Thiết kế nhà khoa hóa đại học khoa học Tự Nhiên

PHAÀN 3 : MAËT CAÉT ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH I. KHAÙI NIEÄM VEÀ MOÙNG COÏC: - Moùng laø boä phaän keát caáu choân döôùi ñaát ñeå truyeàn taûi troïng cuûa coâng trình xuoáng ñaát neàn. Moùng beâ toâng coát theùp döôïc söû duïng roäng raõi vì noù thích hôïp cho caùc coâng trình lôùn beù, xaây döïng treân neàn ñaát bình thöôøng vaø ñaát yeáu. - Coïc laø moät keát caáu coù chieàu daøi lôùn so vôùi beà roäng tieát dieän ngang ñöôïc ñoùng, hay thi coâng taïi choã vaøo loøng ñaát, duøng ñeå truyeàn taûi troïng coâng trình xuoáng caùc lôùp ñaát ñaù saâu hôn nhaèm cho coâng trình xaây döïng beân treân ñaït caùc yeâu caàu cuûa traïng thaùi giôùi haïn qui ñònh. - Theo “TCXD 205 : 1998 _ Moùng coïc – Tieâu chuaån thieát keá”. Coïc vaø moùng coïc ñöôïc thieát keá theo caùc traïng thaùi giôùi haïn. Traïng thaùi giôùi haïn cuûa moùng coïc ñöôïc phaân thaønh hai nhoùm: - Nhoùm thöù nhaát goàm caùc tính toaùn: + Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa coïc theo ñieàu kieän ñaát neàn; + Ñoä beàn cuûa vaät lieäu laøm coïc vaø ñaøi coïc; + Ñoä oån ñònh cuûa coïc vaø moùng; - Nhoùm thöù hai goàm caùc tính toaùn: + Ñoä luùn cuûa neàn coïc vaø moùng; + Chuyeån vò ngang cuûa coïc vaø moùng; NOÄI LÖÏC CUÛA MOÙNG KHUNG TRUÏC 2: Ta söû duïng keát quaû noäi löïc cuûa caùc nuùt ngaøm döôùi chaân caùc coät döôïc xuaát ra töø Sap: Moùng M-1 ñaïi dieän cho moùng truïc B,C ;moùng M-2 ñaïi dieän cho moùng truïc A,D Keát quaû noäi löïc ñöôïc xuaát ra ñaõ xeùt tôùi troïng löôïng daàm saøn taàng haàm neân ta duøng taûi troïng naøy ñeû thieát keá moùng. I. LÖÏA CHOÏN CHIEÀU SAÂU ÑAËT ÑAÙY ÑAØI : - Lôùp 1 laø lôùp ñaát ñaép coù chieàu daøy laø 2.2 m, lôùp 2 laø lôùp ñaát seùt vaøng coù chieàu daøy laø 5.9 m neân ta ñaët ñaùy ñaøi ôû lôùp ñaát naøy. Ñoä saâu toái thieåu ñaët ñaùy ñaøi phaûi thoaû maõn ñieàu kieän caân baèng cuûa taûi troïng ngang vaø aùp löïc bò ñoäng. AÛnh höôûng cuûa ñaëc ñieåm vaø nhu caàu söû duïng cuûa coâng trình : Coâng trình coù moät taàng haàm ôû ñoä saâu laø -3.0 m so vôùi coát 0,00 · hd : chieàu cao ñaøi moùng, sô boä choïn hd = 1.5 m · Ñaùy ñaøi caùch daùy taàng haàm 1.8m ® Chieàu saâu toái thieåu ñeå ñaët ñaùy ñaøi : Hm ³ 1,8 + 3 = 4.8 m Vaäy chieàu saâu ñaët ñaùy ñaøi ñöôïc choïn laø Hm = 4.8 m so vôùi coát 0,00. II. LÖÏA CHOÏN CHIEÀU DAØI COÏC : - Döïïa vaøo baûng thoâng keâ caùc soá lieäu ñòa chaát.Do taûi trong coâng trình truyeàn xuoáng moùng khaù lôùn neân döï kieán seõ ñaët muõi coïc vaøo lôùp ñaát thöù 4 laø lôùp caùt pha maøu vaøng, traïng thaùi deûo ñoâi choã laãn saïn soûi deûo. Chieàu daøy chöa xaùc ñònh heát nhöng raát daøy Cao trình ñaët muõi coïc laø -22.5 m, coïc ñöôïc ñaët saâu trong lôùp ñaát naøy töø 1.5 ñeán 2 m Cao trình maët ñaát tính toaùn laø -1m (vì ) Chieàu daøi coïc xuyeân qua caùc lôùp ñaát laø: 17.7 m. Chieàu daøi coïc ngaøm vaøo ñaøi laø 0.6m,trong ñoù phaàn ñaäp ñaàu coïc laø 0.5m vaø phaàn coøn laïi khoâng ñaäp laø 0.1m - Choïn vaät lieäu laøm coïc: + Beâ toâng maùc 300 coù Rn= 130 kg/cm2 Rk= 10 kg/cm2 + Theùp AII : Ra = Ra’ = 2800 kg/cm2 Choïn kích thöôùc vaø theùp trong coïc : + Choïn coïc vuoâng tieát dieän 350x350 mm. Dieän tích tieát dieän coïc laø: Fc = axa = 35x35 = 1225 cm2 Chu vi coïc: u = 4xa = 35x4 = 140 cm Dieän tích coát theùp coïc laáy 4F18 coù Fa = 10,18 cm2 III. XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC : 1.Theo cöôøng ñoä vaät lieäu laøm coïc : Trong ñoù: + m - heä soá tra baûng laáy m = 1; + Rb - cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâtoâng coïc. + Fb = Fc - Fa =1225 – 10,18 = 1214,82 cm2; + Ra - cöôøng ñoä tính toaùn coát theùp, Ra = 2800 kG/cm2; + Fa = 10.18 cm2; Söùc chòu taûi cuûa coïc: kG = 186.4T. 2.Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc theo ñaát neàn : 2.1. Söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cô lí cuûa ñaát neàn: Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc ñôn theo ñaát neàn: trong ñoù: + Qtc: söùc chòu taûi tieâu chuaån, tính toaùn theo ñaát neàn cuûa coïc ñôn; + ktc: heä soá an toaøn, laáy baèng 1.4. Söùc chòu taûi tieâu chuaån cuûa coïc ñôn theo ñaát neàn: Trong ñoù: + m – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy m=1. + qP – cöôøng ñoä chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc, muõi coïc ñaët vaøo trong lôùp ñaát seùt coù ñoä seät B = 0.5. Vôùi chieàu saâu muõi coïc Z = 21.5 meùt (so vôùi maët ñaát tính toaùn), giaù trò qP ñöôïc xaùc ñònh theo Baûng A.1 Phuï Luïc A TCXD 205 : 1998. Tra baûng vaø noäi suy. qP=184.5T/m2 + AP – dieän tích muõi coïc, AP =b.h=0.35.0.35=0.1225(m2); + u – chu vi ngoaøi cuûa tieát dieän ngang cuûa coïc, u =2.(b+h)=2.(0.35+0.35)=1.4 (m); + mfi, mR heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát ôû muõi coïc vaø ôû maët beân cuûa coïc,coù keå ñeán phöông phaùp haï coïc vaø söùc choáng tính toaùn cuûa ñaát (tra Baûng A.5 Phuï Luïc A - TCXD 205 : 1998.). + - chieàu daøy cuûa lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi maët beân coïc; + - ma saùt beân cuûa lôùp ñaát thöù i ñöôïc chia (m) ôû maët beân cuûa coïc, giaù trò tra theo Baûng A.2 Phuï Luïc A - TCXD 205 : 1998. Lôùp ñaát mfi li (m) Zi (m) fsi (T/m2) mfifsili(T) 2.Lôùp seùt B=0.2 1 2.0 4.80 5.54 11.080 1 1.2 6.40 5.88 7.056 3.Lôùp seùt pha B=0,3 1 2.0 8.00 4.40 8.800 1 2.0 10.00 4.60 9.200 1 2.0 12.00 4.80 9.600 1 2.0 14.00 5.00 10.000 1 2.0 16.00 5.20 10.400 1 1.5 17.75 5.38 8.063 1 1.0 19.00 5.50 5.500 4.Lôùp caùt pha B=0,5 1 2.0 20.50 3.02 6.040 å 85.739 Qtc(T) = 1(1x184.5x0.1225 + 1.4x85.739) 141.90015 Qaa(T) 101.357 Baûng xaùc ñònh giaù trò ma saùt beân 2.2. Söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cöôøng ñoä cuûa ñaát neàn :( Theo phuï luïc B- TCXD 205 – 1998) Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc tính theo coâng thöùc: 11.3 trong ñoù: + : söùc chòu taûi cöïc haïn do ma saùt beân; + : söùc