Chơng 4: Gia cố Bài Xác định kích thớc lớp đệm cát dới móng băng biết: b =1,6m; hm=1,5m Với tổ hợp tải trọng tính toán mức mặt đất: Nott =10T/m; Mott = 2Tm/m; Qott= 1T/m Lớp đất dới móng lớp sét dẻo nhão có c¸c tÝnh chÊt nh− sau: γ1 = 1,8T/m3; c = 0,12 kg/cm2; = 8o Vật liệu đệm: Cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa: = 1,9T/m3 Bài làm: Giả sử chọn chiều dày đệm cát: hđ = 2m Kiểm tra chiều dày lớp đệm cát theo điều kiƯn: σz + σbt ≤ R®y ®ã Rdy = Pu Fs σbt : øng xuÊt th−êng xuyªn träng lợng thân đất đệm cát tác dụng lên mặt lớp đất yếu dới đáy đệm bt = γ1 hm + γ2 h® σ bt = 1,8.1,5 + 1,9.2 = 6,5T / m σz : ứng xuất tải trọng gây bề mặt lớp đất yếu tính theo giáo trình Cơ ®Êt N tt 10 + γ tb hm − γ 1.hm = + 2.1,5 − 1,8.1,5 = 6,25 + − 2,7 = 6,55T / m F 1,6.1 σ z x T¹i M: = = 1,25 ; = = → z = 0,46 σ z = 0,46.6,55 = 3T / m2 b b b 1,6 p p= VËy: σ z +σ bt= + 6,5 = 9,5T / m 14 tt No tt Mo tt Qo P =6,55t/m2 tb Pmin Pmax 2,7T/m2 6,55T/m2 α =30° =30 6,5T/m2 3T/m2 Để tính Pghđy ta t¹o mãng quy −íc víi bỊ réng mãng khèi quy −íc nh− sau: b q− = b +2 h® tgα α: cã thÓ lÊy b»ng ϕ - gãc ma sát lớp đệm ( với cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa lấy 30o) tg 30o = 0,58 bq− = 1,6 +2 tg30o = 1,6+2.2.0,58 =1,6+2,32=3,92m hq− = hm + h® = 1,5 + = 3,5m Sức chịu tải đợc tính gần theo công thức Terzaghi: Pu = 0,5.N γ γ.b + N q q + N c c Víi ϕ = 8o, tra b¶ng ta cã Nγ = 1; Nq= 2,118; Nc= 7,658 Thay sè: Pu = 0,5.1.1,8.3,5 + 2,118.(1,5.1,8 + 2.1,9) + 7,658.1,2 = 26,1T / m R= So s¸nh: Pu 26,1 = = 13T / m Fs σ z + σ bt = 9,5T / m < Rdy = 13T / m Vậy chiều dày đệm cát 2m hợp lý 15 Bài 2: Thiết kế móng dới cột tiết diện (30 40) cm2; tải trọng tính toán tác dụng lên móng cos 0,0: No = 120T; Mo= 8Tm; Qo=1,2T Móng đặt lớp đất cát bụi có chiều dày 20m; dới lớp cát bụi lớp sét pha nhão, mực nớc ngầm nằm độ sâu cách mặt đất 1,5m Đặc trng lớp cát bụi nh− sau: γ = 1,80g/cm3; Δ =2,65; w = 30%; ϕ = 20o ; c = 0,0; emax = 0,96; emin = 0,56; qc=30kg/cm2 Bài làm: - Xác định trạng thái lớp cát bụi dựa vào độ chặt: Trong ®ã: δ = εo = γ Δ δ −1 1+W 1,8 δ= = 1,38G / cm 30 1+ 100 2,65 εo = − = 0,92 1,38 emax − e 0,96 − 0,92 D= = = 0,1 c¸t ë trạng thái rời emax emin 0,96 0,56 Xác định mức độ ẩm cát: G= W 30.2,65 = = 0,864 εoΔn 100.0,92.1 G = 0,864 > 0,8 nªn cát bụi trạng thái bão hoà nớc Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố nền: dùng biện pháp gia cố cọc cát Giả thiết mãng cã kÝch th−íc: b = 2m; hm=1m; l = .b; đó: = 1+2e; e: độ lệch t©m e= M ; N M = M o + Q.hm = + 1,2.1 = 9,2Tm e = M 9,2 = ≈ 0.1 N 110 l = α.b = (1+2 0,1) 2m = 1,2 2m =2,4m 16 ¸p lùc d−íi ®¸y mãng: No − 110 + γ hm = + 2.1 ≈ 25T / m (ab) 2.2.4 M 9,2.6 Pmax = ptb + o = 25 + = 29,8T / m 2 W 2.2,4 M 9,2.6 Pmin = ptb + o = 25 − = 20,2T / m 2 W 2.2,4 Ptb = §/k kiĨm tra: ptb ≤ R® Pmax ≤ 1,2R® Trong ®ã: Rđ đợc tính gần theo công thức Terzaghi: Pu = sγ iγ Nγ γb + sqiq N q q + scic N c c Nγ ; N q ; N c hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào Tra bảng Hệ số hình dạng s = 1- 0,2/ = 1- 0,2/1,2 = 0,83 sq = sc = 1+ 0,2/α = 1+0,2/1,2 = 1,17 Hệ số điều chỉnh độ nghiêng tải träng: ⎛ δ⎞ iγ = ⎜⎜1 − ⎟⎟ ⎝ ϕ⎠ δ⎞ ⎛ iq = ic = ⎜1 − (gần coi tải đứng tức = nên i = iq = ic = ) Víi ϕ = 20o, tra b¶ng ta cã Nγ = 4,97; Nq= 6,40; Nc= 14,8 Pu = {0,5.0,83.4,97.1,8.2 + 1.6,40.1,8.1 + 1,17.14,8.0} = 26,37T / m P 26,37 Chän Fs = ; R = u = = 13,2 / m Fs Gi¶ ®Þnh: sau gia cè Rgc = 2R ch−a gia cè vËy: Rgc = 13,2 = 26,4T/m2 So s¸nh: Ptb= 25T/m2 < R = 26,4 T/m2 Pmax= 29,8 T/m2 < 1,2 R = 1,2 26,4 = 31,68 T/m2 §iỊu kiƯn hỵp lý vỊ kÝch th−íc: {1,2[R ] − pmax } ≤ 10%[R ] 1,2R-p max = 31,68 – 29,8 =1,88T/m2 < 10%R= 2,64T/m2 VËy lùa chän s¬ bé b = 2,0m a = 2,4m hợp lý Kích thớc móng là: a ì b = (2,0 ì 2,4) m2 17 18 + Nếu so sánh lệch nhiều chọn lại Xác định enc dïng cäc c¸t: enc = emax − D(emax − emin ) chän D = 0,75 ta sÏ cã: enc = 0,96 0,75(0,96 0,56) = 0,66 Xác định diện tích đợc nén chặt theo công thức: Fnc=1,4.2(2,4+0,4.2,4)=9,4m2 Xác định số lợng cọc cát: d = 0,4m Fc e −e = Ω = o nc Fnc + eo eo - Hệ số rỗng đất thiên nhiên trớc nén chặt cọc cát Thay số: = n= 0,92 − 0,66 = 0,135 + 0,92 0,135.9,4 3,14.0,4 10 cọc Căn vào mặt móng ta bố trí: 14 cọc +Xác định trọng lợng thể tích đất nén chặt theo công thức: nc = Δ (1 + 0,01w) 1+ e w: §é ẩm thiên nhiên đất trớc nén chặt : Trọng lợng thể tích đất thiên nhiên trớc đợc nén chặt nc = 2,65 (1 + 0,01.30) = 2,08G / cm + 0,66 Xác định khoảng cách cọc cát: L = 0,952dc L = 0,952.0,4 1− γ γ nc 2,08 = 1,04m 2,08 1,80 19 Xác định trọng lợng cát 1m dài: Theo kết thí nghiệm, cát cọc có đặc tính sau: = 2,65G/cm3; W1= 12% G= fc Δ W (1 + ) + enc 100 W1: Độ ẩm cát thời gian thi công : Tỷ trọng cát cọc 3,14.0,4 2,65 12 ⎞ ⎛ G= ⎟ = 0,224t ⎜1 + + 0,66 100 Xác định chiều sâu nén chặt: Chiều sâu nén chặt lấy chiều dày vùng chịu nén, áp dụng phơng pháp lớp tơng đơng ta có: Đối với cát với móng tuyệt đối cứng tiết diện hình chữ nhật tra b¶ng: l/b = 1,2; μ=0,25 → Aωconst = 1,08 VËy chiều dày lớp tơng đơng là: Hs =1,08.2 =2,16m Chiều dày vùng chịu nén kể từ đáy móng: H = 2.2,16 = 4,32m 4,5m Tính toán độ lún dự tính đất sau nén chặt cọc cát Độ lún dự tính đất sau nén chặt cọc cát xác định theo công thức: S= pb(1 o2 ) lúc hc=4,5m > 2.b (b=2m) Eo áp lực tiêu chuẩn đáy móng Ptb = No 110 + hm = + 2.1 ≈ 22T / m 1,15.2.2,4 n(ab) n: Hệ số vợt tải lấy = 1,15 áp lùc g©y lón: p = po-γ.hm = 22- 1,8.1=20,2 T/m2 Eo= α.qc; chän α = → Eo= 30= 60kg/cm2 Sau gia cè gi¶ thiÕt Egc = 2Eo = 2.60 =120kg/cm2 S= 20,2.2.0,96(1 − 0,25 ) =0,028m=2,8cm 1200 Độ lún tính nhỏ độ lún cho phép 20 Bài 3: Một đờng đất đắp đất sét bão hòa nớc cố kết chậm có cu = 1,0T/m2 (lực dính không thoát nớc) = 1,7T/m3 3m 20m γ =1,8T/m3 24m Coi ®−êng băng chữ nhật rộng 22m, đất đắp có đ = 1,8T/m3 ) Yêu cầu tính toán sơ phơng ¸n chiỊu cao bƯ ph¶n ¸p víi hƯ sè an toàn 1,5 Đất đắp bệ phản áp nh đất đắp đờng Bài làm: Hđ p = d × hd = 1,8 × = 5,4T / m §Êt cã: Cu = 1T / m ; γ = 1,7T / m3 ϕ = 0o Do ®ã Nγ = ; N q = ; N c = 5,14 Pgh = N q q + N c c = 1.γ d H d + 5,14.1 = (1,8.H d + 5,14)T / m 1,8.H d + 5,14 T / m2 Fs 1,5 1,5 p − 5,14 1,5.5,4 − 5,14 8,1 − 5,14 = = = 1,6m Rót ra: H d ≥ 1,8 1,8 1,8 p≤ Pgh = Bề rộng bệ phản áp tính toán nh kiểm tra ổn định đờng 21 ... ta cã Nγ = 4, 97; Nq= 6 ,40 ; Nc= 14, 8 Pu = {0,5.0,83 .4, 97.1,8.2 + 1.6 ,40 .1,8.1 + 1,17. 14, 8.0} = 26,37T / m P 26,37 Chän Fs = ; R = u = = 13,2 / m Fs Giả định: sau gia cố Rgc = 2R ch−a gia cè vËy:... Fnc=1 ,4. 2(2 ,4+ 0 ,4. 2 ,4) =9,4m2 Xác định số lợng cọc c¸t: d = 0,4m Fc e −e = Ω = o nc Fnc + eo eo - HÖ sè rỗng đất thiên nhiên trớc nén chặt cäc c¸t Thay sè: Ω= n= 0,92 − 0,66 = 0,135 + 0,92 0,135.9 ,4. .. 5,4T / m §Êt cã: Cu = 1T / m ; γ = 1,7T / m3 ϕ = 0o Do ®ã Nγ = ; N q = ; N c = 5, 14 Pgh = N q q + N c c = 1.γ d H d + 5, 14. 1 = (1,8.H d + 5, 14) T / m 1,8.H d + 5, 14 T / m2 Fs 1,5 1,5 p − 5,14