Tổng quan móng cọc khoan nhồi

PHÖÔNG AÙN 2: MOÙNG COÏC KHOAN NHOÀI —²– I. CHOÏN CHIEÀU SAÂU ÑAËT ÑAØI COÏC. - Ñaët ñaøi coïc trong lôùp 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 caáu taïo baèng beâtoâng maùc 300, theùp AIII. II. CHOÏN LOAÏI VAÄT LIEÄU VAØ KEÁT CAÁU COÏC - Choïn ñöôøng kính coïc khoan nhoài: D = 0.8 m Dieän tích : A = = 0.502 m2 Chu vi : u = p.d = 3.14´ 0.8 = 2.51 m - Beâtoâng maùc 300, Rn = 130 (kG/cm2 ) = 1300 T/m2 - Theùp A-III, Ra = 3600 (kG/cm2) = 36000 T/m2 cho ñaøi moùng. - Theùp A-II, Ra = 2800 (kG/cm2) = 28000 T/m2 cho coïc nhoài - Chieàu daøi phaàn coïc ngoaøi ñaøi : 20.15 m (muõi coïc caém vaøo lôùp seùt, lôùp thöù 4) - Ñoaïn ngaøm cuûa coïc vaøo ñaøi bao goàm : + Ñoaïn neo vaøo ñaøi : 15cm + Ñoaïn theùp doïc aên saâu vaøo ñaøi :35Æ III. XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC KHOAN NHOÀI * Söùc chòu taûi cuûa coïc theo ñieàu kieän ñaát neàn Tính söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát neàn , theo TCXD 205-1998 Qa = Trong ñoù: ktc laø heä soá an toaøn ñöôïc laáy nhö sau : ktc = 1.4 Qtc = m(mR qpAp + uSmfifsili) m : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy m =1 mR :heä soá laøm vieäc cuûa ñaát döôùi muõi coïc, laáy mR=1 mfi :heä soá laøm vieäc cuûa ñaát ôû maët beân coïc, phuï thuoäc vaøo phöông phaùp taïo loã khoan, laáy theo baûng A5(TCXD 205-1998) qp : cöôøng ñoä chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc fsi : cöôøng ñoä tính toaùn cuûa lôùp thöù i theo maët xung quanh coïc li : chieàu daøy cuûa lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi coïc. Ap , u : tieát dieän vaø chu vi coïc. Ta coù: m =1 mR =1 mfi =0.6 (coïc khoan nhoài khoan vaø ñoå beâ toâng döôùi nöôùc) Ñaët muõi coïc vaøo lôùp thöù 4 laø lôùp seùt coù ZR = 23.15m, IL = 0.32, tra baûng A7 (TCXD 205-1998), noäi suy ñöôïc qP = 170.5 T/m² Ñeå tính fs ta chia ñaát thaønh töøng lôùp vôùi chieàu daøy li nhö hình veõ: Tra baûng ta coù caùc giaù trò sau: Z(m)-ÑoÄ saâu trung bình cuûa lôùp ñaát - fs(T/m2)-Ma saùt beân cuûa coïc. z1 14.35 z2 16.35 z3 18.25 z4 20.15 z5 22.15 fs1 7.11 fs2 7.34 fs3 7.63 fs4 5.61 fs5 5.8 ® uSmf fsili = 118 T ® mR qpAp = 1´ 170.5 ´ 0.502 = 85.6 T Þ Qtc = m(mR qpAp + uSmffsili) =118 + 85.6 = 204 T Vaäy: Qa = = 145.4 T Þ Pc = Qa = 145.4 T 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(m) = 3´0.8 = 2.4 m - ÖÙng suaát trung bình döôùi ñeá ñaøi : = 25.24 (T/m2 ) - 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 = 15.39 m2 - Kích thöôùc moùng ñöôïc choïn sô boä laø : 4´4.4m (Fñ=17.6 m2) - Troïng löôïng ñaøi vaø ñaát phuû leân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau : Qñ = n . Fñ . gtb . hm = 1.1´17.6´2´ 2.3 = 89 T IV.1.2. Xaùc ñònh soá löôïng coïc n== 3.9 - Choïn n = 4 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 ngaøm vaøo ñaøi : h1= 15 cm Vôùi chieàu cao ñaøi giaû ñònh laø hñ =1.3m, 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+89=406.6T - Taûi taùc duïng leân coïc : åMtt = Mtt + Qtt ´ 2.3 =17.2+9.56´2.3 =39.2Tm xmax =1.4 m åxi2 = 4´ 1.42= 7.84 m2 Þ Pm = ± =101.65± 