Đồ án nền móng thống kê địa chất

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT...3

1.1. Lý thuyết thống kê địa chất...3

1.1.1. Xử lý thống kê địa chất để tính tốn nền móng...3

1.1.2. Phân chia đơn nguyên địa chất...3

a) Hệ số biến động...3

b) Qui tắc loại trừ các sai số...3

c) Đặc trưng tiêu chuẩn...5

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG ĐƠN...24

2.1. Số liệu nội lực tính tốn, tiêu chuẩn thiết kế...24

2.2. Thông số địa chất...24

2.3. Thông số vật liệu...24

2.4. Chọn chiều sâu đặt móng...24

2.5. Xác định kích thước móng...24

2.6. Kiểm tra kích thước móng đã chọn...26

2.7. Theo điều kiện biến dạng lún...27

2.8. Điều kiện gây trượt...29

2.9. Xác định chiều cao móng...31

2.10. Theo phương cạnh dài...32

2.11. Theo phương cạnh ngắn...33

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG BĂNG...35

3.1. Số liệu nội lực tính tốn, tiêu chuẩn...35

3.7. Kiểm tra kích thước móng...37

3.7.1. Theo điều kiện ổn định của đất nền...37

3.7.2. Theo điều kiện cường độ của đất nền...38

3.8. Theo điều kiện biến dạng lún...38

3.9. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện ngang của móng...42

4. Kiểm tra điều kiện chống cắt của cánh móng...42

5. Sơ đồ tính, biểu đồ lực cắt, biểu đồ Momen...43

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

6. Tính tốn và bố trí thép cho móng...50

6.1. Tính tốn và bố trí thép cho dầm móng...50

6.2. Tính tốn và bố trí thép cho bản móng...51

6.3. Tính tốn và bố trí cốt thép đai cho dầm móng...52

CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC...53

1. Số Liệu Tính Tốn...53

1.1. Nội lực tại chân cột...53

1.2. Nội lực tiêu chuẩn...53

3. Tính sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304:2014...54

3.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu...54

3.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền...55

3.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền...56

3.4. Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT...57

4. Xác định sức chịu tải thiết kế...58

5. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc...59

6. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc...59

7. Kiểm tra khả năng chịu tải (R ) dưới đáy móng khối qui ước<small>tc</small> 60 7.1. Xác định khối móng quy ước...61

7.2. Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất dưới khối móng quy ước 62 7.3. Tính lún cho khối móng quy ước...64

8. Kiểm tra xun thủng đài cọc...66

9. Tính tốn cốt thép cho đài móng...66

10. Kiểm tra cẩu, lắp cọc...67

10.1. Kiểm tra quá trình vận chuyển...68

10.2. Kiểm tra cọc trong q trình lắp dựng...68

10.3. Tính cốt thép móc treo...69

TÀI LIỆU THAM KHẢO...70

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TỐN

1.1. Lý thuyết thống kê địa chất

1.1.1. Xử lý thống kê địa chất để tính tốn nền móng

Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng hố khoan nhiều và số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn. Vấn đề đặt ra là những lớp đất này ta phải chọn được chỉ tiêu đại diện cho nền.

Ban đầu khi khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu, hạt độ mà ta phân chia thành từng lớp đất.

Theo TCVN 9362-2012 được gọi là một lớp địa chất cơng trình khi tập hợp các giá trị có đặc trưng cơ lý của nó phải có hệ số biến động đủ nhỏ. Vì vậy ta phải loại trừ những mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên địa chất.

Vậy thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng trong tính tốn nền móng.

1.1.2. Phân chia đơn nguyên địa chất a) Hệ số biến động

Chúng ta dựa vào hệ số biến động ν phân chia đơn nguyên. Hệ số biến động ν có dạng như sau:

ν = Trong đó: giá trị trung bình của một đặc trưng:

Ᾱ =

độ lệch toàn phương trung bình: σ =

với: Ai là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng. n là số lần thí nghiệm

b) Qui tắc loại trừ các sai số

Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động ν ≤ [ν] thì đạt cịn ngược lại thì ta phải loại trừ các số liệu có sai số lớn .

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

Trong đó [ν]: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong TCVN 9362-2012 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng.

Đặc trưng của đất Hệ số biến động [ν]

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

c) Đặc trưng tiêu chuẩn

Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất là giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ Ᾱ , (trừ lực dính đơn vị c và góc ma sát trong φ ).

Các giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong được thực hiện theo phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp σ và ứng suất tiếp cực hạn τ của các thí nghiệm cắt<small>i i </small> tương đương, τ = σ.tg +c.

Lực dính đơn vị tiêu chuẩn c và góc ma sát trong tiêu chuẩn φ <small>tctc</small> được xác định theo công thức sau:

= ) Với ∆ = d) Đặc trưng tính tốn

Nhằm mục đích nâng cao độ an toàn cho ổn định của nền chịu tải, một số tính tốn ổn định của nền được tiến hành với các đặc trưng tính tốn .

Trong TCVN 9362-2012, các đặc trưng tính tốn của đất được xác định theo cơng thức sau:

Trong đó: A : là giá trị đặc trưng đang xét <small>tc</small> kd : hệ số an tồn về đất

Với lực dính (c), góc ma sát trong (φ), trọng lượng đơn vị (γ) và cường độ chịu nén một trục tức thời có hệ số an tồn đất được xác định

Với trọng lượng riêng γ và cường độ chịu nén một trục Rc

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

Trong đó: t hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy α<small>α</small> Khi tính nền theo biến dạng thì α = 0.85 Khi tính nền theo cường độ thì α = 0.95 Lưu ý:

- Để tìm trị tiêu chuẩn và trị tính tốn c và cần phải xác định khơng φ nhỏ hơn 6 giá trị đối với mỗ trị số áp lực pháp tuyến τ σ.

- Khi tìm giá trị tính tốn c, φ dùng tổng số lần thí nghiệm làm n τ Bảng 3: Bảng tra các giá trị của hệ số t<small>α</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Tùy theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dau (+) hoặc dấu (-) để đảm bảo an tồn hơn.

Khi tính tốn nền theo cường độ và ổn định thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH I (nằm trong khoảng lớn hơn α= 0.95).

Khi tính tốn nền theo biến dạng thì ta lấy các đặc trưng tính tốn theo TTGH II (nằm trong khoảng nhỏ hơn α= 0.85).

Lưu ý:

- Số lượng tối thiểu của một thí nghiệm chỉ tiêu nào đó với mỗi đơn ngun địa chất cơng trình cần phải đảm bảo là 6.

- Nếu trong phạm vi đơn nguyên địa chấ cơng trình có số lượng mẫu ít hơn 6 thì giá trị tính tốn các chỉ tiêu của chúng được tính tốn theo phương pháp trung bình cực tiểu và trung bình cực đại.

và

- Việc chọn tính theo một trong hai cơng thức là tuỳ thuộc vào chỉ tiêu làm tăng độ an toàn cho cơng trình.

1.2. Thống kê địa chất móng nơng ( DCMN- DC3)

1.2.1. Lớp đất 1: Sét pha màu xám vàng, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng. a) Dung trọng tự nhiên γw

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Các giá trị tiêu chuẩn: = 18º37’, = 24.356 (kN/m )<small>2</small>

Xác định giá trị tính toán theo TTGH I và TTGH II:

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Kiểm tra thống kê

Ta có: = 0.032 ≤ [ν] = 0.3, = 0.092 [ν] = 0.3≤ . Vậy tập hợp mẫu được chọn. Các giá trị tiêu chuẩn: = 17º13’, = 22.8 (kN/m )<small>2</small>

Xác định giá trị tính tốn theo TTGH I và TTGH II:

</div><span class="text_page_counter">Trang 57</span><div class="page_container" data-page="57">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

- Chọn a<small>gt</small> 50(mm), chiều cao làm việc của dầm móng: h<small>0</small> h<small>d</small> a 600 50 550(mm) - Với các giá trị momen âm, bản cánh chịu nén, tiết diện tính tốn là tiết diện chữ T: - Giả sử trục trung hòa đi qua mép cánh, ta có:

<small>fb ff0f</small>

M R b h (h 0.5h ) 11.5 10 1.2 0.4 0.55 0.5 0.4 1932(kN.m)Momen lớn nhất ở nhịp: M^nhip 223.60 M<small>f</small> 1932(kN.m)

Trục trung hịa đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật lớn b , h^'<small>fd</small>

- Momen lớn nhất ở gối: M^goi<small>max</small> 429.77 M<small>f</small> 1932(kN.m)

Trục trung hòa đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật lớn b , h^'<small>fd</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 58</span><div class="page_container" data-page="58">

Thép theo phương ngang cho 1 mét dài của móng: - Phản lực tính tốn dưới đáy móng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 59</span><div class="page_container" data-page="59">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

@ = 200(mm) 10,@ 200(mm)

Theo phương cạnh dài: đặt theo cấu tạo ^{12,@ 200(}^mm⁾

6.3. Tính tốn và bố trí cốt thép đai cho dầm móng

- Tính tốn cốt đai cho tiết diện có lực cắt lớn nhất:Q<small>max</small> 555.504(kN)

</div><span class="text_page_counter">Trang 61</span><div class="page_container" data-page="61">

- Cọc ngàm vào đài 100 (mm), đập bỏ 1 phần đầu cọc để neo thép vào đài 400 (mm). Tổng chiều dài cọc neo vào đài là 500 (mm).

- Chiều dài cọc từ mũi cọc đến đáy đài là 14.5 (m) - Chiều sâu mũi cọc Z = 14.5 + 2 = 16.5 (m)<small>mc</small> - Chọn cọc thiết kế là cọc vng cạnh D = 300(mm) 3. Tính sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304:2014 3.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Sơ đồ tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu theo 2 trường hợp sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 62</span><div class="page_container" data-page="62">

- Cường độ chịu nén của bê tông R<small>b</small> 11.5(MPa)

- Diện tích tiết diện ngang của bê tơng thân cọc:A<small>b</small> 0.3 0.3 0.09(m )²

- Cường độ chịu nén của thép: R<small>sc</small> 280(MPa) - Cường độ chịu nén của bê tông R<small>b</small> 11.5(MPa)

- Diện tích tiết diện ngang của bê tơng thân cọc:A<small>b</small> 0.3 0.3 0.09(m )²

- Cường độ chịu nén của thép: R<small>sc</small> 280(MPa)

- Diện tích cốt thép: A<small>s</small> 804.25 10 (m )⁶ ²

Q 0.941 (11.5 10 0.09 280 10 804.25 10 ) 1185.84(kN) 3.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

- Cọc treo hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép. Sức chịu tải trọng nén R (kN)<small>c,u</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 63</span><div class="page_container" data-page="63">

<small>c</small>: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong nền <small>c</small> 1

<small>cq</small>, <small>cf</small>: lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc. Chọn phương pháp đóng hạ cọc đặc và cọc bịt kín mũi dùng búa cơ (dạng treo), búa hơi và búa dầu: <small>cq</small> 1, <small>cf</small> 1 (tra bảng 4)

q : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (tra bảng 2), với chiều sâu mũi cọc

16.5(m) và đất cát pha; nội suy ta tìm được q<small>p</small> 3338(kPa)

u: chu vi tiết diện ngang thân cọc ^{u 4 0.3 1.2(m)}

f: cường độ kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (tra bảng 3)

Dựa vào chỉ số sệt B và độ sâu trung bình của lớp đất thứ i ta có f<small>i</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 64</span><div class="page_container" data-page="64">

- q<small>p</small>: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc Đối với đất rời ( c = 0)

</div><span class="text_page_counter">Trang 65</span><div class="page_container" data-page="65">

Sức chịu tải cực hạn của cọc: R<small>c,u</small> 3001.7 0.09 1.2 497.7 867.4(kN)

</div><span class="text_page_counter">Trang 66</span><div class="page_container" data-page="66">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

3.4. Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT Cơng thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988)

- Sức chịu tải cực hạn R<small>c,u</small> của cọc:

<small>c,upbc,i c,is,i s,i</small>

q : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, với mũi cọc nằm trong lớp đất rời cho cọc đóng hoặc ép q<small>p</small> 300N<small>p</small> 300 15 4500(kN), N<small>p</small> 15 chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc.

f : cường độ sức kháng của đất trên thân cọc đối với đất dính.

f<small>c,ip L u,i</small>f c , <small>p</small>,f<small>L</small>:xác định bằng cách tra đồ thị, c<small>u,i</small>: cường độ sức kháng cắt khơng thốt nước của lớp đất thứ i c<small>u,i</small> 6.25N<small>c,i</small>, N<small>c,i</small>: chỉ số SPT trong lớp đất dính.

</div><span class="text_page_counter">Trang 67</span><div class="page_container" data-page="67">

4. Xác định sức chịu tải thiết kế

Ta có: Q<small>vl</small> 1175.02(kN) R<small>c,u (max)</small> 867.4(kN) do đó có thể hạ cọc đến độ sâu thiết kế. Vậy sức chịu tải của cọc vừa đảm bảo an toàn, khả năng chịu lực và tính kinh tế, ta có:

Với: <small>0</small> 1.15: hệ số điều kiện làm việc trong móng nhiều cọc; <small>n</small> 1.15: hệ số tầm quan trọng của cơng trình ứng với tầm quan trong của cơng trình cấp II; <small>k</small> 1.75(1.6): móng có

</div><span class="text_page_counter">Trang 68</span><div class="page_container" data-page="68">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

- Từ phương án bố trí cọc như trên kích thước đài móng: B<small>d</small> L<small>d</small> 1.5 1.5 2.25(m )² 6. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

- Tải trọng tác dụng lên một đầu cọc bất kỳ xác định theo công thức:

, Do Momen chỉ tác dụng theo 1 phương

W: trọng lượng trung bình của đài và đất ở độ sâu D<small>f</small>,

</div><span class="text_page_counter">Trang 70</span><div class="page_container" data-page="70">

Thỏa điều kiện tải trọng tác dụng lên cọc

7. Kiểm tra khả năng chịu tải (R ) dưới đáy móng khối qui ước và tính lún cho móng<small>tc</small>

Ld và B : chiều dài và rộng đài cọc<small>d</small> Lc : chiều dài làm việc của cọc Trọng lượng của khối móng qui ước:

<small>qummfctb</small> W B L (D L )

7.1. Xác định khối móng quy ước

Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:

<small>i i</small>,l : góc ma sát trong và chiều dày lớp đất thứ i

</div><span class="text_page_counter">Trang 72</span><div class="page_container" data-page="72">

N _{là tổng lực tác dụng theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy} khối móng quy ước bao gồm lực nén từ cơng trình, trọng lượng đài, trọng lượng cọc, trọng lượng phần đất nằm trong khối móng quy ước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 73</span><div class="page_container" data-page="73">

Kiểm tra điều kiện:

</div><span class="text_page_counter">Trang 74</span><div class="page_container" data-page="74">

Thoả điều kiện ổn định.

7.3.Tính lún cho khối móng quy ước, S < [S] = 10 cm:

- Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước:

</div><span class="text_page_counter">Trang 75</span><div class="page_container" data-page="75">

S 1.84 S 10(cm), thỏa điều kiện biến dạng lún.

</div><span class="text_page_counter">Trang 76</span><div class="page_container" data-page="76">

8. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc

Kích thước cột của móng phải thoả điều kiện:

- Chiều cao đài cọc: h<small>d</small> 0.8(m)

- Chiều cao làm việc của đài cọc: h<small>0</small> 800 100 700(mm)

- Kiểm tra xuyên thủng của cọc vào đài

</div><span class="text_page_counter">Trang 77</span><div class="page_container" data-page="77">

Thỏa điều kiện chống xuyên thủng 9. Tính tốn cốt thép cho đài móng

</div><span class="text_page_counter">Trang 78</span><div class="page_container" data-page="78">

10. Kiểm tra cẩu, lắp cọc

10.1. Kiểm tra quá trình vận chuyển - Trọng lượng bản thân của cọc trên 1 mét dài:

q nA<small>bbt</small> 1.4 0.09 25 3.15(kN) - Chiều dài đoạn cọc L<small>max</small> 8(m)

- Sơ đồ vận chuyển dùng 2 móc cẩu

</div><span class="text_page_counter">Trang 79</span><div class="page_container" data-page="79">

Thép cấu tạo cọc thỏa điều kiện lắp đặt

10.2. Kiểm tra cọc trong quá trình lắp dựng

</div><span class="text_page_counter">Trang 81</span><div class="page_container" data-page="81">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MÓNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và cơng trình - NXB

</div><span class="text_page_counter">Trang 82</span><div class="page_container" data-page="82">

GVHD: Th.S LÊ PHƯƠNG BÌNH ĐỒ ÁN NỀN - MĨNG

</div>