Cac nguyen ly thiet ke nen mong

Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Mơn học: NỀN MĨNG GV: TS Lê Trọng Nghĩa Số tín chỉ: Số tiết: 45 Lý thuyết: 30 tiết Bài tập: Đánh giá MH: 15 tiết • Kiểm tra HK: 20 % • Thi cuối HK: 80 % Hình thức đánh giá: Viết Khơng xem tài liệu CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC chương Chương 1: Những ngun lý tính tốn thiết kế Nền Móng Chương 2: Móng nơng Chương 3: Sức chịu tải cọc Chương 4: Móng cọc cọc chịu tải trọng ngang Chương 5: Xử lý gia cố Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn, NXB ĐHQG TPHCM, 2004 2) Nền Móng cơng trình, Châu Ngọc Ẩn, NXB Xây dựng, 2008 3) Nền Móng cơng trình dân dụng công nghiệp, Nguyễn Văn Quảng, NXB XD, 1996 4) Foundation Analysis and Design, 5th edition, Joseph E Bowles, McGraw Hill, 1997 5) Pile Foundation Analysis and Design, 5rd edition, H.G Poulos and E H Davis, 1980 Chương 1: NHỮNG NGUN LÝ CƠ BẢN TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ NỀN MÓNG Khái niệm Cột Mặt đất 1.1 Móng M1 Cổ cột M3 Móng Bê tơng lót M2 A-A Đà kiềng M1 M1 A A Kết cấu Khung Kết cấu Móng Mặt Móng Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Khái niệm 1.2 Nền MÓNG CỌC Mặt đất Df ptt Mtt Htt Đài móng P1 Nền đường Mặt đất Ntt Ntt NỀN ĐƯỜNG P2 P3 Nền đất Lớp Hệ cọc Nền Nền: vùng đất chịu ảnh hưởng tải trọng từ móng truyền xuống Lớp MĨNG NƠNG Vùng Phân loại Móng đơn: tâm, lệch tâm 2.1 Móng Móng kép, móng gánh Móng nơng Móng băng: phương , phương (giao nhau) Móng bè : dạng bản, dầm, hộp Đá Móng cọc Gỗ: Cừ tràm, bạch đàn, đước … Thép: Cọc ống, chữ H, C, I … Móng sâu Đóng, ép: BTCT thường, UST BTCT Khoan nhồi, Barrette Móng giếng chìm Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa MÓNG KÉP (dạng bản) 9/30/2016 MÓNG GÁNH (có giằng) Đà giằng MĨNG KÉP (BĂNG CỘT) DẠNG BẢN DẦM Cột (cổ cột) Dầm (sườn) móng Bê tơng lót Bản (cánh) móng Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 MĨNG BĂNG MỘT PHƯƠNG (dưới dãy cột) Cột (cổ cột) Bê tơng lót Dầm (sườn) móng Bản (cánh) móng MĨNG BÈ DẠNG BẢN Cột Bê tơng lót A A-A Bản móng A Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 MÓNG BÈ DẠNG BẢN (có gia cường) Cột Bê tơng lót Bản móng A- A Dầm móng A A Khối gia cường MĨNG BÈ DẠNG BẢN DẦM Bê tơng lót A Bản móng A-A Dầm móng A Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 MĨNG BÈ HỘP B B Bê tơng lót Bản móng A-A Tường gia cường A A B-B MĨNG BÈ DẠNG BẢN CƠNG TRÌNH CĨ TẦNG HẦM Mặt đất Tầng hầm Bản móng Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 MĨNG CỌC ĐÀI ĐƠN CƠNG TRÌNH CĨ TẦNG HẦM Mặt đất Tầng hầm Sàn hầm Đài móng Dầm sàn hầm Hệ cọc MĨNG CỌC ĐÀI BÈ CƠNG TRÌNH CĨ TẦNG HẦM Mặt đất Tầng hầm Mặt sàn hầm Đài móng Hệ cọc Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 2.2 Phân loại Nền Nền tự nhiên Đệm vật liệu rời Nền Cột vật liệu rời Nền gia cố Cột đất trộn xi măng (vôi) Giếng cát Gia tải trước + Bấc thấm Bơm hút chân không Vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật ĐỆM VẬT LIỆU RỜI Ntt Df h pgl  b hđ bđ bt1 z2 BM Địa Cơ Nền Móng 18 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Cột vật liệu rời 19 BM Địa Cơ Nền Móng col Cột vật liệu rời soil  S D S Area of Column, A column as   D D   4S  as  Area of Soil, A soil a) Square patterns  D   3S  b) Triangular