Công trình: Hầm đậu xe công trường Lam Sơn

Ch­¬ng 10 ThiÕt kÕ mãng cäc c- 5 I. §¸nh gi¸ ®Æc ®iÓm c«ng tr×nh I.1. §Æc ®iÓm vµ vÞ trÝ x©y dùng c«ng tr×nh. a. VÞ trÝ.(§· tr×nh bµy trong ch­¬ng 1) b. KÕt cÊu. S¬ ®å kÕt cÊu chÞu lùc lµ s¬ ®å khung- v¸ch chÞu lùc. TiÕt diÖn cét 30x30cm vµ 30x60cm, tiÕt dÇm khung 3060cm cho toµn bé c«ng tr×nh. Sµn BTCT ®æ toµn khèi, dµy 14 cm. Do c«ng tr×nh kh«ng cã c¸c tÇng phÝa trªn mÆt ®Êt toµn bé c«ng tr×nh bao gåm 10 tÇng hÇm ®­îc chia thµnh 2 khu: trong vµ ngoµi lâi giÕng. ViÖc thiÕt kÕ mãng cäc C- 5 lµ viÖc thiÕt kÕ cho hÖ mãng khu ngoµi giÕng. Theo b¶ng 16 TCXD 45 - 78 (B¶ng 3-5, tµi liÖu [7] ®èi víi nhµ khung bª t«ng cèt thÐp cã t­êng chÌn th×: - §é lón tuyÖt ®èi giíi h¹n: Sgh = 8 cm. - §é lón lÖch t­¬ng ®èi giíi h¹n DSgh = 0,001. II. §¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh. (§· tr×nh bµy trong ch­¬ng 1) III. Lùa chän gi¶i ph¸p nÒn mãng. C¸c líp ®Êt nh­ líp 5 (c¸t h¹t mÞn ®Õn trung), 6 (c¸t pha mµu x¸m vµng), 7 (sÐt, sÐt pha mµu x¸m vµng) ®Òu lµ líp ®Êt yÕu vµ trung b×nh, kh¶ n¨ng chÞu nÐn lón yÕu vµ kh«ng æn ®Þnh vÒ tÝnh chÊt c¬ lý vµ bÒ dµy, chØ cã líp 8 (c¸t cuéi sái chÆt) lµ líp ®Êt tèt.Víi quy m« vµ t¶i träng c«ng tr×nh nh­ trªn gi¶i ph¸p mãng s©u (mãng cäc) lµ hîp lý h¬n c¶. Mòi cäc sÏ ®­îc ngµm vµo líp 8. §Êt cµng xuèng s©u cµng tèt v× vËy viÖc t¨ng chiÒu s©u h¹ cäc lµm gi¶m tæng khèi l­îng cña cäc, cña ®µi vµ v× thÕ lµm gi¶m gi¸ thµnh chung cña mãng ® sÏ cã lîi h¬n lµ dïng nhiÒu cäc ng¾n. ChiÒu s©u ®ãng cäc lîi nhÊt cã thÓ x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng søc chÞu t¶i cña cäc tÝnh theo c­êng ®é vËt liÖu cäc vµ tÝnh theo c­êng ®é ®Êt nÒn. Do c«ng tr×nh thi c«ng ë thµnh phè Hå ChÝ Minh do ®ã kh«ng ®­îc phÐp sö dông cäc ®ãng. Theo c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt ë trªn vµ kh¶ n¨ng thi c«ng hiÖn nay ta cã thÓ sö dông ph­¬ng ¸n mãng cäc nhåi hoÆc mãng cäc Ðp. MÆc dï t¶i träng ngang cña c«ng tr×nh lµ rÊt lín nh­ng nã ®· ®­îc hÖ thèng t­êng trong ®Êt vµ hÖ lâi giÕng h¹n chÕ do vËy t¶i träng t¸c dông lªn c¸c mãng nµy còng nhá ®i. ViÖc lùa chän gi¶i ph¸p cña hÖ mãng nµy phô thuéc vµo m¸y thi c«ng, kh¶ n¨ng mãng tham gia chèng ®Èy næi cho toµn c«ng tr×nh. Ta sÏ ®­a ra c¸c ph­¬ng ¸n mãng råi lùa chän xem ph­¬ng ¸n nµo lµ hîp lý nhÊt cho c«ng tr×nh nµy. - Cäc Ðp: NÕu dïng mãng cäc Ðp (Ðp tr­íc) cã thÓ cho cäc ®Æt vµo líp ®Êt 6 hoÆc 7, viÖc h¹ cäc sÏ gÆp khã kh¨n khi cÇn ph¶i xuyªn vµo c¸c tÇng ®Êt sÐt cã chiÒu s©u lín, cã thÓ ph¶i khoan dÉn. Cäc Ðp tr­íc cã ­u ®iÓm lµ gi¸ thµnh rÎ, thÝch hîp víi ®iÒu kiÖn x©y chÌn, kh«ng g©y chÊn ®éng ®Õn c¸c c«ng tr×nh xung quanh. DÔ kiÓm tra, chÊt l­îng cña tõng ®o¹n cäc ®­îc thö d­íi lùc Ðp. X¸c ®Þnh ®­îc søc chÞu t¶i cña cäc Ðp qua lùc Ðp cuèi cïng. Nh­îc ®iÓm cña cäc Ðp tr­íc lµ kÝch th­íc vµ søc chÞu t¶i cña cäc bÞ h¹n chÕ do tiÕt diÖn cäc, chiÒu dµi cäc kh«ng cã kh¶ n¨ng më réng vµ ph¸t triÓn do thiÕt bÞ thi c«ng cäc bÞ h¹n chÕ h¬n so víi c¸c c«ng nghÖ kh¸c, thêi gian thi c«ng kÐo dµi. Víi quy m« cña c«ng tr×nh sÏ gÆp kh«ng Ýt khã kh¨n. - Cäc nhåi: NÕu dïng mãng cäc khoan nhåi, th× ®Æt cäc lªn líp ®Êt 8, lµ líp cuéi sái. Cäc nhåi cã c¸c ­u, nh­îc ®iÓm sau (theo tµi liÖu [6], [12]) ¦u ®iÓm: Cã thÓ ®¹t ®Õn chiÒu s©u hµng tr¨m mÐt (kh«ng h¹n chÕ nh­ cäc Ðp), do ®ã ph¸t huy ®­îc triÖt ®Ó ®­êng kÝnh cäc vµ chiÒu dµi cäc. Cã kh¶ n¨ng tiÕp thu t¶i träng lín. Cã kh¶ n¨ng xuyªn qua c¸c líp ®Êt cøng. §­êng kÝnh cäc lín lµm t¨ng ®é cøng ngang cña c«ng tr×nh. Cäc nhåi kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm nh­ tiÕng ån, chÊn ®éng ¶nh h­ëng ®Õn c«ng tr×nh xung quanh. ChÞu ®­îc t¶i träng lín Ýt lµm rung ®éng nÒn ®Êt. Nh­îc ®iÓm: - Gi¸ thµnh mãng cäc khoan nhåi t­¬ng ®èi cao. - C«ng nghÖ thi c«ng cäc ®ßi hái kü thuËt cao, c¸c chuyªn gia cã kinh nghiÖm. -BiÖn ph¸p kiÓm tra chÊt l­îng bªt«ng cäc th­êng phøc t¹p, tèn kÐm. Khi xuyªn qua c¸c vïng cã hang hèc Cas- t¬ hoÆc ®¸ nÎ ph¶i dïng èng chèng ®Ó l¹i sau khi ®æ bªt«ng, do ®ã gi¸ thµnh sÏ ®¾t. - Ma s¸t bªn th©n cäc cã phÇn gi¶m ®i ®¸ng kÓ so víi cäc ®ãng vµ cäc Ðp do c«ng nghÖ khoan t¹o lç. - ChÊt l­îng cäc chÞu ¶nh h­ëng nhiÒu cña qu¸ tr×nh thi c«ng cäc. - Khi thi c«ng c«ng tr×nh kÐm s¹ch sÏ, kh« r¸o. KÕt luËn: Lùa chän gi¶i ph¸p cäc Ðp tr­íc hay cäc khoan nhåi cho c«ng tr×nh cÇn dùa trªn viÖc so s¸nh c¸c chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt thùc tÕ cña c¸c ph­¬ng ¸n. Tuy nhiªn trong khu«n khæ ®å ¸n tèt nghiÖp, dùa vµo t¶i träng t¸c dông lªn c«ng tr×nh, dùa vµo ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, dùa vµo c¸c ph©n tÝch trªn, em quyÕt ®Þnh chän ph­¬ng ¸n cäc khoan nhåi ®Ó thiÕt kÕ nÒn mãng cho c«ng tr×nh. IV. ThiÕt kÕ mãng IV.1.C¸c gi¶ thiÕt tÝnh to¸n: ViÖc tÝnh to¸n mãng cäc ®µi thÊp dùa vµo c¸c gi¶ thiÕt chñ yÕu sau: - T¶i träng ngang hoµn toµn do c¸c líp ®Êt tõ ®¸y ®µi trë lªn tiÕp nhËn. - Søc chÞu t¶i cña cäc trong mãng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ ®èi víi cäc ®¬n ®øng riªng rÏ, kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña nhãm cäc. - T¶i träng cña c«ng tr×nh qua ®µi cäc chØ truyÒn lªn c¸c cäc chø kh«ng trùc tiÕp truyÒn lªn phÇn ®Êt n»m gi÷a c¸c cäc t¹i mÆt tiÕp gi¸p víi ®µi cäc. - Khi kiÓm tra c­êng ®é cña nÒn ®Êt vµ khi x¸c ®Þnh ®é lón cña mãng cäc th× ng­êi ta coi mãng cäc nh­ mét mãng khèi quy ­íc bao gåm cäc vµ c¸c phÇn ®Êt gi÷a c¸c cäc. - §µi cäc xem nh­ tuyÖt ®èi cøng. IV.2.Gi¶i ph¸p mÆt b»ng mãng C¨n cø vµo kÕt cÊu hÖ khung, lùa chän mãng d­íi ch©n cét lµ c¸c mãng cäc khoan nhåi Gi÷a c¸c mãng cã hÖ dÇm gi»ng mãng, gi¶ thiÕt tiÕt diÖn gi»ng mãng b´h=30´70 cm, t¸c dông cña gi»ng mãng lµ t¹o ®é cøng kh«ng gian cho c¸c mãng, t¨ng c­êng ®é æn ®Þnh, gi¶m ¶nh h­ëng cña lón lÖch cho c¸c mãng. Gi»ng mãng lµm viÖc nh­ dÇm trªn nÒn ®µn håi, gi»ng truyÒn mét phÇn t¶i träng ®øng xuèng ®Êt. Tuy nhiªn ®Ó ®¬n gi¶n tÝnh to¸n vµ thiªn vÒ an toµn ta xem t¶i träng gi»ng truyÒn nguyªn vÑn lªn mãng theo diÖn truyÒn t¶i. Ngoµi ra gi»ng cßn truyÒn t¶i träng ngang gi÷a c¸c mãng, tuy nhiªn theo s¬ ®å tÝnh khung ta coi cét vµ mãng ngµm cøng nªn mét c¸ch gÇn ®óng ta bá qua sù lµm viÖc cña gi»ng . IV.3. ThiÕt kÕ mãng cäc khoan nhåi d­íi cét C-5 (Mãng M1) IV.3.1. T¶i träng t¸c dông + T¶i träng tÝnh to¸n ®­îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n nÒn mãng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt. + T¶i träng lÊy t¹i ch©n cét C-5 ®­îc lÊy tõ b¶ng tæ hîp néi lùc cña cét cã sè hiÖu 2669 (Xem phô lôc 6), ngoµi ra cßn ph¶i kÓ ®Õn träng l­îng gi»ng mãng tÇng 1 vµ phÇn cét kÓ tõ ch©n cét ®Õn mÆt ®µi. IV.3.2. Lùa chän chiÒu s©u ®¸y ®µi: Mãng cäc khoan nhåi d­íi cét c- 5 lµ mãng tÇng hÇm, n»m gi÷a nhµ. ViÖc lùa chän chiÒu s©u ®Õ ®µi nh­ sau: Cos mÆt sµn tÇng hÇm 4 lµ: -14,5(m). Do ®ã lùa chän chiÒu s©u ®¸y ®µi t¹i cos -15,9(m). Trong ®ã cã 100(mm), lµ phÇn ®Êt trªn ®µi. §¸y ®µi cã chiÒu cao lµ: 1,3(m). Líp bªt«ng lãt dµy 100(mm). Quan niÖm vÒ viÖc cã tÝnh hay kh«ng tÝnh líp bªt«ng lãt nh­ sau: Bªt«ng lãt lµ phÇn bªt«ng n»m d­íi ®¸y ®µi, cã t¸c dông t¹o ph¼ng bÒ mÆt lµ chñ yÕu . §©y lµ líp bªt«ng m¸c thÊp nªn viÖc ®­a líp bªt«ng nµy vµo tÝnh cïng víi c¶ bªt«ng ®µi cäc th­êng lµ kh«ng hîp lý. VËy nªn tèt h¬n c¶ lµ ta nªn t­ëng t­îng coi nh­ kh«ng cã líp bªt«ng lãt nµy trong tÝnh to¸n. §¸y ®µi chän t¹i ®é s©u nµo th× ®ã chÝnh lµ ®é s©u mµ ta sÏ dïng ®Ó tÝnh to¸n. ChiÒu dµi cña cäc tÝnh tõ ®¸y ®µi. Trong ®å ¸n nµy lùa chän lµ: Coi nh­ bªt«ng lãt kh«ng ¶nh h­ëng g× ®Õn mãng. + Cét trôc C - 5: Do khung truyÒn xuèng: (lÊy trong b¶ng tæ hîp néi lùc cña cét 2669) Néi lùc nµy ®­îc lÊy theo hai ph­¬ng bao gåm 2 ph­¬ng x, y. Tuy nhiªn tõ b¶ng tæ hîp néi lùc cña cét nµy ta nhËn thÊy m«men theo ph­¬ng y (Xem phô lôc 6), My= 0. VËy nªn néi lùc cña cét nµy sÏ lµ: Cét trôc TiÕt diÖn cét Néi lùc tÝnh to¸n (cm) N0tt (T) M0tt (T.m) Q0tt (T) C - 5 30´30 205,978 1,725 1,751 - Do gi»ng mãng (Gi¶ thiÕt gi»ng mãng cã tiÕt diÖn 0,3´0,7 m) : 0,3.0,7.2,5.1,1= 0,5775 (T/m). Tæng chiÒu dµi gi»ng mãng t¸c dông lªn cét C-5: l= Lùc däc do gi»ng mãng g©y ra cho mãng C-5 : N= 0,5775.10,8= 6,237 (T) -Do phÇn cét tÝnh tõ ch©n cét ®Õn mÆt trªn cña ®µi(ChiÒu cao b»ng chiÒu cao cña líp ®Êt trªn ®µi). Cét cã tiÕt diÖn: bxh=30x30(cm) 0,3.0,3.2,5.0,1.1,1= 0,025(T) VËy t¶i träng t¸c dông xuèng mãng C-5 sau khi kÓ ®Õn c¸c thµnh phÇn kh¸c tÝnh ®Õn cos ®Ønh ®µi lµ : N0tt = 205,978+ 6,237+ 0,025= 212,24(T). M0tt = 1,725+ 1,751. 