Ph�n t�ch v� l?a ch?n c�c phuong ph�p t�nh h? s? n?n

Document Sample
Ph�n t�ch v� l?a ch?n c�c phuong ph�p t�nh h? s? n?n Powered By Docstoc
					             Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền

1. Mở đầu
Hệ số nền là tỷ số giữa lực đơn vị và chuyển vị tương ứng. Hệ số nền là một trong những đặc
trưng quan trọng của đất nền phản ánh sức chịu tải và biến dạng của đất nền. Thực tế hệ số
nền là hàm phi tuyến, phụ thuộc vào cấp độ tải, phương thức gia tải, loại đất, kích thước cấu
kiện tác dụng vào đất. Mô hình hoá tương tác cọc- đất nền như sau:
- Cọc được mô hình bằng một hoặc nhiều thanh thẳng nối với nhau tại các nút sao cho phù
hợp với đặc trưng hình học tương ứng của cọc thực.
- Thay đất nền bằng các liên kết đàn hồi tại các điểm sao cho phù hợp với sự thay đổi của đất
nền và tính chất làm việc của cọc.
- Tổ hợp các điểm chia theo cọc và theo đất.
2. Các phương pháp tính hệ số nền.
2.1. Phương pháp tra bảng.
2.1.1. Quy trình 22TCN 18-79:
Bảng tra này thường dùng cho thiết kế móng cọc theo K.X. Zavriev. Trong bảng tra này, z
(m) là độ sâu lớp đất.


                           Tên đất                         k/z (t/m3)
    1. Sét và sét pha cát dẻo chảy; bùn                    100-200
    2. Sét pha cát, cát pha sét và sét dẻo mềm; cát        200-400
    bụi và rời
    3. Sét pha cát; cát pha sét và sét dẻo cứng; cát       400-600
    nhỏ và trung bình
    4. Sét pha cát; cát pha sét và sét cứng và cát thô     600-1000
    5. Cát lẫn sỏi; đất hòn lớn                           1000-2000
2.1.2. J.E.Bowles
Bảng tra này dùng để xác định kh cho móng cọc.


                          Tên đất                        k (MN/m3)
    1. Sét; cát chặt                                      220-400
    2. Cát thô và chặt vừa                                157-300
    3. Cát trung                                          110-280
    4. Cat mịn; cát bột                                   80-200
    5. Sét cứng (ẩm)                                      60-220
    6. Sét cứng (bão hoà)                                 30-110
    7. Sét dẻo (ẩm)                                       39-140


                                               1
      8. Sét dẻo (bão hoà)                                   10-80
      9. Bùn sét                                      2-40
2.2. Phương pháp tính theo các công thức nền- móng.
2.2.1. Theo công thức Terzaghi:
ks = 24(cNc + γDNq+0.4γBNγ)
Trong đó:
ks : hệ số nền
c: lực dính của đất
γ: Trọng lượng riêng cuả đất phía trên điểm tính ks
φ: góc ma sát trong của đất
D: chiều sâu tính ks
B: bề rộng cọc.
Các giá trị Nc; Nq; Nγ tra bảng theo φ
2.2.2. Theo công thức Vesic:

      1.30 E s B 4      Es
 k       12
       B     E p I p (1   2 )

Trong đó:
k: hệ số đàn hồi
B: Bề rộng cọc
EpIp: Độ cứng chống uốn của cọc.
µ: Hệ số poát xông của đất nền
Giá trị µ = 0.3 có thể xem là tương đối chính xác cho các trường hợp.
Es: Mô đun đàn hồi đất nền.
Es= 5N(kg/cm2); N: Trị số SPT
2.2.3. Tính theo giá trị SPT:
ks = 1.95N (MN/m3) cho đất rời
ks = 1.04N(MN/m3) cho đất dính.
Trong đó:
N: giá trị SPT trung bình
B: bề rộng cọc.
2.2.4. Tính theo mô đun biến dạng nền:
a) Hệ số nền tại mũi cọc theo phương đứng tính như sau:
- Cọc đứng: Kv = αEoD-3/4
- Cọc khoan nhồi: Kv = 0.2 α EoD-3/4



