chuyên đề nền móng phần 10 pps

94 10 1050 730 770 500 350 400 240 260 150 90 Ghi chú : Các giá trò trong bảng trên, tử số ứng với đất rời, mẫu số ứng với đất dính. Phạm vi áp dụng : - Những loại đất phù hợp với sử dụng cọc tràm là : cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời bão hòa nước, các loại đất dính như : cát pha, sét pha và sét ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy và chảy, các loại đất bùn, than bùn và bùn. - Đỉnh cọc tràm khi thiết kế phải đảm bảo luôn luôn ở dưới mực nước ngầm thấp nhất và nước ngầm không có tính xâm thực. Ở những nơi có thủy triều lên xuống, đỉnh cọc phải ở dưới mực nước thấp nhất (lưu ý đây là điều kiện bắt buộc, đảm bảo cho cọc tràm không bò mục trong quá trình sử dụng). - Tuổi của cây tràm làm cọc ít nhất là 6 năm trở lên. Khi khai thác, đường kính ngọn không được nhỏ hơn 4cm với cọc dài hơn 4m và không nhỏ hơn 5cm khi cọc có chiều dài nhỏ hơn 4m. - Cọc tràm chỉ được sử dụng cho móng cọc đài thấp, chòu tải trọng thẳng đứng là chính, không thích hợp với móng cọc đài cao khi có tải trọng ngang tác dụng. - Không nên dùng cọc tràm ở những vùng có hiện tượng động đất hoặc đất hoàng thổ có tính lún ướt. 4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm. Cọc tràm được sử dụng trong xây dựng nền móng công trình với hai phương diện :  Dùng như một loại vật liệu gia cố nền : lúc này số lượng cọc tràm được xác đònh dựa vào hệ số nén chặt yêu cầu (tương tự như tính toán cọc cát).  Dùng như một loại móng cọc : cọc tràm sẽ tiếp thu tải trọng từ đáy móng truyền xuống các lớp đất tốt ở bên dưới. a. Lựa chọn chiều dài cọc. Căn cứ vào đòa tầng của khu vực xây dựng và đặc điểm về thủy văn (mực nước ngầm), lựa chọn lớp đất đặt mũi cọc, từ đó chọn độ sâu chôn móng và chiều dài cọc. Cần lưu ý như sau : Cố gắng lựa chọn lớp đất tốt để đặt mũi cọc (làm tăng thành phần sức chòu tải do phản lực mũi của coc. 95 Linh hoạt trong việc lựa chọn độ sâu chôn móng sao cho chiều dài cọc phù hợp với khả năng cung ứng ngoài thò trường, mặt khác cố gắng để cọc nằm dưới mực nước ngầm, tránh cọc bò mục do khô nước. b. Trường hợp tính toán cọc theo phương diện làm chặt đất. Sử dụng cho đất yếu có hệ số thấm lớn K > A.10 -5 (A = 0,1 – 9,9) như : bùn cát pha sét, bùn sét pha cát, than bùn, đất lún sụp : trường hợp này cọc tràm đóng vào đất nền có tác dụng như những nêm nén chặt đất. - Từ điều kiện về nén chặt đất (hệ số rỗng yêu cầu e yc ), khi đất bí lún xuống một khoảng S, để cân bằng với diện tích đơn vò F, thì FS chính là thể tích cần bổ sung vào trong đất. Ta có : .H e1 ee S o yco    96 - Thể tích hạt trong khối đất ban đầu V (V = FH) là : o hạt e1 1 FHV   H : chiều cao vùng đất cần gia cố; o e1 1  : thể hạt của một đơn vò thể tích đất. - Trước và sau khi nén chặt thể tích đất V hạt là không thay đổi nên : yco e1 FH' e1 FH    → o yc e1 e1 HH'    - Từ đó xác đònh được số lượng cọc tràm cần thiết để nén chặt 1 đơn vò diện tích đất : ) ) o 2 yco 2 o yco 22 e(1d e4(e d 4S . e1 ee d 4S /4d S.1m n        Trong công thức trên, d là đường kính cọc tràm, tính bằng m. Khi đường kính tính bằng cm thì số lượng cọc tràm là : ) ) o 2 yco e(1d e40000(e n     (cọc/m 2 ) Từ đó sẽ bố trí cọc, thông thường mật độ các cọc thường chọn là 16 cây/m 2 ; 25 cây/m 2 hoặc 36 cây/m 2 tương ứng với khoảng cách giữa các cọc là 25x25cm; 20x20cm hoặc 17x17cm. c. Tính toán