chòu taûi cöïc haïn do söùc choáng döôùi muõi coïc; + FSS: heä soá an toaøn cho thaønh phaàn ma saùt beân, laáy baèng 1.5¸ 2.0; + FSP: heä soá an toaøn cho söùc choáng döôùi muõi coïc, laáy baèng 2.0 ¸ 3.0; Söùc chòu taûi cöïc haïn do ma saùt beân QS trong ñoù: + - chu vi ngoaøi cuûa tieát dieän ngang coïc, u = 1.4 m; + - chieàu daøy cuûa lôùp ñaát thöù i tieáp xuùc vôùi maët beân coïc; + - ma saùt ñôn vò dieän tích maët beân coïc, tính theo coâng thöùc: Vôùi: - - löïc dính giöõa thaân coïc vaø ñaát; - - goùc ma saùt giöõa coïc vaø ñaát neàn; - Coïc BTCT laáy , vôùi , laø löïc dính vaø goùc ma saùt trong cuûa ñaát neàn; - - - öùng suaát höõu hieäu theo phöông thaúng ñöùng do troïng löôïng baûn thaân coät ñaát (coù xeùt ñeán ñaåy noåi khi lôùp ñaát naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm): - :khi khoâng coù möïc nöôùc ngaàm; - :khi coù möïc nöôùc ngaàm; Keát quaû tính toaùn ñöôïc laäp thaønh baûng sau: Lôùp ñaát hi (m) ji (rad) sin ji (rad) Ks tgji (rad) gi - 1 (T/m3) sV (T/m2) ci (T/m2) fSi (T/m2) Qsi (T) 2 3.2 21.9 0.373 0.878 0.402 1 3.2 2.70 3.829 17.154 3 12.5 15.9 0.274 1.016 0.285 0.92 14.7 2.31 6.566 114.905 4 2 22.8 0.387 0.858 0.42 0.92 16.54 0.97 6.930 19.404 S 151.463 söùc chòu taûi cöïc haïn do söùc choáng döôùi muõi coïc QP Trong ñoù: + AP = 0.1225 m2 : dieän tích tieát dieän muõi coïc ; + g = gñn = 1.92-1 = 0.92 T/m3: dung troïng ñaát neàn döôùi muõi coïc; + d = 0.35 m : döôøng kính tieát dieän coïc; + c = 0.97 T/m2 : löïc dính ñaát neàn döôùi muõi coïc; + sVP: öùng suaát theo phöông thaúng ñöùng taïi ñoä saâu muõi coïc; + sVP=3.2 x1+12.5x0.92+2x0.92=16.54T/m2 + Nc, Nq, Ng : heä soá söùc chòu taûi phuï thuoäc chuû yeáu vaøo goùc ma saùt trong j + Vôùi j = 22.8o Nq = 15 , Nc = 100, Ng = 5 T Söùc chòu taûi cho pheùp: T Söùc chòu taûi cuûa coïc theo caùc ñaëc tröng ñaát neàn T. Vaäy Coïc ñuû khaû naêng chòu taûi. IV. THIEÁT KEÁ MOÙNG M – 1: 1.Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø sô ñoà boá trí coïc trong ñaøi: Soá löôïng coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä Trong ñoù: + Ntto : taûi troïng tính toaùn; + - söùc chòu taûi cuûa coïc: + T; + k = 1¸1.5 : heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa moâmen. Giaûû ñònh döôùi taùc duïng cuûa M, N, Q moãi coïc seõ phaùt sinh moät löïc baèng f0 = 89.9(T), choïn khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø a = 3d = 3´ 0.35 = 1.05m, thì treân dieän tích ñaùy ñaøi trong phaïm vi moät coïc seõ xuaát hieän aùp löïc phaân boá taùc duïng leân ñeá ñaøi : T/m2 Sô boä dieän tích ñaùy ñaøi laø: Fñaøi = m2 N0tt = Ntt + 1.1 ´ 10.71 ´ 3.8 ´ 2 = 837.98 + 89.53 = 927.51 (T) Xaùc ñònh soá löôïng coïc theo coâng thöùc: coïc. Choïn nc = 13 coïc, boá trí nhö sau: Maët baèng boá trí coïc 2. Kieåm tra taûi troïng doïc truïc taùc duïng leân töøng coïc trong nhoùm - 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: Trong ñoù: + : taûi troïng thaúng ñöùng tính toaùn taïi ñaùy ñaøi; Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: + T =>T + Tm; + Tm; + xmax = 1.5m, ymax = 1.5m; + ; + ; + T; + T. Kieåm tra: + T - troïng löôïng coïc; + (T) < (T) =>Coïc ñuû khaû naêng chòu taûi. Nhö vaäy, coïc thieát keá baûo ñaûm ñöôïc khaû naêng chòu taûi troïng cuûa coâng trình, ñieàu kieän chòu taûi cuûa moùng coïc ñaõ ñöôïc kieåm tra, moùng laøm vieäc trong ñieàu kieän an toaøn. 3. Kieåm tra chuyeån vò ngang ñaàu coïc: - Chuyeån vò ngang (meùt) vaø goùc xoay (radian) cuûa ñaàu coïc, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Vôùi: + vaø - chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän ngang coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi (ñaøi thaáp); + H0, H - giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét taïi ñaàu coïc, laáy H0 = H . + M0, M - giaù trò tính toaùn cuûa moâmen taïi ñaàu coïc, laáy M0 = M + Hl0; + - chieàu daøi ñoaïn coïc (m) töø ñaùy ñaøi ñeán maët ñaát, coïc ñaøi thaáp, Giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét taïi ñaàu coïc: - Heä soá bieán daïng: Trong ñoù: + Eb = 290´104 T/m2 - moâñun ñaøn hoài cuûa beâtoâng (M.300); + bc - chieàu roäng qui öôùc cuûa coïc, d = 0.35m < 0.8m laáy bc = 1.5d + 0.5m = 1.025m; + I - moâmen quaùn tính tieát dieän ngang cuûa coïc: m4; + K - heä soá tæ leä, phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát xung quanh coïc vaø ñaëc tröng cuûa noù ñöôïc xaùc ñònh theo Baûng G.1 - TCXD 205 : 1998 . Khi tính toaùn coïc chòu taûi troïng ngang, thöïc chaát coïc chæ laøm vieäc vôùi moät ñoaïn coïc coù chieàu daøi tính töø ñaùy cuûa ñaøi coïc goïi laø chieàu saâu aûnh höôûng cuûa neàn ñaát khi coïc chòu löïc ngang. Chieàu saâu aûnh höôûng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm: m. Vaäy ñoaïn coïc coù chieàu saâu aûnh höôûng ñi qua1 lôùp ñaát 2. Lôùp ñaát 2: Seùt laãn saïn soûi Lateritte, traïng thaùi cöùng, B = 0.2® K = 680 T/m4. + Heä soá bieán daïng: , A0, B0, C0 - caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng G.2 - TCXD 205 : 1998 phuï thuoäc vaùo chieàu saâu tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát Le: m; + Chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän bôûi löïc H0 = QCtt = 1: (m/T); + Goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1: 1/(Tm); + Chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1 vaø löïc H0 = QCtt = 1: (1/T); Vôùi Le = 12.74 (m) tra baûng G2 – 205 : 1998 + A0 = 2.441 ; B0 = 1.621 ; C0 = 1.751 Vì coïc ñöôïc ngaøm cöùng trong ñaøi do ñoù coù theå loaïi tröø khaû naêng xoay cuûa ñaàu coïc (). Luùc naøy trong tính toaùn phaûi tính ñeán moâmen ngaøm Mng taùc duïng taïi choå gaëp nhau cuûa coïc vaø ñaøi. (Tm) (Tm) + Chuyeån vò ngang ñaàu coïc Khi chuyeån vò ngang cuûa ñaàu coïc £ 1 cm thì coïc thoaû maõn ñieàu kieän chuyeån vò ngang. 4. Kieåm tra oån ñònh döôùi muõi coïc cuûa moùng khoái quy öôùc: Xaùc ñònh jtb: Trong ñoù: ji laø goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát coù chieàu daøy hi; Lôùp 2 : j = 21.90; h =3.2 m Lôùp 3 : j = 15.90 ; h =12.5m Lôùp 4 : j = 22.80 ; h =2.0m Xaùc ñònh goùc a: Kích thöôùc ñaùy khoái moùng qui öôùc: m; + L’, B’: khoaûng caùch giöõa 2 meùp coïc bieân theo caû 2 phöông; + Lc: chieàu daøi ñoaïn coïc tính töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc. Dieän tích ñaùy khoái moùng qui öôùc: ·Xaùc ñònh khoái löôïng khoái moùng qui öôùc: - Troïng löôïng lôùp ñaát thöù i (coù tröø ñi phaàn theå tích ñaát bò coïc choaùn choå): (T) - Troïng löôïng coïc beâtoâng trong lôùp ñaát thöù i: (T) - Troïng löôïng ñaøi coïc: (T) - Troïng löôïng khoái moùng qui öôùc: (T) Moâmen tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Löïc doïc tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Baûng tính khoái löôïng moùng khoái quy öôùc Xaùc ñònh aùp löïc tieâu chuaån taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Ñoä leäïch taâm: m; m; AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. ·Xaùc ñònh cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc: Trong ñoù: + m1, m2 laø caùc heä soá ñieàu kieân laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø coâng trình xaùc ñònh theo Baûng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = 1.2, m2 = 1; + Ktc = 1 laø heä soá tin caäy laáy theo Ñieàu 3.38 TCXD 45 : 78; + A,B vaø D laø caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng 14 TCXD 45 : 78 phuï thuoäc vaøo goùc ma saùt trong jII cuûa lôùp ñaát ñaùy khoái moùng qui öôùc A = 0.648 ; B = 3.606 ; D = 6.170 Tra Baûng 14 - TCXD 45 : 78 vôùi jII = 22.80 + Bqu = 6.1 m; Hqu = 17.7 +1+3.8 = 22.5m; + CII = 0.097 kG/cm2 = 0.97 T/m2; + gII = gIIñn =1.92 - 1 kG/cm3 = 0.92 kG/m3; T/m3; . Kieåm tra: (T/m2); (T/m2); Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy moùng quy öôùc oån ñònh, do ñoù ta coù theå tính tính toaùn ñöôïc ñoä luùn cuûa neàn theo quan nieäm neàn bieán daïng tuyeán tính. 5. Kieåm tra luùn cuûa moùng khoái quy öôùc: Chia ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc thaønh caùc lôùp coù chieàu daøy baèng nhau vaø baèng 1 m . Tính aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc; AÙp löïc gaây luùn taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc: T/m2 Coâng thöùc tính luùn: + =0.8 + - öùng suaát gaây luùn ôû giöõa lôùp phaân toá thöù i + Heä soá K0 tra theo Baûng 3-7 phuï thuoäc vaøo tyû soá vaø . + E0 – moâñun bieán daïng trung bình cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc. - Giaù trò E – moâñun bieán daïng cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc – theo keát quaû thí nghieäm trong phoøng laø E = 78.47 kG/cm2. - Trong vieäc tính toaùn ñoä luùn cho coâng trình cho pheùp taêng trò soá E laáy töø thí nghieäm baèng caùch ñöa vaøo heä soá ñieàu chænh m : E0 = m.E ; choïn m = 3 E0 = 3´78.47 = 235.41 kG/cm2 = 2354.1 T/m2 Giôùi haïn neàn laáy ñeán ñoä saâu maø öùng suaát gaây luùn baèng 20% öùng suaát baûn thaân: Keát quaû tính toaùn theå hieän trong baûng sau: Baûng aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy moùng quy öôùc Ñoä luùn cuoái cuøng: S = 3.96 cm < Sgh = 8 cm Nhö vaäy, moùng thieát keá thoaû maõn yeâu caàu veà ñoä luùn. 6. Kieåm tra xuyeân thuûng ñaøi coïc: Xaùc ñònh chieàu cao ñaøi coïc: Coät coù kích thöôùc 60x60 cm Choïn ; Thaùp ñaâm thuûng Vì thaùp choïc thuûng naèm truøm ngoaøi caùc coïc neân ñaøi coïc khoâng bò ñaâm thuûng. 7.Tính toaùn vaø boá trí coát theùp trong ñaøi: Tính coát theùp ñaøi coïc: - Do kích thöôùc vaø soá coïc ôû moãi phöông cuûa moùng baèng nhau neân tính theùp cho moät phöông vaø boá trí töông töï cho phöông coøn laïi. - Choïn sô ñoà tính laø daàm consol coù maët ngaøm taïi tieát dieän meùp coät vaø taûi troïng taùc duïng laø phaûn löïc cuûa caùc coïc naèm ngoaøi meùp coät. Sô ñoà tính coù daïng nhö sau: Sô ñoà tính theùp trong ñaøi coïc Söû duïng coát theùp AII coù Ra = 2800 kG/cm2. 2Nmax = 2x75.67 = 151.34T. 3Nmax = 3x75.67 = 227T. Choïn F20a150. Boá trí cho caû 2 phöông V. THIEÁT KEÁ MOÙNG M - 2 1.Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø sô ñoà boá trí coïc trong ñaøi: Soá löôïng coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä Trong ñoù: + Ntto : taûi troïng tính toaùn; + - söùc chòu taûi cuûa coïc: + T; + k = 1¸1.5 : heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa moâmen. Giaûû ñònh döôùi taùc duïng cuûa M, N, Q moãi coïc seõ phaùt sinh moät löïc baèng f0 = 89.9(T), choïn khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø a = 3d = 3´ 0.35 = 1.05m, thì treân dieän tích ñaùy ñaøi trong phaïm vi moät coïc seõ xuaát hieän aùp löïc phaân boá taùc duïng leân ñeá ñaøi : T/m2 Sô boä dieän tích ñaùy ñaøi laø: Fñaøi = m2 N0tt = Ntt + 1.1 ´ 7.07 ´ 3.8 ´ 2 = 553.47 + 59.1 = 612.57 (T) Xaùc ñònh soá löôïng coïc theo coâng thöùc: coïc. Choïn nc = 9 coïc, boá trí nhö sau: Maët baèng boá trí coïc 2. Kieåm tra taûi troïng doïc truïc taùc duïng leân töøng coïc trong nhoùm - 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: 11.9 Trong ñoù: + : taûi troïng thaúng ñöùng tính toaùn taïi ñaùy ñaøi; Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: + T =>T. + Tm; + Tm; + xmax = 1.1m, ymax = 1.1m; + ; + ; + T; + T. Kieåm tra: + T - troïng löôïng coïc; + (T) < (T) =>Coïc ñuû khaû naêng chòu taûi. Nhö vaäy, coïc thieát keá baûo ñaûm ñöôïc khaû naêng chòu taûi troïng cuûa coâng trình, ñieàu kieän chòu taûi cuûa moùng coïc ñaõ ñöôïc kieåm tra, moùng laøm vieäc trong ñieàu kieän an toaøn. 3. Kieåm tra chuyeån vò ngang ñaàu coïc: - Chuyeån vò ngang (meùt) vaø goùc xoay (radian) cuûa ñaàu coïc, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Vôùi: + vaø - chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän ngang coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi (ñaøi thaáp); + H0, H - giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét taïi ñaàu coïc, laáy H0 = H . + M0, M - giaù trò tính toaùn cuûa moâmen taïi ñaàu coïc, laáy M0 = M + Hl0; + - chieàu daøi ñoaïn coïc (m) töø ñaùy ñaøi ñeán maët ñaát, coïc ñaøi thaáp, Giaù trò tính toaùn cuûa momen vaø löïc caét taïi ñaàu coïc: - Heä soá bieán daïng: Trong ñoù: + Eb = 290´104 T/m2 - moâñun ñaøn hoài cuûa beâtoâng (M.300); + bc - chieàu roäng qui öôùc cuûa coïc, d = 0.35m < 0.8m laáy bc = 1.5d + 0.5m = 1.025m; + I - moâmen quaùn tính tieát dieän ngang cuûa coïc: m4; + K - heä soá tæ leä, phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát xung quanh coïc vaø ñaëc tröng cuûa noù ñöôïc xaùc ñònh theo Baûng G.1 - TCXD 205 : 1998 . Khi tính toaùn coïc chòu taûi troïng ngang, thöïc chaát coïc chæ laøm vieäc vôùi moät ñoaïn coïc coù chieàu daøi tính töø ñaùy cuûa ñaøi coïc goïi laø chieàu saâu aûnh höôûng cuûa neàn ñaát khi coïc chòu löïc ngang. Chieàu saâu aûnh höôûng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm: m. Vaäy ñoaïn coïc coù chieàu saâu aûnh höôûng ñi qua1 lôùp ñaát 2. Lôùp ñaát 2: Seùt laãn saïn soûi Lateritte, traïng thaùi cöùng, B = 0.2® K = 680 T/m4. + Heä soá bieán daïng: , A0, B0, C0 - caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng G.2 - TCXD 205 : 1998 phuï thuoäc vaùo chieàu saâu tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát Le: m; + Chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän bôûi löïc H0 = QCtt = 1: (m/T); + Goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1: 1/(Tm); + Chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1 vaø löïc H0 = QCtt = 1: (1/T); Vôùi Le = 12.74 (m) >4 (m) tra baûng G2 – 205 : 1998 + A0 = 2.441 ; B0 = 1.621 ; C0 = 1.751 Vì coïc ñöôïc ngaøm cöùng trong ñaøi do ñoù coù theå loaïi tröø khaû naêng xoay cuûa ñaàu coïc (). Luùc naøy trong tính toaùn phaûi tính ñeán moâmen ngaøm Mng taùc duïng taïi choå gaëp nhau cuûa coïc vaø ñaøi. (Tm) (Tm) + Chuyeån vò ngang ñaàu coïc Khi chuyeån vò ngang cuûa ñaàu coïc £ 1 cm thì coïc thoaû maõn ñieàu kieän chuyeån vò ngang. 4. Kieåm tra oån ñònh döôùi muõi coïc cuûa moùng khoái quy öôùc: Xaùc ñònh jtb: Trong ñoù: ji laø goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát coù chieàu daøy hi; Lôùp 2 : j = 21.90; h =3.2 m Lôùp 3 : j = 15.90 ; h =12.5m Lôùp 4 : j = 22.80 ; h =2.0m Xaùc ñònh goùc a: - Kích thöôùc ñaùy khoái moùng qui öôùc: m; + L’, B’: khoaûng caùch giöõa 2 meùp coïc bieân theo caû 2 phöông; + Lc: chieàu daøi ñoaïn coïc tính töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc. - Dieän tích ñaùy khoái moùng qui öôùc: ·Xaùc ñònh khoái löôïng khoái moùng qui öôùc: - Troïng löôïng lôùp ñaát thöù i (coù tröø ñi phaàn theå tích ñaát bò coïc choaùn choå): (T) - Troïng löôïng coïc beâtoâng trong lôùp ñaát thöù i: (T) - Troïng löôïng ñaøi coïc: (T) - Troïng löôïng khoái moùng qui öôùc: (T) Moâmen tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Löïc doïc tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Baûng tính khoái löôïng moùng khoái quy öôùc Xaùc ñònh aùp löïc tieâu chuaån taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Ñoä leäïch taâm: m; m; AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. ·Xaùc ñònh cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Trong ñoù: + m1, m2 laø caùc heä soá ñieàu kieân laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø coâng trình xaùc ñònh theo Baûng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = 1.2, m2 = 1; + Ktc = 1 laø heä soá tin caäy laáy theo Ñieàu 3.38 TCXD 45 : 78; + A,B vaø D laø caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng 14 TCXD 45 : 78 phuï thuoäc vaøo goùc ma saùt trong jII cuûa lôùp ñaát ñaùy khoái moùng qui öôùc A = 0.648 ; B = 3.606 ; D = 6.170 Tra Baûng 14 - TCXD 45 : 78 vôùi jII = 22.80 + Bqu = 6.36 m; Hqu = 17.7 +1+3.8 = 22.5m; + CII = 0.097 kG/cm2 = 0.97 T/m2; + gII = gIIñn =1.92 - 1 kG/cm3 = 0.92 kG/m3; T/m3; . Kieåm tra: (T/m2); (T/m2); Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy moùng quy öôùc oån ñònh, do ñoù ta coù theå tính tính toaùn ñöôïc ñoä luùn cuûa neàn theo quan nieäm neàn bieán daïng tuyeán tính. 5. Kieåm tra luùn cuûa moùng khoái quy öôùc: Chia ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc thaønh caùc lôùp coù chieàu daøy baèng nhau vaø baèng 1 m . Tính aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc; AÙp löïc gaây luùn taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc: T/m2 Coâng thöùc tính luùn: + =0.8 + - öùng suaát gaây luùn ôû giöõa lôùp phaân toá thöù i + Heä soá K0 tra theo Baûng 3-7 phuï thuoäc vaøo tyû soá vaø . + E0 – moâñun bieán daïng trung bình cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc. - Giaù trò E – moâñun bieán daïng trung bình cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc – theo keát quaû thí nghieäm trong phoøng laø E = 78.47 kG/cm2. - Trong vieäc tính toaùn ñoä luùn cho coâng trình cho pheùp taêng trò soá E laáy töø thí nghieäm baèng caùch ñöa vaøo heä soá ñieàu chænh m : E0 = m.E ; choïn m = 3 E0 = 3´78.47 = 235.41 kG/cm2 = 2354.1 T/m2 Giôùi haïn neàn laáy ñeán ñoä saâu maø öùng suaát gaây luùn baèng 20% öùng suaát baûn thaân: Keát quaû tính toaùn theå hieän trong baûng sau: Baûng aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy moùng quy öôùc Aùp löïc gaây luùn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc Ñoä luùn cuoái cuøng: S = 3.54 cm < Sgh = 8 cm Nhö vaäy, moùng thieát keá thoaû maõn yeâu caàu veà ñoä luùn. 6. Kieåm tra xuyeân thuûng ñaøi coïc: Xaùc ñònh chieàu cao ñaøi coïc: Coät coù kích thöôùc 50x50 cm Choïn ; Thaùp ñaâm thuûng Vì thaùp choïc thuûng naèm truøm ngoaøi caùc coïc neân ñaøi coïc khoâng bò ñaâm thuûng. 7.Tính toaùn vaø boá trí coát theùp trong ñaøi: Tính coát theùp ñaøi coïc: - Do kích thöôùc vaø soá coïc ôû moãi phöông cuûa moùng baèng nhau neân tính theùp cho moät phöông vaø boá trí töông töï cho phöông coøn laïi. - Choïn sô ñoà tính laø daàm consol coù maët ngaøm taïi tieát dieän meùp coät vaø taûi troïng taùc duïng laø phaûn löïc cuûa caùc coïc naèm ngoaøi meùp coät. Sô ñoà tính coù daïng nhö sau: Sô ñoà tính theùp trong ñaøi coïc Söû duïng coát theùp AII coù Ra = 2800 kG/cm2. 3Nmax = 3x78.4 = 235.2T. Choïn F20a150. Boá trí cho caû 2 phöông Kieåm tra caåu laép coät Chieàu daøi coïc tính toaùn laø 17.7 m , phaàn ngaøm trong beä laø 0.6 m , phaàn ñaäp ñaàu coïc laø 500 neân choïn coïc laø 18.3 m , chia ra hai ñoaïn goàm ñoaïn treân laø 10 m, ñoaïn döôùi 8.7m . Troïng löôïng phaân boá cuûa coïc treân 1 m daøi : q = b ´ h ´ gbt = 0.35 ´ 0.35 ´ 2.5 = 0.306 (T/m) = 306 (KG/m) Tröôøng hôïp caåu coïc: Vò trí 2 moùc caåu caùch chaân coïc moät khoaûng : 0.207L (Vôùi L laø chieàu daøi coïc) thì khi caåu seõ gaây ra giaù trò Moment Mnhòp = Mgoái . Moment caåu laép coïc : M =0.048 ql2 = 0.048 ´ 306 ´102 =1468.8(KG.m)=146880 (KG.cm) Dieän tích coát theùp duøng cho caåu laép : Choïn: a = 4cm => h0 = h – a = 35 – 4 = 31cm (cm2)< 4f18 (Fa =10.17cm2) Maø Fachoïn laø 4f18 neân theùp choïn caáu taïo coïc thoûa ñieàu kieän vaän chuyeån . Tröôøng hôïp döïng coïc : Moment caåu laép coïc : M = 0.086 ql2 = 0.086´ 306 ´102 =2631.6(KG.m)=263160 (KG.cm) Dieän tích coát theùp duøng cho caåu laép : (cm2) < 4f18 (10.17 cm2) Maø Fachoïn laø 4f18 neân theùp choïn caáu taïo coïc thoûa ñieàu kieän döïng eùp coïc . Toùm laïi : öùng vôùi hai tröôøng hôïp vaän chuyeån coïc vaø döïng coïc , theùp choïn 4f18 ñeå caáu taïo coïc laø thoûa . PHÖÔNG AÙN MOÙNG COÏC KHOAN NHOÀI NOÄI LÖÏC CUÛA MOÙNG KHUNG TRUÏC 2: Ta söû duïng keát quaû noäi löïc cuûa caùc nuùt ngaøm döôùi chaân caùc coät döôïc xuaát ra töø Sap: Moùng M-1 ñaïi dieän cho moùng truïc B,C ;moùng M-2 ñaïi dieän cho moùng truïc A,D I. CHOÏN VAÄT LIEÄU VAØ KÍCH THÖÔÙC COÏC: - Döïïa vaøo baûng thoâng keâ caùc soá lieäu ñòa chaát.Do taûi trong coâng trình truyeàn xuoáng moùng khaù lôùn neân döï kieán seõ ñaët muõi coïc vaøo lôùp ñaát thöù 4 laø lôùp caùt pha maøu vaøng, traïng thaùi deûo ñoâi choã laãn saïn soûi deûo. Chieàu daøy chöa xaùc ñònh heát nhöng raát daøy Cao trình ñaët muõi coïc laø -30 m Cao trình maët ñaát tính toaùn laø -1m (vì m) Chieàu daøi coïc xuyeân qua caùc lôùp ñaát laø: 25.2 m. Chieàu daøi coïc ngaøm vaøo ñaøi laø 0.6m,trong ñoù phaàn ñaäp ñaàu coïc laø 0.5m vaø phaàn coøn laïi khoâng ñaäp laø 0.1m - Choïn vaät lieäu laøm coïc: + Beâ toâng maùc 300:- cöôøng ñoä tính toaùn cuûa beâ toâng coïc nhoài. Do ñoå beâ toâng trong dung dòch buøn bentonite() laáy + Theùp AII : Gôùi haïn chaûy Ran = 3000 kg/cm2 Choïn kích thöôùc vaø theùp trong coïc : + Choïn ñöôøng kính coc 0.8m Dieän tích tieát dieän coïc laø: Chu vi coïc: Dieän tích coát theùp coïc laáy 12F16 coù Fa = 24.13 cm2 II. XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC : 1.Theo cöôøng ñoä vaät lieäu laøm coïc : Trong ñoù: + m - heä soá laøm vieâc,laáy m = 0.9; + Rb , Fb – cöôøng ñoä chòu neùn giôùi haïn cuûa beâ toâng vaø tieát dieän coïc + Ra , Fa – cöôøng ñoä chòu keùo vaø dieän tích coát theùp. (T ) 2.Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc theo ñaát neàn : Söùc chòu taûi cuûa coïc theo chæ tieâu cô lí cuûa ñaát neàn: Ta coù coâng thöùc xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc theo ñaát neàn (phuï luïc A TCXD- 205-1998) : Qtc = m.(mR.qm.Ap + uSmf.fsi.lI ) Trong ñoù : m : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc , m =1 . mR , mf : heä soá laøm vieäc cuûa ñaát döôùi muõi coïc vaø maët beân coù keå ñeán phöông phaùp haï coïc mR =1, mR =0,9 . L = 25.2 m chieàu daøi coïc , D - ñöôøng kính ñaùy coïc , D =0.8 m qm : cöôøng ñoä chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc Vì döôùi muõi coïc laø ñaát caùt neân qm xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: qm = 0.75b(g’DAk0 + ag1LBk0) Trong ñoù: j = 22.80 ,L/D=31.5>25 Tra baûng A.6 ta coù: a = 0.45 ; b =0.31 ; Ak0 =10 ; Bk0 =20.6 => Vaäy qm=0.75´0.31´(1.92´0.8´9.5 + 0.45´1.93´25.2´18.6)=100 T/m2 Chu vi coïc: u = p.D =2.513 m Dieän tích tieát dieän muõi coïc: Ap =0.503 (m2) Xaùc ñònh åmf fi li - Söùc chòu taûi do ma saùt xung quanh coïc + fsi: ma saùt beân coïc xaùc ñònh baèng caùch tra baûng phuï thuoäc vaøo ñoä saâu trung bình cuûa caùc phaân lôùp ñaát zi.Caùc lôùp ñaát ñöôïc chia thaønh caùc phaân lôùp coù beà daøy khoâng quaù 2m Coïc xuyeân qua caùc lôùp ñaát coù caùc phaân lôùp nhö sau: Tra baûng A.2 TCVN 205: STT Ñoä seäch B hi (m) Zi (m) fsi hifsi 1 0.2 2 4.8 5.54 11.08 2 0.2 1.2 6.4 5.88 7.056 3 0.3 2 8.0 4.4 8.8 4 2 10.0 4.6 9.2 5 2 12.0 4.8 9.6 6 2 14.0 5.0 10.0 7 2 16.0 5.2 10.4 8 1.5 17.75 5.38 8.06 9 1 19.0 5.5 5.5 10 0.5 2 20.5 3.02 6.04 11 2 22.5 3.1 6.2 12 2 24.5 3.18 6.36 13 2 26.5 3.25 6.5 14 1.5 28.25 3.35 5.03 109.8 Söùc chòu taûi tieâu chuaån cuûa coïc ma saùt : Qtc =mx(mRxqpxAp+uåmfx¦sixhi)=1(1x100x0.503+2.513x0.9x109.8)= 299 (T/m2) Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc ñôn theo chæ tieâu cô lí : ; vaäy ta coù :PVL = 315 T ; Qa = 213.6 (T) Choïn Qtk = min(PVL ; Qa) = Qa = 213.6 (T) ñeå tính toaùn. III. THIEÁT KEÁ MOÙNG M – 1: 1.Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø sô ñoà boá trí coïc trong ñaøi: Chieàu cao ñaøi giaû ñònh =1.5m Soá löôïng coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä: Trong ñoù: + Ntto : taûi troïng tính toaùn; + - söùc chòu taûi cuûa coïc. T; + k = 1¸1.5 : heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa moâmen. Giaûû ñònh döôùi taùc duïng cuûa M, N, Q moãi coïc seõ phaùt sinh moät löïc baèng f0 = 213.6(T), choïn khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø a = 3d = 3´ 0,6 = 1,8m, thì aùp löïc tính toaùn: T/m2 Sô boä dieän tích ñaùy ñaøi laø: Fñaøi = N0tt = Ntt + 1.1 ´ 24.79 ´ 3.8 ´ 2 = 837.98 + 272.52 = 1045 (T) Xaùc ñònh soá löôïng coïc theo coâng thöùc: coïc. Choïn nc = 6 coïc, boá trí nhö sau: Maët baèng boá trí coïc 2. Kieåm tra taûi troïng doïc truïc taùc duïng leân töøng coïc trong nhoùm - 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: Trong ñoù: + : taûi troïng thaúng ñöùng tính toaùn taïi ñaùy