ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH (HƯỚNG DẪN)

PHẦN 1 : NHỮNG VẤN ĐỀCHUNGGiới thiệu chungĐồ án thiết kế Nền móng là một nhiệm vụ bắt buộc đối với mọi sinh viên ngành công trình. Tạitrường Đại học Xây dựng, đồ án Nền móng bao gồm hai phần riêng: thiết kế móng nông cho mộtcông trình cụ thể và thiết kế móng cọc cho một cột độc lập. Việc bố trí nội dung như vậy một phầnđể sinh viên có điều kiện thực hành thiết kế cả hai loại móng cơ bản đồng thời hình dung được toànbộ móng của một công trình hoàn chỉnh mà không làm tăng nhiều khối lượng thực hiện.Để hoàn thành đồ án môn học Nền móng sinh viên cần phải vận dụng được kiến thức về các mônhọc liên quan trực tiếp như Cơ học đất và Kết cấu bê tông cốt thép. Kiến thức về Địa chất công trìnhvà Sức bền vật liệu cũng là những môn học được vận dụng trong thiết kế Nền móng. Trong quá trìnhthực hiện đồ án sinh viên phải chủ động tìm kiếm, liên kết các kiến thức liên quan để hoàn thànhnhiệm vụ dưới sự hướng dẫn của giáo viên.Cũng cần phải nói rõ giáo viên chỉ là người hướng dẫn, cùng thảo luận và trợ giúp cho sinh viêntrong việc cân nhắc, lựa chọn phương án, giải pháp nền móng, thảo luận và giải đáp những thắcmắc của sinh viên trong quá trình thực hiện đồ án. Việc thông qua đồ án thực chất là thông qua cáclựa chọn do sinh viên đề xuất. Công việc này trước hết là điều bắt buộc để giáo viên có thể kiểmsoát và thúc đẩy quá trình học tập của sinh viên nhưng cũng là điều cần thiết cho sinh viên trongbước đầu làm quen với công việc thiết kế nền móng. Sinh viên được quyền thay đổi phương án ngaycả khi đã được giáo viên thông qua nhưng phải bảo vệ được ý kiến của mình. Các ý kiến riêng củasinh viên, dù cho đã là hợp lý hay chưa hợp lý cũng rất được trân trọng, miễn là có cơ sở để nêu lênvà bảo vệ nó.Cuối cùng, đồ án môn học là sản phẩm của từng sinh viên. Sản phẩm này bao gồm tập thuyết minhtính toán, lựa chọn các thông số cho giải pháp nền và móng, thể hiện các lựa chọn đó lên bản vẽ đủđể có thể triển khai thi công được. Từng sinh viên phải bảo vệ sản phẩm của mình một cách tự tin vàthuyết phục trước Hội đồng đánh giá của Bộ môn.2Chương 1: Số liệu và các qui định trong Đồ án1.1 Số liệu đồ ánMỗi sinh viên có một tập hợp số liệu riêng bao gồm dữ liệu về công trình và tải trọng, dữ liệu về địachất công trình. Tập số liệu này được xác định theo số hiệu đầu bài đồ án. Trong tổng hợp đầu bàihiện nay của bộ môn có hơn 200 đầu bài cho mỗi phần. Nội dung chi tiết đầu bài sinh viên lấy từtrang http:geo.nuce.edu.vn theo số đầu bài của mình (được gọi là số đề bài)1.1.1 Phần móng nôngĐầu bài phần thiết kế móng nông bao gồm: Mặt bằng công trình trên đó ba cấu kiện tiếp đất dạng cộttường cơ bản được đánh dấu C1, C2và C3T3. Tải trọng tính toán (tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất) ở cao trìnhmặt đất của hai cấu kiện tiếp đất (C1 và T3) được cho trong bảng “số liệu đồ án nền móng –phần móng nông”. Mỗi số đề bài ứng với một dòng trong bảng. Cấu trúc địa tầng được cho gồm ba lớp đất với chiều dày khác nhau cũng được cho trên cùngmột dòng nói trên. Mỗi lớp đất được kí hiệu bởi một con số. Kết quả thí nghiệm đối với từnglớp đất (ứng với mỗi số hiệu) bao gồm thí nghiệm mẫu và thí nghiệm hiện trường (SPT vàCPT) được cho ở “bảng số liệu địa chất” trên dòng có cùng số hiệu.1.1.2 Phần móng cọcĐầu bài phần thiết kế móng cọc bao gồm: Tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất ở cao trình mặt đất (chân cột) cũng như tiếtdiện cột được cho trong dòng số liệu ứng với số đề bài của sinh viên trong bảng “số liệu đồ ánnền móng – phần móng cọc”. Cấu trúc địa tầng của đồ án bao gồm 4 lớp có số hiệu lớp và chiều dày khác nhau được chotrên cùng một dòng tương tự phần móng nông. Kết quả thí nghiệm đất cho ở cùng “bảng sốliệu địa chất” với phần móng nông.Sau khi thu thập được dữ liệu đầu bài, sinh viên phải trình với giáo viên hướng dẫn để xác nhận đãcó số liệu đúng của mình.1.2 Một số qui định cụ thể1.2.1 Về tính trung thực học đường:

PHẦN 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ

CHUNG

Giới thiệu chung

Đồ án thiết kế Nền móng là một nhiệm vụ bắt buộc đối với mọi sinh viên ngành công trình Tại trường Đại học Xây dựng, đồ án Nền móng bao gồm hai phần riêng: thiết kế móng nông cho một công trình cụ thể và thiết kế móng cọc cho một cột độc lập Việc bố trí nội dung như vậy một phần

để sinh viên có điều kiện thực hành thiết kế cả hai loại móng cơ bản đồng thời hình dung được toàn

bộ móng của một công trình hoàn chỉnh mà không làm tăng nhiều khối lượng thực hiện

