LO! NOI DAU
On định cơng trình là mơn học nhằm cung cấp hiến thức cho sinh
Uiên ngành Địa kỹ thuật Môn học này hiên quan trực tiếp uới các môn
học khác như: Địa kỹ thuật, Cơ học đất đó, Cơng trình xây dựng, Ổn định cơng trình, Thiết bế các cơng trình dân dụng cơng nghiệp, Cơng trình giao thơng thủy lợi Bởi nên móng cơng trình là yếu tố quyết
định độ bền uững, độ ổn định của cơng trình, 6tú thành cơng trình
cũng như tuổi thọ của chúng
“NEN MONG CONG TRINH được biên soạn theo đề cương mơn
học: Nền móng cơng trình, Bộ mơn Địa bkỹ thuột, Khoa Kỹ thuật Địa
chết uà Dâu khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia
Thanh phé Hé Chi Minh
Nội dung của cuốn sách này gôm 6 chương
_ Chương 1: Cơ sở lý thuyết tính tốn móng nơng Nội dung của
chương này trình bày các ly thuyét cơ bản uễ tính tốn móng nơng -
phân tích các loại móng nơng nguyên tắc uà trình tự tính toứn: TT TT
Chương 2: lý thuyết móng cọc bê tông cốt thép Nội dung của chương này trình bày sơ lược uề các loại cọc bê tông cốt thép - nguyên ký làm uiệc của coc va nguyên tắc tính toún sức mang tdi ‘coc
Chuong 3: Thi công cọc Nội dung chính của chương này là cung
cấp cho sinh uiên một số biển thức cơ bản uề nguyên tắc va trình tự thi
cơng các loại cọc bê tông cốt thép thông dụng trong thực tế xây dựng
Chương 4: Kiếm tra chất lượng cọc Nội dung chính của chương này là trình bày các phương pháp kiểm tra chất lượng cũng như sức mang tải của cọc bê tông đúc sẵn uà cọc bhoan nhôi bằng các phương
pháp đã được sử dụng trong thục tế xây dựng Việt Nam
Chương ð: Cơ sở tính tốn va thiết bế tường chắn đất Nội dung chính của chương này trình bày sơ lược uề các loại tường chắn đất thông
dụng đã sử dụng ở Việt Ngm - nguyên ký chịu lực uà phương pháp tính
tốn các loại tường chắn đất
Chương 6: Bơm hút tháo khơ hố móng trong xây dựng cơng trình Nội dung chính của chương này là trình bày các loại cơng trình cần hạ
Trang 2tính tốn hạ thấp mực nước cho các cơng trình phổ biến trong thực tế xây
dung hién nay ở Việt Nam
Các tác giả biên soạn cuốn sách này uới phương pháp dựa trên các tai liệu đã được công bố kết hợp uới kinh nghiệm đã tham gia trực tiếp
trong thiết kế, thi cong va gidng day mon Nền móng cơng trình của
minh, nhằm làm tài liệu giảng dạy cho sinh uiên ngành Địa kỹ thuật uò làm tài liệu tham khảo cho sinh uiên, hỹ sư của các ngành khác trong
lĩnh uực xây dựng cơng trình
Cuốn sách được hoàn thành theo sự phân công như sau:
- Đậu Văn Ngọ bien soan chuong 1, 2, 3, 4, 5 va chiu trach nhiém chú biên -
- Nguyễn Việt ky bién soan chuong 6
Các tác giả bày đó lịng cảm ơn tới các nhà xuất bản, các tổ chức uà các cá nhân cho phép sử dụng các tài liệu đã công bố Xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp Bộ môn Địa Kỹ thuật, Bộ môn Địa cơ
Nên móng - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hơ Chí Minh đã góp ý khiến quý báu uê nội dung cuốn sách này Vì
khỏi những thiếu sót, chúng tơi mong nhận được những ý biến đóng góp của các bạn đông nghiệp để lần xuất bản sau được tốt hơn
Mọi ý kiến đóng góp, phê bình xin gửi uễ địa chỉ:
Đậu Văn Ngọ, Nguyễn Việt Kỳ, Bộ môn Địa kỹ thuật, Trường _ Đại học Bách khoa - Dai hoc Quốc gia TP Hé Chi Minh, 268 Ly
- Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh
Chủ biên Đậu Văn Ngo
Trang 3~-Chương 1
CŨ SỬ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN
_VÀ THIẾT KẾ MÚNG NƠNG 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MÚNG NÔNG
1.1.1 Khái niệm về nền và móng
Móng là bộ phận chịu lực liên kết với kết cấu bên trên của cơng trình, tiếp nhận trực tiếp toàn bộ tải trọng cơng trình truyển xuống
và phân bố đều lên nền đất Móng đảm bảo cơng trình ổn định trong
-_ điều kiện làm việc bình thường và trong trạng thái giới hạn chõ phép.” Tuỳ thuộc vào dạng cơng trình, tải trọng cơng trình và đặc điểm địa
chất nơi xây dựng mà các loại móng khác nhau được sử dụng Có hai
loại móng: móng sâu và móng nơng ~
- Mặt nền cơng trình D Móng B B- chiều rộng móng
Nền: khu vực D- chiều sâu ngàm móng (là chiều dày
trực tiếp gánh đỡ móng nhỏ nhất tính từ mặt đất đến đáy móng)
Hình 1.1 Sơ đơ nền - móng
_Nền là khu vực đất đá nằm ngay sát đáy móng, trực tiếp gánh
đỡ tải trọng của công trình truyền xuống, được giới hạn bằng đường
Trang 4-8 | CHUONG 1
do móng truyền xuống không đáng kể, không gây ra biến dạng đất Nếu móng cơng trình đặt trên lớp đất đá tự nhiên mà không cần cải
tạo nên, được gọi là nên thiên nhiên Ngược lại, nếu móng cơng trình đặt trên lớp đất đã qua cải tạo thì được gọi là nền nhân tạo
Chiều sâu vùng đất nền chịu ảnh hưởng trực tiếp của tải trong còn
được gọi là chiều sâu nén chặt H„ Chiều sâu này được xác định từ điều kiện tính lún móng Tại độ sâu đó, ứng suất gây lún bằng 1/5 lần (bằng
1/10 lần đối với đất yếu) ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra Móng được gọi là móng nơng khi tồn bộ tải trọng của công trình truyền qua móng được gánh đỡ bởi đất nền ở dưới đáy móng cịn
- phần lực ma sát và lực dính của đất xung quanh móng khơng đáng kể, có thể bỏ qua Cũng có thể định nghĩa: móng nơng là loại móng đặt ở
độ sâu bé hơn 5-6m và D/B < 9 Còn lại là móng sâu
Móng nông là một trong những loại móng được sử dụng phổ biến Ưu điểm của loại móng này là thích hợp cho các loại cơng trình dân dụng có tải trọng vừa và nhỏ Quá trình thi cơng móng đơn giản, dễ đàng kiểm tra chất lượng
- Hiện nay giải pháp móng sâu được sử dụng phổ biến cho các - — ~
cơng trình có tải trọng lớn, hoặc được xây dựng trên nền đất yếu là
móng cọc Do móng cọc hạn chế được biến dạng lún lớn và biến dạng
không đều của đất nên đảm bảo ổn định cho cơng trình có tác dụng
tải trọng ngang
1.1.2 Các trạng thái giới hạn (TTGH)
- Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không thể thỏa mãn yêu cầu đã để ra cho nó Khi tính tốn theo trạng thái
giới hạn, người ta chia làm 3 trạng thái để tính tốn:
1- Trạng thái giới hạn ÏI: trạng thái giới hạn về độ bền (độ an tồn) Tính tốn theo phương pháp này đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại, không bị mất ổn định, không bị hỏng vì mỏi khi chịu tải -_ trọng rung động, lặp, hoặc chịu tác dụng đồng thời các yếu tố về lực và
ảnh hưởng bất lợi của môi trường Chẳng hạn cây đầm bị gãy khi phải
gánh chịu 5000&G Trong khi đó, muốn sử dụng được chỉ nên dùng tải
trọng lớn nhất 3000&G Vậy hệ số an toàn là k„ = 5000/3000 = 5/3 C6
nghĩa là giá trị sử dụng từ giá trị gây ra phá hoại [o,,] với hệ số an toàn 5/3
