x 2.95 x 20 x 1.5 = 97.35 kN Taûi troïng tính toaùn treân ñaøi Ntt = Ntt0 + Nttñ = 2418.48 + 97.35 = 2515.83 kN 2. Xaùc ñònh soá löôïng coïc trong moùng Do moùng chòu taûi leäch taâm, neân soá löôïng coïc caàn thieát ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc coïc Vôùi: b = 1.1 ¸1.5: heä soá taêng soá löôïng coïc do phaûi chòu löïc leäch taâm Vaäy choïn nc = 5 coïc. 3. Caáu taïo ñaøi coïc - Khoaûng caùch giöõa caùc coïc a = 3 x d = 3 x 0.30 = 0.90m - Kích thöôùc ñaøi coïc ñöôïc choïn laø (bxh) = (1.5 x 2.4)m MAËT BAÈNG BOÁ TRÍ COÏC Kieåm tra laïi kích thöôùc ñaøi coïc Dieän tích thöïc ñaøi coïc Fñ = bñ x lñ = 1.5 x 2.4 = 3.6 m2 Taûi troïng thöïc taùc duïng leân ñaøi coïc Nttñ = n.Fñ.gtb.hm =1.2 x 3.6 x 20 x 1.5 = 118.80 kN Toång löïc taùc duïng leân ñeá ñaøi ñöôïc tính laïi : åNtt = Ntt + Nttñ = 2418.48 + 118.80 = 2537.28 kN Kieåm tra ñieàu kieän Vaäy moùng ñaõ choïn ñaûm baûo ñieàu kieän veà söùc chòu taûi cuûa coïc theo tính toaùn. 4. Kieåm tra löïc taùc duïng leân ñaàu coïc Taûi troïng truyeàn xuoáng ñaùy moùng åNtt = Ntt + Nttñ = 2418.48 + 118.80 = 2537.28 kN Taûi troïng doïc truïc lôùn nhaát vaø nhoû nhaát do coâng trình taùc duïng leân coïc trong nhoùm (theo ñieàu 6.1.6 TCXD 205:1998) ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc. Taûi troïng taùc duïng leân ñaàu coïc bieân Trong ñoù: nc = 5 xmax = 0.90 m Vaäy Þ Nttmax = 532.00 kN Þ Ntttb = 507.46 kN Þ Nttmin = 482.91 kN Kieåm tra ñieàu kieän löïc taùc duïng lôùn nhaát truyeàn xuoáng ñaùy moùng Troïng löôïng coïc Þ Vaäy coïc ñuû khaû naêng chòu taûi. Kieåm tra ñieàu kieän löïc taùc duïng nhoû nhaát truyeàn xuoáng daõy moùng bieân (kieåm tra ñieàu kieän choáng nhoå). Þ khoâng caàn kieåm tra coïc choáng nhoå. 5. Kieåm tra söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc 5.1. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng khoái quy öôùc - Khoái moùng quy öôùc coù maët caét laø ABCD Trong ñoù goùc truyeàn löïc : a = jtctb /4 Vôùi Trong ñoù: hi laø chieàu daøy lôùp ñaát thöù i maø coïc ñi qua jtci = jIIi laø trò tính toaùn thöù 2 cuûa goùc ma saùt trong lôùp ñaát thöù i Þ a = jtctb /4 = 15o05’/4 = 3o49’ - Chieàu roäng moùng khoái quy öôùc : BM = B + 2.H.tga = 1.50 + 2x19.4xtg3o49’ = 4.04m - Chieàu daøi moùng khoái quy öôùc LM = L + 2.H.tga = 2.40 + 2x19.4xtg3o49’ = 4.94m Þ FM = BM x LM = 4.04 x 4.94 = 19.97 m2 - Chieàu cao moùng khoái qui öôùc HM = lc + hñ = 19.4 + 1.5 = 20.9 m 5.1.1. Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc Troïng löôïng moùng khoái qui öôùc tính töø ñaùy ñaøi trôû leân maët ñaát tính toaùn Nmqu = BMxLMxhmxgtb = 4.04 x 4.94 x 1.5 x 20= 599.11 kN Trò tieâu chuaån troïng löôïng coïc: Coïc (30x30)cm, daøi 19.4m Nctc = LcxFcxgc= 19.4x0.30x0.30x25= 43.65 kN Troïng löôïng khoái moùng qui öôùc trong phaïm vi caùc lôùp ñaát töø ñaùy ñaøi coïc ñeán ñaùy muõi coïc chöa keå ñeán troïng löôïng coïc (phaûi tröø ñi phaàn theå tích ñaát bò coïc choaùn choã). Nitc = (BM.LM – Fc.nc).hi.gi trong ñoù + hi : chieàu saâu lôùp ñaát thöù i. + gi : dung troïng töï nhieân hoaëc ñaåy noåi (neáu lôùp ñaát ñoù naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm) cuûa lôùp ñaát thöù i + BM = 4.04m chieàu roäng moùng khoái qui öôùc + LM = 4.94m chieàu daøi moùng khoái qui öôùc + Fc = 0.09 m2 dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc + nc = 5: Soá löôïng coïc trong moùng Lôùp ñaát thöù 1: h1t= 1.5m, g1 = 19.8 kN/m3 (treân möïc nöôùc ngaàm) Lôùp ñaát thöù 1: h1d= 4.3m, g1 = 9.8 kN/m3 (döôùi möïc nöôùc ngaàm) Lôùp ñaát thöù 2: h2 = 2.0m, g2 = 10.0 kN/m3 Lôùp ñaát thöù 3: h3 = 10.7m , g3 = 9.1kN/m3 Vaäy toång troïng löôïng khoái moùng qui öôùc trong phaïm vi caùc lôùp ñaát töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc. Troïng löôïng cuûa caùc coïc trong phaïm vi caùc lôùp ñaát Vôùi: : Troïng löôïng tieâu chuaån cuûa caùc coïc Lc = 19.4 m : Toång chieàu daøi coïc nc = 5 coïc : Soá coïc trong moùng hi m : Chieàu saâu lôùp ñaát thöù i - Lôùp ñaát thöù 1: h1 = 5.8 m - Lôùp ñaát thöù 2: h2 = 2.0 m - Lôùp ñaát thöù 3: h3 = 11.6 m Vaäy toång troïng löôïng coïc trong caùc lôùp ñaát Troïng löôïng moùng khoái qui öôùc Trò tieâu chuaån löïc doïc xaùc ñònh ñeán ñaùy moùng khoái qui öôùc Moâmen tieâu chuaån töông öùng troïng taâm khoái moùng qui öôùc (theo phöông Y) Ñoä leäch taâm AÙp löïc tieâu chuaån taïi ñaùy moùng khoái qui öôùc Þ Þ Þ 5.1.2. Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát ôû ñaùy moùng khoái qui öôùc Trong ñoù - ktc = 1: Heä soá ñoä tin caäy (caùc chæ tieâu cô lyù ñaát neàn xaùc ñònh töø keát quaû khaûo saùt ñòa chaát coâng trình) - m1, m2: laàn löôït laø heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuaû neàn vaø heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa nhaø hoaëc coâng trình coù taùc duïng qua laïi vôí neàn, tra theo baûng 3.1/27 saùch Höôùng Daãn Ñoà AÙn Neàn vaø Moùng (GS-TS Nguyeãn Vaên Quaûng – KS Nguyeãn Höõu Khaùng). - m1 = 1.1 (caùt buïi) - m2 = 1.2 (caùt buïi vaø L/H £ 1.5) - gII = g = 19.1(kN/m3) : Troïng löôïng rieâng cuûa lôùp ñaát naèm döôùi muõi coïc. - gII’ : troïng löôïng rieâng trung bình cuûa caùc lôùp ñaát töø muõi coïc (ñaùy moùng khoái quy öôùc) trôû leân. + Lôùp ñaát thöù 1 (töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng): l1 = 5.8m, g1=19.8kN/m3 g1 x l1 = 19.8 x 5.8 = 114.84 kN/m2 + Lôùp ñaát thöù 2: l2 = 2.0m, g2 = 20.0 kN/m3 g2 x l2 = 20.0 x 2.0 = 40.0 kN/m2 + Lôùp ñaát thöù 3: l3= 11.6m, g3 = 19.1 kN/m3 g3 x l3 = 19.1 x 11.6 = 211.56 kN/m2 Þ - CII =30.3 kN/m2 : Löïc dính cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc - jII = 16005’ : Goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc, tra baûng 3-2 ta ñöôïc gía trò A = 0.36, B = 2.58, D = 5.0 - HM = 20.9m : Chieàu cao moùng khoái qui öôùc - Trò soá 1,1 laø keå ñeán söï taêng troïng löôïng rieâng ñaát do ñoùng coïc - Soá 3 keå ñeán söï taêng löïc dính C Þ = 1906.75 kN/m2 Vaäy söùc chòu taûi cuûa neàn thoûa maõn ñieàu kieän: stb< RII vaø smax < 1.2RII vôùi : Þ Ñaát neàn döôùi khoái moùng quy öôùc oån ñònh 6. Kieåm tra ñoä luùn cuûa moùng - Ñieàu kieän - Tính luùn baèng phöông phaùp coäng luùn phaân toá Lôùp ñaát thöù i Li (m) gi (kN/m3) sibt = li.gi (kN/m2) 1 1.5 19.8 59.40 1’ 4.3 9.8 42.14 2 2.0 10.0 20.00 3 11.6 9.1 105.56 - ÖÙng suaát do troïng löôïng baûn thaân taïi ñaùy moùng khoái qui öôùc : szbt = ågi.hi = 59.40 + 42.14 + 20.00 + 105.56 = 227.10 kN/m2 - Öùng suaát gaây luùn taïi moùng khoái qui öôùc : szgl = stb - szbt = 347.01 -227.10 = 119.91 kN/m2 - Chia ñaát neàn döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc thaønh caùc lôùp ñaát baèng nhau vaø baèng : BM/5=0.808 m. ÖÙng suaát gaây luùn giaûm daàn theo ñoä saâu keå töø ñaùy moùng khoái qui öôùc vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau : sgl = koxszgl vôùi ko heä soá tra baûng phuï thuoäc vaøo heä soá cuûa 2Z/BM vaø LM/BM Ñieåm Z 2Z/Bm Ko szgl szbt szgl/szbt 0 0.000 0.00 1.000 227.10 119.91 1.89 1 0.808 0.40 0.894 202.95 135.91 1.49 2 1.617 0.80 0.729 165.67 151.92 1.09 3 2.425 1.20 0.588 133.64 167.92 0.80 4 3.233 1.60 0.469 106.46 183.93 0.58 5 4.041 2.00 0.369 83.73 199.93 0.42 6 4.850 2.40 0.286 65.05 215.93 0.30 7 5.658 2.80 0.220 50.01 231.94 0.22 8 6.466 3.20 0.168 38.23 247.94 0.15 Taïi ñoä saâu Z = 6.466 m keå töø ñaùy moùng khoái quy öôùc, ta coù sZgl = 38.23kN/m2 < 0.2xsZbt = 49.59 kN/m2 . Vaäy ta coù theå xem phaïm vi chòu luùn keát thuùc taïi ñoä saâu HCN = 6.466 m keå töø ñaùy moùng khoái qui öôùc. Ñoä luùn neàn ñöôïc xaùc ñònh S = åSi vôùi e1i vaø e2i tra töø bieåu ñoà ñöôøng cong neùn luùn, phuï thuoäc vaøo P1i vaø P2i P1i = sZbt P2i = sZbt + sZgl Tính ñoä luùn Si taïi vò trí trung bình cuûa phaân lôùp hi Ñieåm Z P1i P2i e1i e2i hi Si 0 0.000 119.91 347.01 1 0.808 135.91 338.86 0.499 0.477 0.808 0.0119 2 1.617 151.92 