Báo cáo Tính toán cụ thể công trình thực tế có 2 tầng hầm sử dụng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ làm tƣờng vây và sử dụng cọc D600 làm móng cọc

Hình 2.7: Quan hệ giữa tải trọng ngang p và chuyển vị ngang y; p-y Hình dạng và độ dốc của đường cong không những phụ thuộc vào tính chất của đất, mà còn phụ thuộc vào độ sâu đoạn cọc đang xét, kích thước cọc, mực nước ngầm, dạng tải trọng ( tĩnh hay động)… 33 2.4.2.1 Đường cong p-y của đất sét yếu/dẻo dưới mực nước ngầm chịu tải tĩnh: Matlock (1970) đã tiến hành thí nghiệm nén tĩnh ngang đối với các cọc trong vùng đất sét yếu đến dẻo có sức kháng cắt không thoát nước Su(tức Cu) từ 15-40 kPa và rút ra quan hệ tải trọng – biến dạng ngang như sau: Hình 2.8: Quan hệ tải trọng – biến dạng ngang (đất sét yếu chịu tải tĩnh) 33.0)(5.0 c u y y pp  (2.17) yc – chuyển vị ngang của cọc khi p = 0.5pu ; yc còn gọi là y50 p đạt giá trị cực hạn pu khi y = yc . Sau khi y > 8yc thì lấy p= pu. pu = NpSuB Trong đó : B - đường kính cọc Np - lấy giá trị nhỏ nhất trong hai giá trị sau: Np = B H J Su vo ++ ' 3  Np = 9 J – hệ số phụ thuộc loại sét J = 0.5 với sét yếu; J = 0.25 với sét trung bình(dẻo); 34 H - độ sâu tại phân đoạn cọc đang sét; ' vo - ứng suất đứng hữu hiệu tại độ sâu H. Giá trị yc được tính như sau: yc = 2.5Ɛ50B Trong đó: Ɛ50- biến dạng của đất trong thí nghiệm nén 3 trục khi ứng suất bằng 50% của ứng suất phá hoại. Nếu không tiến hành thí nghiệm 3 trục thì có thể tạm lấy Ɛ50 như trong bảng sau: Bảng 2.2:Giá trị 50 cho đất sét Trạng thái đất sét Nhão Dẻo mềm/dẻo Dẻo cứng Cứng/rất cứng Rất rắn Giá trị Su(kPa) 12  24 24  48 48  95 95  190 >190 Giá trị Ɛ50 0.02 0.01 0.007 0.005 0.004 2.4.2.2 Đường cong p-y của đất sét cứng dưới mực nước ngầm chịu tải tĩnh: Reese, Cox và Koop (1975) tiến hành thí nghiệm nén tĩnh ngang đối với các Cọc trong vùng đất sét cứng có sức kháng cắt không thoát nước Su( tức Cu) từ 100-290kPa, các tác giả này cho rằng quan hệ tải trọng – biến dạng ngang (p.y) của đất này gồm 5 đoạn: Đoạn 1: có quan hệ tuyến tính: p = KsHy (2.18) Trong đó: Ks - hệ số tra bảng H – độ sâu của đoạn cọc đang xét 35 Bảng 2.3: Giá trị K của đất sét Su (kPa) 12  24 12 24 12 24 12 24 > 190 Ka cho tải tĩnh (N/cm 3 ) 8.14 27.15 136 271 543 Đoạn 2: có quan hệ parabol: c u y y pp 5.0 , Byc 50 (2.19) Đoạn 3: cũng có quan hệ parabol: 25.1 055.05.0         cs cs u c u yA yAy p y y pp (2.20) Đoạn 4: là đoạn thẳng: )6( 0625.0 411.065.0 csu c usu yAyp y pApp  (2.21) Đoạn 5: cũng là đoạn thẳng: uss pAAp )411.075.0225.1(  (2.22) 2.4.2.3 Đường cong p-y của đất cát theo Reese: Reese, Cox và Grubbs (1974) tiến hành thí nghiệm nén tĩnh ngang đối với các cọc trong vùng đất cát ( cả trên và dưới mực nước ngầm), với thiết hệ số áp lực ngang Ko = 0.4. Các tác giả cho rằng quan hệ tải trọng – biến dạng ngang (p.y) gồm 4 đoạn: Đoạn 1: có quan hệ tuyến tính: p=kHy (2.23) Trong đó: k – hệ số tra bảng H – độ sâu đoạn cọc đang xét 36 Bảng 2.4: Giá trị K (N/cm 3 )của đất cát Cát rời Cát chặt vừa Cát chặt Dưới mực nước ngầm 5.4 16.3 33.9 Trên mực nước ngầm 6.8 24.43 61 Đoạn 2: có quan hệ parabol: nyCp /11 (2.24) Trong đó: m m my P n  , n m m y p C /11  , mu m yy pp m    max Đoạn 3: có quan hệ tuyến tính, độ dốc là m. Đoạn 4: có quan hệ tuyến tính, độ dốc là o ( nằm ngang). 