cọc tràm như một loại móng cọc. - Sức chòu tải của cọc tràm theo vật liệu : P vl = 0,6R ng F c Trong đó : R ng : Cường độ chòu nén tính toán dọc thớ của cọc tràm tra bảng trên. F c : diện tích tiết diện ngang của cây tràm. 97 - Sức chòu tải tính toán của cọc theo đất nền : 2 n 1i iic 1 cc d k lfd k FR P     Trong đó : F c : diện tích tiết diện ngang của cây tràm ở mũi cọc. R c : Sức kháng tính toán của đất dưới mũi cọc – tra bảng trên. d c : đường kính cọc (đường kính trung bình); f i : ma sát đơn vò giữa đất và thành cọc; l i : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; k 1 ; k 2 : hệ số an toàn, lấy bằng 1,5 – 2. f i có thể xác đònh như sau :  iIxii ctgf   zixi  01  iizi h   zixi  , : thành phần ứng suất ngang và ứng suất thẳng đứng do lớp đất thứ i, do trọng lượng của đất nền xung quanh cọc gây nên (lấy giá trò trung bình của lớp đất thứ i) ζ 01 : hệ số nén ngang của lớp đất thứ i (tra bảng dưới đây). Hệ số nén ngang của đất Tên đất Hệ số ζ Cát 0,33 – 0,43 Sét cứng 0,28 – 0,40 Sét pha 0,49 – 0,59 Sét dẻo 0,61 – 0,82  f i xác đònh dựa vào sức kháng xuyên của đất (R cx ) xác đònh bằng thí nghiệm hiện trường : f i = 0,01 R cx khi R cx  25 kg/cm 2 . f i = 0,005 R cx khi R cx ≥ 100 kg/cm 2 . Các giá trò ở giữa có thể xác đònh bằng cách nội suy. - Có thể kể đến hiệu ứng nhóm cọc tràm theo công thức Labarre : 90.m.n 1).m(n1).n(m . l d arctg1C c c e   98 Trong đó : c d : đường kính cọc; l c : khoảng cách giữa các cọc m : số hàng cọc; n : số cọc trong mỗi hàng. Chương 5 CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG 5.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT. 5.1.1 Mục đích. - Nghiên cứu, đánh giá điều kiện đòa chất công trình của vùng, khu vực xây dựng công trình bao gồm : + Đòa hình, đòa mạo. + Cấu trúc đòa chất. + Thành phần + Trạng thái và tính chất của đất đá. + Đòa chất thủy văn, các hiện tượng đòa chất - Dự báo sự biến đổi điều kiện đòa chất công trình và đòa chất thủy văn khi xây dựng và sử dụng công trình. 5.1.2 Nội dung chính của công tác khảo sát đòa chất. - Thu thập phân tích và tổng hợp các số liệu, tài liệu và điều kiện tự nhiên đã khảo sát trước đây. - Đo vẽ đòa chất công trình. - Nghiên cứu đòa hình, đòa vật lý. - Khoan thăm dò lấy mẫu đất, đá, mẫu nước làm thí nghiệm trong phòng. - Tiến hành thí nghiệm hiện trường để xác đònh các tính chất cơ lý của đất đá. - Chỉnh lý tài liệu, số liệu, lập báo cáo tổng kết về đòa chất công trình. 5.1.3 Yêu cầu kỹ thuật (do người chủ trì kết cấu lập). Yêu cầu kỹ thuật cho công tác khảo sát phải nêu được các nội dung chính sau đây : 99 - Xác đònh mục đích khảo sát phục vụ cho các giai đoạn thiết kế : thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật, bản vẽ thi công. - Nêu đặc điểm kết cấu và những thông số chính của công trình sẽ xây dựng; các loại tải trọng và tác động lên nền móng. - Dự kiến loại móng; cao độ san nền, độ biến dạng cho phép đối với công trình. - Những yêu cầu đặc biệt đối với công tác khảo sát, mức độ chính xác yêu cầu. - Các bản vẽ, sơ đồ cần thiết. - Thời hạn giao nộp báo cáo, thời gian, thời điểm khảo sát. Các nội dung trên do cơ quan thiết kế (người chủ trì thiết kế kết cấu lập). Tuỳ theo mức độ yêu cầu có thể lập cho từng giai đoạn thiết kế. Từ yêu cầu trên, cơ quan khảo sát lập phương án kỹ thuật, đề cương khảo sát. 5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC. Ngoài