Bài giảng Chương 1:phân tích số liệu địa chất

lún ổn định của móng. Sgh :độ lún cho phép (theo TCXD 45-78).Sgh = 8cm - Độ lún của đất nền dưới mũi cọc được xác định theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố: Trong đó: e1i, e2i : hệ số rỗng của lớp phân tố thứ i hi : chiều dày lớp phân tố i - Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại đáy móng khối quy ước: - Áp lực gây lún: - Chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp có chiều dày h hi=0.8 - Ứng suất gây lún tại độ sâu z: (T/m2) ko hệ số (xét tại tâm móng), Tra bảng phụ thuộc vào các tỉ số: , Bảng 5: Ứng suất do trọng lượng bản thân và do tải trọng công trình. Điểm Cao trình hi z(m) Lqu/Bqu z/Bqu Ko sgl (T/m2) sbt (T/m2) sbt/sgl 0 -34.8 0.00 1 0.00 1.000 12.35 31.73 2.57 1 -35.6 0.80 0.80 1 0.22 0.832 10.28 32.52 3.16 2 -36.4 0.80 1.60 1 0.44 0.654 8.08 33.3 4.12 3 -37.2 0.80 2.40 1 0.67 0.531 6.56 34.09 5.2 4 -38.0 0.80 3.20 1 0.89 0.434 5.36 34.87 6.5 5 -38.6 0.60 3.80 1 1.055 0.365 4.51 35.46 7.86 Vùng hoạt động nén lún của móng lấy đến độ sâu: Z =3.8 m. (tại vị trí này ) Bảng 6: Bảng tính lún cho móng. Lớp đất Lớp hi (m) sbt (T/m2) P1i sgl (T/m2) sgltb (T/m2) P2i e1i e2i S (m) Lớp 4 1 0.8 31.73 32.13 12.35 11.32 43.45 0.739 0.714 0.014 32.52 10.28 2 0.8 32.52 32.91 10.28 9.18 42.8 0.738 0.7143 0.014 33.3 8.08 3 0.8 33.3 33.7 8.08 7.32 41.02 0.737 0.715 0.013 34.09 6.56 4 0.8 34.09 34.48 6.56 5.96 40.44 0.7363 0.7156 0.012 34.87 5.36 5 0.8 34.87 35.17 5.36 4.94 40.11 0.736 0.716 0.012 35.46 4.51 Tổng 0,065 Công thức tính toán: Vậy tổng độ lún của công trình: cm < 8cm (thỏa về điều kiện lún). - Trong phạm vi các móng thuộc dãy này, điều kiện địa chất của đất nền dưới đáy móng ít thay đổi, tải trọng cơ bản giống nhau, do đó đột lún lệch tương đối giữa các móng sẽ đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép. III.TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐÀI CỌC (TRẠNG THÁI GIỚI HẠN III) : III.1.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỌC THỦNG: Tính toán đài cọc theo điều kiện chọc thủng như tính toán móng đặt trên nền thiên nhiên, tháp chọc thủng xuất phát từ chân cột và nghiêng một góc 45o so với trục đứng. Theo điều kiện chống chọc thủng: Trong đó: Poi : lực chọc thủng, tổng phản lực các cọc nằm ngoài tháp chọc thủng; Rk : cường độ chịu kéo tính toán của bêtông(bêtông B20 có R =0.9Mpa); Utb : trung bình cộng của chu vi đáy trên và đáy dưới của tháp chọc thủng; Ta có: - Chiều cao đài cọc đã chọn: Hd =1m Chiều cao làm việc của đài: - Tiết diện cột: 35x35cm; - Kích thước đáy tháp chọc thủng với góc nghiêng từ mép cột 45o Khoảng cách giữa 2 trục cọc biên L=1.6m. Ta thấy đáy tháp chọc thủng phủ ra ngoài các trục cọc nên đài cọc không có khả năng bị chọc thủng. III.2.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỊU CẮT: Đài cọc thực chất cũng là một bản sàn. Do đó đây là cấu kiện chịu uốn mà không có bố trí cốt đai. Do đó, trong đài cọc, bêtông phải đủ khả năng chịu lực cắt (phải bảo đảm độ dày của đài). Chiều cao làm việc của đài cọc theo điều kiện chịu cắt: Trong đó: Q: tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện cắt (mặt phẳng cắt xiên góc 45o b: bề rộng của đài cọc thẳng góc với phương tính toán, b=2.2m. :hệ số không thứ nguyên, xác định như sau: C: khoảng cách từ mép chân cột đến mặt phẳng nghiêng đang xét,C=0.5h0= 0.4 Ta có : Thoả điều kiện chịu cắt. Ghi chú: Điều kiện chịu cắt cần kiểm tra cho cả hai phương của móng. Tuy nhiên trong trường hợp này vì móng vuông đối xứng và cọc cũng bố trí đối xứng nên ta chỉ kiểm tra theo phương gây ra lực cắt lớn hơn (là phương đang xét). III.3. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỊU UỐN: Theo điều kiện chịu uốn, ta có : Lc=0.8 - 0.175 = 0.625 (m) là khoảng cách từ mép ngoài chân cột đến tim hàng cọc ngoài; btr = 0.35m – Bề rộng cột Thoả điều kiện chịu uốn. Ghi chú: Điều kiện chịu uốn cũng cần kiểm tra cho cả hai phương của móng. Tuy nhiên trong trường hợp này vì móng vuông đối xứng và cọc cũng bố trí đối xứng nên ta chỉ kiểm tra theo phương gây ra moment lớn hơn (là phương đang xét). III.4.TÍNH NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO ĐÀI CỌC: Hình 9: Phương ngàm I-I - Moment tương ứng với mặt ngàm I-I : - Diện tích cốt thép cần thiết: - Chọn lớp bảo vệ a = 3cm, khoảng cách giữa 2 tim thép 14cm. - Số thanh thép cần thiết: Chọn 1614 có Fa =24.624cm2 > 20.26 cm2 Kiểm tra hàm lượng: μmax = 100% = *100% = 2.56%. μmin = 0.1% < μ =0.14% < μmax =2.56% Thỏa điều kiện hàm luợng. Hình 10: Phương ngàm II-II - Moment tương ứng với mặt ngàm II-II : - Diện tích cốt thép cần thiết: - Chọn lớp bảo vệ a = 3cm, khoảng cách giữa 2 tim thép 14cm. - Số thanh thép cần thiết: Chọn 1614 có Fa =24.624cm2 > 18.16 cm2 Kiểm tra hàm lượng: μmax = 100% = *100% = 2.56%. μmin = 0.1% < μ =0.14% < μmax =2.56% Thỏa điều kiện hàm luợng. Vậy bố trí thép theo cả hai phương ngàm I-I và II-II. IV. KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG (PHỤ LỤC G – TCXD 205-1998) : Tải trọng ngang truyền xuống móng Phân phối tải trọng ngang cho 4 cọc chịu: Hệ số biến dạng: Trong đó: K – Hệ số tỉ lệ, có thứ nguyên (T/m4). Tra bảng G.1 trong TCXD 205-1998 ta có K=65 (T/m2) I – momen quán tính của tiết diện cọc. bc – bề rộng quy ước của cọc. Theo Tiêu chuẩn xây dựng 205 – 1998. Khi d < 0,8 thì bc = 1,5d + 0,5 m Khi d 0,8 m thì bc = d + 1 m bc = 1,5d + 0,5 = 0,95 m Eb – modun đàn hồi của bê tông, bê tông B20 Eb = 2.7106 (T/m2) Hệ số biến dạng Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất: Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc ở cao trình đáy dài được tính: (Momen ở đầu cọc lúc này chủ yếu gây kéo và nén cho đầu cọc) lo = 0 , là chiều cao lấy từ đáy đài cọc đến mặt đất (đối với cọc đài cao). , chuyển vị ngang và góc xoay (radian) của cọc ở cao trình đáy đài. ; Trong đó: Ho – giá trị tính toán của lực cắt (T) Ho = H = 1.03 T - chuyển vị ở cao trình đáy đài, do lực Ho = 1 đơn vị đặt tại cao trình này gây ra, được xác định như sau: Trong đó hệ số Ao, Bo phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi cọc Le. Với Le = 16.932 m, tra bảng G2-TCXD 205-1998 ta có: Ao = 2,441 ; Bo = 1,621 ; D0=1.751 Góc xoay của cọc ở cao trình đáy đài: Chuyển vị của cọc ở cao trình đáy đài: Vậy cọc thỏa điều kiện chuyển vị ngang và góc xoay. Momen kháng uốn (T/m), lực cắt QZ (T) trong các tiết cọc được tính theo công thức sau: Trong đó: ze là chiều sâu tính đổi Các giá trị A1, A3, A4, B1, B3, B4, D1, D3, D4 được tra bảng G.3 của TCVN 205-1998. Bảng 7: bảng tính momen uốn Mz dọc thân cọc Z Ze A3 B3 C3 D3 Mz (Tm) 0 0.0 0.000 0.000 1 0.000 0 0.196078 0.1 0.000 0.000 1 0.100 0.20196078 0.392157 0.2 -0.001 0.000 1 0.200 0.39668819 0.588235 0.3 -0.004 -0.001 1 0.300 0.57727693 0.784314 0.4 -0.011 -0.002 1 0.400 0.72893216 0.980392 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.500 0.85954344 1.176471 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 0.95497214 1.372549 0.7 -0.057 -0.020 0.996 0.699 1.00596526 1.568627 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 1.00998484 1.764706 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 0.95439489 1.960784 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 0.82674826 2.156863 1.1 -0.222 -0.122 0.96 1.090 0.63559074 2.352941 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 0.36997784 2.54902 1.3 -0.356 -0.238 0.907 1.273 0.07396606 2.745098 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 -0.4438955 2.941176 1.5 -0.559 -0.420 0.811 1.437 -1.0034795 3.137255 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 -1.6680557 3.333333 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 -2.4551456 3.529412 1.8 -0.956 -0.876 0.53 1.612 -3.3720847 3.72549 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.640 -4.4223787 3.921569 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 -5.6118243 4.313725 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 -8.4398642 Hình 5: Biểu đồ mômen cọc chịu tải trọng ngang Bảng 8: Bảng tính lực cắt Qz dọc thân cọc Z Ze A4 B4 C4 D4 Qz (T) 0.000 0.0 0.000 0.000 0.000 1.000 1.03 0.196 0.1 -0.005 0.000 0.000 1.000 1.02999 0.392 0.2 -0.020 -0.003 0.000 1.000 1.03045 0.588 0.3 -0.045 -0.009 -0.001 1.000 1.03139 0.784 0.4 -0.080 -0.021 -0.003 1.000 1.03331 0.980 0.5 -0.125 -0.042 -0.008 0.999 1.03569 1.176 0.6 -0.180 -0.072 -0.016 0.997 1.03851 1.373 0.7 -0.245 -0.114 -0.030 0.994 1.04229 1.569 0.8 -0.320 -0.171 -0.051 0.989 1.04649 1.765 0.9 -0.404 -0.243 -0.082 0.980 1.04906 1.961 1.0 -0.499 -0.333 -0.125 0.967 1.05049 2.157 1.1 -0.603 -0.443 -0.183 0.946 1.04701 2.353 1.2 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 1.03894 2.549 1.3 -0.838 -0.730 -0.356 0.876 1.02235 2.745 1.4 -0.967 -0.910 -0.479 0.821 0.9955 2.941 1.5 -1.105 -1.116 -0.630 0.747 0.9534 3.137 1.6 -1.248 -1.350 -0.815 0.652 0.89435 3.333 1.7 -1.396 -1.613 -1.036 0.529 0.8113 3.529 1.8 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 0.70031 3.725 1.9 -1.699 -2.227 -1.608 0.181 0.55485 3.922 2.0 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 0.36807 4.314 2.2 -2.125 -3.360 -2.849 -0.692 -0.1558 Hình 6: Biểu đồ lực cắt dọc chịu tải trọng ngang V.TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC MÓNG VỚI NHAU: