CHUONG 5 MONG COC CONG TRINH VA MOT SO LUU Y

Tổng độ sâu đã khoan là 70.m với 35 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của các lớp đất... => tùy vào tải trọng của công trình mà người th

MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1 3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

HK 2

HK 1 -0,9m 2

sét pha cát lẫn sỏi sạn leterit

đất đắp

I GIỚI THIỆU :

1/Giới thiệu công trình:

Nhà ở biệt thự ,được xây dựng tại khu nhà ở Khang Điền, phường Phước Long B, quận 9, TP Hồ Chí Minh

2/Số liệu địa chất công trình:

Khối lượng khảo sát gồm 2 hố khoan mỗi hố sâu 35.0m kí hiệu HK1 , HK2 Tổng độ sâu đã khoan là 70.m với 35 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của các lớp đất

II CẤU TẠO ĐỊA CHẤT :

1 Lớp đất số 1:

Trên mặt nền là lớp gạch xà bần và đất cát có bề dày HK1=0.9m, HK2=0.7m

2 Lớp đất số 2:

Sét pha nhiều cát màu xám nhạt độ dẻo trung bình trạng thái mềm có bề dày tại HK1=1.2, HK2=1.6 với các tính chất cơ lý đặc trưng sau :

- Độ ẩm : W = 27.0%

- Dung trọng tự nhiên : γw = 1.822 g/cm3

- Dung trọng đẩy nổi : γ’ = 0.899 g/cm3

- Lực dính đơn vị : c = 0.076 kg/cm2

- Góc ma sát trong : φ = 13o

3 Lớp đất số 3:

Sét pha cát lẫn sỏi sạn leterit màu nâu đỏ/ nâu vàng xám trắng có độ dẻo trung bình trạng thái mềm có bề dày tại HK1=HK2=1.1m với các tính chất đặc trưng cơ lýýsau :

- Độ ẩm : W = 22.0%

- Dung trọng tự nhiên : γw = 1.936 g/cm3

- Dung trọng đẩy nổi : γ’ = 0.996 g/cm3

- Lực dính đơn vị : c = 0.185 kg/cm2

- Góc ma sát trong : φ = 16o30’

4 Lớp đất số 4:

Sét pha cát màu xám trắng vân nâu vàng nhạt đốm nâu đỏ có độ dẻo trung bình trạng thái dẻo cứng có bề dày tại HK1=6.3m,HK2=4.2m với các tính chất cơ lý đặc trưng sau:

- Độ ẩm : W = 23.3%

- Dung trọng tự nhiên : γw = 1.916 g/cm3

- Dung trọng đẩy nổi : γ’ = 0.974 g/cm3

- Sức chịu nén đơn : Qu = 1.566 kg/cm2

- Lực dính đơn vị : c = 0.197 kg/cm2

- Góc ma sát trong : φ = 14o30’

5 Lớp đất số 5:

Cát mịn vừa lẫn bột và ít sỏi sạn nhỏ màu nâu vàng nhạt đến nâu đỏ nhạt vân xám trắng trạng thái chặt gồm 2 lớp :

* Lớp5a:

Trạng thái chặt vừa có bề dày tại HK1 = 7.7m, HK2 = 9.8m với các tính chất đặc trưng cơ lý sau :

- Độ ẩm : W = 25.5%

- Dung trọng tự nhiên : γw = 1.880 g/cm3

- Dung trọng đẩy nổi : γ’ = 0.936 g/cm3

- Dung trọng tự nhiên : γw = 1.933g/cm3

- Dung trọng đẩy nổi : γ’ = 0.992 g/cm3

- Lực dính đơn vị : c = 0.029 kg/cm2

- Góc ma sát trong : φ = 29o15’

Trong phạm vi khảo sát địa tầng khu vực chấm dứt ở đây

Tại thời điểm khảo sát, mực nước ngầm ổn định được ghi nhận ở độ sâu tại HK2= -1.3m, và ổn định ở độ sâu tại HK1= -1.4m, HK2= - 1.5m so với mặt đất hiện hữu

IV KẾT LUẬN :

• Lớp đất số 1: trên bề mặt là lớp đất đắp có bề dày tại HK1=0.9m, HK2=0.7m

• Lớp đất số 2: bên dưới lớp sét pha nhiều cát trắng trạng thái mềm là lớp đất tương

đối tốt

• Lớp đất số 3: đến độ sâu 2,1m tại HK1 và 2,3m tại HK2 gặp lớp sét pha cát lẫn sỏi

sạn laterit trạng thái nửa dẻo đến nửa cứng là lớp đất tốt,sức chịu tải cao

• Lớp đất số 4 ,5: kế tiếp là lớp sét pha cát trạng thái dẻo cứng (lớp 4) và lớp cát

trạng thái chặt vừa là lớp đất tốt( lớp 5b)

=> tùy vào tải trọng của công trình mà người thiết kế cần kết hợp với số liệu địa chất của từng hố khoan để tính toán,lựa chọn giải pháp cho an toàn và thích hợp

B. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG:

I XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC MÓNG:

Từ bảng kết quả tổ hợp nội lực của khung trục,chọn ra các cặp nội lực dùng để tính móng ,cách làm như sau:

Tính ứng suất tại chân cột dựa theo các cặp nội lực đã được tổ hợp ,từ đó chọn

ra các cặp nội lực cho ứng suất lớn nhất và dùng các cặp nội lực đó để tính cho các móng

M W

M F

N

+ +

Các cặp nội lực Giá trị σ(daN/m2)

N3 M3 Q3

N4 M4 Q4

1/Chọn chiều sâu chôn móng :

Dựa trên cơ sở loại bỏ tải trọng ngang do cân bằng với áp lực đất bị động, ta có:

o

o − ) 2.2,8430,899.1= 1,4 (m)

=> vậy chọn chiều sâu chôn móng là 1,5m

2/Chọn vật liệu và kích thước cọc :

Dựa vào sơ đồ địa chất ta thấy,lớp đất số 4 là lớp đất tốt,nhưng có bề dày hơi mỏng(HK 2=4,2m),nên ta chọn cọc cắm xuống lớp 5a cũng là lớp đất tốt

- Chọn cọc 30 x 30 cm, chiều dài cọc chọn 12m => chiều dài tính toán là 11m

- Thép dọc chọn là 4φ14 CII

- Chọn đoạn cọc neo vào đài là 0.1m

- Đáy đài cọc là lớp BT đá 1x2, dày 100

- Đoạn thép neo vào đài cọc chọn là 0.4m

- Phần đầu cọc vát nhọn: 1,5d = 0,45 chọn Lvc = 0.5m

- Diện tích cọc: Fc =30 30 = 900 cm2

- Dùng BT B20:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 11.5 Mpa = 115 daN/cm2

 Cường độ chịu kéo tính toán : Rbt = 0,9 Mpa = 9 daN/cm2

 Modun đàn hồi : Eb = 27 x 103 Mpa = 27 x 104 Mpa

- Thép dọc CII:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rs = Rsc = 280 Mpa = 2800 daN/cm2

 Modun đàn hồi :Eb = 2.1 x 106 daN/cm2

- Thép đai CI:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rs = Rsc = 225 Mpa = 2250 daN/cm2

 Modun đàn hồi :Eb = 2.1 x 106 daN/cm2

III XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC :

1/Sức chịu tải của cọc theo cường độ vật liệu :

Aùp dụng công thức :

PVL = K m (Rb .Ac + Rs As)Trong đó :

K : hệ số đồng nhất vật liệu làm cọc, lấy bằng K = 0,7

m : hệ số điều kiện làm việc lấy bằng m = 1

Ac : diện tích ngang của cọc Ac =900 cm2

Ra : cường độ tính toán của thép Ra =2800 daN /cm2

Fa : diện tích ngang của cốt thép trong cọc Fa =6,16 cm2

=> PVL = 0,7 1.(115 900 + 2800 6,16) = 84523 (daN) = 84,523 T

2/Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền :

Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí được tính :

Qa = tc

tc

K Q

Trong đó :

+ Ktchệ số an toàn lấy bằng 1.4

+ Qtc = m (mR qp Ap + u∑ mf ƒsi.li)

+ m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1

-mR ,mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên cọc có kể đến phương pháp hạ cọc (tra bảng 3.18 sách nền móng của thầy Châu Ngọc Ẩn)

=> mR = 1.1 ; mf =1

-qp : Cường độ chịu tải ở mũi của cọc (tra bảng 3.19 sách nền móng của thầy Châu Ngọc Ẩn) => qp = 250 T/m2 (cát mịn trung lẫn bụi ở độ sâu 12,5m)

-Ap : Diện tích mũi cọc => Ap = (0,3 x 0,3) = 0,09 cm2

-u : Chu vi tiết diện ngang cọc = 4 x 0.3 = 1.2 m

-li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc ( mỗi lớp ≤ 2m).

• fsi : Cường độ chịu tải mặt bên của cọc (tra bảng 3.20 sách nền móng của thầy Châu Ngọc Ẩn)

Lớp đất Độ dày (m) Độ sâu

Trung bình Độ sệt f

- Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí :

) ( 64 , 48 4 , 1

1 , 68

T K

Q Q

tc

tc

Với : ktc = 1,4 là hệ số an toàn (lấy theo tải tính toán)

3/Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cườngù độ đất nền :

Sức chịu tải cực hạn của cọc :

QU = QS + QP = Asfs + ApQp

Trong đó :

- Qs : sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc

- Qp : sức chịu tải do áp lực đất tác dụng lên mũi cọc

Sức chịu tải cho phép của cọc : Qa = QS / FSS + QP / FSP

Trong đó :

-Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên : FSS = 2

-Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc : FSP = 2,5

* Tính ma sát bên của cọc:

• QS = AS fS = u ∑fSi..li

Với:

- u = 4 0,3 =1,2 m chu vi của cọc

- Ma sát tác dụng lên cọc :

fSi = σv’ tgϕa.(1 – sinϕ)+ ca

Trong đó :

- (1 – sinϕ ) là hệ số áp lực ngang của đất

- σv’=∑γihi : là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng

- ca: lực dính giữa thân cọc và đất

- ϕa: góc ma sát giữa cọc và nền

Do cọc bêtông nên các thông số giữa cọc và đất nền : ϕa = ϕ , ca = c

- Độ sâu z (m) lấy từ mặt đất tự nhiên

- Dung trọng lớp đất đắp lớp 1 : γ = 1.8 T/m³ , h= 0,9m

- Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên : h = 1.5 m

25.3N

2N

1N :

đượcta

ẨnNgọcChâuthầy

củaMóng Nềnsách 61tr1.23bảngTra ,15'27

*

q c

⇒ Sức chịu tải cực hạn : Qu = Qs + Qp = 44,97 + 27,4= 72,37 (T)

⇒ Sức chịu tải cho phép : Qa = 44,97 / 2 + 27,4 / 2,5 = 33,45 (T)

KẾT LUẬN : So sánh ba kết quả xác định sức chịu tải tính toán của cọc theo điều kiện vật liệu và theo điều kiện đất nền, thì ta thấy sức chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu lớn hơn sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền, nên để thiên về an toàn ta lấy trị số nhỏ hơn để tính toán, tức là lấy kết quả theo đất nền

Tóm lại , sức chịu tải cho phép của cọc :

Qa = Min ( QVL , Qa1 , Qa2 )

= min(84,523 ; 43,25 ; 33,45) = 33,45 (T)

Vậy ta dùng giá trị P = 33,45 T để thiết kế móng

IV TÍNH TOÁN MÓNG CỌC :

1/Tính Móng M1 :

a/Tải trọng tác dụng:

N ≈ 39.1 (T)

Mxtt = 1.475 (Tm) Mxtc =

15.1

tt

M ≈ 1.283 (Tm)

Mytt = 0.748 (Tm) Mytc =

15.1

tt

M ≈ 0.65 (Tm)

Qxtt = 1.529 (T) Qxtc =

15.1

tt

Q

= 1.603 (T)

b/ Xác định kích thước đài cọc và số cọc :

-Ta chọn khoảng cách giữa các cọc và đài 3d thì áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đế đài là :

x = 41,296 (T/m2 )

- Chọn diện tích sơ bộ của đài cọc

Fđ = P N h n

tb tt

tt

h : chiều sâu đặt đài

n : Hệ số vượt tải bằng 1,1

γtb :Trọng lượng riêng trung bình của đài cọc và đất trên đài γtb

=> chọn 2 cọc bố trí như hình vẽ:

c Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :

-Diện tích thực của đế đài là :

Fđ = 1,5 0,6 = 0,9 (m2 )Chọn hđ = 0,6 (m)

- Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài :

d Kiểm tra ổn định của khối móng quy ước dưới mũi cọc :

- Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc :

5,2.15273,6.30141,1.30162,1.13

=+

++

tc i

tb h

l

ϕϕ

- Góc mở :

' 21 4 4

24 17 4

- Kích thước của khối móng quy ước :

+Bề rộng đáy móng khối quy ước :

Bqu

m = B + 2 H tgα = 0,3 + 2 11 tg(40 21’) = 1,97 ( m)

Lqu

m = L + 2 H tgα = 1,2 + 2 11 tg(40 21’) = 2,87 ( m) +Diện tích đáy móng khối quy ước :

Fqu

m = 1,97 2,87 = 5,654( m2)Trong đó :

B,L : khoảng cách xa nhất hai biên của hai cọc xa nhất

H : chiều dài cọc tiếp xúc với đất

-Trọng lượng của khối móng quy ước :

+ Thể tích đài và cọc :

Vđ = 0,6 0,6 1,5 + 2 0,09 11 = 2,52 (m3 )+ Thể tích trung bình của đất trong khối móng quy ước :

tb = 5,656 12 – 2,52 = 65,352 (m3 )+ Trọng lượng thể tích trung bình của đất trong khối móng quy ước :

12

5,2

*936.03,6

*974.01,1996.02,1899.09,0

*8

m T

=+

++

+

+ Trọng lượng của khối móng quy ước :

Qm = (Fqư – n.d2).γTB.hc + Vđ.γbt = Vm

tb γTB + Vđ.γbt = 65,352 0,955 + 2,52.2.5 = 68.71 (T)

+ Giá trị tiêu chuẩn lực dọc xác định tại đáy khối móng quy ước :

Ntc = N0tc + Qm = 39,09 + 68,71 =107,81 (T) -Trọng lượng thể tích trung bình các lớp đất từ mũi cọc trở lên :

γtb = 67,71 0,998

5,654.12

m qu

tb m dn

m

- Ứng suất lớn nhất ở mép khối móng quy ước :

+ Momen kháng uốn của khối móng quy ước :

87,2.97,16

m L

B

qu m qu y

y m

tc y x m

tc x m qu

tc tc

W

M W

M F

Vậy: σtc

max = 35.62 ( T/m2 )< 1,2 x Rtc = 1,2 55,5 (T/m2)

Thoả mãn điều kiện về lực dưới đáy khối móng quy ước :

- Ứng suất nhỏ nhất :

y m

tc y x m

tc x m qu

tc tc

W

M W

M F

107,81 16,61 20,52

2.519( / ) 5,654 1,856 2,7

=> Hoàn toàn thoả mãn các điều kiện

e Kiểm tra lún của móng cọc :

- Ta aÙp dụng phương pháp cộng lún từng lớp để xác định độ lún của móng cọc

- Áp lực gây lún dưới đáy khối móng quy ước :

97,1

B

(m)Độ lún được coi là chấm dứt khi thoả mãn điều kiện : σbt > 10.σgl

Kết quả tính lún được thể hiện ở bản sau :

Trong đó :

- ko : hệ số phụ thuộc vào l/b và z/b được tra trong bảng 2.4 trang 113 sách Cơ Học Đất của tác giả Châu Ngọc Ẩn

Từ bảng tính các giá trị ứng suất trên, chỉ cần tính lún cho tới điểm 7 là đủ

(σbt = 16,35*0.1= 1,635 (T/m2) > gl

zi

σ = 1,54 (T/m2))Tổng độ lún:

Điểm Độ sâu

1,457

00,250,50,7511,251,51,75

10,9430,7740,5830,4260,3220,2460,192

8.037.56.224.683.422.591.981.54

13,1113,5714,0414,514,9615,4215,8916,35

=∑ =∑n  +− 

i

i i

i i n

εε

Bảng kết quả nén cố kết

(lấy trong thí nghiệm nén cố kết lớp đất tại độ sâu cọc trong hồ sơ địa chất công

trình.Mẫu số 1-9 tại độ sâu 9,5 m-10 m)

8.03 7,5 6.22 4.68 3.42 2.59 1.98 1.54

MNN

1 2 3

S= β.∑∆ Theo tài liệu khảo sát địa chất ta có:

6 , 0

f Tính toán đài cọc :

• Kiểm tra xuyên thủng đài cọc:

- chiều cao hđ = 0,6m đã chọn

- Chều cao làm việc của đài h0 = 0,6 – 0,15 = 0,45m

- Do các dãy cọc nằm trong lăng thể chọc thủng của đài cọc nên không cần kiểm tra điều kiện cột chọc thủng đài

Ta thấy Pcmax < Pcxt⇒thỏa điều kiện xuyên thủng từ dưới lên.

→chiều cao đài mĩng đã chọn là hợp lí

• Tính cốt thép cho đài :

+ Thép theo phương cạnh dài :

Với : Pmax = 26.487 (T) Tổng moment M = Pmax 0,35

= 26.487 0,35 =9.27 (T.m)

Diện tích tiết diện cốt thép là :

+ Thép theo phương cạnh ngắn :

Do theo Phương cạnh ngắn không có cọc nên ta bố trí cốt thép theo cấu tạo => Chọn φ12a200

2/Tính Móng M2 :

a/Tải trọng tác dụng:

Tải trọng tính toán : Tải trọng tiêu chuẩn :

Ntt = 25.394 (T) Ntc =

15.1

tt

N ≈22.08 (T)

Mxtt = 0.839 (Tm) Mxtc =

15.1

tt

M ≈ 0.73 (Tm)

Mytt = 0.814 (Tm) Mytc =

15.1

tt

M ≈ 0,708 (Tm)

Qxtt = 1.816 (T) Qxtc =

15.1

tt

Q

= 0.609 (T)

b/ Xác định kích thước đài cọc và số cọc :

-Ta chọn khoảng cách giữa các cọc và đài 3d thì áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đế đài là :

45 , 33

x = 41,296 (T/m2 )

- Chọn diện tích sơ bộ của đài cọc

Fđ = P N h n

tb tt

tt

h : chiều sâu đặt đài

n : Hệ số vượt tải bằng 1,1

c Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :

-Diện tích thực của đế đài là :

Fđ = 0,6 0,6 = 0,36 (m2 )Chọn hđ = 0,5 (m)

- Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài :

d Kiểm tra ổn định của khối móng quy ước dưới mũi cọc :

- Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc :

'24171

,11

5,2.15273,6.30141,1.30162,1.13

=+

++

tc i tb

h

l

ϕϕ

- Góc mở :

'2144

24174

- Kích thước của khối móng quy ước :

+Bề rộng đáy móng khối quy ước :

Bqu

m = B + 2 H tgα = 0,3 + 2 11 tg(40 21’) = 1,97 ( m)

Lqu

m = L + 2 H tgα = 0,3 + 2 11 tg(40 21’) = 1,97 ( m) +Diện tích đáy móng khối quy ước :

Fqu

m = 1,97 1,97 = 3,8809( m2)Trong đó :

B,L : khoảng cách xa nhất hai biên của hai cọc xa nhất

H : chiều dài cọc tiếp xúc với đất

GVHD: ThS THÂN TẤN THỊNH SVTH : ĐẶNG THÀNH LONG 124

-Trọng lượng của khối móng quy ước :

+ Thể tích đài và cọc :

Vđ = 0,5 0,6 0,6 + 0,09 11 = 1,17 (m3 )+ Thể tích trung bình của đất trong khối móng quy ước :

Vm

tb = 3,8809 12 – 1,17 = 45,4 (m3 )+ Trọng lượng thể tích trung bình của đất trong khối móng quy ước :

12

5 , 2

* 936 0 3 , 6

* 974 0 1 , 1 996 0 2 , 1 899 0 9 , 0

* 8

m T

= +

+ +

+

+ Trọng lượng của khối móng quy ước :

Qm = (Fqư – n.d2).γTB.hc + Vđ γ = Vm

tb γTB + Vđ γ = 45,4 0,955 + 1,17.2,5 = 46,282 (T)

+ Giá trị tiêu chuẩn lực dọc xác định tại đáy khối móng quy ước :

Ntc = N0tc + Qm = 22,08 + 46,282 =68,362 (T) -Trọng lượng thể tích trung bình các lớp đất từ mũi cọc trở lên :

γtb = 46, 282 0,994

3,8809.12

m qu

tb m dn

m .

A = 0.97

B = 4.72

D = 7.1

- Ứng suất lớn nhất ở mép khối móng quy ước :

+ Momen kháng uốn của khối móng quy ước :

)(274,16

97,1.97,16

m B

L W

qu m qu y m x

y m

tc y x m

tc x m qu

tc tc

W

M W

M F

- Ứng suất nhỏ nhất :

y m

tc y x m

tc x m qu

tc tc

W

M W

M F

=> Hoàn toàn thoả mãn các điều kiện

e Kiểm tra lún của móng cọc :

- Ta aÙp dụng phương pháp cộng lún từng lớp để xác định độ lún của móng cọc

- Áp lực gây lún dưới đáy khối móng quy ước :