8.4. TÍNH TOÁN MÓNG VÁCH ĐƠN
8.4.7. Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang
Hình 8.14 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên cọc
Sinh viên sẽ xét sự làm việc của 1 cọc đơn tìm ra độ cứng lò xo và mô hình trong SAP2000 tìm ra nội lực và kiểm tra theo phụ lục A TCVN 10304 : 2014
Ta chia các lớp đất ra L=2 m rồi gắn lò xo cho mổi lớp đất, chúng ta kiểm tra tải trọng ngang tác dụng vào cọc .
- Hệ số nền tính toán: z
c
C kZ
với
k là hệ số tỷ lệ, tính bằng kN/m4, được lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc theo Bảng A.1;
Z là độ sâu của tiết diện cọc trong đất, nơi xác định hệ số nền, kể từ mặt đất trong trường hợp móng cọc đài cao, hoặc kể từ đáy đài trong trường hợp móng cọc đài thấp
c là hệ số điều kiện làm việc (đối với cọc độc lập c= 3).
GVHD: TS. ĐÀO DUY KIÊN TRANG 132 - Hệ số lò xo:
10550.0 57.4
1.13 228178.7 (kN/m) 3
dung
si z muicoc
k C A
2
ngang
si z tx z i
k C A C D L vì cọc là cọc tròn nên
tx 2 i
A D L
Bảng 8.13 Tính độ cứng lò xo theo phương ngang ứng với từng lớp phân tố
Lớp Tên đất Thuộc tính Li (m) Z
(m)
Hệ số tỷ lệ
k (kN/m4)
Hệ số nền tính toán Czi (kN/m3)
Hệ số lò xo t Kngangsi
(kN/m) 1 Bùn sét, trạng thái nhão IL = 1.14 1.00 0.50 4,000 667 1,256 1 Bùn sét, trạng thái nhão IL = 1.14 0.90 1.45 4,000 1,933 3,278
2 Sét, trạng thái dẻo
cứng-nửa cứng IL = 0.18 2.00 2.90 15,840 15,312 57,696
2 Sét, trạng thái dẻo
cứng-nửa cứng IL = 0.18 2.00 4.90 15,840 25,872 97,486
2 Sét, trạng thái dẻo
cứng-nửa cứng IL = 0.18 1.50 6.65 15,840 35,112 99,227
3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 8.40 10,550 29,540 111,307 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 10.40 10,550 36,573 137,808 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 12.40 10,550 43,607 164,310 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 14.40 10,550 50,640 190,812 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 16.40 10,550 57,673 217,313 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 18.40 10,550 64,707 243,815 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 20.40 10,550 71,740 270,316 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 22.40 10,550 78,773 296,818 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 24.40 10,550 85,807 323,320
GVHD: TS. ĐÀO DUY KIÊN TRANG 133
Lớp Tên đất Thuộc tính Li (m)
Z (m)
Hệ số tỷ lệ
k (kN/m4)
Hệ số nền tính toán Czi (kN/m3)
Hệ số lò xo t Kngangsi
(kN/m) 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 26.40 10,550 92,840 349,821 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 28.40 10,550 99,873 376,323 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 30.40 10,550 106,907 402,824 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 32.40 10,550 113,940 429,326 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 34.40 10,550 120,973 455,828 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 36.40 10,550 128,007 482,329 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 38.40 10,550 135,040 508,831 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 40.40 10,550 142,073 535,332 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 42.40 10,550 149,107 561,834 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 44.40 10,550 156,140 588,336 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 46.40 10,550 163,173 614,837 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 48.40 10,550 170,207 641,339 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 50.40 10,550 177,240 667,840 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 52.40 10,550 184,273 694,342 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 54.40 10,550 191,307 720,844 3 Á cát, trạng thái dẻo IL = 0.29 2.00 56.40 10,550 198,340 747,345 Chọn trường hợp tải chân vách có lực cắt ngoài mặt phẳng lớn nhất và Moment ngoài mặt phẳng tương ứng .
Bảng 8.14 Nội lực trường hợp lực cắt ngoài mặt phẳng lớn nhất Story Pier Output
Case
P kN
V2 kN
V3 kN
M2 kN-m
M3 kN-m
HAM 1 P4 U3 -9758.29 -168.5373 7.2603 8.5 -81
GVHD: TS. ĐÀO DUY KIÊN TRANG 134 Lực cắt ngoài mặt phẳng vách là Q7.26kN. Suy ra lực cắt ngoài mặt phẳng mỗi cọc phải chịu là 7.26
2 3.63
Qcoc kN
Moment ngoài mặt phẳng tương ứng M 8.5 kN.m. Suy ra Moment ngoài mặt phẳng mỗi cọc phải chịu là 8.5 7.26
+ 1.6=10.058 kN.m 2 2
Mcoc
Hình 8.15 Mô hình cọc đơn và chất tải trên Sap2000
Sinh viên quan điểm đất không chịu kéo nên lò xo bị kéo sẽ bị loại bỏ ra khỏi mô hình
GVHD: TS. ĐÀO DUY KIÊN TRANG 135 8.4.7.1. Kiểm tra ổn định nền đất bao quanh cọc
Hình 8.16 Kết quả phản lực xò lo từ phần mềm
Kết quả từ phần mềm cho ta thấy Fmax 1.6 kNtại lò xo thứ 3 ứng với lớp đất thứ 2 và có z=2.9m
Theo mục A.7 phụ lục A ta có 1 2 1 1 1
1
4
z cos ztg c
Với zlà áp lực tính toán trên thân cọc lên đất xung quanh được xác định ở độ sâu Z kể từ mặt đất khi móng đài cao và từ đáy đài cọc khi móng đài thấp.
x 2
ma
3.14 2 1.2
4 3.14
1.6 0. 24 /
2 2
z i
kN L
F m
d
1là dung trọng tính toán của đất nguyên cấu trúc, được xác định trong đất bão hoà nước có xét đến lực đẩy nổi 110.2 kN/m3
GVHD: TS. ĐÀO DUY KIÊN TRANG 136
1,c1
là các trị số tính toán tương ứng góc ma sát trong và lực dính của đất
1
0 2
1 12.97 ,c 30.04 kN/m
0.3hệ số lấy bằng 0,6 đối với cọc đóng và cọc ống; bằng 0,3 đối với các loại cọc còn lại
1 1
2là hệ số kể đến tỷ lệ giữa tĩnh tải và tổng tải trọng và được xác định theo công thức:
2 c t
c t
M M
nM M
với 2.5
n
Mcvà Mtlà mômen do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại tiết diện mũi cọc của móng Xuất nội lực chân vách từ bên etabs ta được :
Bảng 8.15 Nội lực tĩnh tải và hoạt tải
Story Pier Output Case P
kN
V2 kN
V3 kN
M2 kN-m
M3 kN-m HAM 1 P4 TINHTAITINHTOAN -9742.879 -168.562 3.5568 3.5 -76.8 HAM 1 P4 HOATTAITINHTOAN -1472.132 -12.1674 -0.0639 -0.1 -24.3 Độ sâu từ chân vách đến mũi cọc là 59 m
76.8 168.56 59 10021.95 kN.m
Mc
24.3 12.16 59 742.17 kN.m
Mt
Suy ra 2 10021.95 742.17
2 0.41 2.5 10021.95 74 .17
c t
c t
M M
nM M
Thay số ta được
0 2
1 2 1 1 1
1
0.41 4 (10.2 2.9 tan 12.97 0.3 30.04)
cos(1 4
2.97 ) 27.11 k
1
N/m
cos ztg c
Suy ra 1 2 1 1 1 2
1
4 kN/m
0.42 c .
4 os 27 11
z ztg c
GVHD: TS. ĐÀO DUY KIÊN TRANG 137 Thỏa điều kiện ổn định nền đất bao quanh cọc
8.4.7.2. Kiểm tra chuyển vị ngang đầu cọc
Hình 8.17 Kết quả chuyển vị cọc từ phần mềm SAP2000
Từ kết quả xuất từ phần mềm ta được chuyển vị lớn nhất ở đầu cọc và có giá trị là 3.93 10 m 5 Tham khảo Mục A3 phụ lục A TCVN 10304 : 2014 :upuu
Với up 0.0398 (mm) là trị tính toán tương ứng của chuyển vị ngang đầu cọc uu là trị giới hạn tương ứng của chuyển vị ngang đầu cọc
Tham khảo mục 11.12 TCVN 10304 : 2014, xem liên kết cọc và đài là liên kết cứng 2 (mm)
uu