Đồ án Nền móng nghành xây dựng dân dụng và công nghiệp

ThuyÕt minh §å ¸n nÒn mãng Néi dung thuyÕt minh: A. C¸c tµi liÖu dïng ®Ó thiÕt kÕ. B. ThiÕt kÕ mãng trong mét khung. PhÇn 1. ThiÕt kÕ mãng n«ng trªn nÒn thiªn nhiªn. PhÇn 2. ThiÕt kÕ mãng n«ng trªn ®Öm c¸t. PhÇn 3. ThiÕt kÕ mãng cäc. A. tµi liÖu thiÕt kÕ NhiÖm vô ®­îc giao: Tù lùa chän mét c«ng tr×nh ®Ó thiÕt kÕ phÇn mãng. Néi lùc do t¶i träng tÝnh to¸n nguy hiÓm nhÊt g©y t¹i ch©n cét (®Ønh mãng). ThiÕt kÕ phÇn mãng c«ng tr×nh cho mét khung theo 3 ph­¬ng ¸n: Mãng n«ng trªn nÒn tù nhiªn, nÒn nh©n t¹o vµ mãng cäc. Sau ®ã chän ph­¬ng ¸n thÝch hîp nhÊt cho c¸c mãng cßn l¹i. - Tµi liÖu tham kh¶o : Gi¸o tr×nh: “NÒn vµ Mãng c¸c c«ng tr×nh d©n dông – c«ng nghiÖp” H­íng dÉn ®å ¸n NÒn vµ Mãng (GSTS. NguyÔn V¨n Qu¶ng – Tr­êng §¹i Häc KiÕn Tróc Hµ Néi) Sè liÖu tÝnh to¸n theo ®Ò ra lµ: Ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn thiªn nhiªn: + Ph­¬ng ¸n ®Þa chÊt: 2 + T¶i träng tÝnh to¸n t¹i ch©n cét: N0tt =79.8(T), M0tt =12.8(Tm), Q0tt = 9.6(T) Ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn nh©n t¹o: + Ph­¬ng ¸n ®Þa chÊt: 6 + T¶i träng tÝnh to¸n t¹i ch©n cét: N0tt =79.8(T), M0tt =12.8(Tm), Q0tt = 9.6(T) Ph­¬ng ¸n mãng cäc: + Ph­¬ng ¸n ®Þa chÊt: 2 +T¶i träng tÝnh to¸n t¹i ch©n cét: N0tt =228(T), M0tt =27.3(Tm), Q0tt = 18.2(T) §Æc ®iÓm c«ng tr×nh: Theo b¶n vÏ mÆt b»ng, mÆt c¾t vµ s¬ ®å ®Þa chÊt thuû v¨n th× c«ng tr×nh cÇn thiÕt kÕ lµ nhµ kÕt cÊu khung bª t«ng cèt thÐp toµn khèi kh«ng cã t­êng chÌn. Tra b¶ng 16 TCXD 45-78 (B¶ng 3-5 s¸ch h­íng dÉn ®å ¸n nÒn mãng) cho nhµ khung bª t«ng cèt thÐp kh«ng cã t­êng chÌn, ta cã: - §é lón tuyÖt ®èi giíi h¹n: Sgh = 0,08 m - §é lón lÖch t­¬ng ®èi giíi h¹n: DSgh = 0,002 PhÇn I Mãng n«ng trªn nÒn tù nhiªn Tµi liÖu thiÕt kÕ T¶i träng: - TiÕt diÖn cét: C3 : b xh =30 x40(cm) - T¶i träng tÝnh to¸n d­íi ch©n cét, t­êng C3 : N0=79.8 (T) =798(kN) ; M0= 12.8(Tm)=128(kNm) ;Q0= 9.6(T) =96kN - Tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn: Kh«ng cã tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn nªn sè liÖu t¶i träng tiªu chuÈn t¹i ch©n cét cã thÓ ®­îc lÊy nh­ sau: Ntc0=Ntt0/n ; Mtc0=Mtt0/n ; Qtc0=Qtt0/n (n lµ hÖ sè v­ît t¶i n=1.1 ¸1.5 lÊy n=1.15) Þ C1 : Ntc = 694(kN) ; Mtc =111(kN) ; Qtc = 83.5(kN) Xö lý sè liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh: NÒn ®Êt gåm 8 líp, cã sè liÖu ®Þa chÊt nh­ b¶ng d­íi: Lớp đất Chiều dày (m) Trọng lượng riêng tự nhiên (kN/m3) Trọng lượng riêng hạt (kN/m3) Độ ẩm W % Giới hạn chảy WL % Giới hạn dẻo WP % Góc ma sát trong trong ( 0 ) Lực dính ((kN)) Mô đun biến dạng E ((kN)) Trồng trọt 0.5 17 Sét 3 3.3 18.4 26.5 38 45 26 17 27 10000 Sét 5 1.1 18.1 26.9 43 46 27 11 14 4000 Cát pha 1 5 20.5 26.6 18 21 15 22 20 18000 Sét pha 4 3 18.5 26.8 30 36 22 16 10 10000 Cát pha 3 4 19.5 26.8 24 27 21 16 21 10000 Cát pha 2 1.2 19.2 26.5 22 24 18 18 25 14000 Cát bụi 1 3.5 19.2 26.5 23 30 18000 Cát trung 1 10 19.2 26.5 18 35 31000 NhËn xÐt tÝnh chÊt c¸c líp ®Êt: §Êt trång trät, cã chiÒu dµy 0.5 m. §Êt sÐt 3, chiÒu dµy 3.3m. - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 19% >17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.632 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt lµ tr¹ng th¸i dÎo mÒm. §Êt sÐt 5 chiÒu dµy 1.1 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 19% >17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.842 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt lµ tr¹ng th¸i ch¶y. §Êt c¸t pha 1, chiÒu dµy 5 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 6% < 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.5 Tõ ®é sÖt B = 0.5 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt sÐt pha 4, chiÒu dµy 3 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id =7%< 14% < 17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt pha. - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B. Ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt pha lµ tr¹ng th¸i dÎo mÒm §Êt c¸t pha 3, chiÒu dµy 4m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id =6% < 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.5 ta cã: Tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt c¸t pha2, chiÒu dµy 1.2m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id =6%< 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = . Tõ ®é sÖt B = 0.667 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt c¸t bôi 1, chiÒu dµy 3.5m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: §Êt c¸t trung1, chiÒu dµy 10 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: Ta cã trô ®Þa chÊt nh­ sau: ph­¬ng ¸n nÒn, mãng. - T¶i träng c«ng tr×nh kh¸ lín, líp ®Êt trªn cïng lµ ®Êt trång trät kh«ng cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i v× vËy tiÕn hµnh bãc bá líp ®Êt nµy. Líp ®Êt thø hai lµ ®Êt sÐt dÎo mÒm dµy 3.3m kh¶ n¨ng chÞu t¶i trung b×nh. ThiÕt kÕ mãng n«ng trªn nÒn tù nhiªn, ®¸y mãng ®Æt ë líp 2. Chän vµ kiÓm tra kÝch th­íc mãng Ký hiÖu mãng ®¬n d­íi cét C3 lµ M3. Chän ®é s©u ®Æt mãng h = 1.8(m) trong ®ã t«n nÒn 0.4(m) so víi mÆt ®Êt thiªn nhiªn. Khi ®ã ®Õ mãng ®Æt lªn líp ®Êt thø 2 lµ sÐt pha 3. Träng l­îng b¶n th©n cña líp ®Êt t«n nÒn lÊy gtn = 16.5 (kN/m3). + C­êng ®é tÝnh to¸n cña líp ®Êt sÐt: Trong ®ã: m1 = 1.1 do sÐt pha cã IL = 0.632 > 0,5 ( b¶ng 3-1.Tr27/HD §A). m2 = 1 ®èi víi nhµ khung. Ktc = 1 v× chØ tiªu c¬ lý cña ®Êt lÊy theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trùc tiÕp ®èi víi ®Êt. SÐt pha cã: jII = 170 , cII = 27 (kN). Tra b¶ng 3-2.Tr27 cã: A = 0.39 ; B = 2.57 ; D = 5.15. TrÞ tÝnh to¸n thø 2 trung b×nh cña ®Êt tõ ®¸y mãng trë lªn ®Õn cèt thiªn nhiªn: TrÞ tÝnh to¸n thø hai cña ®Êt ngay d­íi ®¸y mãng: Gi¶ thiÕt bÒ réng ®¸y mãng: b = 1.8 (m). DiÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y mãng: V× mãng chÞu t¶i lÖch t©m nªn t¨ng diÖn tÝch mãng lªn: F*= 1.3 x F= 1.3 x 3.14= 4.08(m2) Chän =1.4 b= chän b =1.8(m) l = 1.8 x1.4 = 2.52(m) VËy chän b x l =1.8 x 2.4 m Þ Fs¬ bé= 1.8 x2.4 = 4.32 (m2) Lóc nµy c­êng ®é ®Êt nÒn ®­îc tÝnh l¹i: KiÓm tra kÝch th­íc s¬ bé ®¸y mãng Theo ®iÒu kiÖn ¸p lùc ®¸y mãng: ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®Õ mãng : = Chän chiÒu cao ®µi mãng hm= 0.7(m). §é lÖch t©m cña mãng lµ: = = 294.6(kN/m2) = 98.7 (kN/m2) = =196.65(kN/m2) < R= 256.7(kN/m2) VËy mãng ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn ¸p lùc t¹i ®¸y mãng. KiÓm tra ®iÒu kiÖn ¸p lùc lªn nÒn ®Êt yÕu. Nh×n trô ®Þa chÊt ta thÊy líp 3 (líp sÐt 5: E =4000 (kN)) yÕu h¬n líp 2 (sÐt 2: E= 10000 (kN)) nªn ta ph¶i kiÓm tra ®iÒu kiÖn ¸p lùc trªn nÒn ®Êt yÕu theo c«ng thøc: øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt t¹i ®¸y líp 2: = 16.5 0.4 + 17 0.5 + 18.433 = 75.82( kN/m3) øng suÊt g©y lón t¹i ®Õ mãng: = 196.65 - ( 16.50.4+170.5+18.40.9) = 164.99( kN/m3) øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y líp 2 (z = 2.4m – TÝnh z = 0 t¹i ®¸y mãng) K0. Víi Ko tra b¶ng 3-7.Tr33 phô thuéc l/b= 2.4/1.8 = 1.33 vµ 2z/b = 22.4/1.8 = 2.67 Ta ®­îc Ko = 0.271 ® 0.271 . 164.99 = 44.71 ( kN/m3) Do ®ã: 28,34 + 69,22 = 97,56 (kN)  Trong ®ã (kN/m3). CII= 14 (kN) , j =11o tra b¶ng ta cã:A = 0.2 ; B = 1.83 ; D = 4.29 ; ® Do ®ã: sglz=hy+ sbtz=hy+h = 120.53(kN) < R®Êt yÕu = 233.83(kN) VËy líp sÐt 5 ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn chÞu lùc. KiÓm tra kÝch th­íc mãng theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. + øng suÊt b¶n th©n ë cèt ± 0.00 lµ: =0 + øng suÊt b¶n th©n ë ®¸y mãng: + øng suÊt g©y lón t¹i träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng : + øng suÊt g©y lón t¹i ®é s©u z Chia c¸c líp ph©n tè dµy hi =b/4 = 0.45m. Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®­îc lËp thµnh b¶ng sau: Líp ®Êt §iÓm §é s©u l/b 2zi/b k0 sgl (T/m2) sbt (T/m2) Líp 2 0 0 1.33 0 1 164.99 31.66 1 0.45 1.33 0.5 0.938 154.76 39.94 2 0.9 1.33 1 0.757 124.90 48.22 3 1.35 1.33 1.5 0.557 91.90 56.50 4 1.8 1.33 2 0.402 66.33 64.78 5 2.25 1.33 2.5 0.298 49.17 73.06 6 2.4 1.33 2.67 0.272 44.88 75.82 Líp 3 7 2.85 1.33 3.17 0.206 33.99 83.97 8 3.3 1.33 3.67 0.161 26.56 92.11 9 3.5 1.33 3.89 0.146 24.09 95.73 Líp 4 10 3.95 1.33 4.39 0.117 19.30 104.96 11 4.4 1.33 4.89 0.097 16.00 114.18 12 4.85 1.33 5.39 0.081 13.36 123.41 13 5.3 1.33 5.89 0.069 11.38 132.63 T¹i ®é s©u 5.3m(®iÓm 13 thuéc líp 4) kÓ tõ ®¸y mãng Do vËy ta lÊy giíi h¹n nÒn ®Õn ®é s©u 5.3m kÓ tõ ®¸y mãng. §é lón cña c¸c líp ph©n tè lµ: §é lón cña nÒn lµ KÕt qu¶ tÝnh lón ®­îc lËp thµnh b¶ng sau: líp ph©n tè (®iÓm) chiÒu dµy hi (m) øng suÊt g©y lón trung b×nh dtbgl (T/m2) E ®é lón Si (cm) 1 (0-1) 0.45 159.88 10000 0.576 2 (1-2) 0.45 139.83 10000 0.503 3 (2-3) 0.45 108.40 10000 0.39 4 (3-4) 0.45 79.12 10000 0.285 5 (4-5) 0.45 57.75 10000 0.208 6 (5-6) 0.15 47.03 10000 0.056 7 (6-7) 0.45 39.44 4000 0.355 8 (7-8) 0.45 30.28 4000 0.272 9 (8-9) 0.2 25.33 4000 0.101 10 (9-10) 0.45 21.70 18000 0.043 11 (10-11) 0.45 17.65 18000 0.035 12 (11-12) 0.45 14.68 18000 0.029 13 (12-13) 0.45 12.37 18000 0.025 Tæng ®é lón S 2.878(cm) S =2.878(cm)<[Sgh]=8(cm) VËy ®Êt nÒn ®¶m b¶o ®é lón tuyÖt ®èi. Nh­ vËy kÝch th­íc ®¸y mãng ®· chän ®¶m b¶o. TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o mãng VËt liÖu lµm mãng: Dïng bª t«ng m¸c 200, Rn= 9000(kN/m2),Rk=750(kN/m2), Cèt thÐp nhãm AII cã Ra=280000(kN/m2) ¸p lùc tÝnh to¸n ë ®¸y mãng: T¶i träng tÝnh to¸n ë ®¸y mãng: = 798kN 128 + 960.7 = 195.2 (kNm). §é lÖch t©m: (m). ¸p lùc tÝnh to¸n ë ®¸y mãng: = = 292.48 (kN/m2) = 76.97 (kN/m2) > 0 X¸c ®Þnh chiÒu cao mãng theo kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp chÞu uèn: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp mãng ®Õn mÐp cét lµ: TÝnh to¸n øng suÊt t¹i mÐp mãng ptt1 lµ: ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trªn phÇn L lµ: Þ ChiÒu cao lµm viÖc cña mãng theo c«ng thøc tÝnh cÊu kiÖn bªt«ng cèt thÐp chÞu uèn lµ: Trong ®ã: , , Þ Lµm líp bªt«ng lãt mãng dµy 10cm Líp b¶o vÖ cèt thÐp abv=0,035m ChiÒu cao toµn bé mãng: hm=ho+a=0.64 +0.035 = 0.675(m) LÊy chiÒu cao mãng hm=0.7m ChiÒu cao lµm viÖc cña mãng: h0 = 0.7- 0.035 = 0.665(m). ltb = lc+h0 = 0.4 + 0.665=1.065(m) KiÓm tra chiÒu cao cña mãng theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng. Gi¶ thiÕt coi mãng lµ b¶n conson ngµm t¹i mÐp cét, chÞu ph¶n lùc ®Êt po - Cét ®©m thñng mãng theo h×nh th¸p nghiªng vÒ c¸c phÝa gãc 450, gÇn ®óng coi cét ®©m thñng mãng theo mét mÆt xiªn gãc 450 vÒ phÝa pomax. §iÒu kiÖn chèng ®©m thñng kh«ng kÓ ¶nh h­ëng cña thÐp ngang vµ kh«ng cã cèt xiªn, ®ai, xiªn: Q < Qb hay N®t £ 0.75 x Rk x h0 x btb - kÝch th­íc cét : C3 : bc x hc = 30 x 40 cm - Chän chiÒu dµy líp b¶o vÖ a = 3.5 cm Þ h0 = h - a = 0.7 - 0.035 = 0.665 m Ta cã: bc + 2.ho = 0.3 + 2 x 0.665 = 1.63 (m) < b = 1.8(m) Þ btb = DiÖn tÝch g¹ch chÐo ngoµi ®¸y th¸p ®©m thñng ë phÝa cã ¸p lùc pttmax lµ: F®t = 0.3 x1.8=0.54 (m2) ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trong ph¹m vi diÖn tÝch g©y ®©m thñng Ptt’tb lµ: Trong ®ã: Ta l¹i cã: Þ VËy ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trong ph¹m vi diÖn tÝch g©y ®©m thñng lµ: Lùc g©y ®©m thñng lµ: Lùc chèng ®©m thñng lµ: 0.75 x Rk x h0 x btb=0.75 x 750 x 0.665 x0.815 =304.86(KN) VËy: N®t = 136.12(KN) < 0.75 x Rk x h0 x btb =304.86(KN) mãng kh«ng bÞ ph¸ ho¹i theo ®©m thñng. TÝnh to¸n cèt thÐp cho mãng: Cèt thÐp dïng cho mãng chÞu m«men do ¸p lùc ph¶n lùc cña ®Êt g©y ra. Khi tÝnh momen ng­êi ta quan niÖm c¸nh nh­ nh÷ng conson ®­îc ngµm vµo c¸c tiÕt diÖn qua ch©n cét M« men t­¬ng øng víi mÆt ngµm I-I DiÖn tÝch cèt thÐp ®Ó chÞu m«men MI Chän 17f12 =19.23(cm2) ChiÒu dµi mét thanh thÐp dµi: . Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ cèt thÐp dµi: Kho¶ng c¸ch gi÷a tim c¸c cèt thÐp: a==108(mm) (n lµ sè thanh dµi cÇn thiÕt bè trÝ vµo ®Õ mãng). Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 100200mm VËy chän 17f12 a108 cho tiÕt diÖn I-I M« men t­¬ng øng víi mÆt ngµm II-II: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp mãng ®Õn mÐp cét theo ph­¬ng c¹nh ng¾n lµ: Þ DiÖn tÝch cèt thÐp ®Ó chÞu m«men MII: Chän cèt thÐp 13f10 cã Fa =10.21(cm2) ChiÒu dµi mçi thanh thÐp ng¾n: Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ cèt thÐp ng¾n: Kho¶ng c¸ch gi÷a tim c¸c cèt thÐp: Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 100 a 200mm. Bè trÝ thÐp nh­ h×nh vÏ d­íi ®©y. PhÇn II Mãng n«ng trªn nÒn nh©n t¹o Tµi liÖu thiÕt kÕ T¶i träng: - TiÕt diÖn cét C3: b xh =30 x40(cm) - T¶i träng tÝnh to¸n d­íi ch©n cét, t­êng: C3 : N0=79.8(T)=798(kN) ; M0= 12.8(Tm)=128(kNm) ;Q0= 9.6(T)=96kN - Tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn: Kh«ng cã tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn nªn sè liÖu t¶i träng tiªu chuÈn t¹i ch©n cét cã thÓ ®­îc lÊy nh­ sau: Ntc0=Ntt0/n ; Mtc0=Mtt0/n ; Qtc0=Qtt0/n (n lµ hÖ sè v­ît t¶i n=1.1 ¸1.5 lÊy n=1.15) Þ C3 : Ntc =694(kN) ; Mtc=111(kN) ; Qtc =83.5(kN) Xö lý sè liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh: NÒn ®Êt gåm 8 líp, cã sè liÖu ®Þa chÊt nh­ b¶ng d­íi: Lo¹i ®Êt ChiÒu dµy (m) Träng l­îng riªng tù nhiªn gw (kN/m3) Träng l­îng riªng h¹t gh (kN/m3) §é Èm W (%) Giíi h¹n ch¶y WL (%) Giíi h¹n dÎo Wp (%) Gãc mas¸t trong j (0) Lùc dÝnh C ((kN)) M«®un biÕn d¹ng E ((kN)) Trång trät 1.2 17 SÐt 5 2.5 18.6 26.9 37 48 27 10 22 3500 C¸t pha3 4.0 19.5 26.8 24 27 21 16 21 10000 SÐt pha 4 3.0 18.5 26.8 30 36 22 16 10 10000 C¸t pha1 1.1 20.5 26.6 18 21 15 22 20 18000 C¸t pha2 1.2 19.2 26.5 22 24 18 18 25 14000 C¸t bôi 1 3.5 19.2 26.5 23 30 18000 C¸t trung 1 10 19.2 26.5 18 35 31000 NhËn xÐt tÝnh chÊt c¸c líp ®Êt: §Êt trång trät, cã chiÒu dµy 1.2 m. §Êt sÐt 5, chiÒu dµy 2.5m. - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 21% >17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.476 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt lµ tr¹ng th¸i dÎo. §Êt c¸t pha 3, chiÒu dµy 4 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 6% < 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.5 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt sÐt pha 4, chiÒu dµy 3 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 7%< 14% < 17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.57 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt pha lµ tr¹ng th¸i dÎo mÒm §Êt c¸t pha 1, chiÒu dµy 1.1 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 6% < 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.5 Tõ ®é sÖt B = 0.5 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt c¸t pha 2, chiÒu dµy 1.2m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 6% < 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0. Ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt c¸t bôi 1, chiÒu dµy 3.5m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: §Êt c¸t trung1, chiÒu dµy 10m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: Ta cã trô ®Þa chÊt nh­ sau: ph­¬ng ¸n nÒn, mãng. - T¶i träng c«ng tr×nh kh¸ lín, líp ®Êt trªn cïng lµ ®Êt trång trät kh«ng cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i v× vËy tiÕn hµnh bãc bá líp ®Êt nµy. Líp ®Êt thø hai lµ ®Êt sÐt dÎo dµy 2,5m kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng kÐm, líp thø 3 lµ c¸t pha tr¹ng th¸i dÎo khae n¨ng chÞu t¶i träng kÐm. Tõ líp thø 5 lµ c¸c líp ®Êt c¸t pha, c¸t bôi kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng kh¸. Líp ®Êt d­íi cïng lµ c¸t h¹t trung kh¶ n¨ng chÞu t¶i tèt. Xem xÐt c¸c ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn nh©n t¹o: * Ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn gia cè cäc c¸t: Líp ®Öm c¸t ®­îc sö dông cã hiÖu qu¶ nhÊt khi líp ®Êt yÕu ë tr¹ng th¸i b·o hoµ n­íc( sÐt nh·o, sÐt pha nh·o, c¸t pha b·o hoµ n­íc, bïn, than bïn) vµ cã chiÒu dµy nhá h¬n 3m Sau khi thay thÕ líp ®Êt yÕu n»m trùc tiÕp d­íi mãng c«ng tr×nh ®Öm c¸t ®ãng vai trß nh­ mét líp chÞu lùc, cã kh¶ n¨ng tiÕp thu ®­îc t¶i träng cña c«ng tr×nh vµ truyÒn t¶i träng ®ã xuèng líp ®Êt thiªn nhiªn bªn d­íi. Gi¶m bít ®é lón toµn bé vµ ®é lón kh«ng ®Òu cña c«ng tr×nh, ®ång thêi lµm t¨ng nhanh qu¸ tr×nh cè kÕt cña ®Êt nÒn ( v× c¸t trong líp ®Öm cã hÖ sè thÊm lín) Lµm t¨ng kh¶ n¨ng æn ®Þnh cña c«ng tr×nh kÎ c¶ khi cã t¶i träng ngang t¸c dông, v× c¸t ®­îc nÐn chÆt sÏ t¨ng lùc ma s¸t vµ t¨ng søc chèng tr­ît KÝch th­íc mãng vµ chiÒu s©u ch«n mãng sÏ ®­îc gi¶m bít, v× ¸p lùc tÝnh to¸n (søc chÞu) cña ®Êt nÒn t¨ng. Ph­¬ng ph¸p thi c«ng ®¬n gi¶n, kh«ng ®ßi hái c¸c thiÕt bÞ phøc t¹p * Ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn gia cè cäc c¸t: Cäc c¸t lµm nhiÖm vô nh­ giÕng c¸t, gióp cho n­íc lç réng trong ®Êt tho¸t ra nhanh, nªn lµm cho qu¸ tr×nh cè kÕt cña ®Êt t¨ng lªn vµ ®é lón chãng æn ®Þnh h¬n Khi thi c«ng cäc nÒn cäc c¸t th× tr­íc hÕt èng thÐp (t¹o lç) ®· b­íc ®Çu lµm gi¶m thÓ tÝch ®Êt, sau ®ã c¸t trong c¸c lç ®ã l¹i tiÕp tôc nÐn chÆt thªm. Tøc lµ lµm cho ®é rçng cña ®Êt gi¶m bít, n­íc lç réng trong ®Êt tho¸t ra vµ do d« lµm cho c­êng ®é cña ®Êt nÒn cäc c¸t ( bao gåm cäc c¸t vµ ®Êt gi÷a c¸c cäc) ®­îc t¨ng lªn. NÒn cäc c¸t ®­îc thi c«ng mét c¸ch ®¬n gi¶n víi c¸c vËt liÖu rÎ tiÒn ( c¸t th«, s¶n sái) nªn gi¸ thµnh th­êng Ýt h¬n c¸c lo¹i mãng cäc vµ ®Öm c¸t. Do nh÷ng ­u ®iÓm nh­ vËy nªn cäc c¸t th­êng ®­îc dïng ®Ó gia cè nÒn ®Êt yÕu cã chiÒu dµy lín (³ 3m). NhËn xÐt: §iÒu kiÖn ®Þa chÊt cña nÒn ®Êt ®ang xÐt còng kh«ng qu¸ yÕu. C¸c líp ®Êt phÝa trªn cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i trung b×nh dµy 9,5m (kh«ng kÓ líp ®Êt trång trät). Xem xÐt vÒ tÝnh kinh tÕ, vµ ®iÒu kiÖn thi c«ng ta chän ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn gia cè ®Öm c¸t. - Mãng d¹ng ®¬n BTCT d­íi cét - C¸c t­êng chÌn, bao che cã thÓ dïng mãng g¹ch hay dÇm gi»ng ®Ó ®ì - C¸c khèi nhµ cã t¶i chªnh lÖch ®­îc t¸ch ra bëi khe lón VËt liÖu mãng, §Öm c¸t - Chän bªt«ng 200 # ® Rn = 9000 KN/m2, Rk=750KN/m2 (TCVN 5574-1991) - ThÐp chÞu lùc: AII ® Ra=280000KN/m2 (TCVN 5574-1991) - Líp lãt: Bªt«ng m¸c 100 # , dµy 10cm - Líp b¶o vÖ cèt thÐp ®¸y mãng dµy 3.5cm - VËt liÖu lµm ®Öm c¸t: Chän lo¹i c¸t vµng, h¹t th«, s¹ch lµm ®Öm, ®Çm ®Õn ®é chÆt trung b×nh. CHän vµ kiÓm tra kÝch th­íc mãng Chän kÝch th­íc s¬ bé: Ký hiÖu mãng ®¬n d­íi cét C3 lµ M3. Tra b¶ng (B¶ng 3-3 trang 29 s¸ch HD§A NÒn vµ Mãng-NguyÔn V¨n Qu¶ng). C­êng ®é tÝnh to¸n quy ­íc cña c¸t lµm ®Öm lµ: R0=400((kN))=400(kN/m2). C­êng ®é nµy øng víi b=1m, h=2m. ë ®©y gi¶ thiÕt b=1.5m, h=1.5m. C­êng ®é tÝnh to¸n cña c¸t tÝnh theo c«ng thøc tÝnh ®æi quy ph¹m. Khi h £ 2m: §èi víi c¸t h¹t th« võa nªn hÖ sè kÓ ®Õn bÒ réng cña mãng K1=0.125 DiÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y mãng: V× mãng chÞu t¶i lÖch t©m nªn t¨ng diÖn tÝch mãng lªn: F*= 1.3 x F= 1.3 x 2.03=2.64(m2) Chän =1.4 b= chän b =1.5(m) l= 1.5 x1.4= 2.1(m) VËy chän b xl =1.5 x2.1 m Þ Fs¬ bé= 1.5 x2.1 =3.15(m2) KiÓm tra kÝch th­íc s¬ bé ®¸y mãng theo ®iÒu kiÖn ¸p lùc ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®Õ mãng : = Chän chiÒu cao ®µi mãng hm= 0.7m §é lÖch t©m cña mãng lµ: = =403.91(kN/m2) =96.72(kN/m2) = C­êng ®é tÝnh to¸n cña c¸t ®Öm øng víi mãng cã b= 1.4m =250.32(kN/m2) < R=371.88(kN/m2) =403.91(kN/m2) < 1.2 xR=1.2 x371.88= 446.26(kN/m2) §¶m b¶o ®iÒu kiÖn ¸p lùc t¹i ®¸y mãng. VËy kÝch th­íc mãng chän lµ: b xl =1.5 x2.1 m X¸c ®Þnh kÝch th­íc vµ kiÓm tra ®Öm c¸t *Chän chiÒu cao ®Öm c¸t h® =1.5m KiÓm tra chiÒu cao ®Öm c¸t theo ®iÒu kiÖn ¸p lùc lªn líp ®Êt yÕu (sÐt 5). Coi líp ®Öm c¸t nh­ mét bé phËn cña ®Êt nÒn, tøc lµ ®ång nhÊt vµ biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh. Do ®ã cã thÓ sö dông ®­îc nh÷ng c«ng thøc tÝnh øng suÊt vµ biÕn d¹ng cña m«n c¬ häc ®Êt. S¬ ®å tÝnh to¸n ®Öm c¸t nh­ h×nh vÏ: §Ó ®¶m b¶o cho ®Öm c¸t æn ®Þnh vµ biÕn d¹ng trong giíi h¹n cho phÐp th× ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn: Trong ®ã: Rdy lµ c­êng ®é tÝnh to¸n t¹i líp mÆt ®Êt yÕu, d­íi líp ®Öm c¸t x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: + ChiÒu s©u ®¸y mãng quy ­íc: + Träng l­îng riªng trung b×nh cña c¸c líp ®Êt ®Õn ®¸y ®Öm c¸t: (g1 , g2 : träng l­îng riªng tù nhiªn cña líp thø nhÊt vµ líp ®Êt thø 2. h1, h2’: chiÒu dµy cña líp ®Êt t­¬ng øng xÐt ®Õn ®¸y líp ®Öm c¸t) DiÖn tÝch ®¸y mãng quy ­íc: øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y mãng lµ: (t¹i ®¸y mãng: z=0) Tra b¶ng (B¶ng 3-7 trang 33 s¸ch HD§A NÒn vµ Mãng-NguyÔn V¨n Qu¶ng) vµ néi suy ta ®­îc: K0= 0.414 øng suÊt t¹i ®¸y ®Öm c¸t lµ: Þ ChiÒu réng mãng quy ­íc: Víi líp ®Êt ®Æt mãng =100 .Tra b¶ng (B¶ng 3-2 trang 27 s¸ch HD§A NÒn vµ Mãng-NguyÔn V¨n Qu¶ng) cã: A= 0.18; B= 1.73; D= 4.17 C¸c hÖ sè m1, m2 Tra b¶ng (B¶ng 3-1 trang 27 s¸ch HD§A NÒn vµ Mãng-NguyÔn V¨n Qu¶ng) cã m1 =1.1, m2 =1. Þ Nh­ vËy chiÒu cao ®Öm c¸t h® =1.5 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ¸p lùc lªn líp ®Êt t¹i ®¸y ®Öm c¸t (líp 2-sÐt 5). KiÓm tra chiÒu cao ®Öm c¸t theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. Tra b¶ng quy ph¹m víi c¸t th« võa, chÆt võa ®­îc E=35000((kN))=35000(kN/m2) Chia nÕn ®Êt d­íi ®Õ mãng thµnh c¸c líp ph©n tè cã chiÒu dµy hi = b/4=1.5/4=0.375(m) §èi víi líp ®Öm c¸t ta chia thµnh c¸c líp 0.3m. C¸c líp tiÕp theo chia 0.375m. + øng suÊt b¶n th©n ë cèt thiªn nhiªn: =0 + øng suÊt b¶n th©n ë ®¸y mãng: + øng suÊt g©y lón t¹i träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng : + øng suÊt g©y lón t¹i ®é s©u z Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®­îc lËp thµnh b¶ng sau: Líp ®Êt §iÓm §é s©u l/b 2zi/b k0 sgl (T/m2) sbt (T/m2) §Öm c¸t (1.5m) 0 0 1.4 0.00 1 220.32 30.00 1 0.3 1.4 0.40 0.972 214.15 35.58 2 0.6 1.4 0.80 0.848 186.83 41.16 3 0.9 1.4 1.20 0.682 150.26 46.74 4 1.2 1.4 1.60 0.532 117.21 52.32 5 1.5 1.4 2.00 0.414 91.21 57.90 Líp 2 6 1.875 1.4 2.50 0.309 68.08 64.88 7 2.2 1.4 2.93 0.244 53.76 70.92 Líp 3 8 2.575 1.4 3.43 0.189 41.64 78.23 9 2.95 1.4 3.93 0.15 33.05 85.55 10 3.325 1.4 4.43 0.121 26.66 92.86 11 3.7 1.4 4.93 0.1 22.03 100.17 12 4.075 1.4 5.43 0.084 18.51 107.48 13 4.45 1.4 5.93 0.072 15.86 114.80 14 4.825 1.4 6.43 0.061 13.44 122.11 15 5.2 1.4 6.93 0.053 11.68 129.42 T¹i ®é s©u 5.2m (®iÓm 15 thuéc líp 3) kÓ tõ ®¸y mãng Do vËy ta lÊy giíi h¹n nÒn ®Õn ®é s©u 5.2m kÓ tõ ®¸y mãng. §é lón cña c¸c líp ph©n tè lµ: §é lón cña nÒn lµ KÕt qu¶ tÝnh lón ®­îc lËp thµnh b¶ng sau: líp ph©n tè (®iÓm) chiÒu dµy hi (m) øng suÊt g©y lón trung b×nh dtbgl (T/m2) E ®é lón Si (cm) 1 (0-1) 0.3 217.24 35000 0.1490 2 (1-2) 0.3 200.49 35000 0.1375 3 (2-3) 0.3 168.54 35000 0.1156 4 (3-4) 0.3 133.73 35000 0.0917 5 (4-5) 0.3 104.21 35000 0.0715 6 (5-6) 0.375 79.65 3500 0.6827 7 (6-7) 0.325 60.92 3500 0.4525 8 (7-8) 0.375 47.70 10000 0.1431 9 (8-9) 0.375 37.34 10000 0.1120 10 (9-10) 0.375 29.85 10000 0.0896 11 (10-11) 0.375 24.35 10000 0.0730 12 (11-12) 0.375 20.27 10000 0.0608 13 (12-13) 0.375 17.18 10000 0.0516 14 (13-14) 0.375 14.65 10000 0.0440 15 (14-15) 0.375 12.56 10000 0.0377 Tæng ®é lón S 2.3123 (cm) S = 2.3123(cm) < [Sgh]=8(cm) VËy ®Êt nÒn ®¶m b¶o ®é lón tuyÖt ®èi. Nh­ vËy kÝch th­íc ®¸y mãng vµ chiÒu dµy ®Öm c¸t lÊy nh­ trªn lµ ®¶m b¶o. LÊy gãc 300. BÒ réng ®¸y ®Öm c¸t b® =b + 2.h® .tga =1.5 +2 x1.5 xtg30o=3.23(m) TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o mãng VËt liÖu lµm mãng: Dïng bª t«ng m¸c 200, Rn= 9000(kN/m2),Rk=750(kN/m2), Cèt thÐp nhãm AII cã Ra=280000(kN/m2) ¸p lùc tÝnh to¸n ë ®¸y mãng: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp mãng ®Õn mÐp cét lµ: TÝnh to¸n øng suÊt t¹i mÐp mãng ptt1 lµ: ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trªn phÇn L lµ: KiÓm tra chiÒu cao cña mãng theo kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp chÞu uèn: Trong ®ã: , , Þ Lµm líp bªt«ng lãt mãng m¸c 100# dµy 10cm Líp b¶o vÖ cèt thÐp abv=0.035m ChiÒu cao toµn bé mãng: hm=ho+a=0.609 + 0.035 = 0.644m LÊy chiÒu cao mãng hm=0.7m ChiÒu cao lµm viÖc cña mãng:h0 = 0.7- 0.035= 0.665(m). KiÓm tra chiÒu cao cña mãng theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng. - Gi¶ thiÕt coi mãng lµ b¶n conson ngµm t¹i mÐp cét, chÞu ph¶n lùc ®Êt po - Cét ®©m thñng mãng theo h×nh th¸p nghiªng vÒ c¸c phÝa gãc 450, gÇn ®óng coi cét ®©m thñng mãng theo mét mÆt xiªn gãc 450 vÒ phÝa pomax. §iÒu kiÖn chèng ®©m thñng kh«ng kÓ ¶nh h­ëng cña thÐp ngang vµ kh«ng cã cèt xiªn, ®ai, xiªn: Q < Qb hay N®t £ 0.75 x Rk x h0 x btb - kÝch th­íc cét : C1 : bc x hc = 30 x 40 cm - Chän chiÒu dµy líp b¶o vÖ a = 3.5 cm Þ h0 = h - a = 0.7 - 0.035 = 0.665 m Ta cã: bc + 2.ho = 0.3 + 2 x 0.665 = 1.63 (m) > b = 1.5(m) Þ btb = DiÖn tÝch g¹ch chÐo ngoµi ®¸y th¸p ®©m thñng ë phÝa cã ¸p lùc pttmax lµ: F®t =0.15 x1.5=0.225 (m2) ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trong ph¹m vi diÖn tÝch g©y ®©m thñng Ptt’tb lµ: Trong ®ã: Ta l¹i cã: Þ VËy ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trong ph¹m vi diÖn tÝch g©y ®©m thñng lµ: Lùc g©y ®©m thñng lµ: Lùc chèng ®©m thñng lµ: 0.75 x Rk x h0 x btb=0.75 x 750 x 0.665 x0.9 =336.66(KN) VËy: N®t = 79.71(KN) < 0.75 x Rk x h0 x btb =336.66(KN) mãng kh«ng bÞ ph¸ ho¹i theo ®©m thñng. TÝnh to¸n c­êng ®é trªn tiÕt diÖn th¼ng ®øng – TÝnh to¸n cèt thÐp. Cèt thÐp dïng cho mãng chÞu m«men do ¸p lùc ph¶n lùc cña ®Êt g©y ra. Khi tÝnh m«men ng­êi ta quan niÖm c¸nh mãng nh­ nh÷ng con son ®­îc ngµm vµo c¸c tiÕt diÖn qua ch©n cét M« men t­¬ng øng víi mÆt ngµm I-I DiÖn tÝch cèt thÐp ®Ó chÞu m«men MI (dïng thÐp AII cã Ra =280000 (KN/m2) Chän 12f12 cã Fa =13.57(cm2) ChiÒu dµi mét thanh thÐp: . Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ cèt thÐp dµi: Kho¶ng c¸ch gi÷a tim c¸c cèt thÐp: (n lµ sè thanh dµi cÇn thiÕt bè trÝ vµo ®Õ mãng). Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 100 £ a £ 200mm M« men t­¬ng øng víi mÆt ngµm II-II: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp mãng ®Õn mÐp cét theo ph­¬ng c¹nh ng¾n lµ: Þ DiÖn tÝch cèt thÐp ®Ó chÞu m«men MII: Chän cèt thÐp 11f10 cã Fa =8.64(cm2) ChiÒu dµi mçi thanh thÐp ng¾n: Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ cèt thÐp ng¾n: Kho¶ng c¸ch gi÷a tim c¸c cèt thÐp: Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 100 a 200mm PhÇn III THIÕT KÕ Mãng cäc Tµi liÖu thiÕt kÕ T¶i träng: - TiÕt diÖn cét: C2 : b xh =30 x60(cm) - T¶i träng tÝnh to¸n d­íi ch©n cét, t­êng C2 : N0=282(T)=2820(kN); M0= 27.3(Tm)=273(kNm); Q0= 18.2(T)=182kN - Tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn: Kh«ng cã tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn nªn sè liÖu t¶i träng tiªu chuÈn t¹i ch©n cét cã thÓ ®­îc lÊy nh­ sau: Ntc0=Ntt0/n ; Mtc0=Mtt0/n ; Qtc0=Qtt0/n (n lµ hÖ sè v­ît t¶i n=1.1 ¸1.5 lÊy n=1.15) Þ C2: Ntc = 245.217(T)=2452.17(kN); Mtc=27.339(Tm)=237.39(kN); Qtc =15.826(T)=158.26(kN) Xö lý sè liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh: NÒn ®Êt gåm 8 líp, cã sè liÖu ®Þa chÊt nh­ b¶ng d­íi: Lớp đất Chiều dày (m) Trọng lượng riêng tự nhiên (kN/m3) Trọng lượng riêng hạt (kN/m3) Độ ẩm W % Giới hạn chảy WL % Giới hạn dẻo WP % Góc ma sát trong trong ( 0 ) Lực dính ((kN)) Mô đun biến dạng E ((kN)) Trồng trọt 0.5 17 Sét 3 3.3 18.4 26.5 38 45 26 17 27 10000 Sét 5 1.1 18.1 26.9 43 46 27 11 14 4000 Cát pha 1 5 20.5 26.6 18 21 15 22 20 18000 Sét pha 4 3 18.5 26.8 30 36 22 16 10 10000 Cát pha 3 4 19.5 26.8 24 27 21 16 21 10000 Cát pha 2 1.2 19.2 26.5 22 24 18 18 25 14000 Cát bụi 1 3.5 19.2 26.5 23 30 18000 Cát trung 1 10 19.2 26.5 18 35 31000 §Êt trång trät, cã chiÒu dµy 0.5 m. §Êt sÐt 3, chiÒu dµy 3.3m. - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 19% >17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.632 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt lµ tr¹ng th¸i dÎo mÒm. §Êt sÐt 5 chiÒu dµy 1.1 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 19% >17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.842 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt lµ tr¹ng th¸i ch¶y. §Êt c¸t pha 1, chiÒu dµy 5 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id = 6% < 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.5 Tõ ®é sÖt B = 0.5 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt sÐt pha 4, chiÒu dµy 3 m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id =7%< 14% < 17% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt sÐt pha. - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B. Ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt sÐt pha lµ tr¹ng th¸i dÎo mÒm §Êt c¸t pha 3, chiÒu dµy 4m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: - ChØ sè dÎo : V× : Id =6%< 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.5 ta cã tr¹ng th¸i cña ®Êt c¸t pha lµ tr¹ng th¸i dÎo §Êt c¸t pha2, chiÒu dµy 1.2m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: ChØ sè dÎo : V× : Id =6%< 7% nªn ®©y lµ lo¹i ®Êt c¸t pha - §é sÖt : = Tõ ®é sÖt B = 0.667 ta cã tr¹ng th¸i dÎo. §Êt c¸t bôi 1, chiÒu dµy 3.5m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: Tõ hÖ sè rçng ta cã tr¹ng th¸i ®Êt c¸t lµ chÆt võa ( c¸t bôi cã 0,6<e0<0,8) §Êt c¸t trung1, chiÒu dµy 10m - Tû träng h¹t : - HÖ sè rçng: Tõ hÖ sè rçng ta cã tr¹ng th¸i ®Êt c¸t lµ chÆt võa ( c¸t h¹t trung cã 0,6<e0<0,8) Ta cã trô ®Þa chÊt nh­ sau: Tiªu chuÈn x©y dùng: - §é lón cho phÐp Sgh= 8 cm. Chªnh lón t­¬ng ®èi cho phÐp ( Tra b¶ng3-5 trang 30, H­íng dÉn ®å ¸n nÒn vµ mãng – GS,TS NguyÔn V¨n Qu¶ng) - Ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n ë ®©y lµ ph­¬ng ph¸p hÖ sè an toµn duy nhÊt, lÊy Fs =2¸3 ( §èi víi nÒn ®Êt c¸t kh«ng lÊy ®­îc mÉu nguyªn d¹ng th× nªn lÊy Fs =3, cßn ®èi víi ®Êt dÝnh nªn lÊy Fs =2) ph­¬ng ¸n nÒn, mãng. chän lo¹i cäc, kÝch th­íc cäc vµ ph­¬ng ¸n thi c«ng: ThiÕt kÕ mãng cäc cho cét C2 cã t­êng chÌn. Cét cã tiÕt diÖn 0,3x0,6 m. - Líp ®Êt trªn cïng lµ ®Êt trång trät kh«ng cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i v× vËy tiÕn hµnh bãc bá líp ®Êt nµy. Sau ®ã ®Æt ®µi mãng ë líp thø hai lµ ®Êt sÐt 3. - Chän chiÒu s©u ®Æt ®¸y ®µi: Độ sâu đế đài móng cọc đài thấp cần bảo đảm cho đài đủ chiều cao chịu lực, để đài khỏi bị trồi lên trên mặt đất, không làm hư hại nền móng công trình lân cận. Tính hmin- chiều sâu chôn móng yêu cầu nhỏ nhất: == 0.96(m) Trong ®ã: Q: Tổng các lực ngang: Qx = 18.2 (T) Dung trọng tự nhiên cảu lớp đất đặt đài (T/m3) b : Bề rộng đài chọn sơ bộ b = 1.8 (m) Góc ma sát trong hmin= 0.96 (m) ; ở đây chọn hm = 2 (m) > hmin=0.96 (m) Với độ sâu đáy đài đủ lớn, lực ngang Q nhỏ, trong tính toán gần đúng coi như bỏ qua tải trọng ngang. - §Þa chÊt cã chÝn líp, líp thø chÝn lµ líp ®Êt c¸t h¹t trung ë tr¹ng th¸i chÆt võa lµ líp ®Êt tèt, nªn tiÕn hµnh ®Æt mòi cäc ë ®é s©u 0.5m cña líp ®Êt nµy. ChiÒu s©u tõ mòi cäc ®Õn ®µi lµ: l = (1.3 +1.1+5 +3 +4 +1.2 +3.5 +0.5)=19.6m Dïng 2 cäc cã ®é dµi mçi cäc lµ 10m. Chän lo¹i cäc cã kÝch th­íc tiÕt diÖn 0.3x0.3 m - VËt liÖu sö dông: + §µi mãng: Dïng bª t«ng M200 cã Rn = 900T/m2 ; Rk = 75T/m2 Dïng cèt thÐp nhãm AII cã Ra = 28000 T/m2 + Cäc: Dïng bª t«ng M200 cã Rn=900 T/m2 Dïng cèt thÐp däc nhãm AII cã Ra = 28000 T/m2, ®ai dïng thÐp AI. - TÝnh to¸n cèt thÐp chÞu m« men cho cäc khi vËn chuyÓn vµ cÈu l¾p: Sau ®©y lµ s¬ ®å tÝnh to¸n cèt thÐp chÞu m« men cña cäc khi vËn chuyÓn vµ cÈu l¾p: 0,0214ql2 0,0215ql2 0,0214ql2 0,0683ql2 Bè trÝ cèt thÐp cäc ®èi xøng. Tæng diÖn tÝch cèt thÐp däc: Fa = Dïng cèt thÐp nhãm AII cã Ra = 28000 T/m2. Líp bª t«ng b¶o vÖ cèt thÐp däc abv = 0.025m. Gi¶ thiÕt a = 0.04m . Mmax = 0,0683ql2 Víi q = 1.5ngbtFcäc = 1.51.12.5d2 = 4.125d2 (1,5: hÖ sè ®éng lùc) ® Mmax = 0.06834.125d2 l2 =0.2817d2l2 Trong ®ã: d - chiÒu dµi c¹nh cäc, d = 0.3 m l - chiÒu dµi cña cäc, l = 10 m ® Fa = = 0.000803 m2 = 8.03cm2 Chän 4f16 cã Fa= 8.042 cm2 Cäc ®­îc h¹ xuèng b»ng bóa §iªzen, kh«ng khoan dÉn. V× mãng chÞu m« men kh¸ lín nªn ta ngµm cäc vµo ®µi b»ng c¸ch ph¸ vì mét phÇn bª t«ng ®Çu cäc cho tr¬ cèt thÐp däc trªn ®o¹n 20f = 2016 = 320 mm vµ ch«n cäc vµo ®µi thªm ®o¹n 8cm. VËy ®é dµi thùc cña cäc tÝnh tõ ®¸y líp lãt lµ 19.6 m ®óng b»ng kho¶ng c¸ch chän ®Æt mòi cäc ®Õn ®¸y ®µi. ( sö dông 2 cäc cã ®é dµi 10m) X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc Søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu lµm cäc. Søc chÞu t¶i träng nÐn theo ph­¬ng däc trôc cña cäc BTCT tiÕt diÖn ®Æc h×nh l¨ng trô x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Với: lµ hÖ sè nÐn däc,=1.0 v× cäc kh«ng xuyªn qua líp bïn. Rb, Ra c­êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña bª t«ng, cña cèt thÐp. Fb, Fa diÖn tÝch tiÕt diÖn cña bª t«ng, cña cèt thÐp däc. Þ Søc chÞu t¶i cña cäc theo c­êng ®é ®Êt nÒn. Ta x¸c ®Þnh c­êng ®é cña cäc theo c­êng ®é ®Êt nÒn theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong phßng. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo ®Êt nÒn: Ch©n cäc tú lªn líp c¸t h¹t trung chÆt võa nªn cäc lµm viÖc theo s¬ ®å cäc ma s¸t. m = 1 cäc l¨ng trô, mòi cäc tú vµo sÐt pha. mR = 1; mfi = 1 h¹ cäc b»ng c¸ch ®ãng cäc ®Æc b»ng bóa ®iªzen. Chia ®Êt nÒn thµnh c¸c líp ®ång nhÊt. ë ®©y zi vµ H tÝnh tõ cèt thiªn nhiªn. C­êng ®é tÝnh to¸n cña ma s¸t gi÷a mÆt xung quanh cäc vµ ®Êt bao quanh fi ®­îc tra theo b¶ng. Líp ®Êt li (m) zi (m) fi ((kN)) mfi.li.fi (kNm) Smfi.li.fi (kNm) SÐt 3 1,3 3,3 11,88 16,354 509,9 SÐt 5 1,1 4,4 6,68 8,338 C¸t pha 1 2 6,4 17,2 36,4 2 8,4 24,6 52,4 1 9,4 25,2 26,7 SÐt pha 4 2 11,4 20,1 43,2 1 12,4 21,0 21,8 C¸t pha 3 2 14,4 26,48 55,76 2 16,4 21,38 44,96 C¸t pha 2 1,2 17,6 12,27 16,164 C¸t bôi 1 2 19,6 40,46 80,92 1 20,6 41,36 82,72 C¸t trung 1 0,5 21,1 80,89 40,45 H = 21,6m tra b¶ng ®­îc R = 3250 (kN). ® Pd = 1(132500.30.3 + 40.3509.9) = 764.34 kN Søc chÞu t¶i tÝnh to¸n cña cäc theo ®Êt nÒn: = 545.96 (kN) Kd = 1.4 hÖ sè an toµn ®èi víi ®Êt Søc chÞu t¶i tÝnh to¸n cña cäc: = min(Pv , ) = = 545.96 kN X¸c ®Þnh sè l­îng cäc vµ bè trÝ cäc trong mãng: ¸p lùc tÝnh to¸n gi¶ ®Þnh t¸c dông lªn ®Õ ®µi do ph¶n lùc ®Çu cäc g©y ra lµ. = 797.48 (kN) DiÖn tÝch s¬ bé ®Õ ®µi lµ = 3.12 (m2) Träng l­îng cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi = 205.92(kN) Lùc däc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Õn cèt ®Õ ®µi lµ 2280 +205.92 = 2485.92(kN) Sè l­îng cäc s¬ bé lµ = 3.85(cäc) §Ó kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña m«men lÊy sè cäc nc’ = 6. Chän s¬ bé kÝch th­íc ®µi cäc lµ 1.4x2.3m (diÖn tÝch lµ 3.22 m2 xÊp xØ diÖn tÝch s¬ bé lµ 3.12 m2). Chän s¬ bé chiÒu cao ®µi cäc: ChiÒu cao ®µi h® ®­îc chän theo ®iÒu kiÖn chèng chäc thñng. ë ®©y cã thÓ s¬ bé chän h® tõ ®iÒu kiÖn ®¸y th¸p chäc thñng võa trïm hÕt c¹nh ngoµi c¸c cäc biªn. Khi ®ã ph¶n lùc c¸c cäc ®Òu n»m trong ®¸y th¸p chäc thñng, lùc chäc thñng = 0 ® chiÒu cao ®µi tho¶ m·n. Khi ®¸y th¸p chäc thñng trïm hÕt c¹nh ngoµi c¸c cäc biªn theo c¹nh dµi cña cét cã: l® = 2(C +h2) + lcét ® h2l = = = 0.75(m) T­¬ng tù khi ®¸y th¸p chäc thñng trïm hÕt c¹nh ngoµi c¸c cäc biªn theo c¹nh ng¾n ®iÒu kiÖn lµ: ® h2b = = = 0.45(m) ® h2 = max(h2l , h2b) = 0.75(m) ChiÒu cao ®µi chän s¬ bé: ® h® = h1 + h2 = 0.08 + 0.75 = 0.83 m lÊy s¬ bé h® = 0.85(m) Víi h1 lµ chiÒu s©u cäc ngµm vµo ®µi. KiÓm tra ®iÒu kiÖn lùc max truyÒn xuèng cäc d·y biªn DiÖn tÝch ®Õ ®µi thùc tÕ: Fd’ = 1.42.3 = 3.22(m2) Träng l­îng tÝnh to¸n cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi lµ. = 212.52 (kN) Lùc däc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Õn cèt ®Õ ®µi lµ. 2280 + 212.52 = 2492.52(kN) M« men tÝnh to¸n x¸c ®Þnh t­¬ng øng víi träng t©m diÖn tÝch c¸c cäc t¹i mÆt ph¼ng ®Õ ®µi: = 427.7(kNm) Lùc truyÒn xuèng c¸c cäc d·y biªn lµ. 493.52 kN 335.12 kN > 0 ® Cäc kh«ng bÞ nhæ. Träng l­îng tÝnh to¸n cña cäc kÓ tõ ®¸y ®µi: Qc = 0.30.3(20- 0.25-0.08)251.1 = 48.7(kN) Cã + Qc = 493.12+48.7 = 541,86 kN < = 645.96 kN ® Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn lùc max truyÒn xuèng cäc d·y biªn. KiÓm tra nÒn mãng cäc theo TTGH 2 KiÓm tra ®iÒu kiÖn ¸p lùc ë ®¸y mãng quy ­íc §é lón cña nÒn mãng cäc ®­îc tÝnh theo ®é lón cña nÒn khèi mãng qui ­íc abcd. Gãc më: ® ChiÒu dµi cña ®¸y khèi qui ­íc: LM = L + 2Htga LM = 2.3 - 2(0.25 - ) + 219.6tg(50) = 5.53(m) BÒ réng ®¸y khèi qui ­íc: BM = B + 2Htga= LM=1.4 – 2(0.25 - ) +219.6tg(50) = 4.63(m) Träng l­îng tiªu chuÈn cña khèi mãng qui ­íc tõ ®¸y líp lãt trë lªn: = 5.534.63(2 +0.5)20 = 1280.2(kN) Träng l­îng riªng trung b×nh cña ®Êt tõ ®¸y líp lãt ®Õn ch©n cäc: = = 18.4(kN/m3) Träng l­îng khèi mãng quy ­íc phÇn d­íi líp lãt ch­a kÓ bª t«ng cäc: = (5.34.63 - 50.32)18.4(1.3 +1.1+5+3+5.4+3.5+0.5) = 13746 kN Träng l­îng cäc trong ph¹m vi khèi mãng quy ­íc: =50.32(1.3+1.1+5+3+5.4+3.5+0.5)25 =222.75(kN) Träng l­îng khèi mãng qui ­íc: 1071.8 + 7646 + 222.75 = 8940.55(kN) TrÞ tiªu chuÈn lùc däc x¸c ®Þnh ®Õn ®¸y khèi qui ­íc: 2280+8940.55 = 11220.55(kN) M« men tiªu chuÈn t­¬ng øng träng t©m ®¸y khèi qui ­íc: = 273 + 182(0.85 + 20 – 0.4) = 3995(kNm) §é lÖch t©m: = = 0.356(m) ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®¸y khèi quy ­íc: ® 607.5(kN) 268.95(kN) 438.23 (kN) ¸p lùc tÝnh to¸n cña ®Êt ë ®¸y khèi qui ­íc: Ktc = 1 m1 = 1.2 cho nÒn lµ sÐt pha cã IL < 0.5. m2 = 1 s¬ ®å kÕt cÊu cña c«ng tr×nh lµ mÒm. j = 20o tra b¶ng ®­îc A = 0.72; B = 3.87; D = 6.45 ChiÒu cao cña khèi mãng qui ­íc lÊy ®Õn cèt thiªn nhiªn: HM = 19.6 +2 +0.5 = 22.1(m) Träng l­îng riªng cña ®Êt ë ®¸y khèi mãng quy ­íc: gII = 18.4(kN/m3) Träng l­îng riªng trung b×nh cña ®Êt tõ ®¸y mãng quy ­íc ®Õn cèt thiªn nhiªn: = = 18.37 kN/m3 Þ RM = (1.10.724.6318.37+1.14.6322.118.4 +36.4512) = 2844.7 (kN) Cã: 607.5 (kN) < 1.2RM = 1.22844.7 = 3413.64(kN) 268.95(kN) < RM = 2844.7(kN) VËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ¸p lùc d­íi ®¸y mãng quy ­íc. KiÓm tra ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë cao ®é ®¸y líp ®Êt trång trät: = 0.5.17 = 8.5(kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt sÐt 3: = 8.5+3.318.4 = 69.22(kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt sÐt 5: = 69.22+1.118.1 = 89.13(kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt c¸t pha 1: = 89.13+520.5 = 191.63(kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt c¸t pha 4: = 191.63+318.5 = 247.13 (kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt c¸t pha 3: = 247.13+419.2 = 323.93 (kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt c¸t pha 2: = 323.93 +1.2x19.2=346.97 (kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y líp ®Êt c¸t bôi 1: = 346.97 +3.5x19.2=414.17 (kN) øng suÊt b¶n th©n cña ®Êt ë ®¸y ®¸y khèi mãng qui ­íc: = 414.17+0.5x19.2=423.77 (kN) øng suÊt g©y lón ë ®¸y mãng quy ­íc: = 438.23 – 423.77 = 14.47 (kN) Chia nÒn ®Êt d­íi mãng quy ­íc thµnh c¸c líp ph©n tè cã chiÒu dµy: hi £ = 1.16m vµ ®¶m b¶o mçi líp chia ra lµ ®ång nhÊt Gäi z lµ ®é s©u kÓ tõ ®¸y mãng quy ­íc th× øng suÊt g©y lón ë ®é s©u zi: = K0xs K0 tra b¶ng theo 2z/b vµ §é lón cña líp ph©n tè thø i: Si = §iÓm z (m) 2z/b l/b K0 (kN) (kN) Ei (kN) Si (m) 0 0 0 1.0 1 14.47 423.77 0.034 31000 0 1 1.0 0.43 - 0.947 13.7 442.97 0.031 31000 0.00075 2 2.0 0.864 - 0.769 11.13 462.17 0.024 31000 0.00065 T¹i ®é s©u 2.0 m kÓ tõ ®¸y mãng quy ­íc cã = 0.0473 ® LÊy giíi h¹n tÇng chÞu nÐn lµ 2.0 m. §é lón cña mãng: S = = 0.0014 m < Sgh = 0.08 m ® Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®é lón tuyÖt ®èi giíi h¹n. TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o ®µi cäc Chän vËt liÖu ®µi cäc: Dïng bª t«ng #200 cã Rn = 9000(kN) ; Rk = 750 (kN) Dïng cèt thÐp nhãm AII cã Ra = 280000 (kN) X¸c ®Þnh chiÒu cao ®µi cäc theo ®iÒu kiÖn chäc thñng: Víi chiÒu cao ®µi ®· chän h® = 0.6 m th× ®¸y th¸p chäc thñng võa trïm kÝn c¹nh ngoµi c¸c cäc biªn. Lùc chäc thñng Pcth = 0 ® ®µi kh«ng bÞ chäc thñng, h0 = h2 = 0.75 m Nh­ vËy chiÒu cao ®µi ®· chän h® = 0.85 m lµ hîp lý. TÝnh to¸n m« men vµ thÐp ®Æt cho ®µi cäc: M« men t­¬ng øng víi mÆt ngµm I - I: MI = (P3 + P6)xr1 r1 = 0.9 - = 0.4(m) P3 = P6 = = 493.52(kN) MI = 2 493.520.4 = 394.82(kNm) M« men t­¬ng øng mÆt ngµm II-II: MII = (P1 + P2 + P3)r2 r2 = 0.45 - 0.3/2 = 0.3(m) P3 = = 493.52(kN) P1 = = 335.12(kN) P2 = (P1 +P3 )/2 = 414.32(kN) MII = (335.12 +414.32 +493.52) x0.3 = 372.89(kNm) Cèt thÐp chÞu m« men MI lµ : (m2) = 20.9(cm2) Chän 14f14 cã Fa = 21.54(cm2) Kho¶ng c¸ch gi÷a trôc c¸c cèt thÐp c¹nh nhau lµ: a = = (mm) ChiÒu dµi cña mét thanh lµ: = 2300 - 2x35 = 2230(mm) Cèt thÐp chÞu m« men MII lµ : = 19.9 cm2 Chän 13f14 cã Fa = 20.0(cm2) Kho¶ng c¸ch gi÷a trôc c¸c cèt thÐp c¹nh nhau lµ: a = = 180(mm) ChiÒu dµi cña mét thanh lµ: = 1400 - 2x35 = 1330(mm)