Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Nền móng - Chương 3: Thiết kế xử lý nền đất yếu cung cấp cho người học các kiến thức: Cọc cát, xác định số lượng cọc cát, nền nhân tạo, cọc vật liệu rời, gia tải trước, móng cọc,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Ki å tra Kiem t chieu hi day d ø lơp lớ đệ đ äm catùt theo th đieu kiệ ki än: Xác định ị kích thước lớp đệäm cát móng băng biết b = 1,6m , ; hm = 1,2m Tổ hợ To hơp p tai tải trọ ng tieu tiêu chuan chuẩn tạ taii mưc mức mặt đat: đất: N0tc = 10 T/m ; M0tc = Tm/m vaø Q0tc = T/m L ùp đấ Lớ đ át dướ d ùi móùng l ø lớ l ùp séùt dẻ d ûo nhã h õo cóù tính í h chấ h át h sau: γ1 = 1,8 T/m3 ; c = 1,2 T/m2 ; ϕ = 50 Vật liệu đệm cát: Cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa có γđ = 1,9 , T/m3 Lời giải: 1.6m Mtc M ët đấ Mặ đ át tự nhiê hi ân ptxmax ptxt hm = 1.2m x hñ = 1.8m α 5,6 T/m2 2,6 T/m2 z p gl Pgh Fs σbbt: ứng suất thẳng đứng trọng lượng thân đất đáy móng đệm cát tác dụng mặt lớp đất yếu: σbt b = γ1 hm + γ2 hñ → σ bt = 1,8 ×1, + 1,9 ×11,8 ≅ 55, T / m σz: ưng ứng suat suất cong công trình gay gây nen, nên truyen truyền tren mặt lơp lớp đat đất yeu, yếu đáy đệm cát σz = Kz x σgltb Kz: hệ số (tra bảng) xét đến thay đổåi ứng suất theo chiều sâu, phụ thuộc vào tỷ số: Ntc Ptxmax = ???? đo: đó: Rdy = σgltb: ưng ứng suat suất gâ gayy lú lun n tạ taii đá đayy mó mong: ng: Giả sử chọn chiều dày lớp đệm cát: hđ = 1.8m Ptxmin = ???? σz + σbt ≤ Rñyytc N 10 = tc + γ tb hm − γ 1.hm = + ×1, − 1,8 ×1, = 6,5 T / m F 1, z 1,8 = = 1,125 b 11, vaø x = =0 b 1, z: chiều sâu kể từ đáy móng đến điểm xét ứng suất Tra bảng → Kz = 0.50 σz = 0,50 x 6,5 = 3,28 [T/m2] Vậy ứng suất bề mặt lớp đất yếu tâm móng: σz + σbt = 3,3 33+5 5,6 6=8 8,9 [T/m [T/ 2] Đểå tính sức chịu tải giới hạn bề mặt lớp đất yếu ta tạo khối móng quy ước với bề rộng sau: Bđ = b + hñ.tgα = 1,6 + x 1,8 x tg300 = 3,68 [m] Ta được: Pgh = 0,5 × 00,55 × 1,8 × 3, 68 + 1, × (1, × 1,8 + 1,8 ×1,9 ) + 7,3 × 1, 12 = 1,, 66 + 8,93 , + 8,, 76 = 19,34 , T m α cóù thể th å lấ l áy bằ b èng góùc ma sáùt t củûa đệ đ äm cáùt Với cáùt vàøng hạt trung đầm đến chặt vừa ϕ lấy 300 R dy = hqư = hm + hđ = 1,2 + 1,8 = 3,0 [m] Sức chịu tả Sưc taii cua nen theo cong công thứ thưcc Terzaghi: Thay số: 3 CỌ 3.3 COC C CAT CÁT 3.3.1 Phạm vi p dụng Khi lớp đất yếu cần gia cố dày 3m, nên dùng cọc cát đểå gia cố Cọc cát thi công đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tốt có tác dụng sau: Thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh trình cố kết, làm cho công trình lún nhanh đến ổn định Fs = 19,34 , = 9, 67 T m S sanh: So ù h Pgh = 0,5 × N γ × γ × b + N q × q + N c × c Với ϕ = 50 tra bảng ta coù: Nγ = 0,5 ; Nq = 1,6 ; Nc = 7,3 Pgh σz + σbt = 8,9 , [T/m [ / 2] ≤ Rñytc = 9,67 , [[T/m / 2] Vậy chieu chiều day dày đệm cá catt hđ = 1,8m la hợ hơp p ly lý 3 Cô che 3.3.2 h nen ù chặ h ët cua û cọc catùt Giam Giả m hệ so số rong rỗng ban đau đầu e0 ve hệ so số rong rỗng thiet thiết ke kế etk (hệ so số rỗng mong muốn sau xử lý) Giả thiet: Gia thiết: Hệ số rỗng giảm (đất lèn chặt cọc cáùt); ) Thể tích lỗ rỗng giảm thể tích hạt không đổi; Trong trường hợp sau không nên dùng cọc cát: Độ ẩm không đổi trình lèn chặt; Đatt qua Đấ nhao nhão yeu yếu (e > 1.1; 1; IL > 1; E0 < 3MPa), 3MPa) lươi lưới cọ cocc cat cát lèn chặt đất Đất khong Đat không troi trồi len lên mặt đat; đất; Ép cchặặt nềe n đa đất, làa m cchoo cươ cường độ cua đa đất nềe n tăa ng lêe n Chiềàu dày lớp đấát yếáu nhỏû 2m 3 Tính toan 3.3.4 toán cọ cocc cat cát Đương Đườ ng kính cọ cocc cat: cát: phụ phu thuộc vao vào đương đường kính ong ống thep, thép, tính chất nén lún đất Φ = 400→600 a Xác định diện tích nén chặt cọc cát Gọi eo: hệ số rỗng tự nhiên đất Chieu Chiề u dai dài cọ cocc cat: cát: L = {Ha, hđy – hm} } Trong đo Ha la chiều sâu ảnh