ñaøi; Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: + T =>T + Tm; + Tm; + xmax = 2.4m, ymax = 1.2m; + ; + ; + T; + T. Kieåm tra: + (T) Thoaû >0 Khoâng phaûi kieåm tra theo ñieàu kieän choáng nhoå 3. Kieåm tra oån ñònh döôùi muõi coïc cuûa moùng khoái quy öôùc: Xaùc ñònh jtb: Trong ñoù: ji laø goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát coù chieàu daøy hi; Lôùp 2 : j = 21.90; h =3.2 m Lôùp 3 : j = 15.90 ; h =12.5m Lôùp 4 : j = 22.80 ; h =9.5m Xaùc ñònh goùc a: - Kích thöôùc ñaùy khoái moùng qui öôùc: m; m; + L’, B’: khoaûng caùch giöõa 2 meùp coïc bieân theo caû 2 phöông; + Lc: chieàu daøi ñoaïn coïc tính töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc. - Dieän tích ñaùy khoái moùng qui öôùc: Chieàu cao moùng khoái quy öôùc: ·Xaùc ñònh khoái löôïng khoái moùng qui öôùc: - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñeá ñaøi trôû leân: - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng: = (2x3.2 + 1.92x12.5 + 1.92x9.5)x72.52 = 3527.3 (T). - trò tieâu chuaån troïng löôïng coïc: ( T) - Toång troïng löôïng khoái moùng quy öôùc: Qm = Q1 + Q2 = 696.2 + 3527.3 + 152.1 = 4375.6 (T) - Troïng löôïng rieâng trung bình caùc lôùp ñaát töø muõi coïc trôû leân: Moâmen tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Löïc doïc tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Xaùc ñònh aùp löïc tieâu chuaån taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Ñoä leäïch taâm: m; m; AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. ·Xaùc ñònh cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Trong ñoù: + m1, m2 laø caùc heä soá ñieàu kieân laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø coâng trình xaùc ñònh theo Baûng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = m2 = 1; + Ktc = 1 laø heä soá tin caäy laáy theo Ñieàu 3.38 TCXD 45 : 78; + A,B vaø D laø caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng 14 TCXD 45 : 78 phuï thuoäc vaøo goùc ma saùt trong jII cuûa lôùp ñaát ñaùy khoái moùng qui öôùc A = 0.648 ; B = 3.606 ; D = 6.170 Tra Baûng 14 - TCXD 45 : 78 vôùi jII = 22.80 + Bqu = 7.4 m; Hqu = 25.2 +1+3.8 = 30 m; + CII = 0.097 kG/cm2 = 0.97 T/m2; + gII = gIIñn =1.92 - 1 kG/cm3 = 0.92 kG/m3; . Kieåm tra: (T/m2); (T/m2); Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy moùng quy öôùc oån ñònh, do ñoù ta coù theå tính tính toaùn ñöôïc ñoä luùn cuûa neàn theo quan nieäm neàn bieán daïng tuyeán tính. 4. Kieåm tra luùn cuûa moùng khoái quy öôùc: Chia ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc thaønh caùc lôùp coù chieàu daøy baèng nhau vaø baèng 1 m . Tính aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc. AÙp löïc gaây luùn taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc: T/m2 Coâng thöùc tính luùn: + =0.8 + - öùng suaát gaây luùn ôû giöõa lôùp phaân toá thöù i + Heä soá K0 tra theo Baûng 3-7 phuï thuoäc vaøo tyû soá vaø . + E0 – moâñun bieán daïng trung bình cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc. - Giaù trò E – moâñun bieán daïng trung bình cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc – theo keát quaû thí nghieäm trong phoøng laø E = 78.47 kG/cm2. - Trong vieäc tính toaùn ñoä luùn cho coâng trình cho pheùp taêng trò soá E laáy töø thí nghieäm baèng caùch ñöa vaøo heä soá ñieàu chænh m : E0 = m.E ; choïn m = 3 E0 = 3´78.47 = 235.41 kG/cm2 = 2354.1 T/m2 Giôùi haïn neàn laáy ñeán ñoä saâu maø öùng suaát gaây luùn baèng 20% öùng suaát baûn thaân: Keát quaû tính toaùn theå hieän trong baûng sau: Baûng aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy moùng quy öôùc Baûng phaân boá öùng suaát gaây luùn töø döôùi ñaùy moùng quy öôùc Ñoä luùn cuoái cuøng: S = 5.61 cm < Sgh = 8 cm Nhö vaäy, moùng thieát keá thoaû maõn yeâu caàu veà ñoä luùn. 5. Kieåm tra chuyeån vò ngang ñaàu coïc - Chuyeån vò ngang (meùt) vaø goùc xoay (radian) cuûa ñaàu coïc, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Vôùi: + vaø - chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän ngang coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi (ñaøi thaáp); + H0, H - giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét taïi ñaàu coïc, laáy H0 = H . + M0, M - giaù trò tính toaùn cuûa moâmen taïi ñaàu coïc, laáy M0 = M + Hl0; + - chieàu daøi ñoaïn coïc (m) töø ñaùy ñaøi ñeán maët ñaát, coïc ñaøi thaáp, Giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét taïi ñaàu coïc: - Heä soá bieán daïng: Trong ñoù: + Eb = 290´104 T/m2 - moâñun ñaøn hoài cuûa beâtoâng (M.300); + bc - chieàu roäng qui öôùc cuûa coïc, laáy bc = d + 1 = 1.8 m; + I - moâmen quaùn tính tieát dieän ngang cuûa coïc: m4; + K - heä soá tæ leä, phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát xung quanh coïc vaø ñaëc tröng cuûa noù ñöôïc xaùc ñònh theo Baûng G.1 - TCXD 205 : 1998 . Khi tính toaùn coïc chòu taûi troïng ngang, thöïc chaát coïc chæ laøm vieäc vôùi moät ñoaïn coïc coù chieàu daøi tính töø ñaùy cuûa ñaøi coïc goïi laø chieàu saâu aûnh höôûng cuûa neàn ñaát khi coïc chòu löïc ngang. Chieàu saâu aûnh höôûng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm: m. Vaäy ñoaïn coïc coù chieàu saâu aûnh höôûng ñi qua2 lôùp ñaát . Lôùp ñaát 2: Seùt laãn saïn soûi Lateritte, traïng thaùi cöùng, B = 0.2® K = 480 T/m4. Lôùp ñaát 3:Seùt pha vaøng traïng thaùi nöûa cöùng,B = 0.3 ® K = 520 T/m4 T/m4 + Heä soá bieán daïng: , A0, B0, C0 - caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng G.2 - TCXD 205 : 1998 phuï thuoäc vaùo chieàu saâu tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát Le: m; + Chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän bôûi löïc H0 = QCtt = 1: (m/T); + Goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1: 1/(Tm); + Chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1 vaø löïc H0 = QCtt = 1: (1/T); Vôùi Le = 10.84 (m) tra baûng G2 – 205 : 1998 + A0 = 2.441 ; B0 = 1.621 ; C0 = 1.751 Vì coïc ñöôïc ngaøm cöùng trong ñaøi do ñoù coù