các yêu cầu chung về công tác khảo sát nói chung, đối với thiết kế và thi công móng cọc cần bổ sung các yêu cầu sau : 5.2.1 Phương án kỹ thuật khảo sát. Trên cơ sở nhiệm vụ kỹ thuật khảo sát do cơ quan thiết kế lập, cơ quan khảo sát phải lập phương án khảo sát bao gồm các nội dung sau : - Dự kiến chiều sâu đặt cọc (đài cọc, chiều dài cọc). - Xét đến mối quan hệ giữa chiều dầy tầng chòu nén tới sự bố trí khối cọc trên mặt bằng, kích thước của cọc. - Sự ảnh hưởng của sức chòu tải và độ lún với đất nền và các công trình xung quanh. - Hiện tượng ma sát âm (nếu có). - Công nghệ thi công móng. - Thử nghiệm cọc tại hiện trường. 5.2.2 Nội dung khảo sát. - Khoan lấy mẫu đất, đá, nước để thí nghiệm trong phòng; xác đònh lớp đất đặt mũi cọc. Mũi khoan phải đi vào lớp đất đặt mũi cọc ít nhất 1,5m và phải có 3 hố khoan đi sâu vào 3m.? - Thí nghiệm xuyên động để xác đònh chính xác lớp đất đặt mũi cọc và chọn phương pháp đóng cọc. - Thí nghiệm đòa vật lý (nếu cần thiết) xác đònh cấu trúc khối đất đá, phong hoá, hang động, đòa chấn 100 5.2.3 Khối lượng công tác khảo sát. Căn cứ vào cấp đất, tính chất của đất đối với cọc, quy đònh khảo khối lượng khảo sát như sau : 5.2.3.1 Nhà dưới 9 tầng. Tải dưới tường lên móng  50 T/m; Tải dưới cột khung 300 tấn. - Khoan :  Đất cấp 1 : lưới hố khoan 70x70m, mỗi nhà phải có ít nhất 1 hố khoan.  Đất cấp 2 : lưới hố khoan 50x50m, mỗi nhà phải có ít nhất 2 hố khoan.  Đất cấp 3 : lưới hố khoan 30x30m, mỗi nhà phải có ít nhất 2 hố khoan. - Thí nghiệm trong phòng : Mỗi đơn nguyên đòa chất, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trò. - Thí nghiệm xuyên tónh :  Đất cấp 1 : lưới xuyên tónh 35x35m, ít nhất 2 điểm/nhà.  Đất cấp 2 : lưới xuyên tónh 25x25m, ít nhất 3 điểm/nhà.  Đất cấp 3 : lưới xuyên tónh 15x15m, ít nhất 5 điểm/nhà. 5.2.3.2 Nhà dưới 16 tầng. Tải dưới tường lên móng  300 T/m; Tải dưới cột khung 2.000 tấn. - Khoan :  Đất cấp 1 : lưới hố khoan 50x50m, mỗi nhà phải có ít nhất 2 hố khoan.  Đất cấp 2 : lưới hố khoan 40x40m, mỗi nhà phải có ít nhất 3 hố khoan.  Đất cấp 3 : lưới hố khoan 30x30m, mỗi nhà phải có ít nhất 5 hố khoan. - Thí nghiệm trong phòng : Mỗi đơn nguyên đòa chất, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trò. - Thí nghiệm xuyên tónh :  Đất cấp 1 : lưới xuyên tónh 25x25m, ít nhất 5 điểm/nhà.  Đất cấp 2 : lưới xuyên tónh 20x20m, ít nhất 7 điểm/nhà.  Đất cấp 3 : lưới xuyên tónh 15x15m, ít nhất 10 điểm/nhà. - Thí nghiệm nén ngang : ít nhất 6 chỉ tiêu / đơn nguyên đòa chất (để xác đònh modun biến dạng ngang). 5.2.3.3 Nhà từ 16 đến 28 tầng. 101 Tải dưới cột khung < 2.000 tấn. - Khoan :  Đất cấp 1 : lưới hố khoan 40x40m, mỗi nhà phải có ít nhất 3 hố khoan.  Đất cấp 2 : lưới hố khoan 30x30m, mỗi nhà phải có ít nhất 4 hố khoan.  Đất cấp 3 : lưới hố khoan 20x20m, mỗi nhà phải có ít nhất 5 hố khoan. - Thí nghiệm trong phòng : Mỗi đơn nguyên đòa chất, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trò. - Thí nghiệm xuyên tónh :  Đất cấp 1 : lưới xuyên tónh 20x20m, ít nhất 6 điểm/nhà.  Đất cấp 2 : lưới xuyên tónh 15x15m, ít nhất 8 điểm/nhà.  Đất cấp 3 : lưới xuyên tónh 10x10m, ít nhất 10 điểm/nhà. - Thí nghiệm nén ngang : ít nhất 6 chỉ tiêu / đơn nguyên đòa chất (để xác đònh modun biến dạng ngang). - Thí nghiệm cọc tại hiện trường : xác đònh sức chòu tải của cọc bằng thử tải trọng tónh và tải trọng động. Không ít hơn 2 thí nghiệm / 1 đơn nguyên đòa chất. 5.3 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG. - Công tác khảo sát phải cung cấp đầy đủ số liệu tin cậy cho thiết kế và thi công - Do tính chất quan trọng của nền móng nhà cao tầng, cần bổ sung các công tác sau : 5.3.1 Thí nghiệm hiện trường. - Khoan lấy mẫu nguyên dạng của đất dính, thí nghiệm SPT, lấy mẫu xáo trộn. Chiều sâu hố khoan phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu sau đây :  5m sau khi trò số kháng xuyên N SPT đạt 50 búa/ 30cm, trong khoảng tiếp theo N > 50.  Khi nhà lớn hơn 10 tầng, yêu cầu như trên nhưng N SPT > 100.  Trường hợp không đạt yêu cầu trên phải báo cho thiết kế biết để đề xuất biện pháp cần thiết.  Số lượng hố khoan  3 hố / công trình. - Tiến hành trên các thí nghiệm nếu cần thiết : xuyên tónh (với đất rời) cát cánh (với đất yếu), quan trắc nước (để thiết kế tầng hầm, thấm). Đo áp lực nước theo độ sâu, thấm, đo điện trở. 102 - Trường hợp đặc biệt : xác đònh túi khí, thấu kính bùn, 5.3.2 Thí nghiệm trong phòng. - Xác đònh các chỉ tiêu vật lý, để nhận dạng và phân loại đất – đánh giá những hoạt động đòa chất có thể xảy ra - Xác đònh các chỉ tiêu cường độ thông qua kết quả nén 3 trục, nén 1 trục hoặc nén trực tiếp - dùng để thiết kế các phần ngầm của công trình. - Thí nghiệm nén cố kết xác đònh tính biến dạng của đất nền, xem xét khả năng hình thành ma sát âm. - Thí nghiệm xác đònh hệ số thấm : Có thể xác đònh từ thí nghiệm nén cốù kết, tính toán lưu lượng nước để thiết kế giải pháp thi công hố đào, cọc nhồi. 5.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM. 5.4.1 Nguyên tắc chung. Thông thường trong thực tế xây dựng, để đảm bảo độ tin cậy của các số liệu khảo sát đòa chất công trình, chúng ta phải tiến hành khoan đào ở nhiều điểm khác nhau với số lượng mẫu thí nghiệm đáp ứng theo quy đònh ở các phần trên đây. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân, những số liệu về các chỉ tiêu cơ lý cuả đất thường phân tán, không giống nhau, thậm chí ngay ở cùng một mẫu đất nhưng có thể cho những kết quả khác biệt. Những sai số có thể do những nguyên nhân sau đây : - Sự không đồng nhất và không liên tục của nền đất. - Ảnh hưởng của quá trình lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu làm cho mẫu bò xáo trộn so với ban đầu. - Sai số do độ chính xác của máy móc, thiết bò và sự chủ quan của người làm thí nghiệm. Để đảm bảo độ chính xác và mức độ tin cậy của các chỉ tiêu, tính chất của đất, tùy thuộc vào mức độ nghiên cứu và giai đoạn khảo sát, loại công trình và cấp công trình, … cần phải tiến hành một số lượng thí nghiệm nhất đònh để xác đònh các chỉ tiêu cho phù hợp. Ở giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế cơ sở chỉ yêu cầu các chỉ tiêu tổng hợp. giai đoạn thiết kế chi tiết cần khảo sát bổ sung và xác đònh các chỉ tiêu tính toán phục vụ cho thiết kế nền móng theo các trạng thái giới hạn. 103 5.4.2 Xác đònh trò tiêu chuẩn và trò tính toán của đất. Trò tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính đơn vò và góc ma sát trong) là trò trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng rẽ. Trò tiêu chuẩn của lực dính đơn vò và góc ma sát trong là các thông số tìm được bằng phương pháp bình phương bé nhất từ quan hệ đường thẳng giữa sức chống cắt và áp lực nén. Trò tiêu chuẩn A tc các đặc trưng của đất từ kết quả thí nghiệm trực tiếp trong phòng và ngoài hiện trường xác đònh theo công thức :    n i i A 1 n 1 A tc Trong đó : A – trò số riêng biệt của các đặc trưng. n – số lần thí nghiệm các đặc trưng. Xử lý các kết quả thí nghiệm cắt trong phòng nhằm xác đònh trò tiêu chuẩn của lực dính đơn vò C tc và góc ma sát trong  tc tiến hành bằng phương pháp bình phương bé nhất : Sức chống cắt của mẫu đất : τ = ptg + c Trong đó p là áp lực pháp tuyến truyền lên mẫu đất. Trò tiêu chuẩn C tc và tg tc được tính toán theo công thức :                n i n i n i ii n i iii tc pppc 1 1 11 2 1               n i n i i n i iii tc ppntg 1 11 1  Trong đó : 2 11 2          n i i n i i ppn n – số lần thí nghiệm đại lượng τ Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình quy đònh rằng, trong mọi trường hợp, khi tính toán nền phải dùng trò tính toán các đặc trưng của đất A, xác đònh theo công thức : d tc k A A  [...]... trò E nếu các giá trò đó chênh lệch nhau không quá 25% 105 Phụ lục 5-1 Hệ số t dùng để xác đònh chỉ số độ chính xác trò trung bình đặc trưng của đất Số bậc tự do (n-1) đối với Rn và γ, (n-2) đối với c và  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 40 60 Hệ số t= ứng với xác suất tin cậy  0,85 1,34 1,25 1,19 1,16 1,13 1,12 1,11 1 ,10 1 ,10 1,09 1,08 1,08 1,08 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,06... cậy  Đối với các đặc trưng khác cho phép lấy k đ = 1, nghóa là trò tính toán cũng là trò tiêu chuẩn Xác suất tin cậy quy đònh như sau :  = 0,95 khi tính nền theo sức chòu tải, lúc này các giá trò c,  và γ ký hiệu là cI , I và γI  = 0,85 khi tính nền theo biến dạng Lúc này các giá trò c,  và γ ký hiệu là cII , II và γII Hä số an toàn kđ xác đònh theo công thức : kd  1 1  Trong đó : ρ – chỉ số... 2,25 2,24 2,23 2,22 2,19 2,17 2,14 2,12 6,96 4,54 3,75 3,36 3,14 3,00 2,90 2,82 2,76 2,72 2,68 2,65 2,62 2,60 2,58 2,57 2,55 2,54 2,53 2,49 2,46 2,42 2,39 Buổi cuối cùng (3 tiết) : 106 HỆ THỐNG LẠI MÔN HỌC, KIỂM TRA 45 PHÚT 107 ... – hệ số biến đổi của các đặc trưng : v   Atc ; Trong đó :  - sai số toàn phương trung bình các đặc trưng tính toán theo các công thức dưới đây :  Đối với c và tg : 1 n 2  c      Pi Δ i 1 104  tg    n Δ Trong đó : n – số lần thí nghiệm đại lượng τ;   n 1   (Ρ i  tg tc  Ctc   i )2 n  2 i1  Đối với Rn :  Rn  n 1   (R tc - R ni )2 n n  1 i 1  Đối với γ :   n 1 ... i )2 n  1 i1 5.4.3 Yêu cầu về số lượng thí nghiệm các đặc trưng của đất Số lần thí nghiệm n để xác đònh trò tiêu chuẩn và trò tính toán các đặc trưng của đất phụ thuộc vào mức độ đồng nhất của đất nền, độ chính xác yêu cầu của tính toán các đặc trưng và loại công trình Số lượng tối thiểu của một chỉ tiêu thí nghiệm nào đó đối với mỗi đơn nguyên đòa chất công trình cần phải đảm bảo là 6 Đồng thời . tính lún ướt. 4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm. Cọc tràm được sử dụng trong xây dựng nền móng công trình với hai phương diện :  Dùng như một loại vật liệu gia cố nền : lúc này số lượng cọc tràm. thông số chính của công trình sẽ xây dựng; các loại tải trọng và tác động lên nền móng. - Dự kiến loại móng; cao độ san nền, độ biến dạng cho phép đối với công trình. - Những yêu cầu đặc biệt. phương án kỹ thuật, đề cương khảo sát. 5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC. Ngoài các yêu cầu chung về công tác khảo sát nói chung, đối với thiết kế và thi công móng cọc cần bổ