0,1= 1,9(Tm). Q0tt = 1,751(T) Cét trôc TiÕt diÖn cét Néi lùc tÝnh to¸n (cm) N0tt (T) M0tt (T.m) Q0tt (T) C - 5 30´30 212,24 1,9 1,751 + T¶i träng tiªu chuÈn ®­îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n nÒn mãng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai. T¶i träng tiªu chuÈn ë ®Ønh mãng: (hÖ sè ®é tin cËy n=1,15) Cét trôc TiÕt diÖn cét Néi lùc tiªu chuÈn (cm) N0tc (T) M0tc (T.m) Q0tc (T) C - 5 30´30 184,56 1,65 1,523 IV.3.3. Chän vËt liÖu lµm cäc. - Bª t«ng cÊp ®é bÒn chÞu nÐn B25, Rb = 14,5 (MPa). HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc . Nh­ vËy c­êng ®é bªt«ng ®­a vµo tÝnh to¸n lµ: Rb= 0,85.14,5= 12,3(MPa.) - Cèt thÐp chÞu lùc nhãm AII cã Rs,sc= 280(MPa) - Cèt ®ai nhãm AI cã Rsc=225 (MPa) Cäc chÞu t¶i träng ngang, hµm l­îng cèt thÐp m ³ (0,4 - 0,65)%. §Ó chän ®­îc ®­êng kÝnh cäc vµ chiÒu s©u h¹ cäc thÝch hîp nhÊt cho ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt vµ t¶i träng cña c«ng tr×nh, cÇn ph¶i ®­a ra ph­¬ng ¸n kÝch th­íc kh¸c nhau ®Ó so s¸nh lùa chän. Tuy nhiªn trong khu«n khæ thêi gian em chän tÝnh cäc cã ®­êng kÝnh D = 0,6 m, phï hîp víi kh¶ n¨ng thi c«ng cäc khoan nhåi ë n­íc ta hiÖn nay. Cèt thÐp däc chÞu lùc gi¶ thiÕt gåm 10d16 cã Fa = 20,1 cm2, m = 0,711%. Lùa chän ®é dµi cña cäc lµ 20(m). Ch©n cäc c¾m s©u vµo líp ®Êt 8 mét kho¶ng b»ng 2,0(m). ChÊt l­îng bª t«ng cäc nhåi phÇn ®Çu cäc th­êng kÐm do ®ã ®Ëp vì bªt«ng ®Çu cäc cho chõa cèt thÐp ra mét ®o¹n 60cm vµ ngµm vµo ®µi. PhÇn cäc ngµm vµo ®µi 20 (cm). IV.3.4. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi. (Dùa theo tµi liÖu [3]- TÊt c¶ c¸c c«ng thøc, c¸c kÝ hiÖu ®­îc lÊy theo tµi liÖu nµy) a. Søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu lµm cäc. Søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu lµm cäc ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Qv =j.(m1m2RbFb + RaFa) Trong ®ã : j =1: hÖ sè uèn däc víi mãng cäc ®µi thÊp kh«ng xuyªn qua bïn, than bïn. Rb : C­êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña bª t«ng cäc nhåi. Víi bª t«ng B25 cã Rb = 12,3(MPa)=12,3.102(T/m2) (§· nh©n víi hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc). Ra: C­êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña cèt thÐp, Víi cèt thÐp nhãm AII cã Ra= Rs = 280(MPa)= 280.102(T/m2). Fb: DiÖn tÝch tiÕt diÖn cña bª t«ng Fb = 3,14.302= 2826(cm2). Fa: DiÖn tÝch tiÕt diÖn cña cèt thÐp däc Fa = 20,1 (cm2). m1 : hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc, ®èi víi cäc nhåi ®­îc ®æ bª t«ng theo ph­¬ng th¼ng ®øng th× m1= 0,85. m2 : hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc kÓ ®Õn ph­¬ng ph¸p thi c«ng cäc, ë ®©y khi thi c«ng cÇn dïng èng chÌn vµ ®æ bª t«ng d­íi huyÒn phï sÐt nªn m2= 0,7. Ta cã : Qv = 1.(0,85. 0,7. 12,3.102.10-4.2826 + 280.102.10-4.20,1) = 263,1 (T). b. Søc chÞu t¶i cña cäc theo kÕt qu¶ xuyªn tÜnh. - T¶i träng cho phÐp t¸c dông xuèng cäc ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Qxl = Trong ®ã: Qp : Søc chèng cùc h¹n ë mòi xuyªn : Qp= Ap .qp Gi¸ trÞ cña qp ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc qp= Kc: hÖ sè mang t¶i, lÊy theo b¶ng 2.9, Kc= 0,3 : søc c¶n mòi xuyªn trung b×nh trong ph¹m vi 3d phÝa trªn ch©n cäc vµ 3d phÝa d­íi ch©n cäc => mòi cäc n»m ë líp c¸t cuéi sái cã qc= 26700 kPa. qp=0,3.26700= 8010 (kPa) Ap: diÖn tÝch tiÕt diÖn mòi cäc Ap= 3,14.302 = 2826(cm2). VËy: Qp= Ap .qp= 2826.10-4. 8010 =226,4(T) Qs: Søc chèng cùc h¹n ë mÆt bªn cäc. X¸c ®Þnh theo c«ng thøc Qs= hi: ®é dµi cña cäc trong líp ®Êt thø i(m); u: chu vi tiÕt diÖn cäc u=d=3,14.0,6=1,884 (m). fsi: ma s¸t bªn ®¬n vÞ cña líp ®Êt thø i vµ x¸c ®Þnh theo søc chèng xuyªn ®Çu mòi qc ë cïng ®é s©u theo c«ng thøc: fsi: - Líp 5: C¸t h¹t mÞn ®Õn trung (qc=2800 kPa) cã = 40 => fsi===70 - Líp 6: C¸t pha mµu x¸m vµng (qc=6000 kPa) cã =60 => fsi=== 100 - Líp 7: SÐt, sÐt pha mµu x¸m vµng, tr¹ng th¸i cøng (qc=10000 kPa)cã =60 => fsi=== 167 Líp 8: C¸t cuéi sái (qc= 26700 kPa) cã = 150 =>fsi=== 178 VËy: Qs= =1,884.(2,0.70+ 6.100+ 167.10+ 178.2,0)= 5211(kPa)= 521,1(T) VËy søc chÞu t¶i cña cäc theo xuyªn tÜnh lµ: QXl = == 336(T) c. Søc chÞu t¶i cña cäc theo kÕt qu¶ xuyªn tiªu chuÈn. Cã nhiÒu c«ng thøc ®Ó x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo xuyªn tiªu chuÈn SPT nh­ng ë ®©y ta chØ tÝnh to¸n theo c«ng thøc tiÖn dông nhÊt vµ s¸t víi thùc tÕ, ®ã lµ c«ng thøc x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña NhËt B¶n: Trong ®ã: - HÖ sè phô thuéc ph­¬ng ph¸p thi c«ng, ®èi víi cäc khoan nhåi lÊy = 15. Na - Sè SPT cña ®Êt d­íi ch©n cäc Na= 40 NS - Sè SPT cña c¸c líp ®Êt c¸t mµ cäc c¾m qua Bao gåm: Líp ®Êt 5: Ns5= 25 ;Ls5= 2,0(m) Líp ®Êt 8: Ns8= 40; Ls8= 2,0(m) LS - ChiÒu dµi cäc c¾m qua líp ®Êt c¸t Cu - Lùc dÝnh kh«ng tho¸t n­íc cña líp sÐt mµ cäc c¾m qua Cäc xuyªn qua 2 líp ®Êt sÐt: Bao gåm: Líp ®Êt 6: N6= 18; Cu6= 0,714.18= 12,852(T/m2); Lc6= 6(m) Líp ®Êt 7: N7=20 Cu7= 0,714.20 = 14,28(T/m2); Lc7= 10(m) LC - ChiÒu dµi cäc c¾m trong líp sÐt D: ®­êng kÝnh cäc; D= 0,6(m) F - DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang d­íi ch©n cäc =210,95(T) d. Søc chÞu t¶i cña cäc theo tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt nÒn. - Søc chÞu t¶i cña cäc nhåi cã vµ kh«ng cã më réng ®¸y ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Q= m( mRqpAp + uåmflifi) Trong ®ã: m – HÖ sè lµm viÖc, m=1,0. mR – HÖ sè lµm viÖc cña ®Êt d­íi mòi, mR =1. Ap - DiÖn tÝch mòi cäc. Ap= 0,2826(m2) qp – C­êng ®é chÞu t¶i cña ®Êt ë mòi cäc. Víi ®é s©u cña mòi cäc so víi cos 0.000 lµ: 35,9(m). Néi suy gi¸ trÞ qp tõ b¶ng 2.7 ta ®­îc qp= 316(T/m2) u: Chu vi mòi cäc, u= mf - HÖ sè lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt bªn cña cäc tra b¶ng 2.5, mf =0,8 li: ChiÒu dµy líp ®Êt mµ cäc c¾m vµo fi – C­êng ®é tÝnh to¸n cña ma s¸t thµnh líp ®Êt thø i víi bÒ mÆt xung quanh cäc tra b¶ng 2.2 tµi liÖu [3] Chia ®Êt d­íi ch©n cäc thµnh nh÷ng líp ®Êt cã chiÒu dµy 2(m). TiÕn hµnh néi suy gi¸ trÞ cña fi tõ b¶ng 2.2 tµi liÖu [3] ta ®­îc T¹i Z1= 16,4(m) f1= 5,21(T/m2) T¹i Z3= 18,4(m) f3= 2,468(T/m2) T¹i Z4= 20,4(m) f4= 2,508(T/m2) T¹i Z5= 22,4(m) f5= 2,548(T/m2) T¹i Z6= 24,4(m) f6= 8,52(T/m2) T¹i Z7= 26,4(m) f7= 8,796(T/m2) T¹i Z8= 28,4(m) f8= 9,076(T/m2) T¹i Z9= 30,4(m) f9= 9,356(T/m2) T¹i Z10= 32,4(m) f10= 9,636(T/m2) T¹i Z11= 35,4(m) f11= 10(T/m2) Nh­ vËy: Qtc=1.{1.316.0,2826+1,884.0,8.(5,21.2+ +2,468.2+2,508.2+2,548.2+8,52.2+8,796.2+ + 9,076.2+ 9,356.2+ 9,636.2+ 10.2)}= 295,18(T) VËy theo tÝnh chÊt c¬ lÝ cña ®Êt nÒn ta cã: Søc chÞu t¶i cña cäc Qa= Trong ®ã: Ktc: hÖ sè an toµn, Ktc= 1,4 d-1. Søc chÞu t¶i cña nhåi khi chÞu nhæ. X¸c ®Þnh theo c«ng thøc m: HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc, m= 0,8. u, mf, fi, li: X¸c ®Þnh nh­ t¹i môc “d” w: Träng l­îng cña cäc. w= = 9,33(T) Sè 1,5: Lµ träng l­îng riªng ®Èy næi cña bªt«ng cäc d­íi mùc n­íc ngÇm. Nh­ vËy søc chÞu t¶i cña cäc nhåi chÞu nhæ lµ: = =0,8.1,884.0,8.(2.5,21+2,468.2+2,508.2+2,548.2+8,52.2+8,796.2+9,076.2+9,356.2+9,636.2+10.2}+ 9,33= 173,6(T) KÕt luËn: B»ng c¸ch trªn ta ®· tÝnh ®­îc søc chÞu t¶i cña cäc theo c¸c chØ tiªu kh¸c nhau. Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®­îc søc chÞu t¶i ®em ®i tÝnh to¸n cäc lµ: Pc=min(Qv, Qxl, Qu, Qa) = 210,84 (T) IV.3.5. X¸c ®Þnh sè cäc vµ bè trÝ cäc. - ¸p lùc tÝnh to¸n gi¶ ®Þnh t¸c dông lªn ®Õ ®µi do ph¶n lùc ®Çu cäc g©y ra: ptt= = 65,1 (T/m2) - DiÖn tÝch s¬ bé ®Õ ®µi: F®= = 3,38 m2 Víi : : T¶i träng tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Õn ®Ønh ®µi. gtb : Träng l­îng thÓ tÝch b×nh qu©n cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi gtb =1,5 T/m3(Do tÊt c¶ hÖ thèng mãng nµy ®Òu n»m d­íi mùc n­íc ngÇm). n : HÖ sè v­ît t¶i, n=1,1. h : ChiÒu s©u ch«n mãng, h= 1,4 m. - Träng l­îng cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi: =1,1.3,38.1,4.1,5 = 7,8 T. - Lùc däc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Õn ®Õ ®µi: 212,24+ 7,8 = 220,04 T. - Sè l­îng cäc s¬ bé: cäc. LÊy sè cäc n'= 2 cäc. Bè trÝ cäc trong mÆt b»ng nh­ h×nh vÏ. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc cäc 3d=3´60=180 cm Kho¶ng c¸ch tõ tim cäc biªn ®Õn mÐp ®µi 0,7d= 0,7.60= 42 cm. LÊy b»ng 50cm. - DiÖn tÝch ®Õ ®µi thùc tÕ: F®tt= 2,8.1 =2,8 m2 - Träng l­îng tÝnh to¸n ®µi vµ ®Êt trªn ®µi : =1,1.2,8.1,4.1,5 = 6,468 T. - Lùc däc tÝnh to¸n ®Õn cèt ®Õ ®µi: Momen tÝnh to¸n x¸c ®Þnh t­¬ng øng víi träng t©m diÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c cäc t¹i ®Õ ®µi Mtt = + Q0tt.h® = 1,9 + 1,751.1,3 = 4,18Tm. - Lùc truyÒn xuèng c¸c cäc d·y biªn: = 111,68 T ; = 107,03 T. - Träng l­îng cäc: = w= = 9,33(T) - Träng l­îng cña ®Êt mµ cäc chiÕm chç(Cã xÐt ®Õn ®Èy næi): Träng l­îng riªng ®Èy næi cña líp ®Êt 8: Träng l­îng riªng ®Èy næi cña líp 5, 6, 7 ®· tÝnh trong ch­¬ng 6 P®=3,14.0,32.