317.59 0.497 0.479 0.808 0.0097 3 2.425 167.92 301.56 0.494 0.480 0.808 0.0076 4 3.233 183.93 290.39 0.492 0.481 0.808 0.0060 5 4.041 199.93 283.66 0.489 0.482 0.808 0.0038 6 4.850 215.93 280.98 0.488 0.482 0.808 0.0033 7 5.658 231.94 281.95 0.486 0.482 0.808 0.0022 8 6.466 247.94 286.17 0.485 0.482 0.808 0.0016 Toång ñoä luùn S = åSi = 0.046m = 4.6 cm. Theo TCXD 205-1998 veà nhaø daân duïng nhieàu taàng coù khung hoaøn toaøn baèng beâtoâng coát theùp thì ñoä luùn tuyeät ñoái lôùn nhaát cho pheùp laø Sgh = 8cm. Vaäy coâng trình thoaû maõn ñieàu kieän veà ñoä luùn. 7. Tính toaùn coïc chòu taûi troïng ngang 7.1. Tính toaùn coïc chòu taùc duïng cuûa taûi troïng ngang Giaû söû ñaàu coïc ñöôïc ngaøm vaøo ñaøi do ñoù ñaàu coïc chæ chuyeån vò ngang, khoâng coù chuyeån vò xoay. Moâmen quaùn tính tieát dieän ngang cuûa coïc Ñoä cöùng tieát dieän ngang cuûa coïc Eb.I = 2.9x107 x6.75x10-4 = 19575 kN.m2 Chieàu roäng quy öôùc cuûa coïc bc theo TCXD 205 – 1998 + d ³ 0.8m Þ bc = d + 1 + d £ 0.8m Þ bc = 1.5d + 0.5 = 1.5x0.30 + 0.5 = 0.95m Heä soá tính theo coâng thöùc Cz = k.z Chieàu daøi aûnh höôûng: Iah= 2(d + 1) = 2 x (0.30 + 1) = 2.6m Chieàu daøi aûnh höôûng naèm trong lôùp ñaát thöù 1 laø lôùp seùt caùt laãn saïn, maøu naâu nhaït, xaùm xanh, xaùm traéng, traïng thaùi nöûa cöùng (IL = 0.06), tra baûng G.1-TCXD 205-1998 ta ñöôïc heä soá neàn k = 450T/m4 = 4500 kN/m4 Heä soá bieán daïng ñöôïc tính theo coâng thöùc Chieàu daøi tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát ñöôïc tính theo coâng thöùc Le = abd.L = 0.738 x 19.4 = 14.31m Taûi ngang treân ñaàu coïc theo phöông Y Caùc chuyeån vò dHH , dHM , dMH, dMM cuûa coïc ôû cao trình ñaùy ñaøi do caùc öùng löïc ñôn vò ñaët taïi cao trình ñaùy ñaøi. dHH chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän (m/kN) bôûi Ho = 10kN dHM chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän (1/kN) bôûi Mo = 10kNm dMH goùc xoay cuûa tieát dieän (1/kN) bôûi Ho = 10kN dMM goùc xoay cuûa tieát dieän (1/kNm) bôûi Mo= 10kNm Le = 14.31 m > 4m, coïc töïa leân ñaát Þ ta tra baûng G2 – TCXD 205 -1998 ôû doøng cuoái öùng vôùi Le > 4 ñöôïc Ao= 2.441; Bo= 1.621; Co=1.751 Tính chuyeån vò cuûa ñaàu coïc taïi ngaøm Vì ñaàu coïc ngaøm cöùng vaøo ñaùy beä, döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù moät moâment ta goïi ñoù laø moâment ngaøm. Theo phöông Y 7.1.1. Kieåm tra chuyeån vò ngang ñaàu coïc Theo phöông Y Y0tc = dHH.QYtc + dHM.Mftc = 3.11x10-4x5.02 + 2.23x10-4x(-4.64) = 6.0x10-4m = 0.0600 cm Y0tt = dHH.QYtt + dHM.Mftt = 3.11x10-4x5.77 + 2.23x10-4x(-5.34) = 6.91x10-4m = 0.0691 cm Ta thaáy Y0tc + Y0tt = 0.0600 + 0.0691= 0.129 cm < 1 cm Þ Thoaû ñieàu kieän chuyeån vò ngang taïi ñaàu coïc theo phöông Y. 7.1.2. Kieåm tra laïi chuyeån vò xoay cuûa ñaàu coïc Theo phöông Y Yo = Qtt . dMH + Mtt.dMM = 5.77x2.06x10-4 + (-5.34)x2.23.10-4= 0 » 0(rad) Caùc giaù trò chuyeån vò xoay cuûa ñaàu coïc theo caû hai phöông ñeàu gaàn baèng 0. Thoaû ñieàu kieän veà chuyeån vò xoay cuûa ñaàu coïc. 7.1.3.Tính Mz , Qz theo chieàu saâu coïc - Theo phöông Y Vôùi: Y0tt = 6.91.10-4m E.I = 19575kNm2 a = 0.738 m-1 y0 = 0 Mftt = -5.34 kNm QYtt = 5.77 kN Mz = a2.E.I.Yo.A3 - a.E.I.y0.B3 + Mftt.C3 +D3.Qtt/a Þ Mz = 0.7382x19575x6.36x10-4xA3 – 5.34xC3 + D3x5.77/0.738 ÞMz = 0.0736xA3 – 5.34xC3 + 7.822xD3 Qz = a3.E.I.Yo.A4 - a2.E.I.y0.B4 + a.Mftt.C4 + Qtt.D4 ÞQz = 0.7383x19575x6.36x10-4xA4 – 0.738x5.34xC4 + 5.77xD4 ÞQz = 0.0542xA4 –3.94xC4 + 5.77xD4 Vôùi z=ze/a : Chieàu saâu thöïc teá vò trí tieát dieän coïc trong ñaát tính töø ñaùy ñaøi coïc ze: Chieàu saâu tính ñoåi Trong ñoù caùc heä soá ze, A3, B3, C3, D3, A4, B4, C4, D4 tra baûng G.3 – TCXD 205-1998 7.1.4.Giaù trò moment mY (xoay quanh truïc OY) vaø löïc caét QX (theo phöông truïc OX) taïi caùc tieát dieän theo chieàu daøi coïc Zm Ze A3 C3 D3 Mz A4 C4 D4 Qz 0.00 0.0 0.000 1.000 0.000 -5.34 0.000 0.000 1.000 5.77 0.14 0.1 0.000 1.000 0.100 -4.56 -0.005 0.000 1.000 5.77 0.27 0.2 -0.001 1.000 0.200 -3.78 -0.020 0.000 1.000 5.77 0.41 0.3 -0.005 1.000 0.300 -3.00 -0.045 -0.001 1.000 5.76 0.54 0.4 -0.011 1.000 0.400 -2.21 -0.080 -0.003 1.000 5.75 0.68 0.5 -0.021 0.999 0.500 -1.43 -0.125 -0.008 0.999 5.73 0.81 0.6 -0.036 0.998 0.600 -0.64 -0.180 -0.016 0.997 5.68 0.95 0.7 -0.057 0.996 0.699 0.14 -0.245 -0.030 0.994 5.60 1.08 0.8 -0.085 0.992 0.799 0.94 -0.32 -0.051 0.989 5.49 1.22 0.9 -0.121 0.985 0.897 1.75 -0.404 -0.082 0.98 5.31 1.36 1.0 -0.167 0.975 0.994 2.55 -0.499 -0.125 0.967 5.06 1.49 1.1 -0.222 0.96 1.090 3.38 -0.603 -0.183 0.946 4.70 1.63 1.2 -0.287 0.938 1.183 4.22 -0.716 -0.259 0.917 4.23 1.76 1.3 -0.365 0.907 1.273 5.09 -0.838 -0.356 0.876 3.61 1.90 1.4 -0.455 0.866 1.358 5.96 -0.967 -0.479 0.821 2.80 2.03 1.5 -0.559 0.881 1.437 6.49 -1.105 -0.63 0.747 1.77 2.17 1.6 -0.676 0.739 1.507 7.79 -1.248 -0.815 0.652 0.48 2.30 1.7 -0.808 0.646 1.566 8.74 -1.396 -1.036 0.529 -1.11 2.44 1.8 -0.956 0.53 1.612 9.71 -1.547 -1.299 0.374 -3.04 2.58 1.9 -1.118 0.385 1.64 10.69 -1.699 -1.608 0.181 -5.38 2.71 2.0 -1.295 0.207 1.646 11.67 -1.848 -1.966 -0.057 -8.18 2.98 2.2 -1.693 -0.271 1.575 13.64 -2.125 -2.849 -0.692 -15.33 3.25 2.4 -2.141 -0.941 1.352 15.44 -2.339 -3.973 -1.592 -24.97 3.52 2.6 -2.621 -1.877 0.917 17.01 -2.437 -5.355 -2.821 -37.51 3.80 2.8 -3.103 -3.408 0.197 19.52 -2.346 -6.99 -4.445 -53.32 4.07 3.0 -3.541 -4.688 -0.891 17.81 -1.969 -8.84 -6.52 -72.56 4.74 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 9.15 1.074 -13.692 -13.826 -133.67 8. Tính theùp cho ñaøi coïc 8.1.. Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng ñaøi moùng Vôùi kích thöôùc coät lc x bc = 0.4m x 0.6m; hñ = 0.8m Coïc caém vaøo ñaøi 0.1 m Þ h0 = hñ - 0.1 = 0.7 (m) Ñieàu kieän xuyeân thuûng Pxt £ 0.75 x Rkuxtho Vôùi Pxt = (soá coïc ngoaøi phaïm vi xieân thuûng) x Pctb Vôùi chieàu cao cuûa ñaøi nhö vaäy, thaùp choïc thuûng 450 töø chaân coät chuøm ra ngoaøi caùc tim coïc neân khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. 8.2.Tính coát theùp: Xem ñaøi coïc laø moät baûn consol vôùi moät ñaàu ngaøm vôùi coät, ñaàu kia töï do vôùi caùc löïc taùc duïng laø caùc löïc taäp trung do phaûn löïc ñaàu coïc gaây ra. 8.3. Moâmen theo phöông A-A M = 2Pmaxxl1 = 2 x 532.00 x 0.60 = 638.40 kNm Dieän tích coát theùp Trong ñoù : - Ra = 280 MPa (söû duïng theùp CII) - ho = hm – (a + f/2) = 80 – 10 = 70cm laø chieàu cao coù ích cuûa moùng tính töø maët ñaát töï nhieân ñeán troïng taâm theùp chòu neùn Choïn 15f18 coù a = 100 (Fa = 38.17 cm2 ) 8.4. Moâmen theo phöông B-B M = (P1 + P3) x l1 = (532.00+482.91)x 0.25 = 253.73 kNm Dieän tích coát theùp Choïn 12f14 coù a = 200 (Fa = 18.47 cm2 ) V. TÍNH MOÙNG TRUÏC 5-C Taûi troïng taùc duïng: Vôùi: n =1.15: heä soá ñoä tin caäy. Baûng xaùc ñònh giaù trò tieâu chuaån taïi chaân coät Moùng truïc 5-C Ntc(KN) 2528.03 Mtc(KNm) 0.06 Qtc(KN) 0.12 1. Tính toaùn sô boä kích thöôùc ñaøi coïc - Söùc chòu taûi cho pheùp: Qa = 690.78 kN - Moät coïc döôùi ñaùy ñaøi chòu toái ña moät dieän tích a x a = 0.90 x 0.90 = 0.81m2 Vôùi: a = 3 x d = 3 x 0.30 = 0.81 m: khoaûng caùch giöõa caùc caïnh coïc Giaû söû ta söû duïng heát söùc chòu taûi cho pheùp Qa Vaäy 1 m2 ñaùy ñaøi phaûi chòu Vôùi Ptb : öùng suaát trung bình cuûa ñaùy ñaøi Taûi troïng thöïc taùc duïng leân ñaùy ñaøi Ptt0 = Ptb - gtb.h.n = 852.82 – 20 x 1.5 x1,1 = 819.82 kN/m2 Vôùi: gbt = 20.0 kN/m3: dung troïng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát ñaép leân ñaøi - h = 1.5m: chieàu saâu ñaët moùng (tính töø maët ñaát tính toaùn) - n = 1,1: heä soá ñoä tin caäy Dieän tích ñaùy ñaøi coïc sô boä ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc Troïng löôïng cuûa ñaøi coïc vaø ñaát ñaép treân ñaøi Nttñ = n.Fñ.gtb.hm = 1,1 x 3.55 x 20 x 1.5 = 117.02 kN Taûi troïng tính toaùn treân ñaøi Ntt = Ntt0 + Nttñ = 2907.23 + 117.02 = 3024.25 kN 2. Xaùc ñònh soá löôïng coïc trong moùng Do moùng chòu taûi leäch taâm, neân soá löôïng coïc caàn thieát ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc coïc Vôùi: b = 1.1 ¸1.5: heä soá taêng soá löôïng coïc do phaûi chòu löïc leäch taâm Vaäy choïn nc = 6 coïc. 3. Caáu taïo ñaøi coïc - Khoaûng caùch giöõa caùc coïc a = 3 x d = 3 x 0.30 = 0.90m - Kích thöôùc ñaøi coïc ñöôïc choïn laø (bxh) = (1.5 x 2.4)m MAËT BAÈNG BOÁ TRÍ COÏC Kieåm tra laïi kích thöôùc ñaøi coïc Dieän tích thöïc ñaøi coïc Fñ = bñ x lñ = 1.5 x 2.4 = 3.6 m2 Taûi troïng thöïc taùc duïng leân ñaøi coïc Nttñ = n.Fñ.gtb.hm =1.2 x 3.6 x 20 x 1.5 = 118.80 kN Toång löïc taùc duïng leân ñeá ñaøi ñöôïc tính laïi : åNtt = Ntt + Nttñ = 2907.23 + 118.80 = 3026.03 kN Kieåm tra ñieàu kieän Vaäy moùng ñaõ choïn ñaûm baûo ñieàu kieän veà söùc chòu taûi cuûa coïc theo tính toaùn. 4. Kieåm tra löïc taùc duïng leân ñaàu coïc Taûi troïng truyeàn xuoáng ñaùy moùng åNtt = Ntt + Nttñ = 2907.23 + 118.80 = 3026.03 kN Taûi troïng doïc truïc lôùn nhaát vaø nhoû nhaát do coâng trình taùc duïng leân coïc trong nhoùm (theo ñieàu 6.1.6 TCXD 205:1998) ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc. Taûi troïng taùc duïng leân ñaàu coïc bieân Trong ñoù: nc = 6 xmax = 0.90 m Vaäy Þ Nttmax = 504.39 kN Þ Ntttb = 504.34 kN Þ Nttmin = 504.29 kN Kieåm tra ñieàu kieän löïc taùc duïng lôùn nhaát truyeàn xuoáng ñaùy moùng Troïng löôïng coïc Þ Vaäy coïc ñuû khaû naêng chòu taûi. Kieåm tra ñieàu kieän löïc taùc duïng nhoû nhaát truyeàn xuoáng daõy moùng bieân (kieåm tra ñieàu kieän choáng nhoå). Þ khoâng caàn kieåm tra coïc choáng nhoå. 5. Kieåm tra söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc 5.1. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng khoái quy öôùc - Khoái moùng quy öôùc coù maët caét laø ABCD Trong ñoù goùc truyeàn löïc : a = jtctb /4 Vôùi Trong ñoù: hi laø chieàu daøy lôùp ñaát thöù i maø coïc ñi qua jtci = jIIi laø trò tính toaùn thöù 2 cuûa goùc ma saùt trong lôùp ñaát thöù i Þ a = jtctb /4 = 15o05’/4 = 3o49’ - Chieàu roäng moùng khoái quy öôùc : BM = B + 2.H.tga = 1.50 + 2x19.4xtg3o49’ = 4.04m - Chieàu daøi moùng khoái quy öôùc LM = L + 2.H.tga = 2.40 + 2x19.4xtg3o49’ = 4.94m Þ FM = BM x LM = 4.04 x 4.94 = 19.97 m2 - Chieàu cao moùng khoái qui öôùc HM = lc + hñ = 19.4 + 1.5 = 20.9 m 5.1.1. Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc Troïng löôïng moùng khoái qui öôùc tính töø ñaùy ñaøi trôû leân maët ñaát tính toaùn Nmqu = BMxLMxhmxgtb = 4.04 x 4.94 x 1.5 x 20= 599.11 kN Trò tieâu chuaån troïng löôïng coïc: Coïc (30x30)cm, daøi 19.4m Nctc = LcxFcxgc= 19.4x0.30x0.30x25= 43.65 kN Troïng löôïng khoái moùng qui öôùc trong phaïm vi caùc lôùp ñaát töø ñaùy ñaøi coïc ñeán ñaùy muõi coïc chöa keå ñeán troïng löôïng coïc (phaûi tröø ñi phaàn theå tích ñaát bò coïc choaùn choã). Nitc = (BM.LM – Fc.nc).hi.gi trong ñoù + hi : chieàu saâu lôùp ñaát thöù i. + gi : dung troïng töï nhieân hoaëc ñaåy noåi (neáu lôùp ñaát ñoù naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm) cuûa lôùp ñaát thöù i + BM = 4.04m chieàu roäng moùng khoái qui öôùc + LM = 4.94m chieàu daøi moùng khoái qui öôùc + Fc = 0.09 m2 dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc + nc = 5: Soá löôïng coïc trong moùng Lôùp ñaát thöù 1: h1t= 1.5m, g1 = 19.8 kN/m3 (treân möïc nöôùc ngaàm) Lôùp ñaát thöù 1: h1d= 4.3m, g1 = 9.8 kN/m3 (döôùi möïc nöôùc ngaàm) Lôùp ñaát thöù 2: h2 = 2.0m, g2 = 10.0 kN/m3 Lôùp ñaát thöù 3: h3 = 10.7m , g3 = 9.1kN/m3 Vaäy toång troïng löôïng khoái moùng qui öôùc trong phaïm vi caùc lôùp ñaát töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc. Troïng löôïng cuûa caùc coïc trong phaïm vi caùc lôùp ñaát Vôùi: : Troïng löôïng tieâu chuaån cuûa caùc coïc Lc = 19.4 m : Toång chieàu daøi coïc nc = 5 coïc : Soá coïc trong moùng hi m : Chieàu saâu lôùp ñaát thöù i - Lôùp ñaát thöù 1: h1 = 5.8 m - Lôùp ñaát thöù 2: h2 = 2.0 m - Lôùp ñaát thöù 3: h3 = 11.6 m Vaäy toång troïng löôïng coïc trong caùc lôùp ñaát Troïng löôïng moùng khoái qui öôùc Trò tieâu chuaån löïc doïc xaùc ñònh ñeán ñaùy moùng khoái qui öôùc Moâmen tieâu chuaån töông öùng troïng taâm khoái moùng qui öôùc (theo phöông Y) Ñoä leäch taâm AÙp löïc tieâu chuaån taïi ñaùy moùng khoái qui öôùc Þ Þ Þ 5.1.2. Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát ôû ñaùy moùng khoái qui öôùc Trong ñoù - ktc = 1: Heä soá ñoä tin caäy (caùc chæ tieâu cô lyù ñaát neàn xaùc ñònh töø keát quaû khaûo saùt ñòa chaát coâng trình) - m1, m2: laàn löôït laø heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuaû neàn vaø heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa nhaø hoaëc coâng trình coù taùc duïng qua laïi vôí neàn, tra theo baûng 3.1/27 saùch Höôùng Daãn Ñoà AÙn Neàn vaø Moùng (GS-TS Nguyeãn Vaên Quaûng – KS Nguyeãn Höõu Khaùng). - m1 = 1.1 (caùt buïi) - m2 = 1.2 (caùt buïi vaø L/H £ 1.5) - gII = g = 19.1(kN/m3) : Troïng löôïng rieâng cuûa lôùp ñaát naèm döôùi muõi coïc. - gII’ : troïng löôïng rieâng trung bình cuûa caùc lôùp ñaát töø muõi coïc (ñaùy moùng khoái quy öôùc) trôû leân. + Lôùp ñaát thöù 1 (töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng): l1 = 5.8m, g1=19.8kN/m3 g1 x l1 = 19.8 x 5.8 = 114.84 kN/m2 + Lôùp ñaát thöù 2: l2 = 2.0m, g2 = 20.0 kN/m3 g2 x l2 = 20.0 x 2.0 = 40.0 kN/m2 + Lôùp ñaát thöù 3: l3= 11.6m, g3 = 19.1 kN/m3 g3 x l3 = 19.1 x 11.6 = 211.56 kN/m2 Þ - CII =30.3 kN/m2 : Löïc dính cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc - jII = 16005’ : Goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát döôùi muõi coïc, tra baûng 3-2 ta ñöôïc gía trò A = 0.36, B = 2.58, D = 5.0 - HM = 20.9m : Chieàu cao moùng khoái qui öôùc - Trò soá 1,1 laø keå ñeán söï taêng troïng löôïng rieâng ñaát do ñoùng coïc - Soá 3 keå ñeán söï taêng löïc dính C Þ = 1906.75 kN/m2 Vaäy söùc chòu taûi cuûa neàn thoûa maõn ñieàu kieän: stb< RII vaø smax < 1.2RII vôùi : Þ Ñaát neàn döôùi khoái moùng quy öôùc oån ñònh. 6. Kieåm tra ñoä luùn cuûa moùng - Ñieàu kieän - Tính luùn baèng phöông phaùp coäng luùn phaân toá Lôùp ñaát thöù i Li (m) gi (kN/m3) sibt = li.gi (kN/m2) 1 1.5 19.8 59.40 1’ 4.3 9.8 42.14 2 2.0 10.0 20.00 3 11.6 9.1 105.56 - ÖÙng suaát do troïng löôïng baûn thaân taïi ñaùy moùng khoái qui öôùc : szbt = ågi.hi = 59.40 + 42.14 + 20.00 + 105.56 = 227.10 kN/m2 - Öùng suaát gaây luùn taïi moùng khoái qui öôùc : szgl = stb - szbt = 361.74 -227.10 = 134.64 kN/m2 - Chia ñaát neàn döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc thaønh caùc lôùp ñaát baèng nhau vaø baèng : BM/5=0.808 m. ÖÙng suaát gaây luùn giaûm daàn theo ñoä saâu keå töø ñaùy moùng khoái qui öôùc vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau : sgl = koxszgl vôùi ko heä soá tra baûng phuï thuoäc vaøo heä soá cuûa 2Z/BM vaø LM/BM Ñieåm Z 2Z/Bm Ko szgl szbt szgl/szbt 0 0.000 0.00 1.000 227.10 134.64 1.69 1 0.808 0.40 0.894 202.95 150.64 1.35 2 1.617 0.80 0.729 165.67 166.65 0.99 3 2.425 1.20 0.588 133.64 182.65 0.73 4 3.233 1.60 0.469 106.46 198.66 0.54 5 4.041 2.00 0.369 83.73 214.66 0.39 6 4.850 2.40 0.286 65.05 230.66 0.28 7 5.658 2.80 0.220 50.01 246.67 0.20 8 6.466 3.20 0.168 38.23 262.67 0.15 Taïi ñoä saâu Z = 6.466 m keå töø ñaùy moùng khoái quy öôùc, ta coù sZgl = 38.23kN/m2 < 0.2xsZbt = 52.53 kN/m2 . Vaäy ta coù theå xem phaïm vi chòu luùn keát thuùc taïi ñoä saâu HCN = 6.466 m keå töø ñaùy moùng khoái qui öôùc. Ñoä luùn neàn ñöôïc xaùc ñònh S = åSi vôùi e1i vaø e2i tra töø bieåu ñoà ñöôøng cong neùn luùn, phuï thuoäc vaøo P1i vaø P2i P1i = sZbt P2i = sZbt + sZgl Tính ñoä luùn Si taïi vò trí trung bình cuûa phaân lôùp hi Ñieåm Z P1i P2i e1i e2i hi Si 0 0.000 134.64 361.74 1 0.808 150.64 353.59 0.497 0.476 0.808 0.0113 2 1.617 166.65 332.32 0.494 0.478 0.808 0.0087 3 2.425 182.65 316.29 0.492 0.479 0.808 0.0070 4 3.233 