chương 5: Sức chịu tải ngang của cọc

Chia sẻ: Nguyen Phuc Duc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về Sức chịu tải ngang của cọc...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: chương 5: Sức chịu tải ngang của cọc

CHƯƠNG 5 S C CHNU T I NGANG C A C C 5.1 Khái ni m chung. V phương di n cơ h c có th coi m t c c ơn, c c ng hay m t móng sâu khác như gi ng chìm, móng tr …) ch u tác d ng c a t i tr ng ngang H0 và mômen u n M0 t i cao trình m t t u thu c m t bài toán. S khác nhau c a các lo i móng này ch là c ng ngang. M0 H y σ’y (kN/m2) L z z Khi m t móng ch u t i tr ng ngang tác d ng thì móng s b chuy n v (u n ngang) và t i tr n g s ư c móng truy n lên t t i m t bên và m t á y (tr c c). Nhi m v thi t k â y là ch n móng sao cho m b o các yêu c u sau: - chuy n v ngang c a công trình không vư t quá tr s gi i h n. t t i m t bên và áy móng không vư t quá tr s gi i h n. - áp l c truy n lên m b o i u ki n v cư ng - b n thân v t li u làm c c (móng). Như v y, khi gi i bài toán c c (móng sâu) ch u t i tr ng ngang thì ph i tìm ư c các i lư ng sau â y: - chuy n v ngang thay i theo sâu yz. - chuy n v xoay ϕz. t theo phương ngang σz. - ng su t tác d ng lên - ng su t tác d ng lên á y móng. - Mômen u n Mz. - L c c t Qz. ây là bài toán r t ph c t p và có ý nghĩa th c t r t l n. Hi n nay có r t nhi u p hương pháp gi i quy t bài toán này, tuy nhiên có th quy v 3 lo i ch y u sau: - L p bài toán d a vào lý thuy t cân b ng gi i h n c a môi trư ng r i. - L p bài toán d a vào lý thuy t n n bi n d ng c c b (phương pháp h s n n). - L p bài toán d a vào lý thuy t n n bi n d ng t ng quát. 1
Ngoài ra, khi gi i bài toán này ngư i ta còn phân lo i thành bài toán móng tuy t i c ng (áp d ng cho móng gi ng chìm, móng tr …) và bài toán móng m m (c c). Do c t hù c a ngành h c, ch t p trung gi i thi u bài toán móng m m ch u t i tr ng ngang gi i theo lý thuy t n n bi n d ng c c b , phương pháp Zavriev. 5.2 Gi i bài toán c c ch u t i tr ng ngang theo phương pháp Zavriev. Phương pháp này d a trên các gi thi t ch y u sau â y: 1) N n t ư c coi như môi trư ng àn h i tuy n tính mà bi n d ng c a nó ư c c trưng b i h s n n thay i b c nh t theo chi u sâu. Trư ng h p t có nhi u l p thì tr s m ( c trưng c a h s n n) ư c l y trung bình theo các công th c sau â y: - Khi chi u sâu nh hư ng c a móng n m trong ph m vi 2 l p t: 2 m1h 1 ( 2 hm − h1 ) + m2 ( hm − h1 ) mtb = (5.1) 2 hm - Khi chi u sâu nh hư ng c a móng n m trong ph m vi 3 l p t: m1h 1  2 ( h3 + h2 ) + h1  + m2h2 ( 2 h3 + h2 ) + m3h32   mtb = (5.2) 2 hm Trong ó: c trưng h s n n c a l p - mi = t th i, l y theo b ng 5.1. - hi = chi u dày m i l p t trong ph m vi hm. hm = 2(D+1) (5.3) - D = ư ng kính hay c nh c c. B ng 5.1: h s t l h s n n Heä soá m (T/m4) Loaïi ñaát quanh coïc Coïc ñoùng Coïc nhoài Seùt, aù seùt deûo chaûy, IL =(0,75 - 1] 65 - 250 50 - 200 Seùt, aù seùt deûo meàm, IL = (0,5 – 0,75] 200 - 500 200 - 400 AÙ seùt deûo, IL = [ 0 – 1] Caùt buïi, e = [0,6 – 0,8] Seùt, aù seùt deûo vaø nöûa cöùng, IL = [0 – 0,5] 500 - 800 400 - 600 AÙ seùt cöùng, IL < 0 Caùt nhoû, e = [0,6 – 0,75] Caùt haït trung, e = [0,55 – 0,7] Seùt, aù seùt cöùng, I L
- k1 = h s kinh nghi m, xét t i nh hư ng c a m t c t ngang c a móng i v i s ch ng c a t, l y theo b ng 5.2. - k2 = h s k n s làm vi c khác nhau gi a bài toán không gian và bài toán ph ng, xác nh theo công th c kinh nghi m: 1 k2 = 1 + (5.5) b - b = chi u r ng th c c a c c (móng) theo phương th ng góc v i l c ngang. 4) B qua nh hư ng c a ma sát gi a t và móng. có th dùng ư c các phương trình cơ h c thông thư ng, ph i gi thi t m i ti t di n 5) c c luôn luôn ph ng trư c và sau khi ch u u n. Phương trình tr c u n c a c c ch u t i tr ng ngang có d ng sau: d 4 y( z ) z +σ y = 0 EI dz 4 (5.6) Trong ó: EI = c ng ch u u n c a ti t di n ngang c c. z σ y = ph n l c c a t t i m t bên móng. z y(z) và σ y u là nh ng Nn s c n tìm. Vì v y c n ph i có thêm phương trình th 2. Theo phương pháp h s n n thì phương trình th 2 có d ng: σ yz = btt .m.z. y( z ) (5.7) Thay (5.7) vào (5.6) có ư c d 4 y( z ) + btt .m.z. y( z ) = 0 EI (5.8) dz 4 Gi i phương trình (5.8) s ư c hàm y(z) là phương trình nh ư c các võng c a c c, t ó s xác i lư ng khác. Zavriev dùng l i gi i d a vào phương pháp thông s ban u c a Urban, có ư c k t qu ; ϕ0 M H B1 + 2 0 C1 + 3 0 D1 y( z ) = y0 A1 + (5.9) α α EI α EI 3
Trong ó: y0 = chuy n v ngang c a móng t i m t t. ϕ0 = chuy n v xoay c a móng t i m t t. α = h s rút ra trong quá trình gi i bài toán: mbtt α= (5.10) 5 EJ không th nguyên z = α .z và ư c g i là A1, B1, C1, D1 = các hàm s ph thu c vào t a các hàm nh hư ng:  z5 z 10 z 15 A1 = 1 − +6 − 6.11 + ...  5! 10! 15!   z6 z 11 z 16 B1 = z − 2 + 2.7 − 2.7.12 + ...   6! 11! 16!  (5.11) 2 7 12 17 + ...  z z z z C1 = − 3 + 3.8 − 3.8.13  2! 7! 12! 17!  3 8 13 18 z z z z + ... D1 = − 4 + 4.9 − 4.9.14   3! 8! 13! 18! L y vi phân b c 1, 2 và 3 phương trình (5.9) ta s ư c các phương trình góc xoay, mômen u n và l c c t như sau: ϕ( z ) ϕ0 M H B2 + 2 0 C2 + 3 0 D2 = y0 A2 + (5.12) α α α EI α EI M (z) ϕ0 M H B3 + 2 0 C3 + 3 0 D3 = y0 A3 + (5.13) 2 α EI α α EI α EI Q( z ) ϕ0 M H B4 + 2 0 C4 + 3 0 D4 = y0 A4 + (5.14) 3 α EI α α EI α EI Trong ó Ai, Bi, Ci, Di (i=2÷4) tương ng là o hàm b c i-1 c a A1, B1, C1, D1. z Khi ã có y(z) thì ph n l c ngang σ y ư c xác nh như sau:   ϕ0 M H σ yz = C z y( z ) = mz  y0 A1 + B1 + 2 0 C1 + 3 0 D1  (5.15) α α EI α EI   Như v y, n u tìm ư c các thông s ban u y0, ϕ0 và bi t t i tr ng tt i u c c là M0 và H0 thì s tìm ư c các i lư ng khác. xác nh y0 và ϕ0 ph i d a vào i u ki n biên c a bài toán. Tùy trư ng h p c c có ngàm hay không ngàm vào t ng á mà i u ki n biên s khác nhau; t thông thư ng thì i u - Khi móng không ngàm sâu vào t ng á mà ch i qua nh ng l p ki n biên c a b i toán s là: Mh = Mc   (5.16) Qh = 0  4
- Khi móng ngàm sâu vào t ng á thì i u ki n biên c a b i toán s là: yh = 0   (5.17) ϕh = 0 Trong ó: yh, ϕh , Mh, Qh = chuy n v ngang, chuy n v xoay, mômen u n và l c c t t i ti t di n áy móng (mũi c c) (z = h). ' t t i áy móng gây ra, M c = −Chϕh I d Mc = momen c n do ph n l c c a ' Ch = h s n n theo phương th ng ng c a t t i chi u sâu z = h. I = momen quán tính c a ti t di n áy móng (mũi c c). Dư i â y s trình bày cách xác nh y0 và ϕ0 cho 2 trư ng h p ã nêu ra: 5.2.1 Trư ng h p móng không ngàm vào t ng á. 0 Ký hi u δ ik là chuy n v ơn v c a móng t i cao trình m t t, c th là: 0 δ HH = chuy n v ngang do H0 = 1 gây ra. 0 δ HM = chuy n v ngang do M0 = 1 gây ra. 0 δ MM = chuy n v xoay do M0 = 1 gây ra. 0 δ MH = chuy n v xoay do H0 = 1 gây ra. Theo quan h cơ h c thì y0 và ϕ0 s tìm ư c như sau: 0 0 y0 = δ HH H 0 + δ HM M 0 (5.18) ϕ 0 = − (δ MH H 0 + δ MM M 0 ) 0 0 (5.19) nh v d u khác so v i quy ư c d u trong môn SBVL. D u tr trong công th c 5.19 là do quy 0 0 0 0 Như v y, mu n tìm y0 và ϕ0 thì ph i tìm ư c b n Nn s δ HH , δ HM , δ MM , δ MH , trong khi ch có 2 phương trình (là i u ki n biên 5.16). th c hi n ư c ta ph i tìm cách 5.16 ch xu t hi n 2 Nn s . Cách làm là cho l n lư t H0 = 1 còn M0 = 0 và M0 = 1 còn H0 = 0 sau ó s d ng i u kiên biên 5.16 s xác nh l n lư t các Nn s tương ng. a) Trư ng h p H0 = 1 và M0 = 0. nh ϕ(z), M(z), Q(z) úng cho trư ng h p t ng quát Chú ý r ng, công th c 5.12, 5.13, 5.14 dùng xác 0 0 úng cho trư ng h p H0 = 1 và M0 = 0, khi ó y0 = δ HH và ϕ0 = δ MH . (H và M b t kỳ) thì cũng s Như v y i u ki n biên s có d ng sau;  0 C' I 0 δ0 δ MH 1 1 0 δ HH A3 + δ HH A2 + MH B2 + 3 D2   B3 + 3 D3 = − h d  α EI   α α EI α EI α   (5.20)  0 δ MH 1 0 δ HH A4 + B4 + 3 D4 = 0   α α EI 5
0 0 Gi i h phương trình (5.20) s tìm ư c δ HH và δ MH , k t qu như sau: 1 ( B3 D4 − B4 D3 ) + K h ( B2 D4 − B4 D2 ) 0 δ HH = (5.21) α EI ( A3 B4 − A4 B3 ) + K h ( A2 B4 − A4 B2 ) 3 1 ( A3 D4 − A4 D3 ) + K h ( A2 D4 − A4 D2 ) 0 δ MH = (5.22) α EI ( A3 B4 − A4 B3 ) + K h ( A2 B4 − A4 B2 ) 2 Trong ó: ' Ch I d Kh = (5.23) αE I b) Trư ng h p M0 = 1 và H0 = 0. 0 0 Cũng dùng các công th c 5.12, 5.13, 5.14, khi M0 = 1 tác d ng còn H0 = 0 thì y0 = δ HM và ϕ0 = δ MM . Như v y i u ki n biên s có d ng sau;  0 0 δ0 δ MM 1 1 0 ' δ HM A3 + B3 + 2 C3 = −Ch I d  δ HM A2 + MM B2 + 2 C2   α EI   α α EI α   (5.24)  δ0 1 0 δ HM A4 + MM B4 + 2 C4 = 0   α α EI 0 0 Gi i h phương trình (5.20) s tìm ư c δ HH và δ MH , k t qu như sau: 1 ( A3C4 − A4C3 ) + K h ( A2C4 − A4C2 ) 0 δ MM = (5.21) α EI ( A3 B4 − A4 B3 ) + K h ( A2 B4 − A4 B2 ) 1 ( B3C4 − B4C3 ) + K h ( B2C4 − B4C2 ) 0 δ HM = (5.22) α EI ( A3 B4 − A4 B3 ) + K h ( A2 B4 − A4 B2 ) 2 5.2.2 Trư ng h p móng ngàm sâu vào t ng á. Ch ng minh tương t như trên, có ư c: 1 ( B1 D2 − B2 D1 ) 0 δ HH = (5.23) α EI ( A1 B2 − A2 B1 ) 3 1 ( A2 D1 − A1 D2 ) 0 δ MH = (5.24) α EI ( A2 B1 − A1 B2 ) 2 1 ( B2 C1 − B1C2 ) 0 δ HM = (5.24) α EI ( A2 B1 − A1 B2 ) 1 ( A2 C1 − A1C2 ) 0 δ MM = − (5.24) α EI ( A2 B1 − A1 B2 ) 6
5.3 L i gi i bài toán c c ch u t i tr ng ngang trong TCVN205-1998. Bài toán: C c có chi u dài chôn trong t là L(m), ư ng kính c c tròn ho c c nh c c vuông d(m), chi u dài t do c a c c (kho ng cách t á y ài c c n m t t) là l0(m) ch u t i tr ng t t i u c c là H và M. M ψ N ∆n H δM M δH M l0 ψ0 y0 δHH δMH M0=1 H 0=1 z z z l l l Chi u r ng tính toán c a c c bc l y như sau: - Khi d ≥ 0,8m thì bc = d + 1 (m). - Khi d < 0,8m thì bc = 1,5d + 0,5 (m). m c áy ài ư c tính theo công th c: Chuy n v và góc xoay c a c c 3 2 Hl0 Ml0 ∆ n = y0 + ψ 0l0 + + (5.25) 3Eb I 2 Eb I 2 Hl0 Ml0 ψ n =ψ 0 + + (5.26) 2 Eb I Eb I Trong ó: y0 và ψ 0 = chuy n v ngang và góc xoay c a c c t i ti t di n ngang m t t tính toán Chú ý v q uy ư c d u: ng h là dương. - Mômen và góc xoay: quay thu n chi u quay c a kim - Chuy n v ngang và l c c t: hư ng t trái sang ph i là dương. nh theo công thưc sau: Chuy n v ngang và góc xoay c a c c t i cao trình m t t xác y0 = δ HH H 0 + δ HM M 0 (5.27) ψ 0 = δ MH H 0 + δ MM M 0 (5.28) Trong ó: H0 = H M0 = M + H.l0 ơn v ư c tính theo các công th c sau: Các chuy n v 1 δ HH = A0 (5.29) 3 α Eb I bd 7
1 δ MH = δ HM = B0 (5.30) 3 α Eb I bd 1 δ MM = C0 3 α Eb I bd Trong ó: B0, B0, C0 là các h s không th nguyên ph thu c vào chi u dài tính ic a o nc cn m trong t Le = α.L, l y t heo b ng dư i ây: B ng 5.3: Giá tr các h s A0, B0, C0. m b o i u ki n n nh n n xung quanh c c, áp l c tính toán c a c c tác d ng lên t ph i m b o i u ki n: 4 (σ v' tan ϕ 1 +ξ C1 ) σ z ≤ η1η 2 (5.31) cos ϕ1 Trong ó: m t bên c c (T/m2) σz = áp l c tính toán lên t sâu z(m) k t m t t.   ψ M H K σz = ze  y0 A1 − 0 B1 + 2 0 C1 + 3 0 D1  (5.32) α bd α bd α bd EI α bd EI   Khi Le ≤ 2,5 thì tính σz 2 sâu: z = L/3 và z = L. 8
sâu z ≤ 0,85 α bd Khi Le > 2,5 thì tính σz t i σ’v = ng su t h u hi u theo phương th ng ng t i sâu z. ϕ1, C1 = góc ma sát trong và l c dính c a t. ξ = h s , v i c c khoan nh i và c c ng l y ξ = 0,6; các lo i c c khác l y ξ = 0,3. η1 = h s l y b ng 1, tr trư ng h p tính móng các công trình tư ng ch n l y b ng 0,7. n ph n t i tr ng thư ng xuyên trong t ng t i tr ng, tính theo công th c: η2 = h s k M p + Mv η2 = (5.33) nM p + M v Mp, Mv = mômen do t i tr ng thư ng xuyên và do t i tr ng t m th i. n = h s l y b ng 2,5, tr các trư ng h p sau: - Nh ng công trình quan tr ng: Khi Le ≤ 2,5 l y n = 4 Khi Le > 5 l y n = 2,5. Khi 2,5 < Le ≤ 5, n tính n i suy t 2 giá tr trên. ng ch u t i l ch tâm, n = 4 không ph thu c Le. - Khi móng g m 1 hàng c c th ng N i l c trong c c ư c tính theo các công th c:   ψ M H 2 M z = α bd .EI  y0 A3 − 0 B3 + 2 0 C3 + 3 0 D3  (5.34) α bd α bd EI α bd EI     ψ M H 3 Qz = α bd .EI  y0 A4 − 0 B4 + 2 0 C4 + 3 0 D4  (5.25) α bd α bd EI α bd EI   Các h s Ai, Bi, Ci, Di (i=1÷4) l y theo b ng sau: 9
B ng 5.4: Các h s Ai, Bi , Ci , Di (i=1÷4). Chú ý: trư c khi tính toán ki m tra các i u ki n khác, nh t thi t p h i ki m tra kh năng ch u t i tr ng ngang gi i h n c a c c và ki m tra i u ki n y0 ≤ 1cm. T i tr ng ngang gi i h n lên c c là giá tr nh hơn c a 2 giá tr sau: - Theo i u ki n v t li u làm c c: M gh vl Pgh = A - Theo i u ki n t n n: 0, 01 dn Pgh = + δ MH ( L0 − A ) δ HH Trong ó: Mgh: là mômen gi i h n c a c c. A = chi u dài quy i. L2 δ MH + L0 .δ MM + 0 2 EJ A= L0 δ MM + EJ 10