Phần 3 :
NỀN MÓNG
(30%)
Chương I : XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
1.1/Giới thiệu chung
Khi thiết kế nền móng , người thiết kế nhận được ( thu thập được ) số liệu về những chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất trong nền. Những số liệu này do người khảo sát địa chất công trình cung cấp và thường là người thiết kế có một bảng tổng hợp trong đó ghi rõ lỗ khoan , số thứ tự mẫu đất , độ sâu lấy mẫu và trị số các chỉ tiêu vật lý cũng như cơ học củ
49 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1586 | Lượt tải: 2
Tóm tắt tài liệu Thiết kế cao ốc văn phòng 03 Thái Văn Lung, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
a từng mẫu . Xem xét các số liệu về một chỉ tiêu của từng lớp đất người ta phân biệt:
-Chỉ tiêu riêng : là trị số của một đặc trung cơ học hoặc vậy lý của đất xác định theo một mẫu thí nghiệm ( hoặc có thể nói là xác định cho riêng một điểm nào đó của lớp đất)
-Chỉ tiêu tổng quát : là trị số của một đặc trung cơ học , vật lý nào đó của lớp đất chung cho toàn bộ lớp đất
-Chỉ tiêu tính toán : là trị số của một đặc trưng cơ học , vật lý nào đó của lớp đất dùng trong tính toán thiết kế nền móng như một hằng số vật lý
-Thiết lập các trị tiêu chuẩn và trị tính toán các đặc trưng của đất theo kết quả thí nghiệm trực tiếp
-Trị tiêu chuẩn Atc các đặc trưng của đất theo thí nghiệm trực tiếp trong phòng thí nghiệm và hiện trường (trừ ctc và φtc) được xác định theo công thức :
Trong đó : Ai : trị số riêng của đặc trưng
n: số lần thí nghiệm của đặc trưng
-Trị tiêu chuẩn của ctc, φtc là hai thông số của liên hệ bậc nhất sức chống cắt của đất và áp lực nén , do đó trị tiêu chuẩn của chúng được xác định theo phương pháp bình phương bé nhất
+Trong mỗi thí nghiệm , ở từng áp lực pi ta xác định được các trị số sức chống cắt của đất là . Ta xây dựng đường biểu diễn sức chông cắt giới hạn đại diện chung cho cả tập hợp , các thông số của nó là ctc, φtc , tại áp lực nén pi sức chống cắt của đất theo đường đại diện này là pitgφtc+ctc. Tổng các chênh lệnh gữa đường sức chống cắt giới hạn đại diện mà ta xây dưng với số liệu thí nghiệm là :
+Vì các chênh lệch nằm hai phía của đường đại diện , để tránh cho tổng chênh lệch khỏi bằng không , ta bình phương nó lên ( khử dấu trừ ) và xét lượng
Điều kiện để đường biểu diển sức chống cắt giới hạn đại diện mà ta xây dựng đảm bảo tính chất đại diện tốt nhất là lượng Z nhỏ nhất . Muốn vậy các đạo hàm của Z theo các thông số tgφtc và ctc phải bằng 0
=0
=0
Giải hai phương trình đó ta xác định được trị sô tiêu chuẩn ctc,tgφtc
Trong đó : với n là số lần thí nghiệm đại lượng
-Trị tính toán Att : mọi tính toán về nền phải được thực hiện với chỉ tiêu tính toán của đấy được xác định theo công thức
trong đó kđ : hệ số an toàn đối với đất
Hệ số kđ được xác định như sau :
Trong đó : chỉ số độ chính xác của trị số trung bình xác định theo những đặc trưng của tập hợp thống kê
+Theo TCXD45-78[9] qui định : trong mọi tính toán nền móng , mọi chỉ tiêu đều phải dùng trị số tính toán . Nhưng đối với trị tính toán về trọng lượng thể tích γ,
lực dính c, góc ma sát trong φ thì , còn các chỉ tiêu khác thì cho phép lấy kđ=1 (nghỉa là chỉ tiêu tính toán bằng chỉ tiêu tiêu chuẩn )
+Chỉ số độ chính xác khi đánh giá trị số trung bình các đặc trưng của đất được xác định theo công thức :
Đối với c và tgφ :
Đối với γ :
Trong đó : tα : hệ số phu thuộc xác suất α đã chọn phụ thuộc vào số bậc tự do của tập hợp thống kê ( bằng n-1 cho γ và các chỉ tiêu độc lập khác , n-2 cho c và φ tra bảng 1-1 trang 11 [10]
: hệ số biến thiên ( hay hệ số biên động của tập hợp thống kê )
n: số lượng mẫu (số liệu ) đưa vào tập hợp thống kê
-Xác suất tin cậy α của các trị tính toán các đặc trưng của đất được lấy tùy thuộc vào nhóm trạng thái giới hạn
+Tính nền theo cường độ (TTGH I ) chọn α=0.95
+Tính nền theo biến dạng (TTGH II) chọn α=0.85
Vậy :
+Đối với γ và các chỉ tiêu độc lập khác ta có Att=Atc
+Đối với c và φ ta có Att=Atc
-Sai số toàn phương trung bình của đặc trưng σ
+Đối với γ :
+Đối với c và φ : ( trị số trung bình được xác định theo phương pháp bình
phương nhò nhất ) nên độ lệch của chúng tính qua độ lệch
theo công thức
Trong đó : được tính bằng công thức
1.2/Tiến hành thống kê
1.2.1/Tính cho lớp 1
Các chỉ tiêu cơ lý của đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
1.0-1.2
1.423
2.61
78.8
54.7
24.1
2.279
3.0-3.2
1.554
2.617
63.1
52.9
23.3
1.746
5.0-5.2
1.395
2.593
86.7
56.9
24.7
2.471
7.0-7.2
1.392
2.6
85.1
57.2
25
2.457
II
2.0-2.2
1.434
2.607
78.6
56.1
24.4
2.247
4.0-4.2
1.503
2.619
64.3
51.9
23
1.862
6.0-6.2
1.526
2.593
61.6
52.4
23.4
1.747
1.461
2.606
74.03
54.6
24
2.116
Trừ γ tất cả các chỉ tiêu khác có trị số tính toán bằng trị số tiêu chuẩn
Với γ hệ số kđ ta tiếp tục tính
thứ tự mẩu
γi
γtb
γtb- γi
(γtb- γi)2
1
1.423
1.461
0.04
0.0014
2
1.554
-0.09
0.0087
3
1.395
0.07
0.0044
4
1.392
0.07
0.0048
5
1.434
0.03
0.0007
6
1.503
-0.04
0.0018
7
1.526
-0.07
0.0042
tổng
0.0259
==0.07
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=7-1=6 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.94 vậy
γItt= =1.461
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=7-1=6 tra bảng 1.1 trang 11 [5] ta có t α =1.13 vậy
γIItt= =1.461
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ . Ở đây ta có 6 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy có tất cả 6x3=18 trị số thí nghiệm . Thực hiện các tính toán phụ
n
i
pi
pi 2
i pi
1
0.102
1
1
0.102
2
0.11
2
4
0.22
3
0.118
3
9
0.354
4
0.097
1
1
0.097
5
0.103
2
4
0.206
6
0.11
3
9
0.33
7
0.099
1
1
0.099
8
0.106
2
4
0.212
9
0.113
3
9
0.339
10
0.103
1
1
0.103
11
0.111
2
4
0.222
12
0.119
3
9
0.357
13
0.107
1
1
0.107
14
0.115
2
4
0.23
15
0.124
3
9
0.372
16
0.109
1
1
0.109
17
0.119
2
4
0.238
18
0.128
3
9
0.384
Tổng
1.993
3.6
0.84
4.081
Ta có =216
=kG/cm2
=0.079 radian
Để xác định ctt, φtt cần xác định độ lệch của chúng. Tính các đại lượng phụ
n
i
pi
pitgφtc+ctc
(pitgφtc+ctc )- i
[(pitgφtc+ctc)- i]
1
0.102
1
0.058
-0.044
0.0019227
2
0.11
2
0.100
-0.010
0.0001090
3
0.118
3
0.141
0.023
0.0005274
4
0.097
1
0.058
-0.039
0.0015092
5
0.103
2
0.100
-0.003
0.0000118
6
0.11
3
0.141
0.031
0.0009589
7
0.099
1
0.058
-0.041
0.0016686
8
0.106
2
0.100
-0.006
0.0000415
9
0.113
3
0.141
0.028
0.0007821
10
0.103
1
0.058
-0.045
0.0020113
11
0.111
2
0.100
-0.011
0.0001309
12
0.119
3
0.141
0.022
0.0004825
13
0.107
1
0.058
-0.049
0.0023861
14
0.115
2
0.100
-0.015
0.0002384
15
0.124
3
0.141
0.017
0.0002878
16
0.109
1
0.058
-0.051
0.0025855
17
0.119
2
0.100
-0.019
0.0003780
18
0.128
3
0.141
0.013
0.0001681
[(pitgφtc+ctc)- i]2=0.0004975
=0.0056
Tính các độ lệch của c, φ
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=18-2=16 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.75 vậy
cttI=ctctα.σc=0.0951.75x0.0035=0.0950.0061
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.0791.75x0.016=0.0790.028
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=18-2=16 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.07 vậy
ctt1=ctctα. σc =0.0951.07x0.0035=0.0950.0037
tgφtt=tgφtc tα. σγ =0.00791.07x0.016=0.0790.017
1.2.2/Tính cho lớp 2
Chỉ tiêu cơ lý của đất
hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
9.0-9.2
1.911
2.692
25.7
34.7
17.8
0.771
11.0-11.2
1.949
2.69
25.2
38.8
18.6
0.728
II
8.0-8.2
1.932
2.693
24.9
33.7
17.8
0.741
10.0-10.2
1.932
2.689
24.7
34
18
0.736
1.931
2.691
25.1
35.3
18.1
0.744
Tương tự như lớp đất thứ 1 ta có:
+0.02
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 . Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =2.35 vậy
γtt= =1.931
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 . Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.25 vậy
γtt= =1.931
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có
=54
ctc=0.286 kG/cm2
tgφtc=0.2303 radian
σ=0.033
σc=0.0287
σtgφ=0.0154
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.9 vậy
cttI=ctctα. σc =0.2861.9x0.0287=0.2860.054
TgφItt=tgφtc tα. σγ =0.23031.9x0.0154=0.23030.03
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.12 vậy
cttII=ctctα. σc =0.2861.12x0.0287=0.2860.032
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.23031.12x0.0154=0.23030.017
1.2.3/Tính cho lớp 3
Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
13.0-13.2
1.836
2.681
31.7
39
18.3
0.923
15.0-15.2
1.884
2.684
30.4
39.3
18.5
0.857
17.0-17.2
1.826
2.68
32.4
38.2
18
0.943
19.0-17.2
1.821
2.682
31.8
38.5
19
0.941
21.0-21.2
1.907
2.685
27.5
34.7
18.1
0.795
23.0-23.2
1.945
2.688
24.5
33.2
17.7
0.721
II
12.0-12.2
1.902
2.685
27.5
37.3
17.8
0.8
14.0-14.2
1.892
2.683
28.8
37.6
18
0.826
16.0-16.2
1.872
2.682
29.7
37.9
18.3
0.859
18.0-18.2
1.824
2.68
33.4
38.9
18.7
0.96
20.0-20.2
1.904
2.672
23.9
24.1
18
0.738
22.0-22.4
1.896
2.683
28.6
38
18.2
0.82
24.0-24.2
1.904
2.686
27.9
37.7
17.9
0.804
1.878
2.682
29.085
36.492
18.192
0.845
+0.04
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 .
Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.78 vậy
γtt= =1.878
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 .
Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.08 vậy
γtt= =1.878
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp I ta có
=726
ctc=0.172 kG/cm2
tgφtc=0. 2 radian
σ=0.194
σc=0.089
σtgφ=0.0413
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=33-2=31 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.7 vậy
cttI=ctctα. σc =0.1721.7x0.089=0.1720.15
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0. 21.7x0.0413=0. 20.07
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=33-2=31 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy
cttII=ctctα. σc =0.3751.05x0.089=0.1720.093
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0. 21.05x0.0413=0. 20.04
1.2.4/Tính cho lớp 4
Chỉ tiêu cơ lý của đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
25.0-25.2
1.955
2.665
23.6
không dẻo
0.685
27.0-27.2
1.941
2.668
23.4
không dẻo
0.696
29.0-29.2
1.942
2.667
23.2
không dẻo
0.692
31.0-31.2
1.97
2.66
21.4
không dẻo
0.639
II
26.0-26.2
1.897
2.664
26.9
không dẻo
0.782
28.0-28.2
1.936
2.666
24.5
không dẻo
0.714
30.0-30.2
1.935
2.667
25
không dẻo
0.723
32.0-32.2
1.953
2.664
22.5
không dẻo
0.671
34.0-34.2
1.962
2.66
22.4
không dẻo
0.659
36.0-36.2
1.976
2.661
21.9
không dẻo
0.642
1.947
2.664
23.5
0.000
0.69
+0.02
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 .
Với n=10-1=9 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.83 vậy
γtt= =1.947
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 .
Với n=10-1=9 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.1 vậy
γtt= =1.947
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có
=600
ctc=0.027 kG/cm2
tgφtc=0.5431 radian
σ=0.057
σc=0.0277
σtgφ=0.0128
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=30-2=28 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.704 vậy
cttI=ctctα. σc =0.0271.704x0.0277=0.0270.047
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.54311.704x0.0218=0.54310.022
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=30-2=28 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy
cttII=ctctα σc =0.0271.05x0.0277=0.0270.029
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.54311.05x0.0128=0.54310.013
1.2.5/Tính cho lớp 5
Chỉ tiêu cơ lý của đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
33.0-33.2
1.936
2.687
25.3
34
18.2
0.739
35.0-35.2
1.92
2.685
25
33.7
17.7
0.748
37.0-37.2
1.912
2.681
25.6
33.9
17.6
0.761
II
38.0-38.2
1.95
2.68
23
31.2
17
0.691
1.93
2.683
24.725
33.2
17.625
0.735
+0.02
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 .
Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =2.35 vậy
γtt= =1.93
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 .
Với n=4-1=3 tra bảng 1.1 trang 11 [5] ta có t α =1.25 vậy
γtt= =1.93
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có
=54
ctc=0.236 kG/cm2
tgφtc=0.243 radian
σ=0.12
σc=0.11
σtgφ=0.0492
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.9vậy
cttI=ctctα. σc =0.2361.9x0.11=0.2360.209
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.24311.9x0.0492=0.24310.09
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=9-2=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.12 vậy
cttII=ctctα. σc =0.2361.12x0.11=0.2360.123
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.2431.12x0.0492=0.055=0.2430.055
1.2.6/Tính cho lớp 6
Chỉ tiêu cơ lý của đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
39.0-39.2
1.915
2.667
25.5
không dẻo
0.748
41.0-41.2
1.924
2.665
24.3
không dẻo
0.722
43.0-43.2
1.924
2.666
24
không dẻo
0.718
45.0-45.2
1.937
2.664
23.6
không dẻo
0.7
47.0-47.2
1.948
2.665
23
không dẻo
0.682
49.0-49.2
1.96
2.666
22.3
không dẻo
0.663
51.0-51.2
1.964
2.66
23
không dẻo
0.668
53.0-53.2
1.956
2.665
23.2
không dẻo
0.678
55.0-55.2
1.958
2.66
22.6
không dẻo
0.666
II
40.0-40.2
1.939
2.667
23.6
không dẻo
0.702
42.0-42.2
1.949
2.667
22.8
không dẻo
0.681
44.0-44.2
1.945
2.665
23.4
không dẻo
0.691
46.0-46.2
1.967
2.664
23.7
không dẻo
0.675
48.0-48.2
1.961
2.666
22.2
không dẻo
0.661
50.0-50.2
1.958
2.665
22.5
không dẻo
0.668
52.0-52.2
1.972
2.667
21.7
không dẻo
0.646
54.0-54.2
1.961
2.66
22.4
không dẻo
0.664
56.0-56.2
1.967
2.668
22
không dẻo
0.655
58.0-58.2
1.964
2.665
22.8
không dẻo
0.667
60.0-62.2
1.973
2.661
22.1
không dẻo
0.647
62.0-62.2
1.955
2.663
22.4
không dẻo
0.668
1.952
2.665
23.005
0.000
0.680
+0.02
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 .
Với n=21-1=20 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.72 vậy
γtt= =1.952
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 .
Với n=21-1=20 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.06 vậy
γtt= =1.952
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có
=2646
ctc=0.033 kG/cm2
tgφtc=0.539radian
σ=0.091
σc=0.03
σtgφ=0.014
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=63-2=61 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.67 vậy
cttI=ctctα. σc =0.0331.67x0.03=0.0330.05
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.5391.67x0.014=0.5390.023
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=63-2=61 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy
Ctt1I=ctctα. σc =0.0331.05x0.03=0.0330.0315
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.5391.05x0.014=0.5390.0147
1.2.7/Tính cho lớp 7
Chỉ tiêu cơ lý của đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
57.0-57.2
1.955
2.667
22.6
không dẻo
0.679
59.0-59.2
1.977
2.666
22.2
không dẻo
0.648
61.0-61.2
1.969
2.66
22.3
không dẻo
0.652
63.0-63.2
1.981
2.665
22
không dẻo
0.641
65.0-65.2
1.981
2.666
21.7
không dẻo
0.638
II
64.0-64.2
1.959
2.664
23.7
không dẻo
0.682
66.0-66.2
1.954
2.667
22.9
không dẻo
0.677
68.0-68.2
1.964
2.665
24
không dẻo
0.682
1.968
2.665
22.675
0.000
0.662
+0.01
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 .
Với n=8-1=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.9 vậy
γtt= =1.968
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 .
Với n=8-1=7 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.12 vậy
γtt= =1.968
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1 ta có
=384
ctc=0.031 kG/cm2
tgφtc=0.56radian
σ=0.038
σc=0.02
σtgφ=0.0094
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=24-2=22 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.704 vậy
cttI=ctctα. σc =0.0311.704x0.02=0.0310.034
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.561.704x0.0094=0.560.016
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=24-2=22 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.06 vậy
Ctt1I=ctctα. σc =0.0310.106x0.02=0.0310.02
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.561.06x0.0094=0.560.01
1.2.8/Tính cho lớp 8
Chỉ tiêu cơ lý của đất
Hố khoan
Z(m)
γ(t/m3)
(t/m3)
W(%)
Wnh(%)
Wd(%)
ε 0
I
67.0-67.2
1.982
2.661
21
không dẻo
0.625
69.0-69.2
1.957
2.663
22.3
không dẻo
0.664
71.0-71.2
1.982
2.662
21.8
không dẻo
0.636
73.0-73.2
1.99
2.66
20.9
không dẻo
0.616
75.0-75.2
1.978
2.661
21
không dẻo
0.628
77.0-77.2
2.017
2.662
19.3
không dẻo
0.574
79.8-80.0
2.045
2.66
18.5
không dẻo
0.541
II
70.0-70.2
1.97
2.662
22.6
không dẻo
0.657
72.0-72.2
1.978
2.66
22.3
không dẻo
0.645
74.0-74.2
1.98
2.661
22.1
không dẻo
0.641
76.0-76.2
1.989
2.661
21.7
không dẻo
0.629
78.0-78.2
2.054
2.664
18.4
không dẻo
0.535
79.8-80.0
2.052
2.66
17.2
không dẻo
0.519
1.998
2.661
20.700
0.000
0.608
+0.03
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất chọn α=0.95 .
Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.78 vậy
γtt= =1.998
+Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai chọn α=0.85 .
Với n=13-1=12 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.08 vậy
γtt= =1.998
-Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ tương tự như lớp 1ta có
=10.14
ctc=0.039 kG/cm2
tgφtc=0.594radian
σ=0.048
σc=0.02
σtgφ=0.0094
+Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo cường độ) chọn α=0.95 . Với n=39-2=37 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.69 vậy
cttI=ctctα. σc =0.0391.69x0.02=0.0390.033
tgφItt=tgφtc tα. σγ =0.5941.69x0.0094=0.5940.016
+ Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng) chọn α=0.85 . Với n=39-2=37 tra bảng 1.1 trang 11 [10] ta có t α =1.05 vậy
cttII=ctctα. σc =0.0391.05x0.02=0.0390.021
tgφttII=tgφtc tα. σγ =0.5941.05x0.0094=0.5940.01
MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
1.3/Tổng hợp kết quả thống kê
+Lớp số 1 : Bùn sét màu xám đen , trạng thái chảy, lớp đất 1 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 0.58.9m , hố khoan 2: 0.57.5m, bề dày trung bình 7.7m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =74%
Dung trọng tự nhiên: γI =1.413g/cm3
γII =1.433g/cm3
Lực dính đơn vị : CI =0.0889KG/cm2
CII =0.0913KG/cm2
Góc ma sát trong : φI =2.92o
φII =3.55o
+Lớp số 2 : Sét , sét pha lẫn sạn sỏi laterit màu xám nâu đỏ .Trạng thái dẻo cứng. Lớp đất số 2 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 8.912.8 m , hố khoan 2: 7.510.5m, bề dày trung bình 3.5m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =25.1%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.91g/cm3
γII =1.1.92g/cm3
Lực dính đơn vị: CI =0.232KG/cm2
CII =0.254KG/cm2
Góc ma sát trong: φI =11.33o
φII =12o
+Lớp số 3 : Sét , sét pha xen kẹp màu đen đốm vàng. Trạng thái dẻo. Lớp đất số 3 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 12.824.0 m , hố khoan 2: 10.524.5m, bề dày trung bình 12.6 m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =29.1%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.859g/cm3
γII =1.866g/cm3
Lực dính đơn vị: CI =0.02KG/cm2
CII =0.079KG/cm2
Góc ma sát trong: φI =7.4o
φII =9o
+Lớp số 4 : Cát mịn đến thô lẫn ít bột sét , sỏi nhỏ màu vàng , xám vàng . Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 4 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 24.032.5 m , hố khoan 2: 24.537.0m, bề dày trung bình 10.5 m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =23.5%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.935g/cm3
γII =1.94g/cm3
Lực dính đơn vị: CI =0.02KG/cm2
CII =0.002KG/cm2
Góc ma sát trong: φI =27.3o
φII =27.9o
+Lớp số 5 : Sét pha màu xám vàng . Trạng thái dẻo cứng . Lớp đất số 5 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 32.537.4 m , hố khoan 2: 37.038.3m, bề dày trung bình 3.1 m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =24.7%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.91g/cm3
γII =1.92g/cm3
Lực dính đơn vị: CI =0.027KG/cm2
CII =0.113KG/cm2
Góc ma sát trong: φI =8.7o
φII =10.64o
+Lớp số 6 : Cát mịn thô lẫn ít bột sét màu xám vàng , xám nâu , nâu vàng .Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 6 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 37.456.0 m , hố khoan 2: 38.363.8m, bề dày trung bình 22.0 m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =23.0%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.9445g/cm3
γII =1.947g/cm3
Lực dính đơn vị: CI =0.017KG/cm2
CII =0.0015KG/cm2
Góc ma sát trong: φI =27.3o
φII =27.6o
+Lớp số 7 : Cát mịn , trung xen lẫn ít bột màu nâu đỏ , xám nâu .Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 7 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 56.065.5 m , hố khoan 2: 63.868.5m, bề dày trung bình 7.1 m có các đặc trưng cơ lý như sau
Độ ẩm tự nhiên : W =22.7%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.961g/cm3
γII =1.964g/cm3
Lực dính đơn vị : CI =.0030KG/cm2
CII =0.011KG/cm2
Góc ma sát trong : φI =28.54o
φII =28.8o
+Lớp số 8 : Cát mịn , trung xen lẫn ít bột màu nâu đỏ , xám nâu .Trạng thái chặt vừa . Lớp đất số 8 xuất hiện tại các hố khoan ở độ sâu như sau : Hố khoan 1: 65.580.0 , hố khoan 2: 68.580.0m, bề dày trung bình 13.0 m có các đặc trưng cơ lý như sau :
Độ ẩm tự nhiên : W =20.7%
Dung trọng tự nhiên : γI =1.983g/cm3
γII =1.989g/cm3
Lực dính đơn vị : CI =0.006KG/cm2
CII =0.018KG/cm2
Góc ma sát trong : φI =30o
φII =30.28o
1.4/Đánh giá tính năng xây dựng của các lớp đất
Trong phạm vi chiều sâu các hô khoan , nền đất được cấu tao thành 8 lớp tại đây có mức độ thuận lợi cho xây dựng như sau
+Lớp số 1 : Bùn sét màu xám đen , trạng thái chảy . lớp đất này không thuận lợi cho việc xây dựng các công trình
+Lớp đất 2 : Sét , sét pha cát lẫn sỏi laterit màu xám nâu vàng , trạng thái dẻo cứng. đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng vừa và nhỏ
+Lớp số 3: Sét , sét pha xen kẹp màu xám đen đốm vàng , trạng thái dẻo mềm. Đây là lớp đất thuận lợi cho các công trình có tải trọng nhỏ
+Lớp số 4 : Cát mịn đến thô lẩn ít bột sét sỏi màu nâu vàng, xám vàng . Đây là lớp đất thuận lợi cho xây dựng các công trình có tải trọng vừa và lớn
+ Lớp số 5 : Sét pha màu xám , dẻo cứng . Lớp đất này thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng trung bình
+ Lớp số 6 : Cát mịn thô xen kẹp lẫn ít bột sét màu vàng xám , xám nâu , nâu vàng , trạng thái chặt vừa . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn
+ Lớp số 7 : Cát mịn trung lẫn ít bột màu nâu đỏ , trạng thái chặt vừa . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn
+ Lớp số 8 : Cát trung lẫn ít bột sỏi nhỏ màu nâu đỏ , xám vàng , trạng thái chặt vừa đến chặt . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn đến rất lớn
1.5/Phân tích , lựa chọn phương án móng
-Việc phân tích lựa chọn phương án móng cho hà cao tầng phụ thuộc vào những đặc điểm sau đây:
+Điều kiện địa chất nơi xây dựng công trình , trong đồ án này điều kiện địa chất tương đối xấu, lớp đấy yếu tương doi061 dày , lớp đất tốt nằm khá sâu
( lớp 6,7)
+Qui mô công trình , công trình tương đối cao , tải trọng lớn
-Từ các đặc điểm trên ta thấy phương án móng nông không hợp lý cho nhà cao tầng . Như vậy còn phương án móng sâu
Móng cọc đóng : móng cọc đóng thường gây ra chấn động , ảnh hưởng đến các công trình lân cận nên không sử dụng trong thành phố
Móng cọc ép : móng cọc ép có các ưu điểm là dễ thi công , giá thành rẻ , không đòi hỏi công nghệ phức tạp , dễ kiểm tra chất lượng cọc . Tuy nhiên do hạn chế về thiết bị ép cọc nên sức chịu tải cọc ép thường không lớn , đối với công trình có tải trọng lớn sử dụng móng cọc ép thường có số lượng cọc nhiều nên cọc ép thường sử dụng ở các công trình có tải trọng trung bình . Trong đồ án này do công trình có tải trọng lớn nên không sử dụng móng cọc ép
Móng cọc barette : Ở nước ta móng cọc barette còn chưa phổ biến vì thi công cọc barette cần thiết bị chuyên dùng , phức tạp , đặc biệt giá thành cao
Móng cọc khoan nhồi :
-Những ưu điểm của cọc khoan nhồi :
+Cọc khoan nhồi có sức chịu tải lớn do có đường kính lớn và độ sâu lớn
+Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh , thích hợp xây chen ở các đô thị , khắc phục được nhược điểm của loại cọc đóng trong điều kiện này
+Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa
+Lượng cốt thép bố trí trong cọc nhồi thường ít hơn trong cọc đóng
+Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng
-Nhược điểm của cọc khoan nhồi
+Khó kiểm tra chất lượng cọc khi đổ bê tông
+Đòi hỏi thiết bi , đội ngũ thi công chuyên nghiệp
+Dễ bị sập thành hố khoan
Với sự phân tích trên ta thấy phương án cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả cho nhà có tải trọng lớn do đó trong đồ án này chọn phương án thiết kế cọc khoan nhồi
Chương II : THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI
Theo TCXD 205:1998 [11], cọc và móng cọc được thiết kế theo các trạng thái giới hạn . Trạng thái giới hạn của móng cọc được phân thành hai nhóm :
Nhóm thứ nhất gồm các tính toán:
+Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền
+Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc
+Độ ổn định của của cọc và móng
Nhóm thứ hai gồm các tính toán:
+Độ lún của nền cọc và móng
+Chuyển vị ngang của cọc và móng
+Hình thành vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép
2.1/Móng A-3
2.1.1/Nội lực từ bên trên truyền xuống
Tải trọng
Giá trị tiêu chuẩn
Giá trị tính toán
Mx(KNm)
19.33
22.23
My(KNm)
246.1
283
N(KN)
8496.88
9771.41
Qx(KN)
32.17
37
Qy(KN)
90.4
103.97
5.1.2/Sơ bộ chọn kích thước
-Chọn cọc nhồi có đường kính 1m mũi cọc nằm trong lớp đất số 6 ở độ sâu 40m
-Dùng bê tông cọc có cấp độ bền B25 có Rb=14.5Mpa . Diện tích cốt thép chọn sơ bộ 20Ø16 có As=4020mm2 có hàm lượng μ=0.512%( thỏa theo TCXD 205:1998 μ>0.4 0.65%)
2.1.2/Tính khả năng chịu tải của cọc
a/Theo vật liệu làm cọc
-Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc, P, theo TCVN 205:1998 được xác định theo công thức :
P= (RuA+RanFa)
Trong đó:
-Ru-Cường độ tính toán của cọc nhồi , xác định như sau :
+Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, Ru=R/4.5 nhưng không lớn hơn 60 kg/cm2 .
+Đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khoan khô , Ru=R/4 nhưng không lớn hơn 70 kg/cm2
Dùng bê tông B25 nên Ru= 60 kg/cm2
-A-Diện tích tiết diện ngang của cọc , A=3.14x10002/4= 785000(mm2)=7850(cm2)
-Fa-Diện tích tiết diện cốt thépdọc trục, Fa=4020mm2
-Ran-Cường độ tính toán của cốt thép , xác định như sau :
+Đối với thép nhỏ hơn Ø28, Ran=Rc/1.5 nhưng không lớn hơn 2200(kg/cm2)
+Đối với cốt thép lớn hơn Ø28, Ran=Rc/1.5 nhưng không lớn hơn 2000(kg/cm2)
-Rc-Giới hạn chảy của cốt thép
Dùng cốt thép AII có Rc=4000(kg/cm2) ,Ran=Rc/1.5=4000/1.5 =2666.67(kg/cm2) Ran=2200 (kg/cm2)
P=60x7850+2200x40.20)=559440(kg)=5594.44(KN)
b/Theo đất nền
-Sức chịu tải của cọc bao gồm hai thành phần : ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc
Qu=Qs+Qp=Asfs+Apqp
Trong đó:
Qu-Sức chịu tải cực hạn của cọc
Qs-Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên
Qp-Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc
fs-Ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất
qp-Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc
As-Diện tích của mặt bên cọc
Ap-diện tích mũi cọc
-Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức
+Ma sát trên đon vị diện tích mặt bên cọc fs tính theo công thức
fs=ca+σvKstgφa
Trong đó
ca-lực dính giữa cọc và đất ; ca=0.8c
φa-Góc ma sát giữa cọc và đất ; φa=0.8φ
σv-Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tính tại giữa lớp đất σv=
Ks-Hệ số áp lực ngang trong đất ; Ks=1.3x(1-sin φ)
Lớp 1 có l1=4.9m , z1=5.25m
ca=0.8c=0.8x8.89=7.112(kpa)
φa=0.8φ=0.8x2.92=2.336o
ks=1.3(1-sin2.92)=1.233
σv=(14.13-10)5.25=21.68(kpa)
fs=7.112+21.68x1.233xtg(2.336)=8.2(kpa)
Lớp 2 có l2=3.5m , z3=9.45m
ca=0.8c=0.8x23.2=18.56(kpa)
φa=0.8φ=0.8x11.33=9.064o
ks=1.3(1-sin11.33)=1.04
σv=(14.13-10)7.7+(19.1-10)1.75=47.7(kpa)
fs=18.56+47.7x1.04xtg(9.064)=26.5(kpa)
Lớp 3 có l3=12.6m , z3=17.5m
ca=0.8c=0.8x2=1.6(kpa)
φa=0.8φ=0.8x7.4=5.92o
ks=1.3(1-sin7.4)=1.13
σv=(14.13-10)7.7+(19.1-10)3.5+ (18.59-10)6.3= 82.05(kpa)
fs=1.6+82.05x1.13xtg(5.92)=11.21(kpa)
Lớp 4 có l1=10.5m , z1=29.05m
ca=0.8c=0.8x2=1.6(kpa)
φa=0.8φ=0.8x27.3=21.84o
ks=1.3(1-sin27.3)=0.7
σv=(14.13-10)7.7 + (19.1-10)3.5 + (18.59-10)12.6 + +(19.35-10)5.25= 220.97(kpa)
fs=1.6+220.97x0.7xtg(21.84)=63.6(kpa)
Lớp 5 có l1=3.1m , z1=35.85m
ca=0.8c=0.8x2.7=2.16(kpa)
φa=0.8φ=0.8x8.7=6.96o
ks=1.3(1-sin8.7)=1.1
σv=(14.13-10)7.7 + (19.1-10)3.5 + (18.59-10)12.6 + +(19.35-10)10.5+(19.1-10)1.3= 281.89(kpa)
fs=2.7+281.89x1.1xtg(6.96)=40.55(kpa)
Lớp 6 có l1=7.6m , z1=38.7m
ca=0.8c=0.8x1.7=1.36(kpa)
φa=0.8φ=0.8x27.3=21.84o
ks=1.3(1-sin27.3)=0.7
σv=(14.13-10)7.7 + (19.1-10)3.5 + (18.59-10)12.6 + +(19.35-10)10.5+(19.1-10)3.1+(19.45-10)1.3 = 310.55(kpa)
fs=1.36+310.55x0.7xtg(21.84)=88.5(kpa)
Vậy :Qs=Asfs== 3.14 ( 4.9x8.2 + 3.5x26.5 +12.6x 11.21 + 10.5x63.6+ 40.55 x 3.1+88.5*2.6 ) =4075 (KN)
+Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc ,qp, tính theo công thức:
qp=0.75β(γI’ dpAok +α γILBok)
Trong đó
β, Aok, α , Bok-Hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A 6 phụ lục A TCVN-205:1998
γI’-Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất, KN/m3,ở phía dưới mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước)
γI-Trị tính toán trung bình (theo các lớp đất) của trọng lượng thể tích đất,KN/m3,nằm phía trên mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước)
dp-đường kính tiết diện cọc
L-Chiều dài cọc, m
Ta có mũi cọc đặt vào lớp 4 có φ=27.3o
Aok=18.37
Bok=34.705
α =0.548
β=0.23
Tính trọng lượngthể tích trung bình theo các lớp đất nằm trên mũi cọc
γI=[(14.13-10)x7.7+(19.1-10)x3.5+(18.59-10)12.6 + (19.35-10) x8.2]/32 = 7.77(KN/m2)
Vậy qp=0.75x0.23[(19.3510)x1x18.37+0.548x7.77x28x34.705)= =743.4(kpa)
Qp=3.14x743.4=2334.3 (KN)
Khả năng chịu tải cực hạn của cọc là:
Qu= Qs+Qp=4075+2334.3=6409.3(KN)
-Xác định sức chịu tải cho phép của cọc
(với ktc=1.4 – theo TCXD 205:998)
Chọn Qa=4000(KN)
-Xác định số sơ bộ lượng cọc theo công thức
Chọn 4 cọc bố trí như ._.