ĐỒ ÁN MẪU NỀN MÓNG đầy đủ (ĐHBK HCM) kèm file excel tính toán

Đồ án nền móng ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:

Chữ ký của giảng viên hướng dẫn:

PHẦN I: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG BĂNG

có khối lượng công tác thực hiện rất lớn Số lượng hố khoan và số mẫu đất trongmột lớp đất lớn Do vậy việc thống kê các số liệu thí nghiệm nhằm tìm được 1 giátrị có tính đại diện với một độ tin cậy nhất định cho đơn nguyên đất nền, cũng nhưphân chia hợp lí các đơn nguyên địa chất dựa theo hệ số biến động của từng sốhạng trong tập hợp thống kê là rất quan trọng và ảnh hưởng lớn đến chất lượngcông trình sau này

I

Xử lý số liệu thống kê địa chất:

• Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng hố khoan nhiều và

số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn Vấn đề đặt ra là những lớp đất này ta phảichọn được chỉ tiêu đại diện cho nền

• Ban đầu khi khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu sắc, độ mịn của hạt

mà ta phân chia thành từng lớp đất

• Theo TCXD 45-78 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 υ đủ nhỏ Vì vậy, ta phải loại trừnhững mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên địachất

• Do đó, thống kế địa chất là một việc làm rất quan trọng trong tính toán nền móng

Đại lượng ngẫu nhiên X gọi là có phân phối chuẩn nếu hàm mật độ của X có dạng

Trong đó: : trị số trung bình

: độ lệch chuẩn

Trong trường hợp này ta ký hiệu :

Ta có E(X) = , D(X) =

Đường cong f(x) có dạng hình chuông đối xứng qua x=

Hình 1 Đường cong phân phối chuẩn

Đại lượng ngẫu nhiên gọi là có phân phối chuẩn chuẩn tắc

Nếu X có phân phối chẩn chuẩn tắc thì hàm mật độ của X là

Gọi là hàm mật độ Gauss Hàm mật độ Gauss là hàm chẵn, ta có:

Mọi phân phối chuẩn đều có thể chuẩn tắc hóa nhờ định lý sau đây:

a. Hệ số biến động:

Chúng ta dựa vào hệ số biến động phân chia đơn nguyên

Hệ số biến động υ có dạng như sau:

Trong đó: Giá trị trung bình của một đặc trưng:

Độ lệch toàn phương trung bình:

Với: Ai – là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng

n – số lần thí nghiệm

Ghi chú: Theo quy phạm 45-78, ta chỉ thống kê các chỉ tiêu khi số liệu mẫu thínghiệm n>6, ngoại trừ c, ϕ

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

Trong đó [υ]: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong QPXD 45-78 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng

Đặc trưng của đất Hệ số biến động [ν]

Tỷ trọng hạt 0.01Trọng lượng riêng 0.05

Độ ẩm tự nhiên 0.15Giới hạn Atterberg 0.15Module biến dạng 0.30Chỉ tiêu sức chống cắt 0.30Cường độ nén một trục 0.40Kiểm tra thống kê, loại trừ số lớn Ai theo công thức sau:

Đặc trưng của đất Trong đó ước lượng độ lệch

các kết quả thí nghiệm riêng lẻ , (trừ lực dính đơn vị c và góc ma sát trong )

• Các giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong được thực hiện theo

phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp vàứng suất tiếp cực hạn của các thí nghiệm cắt tương đương,

• Lực dính đơn vị tiêu chuẩn ctc và góc ma sát trong tiêu chuẩn được xác địnhtheo công thức sau:

Phương pháp bình phương cực tiểu:

Với

Phương pháp dùng hàm LINEST trong Excel để thống kê:

( Trong phần tính toán dưới ta sử dụng phương pháp hàm Linest)

• Ta ghi kết quả ứng suất cắt cực đại vào cột 1 các ứng suất pháp σ vào cột 2

Sau đó chọn bảng gồm 5 hàng 2 cột, đánh vào lệnh “ = linest ( vị trí dãy số , dãy số σ ,1,1) “ xong ấn cùng lúc “ Shirt+ Ctrl + Enter “

 Dòng thứ nhất trong ô kết quả ta có tgϕtc

, ô thứ 2 là ctc

 Dòng thứ hai trong ô kết quả ta có , ô thứ 2 là

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

Trong QPXD 45-78, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo công thức sau:

Trong đó: Atc: là giá trị đặc trưng đang xét

kd: hệ số an toàn về đất

trong ϕ của đất và cường độ giới hạn về nén một trục Rn của đá cứng) cũng nhưkhối lượng thể tích γ thì hệ số an toàn về đất kd dùng để tính nền theo sức chịu tải

và theo biến dạng quy định ở trên tùy thuộc vào sự thay đổi của các đặc trưng ấy,

số lần thí nghiệm và trị xác suất tin cậy α

• Đối với các đặc trưng về độ bền của đất c, ϕ, Rn và γ thì hệ số an toàn đất kd đượcxác định như ở sau (Đối với các đặc trưng khác của đất cho phép lấy kd =1, tức làtrị tính toán cũng là trị tiêu chuẩn)

• Với lực dính (c), góc ma sát trong ( , trọng lựng đơn vị và cường độ chịu

nén một trục tức thời có hệ số an toàn được xác định như sau:

Trong đó: là chỉ số độ chính xác được xác định như sau:

+ Khi tính nền theo cường độ thì α = 0.95

• Chú thích : Khi tìm giá trị tính toán c, ϕ dùng tổng số lần thí nghiệm τ làm n

Trong đó: là hệ số lấy theo Bảng A.1 Phụ lục A trong tiêu chuẩn tùy thuộc vào

xác suất tin cậy α và số bậc tự do (n-1) khi xác định trị tính toán , và (n - 2)khi thiết lập trị tính toán c và ϕ

Bảng 1.3 - Hệ số tα dùng để xác định chỉ số độ chính xác trị trung bình đặc trưng của đất

• Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong một

HỒ SƠ ĐỊA CHẤT A : ĐẤT CỨNG , TÍNH

MÓNG BĂNG

CÔNG TRÌNH : CAO ỐC VĂN PHÒNG

ĐỊA ĐIỂM: SỐ 219 ĐƯỜNG THẠCH LAM-QUẬN TÂN

PHÚ-TP.HCM

I MỞ ĐẦU:

Công tác khoan khảo sát địa chất phục vụ cho công trình: CHÙA VIỆT NAM QUỐC

TỰ ;Địa điểm: SỐ 16B ĐƯỜNG BA THÁNG HAI, QUẬN 10, TP.HCM đã được thựchiện từ ngày 26/08/2014 đến ngày 29/08/2014

Khối lượng khảo sát gồm 2 hố khoan (ký hiệu HK1 và HK2) chiều sâu mỗi hố khoan

là 50.0m và 01 hố khoan HK3 đến độ sâu 2.2m gặp chướng ngại vật không khoan xuốngđược Tổng cộng 100.0m, với 49 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng và thínghiệm xác định tính chất cơ lý của các lớp đất và 05 mẫu thí nghiệm nén cố kết dùng đểtính lún cho nền móng công trình Tổng thí nghiện xuyên tiêu chuẩn SPT là 49 lần

II CẤU TẠO ĐỊA CHẤT:

Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu đã khảo sát là 50.0m, nền đất tại đây được cấu tạo bởi

7 lớp đất, thể hiện trên hình trụ hố khoan,theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau:

Độ sâu từ … đến … (m)Chiều dày (m)

PHẦN II : THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

A. THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT A

Khối lượng đã khảo sát gồm 2 hố khoan, mỗi hố sâu 50m : HK1, HK2 Nền đất được cấu tạo bởi 6 lớp đất có các trạng thái như sau:

Thành phần gồm: Lớp mặt bê tông và xà bần san lấp

Thành phần gồm: Sét pha,xám đen,trạng thái dẻo mềm

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

Thành phần gồm: Sét lẫn sỏi sạn laterit,nâu đỏ-xám trắng-vàng,dẻo cứng

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

+ Lực dính kết C : 48.2 (kPa)

+ Góc nội ma sát : 16025’

Thành phần gồm: Sét pha,vàng-nâu đỏ-trắng xám,trạng thái dẻo cứng

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

Thành phần gồm: Cát pha,nâu-nâu vàng-nâu đỏ đốm trắng,trạng thái dẻo

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

Thành phần gồm: Sét,nâu đỏ loang xám vàng,trạng thái cứng

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

1 SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:

3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG :

-Đáy móng nên đặt trên nền đất tốt, tránh đặt lên rễ cây, lớp đất mới đắp hoặc đất quá yếu-Chiều sâu chôn móng : Df = 2 (m)

-Chọn sơ bộ chiều cao h :

4.1 Điều kiện ổn định của nền đất :

, , : áp lực tiêu chuẩn trung bình, cực đại và cực tiểu

- Tổng tải trọng theo phương đứng

- Tải trọng tiêu chuẩn

- Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng

: hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình

: hệ số độ tin cậy,

Xác định sơ bộ diện tích đáy móng

Chọn b=3 (m)

⇒Thỏa điều kiện ổn định.

4.2 Điều kiện cường độ :

- Áp lực dưới đáy móng

+ Áp lực tính toán cực đại :

+ Sức chịu tải cực hạn và cho phép của đất nền dưới đáy móng :

⇒Thỏa điều kiện cường độ

- Hệ số an toàn trượt (tương tự móng đơn lệch tâm)

- áp lực đất chủ động và bị động

- Lực ma sát giữa móng và nền đất

,

,

Đảm bảo điều kiện trượt

4.3 Điều kiện biến dạng (lún):

- Độ lún cho phép [s] : phụ thuộc vào mức độ siêu tĩnh của công trình, đối với nhà bêtông cốt thép đổ toàn khối [s] = 8 (cm)

- Áp lực gây lún

- Độ lún :

• Chia lớp đất dưới đáy móng thành từng lớp nhỏ hi=0.4b (m)

• Áp lực đất ban đầu (do trọng lượng bản thân lớp đất gây ra) tại giữa lớp đất i

• Áp lực tại giữa lớp đất i sau khi xây móng

- Sau khi ta phân chia lớp đất đến lớp phân tố thứ 11 , ta có :

Vậy độ lún ổn định tại tâm đáy móng là :

Thỏa điều kiện về độ lún

5 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN MÓNG :

Vế phải không lấy lớn hơn và không nhỏ hơn

• Để an toàn

: đối với bê tông nặng

: xét đến ảnh hưởng của lực dọc kéo , nén , trong bản móng không có lực dọc nên lấy

a – là khoảng chia đều giữa các nút dầm trong khi tính toán SAP

Chọn a = 0.1 (m)

- Kết quả sau khi chạy SAP

TABLE: Element Joint Forces - Frames

- Biểu đồ lực cắt của dầm móng băng

- Biểu đồ moment của dầm móng băng

7 TÍNH TOÁN CỐT THÉP TRONG DẦM MÓNG :

- Xác định vị trí trục trung hòa

Ta có ,vậy trục trung hòa qua cánh cho tất các trường hợp.

1

2 4

5

6 3

7.1 Thanh thép số 1 :

- Dùng moment tại các mặt cắt 2-2, 4-4, 6-6, 8-8, 10-10 để tính toán cốt thép

- Tiết diện là hình chữ T ngược, trục trung hòa qua cánh nên tiết diện tính toán là tiết diệnhình chữ nhật b x h = 3 x 0.8 (m)

• Chọn = 750 (mm)

• Tính và

• Tính diện tích cốt thép

• Tính hàm lượng thép

• Kiểm tra khả năng chịu lực

2900.26

1.17

3 25 545.466-6 521.83 0.179 0.199 2759.598 5d28 3079 1.173 25 545.468-8 595.92 0.205 0.232 3209.209 4d28+2d25 3445 1.312 25 593.3110-10 420.34 0.144 0.157

2171.747

2d28+2d2

0.84

3 25 424.43

- Tại nhịp 1,2,3,4,5 để tiết kiệm thép, ta tiến hành cắt thép.Vị trí cắt thép phải tuân thủ

điều kiện : không quá L/5 tính từ trục và khoảng cách 2 vị trí cắt thép phải lớn hơn /2

2d28+1d2

5 1723 0.656 338.43

5-5 503.5 0.173 0.191 2651.146 5d28 3079 1.173 545.467-7 418.88 0.144 0.156 2163.506

2d28+2d2

5 2214 0.843 424.439-9 236.46 0.081 0.085 1175.874 2d28 1232 0.469 247.7311-11 366.21 0.126 0.135 1869.992 2d28+2d25 2214 0.843 424.43

- Tại gối 1,2,3,4,5,6 để tiết kiệm thép, ta tiến hành cắt thép.Vị trí cắt thép phải tuân thủ

điều kiện : không quá L/4 tính từ trục và khoảng cách 2 vị trí cắt thép phải lớn hơn /2

7.3 Cốt đai số 3 :

- Lực cắt lớn nhất trong dầm móng

• Kiểm tra điều kiện tính toán

Bê tông không đủ chịu lực cắt, cần bố trí thêm cốt đai

• Cốt đai : số nhánh cốt đai n = 2, Rsw = 175 (MPa), Asw = 78.5 (mm2)

Vậy chọn bố trí trong đoạn L/4 đầu dầm.

• Kiểm tra

Dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính (dầm đủ khả năng chịu cắt)

- Giữa nhịp ta chọn

Chọn = 200 (mm) bố trí trong đoạn giữa dầm.

- Để đảm bảo cốt đai chịu lực bao trùm hết vết nứt nghiêng, ta phải bố trí đoạn cốt đaichịu lực ở đầu dầm lớn hơn h0 = 750 (mm)

PHẦN III: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG CỌC

có khối lượng công tác thực hiện rất lớn Số lượng hố khoan và số mẫu đất trongmột lớp đất lớn Do vậy việc thống kê các số liệu thí nghiệm nhằm tìm được 1 giátrị có tính đại diện với một độ tin cậy nhất định cho đơn nguyên đất nền, cũng nhưphân chia hợp lí các đơn nguyên địa chất dựa theo hệ số biến động của từng sốhạng trong tập hợp thống kê là rất quan trọng và ảnh hưởng lớn đến chất lượngcông trình sau này

A LÝ THUYẾT THỐNG KÊ:

I

Xử lý số liệu thống kê địa chất:

• Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng hố khoan nhiều và

số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn Vấn đề đặt ra là những lớp đất này ta phảichọn được chỉ tiêu đại diện cho nền

• Ban đầu khi khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu sắc, độ mịn của hạt

mà ta phân chia thành từng lớp đất

• Theo TCXD 45-78 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 υ đủ nhỏ Vì vậy, ta phải loại trừ

những mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên địachất.

• Do đó, thống kế địa chất là một việc làm rất quan trọng trong tính toán nền móng

Đường cong f(x) có dạng hình chuông đối xứng qua x=

Hình 1: Đường cong phân phối chuẩnĐại lượng ngẫu nhiên gọi là có phân phối chuẩn chuẩn tắc

Nếu X có phân phối chẩn chuẩn tắc thì hàm mật độ của X là

Gọi là hàm mật độ Gauss Hàm mật độ Gauss là hàm chẵn, ta có:

Mọi phân phối chuẩn đều có thể chuẩn tắc hóa nhờ định lý sau đây:

II

Phân chia đơn nguyên địa chất:

Chúng ta dựa vào hệ số biến động phân chia đơn nguyên

Hệ số biến động υ có dạng như sau:

Trong đó: Giá trị trung bình của một đặc trưng:

Độ lệch toàn phương trung bình:

Với: Ai – là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng

n – số lần thí nghiệm

Ghi chú: Theo quy phạm 45-78, ta chỉ thống kê các chỉ tiêu khi số liệu mẫu thínghiệm n>6, ngoại trừ c, ϕ

f. Qui tắc loại trừ các sai số:

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

Trong đó [υ]: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong QPXD 45-78 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng

Đặc trưng của đất Hệ số biến động [ν]

Tỷ trọng hạt 0.01Trọng lượng riêng 0.05

Độ ẩm tự nhiên 0.15Giới hạn Atterberg 0.15Module biến dạng 0.30Chỉ tiêu sức chống cắt 0.30Cường độ nén một trục 0.40Kiểm tra thống kê, loại trừ số lớn Ai theo công thức sau:

Đặc trưng của đất Trong đó ước lượng độ lệch

g. Đặc trưng tiêu chuẩn:

các kết quả thí nghiệm riêng lẻ , (trừ lực dính đơn vị c và góc ma sát trong )

• Các giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong được thực hiện theo

phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp vàứng suất tiếp cực hạn của các thí nghiệm cắt tương đương,

• Lực dính đơn vị tiêu chuẩn ctc và góc ma sát trong tiêu chuẩn được xác địnhtheo công thức sau:

Phương pháp bình phương cực tiểu:

Với

Phương pháp dùng hàm LINEST trong Excel để thống kê:

( Trong phần tính toán dưới ta sử dụng phương pháp hàm Linest)

• Ta ghi kết quả ứng suất cắt cực đại vào cột 1 các ứng suất pháp σ vào cột 2

Sau đó chọn bảng gồm 5 hàng 2 cột, đánh vào lệnh “ = linest ( vị trí dãy số , dãy số σ ,1,1) “ xong ấn cùng lúc “ Shirt+ Ctrl + Enter “

 Dòng thứ nhất trong ô kết quả ta có tgϕtc ô thứ 2 là ctc

 Dòng thứ hai trong ô kết quả ta có , ô thứ 2 là

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

Trong QPXD 45-78, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo công thức sau:

Trong đó: Atc: là giá trị đặc trưng đang xét

kd: hệ số an toàn về đất

• Khi tìm trị tính toán của các đặc trưng về độ bền (lực dính đơn vị c, góc ma sáttrong ϕ của đất và cường độ giới hạn về nén một trục Rn của đá cứng) cũng nhưkhối lượng thể tích γ thì hệ số an toàn về đất kd dùng để tính nền theo sức chịu tải

và theo biến dạng quy định ở trên tùy thuộc vào sự thay đổi của các đặc trưng ấy,

số lần thí nghiệm và trị xác suất tin cậy α

• Đối với các đặc trưng về độ bền của đất c, ϕ, Rn và γ thì hệ số an toàn đất kd đượcxác định như ở sau (Đối với các đặc trưng khác của đất cho phép lấy kd =1, tức làtrị tính toán cũng là trị tiêu chuẩn)

• Với lực dính (c), góc ma sát trong ( , trọng lựng đơn vị và cường độ chịu

nén một trục tức thời có hệ số an toàn được xác định như sau:

Trong đó: là chỉ số độ chính xác được xác định như sau:

Trong đó: tα – hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy α

+ Khi tính nền theo biến dạng thì α = 0.85

+ Khi tính nền theo cường độ thì α = 0.95

• Chú thích : Khi tìm giá trị tính toán c, ϕ dùng tổng số lần thí nghiệm τ làm n