                                              2
Trong đó:
Kv: Hệ số nền muic theo phương đứng (kgf/cm3)
α : Hệ số điều chỉnh mũi cọc Eo = 1
D: Đường kính mũi cọc (cm).
Eo: Mô đun biến dạng nền (kgf/cm2)
Eo = 25N; (N: Giá trị xuyên tiêu chuẩn).
b) Hệ số nền dọc thân cọc thdeo phương đứng tính như sau:
- Cọc đóng trong đất rời: ksv = 0.05 αEoD-3/4
- Cọc đóng trong đất dính: ksv = 0.1 αEoD-3/4
- Cọc khoan nhồi: ksv = 0.03 αEoD-3/4
ksv: hệ số nền thân cọc theo phương đứng (kgf/cm3)
c) Hệ số nền ngang thân cọc tính như sau:
ksv = 0.2 αEoD-3/4
kh: Hệ số nền ngang thân cọc (kgf/cm3).
3. Ví dụ tính toán theo các phương pháp:
3.1. Số liệu địa chất, nền móng:
Tài liệu địa chất và nền móng này được tham khảo từ thiết kế chi tiết cầu Quý Cao tại lý trình
Km 44.000trên Quốc lộ 10 do Công ty Tư vấn Nippon Koei, Louis Berger và Tcty Tư vấn
thiết kế GTVT (TEDI) thực hiện.
Áp dụng công thức tính toán hệ số nền theo một số phương pháp trên, ta có kết quả trong
bảng dưới đây:
Cọc P4: Dài 44m, đỉnh ở độ cao – 2.00, cọc khoan nhồi đường kính 1.00(m).


Đặc trưng đất nền, cọc                                            k(kN/m3)
 Bề rộng cọc B=1.00m           Bảng       Bảng      The        Theo      Theo               Theo Eo
                             (22TCN       (J.E.
Cao   Độ     N       Loạ                            SPT       Terzagh    Vesic      Kv        Ksv       Kh
độ    sâu            i đất       18-79)   Bowles                 i
-2    0     2        4       0            10000    2080       1492.49   1034.09   3162.3    474.345   3162.3
-4    2     3        4       2000         10000    3120       3630.89   1604.44   4743.45   711.518   4743.5
-6    4     3        4       4000         10000    1040       5769.29   1604.44   4743.45   711.45    4743.5
-8    6     3        4       6000         10000    3120       7907.69   1604.44   4743.45   711.45    4743.5
-10   8     4        4       8000         10000    4160       10046.1   2191.16   6324.6    948.69    6324.6
-12   10    2        4       10000        10000    2080       12184.5   1034.09   3162.3    474.345   3162.3

-14   12    3        4       12000        10000    3120       14322.9   1604.44   4743.45   711.518   4743.5

-16   14    7        4       14000        10000    7280       16461.3   4017.58   11068.1   1660.21   11068
-18   16    9        4       16000        10000    9360       18599.7   5274.78   14230.4   2134.55   14230
-20   18    6        4       18000        10000    6240       20738.1   3399.69   9486.9    1423.04   9486.9
-22   20    6        4       20000        10000    6240       22876.5   3399.69   9486.9    1423.04   9486.9


                                                          3
-24   22    3      4    22000      10000    3120         25014.9   1604.44   4743.45   711.518   4743.5
-26   24    3      4    24000      10000    3120         27153.3   1604.44   4743.45   711.518   4743.5
-28   26    15     4    26000      10000    15600        29291.7   9173.61   23717.3   3557.59   23717
-30   28    16     5b   56000      15000    16640        32810.4   9837.96   25298.4   3794.76   25298
-32   30    14     5b   60000      15000    14560        34948.8   8512.95   22136.1   3320.42   22136
-34   32    21     5b   64000      15000    21840        37087.2   13208.3   33204.2   4980.62   33204
-36   34    23     7    136000     110000   23920        37845.3   14576.3   36366.5   5454.97   36366
-38   36    27     7    144000     110000   28080        39983.7   17341.5   42691.4   6403.66   42691
-40   38    27     7    152000     110000   28080        42122.1   17341.5   42691.4   6403.66   42691
-42   40    28     7    160000     110000   29120        44260.5   18038.3   44272.2   6640.83   44272
-44   42    18     7    168000     110000   18720        46398.9   11176.9   28460.7   4269.11   28461
-46   44    35     7    176000     110000   36400        48537.3   22971.1   55340.3   8301.04   55340

