Chương 6: Tính toán móng cọc đài thấp

Chia sẻ: Nguyen Phuc Duc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

1.088
lượt xem 90
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Móng cọc đài thấp là loại móng cọc có đài nằm thấp hơn mặt đất. Toàn bộ lực ngang tác dụng lên móng cọc không lớn hơn áp lực ngang của đất tác dụng lên mặt trước của đài cọc theo phương thẳng góc với lực ngang.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 6: Tính toán móng cọc đài thấp

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN MÓNG C C À I TH P 6.1 Khái ni m chung. Móng c c ài th p là lo i móng c c có ài n m th p hơn m t t. Toàn b l c ngang tác d ng lên móng c c không l n hơn áp l c ngang c a t tác d ng lên m t trư c c a ài c c theo phương th ng góc v i l c ngang. Khi thi t k móng c c ài th p ph i th c hi n các tính toán sau ây: - Ch n lo i, kích thư c c a c c và c a ài c c. nh s c ch u t i tính toán c a c c ng v i kích thư c ã ch n t - Xác i u ki n a ch t ã cho. - Sơ b xác nh g n úng s lư ng c c ng v i t i tr ng ã bi t. - B trí c c trong móng. - Tính toán ki m tra móng c c theo các i u ki n: o Tính toán móng c c theo tr ng thái gi i h n th nh t bao g m vi c ki m tra t i tr ng tác d ng lên c c, ki m tra s c ch u t i c a n n t mũi c c.. o Tính toán móng c c theo tr ng thái gi i h n th 2 (v bi n d ng) bao g m vi c ki m tra lún và chuy n v ngang c a móng c c. o Tính toán móng c c theo tr ng thái gi i h n th 3 (hình thành khe n t) bao g m vi c tính toán c c trong quá trình ch u l c do v n chuy n và treo c c lên giá búa, tính toán ài c c. N u m t trong các yêu c u ki m tra không th a mãn thì ph i thay i kích thư c c c ( ho c s lư ng c c) ho c ài c c ho c c 2 sau ó th c hi n tính toán l i cho n khi m i i u ki n u th a mãn. 6.2 Ch n lo i c c, ài c c và kích thư c c a chúng. Hình dáng và kích thư c m t b ng c a ài c c ph thu c vào hình dáng và kích thư c c a á y công trình, ph thu c s l ư ng và cách b trí c c trên m t b ng. Kích thư c m t b ng c a ài c c p h i nh nh t nhưng v n m b o b trí ư c công trình bên trên ài c c và m b o b trí s lư ng c c theo yêu c u ch u l c. chôn sâu c a ài c c ph i th a mãn i u ki n: h ≥ 0.7 hmin (6.1) Trong ó: ∑H  ϕ hmin = tan  450 −  (6.2)  2 γb ϕ, γ = góc ma sát trong và tr ng lư ng th tích t nhiên c a tt áy ài tr lên. ΣH = t ng t i tr ng ngang tác d ng lên móng. b = c nh c a áy ài theo phương th ng góc v i t ng l c ngang Σ H. 1
Lo i c c và kích thư c c a c c ư c ch n căn c vào i u ki n a ch t và i u ki n thi công. Qua nhi u phân tích tính toán có th ưa ra m t s nh n xét sau: - i v i t có s c ch u t i l n ( t cát h t to tr ng thái ch t, ch t v a, t sét c ng ho c n a c ng) thì vi c tăng chi u dài c c s làm tăng t ng kh i lư ng c a c c trong móng. Vì v y xu hư ng c g ng th c hi n nguyên t c cân b ng s c ch u t i c a c c theo v t li u và theo t n n b ng cách tăng chi u dài c c có th làm tăng giá thành c a móng và làm ph c t p thêm cho công tác thi công. i v i t có cư ng - không cao ( t cát h t nh và cát b i ch t v a, á sét và á sét d o nhão …) thì vi c tăng chi u sâu óng c c s làm gi m t ng kh i lư ng c a c c, c a ài c c và như th làm gi m giá thành chung c a móng. Trong các trư ng h p này, chi u sâu óng c c t t nh t có th ư c xác nh t i u ki n c n b ng s c ch u t i c a c c theo v t li u và theo t n n. i v i chi u sâu nh t nh c a c c, n u tăng ti t di n ngang c a nó thì t ng kh i lư ng c a - c c và ài c c s tăng lên (khi s c ch u t i c a c c xác nh theo t n n). Trong trư ng h p này, t t hơn c là dùng c c có ti t di n nh , tuy nhiên c n p h i chú ý n kh năng gi m c ng ngang c a móng và kh năng tăng lún, c bi t i v i trư ng h p móng ch g m nh ng c c ó ng th ng ng. 6.3 Xác nh s lư ng c c và b trí c c trong móng. Sau khi ã ch n ư c v t li u và kích thư c c a c c ta i xác nh s c ch u t i tính toán c a nó theo các phương pháp ã trình bày trong chương 4. C n nh c l i r ng, khi xác nh s c ch u t i c a c c ta ph i xác nh 2 tr s (theo i u ki n v t li u làm c c và theo i u ki n v t n n) và ch n tr s nh hơn ưa vào thi t k . kinh th , thư ng ngư i ta u ch n kích thư c c c sao cho s c Tuy nhiên, mb ov n ch u t i c a nó tính theo t n n bé hơn s c ch u t i tính theo v t li u làm c c. N u i u ki n này không m b o thì ph i gi m b t chi u dài ho c ti t di n c a c c. Ngoài ra, n u h c c b ng phương pháp ó ng thì b t bu c s c ch u t i theo v t li u p h i l n hơn theo t n n thì m i có th óng c c n sâu thi t k ư c. Sau khi ã xác nh ư c s c ch u t i tính toán thì s lư ng c c trong móng có th sơ b xác nh theo công th c g n úng sau ây: N n=β (6.3) P Trong ó: N = t ng t i tr ng ng t i cao trình á y ài. P = s c ch u t i tính toán c a c c. n nh hư ng c a l c ngang và mômen, β = 1÷1,5. β = h s kinh nghi m, k Sau khi ã xác nh ư c s lư ng c c sơ b thì ti n hành b trí c c trong móng. Vi c b trí c c trong móng ph i th a mãn 2 yêu c u chính là thi công d dàng và ch u l c t t: kho ng cách gi a 2 c c c nh nhau không ư c nh hơn 1,5D và không vư t quá 6D (t i cao trình á y ài) và không ư c nh hơn 3D t i m t ph ng mũi c c. T i m t ph ng áy ài, các c c có th b trí theo lư i hình ch nh t ho c theo lư i hoa mai. 2
Các c c có th b trí th ng ng ho c xiên. nghiêng c a c c t t nh t n m trong kho ng t 1:8 ÷ 1:5. Khi b trí c c trong móng ch u t i l ch tâm thì có th ti n hành b ng phương pháp v d a vào ng su t t i ti t di n á y ài, theo hình v dư i ây. bi u Ví d c n b trí 4 hàng c c dư i móng có kích thư c theo hư ng l ch tâm là AB. - V cung tròn ư ng kính AE. ư ng - Dùng E làm tâm, v cung tròn có bán kính EB c t cung tròn AE. T i i m giao c t v th ng ng c t AE t i I. - T I v 1 tia b t kỳ chia o n AI thành 4 o n b ng nhau. ư ng th ng -T u các kho ng chia v ng giao c t v i cung tròn AE. 3
