CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI KHUNG TRỤC X3
7.1 Điều kiện địa chất công trình
Theo kết quả khảo sát thì đất nền gồm các lớp đất khác nhau. Do độ dốc các lớp nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cầu tạo như mặt cắt địa chất điển hình.
Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống như sau:
Lớp Loại dất Chiều dày γtn γh W Wnhảo Wd N30 SPT
φ C E0
(m) (kN/m3) (kN/m3) % % % (độ) (kN/m2) MPa 1 Sét pha 5,2 21,5 26,0 15 24 11,5 20 24 12 16 2 Cát pha 4,8 19,2 26,5 18 24 18 17 18 25 14
3 Cát bụi 6,5 19 26,5 26 - - 30 30 - 10
4 Cát hạt
trung 8,1 19,2 26,5 18 - - 68 35 1 31
5 Cát thô
lẫn cuội sỏi - 20,1 26,4 26 - - 80 38 2 40 Mực nước ngầm ở độ sâu 4,2 m.
7.1.2 Đánh giá nền đất
7.1.2.1 Lớp đất 1: Sét pha, có chiều dày 5,2m Độ sệt:
W W 15 11,5
0, 28
W W 24 11,5
d
nh d
B
Tra bảng 7 TCXD 45-78: vì 0,25<B=0,28≤0,5 nên đất ở trạng thái dẽo cứng.
Tỷ trọng:
26 2, 6 10
h n
Hệ số rỗng tự nhiên:
0(1 0.01 %) 2, 6.10.(1 0, 01.15)
1 1 0,391
21,5 e W
Trọng lượng riêng đẩy nổi:
( 1) (2, 6 1).10 3
11, 505( / )
1 1 0, 391
n
dn kN m
e
Lớp 1 là lớp sét pha dẻo cứng có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt với chiều dáy lớp đất trung bình (5,2m) có thể xem xét làm nền móng cho công trình.
7.1.2.2 Lớp đất 2: Cát pha, chiều dàu 4,8m Độ sệt:
W W 20 18
0,333
W W 24 18
d
nh d
B
Tra bảng 7 TCXD 45-78: vì 0<B=0,333≤1 nên đất ở trạng thái dẽo.
Tỷ trọng:
26,5 2, 65 10
h n
Hệ số rỗng tự nhiên:
0(1 0, 01 %) 2, 65.10.(1 0, 01.20)
1 1 0, 629
19, 2 e W
Trọng lượng riêng đẩy nổi:
( 1) (2, 65 1).10 3
10,129( / )
1 1 0, 629
n
dn kN m
e
Lớp 2 là lớp cát pha dẻo có khả năng chịu tải trung bình, tính năng xây dựng trung bình với chiều dáy lớp đất trung bình (4.8m) không thích hợp làm nền đất cho công trình.
7.1.2.3 Lớp đất 3: Cát bụi, chiều dày 6,5m Tỷ trọng:
26,5 2, 65 10
h n
Hệ số rỗng tự nhiên:
0(1 0, 01 %) 2, 65.10.(1 0, 01.26)
1 1 0, 757
19 e W
Tra bảng 5 TCXD 45-78: vì 0,6<e=0,757≤0,8 nên đất ở trạng chặt vừa.
Trọng lượng riêng đẩy nổi:
( 1) (2, 65 1).10 3
9, 391( / )
1 1 0, 757
n
dn kN m
e
Lớp 3 là lớp cát bụi chặt vừa có khả năng chịu tải yếu, tính năng xây dựng yếu với chiều dáy lớp đất trung bình (6,5m) không thích hợp làm nền đất cho công trình.
7.1.2.4 Lớp đất 4: Cát trung, có chiều dày 8,1m Tỷ trọng:
6500>60000810048005200
1
MNN 1
2
3
4
5
SÉT PHA E = 16 MPa
= 2,15 T/m3
3
4
5 2
-25.60 -16.50
-10.00 -5.20 -4.20
TRụ ĐịA CHấT
-19.50
26,5 2, 65 10
h n
Hệ số rỗng tự nhiên:
0(1 0, 01 %) 2, 65.10.(1 0, 01.18)
1 1 0, 629
19, 2 e W
Tra bảng 5 TCXD 45-78: vì 0,6<e=0,629≤0,8 nên đất ở trạng chặt vừa.
Trọng lượng riêng đẩy nổi:
( 1) (2, 65 1).10 3
10,129( / )
1 1 0, 629
n
dn kN m
e
Lớp 4 là lớp cát trung chặt vừa có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng lớn với chiều dáy lớp đất trung bình (8,1m) có thể xem xét làm nền móng cho công trình.
7.1.2.5 Lớp đất 5: Cuội sỏi, có chiều dày rất lớn (>60m) Tỷ trọng:
26, 4
2, 64 10
h n
Hệ số rỗng tự nhiên:
0(1 0, 01 %) 2, 64.10.(1 0, 01.16)
1 1 0,523
19, 2 e W
Tra bảng 5 TCXD 45-78: vì e=0,523≤0,55 nên đất ở trạng chặt.
