Ổn định chống lật:

Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



K0 =



Mg

M0



Trong đó :

K0 = 1,4 – Hệ số an toàn chống lật đối với cọc chịu nén.

Mg – Mômen chống lật đối với mép sau của mặt tính toán.

M0 – Mômen lật đối với mép sau của mặt tính toán.

-



Theo bảng 2.4 trang 7, 14TCN 130 – 2002 thì hệ số an toàn ổn định chống lật (K) của

công trình thành đứng được quy định:

Bảng 7.2 Hệ số an toàn ổn định chống lật (k) của đê thành đứng

Cấp công trình

Điều kiện sử dụng bình

Hệ số thường

an toàn Điều kiện sử dụng bất

thường



Đặc

biệt



II



1,60



1,55



1,50



1,45



1,40



III



1,50



7.3.1 Trường hợp 1:



Kết quả tính toán ở bảng 3.1 phụ lục 3:

K = 1,478 > [K] = 1,4. Đảm bảo ổn định.

7.3.2 Trường hợp 2:



Kết quả tính toán ở bảng 3.2 phụ lục 3:

K = 4,935 > [K] = 1,4. Đảm bảo ổn định.

7.3.3 Trường hợp 3:



Kết quả tính toán ở bảng 3.3 phụ lục 3:

K = 5,768 > [K] = 1,4. Đảm bảo ổn định.

7.4 Tính lực nhổ của cọc:

7.4.1 Trường hợp 1:



Với kết quả tính toán ổn định ở phụ lục 3, ta có:

Trang: 100



I



1,45



IV

1,4

0



1,3

5



1,3

0



Đồ án tốt nghiệp



Trang: 101



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Bảng 7.3 Kết quả tính nội lực (bảng tính phụ lục 3)

Lực đứng



Tính toán tại tâm O



Lực ngang



Mômen



N(KN)



H(KN)



M(KN.m)



Hàng cọc phía trong



873,737



454,564



294,197



Hàng cọc phía ngoài



873,737



454,564



1918,195



Do hàng cọc phía ngoài gồm 2 cọc nên theo tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05. Ta tính toán

lực nhổ theo nhóm cọc:

Sức kháng nhổ tính toán của nhóm cọc N, được tính như sau:

QR = ϕ xQn = ϕ ug x Qug

Trong đó:

ϕ ug = hệ số sức kháng quy định trong bảng 10.5.5-2.

Qug = khả năng kháng nhổ danh định của nhóm cọc (N).

Sức kháng nhổ, Qug của nhóm cọc phải được lấy nhỏ hơn:

+



Tổng sức kháng nhổ của cọc đơn, hoặc



+



Khả năng kháng nhổ của nhóm cọc được xem là một khối.

 Đất rời:



Khả năng chịu tải chủa nhóm cọc trong đất rời phải là tổng khả năng của các

cọc trong nhóm. Hệ số có ích η, lấy bằng 1.0 khi bệ cọc có hoặc không tiếp xúc với

đất nền.

Hệ số sức kháng giống như cho cọc đơn, được cho trong bảng 10.5.5-2, với đất

cát



ϕ g = 0,55



.



Đới với nhóm cọc trong đất rời. Trọng lượng của khối bị nâng sẽ được xác định

bằng cách dùng sự truyền tải trọng bằng 1/4 từ đáy của nhóm cọc trong hình 7- 2.

Trọng lượng đơn vị nổi sẽ được dùng cho đất dưới mực nước ngầm.

 Đối với đất dính:



Vc ≤ Qr = ϕ g × Qg

Trang: 102



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Trong đó:

Vc = 873,737(KN) - Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số.

Qr - Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc.

Qg - Sức kháng danh định của nhóm cọc (N)

ϕ g - Hệ số sức kháng của nhóm cọc. Lấy như giá trị cho sức kháng của cọc đơn cho

trong bảng 10.5.5-2 (22TCN272-05) với đất dính ϕg=0,55.

Nếu như bệ cọc tiếp xúc chặt chẽ với đất, khi đó không yêu cầu giảm hệ số hữu hiệu.

Nếu như bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất, và nếu nền đất là cứng khi đó không

yêu cầu phải giảm hệ số hữu hiệu.

