Tính toán thiết kế trụ

THIẾT KẾ TRỤ V.1. GIỚI THIỆU CHUNG: ● Tên công trình: Thiết kế cầu chính Dự án nút giao phú Thượng ● Địa điểm: Tây hồ – Hà Nội ● Hạng mục tính toán: Tính toán, thiết kế trụ cầu chính ● Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN - 272 - 05. V.2. KẾT CẤU PHẦN TRÊN : - Số lượng dầm : N = 1dầm - Chiều dài tính toán nhịp : L = 30m. - Chiều cao dầm: H = 1.45 m. - Chiều cao gờ đỡ lan can: Hg = 0.6 m. - Chiều cao lan can: Hlc = 0.6 m. - Khổ cầu: B = 15.0 m. - Số làn xe thiết kế: n = 4 Làn. -- Trọng lượng riêng bê tông : γbt = 24.5 kN/m3. - Trọng lượng riêng nước: γn = 10 kN/m3. - Lớp phủ mặt cầu, lớp phòng nước: 100 mm V .3. SỐ LIỆU THIẾT KẾ TRỤ : - Loại trụ: Trụ đặc BTCT. - Loại cọc: Cọc khoan nhồi d = 1000 mm. - Số cọc trong móng: ncọc = 10 Cọc. - Cao độ mặt đất thiên nhiên: MĐTN = + 0.0 m. - Cao độ đỉnh móng: CĐIM =- 0.5 m. - Cao độ đáy móng: CĐĐM = -2.5m. Cấu tạo trụ cầu V .4. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ: V.4.1. Tĩnh tải :(DC) Công thức chung để xác định tĩnh tải là : Pi = Vi . γi Pi : Trọng lượng của cấu kiện. γi : Thể tích các cấu kiện. γi : trọng lượng riêng của các cấu kiện DC: Gồm có + Trọng lượng kết cấu phần trên: trọng lượng bn thân dầm, giá đỡ lan can, lan can... Kết quả tính DC được lấy ra từ chương trình midas civil + Trọng lượng kết cấu phần dưới hay trọng lượng của các bộ phận cấu tạo nên trụ. DW : gồm có + Trọng lượng của các lớp phủ mặt cầu. + Trọng lượng các hạng mục kết cấu và lớp phủ. Vậy ta có thể tổng hợp các trọng lượng như sau : V 4.1.1. Tĩnh tải kết cấu phần trên + thiết bị phụ DC + DW  Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tĩnh tải kết cấu phần trên + thiết bị phụ DC  - Trọng lượng bản thân dầm 10221.4 KN - Trọng lượng gờ chắn đỡ lan can 367.5 KN - Trọng lượng lan can 19.44 KN Tổng cộng 10608.34 KN Tĩnh tải lớp phủ + tiện ích DW - Trọng lượng lớp phủ 905.5 KN V. 4.1.2. Tĩnh tải do các thành phần của trụ STT Hạng mục Thể tích T/Lượng 1 Bệ trụ 140 3430 2 Thân trụ 27.877 682.98 3 Xà mũ 7.736 189.5 4 Tổng cộng 4302.52 Bảng tổng hợp tĩnh tải tại 2 mặt cắt STT Hạng mục Đỉnh móng Đáy móng 1 Bệ trụ 3430 2 Thân trụ 682.98 682.98   3 Xà mũ 189.53 189.53 Tổng cộng 872.52 4302.52 V .4.2. Hoạt tải xe : LL Giá trị của hoạt tải được xuất ra từ chương trình midas : Giá trị hoạt tải LLmax LLmin LL Đơn vị 261 -1875.7 1875.7 kN V .4.3. Lực hãm xe (BR) Lực hãm xe nằm ngang cách phía trên mặt đường là: hBR = 1.8 m. BR = 325 kN. V .4.4. Tải trọng gió tác động lên công trình : Kích thước các bộ phận chắn gió : STT  Hạng mục  Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1 Bề rộng mặt cầu W 15 m 2 Chiều cao dầm và bề dày lớp phủ mặt cầu hg 1.524 m 3 Chiều cao toàn bộ kết cấu trên hs 1.45 m 4 Chiều cao gối hcb 0.4 m 5 Chiều cao lan can  hlc 0.61 m 6 K/c đáy dầm đến trọng tâm