Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền

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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền 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 bi ến d ạng c ủa đ ất n ền. Th ực tế hệ số nền là hàm phi tuyến, phụ thuộc vào cấp độ tải, phương thức gia tải, lo ại 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 h ợp v ới s ự thay đ ổi c ủa 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 E p I p (1 − µ 2 ) B 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 T ư vấn thiết kế GTVT (TEDI) thực hiện. Áp dụng công thức tính toán hệ số nền theo một số phương pháp trên, ta có k ết qu ả 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, k(kN/m3) cọc Bề rộng cọc B=1.00m Bảng Bảng The Theo Theo Theo Eo (22TCN (J.E. SPT Terzaghi Vesic Độ Loạ Cao N Kv Ksv Kh 18-79) Bowles độ sâu i đất -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 ...