Chương 3: Đất yếu bài tập nền móng

Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố nền → ở đây dùng biện pháp gia cố nền bằng cọc cát cát được dùng có W0 = 12%... Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép.

Chương 3: Xây dựng công trình trên nền đất yếu

Bài 1

Xác định kích thước lớp đệm cát dưới móng băng khi biết: b = 1,6m; hm= 1,0m

Với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn ở mức mặt đất: Notc =10T/m; Motc = 2Tm/m; Qotc= 1T/m

Lớp đất dưới móng là lớp sét dẻo nhão có các tính chất như sau:

1 = 1,8T/m3; c = 0,12 kG/cm2;  = 5o

Vật liệu đệm: cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa: đ = 1,9T/m3

Bài làm:

Giả sử chọn chiều dày đệm cát: hđ = 2,0m ; Fs = 2

Kiểm tra chiều dày lớp đệm cát theo điều kiện:

bt + z  Rđy ; trong đó

s

gh đy F

P

R 

- bt = ứng suất thường xuyên do trọng lượng bản thân đất nền và đệm cát tác dụng

lên mặt lớp đất yếu dưới đáy đệm

/ 6 , 5 2 9 , 1 0 , 1 8 , 1

- z = ứ/suất do tải trọng ngoài gây ra tại đáy đệm  tính theo giáo trình Cơ đất

ứ/s trung bình tại tâm đáy móng:

1 0

/ 45 , 6 8 , 1 2 25 , 6 0 , 1 8 , 1 0 , 1 2 1 6 , 1

10

F

N

m m

tb

ứ/s ở bề mặt lớp đất yếu tại tâm móng: z = kz p’

25 , 1 6 , 1

2







b

h

b

z d

6 , 1

0





b

x

 σ  0 , 46

p

/ 3 45 , 6 46 ,



x

hm

1600

Q 0tt =1T/m

P max

Pmin

N 0tt =10T/m

300

300

b qư =3920

M 0tt =2Tm/m

Vậy: 2

/ 6 , 8 3 6 ,

z

bt    



- Để tính Pgh tại bề mặt lớp đất yếu ta tạo ra móng quy ước với bề rộng móng khối quy ước như sau: bqư = b +2hđ.tg

 có thể lấy bằng  - góc ma sát trong của lớp đệm

(với cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa  có thể lấy bằng 30 o )

tg 30o = 0,58

bqư = 1,6 + 2.2.tg30o = 1,6 + 2.2.0,58 =1,6+2,32 = 3,92m

hqư = hm + hđ = 1 + 2 = 3m; q = hm + đhđ = 1,8.1 + 1,9.2 = 5,6T/m2

Sức chịu tải của nền được tính gần đúng theo công thức của Terzaghi cho móng băng:

c N q N b N

P gh  0 , 5 γ.γ qu  q  c.

Với  = 5o, tra bảng ta có: N = 1; Nq= 1,56; Nc= 6,47

Thay số:

2 / 20 76 , 7 74 , 8 53 , 3 2 , 1 47 , 6 6 , 5 56 , 1 92 , 3 8 ,

1

.

1

.

5

,

2

/ 10 2

20

m T F

P R

s

gh

So sánh: z bt 8,6T/m2 R đy 10T/m2 Vậy chiều dày đệm cát 2m => chấp nhận

Bài 2:

Thiết kế móng dưới cột tiết diện (30 x 40) cm2 trên nền gia cố bằng cọc cát; Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng tại cốt 0,0: Notc = 110T; Motc = 8Tm; Qotc = 1,2T

Móng đặt trên lớp đất cát bụi có chiều dày 20m; dưới lớp cát bụi là lớp sét pha dẻo nhão, mực nước ngầm nằm ở độ sâu cách mặt đất 1,5m Độ lún cho phép [S] = 8cm

Đặc trưng của lớp cát bụi như sau:

 = 1,80G/cm3 ;  = 2,65; w = 30%;  = 20 o

; c = 0,0;

emax = 0,96; emin = 0,56; qc = 30kG/cm2

Bài làm:

- Xác định trạng thái của lớp cát bụi dựa vào độ chặt(D):    1

k

e



Trong đó:

W k



 1



30 , 0 1

8 , 1

cm G







38 , 1

65 , 2

1 , 0 56 , 0 96 , 0

92 , 0 96 , 0 min max

max















e e

e e

D < 0,33 => cát ở trạng thái rời

- Xác định mức độ ẩm (độ bão hoà) của cát:

864 , 0 1 92 , 0

65 , 2 30 , 0 e

Δ











n

W G



G = 0,864 > 0,8 nên cát bụi ở trạng thái bão hoà nước

Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố nền → ở đây dùng biện pháp gia cố nền bằng cọc cát

(cát được dùng có W0 = 12%)

- Giả thiết móng có kích thước: b = 2m; h m =1m; a = .b;

trong đó:  = 1+2e; e: là độ lệch tâm

N

M

e  ; M M otc Q otc.h m  8  1 , 2 1  9 , 2Tm => 0 , 1

110

2 , 9







N

M e

a = .b = (1+2.0,1).2m = 1,2 2m =2,4m

- Vậy kích thước móng: a x b = 2,4 x 2 (m)

- Chọn cọc cát có đường kính: dc = 40cm

- Xác định enc khi dùng cọc cát:

) ( max min

e

e nc    ;chọn  D = 0,75 ta sẽ có:

66 , 0 ) 56 , 0 96 , 0 ( 75 , 0 96 ,



nc e

- Xác định trọng lượng thể tích của đất nén chặt theo công thức:

) 01 , 0 1 ( 1

Δ

e nc





W = độ ẩm thiên nhiên của đất trước khi nén chặt

 = trọng lượng thể tích của đất thiên nhiên trước khi được nén chặt

3 / 08 , 2 ) 30 01 , 0 1 ( 66 , 0 1

65 , 2





- Xác định khoảng cách giữa các cọc cát (cọc bố trí theo lưới tam giác đều):











nc

nc c

d

80 , 1 08 , 2

08 , 2 4 , 0 952 ,





 Chọn L = 1m

- Xác định trọng lượng cát trên 1m dài:

Theo kết quả thí nghiệm, cát trong cọc có đặc tính sau:

 = 2,65; w0= 12%  ( 1 0 , 01 )

f g

nc







W0= độ ẩm của cát trong thời gian thi công

 = tỷ trọng của cát trong cọc

- Phạm vi vùng chịu nén: Fnc = 1,4b(a + 0,4b) = 1,4.2(2,4 + 0,4.2)

Fnc = 2,8 x 3,2 (m2)

- Xác định sơ bộ số cọc cát :

9 , 10 1256 , 0

96 , 8 153 , 0 4

4 , 0 14 , 3

2 , 3 8 , 2 96 , 0 1

66 , 0 96 , 0 1

.

2 0

0

























c

nc nc c

nc

c

f

F e

e e f

F

g 1 0 , 01 12 0 , 224

66 , 0 1

65 , 2 4

4 , 0 14 ,









- C¨n cø vµo mÆt b»ng mãng ta bè trÝ: 19 cäc

2,4 x 2,0

Q 0tt = 1,2T

M 0tt = 8Tm

N ott = 110T

2400

lnc = 3200

b n

- Xác định chiều dài cọc cát:

Chiều sâu nén chặt ở đây lấy bằng chiều dày vùng chịu nén, áp dụng phương pháp lớp tương đương ta có:

 Đối với cát và với móng tuyệt đối cứng tiết diện hình chữ nhật tra bảng:

a/b = 2,4/2 = 1,2; với 0 = 0,25  tra bảng: Aconst = 1,08

Vậy chiều dày lớp tương đương là:

Hs = Aconst .b = 1,08.2 =2,16m Chiều dày cọc cát kể từ đáy móng:

Lc = H = 2Hs + 0,5m = 2.2,16 + 0,5m = 4,82m => lấy Lc = 5m

* Kiểm tra sức chịu tải dưới đáy móng

- áp lực dưới đáy móng:

2 / 25 1 2 2 4 , 2

110

a

N

p otc tb m







2 2

0 0

4 , 2 2

6 )

1 2 , 1 8 (

W

h Q M p

















2 2

0

4 , 2 2

6 )

1 2 , 1 8 (

W

h Q M p

















- Đ/k kiểm tra: ptb  Rđ

pmax  1,2Rđ

pmin ≥ 0 Trong đó: Rđ = 2R => R được tính gần đúng theo công thức của Terzaghi:

P gh S .N .b S q.N q.q S c.N c.c

2

1





   

Hệ số hình dạng

S = 1- 0,2/ = 1- 0,2/1,2 = 0,83

Sq = 1

Sc = 1+ 0,2/ = 1+0,2/1,2 = 1,17

c

q N

N

N ; ; - các hệ số sức chịu tải của nền phụ thuộc vào   tra bảng

Với  = 20o, tra bảng ta có N = 4,97; Nq = 6,40; Nc = 14,8

2 / 37 , 26 0 8 , 14 17 , 1 1 8 , 1 4 , 6 1 2 8 , 1 97 , 4 83 , 0 5 ,

Chọn Fs = 2 ; 13 , 2 / 2

2

37 , 26

m T F

P R s

gh







- Giả định:

sau khi gia cố R đ = R gc = 2R chưa gia cố vậy: R gc = 2 13,2 = 26,4T/m 2

So sánh: ptb = 25T/m2 < Rgc = 26,4 T/m2

pmin = 20,2T/m2 > 0

pmax= 29,8 T/m2 < 1,2 Rgc = 1,2 26,4 = 31,68 T/m2

Điều kiện hợp lý về kích thước:

- 5 , 3 % 10 %

4 , 26

4 , 1

% 100 4 , 26

25 4 , 26

% 10

%



gc

tb gc

R

P R

68 , 31

88 , 1

% 100 68

, 31

8 , 29 68 , 31

% 10

% 100 2

,

1

2

,















gc

gc

R

P R

Vậy lựa chọn sơ bộ b = 2,0m và a = 2,4m là hợp lý

Kích thước của móng là: a  b = (2,4  2,0) m2

* Kiểm tra độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát

- Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể xác định theo công thức:

; ) μ

1

(

o

o E

pb

S   vì lúc đó Lc = 5m > 2.b (b = 2m) Với 1 , 2 0 , 96

2

4 , 2







b a

- áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng

2 / 25 1 2 2 4 , 2

110

a

N

P otc tb m







/ 2 , 23 1 8 , 1 25

p

- Mô đun biến dạng trước khi gia cố: Eot = .qc; chọn  = 2  Eot = 2 30 = 60kG/cm2

- Sau khi gia cố giả thiết Egc = E0 = 2Eot = 260 =120kG/cm2

1200

) 25 , 0 1 ( 96 , 0 2 2 ,



S = 3,5cm < [S] = 8cm Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép