tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán phương án 2

Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
Chương 5
Tải trọng và các tổ hợp tải trọng
tính toán nội lực phương án 2
1 Giới thiệu kết cấu phương án 2.
Kết cấu cầu chính gồm có 5 phân đoạn,giữa mỗi phân đoạn có khe lún 2 cm.
Cọc sử dụng là cọc BTCT 45cmx45cm,dài 40 m gồm 3 đoạn.
Bước khung ngang là 3 m,bước khung dọc là 4 m.
Kích thước cầu chính là 55x31m.
Bố trí cọc BTCT như sau:
♦ Tại vò trí trụ tựa bố trí 1 cọc thẳng vá 2 cọc xiên không gian.
♦ Tại vò trí dầm cần trục phía trong bố trí 2 cọc xiên không gian.
♦ Tại vò trí các dầm ngang bố trí 1 cọc thẳng.
Cầu chính gồm có:
♦ Hệ thống dầm trong 1 phân đoạn cầu chính bao gồm:
 14 dầm ngang DN tiết diện 60x80cm.
 8 dầm dọc DD có tiết diện 60x60cm.
 2 dầm cần trục DCT có tiết diện 60x80cm.Trên dầm cần trục bố trí hệ
thống cọc ray, ray A100 hoặc loại ray phù hợp với yêu cầu của Nhà cung
cấp cẩu.
♦ Trụ tựa tàu:
Toàn bến có 70 trụ tựa (mỗi phân đoạn có 14 trụ), cao trình đáy trụ là +2.19m, kích
thước trụ 2.0x3.05x3.0m.Đệm tựa tàu được bố trí cách 1 trụ treo một đệm, tổng số
đệm sử dụng cho bến 1a là 35 đệm và 10 bích neo tàu đượïc bố trí tại 10 trụ.
♦ Bản mặt cầu chính:
Kích thước 1 phân đoạn bản mặt cầu là 55.0x31m riêng vò trí tiếp giáp cầu dẫn
rộng 31.5m, chiều dày bản mặt cầu 35 cm, trên bản có bố trí các lỗ thoát nước
D60. Trên mặt bản bố trí gờ chắn xe bằng BTCT, giữa các phân đoạn là khe lún
rộng 2cm và khớp chống chuyển vò ngang.
65
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2

2 Tải trọng tác dụng lên bến (tính cho 1 phân đoạn).
2.1 Tónh tải.
♦ Tải trọng do bản sàn dày 35 cm:
g
bs
=1.1x 31x55x0.35x2.5 = 1641T
♦ Tải trọng do dầm ngang DN tiết diện 60x80 cm(14 dầm) dài 31m:
g
DN
= 14x1.1x0.6x(0.8-0.35)x31x2.5 = 322.24T
♦ Tải trọng do 8 dầm dọc DD1 có tiết diện 60x60 dài 55m:
g
DD1
= 8x1.1x0.6x(0.6-0.35)x55x2.5 = 181.5T
♦ Tải trọng do 2 dầm cầu trục DCT tiết diện 60x80 cm dài 55m:
g
DCT
= 2x1.1x0.6x(0.8-0.35)x55x2.5 = 81.67T
♦ Tải trọng do trụ tựa tàu:(14 trụ) 2.0x3.05x3.0.
g
TT
= 14x1.1x2.0x3.05x3.0x2.5 = 704.55T
♦ Tải trọng do hàng hóa:4T/m
2
.
g
HH
= 1.05x4x55x(31-2.75-2x2) = 5601.75T
Tổng tónh tải là:
G=1641T + 322.24T + 181.5T + 81.67T + 704.55T + 5601.75T = 8532.71T

2.2 Tải trọng do cần trục.
Cần trục sử dụng trên bến là cần trục SSG 40T.
Cần trục có 4 chân mỗi chân 8 bánh,theo số liệu của cần trục thì khi cẩu hàng.
♦ p lực lên 8 bánh trước là:31.80 T/1bánh.
♦ p lực lên 8 bánh sau là:24.92 T/1bánh.
Cần trục trong trường hợp cẩu hàng vào giữa thì áp kực lên các bánh xe là đều
nhau và bằng 31.29 T/1bánh.
Khoảng cách giữa các bánh là 1.2m.
66
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
2.3 Tải trọng ôtô.
Ô tô sử dụng trên cảng là H-30 có tải trọng như hình vẽ.
2.4 Tải trọng xe nâng.
Xe nâng sử dụng trên bến là xe nâng RSD 40T.
2.5 Tải trọng do tàu .
2.5.1Diện tích chắn gió & lực gió tác dụng lên tàu .
67
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
a) Theo phương ngang tàu .
♦ Diện tích chắn gió theo phương ngang tàu :
A
q
=
q
α
L
2
t,max
(TCVN 222- 95)
Tra bảng L

t ,max
= 218 m => khi đầy hàng
q
α

= 0.078
khi không có hàng
q
α

=0.1036
 Diện tích khi đầy hàng :
A
q
=0.078x 218
2
=3706.872 m
2
 Diện tích khi không có hàng :
A
q
=0.1036x 218
2
=4923.486 m
2
♦ Tải gió theo phương ngang tàu :
W
q
= 73.6 x 10
-5

x A
q
x V
q
2

x ξ
Vận tốc gió : V
q
= 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2%
Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với L
t ,max
= 218 m => ξ = 0.5
 Khi tàu đầy hàng :
W
q
= 73.6 x 10
-5
x 3706.872x 37.5
2
x0.5 = 1918.3 KN
 Khi tàu chưa hàng :
W
q
= 73.6 x 10
-5
x 4923.486x 37.5
2
x0.5 = 2547.9 KN
Vận tốc gió : V

q
= 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20%
Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với L
t ,max
= 218 m => ξ = 0.5
 Khi tàu đầy hàng :
W
q
= 73.6 x 10
-5
x 3706.872x 25
2
x0.5 = 852.38 KN
 Khi tàu chưa hàng :
W
q
= 73.6 x 10
-5
x 4923.486x 25
2
x0.5 = 1132.29 KN
b) Theo phương dọc tàu .
♦ Diện tích chắn gió :
A
n
= α
n
B
2
(TCVN 222- 95)

 Khi tàu đầy hàng α
n
= 0.95 => A
n
= 0.95x 30.2
2
= 866.44 m
2
 Khi không có hàng α
n
=1.2 => A
n
= 1.2x 30.2
2
= 1094.45 m
2
♦ Tải gió theo phương dọc tàu :
W
n
= 49 x 10
-5
x A
n
x V
n
2
x ξ
Vận tốc gió : V
n
= 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2%

68
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với B = 30.2m => ξ = 0.96
 Khi tàu đầy hàng : W
n
= 49 x 10
-5
x866.44 x 37.5
2
x0.96 = 573.15 KN
 Khi tàu chưa hàng : W
n
= 49 x 10
-5
x1094.45 x 37.5
2
x0.96 = 723.98 KN
Vận tốc gió : V
n
= 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20%
Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với B = 30.2m => ξ = 0.96
 Khi tàu đầy hàng : W
n
= 49 x 10
-5
x866.44 x 25
2
x0.96 = 254.6 KN
 Khi tàu chưa hàng : W
n

= 49 x 10
-5
x1094.45 x 25
2
x0.96 = 321.6 KN
2.5.2Tải trọng do dòng chảy .
a) Theo phương ngang tàu ,
Q
ω
= 0.59 x A
t
x V
2
t

Vận tốc dòng chảy : V
t
= 0.1m/s
Khi đầy hàng : A
t
= 218 x 11.1 x 0.9 =2177.82 m
2

Khi không có hàng : A
t
= 218 x 6.95 x 0.9 = 1363.6 m
2
Tải trọng do dòng chảy theo phương ngang tàu
♦ Khi đầy hàng: Q
w

= 12.85 KN
♦ Khi không có hàng : Q
w
= 8.05 KN
b) Theo phương dọc tàu
N
ω

= 0.59 x A
t
xV
2
t

Vận tốc dòng chảy : V
t
= 1.0 m/s
Khi đầy hàng : A
t
=30.2 x 11.1 x 0.9 = 301.7 m
2

Khi không có hàng : A
t
= 30.2 x 6.95 x 0.9 = 188.9 m
2
Tải trọng do dòng chảy theo phương dọc tàu
♦ Khi đầy hàng:
N
ω

= 0.59 x 301.7 x1.0
2
= 178 KN
♦ Khi không có hàng :
N
ω

= 0.59 x 188.9 x 1.0
2
= 111.45 KN
2.5.3Tính toán lực tựa tàu :

t
l
tot
Q
q 1.1
=
Q
tot
: Tổng lực ngang do gió, sóng và dòng chảy
Vận tốc gió : V
n
= 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2%
69
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
Khi đầy hàng : Q
tot
= W

q
+ Q
ω
=1918.3 + 12.85 = 1931.2 KN
Khi không có hàng : Q
tot
= W
q
+ Q
ω
=2547.9 + 8.05 = 2555.95 KN
Vận tốc gió : V
n
= 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20%
Khi đầy hàng : Q
tot
= W
q
+ Q
ω
=852.38 + 12.85 = 865.23 KN
Khi không có hàng : Q
tot
= W
q
+ Q
ω
=1132.3 + 8.05 = 1140.3 KN
l
t

: Chiều dài đoạn thẳng thành tàu
Khi đầy hàng : 86m
Khi không có hàng : 65 m
Lực tựa tàu :
Vận tốc gió : V
n
= 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2%
Khi đầy hàng : q = 24.69 KN/m
Khi không có hàng : q = 43.25 KN/m
Vận tốc gió : V
n
= 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20%
Khi đầy hàng : q = 10.06 KN/m
Khi không có hàng : q = 19.29 KN/m
2.5.4Tính toán lực va tàu .
♦ Động năng va của tàu :

2
2
VD
q
E
×
=
ψ
Trong đó :
D = 42800 T : Lượng rẽ nước tính toán của tàu.
V = 0.15(m/sec) : Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình)
của tốc độ cập tàu m/s tra bảng TCVN
222-95

ψ = 0.65 : Hệ số tra bảng.

KJ
q
E 313
2
2
15.042800
65.0
=
×
=⇒
♦ Tra bảng chọn thiết bò đệm tàu SUMITOMO Upi-800H 2000L (loại CP2) cao su
hình thanh rỗng với biến dạng 60%
♦ Thành phần lực va theo phương vuông góc mép bến :
F
q
= 83.2 T
♦ Thành phần lực va song song với mép bến:
70
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
F
n
= µF
q
=0.5 x 83.2 =43.1 T
µ: Hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu của lớp mặt thiết bò đệm (vật liệu
là polyethylene)
2.5.5Tính toán lực neo tàu :
Chiều dài tàu L

max
= 218m ⇒ Chọn 6 bích neo(bố trí trên bến là 12 neo) :
Lực neo tác động lên một bích neo :

S
Sn
β
Sq
Sv
α

βα
cos.sin.n
tot
Q
S
=
Q
tot
: Thành phần lực vuông góc với mép bến
Vận tốc gió : V
n
= 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2%
Khi tàu đầy hàng : Q
tot
= 1918.3 + 12.85 = 1931.2 KN
Khi không có hàng : Q
tot
= 2547.9 + 8.05 = 2555.95 KN
n: Số bích neo bằng 6

Tàu neo tại mép bến :
Đầy hàng : α = 30
o
, β = 20
0
Không chứa hàng : α = 30
o
, β = 40
0
⇒ Lực neo tác động lên một bích neo :
♦ Khi tàu đầy hàng

5.68685
20306
2.1931
==
××
=
KN
o
Cos
o
Sin
S
T
S
q
=
6
2.1931

= 321.9 KN = 32.19T
S
n
= Sx Cos30
0
x Cos20
0
= 55.74T
S
v
= Sx Sin20
0
= 23.43 T
71
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
♦ Khi không có hàng

22.11118.1112
40306
95.2555
==
××
=
KN
o
Cos
o
Sin
S
T

S
q
=
6
95.2555
= 426 KN = 42.6 T
S
n
= S x Cos30
0
x Cos40
0
= 73.78 T
S
v
= S x Sin40
0
= 71.49 T
Vận tốc gió : V
n
= 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20%
Khi tàu đầy hàng : Q
tot
= 852.38 + 12.85 = 856.23 KN
Khi không có hàng : Q
tot
= 1132.29 + 8.05 = 1140.34 KN
n: Số bích neo bằng 6
Tàu neo tại mép bến :
Đầy hàng : α = 30

o
, β = 20
0
Không chứa hàng : α = 30
o
, β = 40
0
⇒ Lực neo tác động lên một bích neo :
♦ Khi tàu đầy hàng

