Thiết Kế Cầu BTCT Liên Hợp Dầm Đơn Giản Dự Ứng Lực Căng Sau 1 Nhịp 42m, 4 Nhịp 29m (Kèm Bản Vẽ Cad, Sap, Excel)

 Sức kháng bên Qfi: là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung quanh tiết diện coc. Sức kháng mũi Qp : là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.Sức chịu tải cực hạ

Trang 1

PHẦN 1 THIẾT KẾ SƠ BỘM.1 Đặc điểm của khu vực xây dựng cầu:

M.1.4 Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công:

Nguồn nhân công lao động khá đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công đúng tiến độ côngviệc Các vật liệu địa phương( đá, cát ) có thể tận dụng trong quá trình thi công

M.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật:

- Cầu vượt sông cấp IV có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 40m

- Khẩu độ cầu: L0 = 150 m

- Khổ cầu: 10,5+ 2.1,25 (m)

- Tải trọng thiết kế: 0,65.HL93 + tải trọng đoàn người:4 kN/m2

M.3 Đề xuất các phương án vượt sông:

M.3.1 Giải pháp chung về kết cấu:

Trang 2

M.3.1.4 Móng:

Điều kiện địa chất lòng sông khá tốt nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma sátđài thấp hoặc đài cao

M.3.2 Đề xuất các phương án vượt sông:

M.3.2.1 Phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực căng sau( một nhịp 42

m+ 4 nhịp 29 m)

Khẩu độ tính toán: L0tt = 42+4.29+6.0,0.5-4.1,8-2.1,25 = 148,6 m

Kiểm tra điều kiện: = = 0,43% < 5% → Đạt

M.3.2.2 Phương án 2: Cầu BTCT liên hợp nhịp giản đơn( 3 nhịp 52 m)

Khẩu độ tính toán: L0 =3.52+4.0,05-2.1,2-2.1 = 151,8 m

M.3.2.3 Phương án 3: Cầu dàn thép giản đơn( 3 nhịp 52 m)

Khẩu độ tính toán: L0 =3.52+4.0,1-2.1,8-2.1,05 = 150,7 m

CHƯƠNG 1:

Trang 3

CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BÊTÔNG CỐT THÉP

DỰ ỨNG LỰC CĂNG SAU

(1 NHỊP 42 m VÀ 4 NHỊP 29 m) 1.1 NHỊP GIỮA 42m :

1.1.2 Bản mặt cầu (Deck):

a Vùng trong (Deck):

Theo 22TCN272-05 chiều dăy tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm

ở đđy ta chọn 190 mm (chiều dăy lớp chịu lực)

Chiều dăy câc lớp còn lại chọn như sau:

+ lớp phủ bề mặt chọn 15mm

+ lớp bítông nhựa dăy 75 mm ( qui định từ 50-75 mm)

Tuy nhiín, khi tính sức khâng thì lớp phủ bề mặt không tham gia chịu sức khâng nín

bề dăy tính toân trong trường hợp năy lă 190 mm

Về việc nghiíng tạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hănh bằngviệc cho chính gối của câc dầm I kí lín trụ hoặc mố mă không cần tạo độ chính ngaytrín bản mặt cầu

b Vùng bản hẫng (Overhang):

Theo 22TCN272-05 chiều dăy tối thiểu vùng năy không được nhỏ hơn 200 mm Vìvùng cânh hẫng năy còn phải đỡ lan can ôtô, chịu lực va của ôtô văo lan can Theo câckinh nghiệm thiết kế cho thấy chiều dăy vùng cânh hẫng năy có thể lấy bằng câch tăngchiều dăy của vùng trong bản lín từ 19 mm đến 25 mm lă hợp lý

Trong đồ ân năy ta chọn chiều dăy 230 mm

Để phđn câch phần lề người đi vă lăn xe chạy ta có thể dùng vạch sơn kẻ có bề dăy20cm đặt ở ngay trọng tđm đường phđn câch vă lấy một nữa bề rộng thuộc về mỗi bín

Có thể minh hoạ câch bố trí năy như sau:

PHẦ N LỀ NGUỜI ĐI

PHẦ N XE CHẠ Y

c Tính toân câc thông số sơ bộ :

Dung trọng của bítông ximăng lă 2,4 T/m3

Dung trọng của bítông nhựa lă 2,25 T/m3

Dung trọng của cốt thĩp lă 7,85 T/m3

Thể tích của lớp BT nhựa Vas=has.(B-2.Bp).L=40,95 m3

Khối lượng lớp BT nhựa Gas=Vas.2,25 = 92,138 T

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng trong lă Vd=0,205.42

(2,35.5+1,08)=110,466 m3

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng ngoăi: Voh=0,23.42.0,93=8,984 m3

Tính đoạn vút ở vùng tiếp giâp của bản mặt cầu đến dầm chủ :

Trang 4

Chiều cao đoạn vút này là: 50 mm

Suy ra thể tích toàn bộ đoạn vút này của 6 dầm chủ là :

1.1.3 Lan can (parapet):

Chọn lan can kiểu L3 với các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:

Thể tích hai lan can hai bên là : Vp = 2.197325.42.10-6 = 16,575 m3

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %

Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vsp = Vp.kp = 16,575.1,5% = 0,249 m3

Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gsp = Vsp.γs = 0,249.7,85 = 1,955 T

Thể tích BT trong lan can: Vcp = Vp – Vsp = 16,575 – 0,249 = 16,326 m3

Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 16,326.2,4 = 39,183 T

Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 1,955 + 39,183 = 41,138 T

1.1.4 Dầm ngang (horizontal beam):

Dầm ngang được bố trí tại 5 vị trí : hai dầm ngang đầu dầm, hai dầm ở vị trí1/4L và một dầm ngang ở chính giữa dầm

1.1.4.1 Dầm ngang giữa nhịp:

Các thông số của dầm ngang này:

Chiều cao dầm ngang: Hhbb = 1,6 m =1600 mm

Bề rộng dầm ngang: bhbb = 20 cm = 200 mm

Chiều dài dầm ngang: lhbb = S-200 = 2350 -200 = 2150 mm

Trang 5

Thể tích một dầm: V1hbb = 5.0,2.2,801 = 2,801 m3

Thể tích toàn bộ 3 dầm ngang kiểu này là : Vthbb = 3.2,801 = 8,403 m3

1.1.4.2 Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

Chiều cao dầm ngang: Hhbs = 1,8 m

Khối lượng BT trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 15,291.2,4 =36,698 T

Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Hshb + Gchb = 2,449 + 36,698 = 39,147 T

Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V1g = 0,7.42 = 29,4 m3

Tính toán đoạn vút đầu dầm:

Chiều dài đoạn vút nguyên : Lbhgr = a + Hg = 0,4 +1,8 = 2,2 m

Diện tích đoạn vút nguyên hai bên dầm : Abhgr = 2.321500 mm2

Thể tích đoạn vút nguyên một dầm : Vbhgr = 2.Abh.Lbh = 2.(2.0,3215).2,2 =2,829 m3

Trang 6

Chiều dài đoạn vút xiên dầm : Lbhsk = Hg/2 = 1,8/2 = 0,9 m

Thể tích đoạn vút xiên : Vbhsk = 2.Lbhsk.(1,015 - 0,209)/2 = 0,725 m3

Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm I: Vbh = Vbhgr + Vbhsk = 2,829 + 0,725 =3,554 m3

Thể tích toàn bộ một dầm I là: V1tg = V1g + Vbh = 3,554+29,4 = 32,954 m 3

1.1.5.2 Tính khối lượng của dầm chủ:

Nguyên tắc tính: tính moment Mmax tại vị trí L/2 sau đó đi tính cốt thép, từ đó suy

ra khối lượng từng phần và khối lượng toàn dầm

a. Các tải trọng tĩnh:

Trọng lượng BT : 2400.9,81.10-9 = 2,3544.10-5 N/mm3

 Dầm trong (Internal girder):

DC : tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết

 Dầm ngoài (External girder):

Trang 7

DChb = = 1,91 N/mm.

Tĩnh tải của lan can: DCp = 2,3544.10-5.196075 = 4,616 N/mm

Đoạn vút 50 mm : DCsk = 50.1080.2,3544.10-5 = 1,271 N/mm

Tổng cộng DC = DCg + DCd +DCp + DChb +DCsk = 10,522 +16,48 +1,875 +4,616 =34,799 N/mm

DW – tĩnh tải của các lớp mặt cầu

Trong đó: S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ; S = 2350 mm

L - chiều dài nhịp tính toán; L = 41200 mm

Khi tính sơ bộ cho phép lấy : ( ) = 1

Suy ra: mgmSI= 0,06 + ( )0,4( )0,3(1)0,1

= 0,393

Khi hai làn xe chất tải hoặc lớn hơn (ở đây là 3 làn xe chất tải):

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo nguyên tắc đòn bẩy:

Theo đó lấy cân bằng môment đối với gối giả định ta được :

Trang 8

de - khoảng cách từ mút ngoài của cánh dầm ngoài đến mép trong của lan can

Ta có de = 625 mm

e = 0,77 + = 0,77 + = 0,993 < 1

Lấy e = 1

mgmME = e.mgmMI = 0,572.1 = 0,572

c Tính moment tại vị trí giữa nhịp (M1/2)

 Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng cho

Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng để xem xét các trường hợp bất lợi:

Nguyên tắc xếp xe, xếp sao cho hợp lực của các trục xe và trục xe gần nhất cách đều tung độ của đah

Theo nguyên tắc này ta có:

Trang 9

 Đối với dầm ngoài: khi đó 1 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng

cho như sau:

Trang 10

Ở đây, một cách gần đúng có thể giả thiết tại mặt cắt giữa nhịp này chỉ có cốt thép dự ứng lực mà không có cốt thép thường Khi đó, ta có thể xác định cốt thép dự ứng lực theo công thức sau:

Aps ≥ Trong đó : Mu – moment có hệ số trạng thái giới hạn cường độ I;

Trang 11

h - chiều cao toàn phần của tiết diện liên hợp; h = 205+1800 = 2005 mm

fpu - cường độ của cốt thép dự ứng lực; fpu = 1860 MPa

Chọn 55 thanh 12,7 mm cấp 270 Suy ra: Aps = 55.98,7 = 5428,5 mm2

Hàm lượng cốt thép DƯL theo thể tích: .100% = 0,7%

Thể tích cốt thép DƯL : 5428,5.42000.10-6 = 0,228 m3

Theo thống kê từ bản vẽ dầm DƯL của “Dự án đường cao tốc TP Hồ Chí Minh

- Trung Lương” của công ty tư vấn XDCTGT 533, thì hàm lượng cốt thép thường là

Tổng khối lượng toàn dầm : Gg = Gsg + Gcg = 75,416+8,745 = 85,161 T

Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 42m:

Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm

ở đây ta chọn 190 mm (chiều dày lớp chịu lực)

Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:

+ lớp phủ bề mặt chọn 15mm

+ lớp bêtông nhựa dày 75 mm ( qui định từ 50-75 mm)

Trang 12

Tuy nhiên, khi tính sức kháng thì lớp phủ bề mặt không tham gia chịu sứckháng nên bề dày tính toán trong trường hợp này là 190 mm.

Về việc nghiêng tạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiếnhành bằng việc cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độchênh ngay trên bản mặt cầu

b Vùng bản hẫng (Overhang):

Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu vùng này không được nhỏ hơn 200 mm

Vì vùng cánh hẫng này còn phải đỡ lan can ôtô, chịu lực va của ôtô vào lan can Theocác kinh nghiệm thiết kế cho thấy chiều dày vùng cánh hẫng này có thể lấy bằng cáchtăng chiều dày của vùng trong bản lên từ 19 mm đến 25 mm là hợp lý

Trong đồ án này ta chọn chiều dày 230 mm

c Tính toán các thông số sơ bộ :

Dung trọng của bêtông ximăng là 2,4 T/m3

Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m3

Dung trọng của cốt thép là 7,75 T/m3

Thể tích của lớp BT nhựa Vas=has.(B-2.Bp).L= 28,275 m3

Khối lượng lớp BT nhựa Gas=Vas.2,25 = 63,619 T

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng trong là :

Vd = 0,205.29.(2,35.5+1,08)=76,274 m3

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng ngoài: Voh=0,23.29.0,93= 6,203 m3

Tính đoạn vút ở vùng tiếp giáp của bản mặt cầu đến dầm chủ :

Chiều cao đoạn vút này là: 50 mm

Suy ra thể tích toàn bộ đoạn vút này của 6 dầm chủ là :

2.1.3 Lan can (parapet):

Chọn lan can kiểu L3 với các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:

Trang 13

Thể tích hai lan can hai bên là : Vp = 2.197325.29.1e-6 = 11,445 m3

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %

Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vsp = Vp.kp = 11,445.1,5% = 0,172 m3

Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gsp = Vsp.γs = 0,172.7,85 = 1,35 T

Thể tích BT trong lan can: Vcp = Vp – Vsp = 11,445 – 0,172 = 11,273 m3

Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 11,273.2,4 = 27,055 T

Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 1,35 + 27,055 = 28,405 T

2.1.4 Dầm ngang (horizontal beam):

Dầm ngang được bố trí tại 3 vị trí : hai dầm ngang đầu dầm và một dầm ngang

ở chính giữa dầm

1.1.4.1 Dầm ngang giữa nhịp:

Các thông số của dầm ngang này:

Chiều cao dầm ngang: Hhbb = 1,4 m =1400 mm

Bề rộng dầm ngang: bhbb = 20 cm = 200 mm

Chiều dài dầm ngang: lhbb = S - 200 = 2350 - 200 = 2150 mm

Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Ahbb = 2,37 m2

Thể tích một dầm: V1hbb = 5.0,2.2,37 = 2,37 m3

Thể tích toàn bộ dầm ngang kiểu này là : Vhbb = 1.2,37 = 2,37 m3

2.1.4.2 Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

Chiều cao dầm ngang: Hhbs = 1,6 m

Trang 14

Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gshb = Vshb.γs=0,174.7,85 =1,366 T

Thể tích BT trong dầm ngang : Vchb = Vhb – Vshb = 8,536 m3

Khối lượng BT trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 8,536.2,4 = 20,486 T

Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb + Gchb = 1,366 + 20,486 = 21,852 T

Nb = = = 6 dầm

Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V1g = 0,6536.29 = 18,954 m3

Tính toán đoạn vút đầu dầm:

Chiều dài đoạn vút nguyên : Lbhgr = a + Hg = 0,4 +1,6 = 2,0 m

Diện tích đoạn vút nguyên hai bên dầm : Abhgr = 2.270500 mm2

Thể tích đoạn vút nguyên một dầm : Vbhgr = 2.Abh.Lbh = 2.(2.0,2705).2,0 =2,164 m3

Chiều dài đoạn vút xiên dầm : Lbhsk = Hg/2 = 1,6/2 = 0,8 m

Thể tích đoạn vút xiên : Vbhsk = 2.Lbhsk.(0,872726-0,169000)/2 = 0,563 m3

Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm I: Vbh = Vbhgr + Vbhsk = 2,164 + 0,563 =2,727 m3

Thể tích toàn bộ một dầm I là: V1tg = V1g + Vbh = 2,727 +18,954 = 21,681 m 3

2.1.5.2 Tính khối lượng của dầm chủ:

Nguyên tắc tính: tính moment Mmax tại vị trí L/2 sau đó đi tính cốt thép, từ đó suy ra khối lượng từng phần và khối lượng toàn dầm

a. Các tải trọng tĩnh:

Trọng lượng BT : 2400.9,81.10-9 = 2,3544.10-5 N/mm3

 Dầm trong (Internal girder):

Trọng lượng bản thân dầm: DCg = 2,3544.10-5.653600 = 15,388 N/mm

Bản: DCd = 2,3544.10-5.205.2350 = 11,34 N/mm

Dầm ngang: một cách gần đúng xem dầm ngang như tĩnh tải rải đều trên dầm chủ

Trang 15

 Dầm ngoài (External girder):

Trang 16

mgmSI= 0,06 + ( )0,4( )0,3( )0,1

Trong đó: S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ; S = 2350 mm

L - chiều dài nhịp tính toán; L = 28200 mm

Khi tính sơ bộ cho phép lấy : ( ) = 1

Suy ra: mgmSI= 0,06 + ( )0,4( )0,3(1)0,1

= 0,433

 Khi hai làn xe chất tải hoặc lớn hơn (ở đây là 3 làn xe chất tải):

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo nguyên tắc đòn bẩy:

Theo đó lấy cân bằng môment đối với gối giả định ta được :

Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2 như vậy hệ số phân bố là:

mgmSE = 0,628.1,2 =0,754 (khống chế)

 Khi có hai hoặc nhiều làn xe chất tải(ở đây là 3 làn xe)

de - khoảng cách từ mút ngoài của cánh dầm ngoài đến mép trong của lan can

Trang 17

 Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng cho

Trang 18

 Đối với dầm ngoài: khi đó 1 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng

cho như sau:

 Trường hợp 1: xe 3 trục

Mmax1/2 = (1,25.32,996 + 1,5.2,98) .7,05.28,2.106 + 1,75.0,754.0,65.[9,3

.7,05.28,2.106 + (1+0,25)(35.4,536 + 145.6,686 + 145.5,264).106] + 1,75.5 7,05.28,2.106= 8,24.10 9 N.mm/mm

 Trường hợp 1: xe 2 trục

Trang 19

Ở đây, một cách gần đúng có thể giả thiết tại mặt cắt giữa nhịp này chỉ có cốt thép dự ứng lực mà không có cốt thép thường Khi đó, ta có thể xác định cốt thép dự ứng lực theo công thức sau:

Aps ≥

Trong đó : Mu – moment có hệ số trạng thái giới hạn cường độ I;

Mu = Mmax1/2 = 8,24.109 N.mm/mm

h - chiều cao toàn phần của tiết diện liên hợp; h = 205+1600 = 1805 mm

fpu - cường độ của cốt thép dự ứng lực; fpu = 1860 MPa

Chọn 32 thanh 12,7 mm cấp 270 Suy ra: Aps = 32.98,7 = 3158 mm2

Hàm lượng cốt thép DƯL theo thể tích: .100% = 0,422%

Thể tích cốt thép DƯL : 3158.29000.10-9 = 0,092 m3

Trang 20

Theo thống kê từ bản vẽ dầm DƯL của “Dự án đường cao tốc TP Hồ Chí Minh

- Trung Lương” của công ty tư vấn XDCTGT 533, thì hàm lượng cốt thép thường là

Tổng khối lượng toàn dầm : Gg = Gsg + Gcg = 50,414+5,3 = 55,714 T

Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của 1 nhịp 29 m:

Tính khối lượng mố như sau:

Chú ý rằng các số liệu diện tích bề mặt được đo trên phần mềm AutoCAD mà không tính chi tiết ở đây

Trang 21

Khối lượng cốt thép trong mố:Gsab = Vsab.γs = 13,36 T

Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab-Vsab = 187,467 m3

Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 449,92 T

Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 463,28 T

Các số liệu diện tích và kích thước ở đây cũng được đo trên phần mềm ACAD

2.2.2.1 Trụ giữa( trụ nối giữa nhịp 42m và nhịp 29 m):

Trang 22

2.3. Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:

2.3.1 Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:

T : bề rộng đường người đi; T = 1,25 m

QL : tải trọng đoàn người , QL = 4 KN/m2

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)

q1= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế

 Xét xe tải thiết kế ( xe 3 trục):

Trang 24

Trong đó: DC - tĩnh tải của kết cấu phần trên( hệ thống dầm chủ và dầm ngang).

DW – tĩnh tải giai đoạn 2( bao gồm hệ thống bản mặt cầu, lan can, và các lớp phủ)

T : bề rộng đường người đi; T = 1,25 m

QL : tải trọng đoàn người , QL = 4 KN/m2

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)

q1= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế

Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối vớitừng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi Hơn nữa, để tính phảnlực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:

“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết

kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN vủa mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 qui trình 22TCN272-05)

Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:

Hình vẽ xếp xe trụ biên:

Trang 26

9,3 kN/m 28200

DW(kN)

∑ω(m)

2.3.2 Tính toán sức chịu tải của cọc:

Theo số liệu khảo sát địa chất thì tính chất của các lớp địa chất ở dưới lòng sôngđược cho như sau:

 Lớp 1: sét pha bùn dày 0,5 m

 Lớp 2: sét pha cát (B = 0,5) dày 7,0 m

 Lớp 3: cát hạt trung lẫn cuội sỏi (e= 0,3) dày vô cùng

Từ tính chất của các lớp đất nêu trên ta nhận thấy lớp đất tốt nằm ở độ sâu không lớn lắm lại phù hợp với cọc ma sát Nên ta chọn cọc ở đây là cọc đóng

2.3.2.1. Sức chịu tải của cọc ở mố:

Chọn cọc đóng BTCT kích thước 40x40 cm

Dự kiến chiều dài cọc là: 17,5 m

Chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất tốt là 12 m

Sức chịu tải dọc trục được chia làm hai loại:

 Sức chịu tải theo vật liệu (Pma)Sức chịu tải theo vật liệu được đánh giá thông qua sức chịu tải theo vật liệu cực hạn (Puma) được tính toán dựa trên cường độ cực hạn của vật liệu

 Sức chịu tải theo đất nền (Pso)Sức chịu tải theo đất nền: tải trọng của công trình truyền xuống cọc và được truyền vào nền đất thông qua một hoặc hai hoặc cả hai phương thức sau đây:

Trang 27

 Sức kháng bên (Qfi): là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung quanh tiết diện coc.

 Sức kháng mũi (Qp) : là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu tải theo đất nền: Pu = min {Puma;Puso}

1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

- Sức kháng dọc trục danh định:

Pn= 0,85[0,85.f’

c.(Ap-Ast) + fy.Ast]; MNTrong đó:

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420 Mpa

Thay vào ta được:

Pn= 0,85[0,85.30.(160000 - 2513)+420.2513].10-6= 4,31 MN

- Sức kháng dọc trục có hệ số:

Pr = f.Pn; MNVới f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,75

Pr = 0,75.4,31 = 3,23 MN = 3230 KN

2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Pu = Qf + QP.Trong đó :

qP : Sức kháng mũi đơn vị cực hạn của cọc

Ac : Tiết diện ngang mũi cọc

Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT

Số liệu thí nghiệm SPT

Cát hạttrung

5,00 15 10

Trang 28

6,10 22 15

Á cát

7,30 27 188,50 32 219,80 35 2310,20 39 2611,00 42 2212,40 46 2213,80 48 3214,50 50 3315,90 52 35

Á sét

17,00 52 3517,80 52 3518,40 56 3719,30 60 40Giá trị N (cột 2) là kết quả thu được từ thí nghiệm SPT, thí nghiệm cụ thể này có nănglượng hữu ích là Eh = 40%

 CE =

3

260

a Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh ( tính theo cách tính SCHMERTMANM):

(Có thể tham khảo chi tiết cách tính này trong giáo trình “Thí nghiệm đất hiện trường

và ứng dụng trong phân tích nền móng” của GS Vũ Công Ngữ - Th.S Nguyễn Thái – NXB KHKT 2006)

 Sức kháng bên trong lớp sét pha cát:

Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh của lớp sét pha

cát

z N60 fi

fi giữalớp phân tố

S = sum(fi.Δzi) 166,052

f sét pha cát (kPa) 33,888

 Sức kháng bên trong lớp sét hạt trung lẫn cuội sỏi:

Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh của lớp cát hạt

trung lẫn cuội sỏi

Trang 29

z N60 fi

fi giữalớp phân tố Δ Z

i (m) fi ΔZi

7,30 18 32,76 35,49 1,20 42,5888,50 21 38,22 40,04 1,30 52,0529,80 23 41,86 44,59 0,40 17,83610,20 26 47,32 43,68 0,80 34,94411,00 22 40,04 40,04 1,40 56,05612,40 22 40,04 49,14 1,40 68,79613,80 32 58,24 59,15 0,70 41,40514,50 33 60,06 61,88 1,40 86,632

18,40 37 67,34 70,07 0,90 63,06319,30 40 72,8 S = sum(fi.Δzi) 659,75

f cát hạt trung lẫn cuội sỏi (kPa) 49,981

a Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:

Giả sử mũi cọc là A, khi đó sức kháng mũi qi trung bình ở mũi được tính như sau:

Trong đó : qp1 : Giá trị trung bình trọng số qpi ở 8B trên mũi cọc

qp2 : Giá trị trung bình trọng số qpi ở 3,5B dưới mũi cọc

B: đường kính hay bề rộng cọc

Giá trị sức kháng được tính toán và cho trong bảng sau:

q pi giữa lớp phân tố

)

9792

21527,1

q p1 = L-8.B = 13,8

4

Trang 30

Mũi cọc nằm trong đất cát hạt trung lẫn cuội sỏi có N60 trung bình gần mũi cọc = 32 Do

đó chiều sâu ngàm cần thiết là DC = 12.B = 12.0,4 = 4,8 m Như vậy để huy động tối

đa sức kháng, thì mũi cọc cần phải ở độ sâu 5,0 + 4,8= 9,8 m Trong khi đó chiềusâu ngàm thực là DA = 17 –5,0 = 12,0 m Do đó, DA > DC và lớp đất ở mũi cọc tốt hơnlớp đất ở bên trên thì ta cần phải hiệu chỉnh sức kháng như sau:

fiLC-D = [qLC + 0,5(qCD – qLC)]

Trong đó: fiLC-D - sức kháng bên hiệu chỉnh cho đoạn cọc từ điểm LC( mặt phân

lớp, layer change) tới điểm D

fioLC-D - sức kháng bên chưa hiệu chỉnh cho đoạn LC-D;

qCD - sức kháng mũi tính tại điểm D( không hiệu chỉnh)

Sức kháng mũi qp không cần hiệu chỉnh

Giá trị hiệu chỉnh sức kháng bên được cho trong bảng bên dưới:

Sức kháng bên hiệu chỉnh của lớp cát hạt trung lẫn cuội sỏi

z N60 fi

fi giữalớp phân tố q

i

qpi giữalớp phântố

fi giữalớp phân tốhc

Trang 31

BẢNG TỔNG KẾT CHỌN CỌC CUỐI CÙNG

Sức kháng mũi Qp = 2078, 7 kNSức kháng bên Qf = 1059, 7 kNSức chịu tải cực hạn Qu = 3138, 4 kNSức chịu tải huy động Qhd

Chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất tốt là 14,8 m

 Sức kháng bên (Qfi): là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung quanh tiết diện coc

 Sức kháng mũi (Qp) : là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu tải theo đất nền: Pu = min {Puma;Puso}

Pn= 0,85[0,85.f’

f’

c: Cường độ chiụ nén của BT cọc (MPa); f’

c=30MPa

Trang 32

Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=160000 mm2.

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8Φ20: Ast = 2513 mm2

Pn= 0,85[0,85.30.(160000 - 2513)+420.2513].10-6= 4,31 MN

Pr = 0,75.4,31 = 3,23 MN = 3230 KN

Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT

Sét pha cát

Trang 33

16,80 119 7917,70 127 8518,30 130 8719,30 138 9220,00 140 9321,40 145 9722,00 145 9723,20 146 9724,10 147 9825,00 147 9825,90 148 9927,10 149 9928,50 150 10030,00 150 100Giá trị N (cột 2) là kết quả thu được từ thí nghiệm SPT, thí nghiệm cụ thể này có nănglượng hữu ích là Eh = 40%.

 CE =

3

2 60

b Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh ( tính theo cách tính SCHMERTMANM):

cát

z N60 fi

Δ Zi

(m) fi ΔZi

1,10 6 26,076 33,933 1,30 44,1132,40 10 41,789 47,242 1,40 66,1393,80 13 52,695 59,382 1,00 59,3824,80 17 66,068 74,844 1,30 97,2976,10 23 83,619 S = sum(fi.Δzi) 266,931

trung

Trang 34

z N60 fi

Δ Zi

(m) fi ΔZi

7,00 27 49,14 55,51 1,40 77,7148,40 34 61,88 66,43 0,70 46,5019,10 39 70,98 74,62 1,20 89,54410,30 43 78,26 81,9 0,80 65,5211,10 47 85,54 91,91 1,40 128,67412,50 54 98,28 103,74 1,20 124,48813,70 60 109,2 116,48 0,80 93,18414,50 68 123,8 128,31 0,70 89,81715,20 73 132,9 138,32 1,60 221,31216,80 79 143,8 149,24 0,90 134,31617,70 85 154,7 156,52 0,60 93,91218,30 87 158,3 162,89 1,00 162,8919,30 92 167,4 168,35 0,70 117,84520,00 93 169,3 172,9 1,40 242,0621,40 97 176,5 176,54 0,60 105,92422,00 97 176,5 176,54 1,20 211,84823,20 97 176,5 177,45 0,90 159,70524,10 98 178,4 178,36 0,90 160,52425,00 98 178,4 179,27 0,90 161,34325,90 99 180,2 180,18 1,20 216,21627,10 99 180,2 181,09 1,40 253,526

30,00 100 182 S = sum(fi.Δzi) 3270,81

c Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:

L = 20 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh B = 0,4 q p

Trang 35

lớpphântố16,80 79

cát hạttrunglẫncuội sỏi(qp =306.N60)

4322221,40 97

d Hiệu chỉnh sức kháng :

Mũi cọc nằm trong đất cát hạt trung lẫn cuội sỏi có N60 trung bình gần mũi cọc > 30 Do

đa sức kháng, thì mũi cọc cần phải ở độ sâu 4,8 + 4,8= 9,6 m Trong khi đó chiềusâu ngàm thực là DA = 20 –4,8 = 15,2 m Do đó, DA > DC và lớp đất ở mũi cọc tốt hơnlớp đất ở bên trên thì ta cần phải hiệu chỉnh sức kháng như sau:

Trong đó: fiLC-D - sức kháng bên hiệu chỉnh cho đoạn cọc từ điểm LC( mặt phân lớp, layer change) tới điểm D

z N60 fi

qi

Trang 36

13,70 60 109,2 116,48 18360 19584 71,267 0,80 57,01414,50 68 123,76 128,31 20808 21573 78,505 0,70 54,95415,20 73 132,86 138,32 22338 23256 84,63 1,60 135,4116,80 79 143,78 149,24 24174 25092 149,24 0,90 134,3217,70 85 154,7 156,52 26010 26316 156,52 0,60 93,91218,30 87 158,34 162,89 26622 27387 162,89 1,00 162,8919,30 92 167,44 168,35 28152 28305 168,35 0,70 117,85

Sức chịu tải cực hạn Qu = 7057, 6 kNSức chịu tải huy động Qhd = 3837, 7 kNSức chịu tải cho phép [Q] = 1918, 9 kNSức chịu tải của cọc theo VL có hệ số Pr = 3230 kN

Chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất tốt là 14,8 m

 Sức kháng bên (Qfi): là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung quanh tiết diện coc

Trang 37

Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu tải theo đất nền: Pu = min {Puma;Puso}

Pn= 0,85[0,85.f’

Pn= 0,85[0,85.30.(160000 - 2513)+420.2513].10-6= 4,31 MN

Pr = 0,75.4,31 = 3,23 MN = 3230 KN

Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT

Sét pha cát

Trang 38

7,20 45 30

Cát hạttrunglẫn cuộisỏi

 CE =

3

2 60

c Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh ( tính theo cách tính SCHMERTMANM):

cát

z N60 fi

Δ Zi

(m) fi ΔZi

0,90 8 34,099 43,397 1,20 52,0762,10 13 52,695 62,474 1,50 93,7113,60 19 72,252 75,178 0,90 67,664,50 21 78,103 39,052 0,80 31,2425,30 23 83,619 41,81 0,80 33,4486,10 27 93,648 46,824 1,10 51,506

Trang 39

7,20 30 100,29 S = sum(fi.Δzi) 329,643

trung

z N60 fi

Δ Zi

(m) fi ΔZi

7,20 30 54,6 57,33 1,90 108,9279,10 33 60,06 64,61 1,20 77,53210,30 38 69,16 71,89 1,10 79,07911,40 41 74,62 78,26 0,60 46,95612,00 45 81,9 82,81 1,70 140,77713,70 46 83,72 89,18 1,20 107,01614,90 52 94,64 95,55 0,90 85,99515,80 53 96,46 102,83 1,00 102,8316,80 60 109,2 115,57 0,70 80,89917,50 67 121,9 127,4 1,40 178,3618,90 73 132,9 134,68 0,30 40,40419,20 75 136,5 138,32 1,60 221,31220,80 77 140,1 145,6 0,60 87,3621,40 83 151,1 153,79 0,80 123,03222,20 86 156,5 157,43 0,90 141,68723,10 87 158,3 167,44 0,90 150,69624,00 97 176,5 179,27 1,40 250,978

27,30 100 182 S = sum(fi.Δzi) 2369,64

f cát hạt trung lẫn cuội sỏi (kPa) 117,893

e Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:

L = 24 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh B = 0,4 q p

Trang 40

lớpphântố20,80 77

cát hạttrunglẫncuội sỏi(qp =306.N60)

4823925,40 100

f Hiệu chỉnh sức kháng :

Mũi cọc nằm trong đất cát hạt trung lẫn cuội sỏi có N60 trung bình gần mũi cọc > 30 Do

đa sức kháng, thì mũi cọc cần phải ở độ sâu 7,2 + 4,8= 12 m Trong khi đó chiều sâungàm thực là DA = 24 – 7,2 = 16,8 m Do đó, DA > DC và lớp đất ở mũi cọc tốt hơnlớp đất ở bên trên thì ta cần phải hiệu chỉnh sức kháng như sau:

Trong đó: fiLC-D - sức kháng bên hiệu chỉnh cho đoạn cọc từ điểm LC( mặt phân lớp, layer change) tới điểm D

z N60 fi

fi giữalớp phân tố q

i

Δ Zi

(m) fi ΔZi

7,20 30 54,6 57,33 9180 9639 47,775 1,90 90,773

9,10 33 60,06 64,61 10098 10863 53,842 1,20 64,6110,30 38 69,16 71,89 11628 12087 59,908 1,10 65,89911,40 41 74,62 78,26 12546 13158 65,217 0,60 39,1312,00 45 81,9 82,81 13770 13923 69,008 1,70 117,3113,70 46 83,72 89,18 14076 14994 74,317 1,20 89,1814,90 52 94,64 95,55 15912 16065 79,625 0,90 71,66315,80 53 96,46 102,83 16218 17289 85,692 1,00 85,692

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	10,92 MB
File đính kèm	Ban Ve Cau BTCT.rar (4 MB)