BÀI tập CHƯƠNG 4 GIA cố nền

+ Nếu so sánh trên lệch nhau quá nhiều → chọn lại... Δ: Tỷ trọng của cát trong cọc.. Tính toán độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát... Đất đắp bệ phản áp cũng như đất

Chương 4:

Gia cố nền

Bài 1

Xác định kích thước lớp đệm cát dưới móng băng khi biết:

b =1,6m; hm=1,5m

Với tổ hợp tải trọng tính toán ở mức mặt đất:

Nott =10T/m; Mott = 2Tm/m; Qott= 1T/m

Lớp đất dưới móng là lớp sét dẻo nhão có các tính chất như sau:

γ1 = 1,8T/m3; c = 0,12 kg/cm2; ϕ = 8o

Vật liệu đệm: Cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa: γ2 = 1,9T/m3

Bài làm:

Giả sử chọn chiều dày đệm cát: hđ = 2m

Kiểm tra chiều dày lớp đệm cát theo điều kiện:

σz + σbt ≤ Rđy trong đó

s

u dy F

P

σbt : ứng xuất thường xuyên do trọng lượng bản thân đất nền và đệm cát tác dụng lên mặt

lớp đất yếu dưới đáy đệm

σbt = γ1 hm + γ2 hđ

2 / 5 , 6 2 9 , 1 5 , 1 8 , 1

σz : ứng xuất do tải trọng ngoài gây ra tại bề mặt lớp đất yếu → tính theo giáo trình Cơ đất

2

1 2 1 , 5 1 , 8 1 , 5 6 , 25 3 2 , 7 6 , 55 /

1 6 , 1

10

F

N

Tại M: 1 , 25

6 ,

1 2 =

=

b

z

; = 0 = 0

b b

x

→ σ = 0 , 46

p

z σz = 0 , 46 6 , 55 = 3T/m2

Vậy: σz +σbt= 3 + 6 , 5 = 9 , 5T/m2

2,7T/m2 6,55T/m2

P

max

tb

P =6,55t/m2

Pmin

tt Qo

tt No tt Mo

Để tính Pghđy ta tạo ra móng quy −ớc với bề rộng móng khối quy −ớc nh− sau:

b q− = b +2 hđ tgα

α: có thể lấy bằng ϕ - góc ma sát trong của lớp đệm ( với cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa ϕ có thể lấy bằng 30o)

tg 30o = 0,58

bq− = 1,6 +2 2 tg30o = 1,6+2.2.0,58 =1,6+2,32=3,92m

hq− = hm + hđ = 1,5 + 2 = 3,5m

Sức chịu tải của nền đ−ợc tính gần đúng theo công thức của Terzaghi:

c N q N b N

P u = 0 , 5 γ.γ + q + c.

Với ϕ = 8o, tra bảng ta có Nγ = 1; Nq= 2,118; Nc= 7,658

Thay số: P u = 0 , 5 1 1 , 8 3 , 5 + 2 , 118 ( 1 , 5 1 , 8 + 2 1 , 9 ) + 7 , 658 1 , 2 = 26 , 1T/m2

13 / 2

2

1 , 26

m T F

P R s

So sánh: σz +σbt = 9 , 5T/m2 <R dy = 13T/m2

Vậy chiều dày đệm cát 2m là hợp lý

Bài 2:

Thiết kế móng dưới cột tiết diện (30 40) cm2; tải trọng tính toán tác dụng tại lên móng tại cos 0,0: No = 120T; Mo= 8Tm; Qo=1,2T

Móng đặt trên lớp đất cát bụi có chiều dày 20m; dưới lớp cát bụi là lớp sét pha nhão, mực nước ngầm nằm ở độ sâu cách mặt đất 1,5m

Đặc trưng của lớp cát bụi như sau:

γ = 1,80g/cm3 ; Δ =2,65; w = 30%; ϕ = 20o ; c = 0,0;

emax = 0,96; emin = 0,56; qc=30kg/cm2

Bài làm:

- Xác định trạng thái của lớp cát bụi dựa vào độ chặt: = Δư 1

δ

εo

Trong đó:

W

+

= 1

γ δ

3 / 38 , 1 100

30 1

8 , 1

+

=

92 , 0 1 38 , 1

65 , 2

εo = ư =

1 , 0 56 , 0 96 , 0

92 , 0 96 , 0 min max

ư

ư

=

ư

ư

=

e e

e e

D cát ở trạng thái rời

Xác định mức độ ẩm của cát:

864 , 0 1 92 , 0 100

65 , 2 30 Δ

ε

=

n o

W G

G = 0,864 > 0,8 nên cát bụi ở trạng thái bão hoà nước

Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố nền:

ở đây dùng biện pháp gia cố nền bằng cọc cát

Giả thiết móng có kích thước: b = 2m; h m =1m; l = α.b;

trong đó: α = 1+2e; e: là độ lệch tâm

N

M

e = ; M =M o +Q.h m = 8 + 1 , 2 1 = 9 , 2Tm 0 1

110

2 ,

9 ≈

=

=

N

M e

l = α.b = (1+2 0,1) 2m = 1,2 2m =2,4m

áp lực dưới đáy móng:

2 / 25 1 2 4 2 2

110 γ

)

N

2 2

4 , 2 2

6 2 , 9

W

M p

=

2 2

4 , 2 2

6 2 , 9

W

M p

Đ/k kiểm tra:

ptb ≤ Rđ

Pmax ≤ 1,2Rđ Trong đó: Rđ được tính gần đúng theo công thức của Terzaghi:

P u = sγiγNγγb+s q i q N q q+s c i c N c c

c

q N N

Nγ; ; các hệ số sức chịu tải của nền phụ thuộc vào ϕ → Tra bảng

Hệ số hình dạng

sγ = 1- 0,2/α = 1- 0,2/1,2 = 0,83

sq = 1

sc = 1+ 0,2/α = 1+0,2/1,2 = 1,17

Hệ số điều chỉnh độ nghiêng của tải trọng:

2

1 ⎟⎟⎠⎞

⎜⎜

⎝

⎛

ư

= ϕ

δ

γ

i

2

2

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ ư

=

=

π

δ

c

i

(gần đúng coi là tải đứng tức là δ = 0 nên iγ =i q =i c = 1)

Với ϕ = 20o, tra bảng ta có Nγ = 4,97; Nq= 6,40; Nc= 14,8

{0 , 5 0 , 83 4 , 97 1 , 8 2 1 6 , 40 1 , 8 1 1 , 17 14 , 8 0} 26 , 37T/m2

Chọn Fs = 2 ; 13 , 2 / 2

2

37 , 26

m F

P R s

=

Giả định: sau khi gia cố Rgc = 2R chưa gia cố vậy: Rgc = 2 13,2 = 26,4T/m2

So sánh:

Ptb= 25T/m2 < R = 26,4 T/m2

Pmax= 29,8 T/m2 < 1,2 R = 1,2 26,4 = 31,68 T/m2

Điều kiện hợp lý về kích thước: {1 , 2[ ]R ư pmax}≤ 10 %[ ]R

1,2R-p max = 31,68 – 29,8 =1,88T/m2 < 10%R= 2,64T/m2

Vậy lựa chọn sơ bộ b = 2,0m và a = 2,4m là hợp lý

Kích thước của móng là: a ì b = (2,0 ì 2,4) m2

+ Nếu so sánh trên lệch nhau quá nhiều → chọn lại

Xác định enc khi dùng cọc cát:

) ( max min

e

e nc = ư ư chọn D = 0,75 ta sẽ có:

66 , 0 ) 56 , 0 96 , 0 ( 75 , 0 96 ,

=

nc e

Xác định diện tích nền được nén chặt theo công thức:

Fnc=1,4.2(2,4+0,4.2,4)=9,4m2 Xác định số lượng cọc cát: d = 0,4m

o

nc o nc

c

e

e e F

F

+

ư

= Ω

=

1

eo - Hệ số rỗng của đất thiên nhiên trước khi nén chặt bằng cọc cát

Thay số:

135 , 0 92 , 0 1

66 , 0 92 , 0

+

ư

=

4

4 , 0 14 , 3

4 , 9 135 , 0

2

=

Căn cứ vào mặt bằng móng ta bố trí: 14 cọc

+Xác định trọng lượng thể tích của đất nén chặt theo công thức:

) 01 , 0 1 ( 1

Δ

e

+

= w: Độ ẩm thiên nhiên của đất trước khi nén chặt

γ: Trọng lượng thể tích của đất thiên nhiên trước khi được nén chặt

3 / 08 , 2 ) 30 01 , 0 1 ( 66 , 0 1

65 , 2

+

=

Xác định khoảng cách giữa các cọc cát:

nc

c

d L

γ

γ

ư

=

1

1 952

,

0

m

80 , 1 08 , 2

08 , 2 4 , 0 952

,

ư

Xác định trọng lượng cát trên 1m dài:

Theo kết quả thí nghiệm, cát trong cọc có đặc tính sau:

Δ = 2,65G/cm3; W1= 12%

) 100 1 ( 1

1

W e

f G

nc

+

Δ

=

W1: Độ ẩm của cát trong thời gian thi công

Δ: Tỷ trọng của cát trong cọc

t

100

12 1 66 , 0 1

65 , 2 4

4 , 0 14 ,

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ + +

=

Xác định chiều sâu nén chặt:

Chiều sâu nén chặt ở đây lấy bằng chiều dày vùng chịu nén, áp dụng phương pháp lớp tương đương ta có:

Đối với cát và với móng tuyệt đối cứng tiết diện hình chữ nhật tra bảng:

l/b = 1,2; μ=0,25 → Aωconst = 1,08 Vậy chiều dày lớp tương đương là:

Hs =1,08.2 =2,16m Chiều dày vùng chịu nén kể từ đáy móng:

H = 2.2,16 = 4,32m ≈ 4,5m

Tính toán độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát

Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể xác định theo công thức:

o

o E

pb

S ω ( 1 ư μ 2 )

= vì lúc đó hc=4,5m > 2.b (b=2m)

áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng

2 / 22 1 2 4 , 2 2 15 , 1

110 γ

)

n

N

n: Hệ số vượt tải lấy = 1,15

áp lực gây lún: p = po-γ.hm = 22- 1,8.1=20,2 T/m2

Eo= α.qc; chọn α = 2 → Eo= 2 30= 60kg/cm2 Sau khi gia cố giả thiết Egc = 2Eo = 2.60 =120kg/cm2

1200

) 25 , 0 1 ( 96 , 0 2 2 ,

=

Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép

Bài 3:

Một con đường đất đắp trên nền đất sét bão hòa nước cố kết chậm có cu = 1,0T/m2 (lực dính không thoát nước) và γ = 1,7T/m3

Coi đường là băng chữ nhật rộng 22m, đất đắp có γđ = 1,8T/m3 )

Yêu cầu tính toán sơ bộ phương án chiều cao bệ phản áp với hệ số an toàn là 1,5

Đất đắp bệ phản áp cũng như đất đắp đường

Bài làm:

đ

H

2 / 4 , 5 3 8 ,

h

p =γdì d = ì =

Đất có: C u = 1T/m2; γ = 1 , 7T/m3

o

0

=

ϕ Do đó Nγ = 0; N q = 1; N c = 5 , 14

2 / ) 14 , 5 8 , 1 ( 1 14 , 5 1

N

2 / 5

, 1

14 , 5 8 , 1

m T H

F

P

s

=

≤

8 , 1

14 , 5 1 , 8 8

, 1

14 , 5 4 , 5 5 , 1 8

, 1

14 , 5 5 , 1

=

ư

=

ư

=

ư

≥

Bề rộng bệ phản áp → tính toán như kiểm tra ổn định nền đường

γ =1,8T/m

20m

24m 3