69.309.306
20306
23.865
==
××
=
KN
o
Cos
o
Sin
S
T
S
q
=
6
23.865
= 114.2 KN = 11.4T
S

n
= Sx Cos30
0
x Cos20
0
= 24.97T
S
v
= Sx Sin20
0
= 10.49 T
♦ Khi không có hàng

6.492.496
40306
34.1140
==
××
=
KN
o
Cos
o
Sin
S
T
S
q
=
6

34.1140
= 190 KN = 19 T
S
n
= S x Cos30
0
x Cos40
0
= 32.9 T
S
v
= S x Sin40
0
= 31.88 T
Vậy lực tác dụng lên bến do tàu là:
Vận tốc gió : V
n
= 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2%
Lực neo khi không hàng: S
q
= 42.6 T
S
n
= 73.78 T
72
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
S
v
= 71.49 T
Lực neo khi có hàng: S

q
= 32.19 T
S
n
= 55.74 T
S
v
= 23.43 T
Vận tốc gió : V
n
= 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20%
Lực neo khi không hàng: S
q
= 19 T
S
n
= 32.19 T
S
v
= 31.88 T
Lực neo khi có hàng: S
q
= 11.4 T
S
n
= 24.97 T
S
v
= 10.49 T
Lực va: F

q
= 83.2T
F
n
= 43.1T
3 Tính sức chòu tải thẳng đứng của cọc.
Theo tiêu chuẩn về móng cọc TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN
THIẾT KẾ.
3.1 Sức chòu tải theo vật liệu.
Q
v
= ϕ(R
n
.F
b
+ R
a
.F
a
)
ϕ : Hệ số uốn dọc lấy theo l
0
/b = 40/0.45 = 89→ ϕ = 0.65
R
n
: Cường độ chòu nén tính toán của bê tông làm cọc.
Với bê tông M300 có R
n
= 130KG/cm
2

.
F
b
: Diện tích tiết diện ngang của cấu kiện F
b
= 0.45×0.45 = 0.2025m
2
.
R
a
: Cường độ chòu kéo của cốt thép làm cọc.
Với thép AIIl thì R
a
= 3400KG/cm
2
.
F
a
: Diện tích cốt thép trên tiết diện ngang của cọc chọn:8φ20 (F
a
=
25.12cm
2
)
Q
v
= ϕ.(R
n
.F
b

+ R
a
.F
a
)
Q
v
= 0.65×(130×0.2025x10
4
+ 3400×25.12) = 226.6T
3.2 Sức chòu tải của cọc theo đất nền .
73
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
Sức chòu tải của cọc được kiểm tra theo sức chòu tải của đất nền. Tính cho cọc
ngoài cùng, độ sâu cọc cắm vào lớp đất 5a : với cọc BTCT có tiết diện
450cmx450 cm ,L=40m.
Lớp 1 2 3 4 5a
Chiều dày(m) 5.6 4.25 4.35 7.35 12.3
a. Tính theo chỉ tiêu cơ lí đất nền.
Sức chòu tải của cọc theo cơ lí của đất nền được tính là sức chòu tải của một cọc
do ma sát và phản lực mũi cọc gây ra:
Sức chòu tải tính toán ( cho phép) của cọc đơn theo đất nền :
Q
a
=
tc
tc
k
Q

Trong đó :
k
tc
: hệ số an toàn lấy k
tc
= 1.4 ( do sức chòu tải được xác đònh bằng
tính toán , kể cả theo thử động cọc mà không kể đến biến dạng
đàn hồi của đất).
Q
tc
: Sức chòu tải tiêu chuẩn tính theo đất nền của cọc đơn.
74
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
Q
a
: Sức chòu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền.
♦ Chòu tải nén :
Q
tc
= m×[m
r
×A
p
×q
p
+ Σ(m
f
×f
si
×l

i
)]
Trong đó :
m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , lấy m = 1.
m
r
: Hệ số xét đến mở rộng mũi cọc, lấy m
r
= 1
m
f
: Hệ số xét đến ma sát đất với mũi cọc, lấy m
f
= 1
A
p
: Diện tích tiết diện ngang(của cọc ) :
Cọc 45×45cm : A
P
=0.45×0.45 = 0.2025 m
2
.
U : Chu vi cọc :
Cọc 45×45cm : u = 4×0.45 = 1.8 m.
l
i
: Chiều dày lớp đất mà cọc đi qua (m).
q
p
: Sức chòu tải của đất nền dưới mũi cọc.

f
si
: Lực ma sát của lớp đất thứ i tác dụng lên cọc .
Q
tc
: Sức chòu tải tiêu chuẩn tính theo đất nền của cọc đơn.
Sức chòu tải của mũi cọc qp được tra bảng phụ thuộc vào độ sâu và loại đất:
(TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ) Ta có cọc 45×45
cm được thiết kế đóng sâu 25.81 m , mũi cọc cắm vào lớp 5a: 14.11m , là lớp cát
bột,hạt nhỏ- trung, đôi chỗ lẫn ít sỏi sạn laterit , kết cấu chặt vừa- chặt , do đó tra
bảng và nội suy tuyến tính, ta được qp = 356 T/m
2
.
Tính lực ma sát của lớp đất tác dụng lên cọc:
Q
S
= A
S
×f
S
=
∑
iS
.lf
Tính toán lực ma sát được thể hiện như sau :
Xác đònh f
si
:
Lớp 3: sét, với I
L

=0.29 , tra bảng lực ma sát bên và nội suy tuyến tính gần đúng
(TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ) ta được :
Z = 1.175 m  f
s31
= 2.3 T/m
2
.
Z = 3.35 m  f
s32
= 3.6 T/m
2
.
Lớp 4: sét cát, với I
L
=0.5
Z = 5.02m  f
s41
= 2.42 T/m
2
.
Z = 6.7 m  f
s42
= 2.53 T/m
2
.
Z = 8.7 m  f
s43
= 2.63 T/m
2
.

Z = 10.7 m  f
s44
= 2.71 T/m
2
.
Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn, hạt nhỏ-trung.
75
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
Z = 12.75 m  f
s51
= 4.87 T/m
2
.
Z = 14.81 m  f
s52
= 5.08T/m
2
.
Z = 16.81 m  f
s53
= 5.281 T/m
2
.
Z = 18.81 m  f
s54
= 5.481 T/m
2
.
Z = 20.81 m  f
s55

= 5.681 T/m
2
.
Z = 22.81 m  f
s56
= 5.881 T/m
2
.
Z = 24.81 m  f
s57
= 6.081 T/m
2
.

∑f
si
h
i
= (2.3x2.35+3.6x2) + (2.42x1.35) + (2.53+2.63+2.71)x2 + (4.87x2.11) +
(5.08+5.281+5.481+5.681+5.881+6.081)x 2 = 108T.
Từ số liệu đó ta thế vào công thức:
Q
tc
= m×(m
r
×q
p
×A
P
+∑m

f
×f
si
×l
i
).
Q
tc
=356×0.2025 +1.8× 108 = 266.49 T
Sức chòu tải tính toán (cho phép) của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền:
Q
a
=
tc
tc
k
Q
=
4.1
49.266
= 190.35 T.
k
tc
: hệ số an toàn lấy k
tc
= 1.4 .
♦ Chòu tải nhổ :
Với cọc có tiết diện ngang 45×45cm : mum
f.
f

i
.l
i
=1.8× 108 =194 T
Q
nh
=
4.1
194
=138 T
b. Tính theo chỉ tiêu cường độcủa đất nền.
Sức chòu tải cho phép của cọc :
Q
a
=
P
P
S
S
FS
Q
FS
Q
+

Trong đó :
FS
S
= 1.5 : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên.
FS

P
= 2 : Hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc.
Q
S
: Sức kháng ma sát của đất xung quanh cọc.
Q
S
= A
s
× f
s
Q
P
: Sức kháng mũi của nền dưới mũi cọc.
Q
p
= A
p
× q
p
Trong đó :
76
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
A
P
: diện tích tiết diện ngang mũi cọc.
Cọc 45×45cm : u =0.45×0.45 = 0.2025 m
2
A
s

diện tích xung quanh cọc A
s
= L
p
× U (
2
m
).
L
p
: chiều dài cọc đi qua lớp đất (m)
L
p
= 40-12-2.19 = 25.81 m
U: chu vi cọc:
Cọc 45×45cm : u = 4×0.45 = 1.8 m.
♦ Thành phần lực ma sát bên :
f
s
= σ’
hi
tgϕ
a
+ C
a
σ’
hi
: ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc, T/
2
m

σ’
hi
= γ
i
’×h
i
(1-sinϕ
i
).
f
s i
= γ
i
’×h
i
×(1-sinϕ
i
)× tgϕ
ai
+ C
ai

Trong đó :
γi’ : trọng lượng đất đẩy nổi của lớp i.
hi : bề dày lớp đất thứ i
C : lực dính của đất,
ϕ : góc nội ma sát của đất ;
C
ai

: lực dính giữa đất và cọc,
ϕ
ai
: góc ma sát của cọc và đất.
Đối với cọc BTCT ta có :



=
=
ϕϕ
i
CCi
Lực ma sát có các kết quả tính toán được trình bày sau đây:
 Lớp 3: ta có :
f
s3
= (1×
2
35.4
)× (1-sin12
0
55’

)× tg12
0
55’+3.1 = 3.49 T/m
2
.
 Lớp 4:

f
s4
= 1.05×(
2
35.7
+4.35)× (1-sin16
0
19’)× tg16
0
19’+2,84 =4.61 T/m
2
.
 Lớp 5:
f
s5
= 1×(
2
11.14
+7.35+4.35)× (1-sin24
0
)×tg 24
0
+0 = 4.953 T/m
2
.
Từ kết quả trên, ta có sức chòu tải của cọc do thành phần lực ma sát là:
Q
s
= uΣ( f
si

×l
i
) =1.8( 3.49x4.35 + 4.61x7.35+ 4.953x14.11) = 218.53 T
77
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
♦ Sức chòu tải mũi cọc:
Q
p
= A
p
×q
p
.
Trong đó :
q
p
: Cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc.
A
p
: Tiết diện ngang của mũi cọc .
Cọc 45×45cm : A
P
=0.45×0.45 = 0.2025 m
2
Cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc :
q
p
= c×N
c
+ σ’

VP
×N
q
+ γ×d
p
×N
γ
Trong đó:
c = 0 T/
2
m
: Lực dính của đất tại mũi cọc .
γ = 1 T/
3
m
: Trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc.
d
p
= 0.45m: đường kính mũi cọc ( cạnh cọc )
σ’
VP
: Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc
do trọng lượng bản thân đất, T/
2
m
.
σ’
VP
= 1×4.35+1.05×7.35 + 1×14.11 = 26.17 T/m
2

.
Nc , Nq , Nγ : Hệ số sức chòu tải , phụ thuộc vào góc ma sát trong
của đất (ϕ), hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc.
Góc ma sát trong của đất : ϕ = 24
0
, tra Bảng các hệ số sức chòu tải của Terzaghi
( Giáo trình nền móng – Đại Học Bách Khoa T.P Hồ Chí Minh )
N
q
= 11.401 ; N
c
= 23.361 ; Nγ = 8.76.
 Cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc :
q
p
= 0x23.361 + 26.17x11.401 + 1x0.45x8.76 = 302.306 T/
2
m
.
Sức chòu tải mũi cọc :
Q
p
= A
p
×q
p
= 0,2025×302.3 = 61.21 T
Sức chòu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền :

Q

a
=
.3.176
2
21.61
5.1
218.53
25.1
=+=+
p
s
Q
Q
T
c. Sức chòu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên động chuẩn: ( SPT)
Công thức tính sức chòu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên động chuẩn
được tính theo công thức (Meyerhof (1956) , TCXD 205 : 1998 ).
Q
u
= K
1
× N×A
p
+ K
2
×N
tb
×A
s

Trong đó:
K
1
= 400 : Hệ số cho cọc đóng .
78
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2
N là chỉ số SPT trung bình của đất trong khoảng 1D = 0.45 m dưới
mũi cọc là N = 31 và 4D = 4× 0.45 = 1.8 m trên mũi cọc là N = 31 vì
cọc cắm vào lớp đất 5a là 14.91 m . Như vậy, N =31.
A
p
= F ( m
2
): tiết diện ngang của cọc.
K
2
= 2 : Hệ số lấy cho cọc đóng.
N
tb
=21 : Chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp đất
rời
A
s
: diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời.
Vậy sức chòu tải cực hạn của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên động chuẩn là:
Q
u
= 400×31×0.45
2
+ 2x21x4x0.45x14.11 = 3577 kPa = 357.7 T.

Sức chòu tải tiêu chuẩn :
Q
tc
=
k
Q
u
=
5.2
7.357
= 143.1 T.
k = 2,5 : Hệ số an toàn.
Vậy để thiên về an toàn ,ta thiết kế sơ bộ sẽ lấy sức chòu tải của cọc P
c
=143
T .Để kiểm chứng kết quả tính toán lý thuyết cần tiến hành công tác thử cọc
tại hiện trường để xác đònh sức chòu tải sau cùng của cọc.
3.3 Chiều dài tính toán của cọc.
3.3.1 Chiều dài chòu uốn của cọc.
L
u
= L
o
+ ηd
L
u
= L
o
+ 10x 0.45 = L
o

+ 4.5 m
Ta có độ dốc tự nhiên của bến với mái dốc là m=3, từ đó xác đònh được chiều dài
tự do của cọc.
Vò trí
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
L
o
14.19 14.22 15.39 14.39 13.39 12.39 11.39 10.39 9.39 8.39 7.39
L
u
18.69 18.72 19.89 18.89 17.89 16.89 15.89 14.89 13.89 12.8 11.8
79