3.2. Kết quả thử tải tĩnh.
Kết quả thử tải tĩnh cọc nói trên được tham khảo theo tài liệu của Viện Khoa học Công nghệ
Giao thông vận tải. Những số liệu chính được mô tả dưới đây:
Độ lún (mm) tính theo cấp tải (kN)


                   Cấp tải (kN)                        Độ lún đỉnh P4
            Trị số           Thời điểm                     (mm)
                2360            Chất tải                   4.668
                                 Dỡ tải                    2.235
                2870            Chất tải                   5.568
                                 Dỡ tải                    2.238
                3540            Chất tải                   6.128
                                 Dỡ tải                    2.245
                4310            Chất tải                   7.998
                                 Dỡ tải                    3.753
3.3. Tính theo mô hình:
Mô hình cọc đơn có các liên kết đàn hồi bố trí theo các khoảng cách 2m cách đều. hệ số nền
tính theo phương pháp mô đun biến dạng nền.
Gối đàn hồi gắn vào cọc được tính như sau:
1. Gối đàn hồi đứng mũi cọc: Kv = kv . At, (At diện tích mũi cọc)
2. Gối đàn hồi đứng thân cọc : Ksv = ksv .As (As diện tích xung quanh phần cọc giữa hai gối
đàn hồi ngang).
3. Gối đàn hồi ngang: Kh = khp .Ahp (Ahp diện tích hình chiếu đứng của phần cọc giữa hai gối
đàn hồi ngang)




                                                   4
Kết quả kiểm tra cho thấy hệ số nền tính cách này khá sát với kết quả thử rải. Bảng chuyển vị
(mm) theo tải trọng thẳng đứng P(kN) tính theo mô hình:


                   Cấp tải P (kN)                      Độ lún của cọc P4 (mm)
          Trị số        Thời điểm
           2360         Theo mô hình                             5.170
                        Theo thí nghiệm, sai khác            4.668, +11%
           2870         Theo mô hình                             6.180
                        Theo thí nghiệm, sai khác            5.568; +11%
           3540         Theo mô hình                             7.510
                        Theo thí nghiệm, sai khác            6.128; +22%
           4310         Theo mô hình                             9.030
                        Theo thí nghiệm, sai khác            7.998; +12%

4. Kết luận
- Phạm vi áp dụng: quy mô dự án lớn nên tiến hành thí nghiệm để xác định giá trị hệ số nền.
Các phương pháp còn lại áp dụng theo síô liệu địa chất nào có độ tin cậy cao hơn.
- Phương pháp luận: Một số phương pháp có xét đến kích thước của cọc. Chúng ta đều biết
khi thí nghiệm xác định hệ số nền bằng tấm lún thì kích thước tấm nén khác nhau cho kết quả
khác nhau. Như vậy các phương pháp có kể đến ảnh hưởng của kích thước cọc có ý nghiã lý
luận chặt chẽ hơn. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng hệ số nền của đất rời thay đổi theo chiều
sâu, đối với đất dính thì ảnh hưởng này không đáng kể.
Do đặc điểm như vậy nên khi thiết kế, hệ số nền cần phải được tính theo ít nhất là hia phương
pháp khác nhau để có cơ sở đánh giá độ tin cậy của hệ số đưa vào tính toán. Trong trường hợp
chỉ có số liệu mô tả đất thì dùng phương pháp tra bảng. Nếu có hình trụ lỗ khoan thì nên tính
theo SPT. Nếu không có giá trị SPT hay Eo thì tính theo Terzaghi.


           Giai đoạn thiết kế                    Phương pháp tính hệ số nền
  Thiết kế sơ bộ                        - Dùng bảng tra
                                        - Tính theo các chỉ tiêu cơ lý
  Thiết kế chi tiết:                    - Dùng bảng tra
  - Công trình quy mô nhỏ (C)           - Tính theo các chỉ tiêu cơ lý
  - Công trình quy mô trung bình (B)    - Tính theo các số liệu thí nghiệm địa chất
                                        - Dùng các bảng tra để đối chiếu
                                        - Cho phép tiến hành thực nghiệm nếu cần thiết
  - Công trình quy mô lớn (A)           - Tiến hành thí nghiệm xác định hệ số nền
                                        - Tính toán theo tài liệu địa chất để đối chiếu



Nguồn: Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 11/2006



                                             5

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:151
posted:3/8/2012
language:Vietnamese
pages:5