THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT
Lý thuyết thống kê địa chất
1.1.1 Xử lý và thống kê địa chất để tính toán
- Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ cho việc thiết kế móng có số lượng hố khoan nhiều và số lượng mẫu đất lớn trong lớp đất lớn vấn đề đặt ra là lớp đất này phải chọn được đại diện chỉ tiêu cho nền
- Ban đầu khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu , hạt độ mà ta chia ra 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 nhỏ (v) Vì vậy ta phải loại trừ những mẫu có sự chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên chất
- Vì vậy thống kế địa chất là một công việc hết sức quan trọng trong tính toán nền móng.
Phân chia đơn nguyên địa chất
- Chúng ta dựa vào hệ số biến động ν phân chia đơn nguyên
- Hệ số biến động ν xác định theo công thức:
- Trong đó giá trị trung bình của một đặc trưng:
- Độ lệch bình phương trung bình:
Trong đó : A i : là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng; n : số lần thí nghiệm.
Lưu ý: Khi kiểm tra để loại trừ sai số thô đối với các chỉ tiêu kép như lực dính (c) và góc ma sát trong ( φ ) thì độ lệch bình phương trung bình được xác định như sau:
1.2.2 Qui tắc loại trừ các sai số thô
- 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 hoặc bé.
Trong đó [ ν ]: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng 1 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng.
Hệ số biến thiên giới hạn [ ν ] (hay [ ν ] cho phép) bằng 0,15 đối với các chỉ tiêu vật lý (hệ số rỗng, độ ẩm…) và bằng 0,30 đối với các chỉ tiêu cơ học (modun biến dạng, sức chống cắt ứng với cùng một trị số áp lực pháp tuyến…) (TCVN – 9153:2012)
- Kiểm tra thống kê, loại trừ các giá trị quá lớn hoặc quá bé của Ai theo công thức sau:
Trong đó ước lượng độ lệch:
Lưu ý: Khi n ≥ 25 thì lấy σ cm = σ
Bảng 1 1 Bảng tra các giá trị của V
Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng của đất
1.3.1 Giá trị tiêu chuẩn các chỉ tiêu đơn
- Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các chỉ tiêu đơn (chỉ tiêu vật lý như độ ẩm, khối lượng thể tích, chỉ số dẻo, độ sệt, và các chỉ tiêu cơ học như môdun tổng biến dạng,cường độ kháng nén, ) là giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ A sau khi đã loại trừ sai số thô.
- Đối với các chỉ tiêu vật lý gián tiếp (hệ số rỗng, chỉ số dẻo…) và modun tổng biến dạng thì giá trị tiêu chuẩn của chúng được xác định từ giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu thí nghiệm mà tính giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu gián tiếp theo công thức cơ học đất
1.3.2 Giá trị tiêu chuẩn các chỉ tiêu kép
- Các giá trị tiêu chuẩn của các chỉ tiêu kép lực dính đơn vị (c) và góc ma sát trong ( ) được thực hiện theo phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp và ứng suất tiếp cực hạn của các thí nghiệm cắt tương đương,
- Lực dính đơn vị tiêu chuẩn ctc và góc má sát trong tiêu chuẩn được xác định theo công thức sau :
*Lưu ý: Nếu theo công thức trên tính được < 0 thì chọn = 0 và tính lại theo công thức:
Đặc trưng tính toán và các đặc trưng của đất
1.4.1 Giá trị tính toán các chỉ tiêu đơn
- 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.
- Giá trị tính toán các chỉ tiêu đơn được xác định theo công thức sau:
Trong đó: A tc là giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đang xét.
- Hệ số an toàn về đất được xác định theo công thức:
- Chỉ số độ chính xác ρ được xác định theo công thức:
Trong đó: t α là hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy α
- Hệ số động υ được xác định theo mục 1.2.1
- Khi tính nền theo biến dạng (TTGH II) thì α = 0.85
- Khi tính nền theo cường độ (TTGH I) thì α = 0.95
- 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 chất 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 tùy thuộc vào chỉ tiêu làm tăng độ an toàn cho công trình.
1.4.2 Giá trị tính toán các chỉ tiêu kép
- Giá trị tính toán các chỉ tiêu kép được xác định theo công thức sau:
- Trong đó: A tc là giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đang xét.
- Hệ số an toàn về đất được xác định theo công thức: k d = 1
- Đối với các chỉ tiêu kép như: lực dính c và hệ số ma sát tgφ Ta có công thức:
- Hệ số biến động ν được xác định theo các công thức sau: và
- Độ lệch bình phương trung bình được xác định theo các công thức sau: và và
Khi tính theo biến dạng (TTGH II) thì dùng
Khi tính theo biến dạng (TTGH I) thì dùng
- Để tìm trị tiêu chuẩn và trị tính toán c và φ cần phải xác định không nhỏ hơn 6 giá trị τ đối với mỗi trị số áp lực pháp tuyến σ
- Khi tìm giá trị tính toán c, φ dùng tổng số lần thí nghiệm τ làm n.
Bảng 1 2 Bảng tra các giá trị của hệ số
Hệ số t α ứng với xác suất tin cậy α
- Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong một khoảng
- Tùy 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 đinh 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).
*Phân loại các chỉ tiêu*
*Chỉ tiêu vậy lý ( γ ,γ ' ,W ) gồm 3 chỉ tiêu vật lý cơ bản: Trọng lượng riêng của đất , độ ẩm của đất , trọng lượng riêng của hạt.
Các chỉ tiêu vật lý khác:
- Trọng lượng riêng khô của đất: γ d
- Trọng lượng riêng ướt của đất: γ w
- Trọng lượng riêng bão hòa: γ sat
- Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ dn
- Hệ số rỗng của đất: ε
- Độ bão hòa của đất: G
* Chỉ tiêu cường độ: lực dính (c) và góc nội ma sát (φ); ứng suất cắt τ
* Các chỉ tiêu biến dạng: Hệ số nén lún, modun biến dạng, hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
* Từ các loai chỉ tiêu trên, phân thành 2 loại chỉ tiêu đặc trưng để phục vụ tính toán, thiết kế nền móng:
Thống kê địa chất móng nông
1.5.1 Thống kê các chỉ tiêu đơn
CÔNG TRÌNH : NHÀ Ở XÃ HỘI PHƯỜNG LINH TRUNG ĐỊA ĐIỂM : SỐ 158 ĐƯỜNG 17, LINH TRUNG, QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM TIÊU CHUẨN TÍNH TOÁN THỐNG KÊ : TCVN 9153-2012 và TCVN 9362-2012
- Hố khoan : HK3, HK4, HK5
- Mực nước tĩnh : -6.2m của HK3, -6.5m của HK4, -6.4m của HK5
- Chiều sâu khảo sát của hố khoan : -14m đối với HK3 và HK4, -12m đối với HK5.
1 HK3- UD1 1.8 2 3.8 Á sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng
2 0.9 Sét - sét sạn sỏi, màu nâu đỏ - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng
9.1 Sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng
1 HK4-UD1 1.8 2 8.3 Á sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng
6.4 Sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng HK4-UD6 11.4 12
1 HK5-UD1 1.8 2 1.8 Á sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng
2 HK5-UD2 3.8 4 1.2 Sét- sét sạn sỏi, màu nâu đỏ - xám trắng, trạng thái dẻo cứng- nửa cứng
6.4 Sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng
1.5.1.1 Dung trọng tự nhiên của đất a)
Kiểm tra thống kê αcm = = 0.3
Ta thấy tất cả |γ i – γtb| < αcm x v’
= = 19.486 (kN/m 3 ) Độ lệch phương trung bình: σ = = = 0.324
Hệ số biến động: v ¿ γ σ γ tb = 0.324
Theo TCVN 9153 - 2012 thì dung trọng có [v] < 0.15 Vậy tập hợp mẫu được chọn b) Xác định giá trị tính toán theo theo trạng thái giới hạn 1 ( TTGH I )
T Số hiệu mẫu γ i (kN/m3) γ tb(kN/m3) |γ i -γ tb | |(γᵢ-γ tb ) 2 |
Loại trừ sai số thô
(n-1=6, α=0.95 => tα=1.94) c) Xác định giá trị tính toán theo theo trạng thái giới hạn ( TTGH II )
LỚP 2 STT Số hiệu mẫu γ i (kN/m3) γ tb(kN/m3) |γ i -γ tb | |(γᵢ-γ tb ) 2 |
Loại trừ sai số thô
LỚP 3 STT Số hiệu mẫu γ i (kN/m3) γ tb(kN/m3) |γ i -γ tb | |(γᵢ-γ tb ) 2 |
Loại trừ sai số thô
Tổng 219.7 0.282 a) Kiểm tra thông kế αcm = = 0.16
Ta thấy tất cả |γ i – γtb| < αcm x v’
= = 19.973 (kN/m 3 ) Độ lệch phương trung bình: σ = = = 0.168
Theo TCVN 9153-2012 ta có [v] = 0.15 Vậy tập hợp mẫu được chọn b) Xác định giá trị tính toán theo theo trạng thái giới hạn 1 ( TTGH I )