Trang 5
CO SG LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG =8 _ 2- Trạng thái giới hạn IÏ: trạng thái giới hạn mà tại đó kết cấu hay cơng trình khơng bị phá hoại nhưng có biến dạng lớn làm cho
kết cấu công trình trở nên khơng bình thường ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng Do đó người ta qui định một giá trị biến dang /S,,/ va chap nhận cho cơng trình làm việc được bình thường khi thỏa mãn điều
kiện: S </S „7
3- Trạng thái giới hạn II: trạng thái giới hạn về tính tốn sự hình thành và phát triển các khe nứt Trạng thái này chủ yếu được áp dụng cho các cấu kiện dang bản, vỏ mỏng, nhất là đối với hồ nước, sàn
mái, vỏ hầm,
Các trạng thái giới hạn này được ứng dụng vào thiết kế như sau:
- Đối với bản móng: khả năng có thể tính với cả ba trạng thái
trên Tuy nhiên, chủ yếu chỉ cần tính theo TTGH I, ngoại trừ
- một số trường hợp đặc biệt như hầm nước đặt trong đất, tầng hầm cần thiết phải kiểm tra theo gidi han III
- Đối với nên: chỉ cần tính theo TTGH I
‘Vi du, khi tính trạng thái giới hạn thứ nhất cho nên Nền đá, đất
cứng có độ lún nhỏ Cơng trình đặt trên đó có tải trọng ngang dễ xảy ra
trượt sâu như cơng trình thủy lợi, cơng trình giao thông, mái dốc (Pe„rJ là tải trọng giới hạn gây nên phá hoại của nền, / ?„„/ là tải trọng giới hạn gây nên trượt của nền Khi tính theo trạng thái giới
hạn I, áp lực tại đáy móng P„ phải được thiết kế nhớ hơn tải trọng
giới hạn với hệ số an toàn k,;:
Đạ < [gu]! Kạụy Tạ S$ tnd / Kut
Hệ số an tồn thơng thường từ 1.5 đến 2.0
Trạng thái giới hạn thứ II được áp dụng cho mọi trường hợp đất nên được qui định độ lún lớn nhất không được vượt quá giới hạn cho
phép /S„/ Theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, công trình dân dụng có
[Sg] = 8cm
S <ƒS„„] = 8cm
Ngoài ra để đảm bảo được điểu kiện làm việc ổn định của kết cấu bên trên, tiêu chuẩn trên cũng qui định độ chênh lệch lún giữa hai
móng cách nhau một đoạn L, sao cho: °
Trang 6
10 | CHUONG 1
1.1.3 Các loại móng nơng thường gặp và ứng dụng của chúng
Móng đơn: loại móng chịu từng tải trọng cơng trình hay một bộ phận của công trình, móng đơn có kích thước khơng lớn, có đáy vng,
chữ nhật hay trịn Móng đơn làm bằng gạch đá xây, bằng bê tông hay bê tơng cốt thép, móng đơn thường dùng cho cột nhà, mố cầu, cột
điện Móng đơn được sử dụng khá phổ biến vì giá thành thấp và kỹ
thuật thi cơng đơn giản Móng đơn chỉ nên dùng trong các trường hợp nên đất có sức chịu tải tốt, tải trọng ngồi khơng lớn
Móng băng: loại móng có chiều dài rất lớn so với chiều rộng của nó Móng băng có thể đặt dưới hàng cột hay dưới tường nhà Móng
băng vừa có tác dụng làm giảm áp lực đáy móng vừa có tác dụng phân bố tải trọng tương đối đều đặn lên mặt nên và có tác dụng làm giảm |
chênh lệch lún giữa các cột Móng băng có thé cfu tad bang gach da xây, bê tông hoặc bê tông cốt thép Giải pháp móng băng được xét đến
khi giải pháp- về móng đơn khơng đạt hiệu quả vì móng băng giá thành cao và thi công phức tạp hơn móng đơn
h2 ị z= a 1- móng phối hợp chữ nhật Móng phối hợp 2- móng phối hợp bởi dam |
3- móng phối hợp hình thang - Si,
4- móng bè Móng bè dạng bản ờ> mm mã Móng bè dạng nấm m mã mm mm ma - mm Mặt bằng một móng bè Móng bè dạng hộp Hình 1.2 Các dạng móng phối hợp uà móng bè Móng bản (móng bè) là móng có kích thước dài và rộng Kết
Trang 7CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 11
tục hoặc nhiều mảng móng ghép lại với nhau Móng bản thường làm bằng bê tông cốt thép và thường liên kết với các kết cấu bên trên để tăng thêm độ cứng của móng Do có diện tích lớn và làm bằng bêtông cốt thép nên móng bản có khả năng chịu lực và chịu uốn tốt
-Móng bản được xét tới khi móng đơn và móng băng khơng đạt
hiệu quả do giá thành móng bản cao, thi cơng phức tạp Móng bản được sử dụng khi đất nền có cường độ thấp, tải trọng cơng trình lớn phân bố không đều và các công trình có tính chun dụng như hầm _ gara, bể chứa nước
1.1.4 Phân loại móng nông
Theo đặc điểm và hình dạng, móng nơng có thể chia thành:
- Móng đơn chịu tải đúng tâm; | - Móng đơn lệch tâm nhỏ;
- Móng đơn lệch tâm lớn (móng chân vỊt);
- Móng băng một phương và hai phương dưới nhiều cột hoặc dưới _
tường chịu lực;
- Móng bè dưới nhiều cột hoặc nhiều tường của một phần hoặc
toàn bộ cơng trình Móng bè có thể cấu tạo dạng bản, dạng sàn
tấm, dạng bè hộp H, “EM, H, “EM, | H ⁄M, D, i Dị ¡ ị ! I I 1 L — e L Ï ˆ ae i y B ‡2Z ” ‡Z 8 , 2 i 8B x4 x + x + 1 t t `
i@y | Ôy 1 &y
i HỊ '
ftw] y y Ha y
B
Trang 8
200 | sài : CHUONG 1
Theo cách thi cơng, móng đơn gồm móng lắp ghép chế tạo sẵn và móng thi cơng tại chỗ, cịn gọi là móng tồn khối
Theo vật liệu, móng nơng có thể chia thành các loại sau:
- Móng gạch: thích hợp cho tải trọng nhổ và nằm trên mực
nước ngầm;
-_ - Móng đá hộc xây: thích hợp cho tải trọng trung bình, nằm trên hoặc dưới mực nước ngầm, chỉ chịu được ứng suất nén;
- Móng bê tông khối: sử dụng trong các móng chịu ứng suất nén; - Móng bê tơng cốt thép: sử dụng phổ biến trong mọi trường hợp Theo độ cứng, móng nơng có thể chia thành:
- Móng cứng có độ cứng đồng đều trong tồn móng;
- Móng mềm “hoặc móng chịu uốn là móng có thể biến dạng
cong được:
1⁄2 MỘT SỐ KHAI NIEM LIEN QUAN
-_ 1:2.1 Tải trọng thường xuyên: và tải trọng tạm thời - -.- - - - Trong tính tốn nền móng, tải trọng thường xuyên là tải trọng
tác dung trong suốt q trình thi cơng và sử dụng cơng trình, như
trọng lượng bản thân móng, trọng lượng cơng trình, áp lực đất, áp lực
nước,
Tải trọng.tạm thời là tải trọng chỉ xuất hiện trong một thời kì
nào đó khi thi cơng, sử dụng cơng trình; sau đó giảm đi hoặc mất hẳn, như tải trọng của các thiết bị thi công, tải trọng thí nghiệm tĩnh, 1.9.9 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính tốn
Tải trọng tiêu chuẩn: tải trọng lớn nhất nhưng không làm hư © hỏng và khơng ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường khi sử
dụng, khi thi công, khi sửa chữa
Tải trọng tính tốn: tải trọng có xét tới khả năng có thể xảy ra sự khác nhau giữa tải trọng thực và tải trọng tiêu chuẩn về phía
khơng có lợi cho sự làm việc của cơng trình Sự khác biệt nay do thay
Trang 9
CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 13
1.2.38 Các tổ hợp tải trọng
Trong tính tốn người ta quy định một số tổ hợp tải trọng dựa trên xác suất xảy ra của chúng
- Tổ hợp tải trọng chính: gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm
thời tác dụng lâu đài và tải trọng tạm thời tác dụng ngắn hạn; - Tổ hợp tải trọng phụ: bao gồm tải trọng thường xuyên, tải
_trọng tạm thời tác dụng lâu dài và Ít nhất hai tải trọng tạm thời tác dụng ngắn hạn;
- Tổ hợp tải trọng đặc biệt: bao gồm tải trọng thường xuyên, tải _ trong tạm thời tác dụng lâu dài, một vài tải trọng tạm thời tác
dụng ngắn hạn và tải trọng tạm thời đặc biệt 1.2.4 Các hệ số tính toán
1- Hệ số uượt tải
Hệ số vượt tải dùng để xét tới sự sai khác có thể xảz ra của trị
số tải trọng: Trong q trình thi cơng và sử dụng cơng trình, tùy loi
cơng trình, mức độ quan trọng cơng trình, kinh nghiệm và các kết quả thống kê thực tế để quy định hệ số vượt tải
3- Hệ số đồng nhất uà hệ số điêu biện lam việc
Khi xác định sức chịu tải ø của nên đất phải kể đến tính đồng nhất, điều kiện làm việc của nền đất và vật liệu móng, bằng cách dựa
vào hệ số đồng nhất và hệ số điều kiện làm việc cụ thể:
ø= RM gh , (1.1)
ø„, - sức chịu tải giới hạn của đất;
m - hệ số điều kiện làm việc;
k - hệ số đồng nhất
1.2.5 Các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng
Các tài liệu về địa chất công trình và địa chất thủy văn, nội
dung bao gồm:
- Bản đồ địa hình, địa mạo nơi xây dựng công trình;
- Các tài liệu về hình trụ địa chất và mặt cắt địa chất;
Trang 1014 CHUONG 1
- Các chỉ tiêu cơ học và vật lý của các lớp đất: thành phần hạt, dung _
trọng, giới hạn chảy, độ ẩm, hệ số thấm, góc ma sát, lực dính,
Các số liệu về cơng trình và tải trọng:
- Hình dáng, kích thước cơng trình;
- Đặc điểm của cơng trình: tầng hầm, công sự - Các loại tải trọng có thể có;
- Tải trọng bản thân cơng trình; _ - Tải trọng các thiết bị;
- Ấp lực tĩnh của đất và nước; ` - Áp lực do gió;
- Áp lực do sóng;
- Tải trọng do xe cộ, người,
_~ Tải trọng do cơng trình xảy ra sự cố
- Đề xuất, so sánh và lựa chọn phương án nên móng 1.2.6 Chọn chiều sâu chơn móng
Chọn chiều sâu chơn móng phụ thuộc vào:
_- Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn nơi xây dựng; ˆ - Trị số và đặc tính của tải trọng;
- Các đặc điểm cấu tạo của cơng trình; - Các điều kiện và khả năng thi cơng móng;
- Hình đáng và đặc điểm của móng cơng trình lân cận;
- Trong các đặc điểm trên thì điều kiện địa chất và địa chất thủy văn là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến việc lựa chọn chiéu sâu chôn móng Cần chú ý vị trí lớp đất chịu lực và mực nước ngầm
1.2.7 Đề xuất, so sánh, chọn phương án móng
Khi thiết kế nền móng, nhiệm vụ của người thiết kế là phải chọn được phương án tốt nhất cả về kinh tế lẫn kỹ thuật
Việc so sánh và lựa chọn phương án nền móng là một cơng việc
khó khăn và quan trọng nhất trong quá trình thiết kế nền móng
Trang 11aR
A
30.29
SON
CŨ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MONG NONG | 15
1.2.8 Các biện pháp bảo vệ móng
Nhằm mục đích chống nước ngầm xâm thực vật liệu móng và đảm bảo khơ ráo cho kết cấu phần trên, cần phải có biện pháp bảo vệ móng, nhất là ở những mặt có cốt thép đặt gần mép ngoài
— Để chống sự xâm thực của nước đối với móng thường dùng hai
biện pháp: dùng loại xi măng chống xâm thực hoặc dùng biện pháp cách nước cho móng
Đối với những móng lớn thì nên dùng những biện pháp thô sơ - như bôi quét lên mặt ngồi của móng vài lớp nhựa đường 3 rồi đắp đất
sét bao lấy mặt ngồi của móng
Trường hợp nước ngầm có tính xâm thực mạnh thì phải dùng
những lớp cách nước có cấu tạo đặc biệt
Mặt đất Ƒ~- 7Ự777277727727777777ˆ Mực nước ngầm †- lớp đệm bê tông s 4 2- lớp nhựa đường Iw ÈNN 3- lớp nhựa đường LLIIIIjTT]TTTTTTTTTTITnITITTImHmTTTï 4- đất sét 8) 1- lớp xi mang 2- lớp quét
3- lớp cách nước cho tường
4- lớp lót 5- lớp cách nước chế tạo sẵn 3 6- lớp bê tông TT 5 7- bản bê tơng cốt thép có thành —Ỷ 7 8 8- ban méng 9 9- tường bảo vệ b)
Hình 1.4 Các biện pháp bảo uệ móng
a) Bảo uệ móng có kích thước lớn
Trang 1216 , CHUONG 1
Khi mực nước ngầm nằm thấp hơn đáy móng nhưng do tác dụng
mao dẫn cho nên nước ngầm có thế thấm qua móng hoặc qua sàn tầng hầm, tường và sàn được cách nhau bằng những lớp xi măng xây hoặc
trát, còn phía ngồi móng thì bọc một lớp matít các]: nước
Khi mực nước ngầm cao nhất nằm bên trên cao trình thiết kế
sàn tầng hầm, lớp cách nước phải kéo đài đến vị trí cao hơn mực nước
ngầm cao nhất TS
Trong trường hợp địa chất cơng trình và địa chất thủy văn thuận
lợi, nên dùng biện pháp làm khô vùng xây dựng để bảo vệ móng
1.3 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI NỀN MÚNG - LÝ THUYẾT BOUSSINESO
1.3.1 Móng mềm và móng cứng
Móng mềm: Móng được cấu tạo bởi vật liệu biến dạng hoàn
toàn Đặc biệt nếu tải trọng phân bố đổểng đều thì ứng suất của nên đất tiếp xúc với móng cũng phân bố đều còn độ lún thì biến đổi ở các vị trí khác nhau
7 Móng cứng: Móng được cấu tạo bởi vật liệu biến dạng đủ nhé 7" ” đến mức có thể bỏ qua Độ lún đưới một tải trọng chính tâm là đồng
đều còn ứng guất phần tiếp xúc của móng với đất là biến đổi
Ứng suất (q) = constant Độ lún (s) = constant
a) | b)
Hình 1.5 Bién dang va phân bố ứng suất dưới đáy móng a) Móng mềm; b) Móng cứng
1.8.2 Trạng thái móng nơng dưới tác dụng của tải trọng
; Độ chuyển vị của móng nơng tùy thuộc vào mức độ gia tải lên
móng Độ chuyển vị theo tải trọng được thể hiện trên hình 1.6
“Tải trọng giới hạn lên móng Q¡: tải trọng tối đa mà móng có thể
Trang 13
CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG | 17
Gọi tiết diện đáy móng là A, ta có áp lực giới hạn đáy móng là:
-_„ g., =Qu/A (1.2)
Áp lực cho phép (ứng suất chịu tải làm việc) g„: là áp lực trung
bình chấp nhận cho một móng làm việc trong trạng thái an tồn Đây là thơng số quan trọng để các nhà thiết kế xác định và lựa chọn kích thước móng đàn hồi Ngưỡng đàn - dẻo
Hình 1.6 Trạng thái móng nơng dưới tải trọng
Để xác định áp lực g„ cần thỏa mãn hai nguyên lý sau:
1- Nguyên Lý phú hủy
Ứng suất cho phép q„: phải được đặt dưới một hệ số an toàn Ƒ, nhất định
| da = Qu / Fs (1.3)
Trong đó F, duge lay từ 2 đến 3 Dưới ứng suất cho phép ga, thì
khả năng phá hủy đất nền dưới đáy móng hoàn toàn được loại trừ
2- Nguyên lý biến dụng
Khi nguyên lý phá hủy được thỏa mãn thì móng dưới áp lực g„ độ
lún chỉ đạt đến giá trị nhất định S, gọi là độ lún giới hạn S„; của một
móng Nó tùy thuộc vào tính chất nhạy cảm với lún của kết cấu mà ta đang xét Trong quá trình phân tích móng nơng cũng như móng cọc, việc kiểm tra hai nguyên lý trên để xác định kích thước móng và
Trang 14
18 7 | CHUONG 1
An toan cơng trình trước khả năng phá hủy đất nền: vấn đề là xác định được ứng suất giới hạn phá hủy Đây là trạng thái giới hạn
khi nền móng đạt tới trạng thái cân bằng giới hạn Một hệ số an toàn
cần được xác định để đảm bảo rằng móng khơng hoạt động trong vùng biến dạng dẻo
| Độ lún đưới áp lực làm việc: khi đó cần lựa chọn áp lực thiết kế
g„ sao cho bất kỳ điểm nào trong khối đất nền không thể đạt tới
ngưỡng đẻo, nghĩa là đất nền hoạt động trong pha đàn hồi -
1.3.3 Trạng thái phá hủy đất nền dưới móng nơng _
Các mặt phá hoại phát triển liên tục giữa các cạnh của móng và
mặt đất Khi áp lực trong đất nền đạt tới sức chịu tải tới hạn, trước
tiên đất xung quanh các cạnh của móng sẽ đạt tới trạng thái cân bằng
dẻo Vùng biến dạng dễo này sẽ lan rộng xuống phía dưới và ra ngoài
Cuối cùng, trạng thái cân bằng sẽ phát triển trong toàn bộ vùng đất
nằm trên các mặt phẳng phá hủy Mặc dù móng chỉ trượt về một phía nhưng đất ở hai bên móng sẽ phơng lên và móng sẽ bị nghiêng Kiểu ø5á hoại này đặt trưng cho loại đất có tính nén lún thấp như cát chặt - - ha ay dat ở trạng thái cứng
Mô hình một móng nơng nằm trong một lớp đất nằm ngang và chịu một tải trọng thẳng đứng Gọi Q¿ là tải trọng giới hạn phá hủy đất nên, ở trạng thái phá hỏng này, nền đất có thể được phân biệt thành ba khu vực như hình 1.7
Hình 1.7 Sơ đơ trạng thói phó hủy của móng
- Khu I: dạng hình nêm nằm trực tiếp dưới đáy móng Khu này
sẽ chuyển vị cùng với khối móng ở trạng thái phá hỏng;
- Khu II: nằm hai bên cạnh, sẽ bị trôi lên trên mặt đất khi móng
chịu tải trọng phá hỏng Hiện tượng chuyển vị và cắt đất xảy ˆ
Trang 15
1.4.2 Phương pháp trong quy phạm Pháp (DTU13-1)
CO SO LY THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG NÔNG 19
- Khu II: nằm phía dưới Sự biến động đất nền ở đây xảy ra rất
ít hoặc khơng xảy ra
Trong thực tế, đất nền không đồng nhất và tải trọng tác dụng hoàn tồn khơng chính tâm và thẳng đứng, nên hiện tượng phá hủy
thường xảy ra là móng nghiêng và trượt về một phía 1.4 TINH TOAN SUC CHIU TAI MONG NONG
1.41 Sức chịu tải móng nông theo cơ - đất lý thuyết
Theo các nhà cơ đất, ứng suất cho phép dưới đáy móng được xác định theo biểu thức
Qo = T | | (1.4)
§
F, - hệ số an toàn (F, = 2 + 3)
i Công thức tính ứng suất cho phép dưới móng nơng, chịu tải
thắng đứng chính tâm, được ghi trong qui phạm quốc gia Pháp
DTU13-1 có dạng: _ P-Y¥2-Ny +71-D.(.N, +1) + uee.N, qa | F +ya.D (1.5) ng để c8 trong đó: p - móng băng, p = TB H - mống vng, p=1+ 082 u - móng trịn, Ư = L,lu = 1.3 C - lực dính kết đất (7/m?) B - chiều rộng móng (m) L - chiều dài móng (m)
D - chiều sâu chơn móng (m)
Ta, 72 - dụng trọng đất tương ứng trên và dưới đáy móng (7m) N,N.,N, - yếu tố mang tải, lấy theo caquot & kerisel, tra theo -
bảng 1.1 : :
p,H - hệ số hình dạng
Trang 16
20
Bang 1.1 Hệ số mang tải theo Caquot - Kerisel
CHUONG 1 o | Ne N, Na 9 N N, Nạ \ 0 | 514 | 000 | 1.00 26 | 22/25 | 1254 | 11.85 1 5.38 | 0.07 | 1.09 27 | 23.94 | 14.47 | 13.20 2 | 563 | 015 | 1.2 28 | 25.80 | 16.72 | 14.72 3 | 590 | 0.24 | 1.31 29 | 27.86 | 19.34 | 16.44 4 | 619 | 034 | 1.43 30 | 30.14 | 22.40 | 18.40 5 | 649 | 0.45 | 1.57 31 | 3267 | 2599 | 20.63 6 | 681 | 057 | 1.72 32 | 35.49 | 30.22 | 23.18 7 | 716 | 0.71 | 1.88 33 | 38.64 | 35.19 | 26.09 8 | 753 | 086 | 2.06 34 | 42.16 | 41.06 | 19.44 9 -| 7.92 | 1.03 | 2.25 35 | 46.12 | 48.03 | 33.30 10 | 835 | 1.22.| 2.47 36 | 50.59 | 56.31 | 37.75 11 | B80 | 1.44 | 271 37 | 55.63 | 66.19 | 42.92 12 | 9.28 | 1.69 | 297 38 | 61.35 | 78.03 | 48.93 139 | 981 | 1.97 | 3.26 39 | 67.87 | 92.25 | 55.96 14 | 10.37 | 229 | 3.59 40 | 75.31 | 109.41 | 64.20 15 | 1098 | 2.65 | 3.94 AT 1 8386 | 130/22 | 78907177 7 TT 16 | 1163.| 3.06 | 4.34 42 | 93.71 | 155.55 | 85.38 17 | 1234 | 3.53 | 4.77 43 -| 105.11 | 186.54 | 99.02 18 | 13.10 | 4.07 | 5.26 44 | 118.37 | 224.64 | 115.31 19 | 1393 | 4.68 | 5.80 45 | 133.88 | 271.76 | 134.88 20 | 14.83 | 5.39 | 6.40 46 | 152.10 | 330.35 | 158.51 21 | 15.82 | 6.20 | 7.07 47 | 173.64 | 403.67 | 187.21 22 | 16.88 | 7.13 | 7.82 48 | 199.26 | 496.01 | 222.31 23 | 18.05 | 820 | 8.66 49 | 229.93 | 613.16 | 256.51 24 | 1932 | 9.44 | 9.60 50 | 266.89 | 762.89 | 319.07 25 | 20.72 | 10.88 | 10.66 54
1.4.3 Phuong phap do AASHTO kién nghi
Trong “Standard Specifications for Highway - Bridge, AASHTO - 1998”, Hiệp hội cầu và đường cao tốc Mỹ kiến nghị tính tốn sức chịu
tải của móng nơng theo biểu thức có dạng:
+s
Trang 17
CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 21
“ea ee er RS RR RENN % cu, - yếu tố hình dạng
‘gy by lạ -_ yếu tố độ nghiêng
Các ký hiệu khác như công thức (1.5)
Yếu tố hình dạng của móng nơng: tính theo cơng thức sau:
BN, | S.= 1.7 B | Sy noah 8) : B
Luu ý: với móng dạng hình trịn, coi như Ö = L va với tải lệch
tam thay L, B bang L’, B’.,
Yếu tố độ nghiêng: trường hợp tải trọng tác dụng lên móng
nghiêng một góc so với phương thẳng đứng (hoặc móng đặt trên sườn
See dốc nghiêng, các yếu, tố độ nghiêng được tính theo cơng thức SAUL rrr —
1-i, lạ — 5 N,tgo x _ ¬ cy (nếup>0,và @= 0) (1.10) 7 BLN, | | n+l , ha V + B.L.c.cot gọ | (1.11) H h „ =lÌ~———— _ (119 q V + B.L.c cot =) (1.12)
trong đó: H - tải trọng ngang tác dụng lên móng
V - tải trọng đứng tác dụng lên móng
n - yếu tố số mũ, liên quan đến L/B hoặc B/L với tải nghiêng
_2+L/B 2s 2+L/B 9
————c0s“ 8 + ———— sin“ 8 (1.13)
1+ L/B ~ 1+L/B
@ - géc nghiêng của tải tác dụng so với phương đứng
| Trường hợp có lực đẩy ngang HH tác dụng lên móng sẽ tạo ra tổ
Trang 1822 - : ——— GHƯƠNG 1
Trường hợp tải trọng tác dụng lệch tâm so với móng thì kích
-_ thước tính tốn của móng sẽ được thu nhỏ đến giá trị quy ước B, L
_ Theo DTU13.1 (quy phạm Pháp), kích thước móng chịu tải lệch tâm
được xác định:
B=B-2e; LD’=L-2e, | | (1.14)
B’, L’ - kich thước hiệu dung của móng với tải lệch tâm e (m)
B,L' - dùng để thay thế cho Ö8, L khi tính tốn cho móng có tải
lệch tâm e
B,L_ - chiều rộng và chiều dai thực tế của móng 0n)
-e,er - độ lệch tâm của tải so với tâm móng (0m) thec kích thước
móng
Trường hợp tải lệch tâm tạo ra hợp lực gitta momen M va tai thẳng đứng V thì độ lệch tâm có thể xác định theo biểu thức:
ey = % (1.15)
M,
e Lay ——~ ( 1 16 Do
Mỹ, M¿ - momen hoạt động mức đáy móng do tải lệch tâm (im)
V - tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng (7)
Với móng đơn cứng khi áp lực phân bế dưới móng (+) thì sự phân bố ứng suất thực tế dưới i day mong co tinh độ lệch tâm được xác
định như sau:
- Trường hợp tải lệch tám nằm trong phạm vi đáy móng (phân bố
ứng suất dạng hình thang: "
“p < if
Vv, 6M,
Giuax Qmin = ~ Tn_ “Lb?
Trường hợp tải lệch tâm vượt ngồi phạm ví đầy móng (phân bố
ứng suất hình tam giác):
Trang 19Gmax | Hình 1.8 Tỏi trọng lệch tâm
max» Quán - Ứng suất cực đại, cực tiểu phân bố dưới đáy móng + - chiều rộng hoạt động của khoảng ứng suất tiếp xúc
x=3B(.5-e | — (119 —-
Nếu x > ƯB thì phân bố ứng suất hình thang; Nếu x < Ư thì phân bố ứr:z suất hình tam giác
1.44 Sức chịu tải móng sơng khi có lớp đất yếu nằm gần
đáy móng
Trường hợp tổn tại một lớp đất yếu nằm dưới đáy móng thì tùy:
_ theo khoảng cách hạ từ đáy móng đến lớp đất yếu mà đánh giá mức độ ảnh hưởng của lớp đất yếu lên sức chịu tải của móng Theo nghiên cứu của Tcheng có thể xảy ra các trường hợp sau:
- Trường hợp 1: h; > 3.5b, b - chiều rộng của móng
Trường hợp này đất yếu hồn tồn khơng ảnh hướng đến sức chịu
tải của nền móng Trong tính tốn sử dụng thông số của lớp dat tét
_phía trên _ˆ
- Trường hợp 9: hị < 1.5b
Khi đó móng có khả năng chọc thủng lớp đất tốt do lớp đất yếu quá gần Khi đó cần tính tốn sự ảnh hưởng qua lại giữa hai lớp đất
+ z 5 - 5 + , ro
Trang 20thitr-24 | CHƯƠNG 1 Qi =¥1-D+ cutee) i
1-0.3 = 8
y¡ - dung trọng tự nhiên của lớp dat tét (T/m’*)
e„ - lực đính khơng thốt nước của lớp đất yếu (T/m’)
(1.20) B B'zB+h, Lớp đất yếu
Hình 1.9” Phân bố ứng suất trên lớp đất yếu nằm dưới móng đơn `
- Truong hop 3: 1.5b < h; < 3.56
Trường hợp này rất phức tạp Trong thực tế người ta có thể tính -
tốn sức chịu tải cho một móng giả tưởng có bề rộng đáy móng là , đặt trên lớp đất yếu Khi đó ' được xác định như sau:
B=b+hi
Trong tính tốn vừa xác định sức chịu tải của lớp đất tốt, vừa kiểm
tra sức chịu tải của lớp đất yếu qua móng giả tưởng có kích thước B và SỬ dụng thông số lớp đất yếu dưới Đây là phương pháp gần đúng trên cơ sở chấp nhận ứng suất phân bố theo chiều sâu thể hiện trên hình 1.9
Cần tính tốn sao cho đạt ổn định chống lại việc xuyên thủng xuống lớp đất yếu 2, bằng cách sử dụng trực tiếp chiều rộng móng gid tưởng ' với ứng suất tác dụng là:
_g= ae +yiữn+D) - (1.21)
Trang 21CO SO LY THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG NƠNG _ ` 25
q` - ứng suất tác dụng lén nén dat yéu (T/m?)
B - chiều rộng móng (n)
B' - chiều rộng móng giả tưởng (m) D - chiều sâu chơn móng (n)
h; - chiều dày lớp đất tốt dưới đáy móng (m)
Y¡_- dung trọng tự nhiên lớp đất tốt (T/m)
_ 1.4.5 Sức chịu tải móng nơng khi có lớp đất tốt nằm gần đáy móng
| | Xét trường hợp thể hiện trên hình 1.10 Móng nêng được ngàm
| trong một lớp sét bão hịa nước, có chiều đày b khá nhỏ so với chiéu
| rộng móng Ư và nằm dưới là lớp đá hoặc đất rất cứng Khi đó tải
trọng giới hạn của móng được tính
qr =y.D+ec,.N, (1.22)
trong đó: y - dung trọng tự nhiên của lớp sét (7n)
D- chiều sâu chơn móng (m)
ˆ- _eœ> lực đính khơng thốt nữớe của lớp sét (m7 TY XU
? | | \ B | „ Lớp đất tốt | B/h Tiếp xúc nhẵn Tiếp xúc ráp — / 30 of} | 4 wp |Z : AZ Ne _ 10 20 0
Trang 22“a ee ee
28 : CHƯƠNG 1
_ Tuy nhiên giá trị N còn tùy thuộc vào tỷ số B/h và điều kiện tiếp-xúc móng với đất Giá trị N, được xác định theo hình 1.10 Khi tỷ
số : < 42 thì mức độ ảnh hưởng của lớp đất tốt nằm bên dưới có thé ,
bỏ qua và N, =24+n
Stic khang cat ngang H duoc tinh theo mét dai có dạng:
H 0 si (1.28)
§
trong đó: tgỗ - góc ma sát đất - méng (radian) |
e„- lực dính khơng thoát nước (ÈN!mˆ2, T/m?, kGiem”) B - hệ số < 1 (B.c„ = œ là lực dính bám)
F,- hệ số an toàn |
B - chiều rộng của móng Y
V - lực tác dụng theo phương đứng
8, 5- được ác định tùy theo điều kiện thi cơng
sec - Nếu
hình 1.11, khi đó SỨC kháng cắt ngang tính theo mét dài được xác định như sau:
Trường hợp ngắn hạn: móng chịu lực theo phương ngang trong thời gian ngắn
Vit8Oy + CyB’
F s
H= (1.24)
- 0„,€„ - góc ma sát và lực dính khơng thốt nước
Trường hợp dài hạn: mong chịu lực theo phương ngang trong
thời gian dài như móng tường chắn móng mố trụ cầu:
Vigo +e Be
F (1.25)
H=
'_e' - góc ma sát và lực dính thốt nước @®';
Ta biết rằng khi gia cường bằng gờ dưới đáy móng sẽ gia tăng
lực bị động theo phương ngang rÍ¿ sơ an tồn ƒ, = ¡.ð khi không tính
đến lực bị động P, va F, = 2 kh: cs tinh dén luc bj dong P,
Trang 23_ 6Ø SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG NÔNG 27
a) | b)
Hình 1.11 a) Mong néng thường; b) Móng nơng có gờ
1.4.6 Sức chịu tải của móng đơn theo thí nghiệ:n xuyên tiêu chuẩn (SPT)
Tính tốn sức chịu tải của móng nơng theo thí nghiệm SPT có thể áp dụng theo phương pháp cơ - đất lý thuyết khi thông số ọ, c lấy theo tương đương với N Ngồi ra có thể dùng công thức sau:
= —ByN, =—.N.B (1.26)
qo 2 Y-Yy 30
B - chiều rộng móng (r)
Áp dụng hệ số an toàn Ƒ, = 3 và chiều sâu chơn móng Ð, ta có
biểu thức ứng suất dưới đáy móng:
NB, 1 D) — _— (197:
% “ 1gọ\ˆ” 3B)
Để xác định ứng suất cho phép đưới móng đơn ngàm trên đất rời
với giới hạn độ lún 2.54cmn, Megerhof kiến nghị công thức sau:
da = 12N(RN/m”)
» :
=8.N————
° \ 0,308B |
N - chi s6 SPT da hiéu chinh
Trang 2428 | CHƯƠNG 1
1.4.7 Sức chịu tải của móng nơng theo thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT) 1 Đối uới đết dính (p = 0, c z0) |
Thông qua mối quan hệ giữa sức kháng mũi côn g và lực dính kết khơng thốt nước po ta có:
Mũi côn cố định:
Cy = e6 2 (1.29)
Mũi côn di động:
ey, = ee a (1.30)
“Với móng băng đặt ở độ sâu D, ứng suất giới hạn dưới đáy móng -
được tính theo công thức sau: Mũi côn cố định:
qy = ®e— #9 + yD , (1.33)
P¿ - áp lực hữu hiệu cột đất ở đáy móng khi thí nghiệm
9- Đối với đất rời: phương pháp Meyerhof
Công thức lý thuyết của ứng suất giới hạn dưới đáy móng có dạng
2N,.D
N,B
qr = oa + (1.33)
Meyerhof thay: # >1 để nghị viết lại công thức trên theo xu
hướng an toàn sau:
Trang 25a ORME Net mR A »
_ đảm bảo cho biến đạng không vượt: quá các giá trị giới hạn cho phép CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG : 29
Io = SIBN, - ứng suất phá hỏng của móng đặt trên mặt đất Tác giả cho rằng có thể chấp nhận các giá trị gần đúng sau
B đo = đc 15 Le , (1.35) Biểu thức cuối cùng q,,B | 5) _4,B(\,D (1.36) đr = 1a l "5 | ạ, = %B (1 : 4 36\ 7B hố | (1.37)
1.5 KIEM TRA BIEN DANG CUA NEN DAT
Mục đích của việc kiểm tra theo điều kiện biến dạng là nhằm
để sử dụng cơng trình một cách bình thường
Việc tính tốn lún của nên được dựa trên cơ sở bài toán đàn hồi,
nên P Š F là điều kiện cần cho tính toán này Độ lún của nền đất
gồm: độ lún đàn hồi, độ lún thứ cấp, độ lún cố kết Trong điều kiện
đất nền bình thường độ lún cố kết là chủ yếu; đối với đá, cát độ lún
đàn hồi là chủ yếu Đối với nền đất yếu cần xét đến độ lún thứ cấp
1.5.1 Lún của nền đất theo kết quả lý thuyết đàn hồi
Xem đất nên là một bán không gian đàn hồi (đồng chất và đẳng
hướng) trường hợp đế móng hình vng hoặc trịn, tái trọng phân bố
đều thì độ lún tính theo cơng thức:
g_ Pp Bod-w) — (1.88)
E
trong dé: p - 4p luc gay lan (T/m’)
_B - chiều rộng móng (m)
E, - môđun biến dạng và hệ số Poison của đất
œ - hệ số phụ thuộc kích thước, hình dạng đáy móng và
Trang 2630 CHUONG 1 Bảng 1.2 Giá trị hệ số œ Hình dạng móng Oo _ Wo Om const Tron 0,64 1 0,85 | 0,79 Vuông Vb = 1 0,509 1,12 095 | 0,88 Chữ nhật, với l/b bằng 1,5 0,50 1,36 1,15 1,08 2 0,50 1,53 1,3 1,22 3 0,509 178 | 1,53 1,44 4 0,5 1,96 1,7 1,61 5 0,509 2,1 1,83 1,72 6 0,5 223 | 1,96 - 7 0,509 | 2,33 2,04 - 8 0,51 2,42 _ 218 - 9 0,50 2,49 2,19 - {0 0,50 2,53 2,25 2,12 20 0,50 2,95 2,84 - 30 0,5 2,23 2,88 - : 40 0;5øœg—-}|—~9:42—- | - 3,07 - 50 0,509 3,54 | 3,22 - 100 0,509 4,00 3,69
(Wo - tinh lun tại tâm móng mềm; ø„ - tính lún trung bình của móng mềm (constant - độ lún của móng cứng; oc - tính lún tại góc móng mềm
1.5.2 Tinh hin của nền đất theo phương pháp cộng lún các lớp
phân tố : , : "
Phương pháp tính lún theo kết quả của lý thuyết đàn hồi thường
không phù hợp nhiều với thực tế Nền đất thường không đồng nhất mà phân thành những lớp có tính chất cơ lý rất khác nhau Đất có
tính chất gần với giả thiết là nửa không gian biến dạng dan hồi rất ít,
những loại đất này thường là đất cát chặt, sét cứng Kết quả tính lún chịu ảnh hưởng rất lớn của môđun biến dạng E và hệ số u, nhưng việc
khảo sát chỉ tiết nên đất rất khó khăn Trong cơng thức tính lún của -
phương pháp vẫn chưa xét đến những yếu tố khác như: trọng lượng bản thân đất
Để khắc phục, người ta đưa ra cách tính lún bằng cách tính lún
Trang 27i Ỳ
c0 SỬ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIET KE MONG NONG 31
ứng suất gây lún tại điểm giữa lớp đó theo độ sâu Ứng suất này bao gầm ứng suất bản thân cột đất và ứng suất do tải trọng ngồi tác
dụng tại điểm đó DP = Oy +6, | | (1.39) ý _ Hình 1 12 Tính lún bằng phương pháp œ cộng lún từng lớp L ⁄⁄////////¿////¿ ⁄ ~
Có thể tăng độ chính xác của phương pháp bằng cách chia nhỏ
lớp đất ra để tính Độ sâu tính lún kết thúc khi ứng suất do tải trọng ngoài tác dụng lên điểm đó rất nhỏ so với ứng suất bản thân của đất,
Thông thường người ta thường chọn ø,/ø, là 2 hoặc 5, tùy theo mức độ
quan trọng của công trình và đặc điểm nén lún của nền đất
Để tính lún cho từng lớp khi biết p, có nhiều cách tính như sau:
1- Dua vao dé thi e = f(p)
Thí nghiệm nén một trục trong phòng hay còn gọi là thí nghiệm
nén một trục không nở hông Mẫu đất được cố định trong dao vòng rồi
chất tải từng cấp tải Ở mỗi cấp tải, chờ cho đất lún ổn định, ta đọc
biến dạng thẳng đứng của đất Dựa vào biến dạng và tải trọng tác dụng, ta vẽ được đồ thị quan hệ giữa hệ số rỗng và áp lực Ta có ứng suất gây lún tại một điểm p, nội suy từ đô thị được e; Ta tính được độ lún của lớp đất đó bằng cơng thức:
sg.1~$®3p
Trang 2832 CHUONG 1 e¡- hệ số rỗng của đất khi chỉ có ứng suất bản thân (G,) tác dụng
e; - hệ số rỗng của đất khi đặt tải trọng cơng trình (p = G,; + oz) h - bễ dày của lép dang tinh lun
e
A
Spi P Pp
Hinh 1.13 Quan hé e-p
3- Dựa uào đồ thị e = f(logp)
_Ta tiến hành thí nghiệm cũng tương tự như trên, nhưng vẽ đồ
| thi quan hệ giữa hệ số rỗng e va -log(p)
Tương tự như trên, ta tính được độ lún của lớp đất bằng công thức:
i
s=.^°-h l+e, (1.41)
Cho đất cố kết thường J
Ae = C,[log(p, + Ap) - log py] (1.42)
S= TC ba B2 4E) _—— (1.48) l+e, Po C, hị Daj + AD; | S= lo ol i 44) Í ST | Poi 44 ị Cho đất cố kết trước nặng (p, + Ap <p,)
Ae = C,[log(p, + Ap) - log P| (1.48):
Trang 29CO SO LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KE MONG NONG 33 _Cho đất cố kết trước nhẹ (p, + Ap >p,)_
§ = Gch jog l+e, Pe , Cet qog| Øa ĐÁP | P, 1+e DĐ : (1.47)
trong đó: C - chỉ số nén
C, - chỉ số nở
P„¡ - ứng suất hữu hiệu trung bình ban đầu của lớp thứ i (dng sudt ban than p,; = o~= p;)
_ 4p¡ = ơi - gia tăng ứng suất thẳng đứng của lớp thứ ¿ (ứng
suất gây lún)
p - áp lực tiền cố kết _
ec - hệ số rỗng ứng với thời điểm trước khi xây dung
công trình, tức ứng với ứng suất bản thân p,;
h_ - bề dày lớp đất P Đụ P P Hinh 1.14
3- Tinh lún dựa uào médun bién dang
Có rất nhiéu thi nghiém xdc dinh médun bién dang (EZ) cia đất
tại hiện trường, hoặc có thể suy ra môđun từ các thí nghiệm trong phịng Vì vậy, áp dụng tính lún từ đại lượng này cũng được dùng khá
phổ biến và cho kết quả khá gần với thực tế Trong phương pháp này,
- độ lún của nên đất được tính bằng công thức:
Trang 3034 CHUONG 1 2ụ? \
1-p
B - hệ số xét đến nở hông của đất, B = h _
u - hệ số nở hông hay hệ số Poisson của đất, có thể lấy gần
đúng như sau:
cát :B=0.76
sét, :B=0.43
- cátpha :B= 0.72
sétpha :B=0.57
1.5.3 Tính lún của lớp đất theo phương pháp lớp tương đương
Nội dung của phương pháp này là thay việc tính độ lún S của nền đất dưới tải trọng phân bố đều cục bộ theo lý thuyết đàn hồi bằng
- việc tinh dé lin Sp cua mat lớp đất tương đương có chiều dày b; dưới
tác dụng của lải trọng cùng cường độ nhưng phân bế đều kín Trong dé h, tinh theo công thức:
n= nh @œ8=AsBo— -——-.—-—-—(149)
_ trong đó:
ụ- hệ số poisson của đất
B - bề rộng móng (m)
A„- phụ thuộc vào "kích thước, hình dạng, loại đất và vị trí tính lún
Tính độ lún S¿ theo công thức
S;,= ph, =a,.ph, | (1.50)
ae _ a _ 8B vr % eel E o
trong đó: ø - hệ số nén lún của đất tại điểm giữa lớp đang xét _ ơ¿- hệ số nén lún tương đối của đất tại điểm giữa lớp đang xét e,- hệ số rỗng ban đầu
Trang 3236 CHUQNG 1
Bảng 1.3b Bảng giá tri hé sé Aw,
i | 0.10 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 1 | 0.10 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.35 | 0.40 4.0 | 0.568 | 0.598 | 0.031 | 0.687 | 0.790 | 1.010 | 5.0 | 1.065 | 1.122 | 1.184 | 1.289 | 1.482 | 1.894 4.1 | 0.595 | 0.627 | 0.662 | 0.720 | 0.828 | 1.059 | 5.5 | 1.096 | 1.155 | 1.218 | 1.326 | 1524 | 1.948 1.2 | 0.621 | 0.654 | 0.690 | 0.751 | 0863 | 1.104 | 6.0 | 1.124 | 1.184 | 1.249 | 1.360 | 1.568 | 1.998 “1:8 | 0.641 | 0.679 | 0.716 | 0.780 | 0.896 | 1.146 | 6.5 | 1.150 | 1211 | 1.277 | 1.391 | 1.599 | 2.044 1.4 | 0.667 | 0702 | 0740 | 0806 | 0.927 | 1.185 | 7.0 | 1.178 | 1.236 | 1.304 | 1.420 | 1.632 | 2.086 1.5 | 0687 | 0.724 | 0.764 | 0832 | 0956 | 1222 | 7.5 | 1.195 | 1.259 | 1.328 | 1.446 | 1.663 | 2.125 1.6 | 0707 | 0745 | 0785 | 0855 | 0988 | 1257 | 8.0 | 1.216 | 1.281 | 1.351 | 1.472 | 1.692 | 2.162 1.7 | 0.725 | 0.764 | 0.806 | 0.878 | 1.009 | 1289 | 8.5 | 1.236 | 1.302 ( 1.373 | 1.495 | 1718 | 2196 | 1.8 | 0.743 | 0.783 | 0.825 | 0899 | 1.033 | 1321 | 9.0 | 1.251 | 1.321 | 1.393 | 1.517 | 1.744 | 2.230 +9 | 0760 | 0800 | 0844 | 0919 | 1057 | 1350 | 9.8 | 1.272 | 1.340 | 1.413 | 1.538 | 1.769 | 2.261 | 2.0 | 0.775 | 0.817 | 0.862 | 0.938 | 1.079 | 1379 | 10.0 | 1288 Ì 1357 | 1431| 1558 | 1792 | 2290 z4 | 0791 | 0833 | 0878 | 0957 | 1.100 | 1406 | 11 | 1.319 | 1.389 | 1.465 | 1.595 | 1.831 | 2.344 2.2 | 0.805 | 0.848 | 0.895 | 0.974 | 1.120 | 1.431 | 12 | 1347 | 1.419 | 1496 | 1620 | 1.873 | 2.394 z.3 | 0819 | 0863 | 0910 | 0991 | 1139 |.1.456 | 13 | 1.372 | 1.446 | 1.525 | 1.661 | 1.909 | 2.440 2.4 | 0.832 | 0.877 | 0.925 | 1.007 | 1.158 | 1.480 | 14 | 1.396 | 1.471 | 1.551 | 1.689 | 1.942 | 2.482 | | 2.5 | 0.845 | 0.890 | 0.939 | 1.022 | 1.176 | 1.502 | 45 | 1.418 | 1.494 | 1.576 | 1.746 | 1.973 | 2.522 2.7 | 0.869 | 0.916 | 0.966 ; 1.052 | 1.209 | 1546 | 17 +¬+459 | 1537 | 1621 | 1.765 | 2.029 | 2.594 2.8 | 0.881 | 0.928 | 0.979 | 1.066 | 1.225 | 1.566 tế 1.477 | 1.556 | 1.624 | 1.787 | 2.055 | 2.626 2.9 | 0.892 | 0.940 | 0.991 | 1.079 | 1.241 | 1.586 | 19 | 1.495 | 1.575 | 1.661 | 1.608 | 2079 | 2657 3.0 | 0.913 | 0.951 | 1.003 | 1.092 | 1.256 | 1.605 | 20 | 1.511 | 1.592 | 1.679 | 1.828 | 2.102 | 2.687 3.2 | 0.923 | 0.972 | 1.026 | 1.117 | 1.281 | 1.641 | 25 | 1.583 | 1.668 | 1.759 | 1.915 | 2.209 | 2.814 3.4 | 0.942 | 0.993 | 1.047 | 1.145 | 1.311 | 1.675 | 30 | 1.642 | 1.730 | 1.820 | 1.986 | 2.261-| 2.912 3.6 | 0.961 | 1.012 | 1.067 | 1.162 | 1.336 | 1.708 | 35 | 1.692 | 1.782 | 1.880 | 2.047 | 2.353.) 3.007 38 0.978 | 1.030 | 1.086 | 1.183 | 1360 | 1.738 | 40 | 1735 | 1827 | 1927 | 2099 | 2413 | 3.084 4.0 | 0.994 | 1.047 | 1.105 | 1.203 | 1.383 | 1.767 | 50 ! 1807 | 1903 | 2007 | 2186 | 2513 | 3.212 4.2 1.009 1.064 | 1.122 | 1.222 | 1.404 | 1795 | 60 | 1.865 | 1.965 | 2.072 | 2.257 | 2.594 | 3.316 „ 4.4 | 1025 | 1.079 | 1.139 | 1/239 | 1.425 | 1.821] 70 | 1.915 | 2.017 | 2.128 | 2.317 | 2.664 | 3.404 4.6 | 1.039 | 1.094 | 1.154 | 1.257 | 1.445 | 1.847 | 80 | 1.958 | 2.063 | 2176 | 2.369 | 2723 | 3.481 | [4.8 | 1.052 | 1.109 | 1.169 | 1.273.| 1.464 | 1.874 | 100 | 2.030 | 2.139 | 2.256 | 2.156 | 2.824 | 3.600 |
15.4 Tính lún của nền xem nền là một lớp đàn hồi có chiều
_ đày hữu hạn
Cơng thức tính lún như sau:
k | :
S=2pB ePB _ | | ( 1.51)
Trang 33
CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG _— 87 Lời giải này cũng có thể áp dụng cho trường hợp nền đất khơng
đồng nhất Khi đó độ lún của nền tính như sau:
b.—b
S=p.B» p > G, -+L—+t (1.52) 1.52
ki, ky - hé sé tng véi dd sau z; cua d4y và độ sâu z„ của bể mặt
lép thi i
c-—4, (1.53)
l-p
Hé sé k phụ thuộc kích thước đáy móng và phụ thuộc độ sâu
tương đối z/b (z - độ sâu của lớp đàn hồi hữu hạn, ö - bể rộng đáy mong) Tri sé hé sé k cho trong bảng 1.4 Xét đến sự tập trung ứng suất ở đáy lớp đàn hồi hữu hạn thì có thể phải hiệu chỉnh công thức
(1.52) bằng cách nhân với hệ số ÄM (bang 1.5)
Trang 3438 | | _ HƯƠNG 1 - Bảng 1ð Bảng tra hệ số hiệu chỉnh M 2z/b M 0< 2z/b < 0,25 1,5 0,25 < 2z/b <1,0 1,4 1,0 < 2z/b <2,0 1,3 2,0 <2z/b <3,0 1,2 3,0 < 2z/b < 5,0 11 2z/b > 5,0 1,0
1.5.5 Tính tốn độ lún có xét đến ảnh hưởng của các móng
xung quanh
Nếu ở bên cạnh hoặc xung quanh móng đang xét có các móng khác thì khi tính tốn độ lún, cần phải xét đến ảnh hưởng của các
móng đó gây nên
Để tính lún có xét đến ảnh hưởng của các móng xung quanE, hiện nay thường dùng phương pháp cộng biểu đồ ứng suất
" Nội dung phương pháp cộng biểu đồ ứng suất: do ảnh hưởng của |
~~ ede’ méng xung quanh làm cho ứng suất gây lún trong nên đất dưới ' móng đang xét tăng lên và do đó, độ lún cũng tăng lên Sau khi đã vẽ
được biểu đồ ứng suất gây lún tổng cộng do các móng xung quanh gây, ra thì có thể vận dụng phương pháp cộng lún từng lớp để tính độ lún ổn định của móng đang xét
Phương pháp tính lún có xét đến ảnh hưởng của các móng xung
quanh bằng cách cộng biểu đồ ứng suất có ưu điểm là dùng được trong
mọi trường hợp tải trọng khác nhau và diện chịu tải bất kỳ
Theo quy phạm QPXD 45-70, nếu điều kiện sau đây được thỏa mãn thì cần thiết phải tính tốn độ lún ảnh hưởng của các móng xung quanh
K„L, <L„ | | (1.54)
trong dé: K, = a (Ee ~100) +1 "2
B - chiều rộng đế móng gây ra ảnh hưởng |
E,- mé dun biến dang trung bình của đất trong phạm vì
chiều dày vùng chịu nén
L„- khoảng cách thực tế giữa các trục móng L„- khoảng cách được xác định theo các biểu đồ
|
Trang 35
C0 SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIET KE MONG NONG: 89
abt 3 ; 1- ứng suất gây ra do móng A 2- úng suất do móng B gây ra ở móng A 3- biểu đồ tổng cộng ,
Hình 1.15 Ứng suất gây lún do ảnh hưởng của móng xung quanh
La(cm): La(cm) 1600 1600 % & & ⁄Z 1200Ƒ— 2 1000 ` s 800 400 ˆ 400 200 1000 b(cm) 100 500 b(cm) a) b) Hình 1.16 Biểu đô xúc định trị số La
g) Đối uới móng hình ung:
b) Đối uới móng hình chữ nhật có œ/b 27.5 1.5.6 Phương pháp nhanh xác định độ lún
Một phương pháp đơn giản có thể giúp các nhà kỹ thuật xác, định nhanh chóng độ lún của móng đơn, nhất là phục vụ cho công tác - kiểm tra nhanh tại chỗ khi cần thiết
Quan sát sự phân bố ứng suất dưới đáy móng ơ, tại tâm có dạng hình tam giác Người ta định được rằng ngay dưới đáy móng øØ; bằng
Trang 3640 CHUONG 1 _ ở độ sâu bằng 1.5x1/0.9 = 1.67 của đất là trong phạm vi ứng suất tác
dụng khi đó giá của ơ; = 0.5g, từ đó ta có thể xác định độ lún:
S = 1.67.B.m,.0.5.q 0.83
E,
Hoac S = ——B.q (1.56)
trong dé: m, - hé sé bién déi thé tich _B - chiều rộng móng
Ea - modun biến dạng của đất
` Lưu ý: phương pháp trên chỉ áp dụng cho đất nên đồng nhất
trong phạm vi chiều dày dưới đáy móng 1.5B 1.5.7 Tính lún của nền đất theo thời gian
Các loại đất dính, đất sét, đất hạt mịn bão hòa nước thì biến
dạng lún của đất không xảy ra tức thời mà kéo dài từ từ theo thời
gian Những loại đất như vậy thì sau khi sử dụng cơng trình (mặc dù tải không tăng) một thời gian thì nền đất mới xuất hiện biến đạng
-› e=dngây theo thời gian cho các loại đất này hư hỏng cơng-trình:-Đo-vậy-ta-phải dự đốn, tính tốn độ lún ! SỐ # Để tính tốn độ lún theo thời gian, chúng ta có thể áp dụng các ¡
kết quả nghiên cứu của Terzaghi Độ cố kết được xác định:
U =-ŠL — (15)
5»
trong đó: 6; - độ lún của nên đất ở thời điểm £
S.„- độ lún ổn định hay độ lún sau khi cố kết thấm kết thúc Ở đây ta xét bài toán cố kết thấm một chiều, có hai vấn để chính:
Biết được độ cố kết U, = xc dinh dé lun S, = U, S
Xác định mức độ cố kết tại một thời điểm ¢ bat ky Us = S,/Sa 1- Truéng hgp nén déng nhat Phương trình vi phân cố kết thấm của đất sét no nước trong điều kiện bài toán m.ột chiều
Trang 37` SS
CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 41
82w §u : “
Ou _ Ou 1.58)
"82% Š, |
trong đó: wu - áp lực nước lỗ rỗng trung bình trong đất C,- hệ số cố kết
Q1+9L.È „ k (1.59)
a Yw đo Yw
b - hệ số thấm của đất
e;- hệ số rỗng ban đầu của đất (chịu áp lực bản thân của
đất nên) |
%„- trọng lượng riêng của nước a - hệ số nén lún
ø,- hệ số nén lún tương đối
Xét trường hợp đơn giản, nền đất thoát nước một chiều chịu lực
tác dụng p đều khắp
Biên thoát nước Biên thoát nước
+2 h - 7 h 1 1s Œ» 2h h +9: | _ Nền đất không thấm ˆ sa) - b)
Hình 1.17 Sơ đồ cố kết thoát nước
g) Thoớt nước một biên; b) Thoát nước hơi biên - Chiều cao thoát nước h
- Xét một phân tố đất 1 x 1 x đz ở độ sâu z - Phân tích q trình cố kết xảy ra trong lớp đất
Trang 3842 CHUONG 1
+ Tại một thời điểm t, tai mat dat la nơi nước thốt ra ngồi, u giảm đến 0 Tại mặt tiếp xúc với tầng không thấm thì oe = 0 t
+ Khi £ = ©, moi diém trong nén dat déu cé u = 0 và toàn bộ hat dat chiu tai p
và 0<z<h
(¿=0 =u=p
0<f<œvàz=0 ` ưu =0
O<t<nvaza=h 5,
t= 0 vàz=h =1 = 0
- Giải phương trình vi phân cố kết thấm kết hợp các "điều kiện
biên ban đầu ta được
A 2n+l
3n 1a
u(z,t) = ox & +1 2
Ty - nhân tố thời gian, T, = oe , ` b
dS = Qo O(z,t) dz
Ou) - áp lực có hiệu ở độ sâu z, tại thời điểm ¿
) re n
(1.60) - Dưới tác dụng của lực 0, phân tố đất 1x 1x đz-có độ-lún—— nn
(1.61)
h’
- Độ lún toàn bộ lớp đất tại thời điểm £: S, = fe Giz.) a2
0 `
h
- Độ lún cuéi cing: S,, = fo p dz (t = © > 6g, = P) lễ - Vậy độ cố kết là:
h h h
fa O(z,t) dz [ao p đz - Jao Mr) đz
Trang 39|
CO SO LY THUYẾT TÍNH TỐN VA THIET KE MONG NONG 43
t=O _ =uq¿j=p => U,=0
O<t<0 >0<U,<1
t =o >ugy=0 2U,=1
ng x , |
- Cuối cùng ta có: Ứ,=1— se 4 (1.69)
"Biểu thức trên cho ta độ cố kết tại thời điểm ¿ của nên đất cố kết thấm một chiều, đơn giản nhất được gọi là sơ đề 0 ) Người ta lập thành bảng tra san U, - T1, để tiện tính tốn
Chú ý: Nếu nền đất thoát nước hai biên, thì chiều dày thoát
_ nước là h/2
a) So dé 0
8 np
_U, =-1 ye 4 (1.63)
1
Ứng suất gây lún không đổi theo chiều sầu - ‘trang hgp nén dat _ chịu tai phân bố đều kháp ˆ
Ngồi ra cịn có các trường hợp khác, tổng hợp lại ta có các trường hợp sau: p h Ej o=p CAAT A? oma of a) o=p h g=p+yh ///2 LOLL PS 7 a 7 c) d) e)
Hình 1.18 Sơ đồ các mơ hình thốt nước
Trang 4044 CHUONG 1
b) So dé 1
(1.64)
Ứng suất gây lún có dạng tam giác tăng tuyến tính theo chiều
sâu - trường hợp ứng suất do trọng lượng bản thân đất nên gây ra
c) So dé °
= f(T v2)
Ứng suất Bây lún có dạng tam giác giảm tuyến tính theo chiều sâu - trường hợp gần đúng của bài toán tải phân bố hữu hạn, ứng suất gây lún do có dạng đường cong được chuyển thành đường thẳng
(1.65)
RN
d) So dé 0 1
~ Ty oa = Teo + (Tew — Teo) Loa (1.66) e) Sơ đề 0 - 9
(1.67)
T (0-2) = T2 + 40)_—- Tria) Ĩoa — bo ee
Bang 1.6 Gia tri T,, Io.1, va Ip.2 theo U
Ty Sơ đồ 0-1 Sơ đồ 0-2
Uy Sơ đồ 0 | Sơ đồ 1 | Sơ đồ 2 Oo’; A Ss