Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



HL93: 35–145–145 kN.

Tải trọng làn: TTL = 9.3 kN.

Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ mố:

∑PA = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1

Xác định các giá trị:

PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.

Trong đó: γDC = 1.25

γDW= 1.5

η = ηD×ηR×ηI ≥0.95 (chọn η = 1).

Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×150,07 + 1.5×36,79)×23,9÷2 = 2901,13 (kN).

PmốCĐ1 = γDC ×mmố×9.81 = 1.25×374,476×9.81 =4592,012 (kN).

PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+γPL×PL×2T×ω]

Trong đó: γLL = 1.75

γPL = 1.75

(1 + IM) = 1.25

n: số làn xe. N=W/3500= 10500/3500 = 3: vậy chọn n = 3(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 0,85 khi n =3.

∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)

= max (145×1+145×0.82+35×0.64; 110×1+110×0.95)



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



44



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



= max (286,3 ; 214.5) = 286,3 (kN).

Vậy,

PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×3×0,85×(1 +

0.25)×286.3+1.75×3×0,85×9.3×23.9÷2+1.75×4.2×2×0.75×23.9÷2] = 2224,706(kN)

∑PA = 4592,012 + 2901,13 + 2224,706 = 9717,848 kN

b. Xét mố cầu B:

 Sơ đồ tính:



DC===150,07 kN/m

DW== = 36,79kN/m

PL = 4,2 kN/m2

Ltt= Lnhịp – 2a

Chọn a = 0,3 (đối với 24÷42+)

=> Ltt= 24,5 – 2.0,3 = 23,9



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



45



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



 Xét xe tải thiết kế (xe 3 trục):



HL93: 35–145–145 kN.



Tải trọng làn: TTL = 9.3 kN.



Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ mố:

∑PA = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1

Xác định các giá trị:

PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.

Trong đó: γDC = 1.25

γDW= 1.5

η = ηD×ηR×ηI ≥0.95 (chọn η = 1).

Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×150,07 + 1.5×36,79)×23,9÷2 = 2901,13 (kN).

PmốCĐ1 = γDC ×mmố×9.81 = 1.25×575,753×9.81 =7060,17 (kN).

PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+γPL×PL×2T×ω]

Trong đó: γLL = 1.75



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



46



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



γPL = 1.75

(1 + IM) = 1.25

n: số làn xe. N=W/3500= 10500/3500 = 3: vậy chọn n = 3(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 0,85 khi n =3.

∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)

= max (145×1+145×0.82+35×0.64; 110×1+110×0.95)

= max (286,3 ; 214.5) = 286,3 (kN).

Vậy,

PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×3×0,85×(1 +

0.25)×286.3+1.75×3×0,85×9.3×23.9÷2+1.75×4.2×2×0.75×23.9÷2] = 2224,706(kN)

∑PA = 7060,17 + 2901,13 + 2224,706 = 12186,006 kN

3.1.2 Xét trụ cầu

Ở đây bốn trụ cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính cho

một trụ còn các trụ kia tương tự.

Trụ P1

PL

DW

DC



Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với

từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản

lực 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 của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục

3.6.1.3.1 22TCN25,332–05)

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

Hình vẽ xếp xe trụ P1:

 Trường hợp 1:



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



47



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ trụ:

∑P1 = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1

Xác định các giá trị:

PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.

Trong đó: γDC = 1.25

γDW= 1.5

η = ηD×ηR×ηI ≥ 0.95 (chọn η = 1).

Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×150,07 + 1.5×36,79)×23.9 = 5802,26 (kN).

PmốCĐ1 = γDC ×mtrụ×9.81 = 1.25×312,054×9.81 = 3826,56 (kN).

PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+γPL×PL×2T×ω]

Trong đó:



γLL = 1.75

γPL = 1.75

(1 + IM) = 1.25

n: số làn xe. N=W/3500=10500/3500= 3; vậy chọn n = 3(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 0,85 khi n =3.

∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)

= max (145×1+145×0.82+35×0.82; 110×1+110×0.95)

= max (292,6 ; 214.5) = 292,6 (kN).



Vậy,

PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×3×0.85(1 +

0.25)×292.6+1.75×3×0.85×9.3×23.9+1.75×4.2×2×0.75×23.9] = 2887,54(kN)

∑P1 = 5802,26 + 3826,56 + 2887,54= 12516,36 (kN).

 Trường hợp 2



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



48



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ trụ:

∑P1 = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1

Xác định các giá trị:

PKCNCĐ1 = η ×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.

Trong đó: γDC = 1.25

γDW= 1.5

η = ηD×ηR×ηI ≥ 0.95 (chọn η = 1).

Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×150,07 + 1.5×36,79)×23.9 = 5802,26 (kN).

PmốCĐ1 = γDC ×mtrụ×9.81 = 1.25×312,054×9.81 = 3826,56 (kN).

PLL+PLCĐ1 = η ×[0.9×(γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω)+γPL×PL×2T×ω]

Trong đó: γLL = 1.75

γPL = 1.75

(1 + IM) = 1.25

n: số làn xe. N= W/3500=10500/3500= 3: vậy chọn n = 3(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 0,85 khi n =3.

∑Pi×φi = 145×φ1+145×φ2+35×φ3 + 145×φ4+145×φ5+35×φ6 =

145×1+145×0.82+35×0.64+145×0+145×0.1925+35×0.372

=327,233 (kN)

Vậy,

PLL+PLCĐ1 = 1×[0.9×(1.75 ×3×0.85×(1 +

0.25)×327.233+1.75×3×0,85×9.3×23.9)+1.75×4.2×2×1.5×23.9] = 3009,8 (kN)

∑P1 = 5802,26 + 3826,56 + 3009,8 = 12638,62(kN).

Tải trọng tác dụng tại trường hợp bất lợi hơn nên ta lấy giá trị tải trọng theo

trường hợp 2.

+Kích thước và cấu tạo bản quá độ:



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



49



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



–Trọng lượng bản quá độ:

Gqđ = 4×12700×0.2×2.4×9.81=239,207kN



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



50



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



Bảng tổng kết giá trị tải trọng tại bệ :

Hạng mục



Tải trong (kN)



Mố A



9717,848



Mố B



12186,006



Trụ 1



12638,62



Trụ 2



12922,757



Trụ 3



14882,488



Trụ 4



13012,408



4 Tính số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ:

4.1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sử dụng cọc đóng bằng BTCT TD 35x35cm. Chiều dài cọc dự kiến là 20,5 m. Phần

ngàm vào đài cọc dài 30cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm, vậy phần cọc cắm vào đất là

20m.

Cọc trong móng có thể phá hoại do một trong hai nguyên nhân sau:

- Bản thân cường độ vật liệu làm cọc bị phá hoại.

- Đất nền không đủ sức chịu tải.

Do vậy khi thiết kế cần phải xác định cả hai trị số về sức chịu tải của cọc. Sức chịu

tải của cọc theo cường độ vật liện (Pr) và sức chịu tải theo cường độ đất nền (Qr).

Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:

- Bản thân cường độ vật liệu làm cọc bị phá hoại.

- Đất nền không đủ sức chịu tải.

Do vậy khi thiết kế cần phải xác định cả hai trị số về sức chịu tải của cọc. Sức

chịu tải của cọc theo cường độ vật liện (Pr) và sức chịu tải theo cường độ đất nền (Qr).

Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:

Ptt= min



{ Pr , Qr }



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



51



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



4.1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: [mục 5.7.4.4, trang 37, 22TCN272- 05]:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức :

P r= ϕPn.

Trong đó: Cọc BTCT có cốt đai xoắn: Pn= 0,85.[0.85.f’c.(Ag –Ast) + fy.Ast].

Pr- Sức kháng lực dọc trục tính toán (N).

Pn- Sức kháng lực dọc trục danh định (N).

f’c- Cường độ qui định của bêtông ở tuổi 28 ngày; f’c = 30MPa.

Ag- Diện tích mũi cọc(mm2); Ag= 122500 mm2.

fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa.

Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8φ16, Ast= 1608,5mm2.

ϕ- Hệ số sức kháng, tra bảng 3.12 trang 124 sách Nền móng; ϕ= 0.83.

Thay các giá trị vào công thức trên ta được:

Pn=0.83.[0.85.30.(122500 – 1608,5)+ 420.1608,5]=3119392(N)=3119,4 (kN)

4.1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Giả thiết lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi

mỗi lớp đất và phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu

tải của cọc được xác định theo công thức:

Pdn = 0,71.m.(α1.u.∑τili+α2.R.F)

Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong dất, lấy m=1.

α1; α2: hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất với cọc và

sức chịu tải của đất ở mũi cọc, chọn phương pháp hạ cọc bằng cách đóng cọc đặc bằng

búa Diesel nên α1=1; α2= 0,9

F: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; F = 0.1225m2

R: cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc, tra bảng phụ lục 3.3

trang 253 sách Nền móng, R= 480 (T/m2).

U: chu vi tiết diện ngang thân cọc u = 1,4m

fi: ma sát giữa cọc và đất.



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



52



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



Cọc tiết diện 35x35cm, chiều dài l = 20m, đóng xuyên qua các lớp:

- Lớp 1: Sét dẻo, giả sử lớp này có độ sệt B=0,5;

- Lớp 2: Cát_Sét, giả sử lớp này có đột sệt B =0,3;

- Lớp 3: Sét dày vô cùng, giả sử lớp này có đột sệt B=0,4

Trình tự tính toán:

-



Chia các lớp đất mà cọc đi qua thành các lớp phân tố có chiều dày li

Dựa vào các số liệu ta có bảng xác định fi và R như sau:



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



53



≤



2m;



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU



Lớp đất



Sét dẻo dày

9m



Cát_Sét dày

10m

Sét



Li (m)



zi (m)



2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

1



3

5

7

9

9,5

11

13

15

17

19

19,5



Trạng

thái



B = 0.5



B = 0.3



B = 0,4



GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH



τi

(T/m2)



τi .li

(T/m)



2

2,4

2,55

2,65

2,77

4,2

4,6

5

5

5

4,07



4

4,8

5,1

5,3

2,77

8,4

9,2

10

10

10

4,07



TỔNG τi .li



z (m)



R

(T/m2)



20



480



73,64



Thay các thông số vừa tìm được vào trên ta được sức chịu tải của cọc theo đất nền :

Pdn =0,71.1.( 1.1,4.73,64 + 0,9.0,1225.480) = 110,77 T = 1107,7 kN.

Giả thiết Pdn= 1110 kN

3.2.Tính toán số lượng cọc ở mố và trụ cầu:

Xác định số lượng cọc ở trụ và mố theo công thức:

n=

Trong đó β : hệ số kể đến tải trọng ngang và mômen.

-



β=1.6 đối với mố và β=1.5 đối với trụ



SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT



54