patterns BM Địa Cơ Nền Móng 20 10 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Độ lún đất Độ lún đất s = se + sc + ss se – độ lún tức thời (ban đầu) sc – độ lún cố kết ss – độ lún từ biến 3.1 Độ lún đàn hồi se  p b đó:  Ip E p – áp lực mặt đáy móng b – bề rộng móng chữ nhật hay đường kính móng trịn , E – hệ số Poisson mô-đun đàn hồi đất đáy móng Ip – hệ số hình dạng độ cứng; xác định dựa lý thuyết đàn hồi; phụ thuộc vào chiều dày lớp đất, hình dạng độ cứng móng Móng cứng hữu hạn b p Móng cứng smax sconst 17 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Hệ số hình dạng độ cứng Ip a Móng chữ nhật cứng hữu hạn I p (tâm)      m2   1   ln m  m   m ln    m      I p (trung bình )  0.848 I p ( tâm )  I p ( góc ) I p ( góc )  b Móng cứng chữ nhật với m  l b I p (cung)  1.57 I p ( goc ) b l b 1 – tâm móng – góc móng chữ nhật – biên móng trịn hay cạnh dài móng chữ nhật Bảng tra hệ số hình dạng độ cứng Ip (theo NAVFAC – DM 7.1, 1982) Trường hợp 1: Hệ số hình dạng độ cứng Ip cho diện truyền tải hình trịn chữ nhật bán khơng gian đàn hồi vơ hạn Hình m dạng móng (l/b) Ip b Móng mềm Tâm Góc Biên Trung (điểm cạnh dài) bình Móng cứng Trịn - 1.00 - 0.64 0.85 0.79 Chữ nhật 1.5 10 20 50 100 1.12 1.36 1.53 1.78 2.10 2.54 2.99 3.57 4.01 0.56 0.68 0.77 0.89 1.05 1.27 1.49 1.78 2.00 0.76 0.97 1.12 1.36 1.68 2.10 2.54 3.13 3.57 0.95 1.15 1.30 1.51 1.78 2.15 2.53 3.03 3.40 0.88 1.07 1.21 1.42 1.70 2.10 2.46 3.00 3.43 Lớp đàn hồi vô hạn 18 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Bảng tra hệ số hình dạng độ cứng Ip (theo NAVFAC – DM 7.1, 1982) Trường hợp 2: Hệ số hình dạng độ cứng Ip cho diện truyền tải hình trịn chữ nhật bán khơng gian đàn hồi hữu hạn H b Ip Tâm móng cứng trịn b Góc móng mềm chữ nhật l/b = l/b = l/b = l/b = 10 l/b =  0.00 0.04 0.10 0.18 0.27 0.39 0.55 0.76 0.00 0.04 0.10 0.18 0.26 0.38 0.54 0.77 0.00 0.04 0.10 0.18 0.26 0.37 0.52 0.73  = 0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 10 0.00 0.14 0.35 0.48 0.54 0.62 0.69 0.74 0.00 0.05 0.15 0.23 0.29 0.36 0.44 0.48 0.00 0.04 0.12 0.22 0.29 0.40 0.52 0.64 H Lớp đàn hồi Lớp cứng  = 0.33 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 10 0.00 0.09 0.19 0.27 0.32 0.38 0.46 0.49 0.00 0.20 0.40 0.51 0.57 0.64 0.70 0.74 0.00 0.08 0.18 0.28 0.34 0.44 0.56 0.66 0.00 0.08 0.16 0.25 0.34 0.46 0.60 0.80 0.00 0.08 0.16 0.25 0.34 0.45 0.61 0.82 0.00 0.08 0.16 0.25 0.34 0.45 0.61 0.81 3.2.2.2 Độ lún ổn định Tính lún theo quan hệ e-p n s=∑ i =1 e1i - e2i h 1+ e1i i hi – chiều dày lớp đất i; hi = [0.4  0.6] b e1i, e2i – hệ số rỗng lớp đất i trước sau lún e1i e2i ← ← p1i p2 i từ quan hệ nén lún e-p p1i, p2i – áp lực lớp đất i trước sau xây dựng cơng trình p1i = ′ v0 với p2 i = p1i +  gli  gli = K i × pgl l /b K 0i ∈ z / b i zi – khoảng cách từ đáy móng đến lớp đất i 19 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Trước xây dựng móng, áp lực PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN PHÂN TỐ độ sâu Df  * Df Sau xây dựng móng, áp lực N tc độ sâu Df +  tb Df F Mặt đất N tc N tc + ( tb -  *)Df Áp lực gây lún pgl = F tb pgl * Df Chia đất đáy móng thành lớp mỏng có chiều dày hi = [0.4 ÷ 0.6] b Xác định áp lực lớp đất trước sau xây móng p1i & p2i : p1i = ′ p2 i = p1i +  gli v 0i l /b K 0i ∈ z / b với  gli = K i × pgl i zi – khoảng cách từ đáy móng đến lớp i  p23  sat … US TLBT Đất yếu n i =1 h1 h2 gl3 p13 p1i = ′ v i = 10  gli i =1 Điều kiện lún s ≤[s ]  MNN Đất tốt s = ∑ si =∑ pgl  p1i = ′ v i =  gli n Độ lún móng (tại tâm)  Df  Suy hệ số rỗng lớp đất trước sau lún e1i & e2i : e1i ← p1i từ quan hệ nén lún e-p e2i ← p2i e -e Tính độ lún lớp i si = 1i 2i hi 1+ e1i Tính lún đến lớp phân tố thứ i có  h3 h4 gl h5 US áp lực gây lún e1i - e2i h 1+ e1i i [s] – độ lún cho phép móng Độ lún cho phép móng quy định dựa vào mức độ siêu tĩnh cơng trình (tham khảo bảng….), nhà BTCT đổ tồn khối [s] = 8cm Thí dụ tính độ lún lớp  (i=3) e0  gl  K 03 pgl e1 e2 p13 =  Df + (h1 + h2 )  + ( sat p23 = p13 +  gl ll b với K 03 ∈ z b s3  z3 = h1 + h2 + e13 - e23 h3  e13 e h - w ) h3 e13 e23 e3 e4 e5 O p1 p2 p3 p13 Đường nén e-p p4 p5 p p23 20 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Sức chịu tải 4.1 Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo tc RII  m1m2 k tc Ab  BD   f  cD  A, B, D   - góc ma sát đất đáy móng Mặt đất * Df b/4 c – lực dính đất đáy móng ,  – trọng lượng riêng đất bên bên đáy móng (lấy giá trị đẩy đất nằm MNN) , c,  Rtc sat b – bề rộng móng Df – chiều sâu đặt móng Sức chịu tải 4.1 Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo tc RII  m1m2 k tc Ab  BD  f   cD  Mặt đất * Df Ảnh hưởng MNN đến trọng lượng riêng đất đáy móng  d – khoảng cách từ đáy móng xuống đến MNN   k b  b  tan 45   2  Nếu d  k.b    t Nếu d < k.b      45  t MNN  d k.b sat d  t    k b 21 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Sức chịu tải 4.1 Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo pz=b/4 O b p pzmax b/4 zmax s Sức chịu tải 4.1 Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo tc RII  m1m2 k tc Ab  BD  f   cD  Mặt đất * Df Ảnh hưởng MNN đến trọng lượng riêng đất đáy móng  d – khoảng cách từ đáy móng xuống đến MNN   k b  b  tan 45   2  Nếu d  k.b    t Nếu d < k.b      45  t MNN  d k.b sat d  t    k b 22 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Sức chịu tải 4.2 Lý thuyết cân giới hạn O qa qult p (a) (b) (c) s (c) (b) (a) Sức chịu tải 4.2 Lý thuyết cân giới hạn a) Sức chịu tải cực hạn qult - Móng băng: qult = c Nc + q Nq + 0.5  b N - Móng vng: qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4  b N - Móng trịn: qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.3  d N Nc, Nq, N   (tra bảng) d – đường kính móng trịn q = *Df áp lực bên hơng đáy móng b – bề rộng móng băng (cạnh móng vng) b) Sức chịu tải cho phép qa qa = qult/FS FS – hệ số an toàn (= 3) 23 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Tải trọng, tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn 5.1 Tải trọng - Tĩnh tải: trọng lượng thân cơng trình - Hoạt tải: hoạt tải sử dụng, hoạt tải sửa chữa, gió, động đất, cháy nổ, … Tải trọng, tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn 5.2 Tổ hợp tải trọng dùng tính tốn móng Tổ hợp nội lực chân cột dùng thiết kế móng tu tu tu tu Nmax , M x , M y , H x , H y tu tu tu tu tu tu N , M x max , M y , H x , H y tu tu tu tu tu tu tu tu N , M x , M y max , H x , H y tu N , M x , M y , H x max , H y tu N , M x , M y , H x , H y max 24 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 5.3 Các trạng thái giới hạn (TTGH) 5.3.1 Trạng thái giới hạn I: Tính tốn móng thỏa điều kiện cường độ (sức chịu tải, trượt, lật …) a Kiểm tra cường độ Hệ số an toàn sức chịu tải FS  qult  FS  p tt p tt  qa  qult FS đó: ptt – áp lực tính tốn mặt đáy móng qult – sức chịu tải cực hạn đất đáy móng qa – sức chịu tải cho phép đất đáy móng FS, [FS] – hệ số an toàn hệ số an toàn cho phép FS  FS   b Kiểm tra ổn định Hệ số an toàn trượt FS truot  đó: Fchong truot Fgay truot  FS truot Fchong truot – lực chống trượt Fgay truot  Fchong truot FStruot Fgay truot – lực gây trượt FStruot, [FS]truot – hệ số an toàn trượt hệ số an toàn trượt cho phép FStruot  FS  truot  1.5 25 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 b Kiểm tra ổn định Hệ số an tồn lật FS lat  đó: M chong lat M gay lat  FS lat Mchong lat – moment chống lật M gay lat  M chong lat FSlat Mgay lat – moment gây lật FS lat, [FS] lat – hệ số an toàn lật hệ số an toàn lật cho phép FSlat  FS lat  1.5 26 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Trường hợp minh họa Ntt Lực gây trượt tổng lực ngang kết cấu bên (Htt) áp lực đất chủ động (Ea) Htt Ep Fgt  Hd  H tt  Ea,h W2 Lực chống trượt tổng lực cản ma sát (Rd) áp lực đất bị động huy động (Ep) W1 Nd Ea Ea,h Hd Rd Fct  Rd  E p,h Điều kiện trượt H d  Rd  E p hay FS truot  Rd  E p Hd  FS truot 27 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 5.2 Các trạng thái giới hạn (TTGH) 5.2.2 Trạng thái giới hạn II: Tính tốn móng thỏa điều kiện biến dạng (lún, nghiêng, …) Cơng trình Mặt đất L  Cao trình đáy móng ban đầu  smax smax – tổng độ lún lớn  – độ lún lệch lớn /L – góc nghiêng biến dạng 28 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Thống kê số liệu địa chất 6.1 Thống kê đặc trưng w, wL, wP, Gs, t Bước 1: Tập hợp số liệu đặc trưng thống kê (A) lớp đất cho tất hố khoan Bước 2: Tính giá trị trung bình n ∑A A tb = i i=1 n – số mẫu tập hợp n Bước 3: Tính độ lệch quân phương ∑(A - A ) = i tb n -1 Bước 4: Tính hệ số biến động v v  Atb Thống kê số liệu địa chất 6.1 Thống kê đặc trưng w, wL, wP, Gs, t Đặc trưng đất Hệ số biến động [v] Tỷ trọng hạt Gs 0.01 Trọng lượng riêng  0.05 Độ ẩm tự nhiên w 0.15 Giới hạn Atterberg wL, wP 0.15 Module biến dạng E 0.30 Chỉ tiêu sức chống cắt c,  0.40 v  [v] : không phân chia lại lớp đất v > [v] : phân chia lại lớp đất 29 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Ai  Atb   CM Bước 5: Loại bỏ sai số Ai   n (tra bảng)  cm   A - A   cm   A - A  i tb n < 25 n i n  25 tb n -1 Bước 6: Tính giá trị tiêu chuẩn Atc n A i tc A  i 1 n – số mẫu sau loại bỏ sai số n n  n  n  n 2.07 16 2.67 26 2.90 36 2.18 17 2.70 27 2.91 37 2.27 18 2.73 28 2.93 38 2.35 19 2.75 29 2.94 39 10 2.41 20 2.78 30 2.96 40 11 2.47 21 2.80 31 2.97 41 12 2.52 22 2.82 32 2.98 42 13 2.56 23 2.84 33 3.00 43 14 2.60 24 2.86 34 3.01 44 15 2.64 25 2.88 35 3.02 45  30 Các nguyên lý thiết kế Nền Móng Biên soạn: TS Lê Trọng Nghĩa 9/30/2016 Bước 7: Tính giá trị tính tốn Att A  A 1    tt tc  t  v n TTGH I   0.95   tI n  I  AItt  Atc 1  I    0.85   tII n  II A  IItt  Atc 1  II  TTGH II Thống kê số liệu địa chất 6.2 Thống kê đặc trưng c  Dùng hàm LINEST([known_y’s], [known_x’s], [const], [stats]) Ứng dụng thống kê c  : - Nhập cột  cột  - Chọn cột hàng - Nhập lệnh = LINEST(chọn cột , chọn cột , 1, 1) - Nhấn Ctrl + Shift + Enter 31