Trọng lượng riêng đẩy nổi:
( 1) (2, 64 1).10 3
10, 768( / )
1 1 0, 523
n
dn kN m
e
Lớp 5 là lớp cát thô lẫn cuội sỏi chặt có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt, biến dạng lún nhỏ với chiều dày lớp đất lớn đáng tin cậy làm nền móng cho công trình.
7.1.3 Lựa chọn mặt cắt địa chất để tính móng
Trên mặt bằng chỉ bố trí các hố khoan, chưa xem xét hết điều kiện địa chất dưới móng. Tuy nhiên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo như mặt cắt địa chất điến hình với các chỉ tiêu cơ lý như trên.
7.1.4 Lựa chọn giải pháp nền móng
Căn cứ vào điều kiện thực tế địa chất, qui mô công trình, điều kiện tải trọng tác động ta đi đến chọn phương án móng cọc khoan nhồi là hợp lý nhất. Vì nó có thể chịu được tải trọng lớn, dễ kiểm soát được chất lượng cọc.
Ưu: có thể đạt đến chiều sâu hàng trăm mét (không hạn chế như cọc ép) do đó phát huy triệt để đường kính và chiều dài cọc. Có khả năng tiếp thu tải trọng lớn. Có khả năng xuyên qua các lớp đất cứng. Đường kính cọc lớn có thể tăng độ cứng ngang
của công trình. Cọc nhồi khắc phục được các nhược điểm như tiếng ồn, chấn động, ảnh hưởng đến công trình xung quanh. Nếu dùng cọc nhồi thì điều kiện mở rộng chân cọc (nhằm tăng sức chịu tải của cọc) tương đối dễ dàng hơn .
Nhược điểm:
+ Giá thành cọc khoan nhồi tương đối cao.
+ Công nghệ thi công cọc đòi hỏi kỹ thuật cao, đòi hỏi các chuyên gia có kinh nghiệm.
+ Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường phức tạp, tốn kém.
+ Chất lượng cọc bị ảnh hưởng nhiều của quá trình thi công cọc.
+ Nếu chất lượng cọc không tốt thì quá trình xử lý cực kỳ khó khăn và tốn kém.
+ Công trường thi công bẩn.
7.1.5 Các loại tải trọng dùng để tính toán Tải trọng truyền xuống gồm
+ Tĩnh tải.
+ Hoạt tải.
+ Gió (tĩnh+ động).
Khi tính móng theo trạng thái giới hạn 1 (sức chịu tải của cọc, đất nền, ổn định của cọc và đất nền) thì dùng tải trọng tính toán, còn trạng thái giới hạn 2 (tính lún, chuyển vị ngang của móng và cọc) thì dùng tải trọng tiêu chuẩn. Do khi tính toán mô hình dùng tải trọng tính toán nên nội lực khi xuất ra ở chân cột là nội lực tính toán. Để đơn giản nội lực tiêu chuẩn có thể suy ra từ nội lực tính toán như sau:
1,15
tt
tc NL
NL
Với hệ số vượt tải trung bình: 1,15
Móng của công trình được tính toán dựa theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống móng của phương án kết cấu đã chọn bao gồm.
+ |MXmax|; MYtư; Ntư; QXtư; QYtư. + MXtư; |MYmax|; Ntư; QXtư; QYtư. + MXtư; MYTư; |Nmax|; QXtư; QYtư. 7.1.6 Các giả thiết tính toán
Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thiết sau:
- Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận, cũng như được cân bằng bởi các đà kiền và giằng móng. Giả thiết này tương đối hợp lý khi momen và lực cắt ở tại chân cột công trình là khá nhỏ.
- Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với các cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc.
- Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc.
- Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì người ta coi móng cọc như một móng khối qui ước bao gồm cọc, đài cọc, và phần đất giữa các cọc.
- Vì việc tính toán móng khối qui ước giống như tính toán móng nông trên nền thiên nhiên (bỏ qua ma sát ở mặt bên móng) cho nên trị số moment của tải trọng ngoài tại đáy móng khối qui ước được lấy giảm đi một cách gần đúng bằng trị số moment của tải trọng ngoài so với cao trình đáy đài.
- Đài cọc xem như tuyết đối cứng, cọc và đài xem như liên kết ngàm với nhau.
- Giằng móng làm việc như dầm trên nền đàn hồi, giằng truyền một phần tải trọng đứng xuống đất và một phần truyền vào đài. Tuy nhiên lực truyền này khá nhỏ.
Ngoài ra theo sơ đồ tính khung ta coi cột và móng ngàm cứng nên một cách gần đúng ta bỏ qua sự làm việc của giằng và trọng lượng bản thân của giằng móng.