2.5. Xác định mô đun phản lực ngang theo nén ngang Menard: Mô đun phản lực nền xác định theo công thức: x p K '  . Với một cọc chịu tải trọng ngang (H) hoặc moment (M) có thể xem chuyển vị (x) như là độ lún phương ngang của một móng có chiều rộng B = 2R, và chiều dài vô hạn. Trong trường hợp này ta có 65,22  và bỏ qua độ lún trong vùng cầu (theo lý thuyết Menard) ta có công thức:        +  0 0 65,2.. 3 1 R R Rp E x (2.25) Từ đó, ta có mô đun phản lực ngang kh:        +  0 0 65,2.. 3 11 R R Rp Ekh (2.26) 37 2.6 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn: 2.6.1 Khái niệm về phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp số, nó cho phép tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết trên từng miền con Ve (phần tử) thuộc miền xác định V. Trong phương pháp phần tử hữu hạn, miền V được chia thành một số hữu hạn các miền con, gọi là phần tử. Các phần tử này được nối kết với nhau tại các điểm định trước trên biên phần tử gọi là nút. Trong phạm vi mỗi phần tử, đại lượng cần tìm được lấy xấp xỉ trong dạng một hàm đơn giản được gọi là các hàm xấp xỉ. Và các hàm xấp xỉ này được biễu diễn qua các giá trị của hàm (và có khi cả các giá trị đạo hàm của nó) tại các điểm nút trên phần tử. Các giá trị này được gọi là các bậc tự do của phần tử và được xem là ẩn số cần tìm của bài toán. Người ta có thể phân tích bài toán theo 03 mô hình sau: 1. Mô hình 1: Mô hình tương thích. Xem chuyển vị là đại lượng cầm tìm trước và hàm xấp xỉ biểu diễn gần đúng dạng phân bố của chuyển vị trong phần tử. Các ẩn số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý thế năng toàn phần dừng hay nguyên lý biến phân Lagrange. 2. Mô hình 2: Mô hình cân bằng. Hàm xấp xỉ biểu diển dạng gần đúng dạng phân bố của ứng suất hay nội lực trong phần tử. Các ẩn số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý năng lượng toàn phần dừng hay nguyên lý biến phân về ứng suất (nguyên lý Castigliano). 3. Mô hình 3: Mô hình hổn hợp. Coi các đại lượng chuyển vị và ứng suất là hai đại lượng độc lập. Các hàm xấp xỉ biểu diễn gần đúng dạng phân bố của cả chuyển vị lẫn ứng suất trong phần tử. Các ẩn số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Reisner. 38 Sau khi tìm được các ẩn số bằng việc giải hệ phương trình đại số vừa nhận được thì cũng có nghĩa là ta tìm được các xấp xỉ biểu diễn đại lượng cần tìm trong tất cả các phần tử, và từ đó cũng tìm được các đại lượng còn lại. 2.6.2. Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn Bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn gồm 6 bước sau:  Bước 1: Rời rạc hóa miền khảo sát (tạo lưới phần tử). Miền khảo sát V được chia thành các miền con Ve (phần tử) có dạng hình học thích hợp. Các phần tử liên kết với nhau tại các điểm nút, các nút này được xác định bằng tọa độ của chúng. Các phần tử thường có dạng hình học đơn giản. 1 - D 2 - D 3 - D Hình 2.9: Dạng hình học đơn giản của các phần tử. Với bài toán cụ thể, số phần tử, hình dạng hình học của phần tử cũng như kích thước các phần tử phải được xác định rõ. Số điểm nút của mỗi phần tử không được lấy một cách tùy tiện mà tùy thuộc vào hàm xấp xỉ định chọn.  Bước 2: Chọn hàm xấp xỉ thích hợp. Vì đại lượng cần tìm là chưa biết nên ta giả thiết hàm xấp xỉ của nó sao cho đơn giản đối với tính toán bằng máy tính nhưng phải thỏa mãn các tiêu chuẩn hội tụ. Hàm xấp xỉ thường được chọn ở dạng đa thức. Sau đó biểu diễn hàm xấp xỉ theo tập hợp giá trị và có thể cả các đạo hàm của nó tại các nút của phần tử  eq . Các tiêu chuẩn hội tụ của hàm xấp xỉ: 39 - Liên tục trong phần tử (Ve). Điều này hiển nhiên thỏa mãn khi xấp xỉ là đa thức. - Bảo đảm tồn tại trong phần tử trạng thái đơn vị (hằng số) và các đạo hàm riêng của nó đến bậc cao nhất mà phiếm hàm I(u) đòi hỏi.  V r dxuuuuxFuI ),...",',,()( )( (2.27) - Trên biên phần tử, u và các đạo hàm của nó đến cấp (r-1) là liên tục. Các đa thức xấp xỉ được chọn sao cho không làm mất tính đẳng hướng hình học. Muốn vậy, đối với bài toán 2 chiều, hàm xấp xỉ được chọn từ tam giác Pascal, bài toán 3 chiều, đa thức xấp xỉ được chọn từ tháp Pascal.  Bước 3: Xây dựng phương trình phần tử, hay thiết lập ma trận độ cứng phần tử [K]e và véctơ tải phần tử  eP . Có nhiều cách thiết lập: trực tiếp, hoặc sử dụng nguyên lý biến phân, hoặc các phương pháp biến phân,…. Kết quả nhận được có thể biểu diễn một cách hình thức như một phương trình phần tử :    eee PqK ][ .  Bước 4: Ghép nối các phần tử trên cơ sở mô hình tương thích mà kết quả là hệ thống phương trình:    PqK ][ (2.28) trong đó, có thể gọi: ][K : ma trận độ cứng tổng thể (hay ma trận hệ số toàn miền)  q : véctơ tập hợp các giá trị, đại lượng cần tìm tại các nút (còn gọi là véctơ chuyển vị nút tổng thể) 40  P : véctơ các số hạng tự do tổng thể (hay véctơ tải tổng thể). Rồi sau đó sử dụng điều kiện biên của bài toán, mà kết quả nhận được hệ phương trình sau:    *** ][ PqK  . (2.29) Đây chính là phương trình hệ thống hay còn gọi là hệ phương trình để giải.  Bước 5: Giải hệ phương trình đại số :    *** ][ PqK  Kết quả là tìm được các chuyển vị của các nút. - Đối với bài toán tuyến tính, việc giải hệ phương trình trên là đơn giản. - Đối với bài toán phi tuyến thì nghiệm chỉ đạt được sau một chuỗi các bước lặp mà sau mỗi bước ma trận độ cứng ][K thay đổi (đối với bài toán phi tuyến vật lý) hay véctơ lực nút  P thay đổi ( trong bài toán phi tuyến hình học).  Bước 6: Hoàn thiện Từ kết quả trên, tiếp tục tìm ứng suất, chuyển vị hay biến dạng của tất cả các phần tử. 2.6.3 Giới thiệu về mô phỏng trong Plaxis: Moät vaøi ñieåm haïn cheá cuûa phaàn meàm PLAXIS (Haø Lan). Phaàn meàm PLAXIS (Haø Lan), ñaõ cho pheùp chuùng ta phaân tích töông taùc giöõa keát caáu heä töôøng coïc baûn coù 1 neo vaø ñaát neàn. Tuy vaäy, vaãn coù moät vaøi ñieåm haïn cheá cuûa phaàn meàm PLAXIS (Haø Lan), ví duï nhö : + Trong thöïc teá, caùc vaán ñeà ñòa kyõ thuaät lieân quan caùc keát caáu töôøng chaén laø 3 chieàu. Tuy vaäy, PLAXIS chæ thöïc hieän ñöôïc baøi toaùn phaân tích öùng suaát phaúng 2 chieàu hoaëc phaân tích ñoái xöùng. + Phaïm vi ngang vaø ñöùng cuûa löôùi PTHH coù aûnh höôûng quan troïng trong söï tính toaùn, neáu noù khoâng ñuû lôùn . Do ñoù, laø quan troïng ñeå baûo ñaûm raèng caùc ñieàu kieän 41 bieân naøy taïi moät vò trí coù moät khoaûng caùch ñuû ñeå coù moät aûnh höôûng khoâng ñaùng keå. Tuy vaäy, PLAXISù khoâng coù khaû naêng ñöa ra moät ñeà nghò toång quaùt ñoái vôùi moät phaïm vi ngang vaø ñöùng cuûa löôùi PTHH bôûi vì chuùng phuï thuoäc vaøo ñoái töôïng ñöôïc phaân tích, moâ hình cô baûn söû duïng ñoái vôùi ñaát vaø khía caïnh öùng xöû cuûa ñaát theo thôøi gian.Trong thöïc teá PLAXIS chæ laø söï phaùn ñoaùn ñeå thöû nghieäm caùc löôùi phaàn töû khaùc nhau veà kích thöôùc, tröø khi nhöõng kinh nghieäm thu ñöôïc töø caùc vaán ñeà töông töï trong quaù khöù. + Moät töôøng chaén ñôn giaûn thöôøng coù 1 chieàu daøy khoâng ñoåi vaø do ñoù ñaëc tröng vaät lieäu cuûa noù khoâng ñoåi doïc theo töôøng chaén. Nhöng töôøng coïc baûn khoâng coù 1 maët caét ngang khoâng ñoåi trong maët phaúng. PLAXIS chæ cho pheùp nhaäp vaøo 1 giaù trò beà daøy töông ñöông, nhö vaäy noù seõ vi phaïm giaû thieát cô baûn cuûa caùc ñieàu kieän öùng suaát phaúng vaø do ñoù caùc xaáp xæ naøy aûnh höôûng khi thöïc hieän phaân tích öùng suaát phaúng. CAÁÁU TRUÙÙC PHAÀÀN MEÀÀM PLAXIS 42 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÔNG TRÌNH 2 TẦNG HẦM SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI TIẾT DIỆN NHỎ LÀM TƢỜNG VÂY VÀ CỌC D600 LÀM MÓNG 43 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÔNG TRÌNH 2 TẦNG HẦM SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI TIẾT DIỆN NHỎ LÀM TƢỜNG VÂY VÀ CỌC D600 LÀM MÓNG 3.1 Giới thiệu công trình:  Tên công trình: Cao ốc văn phòng – Thƣơng mại, căn hộ cao cấp Minh Long  Địa điểm: 1006 Trƣờng Chinh - P.15 – Q.Tân Bình, Tp.HCM  Vị trí địa lý: Công trình nằm trong khu vực trung tâm dân cư Quận Tân Bình, cách UBND TP. HCM khoảng 15 phút đi xe máy. - Hướng Tây Nam : Tiếp giáp với đất trống, một phần tiếp giáp với lối vào từ đường Trường Chinh - Hướng Đông Nam : Giáp đất thổ cư - Hướng Tây Bắc : Giáp đất thổ cư - Hướng Đông Bắc : Giáp đất thổ cư.  Khí hậu: - Mực nước ngầm trung bình là 1,1m-1,7m tuỳ theo mùa, chất lượng nước nói chung là nước ngọt có độ PH thấp. - Lưu lượng mưa theo số liệu trạm Tân Sơn Nhất là : 44 Bảng3.1:Lượng mưa trung bình Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tb Năm Lượng mưa TB Mm 13,8 4,4 11,4 50,2 218,6 313,4 295,2 268,5 330,3 264,3 114,4 50,7 195,2 * Mùa mưa : tháng 5 đến tháng 10, gió Tây Nam * Mùa khô : tháng 11 đến tháng 4, gió Đông Nam - Gió, hướng gió và sức gió: Bảng 3.2:Hướng gió và sức gió Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hướng gió khống chế EN SE SE SE S SW SW W,WS W W N Nhân viên Tốc độ m/s 2,5 2,8 3,2 3,2 2,7 3,1 3,2 3,3 2,9 2,5 2,3 2,3 - Hướng gió chủ đạo : Đông Nam và Tây Nam, vận tốc bình quân 2.5-3,3m/s. - Một số thông số khác về khí hậu : * Nhiệt dộ bình quân :270 C * Nhiệt độ bình quân tháng cao nhất (tháng 4):290C * Nhiệt độ bình quân tháng thấp nhất (tháng giêng):210C 45 * Độ ẩm bình quân : 79,5% * Độ ẩm cao nhất (tháng 9):86,8% * Độ ẩm thấp nhất (tháng 3):71,7% Bảng 3.3 : Thời gian chiếu sáng Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ngày 11.67 11,94 12,25 12,50 12,63 12,58 12,37 12,08 11,78 11, 59 11,59 11, 38 Bảng3.4: Bức xạ mặt trời – Kcal/cm2/tháng Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11,7 11,7 14,2 13,3 11,6 12,1 12,2 10,6 10,8 10,8 10,8 10,9  Hiện trạng xây dựng: Khu đất xây dựng hiện là đất trống đã được san lấp, có cao độ tương đối bằng phẳng, trung bình +1.81 m (so với cốt Quốc Gia). Quy mô đầu tƣ : - Tổng diện tích khu đất : S = 3.012,4 m2 - Tổng diện tích xây dựng : Sxd = 1.432 m2 - Tổng diện tích giao thông sân bãi: Sgt = 1.193 m2 - Mật độ xây dựng công trình : Kxd = Sxd / S = 47,54 % - Mật độ đường giao thông: Kgt = Sgt / S = 39,60 % Công trình 16 tầng : gồm 02 tầng hầm, 02 tầng thương mại và văn phòng, 14 tầng chung cư, sân thượng. 46 Hình 3.1 : Mô hình kết cấu công trình 3.2. Số liệu địa chất: Căn cứ vào kết quả khảo sát tại hiện trường và kết quả thí nghiệm trong phòng của Công 47 ty TNHH Xây dựng và Dịch vụ Môi trƣờng Miền Nam, địa tầng tại khu vực khảo sát có thể được chia thành các lớp đất chính: Lớp 1A: Xà bần san lấp Lớp 1: Sét pha lẫn sỏi sạn laterit, nâu đỏ - nâu hồng, nửa cứng – cứng. Lớp 2: Sét pha nặng, nâu đỏ - xám trắng, nửa cứng. Lớp 3A: Sét, xám vàng – xám trắng, nửa cứng – cứng. Lớp 3B: Sét pha nặng, xám trắng – nâu vàng, nửa cứng. Lớp 3: Cát pha lẫn sỏi sạn thạch anh, nâu vàng – xám hồng, chặt vừa. Lớp 4: Sét, nãu vàng – nâu hồng, nửa cứng – cứng. Lớp 1:  Mô tả: Sét pha lẫn sỏi sạn laterit, nâu đỏ - nâu hồng, nửa cứng – cứng.  Thành phần hạt: + Hạt sạn : 30.7 % + Hạt cát : 33.8 % + Hạt bột : 13.0 % + Hạt sét : 22.5 %  Độ ẩm tự nhiên (W) : 19.24 %  Dung trọng tự nhiên () : 1.98 g/cm3  Dung trọng khô (K) : 1.66 g/cm3  Dung trọng đẩy nổi (đn) : 1.05 g/cm3 48  Tỷ trọng () : 2.74  Độ bão hòa (G) : 81 %  Độ rỗng (n) : 39 %  Hệ số rỗng (0) : 0.651  Giới hạn Atterberg: + Giới hạn chảy (WL) : 35.5 % + Giới hạn dẻo (WP) : 20.0 % + Chỉ số dẻo (IP) : 15.5 % + Độ sệt (B) : -0.05  Góc nội ma sát () : 16032‟ độ  Lực dính (C) : 0.275 kG/cm2  SPT : 14 – 35 Búa Lớp 2:  Mô tả: Sét pha nặng, nâu đỏ - xám trắng, nửa cứng.  Thành phần hạt: + Hạt sạn : 8.7 % + Hạt cát : 52.1 % + Hạt bột : 17.7 % + Hạt sét : 21.5 %  Độ ẩm tự nhiên (W) : 18.97 % 49  Dung trọng tự nhiên () : 2.00 g/cm3  Dung trọng khô (K) : 1.68 g/cm3  Dung trọng đẩy nổi (đn) : 1.06 g/cm3  Tỷ trọng () : 2.71  Độ bão hòa (G) : 84 %  Độ rỗng (n) : 38 %  Hệ số rỗng (0) : 0.614  Giới hạn Atterberg: + Giới hạn chảy (WL) : 31.6 % + Giới hạn dẻo (WP) : 17.4 % + Chỉ số dẻo (IP) : 14.2 % + Độ sệt (B) : 0.11  Góc nội ma sát () : 15042‟ độ  Lực dính (C) : 0.25 kG/cm2  SPT : 9 – 22 Búa Lớp 3A:  Mô tả: Sét, xám vàng – xám trắng, nửa cứng – cứng.  Thành phần hạt: + Hạt sạn : - % 50 + Hạt cát : 44.5 % + Hạt bột : 21.3 % + Hạt sét : 34.2 %  Độ ẩm tự nhiên (W) : 19.52 %  Dung trọng tự nhiên () : 2.03 g/cm3  Dung trọng khô (K) : 1.69 g/cm3  Dung trọng đẩy nổi (đn) : 1.07 g/cm3  Tỷ trọng () : 2.73  Độ bão hòa (G) : 87 %  Độ rỗng (n) : 38 %  Hệ số rỗng (0) : 0.615  Giới hạn Atterberg: + Giới hạn chảy (WL) : 37.6 % + Giới hạn dẻo (WP) : 19.2 % + Chỉ số dẻo (IP) : 18.4 % + Độ sệt (B) : 0.02  Góc nội ma sát () : 17013‟ độ  Lực dính (C) : 0.328 kG/cm2  SPT : 18 – 31 Búa 51 Lớp 3B:  Mô tả: Sét pha nặng, xám trắng – nâu vàng, nửa cứng.  Thành phần hạt: + Hạt sạn : 1.4 % + Hạt cát : 55.8 % + Hạt bột : 21.1 % + Hạt sét : 21.7 %  Độ ẩm tự nhiên (W) : 16.69 %  Dung trọng tự nhiên () : 1.99 g/cm3  Dung trọng khô (K) : 1.66 g/cm3  Dung trọng đẩy nổi (đn) : 1.05 g/cm3  Tỷ trọng () : 2.71  Độ bão hòa (G) : 85 %  Độ rỗng (n) : 39 %  Hệ số rỗng (0) : 0.63  Giới hạn Atterberg: + Giới hạn chảy (WL) : 32.5 % + Giới hạn dẻo (WP) : 17.8 % + Chỉ số dẻo (IP) : 14.7 % 52 + Độ sệt (B) : 0.13  Góc nội ma sát () : 15004‟ độ  Lực dính (C) : 0.28 kG/cm2  SPT : 15 – 16 Búa Lớp 3:  Mô tả: Cát pha lẫn sỏi sạn thạch anh, nâu vàng – xám hồng, chặt vừa.  Thành phần hạt: + Hạt sạn : 7.8 % + Hạt cát : 83.0 % + Hạt bột : 5.4 % + Hạt sét : 3.8 %  Độ ẩm tự nhiên (W) : 16.61 %  Dung trọng tự nhiên () : 2.02 g/cm3  Dung trọng khô (K) : 1.73 g/cm3  Dung trọng đẩy nổi (đn) : 1.08 g/cm3  Tỷ trọng () : 2.66  Độ bão hòa (G) : 82 %  Độ rỗng (n) : 35 %  Hệ số rỗng (0) : 0.539 53  Giới hạn Atterberg: + Giới hạn chảy (WL) : NP % + Giới hạn dẻo (WP) : NP % + Chỉ số dẻo (IP) : - % + Độ sệt (B) : -  Góc nội ma sát () : 26001‟ độ  Lực dính (C) : 0.067 kG/cm2  SPT : 11 – 47 Búa Lớp 4:  Mô tả: Sét, nãu vàng – nâu hồng, nửa cứng – cứng.  Thành phần hạt: + Hạt sạn : - % + Hạt cát : 44.0 % + Hạt bột : 21.4 % + Hạt sét : 34.6 %  Độ ẩm tự nhiên (W) : 17.83 %  Dung trọng tự nhiên () : 2.03 g/cm3  Dung trọng khô (K) : 1.72 g/cm3  Dung trọng đẩy nổi (đn) : 1.09 g/cm3 54  Tỷ trọng () : 2.75  Độ bão hòa (G) : 82 %  Độ rỗng (n) : 37 %  Hệ số rỗng (0) : 0.596  Giới hạn Atterberg: + Giới hạn chảy (WL) : 38.9 % + Giới hạn dẻo (WP) : 19.1 % + Chỉ số dẻo (IP) : 19.8 % + Độ sệt (B) : -0.06  Góc nội ma sát () : 17029‟ độ  Lực dính (C) : 0.365 kG/cm2  SPT : 46 – 49 Búa BẢNG 3.5: BẢNG TÓM TẮT CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CÁC LỚP ĐẤT Chỉ tiêu Lớp đất 1 2 3A 3B 3 4 Hạt sạn (%) 30.7 8.7 - 1.4 7.8 - Hạt cát (%) 33.8 52.1 44.5 55.8 83.0 44.0 Hạt bột (%) 13.0 17.7 21.3 21.1 5.4 21.4 Hạt sét (%) 22.5 21.5 34.2 21.7 3.8 34.6 Độ ẩm tự nhiên, W (%) 19.24 18.97 19.52 16.69 16.61 17.83 55 Dung trọng tự nhiên,  (g/cm 3 ) 1.98 2.00 2.03 1.99 2.02 2.03 Dung trọng khô, K (g/cm 3 ) 1.66 1.68 1.69 1.66 1.73 1.72 Dung trọng đẩy nổi, đn (g/cm 3 ) 1.05 1.06 1.07 1.05 1.08 1.09 Tỷ trọng,  2.74 2.71 2.73 2.71 2.66 2.75 Độ bão hòa, G (%) 81 84 87 85 82 82 Độ rỗng, n (%) 39 38 38 39 35 37 Hệ số rỗng, 0 0.651 0.614 0.615 0.630 0.539 0.596 Giới hạn chảy, WL (%) 35.5 31.6 37.6 32.5 NP 38.9 Giới hạn dẻo, WP (%) 20.0 17.4 19.2 17.8 NP 19.1 Chỉ số dẻo, IP (%) 15.5 14.2 18.4 14.7 - 19.8 Độ sệt, B -0.05 0.11 0.02 0.13 - -0.06 Góc nội ma sát, (độ) 16032‟ 15042‟ 17013‟ 15004‟ 26001‟ 17029‟ Lực dính, C (kG/cm2) 0.275 0.250 0.328 0.280 0.067 0.365 SPT (búa) 14 - 35 9 - 22 18 - 31 15 - 16 11 - 47 46 - 49 3.3 Bài Toán 1: Sử dụng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ làm tƣờng vây: Công trình có 2 tầng hầm: - Tầng hầm 2 cao 4m 56 - Tầng hầm 1 cao 3m. Sử dụng cọc khoan nhồi D300, L=12,5m làm tường vây trong quá trình thi công đào tầng hầm. CUÏC KEÂ BEÂTOÂNG TROØN MAËT CAÉT 1-1 CHI TIEÁT COÏC NHOÀI CHAÉN ÑAÁT Ñai xoaén CAO ÑOÄ BEÂ TOÂNG ÑAÀU COÏC CAO ÑOÄ MAËT ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN TREO LOÀNG SAÉT Ñai xoaén Hình 3.2 : Chi tiết cọc khoan nhồi 57 Tính toán nội lực trong cọc theo các phƣơng pháp: 3.3.1 Tính theo phƣơng pháp PLAXIS: Bảng 3.6: Các số liệu cần thiết để khai báo trong phần mềm PLAXIS LỚP γn(KN/m3) γnn(KN/m3) C(KN/m2) φ(độ) Eo µ β Lớp 1 19,8 10,5 27,5 16,5 46,3 0,35 0,623 Lớp 2 20 10,6 25 15,75 45,13 0,35 0,623 Lớp 3 20,2 10,8 6,7 26 47,72 0,3 0,743 Lớp 3A 20,3 10,7 32,8 17,13 45,3 0,35 0,623 Lớp 3B 19,9 10,5 28 15 44,5 0,35 0,623 Lớp 4 20,3 10,9 36,5 17,5 50,92 0,25 0,833 Trong đó:      1 2 1 2 ,  được lấy như sau: - Đất cát: 30,025,0  - Đất sét cứng: 30,02,0  - Đất sét pha: 37,033,0  - Đất sét dẻo: 45,038,0  Quá trình tính toán : gồm 5 giai đoạn được thể hiện như hình dưới đây: 58 LAØM COÏC 1 ÑAØO ÑAÁT2 LAØM MOÙNG 3 CHOÁNG XIEÂN 4 ÑAØO ÑAÁT 5 Hình 3.3: Các giai đoạn tính toán của bài toán  Giai đoạn 1: Ép cọc khoan nhồi D300, L=12,5m làm tường vây  Giai đoạn 2: Tiến hành đào 8m hố đào, trừ phần đất phía trong chống xiên  Giai đoạn 3: Làm móng cọc ép D600  Giai đoạn 4: Chống xiên I 24a  Giai đoạn 5: Đào đất phía trong phần chống xiên Hình 3.4: Hình dạng mẫu trong cửa sổ đầu vào 59 Kết quả tính toán: Hình 3.5: Giai đoạn 1 Hình 3.6: Giai đoạn 2 60 Hình 3.7: Giai đoạn 3 Hình 3.8: Giai đoạn 4 61 Hình 3.9: Giai đoạn kết thúc Hình 3.10: Ứng suất thực tế giai đoạn kết thúc (Ứng suất chính) 62 Hình 3.11: Đồ thị thể hiện chuyển vị của tất cả các nút Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện màu sắc của giá trị chuyển vị 63 Hình 3.13: Biểu đồ lực cắt Của cọc Hình 3.14: Biểu đồ moment uốn của cọc Hình 3.15: Đường cong biến đổi tải trọng của cọc 64 Bảng 3.7: Một phần chuyển vị của bài toán 65 Bảng 3.8: Một phần giá trị ứng suất nền đất của bài toán 66 Bảng 3.9: Một phần giá trị nội lực của bài toán 67 3.3.2 Tính theo phƣơng pháp giải tích kết hợp với SAP 2000: Tính áp lực đất tác dụng lên cọc khoan nhồi làm tường vây: z 0 x Hình 3.16: Sơ đồ tính áp lực đất  Hệ số áp lực đất chủ động: ) 2 45( 02   tgKa Lớp 1: 558,0) 2 5,16 45() 2 45( 0 02102 1  tgtgKa  Lớp 2: 573,0) 2 75,15 45() 2 45( 0 02202 2  tgtgKa   Ứng suất do trọng lượng bản thân của đất gây ra:  iiz hz ..  Lớp 1: )/(4,593.8,19. 2111 mKNhz   Lớp 2: )/(4,1595.204,59.. 222112 mKNhhz ++  68  Áp lực đất tác dụng lên tường chắn: zax k  . Lớp 1: )/(15,334,59.558,0. 2111 mKNk záx   Lớp 2: )/(34,914,159.573,0. 2222 mKNk záx   x2 z 0 x1 3 0 0 0 5 0 0 0 Hình 3.17: Kết quả áp lực đất tác dụng lên cọc Vì đào đất đến độ sâu 8m để làm tầng hầm nên áp lực đất tác dụng lên cọc khoan nhồi làm tường vây chỉ có áp lực đất chủ động. Còn đoạn cọc dài 4,5m ở các lớp đất phía dưới, ta thay áp lực của đất tác dụng lên cọc bằng các lò xo có độ cứng tương ứng đặc trưng cho mỗi lớp đất. Lớp 2: Sét pha, nửa cứng, IL = 0,11 => Hệ số nền K = 500(Tf/m 4 ) Lớp 3: Cát pha lẫn sỏi sạn, chặt vừa, e = 0,539 => hệ số nền K=800(Tf/m4) Tiếp theo dùng phần mềm SAP 2000 để giải. 69 70 Hình 3.18: Biểu đồ moment của cọc 71 Hình 3.19: Biểu đồ lực cắt của cọc 72 3.4 Bài toán 2: Sử dụng cọc D600 làm móng: Tính cho một cọc đơn có đường kính D = 600mm, chiều dài cọc L = 25m. Cọc chịu tải trọng như sau: H = 2,18(T) Mx = 0,17(T.m) My = 3,25(T.m) Theo số liệu địa chất cọc dài 25m cắm xuống lớp đất 3 là lớp cát pha. 3.4.1 Tính cọc chịu tải trọng ngang theo TCXD 205: 1998: Momen quán tính tiết diện ngang của cọc: )(0108,0 12 6.06.0 12 . 4 33 m xhb J  Độ cứng tiết diện ngang của cọc: E.J = 3x10 7 x0,018 = 32400(KN.m 2 ) )(739.13 )3.07.0(1000 1957501.065.0 3 KN xx xx Png  - Chiều rộng qui ước bc của cọc: theo TCXD 205:1998, với d = 0.6m bc = 1.5d+0.5m =1.5x0.6 +0.5= 1,4m - Hệ số tỷ lệ: tra bảng 4.1/trang 243 sách Nền Móng ta được K = 8000(KN/m 4 ) - Hệ số biến dạng: )(510,0 32400 4,18000. 1 55  m x EJ bK c bd - Chiều dài cọc trong đất tính đổi: 73 le = bd . l = 0.510x25= 12,755 > 5: cọc dài hay cọc chịu uốn,ổn định theo phương ngang được kiểm tra tại độ sâu: )(66604.1 510.0 85.085.0 mz bd   ( Trang 245 sách Nền Móng).  Các chuyển vị HH,HM,MH,MM của cọc ở cao trình mặt đất, do các ứng lực đơn vị đặt cao trình này(trang 244 sách Nền Móng) )(000106,0751.1 32400510.0 1 . 1 )(000192,0621.1 32400510.0 1 . 1 )/(000567,0441.2 32400510.0 1 . 1 11 0 1 202 303      KNmx x C EJ KNx x B EJ KNmx x A EJ bd MM bd MH bd HH       ( Tra bảng 4.2/trang 253 sách Nền Móng được:A0 =2.441; B0 =1.621; C0 = 1.751).  Moment uốn & lực cắt của cọc tại cao trình mặt đất(tính cho 1 cọc) ).(25,3 9 26,29 )(18,2 9 58,19 0 0 mKN n M M T n H H c tt c tt    Chuyển vị ngang y0 & góc xoay 0 tại cao trình mặt đất: cmmxxMHy HMHH 9.10019,0000192,025,3000567,018,2.. 000 ++  radianxxMH MMMH 0008,0000106,025,3000192,018,2.. 000 ++   Áp lực tính toán Z(KN/m 2), moment uốn MZ(KN.m) và lực c