THUYẾT MINH ĐỒ ÁN NỀN MÓNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

Xử lí và thống kê số liệu để tính nền móng: 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 từ nh

PHẦN I: THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

I Cơ sở lí thuyết:

1 Xử lí và thống kê số liệu để tính nền móng:

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 từ những lớp đất này ta phải chọn

ra được chỉ tiêu đại diện cho nền

Ban đầu khi khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu, hạt độ mà ta phân chia

thành từng lớp đất

Theo TCVN9362:2012, để được gọi là một lớp địa chất công trình thì tập hợp các giá

trị có đặc trưng cơ-lý của nó phải có hệ số biến động  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 địa

chất Tìm ra giá trị phục vụ cho tính toán nền móng

Vậy thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng trong tính toán nền móng

2 Phân chia đơn nguyên địa chất:

2.1 Hệ số biến động:

Chúng ta dựa vào hệ số biến động  để chia đơn nguyên

Hệ số biến động  có dạng như sau:

Được gọi là một lớp địa chất công trình khi tập hợp các giá trị đặc trưng cơ lý phải có

hệ số biến động  đủ nhỏ,   

Trong đó   : hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong TCVN 9362-2012 tùy thuộc

vào từng loại đặc trưng

2.2 Quy tắc loại trừ sai số:

Những giá trị A i(lớn nhất và nhỏ nhất) sẽ được loại trừ nếu không thỏa điều kiện:

   i o th S

Trong đó: Sth- độ lệch quân phương trung bình tổng hợp:

2 1

2,41

2,47

2,52

2,56

2,6 2,64

2,67

2,7 2,7

3

2,752,78

2,86

2,88

2,9 2,91

2,93

2,94

2,96

2,97

2,98

3,0 3,013,02

3,06

3,07

3,08

3,09

3,1 3,1

1

3,12

3,13

3,14

3,14

3,153,03

3 Đặc trưng tiêu chuẩn:

Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất là giá trị trung bình cộng của các kết

quả thí nghiệm riêng lẻ Α¯ (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 đươc thực hiện theo

phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp  i ứng

suất tiếp cực hạn  i của các thí nghiệm cắt tương đương:

3.1 Đặc trưng tính toán:

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 TCVN9362:2012, các đặc trưng tính toán của đất được tính toán theo công thức

sau:

tt tc d

A k



 với A tc là giá trị đặc trưng đang xét

kd là hệ số an toàn về đất.

d

k = 1 với các đặc trưng của đất ngoại trừ lực dính (c), góc ma sát trong () trọng

lượng đơn vị () và cường độ chịu nén một trục tức thời có hệ số an toàn đất được xác

định như sau:

11





2 1

1

n tc i i

1

1

n tc

Trong đó: t- là hệ số phụ thuộc xác suất tin cậy 

Khi tính nền theo biến dạng thì =0.85 TCVN9362:2012

Khi tính nền theo cường độ thì =0.95 TCVN9362:2012

Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong 1 khoảng

Att=Atc± A

Tùy theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dấu (+) hoặc dấu (-) để đảm bảo an toàn

hơn

Khi tính toán nền theo cường độ và ổn định thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH I

(nằm trong khoảng lớn hơn  =0.95)

Khi tính toán nền theo biến dạng thì ta lấy các đặc trưng tính toán theo TTGH II (nằm

- Khi tính toán thống kê, số mẫu n ≥ 6 thì mới thống kê trạng thái giới hạn Nếu n < 6 thì

chúng ta tiến hành kiểm tra thống kê  <[] và lấy giá trị tiêu chuẩn = giá trị trung bình

(dung trọng , độ ẩm W…)

- Khi tra bảng tα lưu ý n-1,n-2

- Sử dụng hàm LINEST trong EXCEL để hỗ trợ thống kê lực dính c và góc ma sát trong .

Khi thống kê cho các chỉ tiêu c,  ban đầu ta phải kiểm tra thống kê với từng cấp áp lực

để biết rằng có loại mẫu nào hay không

3.2 Trình tự tính toán thống kê

3.2.1 Thống kê các giá trị w, e, γ

Bước 1: Tập hợp số liệu của đặc trưng thống kê (A) ở cùng lớp đất cho tất cả hố khoan.

Bước 2: Tính giá trị trung bình.

n: là số mẫu được tập hợp trong 1 lớp đất

Bước 3: Tính độ lệch quân phương

 ν ≤[ν]: Không phân chia lại lớp đất

 ν>[ν]: Phân chia lại lớp đất

Trong đó: [ν]: hệ số biến động lớp nhất tra bảng trong TCVN 9362:2012 tùy thuộc vào

n: số mẫu sau khi loại bỏ sai số

Bước 7: Tính giá trị tính toán Att(chỉ tính toán cho γ)

Theo báo cáo địa chất công trình tòa nhà văn phòng Sowroom điện máy địa điểm

963-965-967 Trần Hưng Đạo, Phường 5, Quận 5, TP Hồ Chí Minh Công tác

khoan khảo sát địa chất gồm có 2 hố khoan, mỗi hố khoan sâu 30m Mang ký hiệu

HK1, HK2 Tổng độ sâu đã khoan là 60m với 30 mẫu đất nguyên dạng dùng để

thăm dò địa tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của đất

Trạng thái của các nền đất như sau:

*Lớp đất A: Xà bần, đất cát san lấp, dày 0,4-0,5m

*Lớp đất B: Sét xám tro, trạng thái dẻo mềm, dày 1,2-1,5m

*Lớp đất số 1: Thành phần gồm: Sét lẫn sỏi sạn laterit, xám trắng - nâu đỏ - vàng

nâu, trạng thái dẻo cứng, dày 0,9-1,3m Với các tính chất cơ lý đặc trung như sau:

- Độ ẩm: W = 23.04 % ; - Modul biến dạng: E =5329.7 kPa

- Dung trọng tự nhiên: km- Giới hạn chảy:

WL = 36.05 %

- Dung trọng đẩy nổi: ’ = 10.1 km ; - Giới hạn dẻo: WP =

17.87 %

- Tỷ trọng: Gs = 2.71 ; - Lực dính đơn vị: C = 0.255

kG/cm2

- Độ rỗng: e = 0.700 ; - Góc ma sát trong: '

*Lớp đất số 2: Thành phần gồm: Á sét, xám xanh - vàng nâu, trạng thái dẻo cứng,

dày 5,4-8,9m tuỳ hố khoan Với các tính chất cơ lý đặc trung như sau:

- Độ ẩm: W = 20.79 % ; - Modul biến dạng: E =5461.4 kPa

- Dung trọng tự nhiên: km- Giới hạn chảy:

*Lớp đất số 3: Thành phần gồm: Á cát, xám trắng, vàng nâu, nâu đỏ, trạng thái

dẻo, dày 13,6-18,5m tuỳ hố khoan Với các tính chất cơ lý đặc trung như sau:

- Độ ẩm: W = 19.22 % ; - Modul biến dạng: E =10346.7 kPa

- Dung trọng tự nhiên: km- Giới hạn chảy:

*Lớp đất số 4: Thành phần gồm: Cát thô, xám vàng - nâu đỏ, chặt vừa, dày

13,6-18,5m tuỳ hố khoan Với các tính chất cơ lý đặc trung như sau:

- Độ ẩm: W = 18.24 % ; - Modul biến dạng: E =12567.6 kPa

- Dung trọng tự nhiên: km- Góc ma sáttrong: '

- Dung trọng đẩy nổi: ’ = 10.0 km ; - Độ rỗng: e = 0.650

- Tỷ trọng: Gs = 2.65 ; - Lực dính đơn vị: C = 0.029

kG/cm2

1 Lớp đất số 1:

1.1 Thống kê , ’,W, e, E, G s , W L , W P

- Do số lượng mẫu là 2 < 6 nên ta tính trung bình cho các mẫu thử Nên các chỉ tiêu

trung bình cũng là chỉ tiêu tiêu chuẩn và trị tính toán cho , ’,W, e, E, Gs, WL,

4 1.061

- Dùng hàm linest trong excel để tính giá trị Ctc và tc

0.214 0.2550.017 0.0460.964 0.053161.635 6.0000.458 0.017

Từ đó ta có kết quả:

Thànhphần giá trị đơn vị

c c tc

0.017

0.079tan tc 0.214

Quan h lực cắt & áp suất của lớp 1 ệ lực cắt & áp suất của lớp 1

Giá trị tính toán:

Theo TTGH 1: α=0.95,với n=8 tra bảng trong TCVN9362:2012 được t= 1.94

- Độ chính xác: c  t c1.94 0.181 0.35 

2 (1 ) 0.255 (1 0.35) [0.166 0.345]( / )

  = [11002’~13006’]

(1 ) 19.9 (1 0.011) (19.714 20.143)( / )

tt tc

t v n

Tính theo biến dạng (TTGH 2): α = 0.85t = 1.13

3

1.13 0.015

0.0067

(1 ) 19.9 (1 0.006) 19.804 20.054)( / )

tt tc

t v n

 2

1

1

0.3291

(1 ) 10.4 (1 0.023) (10.145 10.627)( / )

tt tc

t v n

(1 ) 10.4 (1 0.014) (10.245 10.526)( / )

tt tc

t v n

G n





Hệ số biến động:

0.076

0.003 [ ] 0.0127

2.6 Thống kê giới hạn dẻo W P

ghi chú

- Giá trị trung bình: Etb = 5461.4 kPa

- Độ lêch toàn phương trung bình:

2

327.821

2.9.1 Loại bỏ sai số thô.

- Vì số mẫu là 7 > 6 nên ta thống kê  theo từng cấp tải để loại bỏ sai số

Ta có: A tb=47.5 (kN/m2) ;

2 1

cm 17.442  2.18

Ta có: A tb=71.3 (kN/m2) ;

2 1

2.9.2 Dùng hàm LINEST để thống kê lực dính C và góc ma sát .

Mẫu Áp suất  (kG/cm 2 ) Lực cắt  (kG/cm 2 )

tan

0.236 / ;tan 0.239 13 25';

0.500 1.000

1.500

f(x) = 0.24 x + 0.24 R² = 0.94

Quan h lực cắt & áp suất của lớp 2 ệu

Áp suất (kG/cm2)

0.013

0.054tan tc 0.239

- Theo trạng thái giới hạn 2: α=0.85, với n=28 tra bảng trang 119 TCVN9362:2012 được t= 1.06

- Giá trị trung bình: tb = 20.3 kN/m3

- Độ lêch toàn phương trung bình:

0.3861

(1 ) 20.3 (1 0.008) (20.081 20.419)( / )

tt tc

t v n

(1 ) 20.3 (1 0.005) (20.147 20.353)( / )

tt tc

t v n

1.75 0.036

0.01616

(1 ) 10.6 (1 0.016) (10.457 10.793)( / )

tt tc

t v n

(1 ) 10.6 (1 0.01) (10.522 10.728)( / )

tt tc

t v n

G n





Hệ số biến động:

0.051

0.002 [ ] 0.01 26.6

Ltb

W



Loại bỏ sai số nếu W Li  W Ltb   CM với:

l E - E tb l (kPa) (E - E tb ) 2

- Giá trị trung bình: Etb = 10346.7 kPa

- Độ lêch toàn phương trung bình:

2

1208.441

3.9.1 Loại bỏ sai số thô.

- Vì số mẫu là 16 > 6 nên ta thống kê  theo từng cấp tải để loại bỏ sai số

0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 0.000

0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

f(x) = 0.48 x + 0.1 R² = 0.99

Quan h lực cắt & áp suất của lớp 3 ệu

Áp suất (kN/mkG/cm2)

0.006

0.013tan tc 0.478

I

Độ chính xác: tan ttan 1.67 0.013=0.021

 

tan tan tan (1 ) 0.478 (1 0.021) 0.467 0.488

- Do số lượng mẫu là 5 < 6 nên ta dùng tính trung bình cho các mẫu thử Nên các

chỉ tiêu trung bình cũng là chỉ tiêu tiêu chuẩn và trị tính toán cho , ’,W, e, E, Gs,

18.0007.575 0.083

- Từ đó ta có kết quả:

c c tc

0.014

0.025tan tc 0.550

2.500

f(x) = 0.55 x + 0.03 R² = 0.99

Quan h lực cắt & áp suất của lớp 4 ệu

Áp suất (kN/mkG/cm2)

Giá trị tính toán:

Theo TTGH 1: α=0.95,với n=8 tra bảng TCVN9362:2012 được t= 1.73

- Độ chính xác: c  t c 1.73 1.272 2.2 

2 (1 ) 0.029 (1 2.2) [0.0 0.093]( / )

TTGH

11.03÷13.1 1

10.145÷10.62 7

0.18~0.29 7

12.22÷14.6 1

TTGH

II

19.80÷20.0 5

10.245÷10.52

12.37÷14.1 6

10.457÷10.79 3

0.07~0.12 3

25.05÷26.0 0

TTGH

II

20.15÷20.3 5

10.522÷10.72

25.23÷25.8 3

Tiêu

chuẩ

18.2 4

26.4 6

TTGH

28.19÷29.4 6

PHẦN II: TÍNH TOÁN MÓNG BĂNG

I Sơ đồ móng băng và số liệu tính toán:

1 Vật liệu tính toán:

- Móng được đúc bằng bê tông B25:

Rbt = 1.05 MPa (cường độ chịu kéo của bê tông);

Rb= 14.5 MPa ( cường độ chịu nén của bê tông);

Mô đun đàn hồi E = 30 GPa

Hệ số điều kiện làm việc b=1,

- Bê tông lót đáy móng chọn bê tông mác 100

- Cốt thép trong móng loại CB300-V:

Cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs= 260 Mpa;

Cường độ chịu kéo cốt thép đai Rsw= 210MPa

- Hệ số vượt tải n = 1,15

- Trọng lượng riêng trung bình γtb giữa bê tông và đất = 22KN/m3 =2,2T/m

2 Xác định sơ bộ kích thước móng băng:

- Chọn đoạn đầu thừa của móng băng

- Chọn chiều sâu chôn móng : Df = 2.0 m, móng đặt trong lớp 1 là sét lẫn sỏi sạn laterit,

xám trắng – nâu đỏ – vàng nâu, trạng thái dẻo cứng

- Chọn sơ bộ chiều cao h:

II

 = 11.028º ; max

II

 =13.111ºMực nước ngầm -1.1m

3 Tải trọng và số liệu tính toán:

Bảng tổng hợp tải trọng

Quy ước: Momen dương là momen quay cùng chiều kim đồng hồ, chiều dương lực dọc

theo chiều từ trên xuống, chiều dương của lực ngang từ trái sang phải

- Khoảng cách từ điểm đặt đến trọng tâm đáy móng

12.8

d  d  m, dB  8.3 m, dC  2.8 m, dD  3.0 m, dE  8.3 m

- Tổng tải trọng theo phương đứng

Tổng hợp lực và mô men tính toán tại tâm đáy móngTổng lực ngang tính toán Htt = 26 (kN) Htc = 22.61 (kN)

Tổng lực đứng tính toán Ntt = 657

8 (kN) Ntc = 5720 (kN)Tổng momen tính toán Mtt = 19.4 (kNm) Mtc

= 16.87

(kNm)

6578.026.017.25 256.23 57.60 19.4

26

22.611.15

19.4

16.87 1.15

tt tc

tt tc

tt tc

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

Tổng hợp lực và mô men tính toán tại tâm đáy móngTổng lực ngang tính toán Htt = 26 (kN) Htc = 22.61 (kN)

Tổng lực đứng tính toán Ntt = 6578 (kN) Ntc = 5720 (kN)Tổng momen tính toán Mtt = 19.4 (kNm) Mtc

= 16.87 (kNm)

51.7157( ) 145.605 (22 1.1 (22 10) (2 1.1))

*Kiểm tra các điều kiện: (Chọn HK 2 để kiểm tra)

2 Kiểm tra các điều kiện

Bước 1: Kiểm tra nền còn làm việc như vật liệu “biến dạng đàn hồi”

Sức chịu tải tiêu chuẩn hoặc sức chịu tải tính toán theo trạng thái giới hạn II

Các điều kiện trên thỏa mãn nên có thể xem nền còn hoạt động như vật thể “đàn hồi” có

thể sử dụng các kết quả của bài toán Boussinesq để xác định trường ứng suất trong nền

bên dưới đáy móng

Bước 2: Kiểm tra điều kiện cường độ của đất nền:

ult tt

q FS

=> Thỏa mãn yêu cầu về cường độ đất nền

Bước 3: Kiểm tra cường độ đất nền: (Tính theo TTGH I)

Điều kiện ổn định của đất nền:

tt tc

N K







Trong đó:

K tc 1.5: là hệ số độ tin cậy (không được nhỏ hơn 1.2)

: Sức chịu tải của đất nền đối với thành phần tải trọng thẳng đứng

là các hệ số ảnh hưởng góc nghiêng của tải trọng, phụ thuộc vào trị tính toán

góc ma sát trong của đất 1 và góc nghiêng  của hợp lực so với phương thẳng

  là các trị tính toán trọng lượng thể tích của đất trong phạm vi khối lăng trụ ở

phía dưới và phía trên đáy móng xác định được

0.0029 6578

tt x

tt y

M e

N M

n b

H N





1tan 0.004

tan 0.1813

1

q I

c

i i i

0.6 1 1.023 0.6136 2.6 1 1.136 2.9546 8.6 1 1.027 8.8346

K



Bước 4: Kiểm tra độ biến dạng của nền thông qua độ lún tại tâm móng.

Độ lún của móng được tính theo phương pháp tổng lớp phân tố Đối với khung nhà bê tông cốt thép, độ lún giới hạn cho phép tại tâm móng là 8cm

K 0 i phụ thuộc vào tỉ số b Lvà z i

b

Ta tính lún cho móng đặt tại lớp 1 và mực nước ngầm ở độ sâu -1.1 m

Từ kết quả thí nghiệm thống kê được, ta có đồ thị quan hệ e-p cho các lớp phân tố như

sau:

1 Ta chọn mẫu đất 2-1 làm đặc trưng cho các lớp phân tố 1 và 2:

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0.6

0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

0.6 0.7

3 Ta chọn mẫu đất 2-1 làm đặc trưng cho các lớp phân tố 7,8,9 và 10:

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0.4

0.5 0.6 0.7

0.5 0.6

0.7 f(x) = 0 x⁴ − 0 x³ + 0 x² − 0 x + 0.63

Biểu đồ quan hệ lực cắt & áp suất của lớp 1 e-p của lớp phần tố 11,12,13

P

5 Ta chọn mẫu đất 2-1 làm đặc trưng cho các lớp phân tố 11,12 và 13:

bb

1 mQ

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0.5

0.55

0.6 f(x) = 0 x⁴ − 0 x³ + 0 x² − 0 x + 0.58

Biểu đồ quan hệ e-p của lớp phân tố 14,15

bb

1 mQ

13 0.4 6.2 92.92 11 2.38 0.257 20.88 92.92 113.80 0.590 0.584 0.002

2 14 0.5 6.65 97.44 11 2.56 0.240 19.49 97.44 116.92 0.557 0.554 0.001

15 0.5 7.15 102.46 11 2.75 0.223 18.12 102.46 120.58 0.557 0.554 0.001

si = 0.07Sau khi phân chia đến lớp đất thứ 12 , ta có

σ vo ' 15

σ gl15=

120.5818.12 =5.65>5

⇒ Dừng việc tính toán tại lớp 15

Tổng độ lún

s=∑s i=0.07 m=7 cm≤[s]=8 cm

⇒ Bài toán thỏa mãn điều kiện về độ lún

Bước 5: Chọn sơ bộ kích thước móng

c

tt i b

Bước 6: Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng (trên 1m dài)

P  P => Thỏa mãn điều kiện chống xuyên thủng

Bước 7: Kiểm tra điều kiện chống trượt:

1.2

ct tc

t

T k

 Lực chống trượt: Tct  Fms Fdat ( để an toàn ta bỏ qua Fđất)

6578

(22 1.1 (22 10) (2 1.1)) 123.4615 /2.6 26.8

tt tt

 => Thỏa điều kiện về trượt.

III Tính toán nội lực cho móng băng

1 Xác định hệ số nền:

Hệ số nền theo phương đứng

381.3181

2326.46( / )0.035

Với a = 0.1m là đoạn chia nhỏ móng băng trong mô hình SAP

TABLE: Element Joint Forces - Frames

0.30.9 14.5 1000 2.6 0.3 0.65 5655( )

So sánh giá trị moment Mf với các giá trị moment Mmax tại nhịp và gối ta có được

Mf > Mmax , vậy trục trung hòa đi qua cánh Tính theo tiết diện hình chữ nhật

Các nhịp còn lại tính tương tự như trên:

Kết quả tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực được thể hiện trong bảng sau:

Mặt

S

(mm2) As chọn Thép  Ghi chú2-2 244.97 0.01538 0.0155 1460.8 1520 4d22 0.0899408 nhận4-4 404.6 0.0254 0.0257 2425.3 2502 4d22 + 2d25 0.1480473 nhận6-6 351.6 0.02207 0.0223 2104 2281 6d22 0.1349704 nhận8-8 253.03 0.01589 0.016 1509.3 1520 4d22 0.0899408 nhận10-10 191.48 0.01202 0.0121 1139.9 1256 4d20 0.0743195 nhậnCắt thép:

Nhịp Thép chọn (mm2)As  m ath (kNm)[M] vị trí cắt2-2

cắt 2d22 còn 2d22 760 0.01 0.01 61.00 125.69 1200 và13004-4

4d22 + 2d25 2502 0.03 0.03 82.00 395.79cắt 2d25 còn 4d22 1520 0.02 0.02 61.00 250.23

1500 và1400

cắt 2d22 còn 2d22 760 0.01 0.01 61.00 125.69 1200 và1000

cắt 2d22 còn 4d22 1521 0.02 0.02 60.96 250.41 1700 và2100cắt 2d22 còn 2d22 761 0.01 0.01 60.92 125.87 1200 và