7 pmax = 108.65 (T) pmin = 94.65 (T) ptb = =101.65 T - Nhaän xeùt : pmax £ Pc =145.4 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 =10.35 m Lôùp 3 : j = 20.8 0 ; h =5.8 m Lôùp 4 : j =9.84 0; h =4 m =8.670 2.1670, tga = tg2.1670 = 0.038 - Chieàu daøi cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Lm= a + 2.L.tg Lm = 3.6 + 2´20.15´ 0.038 = 5.13m - Chieàu roäng cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Bm= b + 2.L.tg Bm = 3.2 + 2´20.15´ 0.038 = 4.73 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 =5.13´4.73= 24.265 m2 - Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc : Troïng löôïng ñaát, beâtoâng töø ñaùy ñaøi trôû leân: 2´24.265´ 2.3 = 111.62 T Troïng löôïng ñaát lôùp buøn: (24.265´10.35 – 0.502´4´10.35)´0.461 = 106.2 T Troïng löôïng ñaát lôùp caùt pha : (24.265´5.8 – 0.502´4´5.8)´1.046 = 135.03 T Troïng löôïng ñaát lôùp seùt : (24.265´4 – 0.502´4´4)´0.957 = 85.2 T Troïng löôïng caùc coïc laø: 1.1´4´ 0.502´20.15´ 2.5= 111.27 T Vaäy: Qmqö = 111.62+106.2+135.03+85.2+111.27= 549 T 1. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc: Coâng thöùc : Rm = (A.Bm.gII +B.Hm.g’II +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 seùt coù IL <0.5) m2=1.1 (ñaát seùt, L/H < 1.5) hm = 24.3 m. cII = 3.53 T/m2 gII : Dung troïng ñaát beân döôùi muõi coïc, laáy vôùi gñn= 0.957 T/m3 g’II : Dung troïng trung bình cuûa ñaát töø ñaùy moùng khoái qui öôùc trôû leân. g’II = g’II = 0.741 (T/m3) Vôùi j = 9.85o , Tra baûng (noäi suy), ta ñöôïc:A = 0.177, B = 1.716, D = 4.152 Rm = ´ (0.177´4.73´0.957 + 1.716´24.3´0.741 + 4.152´ 3.53) Rm = 61.2 T/m2 - ÖÙng suaát trung bình thöïc teá döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc : stbtc = = = 34 (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 = ± = ± = 34 ± 9.35 T stcmax = 43.35 T/m2 < 1.2Rm = 73.44 T/m2 stcmin = 28.87 T/m2 > 0 Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc oån ñònh. 2. Tính luùn theo phöông phaùp toång phaân toá 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 = 5.13 m , Bm =4.73 m - AÙp löïc baûn thaân taïi muõi coïc : sbt=å(gi.hi) =1.9´1+0.461´13.5+1.046´5.8+0.957´4= 18.02 (T/m2) - AÙp löïc gaây luùn taïi taâm dieän tích ñaùy moùng khoái qui öôùc : po = stbtc - sbt = 34 – 18.02 = 15.98 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 = 1 m - Chia neàn thaønh caùc lôùp daøy 1 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) 1 0 0  1 15.98 18.02 3.604 15.5885 2 1 0.423 0.951 15.197 18.977 3.7954 13.8147 3 2 0.846 0.778 12.4324 19.934 3.9868 10.8504 4 3 1.268 0.58 9.2684 20.891 4.1782 8.01397 5 4 1.691 0.423 6.75954 21.848 4.3696 5.88863 6 5 2.114 0.314 5.01772 22.805 4.561 4.41048 7 6 2.537 0.238 3.80324 23.762 4.7524 S=58.566 Taïi ñoä saâu z = 6m döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc coù: szgl = 3.803 (T/m2) < 0.2´sbt=0.2´23.762 = 4.7524 (T/m2) * Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: -Modul bieán daïng cuûa lôùp ñaát 4 ñöôïc thoáng keâ trong xöû lyù ñòa chaát: E = 1040 T/m2 b = 0.8 - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc : S== Nhö vaäy: S = 4.505 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 = ± =101.65± 5xi 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) 108.65 1.4 1.05 228.16 107.65 1.2 1.025 220.68 -Coát theùp theo phöông X, chòu MI : FaI = , h0 =130-15=115cm. = = 61.23 cm2 Choïn 24f18 (Fa = 61.08 cm2 ). Boá trí f18 a170. - Theùp theo phöông Y, chòu MII : = =59.22 cm2 Choïn 24f18( Fa = 61.08 cm2). Boá trí f18 a185. 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 = = ´ 3.14´ 0.84 = 0.0201 m4 - Ñoä cöùng tieát dieän ngang cuûa coïc : Eb.I = 290´ 104´0.0201 = 58278 (Tm2) - Chieàu roäng quy öôùc bc : Theo TCXD 205-1998 : . d ³ 0.8m Þ bc = d +1 = 0.8 + 1 = 1.8 (m) . d < 0.8m Þ bc = 1.5d+0.5 Heä soá tyû leä k trong coâng thöùc: Cz = k.z Chieàu daøi aûnh höôûng: lah =2(d+1)=2x(0.8+1)=3.6m - Chieàu daøi aûnh höôûng naèm trong lôùp ñaát thöù 2 laø lôùp ñaát buøn seùt, tra baûng ta ñöôïc heä soá tyû leä laø : k = 50 T/m4. - Heä soá bieán daïng : abd = = = 0.274 m-1 - Chieàu daøi tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát : Le = abd.L = 0.274´20.15 = 5.52m - 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 = 5.52 m > 4m, coïc töïa leân ñaát Þ Ao = 2.441;Bo = 1.621;Co = 1.751 - Coâng thöùc tính : = ´ 2.441 = 14.9´10-4 (m/T) = ´ 1.621 = 3.7´10-4 (1/T) = ´ 1.751 = 1.096´10-4 (1/Tm) Löïc caét cuûa coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi: Qtt = 9.56 T (ñoái vôùi 4 coïc)Þ Hf =9.56/4= 2.39 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 = 2.39´14.9´10-4 -8.07´3.7´10-4= 0.0006 m Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc ngang Hf: =0.0006+0+=0.06cm (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 58278 50 0.274 0.0006 0 -8.07 2.39 Moâmen uoán Mz doïc thaân coïc : 0.274²´58278´0.0006A3 – 8.07C3 + D3 = 2.652A3 – 8.07C3 + 8.723D3 z(m) ze A3 C3 D3 Mz 0  0 0 1 0 -8.07 0.73 0.2 -0.001 1 0.2 -6.328 1.46 0.4 -0.011 1 0.4 -4.583 2.19 0.6 -0.036 0.998 0.6 -2.915 3.65 1 -0.167 0.975 0.994 0.364 5.474 1.5 -0.599 0.881 1.437 3.853 7.299 2 -1.295 0.207 1.646 9.288 8.759 2.4 -2.141 -0.941 1.352 13.77 10.22 2.8 -3.103 -3.408 0.197 21.08 12.77 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 22.09 14.6 4 -1.614 -17.919 -15.076 8.862 Moâment uoán lôùn nhaát trong coïc: Mmax =22.09 Tm - Töø Mmax =22.09 Tm (Tra baûng III.23 – Soå tay tính toaùn neàn moùng cuûa Nga) ta tìm ñöôïc haøm löôïng coát theùp trong coïc khoan nhoài: = 0.6% - Dieän tích coát theùp trong coïc khoan nhoài laø: Fa = ==0.00301m2 = 30.1cm2 -Ta söû duïng theùp AII coù Ra=2800 kG/cm2, Rañ =2200 kG/cm2 ñeå boá trí cho coïc nhoài. -Choïn 12Þ18 coù Fa = 30.54 cm² > 30.1 cm² -Boá trí 12Þ18 vôùi khoaûng caùch giöõa 2 thanh theùp laø a=195; lôùp baûo veä coát theùp laø 6cm. * 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 = 5.52 >2.5. Ta kieåm tra ñieàu kieän naøy taïi vò trí: Z=0.85/abd=0.85/0.274 = 3.1 m Ze=abdz=0.2743.1=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(0.0006x0.996-0+x0.363+x0.103) =0.021T/m2 sgh: AÙp löïc giôùi haïn taïi ñoäï saâu Z=3.1 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 khoan nhoài: z= 0.6 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=0.021 T/m2 < sgh= 0.597 T/m2 Vaäy: Neàn ñaát quanh coïc khoâng bò phaù hoûng khi chòu aùp löïc ngang. IV.1.7. Kieåm tra söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu laøm coïc Qvl = j (m1m2Rb Fb + Ra Fa ) Trong ñoù: Qvl : Söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu; j : Heä soá uoán doïc cuûa coïc, phuï thuoäc vaøo tæ soá (Ltt/b=14.1m/0.8m=17.63), tra baûng ta ñöôïc j=0.8574 m1 : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc khi ñoå beâtoâng qua oáng chuyeån dòch thaúng ñöùng, m1=0.85; m2 : Heä soá ñoå beâtoâng trong bentonite, m1 =0.70; Rb = 130 kG/cm2 : Cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng maùc 300; Fb = 5026cm2 : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc; Ra =2800 kG/cm2 (Theùp AII); Fa = 30.54 cm2 : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coát theùp . Qvl = 0.8754´(0.85´0.7´130´5026 + 2800´30.54) = 415.2 T Vaäy: Qvl = 415.2 T > Qa = 145.4 T Coïc ñuû khaû naêng chòu taûi. 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(m) = 3´0.8 = 2.4 m - ÖÙng suaát trung bình döôùi ñeá ñaøi : = 25.24 (T/m2 ) - 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 = 31.49 m2 - Kích thöôùc moùng ñöôïc choïn sô boä laø : 5.8´6.4m (Fñ=37.12 m2) - Troïng löôïng ñaøi vaø ñaát phuû leân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau : Qñ = n . Fñ . gtb . hm = 1.1´37.12´2´ 2.3 = 187.8 T IV.2.2. Xaùc ñònh soá löôïng coïc n== 8.06 - 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.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+187.8= 837.8 T - Taûi taùc duïng leân coïc : åMtt = Mtt+Qtt ´ 2.3+SNi´yi=35+14.86´2.3+(325.83-324.21)´1.25=71.2 Tm xmax =2.4 m åxi2 = 4´ 2.42+2´1.2² = 25.92 m2 Þ Pm = ± =104.7±6.6 pmax = 113.3 (T) pmin = 98.1 (T) ptb = = 104.7 T - Nhaän xeùt : pmax £ Pc =145.4 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 =10.35 m Lôùp 3 : j = 20.8 0 ; h =5.8 m Lôùp 4 : j =9.84 0; h =4 m =8.670 2.1670, tga = tg2.1670 = 0.038 - Chieàu daøi cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Lm= a + 2.L.tg Lm = 5.6 + 2´20.15´ 0.038 = 7.13m - Chieàu roäng cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc : Bm= b + 2.L.tg Bm = 5 + 2´20.15´ 0.038 = 6.53 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 = 7.13´6.53 = 46.56 m2 - Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc : Troïng löôïng ñaát, beâtoâng töø ñaùy ñaøi trôû leân: 2´46.56´ 2.3 = 214 T Troïng löôïng ñaát lôùp buøn: (46.56´10.35 – 0.502´8´10.35)´0.461 = 203 T Troïng löôïng ñaát lôùp caùt pha : (46.56´5.8 – 0.502´8´5.8)´1.046 = 258 T Troïng löôïng ñaát lôùp seùt : (46.56´4 – 0.502´8´4)´0.957 = 163 T Troïng löôïng caùc coïc laø: 1.1´8´ 0.502´20.15´ 2.5= 222 T Vaäy: Qmqö =214+203+258+163+222=1058 T 1. AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc: Coâng thöùc : Rm = (A.Bm.gII +B.Hm.g’II +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 seùt coù IL <0.5) m2=1.1 (ñaát seùt, L/H < 1.5) hm = 24.3 m. cII = 3.53 T/m2 