Hướng dẫn Đồ án nền móng

Hướng dẫn đồ án nền móng của thầy Trần Thế Kỳ, giảng viên bộ môn Nền móng trường Học viện Kỹ thuật quân sự. Hướng dẫn gồm 4 chương, 122 trang giúp các bạn sinh viên hoàn thành đồ án Nền móng: Chương 1:Một số vấn đề chung Chương 2: Móng nông nền thiên nhiên Chương 3: Móng cọc Chương 4: Nền nhân tạo (Ghi chú: File doc đang để phông chữ .Vntime)

hớng dẫn đồ án móng tơng quan đơn vị hệ mkgss hệ si Tên gọi Đơn vị Tơng quan với đại lợng Tên gọi Ký hiệu hệ đơn vị Chiều dài Lực Centimét cm 10-2 m Micrômet àm 10-6 m Kilôgam lực KG 9,80665 N T 9086,65 N KG/m 9,80665 T/m N/m Tấn lực Tải trọng Kilôgam lực mét phân bố Tấn lực mét tuyến tính 9086,65 N/m Tải trọng Kilôgam lực mét KG/m2 9,80665 Pa phân bố vuông KG/cm2 0,098 Pa T/m2 9086,65 Pa KG/cm2 0,098 Pa G/cm3 9,80665 T/cm3 KN/m3 bề mặt Kilôgam lực ứng suất, centimét vuông cờng độ Tấn lực mét vuông Mô đun đàn Kilôgam lực hồi centimét vuông Trọng lợng thể Gam lực centimet tích khối Tấn lùc trªn mÐt khèi 9,80665 KN/m3 HƯ sè nÐn Centimet vuông lún kilôgam lực cm2/KG 0,1 cm2/N Ghi chú: Trong tính toán kỹ thuật có trờng hợp cho phép qui tròn 9,80665 thành 9,81 Khi tính toán không yêu cầu xác qui tròn 10 lời nói đầu Nền móng môn học quan trọng ngành xây dựng công trình nói chung đặc biệt cấp thiết với chuyên ngành xây dựng dân dụng công nghiệp Sau học xong lý thuyết, học viên phải thực đồ án môn học móng Khi làm đồ án tốt nghiệp có phần móng Để giúp học viên thực tốt đồ án này, mạnh dạn biên soạn Hớng dẫn đồ án móng Cuốn sách bao gồm: Chơng 1- Một số vấn đề chung; Chơng 2- Móng nông thiên nhiên; Chơng 3- Móng cọc; Chơng 4- Nền nhân tạo Các phụ lục cần thiết cho ngời làm đồ án Tài liệu hớng dẫn phần sau đây: 1Đánh giá điều kiện địa chất công trình; 2Lựa chọn phơng án móng; 3Tính toán thiết kế loại móng công trình dân dụng; công nghiệp công trình phục vụ quốc phòng; Ngoài sách giúp học viên biết cách trình bày vẽ thuyết minh đồ án Một số vẽ móng công trình mẫu giúp học viên tham khảo trình thể vẽ cho phù hợp với qui phạm Tuy làm đồ án chuyên đề học viên phải tham khảo thêm tài liệu có liên quan Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Đặng Duy T hiệu đính tài liệu đồng chí môn Kỹ thuật sở-khoa Công trình quân đóng góp ý kiến quí báu cho lần xuất Do trình độ kinh nghiệm có hạn, nên không khỏi có thiếu sót Rất mong bạn đọc góp ý kiến phê bình Tác giả Chơng mét sè vÊn ®Ị chung 1.1 Híng dÉn chung đồ án môn học 1.1.1 Nhiệm vụ đồ án a Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng Xác định tính chất lý đất Tính toán sức chịu tải b Nghiên cứu giải pháp mặt móng tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, tính chất trị số tải trọng mà chọn móng nông hay móng sâu, tự nhiên hay nhân tạo (2ữ3 phơng án) Mỗi giải pháp mặt móng cần: + Chọn lập luận chiều sâu chôn móng; + Xác định kÝch thíc ®Õ mãng; + TÝnh lón cho mãng; + So sánh kinh tế phơng án c Tính toán thiết kế cụ thể cho phơng án chọn (bao gồm xác định tải trọng tác dụng, kích thích ®Õ mãng, tÝnh cèt thÐp cho mãng, tÝnh lón, kiĨm tra ổn định nền; ) d Nghiên