(n-1, α=0.95 => tα=1.81) c) Xác định giá trị tính toán theo theo trạng thái giới hạn ( TTGH II )
1.5.1.2 Hệ số rỗng theo cấp tải e-p
STT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) Hệ số rỗng e ứng với từng cấp áp lực e(50) e(100) e(200) e(400)
STT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) Hệ số rỗng e ứng với từng cấp áp lực e(50) e(100) e(200) e(400)
STT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) Hệ số rỗng e ứng với từng cấp áp lực e(50) e(100) e(200) e(400)
1.5.2 Thống kê các chỉ tiêu kép
STT Số hiệu hố khoan τ (P = 1) (kG/cm 2 ) τ (P = 2) (kG/cm 2 ) τ (P = 3) (kG/cm 2 )
Loại trừ sai số thô
(Sử dụng hàm LINEST trong chương trình phần mềm MICROSOFT EXCEL)
14 tgφ tc = 0.223 c tc = 0.240 σtgφ = 0.015 σc = 0.033 a) Kiểm tra thống kê vtgφ = = = 0.067 ≤ [v] = 0.3 vc = = = 0.135 ≤ [v] = 0.3
Vậy mẫu có vtgφ , vc ≤ [v] = 0.3 nên tập hợp mẫu được chọn. b) Xác định giá trị tiêu chuẩn
Theo bảng trên ta có: tgφ tc = 0.223 φ tc = 12.6 ̊ c tc = 0.240 ( kG/cm 2 ) c) Xác định giá trị tính toán theo TTGH I
- Góc ma sát φI ρtgφ = tα vtgφ = 1.75 x 0.067 =0.1172 tgφI = tgφ tc x ( 1 ρtgφ ) = 0.223 x ( 1 ± 0.1172) = 0.197÷ 0.249
- Lực dính cI ρc = tα vc = 1.75 x 0.135 = 0.236 cI = c tc x ( 1 ± ρc ) = 0.24 x ( 1 ± 0.236 ) = 0.183 ÷ 0.296 ( kG/cm 2 ) d) Xác định giá trị tính toán theo TTGH II
- Góc ma sát φII ρtgφ = tα vtgφ = 1.07 x 0.067 =0.072 tgφI = tgφ tc x ( 1 ρtgφ ) = 0.223 x ( 1 ± 0.072) = 0.207÷ 0.239
- Lực dính cII ρc = tα vc = 1.07 x 0.135 = 0.144 cII = c tc x ( 1 ± ρc ) = 0.24 x ( 1 ± 0.144 ) = 0.205 ÷ 0.274 ( kG/cm 2 )
STT Số hiệu hố khoan τ (P = 1)
Loại trừ sai số thô
(Sử dụng hàm LINEST trong chương trình phần mềm MICROSOFT EXCEL) tgφ tc = 0.282 c tc = 0.356 σtgφ = 0.014 σc = 0.030 a) Kiểm tra thống kê vtgφ = = = 0.049 ≤ [v] = 0.3 vc = = = 0.084 ≤ [v] = 0.3
Vậy mẫu có vtgφ , vc ≤ [v] = 0.3 nên tập hợp mẫu được chọn.
16 b) Xác định giá trị tiêu chuẩn
Theo bảng trên ta có: tgφ tc = 0.282 φ tc = 15.7 ̊ c tc = 0.356 ( kG/cm 2 ) c) Xác định giá trị tính toán theo TTGH I
- Góc ma sát φI ρtgφ = tα vtgφ = 1.692 x 0.049 =0.083 tgφI = tgφ tc x ( 1 ρtgφ ) = 0.282 x ( 1 ± 0.083) = 0.258 ÷ 0.305
- Lực dính cI ρc = tα vc = 1.692 x 0.084 = 0.142 cI = c tc x ( 1 ± ρc ) = 0.356 x ( 1 ± 0.142 ) = 0.305 ÷ 0.406 ( kG/cm 2 ) d) Xác định giá trị tính toán theo TTGH II
- Góc ma sát φII ρtgφ = tα vtgφ = 1.05 x 0.049 =0.051 tgφI = tgφ tc x ( 1 ρtgφ ) = 0.282 x ( 1 ± 0.051) = 0.267÷ 0.296
- Lực dính cII ρc = tα vc = 1.05 x 0.084 = 0.088 cII = c tc x ( 1 ± ρc ) = 0.356 x ( 1 ± 0.088 ) = 0.324 ÷ 0.387 ( kG/cm 2 )
BẢNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG NÔNG
Chỉ tiêu Số liệu thống kê thống kê γ γ' I L c φ Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
A 0 18.00 - - - - Á sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng
Sét- sét sạn sỏi, màu nâu đỏ - xám trắng, trạng thái dẻo cứng- nửa cứng
Sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng
Thống kê địa chất móng cọc
CÔNG TRÌNH: XÂY DỰNG NHÀ XƯỞNG VÀ NHÀ VĂN PHÒNG LÊ THỊ RIÊNG, QUẬN 12, TP HỒ CHÍ MINH
- Mô tả đất đá: Sét - Sét lẫn TV, màu xám trắng - xám đen, trạng thái dẻo mềm.
- Số mẫu thử: 3 (HK1-1, HK2-1, HK3-1). a Dung trọng tự nhiên (γ)
STT Hố khoan Số hiệu mẫu γw (g/cm 3 ) (γw - γtb) 2
- Kiểm tra thống kê và xác định giá trị tiêu chuẩn:
- Xác định giá trị tính toán theo hai trạng thái giới hạn:
1.900 1.849 1.951 1.876 1.924 b Giới hạn Atterberg (độ sệt B)
STT Hố khoan Số hiệu mẫu Độ sệt B
Trung bình 0.64 c Module biến dạng (e – p)
STT Hố khoan Số hiệu mẫu e (0.5) e (1) e (2) e (4)
Trung bình 0.748 0.702 0.644 0.586 d Chỉ tiêu sức chống cắt (c – ϕ)
(kG/cm 2 ) σ (kG/cm 2 ) Kết quả hàm Linest
- Kiểm tra thống kê và xác định giá trị tiêu chuẩn: tgϕ tc σtgϕ νtgϕ νtgϕ chọn h0 = 0.55
Kiểm tra kích thước móng
- Độ lệch tâm tính theo phương L: eL = = = 0.274(m)
Tính sức chịu tải của nền theo CT 26 - TCVN 9362-2012
Hình 2.2 Biểu đồ để xác định hệ số độ nghiêng tải trọng
- Xác định λc, λq, λ theo biểu đồ để xác định hệ số sức chịu tải
Hình 2.3 Biểu đồ để xác định hệ số sức chịu tải
Ta tra được sức chịu tải:
Kiểm tra điều kiện biến dạng lún
- Sử dụng phương pháp cộng lún từng lớp để tính độ lún tuyệt đối của nền móng
- Ta chia nhỏ chiều cao nền đất thành nhiều lớp thành phần , mỗi lớp có chiều cao hi, thỏa điều kiện :
:Ứng suất bản thân tại đáy lớp phân tố:
- Ứng suất gây lún tại tâm đáy móng:
( lớp 1):Ứng suất gây lún tại đáy lớp phân tố:
P1i : Ứng suất bản thân tại tâm lớp phân tố:
P2i : Tổng ứng suất tại tâm lớp phân tố:
Modun đàn hồi E: Tổng độ lún:
Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm nén
Bảng 2.5 Tính lún cho móng đơn Phân tố Điể m z(m
Tại độ sâu -4 (m) dưới đáy móng ta có :
Thỏa điều kiện biến dạng lún.
Hình 2.3: Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún
Kiểm tra điều kiện trượt
Lực gây trượt: Áp lực chủ động tại mặt đất tự nhiên, z = 0 (m) Áp lực chủ động tại độ sâu chôn móng, z = 1,5 (m)
Tổng áp lực chủ động Ea < 0, có thể xem như không có Lấy Ea = 0.
FS = 1.5 ÷ 2.0: Hệ số an toàn
Ea và Ep: Tổng áp lực đất chủ động và bị động.
Rd: Ma sát giữa đất và đáy móng
Tính áp lực bị động:
78 Áp lực bị động tại mặt đất tự nhiên, z = 0 (m) Áp lực chủ động tại độ sâu chôn móng, z = 1,5 (m)
Kiểm tra điều kiện xuyên thủng
- Điều kiện chống xuyên thủng:
` Hình 2.4 Mặt xuyên thủng của móng đơn theo tiết diện chữ
Diện tích 1 mặt xuyên thủng nguy hiểm nhất ( Hình Chữ Nhật ):
Thỏa điều kiện xuyên thủng.
Tính toán cốt thép
- Xem bản móng ngàm vào chân cột tại mặt cắt 1-1 và mặt cắt 2-2 ( hình vẽ) a) Theo phương cạnh dài: MC 1-1
- Sơ đồ tính là dầm consol chịu tải hình thang( hoặc tải phân bố đều
Hình 2.5 Sơ đồ tính cốt thép theo phương cạnh dài
- Chọn ỉ14 cú diện tớch một thanh thộp
Khoảng cách giữa cách thanh thép:
Vậy bố trớ theo phương cạnh dài L: ỉ14a200 b) Theo phương cạnh ngắn : MC 2-2
- Xem bản móng ngàm vào chân cột tại mặt cắt 2-2(hình vẽ)
Hình 2.6 Sơ đồ tính cốt thép theo phương cạnh ngắn
Phản lực tính toán dưới đáy móng:
- Chọn ỉ10 cú diện tớch một thanh thộp
- Số thanh thộp: => Chọn n = 11 thanh ỉ10
- Khoảng cách giữa các thanh thép:
Vậy bố trớ thộp theo phương cạnh ngắn b: ỉ11a200
Bố trí cốt thép
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 3.1 Dữ liệu thiết kế móng băng
Hình 3.1: Mặt bằng chân cột
Bảng 3.1 Giá trị nội lực
Tên cột Giá trị tính toán Giá trị tiêu chuẩn
Q tt (kN) N tt (kN) M tt (kNm) Q tc (kN) N tc (kN) M tc (kNm)
Bảng 3.2 Thông số địa chất
Chỉ tiêu Số liệu thống kê thống kê γ γ' I L c φ
Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
A 0 18.00 - - - - Á sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng
Sét- sét sạn sỏi, màu nâu đỏ - xám trắng, trạng thái dẻo cứng- nửa cứng
Sét , màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng
Bảng 3.3 Vật liệu sử dụng
Xác định kích thước và chiều sâu đặt móng băng
3.2.1 Chọn chiều sâu đặt móng a) Cơ sở chọn chiều sâu đặt móng
- Tận dụng khả năng làm việc của các lớp đất phía trên cùng khả năng ổn định về sức chịu tải của các lớp đất này quyết định đến sự ổn định của công trình.
- Không chọn Df < 1m vì thông thường từ mặt đất đến độ sâu 1 m là phần dành cho các đường ống cấp thoát nước.
- Chiều sâu đặt móng phụ thuộc vào:
+ Mực nước ngầm: Không nên đặt móng nằm trong nước.
+ Móng công trình lân cận: Chiều sâu đặt móng nên nhỏ hơn chiều sâu đặt móng của các công trình lân cận để tránh gây thêm tải trọng lên móng công trình đó. b) Chiều sâu đặt móng
- Từ những cơ sở nêu trên cộng với địa chất công trình chọn Df = 1.5 (m).
Xác định kích thước sườn móng băng
- Lựa chọn kích thước cột: bc × hc
Chọn chiều cao dầm móng hs:
- Bề rộng dầm móng bs
- Chiều cao đầu bản móng:
Hình 3.2 Tâm lực móng băng Tổng hợp nội lực, xác định điểm đặt tâm lực
Khoảng cách từ trục A đến tâm lực
92 Để tâm lực trùng với tâm đấy móng, ta kéo dài thêm một đoạn dầm bên cột 10-E một đoạn 0.8m Đồng thời để giảm ứng suất ta kéo dài thêm mỗi bên 0.5m
Chiều dài móng: L = La + Lb + 4.5 + 6.5 + 5 = 17.8 (m)
Xác định kích trước bề rộng móng b
- Chọn sơ bộ bề rộng móng b = 1m
- m1 = 1.2 ( Do IL =0.35 < 0.5), m2 = 1, ktc = 1.1 ( Theo TCVN 9362-2012)
- A,B,D tra bảng với với φ.69 ta được A= 0.227, B= 1.908, D= 4.382
- Dung trọng của đất dưới đáy móng: γII 35 (kN/m 3 )
- Dung trọng của đất trên đáy móng : γ * II = 19.35 (kN/m 3 )
Kiểm tra kích thước móng đã chọn
- Tính lại Rtc ứng với b = 1.5m
- Tổng momen tác dụng tại trọng tâm đáy móng :
Tổng lực dọc tại tâm móng:
Kiểm tra biến dạng lún
- Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp:
- Để tính toán chính xác đảm bảo sự biến dạng trong đất nền và lực tác dụng là quan hệ tuyến tính ta cần chia đất thành từng lớp nhỏ (phân tố) với chiều dày mỗi lớp : 0.2b < h < 0.4b.
+ Chia lớp phân tố càng nhỏ thì sự chính xác càng cao
+ Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trong cùng 1 lớp đất
+ Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trên hoặc hoàn toàn dưới mực nước ngầm.
- Áp lực gây lún dưới đáy móng:
(kN/m 2 ) Trong đó : γ- Dung trọng lớp đất móng chiếm chổ ( kN/m3 )
- Ứng suất bản thân tại đáy móng:
- Vị trí ngừng tính lún :
σ bt 5 gl - Đối với đất tốt
- Độ lún cho phép của công trình dân dụng: Sgh = 8 cm
Kết quả thí nghiệm nén:
Bảng 3.4 Tính lún cho móng nông
Phân tố h (-) Điểm z z/b k o pgl σ gl σ bt p 1i p 2i e 1i e 2i S i Ei
Tại độ sâu -4.5 (m) tính từ đáy móng, ta có. và Ei = 10.119 > 5 (MPa)
Tổng độ lún: 4.254 (cm ) < 8 (cm) => Thõa điều kiện lún.
Điều kiện cường độ
Tính sức chịu tải của nền theo CT 26 - TCVN 9362-2012 Độ lệch tâm theo L:
Ta tra được sức chịu tải:
Điều kiện ổn định
Áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng:
Do chọn hai đầu thừa La, Lb để tâm lực trùng với tâm móng O nên
=> Thõa điều kiện ổn định
Điều kiện xuyên thủng
- Lớp bê tông bảo vệ: chọn a = 100mm ho = hb - ha = 350 mm
- Áp lực tính toán trung bình dưới đáy móng
=> Luôn thỏa điều kiện xuyên thủng
Tính toán nội lực móng băng
Hình 3.4 Biểu đồ lực tác dụng lên móng
Hình 3.5 Biểu đồ lực cắt, moment
Tính toán cốt thép
3.11.1 Tính toán cốt thép trong dầm móng băng
- Ứng với giá trị moment âm ( căng thớ trên) bản móng bị nén cho nên ta tiến hành xác định vị trí trục trung hòa:
Trục trung hòa đi qua cánh nên tính cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật lớn có kích thước 1500 x 800 (mm 2 ).