gII : Dung troïng ñaát beân döôùi muõi coïc, laáy vôùi gñn= 0.957 T/m3 g’II : Dung troïng trung bình cuûa ñaát töø ñaùy moùng khoái qui öôùc trôû leân. g’II = g’II = 0.741 (T/m3) Vôùi j = 9.85o , Tra baûng (noäi suy), ta ñöôïc:A = 0.177, B = 1.716, D = 4.152 Rm = ´ (0.177´4.73´0.957 + 1.716´24.3´0.741 + 4.152´ 3.53) Rm = 61.2 T/m2 - ÖÙng suaát trung bình thöïc teá döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc : stbtc = = = 34.86 (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 = ± = ± = 34.86 ± 5.99 T stcmax = 40.85 T/m2 < 1.2Rm = 73.44 T/m2 stcmin = 28.87 T/m2 > 0 Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc oån ñònh. 2. Tính luùn theo phöông phaùp toång phaân toá 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 = 7.13 m , Bm = 6.53 m - AÙp löïc baûn thaân taïi muõi coïc : sbt=å(gi.hi) =1.9´1+0.461´13.5+1.046´5.8+0.957´4= 18.02 (T/m2) - AÙp löïc gaây luùn taïi taâm dieän tích ñaùy moùng khoái qui öôùc : po = stbtc - sbt = 34.86 – 18.02 = 16.84 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 = 1 m - Chia neàn thaønh caùc lôùp daøy 1 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) 1 0  0 1 16.84 18.02 3.604 16.5874 2 1 0.306 0.97 16.3348 18.977 3.7954 15.5349 3 2 0.613 0.875 14.735 19.934 3.9868 13.6236 4 3 0.919 0.743 12.5121 20.891 4.1782 11.2828 5 4 1.225 0.597 10.0535 21.848 4.3696 9.04308 6 5 1.531 0.477 8.03268 22.805 4.561 7.23278 7 6 1.838 0.382 6.43288 23.762 4.7524 5.8098 8 7 2.144 0.308 5.18672 24.719 4.9438 4.7152 9 8 2.45 0.252 4.24368 25.676 5.1352 S=83.829 Taïi ñoä saâu z = 8m döôùi ñaùy moùng khoái qui öôùc coù: szgl = 4.243 (T/m2) < 0.2´sbt=0.2´25.676 = 5.135 (T/m2) * Tính luùn theo phöông phaùp coäng luùn töøng lôùp: -Modul bieán daïng cuûa lôùp ñaát 4 ñöôïc thoáng keâ trong xöû lyù ñòa chaát: E = 1040 T/m2 b = 0.8 - Ñoä luùn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc : S== Nhö vaäy: S = 6.448 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 = ± = 104.7 ± 2.75xi 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) 110.47 2.1 1.925 638 - Theùp theo phöông Y, chòu MII : FaII = , h0 =110-15= 95cm = = 207.3 cm2 Choïn 42f25 ( Fa = 207.2 cm2). Boá trí f25 a155 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 : P = - Keát quaû giaûi noäi löïc coù : MI-I = 240.81 Tm -Coát theùp theo phöông X, chòu MI : FaI = , h0 =110-15=95cm. = = 78.2 cm2 Choïn 31f18 (Fa = 78.89 cm2 ). Boá trí f18 a190 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 = = ´ 3.14´ 0.84 = 0.0201 m4 - Ñoä cöùng tieát dieän ngang cuûa coïc : Eb.I = 290´ 104´0.0201 = 58278 (Tm2) - Chieàu roäng quy öôùc bc : Theo TCXD 205-1998 : . d ³ 0.8m Þ bc = d +1 = 0.8 + 1 = 1.8 (m) . d < 0.8m Þ bc = 1.5d+0.5 Heä soá tyû leä k trong coâng thöùc: Cz = k.z Chieàu daøi aûnh höôûng: lah =2(d+1)=2x(0.8+1)=3.6m - Chieàu daøi aûnh höôûng naèm trong lôùp ñaát thöù 2 laø lôùp ñaát buøn seùt, tra baûng ta ñöôïc heä soá tyû leä laø : k = 50 T/m4. - Heä soá bieán daïng : abd = = = 0.274 m-1 - Chieàu daøi tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát : Le = abd.L = 0.274´20.15 = 5.52m - 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 = 5.52 m > 4m, coïc töïa leân ñaát Þ Ao = 2.441;Bo = 1.621;Co = 1.751 - Coâng thöùc tính : = ´ 2.441 = 14.9´10-4 (m/T) = ´ 1.621 = 3.7´10-4 (1/T) = ´ 1.751 = 1.096´10-4 (1/Tm) Löïc caét cuûa coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi: Qtt = 14.86 T (ñoái vôùi 8 coïc)Þ Hf =14.86/8= 1.857 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 = 1.857´14.9´10-4 -6.27´3.7´10-4= 0.00045 m Chuyeån vò cuûa coïc ôû cao trình ñaët löïc ngang Hf: =0.00045+0+=0.045cm (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 58278 50 0.274 0.00045 0 -6.27 1.857 Moâmen uoán Mz doïc thaân coïc : 0.274²´58278´0.00045A3 – 6.27C3 + D3 = 1.969A3 – 6.27C3 + 6.777D3 z(m) ze A3 C3 D3 Mz 0  0 0 1 0 -6.27 0.73 0.2 -0.001 1 0.2 -4.917 1.46 0.4 -0.011 1 0.4 -3.581 2.19 0.6 -0.036 0.998 0.6 -2.262 3.65 1 -0.167 0.975 0.994 0.294 5.474 1.5 -0.599 0.881 1.437 3.035 7.299 2 -1.295 0.207 1.646 7.307 8.759 2.4 -2.141 -0.941 1.352 10.85 10.22 2.8 -3.103 -3.408 0.197 16.59 12.77 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 17.44 14.6 4 -1.614 -17.919 -15.076 7.004 Moâment uoán lôùn nhaát trong coïc: Mmax =17.44 Tm - Töø Mmax =17.44 Tm (Tra baûng III.23 – Soå tay tính toaùn neàn moùng cuûa Nga) ta tìm ñöôïc haøm löôïng coát theùp trong coïc khoan nhoài: = 0.4% - Dieän tích coát theùp trong coïc khoan nhoài laø: Fa = ==0.00201m2 = 20.1cm2 -Ta söû duïng theùp AII coù Ra=2800 kG/cm2, Rañ =2200 kG/cm2 ñeå boá trí cho coïc nhoài. -Choïn 12Þ18 coù Fa = 30,54 cm² > 20.1 cm² -Boá trí 12Þ18 vôùi khoaûng caùch giöõa 2 thanh theùp laø a=200; lôùp baûo veä coát theùp laø 6cm. * 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 = 5.52 >2.5. Ta kieåm tra ñieàu kieän naøy taïi vò trí: Z=0.85/abd=0.85/0.274 = 3.1 m Ze=abdz=0.2743.1=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(0.00045x0.996-0+x0.363+x0.103) =0.014T/m2 sgh: AÙp löïc giôùi haïn taïi ñoäï saâu Z=3.1 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 khoan nhoài: z= 0.6 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=0.014 T/m2 < sgh= 1.471 T/m2 Vaäy: Neàn ñaát quanh coïc khoâng bò phaù hoûng khi chòu aùp löïc ngang. IV.2.7. Kieåm tra söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu laøm coïc Qvl = j (m1m2Rb Fb + Ra Fa ) Trong ñoù: Qvl : Söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu; j : Heä soá uoán doïc cuûa coïc, phuï thuoäc vaøo tæ soá (Ltt/b=14.1m/0.8m=17.63), tra baûng ta ñöôïc j=0.8574 m1 : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc khi ñoå beâtoâng qua oáng chuyeån dòch thaúng ñöùng, m1=0.85; m2 : Heä soá ñoå beâtoâng trong bentonite, m1 =0.70; Rb = 130 kG/cm2 : Cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng maùc 300; Fb = 5026cm2 : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coïc; Ra =2800 kG/cm2 (Theùp AII); Fa = 22.12 cm2 : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa coát theùp . Qvl = 0.8754´(0.85´0.7´130´5026 + 2800´22.12) = 394.54 T Vaäy: Qvl = 394.54 T > Qa = 145.4 T Coïc ñuû khaû naêng chòu taûi.