CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT kế MÓNG đơn

- Theo TCVN 9362-2012 được gọi là một lớp địa chất công trình khi tập hợp cácgiá trị có đặc trưng cơ lý của nó phải có hệ số biến động đủ nhỏ.. Hệ số biến động - Chúng ta dựa vào hệ biến

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

1.Cơ sở lý thuyết

1.1 Xử lý và thống kê địa chất để tính toán nền móng 1.2 Phân chia đơn nguyên địa chất

1.3 Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng của đất 1.4 Đặc trưng tính toán các đặc trưng của đất 2.Thống kê địa chất móng nông

3.Thống kê địa chất móng sâu

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN

1.Số liệu tính toán

1.1 Nội lực dưới chân cột

1.2 Thông số địa chất

1.3 Thông số vật liệu

2.Tính toán móng đơn

2.1 Chọn chiều sâu đặt móng

2.2 Xác định kích thước đáy móng bxL

2.3 Kiểm tra kích thước móng

2.4 Kiểm tra điều kiện cường độ

2.5 Kiểm tra điều kiện trượt

2.6 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún

2.7 Kiểm tra xuyên thủng

2.8 Tính toán cốt thép

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

1.Số liệu tính toán

1.1 Nội lực dưới chân cột

1.2 Thông số địa chất

1.3 Thông số vật liệu

2.Tính toán móng băng

2.1 Xác định chiều dài móng

2.2 Tổng hợp nội lực, xác định điểm đặt tâm lực Trang 1 2.3 Chọn chiều sâu đặt móng

2.4 Xác định kích thước đáy móng bxL

2.5 Kiểm tra kích thước móng

2.6 Kiểm tra điều kiện cường độ

2.7 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún 2.8 Kiểm tra xuyên thủng

2.9 Kiểm tra điều kiện trược

2.10 Tính toán nội lực móng băng

2.11 Tính toán cốt thép

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC

1.Các dữ liệu thiết kế móng

1.1 Thông số địa chất

1.2 Giá trị nội lực

1.3 Vật liệu sử dụng

2.Xác định chiều sâu đài đặt móng và kích thước cọc

2.1 Chọn chiều sâu đài đặt móng

2.2 Chọn sơ bộ kích thước cọc

3.Xác định sức chịu tải của cọc

3.1 Sức chịu tải theo vật liệu

3.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 3.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền 3.4 Sức chịu tải của đất nền theo thí nghiệm SPT 3.5 Xác định sức chịu tải thiết kế

4.Chọn số lượng và bố trí cọc

4.1 Kiểm tra khả năng chịu lực

5.Kiểm tra ổn định của nền và độ lún của móng cọc

5.1 Kiểm tra ổn định của nền

5.2 Kiểm tra điều kiện lún của móng 6.Thiết kế đài cọc

7.Kiểm tra tính xuyên thủng đài cọc

8.Tính toán cốt thép đài cọc

8.1 Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn 8.2 Tính thép theo phương cạnh dài 9.Kiểm tra khả năng của cọc khi vận chuyển và lắp dựng cọc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2-1: Kích thước móng sơ bộ móng nông……… ……….34

Hình 2-2: Diện tích xuyên thủng móng nông………43

Hình 3-1: Diện tích xuyên thủng móng băng………56

Hình 4-1: Trụ địa chất móng cọc 5 – C……….70

Hình 4-2: Sơ đồ tính sức chịu tải cọc theo vật liệu……… ………66

Hình 4-3: Sơ đồ bố trí cọc……… ……… 72

Hình 4-4: Khối móng quy ước……… ……… 73

Hình 4-5: Hình xuyên thủng đài cọc……….78

Hình 4-6: Sơ đồ tính khi vận chuyển cọc……… 81

Hình 4-7: Sơ đồ tính khi lắp dựng cọc……… ……82

Trang 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Hệ số biến động lớn nhất theo TCVN 9362-2012………6

Bảng 1.2: Bảng tra cá giá trị của V………6

Bảng 1.3: Bảng tra các giá trị của hệ số t ……….………9

Bảng 1.4: Bảng phân chia đơn nguyên địa chất……… … 10

Bảng 1.5: Bảng thống kê địa chất móng nông……… 15

Bảng 1.6: Bảng tổng kết số liệu thống kê địa chất móng sâu………30

Bảng 2.1: Bảng tính lún móng nông……… 40

Bảng 3.1: Bảng tính lún móng băng……… 55

Bảng 3.3: Bảng thống kê thép móng băng………61

Bảng 4.1: Giá trị tiêu chuẩn địa chất móng cọc 5 – C……… 63

Bảng 4.2 : Giá trị tính toán địa chất móng cọc 3-A……… 63

Bảng 4.3: Giá trị nội lực cọc 5 – C………64

Bảng 4.4 : Vật liệu sử dụng thiết kế móng cọc 5 – C……… 64

Bảng 4.5 : Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí đất nền………67

Bảng 4.6 : Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền……….……69

Bảng 4.7 : Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT……… 71

Bảng 4.8: Bảng tính lún móng cọc………77

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Mô-đun đàn hồi của vật liệu Mô-đun tiếp tuyến của vật liệu

Ứng suất chảy dẻo của vật liệu men quán tính của tiết diện Mô-men quán tính dẻo của tiết diện Lực dọc trục phần tử

Mô-Mô-men uốn ở hai đầu phần tửMô-men chảy dẻo của phần tửLực dọc chảy dẻo của phần tửGóc xoay của mặt cắt ngang ở hai đầu phần

tử Hàm chuyển vị của phần tử dầm-cộtChiều dài ban đầu của phần tử

Chiều dài của phần tử sau khi biến dạng

CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

1 Cơ sở lý thuyết

1.1 Xử lý và thống kê địa chất để tính toán nền móng

- Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng Số hiệu mẫunhiều và số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn Vấn đề đặt ra là những lớp đấtnày ta phải chọn 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 TCVN 9362-2012 được gọi là một lớp địa chất công trình khi tập hợp cácgiá trị có đặc trưng cơ lý của nó phải có hệ số biến động đủ nhỏ Vì vậy ta phảiloại trừ những nẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơnnguyên địa chất

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

1.2.1 Hệ số biến động

- Chúng ta dựa vào hệ biến động v phân chia đơn nguyên

- Hệ số biến động v xác định theo công thức:

- Trong đó giá trị trung bình của một đặc trưng:

1.2.2 Qui tắc loại trừ các sai số thô

- Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động thì đạt còn ngượclại thì ta phải loại trừ các số liệu có sai số lớn hoặc bé

- Trong đó : hệ số biến động lớn nhất, tra bảng 1 tuy thuộc vào từng loại đặctrưng

Bảng 1.1: Hệ số biến động lớn nhất theo TCVN 9362-2012

- Kiểm tra thống kê, loại trừ các giá trị quá lớn hoặc quá bé của Ai theo công thứ:

- Trong đó ước lượng độ lệch:

Lưu ý: Khi thì lấy

Bảng 1.2: Bảng tra cá giá trị của V

Trang 7

1.3 Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng của đất

1.3.1 Giá trị tiêu chuẩn các chỉ tiêu đơn

- Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các chỉ tiêu đơn (chỉ tiêu vật lý như đọ ẩm, khốilượng thể tích, chỉ số dẻo, độ sệt,… và các chỉ tiêu cơ học như modun tổng biếndạng, cường độ kháng nén,…) là giá trị trung bình cộng của các kết quả thínghiệm riêng lẻ sau khi đã loại trừ sai số thô

Lưu ý:

- Đối với các chỉ tiêu vật lý gián tiếp (hệ số rỗng, chỉ số dẻo…) và modun tổngbiến dạng thì giá trị tiêu chuẩn của chúng được xác định từ giá trị tiêu chuẩncủa chỉ tiêu thí nghiệm mà tính giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu gián tiếp theocông thức cơ học đất

1.3.2 Giá trị tiêu chuẩn các chỉ tiêu kép

- Các giá trị tiêu chuẩn của các chỉ tiêu kép lực dính đơn (c) và góc ma sát trong () được thực hiện theo phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến

tính của ứng suất pháp và ứng suất tiếp cực hạn của các thí nghiệm cắt

- Lực dính đơn vị tiêu chuẩn ctc và góc ma sát trong tiêu chuẩn được xác định theo công thức sau:

- Lưu ý: Nếu theo công thức trên tính được

công thức:

thì chọn ctc = 0 và tính lại theo

1.4.1 Giá trị tính toán các chỉ tiêu đơn

- Nhắm 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

- Giá trị tính toán các chỉ tiêu đơn được xác định theo công thức sau:

Trong đó: Atc là giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đang xét

- Hệ số an toàn về đất được xác định theo công thức:

- Chỉ số độ chính xác được xác định theo công thức:

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

- Hệ số động được xác định theo mục 2.1.2.1.1

- Khi tính nền theo biến dạng (THGH II) thì = 0.85

- Khi tính nền theo cường độ (THGH I) thì = 0.95

Lưu ý:

Trang 9

- Số lượng tối thiểu của một thí nghiệm chỉ tiêu nào đó với mỗi đơn nguyên địa chất công trình cần phải đảm bảo là 6.

- Nếu trong phạm vi đơn nguyên địa chất công trình có số lượng mẫu ít hơn 6 thìgiá trị tính toán các chỉ tiêu của chúng được tính toán theo phương pháp trungbình cực tiểu và trung bình cực đại

và

- Việc chọn tính theo một trong hai công thức là tùy thuộc vào chỉ tiêu làm tăng

đọ an toàn cho công trình

1.4.2 Giá trị tính tính toán các chỉ tiêu kép:

- Giá trị tính toán các chỉ tiêu kép được xác định theo công thức

sau: Trong đó: Atc là giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đang xét

- Hệ số an toàn về đất được xác định theo công thức:

- Các chỉ tiêu kép như: lực dính c và hệ số ma sát tg Ta có công thức:

- Hệ số biến động v được xác định theo các công thức sau:

- Độ lệch bình phương trung bình được xác định theo theo các công thức sau:

- Khi tính nền theo biến dạng (THGH II) thì = 0.85

- Khi tính nền theo cường độ (THGH I) thì = 0.95

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

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

Phân chia đơn nguyên địa chất (lớp):

Bảng 1.4: Bảng phân chia đơn nguyên địa chất

LớpCao trình

Độ dày

Mô tả

Trang 11

16.7

H 1TTG

16.7

H 2GTT

17.2C

TTG

17.23

H 1TTG

17.23

H 2GTT

16.733C

Trang12

- Lớp 1:Sét pha màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng

- Lớp 2: Sét pha màu nâu đỏ, xám vàng, vàng nâu, lẫn sạn sỏi laterit và thạch anh,trạng thái nửa cứng

- Lớp 3: Sét pha màu nâu đỏ, xám vàng, nâu hồng,trạng thái nửa cứng

3. Thống kê địa chất móng sâu

- Mực nước ngầm: -3 (m)

Phân chia đơn nguyên địa chất (lớp):

Bảng 1.6: Bảng phân chia đia chất móng sâu

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

TTGH 1

TTGH 2

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

Trang 18TTGH 1

- Hệ số biến động: (thỏa)

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

TTGH 1

TTGH 2

e Thống kê chỉ số dẻo

Số hiệu mẫu ud-1

ud-2 ud-3 ud-4 ud-5 ud-6 ud-7 ud-8 ud-9 ud-10

- Ước lượng độ lệch bình phương trung bình:

Trang 20

- Hệ số biến động: (thỏa)

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

- Dùng phương pháp hàm LINEST trong excel để thống kê, ta

ThỏaVậy tập hợp mẫu được chọn

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Số hiệu mẫu: UD-11,UD-12,UD-13,UD-14,UD-15

a Bảng thống kê dung trọng tự nhiên.

Số hiệu mẫu UD-11

UD-12

UD-13

Trang 22UD-14

- Ước lượng độ lệch bình phương trung bình:

- Hệ số biến động: (thỏa)

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

TTGH 1

TTGH 2

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

e Thống kê chỉ số dẻo

Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu

UD-11 UD-12 UD-13 UD-14 UD-15 Trung bình

- Ước lượng độ lệch bình phương trung bình:

Vậy tập hợp mẫu được chọn.

- Giá trị tiêu chuẩn:

Trạng

thái

TTGH1

TTGH2

a Lớp 3

- Chiều sâu lớp: từ 31.3-50 (m)

- Mô tả đất: Sét màu nâu hồng trạng thái cứng

- Số mẫu: 10 mẫu

- Số hiệu mẫu: UD16,UD-17UD5 – 18,UD5 – 19, UD5 – 20, UD5 – 21,

UD5 – 22, UD5 – 23, UD5 – 24, UD-25

b. Bảng thống kê dung trọng tự nhiên

- Hệ số biến động: (thỏa)

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

- Hệ số rỗng tự nhiên

- Ước lượng độ lệch bình phương trung bình:

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

- Giá trị tiêu chuẩn:

- Giá trị tính toán: với

Trang 33

UD-16 31.5-32

UD-17 33.5-34

- Giá trị tiêu chuẩn:

Trạngthái

Trang 34TTGH

1TTGH2

Bảng 1.6: Bảng tổng kết số liệu thống kê địa chất móng sâu

TrạngLớp

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN

- Móng được đặt ở lớp đất tốt cho xây dựng

- Đáy móng cách đường ranh giới lớp đất yếu với lớp đất tốt tối thiểu 0.2 m

- Đáy móng phải cao hơn (hoặc thấp hơn) mực nước ngầm tối thiểu 0.5 m

Trang 37

- Dựa vào số liệu địa chất đã có, chọn chiều sâu chôn móng Df = 2 (m), suy ra đáy móng đặt ở lớp đất thứ 1.

- Chọn chiều sâu chôn móng sao cho thỏa tính chống lật do áp lực ngang của đất tác động vào móng

- Vì lớp đất thứ 1 có góc ma sát trong , là lớp đất tốt nhất trong 3lớp địa chất đã khảo sát, mặt khác, độ dày của lớp thứ 2 là 1.3 (m) và

độ dày của lớp đất thứ 3 là 6.7 (m) rất hợp lý để đặt móng vào

- Do công trình không có tầng hầm nên sức chịu tải tiêu chẩn theo TTGH

II được xét thêm điều kiện làm việc đồng thời giữa nền và công trình khikhông có tầng hầm là:

Suy ra:

2.2.3 Xác định chiều cao đài móng

- Kích thước cột móng phải thỏa điều kiện sau:

- Do cột chịu tải lệch tâm nên chọn:

- Chiều cao đài móng theo công thức Caquot:

Suy ra ta chọn hd = 0.6 (m)

Và chiều cao cánh móng hcm= 0.25(m)

- Moment tại đáy móng:

Trang 39

Hình 2-1: Kích thước móng sơ

bộ 2.3 Kiểm tra kích thước móng

- Tính lại sức chịu tải tiêu chẩn theo TTGH II được xét thêm điều kiệnlàm việc đồng thời giữa nền và công trình khi không có tầng hầm với b=2.0(m)

- Áp lực tiêu chuẩn trung bình dưới đáy móng

- Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất dưới đáy móng

- Áp lực tiêu chuẩn nhỏ nhất dưới đáy móng

- Kiểm tra điều kiện ổn định

 Thỏa điều kiện ổn định

- Kiểm tra điều kiện kinh tế:

 Thoả điều kiện kinh tế

2.4 Kiểm tra điều kiện cường độ

- Áp lực tính toán lớn nhất dưới đáy móng

- Sức chịu tải cực hạn của đất nền theo Terzaghi qult

Trong đó, Nc, Nq, Nγ là các hệ số tra bảng III, phụ lục I:

Nγ = 2.508; Nq = 3.822; Nc = 11.778

Suy ra:

Trang 41

Chọn hệ số an toàn FS = 2

Ta có

- Theo điều kiện cường độ:

 Thỏa điều kiện cường độ

2.5 Kiểm tra điều kiện trượt

- Tổng áp lực chủ động:

Áp lực chủ động tại B (B nằm tại đáy móng, cao trình -1.5 m)

Áp lực chủ động tại A (A nằm trên mặt đất tự nhiên, cao trình -1.04 m)

Do tổng áp lực chủ động bé hơn 0, nên ta coi như Ea =

0 Vậy, Tổng áp lực chủ động

- Tổng áp lực bị động:

Áp lực bị động tại B (B nằm tại đáy móng, cao trình -4.04 m)

Áp lực bị động tại A (A nằm tại đáy móng, cao trình mặt đất tự nhiên)

- Kiểm tra điều kiện trượt:

 Thỏa điều kiện trượt

2.6 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún

- Đối với lớp đất nằm trên mực nước ngầm, khi tính toán ta dùng dungtrọng tự nhiên; còn đối với các lớp đất nằm dưới mực nước ngầm tadùng dung trọng đẩy nổi

- Do mực nước ngầm thực tế đối với địa chất đã khảo sát có cao trình -9.0(m), đáy móng đặt ở độ sâu Df = 2.0 (m), khoảng cách giữa đáy móng vàcao trình mực nước ngầm là 7.0 (m), khoảng cách này khá lớn so với độsâu tắt lún thông thường của móng nông, nên khi tính toán ta sử dụng chỉtiêu dung trọng tự nhiên

Trang 43

- Độ lún theo TCVN 9362 – 2012:

- Chia các lớp đất thành những lớp phân tố có độ dày đủ nhỏ để tính toánchính xác đảm bảo sự biến dạng trong đất nền và lực tác dụng là quan hệtuyến tính Các lớp phân tố như vậy phải đạt đủ những yêu cầu sau:

 Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trong cùng một lớp đất

 Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trên hoặc hoàn toàn dưới mực nước ngầm

 Chia các lớp phân tố càng nhỏ, độ chính xác sẽ càng cao

 Độ dày mỗi lớp thỏa hi ≤ b/4hi < 2.0/4=0.5(m)

Suy ra, chia các lớp đất thành từng lớp phân tố với độ dày hi = 0.5 (m)

- Theo TCVN 9362 – 2012, độ sâu dừng tính lún đối với đất thường, tốt (E>5 Mpa), đối với đất yếu (E ≤ 5Mpa).

- Ko: hệ số phân bố ứng suất, tra bảng nội suy theo zi/b và L/b (Bảng I, Phụ lục 2)

- : Ứng suất gây lún tại đáy lớp phân tố

- : Ứng suất gây lún tại tâm lớp phân tố

- : Ứng suất bản thân tại đáy lớp phân tố

- P1: Ứng suất bản thân tại tâm lớp phân tố

- P2: Tổng ứng suất tại tâm lớp phân tố

f(x) = 7.28535980148878E-07 x² − 0.000546521091811412 x + 0.515015384615384 0.4

0.3 0.2 0.1

0.56 0.54 0.52

f(x) = 6.57568238213399E-07 x² − 0.000475746898263027 x + 0.533815384615385 0.5

0.48 0.46 0.44 0.42

- σbt = σ v

- σz = Koi x Pgl = K0 x (ptctb - ɣDf)

- σ'z(t)i = 0.5x[σz(i-1) + σz(i)]

- P1(i) = 0.5x[σbt(i-1) + σbt(i)]

- P2(i) = P1(i) + σ'z(t)i

Trang 45