Nghiên cứu xử lý số liệu địa chất

Phần 3 : NỀN MÓNG (30%) Chương I : XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 1.1/Giới thiệu chung Khi thiết kế nền móng , người thiết kế nhận được ( thu thập được ) số liệu về những chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất trong nền. Những số liệu này do người khảo sát địa chất công trình cung cấp và thường là người thiết kế có một bảng tổng hợp trong đó ghi rõ lỗ khoan , số thứ tự mẫu đất , độ sâu lấy mẫu và trị số các chỉ tiêu vật lý cũng như cơ học của từng mẫu . Xem xét các số liệu về một chỉ tiêu của từng lớp đất người ta phân biệt: -Chỉ tiêu riêng : là trị số của một đặc trung cơ học hoặc vậy lý của đất xác định theo một mẫu thí nghiệm ( hoặc có thể nói là xác định cho riêng một điểm nào đó của lớp đất) -Chỉ tiêu tổng quát : là trị số của một đặc trung cơ học , vật lý nào đó của lớp đất chung cho toàn bộ lớp đất -Chỉ tiêu tính toán : là trị số của một đặc trưng cơ học , vật lý nào đó của lớp đất dùng trong tính toán thiết kế nền móng như một hằng số vật lý -Thiết lập các trị tiêu chuẩn và trị tính toán các đặc trưng của đất theo kết quả thí nghiệm trực tiếp -Trị tiêu chuẩn Atc các đặc trưng của đất theo thí nghiệm trực tiếp trong phòng thí nghiệm và hiện trường (trừ ctc và φtc) được xác định theo công thức : Trong đó : Ai : trị số riêng của đặc trưng n: số lần thí nghiệm của đặc trưng -Trị tiêu chuẩn của ctc, φtc là hai thông số của liên hệ bậc nhất sức chống cắt của đất và áp lực nén , do đó trị tiêu chuẩn của chúng được xác định theo phương pháp bình phương bé nhất +Trong mỗi thí nghiệm , ở từng áp lực pi ta xác định được các trị số sức chống cắt của đất là . Ta xây dựng đường biểu diễn sức chông cắt giới hạn đại diện chung cho cả tập hợp , các thông số của nó là ctc, φtc , tại áp lực nén pi sức chống cắt của đất theo đường đại diện này là pitgφtc+ctc. Tổng các chênh lệnh gữa đường sức chống cắt giới hạn đại diện mà ta xây dưng với số liệu thí nghiệm là : +Vì các chênh lệch nằm hai phía của đường đại diện , để tránh cho tổng chênh lệch khỏi bằng không , ta bình phương nó lên ( khử dấu trừ ) và xét lượng Điều kiện để đường biểu diển sức chống cắt giới hạn đại diện mà ta xây dựng đảm bảo tính chất đại diện tốt nhất là lượng Z nhỏ nhất . Muốn vậy các đạo hàm của Z theo các thông số tgφtc và ctc phải bằng 0 =0 =0 Giải hai phương trình đó ta xác định được trị sô tiêu chuẩn ctc,tgφtc Trong đó : với n là số lần thí nghiệm đại lượng -Trị tính toán Att : mọi tính toán về nền phải được thực hiện với chỉ tiêu tính toán của đấy được xác định theo công thức trong đó kđ : hệ số an toàn đối với đất Hệ số kđ được xác định như sau : Trong đó : chỉ số độ chính xác của trị số trung bình xác định theo những đặc trưng của tập hợp thống kê +Theo TCXD45-78[9] qui định : trong mọi tính toán nền móng , mọi chỉ tiêu đều phải dùng trị số tính toán . Nhưng đối với trị tính toán về trọng lượng thể tích γ, lực dính c, góc ma sát trong φ thì , còn các chỉ tiêu khác thì cho phép lấy kđ=1 (nghỉa là chỉ tiêu tính toán bằng chỉ tiêu tiêu chuẩn ) +Chỉ số độ chính xác khi đánh giá trị số trung bình các đặc trưng của đất được xác định theo công thức : Đối với c và tgφ : Đối với γ : Trong đó : tα : hệ số phu thuộc xác suất α đã chọn phụ thuộc vào số bậc tự do của tập hợp thống kê ( bằng n-1 cho γ và các chỉ tiêu độc lập khác , n-2 cho c và φ tra bảng 1-1 trang 11 [10] : hệ số biến thiên ( hay hệ số biên động của tập hợp thống kê ) n: số lượng mẫu (số liệu ) đưa vào tập hợp thống kê -Xác suất tin cậy α của các trị tính toán các đặc trưng của đất được lấy tùy thuộc vào nhóm trạng thái giới hạn +Tính nền theo cường độ (TTGH I ) chọn α=0.95 +Tính nền theo biến dạng (TTGH II) chọn α=0.85 Vậy : +Đối với γ và các chỉ tiêu độc lập khác ta có Att=Atc +Đối với c và φ ta có Att=Atc -Sai số toàn phương trung bình của đặc trưng σ +Đối với γ : +Đối với c và φ : ( trị số trung bình được xác định theo phương pháp bình phương nhò nhất ) nên độ lệch của chúng tính qua độ lệch theo công thức Trong đó : được tính bằng công thức 1.2/Tiến hành thống kê 1.2.1/Tính cho lớp 1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 1.0-1.2 1.423 2.61 78.8 54.7 24.1 2.279 3.0-3.2 1.554 2.617 63.1 52.9 23.3 1.746 5.0-5.2 1.395 2.593 86.7 56.9 24.7 2.471 7.0-7.2 1.392 2.6 85.1 57.2 25 2.457 II 2.0-2.2 1.434 2.607 78.6 56.1 24.4 2.247 4.0-4.2 1.503 2.619 64.3 51.9 23 1.862 6.0-6.2 1.526 2.593 61.6 52.4 23.4 1.747 1.461 2.606 74.03 54.6 24 2.116 Trừ γ tất cả các chỉ tiêu khác có trị số tính toán bằng trị số tiêu chuẩn Với γ hệ số kđ ta tiếp tục tính thứ tự mẩu γi γtb γtb- γi (γtb- γi)2 1 1.423 1.461 0.04 0.0014 2 1.554 -0.09 0.0087 3 1.395 0.07 0.0044 4 1.392 0.07 0.0048 5 1.434 0.03 0.0007 6 1.503 -0.04 0.0018 7 1.526 -0.07 0.0042 tổng 0.0259 ==0.07 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=7-1=6 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.94 vậy γItt= =1.461 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=7-1=6 tra bảng 1.1 trang 11 [5] ta có t α =1.13 vậy γIItt= =1.461 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ . Ở đây ta có 6 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy có tất cả 6x3=18 trị số thí nghiệm . Thực hiện các tính toán phụ n i pi pi 2 i pi 1 0.102 1 1 0.102 2 0.11 2 4 0.22 3 0.118 3 9 0.354 4 0.097 1 1 0.097 5 0.103 2 4 0.206 6 0.11 3 9 0.33 7 0.099 1 1 0.099 8 0.106 2 4 0.212 9 0.113 3 9 0.339 10 0.103 1 1 0.103 11 0.111 2 4 0.222 12 0.119 3 9 0.357 13 0.107 1 1 0.107 14 0.115 2 4 0.23 15 0.124 3 9 0.372 16 0.109 1 1 0.109 17 0.119 2 4 0.238 18 0.128 3 9 0.384 Tổng 1.993 3.6 0.84 4.081 Ta có =216 =kG/cm2 =0.079 radian Để xác định ctt, φtt cần xác định độ lệch của chúng. Tính các đại lượng phụ n i pi pitgφtc+ctc (pitgφtc+ctc )- i [(pitgφtc+ctc)- i] 1 0.102 1 0.058 -0.044 0.0019227 2 0.11 2 0.100 -0.010 0.0001090 3 0.118 3 0.141 0.023 0.0005274 4 0.097 1 0.058 -0.039 0.0015092 5 0.103 2 0.100 -0.003 0.0000118 6 0.11 3 0.141 0.031 0.0009589 7 0.099 1 0.058 -0.041 0.0016686 8 0.106 2 0.100 -0.006 0.0000415 9 0.113 3 0.141 0.028 0.0007821 10 0.103 1 0.058 -0.045 0.0020113 11 0.111 2 0.100 -0.011 0.0001309 12 0.119 3 0.141 0.022 0.0004825 13 0.107 1 0.058 -0.049 0.0023861 14 0.115 2 0.100 -0.015 0.0002384 15 0.124 3 0.141 0.017 0.0002878 16 0.109 1 0.058 -0.051 0.0025855 17 0.119 2 0.100 -0.019 0.0003780 18 0.128 3 0.141 0.013 0.0001681 [(pitgφtc+ctc)- i]2=0.0004975 =0.0056 Tính các độ lệch của c, φ +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=18-2=16 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.75 vậy cttI=ctctα.σc=0.0951.75x0.0035=0.0950.0061 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.0791.75x0.016=0.0790.028 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=18-2=16 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.07 vậy ctt1=ctctα. σc =0.0951.07x0.0035=0.0950.0037 tgφtt=tgφtc tα. σγ =0.00791.07x0.016=0.0790.017 1.2.2/Tính cho lớp 2 Chỉ tiêu cơ lý của đất hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 9.0-9.2 1.911 2.692 25.7 34.7 17.8 0.771 11.0-11.2 1.949 2.69 25.2 38.8 18.6 0.728 II 8.0-8.2 1.932 2.693 24.9 33.7 17.8 0.741 10.0-10.2 1.932 2.689 24.7 34 18 0.736 1.931 2.691 25.1 35.3 18.1 0.744 Tương tự như lớp đất thứ 1 ta có: +0.02 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =2.35 vậy γtt= =1.931 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.25 vậy γtt= =1.931 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có =54 ctc=0.286 kG/cm2 tgφtc=0.2303 radian σ=0.033 σc=0.0287 σtgφ=0.0154 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.9 vậy cttI=ctctα. σc =0.2861.9x0.0287=0.2860.054 TgφItt=tgφtc tα. σγ =0.23031.9x0.0154=0.23030.03 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.12 vậy cttII=ctctα. σc =0.2861.12x0.0287=0.2860.032 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.23031.12x0.0154=0.23030.017 1.2.3/Tính cho lớp 3 Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 13.0-13.2 1.836 2.681 31.7 39 18.3 0.923 15.0-15.2 1.884 2.684 30.4 39.3 18.5 0.857 17.0-17.2 1.826 2.68 32.4 38.2 18 0.943 19.0-17.2 1.821 2.682 31.8 38.5 19 0.941 21.0-21.2 1.907 2.685 27.5 34.7 18.1 0.795 23.0-23.2 1.945 2.688 24.5 33.2 17.7 0.721 II 12.0-12.2 1.902 2.685 27.5 37.3 17.8 0.8 14.0-14.2 1.892 2.683 28.8 37.6 18 0.826 16.0-16.2 1.872 2.682 29.7 37.9 18.3 0.859 18.0-18.2 1.824 2.68 33.4 38.9 18.7 0.96 20.0-20.2 1.904 2.672 23.9 24.1 18 0.738 22.0-22.4 1.896 2.683 28.6 38 18.2 0.82 24.0-24.2 1.904 2.686 27.9 37.7 17.9 0.804 1.878 2.682 29.085 36.492 18.192 0.845 +0.04 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.78 vậy γtt= =1.878 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.08 vậy γtt= =1.878 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp I ta có =726 ctc=0.172 kG/cm2 tgφtc=0. 2 radian σ=0.194 σc=0.089 σtgφ=0.0413 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=33-2=31 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.7 vậy cttI=ctctα. σc =0.1721.7x0.089=0.1720.15 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0. 21.7x0.0413=0. 20.07 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=33-2=31 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy cttII=ctctα. σc =0.3751.05x0.089=0.1720.093 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0. 21.05x0.0413=0. 20.04 1.2.4/Tính cho lớp 4 Chỉ tiêu cơ lý của đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 25.0-25.2 1.955 2.665 23.6 không dẻo 0.685 27.0-27.2 1.941 2.668 23.4 không dẻo 0.696 29.0-29.2 1.942 2.667 23.2 không dẻo 0.692 31.0-31.2 1.97 2.66 21.4 không dẻo 0.639 II 26.0-26.2 1.897 2.664 26.9 không dẻo 0.782 28.0-28.2 1.936 2.666 24.5 không dẻo 0.714 30.0-30.2 1.935 2.667 25 không dẻo 0.723 32.0-32.2 1.953 2.664 22.5 không dẻo 0.671 34.0-34.2 1.962 2.66 22.4 không dẻo 0.659 36.0-36.2 1.976 2.661 21.9 không dẻo 0.642 1.947 2.664 23.5 0.000 0.69 +0.02 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=10-1=9 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.83 vậy γtt= =1.947 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=10-1=9 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.1 vậy γtt= =1.947 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có =600 ctc=0.027 kG/cm2 tgφtc=0.5431 radian σ=0.057 σc=0.0277 σtgφ=0.0128 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=30-2=28 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.704 vậy cttI=ctctα. σc =0.0271.704x0.0277=0.0270.047 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.54311.704x0.0218=0.54310.022 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=30-2=28 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy cttII=ctctα σc =0.0271.05x0.0277=0.0270.029 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.54311.05x0.0128=0.54310.013 1.2.5/Tính cho lớp 5 Chỉ tiêu cơ lý của đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 33.0-33.2 1.936 2.687 25.3 34 18.2 0.739 35.0-35.2 1.92 2.685 25 33.7 17.7 0.748 37.0-37.2 1.912 2.681 25.6 33.9 17.6 0.761 II 38.0-38.2 1.95 2.68 23 31.2 17 0.691 1.93 2.683 24.725 33.2 17.625 0.735 +0.02 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =2.35 vậy γtt= =1.93 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [5] ta có t α =1.25 vậy γtt= =1.93 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có =54 ctc=0.236 kG/cm2 tgφtc=0.243 radian σ=0.12 σc=0.11 σtgφ=0.0492 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.9vậy cttI=ctctα. σc =0.2361.9x0.11=0.2360.209 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.24311.9x0.0492=0.24310.09 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.12 vậy cttII=ctctα. σc =0.2361.12x0.11=0.2360.123 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.2431.12x0.0492=0.055=0.2430.055 1.2.6/Tính cho lớp 6 Chỉ tiêu cơ lý của đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 39.0-39.2 1.915 2.667 25.5 không dẻo 0.748 41.0-41.2 1.924 2.665 24.3 không dẻo 0.722 43.0-43.2 1.924 2.666 24 không dẻo 0.718 45.0-45.2 1.937 2.664 23.6 không dẻo 0.7 47.0-47.2 1.948 2.665 23 không dẻo 0.682 49.0-49.2 1.96 2.666 22.3 không dẻo 0.663 51.0-51.2 1.964 2.66 23 không dẻo 0.668 53.0-53.2 1.956 2.665 23.2 không dẻo 0.678 55.0-55.2 1.958 2.66 22.6 không dẻo 0.666 II 40.0-40.2 1.939 2.667 23.6 không dẻo 0.702 42.0-42.2 1.949 2.667 22.8 không dẻo 0.681 44.0-44.2 1.945 2.665 23.4 không dẻo 0.691 46.0-46.2 1.967 2.664 23.7 không dẻo 0.675 48.0-48.2 1.961 2.666 22.2 không dẻo 0.661 50.0-50.2 1.958 2.665 22.5 không dẻo 0.668 52.0-52.2 1.972 2.667 21.7 không dẻo 0.646 54.0-54.2 1.961 2.66 22.4 không dẻo 0.664 56.0-56.2 1.967 2.668 22 không dẻo 0.655 58.0-58.2 1.964 2.665 22.8 không dẻo 0.667 60.0-62.2 1.973 2.661 22.1 không dẻo 0.647 62.0-62.2 1.955 2.663 22.4 không dẻo 0.668 1.952 2.665 23.005 0.000 0.680 +0.02 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=21-1=20 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.72 vậy γtt= =1.952 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=21-1=20 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.06 vậy γtt= =1.952 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có =2646 ctc=0.033 kG/cm2 tgφtc=0.539radian σ=0.091 σc=0.03 σtgφ=0.014 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=63-2=61 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.67 vậy cttI=ctctα. σc =0.0331.67x0.03=0.0330.05 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.5391.67x0.014=0.5390.023 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=63-2=61 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy Ctt1I=ctctα. σc =0.0331.05x0.03=0.0330.0315 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.5391.05x0.014=0.5390.0147 1.2.7/Tính cho lớp 7 Chỉ tiêu cơ lý của đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 57.0-57.2 1.955 2.667 22.6 không dẻo 0.679 59.0-59.2 1.977 2.666 22.2 không dẻo 0.648 61.0-61.2 1.969 2.66 22.3 không dẻo 0.652 63.0-63.2 1.981 2.665 22 không dẻo 0.641 65.0-65.2 1.981 2.666 21.7 không dẻo 0.638 II 64.0-64.2 1.959 2.664 23.7 không dẻo 0.682 66.0-66.2 1.954 2.667 22.9 không dẻo 0.677 68.0-68.2 1.964 2.665 24 không dẻo 0.682 1.968 2.665 22.675 0.000 0.662 +0.01 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=8-1=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.9 vậy γtt= =1.968 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=8-1=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.12 vậy γtt= =1.968 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có =384 ctc=0.031 kG/cm2 tgφtc=0.56radian σ=0.038 σc=0.02 σtgφ=0.0094 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=24-2=22 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.704 vậy cttI=ctctα. σc =0.0311.704x0.02=0.0310.034 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.561.704x0.0094=0.560.016 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=24-2=22 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.06 vậy Ctt1I=ctctα. σc =0.0310.106x0.02=0.0310.02 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.561.06x0.0094=0.560.01 1.2.8/Tính cho lớp 8 Chỉ tiêu cơ lý của đất Hố khoan Z(m) γ(t/m3) (t/m3) W(%) Wnh(%) Wd(%) ε 0 I 67.0-67.2 1.982 2.661 21 không dẻo 0.625 69.0-69.2 1.957 2.663 22.3 không dẻo 0.664 71.0-71.2 1.982 2.662 21.8 không dẻo 0.636 73.0-73.2 1.99 2.66 20.9 không dẻo 0.616 75.0-75.2 1.978 2.661 21 không dẻo 0.628 77.0-77.2 2.017 2.662 19.3 không dẻo 0.574 79.8-80.0 2.045 2.66 18.5 không dẻo 0.541 II 70.0-70.2 1.97 2.662 22.6 không dẻo 0.657 72.0-72.2 1.978 2.66 22.3 không dẻo 0.645 74.0-74.2 1.98 2.661 22.1 không dẻo 0.641 76.0-76.2 1.989 2.661 21.7 không dẻo 0.629 78.0-78.2 2.054 2.664 18.4 không dẻo 0.535 79.8-80.0 2.052 2.66 17.2 không dẻo 0.519 1.998 2.661 20.700 0.000 0.608 +0.03 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.78 vậy γtt= =1.998 +Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.08 vậy γtt= =1.998 -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1ta có =10.14 ctc=0.039 kG/cm2 tgφtc=0.594radian σ=0.048 σc=0.02 σtgφ=0.0094 +Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=39-2=37 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.69 vậy cttI=ctctα. σc =0.0391.69x0.02=0.0390.033 tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.5941.69x0.0094=0.5940.016 + Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=39-2=37 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy cttII=ctctα. σc =0.0391.05x0.02=0.0390.021 tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.5941.05x0.0094=0.5940.01 MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1.3/Tổng hợp kết quả thống kê +Lớp số 1 : Bùn sét màu xám đen , trạng thái chảy, lớp đất 1 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 0.58.9m , hố khoan 2: 0.57.5m, bề dày trung bình 7.7m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =74% Dung trọng tự nhiên: γI =1.413g/cm3 γII =1.433g/cm3 Lực dính đơn vị : CI =0.0889KG/cm2 CII =0.0913KG/cm2 Góc ma sát trong : φI =2.92o φII =3.55o +Lớp số 2 : Sét , sét pha lẫn sạn sỏi laterit màu xám nâu đỏ .Trạng thái dẻo cứng. Lớp đất số 2 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 8.912.8 m , hố khoan 2: 7.510.5m, bề dày trung bình 3.5m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =25.1% Dung trọng tự nhiên : γI =1.91g/cm3 γII =1.1.92g/cm3 Lực dính đơn vị: CI =0.232KG/cm2 CII =0.254KG/cm2 Góc ma sát trong: φI =11.33o φII =12o +Lớp số 3 : Sét , sét pha xen kẹp màu đen đốm vàng. Trạng thái dẻo. Lớp đất số 3 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 12.824.0 m , hố khoan 2: 10.524.5m, bề dày trung bình 12.6 m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =29.1% Dung trọng tự nhiên : γI =1.859g/cm3 γII =1.866g/cm3 Lực dính đơn vị: CI =0.02KG/cm2 CII =0.079KG/cm2 Góc ma sát trong: φI =7.4o φII =9o +Lớp số 4 : Cát mịn đến thô lẫn ít bột sét , sỏi nhỏ màu vàng , xám vàng . Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 4 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 24.032.5 m , hố khoan 2: 24.537.0m, bề dày trung bình 10.5 m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =23.5% Dung trọng tự nhiên : γI =1.935g/cm3 γII =1.94g/cm3 Lực dính đơn vị: CI =0.02KG/cm2 CII =0.002KG/cm2 Góc ma sát trong: φI =27.3o φII =27.9o +Lớp số 5 : Sét pha màu xám vàng . Trạng thái dẻo cứng . Lớp đất số 5 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 32.537.4 m , hố khoan 2: 37.038.3m, bề dày trung bình 3.1 m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =24.7% Dung trọng tự nhiên : γI =1.91g/cm3 γII =1.92g/cm3 Lực dính đơn vị: CI =0.027KG/cm2 CII =0.113KG/cm2 Góc ma sát trong: φI =8.7o φII =10.64o +Lớp số 6 : Cát mịn thô lẫn ít bột sét màu xám vàng , xám nâu , nâu vàng .Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 6 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 37.456.0 m , hố khoan 2: 38.363.8m, bề dày trung bình 22.0 m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =23.0% Dung trọng tự nhiên : γI =1.9445g/cm3 γII =1.947g/cm3 Lực dính đơn vị: CI =0.017KG/cm2 CII =0.0015KG/cm2 Góc ma sát trong: φI =27.3o φII =27.6o +Lớp số 7 : Cát mịn , trung xen lẫn ít bột màu nâu đỏ , xám nâu .Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 7 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 56.065.5 m , hố khoan 2: 63.868.5m, bề dày trung bình 7.1 m có các đặc trưng cơ lý như sau Độ ẩm tự nhiên : W =22.7% Dung trọng tự nhiên : γI =1.961g/cm3 γII =1.964g/cm3 Lực dính đơn vị : CI =.0030KG/cm2 CII =0.011KG/cm2 Góc ma sát trong : φI =28.54o φII =28.8o +Lớp số 8 : Cát mịn , trung xen lẫn ít bột màu nâu đỏ , xám nâu .Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 8 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 65.580.0 , hố khoan 2: 68.580.0m, bề dày trung bình 13.0 m có các đặc trưng cơ lý như sau : Độ ẩm tự nhiên : W =20.7% Dung trọng tự nhiên : γI =1.983g/cm3 γII =1.989g/cm3 Lực dính đơn vị : CI =0.006KG/cm2 CII =0.018KG/cm2 Góc ma sát trong : φI =30o φII =30.28o 1.4/Đánh giá tính năng xây dựng của các lớp đất Trong phạm vi chiều sâu các hô khoan , nền đất được cấu tao thành 8 lớp tại đây có mức độ thuận lợi cho xây dựng như sau +Lớp số 1 : Bùn sét màu xám đen , trạng thái chảy . lớp đất này không thuận lợi cho việc xây dựng các công trình +Lớp đất 2 : Sét , sét pha cát lẫn sỏi laterit màu xám nâu vàng , trạng thái dẻo cứng. đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng vừa và nhỏ +Lớp số 3: Sét , sét pha xen kẹp màu xám đen đốm vàng , trạng thái dẻo mềm. Đây là lớp đất thuận lợi cho các công trình có tải trọng nhỏ +Lớp số 4 : Cát mịn đến thô lẩn ít bột sét sỏi màu nâu vàng, xám vàng . Đây là lớp đất thuận lợi cho xây dựng các công trình có tải trọng vừa và lớn + Lớp số 5 : Sét pha màu xám , dẻo cứng . Lớp đất này thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng trung bình + Lớp số 6 : Cát mịn thô xen kẹp lẫn ít bột sét màu vàng xám , xám nâu , nâu vàng , trạng thái chặt vừa . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn + Lớp số 7 : Cát mịn trung lẫn ít bột màu nâu đỏ , trạng thái chặt vừa . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn + Lớp số 8 : Cát trung lẫn ít bột sỏi nhỏ màu nâu đỏ , xám vàng , trạng thái chặt vừa đến chặt . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn đến rất lớn 1.5/Phân tích , lựa chọn phương án móng -Việc phân tích lựa chọn phương án móng cho hà cao tầng phụ thuộc vào những đặc điểm sau đây: +Điều kiện địa chất nơi xây dựng công trình , trong đồ án này điều kiện địa chất tương đối xấu, lớp đấy yếu tương doi061 dày , lớp đất tốt nằm khá sâu ( lớp 6,7) +Qui mô công trình , công trình tương đối cao , tải trọng lớn -Từ các đặc điểm trên ta thấy phương án móng nông không hợp lý cho nhà cao tầng . Như vậy còn phương án móng sâu Móng cọc đóng : móng cọc đóng thường gây ra chấn động , ảnh hưởng đến các công trình lân cận nên không sử dụng trong thành phố Móng cọc ép : móng cọc ép có các ưu điểm là dễ thi công , giá thành rẻ , không đòi hỏi công nghệ phức tạp , dễ kiểm tra chất lượng cọc . Tuy nhiên do hạn chế về thiết bị ép cọc nên sức chịu tải cọc ép thường không lớn , đối với công trình có tải trọng lớn sử dụng móng cọc ép thường có số lượng cọc nhiều nên cọc ép thường sử dụng ở các công trình có tải trọng trung bình . Trong đồ án này do công trình có tải trọng lớn nên không sử dụng móng cọc ép Móng cọc barette : Ở nước ta móng cọc barette còn chưa phổ biến vì thi công cọc barette cần thiết bị chuyên dùng , phức tạp , đặc biệt giá thành cao Móng cọc khoan nhồi : -Những ưu điểm của cọc khoan nhồi : +Cọc khoan nhồi có sức chịu tải lớn do có đường kính lớn và độ sâu lớn +Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh , thích hợp xây chen ở các đô thị , khắc phục được nhược điểm của loại cọc đóng trong điều kiện này +Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa +Lượng cốt thép bố trí trong cọc nhồi thường ít hơn trong cọc đóng +Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng -Nhược điểm của cọc khoan nhồi +Khó kiểm tra chất lượng cọc khi đổ bê tông +Đòi hỏi thiết bi , đội ngũ thi công chuyên nghiệp +Dễ bị sập thành hố khoan Với sự phân tích trên ta thấy phương án cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả cho nhà có tải trọng lớn do đó trong đồ án này chọn phương án thiết kế cọc khoan nhồi Chương II : THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI Theo TCXD 205:1998 [11], cọc và móng cọc được thiết kế theo các trạng thái giới hạn . Trạng thái giới hạn của móng cọc được phân thành hai nhóm : Nhóm thứ nhất gồm các tính toán: +Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền +Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc +Độ ổn định của của cọc và móng Nhóm thứ hai gồm các tính toán: +Độ lún của nền cọc và móng +Chuyển vị ngang của cọc và móng +Hình thành vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép 2.1/Móng A-3 2.1.1/Nội lực từ bên trên truyền xuống Tải trọng Giá trị tiêu chuẩn Giá trị tính toán Mx(KNm) 19.33 22.23 My(KNm) 246.1 283 N(KN) 8496.88 9771.41 Qx(KN) 32.17 37 Qy(KN) 90.4 103.97 5.1.2/Sơ bộ chọn kích thước -Chọn cọc nhồi có đường kính 1m mũi cọc nằm trong lớp đất số 6 ở độ sâu 40m -Dùng bê tông cọc có cấp độ bền B25 có Rb=14.5Mpa . Diện tích cốt thép chọn sơ bộ 20Ø16 có As=4020mm2 có hàm lượng μ=0.512%( thỏa theo TCXD 205:1998 μ>0.4 0.65%) 2.1.2/Tính khả năng chịu tải của cọc a/Theo vật liệu làm cọc -Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc, P, theo TCVN 205:1998 được xác định theo công thức : P= (RuA+RanFa) Trong đó: -Ru-Cường độ tính toán của cọc nhồi , xác định như sau : +Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, Ru=R/4.5 nhưng không lớn hơn 60 kg/cm2 . +Đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khoan khô , Ru=R/4 nhưng không lớn hơn 70 kg/cm2 Dùng bê tông B25 nên Ru= 60 kg/cm2 -A-Diện tích tiết diện ngang của cọc , A=3.14x10002/4= 785000(mm2)=7850(cm2) -Fa-Diện tích tiết diện cốt thépdọc trục, Fa=4020mm2 -Ran-Cường độ tính toán của cốt thép , xác định như sau : +Đối với thép nhỏ hơn Ø28, Ran=Rc/1.5 nhưng không lớn hơn 2200(kg/cm2) +Đối với cốt thép lớn hơn Ø28, Ran=Rc/1.5 nhưng không lớn hơn 2000(kg/cm2) -Rc-Giới hạn chảy của cốt thép Dùng cốt thép AII có Rc=4000(kg/cm2) ,Ran=Rc/1.5=4000/1.5 =2666.67(kg/cm2) Ran=2200 (kg/cm2) P=60x7850+2200x40.20)=559440(kg)=5594.44(KN) b/Theo đất nền -Sức chịu tải của cọc bao gồm hai thành phần : ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc Qu=Qs+Qp=Asfs+Apqp Trong đó: Qu-Sức chịu tải cực hạn của cọc Qs-Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qp-Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc fs-Ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất qp-Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc As-Diện tích của mặt bên cọc Ap-diện tích mũi cọc -Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức +Ma sát trên đon vị diện tích mặt bên cọc fs tính theo công thức fs=ca+σvKstgφa Trong đó ca-lực dính giữa cọc và đất ; ca=0.8c φa-Góc ma sát giữa cọc và đất ; φa=0.8φ σv-Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tính tại giữa lớp đất σv= Ks-Hệ số áp lực ngang trong đất ; Ks=1.3x(1-sin φ) Lớp 1 có l1=4.9m , z1=5.25m ca=0.8c=0.8x8.89=7.112(kpa) φa=0.8φ=0.8x2.92=2.336o ks=1.3(1-sin2.92)=1.233 σv=(14.13-10)5.25=21.68(kpa) fs=7.112+21.68x1.233xtg(2.336)=8.2(kpa) Lớp 2 có l2=3.5m , z3=9.45m ca=0.8c=0.8x23.2=18.56(kpa) φa=0.8φ=0.8x11.33=9.064o ks=1.3(1-sin11.33)=1.04 σv=(14.13-10)7.7+(19.1-10)1.75=47.7(kpa) fs=18.56+47.7x1.04xtg(9.064)=26.5(kpa) Lớp 3 có l3=12.6m , z3=17.5m ca=0.8c=0.8x2=1.6(kpa) φa=0.8φ=0.8x7.4=5.92o ks=1.3(1-sin7.4)=1.13 σv=(14.13-10)7.7+(19.1-10)3.5+ (18.59-10)6.3= 82.05(kpa) fs=1.6+82.05x1.13xtg(5.92)=11.21(kpa) Lớp 4 có l1=10.5m , z1=29.05m ca=0.8c=0.8x2=1.6(kpa) φa=0.8φ=0.8x27.3=21.84o ks=1.3(1-sin27.3)=0.7 σv=(14.13-10)7.7 + (19.1-10)3.5 + (18.59-10)12.6 + +(19.35-10)5.25= 220.97(kpa) fs=1.6+220.97x0.7xtg(21.84)=63.6(kpa) Lớp 5 có l1=3.1m , z1=35.85m ca=0.8c=0.8x2.7=2.16(kpa) φa=0.8φ=0.8x8.7=6.96o ks=1.3(1-sin8.7)=1.1 σv=(14.13-10)7.7 + (19.1-10)3.5 + (18.59-10)12.6 + +(19.35-10)10.5+(19.1-10)1.3= 281.89(kpa) fs=2.7+281.89x1.1xtg(6.96)=40.55(kpa) Lớp 6 có l1=7.6m , z1=38.7m ca=0.8c=0.8x1.7=1.36(kpa) φa=0.8φ=0.8x27.3=21.84o ks=1.3(1-sin27.3)=0.7 σv=(14.13-10)7.7 + (19.1-10)3.5 + (18.59-10)12.6 + +(19.35-10)10.5+(19.1-10)3.1+(19.45-10)1.3 = 310.55(kpa) fs=1.36+310.55x0.7xtg(21.84)=88.5(kpa) Vậy :Qs=Asfs== 3.14 ( 4.9x8.2 + 3.5x26.5 +12.6x 11.21 + 10.5x63.6+ 40.55 x 3.1+88.5*2.6 ) =4075 (KN) +Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc ,qp, tính theo công thức: qp=0.75β(γI’ dpAok +α γILBok) Trong đó β, Aok, α , Bok-Hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A 6 phụ lục A TCVN-205:1998 γI’-Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất, KN/m3,ở phía dưới mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước) γI-Trị tính toán trung bình (theo các lớp đất) của trọng lượng thể tích đất,KN/m3,nằm phía trên mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước) dp-đường kính tiết diện cọc L-Chiều dài cọc, m Ta có mũi cọc đặt vào lớp 4 có φ=27.3o Aok=18.37 Bok=34.705 α =0.548 β=0.23 Tính trọng lượngthể tích trung bình theo các lớp đất nằm trên mũi cọc γI=[(14.13-10)x7.7+(19.1-10)x3.5+(18.59-10)12.6 + (19.35-10) x8.2]/32 = 7.77(KN/m2) Vậy qp=0.75x0.23[(19.3510)x1x18.37+0.548x7.77x28x34.705)= =743.4(kpa) Qp=3.14x743.4=2334.3 (KN) Khả năng chịu tải cực hạn của cọc là: Qu= Qs+Qp=4075+2334.3=6409.3(KN) -Xác định sức chịu tải cho phép của cọc (với ktc=1.4 – theo TCXD 205:998) Chọn Qa=4000(KN) -Xác định số sơ bộ lượng cọc theo công thức Chọn 4 cọc bố trí như sau: Mặt bằng bố trí cọc Tọa độ các cọc: x1=x3=-1.5m ; x2=x4=1.5m y1=y2=1.5m ; y3=y4=-1.5m +Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài Nđ=5x5x2.8x(22-10)x1.1=924(KN) +Tải trọng công trình tác dụng lên 1 đầu cọc bất kỳ tính theo công thức: -Trọng lượng bản thân cọc Pc= -Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc theo công thức: Pmax+Pc < Qa Ta có Pmax+Pc=2724.7+803.1=3527.8(KN) 0 -Vậy cọc thỏa mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc và cọc không bị nhổ 2.1.3/Tính lún cho cọc a/Kiểm tra ổn định của móng khối quy ước dưới mũi cọc -Kiểm tra độ lún móng cọc cơ bản được dựa trên việc tính toán của khối móng quy ước , khối móng này được xác định như sau: Từ mép ngoài của cọc biên kẻ đường xiên góc là góc ma sát trung bình của các lớp đất có chiều dày hi bên hông chiều dài L của cọc: =15.34o -Diện tích của khối móng quy ước là Trong đó: B1,L1 là khoảng cách 2 mép cọc biên tính trên bề rộng và bề dài của đài cọc , với khoảng cách của 2 cọc là 3D thì +Do đài cọc có hình vuông nên ta có B1=L1=(3n-2)xD , với n-số lượng cọc Vậy B1=L1=(3x2-2)x1=4m Trọng lượng của móng khối quy ước Wqu=Fqu.Zm.γtb Trong đó: Fqu-diện tích khối móng quy ước Zm-độ sâu của cọc, Zm=40m γtb=22KN/m3 Wqu=80.77x40x(22-10)=38769.6(KN) Tổng tải trọng đứng tác dụng lên khối móng quy ước N1=Ntc+Wqu=47266.5(KN) Tính độ lệch tâm ; -Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước trung bình -Ứng suất lớn nhất dưới đáy khối móng quy ước : Với Lm,Bm - chiều dài và chiều rộng khối móng quy ước Lm,Bm = Điều kiện cho bước tính toán độ lún Pmax1.2Rtc Với Rtc-khả năng chịu tải của nền tại mũi cọc , tính Rtc tại độ sâu Zm=40m với cạnh Bm=9m Trong đó: +m1,m2-Lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền , m1=1.2,m2=1.1(tra bảng 15 TCXD: 45-78)[7] +ktc-Hệ số tin cậy ,ktc=1 +A,B,D-Các hệ số không thứ nguyên phụ thuọc vào trị tính toán của góc ma sát trong φII , với φII=27.6o vậy A=0.952, B=4.818, D=7.3 +γI’-Trị trung bình (theo từng lớp đất) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên chiều sâu đặt móng , ta có: Zm γI’=(14.13-10)7.7+(19.19-10)3.5 + +(18.66-10)12.6+(19.4-10)10.5 +(19.2-10)3.1+(19.47-10)2.6 = 326.31(kpa) +γII’-Trọng lượng thể tích của đất nằm dưới đáy móng +cII-Trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng -Vậy: Ta có Pmax<1.2Rtc (thỏa) do đó có thể tính độ lún của móng cọc theo quan niệm lớp biến dạng lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn b/Tính độ lún móng dưới mũi cọc -Móng khối quy ước có -Áp lực trung bình Ptb=585.2(kpa) -Ứng suất gây lún tại mũi cọc σglo= Ptb- σbto=585.2-326.31=258.89(kpa) -Ứng suất do trọng lượng bản thân σbto= Zm γI’=326.31(kpa) -Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều lớp có chiều dày hi=1m đánh số thứ tự 1,2,3….. -Tính ứng suất do trọng lượng bản thân theo độ sâu Z theo công thức sau σbt1= σbto+ γI’hi Z(m) Bm(m) σ0bt (kpa) 326.31 1 9 σ1bt (kpa) 335.78 2 σ2bt (kpa) 345.25 3 σ3bt (kpa) 354.72 4 σ4bt (kpa) 364.19 5 σ5bt (kpa) 373.66 6 σ6bt (kpa) 383.13 7 σ7bt (kpa) 392.6 8 σ8bt (kpa) 402.07 9 σ9bt (kpa) 411.54 10 σ10bt (kpa) 421.01 Bảng tính ứng suất bản thân các lớp đất -Tính ứng suất ây lún ,σgli =kox σglo, trong đó ko là hệ số phụ thuộc vào Lm/Bm và Z/Bm Z(m) Z/Bm ko σgli(kpa) 1 0.111 0.978 253.194 2 0.222 0.942 243.874 3 0.333 0.85 220.057 4 0.444 0.758 196.239 5 0.556 0.652 168.796 6 0.667 0.556 143.943 7 0.778 0.468 121.161 8 0.889 0.4 103.556 9 1.000 0.34 88.0226 10 1.111 0.29 75.0781 Bảng tính ứng suất gây lún cho các lớp đất -Xác định vị trí ngừng tính lún Ta thấy tại vị trí Z=10m có nên chiều sâu ngừng tính lún tại vị trí mũi cọc =10m -Tính ứng suất gây lún trung bình cho từng lớp σgli σ12gl (kpa)= 248.534 σ23gl (kpa)= 231.965 σ34gl (kpa)= 208.148 σ45gl (kpa)= 182.517 σ56gl (kpa)= 156.37 σ67gl (kpa)= 132.552 σ78gl (kpa)= 112.358 σ89gl (kpa)= 95.7893 σ910gl (kpa)= 81.5504 Bảng tính ứng suất trung bình của các lớp đất Ứng suất bản thân và ứng suất gây lún dưới mũi cọc -Độ lún được tính theo công thức: Trong đó: +S-Độ lún cuối cùng (ổn định) của móng +n-Số lớp chia theo độ sâu của tầng chịu nén của nền +hi-Chiều dày của lớp thứ i, hi=1m +Ei-Môđun biến dạng của lớp đất thứ i, E6=18000(kpa) +β-Hệ số không thứ nguyên=0.8 Vậy S=0.8x(248.53+231.97+208.15+182.52+156.37+132.55+ +112.36+95.36+81.55)/18000=0.064m=6.4cm Thỏa mãn điều kiện S<[S]gh=8cm 2.1.4/Tính kết cấu cho đài a/Chọn chiều cao đài cọc -Chọn ho của đài cọc theo điều kiện tuyệt đối cứng theo công thức sau: ho>(Bđ-bc)/2 Trong đó: +Bđ-Chiều rộng của đài , Bđ=5(m) +bc-Chiều rộng của cột , bc=0.65(m) Vậy ho=(5-0.65)/2=2.175(m) , chọn ho=2.3(m) , đoạn cọc ngàm vào đài = 0.15(m), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài=0.05(m) hđ=2.5(m) -Khi chọn ho theo điều kiện tuyệt đối cứng thì đài cọc không bị xuyên thủng Tháp xuyên thủng của đài cọc b/Tính cốt thép cho đài cọc Thép cho đài cọc để chịu mô men uốn . Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột Tính thép theo phương L Trong đó: ai-Cánh tay đòn từ mép cột các cọc pi-Phản lực tại đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài Vậy ML=(P1+P2)x1.075=(2630.4+2724.7)x1.075=5756.7(KNm) Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu ML Chọn thép Ø20a160 có FaL=100.64(cm2) Tính thép theo phương B, tương tự như phương L ta có MB=(P2+P4)x1.175=(2724.7+2717.3)x1.175=6394.35(KNm) Diện tích cốt thép: Chọn thép Ø20a140 có FaL=113.2(cm2) 2.2/Móng B-3 2.2.1/Nội lực từ bên trên truyền xuống Tải trọng Giá trị tiêu chuẩn Giá trị tính toán Mx(KNm) 60.46 69.53 My(KNm) 8.7 10 N(KN) 12476.4 14347.9 Qx(KN) 16.52 19 Qy(KN) 0 0 -Các bước tính toánchọn vật liệu , tính sức chịu tải theo vật liệu , theo đất nền tương tự như móng A-3 vậy ta có Qa=4000(KN) -Tính số lượng cọc Chọn 5 cọc bố trí như sau: Mặt bằng bố trí cọc Tọa độ các cọc: x1=x4=-2m ; x2=x5=2m y1=y2=2m ; y2=y5=-2m +Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài Nđ=6x6x2.8x(22-10)x1.1=1209.6(KN) +Tải trọng công trình tác dụng lên 1 đầu cọc bất kỳ tính theo công thức: -Trọng lượng bản thân cọc Pc= -Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc theo công thức: Pmax+Pc < Qa Ta có Pmax+Pc=3924.5+803.1=3924.5(KN) 0 -Vậy cọc thỏa mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc và cọc không bị nhổ 2.2.2/Tính lún cho cọc a/Kiểm tra ổn định của móng khối quy ước dưới mũi cọc -Kiểm tra độ lún móng cọc cơ bản được dựa trên việc tính toán của khối móng quy ước , khối móng này được xác định như sau: Từ mép ngoài của cọc biên kẻ đường xiên góc là góc ma sát trung bình của các lớp đất có chiều dày hi bên hông chiều dài L của cọc: =15.34o -Diện tích của khối móng quy ước là Trong đó: B1,L1 là khoảng cách 2 mép cọc biên tính trên bề rộng và bề dài của đài cọc , B1=L1=6-1=5(m) Trọng lượng của móng khối quy ước Wqu=Fqu.Zm.γtb Trong đó: Fqu-diện tích khối móng quy ước Zm-độ sâu của cọc, Zm=40m γtb=22KN/m3 Wqu=99.7x40x(22-10)=47856(KN) Tổng tải trọng đứng tác dụng lên khối móng quy ước N1=Ntc+Wqu=60332.4(KN) Tính độ lệch tâm ; -Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước trung bình -Ứng suất lớn nhất dưới đáy khối móng quy ước : Với Lm,Bm - chiều dài và chiều rộng khối móng quy ước Lm,Bm = Điều kiện cho bước tính toán độ lún Pmax1.2Rtc Với Rtc-khả năng chịu tải của nền tại mũi cọc , tính Rtc tại độ sâu Zm=40m với cạnh Bm=10m Trong đó: +m1,m2-Lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền , m1=1.2,m2=1.1(tra bảng 15 TCXD: 45-78) +ktc-Hệ số tin cậy ,ktc=1 +A,B,D-Các hệ số không thứ nguyên phụ thuọc vào trị tính toán của góc ma sát trong φII , với φII =27.6o vậy A=0.952, B=4.818, D=7.3 +γI’-Trị trung bình (theo từng lớp đất) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên chiều sâu đặt móng , ta có: Zm γI’=(14.13-10)7.7+(19.19-10)3.5 + +(18.66-10)12.6+(19.4-10)10.5 +(19.2-10)3.1+(19.47-10)2.6 = 326.31(kpa) +γII’-Trọng lượng thể tích của đất nằm dưới đáy móng +cII-Trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng -Vậy Ta có Pmax<1.2Rtc (thỏa) do đó có thể tính độ lún của móng cọc theo quan niệm lớp biến dạng lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn b/Tính độ lún móng dưới mũi cọc -Móng khối quy ước có -Áp lực trung bình Ptb=605(kpa) -Ứng suất gây lún tại mũi cọc σglo= Ptb- σbto=605-326.31=278.69(kpa) -Ứng suất do trọng lượng bản thân σbto= Zm γI’=326.31(kpa) -Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều lớp có chiều dày hi=1(m) đánh số thứ tự 1,2,3….. -Tính ứng suất do trọng lượng bản thân theo độ sâu Z theo công thức sau σbt1= σbto+ γI’hi Z(m) Bm(m) σ0bt (kpa) 326.31 1 9 σ1bt (kpa) 335.78 2 σ2bt (kpa) 345.25 3 σ3bt (kpa) 354.72 4 σ4bt (kpa) 364.19 5 σ5bt (kpa) 373.66 6 σ6bt (kpa) 383.13 7 σ7bt (kpa) 392.6 8 σ8bt (kpa) 402.07 9 σ9bt (kpa) 411.54 10 σ10bt (kpa) 421.01 Bảng tính ứng suất bản thân các lớp đất -Tính ứng suất ây lún ,σgli =kox σglo, trong đó ko là hệ số phụ thuộc vào Lm/Bm và Z/Bm Z(m) Z/Bm ko σgli(kpa) 1 0.111 0.978 272.559 2 0.222 0.942 262.526 3 0.333 0.85 236.887 4 0.444 0.758 211.247 5 0.556 0.652 181.706 6 0.667 0.556 154.952 7 0.778 0.468 130.427 8 0.889 0.4 111.476 9 1.000 0.34 94.7546 10 1.111 0.29 80.8201 Bảng tính ứng suất gây lún cho các lớp đất Ứng suất bản thân và ứng suất gây lún dưới mũi cọc -Xác định vị trí ngừng tính lún Ta thấy tại vị trí Z=10m có nên chiều sâu ngừng tính lún tại vị trí mũi cọc =(10m) -Tính ứng suất gây lún trung bình cho từng lớp σgli σ12gl (kpa)= 267.542 σ23gl (kpa)= 249.706 σ34gl (kpa)= 224.067 σ45gl (kpa)= 196.476 σ56gl (kpa)= 168.329 σ67gl (kpa)= 142.689 σ78gl (kpa)= 120.951 σ89gl (kpa)= 103.115 σ910gl (kpa)= 87.7874 Bảng tính ứng suất trung bình của các lớp đất -Độ lún được tính theo công thức: Trong đó: +S-Độ lún cuối cùng (ổn định) của móng +n-Số lớp chia theo độ sâu của tầng chịu nén của nền +hi-Chiều dày của lớp thứ i, hi=1m +Ei-Môđun biến dạng của lớp đất thứ i, E6=18000(kpa) +β-Hệ số không thứ nguyên=0.8 Vậy S=0.8x(267.542+249.706+224.067+196.476+168.329+142.689+ +120.951+103.115+87.7874)/18000=0.069m=6.9cm Thỏa mãn điều kiện S<[S]gh=8cm 2.2.3/Tính kết cấu cho đài a/Chọn chiều cao đài cọc -Chọn ho của đài cọc theo điều kiện tuyệt đối cứng theo công thức sau: ho>(Bđ-bc)/2 Trong đó: +Bđ-Chiều rộng của đài , Bđ=6(m) +bc-Chiều rộng của cột , bc=0.8(m) Vậy ho=(6-0.8)/2=2.6(m) , chọn ho=2.6(m) , đoạn cọc ngàm vào đài = 0.15(m), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài=0.05(m) hđ=2.8(m) -Khi chọn ho theo điều kiện tuyệt đối cứng thì đài cọc không bị xuyên thủng Tháp xuyên thủng của đài cọc b/Tính cốt thép cho đài cọc Thép cho đài cọc để chịu mô men uốn . Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột Tính thép theo phương B Trong đó: ai-Cánh tay đòn từ mép cột các cọc pi-Phản lực tại đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài Vậy MB=(P2+P5)x1.6=(3121.4+3104)x1.6=9960.6(KNm) Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MB Chọn thép Ø22a150 có FaB=152cm2) Tính thép theo phương L, tương tự như phương B ta có: ML=(P1+P2)x1.5=(3118.9+3121.4)x1.5=9360.45(KNm) Diện tích cốt thép: Chọn thép Ø22a160 có FaL=144.4(cm2)