Để hoàn thành đồ án môn học Nền móng sinh viên cần phải vận dụng được kiến thức về các môn học liên quan trực tiếp như Cơ học đất và Kết cấu bê tông cốt thép Kiến thức về Địa chất công trình

và Sức bền vật liệu cũng là những môn học được vận dụng trong thiết kế Nền móng Trong quá trình thực hiện đồ án sinh viên phải chủ động tìm kiếm, liên kết các kiến thức liên quan để hoàn thành nhiệm vụ dưới sự hướng dẫn của giáo viên

Cũng cần phải nói rõ giáo viên chỉ là người hướng dẫn, cùng thảo luận và trợ giúp cho sinh viên trong việc cân nhắc, lựa chọn phương án, giải pháp nền móng, thảo luận và giải đáp những thắc mắc của sinh viên trong quá trình thực hiện đồ án Việc thông qua đồ án thực chất là thông qua các lựa chọn do sinh viên đề xuất Công việc này trước hết là điều bắt buộc để giáo viên có thể kiểm soát và thúc đẩy quá trình học tập của sinh viên nhưng cũng là điều cần thiết cho sinh viên trong bước đầu làm quen với công việc thiết kế nền móng Sinh viên được quyền thay đổi phương án ngay

cả khi đã được giáo viên thông qua nhưng phải bảo vệ được ý kiến của mình Các ý kiến riêng của sinh viên, dù cho đã là hợp lý hay chưa hợp lý cũng rất được trân trọng, miễn là có cơ sở để nêu lên

Chương 1: Số liệu và các qui định trong Đồ án

1.1 Số liệu đồ án

Mỗi sinh viên có một tập hợp số liệu riêng bao gồm dữ liệu về công trình và tải trọng, dữ liệu về địa chất công trình Tập số liệu này được xác định theo số hiệu đầu bài đồ án Trong tổng hợp đầu bài hiện nay của bộ môn có hơn 200 đầu bài cho mỗi phần Nội dung chi tiết đầu bài sinh viên lấy từ trang http://geo.nuce.edu.vn theo số đầu bài của mình (được gọi là số đề bài)

1.1.1 Phần móng nông

Đầu bài phần thiết kế móng nông bao gồm:

 Mặt bằng công trình trên đó ba cấu kiện tiếp đất dạng cột/tường cơ bản được đánh dấu C1, C2

và C3/T3 Tải trọng tính toán (tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất) ở cao trình mặt đất của hai cấu kiện tiếp đất (C1 và T3) được cho trong bảng “số liệu đồ án nền móng – phần móng nông” Mỗi số đề bài ứng với một dòng trong bảng

 Cấu trúc địa tầng được cho gồm ba lớp đất với chiều dày khác nhau cũng được cho trên cùng một dòng nói trên Mỗi lớp đất được kí hiệu bởi một con số Kết quả thí nghiệm đối với từng lớp đất (ứng với mỗi số hiệu) bao gồm thí nghiệm mẫu và thí nghiệm hiện trường (SPT và CPT) được cho ở “bảng số liệu địa chất” trên dòng có cùng số hiệu

1.1.2 Phần móng cọc

Đầu bài phần thiết kế móng cọc bao gồm:

 Tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất ở cao trình mặt đất (chân cột) cũng như tiết diện cột được cho trong dòng số liệu ứng với số đề bài của sinh viên trong bảng “số liệu đồ án nền móng – phần móng cọc”

 Cấu trúc địa tầng của đồ án bao gồm 4 lớp có số hiệu lớp và chiều dày khác nhau được cho trên cùng một dòng tương tự phần móng nông Kết quả thí nghiệm đất cho ở cùng “bảng số liệu địa chất” với phần móng nông

Sau khi thu thập được dữ liệu đầu bài, sinh viên phải trình với giáo viên hướng dẫn để xác nhận đã

1.2.2 Trình bày thuyết minh:

Thuyết minh tính toán thiết kế được trình bày trên giấy A4, viết tay trên một mặt theo trình tự chung (mục lục) như sau

 Bìa: (xem bố trí chung bìa đồ án môn học) cần có các thông tin quan trọng sau:

o Tên sinh viên ;

o Số đề ;

o Tên giáo viên hướng dẫn ;

o Niên khoá thực hiện

 Phần móng nông: gồm các tờ theo thứ tự:

o Tờ đề đồ án có chữ kí xác nhận của giáo viên hướng dẫn ;

o Tờ thông qua từng phần có chữ kí xác nhận của giáo viên hướng dẫn ;

o 1.4 Đưa ra phương án nền và móng, đặc biệt là nền ;

o Phần II: Tính toán thiết kế móng nông ;

o 2.1 Xác định kích thước móng ;

o 2.2 Thiết kế kết cấu móng

 Phần móng cọc: gồm các tờ theo thứ tự:

o Tờ đề đồ án có chữ kí xác nhận của giáo viên hướng dẫn;

o Tờ tổng hợp số liệu ban đầu;

Bản vẽ được thể hiện cho hai phần của đồ án trên giấy khổ (297 x 840 mm) bao gồm các nội dung

sau và được đính kèm vào thuyết minh ở cuối phần tương ứng

Đối với phần móng nông

o Các ghi chú cần thiết về vật liệu, biện pháp thi công đặc biệt ;

o Thống kê thép cho hai móng đã thiết kế chi tiết (C1 và T3) (chỉ thống kê tương đối cho 1m dài) ;

o Cấu tạo giằng móng

Đối với phần móng cọc

o Trụ địa chất đặc trưng kèm sơ đồ phương án móng cọc đài thấp ;

o Cấu tạo chi tiết các đoạn cọc ;

o Cấu tạo chi tiết đài cọc và liên kết cọc – đài ;

o Chi tiết liên kết các đoạn cọc ; chi tiết mũi cọc, lưới đầu cọc ;

o Ghi chú về vật liệu, tổ hợp đoạn cọc thành cọc, biện pháp và hướng dẫn thi công cọc, sức chịu tải cho phép của cọc Tải trọng ép (nếu là thi công ép cọc) ; búa đóng cọc (nếu là thi công đóng cọc) ;

o Thông kê thép

Chương 2: Xử lý số liệu

2.1 Cơ sở thiết kế

Móng được thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu của:

 Tiêu chuẩn hiện hành (Ví dụ : TCVN 9362 – 2012)

 Yêu cầu của chủ đầu tư nêu trong thoả thuận nhiệm vụ thiết kế (nếu có)

Sinh viên căn cứ kiểu loại công trình và điều kiện địa chất cụ thể để xác định các yêu cầu cụ thể đối với các trạng thái giới hạn bao gồm các nội dung cụ thể tối thiểu sau đây:

(các giá trị tải trọng đã cho trong đầu bài của đồ án)

2.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn (thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ hai)

Móng cho cột C1: N2 = N1/; M2 = M1/; Q2 = Q1/

Móng cho tường T1: N2 = N1/; M2 = M1/; Q2 = Q1/

( là hệ số an toàn chung về tải trọng, có thể chọn  = 1.1 ÷ 1.2, thông thường  = 1.15 )

2.3 Xử lý số liệu địa chất

2.3.1 Dữ liệu ban đầu

Cấu trúc địa tầng trong đồ án môn học Nền móng của Trường Đại học Xây dựng, phần móng nông gồm ba (03) lớp đất đại diện cho toàn bộ mặt bằng khu vực xây dựng (được coi là có chiều dày không thay đổi), phần móng cọc của đồ án gồm 4 lớp Chiều dày của từng lớp và bản chất vật lý –

cơ học của chúng thay đổi khác nhau đổi với từng đầu bài đồ án cụ thể Tuỳ theo số hiệu đề bài, sinh viên sẽ tìm thấy cấu trúc địa tầng cụ thể cho đồ án của mình Toàn bộ phần số liệu địa chất công trình bao gồm:

 Số hiệu và chiều dày các lớp đất: sinh viên lấy từ bảng “Số liệu đồ án nền móng - Phần móng nông” theo số đề bài đã được chỉ định Mỗi đề bài (cho một sinh viên) ứng với một dòng trong bảng trong đó Các lớp đất được sắp xếp theo thứ tự từ mặt đất trở xuống được gọi là lớp 1, lớp 2 và lớp 3 với hai (02) chỉ số quan trọng là chiều dày lớp và số hiệu lớp

 Kết quả thí nghiệm đối với từng lớp được cho trong một (01) dòng của bảng “Số liệu địa chất” ứng với số hiệu của nó Ví dụ, đối với lớp đất có số hiệu 15: tìm trên cột đầu tiên của bảng “Số liệu địa chất” đến số 15 Dòng số liệu tương ứng cho kết quả thí nghiệm đối với đất có số hiệu

15 bao gồm các kết quả thí nghiệm trong phòng và hai thí nghiệm hiện trường phổ biến, CPT

và SPT:

o Các chỉ tiêu vật lý cơ bản (, , W); các chỉ tiêu trạng thái vật lý của đất dính (Wch, Wd); kết quả phân tích hạt đối với đất rời;

o Đối với các đặc trưng cơ học, phân biệt các nhóm đất sau:

 Đất bùn: không xác định được bằng các thí nghiệm trong phòng (vì không lấy được mẫu nguyên dạng bằng các dụng cụ lấy mẫu thông dụng);

 Đối với đất dính thông thường: có được đặc trưng cường độ của đất (, c) và quan hệ e –  từ thí nghiệm nén một chiều;

 Đối với đất rời: chỉ có đặc trưng cường độ  của đất (vì không lấy được mẫu nguyên dạng)

2.3.2 Xác định tên và trạng thái của đất

Đất dính là loại đất có hàm lượng hạt mịn tương đối cao, có thể nhận biết bằng trực giác khi kiểm

tra mẫu đất trong quá trình khoan Trong phòng thí nghiệm, mẫu đất dính cho phép làm được thí

nghiệm tạo trạng thái giới hạn dẻo do đó, đối với người tiếp nhận kết quả thí nghiệm (không trực tiếp thí nghiệm) có thể dựa vào kết quả thí nghiệm xác định giới hạn dẻo để nhận biết đất dính Đất rời, ngược lại, không thể tạo trạng thái giới hạn dẻo được Dựa vào đặc điểm này, phân loại đất

dính/đất rời trước hết dựa vào kết quả các thí nghiệm Atterberg:

 có kết quả thí nghiệm Atterberg (có Wch; Wd): đất dính;

 không làm được thí nghiệm Atterberg: đất rời

a Tên đất

 Đất rời = Cát các loại ={cát bụi; cát nhỏ; cát vừa; cát thô; cát sạn; sỏi sạn}

Ngoài ra, thuộc nhóm đất rời còn một số loại đất hạt thô khác

Để xác định tên đất rời, cần phải xác định hàm lượng của các nhóm hạt có kích thước lớn hơn kích

thước định danh, p(d > d*) sau đó đối chiếu với qui định trong ảng 5 – Phụ lục II theo thứ tự từ

trên xuống và dừng ở vị trí/dòng đầu tiên thoả mãn Kích thước định danh của đất rời, d* = {0.1; 0.25; 0.50; 2.00}

 Đất dính = Sét các loại = {Sét; á sét; á cát}

Để xác định tên đất dính, cần xác định chỉ số dẻo, A = (Wch – Wd) sau đó đối chiếu với qui định

trong ảng 3 (Phụ lục II) để gọi tên theo qui ước

 Bùn là trường hợp riêng của đất dính ở trạng thái chảy ( có W > Wch) đồng thời có e > 1, cụ thể:

o Bùn sét, bùn á sét có e > 1.5;

o Bùn á cát có e > 1.1

b Trạng thái của đất

 Trạng thái của đất rời = {Chặt; Chặt vừa; Rời}

Trạng thái của đất rời được xác định dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường Khi sử dụng kết quả CPT, trạng thái của đất xác định theo Bảng 9 Phụ lục II hoặc theo Bảng 7 Phụ lục II ảng 7 Phụ lục II cũng cho xác định trạng thái của đất rời theo kết quả SPT Nếu kết quả xác định theo hai phương pháp trên có khác nhau, ưu tiên chọn theo kết quả CPT

 Trạng thái của đất dính = {Cứng; Dẻo; Chảy}

Trạng thái của đất dính xác định dựa vào giá trị độ sệt theo phân loại trong bảng 3 Phụ lục II Đối với đất sét, đất á sét, trạng thái của đất có thể được phân chi tiết hơn theo bảng 4 Phụ lục II

Độ sệt của đất tính theo công thức sau:

d

ch d

W W B

Ví dụ 2.1 Dựa vào kết quả thí nghiệm sau đây hãy xác định tên và trạng thái của đất theo hệ thống

phân loại Nga (theo TCVN 9362 – 2012):

Theo bảng 4 (phụ lục II), đất sét có B = 0,2 thuộc trạng thái nửa cứng

Kết luận: Mẫu đất có kết quả thí nghiệm trên là đất sét nửa cứng

Ví dụ 2.2. Dựa vào kết quả phân tích hạt của mẫu đất cát cho dưới đây, hãy xác định tên đất Nếu kết quả thí nghiệm CPT đối với lớp đất đó cho giá trị trung bình qc = 4700 kPa thì đất đó có trạng thái gì? Kết quả thí nghiệm phân tích hạt (trọng lượng trên rây):

Q (gr) 6,2 18,9 22,9 33,8 37,7 44,6 29,4 6,5

Kết luận: Kết quả phân tích hạt phù hợp vói định nghĩa đất cát thô, vậy mẫu là đất cát thô

b) Xác định trạng thái tự nhiên của đất

Trạng thái của đất cát thô xác định dựa vào giá trị qc trung bình Theo kết quả CPT, qc = 14700 kPa do đó theo bảng 9 (Phụ lục II) ứng với trạng thái chặt vừa

Kết luận: Trạng thái tự nhiên của đất theo kết quả CPT là chặt vừa

Ví dụ 2.3 Mẫu đất nguyên dạng có các chỉ tiêu vật lý xác định được như sau:

W = 68%; Wd = 29%; Wch = 56%;  = 2,66;  = 15,84 kN/m3

Hãy xác định tên và trạng thái của đất Tính toán bổ sung các chỉ tiêu vật lý cần thiết khác

2.3.3 Tính toán bổ sung các chỉ tiêu vật lý của đất không được thí nghiệm

Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng khác cho phép đánh giá trực tiếp hơn trạng thái và tính chất của đất cũng như phục vụ một số tính toán về sau cần được bổ sung nhờ tính toán theo các công thức sau

Bảng 1-1 Công thức tính toán các chỉ tiêu cơ lý bổ sung

Trọng lượng riêng khô

2.4 Xác định các đặc trưng cơ học của đất

Các đặc trưng cơ học của đất chủ yếu được quan tâm trên hai phương diện: khả năng tiếp nhận tải trọng –

đặc trưng về độ bền và khả năng xuất hiện lún – đặc trưng về biến dạng Hai đặc tính cơ học nói trên

của đất bị chi phối bởi khả năng thoát/giảm nước trong lỗ rỗng của đất Do đó, trong thực tế, đặc trưng thoát/thấm nước của đất cũng được coi là một yếu tố cơ học quan trọng Trong đồ án môn học, ảnh hưởng

sự có mặt của nước lỗ rỗng đến các quá trình cơ học xảy ra trong đất không được xét đến

2.4.1 Đặc trưng độ bền của đất

Độ bền của đất được chi phối bởi hai yêu tố: ma sát trong () và lực dính kết giữa các hạt đất (c) Mô

hình Coulomb mô tả độ bền của đất thông qua hai yếu tố trên được gọi là sức kháng cắt của đất biểu diễn bằng cường độ lực cắt tới hạn trên một đơn vị diện tích chịu cắt theo phương trình sau:

trong đó:  – góc kháng cắt của đất (còn gọi là góc ma sát trong của đất) và c – lực dính trên một đơn vị diện tích (còn gọi là lực dính của đất) Ở mức độ gần đúng, dựa theo giá trị của  và c, có thể phân biệt ba loại đất như sau:

 Đất không có lực dính – đất rời: sức kháng cắt của đất chỉ được đặc trưng bởi góc ma sát trong ;

 Đất không có ma sát – đất bùn yếu: sức kháng cắt của đất chỉ được đặc trưng bởi lực dính đơn vị, c;

 Đất có cả lực dính đơn vị và ma sát trong – đất , c: sức kháng cắt của đất được đặc trưng bởi cả hai

yếu tố

a Đối với đất rời (c = 0):

Góc ma sát trong  được xác định dựa vào thí nghiệm SPT hoặc/và CPT sau đó lựa chọn cho tính toán

 Theo kết quả SPT: Giá trị góc ma sát trong của đất rời có thể tham khảo theo Bảng 7 (Phụ lục II) hoặc dựa vào theo công thức sau đây được hiệu chuẩn (Phan Hồng Quân), xấp xỉ từ tổng kết của

Peck & all:

60

26.5 0.365N

Trong đó: N60 là số chuẩn hoá của giá trị N, N60 = CE.CN.N

o CE – hệ số hiệu quả phụ thuộc vào loại và chất lượng thiết bị, CE = 0.5 ÷ 1.0 Đối với các thiết

bị hiện có phổ biến tại Việt nam, có thể chọn CE = 0.5 ÷ 0.7;

o CN – hệ số hiệu chỉnh theo độ sâu, có thể lấy 95.76

 Theo kết quả CPT: giá trị góc ma sát trong của đất rời có thể tham khảo theo đồ thị trên hình

PLII.02 của Phụ lục II hoặc theo ảng 10 - Phụ lục II

b Đối với đất bùn yếu (= 0):

Mặc định  = u = 0 và c = cu dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường như sau:

 Theo kết quả SPT: dựa vào ảng 8- Phụ lục II để xác định sức kháng nén đơn, qu Lực dính không thoát nước,

2

u u

Khi xác định v trong công thức trên có thể lấy giá trị trung bình ứng với độ sâu ở giữa lớp đất

c Đất dính ( , c ≠ 0):

Các giá trị của  và c được xác định trực tiếp từ thí nghiệm cắt được mặc định là cắt chậm cố kết do đó các giá trị cho trong bảng số liệu địa chất được coi là giá trị của ’ và c’ Giá trị của cu được xác định tương tự đất bùn yếu nói trên

Ví dụ 2.4 Thí nghiệm ở tầng cát hạt mịn cho kết quả trị trung bình: qc = 8600kPa và N = 18 Hãy xác

định giá trị thích hợp góc ma sát trong của đất

Giải:

Từ kết quả CPT, theo bảng 10(phụ lục II):  = 32o 36o tùy thuộc độ sâu của lớp đất

Theo đồ thị PLII.02 trong Phụ lục II,  = 28o 38o với giá trị trung bình  = 33o

Từ kết quả SPT, theo bảng 7(phụ lục II):  = 35o 40o

Từ các kết quả trên ta có thể chọn  = 34o

Ví dụ 2.5 Lớp bùn sét dày 12m ở ngay trên bề mặt Thí nghiệm CPT cho kết quả trung bình qc = 400kPa trong khi giá trị trung bình từ thí nghiệm SPT là N = 3

Thí nghiệm mẫu cho kết quả Wd = 18%, Wch = 42%, W = 46% và  = 16,02 kN/m3

Hãy lựa chọn đặc trưng kháng cắt thích hợp cho tính toán theo chế độ gia tải nhanh

Giải:

Khi nền đất yếu chịu gia tải nhanh, sự làm việc của nền phù hợp vói sơ đồ UU trong thí nghiệm cắt do

đó đặc trưng kháng cắt của đất là u = 0 và c = cu

Từ kết quả SPT, theo bảng 8 (phụ lục II) ta có:

Từ kết quả CPT:

cu = c  v

K

q

N = 17,9 kPa Trong đó: v = 6 16,02 = 96,1 kPa

NK = f(A) = 17 Vậy, chọn cu = 18 kPa

2.4.2 Đặc trưng biến dạng của đất

Đặc trưng biến dạng của đất bao gồm C r , C c , OCR, E 0 và µ 0 và được sử dụng tuỳ theo mô hình dự báo

lún Hai mô hình biến dạng phổ biến được áp dụng trong Cơ học đất là mô hình nén lún một chiều và mô hình bán không gian biến dạng tuyến tính

 Trong mô hình nén lún một chiều, sự thay đổi thể tích của đất dưới tác dụng của tải trọng được mô

tả một cách hữu hiệu qua sự thay đổi hệ số rỗng của đất theo ứng suất Đồ thị quan hệ ứng suất – hệ

số rỗng của đất và các phương trình mô tả có dạng như dưới đây

a) Đối với đất UC và đất NC, phương trình đường cong nén có dạng:

e = e n + C c lg(/n )

hiệu) ở với cấp tải trọng thí nghiệm cuối cùng Đồ thị đường cong nén có dạng như hình vẽ

b) Đối với đất OC, phương trình đường cong nén bao gồm hai giai đoạn

+ Với  > c : e = e n + C c lg(/n )

hiệu) ở với cấp tải trọng thí nghiệm cuối cùng; c = c mẫu OCR; c mẫu và OCR xác định tự thí nghiệm nén mẫu cụ thể

+ Với ≤ c : e = e c +C r lg(/c )

trong đó e c = e n + C c lg(c /n ) xác định từ phương trình ứng với >c ở trên

Cc

lge

Đường cong nén đất NC và UC

C r , C c , và OCR ,do vậy, được gọi là đặc trưng biến dạng của đất và được xác định từ thí nghiệm nén Tuỳ thuộc vào loại đất các đặc trưng đó hoặc chỉ là C c hoặc bao gồm cả ba giá trị nêu trên

 Mô hình bán không gian biến dạng tuyến tính mô tả quan hệ ứng suất – biến dạng bằng phương trình

[ ( )] = [ ] trong đó E0 và 0 là các đặc trưng biến dạng của nền và được xác định bằng thí nghiệm

Mô hình nén lún một chiều được sử dụng phổ biến hơn vì cho phép dự báo tốt hơn được độ lún của nền

a Đối với đất rời:

Việc xác định chỉ số nén của đất rời trong thực tế nói chung không thuận lợi, hơn nữa, phần lớn các loại đất rời có thời gian lún nhanh, có thể áp dụng mô hình bán không gian/lớp không gian biến dạng tuyến

tính để mô tả tính biến dạng của đất Trong trường hợp này, cần xác định E 0 và 0 Giá trị của mô đun

biến dạng E 0 xác định theo kết quả thí nghiệm hiện trường, giá trị của hệ số biến dạng ngang, 0 lấy theo

trạng thái của đất có giá trị trong khoảng (0.25 ÷ 0.30)

 Xác định E0 theo kết quả SPT: E0 = kN60 (kPa)

Trong đó, k – hệ số phụ thuộc loại đất

o đối với cát lẫn bụi/sét, k = 500;

o đối với cát sạch, cố kết bình thường (OCR =1), k = 1000;

o đối với cát sạch, quá cố kết, k = 1500

N60 – giá trị kháng xuyên đã hiệu chỉnh

Cc

Với CE = 0.5 ÷ 0.9 (các thiết bị thí nghiệm ở Việt nam nên lấy CE = 0.5 ÷ 0.7); ’v là ứng suất hữu hiệu của đất do trọng lượng bản thân đất gây ra tại độ sâu thí nghiệm (còn gọi là ứng suất lớp phủ hữu hiệu), tính theo kPa

( )

Trong đó, e2 – hệ số rỗng của mẫu ở cấp tải trọng nén cuối cùng và e1 ứng với cấp tải trọng bằng một nửa cấp cuối cùng nói trên (ví dụ, e2 lấy với cấp tải trọng  = 400 kPa thì e1 lấy ứng với  = 200 kPa) c) Xác định mô đun biến dạng của đất dính và đất bùn yếu

- Xác định theo kết quả SPT:

+ Đất dính có chỉ số dẻo thấp (A < 30): E0 = k(860 – 15A).N60 (kPa)

+ Đất dính có chỉ số dẻo cao (A≥ 30): E0 = k(410).N60 (kPa)

Trong đó, k – hệ số điều chỉnh theo hệ số rỗng ban đầu của đất, lấy theo Bảng 15 - Phụ lục II

- Xác định theo kết quả CPT: E0 = qc

trong đó  phụ thuộc loại đất và khoảng giá trị qc, lấy theo Bảng 11 (Phụ lục II)

c) Xác định mô đun biến dạng của đất dính và đất bùn yếu

Ví dụ 2.6 Xác định mô đun biến dạng của đất từ kết quả thí nghiệm hiện trường sau:

Trong đó, CE = 0,6 là hệ số hiệu quả, lấy theo thiết bị chung ở Việt Nam

v

168 =190 kPa b) Xác định Eo

 Từ kết quả SPT:

Eo = (860 – 15A).N60 = (860 – 15 x 16) x 12 = 7440 kPa

 Từ kết quả CPT:

Eo = qc = (5  8) 2460 = 12300  19680 Trong đó  = f (loại đất, qc) theo bảng 11 (Phụ lục II)

Chọn Eo = 10000 kPa = 10MPa

Ví dụ 2.7 Xác định mô đun biến dạng của đất cát hạt mịn sạch từ kết quả SPT và CPT sau đây: N =

38; qc = 8250 kPa Biết rằng ứng suất lớp phủ hữu hiệu trung bình v = 174 kPa



c

Eo = qc = (1,5  3) 8250 = 12375  24750 kPa Chọn Eo = 17000 kPa = 17 Mpa

Ví dụ 2.8 Một mẫu đất cát có độ ẩm tự nhiên W = 21,5% và tỉ trọng hạt  = 2,64 Kết quả phân tích hạt cho trong bảng sau Kết quả thí nghiệm hiện trường cho giá trị trung bình qc = 10400kPa và N = 39 Hãy xác định tên, trạng thái và các đặc trưng cơ lý của đất ứng với ứng suất lớp phủ trung bình v = 76kPa

Kết quả thí nghiệm phân tích mẫu

p(d  Dr)% 96,1 83,5 77,9 68,2 34,3 18,6 2,5

Giải:

a) Xác định tên và trạng thái của đất

Hàm lượng định danh (p  d*) được xác định theo công thức:

p(d d*) = 100 – p (d d*) %

Bảng hàm lượng định danh

p(d  d * )% 3,9 22,1 65,7 81,4 97,5 Theo bảng phân loại đất rời (bảng 5 Phụ lục II):

p(d  2) = 22,1% ( 25%): không phù hợp

p(d  0,5) = 65,7% ( 50%): phù hợp với cát thô  đây là đất cát thô

Theo bảng 7 Phụ lục II, với N = 39 đất thuộc loại chặt, D = 0,7

Theo bảng 9 (Phụ lục II), với qc = 10400, đất thuộc loại chặt vừa, D = 0.60 Vậy đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,60

b) Chuẩn hóa kết quả thí nghiệm

+ Chuẩn hóa kết quả SPT:

N60 = CE CN.N = 95, 76

76 = 26,3 N60 = 26

Trong đó, CE = 0,6 (chọn theo thiết bị phổ biến tại Việt Nam)

 Theo kết quả SPT, từ bảng 7 (Phụ lục II), với N = 39,  = 42o

Theo công thức đơn giản hóa từ Peck & all:

 = 26,5 + 0,365 N60 = 36o

 Theo kết quả CPT, từ bảng 10(Phụ lục II) với qc = 10400 kPa,  = 33o Chọn ’ = 35o

2 Mô đun biến dạng

 Theo kết quả SPT:

Eo = k N60 = 1000 26 = 26000 kPa

 Theo kết quả CPT:

Eo = .qc = (1,5  3)4860 = 7290  14500 kPa Chọn Eo = 15000 kPa = 15 MPa

2.5 Đề xuất phương án xử lý nền – độ sâu đặt móng

2.5.1 Tổng hợp kết quả - trụ địa chất đặc trưng

Việc xử lý số liệu địa chất cần được tiến hành theo từng lớp Kết quả xử lý đối với tất cả các lớp được tổng hợp lại dưới dạng bảng và/hoặc sơ đồ được gọi là trụ địa chất đặc trưng Đồ án môn học yêu cầu phải

có trụ địa chất đặc trưng

2.5.2 Đánh giá chung về điều kiện địa chất công trình – địa chất thuỷ văn

Trên cơ sở kết quả tổng hợp và trụ địa chất đặc trưng ở trên, phân tích đặc điểm địa chất công trình của từng lớp có mặt trong trụ địa chất kết hợp với giá trị tải trọng của công trình phải thiết kế để qui điều kiện địa chất cụ thể về một trong các dạng cơ bản và phân tích khả năng đặt móng của các lớp đất trong phạm

vi độ sâu đến 2 – 3m kể từ mặt đất

2.5.3 Đề xuất phương án xử lý nền và độ sâu đặt móng

 Trụ địa chất cơ bản dạng a: Đặt móng trên nền tự nhiên với độ sâu hm ≤ 1 ÷ 2(m)

 Trụ địa chất cơ bản dạng b1 – chiều dày lớp đất yếu không quá 2 ÷ 3 (m): đào bỏ toàn bộ lớp đất yếu, thay bằng cát hạt trung, chọn hm ≤ 1 ÷ 1.5 (m)

 Trụ địa chất dạng b2 – chiều dày lớp đất yếu lớn/trung bình, tải trọng công trình nhỏ: dùng đệm cát (đảo bỏ một phần lớp đất yếu, thay bằng cát hạt trung), hm ≤ 1 ÷ 1.5m

 Trụ địa chất dạng b3 – chiều dày lớn đất yếu lớn, tải trọng trung bình: xử lý nền bằng cọc cát nén

Ví dụ 2.9 Kết quả khảo sát địa chất công trình được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Yêu cầu: Xử lý số liệu địa chất để xác định bổ sung các thông số cần thiết và lập trụ địa chất

Giải: 1 Xác định tên và trạng thái của đất

20, 6  trạng thái cứng c) Lớp 3:

p(d  2) = 25% (không phù hợp) p(d  0,5) = 25 + 19,5 + 26 = 70,5% ( 50%)  cát thô lẫn sạn Theo bảng 7 (Phụ lục II), N = 36  đất ở trạng thái chặt, D = 0,6  0,8

qc = 5,65 MPa  đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,4  0,6 Chọn D = 0,6, trạng thái chặt vừa

3 Chuẩn hóa thí nghiệm hiện trường

a) Lớp 1: (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)

’v = 2 x 7,5 = 15 kPa + Kết quả SPT:

N60 = CE.CN.N = 0,6 95, 76

15 x1= 1,52;

N60 = 2 + Kết quả CPT:





c cn

N60 = CE.CN.N = 0,6 95, 76

93, 9 x18= 10,8; N60 = 11 + Kết quả theo CPT:





c cn

v

93, 9 kPa c) Lớp 3: (Chuẩn hóa theo độ sâu đỉnh lớp)

’v = 7,5 4 + 18,8.6,8 + 19.1 = 177kPa + Theo kết quả SPT:

N60 = CE.CN.N = 0,6 95, 76

177 x34= 15,0; N60 = 15 + Theo kết quả CPT:





c cn

+ Theo Peck & all (Phan Hồng Quân)  = 26,5 + 0,365 N60 = 32o + Theo kết quả CPT, từ bảng 10 (phụ lục II),  = 31o Chọn  = 31o

5 Mô đun biến dạng theo thí nghiệm hiện trường

a) Lớp 1:

+ Theo kết quả SPT:

Eo = (860 – 15A)N60 = (860 – 15 19,4).2 = 1138 kPa + Theo kết quả CPT:

Eo = qc = (3  6).250 = 750  1500 kPa Trong đó  lấy theo bảng 11 (phụ lục II)

Chọn Eo = 1200 kPa = 1.2 MPa

b) Lớp 2:

+ Theo kết quả SPT:

Eo = (860 – 15.20,6).11 = 6061 kPa + Theo kết quả CPT:

Eo = (5  8).1300 = 6800  10400 kPa Chọn Eo = 6500 kPa = 6,5 MPa

c) Lớp 3:

+ Theo kết quả SPT:

Eo = kN60 = 1000 15 = 15000 kPa + Theo kết quả CPT:

Eo = qc = (1,5  3,0).5650 = 8470  16950 kPa Chọn Eo = 15000 kPa = 15 MPa

Hình 2.1 Trụ địa chất đặc trưng (của ví dụ 2.9)

Ví dụ 2.10 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm

Yêu cầu: xử lý số liệu địa chất – Lập trụ địa chất

 51, 6 25, 9 

22, 4  trạng thái chảy c) Lớp 3: p(d  0,5) = 10 + 34 = 44% ( 50%)  không phù hợp p(d  0,25) = 44 + 29,5 = 73,5% (50%)  cát vừa Theo bảng 7 (phụ lục II), N = 38  trạng thái chặt

Bảng 9 (phụ lục II), qc = 10,3MPa  chặt vừa

3 Chuẩn hóa số liệu thí nghiệm trường

a) Lớp 1 (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)

’v = 18,53,5

2 =32,4kPa + Số liệu SPT:

qcn = 1900

32, 4 =334 kPa b) Lớp 2: (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)

’v = 18,5.3,5+6,8.7, 6

2 = 90,6 kPa + Số liệu SPT:

qcn = 200

90.6 =21 kPa c) Lớp 3: (Chuẩn hóa theo độ sâu đỉnh lớp)

’v = 18,5.3,5+6,8.7,6+10,5.1 = 127 kPa + Số liệu SPT:

qcn = 10350

127 = 918 kPa

4 Đặc trưng kháng cắt theo thí nghiệm hiện trường a) Lớp 1:

+ Theo kết quả SPT: theo bảng 8 (phụ lục II), qu = 200  cu = 100kPa + Theo kết quả CPT:

+ Theo kết quả SPT: từ bảng 7 (phụ lục II),  = 40o

+ Theo Peck & all (Phan Hồng Quân):  = 26,5 + 0,365N60 = 33o + Theo kết quả CPT:  = 35  40o; Chọn ’ = 35o

Eo = qc = (5 8).1900 = 9500  15200 kPa Chọn Eo = 9500 kPa = 9,5MPa

b)Lớp 2:

+ Theo kết quả SPT:

Eo = (860 – 15.22,4).1 = 524 kPa + Theo kết quả CPT:

Eo = (3  6).200 = 600  1200 kPa Chọn Eo = 1000 kPa = 1 MPa

c)Lớp 3:

+ Theo kết quả SPT:

Eo = kN60 = 1000 20 = 20000 kPa + Theo kết quả CPT:

Eo = qc = (1,5  3,0).10350 = 15520  31050 kPa Chọn Eo = 20000 kPa = 20 MPa

Yêu cầu: xử lý số liệu địa chất – Lập trụ địa chất

Giải:

1 Xác định tên và trạng thái của đất

a) Lớp 1: A = 40,5 – 34,2 = 6,3  đất cát pha 45, 9 34, 2 

6,3  trạng thái chảy b) Lớp 2: A = 31,2 – 25,5 = 5,7  đất cát pha

27, 225,5

5, 7  trạng thái dẻo

c) Lớp 3:

p(d  0,5) = 15 + 26,5 = 41,5% ( 50%)  không phù hợp p(d  0,25) = 41,5 + 17 = 58,5% (50%)  cát hạt trung Theo bảng 7 (phụ lục II), N = 33  Chặt vừa, D = 0,60

3 Chuẩn hóa số liệu thí nghiệm hiện trường

a) Lớp 1 (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)

’v = 7,57,5

2 = 28kPa

+ Số liệu SPT: N60 0, 6 95, 76.22, 2

28 ; N60 = 2

+ Số liệu CPT: qcn = 360

28= 68 kPa b) Lớp 2: (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)

+ Theo kết quả SPT: từ bảng 7 (phụ lục II),  = 40o

+ Theo Peck & all (Phan Hồng Quân):  = 26,5 + 0,365N60 =26,5 + 0,365.16 = 32,3o

Chọn Eo = 1500 kPa = 1,5MPa

a) Lớp 2:

+ Theo kết quả SPT: Eo = (860 – 15.5,7).7 = 5421 kPa

+ Theo kết quả CPT: Eo = (3  5).980 = 2940  4900 kPa

Hình 2.3 Trụ địa chất đặc trưng từ ví dụ 2.11

Ví dụ 2.12 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm

Yêu cầu: xử lý số liệu địa chất – Lập trụ địa chất

25, 9  trạng thái chảy c) Lớp 3: p(d  0,5) = 0,5 + 2,0 = 2,5% ( 50%)  không phù hợp

p(d  0,25) = 2,5 + 20 = 22,5% ( 50%)  không phù hợp

p(d  0,1) = 22,5 + 28,5 = 51% (75%)  đất cát bụi

Với N = 18, theo bảng 7(phụ lục II),đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,5

Với qc = 4640 kPa, theo bảng 9 (phụ lục II), đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,50 Vậy đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,50

d) Lớp 4:

p(d  10) = 1,5% ( 50%)  không phù hợp p(d  2) = 1,5 + 9,0 + 25 = 35,5% (25%)  đất cát sạn

Với N = 47, theo bảng 7 (phụ lục II), đất chặt, D = 0,8

Với qc = 10840 kPa, theo bảng 9 (phụ lục II), đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,60 Vậy trạng thái của đất là chặt vừa, D = 0,67

3 Chuẩn hóa kết quả thí nghiệm hiện trường

a) Lớp 1 (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)

a) Lớp 1:

+ Theo kết quả SPT: theo bảng 9(phụ lục I),

qu = 350kPa  cu = 175kPa + Theo kết quả CPT:

+ Theo kết quả SPT: từ bảng 7 (phụ lục II),  = 35o

+ Theo Peck & all (Phan Hồng Quân):  = 26,5 + 0,365N60 = 30o

+ Theo kết quả CPT, từ bảng 10 (phụ lục II):  = 30o; Chọn ’ = 30o

d) Lớp 4:

+ Theo kết quả SPT: từ bảng 7 (phụ lục II),  = 45o

+ Theo Peck & all (Phan Hồng Quân):  = 26,5 + 0,365.22 = 34,5o

+ Theo kết quả CPT, từ bảng 10 (phụ lục II):  = 34o; Chọn ’ = 34o

+ Theo kết quả SPT: Eo = (860 – 15.25,9).2 = 943 kPa

+ Theo kết quả CPT: Eo = (3  6).400 = 1200  2400 kPa

Chọn Eo = 1000 kPa = 1 MPa

c) Lớp 3:

+ Theo kết quả SPT: Eo = kN60 = 500 10 = 5000 kPa

+ Theo kết quả CPT: Eo = qc = (1,5  3,0).4640 = 6960  13920 kPa

Chọn Eo = 6000 kPa = 6 MPa

d) Lớp 4:

+ Theo kết quả SPT: Eo = kN60 = 1000 22 = 22000 kPa

+ Theo kết quả CPT: Eo = qc = (1,5  3,0).10840 = 16260  32520 kPa Chọn Eo = 22000 kPa = 22 MPa

Hình 2.4 Trụ địa chất đặc trưng từ ví dụ 2.12

PHẦN 5 : PHỤ LỤC

PHỤ LỤC I: TRÌNH TỰ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ NỀN MÓNG và BẢN VẼ MẪU (tham khảo) 1) THIẾT KẾ MÓNG NÔNG TRÊN NỀN TỰ NHIÊN

Chương I: Xử lý số liệu

I.1 Cơ sở thiết kế

I.2 Xử lý số liệu tải trọng

I.2.1 Tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất

I.2.2 Tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ hai

I.3 Xử lý số liệu địa chất

I.3.1 Xác định tên và trạng thái của đất

I.3.2 Các chỉ tiêu vật lý của đất

I.3.3 Các chỉ tiêu/đặc trưng cơ học của đất

I.4 Đề xuất sơ bộ phương án nền móng

I.4.1 Trụ địa chất và phân tích địa kỹ thuật dựa vào trụ địa chất

I.4.2 Đề xuất phương pháp xử lý nền – độ sâu đặt móng

Chương II: Tính toán - thiết kế chi tiết

II.1 Tính toán – thiết kế móng đơn M1

II.1.1 Xác định kích thước móng

II.1.1.1 Xác định sơ bộ kích thước móng

II.1.1.2 Kiểm tra kích thước móng sơ bộ

a) Kiểm tra sự đáp ứng yêu cầu của trạng thái hạn thứ nhất (nếu cần)

b) Kiểm tra sự đáp ứng yêu cầu của trạng thái giới hạn thứ hai

II.1.2 Tính toán thiết kế kết cấu móng

II.1.2.1 Tính toán lựa chọn chiều cao móng

II.1.2.2 Tính toán bố trí cốt thép móng

II.2 Tính toán – thiết kế móng băng M3

II.2.1 Xác định kích thước móng

II.2.1.1 Xác định sơ bộ kích thước móng

II.2.1.2 Kiểm tra kích thước móng sơ bộ

a) Kiểm tra sự đáp ứng yêu cầu của trạng thái hạn thứ nhất (nếu cần)

b) Kiểm tra sự đáp ứng yêu cầu của trạng thái giới hạn thứ hai

II.2.2 Tính toán thiết kế kết cấu móng

II.2.2.1 Tính toán lựa chọn chiều cao móng

II.2.2.2 Tính toán bố trí cốt thép móng