Đề tài Thiết kế môn học nền và móng (bài tham khảo 9)

iện theo quy định(mũi cọc phải được ngàm vào lớp chịu lực tối thiểu là 5d = 2,25 (m)).Ta chọn cao độ đặt mũi cọc là : CĐMC = - 31,00 (m). Như vậy cọc được ngàm vào lớp đất 3 với độ sâu là 11,70 (m). 1.4.1. Xác định chiều dài cọc: Chiều dài cọc được xác định : Lc = CĐĐB – CĐMC = 0,00 – ( - 31,00) = 31,00 (m). Vậy cọc được thiết kế có chiều dài là 31,00 (m). Trong đó : CĐĐB = 0,00 (m) : Cao độ đáy bệ CĐMC = -31,00 (m) : Cao độ mũi cọc 1.4.2. Kiểm tra kích thước cọc: Kích thước cọc phải thoả mãn yêu cầu về độ mảnh theo quy định : Vậy kích thước cọc đã chọn thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh. Cọc được ngàm vào bệ 1,00 (m). Tổng chiều dài đúc cọc là : L = Lc + 1,00 = 31,00 + 1,00 = 32,00 (m). Cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là : L = 32,00 (m) = 11,00 (m) + 11,00 (m) + 10,00 (m). Như vậy đốt thân có chiều dài là 11 m và đốt mũi có chiều dài là 10 m. Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc. 1.5. Chiều dày mũ trụ(CDMT): Chiều dày mũ trụ là: CDMT = 0,80 + 0,06 = 1,40 (m). 2. Lập tổ hợp tải trọng tại đỉnh bệ ứng với MNTN Số liệu đề cho như sau : Ntt = 5800(kN) : Lực thẳng đứng theo TTGHSD do tĩnh tải tác dụng tại đỉnh trụ. Nht = 4000(kN) : Lực thẳng đứng theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng tại đỉnh trụ. Hht = 110(kN) : Lực ngang theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng theo phương ngang cầu. Mht = 700(kN.m) : Mômen theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng theo phương ngang cầu. gbt = 24,50(kN/m3) : Trọng lượng riêng của bê tông. gn = 9,81(kN/m3) : Trọng lượng riêng của nước nh = 1,75 : Hệ số tải trọng do hoạt tải. nt = 1,25 : Hệ số tải trọng do tĩnh tải. 2.1.Tính toán thể tích trụ: MNTN MNCN Cao ®é ®Ønh trô H tt V 1 V 2 V 3 V 3 V 2 V 1 Cao ®é ®¸y dÇm MNTT 30 Hình chiếu trụ cầu 2.1.1. Chiều cao của trụ Hc (m ): Hc = CĐĐT – CDMT – CĐMB Trong đó : CĐĐT = 7,80 (m) : Cao độ đỉnh trụ. CDMT = 1,40 (m) : Chiều dày mũ trụ. CĐMB = 2,00 (m) : Cao độ mặt bệ. Hc = 7,8 – 1,40 – 2,00 = 4,40 (m). 2.1.2. Diện tích tiết diện ngang trụ: 2.1.3. Thể tích toàn phần của trụ( không kể bệ cọc ): Thể tích toàn phần của trụ được xác định như sau : V = V1 + V2 + V3 Trong đó : V = 10,88 + 6,63 + 22,40 = 39,91 (m3). 2.1.4. Thể tích phần trụ ngập nước( không kể bệ cọc ): 2.2. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: ( có xét đến lực đẩy của nước) 2.2.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.2.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.2.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: Trong đó : CĐĐT = 7,80 (m) : Cao độ đỉnh trụ. CĐMB = 2,00 (m) : Cao độ mặt bệ. 2.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.3.2. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.3.3. Mômen ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.4. Lập bảng tổ hợp tải trọng: Tên tải trọng Đơn vị TTGHCĐI TTGHSD Tải trọng thẳng đứng kN 15437,32 10742,87 Tải trọng ngang kN 192,5 110 Mômen kN.m 2341,5 1338 3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn: Sức chịu tải dọc trục của cọc đơn được xác định theo điều kiện sau : Trong đó : Pr : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu. Qr : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền. Chú ý: Trong thực tế người ta sẽ thiết kế sao cho. 3.1. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu: Chọn vật liệu: + Tiết diện của cọc hình vuông: 0,45(m) x 0,45 (m). + Cọc bê tông cốt thép. + Bê tông có f’c = 30 Mpa. + Cốt thép ASTM A615M có fy = 420 Mpa Bố trí cốt thép trong cọc : + Cốt chủ : Chọn thép Æ 22, bố trí 8 thanh xuyên suốt chiều dài cọc. + Cốt đai : Chọn thép Æ 8, bố trí ở giữa thân đốt khoảng cách bước của cốt thép đai là 15 cm, ở đầu và cuối mỗi đốt khoảng cách cốt thép đai dầy hơn, khoảng 5 cm, gần đầu mũi cọc cũng như gần đầu mỗi đốt bố trí khoảng cách này là 10 cm Mặt cắt ngang cọc bê tông cốt thép Sức kháng tính toán của cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén đối xướng qua các trục chính được xác định như sau : Trong đó : Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường : Ở đây : Pr : Sức kháng lực dọc trục tính toán có hoặc không có uốn (N). Pn : Sức kháng lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn (N). f’c : Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 30 (MPa). fy : Giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa), fy = 420 (MPa). Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt ( mm2). Ast : Diện tích nguyên của các cốt thép (mm2). : Hệ số sức kháng (= 0,75). Ta có : Vậy ta có : 3.2. Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền: Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR được tính như sau : Với : Trong đó : Qp : Sức kháng mũi cọc (N). Qs : Sức kháng thân cọc (N). qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa). qs : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa). Ap : Diện tích mũi cọc (mm2). As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2). : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định Đất ở mũi cọc là đất dính( đất sét): (λv : Giá trị phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra thi công các cọc và đánh giá khả năng chịu tải của chúng trong và sau khi đóng cọc vào đất sẽ được quy định trong các hồ sơ thầu. Ta lấy λv = 0,8 là giá trị bất lợi nhất để tính toán.) : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định. Đất ở thân cọc ở cả 3 lớp đều là đất dính(đất sét): 3.2.1. Sức kháng thân cọc: Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, đều là lớp đất dính(đất sét) nên ta tính qs phương theo phương pháp a. Ma sát đơn vị bề mặt danh định (MPa) có thể được xác định bằng công thức : Trong đó: Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa). : Hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM). Hệ số dính phụ thuộc vào Su và tỷ số và hệ số dính được tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Đồng thời ta cũng có sự tham khảo công thức xác định của API như sau : - Nếu Su < 25 kPa = 1,00 - Nếu 25 kPa < Su < 75 kPa - Nếu Su > 75 kPa = 0,50 - Lớp đất 1: Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó không còn lớp đất nào nên ta tra theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 3 trong quy trình và giá trị Db = (- 1900) - (- 2500) = 600 (mm) (ta xét sau xói có cao độ mặt đất là -1,9m.) Ta có : Su = Cuu = 48,9 kN/m2 = 48,9 kPa = 0.0489 MPa Tiến hành nội suy ta có : Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API ta có : Do đó ta lấy hệ số dính = 0,761. Ma sát đơn vị bề mặt danh định của lớp 1 là : Diện tích bề mặt thân cọc trong lớp 1 là : - Lớp đất 2 : Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó là lớp sét nửa cứng nên ta tra theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 3 trong quy trình và giá trị Db = ( - 1900 ) – ( - 19300 ) = 17400 (mm). Ta có : Su = Cuu = 21,3 (kN/m2) =21,3 (kPa) = 0,0213 (MPa). Tiến hành nội suy ta có : Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API ta có : Do đó ta lấy hệ số dính = 1,00 Ma sát đơn vị bề mặt danh định của lớp 2 là : Diện tích bề mặt thân cọc trong lớp 2 là : - Lớp đất 3 : Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó là lớp sét dẻo mềm nên theo quan điểm của Tominson ta tra theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 2 trong quy trình và giá trị của Db = (-19300) - (-31000) = 11700 (mm). Ta có : Su = Cuu = 49,7 (kN/m2) = 49,7 (kPa) = 0,0497 (MPa). Tiến hành nội suy ta có : Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API ta có : Do đó ta chọn hệ số dính = 0,753 Ma sát đơn vị bề mặt danh định của lớp 3 là : Diện tích bề mặt thân cọc trong lớp 3 là : Do đó ta có bảng tính sức kháng thân cọc của các lớp đất như sau : Tên lớp Chiều dày (m) Diện tích mặt cọc (m2) Su = Cuu (kN/m2) Hệ số qs (kN/m2) Qs (kN) 1 0,60 1,08 48,9 0,761 37,21 40,19 2 16,8 30,24 21,3 1,00 21,30 644,11 3 9,70 21,06 49,7 0,753 37,42 788,07 Tổng 1472,37 3.2.2. Sức kháng mũi cọc: - Sức kháng đơn vị mũi cọc trong đất sét bão hoà (MPa) được tính như sau : Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc (MPa). Theo đề ra ta có cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc là : =0,0497 (Mpa). - Tính diện tích mũi cọc Ap : Sức kháng mũi cọc là : Vậy sức chịu tải của cọc theo đất nền là : Sức chịu tải thiết kế của cọc là : 4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng 4.1. Xác định số lượng cọc: Số lượng cọc trong móng được xác định theo điều kiện sau : Chọn số cọc thiết kế là : n = 28 (cọc). 