Tài liệu Luận văn xây dựng công trình_Chương 4 docx

Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÓNG

XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH


A. TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH :
I.
Mở đầu:
Khảo sát đòa chất công trình ở đây nhằm những mục đích cụ thể như sau :
• Xác đònh rõ mặt cắt đòa chất công trình dựa trên cơ sở đặc điểm đòa
chất cơ lý của đất đá tại công trình khảo sát.
• Xác đònh các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cấu tạo nên mặt cắt điạ
chất công trình.
• Xác đònh chiều sâu và tính chất ăn mòn của nước ngầm đối với BT.
• Trên cơ sở các số liệu khảo sát và thí nghiệm, bản báo cáo nầy đưa
ra một số nhận xét về điều kiện đòa chất công trình và cung cấp số liệu cần
thiết phục vụ cho công tác tính toán nền và móng trình.
II.
Lý thuyết tổng hợp số liệu đòa chất :
Từ kết quả thí nghiệm trong phòng các mẫu đất ở các hố khoan , dùng
phương pháp bình phương cực tiểu trong thống kê toán học để xác đònh các đặc
trưng tiêu chuẩn và đặc trưng tính toán của các lớp đất.
Với : Nếu số mẫu thí nghiệm nhỏ hơn (6) mẫu: trò số tiêu chuẩn và tính
toán của tất cả các đặc trưng cơ lý của đất được tính bằng trung bình số học
những trò số riêng.
∑
=
==
n

1n
i
An
1
c
t
A
t
t
A

Trong đó : A
i
: Giá trò riêng lẻ của các đặc trưng
n : Số lần thí nghiệm của các đặc trưng.
Với : Số mẫu thí nghiệm không nhỏ hơn (6) mẫu:
 Trò số tiêu chuẩn A
tc
của tất cả các đặc trưng của đất ( trừ góc
ma sát trong ϕ và lực dính c) vẫn lấy trung bình số học những trò số riêng.
 Trò số tiêu chuẩn c
tc
và góc ma sát trong ϕ
tc
được xác đònh theo
công thức sau:
T
i
= P
i

tgϕ
tc
+ c
tc

Với T
i
: Sức chống cắt của mẫu đất ứng với áp lực nén P
i
truyền lên mẫu
đất.
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU(MÓNG) TRANG:
43
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
Trong mỗi thí nghiệm, ở từng cấp áp lực nén P
i
, ta xác đònh được trò số
sức chống cắt của đất là T
i
, xây dựng mối quan hệ giữa ϕ
tc
và c
tc
ta tính được:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜

⎝
⎛
∑
=
∑
=
∑
−
∑
−
−
=
n
1n
n
1n
n
1n
n
1n
i
P
i
T
i
P
ì
i
P
i

TΔ
1
c
t
C


⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
∑
=
∑
−
∑
−
−
=
n
1n
n
1n
n
1n
i

P
i
T
i
P
i
TΔ
1
tg
ϕ


Trong đó :
2
n
1n
i
P
n
1n
ì
i
PnΔ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
∑
−
−
∑
−
=

 Xác đònh các chỉ tiêu tính toán : Theo TCXD 45 - 78 : Trong
mọi tính toán nền móng mọi chỉ tiêu đều phải dùng chỉ tiêu tính toán.
Với trọng lượng thể tích γ và các thông số cường độ c , ϕ thì chỉ tiêu tính
toán được xác đònh theo các công thức sau:
+ Với γ : γ
tt
= γ
tc
± t α .σ
+ Với c , ϕ : A
tt
= A
tc
± t α .σ
Trong đó : A
tc
: giá trò tiêu chuẩn của đặc trưng đang xét
t α : hệ số phụ thuộc xác xuất tin cậy α đã chọn và phụ thuộc
vào số bậc tự do của tập hợp thống kê ( bằng n-1 cho γ và bằng n-2 cho c , ϕ ) ;
t α được tra bảng 1-1 sách “ thiết kế và tính toán móng nông “ của Vũ Công
Ngữ .
Theo TCXD 45 - 78 quy đònh :

o Khi tính toán mónh theo trạng thái giới hạn 1 ( giới hạn về cường độ )
chọn α = 0,96 .
o Khi tính toán móng theo trạng thái giới hạn 2 ( giới hạn về cường độ )
chọn α = 0,85 .
n : là số lượng mẫu ( số liệu ) đưa vào tập hợp thống kê .
σ : độ lệch quân phương của tập đối với γ cũng như các đại lượng
ngẫu nhiên độc lập khác .
∑
=
−−
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
n
1i
2
i
AA1n
1
A
σ

Đối với c , ϕ thì độ lệch tâm của chúng được tính qua độ lệch tâm của T
theo biểu thức:
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU(MÓNG) TRANG:
44

Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
∑
=
=
n
1i
ì
i
PΔ
1
T
σ
c
σ
⇒
∑
=
++−
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
n
1i
2
i
T

tc
c
tc
tg
i
P2n
1
σ
ϕ
;
Δ
n
A
tg
σ =
ϕ

III.
Báo cáo đòa chất công trình :
Tài liệu đòa chất công trình của chung cư Lô C - Phường 9 - Quận
3 - TP.HCM được dùng tài liệu của công trình nhà số 442 - Nguyễn Thò Minh
Khai - Quận 3 - TP.HCM để làm cơ sở giả đònh tính toán cho móng .

B-
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC :

CÁC SỐ LIỆU ĐỂ THIẾT CHO CÔNG TRÌNH

• Quy mô công trình: Nhà 5 tầng
• Cấp công trình: Cấp II

• Mặt bằng công trình: ( có bản vẽ đính kèm )
• Mặt cắt dọc đòa chất công trình: (có bản vẽ đính kèm trong phần tài liệu
đòa chất công trình).
• Các số liệu thí nghiệm về tính chất cơ lý của đất (trong phần tài liệu đòa
chất công trình).
• Tải trọng tác dụng lên đỉnh móng: Được lấy từ kết quả tổ hợp giải khung
bằng chương trình MICROFEAP I.
- Lớp số 2 : Sét pha cát có ε
0
= 0,79 ; B = 0,62
β = 0,5 E
0
= 1200 T/m
2
μ = 0,35
- Lớp số 3 : Sét pha cát lẫn Laterit có ε
0
= 0,644 ; B = 0,23
β = 0,5 E
0
= 2200 T/m
2
μ = 0,35
- Lớp số 4 : cát pha sét có ε
0
= 0,687 ; B = 0,62
β = 0,7 E
0
= 1600 T/m
2

μ = 0,3
- Lớp số 5 : Cát hạt nhỏ có ε
0
= 0,736
β = 0,8 E
0
= 1800 T/m
2
μ = 0,2








SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU(MÓNG) TRANG:
45
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

I)- MÓNG TẠI CHÂN CỘT A ( TRỤC 5 ) :
( Ký hiệu trên bản vẽ :
M 1
)
1-
Tải trọng :
N

0
tt
= - 84.12 T
M
0
tt
= - 8.26 Tm
Q
max
= 2.972 T
2-
Chọn loại cọc và kích thước móng cọc :
- Căn cứ vào mặt cắt đòa chất tại nơi xây dựng; dùng móng cọc cắm sâu
vào lớp cát ở trạng thái chặt vừa.
- Căn cứ vào điều kiện thi công và biện pháp thi công cọc.
- Chọn loại cọc bê tông cốt thép C5-25 Mác 200.
Đoạn ở mũi cọc : dài 5 m ; đoạn cọc nối dài 5 m.
Trọng lượng cọc : loại 5m là 0.51 T.
Thép dọc chòu lực gồm 4 Φ12; loại thép A-I
Vì móng chòu moment khá lớn nên ta ngàm đầu cọc vào đài bằng
cách hàn vào mặt bích đầu cọc 4 đoạn thép Φ12, mỗi đoạn dài 0.3m và chôn
đầu cọc vào đài 0.1m.
3-
Lựa chọn chiều sâu đặt đài cọc :
Ta có : tại độ sâu từ 0.8 đến 2.1 m dưới mặt đất thiên nhiên có lớp sét
pha cát ở trạng thái dẻo mềm ; B = 0.62.
Ta chọn chiều sâu đặt đài cọc h = 1.6 m; đáy đài nằm ngang mực nước
ngầm ổn đònh; đài cọc được cấu tạo bằng bê tông Mác 200.
4-
Xác đònh sức chòu tải của cọc :

• Áp dụng công thức 5-2 , trang 258 [ 1 ] - để tính toán sức chòu tải của
cọc theo khả năng chòu lực của vật liệu:
P = k
v
. m.( R
n
.F + m
ct
.R
ct
.F
ct
)
Trong đó:
k
v
= 0.9 ; m = 0.7
R
n
= 90 kg/cm
2
.
F = 25 x 25 = 625 cm
2
.
m
ct
R
ct
= 2100 kg/cm

2
.
F
ct
= 4.52 cm
2
.
Vậy : P = 0.9 x 0.7 x ( 90 x 625 + 2100 x 4.52 ) = 41417.5 KG ≈ 41.42 T
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU(MÓNG) TRANG:
46
Luận văn tốt nghiệp KSXD khoá 99 – 04 GVHD : ThS. VÕ BÁ TẦM
• Sức chòu tải của cọc theo khả năng chòu lực của đất nền:
P = k.m.( R
tc
.F + ∑u f
i
tc
.L
i
)
Trong đó:
k = 0.7 ; m = 1
u : chu vi tiết diện cọc u = 4 x 0.25 = 1 m
F = 0.25
2
= 0.0625 m
2
Đối với mũi cọc ngập trong cát vừa - nhỏ và với chiều sâu cọc
L = ( 5 + 5 ) + 1.6 – 0.1 = 11.5 m kể từ mặt đất ; tra bảng và nội suy:
⇒ R

tc
= 410 T/m
2
Khi cọc xuyên qua các lớp ( tra bảng 5-6 , trang 261 [ 1 ] ) cho ta :
Lớp số 2 : sét pha cát Z
1

= 2.25 m ⇒ f
1
tc
= 0.70 T/m
2
Lớp số 3 : sét pha cát Z
2

= 3.80 m ⇒ f
1
tc
= 5.00 T/m
2
Lớp số 4 :cát pha sét Z
3

= 6.05 m ⇒ f
1
tc
= 1.05 T/m
2
Lớp số 5 : cát vừa Z
4

= 9.20 m ⇒ f
1
tc
= 6.05 T/m
2
Vậy :
P = 0.7[ 410 x 0.0625 + 1 (0.7 x1.3 + 5.0 x1.8 +1.05 x 2.7 + 6.05 x 3.6)]
= 42.11 T
• Để đảm bảo thiết kế cọc an toàn , ở đây ta chọn trò số nhỏ hơn, tức
là lấy P
đ
’
= P
đ
/ 1.4 = 41.42 / 1.4 = 30T để đưa vào tính toán.
5-
Xác đònh sơ bộ kích thước đài cọc :
• Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d, thì áp lưc tính toán giả đònh tác
dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra:

()
()
2
3x0.25
30
2
3d
'
đ

P
tt
P ==
= 53.4T/m
2
.
• Diện tích sơ bộ đế đài:

2x1.6x1.153.4
84.12
.h.n
tb
γ
tt
P
t
t
0
N
tt
F
−
=
−
=
=
1.686 m
2
.
Chọn F

đ
= 1.3 x 1.3 = 1.69 m
2
.
• Trọng lượng của đài và đất phủ trên đài:
N
đ
tt
=n . F
đ
. h . γ
tb
= 1.1 x 1.69 x 1.6 x 2 = 5.95 T
• Lực dọc tính toán xác đònh đến cốt đế đài:
N
tt
= N
0
tt
+ N
đ
tt
= 84.12 + 5.95 = 90.07 T
• Số lượng cọc được xác đònh sơ bộ:

30
90.07
'
đ
P

t
t
N
cọc
n ==
= 3 cọc. Chọn n
c
’
= 4 cọc .
• Cấu tạo cọc :
SVTH : PHẠM HOÀNG VŨ PHẦN KẾT CẤU(MÓNG) TRANG:
47