Nếu như bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất, và nếu đất trên là bề mặt là nền yếu

thì khả năng chịu tải riêng rẽ của cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu η, được lấy

như sau:

+



η = 0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính.



+



η = 1.0 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính.

Đối với khoảng cách trung gian, giá trị của η có thể được xácđịnh bằng nội suy tuyến

tính.

Sức kháng của nhóm cọc phải nhỏ hơn:



+



Tổng các sức kháng riêng rẽ sữa đổi riêng rẽ của nhóm cọc, hoặc



+



Sức kháng của trụ tương đương bao gồm các cọc và khối đất trong diện tích bao bởi

các cọc.

Khi xác định trụ tương đương:



+



Sức kháng toàn bộ của đất phải phải được dùng để xác định sức kháng ma sát bề mặt



+



Tổng diện tích đáy của trụ tương đương phải được dùng để xác định sức kháng đầu

cọc.



+



Sức kháng phụ thêm của bệ cọc không xét đến.

Hệ số sức kháng cho trụ tương hoặc khối phá hoại khối được cho trong bảng 10.5.5-2

và được áp dụng khi bệ cọc có hoặc không tiếp xúc với đất . Hệ số sức kháng cho khả

năng kháng nhổ của nhóm cọc được tính bằng cách sử dụng tổng của các sức kháng

riêng rẽ của từng cọc, lấy như giá trị cho sức kháng cho trong bảng 10.5.5-2.

Trang: 103



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Trong đất dính, khối kháng lại lực nhổ khi cắt không thoát nước sẽ được lấy theo hình

7.3. Lực kháng nhổ danh định có thể được tính toán như sau:

Qn = Qug = (2XZ + 2YZ)



S u + Wg



Trong đó:

X = Chiều rộng của nhóm cho trong hình 7.4 (mm).

Y = Chiều dài của nhóm cho trong hình 7.4 (mm).

Z = Chiều sâu dưới đáy của bệ cọc cho trong hình 7.4 (mm).



Su = Cường độ kháng cắt không thoát nước dọc theo thân cọc (MPa).

Wg = Trọng lượng riêng của nhóm đất, cọc, bệ cọc (N).

Hệ số sức kháng cho khả năng kháng nhổ danh định của nhóm cọc, Q ug được

xác định như là tổng lực kháng nhổ của các cọc đơn, sẽ được tính giống như sức

kháng nhổ của của cọc đơn cho trong bảng 10.5.5-2.

Hệ số sức kháng cho khả năng kháng của nhóm cọc được xem như là một khối

được cho trong bảng 10.5.5-2 cho nhóm cọc trong đất cát và đất sét.



Hình 7.3 Lực nhổ của nhóm cọc đặt gần nhau trong đất rời

(theo Tomlinson, 1987)



Trang: 104



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Khèi ®Êt do

nhãm cäc

nhæ lªn



Hình 7.4 Lực nhổ của nhóm cọc đặt gần nhau trong đất dính

(theo Tomlinson, 1987)

Tính toán:

Lớp 1: Đất rời (lớp cát, dày 2,2m).

Qg1 = η x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn

=



1× 2 × (0,0019 × 7 × 2,2 × 1,6) = 93,632( KN )



Trong đó:

η = 1 − lấy bằng 1,0 khi bệ cọc có hoặc không tiếp xúc với đất nền.

n = 2 – Số cọc tính toán.

N = 7 - Số đếm SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh)dọc theo thân cọc (búa/300mm).

L = 2,2 – Chiều dài của lớp đất (m).

P = 1,6m – Là của chu vi của cọc.

Lớp 2: Đất rời (lớp cát, dày 3,2m).

Qg2 = η x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn

=



1× 2 × (0,0019 × 8 × 3,2 × 1,6) = 155,648( KN )



Lớp 3: Đất rời (lớp cát, dày 2,7m).



Trang: 105



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Qg3 = η x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn

=



1× 2 × (0,0019 × 10 × 2,7 × 1,6) = 164,16( KN )



Lớp 4: Đất dính: Lớp sét dày 6,9m.

Qg4 = min(η x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; Sức kháng trụ tương đương)

Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn:

= 0,85x2x(Qs + Qp) = 0,85x2x(389,12+1241) = 2771,204(KN)

Trong đó:

Qs = 0,0019x20x6,4x1,6 = 389,12(KN)

Qs = 1241(KN) (tính toán ở mục 7.6)

η = 0,85 − Nội suy trong khoảng từ 2,5d đến 6d .

Sức kháng trụ tương:

Qn = Qug = (2XZ + 2YZ)



S u + Wg



Trong đó:

X = 2200mm - Chiều rộng của nhóm cho trong hình 7.4.

Y = 2200mm - Chiều dài của nhóm cho trong hình 7.4.

Z



= 6400mm - Chiều sâu dưới đáy của bệ cọc ở lớp thứ 4 .



Su - Cường độ kháng cắt không thoát nước dọc theo thân cọc (MPa).

Su =



S1 + S2 + S3 56,3 + 56,3 + 70,37

=

= 60,99( KPa) = 0,61( MPa)

3

3



Wg - Trọng lượng của nhóm đất, cọc, bệ cọc (N).



Wg = Vcoc + Vdatnen = 0,16 × 6,4 × 2,5 + 4,36 × 6,4 × 0,988 = 301,3( KN )



→ Qn = Qug = ( 2 × 2,2 × 6,4 + 2 × 2,2 × 6,4 ) × 0,61× 1000 + 301,3 = 34656,5(KN)

Qg4 = min ( 2771,204 ; 34656,5 ) = 3736,26(KN)

Trang: 106



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Qr = 0,55 × ( 93,632 + 155,648 + 164,16) + 0,55 × 2771,204 = 1751,6( KN )

Vậy ta có: Fkéo = 873,737 (KN) < [ Fkéo ] = 1751,6 (KN)



→



Đảm bảo ổn định.



Trong đó:

Mg = Vc = 873,737(KN)

7.4.2 Trường hợp 2:



Với kết quả tính toán ổn định ở phụ lục 3, ta có:

Bảng 7.4 Kết quả tính nội lực(bảng tính phụ lục 3)

Lực ngang



Mômen



N(KN)



H(KN)



M(KN.m)



Hàng cọc phía ngoài



1080,727



-98,755



1202,876



Hàng cọc phía trong



1080,727



-98,755



803,358



Tính toán tại tâm O



Lực đứng



Nhận xét: Mhàng ngoài > Mhàng trong. Nên kè có xu hướng lật vào phía trong, vì vậy

hàng cọc ở phía ngoài có xu hướng bị nhổ. Áp dụng công thức tính toán lực nhổ

tương tự như ở mục 7.4.1 ta có:

Vậy ta có: Fkéo = 1080,727 (KN) < [ Fkéo ] = 1751,6 (KN)



→



Đảm bảo ổn định.

7.4.3 Trường hợp 3:



Với kết quả tính toán ổn định ở phụ lục 3, ta có:

Bảng 7.5 Kết quả tính nội lực

Tính toán tại tâm O



Lực đứng



Lực ngang Mômen

H(KN)



M(KN.m)



Hàng cọc phía ngoài



1278,309



-251,156



1236,050



Hàng cọc phía trong



Trang: 107



N(KN)



1278,309



-251,156



1005,944



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Nhận xét: Mhàng ngoài > Mhàng trong. Nên kè có xu hướng lật vào phía trong, vì vậy

hàng cọc ở phía ngoài có xu hướng bị nhổ. Áp dụng công thức tính toán lực nhổ

tương tự như ở mục 7.4.1 ta có:

Vậy ta có: Fkéo = 1278,309 (KN) < [ Fkéo ] = 1751,6 (KN)



→



Đảm bảo ổn định.

7.5 Tính toán chuyển vị đầu cọc và nội lực trong thân cọc:



Trong hai trường hợp tính toán ổn định trên, ta nhận thấy trường hợp tính toán I

là trường hợp nguy hiểm nhất. Do đó cần kiểm tra chuyển vị của đỉnh cọc theo trường

hợp tính toán I.

+ Kích thước cọc(b x h): 40x40cm

+ Xét cho phân đoạn dài 14,5m

+ Kết quả mô hình bằng phần mềm Midas.



Hình 7.6 Sơ đồ tính toán

Trang: 108