Đồ án nền móng thống kê địa chất

Xử lý thống kê địa chất để tính toán nền móng Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng hố khoan nhiều và số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn.. Theo TCVN 9362-2012

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 3

1.1 Lý thuyết thống kê địa chất 3

1.1.1 Xử lý thống kê địa chất để tính toán nền móng 3

1.1.2 Phân chia đơn nguyên địa chất 3

a) Hệ số biến động 3

b) Qui tắc loại trừ các sai số 3

c) Đặc trưng tiêu chuẩn 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN 24

2.1 Số liệu nội lực tính toán, tiêu chuẩn thiết kế 24

2.2 Thông số địa chất 24

2.3 Thông số vật liệu 24

2.4 Chọn chiều sâu đặt móng 24

2.5 Xác định kích thước móng 24

2.6 Kiểm tra kích thước móng đã chọn 26

2.7 Theo điều kiện biến dạng lún 27

2.8 Điều kiện gây trượt 29

2.9 Xác định chiều cao móng 31

2.10 Theo phương cạnh dài 32

2.11 Theo phương cạnh ngắn 33

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 35

3.1 Số liệu nội lực tính toán, tiêu chuẩn 35

3.7 Kiểm tra kích thước móng 37

3.7.1 Theo điều kiện ổn định của đất nền 37

3.7.2 Theo điều kiện cường độ của đất nền 38

3.8 Theo điều kiện biến dạng lún 38

3.9 Xác định sơ bộ kích thước tiết diện ngang của móng 42

4 Kiểm tra điều kiện chống cắt của cánh móng 42

5 Sơ đồ tính, biểu đồ lực cắt, biểu đồ Momen 43

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

6 Tính toán và bố trí thép cho móng 50

6.1 Tính toán và bố trí thép cho dầm móng 50

6.2 Tính toán và bố trí thép cho bản móng 51

6.3 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm móng 52

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC 53

1 Số Liệu Tính Toán 53

1.1 Nội lực tại chân cột 53

1.2 Nội lực tiêu chuẩn 53

3 Tính sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304:2014 54

3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 54

3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 55

3.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 56

3.4 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT 57

4 Xác định sức chịu tải thiết kế 58

5 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 59

6 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc 59

7 Kiểm tra khả năng chịu tải (R ) dưới đáy móng khối qui ướctc 60 7.1 Xác định khối móng quy ước 61

7.2 Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất dưới khối móng quy ước 62 7.3 Tính lún cho khối móng quy ước 64

8 Kiểm tra xuyên thủng đài cọc 66

9 Tính toán cốt thép cho đài móng 66

10 Kiểm tra cẩu, lắp cọc 67

10.1 Kiểm tra quá trình vận chuyển 68

10.2 Kiểm tra cọc trong quá trình lắp dựng 68

10.3 Tính cốt thép móc treo 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1.1 Lý thuyết thống kê địa chất

1.1.1 Xử lý thống kê địa chất để tính toán nền móng

Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng hố khoan nhiều và số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn Vấn đề đặt ra là những lớp đất này ta phải chọn được chỉ tiêu đại diện cho nền

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

Theo TCVN 9362-2012 được gọi là một lớp địa chất công trình khi tập hợp các giá trị có đặc trưng cơ lý của nó phải có hệ số biến động đủ nhỏ Vì vậy ta phải loại trừ những mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên địa chất

Vậy thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng trong tính toán nền móng.

1.1.2 Phân chia đơn nguyên địa chất a) Hệ số biến động

Chúng ta dựa vào hệ số biến động ν phân chia đơn nguyên Hệ số biến động ν có dạng như sau:

ν = Trong đó: giá trị trung bình của một đặc trưng:

Ᾱ =

độ lệch toàn phương trung bình: σ =

với: Ai là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng n là số lần thí nghiệm

b) Qui tắc loại trừ các sai số

Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động ν ≤ [ν] thì đạt còn ngược lại thì ta phải loại trừ các số liệu có sai số lớn

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

Trong đó [ν]: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong TCVN 9362-2012 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng.

Đặc trưng của đất Hệ số biến động [ν]

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

c) Đặc trưng tiêu chuẩn

Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất là giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ Ᾱ , (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 trong được thực hiện theo phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp σ và ứng suất tiếp cực hạn τ của các thí nghiệm cắti i tương đương, τ = σ.tg +c.

