Bai Tap- Nen Mong 272-05

VÍ DỤ 1: Kiểm toán cường độ đất nền dưới đáy móng theo TTGH cường độ 1. Móng được đặt trên nền đất rời có góc ma sát trong của đất (jf) = 32o, chiều sâu chôn móng là 2000 mm tính từ mặt đất đến đáy móng. Trọng lượng thể tích của đất là 1900 kg/m 3 . Kích thước móng trên mặt bằng với chiều dài L = 5500 mm, và chiều rộng B=3000 mm. Biết góc ma sát trong jf được đánh giá từ kết quả thí nghiệm SPT và tải trọng tại mặt phẳng kiểm toán như trong bảng sau: Lực đứng V (N)

Lực ngang HB (N)

7 000 000

Mô men M (N.mm)

700 000

1 000 000 000

BÀI LÀM: 1. Kích thước có hiệu của móng Kích thước móng có hiệu được tính toán theo 10.6.3.1.5 và hình vẽ 10.6.3.1.5-1 (bên dưới). B’ = B – 2e B

(10.6.3.1.5-1)

ở đó: e B = độ lệch tâm song song với canh B (ft.) B’ = 3000 – 2x(1 000 000 000/7 000 000) = 2714 mm L’ = L – 2e L

(10.6.3.1.5-2)

ở đó: e L = độ lệch tâm song song với cạnh L (ft.) L’ = 5500 mm 2. Xác định sức kháng danh định: Theo 10.6.3.1.2c, đối với đất rời, sức chịu tải danh định của các lớp đất có thể được xác định theo công thức: qult = 0,5 g BCw1 N m x 10-9 + g Cw2 Df Nqm x 10-9 trong đó: D r = 2000 m, chiều sâu chôn móng tính từ cao độ mặt đất (ft). = 1900 kg/m 3 B = 2714 mm, chiều rộng móng (lấy giá trị nhỏ hơn của 5500 mm và 2714 mm). C w1 , C w2 = các hệ số theo bảng 10.6.3.1.2c-1 là hàm số của D w (không có thứ nguyên) = đối với đất khô với chiều sâu lớn C w1 = C w2 = 1.0 D w = 0, chiều sâu của mực nước được tính từ mặt đất (ft.) N

m

,N qm = các hệ số về sức chịu tải (không có thứ nguyên)

Thay vào biểu thức 10.6.3.1.2c-1: q ult = 0.5(9.81)(1900)(2714)(1.0).(10-9)N

m

= 0.0253 N m + 0.0373 N qm

(9.81).(1900).(1.0)(2000).10 9 N qm

(MPa)

TÍNH HỆ SỐ Nym VÀ N qm

1

Từ biểu thức 10.6.3.1.2c-2 và -3: N

=N S c i

(10.6.3.1.2c-2)

N qm N q S q cq iq d q

(10.6.3.1.2c-3)

m

trong đó:

N = hệ số sức chịu tải theo bảng 10.6.3.1.2c-2 dùng cho móng đặt trên cao độ mặt đất N q = hệ số sức chịu tải theo bảng 10.6.3.1.2c-2 dùng cho móng đặt trên cao độ mặt đất

S q , S = hệ số hình dạng móng theo bảng 10.6.3.1.2c-3 và -4 cq , c = các hệ số nén của đất theo bảng 10.6.3.1.2c-5 iq , i = các hệ số độ nghiêng của tải trọng theo bảng 10.6.3.1.2c-7 và -8

d q = hệ số chiều sâu theo bảng 10.6.3.1.2c-9 * Xác định N và Nq Từ bảng 10.6.3.1.2c-2: N = 30 với jf = 32o Từ bảng 10.6.3.1.2c-2: N q = 23 với jf = 32o * Xác định S và Sq - Tính tỷ số L’/B’ = 5500/2714= 2.03 do vậy phải nội suy giữa L’/B’ = 2 và 5. Tuy nhiên, dùng giá trị L’/B’ = 2 tương ứng sẽ không có sự thay đổi đáng kể vì L’/B’ 2. Từ bảng 10.6.3.1.2c-3: S q = 1.31 với L’/B’ = 2 và jf = 32o Từ bảng 10.6.3.1.2c-4: S = 0.8 với L’/B’ = 2 và jf = 32o * Xác định c và cq Ứng suất có hiệu của đất tại chiều sâu của móng trước khi đào, q = (9.81).(2000).(1900)*10^-9 =0.0373(MPa) Từ bảng 10.6.3.1.2c-5 và -6, nội suy đồng thời giữa q = 0.024(MPa) và q = 0.048(MPa). Từ bảng 10.6.3.1.2c-5, cq , c = 1.0 với q = 0.048(MPa) và jf = 32o * Xác định i và iq Tính tỷ số lực ngang với lực dọc: H/V = 0/7 000 000

= 0.0 theo hướng ngang

H/V = 700 000/7 000 000

= 0.1 theo hướng dọc

Từ bảng 10.6.3.1.2-7, các giá trị iq , i , tương ứng là tỉ số lực ngang với lực dọc là 0.0 và 0.1. Theo bảng 10.6.3.1.2c-7: iq = 0.84 đối với móng có L/B=2, có tỉ số H/V = 0.1. Theo bảng 10.6.3.1.2c-7: i = 0.76 đối với móng có L/B=2, có tỉ số H/V = 0.1. * Xác định dq

2

Theo bảng 10.6.3.1.2c-9, giá trị d q tương ứng với góc ma sát trong jf = 32o và D f /B = 1.0. Trong ví dụ này, jf = 32o và D f /B = 2000/2714 = 0.74 Ngoại suy theo bảng 10.6.3.1.2c-9, dùng d q = 1.17 Thay vào biểu thức 10.6.3.1.2c-2 và -3:

Nm

(10.6.3.1.2c-2)

N S ci = 30(0.8)(1.0)(0.76) = 18.24

N qm

(10.6.3.1.2c-3)

N q S q cq iq d q = 23(1.31)(1.0)(0.84)(1.17) = 29.70

Vậy Sức kháng danh định là: q ult = 0.0253 N m + 0.0373 Nqm = 0.0253.(18.24) + 0.0373.(29.70) = 1.59 (MPa) 3. Hệ số sức kháng Từ bảng 10.5.5-1, có các hệ số sức kháng dùng cho đất rời (cát). Lựa chọn hệ số giá trị sức kháng cụ thể phụ thuộc vào phương pháp khảo sát được dùng để xác định các chỉ tiêu của đất. Giả sử rằng được đánh giá từ kết quả thí nghiệm SPT, hệ số sức kháng = 0.35. Theo điều 10.6.3.1.1, qR

qn

qult = 0.35x(1.59) = 0.55 (MPa)

4. Sức kháng dọc trục của móng Sức kháng dọc trục của móng = (q R ) (diện tích móng có hiệu) = 0.55x(5500)x(2714) = 8 209 850 (N) > 7 000 000 N ==> đạt VÍ DỤ 2:

MNN

1250

2000

Cho một móng nông đặt trên nền sét bão hòa của có chiều sâu chôn móng bằng 2000mm, chiều rộng móng là 3000mm chiều dài là 8000mm, mực nước ngầm thấp hơn mặt đất 1250mm. Tải trọng tác dụng theo trạng thái giới hạn cường độ H=500 kN, V=10000 kN. Cho biết ở trên mực nước ngầm khối lượng thể tích của sét g=1700 kg/m3 và ở dưới mực nước ngầm g =1900 kg/m3 biết sức kháng cắt không thoát nước của sét là Su=0,03 Mpa. Hãy kiểm toán sức kháng của nền đất và ổn định trượt của móng?

V H 3000

1. Sức kháng nền đất dưới đáy móng nông được xác định theo công thức:

3

qult . .B ' .L'

QR Trong đó:

QR: Sức kháng tính toán dưới đáy móng. A’ = B’xL’ : diện tích có hiệu của móng B’ = B – 2eB=3000(mm) L’ = D – 2eD=8000(mm) B, L : chiều rộng và chiều dài của móng. eB, eL : độ lệch tâm của tải trọng theo hai phương của móng. : hệ số sức kháng tra bảng, ứng với trường hợp dùng phương pháp hợp lý khi sức kháng được đo được trong phòng thí nghiệm =0.60 2. Xác định sức kháng danh định qult của nền đất đưới đáy móng (22TCN 272-05) Sức kháng đỡ danh định của đất sét bão hoà (MPa) được xác định từ cường độ kháng cắt không thoát nước có thể lấy như: qult = c Ncm + g DfNqm 10-9 ở đây: c = Su

= cường độ kháng cắt không thoát nước (MPa)=0.03(Mpa)

Ncm, Nqm = các hệ số điều chỉnh khả năng chịu lực theo hình dạng đế móng, chiều sâu chôn móng, độ nén của đất và độ nghiêng của tải trọng = dung trọng của đất sét trên mực nước ngầm (kg/m3)=1700kg/m3. và dưới mực nước ngâm 1900 kg/m3. = chiều sâu chôn tính đến đáy móng (mm)=2000(mm)

Df

* Có thể tính các hệ số khả năng chịu tải N cm và Nqm như sau: Đối với Df/B=2/3=0.67 N cm

Nc

N c 1 0,2

=

Df B

2,5; B/L=3/8=0.375

. 1 0,2

1 và H/V=500/10000=0.05

B H . 1 1.3 L V

5 1 0,2

0,4

2 3 500 . 1 0,2 . 1 1.3 3 8 10000

=5.7

5,0 dùng cho phương trình 2 trên nền đất tương đối bằng

Nqm =

1,0 cho đất sét bão hoà và nền đất tương đối bằng

H

=

thành phần nằm ngang của các tải trọng xiên (N)

V

=

thành phần thẳng đứng của các tải trọng xiên (N)

Do vậy: qult = c Ncm + g DfNqm 10-9 =0.03*5.7+(1700*1250+1900*750)*9.81*1*10-9= 0.2 (Mpa) 3. Vậy kiểm toán sức kháng đỡ dưới đáy móng:

QR

qult . .B ' .L' =0.2*0.6*3000*8000=2 880 000 (N)= 2 880 (kN)500 (kN) Kết luận Đạt VÍ DỤ 3: Dự tính sức kháng dọc trục của cọc đơn theo điều kiện đất nền cho cọc bê tông cốt thép đường kính 400x400mm, chiều dài cọc L=28m được đóng qua các lớp đất có các đặc trưng cơ lý như sau: Lớp đất

Chiều dày(m)

Loại đất

N(SPT/300mm)

Su (Mpa)

1

5,0

Sét

10

0,15

1900

2

8,0

Sét

13

0,1

1850

3

9,5

Sét

11

0,1

1800

4

5,5

Cát

30

-

1600

Cho biết cao độ đáy bệ trùng với cao độ mặt đất tự nhiên là +0,0 và cao độ mũi cọc là -28m. Mực nước ngầm trùng với mặt đất. Bài làm: Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR tính như sau: QR =

Qn =

qp

Qp +

qs

5

Qs

(kg/m3)

với: Qp = qp Ap Qs = qs As qp

=

sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

qs

=

sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

As

=

diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Ap

=

diện tích mũi cọc (mm2)= 400*400=160 000 (mm2 ) =

qp

hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi 0,70 v=0.7*0.8=0.56

= hệ số sức kháng đối với sức kháng thân , đối với đất sét theo phương pháp a thì qs 0,70 v=0.7*0.8=0.56 và đối với đất cát theo phương pháp SPT thì 0,45 v=0.45*0.8=0.36 1. Xác định sức kháng thân cọc Đối với đất dính: Dùng phương pháp a: qs =

Su

ở đây : a được tính theo cách tra biểu đồ hoặc công thức của API Khi Su>0.075 Mpa thì a =0.5. Đối với đất rời: Dùng công thức đối với cọc đóng chuyển dịch: qs = 0,0019 N Tên lớp

Loại đất

Su

SPT

Hệ số

qs

Chiều dày

Hệ số

Qs

(Mpa)

N

a

(Mpa)

L (mm)

j

(kN)

1

Sét

0.15

0.5

0.075

5000

0.56

336.00

2

Sét

0.1

0.5

0.05

8000

0.56

358.40

3

Sét

0.1

0.5

0.05

9500

0.56

425.60

4

Cát

0.057

5500

0.36

180.58

Tổng

1300.58

30

2. Xác định sức kháng mũi cọc Sức kháng đơn vị mũi cọc danh định (MPa), cho các cọc đóng tới độ sâu Db trong đất rời có thể tính như sau:

qp

0,038N corr D b D

N corr

0,77 log 10

q

với:

1,92

N = 0,77 log 10

v

1,92 0.22

30 =21.84

ở đây: Ncorr =

số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,

N

=

số đếm SPT đo được (Búa/300mm)=30

D

=

chiều rộng hay đường kính cọc (mm)=400(mm)

6

v

(Búa/300mm)

Db

=

chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)=28(m)

q

=

sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0,4 Ncorr=8.74(Mpa) cho cát và 0,3 Ncorr cho bùn không dẻo (MPa).

’v

=ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân gây ra

’v

=9.81*(5000*1900+8000*1850+9500*1800+5500*1600)*10-9- 9.81*28000*1000*10-9 =0.22 (Mpa)

Suy ra: q p

0,038N1D b D

0,038 * 21.84 * 5500 =11.41(Mpa)> 0,4 Ncorr=8.74(Mpa) 400

Nên lấy qp=8.74(Mpa) Do vậy: Qp = jqp.qp Ap =0.56*8.74*160 000*10-3= 783.104(kN) 3. Sức kháng tính toán của cọc QR =

Qn =

qp

Qp +

qs

Qs =1300.58+783.104=2083.684 (kN)

VÍ DỤ 4: Dự tính sức kháng dọc trục của cọc đơn theo điều kiện đất nền cho cọc bê tông cốt thép đường kính 450x450mm, chiều dài cọc L=16m được thi công qua các lớp đất dính có các đặc trưng cơ lý như sau: Lớp đất

Chiều dày(m)

Loại đất

Su (Mpa)

1

8,0

Sét yếu

0,03

2

6,0

Sét nửa cứng

0,05

3

2,0

Sét cứng

0,15

Cho biết cao độ đáy bệ trùng với cao độ mặt đất tự nhiên là +0,0 và cao độ mũi cọc là -16m. Mực nước ngầm tại cao độ +0,0 . Bài Làm: Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR có thể tính như sau: Hay

QR =

Qn =

qp

Qp +

qs

Qs

với: Qp = qp Ap Qs = qs As qp

=

sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

qs

=

sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

As

=

diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Ap

=

diện tích mũi cọc (mm2)= 450*450=202 500 (mm2 )

qp

=

hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi 0,70 v=0.7*0.8=0.56

= hệ số sức kháng đối với sức kháng thân , đối với đất sét theo phương pháp a thì qs 0,70 v=0.7*0.8=0.56 Xác định sức kháng thân cọc Phương pháp a: qs =

Su

ở đây : a được tính theo cách tra biểu đồ hoặc công thức của API

7

Khi Su ≥ 0.075 Mpa thì a =0.5 Khi Su ≤ 0.025 Mpa thì a =1 Khi 0.025