theå loaïi tröø khaû naêng xoay cuûa ñaàu coïc (). Luùc naøy trong tính toaùn phaûi tính ñeán moâmen ngaøm Mng taùc duïng taïi choå gaëp nhau cuûa coïc vaø ñaøi. (Tm) (Tm) + Chuyeån vò ngang ñaàu coïc Khi chuyeån vò ngang cuûa ñaàu coïc £ 1 cm thì coïc thoaû maõn ñieàu kieän chuyeån vò ngang 6. Caáu taïo vaø tính toaùn ñaøi coïc 1. Tính ñaøi coïc Choïn hñ = 1.4m h0 = 1- 0.15 = 1.25m Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng: Chu vi xuyeân thuûng: Dieän tích xuyeân thuûng: Löïc xuyeân thuûng: thoûa ñieàu kieän xuyeân thuûng 2. Tính theùp cho ñaøi - Khi tính toaùn momen ta xem nhö ñaøi coïc laø thanh ngaøm taïi meùp coät vaø löïc taùc duïng chính laø phaûn löïc ñaàu coïc. trong ñoù: ri laø khoaûng caùch töø truïc coïc thöù i (coù phaûn löïc laø Pk ) ñeán meùp coät Theo keát quaû tính toaùn ôû treân ta coù: Pmax = 177.1(T); M = + Momen töông öùng vôùi maët caét I-I MI-I = (2.1x2x177.1) = 743.82Tm choïn 25 a150 + Momen töông öùng vôùi maët caét II-II MII-II = rP Vôùi r = 0.9 (m); MII-II = 0.9x3x177.1 = 478.17 (Tm) Boá trí 25 a150 Sô ñoà tính theùp trong ñaøi coïc . V. THIEÁT KEÁ MOÙNG M - 2 1.Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø sô ñoà boá trí coïc trong ñaøi: Soá löôïng coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä Trong ñoù: + Ntto : taûi troïng tính toaùn; + - söùc chòu taûi cuûa coïc: + ; + k = 1¸1.5 : heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa moâmen. Giaûû ñònh döôùi taùc duïng cuûa M, N, Q moãi coïc seõ phaùt sinh moät löïc baèng f0 = 213.6(T), choïn khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø a = 3d = 3´ 0.8 = 2.4m, thì aùp löïc tính toaùn: T/m2 Sô boä dieän tích ñaùy ñaøi laø: Fñaøi = m2 N0tt = Ntt + 1.1 ´ 16.37 ´ 3.8 ´ 2 = 553.47 + 180 = 690.32 (T) Xaùc ñònh soá löôïng coïc theo coâng thöùc: coïc. Choïn nc = 4 coïc, boá trí nhö sau: Maët baèng boá trí coïc 2. Kieåm tra taûi troïng doïc truïc taùc duïng leân töøng coïc trong nhoùm - 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: 11.9 Trong ñoù: + : taûi troïng thaúng ñöùng tính toaùn taïi ñaùy ñaøi; Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: + T =>T + Tm; + Tm; + xmax = 1.2m, ymax = 1.2m; + ; + ; + T; + T. Kieåm tra: + (T) Thoaû maõn ñieàu kieän 3. Kieåm tra oån ñònh döôùi muõi coïc cuûa moùng khoái quy öôùc: Xaùc ñònh jtb: Trong ñoù: ji laø goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát coù chieàu daøy hi; Lôùp 2 : j = 21.90; h =3.2 m Lôùp 3 : j = 15.90 ; h =12.5m Lôùp 4 : j = 22.80 ; h =9.5m Xaùc ñònh goùc a: - Kích thöôùc ñaùy khoái moùng qui öôùc: m; m; + L’, B’: khoaûng caùch giöõa 2 meùp coïc bieân theo caû 2 phöông; + Lc: chieàu daøi ñoaïn coïc tính töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc. - Dieän tích ñaùy khoái moùng qui öôùc: Chieàu cao moùng khoái quy öôùc: ·Xaùc ñònh khoái löôïng khoái moùng qui öôùc: - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñeá ñaøi trôû leân: - Troïng löôïng khoái moùng quy öôùc töø ñaùy ñaøi trôû xuoáng: = (2x3.2 + 1.92x12.5 + 1.92x9.5)x54.76 = 2663.5 (T). - Trò tieâu chuaån troïng löôïng coïc 0,8 m daøi 25,2 m: ( T ) - Toång troïng löôïng khoái moùng quy öôùc: Qm = Q1 + Q2 + Q3 = 525.7 + 2663.5 + 201.6 = 3390.8 (T) - Troïng löôïng rieâng trung bình caùc lôùp ñaát töø muõi coïc trôû leân: Moâmen tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Löïc doïc tieâu chuaån taïi taâm ñaùy khoái moùng qui öôùc: Xaùc ñònh aùp löïc tieâu chuaån taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Ñoä leäïch taâm: m; m; AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy khoái quy öôùc: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. ·Xaùc ñònh cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc Trong ñoù: + m1, m2 laø caùc heä soá ñieàu kieân laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø coâng trình xaùc ñònh theo Baûng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = m2 = 1; + Ktc = 1 laø heä soá tin caäy laáy theo Ñieàu 3.38 TCXD 45 : 78; + A,B vaø D laø caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng 14 TCXD 45 : 78 phuï thuoäc vaøo goùc ma saùt trong jII cuûa lôùp ñaát ñaùy khoái moùng qui öôùc A = 0.648 ; B = 3.606 ; D = 6.170 Tra Baûng 14 - TCXD 45 : 78 vôùi jII = 22.80 + Bqu = 7.4 m; Hqu = 25.2 +1+3.8 = 30m; + CII = 0.097 kG/cm2 = 0.97 T/m2; + gII = gIIñn =1.92 - 1 kG/cm3 = 0.92 kG/m3; . Kieåm tra: (T/m2); (T/m2); Vaäy ñaát neàn döôùi ñaùy moùng quy öôùc oån ñònh, do ñoù ta coù theå tính tính toaùn ñöôïc ñoä luùn cuûa neàn theo quan nieäm neàn bieán daïng tuyeán tính. 4. Kieåm tra luùn cuûa moùng khoái quy öôùc: Chia ñaát neàn döôùi ñaùy khoái moùng qui öôùc thaønh caùc lôùp coù chieàu daøy baèng nhau vaø baèng 1 m . Tính aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc; AÙp löïc gaây luùn taïi ñaùy khoái moùng qui öôùc: T/m2 Coâng thöùc tính luùn: + =0.8 + - öùng suaát gaây luùn ôû giöõa lôùp phaân toá thöù i + Heä soá K0 tra theo Baûng 3-7 phuï thuoäc vaøo tyû soá vaø . + E0 – moâñun bieán daïng trung bình cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc. - Giaù trò E – moâñun bieán daïng cuûa lôùp ñaát chòu neùn döôùi muõi coïc – theo keát quaû thí nghieäm trong phoøng laø E = 78.47 kG/cm2. - Trong vieäc tính toaùn ñoä luùn cho coâng trình cho pheùp taêng trò soá E laáy töø thí nghieäm baèng caùch ñöa vaøo heä soá ñieàu chænh m : E0 = m.E ; choïn m = 3 E0 = 3´78.47 = 235.41 kG/cm2 = 2354.1 T/m2 Giôùi haïn neàn laáy ñeán ñoä saâu maø öùng suaát gaây luùn baèng 20% öùng suaát baûn thaân: Keát quaû tính toaùn theå hieän trong baûng sau: Baûng aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát taïi ñaùy moùng quy öôùc Ñoä luùn cuoái cuøng: S = 4.89 cm < Sgh = 8 cm Nhö vaäy, moùng thieát keá thoaû maõn yeâu caàu veà ñoä luùn. 5.Kieåm tra chuyeån vò ngang ñaàu coïc: - Chuyeån vò ngang (meùt) vaø goùc xoay (radian) cuûa ñaàu coïc, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Vôùi: + vaø - chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän ngang coïc taïi cao trình ñaùy ñaøi (ñaøi thaáp); + H0, H - giaù trò tính toaùn cuûa löïc caét taïi ñaàu coïc, laáy H0 = H . + M0, M - giaù trò tính toaùn cuûa moâmen taïi ñaàu coïc, laáy M0 = M + Hl0; + - chieàu daøi ñoaïn coïc (m) töø ñaùy ñaøi ñeán maët ñaát, coïc ñaøi thaáp, Giaù trò tính toaùn cuûa momen vaø löïc caét taïi ñaàu coïc: - Heä soá bieán daïng: Trong ñoù: + Eb = 290´104 T/m2 - moâñun ñaøn hoài cuûa beâtoâng (M.300); + bc - chieàu roäng qui öôùc cuûa coïc, laáy bc = d + 1m = 8m; + I - moâmen quaùn tính tieát dieän ngang cuûa coïc: m4; + K - heä soá tæ leä, phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát xung quanh coïc vaø ñaëc tröng cuûa noù ñöôïc xaùc ñònh theo Baûng G.1 - TCXD 205 : 1998 . Khi tính toaùn coïc chòu taûi troïng ngang, thöïc chaát coïc chæ laøm vieäc vôùi moät ñoaïn coïc coù chieàu daøi tính töø ñaùy cuûa ñaøi coïc goïi laø chieàu saâu aûnh höôûng cuûa neàn ñaát khi coïc chòu löïc ngang. Chieàu saâu aûnh höôûng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm: m. Vaäy ñoaïn coïc coù chieàu saâu aûnh höôûng ñi qua2 lôùp ñaát 2. Lôùp ñaát 2: Seùt laãn saïn soûi Lateritte, traïng thaùi cöùng, B = 0.2® K = 480 T/m4. Lôùp ñaát 3:Seùt pha vaøng traïng thaùi nöûa cöùng,B = 0.3 ® K = 520 T/m4 T/m4 + Heä soá bieán daïng: , A0, B0, C0 - caùc heä soá khoâng thöù nguyeân laáy theo Baûng G.2 - TCXD 205 : 1998 phuï thuoäc vaùo chieàu saâu tính ñoåi cuûa phaàn coïc trong ñaát Le: m; + Chuyeån vò ngang cuûa tieát dieän bôûi löïc H0 = QCtt = 1: (m/T); + Goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1: 1/(Tm); + Chuyeån vò ngang vaø goùc xoay cuûa tieát dieän bôûi moâmen M0 = MCtt = 1 vaø löïc H0 = QCtt = 1: (1/T); Vôùi Le = 10.84 (m) >4 (m) tra baûng G2 – 205 : 1998 + A0 = 2.441 ; B0 = 1.621 ; C0 = 1.751 Vì coïc ñöôïc ngaøm cöùng trong ñaøi do ñoù coù theå loaïi tröø khaû naêng xoay cuûa ñaàu coïc (). Luùc naøy trong tính toaùn phaûi tính ñeán moâmen ngaøm Mng taùc duïng taïi choå gaëp nhau cuûa coïc vaø ñaøi. (Tm) (Tm) + Chuyeån vò ngang ñaàu coïc Khi chuyeån vò ngang cuûa ñaàu coïc £ 1 cm thì coïc thoaû maõn ñieàu kieän chuyeån vò ngang 6. Tính coát theùp cho coïc khoan nhoài Theo TCXD 205: 1998, ta coù: + Ñoái vôùi coïc chòu neùn doïc truïc thì haøm löôïng coát theùp khoâng < 0.2 ÷ 0.4% vaø ñöôøng kính coát theùp khoâng < 10mm + Ñoái vôùi coïc chòu taûi troïng ngang thì haøm löôïng coát theùp khoâng < 0.4 ÷ 0.65% vaø ñöôøng kính coát theùp khoâng < 12mm Choïn 12f16 coù Fa = 24.13cm2 >0.4x Fb = 20.12cm2 7. Caáu taïo vaø tính toaùn ñaøi coïc 1. Tính ñaøi coïc Choïn hñ = 1.4m h0 = 1- 0.15 = 1.25m Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng: Chu vi xuyeân thuûng: Dieän tích xuyeân thuûng: Löïc xuyeân thuûng: thoûa ñieàu kieän xuyeân thuûng 2. Tính theùp cho ñaøi - Do ñaøi moùng coù kích thöôùc vaø soá coïc baèng nhau , ta tính toaùn coát theùp ôû 1 phöông vaø boá trí töông töï cho phöông coøn laïi - Khi tính toaùn momen ta xem nhö ñaøi coïc laø thanh ngaøm taïi meùp coät vaø löïc taùc duïng chính laø phaûn löïc ñaàu coïc. trong ñoù: ri laø khoaûng caùch töø truïc coïc thöù i (coù phaûn löïc laø Pk ) ñeán meùp coät Theo keát quaû tính toaùn ôû treân ta coù: Pmax = 184.4(T); M = + Momen töông öùng vôùi maët caét I-I MI-I = 0.95x2x88.5 = 350.36Tm choïn 25 a150 Sô ñoà tính theùp trong ñaøi coïc SO SAÙNH VAØ LÖÏA CHOÏN PHÖÔNG AÙN MOÙNG Töø caùc giaù trò tính toaùn cuûa hai phöông aùn moùng coïc eùp vaø moùng coïc khoan nhoài ta toång hôïp ñöôïc khoái löôïng beâtoâng vaø coát theùp cho töøng phöông aùn moùng nhö sau : KHOÁI LÖÔÏNG BEÂTOÂNG (m3) KHOÁI LÖÔÏNG THEÙP (Taán) Coïc ñoùng Coïc khoan nhoài Coïc ñoùng Coïc khoan nhoài 82,2 182,2 4898 7547 Töø keát quaû so saùnh treân ; ta thaáy phöông aùn MOÙNG COÏC EÙP BTCT thaät söï coù lôïi hôn phöông aùn MONG KHOAN NHOÀI veà caû hai maët beâtoâng vaø coát theùp Caùc öu khuyeát ñieåm cuûa hai loaïi phöông aùn moùng : * Moùng coïc eùp : Öu ñieåm : giaù thaønh reû so vôùi caùc loaïi coïc khaùc (cuøng ñieàu kieän thi coâng giaù thaønh moùng coïc eùp reû 2-2.5 laàn giaù thaønh coïc khoan nhoài), thi coâng nhanh choùng, deã daøng kieåm tra chaát löôïng coïc do saûn xuaát coïc töø nhaø maùy (coïc ñöôïc ñuùc saün) , phöông phaùp thi coâng töông ñoái deã daøng, khoâng gaây aûnh höôûng chaán ñoäng xung quanh khi tieán haønh xaây chen ôû caùc ñoâ thò lôùn ; coâng taùc thí nghieäm neùn tónh coïc ngoaøi hieän tröôøng ñôn giaûn . Taän duïng ma saùt xung quanh coïc vaø söùc khaùng cuûa ñaát döôùi muõi coïc . Khuyeát ñieåm : söùc chòu taûi khoâng lôùn laém ( 50 ¸350 T ) do tieát dieän vaø chieàu daøi coïc bò haïn cheá ( haï ñeán ñoä saâu toái ña 50m ) . Löôïng coát theùp boá trí trong coïc töông ñoái lôùn . Thi coâng gaëp khoù khaên khi ñi qua caùc taàng laterit , lôùp caùt lôùn , thôøi gian eùp laâu . * Moùng coïc khoan nhoài : Öu ñieåm : söùc chòu taûi cuûa coïc khoan nhoài raát lôùn ( leân ñeán 1000 T ) so vôùi coïc eùp , coù theå môû roäng ñöôøng kính coïc 60cm ®250cm , vaø haï coïc ñeán ñoä saâu 100m . Khi thi coâng khoâng gaây aûnh höôûng chaán ñoäng ñoái vôùi coâng trình xung quanh . Coïc khoan nhoài coù chieàu daøi > 20m löôïng coát theùp seõ giaûm ñi ñaùng keå so vôùi coïc eùp . Coù khaû naêng thi coâng qua caùc lôùp ñaát cöùng , ñòa chaát phöùc taïp maø caùc loaïi coïc khaùc khoâng thi coâng ñöôïc .` Khuyeát ñieåm : giaù thaønh coïc khoan nhoài cao so vôùi coïc eùp , ma saùt xung quanh coïc seõ giaûm ñi raát ñaùng keå so vôùi coïc eùp do coâng ngheä khoan taïo loã. Bieän phaùp kieåm tra chaát löôïng thi coâng coïc nhoài thöôøng phöùc taïp vaø toán keùm , thí nghieäm neùn tónh coïc khoan nhoài raát phöùc taïp . Coâng ngheä thi coâng coïc khoan nhoài ñoøi hoûi trình ñoä kyõ thuaät cao . * Toùm laïi : ta choïn phöông aùn MOÙNG COÏC EÙP BTCT laøm giaûi phaùp neàn moùng cho coâng trình vì ñaây laø phöông aùn ít chi phí deã thi coâng .