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

= ) Với ∆ = d) Đặc trưng tính toán

Nhằm mục đích nâng cao độ an toàn cho ổn định của nền chịu tải, một số tính toán ổn định của nền được tiến hành với các đặc trưng tính toán

Trong TCVN 9362-2012, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo công thức sau:

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

Với lực dính (c), góc ma sát trong (φ), trọng lượng đơn vị (γ) và cường độ chịu nén một trục tức thời có hệ số an toàn đất được xác định

Với trọng lượng riêng γ và cường độ chịu nén một trục Rc

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

Trong đó: t hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy αα Khi tính nền theo biến dạng thì α = 0.85 Khi tính nền theo cường độ thì α = 0.95 Lưu ý:

- Để tìm trị tiêu chuẩn và trị tính toán c và cần phải xác định không φ nhỏ hơn 6 giá trị đối với mỗ trị số áp lực pháp tuyến τ σ.

- Khi tìm giá trị tính toán c, φ dùng tổng số lần thí nghiệm làm n τ Bảng 3: Bảng tra các giá trị của hệ số tα

Tùy theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dau (+) 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)

Lưu ý:

- Số lượng tối thiểu của một thí nghiệm chỉ tiêu nào đó với mỗi đơn nguyên địa chất công trình cần phải đảm bảo là 6.

- Nếu trong phạm vi đơn nguyên địa chấ công trình có số lượng mẫu ít hơn 6 thì giá trị tính toán các chỉ tiêu của chúng được tính toán theo phương pháp trung bình cực tiểu và trung bình cực đại.

và

- Việc chọn tính theo một trong hai công thức là tuỳ thuộc vào chỉ tiêu làm tăng độ an toàn cho công trình.

1.2 Thống kê địa chất móng nông ( DCMN- DC3)

1.2.1 Lớp đất 1: Sét pha màu xám vàng, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng a) Dung trọng tự nhiên γw

Các giá trị tiêu chuẩn: = 18º37’, = 24.356 (kN/m )2

Xác định giá trị tính toán theo TTGH I và TTGH II:

Kiểm tra thống kê

Ta có: = 0.032 ≤ [ν] = 0.3, = 0.092 [ν] = 0.3≤ Vậy tập hợp mẫu được chọn Các giá trị tiêu chuẩn: = 17º13’, = 22.8 (kN/m )2

Xác định giá trị tính toán theo TTGH I và TTGH II:

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

- Chọn agt 50(mm), chiều cao làm việc của dầm móng: h0 hd a 600 50 550(mm) - Với các giá trị momen âm, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T: - Giả sử trục trung hòa đi qua mép cánh, ta có:

fb ff0f

M R b h (h 0.5h ) 11.5 10 1.2 0.4 0.55 0.5 0.4 1932(kN.m)Momen lớn nhất ở nhịp: Mnhip 223.60 Mf 1932(kN.m)

Trục trung hòa đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật lớn b , h'fd

- Momen lớn nhất ở gối: Mgoimax 429.77 Mf 1932(kN.m)

Trục trung hòa đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật lớn b , h'fd

Thép theo phương ngang cho 1 mét dài của móng: - Phản lực tính toán dưới đáy móng:

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

@ = 200(mm) 10,@ 200(mm)

Theo phương cạnh dài: đặt theo cấu tạo 12,@ 200(mm)

6.3 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm móng

- Tính toán cốt đai cho tiết diện có lực cắt lớn nhất:Qmax 555.504(kN)

- Cọc ngàm vào đài 100 (mm), đập bỏ 1 phần đầu cọc để neo thép vào đài 400 (mm) Tổng chiều dài cọc neo vào đài là 500 (mm).

- Chiều dài cọc từ mũi cọc đến đáy đài là 14.5 (m) - Chiều sâu mũi cọc Z = 14.5 + 2 = 16.5 (m)mc - Chọn cọc thiết kế là cọc vuông cạnh D = 300(mm) 3 Tính sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304:2014 3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Sơ đồ tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu theo 2 trường hợp sau:

- Cường độ chịu nén của bê tông Rb 11.5(MPa)

- Diện tích tiết diện ngang của bê tông thân cọc:Ab 0.3 0.3 0.09(m )2

- Cường độ chịu nén của thép: Rsc 280(MPa) - Cường độ chịu nén của bê tông Rb 11.5(MPa)

- Diện tích tiết diện ngang của bê tông thân cọc:Ab 0.3 0.3 0.09(m )2

- Cường độ chịu nén của thép: Rsc 280(MPa)

- Diện tích cốt thép: As 804.25 10 (m )6 2

Q 0.941 (11.5 10 0.09 280 10 804.25 10 ) 1185.84(kN) 3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

- Cọc treo hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép Sức chịu tải trọng nén R (kN)c,u

c: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong nền c 1

cq, cf: lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc Chọn phương pháp đóng hạ cọc đặc và cọc bịt kín mũi dùng búa cơ (dạng treo), búa hơi và búa dầu: cq 1, cf 1 (tra bảng 4)

q : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (tra bảng 2), với chiều sâu mũi cọc

16.5(m) và đất cát pha; nội suy ta tìm được qp 3338(kPa)

u: chu vi tiết diện ngang thân cọc u 4 0.3 1.2(m)

f: cường độ kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (tra bảng 3)

Dựa vào chỉ số sệt B và độ sâu trung bình của lớp đất thứ i ta có fi

- qp: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc Đối với đất rời ( c = 0)

Sức chịu tải cực hạn của cọc: Rc,u 3001.7 0.09 1.2 497.7 867.4(kN)

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

3.4 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988)

- Sức chịu tải cực hạn Rc,u của cọc:

c,upbc,i c,is,i s,i

q : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, với mũi cọc nằm trong lớp đất rời cho cọc đóng hoặc ép qp 300Np 300 15 4500(kN), Np 15 chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc.

f : cường độ sức kháng của đất trên thân cọc đối với đất dính.

fc,ip L u,if c , p,fL:xác định bằng cách tra đồ thị, cu,i: cường độ sức kháng cắt không thoát nước của lớp đất thứ i cu,i 6.25Nc,i, Nc,i: chỉ số SPT trong lớp đất dính.

4 Xác định sức chịu tải thiết kế

Ta có: Qvl 1175.02(kN) Rc,u (max) 867.4(kN) do đó có thể hạ cọc đến độ sâu thiết kế Vậy sức chịu tải của cọc vừa đảm bảo an toàn, khả năng chịu lực và tính kinh tế, ta có:

Với: 0 1.15: hệ số điều kiện làm việc trong móng nhiều cọc; n 1.15: hệ số tầm quan trọng của công trình ứng với tầm quan trong của công trình cấp II; k 1.75(1.6): móng có

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

- Từ phương án bố trí cọc như trên kích thước đài móng: Bd Ld 1.5 1.5 2.25(m )2 6 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

- Tải trọng tác dụng lên một đầu cọc bất kỳ xác định theo công thức:

, Do Momen chỉ tác dụng theo 1 phương

W: trọng lượng trung bình của đài và đất ở độ sâu Df,

Thỏa điều kiện tải trọng tác dụng lên cọc

7 Kiểm tra khả năng chịu tải (R ) dưới đáy móng khối qui ước và tính lún cho móngtc

Ld và B : chiều dài và rộng đài cọcd Lc : chiều dài làm việc của cọc Trọng lượng của khối móng qui ước:

qummfctb W B L (D L )

7.1 Xác định khối móng quy ước

Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:

i i,l : góc ma sát trong và chiều dày lớp đất thứ i

N là tổng lực tác dụng theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy khối móng quy ước bao gồm lực nén từ công trình, trọng lượng đài, trọng lượng cọc, trọng lượng phần đất nằm trong khối móng quy ước.

Kiểm tra điều kiện:

Thoả điều kiện ổn định.

7.3.Tính lún cho khối móng quy ước, S < [S] = 10 cm:

- Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước:

S 1.84 S 10(cm), thỏa điều kiện biến dạng lún.

8 Kiểm tra xuyên thủng đài cọc

Kích thước cột của móng phải thoả điều kiện:

- Chiều cao đài cọc: hd 0.8(m)

- Chiều cao làm việc của đài cọc: h0 800 100 700(mm)

- Kiểm tra xuyên thủng của cọc vào đài

Thỏa điều kiện chống xuyên thủng 9 Tính toán cốt thép cho đài móng

10 Kiểm tra cẩu, lắp cọc

10.1 Kiểm tra quá trình vận chuyển - Trọng lượng bản thân của cọc trên 1 mét dài:

q nAbbt 1.4 0.09 25 3.15(kN) - Chiều dài đoạn cọc Lmax 8(m)

- Sơ đồ vận chuyển dùng 2 móc cẩu

Thép cấu tạo cọc thỏa điều kiện lắp đặt

10.2 Kiểm tra cọc trong quá trình lắp dựng

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình - NXB

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG