tinh du toan cong trinh xay dung
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (436.6 KB, 27 trang )
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TRỤ
V.1. GIỚI THIỆU CHUNG:
● Tên công trình: Thiết kế cầu chính
Dự án nút giao phú Thượng
● Địa điểm: Tây hồ – Hà Nội
● Hạng mục tính toán: Tính toán, thiết kế trụ cầu chính
● Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN - 272 - 05.
V.2. KẾT CẤU PHẦN TRÊN :
- Số lượng dầm
: N = 1dầm
- Chiều dài tính toán nhịp : L = 30m.
- Chiều cao dầm: H = 1.45 m.
- Chiều cao gờ đỡ lan can: Hg = 0.6 m.
- Chiều cao lan can: Hlc = 0.6 m.
- Khổ cầu: B = 15.0 m.
- Số làn xe thiết kế: n = 4 Làn.
-- Trọng lượng riêng bê tông : γbt = 24.5 kN/m3.
- Trọng lượng riêng nước: γn = 10 kN/m3.
- Lớp phủ mặt cầu, lớp phòng nước: 100 mm
V .3. SỐ LIỆU THIẾT KẾ TRỤ :
- Loại trụ: Trụ đặc BTCT.
- Loại cọc: Cọc khoan nhồi d = 1000 mm.
- Số cọc trong móng: ncọc = 10 Cọc.
- Cao độ mặt đất thiên nhiên: MĐTN = + 0.0 m.
- Cao độ đỉnh móng: CĐIM =- 0.5 m.
- Cao độ đáy móng:CĐĐM = -2.5m.
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
105
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Cấu tạo trụ cầu
V .4. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ:
V.4.1. Tĩnh tải :(DC)
Công thức chung để xác định tĩnh tải là :
Pi = Vi . γi
Pi : Trọng lượng của cấu kiện.
γi : Thể tích các cấu kiện.
γi : trọng lượng riêng của các cấu kiện
DC: Gồm có
+ Trọng lượng kết cấu phần trên: trọng lượng bn thân dầm, giá đỡ lan can, lan can...
Kết quả tính DC được lấy ra từ chương trình midas civil
+ Trọng lượng kết cấu phần dưới hay trọng lượng của các bộ phận cấu tạo nên trụ.
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
106
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
DW : gồm có
+ Trọng lượng của các lớp phủ mặt cầu.
+ Trọng lượng các hạng mục kết cấu và lớp phủ.
Vậy ta có thể tổng hợp các trọng lượng như sau :
V 4.1.1. Tĩnh tải kết cấu phần trên + thiết bị phụ DC + DW
Hạng mục
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
10221.4
KN
- Trọng lượng gờ chắn đỡ lan can
367.5
KN
- Trọng lượng lan can
19.44
KN
Tĩnh tải kết cấu phần trên + thiết bị phụ DC
- Trọng lượng bản thân dầm
Tổng cộng 10608.34
KN
Tĩnh tải lớp phủ + tiện ích DW
- Trọng lượng lớp phủ
905.5
KN
V. 4.1.2. Tĩnh tải do các thành phần của trụ
STT
1
2
3
4
Hạng mục
Bệ trụ
Thân trụ
Xà mũ
Tổng cộng
Thể tích
140
27.877
7.736
T/Lượng
3430
682.98
189.5
4302.52
Bảng tổng hợp tĩnh tải tại 2 mặt cắt
STT
1
2
3
Hạng mục
Bệ trụ
Thân trụ
Xà mũ
Tổng cộng
Đỉnh móng Đáy móng
3430
682.98
682.98
189.53
189.53
872.52
4302.52
V .4.2. Hoạt tải xe : LL
Giá trị của hoạt tải được xuất ra từ chương trình midas :
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
107
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Giá trị hoạt tải
LLmin
-1875.7
LLmax
261
LL
1875.7
Đơn vị
kN
V .4.3. Lực hãm xe (BR)
Lực hãm xe nằm ngang cách phía trên mặt đường là:
hBR
= 1.8
BR
= 325 kN.
m.