(2,0.1,057+ 6.1,048+ 10.0,972+ 2,0.1,262)= 5,83 T Pc'=9,33- 5,83= 3,5 T - Lùc truyÒn xuèng d·y biªn: + = 111,68+ 3,5 = 115,18 T < = 208,84 T. Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ¸p lùc max truyÒn xuèng cäc d·y biªn. So s¸nh gi¸ trÞ cña = 107,03(T) víi gi¸ trÞ cña = 173,6(T), ta thÊy = 107,03 (T)< = 173,6(T). Nh­ vËy lµ ®iÒu kiÖn chèng nhæ cña cäc ®­îc tho¶ m·n. IV.3.6. KiÓm tra nÒn mãng cäc theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. Víi quan niÖm nhê ma s¸t gi÷a mÆt xung quanh cäc vµ ®Êt bao quanh, t¶i träng cña mãng ®­îc truyÒn trªn diÖn réng h¬n, xuÊt ph¸t tõ mÐp ngoµi cäc t¹i ®¸y ®µi vµ nghiªng mét gãc a = jtb/4. §é lón cña nÒn mãng cäc ®­îc tÝnh theo ®é lón cña nÒn mãng khèi quy ­íc cã mÆt c¾t lµ abcd (TÝnh ®Õn cos 14,500). Trong ®ã: = - ChiÒu dµi cña ®¸y khèi quy ­íc c¹nh LM : Lm= L+2.H'.tg=2,4+ 2.20.tg5,50= 6,18 (m) - BÒ réng cña ®¸y khèi quy ­íc Bm : BM=B +2.H'.tg= 0,6 + 2.20.tg5,50= 4,38(m) - Cos cña ®¸y khèi mãng quy ­íc : Hm=35,9 m. - X¸c ®Þnh träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc: + Trädng l­îng khèi quy ­íc trong ph¹m vi tõ ®Õ ®µi trë lªn cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : =LM.BM.h.gtb =6,18.4,38.1,4.1,5 =56,84 T + Träng l­îng khèi quy ­íc trong ph¹m vi tõ ®Õ ®µi trë xuèng (cã kÓ ®Õn g®n) (Ph¶i trõ ®i thÓ tÝch ®Êt bÞ cäc chiÕm chç): =(6,18.4,38- 2.3,14.0,32).(2,0.1,057+ 6.1,048+ 10.0,972+ 2,0.1,262) = 547,19 T + Träng l­îng cña 2 ®o¹n cäc : = 2.3,14.0,32.20.1,5 = 16,956 T VËy tæng träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc : = ++ = 56,84 + 547,19+ 16,956= 621T - Gi¸ trÞ tiªu chuÈn lùc däc x¸c ®Þnh ®Õn ®¸y khèi mãng quy ­íc : Ntc = 184,56 + 621 = 805,56 T - Momen tiªu chuÈn t­¬ng øng víi träng t©m ®¸y khèi quy ­íc : Mtc= = 1,65 +1,523.(20+1,4) =34,24 T.m - §é lÖch t©m: e = = 0,0425 m. - ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®¸y khèi quy ­íc: = = 31T/m2 ; = 28,53 T/m2 ; = 29,77 T/m2 C­êng ®é tÝnh to¸n cña ®Êt t¹i ®¸y khèi quy ­íc (TÝnh tõ cos tù nhiªn ®Õn cos ®¸y mãng quy ­íc): §èi víi mãng cäc khoan nhåi: C¸t cuéi sái chÆt cã: jII =380 A,B,D: phô thuéc jII , Tra b¶ng (3.2-Tµi liÖu [7]) Þ A = 2,11 ; B = 9,41 ; D = 10,8 m1 = 1,4 : do mòi cäc c¾m vµo ®Êt c¸t cuéi sái. m2 = 1 : Do c«ng tr×nh kh«ng thuéc lo¹i tuyÖt ®èi cøng(nhµ khung). Ktc= 1 : c¸c chØ tiªu c¬ lý cña ®Êt lÊy theo sè liÖu thÝ nghiÖm trùc tiÕp ®èi víi ®Êt. : TrÞ tÝnh to¸n thø hai cña träng l­îng riªng ®Êt d­íi ®¸y khèi quy ­íc =1,262 T/m3 gII’ : TrÞ tÝnh to¸n thø hai cña träng l­îng riªng ®Êt tõ ch©n cäc trë lªn. = 1,259(T/m3) Þ Thay vµo c«ng thøc tÝnh RM ta ®­îc = 603,48 T/m2. - KiÓm tra ®iÒu kiÖn ¸p lùc : 1,2RM = 724,17 T/m2 > = 31 T/m2 RM = 603,48 T/m2 > = 29,77 T/m2 => Tho¶ m·n *VËy cã thÓ tÝnh to¸n ®­îc ®é lón cña nÒn theo quan niÖm nÒn biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh. Tr­êng hîp nµy ®Êt nÒn tõ ch©n cäc trë xuèng cã ®é dµy lín. §¸y cña khèi quy ­íc cã diÖn tÝch bÐ nªn ta dïng ph­¬ng ph¸p céng lón c¸c líp ph©n tè ®Ó tÝnh to¸n. TÝnh to¸n øng xuÊt b¶n th©n ®¸y khèi quy ­íc (TÝnh tõ cos tù nhiªn ®Õn cos ®¸y khèi mãng quy ­íc): sbt= = 44,57(T/m2) øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y khèi quy ­íc: < 0. NghÜa lµ: Víi ®é s©u ch«n cäc nh­ vËy th× ®Êt d­íi ch©n cäc kh«ng bÞ biÕn d¹ng n÷a. Ta kh«ng ph¶i tÝnh lón cho khèi mãng nµy. IV.3.7. TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o mãng. - Dïng bªt«ng cÊp ®é bÒn chÞu nÐn B25 cã Rb=14,5(MPa) - ThÐp chÞu lùc AII cã Rs = 280(MPa)= 280.102(T/m2) - Líp bª t«ng lãt dµy 10 cm Mac 100# xi m¨ng c¸t, ®¸ 4´6 * X¸c ®Þnh chiÒu cao ®µi cäc theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng: VÏ th¸p ®©m thñng tõ mÐp cét, nghiªng mét gãc 45o so víi ph­¬ng th¼ng ®øng cña cét th× thÊy ®¸y th¸p n»m trïm ra ngoµi trôc c¸c cäc. Nh­ vËy ®µi cäc kh«ng bÞ ®©m thñng. *TÝnh to¸n m«men vµ ®Æt thÐp cho ®µi cäc. - Momen t­¬ng øng víi mÆt ngµm I - I: MI = r1.P2 Gi¸ trÞ cña lùc P2 ®em ®i tÝnh to¸n nh­ sau: “V× träng l­îng cña mãng vµ ®Êt trªn c¸c bËc mãng kh«ng g©y ra hiÖn t­îng chäc thñng, c¾t, uèn nªn khi x¸c ®Þnh chiÒu cao còng nh­ träng l­îng thÐp cÇn ®Æt cho mãng, ta dïng trÞ tÝnh to¸n cña lùc däc x¸c ®Þnh ®Õn ®Ønh mãng vµ cña m«men t­¬ng øng víi träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng ”( Trang 89- Tµi liÖu [6]). Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ph¶n lùc ®Çu cäc lªn ®µi ®em tÝnh to¸n thÐp lµ: P2 = = 108,44 T r1= 0,9- =0,75 m MI = 0,75.108,44= 81,33 T.m - DiÖn tÝch diÖn tiÕt ngang cèt thÐp chÞu MI: ChiÒu cao ®µi cäc ®· chän: h® = 1,3 m. ChiÒu cao lµm viÖc cña ®µi cäc lµ (dù ®Þnh chän thÐp f22) : h0 = h® - 0,2- = 1,3 - 0,2- = 1,0875 (m). FaI== 29,67 cm2 Chän 9d22 cã Fa= 34,21 cm2 Chän chiÒu dµy líp bªt«ng b¶o vÖ lµ: abv= 2,5(cm) Kho¶ng c¸ch c¸c cèt thÐp cÇn bè trÝ lµ: b'= b- 2.(abv+ d)=100-2.(2,5+2,5)= 90(cm) Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc cèt thÐp c¸ch nhau: a=== 11,25 cm= 112,5(mm) Chän a= 110(mm) *. Cèt thÐp chÞu Momen t­¬ng øng víi mÆt ngµm II - II lÊy theo cÊu t¹o : Chän 20d12 cã Fa= 22,62 cm2 Chän chiÒu dµy líp bªt«ng b¶o vÖ lµ: abv= 2,5(cm) Kho¶ng c¸ch c¸c cèt thÐp cÇn bè trÝ lµ: l'=l-2.(abv+ d)= 280-2.(2,5+1,2)= 280- 7,4=272,6cm Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc cèt thÐp c¸ch nhau: a=== 14,3cm Chän a= 140(cm). Chi tiÕt cäc C- 5 xem t¹i b¶n vÏ kc-13