Tính toán và thiết kế móng

CHÖÔNG II: TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ MOÙNG ¾™˜¾ PHÖÔNG AÙN I: MOÙNG COÏC EÙP BTCT ¾™˜¾ I. CHOÏN CHIEÀU SAÂU ÑAËT ÑAØI COÏC - Ñaët ñaøi coïc trong lôùp ñaát thöù 2 laø lôùp buøn seùt. - Chieàu saâu choân moùng so vôùi maët ñaát thieân nhieân: hm= 1.85 + 1.3 + 1 = 4.15 m (Chieàu saâu töø maët ñaát töï nhieân ñeán maët saøn taàng haàm laø 1.85m, chieàu cao ñaøi choïn sô boä laø hñ= 1.3m, chieàu cao töø saøn taàng haàm ñeán coå moùng 1m). - Ñaøi coïc ñöôïc söû duïng baèng beâtoâng maùc 250, theùp AII. II. CHOÏN LOAÏI VAÄT LIEÄU VAØ KEÁT CAÁU COÏC - Söû duïng coïc beâtoâng coát theùp 35´ 35 cm ñuùc saün daøi 12.5 m coù : + Beâtoâng maùc 250 : Rn = 110 kG/cm2 + Theùp AII : Ra = 2800 kG/cm2 III. XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC * Söùc chòu taûi cuûa coïc theo ñieàu kieän ñaát neàn Tính söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát neàn (trích phuï luïc A - TCXD 205-1998) Qa = Trong ñoù: ktc laø heä soá ñoä tin caäy ñöôïc laáy nhö sau : ktc = 1.4 Qtc = m´(mR ´qp´Ap + u´Smfi´fsi´li) qp : cöôøng ñoä tính toaùn chòu taûi cuûa ñaát ôû muõi coïc. fsi : cöôøng ñoä tính toaùn cuûa lôùp thöù i theo maët xung quanh coïc. m : heä soá laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy m =1 mR , mfi : caùc heä soá laøm vieäc cuûa ñaát laãn löôïc ôû muõi coïc vaø maët beân cuûa coïc coù keå ñeán aûnh höôûng cuûa phöông phaùp haï coïc ñeán söùc choáng tính toaùn cuûa ñaát li : chieàu daøy cuûa lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi coïc. Ap , u : dieän tích tieát dieän vaø chu vi tieát dieän coïc. Ta coù: mR = 1.1 mfi = 1 qp = 459 T/m² u = 4 x 0.35 = 1.4m Ap = 0.35x0.35=0.1225m² Ñeå tính fs ta chia ñaát thaønh töøng lôùp vôùi chieàu daøy li nhö hình veõ: Do lôùp ñaát 2 laø ñaát buøn coù ñoä seät IL = 1.25 neân ma saùt beân raát nhoû, do ñoù trong tính toaùn khoâng keå ñeán ma saùt beân phaàn coïc trong lôùp soá 2. Xaùc ñònh fs1: Z1 = 14.35m, Tra baûng ñöôïc fs1 = 7.41 + 7.41´0.3 = 9.633 (Do lôùp caùt chaët neân taêng theâm 30%). ® uSmf fsili = 1.4´1´9.633´2 = 26.97 T ® mR qpAp = 1.1´ 459´ 0.1225 = 61.85T Þ Qtc =m(mR qpAp + uSmffsili) = 88.82T Vaäy: Qa = = =63.44T IV. THIEÁT KEÁ MOÙNG KHUNG TRUÏC 6 IV.1. TÍNH MOÙNG 6A: (M1) Taûi troïng taùc duïng xuoáng moùng 6A: Taûi Coät Nmax(T) Mtö(T.m) Qtö(T) Tính toaùn 6A -317.62 -17.2 -9.56 Tieâu chuaån 6A -276.2 -14.95 -8.3 IV.1.1. Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc ñaøi coïc - Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø 3d = 3´ 0.35= 1.05 m - ÖÙng suaát trung bình döôùi ñeá ñaøi : =57.54 T/m2 (vôùi Pc = Qa = 63.44T) - Dung troïng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: gtb = 2 T/m³ - Dieän tích ñaøi coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau: Fñ = 5.99 m2 - Kích thöôùc moùng ñöôïc choïn laø : 2.4´ 3.1 m (Fñ=7.44 m2) - Troïng löôïng ñaøi vaø ñaát phuû leân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Qñ = n . Fñ . gtb . hm = 1.1´7.44´2´ 2.3 = 37.65 T IV.1.2. Xaùc ñònh soá löôïng coïc n== 7.84 - Choïn n = 8 coïc - Khoâng xeùt ñeán heä soá nhoùm do khoaûng caùch giöõa caùc coïc :3d £ a £ 6d neân aûnh höôûng laãn nhau giöõa caùc coïc coù theå boû qua (Neàn vaø moùng–Nguyeãn Vaên Quaûng, trang 301) - Boá trí coïc vaø ñaøi nhö hình veõ: IV.1.3 . Caáu taïo vaø tính toaùn ñaøi coïc - Choïn chieàu daøi coïc choân vaøo ñaøi : h1= 15 cm Vôùi chieàu cao ñaøi laø hñ =1.1m, thì ñaàu coïc naèm ôû phaïm vi hình thaùp choïc thuûng neân khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. (Xem hình veõ) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh : Ntt = 317.62+37.65=355.3T - Taûi taùc duïng leân coïc : Pm = ± åMtt = Mtt + Qtt ´ 2.3 =17.2+9.56´ 2.3 =39.2Tm xmax =1.2 m åxi2 = 4´ 1.22 + 2´0.62 = 6.48m2 Þ Pm = ± = 44.4 ± 7.26 pmax =51.66 (T) pmin =37.14 ptb = =44.4 - Nhaän xeùt : pmax £ Pc =63.44 T, pmin > 0 -Vì taûi taùc duïng leân haøng coïc bieân nhoû hôn söùc chòu taûi cuûa coïc, cho neân thieát keá nhö treân laø hôïp lyù . Vaø Pmin > 0 neân khoâng caàn kieåm tra choáng nhoå. IV.1.4. Kieåm tra oån ñònh cuûa neàn naèm döôùi moùng khoái quy öôùc vaø kieåm tra luùn - Ñoä luùn cuûa neàn moùng coïc ñöôïc tính theo ñoä luùn cuûa khoái moùng quy öôùc. Trong ñoù: Trong ñoù : hi : chieàu daøy lôùp ñaát thöù i maø coïc ñi qua. jIIi : goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát thöù i. - Ta coù : Lôùp 2 : j = 1.420; h =12.35 m Lôùp 3 : j = 20.80 ; h =2 m =4.120 1.030, tga = tg1.030 = 0.018 - Chieàu daøi cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Lm= a + 2.L.tg Lm = 2.4 + 2´ + 2´12.35´0.018 =3.2m - Chieàu roäng cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Bm= b + 2.L.tg Bm = 1.7 + 2´ + 2´12.35´ 0.018 = 2.5 m Trong ñoù a vaø b laø khoaûng caùch giöõa caùc truïc cuûa coïc bieân theo chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa ñaøi coïc . - Dieän tích ñaùy moùng khoái quy öôùc: Fm =2.5´3.2=8m2 - Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc : + Troïng löôïng ñaát, beâtoâng töø ñaùy ñaøi trôû leân: 2´8´2.3 = 36.8T + Troïng löôïng ñaát lôùp buøn: (8´10.35 – 0.352´8´10.35)´0.461 = 33.5 T + Troïng löôïng ñaát lôùp caùt: (8´2 – 0.352´8´2)´1.046 = 14.68 T Troïng löôïng caùc coïc laø: 1.1´ 8 ´ 0.35´ 0.35´ 12.35´ 2.5= 30.26 T Vaäy: Qmqö =36.8+33.5+14.68+30.26=115.24T 1. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc: Coâng thöùc : Rm = (1,1A.Bm.gII +1,1B.Hm.g’II +3.D.CII) Ktc= 1 (heä soá ñoä tin caäy, tieán haønh khoan khaûo saùt ôû hieän tröôøng) m1, m2 :heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø daïng keát caáu coâng trình taùc ñoäng qua laïi vôùi neàn ñaát). m1= 1.2 (ñaát caùt vöøa vaø mòn) m2=1.3 (ñaát caùt chaët, L/H<1.5) hm = 16.5m. cII = 0.1T/m2 gII : Dung troïng ñaát beân döôùi muõi coïc, laáy vôùi gñn= 1.046 T/m3 g’II : Dung troïng trung bình cuûa ñaát töø ñaùy moùng khoái qui öôùc trôû leân. g’II = = 0.722(T/m3) Vôùi j = 20.8o, Tra baûng (noäi suy), ta ñöôïc:A = 0.55, B = 3.212, D = 5.812 Rm = ´(1.1´0.55´2.5´1.046 + 1.1´3.212´16.5´0.722 + 3´5.812´ 0.1) Rm = 70.85 T/m2 - ÖÙng suaát trung bình thöïc teá döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc : stbtc = = = 48.9 (T/m2) Ta coù : stb < Rm , ñaát neàn döôùi ñaùy moùng ñuû söùc chòu löïc - ÖÙng suaát cöïc ñaïi vaø cöïc tieåu döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc: stcmax,min = ± = ± = 48.9 ± 31.9 T/m2 stcmax = 80.8 T/m2 < 1.2Rm = 85.02 T/m2 stcmin = 17 T/m2 > 0 Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc oån ñònh. 2. Tính luùn theo phöông phaùp phaân taàng coäng luùn Theo quy phaïm Vieät Nam, ñoä luùn cuûa moùng coïc ñöôïc tính cho lôùp ñaát döôùi muõi coïc ( töùc laø döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc ). Theo TCXD 45 -78 giôùi haïn chòu luùn ôû ñoä saâu taïi ñoù coù: szgl < 0.2´sbt Duøng phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp : S=åsi ; si = h * Tính luùn döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc : Lm = 3.2m, Bm =2.5 m - AÙp löïc baûn thaân taïi muõi coïc : sbt = å(gi.hi) =1.9´1+3.15´1+0.461´10.35+1.046´2=11.9 (T/m2) - AÙp löïc gaây luùn taïi taâm dieän tích ñaùy moùng khoái qui öôùc : po = stbtc - sbt = 48.9 – 11.9 = 37 T/m2 - Taïi giöõa moãi lôùp ñaát, ta xaùc ñònh caùc trò soá : + sbt = å(gi.hi) : Aùp löïc baûn thaân + szgl = ko.po : Aùp löïc gaây luùn + sztb = (szigl + szi+1gl)/2 Trò soá ko tra baûng öùng vôùi 2z/B vaø tyû soá : (z tính töø ñaùy moùng khoái qui öôùc) - Chia neàn ñaát döôùi muõi coïc thaønh caùc lôùp coù chieàu daøy : hi £ =, laáy hi = 0.5 m - Chia neàn thaønh caùc lôùp daøy 0.5 m, laäp baûng tính nhö sau : STT Ñoäsaâu z (m) 2z/B k0 sgl sbt 0.2sbt sZtb (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) 0 0 0 1 37 11.9 2.38 36.43 1 0.5 0.4 0.969 35.853 12.423 2.485 33.411 2 1 0.8 0.837 30.969 12.946 2.589 27.768 3 1.5 1.2 0.664 24.568 13.469 2.694 21.719 4 2 1.6 0.51 18.87 13.992 2.798 16.705 5 2.5 2 0.393 14.541 14.515 2.903 12.93 6 3 2.4 0.306 11.322 15.038 3.007 10.156 7 3.5 2.8 0.243 8.991 15.561 3.112 8.121 8 4 3.2 0.196 7.252 16.084 3.216 6.604 9 4.5 3.6 0.161 5.957 16.607 3.321 5.457 10 5 4 0.134 4.958 17.13 3.426 4.569 11 5.5 4.4 0.113 4.181 17.653 3.53 3.885 12 6 4.8 0.097 3.589 18.176 3.653 S=187.875 Taïi ñoä saâu z=6m döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc coù: szgl = 3.589(T/m2) < 0.2´sbt=0.2´18.176=3.653(T/m2) * Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: -Modul bieán daïng cuûa lôùp ñaát 3 ñöôïc thoáng keâ trong xöû lyù ñòa chaát: E = 1995 T/m2 b = 0.8 - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: S== Nhö vaäy: S = 3.76 cm < [Sgh ]= 8 cm. (Thoaû yeâu caàu bieán daïng) IV.1.5. Tính ñaøi coïc vaø boá trí theùp cho ñaøi 1. Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng - Kieåm tra theo ñieàu kieän choïc thuûng : Pxt £ 0.75Rkuxtho Khi veõ thaùp choïc thuûng thì caùc coïc ñeàu naèm trong thaùp, do ñoù khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. 2. Tính coát theùp Taûi troïng taùc duïng leân moãi coïc trong moùng : Þ Pm = ± =44.4 ± 6.05xi Xem ñaøi coïc laøm vieäc nhö coâng-xoân ngaøm vaøo coät taïi meùp coät. Moâmen uoán töông öùng do löïc P = åPm gaây ra taïi maët ngaøm I-I vaø II-II xaùc ñònh theo coâng thöùc: MI = åPi´ Li1 MII = åPi´ Li2 Trong ñoù:Li1= xi -= xi - ; Li2= yi -= yi - Baûng keát quaû tính toaùn: M-I M-II Pi(T) xi(m) Li1(m) MI(T.m) Pi(T) yi(m) Li2(m) MII(T.m) 51.66 1.2 0.85 87.8 49.54 0.85 0.675 10.32 48.03 0.6 0.25 12.01 -Coát theùp theo phöông X, chòu MI : FaI = , h0 =110-15=95cm. = = 50.75 cm2 Choïn 16f20 (Fa =50.27 cm2 ). Boá trí f20 a150. - Theùp theo phöông Y, chòu MII : = = 51 cm2 Choïn 17f20 ( Fa = 53.4 cm2). Boá trí f20 a190. IV.1.6. Tính toaùn coïc chòu taùc duïng cuûa taûi 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: I = ==125´ 10-5 m4 - Ñoä cöùng tieát dieän ngang cuûa coïc : Eb.I = 265´ 104´ 125´ 10-5 =3313 Tm2 - Chieàu roäng quy öôùc bc : Theo TCXD 205-1998 : + d ³ 0.8 m Þ bc = d+1 + d £ 0.8 m Þ bc = 1.5d+0.5=1.5´ 0.35 + 0.5 = 1.03 m Heä soá tyû leä k trong coâng thöùc: Cz = k.z Chieàu daøi aûnh höôûng: lah =2(d+1)=2x(0.35+1)=2.7m - Chieàu daøi aûnh höôûng naèm trong lôùp ñaát thöù 2 laø lôùp ñaát buøn, tra baûng ta ñöôïc heä soá tyû leä laø: k = 60 T/m4. - Heä soá bieán daïng : abd = = = 0.451 m-1 - Chieàu daøi tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát : Le = abd.L = 0.451´12.35 = 5.57 - 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/T) bôûi Ho = 1(T) dHM : chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän (1/T) bôûi Mo = 1(Tm) dMH : goùc xoay cuûa tieát dieän (1/T) bôûi Ho = 1(T) dMM : goùc xoay cuûa tieát dieän (1/Tm) bôûi Mo = 1(Tm) Le = 5.57 > 4, coïc töïa leân ñaát Þ Ao = 2.441; Bo = 1.621; Co = 1.751 - Coâng thöùc tính : = ´ 2.441 = 80.03´10-4 (m/T) = ´ 1.621 = 24.05´10-4 (1/T) = ´ 1.751 = 11.72´ 10-4 (1/Tm) Löïc caét cuûa coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi: Qtt = 9.56 T (ñoái vôùi 8 coïc)Þ Hf =9.56/8= 1.195 T - Vì ñaàu coïc bò ngaøm cöùng vaøo ñaøi döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù xuaát hieän momen goïi laø momen ngaøm: Mf== (Vì L0=0) - Chuyeån vò ngang yo(m) taïi cao trình ñaùy ñaøi: + yo = Hf.dHH + Mf.dHM = 1.195´80.03´10-4 -2.452´24.05´10-4= 0.0037 m Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc ngang Hf: =0.0037+0+=0.0037cm (Vì L0=0, =0) Dn< [Sgh] = 1cm - Moâmen uoán Mz(Tm) trong caùc tieát dieän cuûa coïc : Mz = abd2EbIyoA3 - abdEbIyoB3 + MfC3 + D3 Vôùi : Chieàu saâu tính ñoåi ze = abd.z EbI K abd yo yo Mf Hf 3313 60 0.451 0.0037 0 -2.452 1.195 Moâmen uoán Mz doïc thaân coïc Mz = 0.4512´3313´0.0037´A3 – 2.452´C3 + D3 = 2.493A3 – 2.452C3 + 2.65D3 z(m) ze A3 C3 D3 Mz  0 0 0 1 0 -2.452 0.443 0.2 -0.001 1 0.2 -1.924 0.887 0.4 -0.001 1 0.4 -1.394 1.33 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.947 2.217 1 -0.167 0.975 0.994 -0.173 3.326 1.5 -0.599 0.881 1.437 0.155 4.435 2 -1.295 0.207 1.646 0.626 5.322 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.553 6.208 2.8 -3.103 -3.408 0.197 1.143 7.761 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.071 8.869 4 -1.614 -17.919 -15.076 -0.038 Moâment uoán lôùn nhaát trong coïc: Mmax =-2.452 Tm Dieän tích coát theùp trong coïc: Fa = = =3.7 cm² Choïn 4Þ16 coù Fa = 8.04 cm² >3.7cm² * Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa ñaát neàn quanh coïc khi chòu aùp löïc ngang - Ñieàu kieän khoâng phaù hoûng coïc khi chòu aùp löïc ngang: sz £ sgh sz: Aùp löïc tính toaùn taïi ñoä saâu Z sz =.ze(yo.A1 - B1 + C1 + D1) Vì Le = 5.57 >2.5 . Ta kieåm tra ñieàu kieän naøy taïi vò trí: Z=0.85/abd=0.85/0.451 =1.885 m Ze=abd´z=0.451´1.885=0.85 m Caùc giaù trò A1, B1, C1, D1 ñöôïc tra trong baûng G3 cuûa TCXD 205 – 1998. Vôùi Zc = 0.85 m, tra baûng ta ñöôïc nhö sau: A1= 0.996; B1= 0.849; C1= 0.363; D1= 0.103 sz=x0.85x(0.0037x0.996 -0+x0.363 +x0.103) = 0.313T/m2 sgh: Aùp löïc giôùi haïn taïi ñoäï saâu Z=1.885 m Trong ñoù: h1=1 h2: Heä soá, keå ñeán phaàn taûi troïng thöôøng xuyeân trong toång taûi troïng, tính theo coâng thöùc: Mdh: Momen taûi troïng thöôøng xuyeân; Mdh=0.12 Tm M: Momen taûi troïng taïm thôøi; M =17.2 Tm Vôùi coïc BTCT: z= 0.3 Ñaàu coïc naèm trong lôùp ñaát thöù 2 neân ta coù caùc tính chaát cô lyù sau: gI= 1.421 T/m3 cI= 0.53 T/m2 jI= 0.720 => sz=0.313 T/m2 < sgh=0.32 T/m2 Vaäy neàn ñaát quanh coïc khoâng bò phaù hoûng khi chòu aùp löïc ngang. IV.1.7. Kieåm tra coïc trong quaù trình vaän chuyeån vaø caåu laép 1. Khi vaän chuyeån coïc Troïng löôïng coïc treân 1m daøi : q = 1.1´ 0.35´ 0.35´ 2.5 = 0.337(T/m2) Mmax = 0.0434qL2 = 0.0434´ 0.337´ 12.52 = 2.28(Tm) Chieàu daøy lôùp baûo veä a = 3cm A = = = 0.058 g = 0.5´(1+) = 0.97 Fa = = =3.2(cm2) Fa = 3.2 cm2 < 8.04 cm2 =4 f16 2. Khi caåu laép Mmax = 0.086qL2 = 0.086x0.337x12.52 = 4.53(Tm) A = 0.115 Þ g = 0.94 Fa = = = 6.55 cm2 < 8.04 cm2 = 4f16 Vaäy coát theùp trong coïc ñaõ thoaû maõn ñieàu kieän veà caåu laép vaø vaän chuyeån. 3. Tính theùp laøm moùc treo Löïc do 1 thanh theùp chòu khi caåu laép : P = ´ 1.2´ q´ L = ´ 1.2´ 0.337´ 12 = 1.213 T Fa = = = 0.53 cm2 Choïn theùp f16 ( fa = 2.01 cm2) 4. Tính ñoaïn theùp moùc treo neo vaøo trong coïc Lneo = = = 27.44 cm (u = pd = 3.14 ´ 1.6 = 5.024 cm) Choïn lneo = 30d = 30´ 1.6 = 48 cm > 27.44 cm IV.1.8. Kieåm tra söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu laøm coïc Qvl = j ( Rb Fb + Ra Fa ) Trong ñoù: Qvl : Söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu. j = 0.75 : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa uoán doïc, coïc xuyeân qua buøn. Rb = 110 kG/cm2 : Cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng maùc 250. Fb = 35´ 35= 1225 cm2 : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc . Ra =2300 kG/cm2 Fa = 8.04 cm2 :Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coát theùp . Qvl = 0.75´ (110´1225 + 8.04´2300 ) = 115 T Vaäy: Qvl = 115T > 1.4Qa=1.4´63.44=88.8T Coïc eùp khoâng bò vôõ. IV.2. TÍNH MOÙNG 6B + 6C : (M2) Taûi troïng taùc duïng xuoáng moùng 6B + 6C: Taûi Coät Nmax(T) Mtö(T.m) Qtö(T) Tính toaùn 6B -324.21 -17.53 -4.53 Tieâu chuaån 6B -282 -15.24 -3.94 Tính toaùn 6C -325.83 -17.48 -10.33 Tieâu chuaån 6C -283 -15.2 -8.98 S Tính toaùn -650 -35 -14.86 S Tieâu chuaån -565 -30.44 -13 IV.2.1. Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc ñaøi coïc - Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø 3d = 3´ 0.35= 1.05 m - ÖÙng suaát trung bình döôùi ñeá ñaøi : =57.54 T/m2 (vôùi Pc = Qa = 63.44T) - Dung troïng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: gtb = 2 T/m³ - Dieän tích ñaøi coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau: Fñ = 12.3 m2 - Kích thöôùc moùng ñöôïc choïn laø : 2.8´4.9 m (Fñ=13.72 m2) - Troïng löôïng ñaøi vaø ñaát phuû leân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Qñ = n . Fñ . gtb . hm = 1.1´13.72´2´2.3 = 69.4 T IV.2.2. Xaùc ñònh soá löôïng coïc n== 14.74 - Choïn n = 15 coïc - Khoâng xeùt ñeán heä soá nhoùm do khoaûng caùch giöõa caùc coïc :3d £ a £ 6d neân aûnh höôûng laãn nhau giöõa caùc coïc coù theå boû qua (Neàn vaø moùng–Nguyeãn Vaên Quaûng) - Boá trí coïc vaø ñaøi nhö hình veõ: IV.2.3 . Caáu taïo vaø tính toaùn ñaøi coïc - Choïn chieàu daøi coïc ngaøm vaøo ñaøi : h1= 15 cm Vôùi chieàu cao ñaøi giaû ñònh laø hñ =1.1m, thì ñaàu coïc naèm ôû phaïm vi hình thaùp choïc thuûng neân khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. (Xem hình veõ) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh : Ntt = 650 + 69.4 = 719.4T - Taûi taùc duïng leân coïc : åMtt=Mtt+Qtt´2.3+åNiyi=35+14.86´2.3+(324.21-325.83)´1.25=69.2Tm xmax =2.1 m åxi2 = 3´(2´2.12 + 2´1.052) = 33.075m2 Þ Pm = ± = 47.96 ± 4.394 pmax =52.35 (T) pmin =43.57 ptb = =47.96 - Nhaän xeùt : pmax £ Pc =63.44 T, pmin > 0 -Vì taûi taùc duïng leân haøng coïc bieân nhoû hôn söùc chòu taûi cuûa coïc, cho neân thieát keá nhö treân laø hôïp lyù . Vaø Pmin > 0 neân khoâng caàn kieåm tra choáng nhoå. IV.2.4. Kieåm tra oån ñònh cuûa neàn naèm döôùi moùng khoái quy öôùc vaø kieåm tra luùn - Ñoä luùn cuûa neàn moùng coïc ñöôïc tính theo ñoä luùn cuûa khoái moùng quy öôùc. Trong ñoù: Trong ñoù : hi : chieàu daøy lôùp ñaát thöù i maø coïc ñi qua. jIIi : goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát thöù i. - Ta coù : Lôùp 2 : j = 1.420; h =12.35 m Lôùp 3 : j = 20.80 ; h =2 m =4.560 1.140, tga = tg1.140 = 0.019 - Chieàu daøi cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Lm= a + 2.L.tg Lm = 4.55 + 2´12.35´0.019 =5.025m - Chieàu roäng cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Bm= b + 2.L.tg Bm = 2.45 + 2´12.35´ 0.019 = 2.925 m Trong ñoù a vaø b laø khoaûng caùch giöõa caùc meùp ngoaøi cuûa coïc bieân theo chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa ñaøi coïc . - Dieän tích ñaùy moùng khoái quy öôùc: Fm =5.025´2.925=14.7m2 - Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc : + Troïng löôïng ñaát, beâtoâng töø ñaùy ñaøi trôû leân: 2´14.7´2.3 = 67.62T + Troïng löôïng ñaát lôùp buøn: (14.7´10.35 – 0.352´15´10.35)´0.461 = 61.37 T + Troïng löôïng ñaát lôùp caùt: (14.7´2 – 0.352´15´2)´1.046 = 26.9 T Troïng löôïng caùc coïc laø: 1.1´ 15 ´ 0.35´ 0.35´ 12.35´ 2.5= 57.4 T Vaäy: Qmqö = 67.62+61.37+26.9+57.4=213.3 T 1. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc: Coâng thöùc : Rm = (1,1A.Bm.gII +1,1B.Hm.g’II +3.D.CII) Ktc= 1 (heä soá ñoä tin caäy,tieán haønh khoan khaûo saùt ôû hieän tröôøng) m1, m2 :heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø daïng keát caáu coâng trình taùc ñoäng qua laïi vôùi neàn ñaát). m1= 1.2 (ñaát caùt vöøa vaø mòn) m2=1.3 (ñaát caùt chaët, L/H<1.5) hm = 16.5m. cII = 0.1T/m2 gII : Dung troïng ñaát beân döôùi muõi coïc, laáy vôùi gñn= 1.046 T/m3 g’II : Dung troïng trung bình cuûa ñaát töø ñaùy moùng khoái qui öôùc trôû leân. g’II = = 0.722(T/m3) Vôùi j = 20.8o ,Tra baûng (noäi suy),ta ñöôïc:A = 0.55, B = 3.212, D = 5.812 Rm = ´(1.1´0.55´2.5´1.046 + 1.1´3.212´16.5´0.722 + 3´5.812´ 0.1) Rm = 70.85 T/m2 - ÖÙng suaát trung bình thöïc teá döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc : stbtc = = = 52.9 (T/m2) Ta coù : stb < Rm , ñaát neàn döôùi ñaùy moùng ñuû söùc chòu löïc - ÖÙng suaát cöïc ñaïi vaø cöïc tieåu döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc: stcmax,min = ± = ± = 52.9 ± 18 T/m2 stcmax = 70.9 T/m2 < 1.2Rm = 85.02 T/m2 stcmin = 34.9 T/m2 > 0 Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc oån ñònh. 2. Tính luùn theo phöông phaùp phaân taàng coäng luùn Theo quy phaïm Vieät Nam, ñoä luùn cuûa moùng coïc ñöôïc tính cho lôùp ñaát döôùi muõi coïc ( töùc laø döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc ). Theo TCXD 45 -78 giôùi haïn chòu luùn ôû ñoä saâu taïi ñoù coù: szgl < 0.2´sbt Duøng phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp : S=åsi ; si = h * Tính luùn döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc : Lm = 5.025m, Bm =2.925 m - AÙp löïc baûn thaân taïi muõi coïc : sbt = å(gi.hi) =1.9´1+3.15´1+0.461´10.35+1.046´2=11.9 (T/m2) - AÙp löïc gaây luùn taïi taâm dieän tích ñaùy moùng khoái qui öôùc : po = stbtc - sbt = 52.9 – 11.9 = 41 T/m2 - Taïi giöõa moãi lôùp ñaát, ta xaùc ñònh caùc trò soá : + sbt = å(gi.hi) : Aùp löïc baûn thaân + szgl = ko.po : Aùp löïc gaây luùn + sztb = (szigl + szi+1gl)/2 Trò soá ko tra baûng öùng vôùi 2z/B vaø tyû soá : (z tính töø ñaùy moùng khoái qui öôùc) - Chia neàn ñaát döôùi muõi coïc thaønh caùc lôùp coù chieàu daøy : hi £ =, laáy hi = 0.7 m - Chia neàn thaønh caùc lôùp daøy 0.7 m, laäp baûng tính nhö sau : STT Ñoäsaâu z (m) 2z/B k0 sgl sbt 0.2sbt sZtb (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) 0 1 41 11.9 2.38 38.7655 1 0.7 0.479 0.891 36.531 12.6322 2.52644 31.365 2 1.4 0.957 0.639 26.199 13.3644 2.67288 21.894 3 2.1 1.436 0.429 17.589 14.0966 2.81932 14.76 4 2.8 1.915 0.291 11.931 14.8288 2.96576 10.2705 5 3.5 2.393 0.21 8.61 15.561 3.1122 7.4825 6 4.2 2.872 0.155 6.355 16.2932 3.25864 7.0725 7 4.9 3.35 0.19 7.79 17.0254 3.40508 5.822 8 5.6 3.829 0.094 3.854 17.7576 3.55152 3.4645 9 6.3 4.308 0.075 3.075 18.4898 3.69796 S=142.434 Taïi ñoä saâu z=6.3m döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc coù: szgl = 3.075(T/m2) < 0.2´sbt=0.2´18.4898=3.697(T/m2) * Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: -Modul bieán daïng cuûa lôùp ñaát 3 ñöôïc thoáng keâ trong xöû lyù ñòa chaát: E = 1995 T/m2 b = 0.8 - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: S== Nhö vaäy: S = 3.99 cm < [Sgh ]= 8 cm. (Thoaû yeâu caàu bieán daïng) IV.2.5. Tính ñaøi coïc vaø boá trí theùp cho ñaøi 1. Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng - Kieåm tra theo ñieàu kieän choïc thuûng : Pxt £ 0.75Rkuxtho - Khi veõ thaùp choïc thuûng thì caùc coïc ñeàu naèm trong thaùp, do ñoù khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. 2. Tính coát theùp Taûi troïng taùc duïng leân moãi coïc trong moùng : Þ Pm = ± =47.96 ± 2.1xi Xem ñaøi coïc laøm vieäc nhö coâng-xoân ngaøm vaøo coät taïi meùp coät. Moâmen uoán töông öùng do löïc P = åPm gaây ra taïi maët ngaøm II-II xaùc ñònh theo coâng thöùc: MII = åPi´ Li2 Trong ñoù: Li2= yi -= yi - Baûng keát quaû tính toaùn: M-II Pi(T) yi(m) Li2(m) MII(T.m) 49.9 1.1 0.925 213 - Theùp theo phöông Y, chòu MII : FaII = , h0 =110-15= 95cm. = = 108 cm2 Choïn 29f22 ( Fa = 110.2 cm2). Boá trí f22 a170. Moâmen uoán töông öùng do löïc P = åPm gaây ra taïi maët ngaøm I-I xaùc ñònh baèng phaàn meàm Sap2000 : Sô ñoà tính Taûi troïng taùc duïng : Pm = à P = 47.96´3 = 143.88 T - Keát quaû giaûi noäi löïc coù : MI-I = 122.3 Tm - Coát theùp theo phöông X, chòu MI : FaI = , h0 =110-15= 95cm. = = 62.2 cm2 Choïn 17f22 (Fa = 64.6 cm2 ). Boá trí f22 a175 IV.2.6. Tính toaùn coïc chòu taùc duïng cuûa taûi 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: I = ==125´ 10-5 m4 - Ñoä cöùng tieát dieän ngang cuûa coïc : Eb.I = 265´ 104´ 125´ 10-5 =3313 Tm2 - Chieàu roäng quy öôùc bc : Theo TCXD 205-1998 : + d ³ 0.8 m Þ bc = d+1 + d £ 0.8 m Þ bc = 1.5d+0.5=1.5´ 0.35 + 0.5 = 1.03 m Heä soá tyû leä k trong coâng thöùc: Cz = k.z Chieàu daøi aûnh höôûng: lah =2(d+1)=2x(0.35+1)=2.7m - Chieàu daøi aûnh höôûng naèm trong lôùp ñaát thöù 2 laø lôùp ñaát buøn, tra baûng ta ñöôïc heä soá tyû leä laø: k = 60 T/m4. - Heä soá bieán daïng : abd = = = 0.451 m-1 - Chieàu daøi tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát : Le = abd.L = 0.451´12.35 = 5.57 - 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/T) bôûi Ho = 1(T) dHM : chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän (1/T) bôûi Mo = 1(Tm) dMH : goùc xoay cuûa tieát dieän (1/T) bôûi Ho = 1(T) dMM : goùc xoay cuûa tieát dieän (1/Tm) bôûi Mo = 1(Tm) Le = 5.57 > 4, coïc töïa leân ñaát Þ Ao = 2.441; Bo = 1.621; Co = 1.751 - Coâng thöùc tính : = ´ 2.441 = 80.03´10-4 (m/T) = ´ 1.621 = 24.05´10-4 (1/T) = ´ 1.751 = 11.72´ 10-4 (1/Tm) Löïc caét cuûa coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi: Qtt = 14.86 T (ñoái vôùi 15 coïc)Þ Hf =14.86/15= 0.991 T - Vì ñaàu coïc bò ngaøm cöùng vaøo ñaøi döôùi taùc duïng cuûa löïc ngang, treân ñaàu coïc coù xuaát hieän momen goïi laø momen ngaøm: Mf== (Vì L0=0) - Chuyeån vò ngang yo(m) taïi cao trình ñaùy ñaøi: + yo = Hf.dHH + Mf.dHM = 0.991´80.03´10-4 -2.033´24.05´10-4= 0.003 m Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc ngang Hf: =0.003+0+=0.003 cm (Vì L0=0, =0) Dn< [Sgh] = 1cm - Moâmen uoán Mz(Tm) trong caùc tieát dieän cuûa coïc : Mz = abd2EbIyoA3 - abdEbIyoB3 + MfC3 + D3 Vôùi : Chieàu saâu tính ñoåi ze = abd.z Moâmen uoán Mz doïc thaân coïc: Mz = 0.4512´3313´0.003´A3 – 2.033´C3 + D3 = 2.022A3 – 2.033C3 + 2.197D3 z(m) ze A3 C3 D3 Mz 0 0 0 1 0 -2.033 0.443 0.2 -0.001 1 0.2 -1.596 0.887 0.4 -0.011 1 0.4 -1.156 1.33 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.784 2.217 1 -0.167 0.975 0.994 -0.136 3.326 1.5 -0.599 0.881 1.437 0.155 4.435 2 -1.295 0.207 1.646 0.577 5.322 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.554 6.208 2.8 -3.103 -3.408 0.197 1.087 7.761 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.236 8.869 4 -1.614 -17.919 -15.076 0.044 Moâment uoán lôùn nhaát trong coïc: Mmax =-2.033 Tm Dieän tích coát theùp trong coïc: Fa = = =3.07 cm² Choïn 4Þ16 coù Fa = 8.04 cm² >3.07 cm² * Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa ñaát neàn quanh coïc khi chòu aùp löïc ngang - Ñieàu kieän khoâng phaù hoûng coïc khi chòu aùp löïc ngang: sz <= sgh sz: Aùp löïc tính toaùn taïi ñoä saâu Z sz =.ze(yo.A1 - B1 + C1 + D1) Vì Le = 5.57 >2.5 . Ta kieåm tra ñieàu kieän naøy taïi vò trí: Z=0.85/abd=0.85/0.451 =1.885 m Ze=abd´z=0.451´1.885=0.85 m Caùc giaù trò A1, B1, C1, D1 ñöôïc tra trong baûng G3 cuûa TCXD 205 – 1998. Vôùi Zc = 0.85 m, tra baûng ta ñöôïc nhö sau: A1= 0.996; B1= 0.849; C1= 0.363; D1= 0.103 sz=x0.85x(0.003x0.996 -0+x0.363 +x0.103) =0.252T/m2 sgh: Aùp löïc giôùi haïn taïi ñoäï saâu Z=1.885 m Trong ñoù: h1=1 h2: Heä soá, keå ñeán phaàn taûi troïng thöôøng xuyeân trong toång taûi troïng, tính theo coâng thöùc: Mdh: Momen taûi troïng thöôøng xuyeân; Mdh=0.357 Tm M: Momen taûi troïng taïm thôøi; M =35 Tm Vôùi coïc BTCT: z= 0.3 Ñaàu coïc naèm trong lôùp ñaát thöù 2 neân ta coù caùc tính chaát cô lyù sau: gI= 1.421 T/m3 cI= 0.53 T/m2 jI= 0.720 => sz=0.252 T/m2 < sgh=0.76 T/m2 Vaäy: Neàn ñaát quanh coïc khoâng bò phaù hoûng khi chòu aùp löïc ngang. IV.2.7. Kieåm tra coïc trong quaù trình vaän chuyeån vaø caåu laép 1. Khi vaän chuyeån coïc Troïng löôïng coïc treân 1m daøi : q = 1.1´ 0.35´ 0.35´ 2.5 = 0.337(T/m2) Mmax = 0.0434qL2 = 0.0434´ 0.337´ 12.52 = 2.28(Tm) Chieàu daøy lôùp baûo veä a = 3cm A = = = 0.058 g = 0.5´(1+) = 0.97 Fa = = =3.2(cm2) Fa = 3.2 cm2 < 8.04 cm2 =4 f16 2. Khi caåu laép Mmax = 0.086qL2 = 0.086x0.337x12.52 = 4.53(Tm) A = 0.115 Þ g = 0.94 Fa = = = 6.55 cm2 < 8.04 cm2 = 4f16 Vaäy coát theùp trong coïc ñaõ thoaû maõn ñieàu kieän veà caåu laép vaø vaän chuyeån. 3. Tính theùp laøm moùc treo Löïc do 1 thanh theùp chòu khi caåu laép : P = ´ 1.2´ q´ L = ´ 1.2´ 0.337´ 12 = 1.213 T Fa = = = 0.53 cm2 Choïn theùp f16 ( fa = 2.01 cm2) 4. Tính ñoaïn theùp moùc treo neo vaøo trong coïc Lneo = = = 27.44 cm (u = pd = 3.14 ´ 1.6 = 5.024 cm) Choïn lneo = 30d = 30´ 1.6 = 48 cm > 27.44 cm IV.2.8. Kieåm tra söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu laøm coïc Qvl = j ( Rb Fb + Ra Fa ) Trong ñoù: Qvl : Söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu. j = 0.75 : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa uoán doïc, coïc xuyeân qua buøn. Rb = 110 kG/cm2 : Cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng maùc 250. Fb = 35´ 35= 1225 cm2 : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc . Ra =2300 kG/cm2 Fa = 8.04 cm2 :Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coát theùp . Qvl = 0.75´ (110´1225 + 8.04´2300 ) = 115 T Vaäy: Qvl = 115T > 1.4Qa=1.4´63.44=88.8T Coïc eùp khoâng bò vôõ.