cứu cấu trúc lớp chống thấm (khi có tầng ngầm mực nớc ngầm cao) e Các đề nghị phơng pháp thi công: biện pháp ngăn ngừa khả phá hoại cấu tạo tự nhiên đất 1.1.2 Cách trình bày đồ án a.Viết thuyết minh Trong thuyết minh phải viết đầy đủ luận khoa học, cách giải tính toán cần thiết đáp ứng nhiệm vụ đợc giao Nội dung thuyết minh gồm: Phần thuyết minh cần nêu c¸c thiÕt kÕ nỊn mãng dùa theo “B¸o c¸o kÕt khảo sát địa chất công trình (cơ quan có thẩm quyền) lập ngày tháng năm Bản vẽ mặt mặt cắt công trình với kích thích đầy đủ theo số liệu đầu Tập hợp tải trọng công trình móng cần tính toán, thiết kế Cần trình bày cách tính toán, viết kết dới dạng bảng biểu Đánh giá điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn với nội dung chi tiết nh: đồ bố trí lỗ khoan, có đờng đồng mức địa hình, lựa chọn vị trí bố trí công trình để khối lợng san đào điều kiện địa chất tốt nhất; Lựa chọn phơng án xử lý nền, thiết kế móng Phần nêu phơng án cần nghiên cứu, phân tích yếu tố kinh tế - kỹ thuật - công nghệ Từ lập luận này, chọn phơng án để sâu tính toán Móng nông thiên nhiên Trình bày toàn nội dung tính toán: lựa chọn móng, xác định chiều sâu chôn mãng; (xem thĨ ë ch¬ng 2) Mãng cọc (xem cụ thể chơng 3) Móng nhân tạo gồm có chọn loại nhân tạo (đệm cát; cọc cát; giếng cát; ) (nếu có) xem cụ thể chơng So sánh kinh tế phơng án: kết tính toán trình bày dới dạng bảng biểu Trên sở so sánh kinh tế - kỹ thuật, chọn phơng án tối u 10 Các vẽ thuyết minh kỹ thuật chống thấm cho tÇng hÇm, phÇn ngÇm (nÕu cã) b ThĨ hiƯn vẽ Bản vẽ thể khổ giấy A1 ữ A0 mực đen, máy vẽ phần mềm AutoCAD với thành phần gồm: + Mặt móng (các móng dầm móng; cọc; đài cọc+hệ dÇm mãng víi tû lƯ : 100; + Chi tiết móng; dầm móng; giằng móng; cọc; đài cọc theo tỷ lệ: 1:20 1:25 gồm có mặt cắt mặt trục định vị, bố trí cốt thép + Bảng thống kê cấu kiện: loại móng; cọc; đài cọc; thép cấu kiện + Bản vẽ chi tiết móng nhân tạo víi tû lƯ : 50 (nÕu cã); + B¶n vÏ chi tiÕt chèng thÊm cho tÇng hÇm (nÕu cã) Chú ý vẽ phải theo yêu cầu vẽ kỹ thuật, phải ghi đầy đủ nội dung phẩm chất vật liệu: nh mác gạch, đá, vữa xây, bê tông, cốt thép, lớp lót móng; ghi cần thiết khác móng đợc thiết kế theo tài liệu địa chất nào? Do quan lập, t cách pháp nhân quan lập; 1.2 phân bố ứng suất đất dạng tải trọng thờng gặp 1.2.1 Tải trọng phân bố diện tích hình chữ nhật ứng suất điểm nằm trục thẳng đứng qua góc diện chịu tải đợc xác định theo c«ng thøc (1-1): σ z = kc p (1-1) đó: p - tải phân bố diện tích chịu tải; kc - hệ số tra bảng (1-1), phơ thc tû sè a z vµ ; b b a - cạnh dài diện chịu tải; b - cạnh ngắn diện chịu tải Cũng dùng công thức (1-1) để xác định ứng suất điểm nằm trục qua tâm móng, cách chia diện chịu tải thành bốn hình chữ nhật nhỏ nhau, với cạnh là a b Khi ta phải tra hệ số kc với phụ thuộc 2 a 2.z ; vµ: b b σ z = 4.kc p (1-1a) 1.2.2 Tải trọng phân bố tam giác diện tích hình chữ nhật ứng suất điểm nằm trục thẳng đứng qua góc có tải trọng xác định theo công thức (1-2): z = kA p (1-2) ứng suất điểm nằm trục thẳng đứng qua góc có tải trọng p xác định theo công thức (1-3): z = kD p (1-3) đó: hệ số kA ; kD tra bảng (1-2) (1-3) phụ thuộc vào a z ; b cạnh mà theo tải trọng thay b b đổi Đối với điểm nằm trục khác không qua tâm góc diện chịu tải, ta áp dụng phơng pháp điểm góc để tìm ứng suất 1.2.3 Tải trọng phân bố hình băng (bài toán phẳng) Trong trờng hợp ứng suất z có dạng đối xứng qua trục qua điểm chiều rộng chịu tải không phụ thuộc vào trục dọc theo chiều dài diện chịu tải ứng suất xác định theo công thøc (1-4): σ z = kz.p (1-4) ®ã: kz - hƯ sè phơ thc vµo x z vµ , gốc toạ độ đặt b b chiều rộng băng, tra bảng (1-4) 1.2.4 Tải trọng phân bố tam giác hình băng (bài toán phẳng) ứng suất z đợc xác định thông qua hệ số kp = σz p nhê b¶ng (1-5) σ z = kp p (1-5) Gốc toạ độ vị trí có tải trọng p = 1.3 tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ hai 1.3.1 Nội dung tính toán móng theo trạng thái giới hạn thứ hai Tính toán móng theo trạng thái giới hạn thứ hai chủ yếu kiểm tra xem biến dạng có thoả mãn điều kiện độ lún hay không Biến dạng xảy tải trọng móng truyền xuống, móng lân cận gia tải gần móng Ngoài chuyển vị ngang ®Êt ë vïng cã ®é dèc lín, xãi ngÇm Mơc ®Ých cđa viƯc kiĨm tra theo ®iỊu kiƯn biÕn dạng nhằm đảm bảo cho biến dạng móng không vợt trị số giới hạn cho phép để sử dụng công trình cách bình thờng, để nội lực phát sinh phụ thêm lún không gây kết cấu siêu tĩnh không lớn cho kết cấu không bị h hỏng để đảm bảo mỹ quan công trình + Đối với nhà khung: Std Sgh S Sgh (1-6) + Đối với nhà têng chÞu lùc: Stb ≤ Stbgh  ΔS ≤ ΔSgh (1-7) + Đối với công trình cao cứng: Stb ≤ Stbgh  i ≤ i gh  (1-8) ®ã: Std - ®é lón tut ®èi, lín nhÊt móng; Stb - độ lún trung bình móng công trình; S - độ lún lệch tơng móng nhà khung, độ võng xuống vồng lên tơng đối nhà tờng chịu lực i - độ nghiêng công trình; Trong công thức (1-6) đến (1-8) đại lợng bên trái xác định tính toán vế phải giá trị giới hạn cho bảng (1-6) Độ lún tuyệt đối đợc tính theo: phơng pháp cộng lún lớp phân tố (với móng có kích thớc nhỏ) theo sơ đồ tính toán dới dạng bán không gian biến dạng đàn hồi tuyến tính (với móng có kích thớc lớn đất tốt) Các phơng pháp đợc trình bày kỹ giáo trình Cơ học đất Phơng pháp cộng lún lớp cho phép xác định độ lún móng riêng rẽ mà móng mà tải trọng móng lân cận truyền tới gây ảnh hởng đến độ lún nó, Phơng pháp tính lún dùng sơ đồ bán không gian biến dạng đàn hồi tuyến tính xác định phơng pháp cộng lún lớp phạm vi chiều dày chịu nén Thừa nhận móng có chiều rộng đờng kính dới 10m, độ lún xảy ¸p lùc phơ thªm b»ng hiƯu sè cđa ¸p lùc trung bình móng truyền lên áp lực thiên nhiên trọng lợng đất trớc đào hố móng gây ra, nhng chiều dày chịu nén xác định theo qui ớc Trong hai trờng hợp, áp lực phụ thêm (do tải trọng công trình gây ra) xác định theo phơng thẳng đứng 10 qua trọng tâm đáy móng dùng để tính toán độ lún nằm ngang tầng chịu nén 1.3.2.Tính toán độ lún theo phơng pháp tổng lớp phân tố Hiện với mức độ phát triển mạnh máy tính điện tử, lập trình để tính toán độ lún móng theo phơng pháp tổng lớp phân tố, sau chơng trình tính đợc lập ngôn ngữ PASCAL 7.0 với trờng hợp đồng