- Dùng E làm tâm v các cung tròn bán kính là kho ng cách t E n giao i m c a các ư ng dóng th ng ng v i cung AE. T giao i m c a các cung tròn v i AB v ư ng th ng ng g p ư ng DE. Các ư ng này chia vùng ng su t dư i á y móng thành nh ng ph n b ng nhau. - V trí tim hàng c c chính là tr ng tâm c a các mi n di n tích này. C n i u ch nh kích thư c ư c p hù h p v i i u ki n thi công. 6.4 Các gi thi t khi tính móng c c ài th p. Vi c tính toán móng c c ài th p d a vào các gi thi t ch y u sau â y: - T i tr ng ngang tác d ng lên móng hoàn toàn do các l p tt áy ài tr lên ti p nh n, có nghĩa c c trong móng ài th p không ch u t i tr ng ngang. - S c ch u t i c a c c trong móng ư c xác nh như i v i c c ơn ng riêng r , có nghĩ a n nh hư ng c a nhóm c c. không k - T i tr ng ng c a công trình ch truy n lên các c c thông qua ài c c ch không tr c ti p truy n lên ph n t n m gi a các c c t i m t ti p giáp v i ài c c. - Khi ki m tra cư ng lún cua móng c c thì ngư i ta coi móng c a n n t và khi xác nh c c như m t móng kh i quy ư c bao g m c c, ài c c và ph n t n m gi a các c c. - Vì vi c tính toán móng kh i quy ư c gi ng như tính toán móng nông trên n n thiên nhiên (b qua ma sát m t bên móng) nên tr s momen c a t i tr ng ngoài t i áy móng kh i q uy ư c ư c l y gi m i m t cách g n úng b ng tr s momen c a t i tr ng ngoài t i cao trình á y ài. ài c c ư c xem như tuy t - i c ng. 6.5 Ki m tra t i tr ng tác d ng lên c c. a. Trư ng h p móng ch có c c th ng ng. • Ki m tra t i tr ng ng tác d ng lên c c. Trong trư ng h p này, n u móng ch ch u t i tr ng th ng ng tác d ng úng tâm ài và s lư ng c c ư c xác nh theo công th c 6.3 thì không c n ph i ki m tra. Khi móng ch u t i l ch tâm thì x y ra hi n tư ng m t s c c trong móng ch u t i l n hơn và m t s khác ch u t i nh hơn, ôi khi x y r a m t s c c ch u t i tr ng nh . Khi thi t k nên c g ng ch n kích thư c ài c c, b trí c c sao cho t t c các c c u ch u nén. N u không ư c thì c g ng c c ch u kéo ít nh t. T i tr ng ng tác d ng lên c c ư c ki m tra theo i u ki n sau: - i v i c c ch u nén: P0max ≤ Pn (6.4) - i v i c c ch u kéo: P0min ≤ Pk (6.4) Trong ó: Pn và Pk = s c ch u t i tính toán c a c c khi ch u nén và khi ch u kéo. P0max , P0min = t i tr ng nén và kéo l n nh t tác d ng lên c c, tính như sau: 4
N M .xmén n P0max = + n ax (6.5) n ∑ xi2 1 N M .xméo k P0min = − n ax (6.6) n ∑ xi2 1 N = t ng t i tr ng ng t i cao trình á y ài. n = s lư ng c c trong móng. M = t ng momen c a t i tr ng ngoài so v i tr c i q ua tr ng tâm c a các ti t di n c c t i cao trình áy ài (tr c y’-y’). xmén , xmax = kho ng cách t tr ng tâm c c ch u nén nhi u nh t và ch u kéo nhi u nh t n kéo ax t i tr c y’-y’. • Ki m tra t i tr ng ngang tác d ng lên c c. Vi c ki m tra móng c c ài th p ch u t i tr ng ngang ư c ti n hành theo công th c sau: H 0 ≤ H tb (6.7) Trong ó: H0 = l c ngang tác d ng lên m i c c. Htb = s c ch u t i tr ng ngang tính toán c a m i c c. nh H0, ngư i ta gi thi t r ng t i tr ng ngang phân b xác u lên t t c các c c trong móng, do ó: ∑H H0 = (6.8) n ΣH = t ng t i tr ng ngang tác d ng lên móng. Trong ó: n = s lư ng c c trong móng. S c ch u t i tr ng ngang tính toán c a c c ư c xác nh như sau: H tb = mH ng (6.9) 5
Trong ó: i u ki n làm vi c, ph thu c s lư ng c c n: m=h s n = 1÷5, l y m=0,85. n = 6÷10, l y m=0,90. n ≥ 11, l y m=1,0. Hng = s c ch u t i tr ng ngang c a c c ng v i tr s chuy n v ngang c a nh c c ∆ng ư c xác nh b ng th c nghi m ng v i nhi m v thi t k c th . Khi không có s li u th c nghi m thì xác nh theo hư ng d n chương 4. Trư ng h p tính toán sơ b có th tra b ng sau. Giá tr cho trong b ng ng v i ∆ng = 1cm. Khi ∆ng < 1cm thì Hng ư c xác nh b ng n i suy gi a tr s Hng=0 ng v i ∆ng = 0 và tr s Hng l y trong b ng ng v i ∆ng = 1cm. Lo i tt áy ài ngàm sâu tính Tr s Hng (T) c c t i chi u sâu kd (d toán kd c a c c ư ng kính c c g (cm) Ti t di n c c BTCT (cm) = ư ng kính c c tròn ho c c nh c c vuông) C c btct C cg 30x30 35x35 40x40 28 30 32 1. t cát (không k 6d 4.5d 6.0 7.0 8.0 2.6 2.8 2.8 cát b i) ch t v a; t á sét và sét d o c ng. 2. t cát r i và cát 7d 5d 2.5 3.0 3.5 1.4 1.5 1.6 b i; t á sét và sét d om m 3. t á sét và sét 8d 6d 1.0 1.5 2.0 0.5 0.5 0.6 d o nhão, bùn b. Trư ng h p móng có c c nghiêng. Gi s ta có móng c c g m toàn c c nghiêng thì vi c ki m tra t i tr ng ng tác d ng lên c c ư c ti n hành như sau: P 'max ≤ Pn (6.10) 0 P 'min ≤ Pk (6.11) 0 Trong ó: P 'max P 'min = t i tr ng nén l n nh t và kéo l n nh t tác d ng theo phương d c tr c 0 0 c c, ư c xác nh theo i u ki n hình h c: cos ( β − α ) max P 'max = P0 (6.12) 0 cos β 6
cos ( β + α ) min P 'min = P0 (6.13) 0 cos β β = góc gi a P0max,min v i t ng h p l c c a P max,min và H0 0 α = góc nghiên gi a tr c c c và tr c th ng ng. P0max P0min = xác nh theo công th c 6.5 và 6.6 c. Trư ng h p móng có c c ch m ôi. Trư ng h p móng có c c n ng (c c xiên ch m ôi), m i c m c c n ng u ch u m t t i tr ng â y P0 ư c xác nh theo công th c 6.5 và 6.6 còn H0 ư c th ng ng P0 và t i tr ng ngang H0. xác nh theo công th c 6.8. Tuy nhiên c n ph i chú ý r ng trong công th c này n là s c p c c n ng (t c b ng n a s c c trong móng). Rõ rang r ng, m i c p c c n ng ch u t i tr ng tác d ng như th s làm cho ho c m t c c ch u kéo và m t c c ch u nén, ho c c 2 c c cùng ch u kéo và cùng ch u nén. B ng phép chi u hình h c ta tìm ư c các t i tr ng d c tr c cho các trư ng h p như sau: i v i sơ - hình a: P0max sin α 2 + H 0 cos α 2 P01 ax = m (6.14) sin (α1 + α 2 ) P0max sin α1 − H 0 cos α1 P02 ax = m (6.15) sin (α1 + α 2 ) i v i sơ - hình b: P0max sin α 2 + H 0 cos α 2 P01 ax = m (6.16) sin (α1 + α 2 ) − P0max sin α1 + H 0 cos α1 P02 ax = m (6.17) sin (α1 + α 2 ) i v i sơ - hình c: − P0max sin α 2 + H 0 cos α 2 P01 ax = m (6.18) sin (α1 + α 2 ) − P0max sin α1 − H 0 cos α1 P02 ax = m (6.19) sin (α1 + α 2 ) i v i sơ - hình d: 7
P0max sin α 2 − H 0 cos α 2 P01 ax = m (6.20) sin (α1 + α 2 ) P0max sin α1 + H 0 cos α1 P02 ax = m (6.21) sin (α1 + α 2 ) 6.6 Ki m tra cư ng t n n. ki m tra cư ng t n n t i mũi c c ngư i ta coi c c, ài c c và ph n t n m gi a các c c là m t kh i, g i là móng kh i q uy ư c. Móng kh i này có chi u sâu b ng kho ng cách t m t t t i m t ph ng i qua mũi c c. Di n tích á y móng kh i quy ư c xác nh theo công th c sau ây: Fdq = ( A1 + 2 L tan α ) ( B1 + 2 L tan α ) (6.22) Trong ó: A1 và B1 = kho ng cách t mép hai hàng c c ngoài cùng i di n nhau. áy ài t i mũi c c. L = chi u dài c c tính t α = góc m r ng so v i tr c th ng ng k t mép ngoài c a hàng c c ngoài cùng. u l y α = ϕtb 4 . Hi n nay các quy ph m t t mũi c c tr lên. ϕtb = góc ma sát trong trung bình c a các l p Trong trư ng h p c c xiên thì di n tích á y móng kh i quy ư c ư c xác nh trên cơ s ch n góc α là giá tr l n hơn c a 2 giá tr : α = ϕtb 4 và góc nghiêng c a c c. Sau khi ã coi móng c c như m t móng kh i quy ư c thì vi c ki m tra cư ng c a n n t mũi c c ư c ti n hành như i v i móng nông trên n n thiên nhiên, nghĩa là ph i th a mãn các i u ki n (1.2) và (1.3). V i ng su t σmax,min t i áy móng kh i quy ư c tính theo công th c sau: 8
Nd M σ max = ± (6.23) F dq Wdq min Trong ó: M = t ng momen c a t i tr ng ngoài so v i tr c tr ng tâm áy ài. Wdq = momen ch ng u n c a ti t di n áy móng quy ư c. 6.7 Ki m tra lún c a móng c c. Cũng như i v i các lo i móng khác, khi thi t k móng c c ph i m b o i u ki n lún cho phép (xem trong chương 1). Khi kho ng cách gi a các tr c c c nh hơn 4 l n ư ng kính hay c nh c c, tính toán lún S ngư i ta cũng coi móng c c như m t móng kh i quy ư c như ã trình bày ph n trên. Khi ã có móng kh i quy ư c r i thì vi c tính toán lún ư c ti n hành theo m t trong các phương pháp ã nghiên c u trong môn Cơ h c t. lún c a 1 c c ơn n u móng c c th a mãn m t lún c a móng c c có th xác nh b ng trong các i u ki n sau â y: - Kho ng cách gi a các tr c c c l n hơn 6 l n ư ng kính hay c nh c c. - S lư ng c c trong móng ít hơn 4 c c. - S lư ng hàng c c theo phương d c không l n hơn 3, t s kích thư c m t b ng móng c c cũng không l n hơn 3. 6.8 Tính toán ài c c. ài c c c n ư c tính toán ki m tra theo 3 sơ sau ây; - Tính toán ch c th ng ài. - Tính toán phá ho i theo m t ph ng nghiêng (v i ng su t kéo chính). - Tính toán ch u u n. a. Tính toán ch c th ng. Chi u cao làm vi c t ng c ng c a ài ư c xác nh theo i u ki n sau ây: Pnp ≤ ( ak + b ) h0 kR p khi b ≤ ak + 2h0 (6.24a) Pnp ≤ ( ak + h0 ) h0 kR p khi b > ak + 2h0 (6.24b) 9
Trong ó: b = c nh á y ài song song v i ak ak = c nh c a ti t di n c t ho c tr song song v i mép c a lăng th ch c th ng. nh các c c n m gi a mép ài và lăng th ch c th ng. Pnp = t ng n i l c t i h0 = chi u cao làm vi c t ng c ng c a ài. k = h s ph thu c t s c h0 , l y theo b ng dư i ây. c = kho ng cách t mép c t (ho c tr ) n mép hàng c c ang xét. Rp = s c ch u kéo tính toán c a betong. Vi c tính toán ch c t h ng ư c th c hi n cho m i hàng c c n m ngoài ph m vi c a c t (ho c tr ). k k k k c h0 c h0 c h0 c h0 0.20 1.380 0.40 1.140 0.60 0.970 0.80 0.840 0.21 1.367 0.41 1.131 0.61 0.963 0.81 0.835 0.22 1.354 0.42 1.122 0.62 0.956 0.82 0.830 0.23 1.341 0.43 1.113 0.63 0.949 0.83 0.825 0.24 1.328 0.44 1.104 0.64 0.942 0.84 0.820 0.25 1.315 0.45 1.095 0.65 0.935 0.85 0.815 0.26 1.302 0.46 1.086 0.66 0.928 0.86 0.810 0.27 1.289 0.47 1.077 0.67 0.921 0.87 0.805 0.28 1.276 0.48 1.068 0.68 0.914 0.88 0.800 0.29 1.269 0.49 1.059 0.69 0.907 0.89 0.795 0.30 1.250 0.50 1.050 0.70 0.900 0.90 0.790 0.31 1.239 0.51 1.042 0.71 0.894 0.91 0.786 0.32 1.228 0.52 1.034 0.72 0.888 0.92 0.782 0.33 1.217 0.53 1.026 0.73 0.882 0.93 0.778 0.34 1.206 0.54 1.018 0.74 0.876 0.94 0.774 0.35 1.195 0.55 1.010 0.75 0.870 0.95 0.770 0.36 1.184 0.56 1.002 0.76 0.864 0.96 0.766 0.37 1.173 0.57 0.994 0.77 0.858 0.97 0.762 0.38 1.162 0.58 0.986 0.78 0.852 0.98 0.758 0.39 1.151 0.59 0.978 0.79 0.846 0.99 0.754 1.00 0.750 b. Tính toán phá ho i theo m t ph ng nghiêng. Khi tính theo sơ này, ngư i ta gi thi t r ng ng su t kéo chính phân b u trong ph m vi ph n gi a c a ti t di n ài trên m t d i có chi u r ng b ng ak + h0 . Chi u cao làm vi c h0 c a ài ư c xác nh t các i u ki n sau ây: Pnp ≤ bh0 R p khi b ≤ ak + h0 (6.25a) Pnp ≤ ( ak + h0 ) h0 R p khi b > ak + h0 (6.25b) ó rút ra ư c: T a2 P ak + k+ h0 = − (6.26) 2 4 Rp 10
Trong ó: Pnp = t ng n i l c t i các nh c c n m gi a m t ph ng c t qua mép c t (ho c tr ) ho c mép b c và mép ài g n nh t. i v i ài c c có nhi u b c, khi b ≤ ak + h0 thì tr s b thay b ng tr s btb = F h0 , v i F là di n tích ti t di n ngang c a ài. Chi u cao làm vi c c a ài l y theo tr s l n hơn nh n ư c t cách tính theo hai sơ trên. Chi u cao c a ài h = h0 + (5÷10)cm. c. Tính toán ch u u n. Vi c tính toán ài ch u u n ti n hành theo tr s momen t i các ti t di n th ng ng c a ài mép c t và t i các v trí ài có chi u cao thay i. N i dung tính toán xem trong môn K t c u BTCT. 6.9 Ki m tra cư ng c a c c khi v n chuy n thi công. Khi v n chuy n c c t nơi ú c c c ra v trí thi công và khi treo c c t m t t lên giá búa thì c c s ch u l c theo các sơ trình bày dư i â y. Sô ñoà 2 moùc caåu 0,207L 0,207L 0,586L Sô ñoà döïng coïc 0,293L L Mmax = 0,0214qL2 Mmax = 0,043qL2 Sô ñoà 3 moùc caåu 0,153L 0,347L 0,347L 0,153L Mmax = 0,0117qL2 Sô ñoà 4 moùc caåu 0,104L 0,292L 0,208L 0,292L 0,104L Mmax = 0,0054qL2 Sô ñoà 5 moùc caåu 0,092L 0,208L 0,200L 0,200L 0,208L 0,092L 11