V .4.4. Tải trọng gió tác động lên công trình :
Kích thước các bộ phận chắn gió :
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Hạng mục
Bề rộng mặt cầu
Chiều cao dầm và bề dày lớp phủ mặt
cầu
Chiều cao toàn bộ kết cấu trên
Chiều cao gối
Chiều cao lan can
K/c đáy dầm đến trọng tâm chắn gió
của KCPT
Chiều cao thân trụ
Chiều cao bệ trụ
Bề rộng thân trụ
Chiều dày lớp đất phủ trên bệ trụ
Kí hiệu
W
Giá trị
15
Đơn vị
m
hg
1.524
m
hs
hcb
hlc
1.45
0.4
0.61
m
m
m
hcg
0.725
m
hc
h
dc
hso
4.55
2.0
2
0.5
m
m
m
m
Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức:
V = VB . S = 38 m/s.
Trong đó:
VB = 38 m/s : Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm
S : Hệ số điều chỉnh. S= 1
V .4.6. Tải trọng gió tác động lên công trình :
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
108
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
V.4.6.1. Tải trọng gió ngang PD với vận tốc 38 m/s :
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp:
PD = 0.0006 V2 . At . Cd > 1.8 At (kN).
Trong đó
:
V : Tốc độ gió thiết kế
At
: Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái không có hoạt
tải tác dụng.
Cd
: Hệ số cản tra bảng trong quy trình
Kết quả được cho trong bảng sau:
Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ
Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ
Cánh tay đòn tính đến đáy bệ
Kí hiệu
At
Cd
1.8 At
0.0006 V2 At Cd
PD
Z1
Z2
Z3
Giá trị
43.5
1.30
78.3
48.99
78.3
1.53
5.68
7.68
Đơn vị
m2
kN
kN
kN
m
m
m
* Tải trọng gió tác dụng lên lan can :
PD = 0.0006 V2 . At . Cd > 1.8 At (kN).
Trong đó:
V : Tốc độ gió thiết kế.
At
: Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái không có hoạt
tải tác dụng.
Cd
: Hệ số cản.
Kết quả được tổng hợp trong bảng sau:
Kí hiệu
At
Cd
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
109
Giá trị
18.3
0.8
Đơn vị
m2
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ
Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ
Cánh tay đòn tính đến đáy bệ
Đồ Án Tốt Nghiệp
1.8 At
0.0006 V2 At Cd
PD
Z1
Z2
Z3
32.94
12.68
32.94
2.56
6.31
8.31
kN
kN
kN
m
m
m
Giá trị
8.1
1.00
14.58
7.02
14.58
2.525
4.53
Đơn vị
m2
Giá trị
0.8
1
1.44
0.69
1.44
0.2
4.75
6.75
Đơn vị
m2
* Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ :
Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ
Cánh tay đòn tính đến đáy bệ
Kí hiệu
At
Cd
1.8 At
0.0006 V2 At Cd
PD
Z2
Z3
kN
kN
kN
m
m
* Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ :
Cánh tay đòn tính đến đỉnh trụ
Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ
Cánh tay đòn tính đến đáy bệ
Kí hiệu
At
Cd
1.8 At
0.0006 V2 At Cd
PD
Z1
Z2
Z3
kN
kN
kN
m
m
m
V.4.6.2. Tải trọng gió dọc
Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu khác có bề mặt cản
gió lớn, song song với tim dọc của kết cấu nhịp, thì phải xét tới tải trọng gió dọc. Tuy
nhiên trong trường hợp này, cầu thiết kế không thuộc các dạng trên nên không xét tới tải
trọng gió dọc PD.
V.4.7. Tải trọng tác dụng lên xe cộ( WL)
Tải trọng ngang cầu gió lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5kN/m, tác dụng theo
hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1.8m so với mặt đường.
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
110
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75kN/m tác dụng nằm
ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1.8m so với mặt đường.
WLngang = 45 KN
WLdọc = 22.5 KN
Bảng tổng hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh móng:
TTGH
gDC
Hệ số tải trọng gi
Gravity
gDW gLL,gBR gWS gWL gWA
N
gCE,gPL
Sử dụng
1
1
1
Cờngđộ I 1.25 1.50 1.75
Cờngđộ II 1.25 1.50 0.00
Cờngđộ III 1.25 1.50 1.35
0.3 1
1 13875.1
0.00 0.00 1.00 18508.1
1.40 0.00 1.00 15225.6
0.10 1.00 1.00 17757.8
Dọc cầu
Hy
Mx
Ngang cầu
Hx
My
KN
KNm
KN
KNm
347.5 2254.83 161.16 1226.1
568.75 2539.47 136.47 1129.2
0.00
0.00 178.16 973.1
461.25 2762.72 163.1 1312.9
Bảng tổ hợp tải trọng xét tại mặt cắt đáy móng:
TTGH
gDC
Sử dụng
Cờngđộ I
Cờngđộ II
Cờngđộ
III
Hệ số tải trọng gi
gDW gLL,gBR gWS gWL gWA
gCE,gPL
Dọc
trục
1
1.25
1.25
1
1.50
1.50
1
1.75
0.00
N
0.3 1
1 16399.6
0.00 0.00 1.00 23992.7
1.40 0.00 1.00 20710.2
1.25
1.50
1.35
0.10 1.00 1.00 23242.4
Dọc cầu
Ngang cầu
Hy
Mx
Hx
My
KN
KNm
KN
KNm
347.5
568.8
0.00
2759.83 161.2
3108.22 136.5
0.00 178.2
1548.6
1402.1
1330.3
461.3
3381.47 163.0
1639
V.5. KIỂM TOÁN :
V.5.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng :
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
111
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Dữ liệu ban đầu
- Bề rộng mặt cắt nguyên
b, bw = 5.00
m
- Chiều cao mặt cắt nguyên
h
= 2.00
m
- Diện tích mặt cắt nguyên
Ag
= 9.14000 m2
Quy đổi mặt cắt ngang về hình chữ nhật có mô men quán tính tương đương
- Bề rộng mặt cắt
b, bw = 2.00
m
- Chiều cao mặt cắt
h
= 4.57
- Chiều cao có hiệu của mặt cắt
m
d
- Chiều dày lớp phủ bê tông
dc
= 4.47
= 0.10
m
m
Các kích thước hình học của mặt cắt đỉnh móng
h
b
F
m
m
m2
4.57
2
9.14
Các thông số kỹ thuật của trụ :
- Cường độ thép
fy
=
420.00
MPa
- Mô đun đàn hồi của thép
Es
=
200000
Mpa
- Cường độ bê tông
fc
=
35.00
Mpa
- Trọng lượng riêng bê tông
gc
=
24.50
kN/m3
- Mô đun đàn hồi bê tông
Ec
=
30849.75
Mpa
Bảng tổ hợp tải trọng tới mặt cắt đỉnh móng
TTGH
Dọc trục
N
KN
Dọc cầu
Hy
Mx
KN
KNm
Ngang cầu
Hx
My
KNm
KNm
Sử dụng
13875.12
347.5
2875.22
161.16
1226.09
Cườngđộ I
18508.12
568.75
4705.84
136.47
1129.19
Cườngđộ II
15225.65
0.00
0.00
178.16
973.06
Cườngđộ III
17757.84
461.25
3816.38
163.01
1312.92
V.5.1.1 Tính toán cấu kiện chịu nén (Theo điều 5.7.4):
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
112
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
V.5.1.1.1. Lý thuyết tính toán
● Xác định Mrx và Mry: sức kháng tính toán theo trục x và y (Nmm)
Mrx = ϕ . As . fy . (ds - )
Trong đó:
j = 0.9 với cấu kiện chịu uốn.
ds: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới mép ngoài cùng chịu nén (trừ đi lớp bêtông
bảo vệ và đường kính thanh thép).
fy: giới hạn chảy của thép.
As: bố trí sơ bộ rồi tính diện tích thép cần dùng theo cả hai phương.
c=
a = c b1;
b1 = 0.85.
b : bề rộng mặt cắt (theo mỗi phương là khác nhau).
Xét tới hiệu ứng độ mảnh:
+ Tính các bán kính quán tính
rx , ry =
chú ý là tính cho mặt cắt nguyên.
+ Chiều dài thanh chịu nén lu: phụ thuộc vào chiều cao cấu kiện cần tính toán.
+ Tính tỉ số độ mảnh:
Trong đó:
K: hệ số chiều dài hữu hiệu, với cột không thanh giằng, K = 2.
Nếu < 22 thì bỏ qua hiệu ứng độ mảnh.
Nếu 2.2 < < 100 thì có xét hiệu ứng độ mảnh, tức là trị số Mux, Muy sẽ được
nhân thêm hiệu ứng độ mảnh (hệ số khuếch đại moment).
Hệ số khuếch đại moment:
δb = ≥ 1
(theo Giáo trình Thiết kế kết cấu bêtông theo tiêu chuẩn ACI").
Cm = 1.
j = 0.75
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
113
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Pe: lực nén dọc trục Euler.
E: mođun đàn hồi của bêtông.
I: moment quán tính mặt cắt với trục đang xét.
● Xác định theo công thức (b): (còn gọi là phương pháp số đo Bresler)
= + - Tính ra trị số Prxy , so sánh với Pu, nếu lớn hơn là đạt.
- Xác định Prx, Pry: sức chịu tải dọc trục nhân hệ số tương ứng ex và A t (hàm lượng
cốt thép).
ρt =
=
Từ hai giá trị rt và ex , tra hình A9 hoặc A10, A11 hoặc cả 3 hình để tìm ra các giá
trị Prx và Pry. Nội suy tuyến tính, phụ thuộc vào g.
g : tỉ số khoảng cách giữa các tâm của các lớp thanh cốt thép ngoài biên trên toàn bộ
chiều dày cột.
γ= =
Ddäcchñ
dc
de
h
Ddai
cèt ®ai
cèt däc chÞu lùc
Sau khi tra bảng được giá trị .
Cách tính Pry hoàn toàn tưng tự.
Từ đó tính được f.Prx.
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
114
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
- Xác định f.Po, tra đồ thị ứng với r t vừa tìm được ở trên, chú ý vì e = 0 nên cắt trục
thẳng đứng tại đâu, thì đó là giá trị cần tìm.
Tính = + V.5.1.1.2. Nội dung kiểm toán :
Tổ hợp dùng để kiểm tra là
Cườngđộ I. với N = 18508 KN
Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều (Theo điều 5.7.4.5)
.
- Nếu Pu > 0.1 f f'c Ag thì kiểm tra theo điều kiện:
= + - ⇒ đạt
- Nếu Pu > 0.1f f'c Ag thì kiểm tra theo điều kiện:
+ ≤ 1 i ⇒ đạt
Cụ thể như sau:
f
Ag
Pu
Hạng mục
Hệ số sức kháng đối với cấu kiện chịu nén dọc
trục
Diện tích mặt cắt nguyên
Lực dọc trục tính toán lớn nhất
Po = 0.85 f'c (Ag - Ast) + Ast . fy
Kí hiệu
Giá trị
f
0.75
Ag
Pu
Po
0.1 f f'c Ag
9.14
18508.1
27420
Đơn vị
m2
kN
kN
kN
Vậy tiến hành kiểm toán theo công thức
+ ≤1
Xác định khả năng chịu lực của thân trụ theo các hướng
b
a'
x
Ra•
a
Các dữ
liệu
• Mô men tính toán
• Lực cắt tính toán
• Chiều cao mặt cắt
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
Rac Rc•Fd
Ngang
cầu
1129.19
136.47
4570.00
Mu
Vu
h
115
Dọc cầu
Đơn vị
4705.84
568.75
2000.00
kN.m
kN
mm
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
• Bề rộng mặt cắt
• Diện tích mặt cắt
• Mô men quán tính
• Cốt thép chịu kéo:
K/c tới mép bê tông chịu
kéo
Đường
kính
Số lượng
Tổng diện tích
• Cốt thép chịu nén:
K/c tới mép bê tông chịu
nén
Đường
kính
Số lượng
Tổng diện tích
• Cốt thép chịu cắt:
Đường
kính
Số lượng
Bước cốt
đai
Tổng diện tích
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
Đồ Án Tốt Nghiệp
b
Ac
Ig
dc
2000.00
9140000
1.6E+13
100.00
4570.00
9140000
3.0E+12
100.00
mm
mm2
mm4
mm
∅
25.00
25.00
mm
n
20.00
32.00
As
10134.00 16214.4
mm2
100.00
100.00
mm
dc
25.00
25.00
mm
∅
-
-
n
A's
-
-
mm2
∅
13.00
13.00
mm
n
6.00
6.00
s
600.00
600.00
mm
Av
760.20
760.20
mm2
116
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
V.5.1.2. Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ
V.5.1.2.1 Lý thuyết tính toán:
- Sức kháng cắt Vn:
Vn = 0.25. f ' c.bv .d v
Vn = min 1
Vn 2 = Vc + Vs
Trong đó
Vc = 0.083 . β .. bv . dv
b : hệ số chỉ khả năng bị nứt chéo khi truyền lực, b = 2.
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
117
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Vs =
S : cự li giữa các cốt đai.
Av
: diện tích cốt thép đai.
θ : góc nghiêng của ứng suất nén chéo, θ = 45o.
α = 90o: góc nghiêng của cốt đai so với trục dọc.
- Tính Vr = jv . Vn
Trong đó: j = 0.9
- Kiểm tra:
Nếu
Vu ≤ Vr ⇒ OK
Av ≥ Av min ⇒ OK
S ≤ S max = 600mm ⇒ OK
V.5.1.2.2. Nội dung kiểm toán:
Kết quả kiểm toán được thể hiện trong bảng sau:
V.5.1.3. Kiểm tra nứt : (theo điều 5.7.3.4)
V.5.1.3.1. Lý thuyết tính toán:
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
118
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Tổ hợp dùng để kiểm toán là Sử Dụng.
fs ≤ fsa
fs ≤ 0.6 fy
- Điều kiện kiểm toán
- Tính: fsa =
Trong đó:
dc
: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép ngoài cùng tới mép ngoài bêtông.
hA V
G
hG
dc
bA V
+ Xác định trọng tâm đám cốt thép G, tính được hG.
+ Xác định diện tích A (lấy phần diện tích bêtông có cùng trọng tâm với trọng tâm đám
cốt thép rồi đem chia cho số lượng thanh có trong mặt cắt). Chú ý nếu trong mặt cắt có
các thanh khác nhau về diện tích một thanh (to nhỏ khác nhau) thì phải qui về thanh
tương đương bằng cách:
Số thanh tương đương n =
Trong đó:
As : diện tích toàn bộ thép.
Z = 30000 N/mm.
- Tính 0.6 . fy
- Tính fs : ứng suất kéo trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng.
fs =
Trong đó
Ms: moment ở trạng thái giới hạn sử dụng.
- Tính r.n
b
fc
Suy ra: k = - ρn
Khi đó j = 1 -
kd
d
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
As
kd
3
jd
119
fs
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
V.5.1.3.2. Nội dung kiểm toán
Tổ hợp dùng để kiểm tra là
Mx
=
2254.83
kNm.
My
=
2647.37
kNm.
Sử dụng.
Điều kiện: ứng suất trong cốt thép thường không vượt quá
fs < fsa và
fs < 0.6 fy
Trong đó: fs =
fsa : ứng suất trong cốt thép thường ở TTGHSD,fsa=
Mx,My : Giá trị mô men lớn nhất của tổ hợp tảI trọng sử dụng
As
: Tổng diện tích cốt thép chịu kéo.
n : Tỉ số mô đun đàn hồi, n =
r : Hàm lượng cốt thép, r =
k=-r.n+
j=1Kết quả kiểm toán:
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
120
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
V.5.2. Kiểm toán mặt cắt đáy móng :
Hạng mục
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
b, bw
5
m
- Chiều dài bệ cọc
d
14
m
- Chiều cao bệ cọc
h
2.00
m
- Chiều dày lớp phủ bê tông
dc
0.1
m
- Cường độ thép
fy
420.00
MPa
- Mô đun đàn hồi của thép
Es
200000
MPa
- Cường độ bê tông
fc
35.00
MPa
- Trọng lượng riêng bê tông
gc
24.50
kN/m3
- Mô đun đàn hồi bê tông
Ec
30849.75
MPa
- Số cọc trong móng
n
10
cọc
dcọc
1.0
m
- Bề rộng bệ cọc
- Đường kính cọc
Kiểm tra cấu kiện chịu uốn
Tổ hợp dùng để kiêm tra
Sức kháng uốn của cấu kiện
f
Hệ số sức kháng
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
Cườngđộ III
Mx
N
3381.47 kNm
10838.14 kN
Mr = f Mn
f
121
=
0.90
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
As
A's
fy
f'y
ds
Đồ Án Tốt Nghiệp
Diện tích cốt thép thờng chịu kéo =
6
D 22
Diện tích cốt thép thờng chịu nén =
0
D 16
Giới hạn chảy quy định của cốt thép
Giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén
Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu
nén
As
A's
fy
f'y
=
=
=
=
26980.8
0.00
420.00
420.00
mm2
mm2
MPa
MPa
ds
=
1910.00
mm
=
1910.00
mm
=
=
=
=
=
=
0.85
0.00
84.65
99.58
21164.40
19047.96
mm
mm
mm
kNm
kNm
Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu nén đến mép chịu
d's
d's kéo
b1 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất
b1
hf Chiều dày bản cánh chịu nén
hf
a Chiều dày khối ứng suất tơng đương
a
c Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén
c
Mn Sức kháng danh định (N.mm)
Mn
Mr Sức kháng tính toán
Mr
Kết luận : Mx < Mr => Đạt .
V.6. TÍNH TOÁN CỌC KHOAN NHỒI
V6.1 Sức chịu tải của cọc:
Các thông số kỹ thuật của cọc:
Số cọc trong móng
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
ncọc=10 cọc
122
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Đường kính cọc khoan nhồi
f =1 m
Modul đàn hồi bêtông chế tạo cọc
E= 2.7E+07
Khoảng cách giữa các cọc theo phương dọc x
3m
Khoảng cách giữa các cọc theo phương ngang y
3 m
Chiều sâu hạ cọc trong đất
h1= 6
Chiều dáy lớp đất thứ hai
h2= 7.5 m
Chiều dáy lớp đất thứ ba
h3= 9 m
Chiều dài tự do của cọc
lo = 1.5
KN/m2.
m
m
Sức chịu tải của cọc được tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-01)
QR=ϕpqQP+ϕqsQS
với:
Qp = q p A p
(10.7.3.2-3)
Qs = qs As
(10.7.3.2-4)
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)
As
=
diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
Ap
=
diện tích mũi cọc (mm2)
ϕqp =
hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3
dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc
và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét ϕqp = 0.55.
ϕqs =
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho
các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng
thân cọc. Đối với đất sét ϕqs = 0.65, Đối với đất cát ϕqs = 0.55.
Khí tính sức kháng thành bên bỏ qua 1.5m chiều dài cọc tính từ mặt đất trở xuống và 1D
tính từ chân cọc trở lên.
Bảng 10.7.1 – Sức chịu tải của cọc theo ma sát thành bên
Số lớp
đất
Chiều
dày
thực
(m)
Lớp 1
6
Chiều
dày
tính
toán
Loại
đất
N
Rời
12
Su
α
qs (dính)
qs (rời)
Qs
(Mpa)
(Mpa)
(kN)
0.03
190.76
(m)
4.5
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
123
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Lớp2
7.5
7.5
Rời
23.5
0.05875
622.6
Lớp 3
9
9
Rời
35
0.0875
1112.74
Lớp 4
8.5
7.5
Dính
50
Tổng
34.5
0.6
0.35
0.21
3214.58
5140.67
Sức chịu tải tại đơn vị tại mũi cọc được xác định như sau:
qp = NcSu ≤ 4
(10.8.3.3.2-1)
Nc = 6[1+ 0,2 (Z/D)] ≤ 9
(10.8.3.3.2-2)
ở đây:
trong đó:
D
=
đường kính cọc khoan (mm)
Z
=
độ xuyên của cọc khoan (mm)
Su
=
cường độ kháng cắt không thoát nước (MPa), Su = 0.6
Nc = 6[1+0.2(7.5/1)] = 15 > 9, lấy Nc = 9
qp = 9*0.6 = 5.4>4, lấy q p = 4.
Sức chịu tải tại mũi cọc
QRmũicọc = =ϕpq qp Ap = 0.55x4x0.785x1000 = 1727kN
Tổng sức chịu tải của một cọc đơn
QR = 5140.67 + 1727kN = 6867.67 kN
Số cọc cần bố trí N = 1.5x
Vu
10838.14
= 1.6 cọc
= 1.5x
QR
6867.67
Bố trí các cọc như sau:
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
124
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Hình 10.7.1 – Mặt bằng bố trí cọc khoan nhồi
V6.2 Kiểm toán sức chịu tải cọc theo đất nền
V.6.2.1 Tính toán nội lực cọc theo khung phẳng dọc
Các số liệu để tính toán nội lực:
Số cọc trong móng
N
10
cọc
Đường kính cọc khoan nhồi
D
1.0
m
Khối lượng riêng bê tông cọc khoan nhồi
yc
2400
kg/m3
Cường độ chịu nén bê tông cọc khoan nhồi
f'c
30
Mpa
Modul đàn hồi bêtông chế tạo cọc
E
2.68x107
KN/m2
Khoảng cách giữa các cọc theo phương dọc
x
3
m
Khoảng cách giữa các cọc theo phương ngang
y
3
m
Chiều sâu hạ cọc trong đất
h
31
m
Chiều dày lớp đất thứ nhất
h1
6
m
Chiều dày lớp đất thứ hai
h2
7.5
m
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
125
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Chiều dày lớp đất thứ ba
h3
9
m
Chiều dày lớp đất thứ tư
h4
8.5
m
Chiều dài tự do của cọc
lo
0
m
Tính toán nội lực trong cọc
Diện tích 1 cọc
Acọc
0.785
m2
Mômen quán tính
Icọc
0.049
m4
Momen chống uốn
Wcọc
0.098
m3
Độ cứng khi chịu nén
EA
2.10x107
Độ cứng khi chịu uốn
EI
1.31x106 KNm2
Hệ số hình dạng tiết diện ngang
k
0.9
Hệ số ảnh hưởng tương hỗ
k
1.2
Chiều rộng tính toán cọc khoan
b
1.050
m
Chiều dày lớp đất ứng suất không phụ thuộc m
hm
5.000
m
Hệ số tỷ lệ của lớp đất thứ 1
m1
4000
m
Giá trị tính đổi của hệ số tỷ lệ m
m
4000
Hệ số biến dạng
αc
0.317
z
5.000
Hệ số ảnh hởng đất nền quanh cọc
kh
0
Hệ số phụ
kδ
-979.715
Các chuyển vị đơn vị
δHH
Chiều sâu tính đổi z
4.225x10-5
KN
m
m
Ta có hệ phương trình chính tắc như sau:
2x106v + 0.u + 0.w = 14574.292
0.v + 499267.6u -1321725w = 3663.67
0.v - 1321725u + 56317038w = 12567.602
Giải hệ phương trình ta tính được các chuyển vị:
chuyển vị đứng v = 0.00647m
chuyển vị ngang u = 0.00845m
góc xoay w = 0.000421rad
Từ đó tính được Po = 2890.1 kN, Ho = 457.96kN, Mo = 1693.8kNm
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
126
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Po + Trọng lượng cọc = 2890.1 + 608.68 = 3498.78kN < sức chịu tải của cọc Q R =
6867.67kN => Đạt.
V6.2.2 Tính nội lực cọc theo khung phẳng ngang
Bề rộng tính toán của cọc a tt = 0.9(1.5+1) = 2.25m
Hệ số tỉ lệ m = 4000
Tổ hợp nội lực tính toán:
Lực
ngang
Lực dọc
Mô men
H(kN)
P(kN)
M(kN.m)
764.71
10838.14
3381.47
Các giá trị của hàm số ảnh hưởng
A1
B1
A2
B2
A3
B3
A4
B4
-5.8533
-5.9499
-6.5331
-12.1581
-1.61428
-11.73066
9.24368
-0.35762
C1
D1
C2
D2
C3
D3
C4
D4
-0.9267
4.5478
-10.6084
-3.76647
-17.9186
-15.0755
-15.6105
-23.1401
Bảng tính giá trị mômen theo chiều sâu z:
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
127
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
ztd
=a*h
A3
B3
C3
D3
a^2*E*J
a^3*E*J
a
Mz
z
0
0
0
1
0
163606.8
57762
0.35
1694
0
0.1
-0.00017 -0.00001
1
0.1
163606.8
57762
0.35
1823
0.28
0.2
-0.00133 -0.00013
0.99999
0.2
163606.8
57762
0.35
1946
0.57
0.3
-0.00450 -0.00067
0.99994
0.3
163606.8
57762
0.35
2060
0.85
0.4
-0.01067 -0.00213
0.99974
0.4
163606.8
57762
0.35
2160
1.13
0.5
-0.02083 -0.00521
0.99922
0.4999
163606.8
57762
0.35
2244
1.42
0.6
-0.03600 -0.01080
0.99806
0.5997
163606.8
57762
0.35
2310
1.7
0.7
-0.05716 -0.02001
0.99580
0.6993
163606.8
57762
0.35
2357
1.98
0.8
-0.08531 -0.03413
0.99181
0.7985
163606.8
57762
0.35
2383
2.27
0.9
-0.12144 -0.05466
0.98524
0.897
163606.8
57762
0.35
2390
2.55
1
-0.16652 -0.08329
0.97501
0.9944
163606.8
57762
0.35
2377
2.83
1.1
-0.22151 -0.12192
0.95975
1.0902
163606.8
57762
0.35
2345
3.12
1.2
-0.28736 -0.17260
0.93783
1.1834
163606.8
57762
0.35
2295
3.4
1.3
-0.36495 -0.23760
0.90727
1.2732
163606.8
57762
0.35
2228
3.68
1.4
-0.45514 -0.31934
0.86574
1.3582
163606.8
57762
0.35
2147
3.97
1.5
-0.55869
-0.42039
0.81054
1.4368
163606.8
57762
0.35
2053
4.25
1.6
-0.67628
-0.54348
0.73858
1.507
163606.8
57762
0.35
1947
4.53
1.7
-0.80846
-0.69144
0.64637
1.5662
163606.8
57762
0.35
1832
4.82
1.8
-0.95562
-0.86715
0.52997
1.6116
163606.8
57762
0.35
1710
5.1
1.9
-1.11794
-1.07357
0.38503
1.6397
163606.8
57762
0.35
1581
5.38
2
-1.29532
-1.31361
0.20677
1.6463
163606.8
57762
0.35
1449
5.66
2.2
-1.69331
-1.90568
-0.27084
1.5754
163606.8
57762
0.35
1180
6.23
2.4
-2.14113
-2.66328
-0.94872
1.352
163606.8
57762
0.35
913
6.8
2.6
-2.62120
-3.59990
-1.87698
0.9169
163606.8
57762
0.35
659
7.36
2.8
-3.10333
-4.71752
-3.10669
0.1976
163606.8
57762
0.35
426
7.93
3
-3.54050
-5.99984
-4.68446
-0.891
163606.8
57762
0.35
221
8.5
3.5
-3.88800
-9.54425
-10.30603
-5.842
163606.8
57762
0.35
88
9.91
4
-1.55000
-11.73066
-17.91860
-15.08
163606.8
57762
0.35
57
11.33
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
128
Lớp CTGT Thành Phố K45
Bộ Môn CTGT Thành Phố & CT Thủy
Đồ Án Tốt Nghiệp
Mô men lớn nhất Mu = 2390kNm, tại độ sâu h = 2.55m.
V6.3 Kiểm toán cọc:
Thông số về tiết diện cọc:
Đường kính cọc D = 1000 mm
Diện tích cọc As = 785000 mm2
Quy đổi tiết diện tròn của cọc về tiết diện vuông cùng diện tích:
Cạnh của tiết diện vuông:a = 1329mm
Chiều rộng mặt cắt b, bw = 886mm
Chiều cao mặt cắt ds = 886mm
h d
Chiều cao có hiệu của mặt cắt d s = 821.5mm
Chiều dày lớp phủ bê tông dc = 50mm
d
Cường độ chịu kéo của cốt thép fy = 420Mpa
c
Cường độ chịu nén của bê tông fc = 30 Mpa
b,
bw
Bố trí 11 thanh No29, đường kính danh định 28.7mm, diện tích một thanh 645 mm2.
V.6.3.1 Kiểm toán sức kháng uốn
Theo điều 5.7.3.2.1 22TCN-272-05 sức kháng uốn tính toán được tính như sau:
Mr = ϕ Mn
Trong đó
Mn = Sức kháng uốn danh định
ϕ = Hệ số sức kháng quy định ở điều 5.5.4.2, ϕ = 0.9
Vậy Mr = 0.9Mn.
Theo 5.7.3.2.3 22TCN-272-05, sức kháng uốn danh định của mặt cắt chữ nhật được tính
như sau:
Mn = Asfy(ds -
a
) (N.mm)
2
Trong đó:
As = Diện tích cốt thép thường (mm2), As = 8582.4mm2
fy = giới hạn chảy của cốt thép thường, fy = 420Mpa
ds = chiều cao có hiệu của mặt cắt, d s = 821.5mm
Sinh viên: NGÔ MINH THÀNH
129
Lớp CTGT Thành Phố K45
