Báo cáo khoa học: "So sánh duyệt mặt cắt tròn cọc khoan nhồi theo tiêu chuẩn cũ 22TCN 18-79 và tiêu chuẩn mới 22TCN 272-01"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

86
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo này góp phần đánh giá rõ hơn về sức chịu tải của cọc cũng nh- tính duyệt mặt cắt cọc khoan nhồi theo hai Tiêu chuẩn ngành của Việt Nam (22TCN 18-79) và (22TCN 272-01).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "So sánh duyệt mặt cắt tròn cọc khoan nhồi theo tiêu chuẩn cũ 22TCN 18-79 và tiêu chuẩn mới 22TCN 272-01"

So s¸nh duyÖt mÆt c¾t trßn cäc khoan nhåi theo tiªu chuÈn cò 22TCN 18-79 vμ tiªu chuÈn míi 22TCN 272-01 pgs. ts nguyÔn viÕt trung ks trÇn viÖt hïng Bé m«n CT Giao th«ng TP - §H GTVT Tãm t¾t: B¸o c¸o nμy gãp phÇn ®¸nh gi¸ râ h¬n vÒ søc chÞu t¶i cña cäc còng nh− tÝnh duyÖt mÆt c¾t cäc khoan nhåi theo hai Tiªu chuÈn ngμnh cña ViÖt Nam (22TCN 18-79) vμ (22TCN 272-01). Summary: This report take part in comparing more clearly for pile capacity as well as checking pile cross section follow the both Vietnam specification 22TCN 18-79 and 22TCN 272-01. 1. §Æt vÊn ®Ò HiÖn nay cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n cäc khoan nhåi ®ang ®−îc ¸p dông ë n−íc ta. ViÖc tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña mét cäc khoan nhåi ®¬n theo ®iÒu kiÖn vËt liÖu th−êng ¸p dông c¸c c«ng thøc thiÕt kÕ cÊu kiÖn chÞu nÐn lÖch t©m cã mÆt c¾t trßn. C¸c ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc vËn dông theo tiªu chuÈn cña ViÖt Nam (22TCN 18-79 vµ 22TCN 272-01) còng nh− trong c¸c tiªu chuÈn n−íc ngoµi (AASHTO 96, AUSTROADS-1992 vµ SNHIP). ViÖc ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p nµy còng ®· thÓ hiÖn ®−îc t−¬ng ®èi ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu cÇn thiÕt vµ tõ ®ã cã thÓ lùa chän c¸c c«ng thøc cña c¸c Tiªu chuÈn trªn ®Ó tÝnh duyÖt mÆt c¾t cäc khoan nhåi. §Ó lµm vÝ dô, ë ®©y sÏ tÝnh tÝnh cô thÓ søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi t¹i trô P5 CÇu §¸ B¹c - H¶i Phßng. 2. TÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo Tiªu chuÈn míi 22TCN 272-01 2.1. C¬ së tÝnh to¸n Theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña vËt liÖu, cäc khoan nhåi lµ cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp chÞu kÕt hîp ®ång thêi t¸c dông cña m«men uèn vµ lùc däc trôc. Tõ ®Æc ®iÓm nµy, vÏ mét biÓu ®å thÓ hiÖn sù kÕt hîp cña P vµ M. Th«ng th−êng khi vÏ biÓu ®å cho c¸c cét sÏ ®−îc tÝnh to¸n b»ng c¸ch gi¶ ®Þnh mét lo¹t c¸c ph©n bè biÕn d¹ng, mçi sù ph©n bè t−¬ng øng víi mét ®iÓm cô thÓ trªn biÓu ®å t−¬ng t¸c, vµ b»ng c¸ch tÝnh c¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng P vµ M. Mét khi c¸c ®iÓm ®· ®−îc tÝnh to¸n ®Çy ®ñ, th× c¸c kÕt qu¶ sÏ ®−îc tæng hîp l¹i trong biÓu ®å t−¬ng t¸c. VÞ trÝ trôc trung hoµ vµ ®é biÕn d¹ng trong mçi líp cèt thÐp ®−îc tÝnh tõ biÓu ®å ph©n bè biÕn d¹ng. Tõ ®ã sÏ x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu cao khèi øng suÊt nÐn: a = β1c. Trong ®ã: β1 ®−îc quy ®Þnh trong ®iÒu 5.7.2.2 theo Tiªu chuÈn 22TCN 272-01 vµ c lµ kho¶ng c¸ch tõ thí ngoµi cïng chÞu nÐn ®Õn trôc trung hoµ, mm.
εcu=0.003 0.85f 'c y f s3 a c x x f s2 f s1 εs1 y a) MÆt c¾t b) C¸c biÕn d¹ng c) C¸c øng suÊt d) Vïng chÞu nÐn H×nh 1. S¬ ®å x¸c ®Þnh øng suÊt, biÕn d¹ng. Vïng chÞu nÐn thu ®−îc lµ mét phÇn trßn cña h×nh trßn, chiÒu cao a. §Ó tÝnh lùc nÐn vµ m«men cña nã xung quanh cét cÇn ph¶i tÝnh diÖn tÝch vµ träng t©m phÇn nµy. C¸c sè h¹ng nµy cã thÓ ®−îc thÓ hiÖn d−íi hµm gãc φ. Ta chia lµm 2 tr−êng hîp: ⎛ h/ 2 − a ⎞ θ = cos −1 ⎜ Tr−êng hîp 1: a ≤ h/2, θ < 90o ⎟. ⎝ h/ 2 ⎠ ⎛ h/ 2 − a ⎞ θ = cos −1 ⎜ Tr−êng hîp 2: a > h/2, θ > 90o, θ = 180o - φ ⎟. ⎝ h/ 2 ⎠ Träng t©m cña vïng Träng t©m cña vïng bª t«ng chÞu nÐn bª t«ng chÞu nÐn a a yn yn θ h/2-a θ h/2 h h φ a-h/2 Tr−êng hîp 1 Tr−êng hîp 2 H×nh 2. Vïng bª t«ng nÐn. ⎛ θ − sin θ cos θ ⎞ DiÖn tÝch cña phÇn nµy lµ: A = h 2 ⎜ ⎟ , trong ®ã θ tÝnh theo radian (1 radian = ⎝ ⎠ 4 180o/π). ⎛ sin3 θ ⎞ M«men cña diÖn tÝch nµy gÇn t©m cét lµ: Ayn = h3 ⎜ ⎟. ⎜ 12 ⎟ ⎝ ⎠ C¸c lùc trong bª t«ng vµ c¸c líp cèt thÐp ®−îc tÝnh b»ng c¸ch nh©n øng suÊt víi diÖn tÝch mµ c¸c øng suÊt nµy t¸c ®éng lªn: Lùc trong bª t«ng: Cc = 0.85 f 'c A . Lùc trong c¸c líp cèt thÐp chia thµnh c¸c tr−êng hîp:
- Kho¶ng c¸ch tõ mÐp chÞu nÐn ®Õn líp cèt thÐp thø i di > a th×: Fsi = fsiAsi. - Kho¶ng c¸ch tõ mÐp chÞu nÐn ®Õn líp cèt thÐp thø i di < a th×: Fsi = (fsi – 0.85 f 'c) Asi. NÐn thuÇn tuý εcu εcu εcu A Lùc däc trôc, Pn B H− háng c©n b»ng εy C εcu D E M«men, Mn εcu > εy Hinh 3. C¸c ph©n bè biÕn d¹ng t−¬ng øng víi c¸c ®iÓm trªn biÒu ®å t−¬ng t¸c: §iÓm A: ThÓ hiÖn lùc nÐn däc thuÇn tuý; §iÓm B: T−¬ng øng víi sù nÐn vì t¹i mét mÆt vμ lùc kÐo b»ng 0 t¹i mét ®iÓm kh¸c; §iÓm C: T−¬ng øng víi sù ph©n bè biÕn d¹ng nÐn tèi ®a 0,003 trªn mét mÆt cña mÆt c¾t; §iÓm D: T−¬ng øng víi sù ph©n bè biÕn d¹ng. Lùc däc trôc Pn ®−îc tÝnh b»ng c¸ch tæng hîp c¸c lùc riªng lÎ trong bª t«ng vµ cèt thÐp: Pn = Cc + ∑Fsi. M«men Mn ®−îc tÝnh to¸n b»ng c¸ch tÝnh tæng c¸c m«men cña c¸c lùc nµy ë gÇn träng t©m h×nh häc cña mÆt c¾t ngang: ⎞ a⎞ n ⎛h ⎛h Mn = ⎜ f − ⎟ + ∑ Fsi ⎜ f − d i ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎜ ⎠ ⎝ 2 2 ⎠ i=1 ⎝ 2 trong ®ã: hf - chiÒu dµy c¸nh chÞu nÐn, mm. C¸c gi¸ trÞ Pn vµ Mn nµy thÓ hiÖn trªn biÓu ®å t−¬ng t¸c. Søc kh¸ng däc trôc ®ång t©m danh ®Þnh cña mÆt c¾t: Po = 0,85 f 'c (Ag - Ast) + Ast fy (5.7.4.5-2 theo 22TCN272-01) Søc kh¸ng däc trôc tÝnh to¸n: Pr = φ Po