Phần chơng trình đợc trình bày (PL-04) a.Sơ đồ khối, hình 1-1 * Khối nhập số liệu: Khối gồm có số liệu đất nh trọng lợng riêng tự nhiên ; mô đun biến dạng E ; Các số liệu tải trọng (lực däc N0tc ) C¸c sè liƯu vỊ mãng nh chiỊu sâu chôn móng, kích thớc móng + Khối tính trị số ứng suất z bt Khối tính ứng suất đợc lập sở chia đất dới đế móng thành lớp phân tố hi = (0,2 ữ 0,4) b ứng suất đợc tính b»ng c«ng thøc sau: σ bt = γ i H m + ∑ γ i hi σz = 2π ( )   n n.m 2m2 + n2 + arctg  + 2 2 2  m m + n + 1+ m n + m m + n + 1  ®ã n = ( )( ) a 2.z ; m= b b + Khèi tÝnh lón, ®é lón đợc tính theo công thức: Si = zi hi ; Ei + Khối so sánh: Đây sở để xác định phạm vi tính lún, đất có E > 500T/m2 đáy lớp đất có trị số ứng suất gây lún nhỏ lần ứng suất thân, E 11 Bớc 2)- Chọn giải pháp móng đơn bê tông cốt thép, chiều sâu chôn móng h = 1,5 m, chiỊu réng cđa mãng b = 1,5 m, hình (4-3) Hình 4-3 Kích thớc lớp đệm cho ví dụ 4-1 a)- Xác định kích thớc sơ móng: Do móng đợc cấu tạo khác với cách lập bảng tính R0 , đó, áp lực tính toán R đợc hiệu chỉnh công thức sau, chiều sâu chôn móng hm m: b b1  h + h1 R = R0  + k1  ; hÖ sè k1 = 0,125; ®ã b1  h1  1,5 − 1 1,5 +  R = 4 1+ 0,125 = 37,1T / m2   2.2  Gi¸ trị tiêu chuẩn tải trọng N tc Q = 5,625 T, Diện tích đáy móng: F= tc = 80 T; M N0tc R − γ tb.h = tc = 10 Tm; 80 = 2,34m2 37,1− 2.1,5 Giả thiết tỷ số chiều dài chiều rộng đế móng 1,2, chiều rộng đế mãng sÏ lµ: b = 2,34 = 1,4m, chän b = 1,2 1,5 m (kể ảnh hởng mô men lực cắt), nh chiều rộng móng phù hợp với giá trị giả thiết Chiều dài mãng a = 1,2.1,5 = 1,8 m 128 • KiĨm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn bề mặt lớp đệm: Tải trọng thẳng đứng tính đến cao trình đáy móng: Ntc = Ntc0 + tb.h.F = 80 + 1,5 1,8 1,5 = 88,1 T Mô men cao trình đế móng: Mtc = Mtc0 + Qtc0.h = 10 + 5,625 1,5 = 18,44 Tm ứng suất đáy móng: max,min = N tc M tc 88,1 18,44 ± = ± = 31,89± 22,76 =54,65 vµ 9,13 F W 1,5.1,8 1,5.1,82 T/m2 So s¸nh: 1,2.R = 1,2 37,1 = 44,52 < 54,65 T/m2 Nh không thoả mãn điều kiện áp lực lớp đệm cát, cần phải tăng kích thớc đế móng Tăng chọn a = 2,0 m ; b = 1,6 m (F = 2,0 x 1,6 m) Kiểm tra lại theo bớc nh trên, ta có: Tải trọng thẳng đứng tính đến cao trình đáy mãng: Ntc = Ntc0 + γtb.h.F = 80 + 1,5 2,0 1,6 = 89,6 T M« men cao trình đế móng: Mtc = Mtc0 + Qtc0.h = 10 + 5,625 1,5 = 18,44 Tm ứng suất đáy móng: max,min = tb = N tc M tc 88,1 18,44 ± = ± = 28± 17,1 =45,1 vµ 10,9 T/m2 F W 2,0.1,6 1,6.2,02 N tc = 28 T/m F áp lực tính toán R đợc tính với b = 1,6 m: 1,6 − 1 1,5 +  R = 4 1+ 0,125 = 37,625T / m2   2.2  R = 37,625 < σ tc = 28 T/m2; 1,2.R = 1,2 37,625 = 45,15 < 45,1 T/m2 Nh thoả mãn điều kiện áp lực tiêu chuẩn (a = 2,0m; b = 1,6 m) Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn bề mặt lớp đất yếu: So sánh: 129 + Tính trị số ứng suất tác dụng bề mặt lớp đất yếu: ứng suất trọng lợng thân đất đệm, công thức (4-2): bt = d hd + γ h = 1,90.1,5 + ( 0,5.1,50+ 1,01,81) = 5,41T / m3 øng suÊt t¶i träng công trình, công thức (4-3): Tỷ số a 2,0 2.z 2.1,5 = = 1,25; = = 1,875, b¶ng (1-1) cã kc = 0,105 b 1,6 b 1,6 Do σ z = 4.kc σ tc − γ h = 4.0,105.[ 28− ( 0,5.1,5 + 1,0.1,81)] = 10,68T / m2 ( ) đó: Tổng ứng suất tác dụng bề mặt lớp ®Êt yÕu: 5,41 + 10,68 = 16,09 T/m2 + TÝnh áp lực tiêu chuẩn lên bề mặt lớp đất yếu: Đế móng đợc mở thành móng qui ớc; tính chiều réng mãng qui íc: Víi Fqu = a − b 2,0 − 1,6 N tc 89,6 = = 0,2; = = 8,39; Δ = 2 σ z 10,68 bqu = Fqu + Δ2 − Δ = 8,39+ 0,22 − 0,2 = 2,7 m áp lực lên bề mặt lớp đất yếu xác định theo công thức (23) cho trờng hợp nhà tầng hầm Ry = = t = m1.m2 ( A.b.γ d + B.h.γ t + D.cd ) ktc Víi c¸c hƯ sè m1 = m2 = ktc =1; ϕII = 110 theo b¶ng (2-2) A 0,21; B = 1,837; D = 4,294 γd = 1,81 T/m3; 1,5.0,5 + 1,81.1,0 + 1,9.1,5 = 1,8T / m3 ; cd = 1,4 T/m2 Thay sè vµo, ta 0,5 + 1,0 + 1,5 cã: Ry = 1.1 ( 0,21.2,7.1,81+ 1,837.3.1,8 + 4,294.1,4) = 16,7 T/m2 So s¸nh ta thÊy Ry = 16,7 > 16,09 T/m2 Điều kiện áp lực tiêu chuẩn lên bề mặt lớp đất yếu đảm bảo b)- Tính độ lún móng: Coi đệm cát nh lớp đất Tính độ lún theo phơng pháp lớp tơng đơng Độ lún móng S = 2,7 cm, độc giả tự tính 130 c)- Cấu tạo móng: Các bớc tính nh móng nông (chơng 2) Kết luận: Các kích thớc móng ®Öm nh sau: Mãng: F = 2,0 x 1,6 m; hm = 1,5m; Đệm cát: hđ = 1,5 m; chiều rộng đệm với góc mở = 300 bd = 1,6 + 2.tg300 = 1,6 + 1,5 0,6 = 3,4 m 4.3 Phơng pháp dùng cọc cát 4.3.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng Phơng pháp có hiệu xây dựng công trình có tải trọng lớn đất yếu có chiều dày lớn Đối với chiều dày lớp đất yếu lớn 2m dùng phơng pháp đợc Tác dụng cọc cát làm cho độ rỗng giảm đi, lợng riêng, mô đun biến dạng, lực dính góc ma sát tăng lên Dới tác dụng tải trọng, cọc cát vùng đất đợc nén chặt xung quanh cọc làm việc đồng thời, đất đợc nén chặt khoảng cách cọc 4.3.2 Trình tự tính toán thiết kế cọc cát a Xác định hệ số rỗng nc đất sau đợc nén chặt cọc cát Khi dùng cọc cát, đất đợc nén chặt lại, đất không nén chặt đến độ chặt tuỳ ý Các kết nghiên cứu cho thấy hệ số rỗng nc đất cát sau nén chặt cọc cát có lấy thể tơng ứng với độ chặt tơng đối D = (0,7 ữ 0,8) cát D = (0,6 ữ 0,8) cát bụi xác định theo công thức (4-5): nc = max - D (εmax - εmin) = εmax - (0,7 ÷ 0,8 )(εmax - εmin) (45) ®ã: εmax ; εmin - hệ số rỗng cát trạng thái rời chặt nhất, xác định thí nghiệm Đối với đất sét, trị số nc lấy tơng ứng với trị số hệ số rỗng áp lực nén p = 1,0 KG/cm2 đờng cong nén ép mẫu đất ( - p) 131 Trị số nc xác định gần dựa vào tính chất lý đất theo công thức (4-6): nc = Δ ( Wd + 0,5.Φ ) γ n 100 (4-6) - tỷ hạt đất; n - lợng riêng nớc; Wd - độ ẩm giới hạn dẻo đất; - số dẻo = Wnh - Wd Cần ý là, sau dùng cọc cát, không nén chặt đến giới hạn độ chặt cần thiết theo tính toán công thức lúc việc áp dụng cọc cát không hợp lý b Xác định diện tích đợc nén chặt cọc cát Diện tích đợc nén chặt thờng lấy lớn diện tích đế móng để đảm bảo đất đợc ổn định dới tác dụng tải trọng công trình Theo kinh nghiệm thiết kế, chiều rộng mặt nén chặt thờng lấy kích thớc đế móng phía 0,2.b diện tích Fnc đợc nén chặt tính theo c«ng thøc (4-7): Fnc = 1,4.b.(a + 0,4.b) (4-7) ®ã b - chiÒu réng ®Õ mãng; a - chiÒu dài đế móng; Tỷ lệ diện tích thiết diện cọc cát Fc diện tích đợc nén chặt Fnc xác định nh sau: Fc = Ω = tk (4-8) Fnc 1+ ε - hệ số rỗng tự nhiên đất trớc đóng cọc cát c Xác định số lợng cọc cát Từ công thức (4-8) xác định đợc số lợng cọc cát cần thiết: n= 132 Ω Fnc fc (4-9) ®ã fc - diƯn tÝch tiÕt diƯn cäc c¸t d Bè trÝ cäc c¸t Cọc cát thờng đợc bố trí đỉnh lới hình tam giác Đó sơ đồ bố trí hợp lý đảm bảo đất đợc nén chặt khoảng cách cọc, khoảng cách cọc xác định tính toán dựa vào giả thiết sau: + đất đợc lèn chặt khoảng cách cọc cát; + đất không bị trồi lên mặt đất; + độ ẩm đất trình lèn chặt không đổi; + thể tích đất nén chặt giới hạn bề mặt tam giác ABC, hình (4-4) trục cọc cát, sau nén chặt giảm thĨ tÝch b»ng nưa thĨ tÝch cäc c¸t; + thĨ tích hạt đất trớc sau nén chặt xem nh không đổi, bỏ qua tính nén thân hạt Hình 4-4 Sơ đồ bố trí cọc cát Từ giả thiết viết: 3 π dc2 L L − 4 = 1+ ε 1+ ε nc L= ( 1+ ε ) π ( 1+ ε ) ≈ 0,952.dc ( ε − ε nc) 3( ε o − ε nc) (4-8) (4-9) ®ã L - khoảng cách cọc; dc - đờng kính cọc cát; - hệ số rỗng tự nhiên đất trớc có cọc cát; nc - hệ số rỗng thiết kế đất sau có cọc cát Công thức (4-9) viết dới dạng: 133 L = 0,952.dc cát nc nc − γ (4-10) γnc - träng lỵng thĨ tÝch cđa ®Êt sau ®ãng cäc γ nc = Δ ( 1+ 0,01.W) 1+ ε nc (4-11) W - ®é Èm tự nhiên đất trớc nén chặt; - trọng lợng riêng tự nhiên đất; Đờng kính cọc cát thờng dùng có đờng kính từ 40 đến 60 cm Cọc cát có tác dụng nén chặt theo chiều sâu, số lợng cát chứa đầy cọc đáp ứng yêu cầu độ chặt theo thiết kế Trọng lợng cát cần thiết mét dài cọc đợc xác định theo công thức sau: f . n W  G= c  1+  (4-12) 1+ ε nc  100 ®ã ∆ - tû träng cát dùng cọc; W1 - độ ẩm cát thời gian thi công e Xác định chiều sâu nén chặt cọc cát Chiều sâu nén chặt cọc cát lấy chiều sâu vùng chịu nén H dới đế móng (H phạm vi tính lún theo nh phơng pháp tính lún lấy tổng lớp phân tố hay lớp tơng tơng-xem lại phần Cơ học đất) Từ có chiều dài cọc cát cần phải hạ vào đất H f Xác định sức chịu tải đất sau nén chặt cọc cát Theo kinh nghiệm, sức chịu tải đất sau nén chặt cọc cát lấy lớn từ hai đến ba lần sức chịu tải đất thiên nhiên cha gia cố Đối với đất sét đất bùn, theo kết thực nghiệm, sau nén chặt cọc cát, sức chịu tải tính toán đất lấy phạm vị (2 ữ 3) KG/cm2 Chính xác dùng phơng pháp thí nghiệm trờng để đánh giá sức chịu tải (nén tĩnh; khoan xuyên, ) 134 Bảng 4-1 Trị số ctc (KG/cm2) ; tc ; E (KG/cm2) đất cát không phụ thuộc nguồn gốc, tuổi, độ ẩm (TCXD 45-78) Loại đất cát Cát lẫn sỏi cát thô Cát thô vừa Cát mịn Cát bụi Ký hiệu đặc trng ctc tc E ctc tc E ctc tc E ctc tc E Đặc trng đất ứng với hệ số rỗng nc 0,45 0,02 43 500 0,03 40 500 0,06 38 400 0,08 36 390 0,55 0,01 40 400 0,02 38 400 0,04 36 380 0,06 34 230 0,65 38 300 0,01 35 300 0,02 32 280 0,04 30 180 0,75 28 180 0,02 26 110 Trong trờng hợp điều kiện thí nghiệm tải trọng tĩnh khoan lấy mẫu thí nghiệm, chØ tiªu ctc ; ϕtc ; E cã thĨ tra bảng qui phạm dựa vào nc , bảng (4-1) (4-2) Bảng 4-2 tc Trị tiêu chuẩn lực dính đơn vị c (KG/cm ), góc ma sát tc (độ) đất sét trầm tích kỷ thứ t (đệ tứ) (TCXD 45-78) Loại đất sét Kí ®é sƯt hiƯ u ¸ c¸t ≤ B ≤ 0,25 0,25 ≤ B ≤ 0,75 ≤ B ≤ 0,25 ¸ sÐ t 0,25 ≤ B ≤ 0,5 C¸c đặc trng đất ứng với hệ số rỗng nc 0,4 0,55 0,65 0,7 0,85 0,95 1,05 5 ctc ϕtc ctc ϕtc 0,15 30 0,11 29 0,08 27 - - - - 0,13 26 26 24 0,08 21 - - - ctc ϕtc ctc ϕtc 0,47 26 0,37 25 0,31 24 0,25 23 0,22 22 0,19 20 - 0,39 24 0,34 23 0,28 22 0,23 21 0,18 19 0,15 17 - 135 ctc ϕtc - - 0,25 19 0,20 18 0,16 16 0,14 14 0,12 12 - 0,81 21 0,69 20 0,54 19 0,47 18 0,41 16 0,36 14 0,25 ≤ B ≤ 0,5 ctc ϕtc ctc ϕtc - - 0,57 18 0,50 17 0,43 16 0,37 14 0,32 11 0,5 ≤ B ≤ 0,75 ctc ϕtc - - 0,45 15 0,41 14 0,36 12 0,33 10 0,29 0,5 ≤ B ≤ 0,75 ≤ B ≤ 0,25 Sé t g Tính toán độ lún cọc cát Tiến hành nh móng nông thiên nhiên VÝ dơ 4-2: ThiÕt kÕ mãng díi cét cã tiÕt diện 60x60 cm; tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng N tt0 = 100 T Móng cột đặt lớp cát bụi có chiều dày 20m, dới lớp lớp sét pha cát nhão Mức nớc ngầm nằm độ sâu cách mặt đất 1,5m Lớp cát bụi có tiêu lý nh sau: = 1,80 T/m3, ∆ = 2,65 ; W = 30%; ϕtc = 240; εmax = 0,96; εmin = 0,56 Bíc 1)- Đánh giá điều kiện tự nhiên đất + Xác định trạng thái lớp cát bụi dựa vào ®é chỈt: ∆.γ nc γ ε0 = −1 ; γk = k 1+W thay = trị số vào công thức trên, ta có 2,65( 1+ 0,01.30).1 1= 0,92 Theo TCXD 45-78 cát bụi 1,90 > 0,8 trạng thái rời, = 0,92 > 0,8 lớp cát bụi trạng thái rời + Xác định mức độ ẩm lớp đất cát bụi: G= W. 0,01.30.2,65 = = 0,864 0,92 G = 0,864 > 0,80 nên lớp cát bụi trạng thái bão hoà nớc Do đặc điểm tải trọng công trình tác dụng lên móng lớn đất chịu lực lớp cát bụi trạng thái bão hoà nớc có 136 chiều dày lớn, để đảm bảo đất có khả tiếp thu đớc tải trọng công trình , cần thiết phải dùng biện pháp gia cố Chúng ta chọn phơng pháp nén chặt cọc cát Giả thiết móng có kích thớc 2,5 x 2,5m đặt chiều sâu h = 1,0 m, ứng st tiÕp xóc díi ®Õ mãng: σ tc = γ tb.h + N 0tc F = 2,0.1,0 + 100 = 18T / m2 2,2.2,5 áp lực tiêu chuẩn lên lớp ®Êt nµy, chó ý víi lùc dÝnh cđa nỊn b»ng Với tc = 240, tra bảng (2-2) có hÖ sè A = 0,7178; B = 3,8713; D = 6,4491, c¸c hƯ sè m1 = m2 = ktc =1 Rtc = 1.1 ( 0,7178 2,5.1,8 + 3,8713 1,0.1,8 + 6,4491 ) = 10,2 T/m2 Nh vËy râ ràng móng đặt trực tiếp lên lớp cát bụi tự nhiên đợc việc dùng biện pháp gia cố cọc cát hợp lý + Xác định nc dùng cọc cát theo công thức (4-5), chän D = 0,75 ta cã: εnc = 0,96 - 0,75 (0,96 - 0,56) = 0,66 + Xác định diện tích đợc nén chặt theo công thức (4-7), Fnc = 1,4.b.(a + 0,4.b) = 1,4 2,5 (2,5 + 0,4 2,5) = 12,25 m2 Do ®ã chiỊu réng đợc nén chặt bnc = Fnc = 12,25 = 3,5m + Xác định số lợng cọc cát Chọn đờng kính cọc cát dc = 0,40m, theo hai công thøc (4-8) vµ (4-9) ta cã: Fc ε − ε tk 0,92− 0,66 =Ω= = = 0,135; Fnc 1+ ε 1+ 0,92 n= Ω Fnc 0,13512 ,25 = ≈ 14 fc 3,14.0,4 cäc 137 H×nh 4-5 Sơ đồ bố trí cọc cát Căn vào mặt móng, ta chọn bố trí 19 cọc + Xác định trọng lợng thể tích đất sau đóng cọc cát theo công thức (4-11): nc = ∆ 2,65 ( + 0,01.W ) = ( + 0,0130 ) = 2,07T / m + nc + 0,66 + Xác định khoảng cách cọc cát theo công thức (4-10) γ nc 2,07 L = 0,952 d = 0,952.0,40 = 1,05m c γ nc − γ 2,07 − 1,8 Bè trí cọc cát nh hình (4-5) + Xác định trọng lợng