Thống kê số liệu địa chất

Để móng làm việc như cọc đài tháp thì hmin > hmax và được chôn qua lớp đất đắp.. Ở đây ta chọn hai tổ hợp tải trọng tiêu biểu cho việt thiết kế... 2.2Chọn chiều sâu đóng cọc : Căn cú và

PHẦN I:

THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

I ) Mặt cắt địa chất :

Được thăm dò bởi hai hố khoan chính với độ sâu khảo sát là 30 mét , mực nước ngầm ở đáy lớp đất này , gồm 4 lớp chủ yếu như sau :

Đất

đắp Lớp 1MH 6 Lớp 2 MH 4 Lớp 3 CL5 Lớp 4 CL5

Chiều sâu hố khoan 3 (m) 2.5 4 18.5 19.5 30

Sơ đồ cấu tạo đặc trưng địa chất khu vực đươcï vẽ lại như sau :

Lớp đất đắp Lớp đất MH Lớp đất CL

2) Các đường cong chống cắt :

‹ Lớp đất 1 :

y = 0.0728x + 6.3067

0 5 10

Lực dính : c = 6.307 KPa Góc ma sát ϕ = 4.160

‹ Lớp đất 2 :

y = 0.0922x + 5.9333

0 2 4 6 8 10

Lực dính : c = 5.93KPa Góc ma sát ϕ = 5.270

‹ Lớp đất 3,4 :

y = 0.2355x + 35.967

0 20 40 60 80

Lực dính : c = 35.967 KPa Góc ma sát ϕ = 13.250

3 ) Các đường cong nén lún :

‹ Lớp đất 1(MH):

ỴHố khoan 1

25 2.29

50 2.136

100 1.938

200 1.67

400 1.35

y = 4 3 8 4 7 x -0 1 8 8

0

0 5 1

1 5 2

2 5 3

ỴHố khoan 2 :

y = 4 1 8 7 2 x -0 1 9 0 9

0

0 5 1

1 5 2

2 5

25 2.166

50 2.025

100 1.826

200 1.554

400 1.276

‹ Lớp đất 2(CL) :

ỴHố khoan 1

25 0.763

50 0.746

100 0.72

200 0.658

400 0.644

800 0.599

y = 0.9594x-0.067

0 0.5 1

0 100 200 300 400 500

ỴHố khoan 2 :

y = 0.9007x -0.0431

0.65 0.7 0.75 0.8

0 100 200 300 400 500

σ (Kpa) ε

25 0.776

50 0.765

100 0.747

200 0.72

400 0.689

800 0.655

4 ) Thiết lập các chỉ tiêu vật lý :

Giả sử , chọn độ bảo hòa ( i 0/0 = 97 0/0 , tỷ trọng Δ= 2.68)

Hệ số rỗng ε0 cụ thể của từng lớp đất tính theo trung bình cộng hai giá trị đầu tiên của mẫu đất :

-Lớp đất MH : ε0 =

2

166 2 29

= 2.228

-Lớp đất CL : ε0 =

2

776 0 763

= 0.7695

Dung trọng tự nhiên được tính theo công thức : γ t =

0

0

1

)

* (

* ε

ε +

+

Δ G

yn

(T/m3)

- Lớp đất MH:

t

γ

228 2 1

) 228 2

* 97 0 68 2 (

* 1

+

- Lớp đất CL: CL =

t

γ

7695 0 1

) 7695 0

* 97 0 68 2 (

* 1

+

Độ ẩm tự nhiên của các lớp đất được tính theo công thức :

ω tn(0/0) =

Δ

0

*ε

G

*100 0/0 (0/0)

-Dung trọng của lớp đất MH :

tn = ω 2

68 2

228 2

* 97

*100 0/0 = 80.64 (1000/0)

- Lớp đất CL: ω CL

68 2

936 1

97 *100 0/0 = 70.07 (1000/0) Giới hạn Atterberg:

* Chỉ số dẻo: A = (ωN-ωD)

-Ứng với MH , chọn ωN= 60 , ωD=30 A= 30 ⇒

-Ứng với CL , chọn ωN= 40 , ωD=20 A= 20 ⇒

Lúc đó , độ sệt tương ứng của từng lớp đất dược tính cụ thể theo công thức :

A

N

(ω −ω

- Lớp đất MH : B =

30

60 64

- Lớp đất CL : B =

20

20 07

BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA NỀN ĐẤT

Giới hạn Atterberg Cắt trực tiếp Ký

hiệu

Độ sâu

(m) γt

(T/m 3 )