+ Chiều cao dầm móng h = hs 0 (mm).
+ Chiều rộng dầm móng bs = 300 (mm).
+ Chiều cao bản móng hb = 500 (mm).
+ Chiều cao đầu bản móng hc = 300 (mm).
- Ứng với giá trị moment dương ( căng thớ dưới) bản móng chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật nhỏ: b s × h00 × 800(mm).
- Công thức và kết quả tính:
Bảng 3.5 Kết quả tính toán thép diệnTiết M
(mm) αm As Bố trí Asc
3.11.2 Tính toán cốt thép trong bản móng
Hình 3.6 Sơ đồ tính thép trong bản móng
+ Sơ đồ tính là dầm consol một đầu ngàm vào mép dầm móng,một đầu tự do.
+ Tính toán và bố trí thép cho dải rộng 1m.
+ Phản lực phân bố đều của đất nền tác dụng lên móng theo phương chiều rộng b.
Cốt thép sử dụng cho cánh móng là CB300-V: Rs = 260 MPa
Vỡ diện tớch cốt thộp quỏ nhỏ nờn sẽ bố trớ theo cấu tạo ỉ12a200.
Theo phương cạnh dài thì móng có độ cứng rất lớn (do có dầm móng) và dầm móng gần như chịu toàn bộ lực tác dụng lên móng nên chỉ cần bố trí théo theo cấu tạo, chọn ỉ12a200.
Tính toán cốt đai tại vị trí có lực cắt lớn nhất, tức bên phải cột A: Q = 553.59 (kN). Đảm bảo điều kiện chịu ứng xuất nén chính.
Chọn cốt đai ỉ10, 4 nhỏnh, asw = 78.54 (mm 2 )
Bố trí cốt đai đạt yêu cầu: d10a100. Đoạn cốt đai ở nhịp giữa dầm các gối L/4.
- Kiểm tra điều kiện: Tại vị trí cách gối A L/4
Bố trí cốt đai đạt yêu cầu d10a200.
MÓNG CỌC
Số liệu tính toán
- Thiết kế móng cọc dưới chân cột
Bảng 4.1 Bảng tổng hợp thống kê địa chất
BẢNG TỔNG HỢP THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT Mực nước ngầm: HK2: -0.250 (m);
Chiều dàylớp (m) Chỉ tiêu thống kê
HK 2 γ γ' Ip IL c ϕ Hệ số rỗng ứng với từng cấp
Cát pha, màu xám đen (san lấp)
Sét- Sét lẫn TV, màu xám trắng- xám đen, trạng thái dẻo mềm
Sét- Sét lẫn sạn sỏi Laterit, màu xám trắng- nâu đỏ- nâu vàng, trạng thái dẻo cứng- dẻo mềm
Sét pha- Sét kẹp cát, màu nâu vàng- xám trắng, trạng thái dẻo cứng
108 x 9 3 Sét, màu xám trắng - nâu vàng, trạng thái dẻo cứng
Cát pha, màu nâu vàng- xám trắng
Sét pha - Sét kẹp cát, màu nâu vàng - nâu hồng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng
Cát pha, màu nâu hồng - nâu vàng- xám trắng
Bảng 4.2 Phân loại đất và thí nghiệm SPT
Lớp đất Loại đất SPT
1 Sét- Sét lẫn TV, màu xám trắng- xám đen, trạng thái dẻo mềm 3
Sét- Sét lẫn sạn sỏi Laterit, màu xám trắng- nâu đỏ- nâu vàng, trạng thái dẻo cứng- dẻo mềm 7
3 Sét pha- Sét kẹp cát, màu nâu vàng- xám trắng, trạng thái dẻo cứng 8
3a Sét, màu xám trắng - nâu vàng, trạng thái dẻo cứng 12
4 Cát pha, màu nâu vàng- xám trắng 16
Sét pha - Sét kẹp cát, màu nâu vàng - nâu hồng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng 15
6 Cát pha, màu nâu hồng - nâu vàng- 22
Bảng 4.3 Giá trị nội lực móng cọc 1-A
Giá trị Q(kN) N(kN) M(kN)
Bảng 4.4 Vật liệu sử dụng thống kê móng cọc 1-A
CB240-T Rs 210 ỉ10 Rsw 210
Xác định chiều sâu đài đặt móng và kích thước cọc
4.2.1 Chọn chiều sâu đặt móng
Chiều sâu chôn đài Df phải thỏa điều kiện cân bằng áp lực ngang và áp lực bị động của đất
Chọn sơ bộ bề rộng đài móng: Bđ = 1.5 (m).
Q tt = 101.8 (kN) γ: dung trọng của đất nằm trên đài móng φ: góc ma sát trong của đất nằm trên đáy đài.
Chọn chiều sâu chôn móng là Df = 2.5 (m).
Khi xác định chiều sâu chôn móng theo công thức trên, tức là đi từ công thứ
, lúc này móng được chôn ở độ sâu không bị ảnh hưởng của lực xô ngang hay áp lực chủ động của đất nên khi tính toán ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của lực xô ngang tác dụng lên móng.
4.2.2 Xác định kích thước cọc
Mũi cọc phải cắm vào lớp đất tốt (có chỉ số SPT > 10)
Dựa vào điều kiện địa chất:
= > Chọn chiều dài cọc là L m (Mũi cọc cắm vào lớp 4 (SPT = 16) Mỗi đoạn lần lượt lượt là 8m.
Cọc ngàm vào đài 100(mm), đập bỏ 1 phần đầu cọc để neo thép vào đài 550(mm) Tổng chiều dài cọc neo vào đài là 650(mm).
Chiều dài làm việc của cọc: Lc - 0.65.35 m.
Chiều sâu mũi cọc : Zm = Lc+ Df = 15.35+2.5 = 17.85 m
Chọn cọc thiết kế là cọc vuông cạnh D = 0.35 (mm).
Thộp đài cọc: chọn 8ỉ14 cú As = 12.3cm 2
Xác định sức chịu tải của cọc
4.3.1 Sức chịu tải theo vật liệu
Diện tích thép trong cọc: As = 12.3 (cm 2 ).
Diện tích bê tông trong cọc:
Sức chịu tải theo vật liệu được xác định theo công thức :
Rs, Rb: Cường độ tính toán của cốt thép và bê tông trong cọc
As, Ab : Diện tích phần cốt thép và bê tông trong cọc à : hệ số uốn dọc tớnh theo cụng thức:
Hình 4.2 Sơ đồ tính sức chịu tải cọc theo vật liệu Trường hợp 1: Sức chịu tải của vật liệu làm cọc khi thi công
Chiều dài đoạn cọc tính toán:
Trường hợp 2: Sức chịu tải của vật liệu làm cọc khi làm việc
Chiều dài đoạn cọc tính toán:
Vậy Rvl = min(Rvl1,Rvl2)=min (1670.228, 1627.92) = 1627.92 kN
4.3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
Trong đó : γ c : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, qb: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc , tra bảng 2 TCVN-10304-2014,Cát pha, màu nâu vàng – xám trắng nên suy ra: qb = 4628kN/m 2 ) u: chu vi tiết diện ngang thân cọc , u = 0.35 × 4 = 1.4 (m) fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp thứ “i “ trên thân cọc nội suy theo
Ab là diện tích cọc tựa lên đất, lấy bằng diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc
Ab = 0.35 x 0.35= 0.1225 (m 2 ) li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i’’ và tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưỡi mũi và trên thân cọc thay đổi theo độ sâu có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất tra bảng 4 –TCVN 10304-2014
Bảng 4.5 Tổng sức kháng trung bình
Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền:
4.3.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền
Công thức xác định sức chịu tải cực hạn theo TCVN 10304-2014:
Trong đó: qp: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: c: lực dính của đất dưới mũi cọc, c = 6.76 (kN/m 2 )
: Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc do trong lượng bản thân. hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào ma sát trong đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công,tra theo TCVN 10304-2014,với φ ".99
Ap: diện tích tiết diện ngang mũi cọc u: chu vi thân cọc fi: sức kháng trung bình của lớp đất thứ i li: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i
Sức chịu tải cực hạn của cọc do lực chống tại mũi:
Sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sát bên:
Công thức cường độ sức kháng trung bình ( đối với đất dính ). cu,ilà sức kháng cắt không thoát nước được xác định theo công thức
: là lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i. li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i
: là lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i. li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i
Hình 4.3 Hệ số α theo TCVN 10304-2014
Bảng 4.6 Bảng tính đất dính
(Thông số tính toán lớp thứ 4 702.3048
4.3.4 Sức chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn SPT
Cường độ sức kháng của đất mũi Do ta sử dụng cọc đóng nên:
(Khi mũi cọc nằm trong đất rời) (Khi mũi cọc nằm trong đất dính). Đối với cọc đóng, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i” là: ( Nsi là chỉ số SPT trung bình của lớp đất rời thứ i)
Và lớp đất dính thứ “i” là: với ( Nci là chỉ số SPT trung bình của lớp đất dính thứ i). là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc. u = 1.4 m : Chu vi tiết diện ngang cọc. lần lượt là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời và đất dính
Bảng 4.7 Tổng f ci đối với đất dính
Sức chịu tải thiết kế
- Sức chịu tải thiết kế
: là hệ số điều kiện làm việc, = 1.0 đối với cọc đơn, =1.15 trong móng nhiều cọc;
: là hệ số tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2; 1.15; 1.1 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I; II; III; Đài cọc nằm trên lớp đất tốt: Đài cọc nằm trên lớp đất biến dạng, phụ thuộc vào số lượng cọc dự kiến
+ Móng có ít nhất 21 cọc :
+Móng có từ 1 đến 5 cọc :
Xác định số lượng cọc, bố trí cọc và kích thước đài móng
- Xác định số lượng cọc trong đài móng theo công thức:
Trong đó: n: Số lượng cọc trong đài móng.
Ntt: Tải trọng tính toán thẳng đứng truyền xuống móng.
Ptk : Sức chịu tải thiết kế của cọc.
Thay số vào công thức trên ta xác định được số lượng cọc bố trí trong đài:
Bố trí như hình vẽ, khoảng cách giữa 2 tim cọc là , tâm cọc cách mép đài khoảng = 0.450 m.
Sơ đồ bố trí cọc:
Hình 4.4 Kích thước sơ bộ móng
Chọn đài móng có kích thước:
Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc
- Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác dụng lên mỗi cọc trong nhóm không đều nhau và được xác định theo công thức:
+ n : số lượng cọc trong móng, n = 4
+ W: Trọng lượng trong bình của đài và đất ở độ sâu Df
+ My + xi : Tọa độ tim cọc theo phương x (x2 = x4 = 0.525m; x1 = x3 = 0.525m ) Điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa.
Xét ảnh hưởng của nhóm cọc:
- n1, n2: số hang cọc trong nhóm và số cọc trong 1 hàng ( n1 = 2, n2 2 ).
- s: khoảng cách giữa 2 tim cọc, s = 1.05m.
Sức chịu tải cho phép của nhóm cọc:
Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dưới đáy móng khối quy ước
Ld và Bd: chiều dài và rộng đài cọc
Lc: chiều dài làm việc của cọc e: khoảng cách từ mép ngoài cọc đến mép đài
tb: góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:
Hình 4.5 Khối móng qui ước
Trọng lượng của khối móng qui ước: Độ lệch tâm (giả sử theo phương x vì chỉ tồn tại một thành phần Momen và lực cắt tập trung): Ứng suất lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình dưới đáy khối móng qui ước:
- Sức chịu tải đất nền: là giá trị trung bình theo từng lớp của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên độ sâu đặt móng. trọng lượng riêng đất nằm phía dưới đáy móng.
Ta có: 22.28 tra bảng 14 TCVN 9362-2012 kết hợp nội suy ta có:
- Do mực nước ngầm nằm ở độ sâu -0.25 m
( tra bảng 15 TCVN 9362 – 2012, hệ số tra mục 4.6.11 TCVN 9362 – 2012)
Thỏa điều kiện ổn định nền đất.
4.8 Kiểm tra điều kiện lún của móng Ứng suất bản thân dưới đáy móng: Ứng suất gây lún tại đáy móng:
Tính lún tương tự như móng đơn, ta tính theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố
Modun đàn hồi E: Tổng độ lún:
Kết quả thí nghiệm nén :
Bảng 4.8 Kết quả thí nghiệm nén lớp 4
Bảng 4.9 Kết quả thí nghiệm nén lớp 5
Bảng 4.10 Bảng tính lún móng cọc Phântố Điểm z (m) z/b k o σ gl
Tại độ sâu -4(m) dưới đáy móng ta có :
Thỏa điều kiện biến dạng lún.
Hình 4.6 Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng
4.9 Thiết kế đài cọc và kiểm tra điều kiện xuyên thủng
- Kích thước cột của móng phải thỏa điều kiện:
- Chiều cao làm việc của đài cọc:
4.9.2 Kiểm tra xuyên thủng đài cọc
- C là chiều dài hình chiếu của mặt bên tháp nén thủng lên phương ngang
Trong đó: S là khoảng cách giữa 2 tim cọc
- Lực xuyên thủng: α = 1 (sử dụng bê tông nặng)
Um là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi bị nén thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện
Thỏa điều kiện xuyên thủng
Hình 4.7 Phạm vi chống xuyên
Kiểm tra khả năng chịu cắt dưới ảnh hưởng của đài móng
Hình 4.8 Sơ đồ tính khả năng chịu cắt của đài móng
Vị trí có tổng phản lực cọc qua mặt cắt là lớn nhất:
Khoảng cách a từ mặt cắt đang xét đến mép cột:
Kiểm tra điều kiện : Thỏa điều kiện.
Tính thép cho đài và bố trí móng
Hình 4.9 Sơ đồ tính thép
Moment tại mặt ngàm mép cột:
Số thanh hép cần bố trí:
Khoảng cách giữa 2 thanh thép:
Vậy bố trớ 11 thanh thộp ỉ16a185 cho 2 phương của đài.
Kiểm tra khả năng cẩu lắp của cọc
a) Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng.
- Bê tông cọc: cấp độ bền B25:
- Chọn a = 40mm, chiều cao làm việc của tiết diện:
- Lượng thép dọc chịu uốn:
Khả năng chịu uốn của cọc:
