Phân tích và l a ch n các ph ng pháp tính h s n nự ọ ươ ệ ố ề
1. M đ uở ầ
H s n n là t s gi a l c đ n v và chuy n v t ng ng. H s n n là m t trong nh ngệ ố ề ỷ ố ữ ự ơ ị ể ị ươ ứ ệ ố ề ộ ữ
đ c tr ng quan tr ng c a đ t n n ph n ánh s c ch u t i và bi n d ng c a đ t n n. Th cặ ư ọ ủ ấ ề ả ứ ị ả ế ạ ủ ấ ề ự
t h s n n là hàm phi tuy n, ph thu c vào c p đ t i, ph ng th c gia t i, lo i đ t,ế ệ ố ề ế ụ ộ ấ ộ ả ươ ứ ả ạ ấ
kích th c c u ki n tác d ng vào đ t. Mô hình hoá t ng tác c c- đ t n n nh sau:ướ ấ ệ ụ ấ ươ ọ ấ ề ư
- C c đ c mô hình b ng m t ho c nhi u thanh th ng n i v i nhau t i các nút sao cho phùọ ượ ằ ộ ặ ề ẳ ố ớ ạ
h p v i đ c tr ng hình h c t ng ng c a c c th c.ợ ớ ặ ư ọ ươ ứ ủ ọ ự
- Thay đ t n n b ng các liên k t đàn h i t i các đi m sao cho phù h p v i s thay đ i c aấ ề ằ ế ồ ạ ể ợ ớ ự ổ ủ
đ t n n và tính ch t làm vi c c a c c.ấ ề ấ ệ ủ ọ
- T h p các đi m chia theo c c và theo đ t.ổ ợ ể ọ ấ
2. Các ph ng pháp tính h s n n.ươ ệ ố ề
2.1. Ph ng pháp tra b ng.ươ ả
2.1.1. Quy trình 22TCN 18-79:
B ng tra này th ng dùng cho thi t k móng c c theo K.X. Zavriev. Trong b ng tra này, zả ườ ế ế ọ ả
(m) là đ sâu l p đ t.ộ ớ ấ
Tên đ tấk/z (t/m3)
1. Sét và sét pha cát d o ch y; bùnẻ ả 100-200
2. Sét pha cát, cát pha sét và sét d o m m; cátẻ ề
b i và r iụ ờ 200-400
3. Sét pha cát; cát pha sét và sét d o c ng; cátẻ ứ
nh và trung bìnhỏ400-600
4. Sét pha cát; cát pha sét và sét c ng và cát thôứ600-1000
5. Cát l n s i; đ t hòn l nẫ ỏ ấ ớ 1000-2000
2.1.2. J.E.Bowles
B ng tra này dùng đ xác đ nh kả ể ị h cho móng c c.ọ
Tên đ tấk (MN/m3)
1. Sét; cát ch tặ220-400
2. Cát thô và ch t v aặ ừ 157-300
3. Cát trung 110-280
4. Cat m n; cát b tị ộ 80-200
5. Sét c ng ( m)ứ ẩ 60-220
6. Sét c ng (bão hoà)ứ30-110
7. Sét d o ( m)ẻ ẩ 39-140
1
8. Sét d o (bão hoà)ẻ10-80
9. Bùn sét 2-40
2.2. Ph ng pháp tính theo các công th c n n- móng.ươ ứ ề
2.2.1. Theo công th c Terzaghi:ứ
ks = 24(cNc + γDNq+0.4γBNγ)
Trong đó:
ks : h s n nệ ố ề
c: l c dính c a đ tự ủ ấ
γ: Tr ng l ng riêng cu đ t phía trên đi m tính kọ ượ ả ấ ể s
φ: góc ma sát trong c a đ t ủ ấ
D: chi u sâu tính kềs
B: b r ng c c.ề ộ ọ
Các giá tr Nịc; Nq; Nγ tra b ng theo ảφ
2.2.2. Theo công th c Vesic:ứ
)1(
30.1
2
12
4
µ
−
=s
pp
sE
IE
BE
B
k
Trong đó:
k: h s đàn h iệ ố ồ
B: B r ng c cề ộ ọ
EpIp: Đ c ng ch ng u n c a c c.ộ ứ ố ố ủ ọ
µ: H s poát xông c a đ t n nệ ố ủ ấ ề
Giá tr µ = 0.3 có th xem là t ng đ i chính xác cho các tr ng h p.ị ể ươ ố ườ ợ
Es: Mô đun đàn h i đ t n n.ồ ấ ề
Es= 5N(kg/cm2); N: Tr s SPTị ố
2.2.3. Tính theo giá tr SPT:ị
ks = 1.95N (MN/m3) cho đ t r iấ ờ
ks = 1.04N(MN/m3) cho đ t dính.ấ
Trong đó:
N: giá tr SPT trung bìnhị
B: b r ng c c.ề ộ ọ
2.2.4. Tính theo mô đun bi n d ng n n:ế ạ ề
a) H s n n t i mũi c c theo ph ng đ ng tính nh sau:ệ ố ề ạ ọ ươ ứ ư
- C c đ ng: Kọ ứ v = αEoD-3/4
- C c khoan nh i: Kọ ồ v = 0.2 α EoD-3/4
2
Trong đó:
Kv: H s n n muic theo ph ng đ ng (kgf/cmệ ố ề ươ ứ 3)
α : H s đi u ch nh mũi c c Eệ ố ề ỉ ọ o = 1
D: Đ ng kính mũi c c (cm).ườ ọ
Eo: Mô đun bi n d ng n n (kgf/cmế ạ ề 2)
Eo = 25N; (N: Giá tr xuyên tiêu chu n).ị ẩ
b) H s n n d c thân c c thdeo ph ng đ ng tính nh sau:ệ ố ề ọ ọ ươ ứ ư
- C c đóng trong đ t r i: kọ ấ ờ sv = 0.05 αEoD-3/4
- C c đóng trong đ t dính: kọ ấ sv = 0.1 αEoD-3/4
- C c khoan nh i: kọ ồ sv = 0.03 αEoD-3/4
ksv: h s n n thân c c theo ph ng đ ng (kgf/cmệ ố ề ọ ươ ứ 3)
c) H s n n ngang thân c c tính nh sau:ệ ố ề ọ ư
ksv = 0.2 αEoD-3/4
kh: H s n n ngang thân c c (kgf/cmệ ố ề ọ 3).
3. Ví d tính toán theo các ph ng pháp:ụ ươ
3.1. S li u đ a ch t, n n móng:ố ệ ị ấ ề
Tài li u đ a ch t và n n móng này đ c tham kh o t thi t k chi ti t c u Quý Cao t i lýệ ị ấ ề ượ ả ừ ế ế ế ầ ạ
trình Km 44.000trên Qu c l 10 do Công ty T v n Nippon Koei, Louis Berger và Tcty Tố ộ ư ấ ư
v n thi t k GTVT (TEDI) th c hi n.ấ ế ế ự ệ
Áp d ng công th c tính toán h s n n theo m t s ph ng pháp trên, ta có k t qu trongụ ứ ệ ố ề ộ ố ươ ế ả
b ng d i đây:ả ướ
C c P4: Dài 44m, đ nh đ cao – 2.00, c c khoan nh i đ ng kính 1.00(m).ọ ỉ ở ộ ọ ồ ườ
Đ c tr ng đ t n n,ặ ư ấ ề
c cọk(kN/m3)
B r ng c c B=1.00mề ộ ọ B ngả
(22TCN
18-79)
B ngả
(J.E.
Bowles
The
SPT
Theo
Terzaghi
Theo
Vesic
Theo Eo
Cao
độĐộ
sâu
N Loạ
i
đ tấ
KvKsv Kh
-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 24 10000 10000 2080 12184.5 1034.09 3162.3 474.345 3162.3
-14 12 34 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
3
-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
-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. K t qu th t i tĩnh.ế ả ử ả
K t qu th t i tĩnh c c nói trên đ c tham kh o theo tài li u c a Vi n Khoa h c Côngế ả ử ả ọ ượ ả ệ ủ ệ ọ
ngh Giao thông v n t i. Nh ng s li u chính đ c mô t d i đây:ệ ậ ả ữ ố ệ ượ ả ướ
Đ lún (mm) tính theo c p t i (kN)ộ ấ ả
C p t i (kN)ấ ả Đ lún đ nh P4ộ ỉ
(mm)
Tr sị ố Th i đi mờ ể
2360 Ch t t iấ ả 4.668
D t iỡ ả 2.235
2870 Ch t t iấ ả 5.568
D t iỡ ả 2.238
3540 Ch t t iấ ả 6.128
D t iỡ ả 2.245
4310 Ch t t iấ ả 7.998
D t iỡ ả 3.753
3.3. Tính theo mô hình:
Mô hình c c đ n có các liên k t đàn h i b trí theo các kho ng cách 2m cách đ u. h sọ ơ ế ồ ố ả ề ệ ố
n n tính theo ph ng pháp mô đun bi n d ng n n.ề ươ ế ạ ề
G i đàn h i g n vào c c đ c tính nh sau:ố ồ ắ ọ ượ ư
1. G i đàn h i đ ng mũi c c: Kố ồ ứ ọ v = kv . At, (At di n tích mũi c c)ệ ọ
2. G i đàn h i đ ng thân c c : Kố ồ ứ ọ sv = ksv .As (As di n tích xung quanh ph n c c gi a hai g iệ ầ ọ ữ ố
đàn h i ngang).ồ
4
3. G i đàn h i ngang: Kố ồ h = khp .Ahp (Ahp di n tích hình chi u đ ng c a ph n c c gi a haiệ ế ứ ủ ầ ọ ữ
g i đàn h i ngang)ố ồ
K t qu ki m tra cho th y h s n n tính cách này khá sát v i k t qu th r i. B ngế ả ể ấ ệ ố ề ớ ế ả ử ả ả
chuy n v (mm) theo t i tr ng th ng đ ng P(kN) tính theo mô hình:ể ị ả ọ ẳ ứ
C p t i P (kN)ấ ả Đ lún c a c c P4 (mm)ộ ủ ọ
Tr sị ố Th i đi mờ ể
2360 Theo mô hình 5.170
Theo thí nghi m, saiệ
khác
4.668, +11%
2870 Theo mô hình 6.180
Theo thí nghi m, saiệ
khác
5.568; +11%
3540 Theo mô hình 7.510
Theo thí nghi m, saiệ
khác
6.128; +22%
4310 Theo mô hình 9.030
Theo thí nghi m, saiệ
khác
7.998; +12%
4. K t lu nế ậ
- Ph m vi áp d ng: quy mô d án l n nên ti n hành thí nghi m đ xác đ nh giá tr h sạ ụ ự ớ ế ệ ể ị ị ệ ố
n n. Các ph ng pháp còn l i áp d ng theo síô li u đ a ch t nào có đ tin c y cao h n.ề ươ ạ ụ ệ ị ấ ộ ậ ơ
- Ph ng pháp lu n: M t s ph ng pháp có xét đ n kích th c c a c c. Chúng ta đ uươ ậ ộ ố ươ ế ướ ủ ọ ề
bi t khi thí nghi m xác đ nh h s n n b ng t m lún thì kích th c t m nén khác nhau choế ệ ị ệ ố ề ằ ấ ướ ấ
k t qu khác nhau. Nh v y các ph ng pháp có k đ n nh h ng c a kích th c c c cóế ả ư ậ ươ ể ế ả ưở ủ ướ ọ
ý nghiã lý lu n ch t ch h n. M t s nghiên c u ch ra r ng h s n n c a đ t r i thayậ ặ ẽ ơ ộ ố ứ ỉ ằ ệ ố ề ủ ấ ờ
đ i theo chi u sâu, đ i v i đ t dính thì nh h ng này không đáng k .ổ ề ố ớ ấ ả ưở ể
Do đ c đi m nh v y nên khi thi t k , h s n n c n ph i đ c tính theo ít nh t là hiaặ ể ư ậ ế ế ệ ố ề ầ ả ượ ấ
ph ng pháp khác nhau đ có c s đánh giá đ tin c y c a h s đ a vào tính toán. Trongươ ể ơ ở ộ ậ ủ ệ ố ư
tr ng h p ch có s li u mô t đ t thì dùng ph ng pháp tra b ng. N u có hình tr lườ ợ ỉ ố ệ ả ấ ươ ả ế ụ ỗ
khoan thì nên tính theo SPT. N u không có giá tr SPT hay Eế ị o thì tính theo Terzaghi.
Giai đo n thi t kạ ế ế Ph ng pháp tính h s n nươ ệ ố ề
Thi t k s bế ế ơ ộ - Dùng b ng traả
- Tính theo các ch tiêu c lýỉ ơ
Thi t k chi ti t:ế ế ế
- Công trình quy mô nh (C)ỏ
- Công trình quy mô trung bình (B)
- Công trình quy mô l n (A)ớ
- Dùng b ng traả
- Tính theo các ch tiêu c lýỉ ơ
- Tính theo các s li u thí nghi m đ a ch tố ệ ệ ị ấ
- Dùng các b ng tra đ đ i chi uả ể ố ế
- Cho phép ti n hành th c nghi m n u c n thi tế ự ệ ế ầ ế
- Ti n hành thí nghi m xác đ nh h s n nế ệ ị ệ ố ề
5