T¶i träng däc trôc vµ søc kh¸ng m«men ph¶i tho¶ m·n: Pu ≤ φ Pn, Mu ≤ φ Mn ë ®©y: Pn - søc kh¸ng däc trôc tÝnh to¸n, N; Pu - lùc däc trôc tÝnh to¸n, N; Mn - søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n, N.mm; Mu - m«men tÝnh to¸n lín nhÊt, N.mm; Ast - tæng diÖn tÝch cèt thÐp trong mÆt c¾t ngang, mm2; Ag - diÖn tÝch nguyªn mÆt c¾t, mm2; f'c - c−êng ®é quy ®Þnh cña bª t«ng ë tuæi 28 ngµy, MPa; fy - giíi h¹n ch¶y cña cèt thÐp, MPa; φ - hÖ sè søc kh¸ng quy ®Þnh ë §iÒu 5.5.4.2 theo 22TCN272-01 ta cã ϕ = 0,75. Kh¶ n¨ng chÞu kÐo däc trôc: n Pn = ∑ (− fy × A st ) i=1 2.2. ¸p dông vµo tÝnh duyÖt mÆt c¾t cäc khoan nhåi ®−êng kÝnh 2 m t¹i trô P5 cÇu §¸ B¹c Tªn cÇu: §¸ B¹c - H¶i PHßng CÊu kiÖn: Trô P5 a. KÝch th−íc • §−êng kÝnh cäc Bp = 2,00 m B • ChiÒu dµi cäc h= 9,18 m b. §Æc tr−ng vËt liÖu Bª t«ng • C−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng 300 kg/cm2 f'c = 3000 T/m2 = • HÖ sè Poisson ν = 0,2 Cèt thÐp • C−êng ®é giíi h¹n ch¶y 42000 kg/cm2 fy = 42000 T/m2 = • M«®ul ®µn håi cña thÐp 2030000 kg/cm2 Es = 20300000 T/m2 = c. §Æc tr−ng mÆt c¾t 32d29 §Æc tr−ng Gi¸ trÞ §¬n vÞ m2 DiÖn tÝch A 3,14 m4 M«men qu¸n tÝnh I 7,85E-01 B¸n kÝnh qu¸n tÝnh r 0,50 m d. Néi lùc ®Çu cäc Pmax (T) M (T-m) P (T) Mmax (T-m) Tæ hîp t¶i träng 637.89 233.65 637.89 233.65 T¶i träng sö dông 829.26 290.73 829.26 290.73 T¶i träng nh©n hÖ sè HÖ sè søc kh¸ng φ = 0,75 • Dïng cho tr−êng hîp nÐn däc trôc (5.5.4.2.1 theo 22TCN 272-01)
e. TÝnh to¸n φPn vμ φMn cho sù ph¸ háng c©n b»ng ChiÒu dµy líp bª t«ng b¶o vÖ: 0,15 m KÕt qu¶ tÝnh to¸n nh− sau: β1 A(m2) z c (m) a (m) Cc (T) 0,00 1,85 0,8423 1,56 2,627 6698,19 -1,00 1,09 0,8423 0,92 1,415 3609,20 -1,50 0,91 0,8423 0,77 1,107 2822,63 -2,00 0,78 0,8423 0,65 0,895 2281,13 -2,50 0,68 0,8423 0,57 0,742 1891,38 -3,00 0,60 0,8423 0,51 0,628 1600,46 -3,50 0,54 0,8423 0,46 0,540 1376,77 -4,00 0,49 0,8423 0,41 0,471 1200,52 -4,50 0,45 0,8423 0,38 0,415 1058,78 -5,00 0,42 0,8423 0,35 0,370 942,82 φPn φMn Pn (T) yn (m) Mn(T-m) 7794,25 0,14 1536,64 5845,69 1152,48 3731,51 0,47 2549,33 2798,64 1911,99 2610,92 0,55 2493,17 1958,19 1869,88 1853,77 0,62 2326,25 1390,33 1744,69 1298,80 0,66 2144,78 974,10 1608,59 878,04 0,70 1970,59 658,53 1477,94 547,30 0,73 1812,59 410,48 1359,44 272,42 0,75 1669,16 204,31 1251,87 47,46 0,77 1539,71 35,60 1154,78 -149,62 0,79 1422,42 -112,22 1066,81 n Pn = ∑ (− fy × A st ) = - 998,7 T f. Kh¶ n¨ng chÞu kÐo däc trôc: i=1 g. B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ φPn(T) φMn(T-m) Pn(T) Mn(T-m) 8949,13 0,00 6264,39 0,00 7794,25 1536,64 5845,69 1152,48 3731,51 2549,33 2798,64 1911,99 2610,92 2493,17 1958,19 1869,88 1853,77 2326,25 1390,33 1744,69 1298,80 2144,78 974,10 1608,59 878,04 1970,59 658,53 1477,94 547,30 1812,59 410,48 1359,44 272,42 1669,16 204,31 1251,87 47,46 1539,71 35,60 1154,78 -149,62 1422,42 -112,22 1066,81 -998,71 0,00 -699,09 0,00 h. BiÓu ®å t−¬ng t¸c P-M BiÓu ®å t−¬ng t¸c P vµ M thÓ hiÖn mèi quan hÖ néi lùc t¸c dông lªn mÆt c¾t cäc khoan nhåi. VÞ trÝ néi lùc t¸c dông lªn cäc theo c¸c tæ hîp n»m trong vïng biÓu ®å th× mÆt c¾t ®· chän lµ hîp lý.
10000 8000 I 6000 II 4000 2000 B A 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -2000 Trong ®ã: BiÓu ®å cña Pn, Mn; II: BiÓu ®å cña φPn, φMn. I: A: (Pmax, M) øng víi t¶i träng sö dông vμ (Pmax, M) øng víi t¶i träng nh©n hÖ sè. B: (P, Mmax) øng víi t¶i träng sö dông vμ (P, Mmax) øng víi t¶i träng nh©n hÖ sè. Víi biÓu ®å t−¬ng t¸c P vµ M trªn ta thÊy r»ng cäc ®¶m b¶o chÞu lùc theo vËt liÖu. 3. TÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo Tiªu chuÈn cò 22TCN 18-79 3.1. C¬ së tÝnh to¸n TÝnh duyÖt mÆt c¾t cäc khoan nhåi theo 22TCN 18-79 còng chÝnh lµ ®i kiÓm to¸n mÆt c¾t trßn chÞu nÐn uèn ®ång thêi. Quy tr×nh 22TCN 18-79 chØ xÐt cÊu kiÖn bª t«ng cèt thÐp cã mÆt c¾t vµnh kh¨n, ®Æt cèt thÐp däc víi n > 6 thanh c¸ch ®Òu theo chiÒu dµi ®−êng trßn vµ r2 − r1 ≤ 0,5 , VÒ c−êng ®é cÇn tÝnh nh− sau: r2 r +r 1⎡ ⎤ - NÕu αk ≤ 0,5: Ne o ≤ R npF 1 2 + (R a + R ac )Fara ⎥ sin πα k (*) π⎢ ⎣ ⎦ 2 - NÕu αk ≥ 0,5: N(e0 + ra) ≤ ra (RnpF + kaRacFa) (**) Trong ®ã, mÆt c¾t ®−îc tÝnh vÒ c−êng ®é momen uèn theo ®iÒu kiÖn: r1 + r2 1⎡ ⎤ M≤ ⎢R npF 2 + (R a + R ac )Fara ⎥ sin πα k π⎣ ⎦ N + R aFa trong ®ã: α k = ; F - diÖn tÝch toµn bé mÆt c¾t (R a + R ac )Fa + R npF ra cÊu kiÖn; Fa - diÖn tÝch mÆt c¾t toµn bé cèt thÐp däc; r1, r2 - b¸n r2 r1 kÝnh trong vµ ngoµi cña mÆt c¾t vµnh kh¨n; ra - b¸n kÝnh ®−êng trßn ch¹y qua t©m mÆt c¾t c¸c thanh cèt thÐp däc; Ra, Rac - c−êng ®é tÝnh to¸n chÞu kÐo vµ nÐn cña cèt thÐp däc; Rap - c−êng ®é tÝnh H×nh 4. MÆt c¾t vμnh kh¨n. to¸n chÞu nÐn däc trôc cña bª t«ng lÊy theo b¶ng 5.1 QT 79;
eo - ®é lÖch t©m lùc däc ®èi víi träng t©m mÆt c¾t h×nh vµnh kh¨n. eo 2 NÕu eo ≤ ra th× lÊy ka = 1 - nÕu eo ≥ ra th× lÊy ka = ; . 3ra 3 3.2. ¸p dông vµo tÝnh duyÖt mÆt c¾t cäc khoan nhåi ®−êng kÝnh 2m t¹i trô P5 cÇu §¸ B¹c Néi lùc kiÓm tra: M« men M 233,65 (T,m) Lùc däc N 637,89 (T) §é lÖch t©m lùc däc e0: 36,63 (cm) ChiÒu dµi tù do cäc l0: 150 (cm) Nh− vËy, e0 = 36,63 > l0/800 = 0,19 (cm) TÝnh to¸n theo cÊu kiÖn chÞu nÐn lÖch t©m §−êng kÝnh cäc 200 (cm) (cm2) DiÖn tÝch tiÕt diÖn cäc F: 31416 B¸n kÝnh bè trÝ cèt thÐp ra: 85 (cm) Bª t«ng cäc m¸c 300 115 (Kg/cm2) C−êng ®é chÞu nÐn khi uèn Rnu: = 105 (Kg/cm2) C−êng ®é chÞu nÐn däc trôc Rlt: 4200 (Kg/cm2) C−êng ®é cèt thÐp Ra = R'a = Bè trÝ cèt thÐp chñ Sè thanh: 39 §−êng kÝnh D 29 (cm2) DiÖn tÝch Fa 237,79 Gãc giíi h¹n ph¹m vi chÞu nÐn αk: αk = 0,309 < 0.5 ⇒ ¸p dông c«ng thøc (*) V T ≤ VP §iÒu kiÖn kiÓm tra: VP = 1312,7 (T.m) VT = N e0 = 233,65 (T.m) VËy víi tiÕt diÖn cäc ®· chän, cäc ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc theo ®iÒu kiÖn vËt liÖu. 4. KÕt luËn Theo hai c¸ch tÝnh duyÖt mÆt c¾t trßn cäc khoan nhåi, ®¬n cö ë trô P5 cÇu §¸ B¹c thÊy r»ng c¸ch tÝnh duyÖt mÆt c¾t trßn cäc khoan nhåi theo Tiªu chuÈn 22TCN 272-01 m« t¶ ®Çy ®ñ h¬n vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vËt liÖu. Th«ng qua biÓu ®å t−¬ng t¸c P vµ M sÏ ®¸nh gi¸ ®−îc chÝnh x¸c h¬n kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mÆt c¾t ngang ®· chän. Tµi liÖu tham kh¶o [1] Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN 18-79, 22TCN [3] PGS. TS NguyÔn ViÕt Trung. ThiÕt kÕ kÕt cÊu 272-01. bª t«ng cèt thÐp hiÖn ®¹i theo Tiªu chuÈn ACI, NXB Giao th«ng VËn t¶i, 2000. [2] PGS.TS NguyÔn ViÕt Trung, Ths. Lª Thanh Liªm. Cäc khoan nhåi trong c«ng tr×nh giao [4] KÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc cäc khoan nhåi t¹i th«ng, NXB X©y dùng, 2003. trô P5 cÇu §¸ B¹c - H¶i Phßng cña C«ng ty T− VÊn XD Th¨ng Long