Chương 3: Đất yếu bài tập nền móng

Chương 3: Xây dựng công trình trên nền đất yếu
Bài 1
Xác định kích thước lớp đệm cát dưới móng băng khi biết: b = 1,6m; hm= 1,0m.
Với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn ở mức mặt đất: Notc =10T/m; Motc = 2Tm/m; Qotc= 1T/m.
Lớp đất dưới móng là lớp sét dẻo nhão có các tính chất như sau:
1 = 1,8T/m3; c = 0,12 kG/cm2; = 5o
Vật liệu đệm: cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa: đ = 1,9T/m3
Bài làm:
Giả sử chọn chiều dày đệm cát: hđ = 2,0m ; Fs = 2
Kiểm tra chiều dày lớp đệm cát theo điều kiện:
bt + z Rđy ; trong đó Ry

Pgh
N0tt =10T/m

Fs

M0tt =2Tm/m
Q0tt =1T/m
h m=1000

x

300

1600

2000

Pmin

Pmax
30

0

30

bt

0

z

bq =3920

z
- bt = ứng suất thường xuyên do trọng lượng bản thân đất nền và đệm cát tác dụng
lên mặt lớp đất yếu dưới đáy đệm.
bt = 1.hm + đ.hđ
bt 1,8.1,0 1,9.2 5,6T / m 2
- z = ứ/suất do tải trọng ngoài gây ra tại đáy đệm tính theo giáo trình Cơ đất.
ứ/s trung bình tại tâm đáy móng:
p = p =

N 0 tc
10
tb .hm 1 .hm
2.1,0 1,8.1,0 6,25 2 1,8 6,45T / m 2
F
1,6.1

ứ/s ở bề mặt lớp đất yếu tại tâm móng: z = kz . p
z hd
2
x
0



1,25 ;
0 z 0, 46 z 0,46.6,45 3T / m 2
b b 1,6
b 1,6
p
16


Vậy: bt z 5,6 3 8,6T / m 2
- Để tính Pgh tại bề mặt lớp đất yếu ta tạo ra móng quy ước với bề rộng móng khối
quy ước như sau:
bqư = b +2hđ.tg
có thể lấy bằng - góc ma sát trong của lớp đệm
(với cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa có thể lấy bằng 30o)
tg 30o = 0,58
bqư = 1,6 + 2.2.tg30o = 1,6 + 2.2.0,58 =1,6+2,32 = 3,92m
hqư = hm + hđ = 1 + 2 = 3m; q = hm + đhđ = 1,8.1 + 1,9.2 = 5,6T/m2
Sức chịu tải của nền được tính gần đúng theo công thức của Terzaghi cho móng băng:
Pgh 0,5. N ..bqu N q .q N c .c

Với = 5o, tra bảng ta có:

Thay số:

N = 1; Nq= 1,56; Nc= 6,47

Pgh 0,5.1.1,8.3,92 1,56.5,6 6,47.1,2 3,53 8,74 7,76 20T / m 2
P
20
Ry gh
10T / m 2
Fs
2

So sánh: z bt 8,6T / m 2 Ry 10T / m2 Vậy chiều dày đệm cát 2m => chấp nhận.
Bài 2:
Thiết kế móng dưới cột tiết diện (30 x 40) cm2 trên nền gia cố bằng cọc cát; Tải trọng tiêu
chuẩn tác dụng lên móng tại cốt 0,0: Notc = 110T; Motc = 8Tm; Qotc = 1,2T
Móng đặt trên lớp đất cát bụi có chiều dày 20m; dưới lớp cát bụi là lớp sét pha dẻo nhão,
mực nước ngầm nằm ở độ sâu cách mặt đất 1,5m. Độ lún cho phép [S] = 8cm.
Đặc trưng của lớp cát bụi như sau:
= 1,80G/cm3; = 2,65; w = 30%; = 20o ; c = 0,0;
emax = 0,96; emin = 0,56; qc = 30kG/cm2
Bài làm:

1
k
1,8
2,65

1,38G / cm3 ; e
1 0,92

Trong đó: k
; k
1 0,30
1W
1,38
emax e
0,96 0,92
D

0,1 < 0,33 => cát ở trạng thái rời.
emax emin
0,96 0,56

- Xác định trạng thái của lớp cát bụi dựa vào độ chặt(D): e

- Xác định mức độ ẩm (độ bão hoà) của cát:
G

W 0,30 2,65

0,864
e. n
0,92 1

G = 0,864 > 0,8 nên cát bụi ở trạng thái bão hoà nước.
Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố nền ở đây dùng biện pháp gia cố nền bằng cọc cát
(cát được dùng có W0 = 12%).
17

- Giả thiết móng có kích thước: b = 2m; hm=1m; a = .b;
trong đó: = 1+2e; e: là độ lệch tâm
e

M
;
N

M M otc Qotc .hm 8 1,2.1 9,2Tm => e

M 9,2

0,1
N 110

a = .b = (1+2.0,1).2m = 1,2 . 2m =2,4m.
- Vậy kích thước móng: a x b = 2,4 x 2 (m)
- Chọn cọc cát có đường kính: dc = 40cm
- Xác định enc khi dùng cọc cát:
enc emax D(emax emin ) ;chọn D = 0,75 ta sẽ có:
enc 0,96 0,75(0,96 0,56) 0,66

- Xác định trọng lượng thể tích của đất nén chặt theo công thức:
nc


(1 0,01w)
1 e nc

W = độ ẩm thiên nhiên của đất trước khi nén chặt

= trọng lượng thể tích của đất thiên nhiên trước khi được nén chặt.
nc

2,65
(1 0,01.30) 2,08G / cm 3
1 0,66

- Xác định khoảng cách giữa các cọc cát (cọc bố trí theo lưới tam giác đều):
L 0,952d c

nc
2,08
L 0,952 0,4
1,04m
nc
2,08 1,80

Chọn L = 1m
- Xác định trọng lượng cát trên 1m dài:
Theo kết quả thí nghiệm, cát trong cọc có đặc tính sau:
= 2,65; w0= 12% g

fc
(1 0,01w)
1 enc

W0= độ ẩm của cát trong thời gian thi công.
= tỷ trọng của cát trong cọc.
3,14.0,4 2
2,65

4
1 0,01.12 0,224T
g
1 0,66

- Phạm vi vùng chịu nén: Fnc = 1,4b(a + 0,4b) = 1,4.2(2,4 + 0,4.2)
Fnc = 2,8 x 3,2 (m2)
- Xác định sơ bộ số cọc cát :
nc

.Fnc e0 enc Fnc 0,96 0,66 2,8 3,2
8,96


0,153
10,9 (cọc)
2
fc
1 e0 f c
1 0,96 3,14 0,4
0,1256
4
18


2,4 x 2,0
Nott = 110T
M0tt = 8Tm

1000

2400
lnc = 3200

- C¨n cø vµo mÆt b»ng mãng ta bè trÝ: 19 cäc.
19

2000

b nc = 2800

1000

Lc

hm = 1m

Q0tt = 1,2T


- Xác định chiều dài cọc cát:
Chiều sâu nén chặt ở đây lấy bằng chiều dày vùng chịu nén, áp dụng phương pháp
lớp tương đương ta có:
Đối với cát và với móng tuyệt đối cứng tiết diện hình chữ nhật tra bảng:
a/b = 2,4/2 = 1,2; với 0 = 0,25 tra bảng: Aconst = 1,08
Vậy chiều dày lớp tương đương là:
Hs = Aconst .b = 1,08.2 =2,16m
Chiều dày cọc cát kể từ đáy móng:
Lc = H = 2Hs + 0,5m = 2.2,16 + 0,5m = 4,82m => lấy Lc = 5m.
* Kiểm tra sức chịu tải dưới đáy móng

- áp lực dưới đáy móng:
N otc
110
tb hm
2 1 25T / m 2
a.b
2,4 2
M Q0tc h m
(8 1,2 1).6
pmax ptb 0tc
25
29,8T / m 2
2
W
2 2,4
M Qotc hm
(8 1,2 1).6
pmin ptb 0tc
25
20,2T / m 2
2
W
2 2,4
ptb

ptb Rđ
pmax 1,2Rđ
pmin 0
Trong đó: Rđ = 2R => R được tính gần đúng theo công thức của Terzaghi:
- Đ/k kiểm tra:

Pgh

1
S . N . .b S q .N q .q S c . N c .c
2

Hệ số hình dạng
S = 1- 0,2/ = 1- 0,2/1,2 = 0,83
Sq = 1
Sc = 1+ 0,2/ = 1+0,2/1,2 = 1,17
N ; N q ; Nc - các hệ số sức chịu tải của nền phụ thuộc vào tra bảng.
Với = 20o, tra bảng ta có N = 4,97; Nq = 6,40; Nc = 14,8
Pgh 0,5 0,83 4,97 1,8.2 1 6,4 1,8 1 1,17 14,8 0 26,37T / m 2

Chọn Fs = 2 ; R

Pgh
Fs



26,37
13,2T / m 2
2

- Giả định:
sau khi gia cố R = Rgc = 2R chưa gia cố vậy: Rgc = 2 13,2 = 26,4T/m2
So sánh:
ptb = 25T/m2 < Rgc = 26,4 T/m2

pmin = 20,2T/m2 > 0
pmax= 29,8 T/m2 < 1,2 Rgc = 1,2 . 26,4 = 31,68 T/m2
Điều kiện hợp lý về kích thước:

20


-

R gc Ptb
Rgc

100% 10%

1,2 Rgc Pmax
1,2 Rgc

26,4 25
1,4
100%
5,3% 10%
26,4
26,4

100% 10%

31,68 29,8
1,88
100%
5,93% 10%

31,68
31,68

Vậy lựa chọn sơ bộ b = 2,0m và a = 2,4m là hợp lý.
Kích thước của móng là: a b = (2,4 2,0) m2
(Nếu so sánh trên lệch nhau quá nhiều chọn lại.)
* Kiểm tra độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát.
- Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể xác định theo công thức:
pb(1 o2 )
S
;
Eo

vì lúc đó Lc = 5m > 2.b (b = 2m). Với

a 2,4

1,2 0,96
b
2

- áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng
N otc
110
tb hm
2 1 25T / m 2
a.b
2, 4 2
p p tb .hm 25 1,8 1 23,2T / m 2

Ptb

- áp lực gây lún:
- Mô đun biến dạng trước khi gia cố: Eot = .qc; chọn = 2 Eot = 2 30 = 60kG/cm2
- Sau khi gia cố giả thiết Egc = E0 = 2Eot = 260 =120kG/cm2
S

23,2 2 0,96(1 0,25 2 )
= 0,035m = 3,5cm
1200

S = 3,5cm < [S] = 8cm. Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép.

21