Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
PHẦN I
BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Đàm Minh Anh
- 1 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
1. Cấu trúc địa chất khu vực xây dựng.
Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực:
Tại lỗ khoan BH1, khoan xuống cao độ là - 34m, gặp 3 lớp đất như sau:
Lớp 1:
Lớp 1 là lớp bùn sét, có màu xám, xám đen, lẫn hữu cơ. Chiều dày của lớp xác định
được ở BH1 là 11.30 m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là -11.30 m. Lớp đất có độ
ẩm W = 59.1%, độ bão hòa Sr = 98.4%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt IL = 1.14
Lớp 2:
Lớp 2 là lớp sét màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng, phân bố dưới lớp 1. Chiều dày
của lớp là 15.20m, cao độ mặt lớp là -11.30m, cao độ đáy là -26.70m. Lớp đất có độ ẩm
W = 29.7%, độ bão hòa Sr = 98.8%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt IL = 0.33
Lớp 3:
Lớp thứ 3 gặp ở BH1 là lớp sét, màu xám vàng, xám xanh, nâu đỏ loang lổ, trạng
thái nửa cứng, phân bố dưới lớp 2. Chiều dày của lớp là 7.3 m, cao độ mặt lớp là -26.7 m,
cao độ đáy lớp là -34.00. Lớp đất có độ ẩm W = 21.5%, độ bão hòa Sr = 97.2%. Lớp đất
ở trạng thái chảy, có độ sệt IL = 0.14
2. Nhận xét và kiến nghị
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và qui mô công trình
dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:
Nhận xét:
+ Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát nhìn chung là khá phức tạp,
có nhiều lớp đất phân bố và thay đổi khá phức tạp.
+ Lớp đất số 1 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, lớp 2, 3
có trị số SPT và sức chịu tải khá cao. (Lớp 2: IL = 0.33; SPT > 15; Lớp 3: IL = 0.14, SPT
cao)
+ Lớp đất số 1 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.
Kiến nghị
+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma
sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu ma sát của
cọc.
Đàm Minh Anh
- 2 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
PHẦN II
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Đàm Minh Anh
- 3 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
1. Lựa chọn kích thước công trình và bố trí cọc trong móng
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ móng, mũi cọc.
1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT).
Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mực
nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta
chọn các giá trị cao độ như sau:
MNCN 1m
0.3m.
MNTT H tt
Cao độ đỉnh trụ CĐĐT chọn như sau: max
Trong đó:
+ MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4,5 m
+ MNTT: Mực nước thông thuyền
+ H tt : Chiều cao thông thuyền,
Ở đây theo số liệu cho thì sông không thông thuyền
Ta có :
CĐĐT = 4,5 + 1 – 0.3 = 5,2 m.
Vậy: CĐĐT = + 5,2 m
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB).
CĐĐB MNTN - 0.5m
MNTN = 2,0 m
CĐĐB 2,0 - 0,5 = 1,5 m
Vậy Chọn cao độ đỉnh bệ là: CĐĐB = + 1,5 m.
1.1.3. Cao độ đáy bệ.
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb
Trong đó: Hb: Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m 2m ). Chọn Hb = 2 m.
Cao độ đáy bệ = 1,5 - 2.0 = - 0.5 m.
Đàm Minh Anh
- 4 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Vậy chọn các thông số thiết kế như sau:
Hình 2: Tổng hợp các thông số thiết kế
Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 5,2 m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 1,5 m
Cao độ đáy bệ là: CĐĐAB = - 0,5 m
Bề dầy bệ móng: Hb = 2 m.
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0,8 + 0,6 = 1,4 m
1.1.4. Chọn kích thước và cao độ mũi cọc.
Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45x0.45m; được đóng
vào lớp số 3 là lớp sét ở trạng thái nửa cứng. Ngoài ra mũi cọc được đặt vào trong lớp đất
chịu lực tối thiểu là 5d.
Vậy, chọn cao độ mũi cọc là – 30.50m
Như vậy cọc được đóng vào trong lớp đất 3 có chiều sâu là 3.30m
Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:
Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC
Lc = 1.5 - 2.0 - (- 30.50) = 30 m.
Trong đó:
CĐĐB
= 1.5 m: Cao độ đỉnh bệ
Hb
= 2.0 m: Chiều dày bệ móng
CĐMC
= - 30.50 m: Cao độ mũi cọc
Kiểm tra:
Lc
30
66.67 70 => Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
d 0.45
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: Lcd = Lc + 1m = 30 + 1m = 31m. Cọc được tổ hợp từ
3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 31 m = (2 x 10 + 11)m. Như vậy hai đốt thân cọc
chiều dài là 10m và đốt mũi có chiều dài 11m. Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng
hàn trong quá trình thi công đóng cọc.
2. Lập tổ hợp tải trọng tác tại đỉnh bệ với MNTN
Đàm Minh Anh
- 5 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
2.1. Tính toán thể tích trụ
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ
Chiều cao thân trụ Htr:
Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT.
Htr = 5.2 – 1.5 - 1.4 = 2.3 m.
Trong đó:
Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = +5.2 m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 1.0 m
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.4m.
2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc).
NGANG CÇU
Dä C CÇU
No
Mo
Ho
80
170
V1
800
60
V2
150
25
25
25
120
150
V3
230
25
450
Hình 3: Phân chia tính thể tích trụ
Thể tích trụ toàn phần Vtr:
Vtr = V1 + V2 + V3 =
= 8 1.7 0.8
(8 4.5 0.25 2)
1.2 2
1.7 0.6 (
(4.5 1.2) 1.2) 2.3
2
4
= 10.88 + 6.63 + 11.71 = 29.22m3.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc).
Thể tích trụ toàn phần Vtn :
Vtn = Str x (MNTN - CĐĐB)
=(
Trong đó:
1.2 2
4
(4.5 1.2) 1.2) (2.0 1.5) 2.55m3
MNTN = +2.0 m: Mực nước thấp nhất.
Đàm Minh Anh
- 6 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
CĐĐB = +1.5m: Cao độ đỉnh bệ.
Str: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m2.
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Tiến hành Tính các tải trọng: thẳng đứng. lực ngang và mômen đối với mặt cắt đỉnh
bệ ứng với mặt cắt tự nhiên. Đề bài đã cho ta Tải trọng ở TTGHSD ta phải tiếp tục tính ở
TTGHCĐ
Bảng 1: Tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Tải trọng
Đơn vị
TTSD
N ot - Tĩnh tải thẳng đứng
kN
6000
N oh - Hoạt tải thẳng đứng
kN
3200
H h - Hoạt tải nằm ngang
kN
130
M o - Hoạt tải mômen
kN.m
1100
Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1,75
Tĩnh tải: n = 1,25
bt = 24,50 (kN/m3): Trọng lượng riêng của bê tông.
n= 9,81 (kN/m3): Trọng lượng riêng của nước
2.2.1. Tổ hợp tải trọng theo phương dọc ở TTGHSD.
Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: Ntt
N tc N ho ( N to bt Vtr ) n Vtn
N tc 3200 + (6000 + 24.50 x 29.22) – 9.81 x 2.55 = 9890.87 kN
Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu:
Htc = Ho = 130 kN
Mômen tiêu chuẩn dọc cầu:
M tc M o H ho (CĐĐT – CĐĐB)
M tc 1100 130 (5.2 1.5) =1581 kN.m
2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ.
Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu
N tt 1,75 N o 1,25 ( Nto Vtr ) n Vtn
h
bt
Đàm Minh Anh
- 7 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
N tt 1,75 3200 1,25 (6000 24,50 29,22) 9.81 2,55
N tt 13969,85 kN
Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:
Htt = 1.75x H ho = 1.75x130 =227,5 kN.
Mômen tính toán dọc cầu:
M tt 1.75 M o 1.75 H ho (CĐĐT – CĐĐB)
M tt 1.75 1100 1.75 130 (5,2 1.5) =2766,75 kN.m
Bảng 2: Tổng hợp tải trọng tác dụng theo phương dọc cầu với MNTN
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng
kN
9890,87
13969,85
Tải trọng ngang
kN
130
227,5
kN.m
1581
2766,75
Mômen
Đàm Minh Anh
- 8 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu.
Chọn vật liệu
+ Cọc bê tông cốt thép
+ Tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m
+ Bê tông có f c' = 28MPa
+ Thép ASTM A615, có f y = 420 MPa
Bố trí cốt thép trong cọc
+ Cốt chủ : Chọn 8#24, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
450
50 2@175=350 50
+ Cốt đai : Chọn thép 8
50 2@175=350 50
450
Hình 4. Mặt cắt ngang cọc BTCT
Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR
Dùng cốt đai thường, ta có: PR = xPn = x 0.8x{0.85x f c' x(Ag – Ast) + fyxAst}
Trong đó:
: Hệ số sức kháng của bê tông, = 0.75
f c' : Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)
f y : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (MPa).
Ag : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450x450 = 202500mm2
Ast: Diện tích cốt thép, Ast = 8x387=3096mm2
Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(202500– 3096) + 420x3096}
= 3925222.78N 3925.23KN.
Đàm Minh Anh
- 9 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền được xác định như sau: QR = qpQp qsQs
Với: Qs qs.A s ; Qp qp .A p
Trong đó: Qp: Sức kháng mũi cọc (MPa)
qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Qs: Sức kháng thân cọc (MPa)
qs: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
Ap: Diện tích mũi cọc ( mm2 )
As: Diện tích bề mặt thân cọc ( mm2 )
qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc.
qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc.
qs 0.7 v trong đất sét với v 0.8 ta có: qs 0.56
q 0.7 v trong đất sét với v 0.8 ta có: q 0.56
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs
Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, đều là lớp đất sét nên ta tính Q s phương theo
phương pháp .
Theo phương pháp : Sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau: qs Su
Trong đó:
Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu
: Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số Db/D và hệ số dính được tra bảng theo
tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Hình 10.7.3.3.2a-1
Ở đó Db là chiều sâu cọc trong lớp đất chịu lực, D: đường kính cọc
Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API như sau :
- Nếu Su 25 Kpa 1.0
Su 25KPa
50KPa
- Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa 1 0.5
- Nếu Su 75 Kpa 0.5
Lớp 1:
Ta có: Su= 15.7 kN/m 2 = 15.7 kPa = 0.0157 MPa.
Tham khảo công thức xác định của API
Su= 15.7 kN/m 2 25 Kpa 1.0
Lớp 2:
Ta có: Su = 34.7 kN/m 2 = 34.7 kPa = 0.0347MPa.
Đàm Minh Anh
- 10 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Sử dụng công thức của API với Su= 34,7 kPa ta có:
S 25KPa
34.7 25
1 0.5 u
0.903
= 1 0.5
50
50KPa
Lớp 3:
Ta có: Su = 48.9 kN/m 2 = 48.9 kPa = 0.0489 MPa.
Sử dụng công thức của API với Su= 48.9 kPa ta có :
S 25KPa
48.9 25
1 0.5 u
0.761
= 1 0.5
50
50KPa
Bảng 3: Sức kháng thân cọc Qs ở các lớp đất
Tên lớp
Độ sâu
lớp đất
(m)
Cường độ
Hệ số
kháng cắt:
kết dính
Su
xói: L (mm)
(N/mm2)
Chiều dày
lớp đất Sau
qS
(N/mm2)
Qs
=qs.4.450.L
(N)
Lớp 1
11.3
9100
0.0157
1.00
0.0157
257166
Lớp 2
26.70
15400
0.0347
0.903
0.0313
867636
Lớp 3
34
33000
0.0489
0.761
0.0372
220968
Sức kháng thân cọc như sau:
QS= 257166 + 867636 + 220968 = 1345770 N
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp
Sức khángđơn vị mũi cọc trong đất sét bão hòa qp xác định như sau: qp = 9.Su
Trong đó: Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu
Mũi cọc đặt tại lớp 3 có: Su = 48.9 kN/m 2 = 0.0489 Mpa
=> Qp = Ap qp = 4502 x 9 x 0,0489 = 89120.25 N
Vậy Sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
QR = qpQp qsQs = 0.56 (1345770 + 89120.25) = 803538.65 N = 803.54 kN
3.3. Sức kháng dọc trục của cọc đơn :
Ptt min(PR,QR ) =min( 3925.23 ; 803.54) = 803.54 kN.
4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc1
4.1. Xác định số lượng cọc
n
N
Ptt
Đàm Minh Anh
- 11 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (kN), N = 13969.85 kN
Ptt: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN), Ptt = 803.54 kN
Thay số: n
13969.85
17.38 . Chọn n = 28 cọc.
803.54
4.2. Bố trí cọc trong móng
4.2.1. Bố trí cọc trên mặt bằng
Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:
Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phải
lớn hơn 225mm.
Khoảng cách tim đến tim các cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2.5 lần đường
kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn.
Với n = 28 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí
thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :
+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 4. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo
phương dọc cầu là 1200 mm.
+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 7. Khoảng cách tim các hàng cọc theo
phương ngang cầu là 1200 mm.
+ Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và
3@120=360
50
460
50
ngang cầu là 500 mm.
5@120=600
50
50
720
Hình 5. Mặt bằng cọc
Đàm Minh Anh
- 12 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
4.2.2. Tính thể tích bệ.
Với 28 cọc bố trí như hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x 8200mm. Trong đó :
a = (4600 - 1200) : 2 = 1700 mm.
b = (8200 - 4500) : 2 =1850 mm.
Chiều dày bệ: 2000 mm
Thể tích bệ là: Vb = 8200 x 4600 x 2000 = 75.44x109 mm3 = 75.44 m3.
4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
+5.20(C§ § T)
120
150
25
25
N
b=125
b=125
Mx
Hy ?
-1.00(C§ § AB)
25
My
a=170
Hx
0.00
200
Mx ?
N
a=170
+1.00(C§ § B)
Hy
N?
25
+2.00(MNTN)
N?
Hx ?
My ?
200
450
170
+4.50(MNCN)
520
150
60 80
800
doc t r u cau
N
My
Hx
60 80
Ng a n g t r u c a u
N
Mx
Hy
460
700
Hình 6. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
4.3.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
Tải trọng thẳng đứng:
SD
N SD
2 N 1 ( bt n )xVb
= 9890.87+ (24.5 - 9.81) x 75.44 = 10999.08 kN.
Tải trọng ngang:
SD
H SD
2 H1 130 kN.
Mômen
SD
SD
M SD
2 M 1 H1 xH b = 1581 + 130x2 = 1841 kN.m
4.3.2. Trạng thái giới hạn cường độ
Tải trọng thẳng đứng:
N C2§ N1C§ (1.25x bt n )xVb
= 13969.85+ (1.25x24.5 - 9.81) x 75.44 = 15540.13 kN
Tải trọng ngang:
H 2CĐ H1CĐ 227,5 kN.
Mômen
Đàm Minh Anh
- 13 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
M C2§ M 1C§ H1C§ xH b = 2766.75 + 227.5 x 2 = 3221.75 kN.m
Bảng 4: Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng
kN
10999.08
15540.13
Tải trọng ngang
kN
130
227.5
Mômen
kN.m
1841
3221.75
Đàm Minh Anh
- 14 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
5. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I
5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc
Tính theo chương trình FB-Pier
Khai báo các thông số, chạy chương trình, được kết quả như sau:
**********************************************
***** Final Maximums for all load cases *****
**********************************************
Result Type
Value
Load Comb. Pile
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction
-0.5361E-01 KN
1
0
14
Max shear in 3 direction
-0.6795E+01 KN
1
0
28
Max moment about 2 axis -0.4549E+01 KN-M
1
0
6
Max moment about 3 axis 0.5631E-01 KN-M
1
0
14
Max axial force
-0.6493E+03 KN
1
0
3
Max torsional force
0.0000E+00 KN-M
0
0
0
Max demand/capacity ratio
0.2528E+00
1
0
3
Do đó: Nmax = 649.3 KN, vậy lấy giá trị là Nmax = 649.3 KN để kiểm toán.
5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:
Nmax + N Ptt
Trong đó:
Ptt: Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn
Nmax: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc, Nmax = 649.3KN
N: Trọng lượng bản thân cọc
Ta có: N = 0.45 x 0.45 x 29 x 24.5= 143.88 KN
Kiểm toán:
Nmax + N = 649.3 + 143.88 = 793.18 kN Ptt= 803,54 kN => Đạt
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc:
Vc QR gQg
Trong đó :
VC: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 15540,13 (kN)
QR: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc
g : Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Ta có: g 0.65
Qg: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, được xác định như sau
Với đất dính
Đàm Minh Anh
- 15 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Qg = min{ xTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương đương}
= min{Qg1; Qg2}
Ta có: Cao độ mặt đất sau xói là: - 2,2 m
Cao độ đáy bệ là
: - 0.5 m
Do vậy sau khi xói lở, đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất trên bề mặt là
mềm yếu, khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải được nhân với hệ số hữu
hiệu, lấy như sau:
= 0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính
= 1.00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính
Mà khoảng cách tim đến tim bằng
1200
2.67 lần đường kính cọc do đó ta nội
450
suy h :
0.65
1.2 2.5d
1 0.65 0.65 1.2 2.5 0.45 1 0.65 0.653
6d 2.5d
6 0.45 2.5 0.45
Xác định Qg1
Như đã xác định ở trên, sức kháng thân cọc danh định:
Qs = 1345.77 N
Sức kháng mũi cọc danh định:
Qp = 89.12 kN
Vậy, tổng sức kháng tính toán dọc trục của nhóm cọc trong đất sét:
Qg1 = n x (Qs + Qp) x = 28 x (1345,77 + 89.12) x 0.653 = 26235.53 kN
Xác định Qg2
Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác theo công thức:
Qg2 = 2X 2Y ZSu XYN CSu
Hình 8. Quy đổi
Trong đó :
kích thước nhóm cọc
X : Chiều rộng của nhóm cọc X = 3.1200 + 450 = 4050 mm = 4.05 m
Đàm Minh Anh
- 16 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Y : Chiều dài của nhóm cọc Y = 6.1200 + 450 = 7650 mm = 7.65 m
NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X
Z : Chiều sâu của khối đất dưới bệ cọc, Z = (-2.2) – (- 30.5) = 28.3m
Ta có:
Z 28.3
6.99 2.5
X 4.05
Do đó: N C 7.5.(1
0,2 X
0.2 4.05
) 7.5(1
) 8.29
Y
7.65
Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu của cọc
0.0157 9.1 0.0347 15.4 0.0489 3.3
SU
0.0302MPa
9.1 15.4 3.3
Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(Mpa). Su = 0.0489 Mpa
=> Qg2 = (2x4050+2x7650)x27800x0.0302 + 4050x7650x8.29x0.0489
= 32205420 N = 32205.42 kN
Vậy, Qg= min{Qg1; Qg2} = min {26918.54; 32205.42} kN = 26918.54 kN
Sức kháng dọc trục của nhóm cọc:
QR = g .Qg 0.65 26918.54 17497.05kN
=> QR =17497.05 > VC = 15540.13 (kN)
=> Đạt
Đàm Minh Anh
- 17 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
6. Kiểm toán móng theo TTGHSD
6.1. Xác định độ lún ổn định
6.1.1. Xác định ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu,
tính đến trọng tâm của lớp đất tính lún.
Với mục đích tính toán độ lún của nhóm cọc, tải trọng được giả định tác động lên
móng tương đương đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực (2D b/3) .Tải trọng
phân bố theo đường 2:1 theo móng tương đương như hình vẽ.
Hình 9. Mô hình quy đổi sang móng tương đương
Db là tính từ lớp đất chịu lực, theo tài liệu khảo sát địa chất lớp 1 là lớp xấu, chỉ có lớp
2, 3 là lớp tốt, lớp chịu lực
Độ sâu bắt đầu từ lớp 2 (lớp chị lực) (tức là từ lớp tốt) là: - 11.3 m
Như vậy ở đây Db= - 11.3 – (-30.5) = 19.2 m
2Db/3 = 12.8 m.
Như vậy móng tương đương nằm trong lớp 2, cách đáy lớp 2 là:
(15.40 - 12,8) = 2.6 m
Lớp đất tính lún ở bên dưới móng tương đương, có chiều dày như hình vẽ.
Đàm Minh Anh
- 18 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Hình 10. Phân chia các lớp tính lún
Ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu được xác định
như sau: 'o = z u
Trong đó : z : Ứng suất tổng
u : Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 2.0 m
hw : là độ sâu so với MNTN. hw= Zi + 2.0
Bảng 5: Ứng suất có hiệu các điểm do trọng lượng bản thân
Đàm Minh Anh
- 19 -
Đường Bộ K48
Thiết kế môn học Nền và Móng
Bộ môn Địa – kỹ thuật
Ứng suất (KN/m2)
Trọng
Điểm
Độ sâu
lượng thể
Zi
tích
(m)
i
A
B
C
D
E
E1
E2
E3
F
E4
E5
E6
E7
E8
E9
E10
16.3
16.3
18.8
18.8
18.8
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
0
11.30
24.10
25.40
26.70
27.7
28.7
29.7
30.35
30.7
31.7
32.7
33.7
34.7
35.7
36.7
Z i =
Ứng suất tổng
Zi+1-Zi
(m)
0
11.3
12.80
1.30
1.30
1
1
1
0.65
0.35
1
1
1
1
1
1
Áp lực nước Ứng suất có
lỗ rỗng
hiệu
o
u n .hw
n .( Z i 2) =
z
u
'
z
z
0
184.19
240.64
24.44
24.44
19.3
19.3
19.3
12.545
6.755
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.62
203.81
444.45
468.89
493.33
512.63
531.93
551.23
563.775
570.53
589.83
609.13
628.43
647.73
667.03
686.33
19.62
130.473
256.041
268.794
281.547
291.357
301.167
310.977
317.3535
320.787
330.597
340.407
350.217
360.027
369.837
379.647
0
73.337
188.409
200.096
211.783
221.273
230.763
240.253
246.4215
249.743
259.233
268.723
278213
287.703
297.193
306.683
Vậy, ứng suất có hiệu tại giữa các lớp đất tính lún là:
Lớp đất thứ 1: 'o1 = 200.096 kN/m2
Lớp đất thứ 2: 'o2 = 246.4215 kN/m2
6.1.2. Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra
Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ở trạng thái sử dụng gây ra
được xác định theo công thức sau :
'
V
F
F Atđ .Btđ ( B g 2.z i .tg ).( Lg 2.z i .tg )
Ta có :
tg
1
2
=> '
Đàm Minh Anh
V
(Bg zi )(L g zi )
- 20 -
Đường Bộ K48
- Xem thêm -