10.1 Nguyên tắc thiết kế
Các quy định ở chơng này cần đợc áp dụng vào bến hở có các cặp cọc xiên chịu tác động của lực ngang.
[Chú giải]
Một bến hở có các cặp cọc xiên là một kết cấu bến chịu tác động của lực ngang vào bến (gồm lực
động đất; phản lực của đệm tàu; lực neo ...) với các cặp cọc xiên. Bởi vậy loại bến này phải đ ợc xây dựng trên đất có khả năng chịu lực đầy đủ cho cọc đôi đóng xiên. Vì các cặp cọc xiên đ ợc bố trí để chịu những lực ngang tác động vuông góc với bến, chuyển vị ngang của bến có các cặp cọc xiên theo phơng đó thì nhỏ hơn của bến hở trên các cọc đứng. Các cặp cọc xiên hiếm khi đợc bố trí để chịu lực ngang theo hớng dọc bến. Vì vậy nên kiểm tra khả năng của bến chịu các lực ngang song song với tuyến bến giống nh với các bến hở trên các cọc đứng.
Kiểm tra khả năng của bến chịu động đất phải sử dụng phơng pháp hệ số địa chấn, nhng khi đặc tính chịu động đất cần đợc kiểm tra thì sử dụng phơng pháp phân tích động phi tuyến hoặc phơng pháp phân tích đàn dẻo miêu tả ở 9.6.2 Phơng pháp kiểm tra khả năng chịu tải động đất.[Chỉ dẫn kỹ thuËt](1).
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1)Hình T-10.1.1 trình bày một ví dụ về bến hở trên các cặp cọc xiên.
Hình T-10.1.1 Ví dụ về bến hở trên các cặp cọc xiên.
(2) Khi các cặp cọc xiên không đợc bố trí theo cách chống lại lực tác động dọc bến thì bến chịu những lực đó bằng khả năng chịu lực ngang của các cọc. Trong trờng hợp này, việc tính toán chiều dài chôn của cọc cần phải kiểm tra sức chịu lực ngang của chúng.
(3) Tác động của lực nâng vào kết cấu phần trên và cầu dẫn phải đợc tính theo Phần II, 5.5.1 Tác
động của lực nâng đến bản nằm ngang gần mực nớc tĩnh.
- VIII. 83 -
BTCT UST
èng cÊp níc
Lấp đá
Đá thải từ các mỏ đá
Cọc ống thÐp
Cọc ống thÐp Cọc ống thÐp
(Đơn vị m)
10.2 Sơ đồ bố trí và các kích thớc
10.2.1 Kích thớc bản mặt bến và bố trí cọc
Kích thớc bản mặt bến và bố trí cọc của bến hở trên các cặp cọc xiên phải đợc xác
định theo 9.2.1 Kích thớc bản mặt bến và bố trí cọc.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Khoảng cách giữa các cọc hoặc là giữa tâm của các cặp cọc xiên thờng đợc chọn từ 4 đến 6m theo cân nhắc về điều kiện tải trọng và công tác thi công. Nên dùng các cặp cọc xiên có góc nghiêng lớn theo quan điểm đảm bảo sức chống lại lực ngang, nhng trong nhiều trờng hợp độ nghiêng là 1:0.33
đến 1: 0.2 đợc sử dụng vì bắt buộc phải giữ khoảng cách tối thiểu giữa các cọc khác và công tác thi công liên quan đến năng lực của thiết bị đóng cọc
10.2.2 Kích thớc của kết cấu phần trên
Kích thớc kết cấu phần trên của bến hở trên các cặp cọc xiên phải đợc xác định theo 9.2.2 Kích thớc kết cấu phần trên.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Chiều rộng dầm của kết cấu phần trên của bến hở trên các cặp cọc xiên thay đổi phụ thuộc vào phơng pháp liên kết giữa các đầu cọc xiên, nhng thông thờng nó rộng hơn so với những cọc đứng.
10.2.3 Bố trí đệm tựa tàu và bích neo
Bố trí đệm tựa tàu và bích neo phải đợc xác định theo 9.2.3 Bố trí đệm tựa tàu và bÝch neo.
10.3 Ngoại lực tác động vào bến hở trên các cặp cọc xiên 10.3.1 Ngoại lực thiết kế
Ngoại lực tác động vào bến hở trên các cặp cọc xiên phải đợc xác định theo mục 9.3.1 Ngoại lực thiết kế.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Khi thiết kế cọc cho một bến hở trên các cặp cọc xiên, tải trọng bản thân 21kN/m2 có thể đợc sử dụng nh là trọng lợng của kết cấu phần trên bê tông cốt thép.
10.3.2 Tính toán phản lực đệm tàu
Tính toán phản lực đệm tàu phải đợc thực hiện theo 9.3.2 Tính toán phản lực đệm tàu.