chắn gió của KCPT hcg 0.725 m 7 Chiều cao thân trụ  hc 4.55 m 8 Chiều cao bệ trụ h 2.0 m 9 Bề rộng thân trụ  dc 2 m 10 Chiều dày lớp đất phủ trên bệ trụ hso 0.5 m Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức: V = VB . S = 38 m/s. Trong đó: VB = 38 m/s : Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm S : Hệ số điều chỉnh. S= 1 V .4.6. Tải trọng gió tác động lên công trình : V.4.6.1. Tải trọng gió ngang PD với vận tốc 38 m/s : Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp: PD = 0.0006 V2 . At . Cd > 1.8 At (kN). Trong đó : V : Tốc độ gió thiết kế At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái không có hoạt tải tác dụng. Cd : Hệ số cản tra bảng trong quy trình Kết quả được cho trong bảng sau: Kí hiệu Giá trị Đơn vị At 43.5 m2 Cd 1.30 1.8 At 78.3 kN 0.0006 V2 At Cd 48.99 kN PD 78.3 kN Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Z1 1.53 m Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Z2 5.68 m Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Z3 7.68 m * Tải trọng gió tác dụng lên lan can : PD = 0.0006 V2 . At . Cd > 1.8 At (kN). Trong đó: V : Tốc độ gió thiết kế. At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái không có hoạt tải tác dụng. Cd : Hệ số cản. Kết quả được tổng hợp trong bảng sau: Kí hiệu Giá trị Đơn vị At 18.3 m2 Cd 0.8 1.8 At 32.94 kN 0.0006 V2 At Cd 12.68 kN PD 32.94 kN Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Z1 2.56 m Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Z2 6.31 m Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Z3 8.31 m * Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ : Kí hiệu Giá trị Đơn vị At 8.1 m2 Cd 1.00 1.8 At 14.58 kN 0.0006 V2 At Cd 7.02 kN PD 14.58 kN Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Z2 2.525 m Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Z3 4.53 m * Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ : Kí hiệu Giá trị Đơn vị At 0.8 m2 Cd 1 1.8 At 1.44 kN 0.0006 V2 At Cd 0.69 kN PD 1.44 kN Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ Z1 0.2 m Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Z2 4.75 m Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Z3 6.75 m V.4.6.2. Tải trọng gió dọc Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu khác có bề mặt cản gió lớn, song song với tim dọc của kết cấu nhịp, thì phải xét tới tải trọng gió dọc. Tuy nhiên trong trường hợp này, cầu thiết kế không thuộc các dạng trên nên không xét tới tải trọng gió dọc PD. V.4.7. Tải trọng tác dụng lên xe cộ( WL) Tải trọng ngang cầu gió lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1.8m so với mặt đường. Phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75kN/m tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1.8m so với mặt đường. WLngang = 45 KN WLdọc = 22.5 KN Bảng tổng hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh móng: TTGH Hệ số tải trọng gi Gravity Dọc cầu Ngang cầu gDC gDW gLL,gBR gCE,gPL gWS gWL gWA N Hy KN Mx KNm Hx KN My KNm Sử dụng 1 1 1 0.3 1 1 13875.1 347.5 2254.83 161.16 1226.1 Cờngđộ I 1.25 1.50 1.75 0.00 0.00 1.00 18508.1 568.75 2539.47 136.47 1129.2 Cờngđộ II 1.25 1.50 0.00 1.40 0.00 1.00 15225.6 0.00 0.00 178.16 973.1 Cờngđộ III 1.25 1.50 1.35 0.10 1.00 1.00 17757.8 461.25 2762.72 163.1 1312.9 Bảng tổ hợp tải trọng xét tại mặt cắt đáy móng: TTGH Hệ số tải trọng gi Dọc trục Dọc cầu Ngang cầu gDC gDW gLL,gBR gCE,gPL gWS gWL gWA N Hy KN Mx KNm Hx KN My KNm Sử dụng 1 1 1 0.3 1 1 16399.6 347.5 2759.83 161.2 1548.6 Cờngđộ I 1.25 1.50 1.75 0.00 0.00 1.00 23992.7 568.8 3108.22 136.5 1402.1 Cờngđộ II 1.25 1.50 0.00 1.40 0.00 1.00 20710.2 0.00 0.00 178.2 1330.3 Cờngđộ III 1.25 1.50 1.35 0.10 1.00 1.00 23242.4 461.3 3381.47 163.0 1639 V.5. KIỂM TOÁN : V.5.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng : Dữ liệu ban đầu - Bề rộng mặt cắt nguyên b, bw = 5.00 m - Chiều cao mặt cắt nguyên h = 2.00 m - Diện tích mặt cắt nguyên Ag = 9.14000 m2 Quy đổi mặt cắt ngang về hình chữ nhật có mô men quán tính tương đương - Bề rộng mặt cắt b, bw = 2.00 m - Chiều cao mặt cắt h = 4.57 m - Chiều cao có hiệu của mặt cắt d = 4.47 m - Chiều dày lớp phủ bê tông dc = 0.10 m Các kích thước hình học của mặt cắt đỉnh móng h b F m m m2 4.57 2 9.14 Các thông số kỹ thuật của trụ : - Cường độ thép fy = 420.00 MPa - Mô đun đàn hồi của thép Es = 200000 Mpa - Cường độ bê tông fc = 35.00 Mpa - Trọng lượng riêng bê tông gc = 24.50 kN/m3 - Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 30849.75 Mpa Bảng tổ hợp tải trọng tới mặt cắt đỉnh móng TTGH Dọc trục Dọc cầu Ngang cầu N Hy Mx Hx My KN KN KNm KNm KNm Sử dụng 13875.12 347.5 2875.22 161.16 1226.09 Cườngđộ I 18508.12 568.75 4705.84 136.47 1129.19 Cườngđộ II 15225.65 0.00 0.00 178.16 973.06 Cườngđộ III 17757.84 461.25 3816.38 163.01 1312.92 V.5.1.1 Tính toán cấu kiện chịu nén (Theo điều 5.7.4): V.5.1.1.1. Lý thuyết tính toán ● Xác định Mrx và Mry: sức kháng tính toán theo trục x và y (Nmm) Mrx = j . As . fy . (ds - ) Trong đó: j = 0.9 với cấu kiện chịu uốn. ds: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới mép ngoài cùng chịu nén (trừ đi lớp bêtông bảo vệ và đường kính thanh thép). fy: giới hạn chảy của thép. As: bố trí sơ bộ rồi tính diện tích thép cần dùng theo cả hai phương. c = a = c b1; b1 = 0.85. b : bề rộng mặt cắt (theo mỗi phương là khác nhau). Xét tới hiệu ứng độ mảnh: + Tính các bán kính quán tính rx , ry = chú ý là tính cho mặt cắt nguyên. + Chiều dài thanh chịu nén lu: phụ thuộc vào chiều cao cấu kiện cần tính toán. + Tính tỉ số độ mảnh: Trong đó: K: hệ số chiều dài hữu hiệu, với cột không thanh giằng, K = 2. Nếu < 22 thì bỏ qua hiệu ứng độ mảnh. Nếu 2.2 < < 100 thì có xét hiệu