Độ ẩm

tn

ω

Hệ số rỗng (ε0)

Tỷ trọng

Δ

Độ bảo hòa (G%) ωN ωD A

Độ sệt

B (KPa) C ϕ0

MH 6 2.5 ÷ 4 1.4997 80.64 2.228 2.68 97 60 30 30 1.688 6.31 4.16

MH 4 4 ÷ 18.5 1.4997 80.64 2.228 2.68 97 60 30 30 1.688 5.93 5.27

CL 5 18.5 ÷ 19.5 1.9364 70.07 0.7695 2.68 97 40 20 20 2.054 35.97 13.25

CL 3 19.5 ÷ 30 1.9364 70.07 0.7695 2.68 97 40 20 20 2.054 35.97 13.25

BẢNG ĐẶC TRƯNG VỀ NÉN LÚN

Hệ số nén a01 (m2 /KN) a02(m 2/KN) a03(m 2/KN) a04(m 2/KN) a05(m 2 /KN)

Lớp đất 1(MH2) 0.00190 0.00130 0.00092 0.00057 -

Lớp đất 2(MH7) 0.00190 0.00130 0.00092 0.00057 -

Lớp đất 3(SC7) 0.00041 0.00033 0.00020 0.00012 0.00006

Lớp đất 4(CH3) 0.00069 0.00036 0.00027 0.00015 0.00008

PHẦN II: THIẾT KẾ HAI PHƯƠNG ÁN MÓNG

1/ Sơ đồ tải trọng :

2) Phương án 1 : MÓNG CỌC

Dựa trên sơ đồ tải trọng trên ,chọn ra 2 trường hợp bất lợi để tính toán thiết kế

Để móng làm việc như cọc đài tháp thì hmin > hmax và được chôn qua lớp đất đắp Ở

đây ta chọn hai tổ hợp tải trọng tiêu biểu cho việt thiết kế

Trường hợp 1 : N1 = 55 T , M1 = 12 Tm , H1= 4 Tm

Trường hợp 2 : N3 = 130 T , M3 = -6 Tm , H3= 5 Tm

Do đó , chiều sâu chôn móng chung cho hai tổ hợp này là :

hm > 0.7 * tg(450 - 0)*

15

m

tt

B

H

,

2 γ Chọn Bm=2 m :

⇒ hm>0.7*tg(450

-2

* 997 4

40

* 2

* ) 2

87 4

hm>1.83 m

Chọn hm=2 m

2.1)Chọn kích thước cọc :

a)Kích thướt cọc :

Chọn cọc có tiết diện 30 x 30 cm, cốt thép trong cọc loại CIII , 4∅ 18 ,bê tông làm cột có M#250

Ta có :

Ra = 3400 kg/cm2 ; Fa=10.18 cm2= 10.18*10-4 m2

Rn=130 kg/cm2 ; Fc=900 cm2=0.09 m2

b)Khả năng chiệu tải của vật liệu :

PVL

ct = km* (RaFa + RnFc) = 0.7*(3400*10.18*10+130 *900) = 106.13 T

2.2)Chọn chiều sâu đóng cọc :

Căn cú vào sơ đồ địa chất , ta thấy lớp đất CL là lớp đất tốt , do đó mũi cọc phải xuyên vào lớp đất này

a)Lực ma sát khi cọc xuyên vào lớp đất

-Lớp MH6 :

, 1 1

1

tg l

=[4.6325(1-sin4.160)tg(0.7*4.160)+0.7*0.631]*1.2*1.5=1.18926 T

-Lớp MH4 :

, 2 2

2

tg l

=[8.5967(1-sin5.270)tg(0.7*5.270)+0.7*0.593]*14*1.2=15.43 T

b) Chọn chiều sâu cọc cắm sâu 10 m vào lớp đất thứ 3 (CL5) :

, 3 3

3

tg l

=[16.78(1-sin13.250)tg(0.7*13.250)+0.7*3.597]*10*1.2=55.56T

⇒ Khả năng chịu tải do ma sát :

3 2

q

⇒ Khả năng chịu mũi (ϕm =13.250)

c i

i q c m

Với :

⎪

⎩

⎪

⎨

⎧

=

=

=

055 10

14 3

835 1

c

q

N

N

Nγ

/ 59 109 055 10

* 957 3 3814 21

* 41 3 3 0

* 92 0

* 854

⇒ Q m =q m *F c =109.59 *0.09 =9.8631 T

Vậy khả năng chịu taải do ma sát tại mũi là :

T Q

Q

2

8631 9 18 72

=

N=550kNm

A-Với tổ hợp 1 :

M=120kNm

⎪

⎩

⎪

⎨

⎧

=

=

=

=

=

=

kNm Tm

H

kNm Tm

N

kNm Tm

M

40 4

550 55

120 12

1

1

1

⇒ Ntt=[(2.1 – 1) *0.5 + 2.2 * 2] * 4 * 55 * 1.2=

=86 T

N tt

38 39

86

* 2

=

=

a

tt

Q

N

n β

⇒ Chọn số cọc là 3 cọc ⇒ kiểm tra khả năng làm

việc theo nhóm :

Ntt < n*Qa=0.87*3*39.38

86 T< 102.78 T

Từ đó ta có sơ đồ móng vuông như sau :

∑ 2

max

*

i

n y tt

x

x M n

= + =34.38<Q a

72 0

* 3

7 0

* 12 3

86

Q0min = − =22.95<Q ms

72 0

* 3

7 0

* 12 3 86

⇒ cọc không bị nhổ

2) Kiễm tra khả năng lún :

=

tb

/ 334 8 5

25

10

* 25 13 14

* 27 5

* 5 7 5 1

* 16 4

m kN

= +

+

08 2

4 =

=ϕtb

α

A3 =( 3.552 * 3.552 – 3 * 0.3 * 0.3)*(10*0.92+14*0.5121+1.5*0.506)

a ) Khối lượng nền đất và cọc là :

Mc = (2.5-1)*0.3*0.3*25.5*3 = 10.3275 T

G3=221.8 T

a) Khối lượng phần A 1 là :

G1 =2*2*(1.2*0.5*+2.2*2) = 20 T

b) Khối lượng phần A 2 là :

G2 = (3.552*3.552-2*2)*(0.5*0.506+2*2)=

Vậy Ntt=G1+ G2+ G3+N =333.45 T tt

1

552 3

* 552 3

45 333

=

=

tb

552 3

* 552 3

6

* 12 43

26

σmin =20.72 T

Với ϕ =13.250 ta có : A=0.26 , B = 2.08 , D = 4.59

83 61 ) 59 4

* 597 3 3814 21

* 08 2 92 0

* 552 3

* 26 0 ( 1

=

tc

3) Tính lún :

05 5 3814 21 43

=

gl

0.888 0.898 22.2 4.534

c

h

F0 ∑σ i *

β

= (4.792*0.888 3.5295*0.888) 0.2cm

44 3027

8 0

=

4) Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài cọc :

Chọn h = 0.5 m ⇒ h0 = 0.45 m

⇒ Lực xuyên thủng

Pcmax= 2*Pmax=2*34.38 =68.76 T

⇒ Điều kiện xuyên thủng

Pc≤ 3*(D + h0)*h0*Rk

⇔ 68.76 T < 3(0.3+0.45)*0.45*100=101.25 T

⇒ Thỏa điều kiện xuyên thủng

5) Tính cốt thép :

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên hai cọc biên :

Pmax =34.38 T cách tay đòn : x = xmax -

2

c

B =0.7 – 0.3/2 =0.55 m

⇒ Moment tại vị trí mép chân cột

M=2*0.55*34.38 =37.818 Tm

⇒ Fa =

a

P h

M

9

5

92 35 2600

* 45

* 9 0

10

* 818 37

cm

= Theo phương dọc :Chọn 8 cây 25, F∅ a = 39.27 cm2

Theo phươngngang : Fngang=0.5Fdọc=4 cây ∅ 25=19.64 cm2

B-Với tổ hợp 2 :

1) Chọn sơ bộ cọc :

H = 40 kNm

N=550kNm M=120kNm

⎪

⎩

⎪

⎨

⎧

=

=

=

=

=

=

kNm Tm

H

kNm Tm

N

kNm Tm

M

40 5

550 130

120 6

3 3

3

a) Số lượng cọc :

Chọn móng 2 x 3 m

67 5 38 39

186

* 2

=

=

a

tt

Q

N

n β Chọn 7 cọc B = 0.753

b) Kiẻm tra khả năng làm việc của nhóm :

7*39.38*0.753=207.57 > 186 (thỏa)

2) Xác địmh khả năng chịu tải từng cọc

∑ 2

max

*

i

n y tt

x

x M n N

= + =28.07<Q a

76 5

2 1

* 2 1 6 7

76 5

2 1 2 1 6 7

186

N 1

⇒ cọc không bị nhổ

3) Kiểm tra khả năng chịu tải của đất dưới mũi cọc :

0 08 2

=

α

Bề rộng móng qui ước : B = 0.926 * 2 + 1.7 =3.552 m

N tt

α

Chiều dài móng qui ước :L = 4.552 m

G = (4.552 * 3.552 – 7*0.3*0.3 ) *

*(10*1.92+14*0.5121+1.5*0.506) = 266.18 T

G = 0.3*0.3*25.5*7*(2.5-1) =24.09 T

G3=226.18+24.09 = 250.27 T

a)Trong khu vực 1:

G1=6*(0.5*1.2+2.2*2)=30 T

b) Trong khu vực 2:

G2=(4.552*3.552-6)*(0.506*0.5+2*2)=43.25 T

⇒ Ntc=43.25+30+250.27+130=453.52 T

05 28 552 3

* 552 4

52

=

tb

552 4

* 552 3

6

* 6 05

56 27

min =

Với Rtc = 61.83 T/m2 vậy các điều kiện về ổn định nền đều thỏa

4) Tính lún :

Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước :

gl

σ = 28.05-21.3814 = 6.67 T/m2

Chia móng ra làm 4 phần

b= 3.552 l= 4.552 l/b=1.28

Kết quả tính lún được ghi vào bảng sau:

m

h

z−

b

h

z−

i

h (m) k0 σbt(T/m2) σ (T/mgl 2) σtb(T/m2)

0.858 0.25 0.888 0.9 22.2 6.003

c

h

F0 ∑σ i *

cm

42 0 ) 888 0

* 33 5 888 0

* 33 6 ( 3027

8 0

=

PHẦN III:

MÓNG BĂNG

Chọn móng băng như sau :

Chiều dài móng 15 m , bề rộng móng 4 m , chiều cao đà 1.5 m , bề rộng đà 1 m Đặt móng ở độ sâu 1.5 m, kể từ mặt lớp đất 1 , tức là sâu 2.5 m kể từ lớp đất đắp

Ta có :

2

/ 625 10

) 526 3

* 631 0 8 5

* 2596 0 11 5 0

* 4

* 0632 0 ( 1 1

( 1 1

m

)

T

cD h

γ

AB

=

=

ương trình MON , ta thấy ứng suất trung bình dưới đáy móng lớn nhất do tải trọng gây ra là 6.08 T/m2; do đó áp lực thực

T/m2 >

đn m

Tính áp lực trung bình bằng ch GBANG.EXE

tế tác dụng lên nền là :

i i

p

R

Vì vậy ta cần phải gia cố nền

Ở đây ta chọn gia cố nền bằng giến cát; để đơn giản cho việc tính toán , ta qu

2 lớp đất thành l

ớp đất chung với

2

h + Chọn chiều sâu giếng cát H=10 m,L =1.4m,d =0.2 m, n=7

Bán kính ảnh hưởng là :R

2 2 1

tb

+

ah=0.525 * Lc=0.735 m

Với lớp đất đắp, có chiều sâu 2m, γtn=2T/m3, ta nạo vét và thay bằng lớp cát có chiều cao là 2.2m

8 1

2

*

Ứng với khả năng chịu tải của nền tại nơi đặt móng ta có chiều cao cát gia tải lần 1 là:

m

8 1

) 8 1

* 2 2 5 1 2 1 625 10 (

96 1

1 =

Độ lún cuối cùng là :

cm m

H e

e e

⎝

⎛

4 40 4040

0 10

* 49

1 96 1 1

78 1 96 1

*

2

⎠

⎞

− +

−

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

− +

−

=

8 1

* 7 2

2 1

P

a

gl

=

=

T m e

a

e k c

n

tb z

037 0

10

* ) 87 1 1 (

* 10

* 5 3

*

) 1

−

−

=

+

=

+

=

γ

tc

R

⇒

⇒ *2

H

t C

T v = v

1) Gia tải đợt 1 :

Chọn thời gian gia tảilà 4 tháng , t = 10368000 s

⇒ 27.15*10 *10368000 =0.028⇒u =0.187

4

T

v

⇒ 27.15*10 1.5*10368000 2.15 0.89

4

=

⇒

=

T

) 10

* 4 1

r

2

2 1

) / ( 0356 0 8 1

* 53 0

68 1 714 1

697 1 68

1 , 714 1

8 1

=

−

=

⇒

=

⇒

=

=

T m a

e e

e

53 0 5 1

* 2 1 8 1 25 6 14

=

−

−

=

h

3

/ 608 0 796 1 1

1 7 2 1

) 1 (

796 1 91 0

* ) 87 1 96 1 ( 96 1

91 0 ) 89 0 1 (

* ) 187 0

m T

+

−

= +

− Δ

1 ( 1 ) 1 (

* ) 1 (

⇒

ε

γ

E0AB=171.2 T/m2 , tra bảng Ariweb E0BN=2*171.1 = 342.4 T/m2

Từ đó ta có khả năng chịu tải của nền đất là

Rtc=1.1(0.1304 * 4 * 0.608+1.5116*5.8+3.9316*0.708)=13.05 T/m2

2) ia tải đợt 2

γ

2 0

/ 708 0 , 52

=

ϕ

⇒

Chiều cao đổ cát thêm :

3

2 2 ) 10

* 4 1

4

996 1 368000

1

* 5 1

* 10

* 15 25

2 3 4

2 7

2

2 1

/ 626 0 714

1 885 0

* ) 703

885 0 ) 86 0 1 )(

1783 0 1 (

86 0

26 0 368000

1 10

* 1 25

03827 0

10

* ) 7495 1 1 ( 10

* 5 3

) / ( 03827 0 8 1 35 1

703 1 796 1

7495 1 703

1 , 796 1

35 1 8

1

5 1

* 2 1 8 1

* 9 4 05 13

m T u

c

T m a

e e

e

m h

đn

v

v

tb z

=

⇒

=

=

−

−

=

⇒

=

+

=

=

−

=

⇒

=

⇒

=

=

⇒

=

−

−

=

−

−

γ

E0AB=195.8T/m2 , tra bảng Ariweb E0B=2*195.8= 391.6 T/m2

Từ đó ta có khả năng chịu tải của nền đất là

Rtc=1.1(0.1386 * 4 * 0.626+1.5444*5.8+3.9644*0.872)=14 T/m2

3) Gia tải

4 10

* 15 25

1783 0 0

) 10 (

1

u = −

⇒

1 796 1 ( 796

1

/ 872 0 , 93

=

ϕ

đợt 3 :

Chiều cao đổ cát thêm :

⇒

Trang 12

2 2 4

2 3 4

/ 634 0 683

1 9022 0

* ) 68 1 714 1 ( 714

1

9022 0 ) 88 0 1 )(

1848 0 1 ( 1

88 0 1

2 )

10

* 4 1 (

368000

1 5 1 10

* 15 25

1848 0 0275

0 )

10 (

368000

1

* 10

* 52 26

m T e

u

u T

u T

đn

r r

v v

=

⇒

=

−

−

=

=

−

−

−

=

⇒

=

⇒

=

=

=

⇒

=

=

−

−

γ

/ 917 0 , 085

=

ϕ

B = 1.5568 ,

D = 3.9734

E0AB=206.8T/m2 , tra bảng Ariweb ⇒ E0B=2*195.8= 413.6 T/m2

Từ đó ta có khả năng chịu tải của nền đất là

Rtc=1.1(0.1417 * 4 * 0.634+1.5568*5.8+3.9734*0.917)=14.33 T/m2

Áp lực lớn nhất do móng gây ra cho đất nền là :

⇒

= +

+

max 7.2 4 1.2*1.5 132.14.33T/m

P

Độ lún sau 12 tháng là S = S 1 + S 2 + S 3

Trong đó :

0 9022 0

* 10

* 49

1 714 1 1

68 1 714

1

37 11 885 0

* 10

* 49

1 796 1 1

703 1 796

1

76 36 91 0

* 10

* 49

1 96 1 1

78 1 96

1

3

2

1

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

+

−

=

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

+

−

=

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

+

−

=

S

cm S

cm S

Vậy S = 48.13 cm

Độ lún khi ta đặt móng :

2 / 849 6 5 1

* ) 634 0 2 1 ( 4

* 15

130 120 2

* 55

m T

σ

Tỷ số : L/B=3.75

h

z− h i

B

h

0

gl

2 2 0.5 0.768 5.26 6.49

6 2 1.5 0.351 2.4 8.755

6.05 4.35 2.9 2.405

( )

S 2* 6.05 4.35 4.35 2.9 2.045 5.9 8

6 413

8 0

Chọn hệ số nền :

ghII

Với 0 , tra bảng ta có :

085

8

=

ϕ Nγ =0.7319,N q =2.1533,N c =7.6106

= +

+

=

2

*

γ

/ 4 20 6106 7

* 917 0 8 5

* 1533 2 2

634 0

* 4

* 7319

k = 80

2

/ 3 163 4 20

*

⇒