cát 1mét dài cọc Theo kết thí nghiƯm, c¸c cäc cã ∆ = 2,65; W1 = 12% 3,14.0,4 2,651 12   G= 1 +  = 0,22T  100  + 0,66 138 + Xác định chiều sâu nén chặt Chiều sâu nén chặt lấy chiều dày vùng chịu nén áp dụng phơng pháp lớp tơng ta có: cát móng tuyệt đối cứng tiết diện hình vuông, tra bảng (III-4a) Cơ học đất với = 0,25 tỷ số hai cạnh móng 1,0; ta đợc Aconst = 0,99 Nh chiều dày lớp tơng đơng hs = Aconst b = 0,99 2,5 = 2,49m Chiều sâu vùng chịu nén kể từ đáy móng H = hs = 2,49 5,0m Để xét đến tợng đất bị tơi phần đóng cọc cát, chiều dài toàn cọc cát sễ lấy kể từ mặt đất thiên nhiên đến giới hạn chìu sâu vùng chịu nén, tức lc = 5,0 + 1,0 = 6,0 m Khi đào hố móng lớp bỏ + Kiểm tra sức chịu tải dới đế móng sau nén chặt cọc cát Dựa vào bảng (4-1) với nc = 0,66 cho loại đất c¸t bơi, ta cã: tc c = 0,4 T/m2; ϕtc = 300; E = 180KG/cm2, Víi ϕtc = 300 tra b¶ng (2-2) cã A = 1,1468; B = 5,5872; D = 7,943, c¸c hƯ sè m1 = m2 = ktc =1 R tc = 11 (1,1468.2,51 ,8 + 5,5872.1,01 ,8 + 7,9483.0,4) = 20,68 T/m2 VËy σtc = 18 T/m2 < Rtc = 20,68 T/m2 Do thoả mãn điều kiện ứng suất trung bình dới đế móng nhỏ áp lực tiêu chuẩn đất có cọc cát, phơng pháp nén chặt cọc cát dùng hợp lý + Tính toán độ lún dự tính đất sau nén cọc cát Theo phơng pháp lớp tơng đơng: S = a0 pgl hs 0,8 ®ã a = = = 0,00445 cm2/KG E 180 p - øng st g©y lón pgl = σtc - γ.hm = 18 - 1,8.1,0 = 16,2 T/m2 = 1,62KG/cm2; hs - chiều dày lớp tơng đơng hs =2,49m =249cm Thay sè vµ ta cã: S = 0,00445 1,62 249 = 1,8 cm 139 §é lón dù tính nhỏ so với độ lún cho phép, phơng pháp nén chặt đất cọc cát áp dụng trờng hợp có hiệu rõ rệt hoàn toàn hợp lý 140 Mục lục Chơng mét sè vÊn ®Ị chung 1.1 Hớng dẫn chung đồ án môn học .5 1.2 phân bố ứng suất đất dạng tải trọng thờng gỈp 1.3 tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn thø hai 1.4 tÝnh to¸n kiĨm tra nỊn Theo trạng thái giới hạn thứ (tcxd 45-78) 13 Ch¬ng 23 mãng n«ng trªn nỊn thiªn nhiªn 23 2.1 thø tù thiÕt kÕ 23 2.2 Đánh giá điều kiện địa chất công trình địa chất thuỷ văn 23 2.3 Xác định tải trọng tác dụng lên móng 24 2.4 giải pháp móng mặt Chọn độ sâu chôn móng 25 2.5 xác định kích thích sơ đế móng 26 2.6 tính toán móng theo trạng thái giới hạn thứ hai39 2.7 tính toán móng theo trạng thái giới hạn thứ 39 Ch¬ng 59 mãng cäc 59 3.1 Các loại cọc 59 3.2 Xác định sức chịu tải trọng theo phơng thẳng đứng cọc đơn .61 Ch¬ng 123 nhân tạo 123 4.1 Kh¸i niƯm chung 123 4.2 Phơng pháp dùng đệm cát 123 4.3 Phơng pháp dùng cọc cát 131 141 142 ... xong lý thuyết, học viên phải thực đồ án môn học móng Khi làm đồ án tốt nghiệp có phần móng Để giúp học viên thực tốt đồ án này, mạnh dạn biên soạn Hớng dẫn đồ án móng Cuốn sách bao gồm: Chơng... án móng khác Các phơng án móng khác nh: phơng án móng nông thiên nhiên, phơng án móng nông nhân tạo, phơng án móng nông với vật liệu gạch bê tông, vv Mỗi phơng án lớn nh lại có nhiều phơng án. .. phơng án móng nông móng đơn, móng băng hay móng bè, vv Mỗi phơng án nhỏ lại có nhiều phơng án nhỏ hơn, khác hình dáng, kích thớc cách bố trí Tất nhiên công trình ta đề số lợng đầy đủ tất phơng án