CHƯƠNG 1 SỐ LIỆU TẢI TRỌNG VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MÓNG NÔNG 1. Số liệu tải trọng. Trình tự tính toán móng nông. ❖ Xác định tải trọng tác dụng xuống móng; ❖ Đánh giá điều kiện địa chất, thủy vân của khu vực công trình; ❖ Lựa chọn chiều sâu đặt móng; ❖ Xác định cường độ tính toán của đất nền (R); ❖ Xác định kích thước sơ bộ của đế móng; ❖ Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng; ❖ Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu (nếu có); ❖ Tính toán nền và móng theo TTGH1 ( về cường độ); ❖ Tính toán nền và móng theo TTGH2 ( về biến dạng); ❖ Tính toán độ bền và cấu tạo móng; ❖ Tính toán và bố trí cốt thép cho móng.
Nhóm : 4 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH 1. Phân tích điều kiện địa chất. Quy trình thực hiện : ❖ Khảo sát hiện trường; ❖ Chuẩn bị thiết bị khoan; ❖ Khảo sát địa chất; ❖ Lấy mẫu thí nghiệm; ❖ Bảo quản và vận chuyển mẫu thí nghiệm; ❖ Thí nghiệm trong phòng kết hợp với thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) để xác định các chỉ tiêu của đất. Điều kiện địa chất.
Căn cứ vào thí nghiệm khảo sát thị trường và kết quả thí nghiệm trong phòng, địa tầng tại công trình có thể chia thành các lớp đất như sau: Lớp đất 1: Bùn sét, xám đen, trạng thái chảy, dày 1,0 m. Lớp đất 2: Sét, vàng nâu – xám xanh, trạng thái dẻo cứng, dày 1,0m. Lớp đất 3: Sét pha, xám xanh- vàng nâu, trạng thái dẻo cứng, dày 3,0m. Lớp đất 4: Cát pha, xám nâu- xám vàng- nâu vàng, trạng thái dẻo.
Mực nước ngầm cách mặt đất- 3,5m. Nhóm : 5 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH 1. Xử lý tổng kết số liệu địa chất. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất Chỉ tiêu Ký hiệu Lớp A Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Đơn vị Độ ẩm tự nhiên w - 76,90 26,36 25,28 19,38 % Dung trọng ướt γ 16 15,2 19,5 19,5 20,0 kN/𝑚3 Dung trọng khô 𝛾𝑑 - 8,6 15,4 15,6 16,7 kN/𝑚3 Dung trọng đẩy nổi γ' - 5,3 9,8 9,8 10,5 kN/𝑚3 Tỷ trọng hạt 𝐺𝑠 - 26,3 27,3 27,1 26,7 kN/𝑚3 Độ bão hòa 𝑆𝑟 - 98,2 93,1 93,0 86,2 % Độ rỗng n - 67,3 43,6 42,4 37,5 % Hệ số rỗng 𝑒0 - 2,060 0,773 0,736 0,601 - Giới hạn chảy 𝑤𝐿 - 70,78 40,40 34,32 22,52 % Giới hạn dẻo 𝑤𝑃 - 37,70 18,81 20,28 16,71 % Chỉ số dẻo 𝐼𝑝 - 33,08 21,59 14,04 5,81 % Độ sệt B (𝐼𝐿 ) - 1,19 0,35 0,36 0,46 - Hệ số nén lún 𝑎100-200 - 0,212 0,028 0,026 0,014 x10−2 𝑘𝑃𝑎−1 Modul biến dạng 𝐸100-200 - 1291,3 6250,5 6552,3 11209,6 kPa Góc ma sát trong 𝜑 - 03°49′ 13°06′ 16°12′ 24°21′ Độ Lực dính c - 6,6 26,7 24,4 10,6 kPa Bảng 1.
Quan hệ giữa p và e trong thí nén lún 1 chiều của lớp đất p(kPa) Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 e(25) 2,142 - - - e(50) 2,012 - - - e(100) 1,812 0,742 0,694 0,543 e(200) 1,504 0,714 0,669 0,529 e(400) - 0,676 0,637 0,517 e(800) - 0,629 0,595 0,502 Nhóm : 6 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH 1. Kết quả trụ địa chất Nhóm : 7 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH ❖ Nhận xét và đưa ra phương án móng: • Lớp thứ 1 là lớp đất bùn sét, chiều dày 1,0m, không thích hợp để đặt móng. • Lớp đất 2 là lớp sét, màu vàng nâu – xám xanh trạng thái dẻo cứng, chiều dày 1,0m, có tính chất cơ lý tốt thích hợp để đặt móng. Dùng móng đơn bê tông cốt thép đặt vào lớp đất 2 (Sét, màu vàng nâu– xám xanh, trạng thái dẻo cứng.
Chiều dày 1,0m) • Chọn chiều sâu đặt móng h = 1,5÷2,0 (m) (không kể đến lớp bê tông lót ở đáy móng). • Dùng lớp bê tông lót ở đáy móng, Mac 100, dày 100 (mm), dùng làm bằng phẳng dễ thi công và bảo vệ lớp thi công cấu tạo móng. Nhóm : 8 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG M(E-2) 2. Tải trọng truyền xuống móng Bảng 2.1 Nội lực tính toán của cột tại độ cao mặt đất Nội lực 𝑁0tt 𝑀0tt 𝑄0tt Cột (kN) (kNm) (kN) E 900 70 15 ❖ Chọn hệ số vượt tải 𝛾𝑓 = 1,15 (từ Bảng 1, mục 7.2 trong tài liệu [4]) ❖ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn được xác định theo công thức và trình bày dưới Bảng 2.2 𝐴tt 𝐴tc = 𝛾𝑓 Bảng 2.2 Giá trị tải trọng tiêu chuẩn dưới chân cột tại độ cao mặt đất Nội lực 𝑁0tc 𝑀0tc 𝑄0tc Cột (kN) (kNm) (kN) E 782,61 60,87 13,04 ❖ Hình vẽ quy ước phương, chiều, điểm đặt tải trọng xuống móng như sau: Hình 2.
Hình vẽ quy ước phương, chiều, điểm đặt tải trong xuống móng Nhóm : 9 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH 2. Xác định kích thước đáy móng ❖ Chọn chiều sâu chôn móng h = 1,8m tính từ mặt đất san lấp. ❖ Cường độ tính toán của đất nền được xác định theo công thức 2.1 trong tài liệu [1] 𝑚1 𝑚2 R= (AbγII +Bhγ′II +DcII - γII ℎ0 ) 𝑘tc ❖ Trong đó: • 𝛾II : Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất dưới đáy móng; Lớp đất trực tiếp dưới đáy móng là lớp đất 2 có 𝛾II =19,5kN/m3 • 𝛾II′ ∶ Trị tính toán trung bình từ trọng lượng thể tích từ đáy móng trở lên; 0,5×16+1×15,2+0,3×19,5 𝛾II′ = =16,14kN/m3 0,5+1+0,3 • 𝑐II : Trị tính toán lực dính đơn vị của đất trực tiếp dưới đáy móng; 𝑐II = 26,7𝑘𝑃𝑎 • 𝜑 = 13°06′, ta tìm được giá trị A, B và D ( từ bảng 14 mục 4.9 trang 24 tài liệu [6]; A = 0,263; B = 2,067; D = 4,569 • 𝑚1 , m2 lần lượt có hệ số điều kiện làm việc của công trình có tác dụng qua lại với nền lấy theo Bảng 2.2 trang 4 tài liệu [2]: m1 = 1,2 (do IL < 0,5); m2 = 1; (giả sử công trình đó có sơ đồ kết cấu mềm); • Chọn 𝑘tc = 1,0: hệ số độ tin cậy do các chỉ tiêu cơ lý lấy từ khoan khảo sát địa chất • Vì nhà không có tầng hầm nên ℎ0 = 0; 𝑙 • Chọn đáy móng hình chữ nhật với tỉ lệ hai cạnh đáy móng là η = = 1,3 ( móng chịu tải lệch tâm); 𝑏 ❖ Theo nguyên tắc: Lấy 𝑝tc = R 𝑁0tc 𝑚1 𝑚2 Hay 𝐹 + γtb h = 𝑘tc (AbγII + Bhγ′II + DcII ) Với F = bl = ηb2 • Vậy ta có phương trình bậc 3 theo b: 𝑎0 ηb3 +a1 ηb2 - N0tc =0 • Trong đó: 𝑚 𝑚 1,2×1 𝑎0 = 𝑘1 2 AγII = 1 ×0,263×19,5=6,15kN/m3 tc 𝑚 𝑚 𝑎1 = 𝑘1 2 (Bhγ′II +DcII )- γtb ℎ tc 1,2×1 = 1 × (2,067×1,8×16,14+4,569×26,7)-20×1,8=182,45kN/m2 • Thay 𝑎0 ,a1 vào phương trình 𝑎0 ηb3 +a1 ηb2 - N0tc =0 ta được: 6,15×1,3×b3 +182,45×1,3×b2 -782,61 = 0 Giải phương trình ta được b = 1,76m → Bề rộng móng: chọn b = 1,8m → Chiều dài móng: chọn l = 2,4 m Kích thước đáy móng M(E-2): b × l = (1,8 × 2,4) m Nhóm : 10 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH Hình 2.2 Chiều sâu chôn móng và kích thước đấy móng Nhóm : 11 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH 2. Kiểm tra ảnh hưởng mực nước ngầm đến đáy móng Hình 2.3 Phạm vi ảnh hưởng 𝑧𝑟 khi tính R 𝜑 13°16' ❖ Tính 𝑧𝑟 = b × tan (45°+ ) =1,8×tan (45°+ ) = 2,27m 2 2 ❖ Vì 𝑧𝑟 = 2,27 m, lớn hơn khoảng cách từ đáy móng đến mực nước ngầm là 2,2 m nên mực nước ngầm có ảnh hưởng đến đáy móng.
❖ Ta kiểm tra điều kiện: p < R 2,2×19,5+(2,27- 2,2)×9,8 𝛾II = 2,27 = 19,20kN/m3 𝑚 𝑚 R = 𝑘1 2 (AbγII +Bhγ′II +DcII ) tc 1,2×1 = 1 × (0,263×1,8×19,20+2,067×1,8×16,14+4,569×26,7)= 229,36kPa tc 𝑁tc 0 +Fhγtb 782,61+1,8×2,4×1,8×20 𝑝tb = 𝐹 = 1,8×2,4 = 217,16kPa tc ❖ Vì 𝑝tb = 217,16kPa < R = 229,36kPa nên đáy móng ổn định với sự ảnh hưởng của mực nước ngầm. Nhóm : 12 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH 2. Kiểm tra kích thước đáy móng (với trường hợp tải lệch tâm): ❖ Điều kiện kiểm tra trong trường hợp móng chịu tải lệch tâm (mục 4.19 trang 27 tài liệu [6]): tc 𝑝max ≤ 1,2R; ptc tc tb ≤ R; pmin ≥ 0 ❖ Với: 𝑁 tc = N0tc +Fγtb h = 782,61+1,8×2,4×20×1,8 = 938,13kN 𝑀tc = M0tc +Qtc 0 h = 60,87+13,04×1,8 = 84,34kNm ❖ Áp lực tại đáy móng do trọng tải gây ra: tc 𝑁tc 𝑀tc 938,13 84,34×6 𝑝max = bl + 𝑊 = 1,8×2,4 + = 265,97kPa 1,8×2,42 tc 𝑁tc 𝑀tc 938,13 84,34×6 𝑝min = − = − = 168,35kPa bl 𝑊 1,8×2,4 1,8×2,42 𝑝tc tc tc max +pmin 265,97+168,35 𝑝tb = 2 = 2 = 217,16kPa Hình 2.4 Sơ đồ tải trọng tiêu chuẩn và phản lực nền dưới đáy móng đơn M(E-2) ❖ Kiểm tra: tc 𝑝max = 265,97kPa ≤ 1,2R = 275,23kPa (thỏa) tc 𝑝tb = 217,16kPa ≤ R = 229,36kPa (thỏa) tc 𝑝min = 168,35kPa ≥ 0 (thỏa) Kích thước đáy móng M(E-2) thỏa điều kiện áp lực. Nhóm : 13 ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:PGS.TRƯƠNG QUANG THÀNH ❖ Kiểm tra sự hợp lí của kích thước đáy móng: 1,2R - ptc max 275,23 - 265,97 ( 1,2R ) ×100 = 275,23 ×100 = 3,36% < 10% R - ptc 229,36 - 217,16 ( 𝑅 tb ) ×100 = 229,36 ×100 = 5,32% < 10% Vậy kích thước móng tận dụng tối đa khả năng làm việc của nền trong giải đoạn biến dạng tuyến tính.
Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu Do lớp đất 3 có 𝜑3 =16°12' > φ2 =13°06' của lớp đất 2 là lớp đất đặt đáy móng nên không cần kiểm tra điều kiện áp lực. Tính toán nền theo TTGH I Do công trình không nằm trên phạm vi mái dốc, các móng trong công trình không có khả năng xảy ra trượt cục bộ hoặc bị lật, do vậy không cần kiểm tra nền theo TTGH I. Tính toán nền theo TTGH II ❖ Ta có lực gây lún tại tâm đáy móng: ′ 1×15,2+0,3×19,5 𝑝gl = ptc tb − 𝛾 h = 217,16 − ×1,3 = 196,11kPa 1,3 ❖ Tính toán độ lún theo phương pháp phân tầng cộng lún bằng cách chia nền đất thành những lớp phân tố đồng 𝑏 1,8 nhất có chiều dày ℎ𝑖 ≤ = = 0,45m 4 4 ❖ Chọn ℎ𝑖 = 0,4m, cụ thể chia như sau: • Phân lớp 2,6,10 có ℎ𝑖 = 0,3m • Các lớp còn lại có ℎ𝑖 = 0,4m ❖ Ứng suất bản thân tại vị trí đáy móng: 1×15,2+0,3×19,5 𝜎𝑣′ = 𝛾𝐼𝐼′ h = ×1,3 = 21,05kPa 1,3 𝑙 2,4 𝑧 ❖ Với tỉ số = = 1,333 và tỉ số ta nội suy từ bảng PL1.