4.2. Bố trí cọc trong móng: Theo quy trình 22TCN 272-05 thì yêu cầu về bố trí cọc như sau : Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau ít nhất là 2,5d hay 750 mm lấy giá trị nào lớn hơn (d là đương kính cọc). Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ : 225 (mm). (Thực tế khoảng cách từ mép cọc ra ngoài mép bệ lấy 250 (mm).) Với n = 24 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số : + Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 7. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo phương dọc cầu là 1200 (mm). + Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4. Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu là 1200 (mm). + Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu là 500 (mm). Ta có bố trị cọc trên mặt bằng: 5. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 5.1. Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí cọc: Theo phương dọc cầu: Theo phương ngang cầu: Trong đó : n = 4 : Số hàng cọc theo phương dọc cầu. m = 7 : Số hàng cọc theo phương ngang cầu. c1 = 500 (mm) : Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương dọc cầu. c2 = 500 (mm) : Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương ngang cầu. a = 1200 (mm) : Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu. b = 1200 (mm) : Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu. 5.2. Tính thể tích bệ cọc: 5.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.3.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.3.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.4. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.4.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.4.2. Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.4.3. Mômen ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đáy bệ: 5.5. Lập bảng tổ hợp tải trọng : Tên tải trọng Đơn vị TTGHCĐI TTGHSD Tải trọng thẳng đứng kN 17008,36 11851,08 Tải trọng ngang kN 192,5 110 Mômen kN.m 2726,5 1558 II. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I 1. Xác định nội lực tác dụng lên từng cọc Nội lực tác dụng lên đầu cọc được tính toán bằng phần mềm PB-pier : ********************************************** ***** Final Maximums for all load cases ***** ********************************************** Result Type Value Load Comb. Pile *** Maximum pile forces *** Max shear in 2 direction 0.1089E+02 KN 1 0 16 Max shear in 3 direction 0.7680E+01 KN 1 0 26 Max moment about 2 axis 0.1755E+01 KN-M 1 0 26 Max moment about 3 axis -0.2298E+01 KN-M 1 0 16 Max axial force -0.7777E+03 KN 1 0 13 Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0 Max demand/capacity ratio 0.2171E+00 1 0 13 *** Maximum soil forces *** Max axial soil force 0.8257E+02 KN 1 0 13 Max lateral in X direction 0.8003E+01 KN 1 0 16 Max lateral in Y direction -0.5430E+01 KN 1 0 26 Max torsional soil force -0.9049E-02 KN-M 1 0 24 Kết luận : Nội lực dọc trục lớn nhất trong cọc là : Nmax = 777,70 (kN). Được thể hiện trên hình sau : 2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc như sau : Trong đó : Nmax : Nội lực tác dụng lên 1 cọc lớn nhất. Nmax = 777,70 (kN). : Trọng lượng bản thân cọc. Ta có : Với : : trọng lượng riêng của bê tông. : trọng lượng riêng của nước Vcoc : Thể tich một cọc. Qtt : Sức kháng nén tính toán của cọc đơn Qtt = 875,25 (kN). Vậy ta có : 3. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc : Trong đó : VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số VC = 17008,36 (kN). Qr : Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc. : Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Vì là đất dính nên φg = 0,65. : Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc trong đất dính, đất rời. Qg : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc. : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính, đất rời. Vì nhóm cọc nằm trong cả 3 lớp đều là đất dính nên ta xác định sức kháng dọc trục danh định của nhóm cọc như sau : Qg = min{Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn(Qg1); Sức kháng trụ tương đương(Qg2)} 3.1. Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn : Với : Hệ số hữu hiệu Ta có : Cao độ mặt đất sau xói là : -1,90 (m). Cao độ đáy bệ(CĐĐB) là : 0,00 (m). Do vậy sau khi xói lở đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đồng thời ta có đất trên bề mặt là đất sét nửa cứng để cho an toàn ta coi bề mặt là đất yếu,khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu ,lấy như sau : = 0,65 Với khoảng cách tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính. = 1,00 Với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính. Mà ta bố trí khoảng cách tim đến tim bằng lần đường kính cọc do đó ta nội suy Như ở trên ta đã xác định được sức kháng thành danh định của một cọc đơn là : Sức kháng mũi cọc danh định của một cọc đơn là : Do đó tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn là : 3.2. Sức kháng trụ tương đương: Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác theo công thức: Trong đó : X : là chiều dài cạnh nhỏ của nhóm cọc Y : là chiều dài cạnh lớn của nhóm cọc Z : là chiều sâu của nhóm cọc NC : Là hệ số phụ thuộc tỷ số Ta có : : Cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu của cọc(MPa) Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(MPa). Su = 0.0348(MPa) Vậy ta có : Kiểm toán : III. KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHSD 1. Xác định độ lún ổn định Với mục đích tính toán độ lún của nhóm cọc ,tải trọng được giả định tác động lên móng tương đương đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực ( 2Db/3 ) .Tải trọng phân bố theo đường 2:1 theo móng tương đương như hình vẽ. Từ điều kiện địa chất đề ra ta có nhóm cọc đặt trong nền đăt dính có Db = ( -1,90 ) - ( -31,00 ) = 29,10 (m) = 19,40 (m). Ta đi tính lún cho các lớp đất từ đấy móng tương đương trở xuống 1.1. Xác định ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu,tính đến trọng tâm của lớp đất tính lún: Ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu được xác định theo công thức : Trong đó : : Trọng lượng đẩy nổi của lớp đất thứ i : Trọng lượng riêng của lớp đất thứ i : Trọng lượng riêng nước Do đó ứng suất có hiệu tại giữa các lớp đất tính lún là : - Lớp tính lún : Ứng suất có hiệu tại đáy của lớp tính lún là : 1.2. Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra: Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất tính lún do tải trọng ở trạng thái sử dụng gây ra được xác định theo công thức sau : Trong đó : : Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra. V : Tải trọng thẳng đứng theo TTGHSD V = 11851,08 (kN). Bg : Chiều rộng trên mặt bằng của nhóm cọc (Khoảng cách 2 mép cọc ngoài cùng). Lg : Chiều dài trên mặt bằng của nhóm cọc (Khoảng cách 2 mép cọc ngoài cùng). Zi : Khoảng cách từ vị trí 2Db/3 đến trọng tâm lớp đất cần tính. Từ các tính toán ở trên ta có : - Lớp đất tính lún có Độ gia tăng ứng suất có hiệu tại đáy của lớp đất tính lún là : 1.3 Xác định chiều sâu tính lún: Nhận xét : Ta thấy Lớp đất từ đấy lớp tính lún trở xuống coi như không lún nữa. 1.4 Độ lún tổng cộng của nền dưới móng cọc: So sánh các giá trị và Độ lún của lớp đất được xác định bằng công thức sau : Nếu Đất quá cố kết : Nếu Đất cố kết bình thường : Nếu Đất chưa cố kết hoàn toàn : Trong đó : Hc : Chiều cao của lớp đất chịu nén (mm). e0 : Tỷ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu. Ccr : Chỉ số nén ép lại,được xác định từ thí nghiệm. Cc : Chỉ số nén ép,được xác định từ thí nghiệm. : Áp lực tiền cố kết (MPa). : Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng cuối cùng tại điểm giữa lớp đất đang xét (Mpa). : Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng không bao gồm ứng suất tăng thêm do tải trọng của móng tại điểm giữa lớp đất đang xét (MPa). Xét lớp đất tính lún : Ta có : Lớp tính lún là đất quá cố kết Vậy độ lún của lớp đất tính lún là : Vậy độ lún của móng là : Sc = 0 khi đế móng đưa lên một đoạn là 15,4 mm. 2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc Sử dụng phần mềm tính toán nền móng FB-PIER ta tính được chuyển vị theo các phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z), tại vị trí đầu mỗi cọc như sau : *** Maximum pile head displacements *** Max displacement in axial 0.2337E-02 M 1 0 13 Max displacement in x 0.3402E-03 M 1 0 14 Max displacement in y 0.4751E-04 M 1 0 25 Kết luận :Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là : Vậy ta có : ĐẠT IV. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC 1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều dài đúc cọc : L= 32(m). Được chia thành 3 đốt, 2 đốt có chiều dài Ld = 11(m) và 1 đốt có chiều dài Ld =10(m). Ta đi tính toán và bố trí cho từng đốt cọc. 1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc: Mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép 1.1.1. Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc: 1.1.1.1. Tính cho đốt có Ld = 10(m): Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn : Ta chọn là 2,0(m). Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 9,92 9,92 12,4 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : 1.1.1.2. Tính cho đốt có Ld = 11(m): Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn : Ta chọn là 2,2 (m). Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc : Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 2,2 6,6 2,2 15,00 12,00 12,00 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : 1.1.2. Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc: 1.1.2.1. Tính cho đốt có Ld = 10(m): Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 7.08 m 21,44 21.00 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là : 1.1.2.2. Tính cho đốt có Ld = 11(m): Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là : Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 7,766 3,234 25,94 25,46 1.2 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc: Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực là thép ASTM A615M Gồm 822 có được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ : Ta đi tính duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trường hợp bất lợi nhất là mặt cắt có mô men lớn nhất trong trường hợp treo cọc: Cọc có chiều dài Ld = 10(m) : Cọc có chiều dài Ld = 11(m) : Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trong quá trình cẩu và treo cọc: Ta có : Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông là : Ứng suất kéo tai thớ ngoài cùng của mặt cắt nguyên : +) Với Ld = 10(m) : Cột không bị nứt khi cẩu và treo cọc +) Với Ld = 11(m) : Cột không bị nứt khi cẩu và treo cọc Tính duyệt khả năng chịu lực: Nhận xét : Do cốt thép được bố trí đối xứng,mặt khác ta đã biết bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cường độ chịu nén vì vậy trục trung hòa lệch về phía trên trục đối xứng như hính vẽ. Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo Phương trình cân bằng nội lực theo phương trục dầm : Trong đó : và : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2). : Diện tích cốt thép chịu nén (mm2). : Cường độ chịu nén của bê tông = 30 (MPa). fy : Cường độ chảy của côt thép fy = 420 (MPa). a : Chiều cao vùng nén tương đương. b : Bề rộng cọc b = d = 450 (mm). E : Mô đun đàn hồi của cốt thép Chiều cao vùng nén tương đương được xác định theo công thức : Ta có Vị trí của trục trung hòa được xác định : Trục trung hòa lệch về phía trên là đúng. Kiểm tra sự chảy dẻo của cốt thép chịu kéo và chịu nén theo điều kiện : Trong đó : ds1 và ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông chịu nén ngoài cùng. : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu nén ngoài cùng. Ta có : Vậy cốt thép chịu nén chưa bị chảy. Bỏ qua cốt thép chịu nén A’s tính gần đúng. Tính lại a: Kiểm tra các điều kiện: +) Lượng cốt thép tối đa: Thỏa mãn. +) Lượng cốt thép tối thiểu : Thỏa mãn. Mô men kháng uốn danh định là : Mô men kháng uốn tính toán là : +) Với Ld = 10(m) có Mtt = 21,44(kN.m) < Mr = 193,68 (kN.m) Thỏa mãn. +) Với Ld = 11(m) có Mtt = 25,94(kN.m) < Mr = 193,68 (kN.m) Thỏa mãn. Kết luận : Cốt thép được chọn và bố trí như trên là đảm bảo khả năng chịu lực. 1.3. Bố trí cốt thép đai cho cọc: Do cọc chủ yếu chịu nén,chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cường độ của cốt thép đai.Vì vậy cốt thép đai được bố trí theo yêu cầu về cấu tạo. Ở vị trí đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là : 1350 mm. Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai là 100 mm trên một chiều dài là : 1100mm. Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc(phần giữa đoạn cọc ) bố trí với bước cốt đai là : 150 mm. 1.4. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc: Cốt thép mũi cọc có đường kính 40 , với chiều dài 100 mm. Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm. 1.5. Lưới cốt thép đầu cọc: Ở đầu cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính 6 mm ,với mắt lưới a = 50.50 mm .Lưới được bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do chịu ứng suất cục bộ trong quá trình đóng cọc. 1.6 Vành đai thép đầu cọc: Đầu cọc được bọc bằng một vành đai thép bằng thép bản có chiều dày d = 10 mm nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng khi đóng cọc và ngoài ra còn có tác dụng để hàn nối các đốt cọc trong khi thi công với nhau. 1.7 Cốt thép móc cẩu: Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính 22 . Do cốt thép bố trí trong cọc rất thừa vì vậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta không cần phải làm móc thứ 3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và để cọc trong bãi. Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là a = 2,0 (m) = 2000 (mm). Ta đi kiểm tra lại cẩu cọc và treo cọc: Ta chỉ cần kiểm tra lại với đoạn cọc có Ld =11(m). Mmax(1) = 20,46 (kN.m) ; Mmax(2) = 36,27 (kN.m) Mtt = 36,27 (kN.m) Mtt = 36,27 (kN.m) < Mr = 193,68 (kN.m) Vậy khoảng cách bố trí móc cẩu như vậy là thỏa mãn công tác thi công và để cọc trong bãi. V. TÍNH MỐI NỐI THI CÔNG CỌC Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau.Mối nối phải đảm bảo cường độ mối nối tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện có mối nối. Để nối các đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-100.100.12 táp vào 4 góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc.Ngoài ra để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản -500.500.10 được táp vào khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối. 1.Tính toán mối nối cọc 1.1. Chọn đường hàn và kiểm toán mối hàn: Chọn đường hàn có chiều dày w = 10 mm,được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ Fexx = 540 MPa. Khả năng kháng cắt tính toán trên một đơn vị chiều dài đường hàn là : : Hệ số sức kháng cắt của đường hàn. Khả năng chịu cắt trên một đơn vị chiều dài của thanh mối nối mỏng hơn(bản thép bịt đầu cọc d = 10 (mm) = t): Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định. Tổng chiều dài đường hàn là : Khả năng chịu lực của toàn liên kết. Kiểm toán: Vậy mối nối đảm bảo khả năng chịu lực. 1.2. Tính toán chọn búa: Lý do chọn búa: khi đóng cọc để dễ dàng quan sát độ chối của cọc khi thi công, hay để đảm bảo bê tông đầu cọc không bị phá hỏng khi đóng cọc do chọn búa có năng lực xung kích quá lớn Cách chọn búa: Dựa vào năng lượng xung kích của búa ta có thể chọn búa như sau: Trong đó: Qtt : Sức chịu tải thiết kế của cọc Qtt = 875,25 (kN) E : Năng lực xung kích của búa(N.m) Ta chọn quả búa có trọng lượng Q = 2,0 tấn = 20 (kN) Trọng lượng của cọc: Dựa vào hệ số thích dụng: Dùng loại búa thuỷ lực có số hiệu V100D6 có các thông số kỹ thuật như sau: Năng lượng tối đa /một nhát búa :7200 KG.m Một hành trình tối đa :1.2 m Một hành trình tối thiểu: 0.2 m Tốc độ đánh búa khi hành trình ,dài 1.2m Trọng lượng thân trượt của búa: 6100 KG Trọng lượng của đầu búa (không tính mũi) 9400 KG Tính độ chối Công thức tính toán : Trong đó: Pgh : Sức chịu tải giới hạn của cọc. Q : Trọng lượng của quả búa. H :Chiều cao rơi búa. F : Diện tích mặt ngang cọc. q : Tổng trọng lượng cọc. n = 10 (daN/cm2): Hệ số kinh nghiệm (tra bảng). K1 = 0,45 : Hệ số phục hồi sau va chạm ( xác định từ thực nghiệm). e : Độ chối của cọc. Vậy độ chối e = 0,15 mm/1 nhát búa đập. VI. THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 1. Đúc cọc Lựa chọn vị trí thích hợp và