ứng độ mảnh, tức là trị số Mux, Muy sẽ được nhân thêm hiệu ứng độ mảnh (hệ số khuếch đại moment). Hệ số khuếch đại moment: db = ³ 1 (theo Giáo trình Thiết kế kết cấu bêtông theo tiêu chuẩn ACI"). Cm = 1. j = 0.75 Pe: lực nén dọc trục Euler. E: mođun đàn hồi của bêtông. I: moment quán tính mặt cắt với trục đang xét. ● Xác định theo công thức (b): (còn gọi là phương pháp số đo Bresler) = + - - Tính ra trị số Prxy , so sánh với Pu, nếu lớn hơn là đạt. - Xác định Prx, Pry: sức chịu tải dọc trục nhân hệ số tương ứng ex và At (hàm lượng cốt thép). rt = = Từ hai giá trị rt và ex , tra hình A9 hoặc A10, A11 hoặc cả 3 hình để tìm ra các giá trị Prx và Pry. Nội suy tuyến tính, phụ thuộc vào g. g : tỉ số khoảng cách giữa các tâm của các lớp thanh cốt thép ngoài biên trên toàn bộ chiều dày cột. g = = Sau khi tra bảng được giá trị . Cách tính Pry hoàn toàn tưng tự. Từ đó tính được f.Prx. - Xác định f.Po, tra đồ thị ứng với rt vừa tìm được ở trên, chú ý vì e = 0 nên cắt trục thẳng đứng tại đâu, thì đó là giá trị cần tìm. Tính = + - V.5.1.1.2. Nội dung kiểm toán : Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cườngđộ I. với N = 18508 KN Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều (Theo điều 5.7.4.5) . - Nếu Pu > 0.1 f f'c Ag thì kiểm tra theo điều kiện: = + - Þ đạt - Nếu Pu > 0.1f f'c Ag thì kiểm tra theo điều kiện: + £ 1 i Þ đạt Cụ thể như sau:  Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị f Hệ số sức kháng đối với cấu kiện chịu nén dọc trục f 0.75 Ag Diện tích mặt cắt nguyên Ag 9.14 m2 Pu Lực dọc trục tính toán lớn nhất Pu 18508.1 kN Po = 0.85 f'c (Ag - Ast) + Ast . fy Po kN 0.1 f f'c Ag 27420 kN Vậy tiến hành kiểm toán theo công thức + £ 1 Xác định khả năng chịu lực của thân trụ theo các hướng b Rc•Fd Ra•Fa a x a' Rac•F'a Fd Các dữ liệu Ngang cầu Dọc cầu Đơn vị • Mô men tính toán Mu 1129.19 4705.84 kN.m • Lực cắt tính toán Vu 136.47 568.75 kN • Chiều cao mặt cắt h 4570.00 2000.00 mm • Bề rộng mặt cắt b 2000.00 4570.00 mm • Diện tích mặt cắt Ac 9140000 9140000 mm2 • Mô men quán tính Ig 1.6E+13 3.0E+12 mm4 • Cốt thép chịu kéo: dc 100.00 100.00 mm K/c tới mép bê tông chịu kéo Æ 25.00 25.00 mm Đường kính n 20.00 32.00 Số lượng As 10134.00 16214.4 mm2 Tổng diện tích • Cốt thép chịu nén: 100.00 100.00 mm K/c tới mép bê tông chịu nén dc 25.00 25.00 mm Đường kính Æ - - Số lượng n - - mm2 Tổng diện tích A's • Cốt thép chịu cắt: Đường kính Æ 13.00 13.00 mm Số lượng n 6.00 6.00 Bước cốt đai s 600.00 600.00 mm Tổng diện tích Av 760.20 760.20 mm2 V.5.1.2. Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ V.5.1.2.1 Lý thuyết tính toán: - Sức kháng cắt Vn: Trong đó Vc = 0.083 . b .. bv . dv b : hệ số chỉ khả năng bị nứt chéo khi truyền lực, b = 2. Vs = S : cự li giữa các cốt đai. Av : diện tích cốt thép đai. θ : góc nghiêng của ứng suất nén chéo, θ = 45o. α = 90o: góc nghiêng của cốt đai so với trục dọc. - Tính Vr = jv . Vn Trong đó: j = 0.9 - Kiểm tra: Nếu V.5.1.2.2. Nội dung kiểm toán: Kết quả kiểm toán được thể hiện trong bảng sau: V.5.1.3. Kiểm tra nứt : (theo điều 5.7.3.4) V.5.1.3.1. Lý thuyết tính toán: Tổ hợp dùng để kiểm toán là Sử Dụng. - Điều kiện kiểm toán - Tính: fsa = Trong đó: dc : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép ngoài cùng tới mép ngoài bêtông. + Xác định trọng tâm đám cốt thép G, tính được hG. + Xác định diện tích A (lấy phần diện tích bêtông có cùng trọng tâm với trọng tâm đám cốt thép rồi đem chia cho số lượng thanh có trong mặt cắt). Chú ý nếu trong mặt cắt có các thanh khác nhau về diện tích một thanh (to nhỏ khác nhau) thì phải qui về thanh tương đương bằng cách: Số thanh tương đương n = Trong đó: As : diện tích toàn bộ thép. Z = 30000 N/mm. - Tính 0.6 . fy - Tính fs : ứng suất kéo trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng. fs = Trong đó Ms: moment ở trạng thái giới hạn sử dụng. - Tính r.n Suy ra: k = - rn Khi đó j = 1 - V.5.1.3.2. Nội dung kiểm toán Tổ hợp dùng để kiểm tra là Sử dụng. Mx = 2254.83 kNm. My = 2647.37 kNm. Điều kiện: ứng suất trong cốt thép thường không vượt quá fs < fsa và fs < 0.6 fy Trong đó: fs = fsa : ứng suất trong cốt thép thường ở TTGHSD,fsa= Mx,My : Giá trị mô men lớn nhất của tổ hợp tảI trọng sử dụng As : Tổng diện tích cốt thép chịu kéo. n : Tỉ số mô đun đàn hồi, n = r : Hàm lượng cốt thép, r = k = - r . n + j = 1 - Kết quả kiểm toán: V.5.2. Kiểm toán mặt cắt đáy móng : Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị - Bề rộng bệ cọc  b, bw 5 m - Chiều dài bệ cọc d 14 m - Chiều cao bệ cọc h 2.00 m - Chiều dày lớp phủ bê tông dc 0.1 m - Cường độ thép fy 420.00 MPa - Mô đun đàn hồi của thép Es 200000 MPa - Cường độ bê tông fc 35.00 MPa - Trọng lượng riêng bê tông gc 24.50 kN/m3 - Mô đun đàn hồi bê tông Ec 30849.75 MPa - Số cọc trong móng n 10 cọc - Đường kính cọc dcọc 1.0 m Kiểm tra cấu kiện chịu uốn Tổ hợp dùng để kiêm tra Cườngđộ III Mx 3381.47 kNm N 10838.14 kN Sức kháng uốn của cấu kiện Mr = f Mn f Hệ số sức kháng f = 0.90 As Diện tích cốt thép thờng chịu kéo = 6 D 22 As = 26980.8 mm2 A's Diện tích cốt thép thờng chịu nén = 0 D 16 A's = 0.00 mm2 fy Giới hạn chảy quy định của cốt thép fy = 420.00 MPa f'y Giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén f'y = 420.00 MPa ds Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén ds = 1910.00 mm d's Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu nén đến mép chịu kéo d's = 1910.00 mm b1 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất b1 = 0.85 hf Chiều dày bản cánh chịu nén hf = 0.00 mm a Chiều dày khối ứng suất tơng đương a = 84.65 mm c Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén c = 99.58 mm Mn Sức kháng danh định (N.mm) Mn = 21164.40 kNm Mr Sức kháng tính toán Mr = 19047.96 kNm Kết luận : Mx Đạt . V.6. TÍNH TOÁN CỌC KHOAN NHỒI V6.1 Sức chịu tải của cọc: Các thông số kỹ thuật của cọc: Số cọc trong móng ncọc=10 cọc Đường kính cọc khoan nhồi f =1 m Modul đàn hồi bêtông chế tạo cọc E= 2.7E+07 KN/m2. Khoảng cách giữa các cọc theo phương dọc x 3 m Khoảng cách giữa các cọc theo phương ngang y 3 m Chiều sâu hạ cọc trong đất h1= 6 m Chiều dáy lớp đất thứ hai h2= 7.5 m Chiều dáy lớp đất thứ ba h3= 9 m Chiều dài tự do của cọc lo = 1.5 m Sức chịu tải của cọc được tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-01) QR=jpqQP+jqsQS với: Qp = qp Ap (10.7.3.2-3) Qs = qs As (10.7.3.2-4) trong đó: Qp = sức kháng mũi cọc (N) Qs = sức kháng thân cọc (N) qp = sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) qs = sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) As = diện tích bề mặt thân cọc (mm2) Ap = diện tích mũi cọc (mm2) jqp = hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét jqp = 0.55. jqs = hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét jqs = 0.65, Đối với đất cát jqs = 0.55. Khí tính sức kháng thành bên bỏ qua 1.5m chiều dài cọc tính từ mặt đất trở xuống và 1D tính từ chân cọc trở lên. Bảng 10.7.1 – Sức chịu tải của cọc theo ma sát thành bên Số lớp đất Chiều dày thực (m) Chiều dày tính toán (m) Loại đất N Su qs (dính) (Mpa) qs (rời) (Mpa) Qs (kN) Lớp 1 6 4.5 Rời 12 0.03 190.76 Lớp2 7.5 7.5 Rời 23.5 0.05875 622.6 Lớp 3 9 9 Rời 35 0.0875 1112.74 Lớp 4 8.5 7.5 Dính 50 0.6 0.35 0.21 3214.58 Tổng 34.5 5140.67 Sức chịu tải tại đơn vị tại mũi cọc được xác định như sau: qp = NcSu £ 4 (10.8.3.3.2-1) ở đây: Nc = 6[1+ 0,2 (Z/D)] £ 9 (10.8.3.3.2-2) trong đó: D = đường kính cọc khoan (mm) Z = độ xuyên của cọc khoan (mm) Su = cường độ kháng cắt không thoát nước (MPa), Su = 0.6 Nc = 6[1+0.2(7.5/1)] = 15 > 9, lấy Nc = 9 qp = 9*0.6 = 5.4>4, lấy qp = 4. Sức chịu tải tại mũi cọc QRmũicọc = =jpq qp Ap = 0.55x4x0.785x1000 = 1727kN Tổng sức chịu tải của một cọc đơn QR = 5140.67 + 1727kN = 6867.67 kN Số cọc cần bố trí N = 1.5x= 1.5x cọc Bố trí các cọc như sau: Hình 10.7.1 – Mặt bằng bố trí cọc khoan nhồi V6.2 Kiểm toán sức chịu tải cọc theo đất nền V.6.2.1 Tính toán nội lực cọc theo khung phẳng dọc Các số liệu để tính toán nội lực: Số cọc trong móng N 10 cọc Đường kính cọc khoan nhồi D 1.0 m Khối lượng riêng bê tông cọc khoan nhồi yc 2400 kg/m3 Cường độ chịu nén bê tông cọc khoan nhồi f'c 30 Mpa Modul đàn hồi bêtông chế tạo cọc E 2.68x107 KN/m2 Khoảng cách giữa các cọc theo phương dọc x 3 m   Khoảng cách giữa các cọc theo phương ngang y 3 m Chiều sâu hạ cọc trong đất h 31 m Chiều dày lớp đất thứ nhất h1 6 m Chiều dày lớp đất thứ hai h2 7.5 m Chiều dày lớp đất thứ ba h3 9 m Chiều dày lớp đất thứ tư h4 8.5 m Chiều dài tự do của cọc lo 0 m Tính toán nội lực trong cọc Diện tích 1 cọc Acọc 0.785 m2 Mômen quán tính Icọc 0.049 m4 Momen chống uốn Wcọc 0.098 m3 Độ cứng khi chịu nén EA 2.10x107 KN Độ cứng khi chịu uốn EI 1.31x106 KNm2 Hệ số hình dạng tiết diện ngang kf 0.9 Hệ số ảnh hưởng tương hỗ k 1.2 Chiều rộng tính toán cọc khoan b 1.050 m Chiều dày lớp đất ứng suất không phụ thuộc m hm 5.000 m Hệ số tỷ lệ của lớp đất thứ 1 m1 4000 m Giá trị tính đổi của hệ số tỷ lệ m m 4000 Hệ số biến dạng ac 0.317 Chiều sâu tính đổi z z 5.000 m Hệ số ảnh hởng đất nền quanh cọc kh 0 Hệ số phụ kd -979.715 Các chuyển vị đơn vị dHH 4.225x10-5 m Ta có hệ phương trình chính tắc như sau: 2x106v + 0.u + 0.w = 14574.292 0.v + 499267.6u -1321725w = 3663.67 0.v - 1321725u + 56317038w = 12567.602 Giải hệ phương trình ta tính được các chuyển vị: chuyển vị đứng v = 0.00647m chuyển vị ngang u = 0.00845m góc xoay w = 0.000421rad Từ đó tính được Po = 2890.1 kN, Ho = 457.96kN, Mo = 1693.8kNm Po + Trọng lượng cọc = 2890.1 + 608.68 = 3498.78kN Đạt. V6.2.2 Tính nội lực cọc theo khung phẳng ngang Bề rộng tính toán của cọc att = 0.9(1.5+1) = 2.25m Hệ số tỉ lệ m = 4000 Tổ hợp nội lực tính toán: Lực ngang Lực dọc Mô men H(kN) P(kN) M(kN.m) 764.71 10838.14 3381.47 Các giá trị của hàm số ảnh hưởng A1 B1 A2 B2 A3 B3 A4 B4 -5.8533 -5.9499 -6.5331 -12.1581 -1.61428 -11.73066 9.24368 -0.35762 C1 D1 C2 D2 C3 D3 C4 D4 -0.9267 4.5478 -10.6084 -3.76647 -17.9186 -15.0755 -15.6105 -23.1401 Bảng tính giá trị mômen theo chiều sâu z: ztd =a*h A3 B3 C3 D3 a^2*E*J a^3*E*J a Mz z 0 0 0 1 0 163606.8 57762 0.35 1694 0 0.1 -0.00017 -0.00001 1 0.1 163606.8 57762 0.35 1823 0.28 0.2 -0.00133 -0.00013 0.99999 0.2 163606.8 57762 0.35 1946 0.57 0.3 -0.00450 -0.00067 0.99994 0.3 163606.8 57762 0.35 2060 0.85 0.4 -0.01067 -0.00213 0.99974 0.4 163606.8 57762 0.35 2160 1.13 0.5 -0.02083 -0.00521 0.99922 0.4999 163606.8 57762 0.35 2244 1.42 0.6 -0.03600 -0.01080 0.99806 0.5997 163606.8 57762 0.35 2310 1.7 0.7 -0.05716 -0.02001 0.99580 0.6993 163606.8 57762 0.35 2357 1.98 0.8 -0.08531 -0.03413 0.99181 0.7985 163606.8 57762 0.35 2383 2.27 0.9 -0.12144 -0.05466 0.98524 0.897 163606.8 57762 0.35 2390 2.55 1 -0.16652 -0.08329 0.97501 0.9944 163606.8 57762 0.35 2377 2.83 1.1 -0.22151 -0.12192 0.95975 1.0902 163606.8 57762 0.35 2345 3.12 1.2 -0.28736 -0.17260 0.93783 1.1834 163606.8 57762 0.35 2295 3.4 1.3 -0.36495 -0.23760 0.90727 1.2732 163606.8 57762 0.35 2228 3.68 1.4 -0.45514 -0.31934 0.86574 1.3582 163606.8 57762 0.35 2147 3.97 1.5 -0.55869 -0.42039 0.81054 1.4368 163606.8 57762 0.35 2053 4.25 1.6 -0.67628 -0.54348 0.73858 1.507 163606.8 57762 0.35 1947 4.53 1.7 -0.80846 -0.69144 0.64637 1.5662 163606.8 57762 0.35 1832 4.82 1.8 -0.95562 -0.86715 0.52997 1.6116 163606.8 57762 0.35 1710 5.1 1.9 -1.11794 -1.07357 0.38503 1.6397 163606.8 57762 0.35 1581 5.38 2 -1.29532 -1.31361 0.20677 1.6463 163606.8 57762 0.35 1449 5.66 2.2 -1.69331 -1.90568 -0.27084 1.5754 163606.8 57762 0.35 1180 6.23 2.4 -2.14113 -2.66328 -0.94872 1.352 163606.8 57762 0.35 913 6.8 2.6 -2.62120 -3.59990 -1.87698 0.9169 163606.8 57762 0.35 659 7.36 2.8 -3.10333 -4.71752 -3.10669 0.1976 163606.8 57762 0.35 426 7.93 3 -3.54050 -5.99984 -4.68446 -0.891 163606.8 57762 0.35 221 8.5 3.5 -3.88800 -9.54425 -10.30603 -5.842 163606.8 57762 0.35 88 9.91 4 -1.55000 -11.73066 -17.91860 -15.08 163606.8 57762 0.35 57 11.33 Mô men lớn nhất Mu = 2390kNm, tại độ sâu h = 2.55m. V6.3 Kiểm toán cọc: Thông số về tiết diện cọc: Đường kính cọc D = 1000 mm Diện tích cọc As = 785000 mm2 Quy đổi tiết diện tròn của cọc về tiết diện vuông cùng diện tích: d b, bw h dc Cạnh của tiết diện vuông:a = 1329mm Chiều rộng mặt cắt b, bw = 886mm Chiều cao mặt cắt ds = 886mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt ds = 821.5mm Chiều dày lớp phủ bê tông dc = 50mm Cường độ chịu kéo của cốt thép fy = 420Mpa Cường độ chịu nén của bê tông fc = 30 Mpa Bố trí 11 thanh No29, đường kính danh định 28.7mm, diện tích một thanh 645 mm2. V.6.3.1 Kiểm toán sức kháng uốn Theo điều 5.7.3.2.1 22TCN-272-05 sức kháng uốn tính toán được tính như sau: Mr = Mn Trong đó Mn = Sức kháng uốn danh định = Hệ số sức kháng quy định ở điều 5.5.4.2, = 0.9 Vậy Mr = 0.9Mn. Theo 5.7.3.2.3 22TCN-272-05, sức kháng uốn danh định của mặt cắt chữ nhật được tính như sau: Mn = Asfy(ds - ) (N.mm) Trong đó: As = Diện tích cốt thép thường (mm2), As = 8582.4mm2 fy = giới hạn chảy của cốt thép thường, fy = 420Mpa ds = chiều cao có hiệu của mặt cắt, ds = 821.5mm = Hệ số quy đổi hình khối ứng suất, = 0.85 c = khoảng cách tử thớ ngoài cùng chịu nén đến vị trí trục trung hoà c = = 170.94mm a = c= 145.3 Mr = 0.9Mn = 2429.4kN > Mu = 2390kN => Đạt. V.6.3.2 Kiểm toán sức kháng cắt Sức kháng cắt danh định, Vn, phải được xác định bằng trị số nhỏ hơn của : Vn = Vc + Vs (5.8.3.3-1) Vn = 0,25 bv dv (5.8.3.3-2) trong đó : Vc = 0,083 b bv dv (5.8.3.3-3) (5.8.3.3-4) ở đây : bv = bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong chiều cao dv được xác định trong Điều 5.8.2.7 (mm), bv = 821.5mm dv = chiều cao chịu cắt hữu hiệu được xác định trong Điều 5.8.2.7 (mm), dv = max(0.9de, 0.72h). s = cự ly cốt thép đai (mm), s = 150mm b = hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định trong Điều 5.8.3.4. b = 2 q = góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong Điều 5.8.3.4 (độ), 45 a = góc nghiêng của cốt thép ngang đối với trục dọc (độ) Av = diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2). Bố trí Cốt đai No16 @ 150mm, Av = 397mm2. Sức kháng cắt tính toán Vr = Vn Trong đó = Hệ số sức kháng lấy theo điều 5.8.3.3 22TCN-272-05, = 0.9 Vc = 0,083 b bv dv = 639 kN = 914kN 0,25 bv dv = 5095 kN Vậy Vr = 0.9x(639 + 914) = 1398kN > Vu Đạt.