10.4 Các giả thiết liên quan đến đất đáy biển 10.4.1 Xác định độ nghiêng mái dốc
Việc xác định độ nghiêng của mái dốc phía dới kết cấu phần trên phải đợc thực hiện theo 9.4.1 Xác định mái dốc.
10.4.2 Mặt đất giả định
Tham khảo mục 9.4.2 Mặt đất giả định.
10.5 Xác định lực tác động vào cọc và tiết diện của cọc.
10.5.1 Lực ngang truyến vào đầu các cặp cọc xiên (Điều 70, khoản1 Thông báo) Những lực ngang đợc truyền vào đầu của các cặp cọc xiên của bến trên các cặp cọc xiên cần đợc tính toán phù hợp với tiết diện, góc xiên, và chiều dài của các cặp cọc xiên. Trong tính toán này, giả định rằng các lực ngang đều do các cặp cọc xiên chịu.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Khi tiết diện và /hoặc góc nghiêng giữa các cọc khác nhau thì lực ngang phải truyền vào đầu của từng cặp của các cặp cọc xiên phải đợc tính toán theo công thức (10.5.1) hay là (10.5.2) (xem H×nh T-10.5.1).
- VIII. 84 - -
(a) Khi các cọc có thể đợc xem hoàn toàn nh các cọc chống
Khi không yêu cầu xét đến góc quay của bản mặt bến C H
H C
i i i
i = ∑ (10.5.1)
Khi yêu cầu xét đến góc quay của bản mặt bến
x eH C
x H C
C H C
i i i i i i i
i
i = ∑ + ∑ (10.5.2)
Víi
H θ E cos A cos l E A
l
) (
C Sin
1 i 2 1 i 1 i
2 2 i i 2 1 i 1 i
1 i
2 i 1 i 2
i θ
θ θ +
=
H : Lực nằm ngang tác động lên bản mặt bến (N/m)
Hi : Lực nằm ngang truyền vào cặp thứ i của các cặp cọc xiên (N/m)
e : Khoảng cách giữa tâm của nhóm cặp cọc xiên và điểm lực ngang tác động (m) x i: Khoảng cách giữa cặp thứ i của các cặp cọc xiên và đờng tim của nhóm cặp cọc
xiên (m)
l : Chiều dài toàn bộ của cọc (m); khi chịu lực nhổ, phải dùng chiều dài l của cọc ma sát.
Ai : Tiết diện ngang của cọc của cặp thứ i của các cọc xiên (m2) Ei : Mô đun đàn hồi của cọc của cặp thứ i của các cặp cọc xiên (N/ m2) θi1, θi2 : Góc giữa các cọc của cặp cọc thứ i làm với mặt phẳng đứng (0)
Các chỉ số 1 và 2 là số hiệu của cọc trong một đôi cọc của các cặp cọc xiên.Tọa độ của đờng tim của nhóm các cặp cọc xiên có thể tính từ biểu thức ∑iCiξi/ ∑iCi.Giá trị ξi là toạ độ của từng cặp trong các cặp cọc xiên theo phơng của tuyến mặt bến kể từ gốc toạ độ đã dùng.
(b) Khi các cọc đợc coi là cọc ma sát hoàn toàn Đất cát
Dùng công thức (10.5.1) và (10.5.2) nhng thay li bằng (2li + λi) / 3 §Êt dÝnh
Dùng công thức (10.5.1) và (10.5.2) nhng thay li bằng (2li + λi) / 2 Víi :
λi : Chiều dài đoạn của cọc thứ i mà ma sát không có tác động hiệu quả (m) li : Tổng chiều dài của cọc thứ i (m)
- VIII. 85 -
x1 x2
x3 x4
H Cọc thẳng đứng Lùc ngang
H
Cọc xiên
Hình 10.5.1: Khoảng cách giữa đờng tim của nhóm cặp cọc xiên và từng cặp của các cặp cọc xiên.
2) Khi tất cả các mặt cắt ngang, góc nghiêng, và chiều dài của các cặp cọc xiên đều bằng nhau, lực nằm ngang truyền lên các cặp cọc xiên tơng ứng đợc tính theo công thức (10.5.3) và (10.5.4) (a) Khi không yêu cầu xét góc xoay của bản mặt bến
n : là số đôi cọc
(b) Khi yêu cầu xét góc xoay của bản mặt bến
x eH H x
n H 1
i 2 i i
i = + ∑ (10.5.4)
10.5.2 Tải trọng thẳng đứng truyền vào đầu của các cặp cọc xiên
Tải trọng thẳng đứng truyền vào đầu mỗi cặp của các cặp cọc xiên cần đợc tính toán phù hợp có xét đến bố trí và kết cấu của các cọc cũng nh các ngoại lực tác động lên bÕn.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Đối với lực nén tác động vào cọc do mỗi tải trọng thẳng đứng thì phản lực tính toán có thể bằng cách giả định kết cấu phần trên nh dầm đơn giản tựa trên các cọc.
10.5.3 Lực nén và lực nhổ của các cặp cọc xiên
Lực nén và lực nhổ ở mỗi đôi của các cặp cọc xiên phải đợc tính toán phù hợp dựa cơ
sở trên các tải trọng thẳng đứng và theo phơng ngang đã đợc quy định khi xét đến việc khai thác bến.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Lực nén và lực nhổ của mỗi cọc xiên có thể đợc tính theo Phần V, 4.3.6 Khả năng chịu lực ngang của cọc đôi khi sử dụng (a) lực ngang truyền cho từng cặp của các cặp cọc xiên đợc tính theo 10.5.1 Lực ngang truyền vào đầu của các cặp cọc xiên và (b) lực thẳng đứng truyền vào
đầu của các cặp cọc xiên đợc tính theo 10.5.2 Lực thẳng đứng truyền vào đầu các cặp cọc xiên.
(2) Lực nén của mỗi cọc thẳng đứng trong bến hở trên các cặp cọc xiên phải đợc xác định nh phản lực tính theo 10.5.2 Tải trọng thẳng đứng truyền vào đầu các cặp cọc xiên.
10.5.4 ứng suất tiết diện của cọc
ứng suất tiết diện của cọc phải đợc tính toán phù hợp bằng cách xem mỗi cọc nh một cọc chịu lực dọc trục và chịu mô men uốn.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) ứng suất tiết diện của mỗi cọc thẳng đứng phải đợc tính nh một cọc chịu tải trọng dọc trục, còn của các cặp cọc xiên cần tính toán nh một cọc chỉ chịu tải trọng dọc trục hoặc chịu tải trọng dọc trục và chịu mô men uốn, (xem ở 9.5.5 ứng suất của cọc)
(2) Sức chịu tải của các cọc xiên có thể đợc tính toán theo chỉ dẫn trong [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) hoặc (2) trong “Phần V, 4.3.6 Khả năng chịu lực ngang của các cọc đôi”. Khi sử dụng phơng pháp quy định ở (1), đề nghị giảm ứng suất cho phép của cọc từ 20% đến 30% theo quy định trong 9.5.5 ứng suất tiết diện của cọc [Chỉ dẫn kỹ thuật] (3) hoặc nhằm trung lập những tác động của mô men uốn và ứng suất phụ mà đã bỏ qua trong phơng pháp thiết kế này.
(3) Các cặp cọc xiên thờng có góc xiên theo phơng vuông góc với tuyến mép bến dạng hở. Bởi vậy, nó thờng đợc thiết kế nh là một cọc chịu lực dọc trục đối với ngoại lực vuông góc với tuyến mép bến. (Xem 10.6 Kiểm tra khả năng của bến theo phơng tuyến bến)
(4) Bến kiểu hở trên các cặp cọc xiên thờng đợc xây dựng trên đất có sức chịu tải tốt. Bởi vậy, cọc phải đợc thiết kế cẩn thận bằng cách kiểm tra ảnh hởng của các ứng suất do va đập, do uốn dọc và những tác động khác khi đóng cọc (xem ở Phần V, 4.5.1 Kiểm tra tải trọng trong quá trình x©y dùng)
- VIII. 86 - -
(10.5.3)
10.6 Kiểm tra khả năng của bến theo phơng tuyến bến
(1) Khi các cặp cọc xiên đợc bố trí để chịu lực tác động vào bến theo phơng tuyến bến, khả năng của bến theo phơng tuyến bến cần đợc xác định theo phơng pháp mô tả trong 10.5 Xác định các lực tác động vào cọc và tiết diện của cọc , theo cách giống nh để kiểm tra khả năng theo phơng vuông góc tuyến bến.
(2) Khi không có các cặp cọc xiên đợc bố trí để chịu lực tác động vào bến theo hớng tuyến bến, kiểm tra khả năng của bến về cơ bản phải đợc thực hiện theo 9.5 Thiết kế cọc theo các giống nh cách đã làm cho bến kiểu hở trên các cọc đứng.
10.7 Chiều dài chôn của cọc xiên
Sức chịu tải của cọc xiên phải đợc kiểm tra theo 9.5.6 Kiểm tra chiều sâu chôn cho sức chịu tải và 9.5.7 Kiểm tra chiều dài chôn cho sức chịu lực ngang.
10.8 Thiết kế phần chắn đất
Việc thiết kế phần chắn đất phải đợc thực hiện theo 9.7 Thiết kế phần chắn đất.
10.9 Kiểm tra ổn định trợt cung tròn
Kiểm tra ổn định trợt cung tròn phải đợc thực hiện theo 9.8 Kiểm tra ổn định trợt cung tròn.
10.10 ThiÕt kÕ chi tiÕt
Việc thiết kế chi tiết dầm mũ và bản nối cần đợc thực hiện theo 9.9 Thiết kế chi tiết.
- VIII. 87 -