198.66 305.12 0.489 0.480 0.808 0.0049 5 4.041 214.66 298.39 0.488 0.481 0.808 0.0038 6 4.850 230.66 295.71 0.486 0.481 0.808 0.0027 7 5.658 246.67 296.68 0.485 0.481 0.808 0.0022 8 6.466 262.67 300.90 0.484 0.480 0.808 0.0022 Toång ñoä luùn S = åSi = 0.0428m = 4.28 cm. Theo TCXD 205-1998 veà nhaø daân duïng nhieàu taàng coù khung hoaøn toaøn baèng beâtoâng coát theùp thì ñoä luùn tuyeät ñoái lôùn nhaát cho pheùp laø Sgh = 8 cm. Vaäy coâng trình thoaû maõn ñieàu kieän veà ñoä luùn. 7. Tính toaùn coïc chòu taûi troïng ngang 7.1. Tính toaùn coïc chòu taùc duïng cuûa taûi troïng ngang Giaû söû ñaàu coïc ñöôïc ngaøm vaøo ñaøi do ñoù ñaàu coïc chæ chuyeån vò ngang, khoâng coù chuyeån vò xoay. Moâmen quaùn tính tieát dieän ngang cuûa coïc Ñoä cöùng tieát dieän ngang cuûa coïc Eb.I = 2.9x107 x6.75x10-4 = 19575 kN.m2 Chieàu roäng quy öôùc cuûa coïc bc theo TCXD 205 – 1998 + d ³ 0.8m Þ bc = d + 1 + d £ 0.8m Þ bc = 1.5d + 0.5 = 1.5x0.30 + 0.5 = 0.95m Heä soá tính theo coâng thöùc Cz = k.z Chieàu daøi aûnh höôûng: Iah= 2(d + 1) = 2 x (0.30 + 1) = 2.6m Chieàu daøi aûnh höôûng naèm trong lôùp ñaát thöù 1 laø lôùp seùt caùt laãn saïn, maøu naâu nhaït, xaùm xanh, xaùm traéng, traïng thaùi nöûa cöùng (IL = 0.06), tra baûng G.1-TCXD 205-1998 ta ñöôïc heä soá neàn k = 450T/m4 = 4500 kN/m4 Heä soá bieán daïng ñöôïc tính theo coâng thöùc Chieàu daøi tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát ñöôïc tính theo coâng thöùc Le = abd.L = 0.738 x 19.4 = 14.31m Taûi ngang treân ñaàu coïc theo phöông Y Caùc chuyeån vò dHH , dHM , dMH, dMM cuûa coïc ôû cao trình ñaùy ñaøi do caùc öùng löïc ñôn vò ñaët taïi cao trình ñaùy ñaøi. dHH chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän (m/kN) bôûi Ho = 10kN dHM chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän (1/kN) bôûi Mo = 10kNm dMH goùc xoay cuûa tieát dieän (1/kN) bôûi Ho = 10kN dMM goùc xoay cuûa tieát dieän (1/kNm) bôûi Mo= 10kNm Le = 14.31 m > 4m, coïc töïa leân ñaát Þ ta tra baûng G2 – TCXD 205 -1998 ôû doøng cuoái öùng vôùi Le > 4 ñöôïc Ao= 2.441; Bo= 1.621; Co=1.751 Tính chuyeån vò cuûa ñaàu coïc taïi ngaøm Vì ñaàu coïc ngaøm cöùng vaøo ñaùy beä, döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù moät moâment ta goïi ñoù laø moâment ngaøm. Theo phöông Y 7.1.1.Kieåm tra chuyeån vò ngang ñaàu coïc Theo phöông Y Y0tc = dHH.QYtc + dHM.Mftc = 3.11x10-4x0.02 + 2.23x10-4x(-0.02) = 2.43x10-6m = 0.00243 cm Y0tt = dHH.QYtt + dHM.Mftt = 3.11x10-4x0.02 + 2.23x10-4x(-0.02) = 2.79x10-6m = 0.000279 cm Ta thaáy Y0tc + Y0tt = 0.000243 + 0.000279= 0.00052 cm < 1 cm Þ Thoaû ñieàu kieän chuyeån vò ngang taïi ñaàu coïc theo phöông Y. 7.1.2.Kieåm tra laïi chuyeån vò xoay cuûa ñaàu coïc Theo phöông Y Yo = Qtt . dMH + Mtt.dMM = 0.02x2.06x10-4 + (-0.02)x2.23.10-4= 0 » 0(rad) Caùc giaù trò chuyeån vò xoay cuûa ñaàu coïc theo caû hai phöông ñeàu gaàn baèng 0. Thoaû ñieàu kieän veà chuyeån vò xoay cuûa ñaàu coïc. 7.1.3.Tính Mz , Qz theo chieàu saâu coïc - Theo phöông Y Vôùi: Y0tt = 2.79x10-6m E.I = 19575kNm2 a = 0.738 m-1 y0 = 0 Mftt = -0.02 kNm QYtt = 0.02 kN Mz = a2.E.I.Yo.A3 - a.E.I.y0.B3 + Mftt.C3 +D3.Qtt/a Þ Mz = 0.7382x19575x2.79x10-6xA3 – 0.02xC3 + D3x0.02/0.738 ÞMz = 0.0002975xA3 – 0.02xC3 + 0.03163xD3 Qz = a3.E.I.Yo.A4 - a2.E.I.y0.B4 + a.Mftt.C4 + Qtt.D4 ÞQz = 0.7383x19575x2.43x10-6xA4 – 0.738x0.02xC4 + 0.02xD4 ÞQz = 0.0002194xA4 –0.02xC4 + 0.02xD4 Vôùi z=ze/a : Chieàu saâu thöïc teá vò trí tieát dieän coïc trong ñaát tính töø ñaùy ñaøi coïc ze: Chieàu saâu tính ñoåi Trong ñoù caùc heä soá ze, A3, B3, C3, D3, A4, B4, C4, D4 tra baûng G.3 – TCXD 205-1998 7.1.4. Giaù trò moment mY (xoay quanh truïc OY) vaø löïc caét QX (theo phöông truïc OX) taïi caùc tieát dieän theo chieàu daøi coïc Zm Ze A3 C3 D3 Mz A4 C4 D4 Qz 0.00 0.0 0.000 1.000 0.000 -0.02 0.000 0.000 1.000 0.02 0.14 0.1 0.000 1.000 0.100 -0.02 -0.005 0.000 1.000 0.02 0.27 0.2 -0.001 1.000 0.200 -0.02 -0.020 0.000 1.000 0.02 0.41 0.3 -0.005 1.000 0.300 -0.01 -0.045 -0.001 1.000 0.02 0.54 0.4 -0.011 1.000 0.400 -0.01 -0.080 -0.003 1.000 0.02 0.68 0.5 -0.021 0.999 0.500 -0.01 -0.125 -0.008 0.999 0.02 0.81 0.6 -0.036 0.998 0.600 0.00 -0.180 -0.016 0.997 0.02 0.95 0.7 -0.057 0.996 0.699 0.00 -0.245 -0.030 0.994 0.02 1.08 0.8 -0.085 0.992 0.799 0.00 -0.32 -0.051 0.989 0.02 1.22 0.9 -0.121 0.985 0.897 0.01 -0.404 -0.082 0.98 0.02 1.36 1.0 -0.167 0.975 0.994 0.01 -0.499 -0.125 0.967 0.02 1.49 1.1 -0.222 0.96 1.090 0.01 -0.603 -0.183 0.946 0.02 1.63 1.2 -0.287 0.938 1.183 0.02 -0.716 -0.259 0.917 0.02 1.76 1.3 -0.365 0.907 1.273 0.02 -0.838 -0.356 0.876 0.01 1.90 1.4 -0.455 0.866 1.358 0.02 -0.967 -0.479 0.821 0.01 2.03 1.5 -0.559 0.881 1.437 0.03 -1.105 -0.63 0.747 0.01 2.17 1.6 -0.676 0.739 1.507 0.03 -1.248 -0.815 0.652 0.00 2.30 1.7 -0.808 0.646 1.566 0.04 -1.396 -1.036 0.529 0.00 2.44 1.8 -0.956 0.53 1.612 0.04 -1.547 -1.299 0.374 -0.01 2.58 1.9 -1.118 0.385 1.64 0.04 -1.699 -1.608 0.181 -0.02 2.71 2.0 -1.295 0.207 1.646 0.05 -1.848 -1.966 -0.057 -0.03 2.98 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.06 -2.125 -2.849 -0.692 -0.06 3.25 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.06 -2.339 -3.973 -1.592 -0.10 3.52 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.07 -2.437 -5.355 -2.821 -0.15 3.80 2.8 -3.103 -3.408 0.197 0.08 -2.346 -6.99 -4.445 -0.22 4.07 3.0 -3.541 -4.688 -0.891 0.07 -1.969 -8.84 -6.52 -0.29 4.74 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.04 1.074 -13.692 -13.826 -0.54 8. Tính theùp cho ñaøi coïc 8.1.. Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng ñaøi moùng Vôùi kích thöôùc coät lc x bc = 0.4m x 0.6m; hñ = 0.8m Coïc caém vaøo ñaøi 0.1 m Þ h0 = hñ - 0.1 = 0.7 (m) Ñieàu kieän xuyeân thuûng Pxt £ 0.75 x Rkuxtho Vôùi Pxt = (soá coïc ngoaøi phaïm vi xieân thuûng) x Pctb Vôùi chieàu cao cuûa ñaøi nhö vaäy, thaùp choïc thuûng 450 töø chaân coät chuøm ra ngoaøi caùc tim coïc neân khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. 8.2.Tính coát theùp: Xem ñaøi coïc laø moät baûn consol vôùi moät ñaàu ngaøm vôùi coät, ñaàu kia töï do vôùi caùc löïc taùc duïng laø caùc löïc taäp trung do phaûn löïc ñaàu coïc gaây ra. 8.3. Moâmen theo phöông A-A M = 2Pmaxxl1 = 2 x 504.39 x 0.60 = 605.27 kNm Dieän tích coát theùp Trong ñoù : - Ra = 280 MPa (söû duïng theùp CII) - ho = hm – (a + f/2) = 80 – 10 = 70cm laø chieàu cao coù ích cuûa moùng tính töø maët ñaát töï nhieân ñeán troïng taâm theùp chòu neùn Choïn 15f18 coù a = 100 (Fa = 38.17 cm2 ) 8.4. Moâmen theo phöông B-B M = (P1 + P2+P3) x l1 = (504.39+504.34+504.29)x 0.25 = 378.25 kNm Dieän tích coát theùp Choïn 12f16 coù a = 200 (Fa = 24.13cm2 ) VI. TÍNH NOÄI LÖÏC TRONG QUAÙ TRÌNH VAÄN CHUYEÅN VAØ CAÅU LAÉP COÏC 1. Khi vaän chuyeån coïc Troïng löôïng coïc treân 1m daøi q = 1.1 x 0.30 x 0.30 x 25 = 2.48 kN/m Mmax = 0.043qL2 = 0.043 x 2.48 x 102 = 10.64kNm SÔ ÑOÀ TÍNH TOAÙN ÑEÅ ÑAËT MOÙC CAÅU KHI VAÄN CHUYEÅN 2. Khi caåu laép coïc Mmax = 0.086 qL2 = 0.086 x 2.48 x 102 = 21.29 kNm SÔ ÑOÀ TÍNH TOAÙN KHI TREO BUOÄC COÏC 3. Tính toaùn vaø boá trí coát theùp cho coïc 3.1. Tính theùp cho coïc - Momen theo chieàu saâu coïc Mmax = 19.52kNm - Momen do vaän chuyeån coïc Mmax = 10.64kNm - Momen do caåu laép coïc Mmax = 21.29kNm Ñeå tính theùp cho coïc ta söû duïng momen lôùn nhaát Mmax = 21.29 kNm Laáy lôùp beâtoâng baûo veä a = 3cm Þ h0 = 30 - 3 = 27cm Choïn 4f18 coù Fachoïn = 10.179 cm2 > Fatt = 2.93 cm2. Vaäy ta choïn 4f18 3.2. Tính theùp laøm moùc treo Tính cho tröôøng hôïp baát lôïi nhaát, khi chæ coù moät moùc caåu thì moùc caåu phaûi chòu moät löïc Choïn theùp 1f18 (Fachoïn = 2.543 cm2) Ñieàu kieän ñeå moùc treo khoâng trò tröôït Trong ñoù: + P = 29.70kN + u = p.d = 3.14x1.6 = 5.024 cm + t :löïc baùm dính giöõa beâtoâng vaø coát theùp, laáy t =20 daN/cm2 Choïn caáu taïo choïn lneo = 60 cm