hưởng lún hđy : chiều dày lớp đất yếu cần xử lý 2b 0,2b a + 0,4b b Chú yý: Chu Nếu độ sââu ảnh hưởng lún vượt phạm vi lớp đất yếu (hđy - hm ≤ Ha): chỉỉ cầàn xửû lý đếán hếát lớp đấát yếáu; Khi bề dày lớp đất yếu lớn phạm vi chiều sâu ảnh hưởng lún (hđy - hm ≥ Ha): cần xử lý đến hết phạm vi ảnh hưởng lún Ha Fnc a 3 Đặc trưng cua 3.3.3 cọ cocc cat cát 0,2b 0,2b 0,2b b 4b 1,4b Bố trí cọc cát diện tích phạm vi nén chặt a Xac Xác định diện tích nen đượ đươcc nen nén chặt bang cọ cocc cat cát -tiế tiep p- b Xac Xác định khoang khoảng cach cách cọ cocc cat cát Theo kinh nghiệm thiết kế, chiều rộng mặt nén chặt thương thường lay lấy lơn lớn chieu chiều rộng mong móng ve cac ben bên la ≥ 0.2*b Theo lưới hình tam giác đều, cạnh L: Diện tích cua nen đượ đươcc nen nén chặt bang cọ cocc cat, cát Fnc co có the thể tính theo công thức sau: Trong đó: Fnc = 1.4*b*(a 4*b*(a + 0.4*b) 4*b) a, b: chiềàu dàøi, chiềàu rộng đáùy móùng Tỷ lệ diện tích tiết diện tất cọc cát, Fc diệän tích đất đượïc nén chặët, Fnc đượïc xác định ò nhö sau: F e −e f = c = nc Fnc + e0 e −e Fc = nc Fnc + e0 Vùng đất phạm vi tam giác g gọïi mộät đơn nguyê g y n xử lýy Diện tích nén chặt Fnc: Fnc = L sin 60° = L Dieän tích cọc cát cần chèn vào Fc: ds e −e e −e Fc = nc Fnc = nc × L + e0 + e0 (*) L L Vùng nén chặt Cọc cát L Fc = π × ds (**) b Xac Xác định khoang khoảng cach cách cọ cocc cat cát -tiế tiep p- Từ (*) (**) ta suy ra: Khoảng cach Khoang cách giưa cac cọ cocc cat cát co có the thể xac xác định theo cong công thưc: thức: L = 0,952 952 d s + eo eo − e nc Như vậy: Nếu ta chọn trước khoảng cách cọc L việc xử ly xư lý se lam làm hệ so số rong rỗng cua nen giam giảm xuong xuống gia giá trị enc: enc d s2 = eo − 0,906 L d s2 − 0,906 L Từ (*) (**) ta suy ra: Khoảng cach Khoang cách giưa cac cọ cocc cat cát co có the thể xac xác định theo cong công thưc: thức: L = 0,886 886 d s + eo eo − e nc Như vậy: Nếu ta chọn trước khoảng cách cọc L việc xử ly xư lý se lam làm hệ so số rong rỗng cua nen giam giảm xuong xuống gia giá trò enc: enc d s2 = eo − 0, 786 L d s2 − 0, 786 L Theo lưới ô vuông, cạnh L: Vùng đất phạm vi tam giác g gọïi mộät đơn nguyê g y n xử lýy Vùng nén chặt L Diện tích nén chặt Fnc: Fnc = L2 ds Cocc cat Cọ cát L Di än tích Diệ tí h cọc catùt cầàn chen h ø vaò Fc: e −e e −e Fc = nc Fnc = nc × L2 + e0 + e0 (*) π × ds2 Fc = (**) c Xac Xác định hệ so số rỗ rong ng enc cua đấ đatt sau đượ đươcc nen nén chặt cọc cát Với đất rời sau nén chặët cọïc cát hệä số rỗng enc xác định: enc = emax - D(emax - emin i ) Trong D (độ chặt đất) = 0,7 - 0,8 với đất rời Có thể chọn enc ≈ (0,65 ÷0,75)e0 Trong e0 hệ số rỗng ban đầu đất Thông số cọïc cát lấy ϕ = 35° ÷ 38°; Eoc = 30000 ÷ 40000 (kPa); γc = 18 ÷ 20 (kN/m3) 3 Xác định số lượng cọc cát BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Số lượng cọc cát cần thiết là: e −e ns = × nc π d s + e0 Fnc ds: đường kính cọc cát N0tc = 90 T ; M0tc = Tm va vaø Q0tc = 1,2 2T Lưu y: ý: So Số lượ lương ng coc cọc cá catt co có the thể tính theo cô cong ng thưc thức sau: Δ = 2,65 ; W = 30% ; emax = 0,96 ; emin = 0,56 ; qc = 30 kG/cm2 N: toång tải trọng công trình qs: sưc sức chịu tai tải cua cọ cocc cat, cát xac xác định theo cong công thưc thức cua Bengt Brome (Thụy Ñieån), γh −1 γk γk = γ 1+W e −e 0,96 − 0,92 D r = max = = 0,1 emax − emin 0,96 96 − 0,56 56 Độ hòa: bão G = bao Lời giai: Lơi giải: Ls: chieu hi dai d øi coïc cat ùt cu: lực dính không thoát nước đất Xác định trạng thái lớp cát bụi dựa vào độ chặt: e= Lớp đất móng lớp cát pha bụi dày 20m Dưới lớp cát pha buii la bụ lơp lớp set sét pha nhao nhão Đặc trưng lớp cát bụi: γ = 1,8 T/m3 ; c ≈ T/m2 ; ϕ = 200 ; ns = N/qs qs = (πdsLs + 2.25πds2)cu Thiết kế móng cộät tiết diệän 30cmx40cm Tổ hợïp tải trọïng tiêu chuẩn mức mặt đất: e= 2,65 − = 0,92 1,38 Cát trạng thái rời WΔ 0,30.2, , , 65 = = 0,864 864 e.Δ n 0,92.1 G = 0,864 > 0,8 → trạng thái bão hòa nước Lưa Lự a chọ cho giai giải phap pháp gia co cố nen bang cọ cocc cat cát Giả sư Gia sử bo bố trí cọ cocc theo lươi lưới tam giac giác đeu: đều: Hệ số rỗng đất rời sau nén chặt cọc cát: enc = emax - D(emax - emin) = 0,96 - 0,75(0,96 - 0,56) = 0,66 Khoảng cách tối đa cọc cát xác định theo công thức: L = 0,952 d s + eo 92 1,92 = 0,952 × 0, = 1, 03 m eo − e nc 0,92 − 0, 66 Chọn khoảng cách cọc L = 1,0m Xác định cac Xac đặc trưng cua nen sau xư xử ly: lý: Diện tích cọc cát: Fc = 0,1257 m2 Diện tích đơn nguyên xử lý Fnc = 0,433 m2 Mô đun biến dạïng chung g nền, E0ch: Gi û thiet Gia thi át mong ù có kích kí h thươc: thướ b = 2.0m hm = 1.5m 15 E0ch = (1 - f)E0 + f.E0c Trong f gọi tỷ diện tích xử lý: f = E0 = α.q qc = x 300 = 900 (kN/m2) Fc F nc = 0,1257 1257 = 0, 29 0, 433 Độ lệch tâm tải trọng e= N Choïn E0ch = 9300 kPa ptb = p tx = ϕchh = (1 - f)ϕ + f f ϕc ϕch = (1 - 0,29).20 + 0,29 35 = 250 Choïn ϕch = 250 Δγ n (1 + W ) 2, 65 ×1 × ( + 00, ) = = 2, 08 T m + enc + 0, 66 ( ) pmin Xacù định X đị h sưc ứ chịu hị tả t ûi giơi iới hạ h n pgh củûa nềàn đấ đ át theo th côâng thưc thứ củûa Terzaghi pgh = n γ × Nγ × b × γ + n q × N q × q + nc × N c × c Với ϕ = 250 tra baûng: Nγ = 9,7 ; Nq = 12,7 ; Nc = 25,1 pgh = 0,5 × 0,83 × 9, × 2, × 2, 08 + 1, × 12, × 1,8 × 1,5 + 1,17 × 25,1 × ( m) Suy sức chịu tải cho phép nền: 9,2 0,1 110 l = αb = 2,4m N 0tc l ×b + γ tb hm = ( 90 + ×1, = 21, 75 T m × 2, 2, 24 ( M xtc 9, = 21, 75 + = 26, 54 T m Wx × 2, 42 tc Mx 9,, = p tb − = 21, 21 75 − = 16 16, 96 T m Wx × 2, ( ) 50 Rd = = 25 T m ( ) ) ) So sá sanh: nh: ptb = 21,75 (T/m2) ≤ Rđ = 25 (T/m2) pmax = 26,5 (T/m2) ≤ 1,2Rñ = 30 (T/m2) Vậy kích thước đáy móng l x b = 2,4m x 2,0m hợp lý Thayy số: = 51 T = pmax = p tb + Trọng lượng riêng đất sau nén chặt: γ nc = tc Áùp lực tiếp xúc đáy moùng: E0ch = (1 - 0,29).900 + 0,29 30000 = 9339 kPa Goc Góc ma sat sát trong, ϕchh: M 0tc + Q hm Xác định số lượng cọc cát: Diện tích can cần nen nén chặt rộng đay đáy mong, móng tam tâm hang hàng cọ cocc bien biên cách mép móng ≥ 0,2b phía: Fnc ≥ 1,4 x x (2,4 (2 + 0,4x2) 4x2) = 8,96 96 (m2) ns ≥ Fnc πd s × e0 − enc 8,96 0,92 − 0, 66 = × = 9, cọ cocc π × 0, + e0 + 0,92 Eoch Ứng suất gây lún: Aωconst = 1,08 pgl = ptb − γ hm = 21,75 − 1,8.1,5 = 19,1 T m Chiều dày lớp tương đương là: hs =1,08.2 = 2,16m Thay soá: H = hs = 2.2,16 = 4,32m ≈ 4,5m Chon Choï n H = 5,0m S = 191 × 2, × 00,96 96 × (1 − 00, 25 ) 400 9300 = 0, 037 [ m ] = 3, [ cm ] Dự báo độ lún sau gia cố cọc cát 1000 500 900 900 900 900 2400 Chương NỀN NHÂN TẠO 3.4 CỌC VẬÄT LIỆÄU RƠI Ờ (The sand compaction pile - SCP) 3.4.1 Khai Khái niệm Cọc vật liệu rời loại cọc cấu tạo đá rời cát đặt đat đất tham gia cung đat đất nen chong chống đỡ tai tải trọ ng cong công trình trình Cọc vật liệu rời dùng để gia cường loại đất yếu không đu khong đủ kha khả nang chịu tai tải bien biến dang ng qua lơn lớn chịu tai tải → tăng khả chịu tải hỗn hợp đất cọc vật liệu rời rơi Kích thước cọc, D ≥ 300 3.4.2 Những mối quan hệ 500 500 1000 2000 Chiềàu dày vùng chịu nén kểå từ đáy móng: 50 000 Giả thiet Gia thiết mong móng tuyệt đố đoii cưng: cứng: l/b = 1,2 vaø va μ = 0,25 25 pgl b ω (1 − μ o2 ) 6500 S = Chiều sâu nén chặt lấy chiều dày vùng chịu nén, áp dụng phương pháp lớp tương đương: Mặt đất tự nhiên 1500 Xác định chieu Xac chiều sau sâu nen nén chặt: 300 500 3.4.2 Những mối q quan hệä Vùng đất chịu ảnh hưởng xung quanh cọc vật liệu rời coi gần đung gan bang diện tích hình tron tròn tương đương đương Đối với cọc vật liệu rời bố trí theo sơ đồ tam giác đều, hình tron tròn tương đương co có đương đường kính hiệu qua la: là: De 1.05S Theo sơ đồ hình vuông: Trong đó: S = De = 1.13S 13S : khoảng cách cọc vật liệu rời Trụ đat Tru đất hon hỗn hợ hơp p co có đương đường kính De gom gồm đat đất chịu anh ảnh hương hưởng xung quanh cọc vật liệu rời xem đơn nguyên 3.4.2 Những mối q quan hệä 3.4.2 Những mối q quan hệä σs σ Ac σc As Tỷ diện tích thay thế: As As + Ac D as = C1 S as = SCP SCP Một đơn g y n nguyê S cu cu cu Trong đo: đó: De σ* σ* σ* Đơn nguyên cọc - vùng đất ảnh hưởng phân phối ứng suất As: diện tích tiết diện ngang cọc vật liệu rời g g đất yyếu xung g q quanh cọïc vậät Ac: diệän tích tiết diệän ngang liệu rời C1: số phụ thuộc dạng bố trí cọc vật liệu rời N áu bố Nế b trí t í hình hì h vuôâng: C1 = π/4 /4 Nếu bo Neu bố trí hình tam giac giác đeu: đều: C1 = π Sự phân bố ứng suất phạm vi đơn nguyên biểu thị hệ số tập trung ứng suất, η = σs/σc 3.4.2 Những mối q quan hệä σs = Trong đó: − sin ϕ s ≤ σ c + 2c + sin ϕ s σs: ứng suấát tác động cọc vật liệu rời Lưu ý: σc: ứng suất tác động đất yếu xung quanh cọc vật liệu rời ϕs: góc ma sát cọc vật liệu rời Ứng suất trung bình: σ = σsas + σc(1 - as) Quan hệ Q h ä giưa iữ ưng ứ suatát trung t bì h ưng bình, ứ suatát tac t ù độ đ äng len l â cọc vật liệu rời ứng suất đất yếu xung quanh cọc: σc = σ = μc σ 1 + (η − 1) as μc: yếu tố giảm ứng suất, μc ≤ σs = ησ = μs σ 1 + (η − 1) as μs: yyếu tố tăng ứng suất, μs ≥ c: lực dính đất xung quanh cọc vật liệu rời Ứng suat Ưng suất tạ taii chan chân cọ cocc vật liệu rơi, rời σ* = 9cu (cu: lực dính không thoát nước đất quanh cọc) Hệ số tập trung ứng suất, η Tỷ diện tích, as Ty as < 0.4 0.4 ≤ as < 0.7 as ≥ 0.7 Hệ so, số, η 3.4.3 Khả chịu tải giới hạn nhóm cọc vật liệu rời B Theo Barsdale, Bachus (1983), khả chịu tải giới hạn, qu: Các gia Cac giả thiet: thiết: Góc ma sát đất dính xung quanh cọ cocc va lự lưcc dính cọc vật liệu rời không đáng ke kể 3.4.3 Khả chịu ị tải g giới han ï nhóm cocï vậät liệäu rời q u = σ 3tg β + 2c tb tg β B Các thông số: qu Cường độ cọc vật liệu rời cua va đat đất dính đượ đươcc huy động tham gia chịu tải σ = γ c hm + σ3 β = 450 + B.ttgβ β β: góc nghiêng mặt trượt ctb: lự lưcc dính trung bình cua hon hỗn hợ hơp p đat đất - cọ cocc tren be bề mặt trượ trươtt γc: dung trọng bảo hòa dung trọng ẩm đất dính ϕtb ctb = (1 − as ) cu 4 Độ lun 3.4.4 lún cua hon hỗn hợ hơp p đat đất - cọ cocc vật liệu rơi rời Phương pháp tính lún móng đặt hỗn hợp đất - cọc vật liệu rơi rời la nen tương đương đong đồng nhat co có ty tỷ lệ giam giảm độ lún, μc sau: cu: lực dính không thoát nước đất quanh cọc ϕs: góc ma sát vật liệu rời ϕtb: góc ma sát trung bình hỗn hợp đất - coïc 1 + (η − 1) as Khi as < 0.5, S = S0 μc = S0 Khi as ≥ 0.5, S = S0 (1 − as ) B: chieu chiều rộng mong móng hm: độ sâu chôn móng + 2cu ϕtb = tg ( μ s as tgϕ s ) Cơ chế tham gia chịu tải cọc vật liệu rời σ3: áp lực bị động đất lên mặt bên nêm trượt −1 Nền cứng Trong đó: γ c B tg β Trong đó: S: độ lún hỗn hợp đất - cọc vật liệu rời S0: độ lún đất chưa cải tạo 3 4 Độ lun 3.4.4 lún cua hon hỗn hợ hơp p đat đất - cọ cocc vật liệu rơi rời Tốc độ tăng lực dính đất, θ= Độ lún biến dạng nén cố kết đất thường gây hư hỏng cho móng công trình sin ϕcu − sin i ϕcu Để giảm nguy này, thường áp dụng biện pháp gia tải đất để tạo độ lún trước, dỡ tải tiến hành xây dựng công trình Loại đấát θ Đất dính 0.30 ÷ 0.45 Bùn cát 0.25 ÷ 0.40 Đất đắp 0.20 ÷ 0.35 Than bùn 0.35 ÷ 0.50 Nền cát rời: độ lún tác động việc gia tải diễn g vài tuần hoặëc vài tháng g Nền sét yếu: độ lún tác động việc gia tải diễn vai vài nam năm vai vài chụ chucc nam năm Trong trương trường hợ hơp p đe để rut rút ngắn thời gian cố kết, thiết bị thoát nước thẳng đứng thường đượ thương đươcc dung dùng gieng giếng cat, cát, bac bấc tham,…v.v thấm,…v.v Tốc độ tăng lực dính, θ GIA TAI 3.5 TẢI TRƯƠC TRƯỚC GIA TAI 3.5 TẢI TRƯƠC TRƯỚC Phương trình vi phân cố kết thấm theo phương thẳng đứng: ∂u ∂ 2u = Cvz ∂t ∂z Cvz: hệ số cố kết theo phương đứng σ’(z,t) (z t) u(z,t) Nhan Nhân to tố thơi thời gian: Tvz = Cvz t H2 Vì trình cố kết diễn theo phân tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, Δu nên độ cố kết Uz = f(Tvz), tra bảng xác định theo lời giải gần Casagrande, Taylor Δp k z (1 + e) avγ w h =2H Cvz = GIA TAI 3.5 TẢI TRƯƠC TRƯỚC ( ) σ(z,t) Khi Uz < 60%: Tvz = π Uz 100 Khi Uz ≥ 60%: Tvz = 1.781 − 0.933log (100 − U z ) Lưu ý: z Sơ đồ phân tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian cố keát Uz = St/St=∞ ≥ 0.9 (90%) → đạ đ t yêâu cầàu 3.5.2 Gia tai tải trươc trước ket kết hợ hơp p thiế thiett bị thoat thoát nươc nước theo phương thang thẳng đứng (giếng cát – The sand drain - SD) Cát Cat Thoát nước thang đưng thẳ ng đứ ng Sét yếu Giếng cát Sét yếu Vùng xáo động Thoát nước nằm ngang Nền thấm không Sơ đồ nguyên lý thoát nước thẳng đứng giếng cát 3.5.2 Gia tai tải trươc trước ket kết hợ hơp p thiế thiett bị thoat thoát nươc nước theo phương thang thẳng đứng (giếng cát – The sand drain - SD) a Khong a Không xet xét vung vùng xao xáo động xung quanh SD a Khong a Không xet xét vung vùng xao xáo động xung quanh SD Δp Sử dụng sơ đồ biến dạng nhau, giả thiết: h =2H r 2r Kz Giếng cát 2R Kr 3.5.2 Gia tai tải trươc trước ket kết hợ hơp p thiế thiett bị thoat thoát nươc nước theo phương thang thẳng đứng (giếng cát – The sand drain - SD) Kz z Sơ đồ đo gia tả taii trướ trươcc ket kết hơp hợp thiế thiett bị thoá thoatt nướ nươcc thang thẳng đứ đưng ng la gieng giếng cat cát Phương trình vi phan phân cố co ket kết tham thấm đượ đươcc sư sử dụ dung ng cho cac bien biến dạng vùng xáo động Phầ Ph àn thấ th ám xuyêân tâ t âm: ∂ 2u ∂u ∂u = Cvr + ∂t r ∂r ∂r Phaàn thấm thẳng đứng: ∂u ∂ 2u = C vz ∂t ∂z Lời giải phương trình dựa định lý phân chia dòng chảy N Carillo phương pháp tích phân xác định Đệm cát cân đáng kể biến dạng không Chiều dày đệm cát, hđ = S + (0.3 ÷ 0.5m) S độ S: đ ä lú l ùn củûa nềàn chưa hư cóù giế i cáùt Trong trình nén chặt đất, độ lún thực tế phù hợp với điều kiện làm việc đất Sơ đồ tính toán p yếu bảo hoà nước, nén lún mạnh 3.5.2 Gia tai tải trươc trước ket kết hợ hơp p thiế thiett bị thoat thoát nươc nước theo phương thang thẳng đứng (giếng cát – The sand drain - SD) a Khong a Không xet xét vung vùng xao xáo động xung quanh SD Sau ket kết hợ hơp p hiệu qua thoat thoát nươc nước theo hai phương, nhận đượ đươcc lời giải N Carillo (1942) cho độ cố kết tổng hợp Uzr: Uzr = - (1 - Ur)(1 - Uz) Trong đó: Uz: độ cố kết theo phương thẳúng đứng Ur: độ cố kết theo phương xuyên tâm (phương ngang) 3.5.2 Gia tai tải trươc trước ket kết hợ hơp p thiế thiett bị thoat thoát nươc nước theo phương thang thẳng đứng (giếng cát – The sand drain - SD) Theo R.A Barron (1948): Ur = − e a Khong a Không xet xét vung vùng xao xáo động xung quanh SD 8Tvr − Fn Trong đó: R: bán kính vùng ảnh hưởng SD r: ban bán kính SD SD C t Tvr = vr De Fn = n 2 d: đường kính SD, d = 200 ÷ 600 ln (n ) − n −1 D R n= e = d r De: đương đường kính đơi đới anh ảnh hương hưởng cua SD SD 3n − 4n 3.5.2 Gia tai taûi trươc trước ket kết hợ hơp p thiế thiett bị thoat thoát nươc nước theo phương thang thẳng đứng (giếng caùt – The sand drain - SD) a Khong a Không xet xét vung vùng xao xáo động xung quanh SD • Khi bố trí SD theo lưới ô vuông: De = 1.13L1 • Khi bố trí SD theo lưới tam giác đều: De = 1.05L2 Độ lun lún co cố ket kết sau thơi thời gian t: St = Sp Uzr Sp - độ lún cố kết sơ cấp giế g e ng cat cát (S (SD)) De Sp = L1 De d d L1 L1 Sô đồ bố trí SD theo lưới ô vuông tam giác p + Δp Cc H c log + e0 p0 Trong đó: p0: ứng suất trọng lượng thân gây lớp đất Δp: ứng suất gia tăng tải trọng công trình gây lớp đất Cc: số nén đất e0: hệ số rỗng ban đầu đất Hc: chiều dày lớp đất yếu 3.5.2 Gia tải trước kết hợp thiết bị thoát nước theo p phương g thẳng đứng (giếng cát – The sand drain - SD) b Xet b X ùt vung ø xao ù độ đ äng xung quanh h SD Giả thiết: Trong vùng bị xáo động tồn hai ranh giới, b Xet Xét vung vùng xao xáo động xung quanh SD De ds Một ranh giới có, Δu = Mộät ranh giớ g i có, Δu thayy đổi theo thời g gian Theo R.A Barron, độ cố kết theo phương ngang (hướng tâm), H z d Đất nguyên dạng Ks Kv Vùng đất bị xáo động 8T U h = U r = − exp − vr m Nen Nề n đấ đatt sét Giếng cát thoát nước thang nươc thẳng đưng đứng Biên khô Bien khong ng tham thấm Sơ đồ thoát nước thẳng đứng giếng cát b Xet b X ùt vung ø xao ù độ đ äng xung quanh h SD m= K n2 n S ln − + + h 2 Ks n −S S 4n n2 −S n ln(S ) Kh (hoặc Kr): hệ số thấm theo phương ngang (hướng tâm) Ks: hệ số thấm đất vùng xáo động b Xet b X ùt vung ø xao ù độ ñ äng xung quanh h SD S = ds/d = rs/r ds: đường kính vùng xáo động ds = 2d (theo Holtz, Holtz Holm, Holm Akagi va vaø Hansbo) Hansbo) ds = (2.5 ÷ 3)d (theo Jamiolkowski) Khi S = 1, m = Fn Lưu ý: Quan hệ hệ số cố kết hướng tâm thẳng đứng Kh/Kv = ÷ 10 Cr = Ch = CvKh/Kv Ks = Kv (theo Skempton, Asaoka, Bergado, Hansbo) Đồ thị quan hệ m vào n vaø S Kh/Ks = 20 b Xet b X ùt vung ø xao ù độ đ äng xung quanh h SD Đồ thị quan hệ m vào Kh/Ks vaø S n = vaø 15 (theo F.E Richart) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MÓNG CỌC DESIGN PILES FOUNDATION CHƯƠNG 4: MONG MÓNG COC CỌC 4.1 CÁC KHÁI NIỆM Cọc: kết cấu có chiều dài lớn nhiều so với chiều rộng tiet tiết diện ngang (hoặc đương đường kính) đượ đươcc đong, ng ep ép va rung hay thi công chỗ vào lòng đất Cọ Cocc thí nghiệm: la cọ cocc đượ đươcc dung dùng đe để đanh đánh gia giá sưc sức chịu tai tải kiểm tra chất lượng cọc Nhom Nhóm cọ coc: c: gom gồm so số cọ cocc đượ đươcc bo bố trí gan gần va cung co có chung đài cọc Bă B êng cọc: gồàm nhữ h õng cọc đượ đ c bố b trí t í theo th 1÷ hà h øng dướ d ùi móng băng 4 CAC 4.1 CÁC KHAI KHÁI NIỆM Đai Đài cọ coc: c: la phan phần ket kết cau cấu đe để lien liên ket kết cac cọ cocc nhom nhóm cọc với công trình bên Có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng phân phối tải trọng lên cọc Cọïc đài cao: hệä cọïc mà g đài cọïc không tiếp xúc với đất Cọ C c đà đ øi thấ th áp: l ø hệ h ä cọc màø t đ ù đà đ øi cọc tiế ti áp xúùc vớùi đấ đ át Cọc chống: cọc có sức chịu tải chủ yếu lực chống đất mũi cọc CAC 4.1 CÁC KHAI KHÁI NIỆM Móng cọc đài thấp, đài cao CAC 4.1 CÁC KHAI KHÁI NIỆM Cọïc ma sát: cọïc có sức chịu ị tải chủ yyếu ma sát đất mặt bên cọc Tải trọ Tai ng thiet thiết ke: kế: la gia giá trị tai tải trọ ng dự dư tính tac tác dụ dung ng len lên cọ cocc Sức chịu tải cực hạn: giá trị sức chịu tải lớn cọc t ướ thơi trươc thời điem å xaỷ pha h ù hoạ h i, xacù định đị h bang b è tính tí h toan t ù hoặ h ëc thí nghiệm Sức chịu tải cho phép: giá trị tải trọng mà cọc có khả mang được, xác định cách chia sức chịu tải cực hạn cho hệ số an toàn quy định CAC 4.1 CÁC KHAI KHÁI NIỆM Cọc mở rộng đáy 4.2 CAU CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C 0.00 m Mặt đỉnh đai đài CAU 4.2 CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C Cốt thép cột hđ Hm ΔL h Đài cọc Mặt đáy đài BT lót C ù Cac d ng tiet ti át di diệän ngang cọc BTCT đuc đ ù san ü Cọc L1 Mặt phẳng mũi cọc “đáy cọc” CAU 4.2 CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C Cấu tạo chi tiết cọc BTCT CAU 4.2 CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C Mặt cắt ngang cọc BTCT C áu tạo cốát thé Cấ h ùp đai đ i cọc BTCT Cấu tạ Cau tao o cot cốt tthé ep p mũ u i cọ cocc BTCT C CAU 4.2 CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C CAU 4.2 CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C Lưới thép đầu cọc BTCT móc cẩu C tạ Cau t o th thep ù chơ hờ ñai ñ i th thep ù ñau ñ coïc BTCT cọc có moiái noiái CAU 4.2 CẤU TẠ TAO O CHUNG CUA CỦA MONG MÓNG CỌ COC C Chi tiết mối nối cọc BTCT PHẠ 4.3 PHAM M VI AP ÁP DỤ DUNG NG 4 PHAN 4.4 PHÂN LOẠ LOAII CỌ COC C Cọc nhồi BTCT Cọc nhồi BTCT Lồng thép cọc nhồi BTCT Hạ lồng thép cọc nhồi Bố trí bè cọc barrettes công trình Petronas Tower (Malaysia) Hạ lồng thép cọc barrettes 4 PHAN 4.4 PHÂN LOẠ LOAII CỌ COC C 4 Phan 4.4.2 Phân loạ loaii cọ cocc theo phương phap pháp thi cong công (tiep) (tiếp) 4.4.1 Phân loại cọc theo vật liệu a Cọc đúc sẵn Cọc gỗã Cọc thép Cọc BTCT: dùng phổ biến 4 Phan 4.4.2 Phân loạ loaii cọ cocc theo phương phap pháp thi cong công Theo phương pháp thi công chia thành loại: Cọc đúc sẵün; Cọc đổ chỗ; Kết hợp loại Cọc đúc sẵn cấu tạo từ vài đoạn cọc chế tạïo sẵn ((tạïi nhà máy hoặëc công trường) đượïc nối lạïi thi công hạ vào vị trí thiết kế Phương ươ g p pháap p haạ cọ coc: c đo đóng hoặ oặc ep ép b Cọc đổ chỗ (cọc khoan nhồi) Cọc đổ chỗ (cọc khoan nhồi): chế tạo vị trí thiết ke thiet kế bang cach cách tạ taoo ho hố rong rỗng thang thẳng đưng đứng đat, đất sau đặt cốt thép đổ BT vào hố c Cọ C c kế k át hợ hơ p chế h tạ t o sẵün - đổ đ å tạ t i chỗ h ã Cọc kết hợp chế tạo sẵn đổ chỗ: phần dạng ống đượ ong đươcc che chế tạ taoo san sẵn bang BTCT thep thép Thi cong công theo phương pháp cọc đúc sẵn lấy hết đất bên nhồi BTCT vao vào 4.4.3 Phân loại cọc theo hình dạng Cọc BTCT cấu tạo phổ biến cọc tiết diện vuông tron vuong tròn (đặc rong) rỗng) a Cọc vuông: thường có tiết diện đặc, chế tạo sẵn từ hay nhieu nhiều đoạ đoan n Phương pháp hạ cọc vuông: đóng ép Dc = 20, 20 25, 25 30, 30 35, 35 40, 40 45cm 45cm 4 Phan 4.4.3 Phân loạ loaii cọ cocc theo hình dang ng 4.4.5 Phân loại cọc theo vị trí đài cọc b Cọc chữ nhật (cọc Barret) c Cọc tròn: tiết diện đặc rỗng Cọc tròn rỗng thường chế tạo sẵn, cọc tròn đặc chủ yếu đổ chỗ 4.4.4 Phân loại cọc theo phương thức truyền tải Tảûi trọng côâng trình T ì h P truyềàn vàøo đấ đ át qua ma sáùt bê b ân Pms vàø phản lực mũi Pmũi: Neuu hđ đu Nế đủ sau sâu hđ > hmin → Mong Móng cọ cocc đai đài thap: thấp: đat đất tư từ đay đáy đài trở lên tiếp nhận Q0 → bỏ qua tải trọng ngang tác dụng lên đài va đai cọ coc c Nếu hđ ≤ hmin → Móng cọc đài cao: cọc phải chịu tai tải trọ ng ngang → đoi đòi hoi hỏi độ cưng cứng chong chống uon uốn lơn lớn Nếu chuyển vị đất mũi cọc nhỏ (có thể bỏ qua), Pmũi lớn so vơi lơn với vơi với Pms P ≈ Pmui Cọc chong; Coc chống; m õi Chuyển vị mũi cọc đáng kể, bỏ qua Pms P = Pms + Pmũi Cocc ma sat; Cọ sát; 4.5 CẤÁU TẠO CỌC BÊÂ TÔÂNG CỐÁT THÉÙP Cau 4.5.1 Cấu tạ tao o cọ cocc đuc đúc san sẵn Cọc BTCT thi công theo p phương gp pháp: cọc đúc sẵn cọc đổ chỗ → cấu tạo chúng khác Cốt thép: Cau 4.5.1 Cấu tạ tao o cọ cocc đuc đúc san sẵn Do vận chuyển khó khăn, điều kiện hạn chế giá búa → cọc chếá tạo thành đoạn, rồài nốái lại với (tổå hợp cọc) Bêtông cọc: cấp độ bền ≥ B20 (hiện ≥ B22.5) Thép chịu ị lựïc: thép AII trở lên, ≥ ∅12 ((nên ≥ ∅16) ) Hàm lượng thép: theo tính toán kết cấu cọc (cả thi công sư va sử dụ dung) ng) Có kiểu đoạn cọc: đoạn nối đoạn mũi Số lượng thép: chọn chẵn bố trí đối xứng Mối nối Thép đai: ∅ = (6 ÷ 8)mm, Thep 8)mm vơi với cọ cocc lơn lớn co có the thể dung dùng đai ∅10 Đoạn nối Lđ1 Đoạn nối Lđ2 Lc Đoạn mũi Lđ3 Cốt đai bố trí dày đầu với bước (5 ÷ 10)cm thưa dần vàøo giữ i õa vớùi bướ b ùc (15 ÷ 20)cm 20) Lớp bảo vệ BT cọc: a = (2,5÷3)cm Cấu tạ Cau tao o mui mũi cọ coc: c: b a Đau a Đầu cọ coc: c: Đầu cọc: Cấu tạo thích hợp với nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng thi công (đóng ép) Móc cau Moc cẩu a Thép dọc - Thông dụng dùng hộp thép đầu cọc: a - Kích thước hộp 100 ÷ 200, δ = (8 ÷ 10)mm Hộäp thé H th ùp đầu cọc Lđ Thép dọïc Mũi cọc Đầu cọc Dc Khi đóng cọc ứng suất cục phát sinh đỉnh cọc → đặt lưới thép ơở đau thep đầ cọ cocc a Đau Đầu cọ coc: c: a Đau Đầu cọ coc: c: Cọc chịu tải trọng ngang đầu cọc cấu tạo: đặt lỗ định vị vị trí đoi đối xưng xứng Lỗ định vị Lo Hộp thép Đ àu cọc Đầ Thân cọc Chốt định vị Đầu cọc kiểu nối bulông Lỗ bulông nối cọc Mặt bích định vị Hộp thép Đ àu cọc Đầ Th ân cọc Thâ δ Đầu cọ Đau cocc dang ng hộp kín co có lo lỗ định vị Thép Đầu cọc Thân cọ Than cocc Lưu y: ý: Đầu cọ Đau cocc dang ng hộp kín co có chot chốt định vị δ Dc b Mũi cọc: Lõi thép: để dễ qua nõi có dị vật: Cấu tạ Cau tao o đoạ đoan n noi: nối: Dc Thép docï ∅L = (1,5 ÷ 2)∅d Hộp mũi cọc: Thép lõi (1,5 ÷ 2)Dc δ = (8 ÷ 10)mm Cọc chịu tải trọng ngang: Nối mặt bích bu lông cường độ cao 70-80 50-70 Hộp mũi cọc coc Bố trí đến móc để cẩu cọc vận chuyển để treo cọc lên giá bua gia búa hạ cọ coc c Keo eposi I I Hàn chỗ Đoạn cọc Cọc không chịu chịu tải tọng ngang: Nối hàn qua mã liên ket lien kết hộp đau đầ cọ cocc cua c ûa hai đoạ đoan n (noi (nối mặt) ) Nối hàn Đoạïn cọïc I Cấu tạ Cau tao o moi mối noi: nối: Móc cẩu: Cấu tạ Cau tao o moi moái noi: noái: B û thep Ban th ù Đoạn nối có hai đầu giống giống phần đầu cọc đoạn mũi I-I I Thép móc cẩu: nên dùng thép AI Số lượng khoảng cách = f(Lđ) - Nếu Lđ ≤(6 ÷7)m: bố trí móc cẩu cách đầu cọc đoạn a = (0,2 ÷ 0,25)Lđ; Với a = 0,207Lđ M+ = M- - Nế Neu u Lđ > (7 ÷8)m: bo bố trí mó mocc cẩ cauu Hai móc cẩu cách đầu cọc a = (0,2 ÷ 0,25)Lđ; Móc cau Moc cẩu thư thứ cach cách đau đầu cọ cocc đoạ đoan n b ≈0,3L 3Lđ + Với b = 0,294Lđ M = M- Thực tế móc cẩu thứ không bố trí sẵn mà đặt lỗ xỏ treo buộc dây 4 Cau 4.5.2 Cấu tạ tao o cọ cocc đo đổ tạ taii cho chỗ CAU 4.6 CẤU TẠ TAO O ĐAI ĐÀI CỌ COC C BT đổ chỗ → mối nối, không chịu lực thi công 4.6.1 Yêu cầu chung: g Bêtông cọc: cấp độ bền ≥ B22.5 Cot Cốt thep: thép: Thép chịu lực: thép AII trở lên, ≥18 Bố trí theo chu vi Cocc chịu tai Cọ tải trọ ng ngang lơn: lớn: đặt suot suốt chieu chiều dai dài cọ coc; c; Cọc chủ yếu chịu tải trọng đứng: đặt phạm vi (1/3 ÷ 1/2) chiề hi àu dà d øi cọc, đoạ đ n dướ d ùi đặ đ ët cấáu tạ t o Vật liệu: BTCT (toàn khối lắp ghép) - BT đài: cấáp độ bềàn ≥ B20 - Cốt thép đài: thép AII trở lên, ≥12 - Lớp bảo vệ BT đài a0 ≥ 5cm Cấu tạo: - Thép đai: ∅10 ÷ ∅12, tăng cường ∅14 ÷ ∅16 vị trí cách đềàu (1,5 ÷ 2)m đểå tăng độ ổån định cho toàn lồàng thép Lớp bảo vệ BT cọc: abv ≥ 10cm hđ = f(Địa chất - SCT đất đáy đài h: tính toán Đỉnh đài phụ thuộc đáy CT Đáy đai Đay đài phụ phu thuộc so số lượ lương ng va sơ đo đồ bo bố trí cọ cocc Hình 4.6.2 Hì h dang d ù mặët bằ b èng đai: đ øi Cấ 4.6.3 C áu tạ t o liê li ân kế k át đai đ øi cọc: Hình dáng mặët đáy đài p phụï thuộäc mặët đáy công trình, vào số lượng sơ đồ bố trí cọc: Liên ket Lien kết cọ cocc vơi với đai đài thương thường la lien liên ket kết ngam ngàm Khoang Khoả ng cach cách tư từ mep mép cọ cocc ngoai cung đen đến mep mép đai đài δx, x δy ≥ max {100 Dc/2} Khoảng cach Khoang cách tư từ tim cọ cocc ngoai cung đen đến mep mép đai đài ≥ Dc Khoảng cách cọc Δx, Δy = (3 ÷ 6)Dc - Vớ V ùi cọc nhồ h ài cóù thể h å bố b tríí Δx, Δy = 2,5D 5Dc - Kích thước cạnh đài cọc nên lấy chẵn đến 5cm Nếu đầu cọc đập (trụ cầu): chiều dài cọc ngàm đai đài ≥ max{1,2m max{1 2m va 2Dc} vơi với Dc > 600 600 Nếu đập đầu cọc đoạn đập đầu cọc ≥lneo (lneo ≥20∅ với th ùp gai,i ≥ 40∅ vớùi thé thé th ùp trơn); t ) đoạ đ n cọc ngàøm t đ øi đà hỉ cần 100 Trường hợp đặc biệt có thểå không liên kết trực tiếp với đài mà thông qua tầng giảm chấn (áp dụng nơi có động đất) ... đầm đến chặt vừa ϕ lấy 30 0 R dy = hqư = hm + hđ = 1,2 + 1,8 = 3, 0 [m] Sức chịu tả Sưc taii cua nen theo cong công thứ thưcc Terzaghi: Thay số: 3 CỌ 3. 3 COC C CAT CÁT 3. 3.1 Phạm vi p dụng Khi... α.q qc = x 30 0 = 900 (kN/m2) Fc F nc = 0,1257 1257 = 0, 29 0, 433 Độ lệch tâm tải trọng e= N Choïn E0ch = 930 0 kPa ptb = p tx = ϕchh = (1 - f)ϕ + f f ϕc ϕch = (1 - 0,29).20 + 0,29 35 = 250 Choïn... = emax - D(emax - emin i ) Trong D (độ chặt đất) = 0,7 - 0,8 với đất rời Có thể chọn enc ≈ (0,65 ÷0,75)e0 Trong e0 hệ số rỗng ban đầu đất Thông số cọïc cát lấy ϕ = 35 ° ÷ 38 °; Eoc = 30 000 ÷