ĐỒ án nền MÓNG MÓNG cọc bê TÔNG cốt THÉP CHẾ tạo sẵn

THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

LÝ THUYẾT THỐNG KÊ

1.1.1 Xử lý số liệu thống kê địa chất:

Hồ sơ khảo sát địa chất là yếu tố quan trọng trong thiết kế nền móng, yêu cầu số lượng hố khoan và mẫu đất lớn Việc lựa chọn chỉ tiêu đại diện cho từng lớp đất là cần thiết để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của nền móng.

Ban đầu khi khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổoi màu sắc, độ mịn của hạt mà ta phân chia thành từng lớp đất

Theo TCXD 45-78, lớp địa chất công trình được xác định khi các giá trị cơ lý của nó có hệ số biến động  nhỏ Do đó, cần loại bỏ những mẫu có số liệu chênh lệch lớn so với giá trị trung bình của đơn vị địa chất.

Do đó, thống kế địa chất là một việc làm rất quan trọng trong tính toán nền móng

1.1.2 Phân chia đơn nguyên địa chất:

Chúng ta dựa vào hệ số biến động phân chia đơn nguyên

Hệ số biến động  có dạng như sau:

Trong đó: Giá trị trung bình của một đặc trưng: 𝐴̅ = ∑ 𝑛 𝑖=1 𝐴 𝑖

𝑛 Độ lệch toàn phương trung bình: 𝜎 = √ 1

Với: A i – là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng n – số lần thí nghiệm

1.1.2.2 Qui tắc loại trừ các sai số:

Trong một tập hợp mẫu của lớp đất, nếu hệ số biến động  ≤ [], thì mẫu được coi là đạt yêu cầu Ngược lại, cần loại trừ các số liệu có sai số lớn để đảm bảo độ chính xác.

Trong đó []: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong QPXD 45-78 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang2 Đặc trưng của đất Hệ số biến động []

Trọng lượng riêng 0.05 Độ ẩm tự nhiên 0.15

Chỉ tiêu sức chống cắt 0.30

Cường độ nén một trục 0.40

Kiểm tra thống kê, loại trừ số lớn Ai theo công thức sau:

|𝐴̅ − 𝐴 𝑖 | ≥  𝜎 𝐶𝑀 Trong đó ước lượng độ lệch

Và  là chỉ tiêu thống kê phụ thuộc số mẫu thí nghiệm n: n 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng của đất được xác định là giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ, ngoại trừ lực dính đơn vị c và góc ma sát trong 𝜑.

Các giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát được xác định qua phương pháp bình phương cực tiểu, dựa trên mối quan hệ tuyến tính giữa ứng suất pháp 𝜎𝑖 và ứng suất tiếp cực hạn 𝜏𝑖 trong các thí nghiệm cắt tương đương Công thức mô tả mối quan hệ này là 𝜏 = 𝜎.𝑡𝑎𝑛𝜑 + 𝑐.

Lực dính đơn vị tiêu chuẩn c tc và góc ma sát trong tiêu chuẩn 𝜑 𝑡𝑐 được xác định theo công thức sau:

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang3

Để nâng cao độ an toàn cho sự ổn định của nền chịu tải, cần thực hiện một số tính toán ổn định với các đặc trưng tính toán cụ thể.

Trong QPXD 45-78, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo công thức sau:

Trong đó: A tc : là giá trị đặc trưng đang xét k d : hệ số an toàn về đất

Hệ số an toàn cho cường độ chịu nén một trục tức thời được xác định dựa trên lực dính (c), góc ma sát trong (𝜑) và trọng lượng đơn vị (𝛾), với giá trị k_d = 1.

Trong đó: 𝜌 là chỉ số độ chính xác được xác định như sau:

Với lực dính (c) và hệ số ma sát (𝑡𝑎𝑛𝜑), ta có: 𝜌 = 𝑡 𝛼 𝜈 Để tính toán , giá trị độ lệch toàn phương trung bình xác định như sau:

𝑛−2∑ 𝑛 𝑖=1 (𝜎 𝑖 𝑡𝑎𝑛𝜑 𝑡𝑐 + 𝑐 𝑡𝑐 − 𝜏 𝑖 ) 2 Với trọng lượng riêng 𝛾 và cường độ chịu nén một trục Rc:

Trong đó: tα – hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy α

+ Khi tính nền theo biến dạng thì α = 0.85 + Khi tính nền theo cường độ thì α = 0.95

Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong một khoảng:

Tuỳ theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dấu (+) hoặc dấu (-) để đảm bảo an toàn hơn

Khi tính toán nền theo cường độ và ổn định thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH I (nằm trong khoảng lớn hơn α = 0.95)

Khi tính toán nền theo biến dạng thì ta lấy các đặc trưng tính toán theo TTGH II (nằm trong khoảng nhỏ hơn α = 0.85)

PHẦN THỐNG KÊ

CÔNG TRÌNH: KHU Ở CAO TẦNG YORAL GARDEN 1 ĐỊA ĐIỂM: QUẬN 7, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Kết quả thống kê tính toán trong file excel, lấy lớp đất số 1 và3 tính toán ví dụ:

1.2.1 LỚP 1:Bùn sét lấn hữu cơ (OH), trạng thái chảy với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau:

- Lực dính đơn vị: C=0.067 Kg/cm2

1.2.1.1Dung trọng tự nhiên của đất 𝜸 𝒘 (g/cm 3 ):

STT SỐ HIỆU MẪU γ w (g/cm 3 ) |γ w - γ wtb | (γ w - γ wtb ) 2 GHI CHÚ

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝛾̅ − 𝛾 𝑖 | ≤  𝜎 𝐶𝑀

Xác suất độ tin cậy α = 0.95 Tra bảng, ta được tα = 1.81

1.2.1.2Dung trọng khô của đất 𝜸 𝒌 (g/cm 3 ):

STT SỐ HIỆU MẪU γ k (g/cm 3 ) |γ k – γ ktb | (γ k – γ ktb ) 2 GHI CHÚ

1.2.1.3Độ ẩm tự nhiên của đất W (%):

STT SỐ HIỆU MẪU ĐỘ ẨM W (%) |W i - W tb | (W i - W tb ) 2 GHI CHÚ

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑊̅ − 𝑊 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

1.1.2.4Tỷ trọng của đất G s (g/cm 3 ):

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝐺̅ − 𝐺 𝑠𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑒̅ − 𝑒 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝐿𝐿̅̅̅ − 𝐿𝐿 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑃𝐿̅̅̅̅ − 𝑃𝐿 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑃𝐼̅̅̅ − 𝑃𝐼 𝑖 | ≤  𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |̅ − 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |c̅ − c 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

1.2.2 LỚP 3:Sét dẻo (CL), trạng thái chảyvới các tính chất cơ lý đặc trưng như sau:

- Lực dính đơn vị: C=0.225 Kg/cm2

1.2.2.1Dung trọng tự nhiên của đất 𝜸 𝒘 (g/cm 3 ):

STT SỐ HIỆU MẪU γ w (g/cm 3 ) |γ w - γ wtb | (γ w - γ wtb ) 2 GHI CHÚ

1.2.2.2 Dung trọng khô của đất 𝜸 𝒌 (g/cm 3 ):

STT SỐ HIỆU MẪU γ k (g/cm 3 ) |γ k – γ ktb | (γ k – γ ktb ) 2 GHI CHÚ

1.2.2.3 Độ ẩm tự nhiên của đất W (%):

STT SỐ HIỆU MẪU ĐỘ ẨM W (%) |W i - W tb | (W i - W tb ) 2 GHI CHÚ

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑊̅ − 𝑊 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

1.2.2.4 Tỷ trọng của đất G s (g/cm 3 ):

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝐺̅ − 𝐺 𝑠𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑒̅ − 𝑒 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝐿𝐿̅̅̅ − 𝐿𝐿 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑃𝐿̅̅̅̅ − 𝑃𝐿 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |𝑃𝐼̅̅̅ − 𝑃𝐼 𝑖 | ≤  𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |̅ − 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

 Tất cả các mẫu điều thoả điều kiện |c̅ − c 𝑖 | ≤ 𝜎 𝐶𝑀

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÓNG BĂNG CÓ SƯỜN

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG BĂNG THEO SỐ LIỆU THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

Bảng tổng hợp tải trọng

Cột N tt (kN) M tt (kNm) H tt (kN) N tc (kN) M tc (kNm) H tc (kN)

MẶT BẰNG MÓNG CÔNG TRÌNH

- Bêtông B20(M250) có Rb.5MPa, Rbt=0,9MPa, Eb'x10 3 MPa

- Cốt thép nhóm AII có Ra(0MPa, Rsw = 225 Mpa, Es = 21 x 10 4 Mpa

- Trọng lượng trung bình giữa bê tông và đất: γtb = 22 kN/m 3

2.1.2Chọn chiều sâu đặt móng:

Chọn chiều sâu đặt móng Df=1.8m.

2.1.3Xác định kích thước đáy móng băng:

Chiều dài mỗi đầu thừa : lthừa=1/4lnhịp÷1/3 lnhịp =1m÷1,3m

Tổng chiều dài móng băng: L"m

Giả sử bề rộng móng băng b=1m

Sức chịu tải tiêu chuẩn đất nền: II m m 1 tc 2 II f II * II

⇒ Bề rộng móng quá lớn không thể bố trí các móng còn lại được Ta phải chọn phương án gia cố nền móng

GIA CỐ NỀN MÓNG

2.2.1 Một số đặc điểm của nền đất yếu:

Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 –

Đất có tính chất nén lún lớn với áp lực 1kg/cm2 và hệ số nén a lớn hơn 0,001 kPa-1 Hệ số rỗng e vượt quá 1,0, trong khi độ sệt B lớn hơn 1 Mô đun biến dạng E nhỏ hơn 5000 kN/m2, cho thấy khả năng chống cắt C và khả năng thấm nước đều thấp Ngoài ra, hàm lượng nước trong đất cao với độ bão hòa nước G lớn hơn 0,8, cùng với dung trọng nhỏ.

Các loại nền đất yếu chủ yếu và thường gặp

- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp;

Đất bùn là loại đất hình thành trong môi trường nước, có thành phần hạt rất mịn và luôn ở trạng thái no nước Đặc điểm nổi bật của đất bùn là hệ số rỗng lớn, dẫn đến khả năng chịu lực kém.

Đất than bùn là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, hình thành từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong các đầm lầy, với hàm lượng hữu cơ dao động từ 20% đến 80%.

Cát chảy là loại cát mịn với cấu trúc hạt rời rạc, có khả năng bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể Khi loại đất này chịu tải trọng động, nó chuyển sang trạng thái chảy, được gọi là cát chảy.

- Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sụt

2.2.2 Gia cố nền đất bằng cọc xi măng - đất:

Lớp đất yếu bao gồm lớp 1

Trạng thái tự nhiên của các lớp đất này thành phần chính là Bùn sét, xám xanh đen, trạng thái chảy

Công trình không ngập trong nước

Móng đặt ở lớp 1 Sử dụng móng băng

Sử dụng công nghệ Dry Jet-mixing

- Ta tiến hành gia cố nền đất lớp 1dưới chân đáy móng

- Vì để tăng khả năng chịu tải của nền, cũng như giảm độ lún nên ta bố trị các cọc đều theo lưới hình vuông

- Khoảng cách giữa các cọc là 1.5 m

Tính toán theo quan điểm như nền tương đương:

- Chiều dài cọc bằng chiều dài lớp đất yếu

Dựa trên hình vẽ ta thấy , bố trí theo hình vuông

Ta có : tính cho 1 ô mặt nền công trình kích thước 1.5m ×1.5m cũng như tính cho toàn bộ công trình

- AsDiện tích đất nền thay thế bằng cọc xi măng đất

- Ap Diện tích đất nền của công trình

(1 ) ' as coc as nen td as coc as nen td

Ctd as Ccoc as Cnen

Etd as Ecoc as Enen as coc as nen td

Bảng giá trị của lớp đất nền sau khi gia cố lại

Với các giá trị ( theo sách Cọc đất xi măng – GS TS Nguyễn Viết Trung Mục 6.2 – lớp đất thứ 2)

Các chỉ tiêu của đất yếu

Trạng thái độ nén lún a Độ sệt hệ số rỗng e mô đun biến dạng E kết luận

Bùn sét lẫn hữu cơ (OH), trạng thái chảy

Sét lẫn hữu cơ (OH), trạng thái dẻo chảy

(CL), trạng thái dẻo cứng

Cọc dat xi măng Đất tự nhiên Nền tương đương lớp 1

E(kN/m2) 20000 E(kN/m2) 609 E(kN/m2) 3052.1 γ(kN/m2) 19 γ(kN/m2) 14.6 γ(kN/m2) 15.2 φ 30 φ 2.28 Φ 6.14 c(kN/m2) 100 c(kN/m2) 6.7 c(kN/m2) 18.5

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÓNG BĂNG THEO NỀN GIA CỐ

Cột N tt (kN) M tt (kNm) H tt (kN) N tc (kN) M tc (kNm) H tc (kN)

MẶT BẰNG MÓNG CÔNG TRÌNH

- Bêtông B20(M250) có Rb.5MPa, Rbt=0,9MPa, Eb'x10 3 MPa

- Cốt thép nhóm AII có Ra(0MPa, Rsw = 225 Mpa, Es = 21 x 10 4 Mpa

- Trọng lượng trung bình giữa bê tông và đất: γtb = 22 kN/m 3

2.3.2Chọn chiều sâu đặt móng:

Chọn chiều sâu đặt móng Df=1.8m

Móng được đặt lên lớp 1 có các tính chất cơ lý: Độ ẩm : W.38%

Dung trọng tự nhiên : γ= 15.2kN/m 3

Dung trọng đẩy nổi : γđn = 6.6kN/m 3

Lực dính đơn vị : c.5 kN/m 2

2.3.3Xác định kích thước đáy móng băng:

Chiều dài mỗi đầu thừa : lthừa=1/4lnhịp÷1/3 lnhịp =1m÷1,3m

Tổng chiều dài móng băng: L"m

Giả sử bề rộng móng băng b=1m

2.3.4 Kiểm tra điều kiện cho móng

Sức chịu tải tiêu chuẩn đất nền: II m m 1 tc 2 II f II * II

2.3.4.1 Kiểm tra điều kiện ổn định: max min

; 1.2 ; 0 tc II tc II tc

 Áp lực tiêu chuẩn trung bình tác dụng lên đáy móng:

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên đáy móng: p max/min tc =∑ N tc

∑ M tc = ∑ M i tc + ∑ H i tc × h m + ∑ N i tc × x i = 1199.04(𝑘𝑁𝑚) p max/min tc = 3169.57

145.2 + 22 × 1.8 p tc max = 113.3 (kN/m 2 ), p tc min = 96.8 (kN/m 2 )

 p tc tb = 105.1 (kN/m 2 ) < RII = 108 (kN/m 2 ) p tc max = 113.3 (kN/m 2 ) < 1.2RII = 129.6 (kN/m 2 ) p tc min = 96.8 (kN/m 2 ) > 0

 Thỏa điều kiện ổn định nền, nền còn làm việc trong giới hạn đàn hồi

2.3.4.2 Kiểm tra điều kiện lún

SAp = 0.09 (m 2 )

 Chu vi tiết diện ngang cọc: u = 0.3 × 4 = 1.2 (m)

 Sơ bộ diện tích thép trong cọc: 4φ18 => As = 10.18 (cm 2 )

 A   Thỏa hàm lượng cốt thép trong cọc được lấy theo cấu tạo cho trường hợp nhà cao tầng [1% - 1.2%]

⇒suy ra mũi cọc cấm vào lớp đất số 4 là lớp cát mịn cấp phối kém, lẫn bụi mật độ chặt vừa

(kNm) H tt (kN) N tc (kN) M tc

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang 49

Lớp 1: Bùn sét lẫn hữu cơ

Lớp 2: Sét lẫn hữu cơ

Lớp 3: Sét dẻo, trạng thái dẻo cứng

Lớp 3a: Sét dẻo, trạng thái dẻo mềm

Lớp 4: Cát mịn caáp phoái keùm

3.1.3 Theo điều kiện vật liệu

Theo TCVN 10304 : 2014 (mục 7.1.6): Tất cả các phép tính toán cọc, móng cọc và nền móng phải dùng các đặc trưng tính toán của vật liệu và đất nền

Ta có: R u vl ,   ( R A b b  R A sn sn ) Trong đó :

R b : cường độ tính toán bêtông dùng làm cọc

R sn :cường độ tính toán của cốt thép

A b : Diện tích tiết diện ngang cọc (m 2 )

A sn :Diện tích tiết diện ngang cốt thép (m 2 ) φ :Hệ số uốn dọc

Xác định hệ số uốn dọc :

Bảng tính hệ số nền:

Bề dày lớp đất quanh cọc, li (m)

1 Bùn sét hữu cơ, trạng thái chảy IL=1.25 6.3 4000 25200

2 Sét lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy IL=0.93 1,6 5000 8000

3 Sét dẻo, trạng thái dẻo cứng IL=0.33 5.8 14000 81200

3a Sét dẻo, trạng thái dẻo mềm IL=0.56 2.3 11000 25300

4 Cát mịn cấp phối kém, mật độ chặt vừa e = 0,687 3.2 10000 32000

(Hệ số K lấy theo bảng A.1 trang 72, TCXD 10304:2014)

Moment quán tính tiết diện ngang của cọc:

Chiều rộng quy ước của cọc: bp = 1.5d+0.5 = 1.5x0.3+0.5 =0.95 m (vì d < 0.8m)

c: Hệ số điều kiện làm việc, cọc độc lập c = 3

Chiều dài cọc trong đất tính đổi: 1 0 2 0 2 2.96

⇒ Sức chịu tải theo vật liệu

Ru,vl= φ×(Rb×Ab+ Rsn×Asn)

Ab : Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc

3.1.4 Theo điều kiện đất nền

3.1.4.1 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Theo TCVN 10304-2014, sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền ( 7.2.3 trang 27 )

Ab - là diện tích tiết diện ngang mũi cọc u - là chu vi tiết diện ngang cọc li - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ ”i”

 c - hệ số điều kiện làm việc của cọc  c 1

 cq - hệ số theo phương pháp đổ bê tông  cq 1( theo bảng 4, trang 26 TCVN 10304 - 2014)

Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất được xác định là cf = 0.5, theo bảng 4 trong TCVN 10304 - 2014 Cường độ sức kháng cắt của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, ký hiệu là fi, được lấy theo bảng 3 (trang 25, TCVN 10304 - 2014) Đối với cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, ký hiệu là qb, giá trị này được xác định theo bảng 2 (trang 22, TCVN 10304 - 2014).

- Cường độ sức kháng dưới mũi cọc tại lớp đất số 4 cát mịn chặt vừa, ứng với chiều sâu mũi cọc là 21.7m ( tra bảng 2, trang 23- 24, TCVN 10304 – 2014 )

Bảng tính sức kháng hông của đất theo chỉ tiêu cơ lý

Tên lớp Loại đất Độ sâu(m) Độ sâu Li Độ sệt γcf fi γcffiLi

2 Sét hữu cơ,xám đen -8,8 -10,4 -9,6 1,6 0,93 1 7 5,6

Sét dẻo, xám xanh -10,4 -12,4 -11,4 2 0,33 1 45 45 Sét dẻo, xám xanh -12,4 -14,4 -13,4 2 0,33 1 46 46 Sét dẻo, xám xanh -14,4 -16,2 -15,3 1,8 0,33 1 48 43,2

Sét dẻo, xám xanh -16,2 -18,2 -17,2 2 0,56 1 24,5 24,5 Sét dẻo, xám xanh -18,2 -18,5 -18,35 0,3 0,56 1 25 3,75

 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

3.1.4.2 Sức chịu tải cọc theo cường độ đất nền

Theo TCVN 10304-2014, sức chịu tải của cọc khoang nhồi theo chỉ tiêu cường độ đất nền ( G.2 trang 80 ) cu b b i i

 Ab - là diện tích tiết diện ngang mũi cọc

 u - là chu vi tiết diện ngang cọc

 li - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ ”i”

 Sức kháng cắt mũi cọc qb

- Đối với đất dính cường độ sức kháng cắt không thoát nước dưới mụi cọc

Thông thường lấy N c ' 9 cho cọc đóng, đối với cọc khoan nhồi đường kính lớn lấyN c ' 6

- Đối với đất rời ( c = 0 ) cường độ sức kháng cắt dưới mụi cọc

Áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc, ký hiệu là q  ,p, được xác định bằng ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại vị trí mũi cọc.

Nếu chiều sâu mũi cọc nhỏ hơn ZL, giá trị q  ' , p được xác định theo áp lực lớp phủ tại độ sâu mũi cọc Ngược lại, nếu chiều sâu mũi cọc lớn hơn ZL, giá trị q  ' , p sẽ được lấy theo áp lực lớp phủ tại độ sâu ZL Các giá trị ZL và hệ số k cùng N q ' có thể được tra cứu trong Bảng G.1, theo tiêu chuẩn AS 2159-1978 (tỷ số ZL/D).

 Sức kháng cắt do ma sát trên thân cọc f i

- Đối với đất dính cường độ sức kháng cắt không thoát nước trên thân cọc trong lớp thứ i xác định theo phương pháp 

Trong đó: cu,i - là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất thứ “ i “

Hệ số α phụ thuộc vào đặc điểm của lớp đất nằm trên lớp đất dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc Ngoài ra, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định cu cũng là những yếu tố quan trọng, có thể tham khảo qua đồ thị G1 trong phụ lục G.

- Đối với đất rời (c = 0 ) cường độ sức kháng cắt trung bình trên thân cọc trong lớp thứ “i” xác định theo phương pháp 

, tan i i v z i f k  Trong đó : k i - hệ số áp lực ngang của đất lên thân cọc

 v z - ứng suất hữu hiệu theo phương đứng trung bình trong lớp thứ “ i “

Góc ma sát giữa đất và cọc tại lớp đất thứ i, ký hiệu là δi, thường được xác định bằng góc ma sát trong φi của đất tương ứng với trạng thái giới hạn I, đặc biệt trong thiết kế cọc bê tông.

Theo công thức đã nêu, cường độ sức kháng trên thân cọc sẽ tăng khi độ sâu tăng, nhưng chỉ đến một giới hạn ZL nhất định, khoảng 15 đến 20 lần đường kính cọc (d), sau đó sẽ không tăng thêm Do đó, cường độ sức kháng trên thân cọc trong đất rời có thể được tính toán dựa trên những thông số này.

Trên đoạn cọc có độ sâu nhỏ hơn ZL, f i k i  v z ' , tan i Trên đoạn cọc có độ sâu lớn hơn ZL, f i k i  v zL ' , tan i

Bảng 6.1 Bảng thông số từ thí nghiệm cắt trực tiếp

Trong quá trình tra cứu thông số cu trong hồ sơ địa chất, các lớp 1, 2, 3 được xem xét, trong khi lớp 3a không có cu Do đó, ta áp dụng công thức cu = 6.25 NSPT, với NSPT là chỉ số SPT Ở trạng thái tức thời, lực dính cu trong lớp 4 tương đối nhỏ, vì vậy để đơn giản hóa tính toán và đảm bảo an toàn, sinh viên đã bỏ qua thành phần lực dính cu trong lớp cát mịn này.

Cường độ sức kháng mũi cọc đóng trong trạng thái chặt vừa được xác định theo bảng G.1 trang 82 TCVN 10304 Ứng suất hữu hiệu tại mũi cọc trong lớp đất số 4, là cát chặt vừa, khi độ sâu mũi cọc cắm vào lớp đất đạt 3.2 m, lớn hơn ZL = 0.38 x 2.4 m (ZL tra bảng G.1 trang 82 TCVN).

10304) ⇒ giá tri q  ' ,p bằng áp lực lớp phủ tại độ sâu ZL

N q  ( cọc đóng trạng thái chặt vừa, bảng G.1 trang 82 TCVN 10304)

 Cường độ sức kháng dưới mũi cọc

- Cường độ sức kháng do ma sát hông Lớp 1 , lớp 2, lớp 3 và lớp 3a là đất dính nên f i  c u i ,

Lớp 4 là lớp cát, lực dính c = 0 nên : Trên đoạn cọc có độ sâu 3.2 m > ZL=0.3x8=2.4m, f i k v zL , tan i

Bảng tính sức kháng do ma sát hông của các lớp đất

Lớp Độ sâu Độ sâu

L i C u,i  φ tanφ i σ' v,z K i f i f i L i m m M KN/m2 độ KN/m 2 KN/m 2 KN/m

 sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

3.1.5 Sức chịu tải cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Theo phụ lục G.1 TCVN 10304-2014, sức chịu tải cực hạn của cọc :

 Trong đó : k 1là hệ số, lấy k 1  40 / h d  400 đối với cọc đóng và k 1  120 đối với cọc khoan nhồi

N p - là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d phía dưới và 4d phía trên mũi cọc k 2 - là hệ lấy bằng 2,0 cho cọc đóng và 1 cho cọc khoan nhồi

N s i - là chỉ số SPT trung bình lớp thứ “i” trên thân cọc

Trong bài viết này, các ký hiệu được sử dụng bao gồm: u là chu vi tiết diện ngang của cọc; ls,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”; lc,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”; và qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, được xác định theo các phương pháp cụ thể.

Khi mũi cọc nằm trong đất rời qb = 300 Np cho cọc đóng (ép) và qb = 150Np cho cọc khoan nhồi

Khi mũi cọc nằm trong đất dính qb = 9cu cho cọc đóng và qb = 6cu cho cọc khoan nhồi

NP - là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc

, f s i - cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”:

10 3 s i s i f  N f c,i - cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”:

Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính (cu) có thể xác định từ chỉ số SPT, với công thức cu = 6.25Nci (kPa), trong đó Nci là chỉ số SPT trong đất dính Hệ số điều chỉnh fL phụ thuộc vào độ mảnh h/d của cọc đóng.

Ns,i- là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”

Hệ số điều chỉnh p cho cọc đóng được xác định dựa vào tỷ lệ sức kháng cắt không thoát nước cu và giá trị trung bình của ứng suất pháp hữu hiệu theo phương đứng, như thể hiện trong hình G.2a.

Mũi cọc cấm vào lớp đất số 4 đất rời nên lấy k 1  400( cọc đóng ép )

Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d phía dưới và 4d phía trên mũi cọc N p 22

Trong trường hợp này, cọc có lớp đất dính và đất rời Đối với lớp đất dính, hệ số fsi được tính theo công thức G5 hoặc G11 theo tiêu chuẩn 10304-2014 Chúng ta sẽ áp dụng công thức G5, với f i = α c u i.

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang 60 Đối với đất rời được áp dụng theo công thức: fi= k2 x Ns,i

Bảng tính giá trị f i lớp đất dính và đất rời theo Meyerhof

Tên lớp Loại đất Độ sâu(m) Độ sâu

SPT cu,i kN/m 2 fi fiLi kN/m 2 kN/m

Bùn sét,xám đen -2,5 -4,5 -3,5 2 1 - - 16,90 16,9 33,8 Bùn sét,xám đen -4,5 -6,5 -5,5 2 1 - - 16,90 16,9 33,8 Bùn sét,xám đen -6,5 -8,5 -7,5 2 1 - - 16,90 16,9 33,8 Bùn sét,xám đen -8,5 -8,8 -8,65 0,3 1 - - 16,90 16,9 5,07

Sét dẻo, xám xanh -10,4 -12,4 -11,4 2 0,58 - - 89,40 51,85 103,7 Sét dẻo, xám xanh -12,4 -14,4 -13,4 2 0,58 - - 89,40 51,85 103,7 Sét dẻo, xám xanh -14,4 -16,2 -15,3 1,8 0,58 - - 89,40 51,85 93,334

Sét dẻo, xám xanh -16,2 -18,2 -17,2 2 0,99 - - 43,75 43,31 86,625 Sét dẻo, xám xanh -18,2 -18,5 -18,35 0,3 0,99 - - 43,75 43,31 12,994

Cát mịn, nâu đỏ -18,5 -20,5 -19,5 2 - 2 16 - 32 64 Cát mịn, nâu đỏ -20,5 -21,7 -21,1 1,2 - 2 21 - 42 50,4

 Sức chịu tải cực hạn theo Meyerhof

Mũi cọc nằm trong lớp đất số 4 đất rời nên qb= 300Np( cọc đóng hoặc ép ) (trang 83 tiêu chuẩn 10304-2014)

Ta có sức kháng mũi 300 300 22 6600(kN/ m ) 2

Với N p là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc p 22

Hệ số điều chỉnh cho cọc (αp) được xác định theo biểu đồ trong Hình G.2a của tiêu chuẩn 10304-2014, trong khi hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng (fL) được xác định theo biểu đồ trong Hình G.2b của cùng tiêu chuẩn.

Giá trị cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i: fci= αpfLcu,i

Bảng tính giá trị ma sát hông của các lớp đất dính theo công thức Nhật Bản

Tên lớp Loại đất Độ sâu(m) Độ sâu TB(m)

2 Sét hữu cơ,xám đen -8,8 -10,4 -9,6 5,4 51,8 0,46 1,6 0,8

Bảng tính giá trị ma sát hông của lớp đất rời theo công thức Nhật Bản

Tên Loại đất Độ sâu(m) Độ Lsi Nsi fsi fsiLi

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang 62 lớp sâu

Cát mịn, nâu đỏ -18,5 -20,5 -19,5 -2,0 16 53,3 106,67 Cát mịn, nâu đỏ -20,5 -21,7 -21,1 -1,2 21 70 84

Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i: fsi= 10 ,

 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo công thức nhật bản

Bảng tổng hợp sức chịu tải cực hạn

Sức chịu tải ( kN ) Sức chịu tải cực hạn R c u , (kN) R c,k R c u , min

Sức chịu tải theo vật liệu 1485.7

Theo chỉ tiêu cơ lý 462.6

Theo cường độ đất nền 896.69

Sức chịu tải của cọc theo cơ lí là nhỏ nhất Vậy ta chọn sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lí là sức chịu tải của cọc

⇒ Sức chịu tải thiết kế của cọc: Rc,d= 462.6 264

TÍNH TOÁN MÓNG B3

3.2.2 Tính toán sơ bộ số lượng cọc

Số lượng cọc ước lượng:

Vậy ta chọn số cọc bố trí là n = 4 cọc

N tt : tải trọng thẳng đứng

Rcu: sức chịu tải tính toán của một cọc

: hệ số xét tới ảnh hưởng của mômen, lấy từ 1.21.5 tùy theo giá trị mômen Ở đây lấy =1.4

Bố trí cọc cách nhau 1 khoảng tối thiểu là 3d

Khoảng cách từ tim hàng cọc ngoài cùng đến mép đài chọn là 300 mm

Kích thước đài cọc và bố trí cọc sơ bộ

KIỂM TRA THIẾT KẾ SƠ BỘ

3.3.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc trong móng

Ta kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc với tổng lực dọc tính toán (N), moment (M), lực ngang (H) Điều kiện kiểm tra: P max Rcu,P min  0

Chiều cao đài chọn sơ bộ là 1m

Trọng lượng bản thân đài: Gđ = 1.12511.5 2 = 507 (kN)

Dời các lực từ chân cột về trọng tâm đáy đài cọc ta được:

Tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén nhiều nhất: max max

Trong bài viết này, n đại diện cho số lượng cọc trong đài Khoảng cách tối đa từ trục của hàng cọc chịu nén nhiều nhất đến trục đi qua trọng tâm đài được ký hiệu là max x n Bên cạnh đó, xi là khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài.

P max = 248.1 (kN)< Rtk &4 (kN) max min

Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu tải

3.3.2 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm:

 s=0.9m: khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 cọc tính từ tâm cọc

 n2: số cọc trong mỗi hàng n 2 2

Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc:

0.7952 4 264 839.7kN 720 kN nh tt c c tk

3.3.3 Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước

Do tải truyền xuống chân cột là tải trọng tính toán nên để có tải trọng tiêu chuẩn ta lấy tải tính toán chia cho hệ số 1,15

Bảng giá trị tải trọng tiêu chuẩn

tb - Góc ma sát trung bình của các lớp đất dọc theo chiều dài cọc (tính với trạng thái giới hạn II)

Diện tích móng khối quy ước:

Các tải trọng tiêu chuẩn tác dụng tại đáy móng lên khối quy ước:

+ Khối lượng cọc và đài móng

G1 = nAPLcb + AmHđb = 40.3 2 19.225 + 1.5 2 125 = 229.05 kN

AP: diện tích tiết diện ngang cọc

Am: diện tích đài móng

+ Trọng lượng đất trong móng khối quy ước (không kể trọng lượng cọc) với các i ở trạng thái giới hạn II

G2 =Fmq’i.hi = 9.81175.97 = 1726.3 (kN) + Trọng lượng cọc và đài chiếm chổ

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang 69 tc

M  M  H  h     kNm Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước: tc tc mq tb mq

 F max tc tc mq mq tc mq

P  F  W min tc tc mq mq tc mq

W - Moment chống uốn của móng khối quy ước

Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước theo các điều kiện sau:

P tc tc tc tc tb

Trong đó cường độ tiêu chuẩn của đất nền được xác định theo công thức:

Trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc của nền đất (m = 1)

i - Dung trọng đẩy nổi lớp đất thứ i từ đáy móng khối quy ước trở xuống

A, B, D - Hệ số phụ thuộc góc ma sát trong của lớp đất mũi cọc cắm vào (lớp đất số 4)

Mũi cọc tại lớp đất số 4 có: φII 0.75 o ( Bảng 14 TCVN 9362 -2012) => A

=1.221; B =5.875; D = 8.175 cII= 1.95 (kN/m 2 ) ( ở lớp 4: đất cát) γII.2 (kN/m 3 ): trọng lượng riêng trung bình của lớp đất nằm dưới mũi cọc theo TTGH II

→ Tất các điều kiện ổn định nền đều thỏa

⇒ Vậy nền dưới đáy móng khối quy ước thỏa các điều kiện về ổn định

Dùng phương pháp cộng lún từng lớp phân tố

Chia đất nền dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp có chiều dày hi= (0.4-0.6)b Chọn chiều dày mỗi lớp là 1.8m

Khi tính lún ta sử dụng diện tích của móng khối quy ước để tính Áp lực bản thân của đất tại đáy móng khối qui ước: bt ' i i l

SVTH: Nguyễn Minh Trí MSSV: 1442345 Trang 71 Áp lực gây lún tại đáy móng khối qui ước:

 gl = P tb tc  bt 249.4– 175.97 = 73.43 (kN/m 2 ) z gl k o gl

   ko là hệ số áp lực đất tra từ L/B và z/B ứng với trường hợp tải phân bố đều trên diện tích chữ nhật

Tính lún từng lớp phân tố :

Trong đó β = 0.8 là hệ số nở hông, Δp : ứng suất gây lún do tải trọng ngoài gây ra tại giữa lớp đất có bề dày 1.8m

Kết quả tính lún trình bày trong bảng sau :

Lớp Điểm Độ sâu điểm z

(kN/ m 2 ) Điều kiện E i Độ lún

* Điều kiện để dừng tính lún i) bt5 z gl

Vậy kích thước móng cọc thỏa điều kiện về độ lún

Ghi chú: Điểm số 0 là điểm nằm tại đáy khối móng quy ước

SƠ ĐỒ ỨNG SUẤT BẢN THÂN VÀ ỨNG SUẤT GÂY LÚN ±0.00

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐÀI CỌC

3.4.1 Kiểm tra điều kiện chọc thủng

Xác định hình tháp chọc thủng bằng cách mở góc 45 o từ mép ngoài chân cột xuống móng Cột đặt trên móng có tiết diện : bchc = 300300mm

Chọn a = 20 cm  chiều cao làm việc của đài ho = 100 -20 = 80 cm

Trên mặt bằng diện tích tháp chọc thủng sẽ là:

(bc+2ho)* (bc+2ho)= (0.3+1.6)* (0.3+1.6)= 1.9*1.9 m 2 Đồng thời ta thấy hình tháp chọc thủng bao trùm các cọc biên theo cả 2 phương đài cọc Vậy đài không bị chọc thủng

3.4.2 Tính cốt thép cho đài

Vì cọc không cần nhổ, nên không cần thiết kế thép cho lớp trên của đài cọc Thép được bố trí theo cấu tạo với đường kính 12mm và khoảng cách 200mm ở cả hai phương Cốt thép ở biên của đài cũng được chọn với cấu tạo tương tự Đối với thép ở cạnh dưới của đài, do cọc được sắp xếp đối xứng, chỉ cần tính toán cốt thép cho một phương, phương còn lại sẽ được bố trí giống như vậy.

Đài cọc hoạt động như một console ngàm ở mép cột, chịu tải trọng từ phản lực các đầu cọc Mô men tương ứng tại ngàm được tính theo công thức MI = Σri.Pi.

Mô hình tính moment uốn trong đài cọc

Thiên về an toàn lấy 2 cọc ngoài của hàng cọc biên có P2=P3=Pmax$8.1 kN

Diện tích cốt thép quá bé nên ta chọn thép theo cấu tạo Chọn  14@200 để bố trí (As

TÍNH CỐT THÉP TRONG CỌC

Trọng lượng bản thân cọc kể đến hệ số động khi cẩu lắp và dựng cọc

Tiêu đề	Đồ Án Nền Móng Cọc Bê Tông Cốt Thép Chế Tạo Sẵn
Tác giả	Nguyễn Minh Trí
Người hướng dẫn	Thầy Đỗ Thanh Hải
Trường học	Trường ĐHBK-TPHCM
Thể loại	đồ án

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	2,51 MB