Tóm tắt nền móng pot

trờng đại học xây dựng bộ môn cơ học đất - nền móng. ********* tóm tắt nền móng (GV. NGuyễn đình cảnh) hà nội 2007 chơng i một số vấn đề cơ bản $.I .Khái niệm chung: 1.1. Định nghĩa: + Móng: Bộ phận kéo dài xuống của công trình (CT) và nằm ngầm dới đất. Nhiệm vụ nhận tải từ CT và truyền xuống đất nền( ĐN) 1 Khả năng của vật liệu CT >> khả năng của ĐN: (thờng là 100-150 lần) nên móng có kích thớc mở rộng thêm. Cấu tạo: Gờ móng tác dụng: Đề phòng sai lệch khi thi công Để thi công phần trên Để tiết kiệm vật liệu cấu tạo bậc móng. + Nền: Vùng đất dới đáy móng chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng CT. + Nếu CT đặt trên các lớp đất đá tự nhiên gọi là nền tự nhiên. + Nếu khi xây dựng ngời ta dùng biện pháp nào đó nhằm làm tốt hơn tính năng xây dựng của nền nh: thay thế đất (làm đệm), trụ vật liệu rời, giếng cát+nén trớc, điện thấm, hạ mực nớc ngầm gọi là nền nhân tạo. 1.2. ý nghĩa của công tác nền móng: Thiết kế Nền móng khá phức tạp: nhiều yếu tố: Đặc điểm công trình. Nền móng công trình bên cạnh. ĐCCT. ĐCTV. + Nền đất rất đa dạng nên có nhiều phơng án về móng. + Ngời thiết kế phải lựa chọn đợc phơng án đảm bảo: Đ/k kỹ thuật, kinh tế. + Theo tổng kết: Giá thành về nền móng chiếm khoảng 20-30% Trờng hợp đặc biệt đến 50-60%. + Kinh nghiệm thực tế cho thấy phần nhiều công trình h hỏng là do việc giải quyết cha tốt vấn đề nền móng. Từ hiện tợng nứt tờng giảm tuổi thọ CT. Lún nhiều, nghiêng cản trở sử dụng. Công trình sụp đổ. + Sửa chữa Khó hơn nhiều so với xây mới. CT phải ngừng làm việc, thời gian thi công kéo dài. Tóm lại nội dung cần: 2 + Nghiên cứu các nguyên lý và các phơng pháp tính toán với từng loại móng. + Nghiên cứu cách bảo vệ móng trong môi trờng phức tạp. + Nghiên cứu các biện pháp xử lý nền đất yếu, phức tạp. Để: + Đảm bảo sự làm việc bình thờng của CT trong sử dụng + Bảo đảm cờng độ từng bộ phận và toàn bộ CT. + Bảo đảm thời gian xây dựng CT ngắn nhất, giá thành rẻ nhất. Để thoả mãn đợc các yêu cầu trên cần phải làm chặt chẽ từ các khâu: Kh/sát; Thiết kế; Thi công và sử dụng CT. Kh/s: Lựa chọn phơng pháp kh/sát phù hợp với từng loại đất, tăng cờng các thí nghiệm hiện trờng. Th/kế: Trên cơ sở tìm hiểu về ĐCCT, ĐCTV, Đặc điểm CT đề xuất phơng án nền móng hợp lý và tính toán chính xác. Th/công: Biện pháp tốt nhất để hạn chế cao nhất sự phá vỡ kết cấu của đất nền và ảnh hởng đến các CT lân cận. $.2. Phân loại móng và phạm vi áp dụng: Phân loại dựa theo: Ph ơng pháp thi công: + Móng nông: Đào toàn bộ hố móng trớc khi xây móng. Có thể xem: H/D < 4; H < 3m Móng nông + Móng sâu: Không cần đào hoặc chỉ đào một phần rồi dùng cách nào đó đa móng xuống độ sâu th/kế, H/D > 7. Vật liệu: Gạch, đá, bê tông, bê tông cốt thép, thép Cách chế tạo: Toàn khối , lắp ghép. Đặc tính chịu tải: Tĩnh, động. Hình dạng: Đơn, băng, bè , hộp, vỏ. Hình thức kết cấu: Dầm, dải, bản, khối. Độ cứng kết cấu: Cứng, Mềm. 1.Móng Nông : ( Với tải nhỏ, đất tốt nằm nông) a, Móng đơn: Dới mố trụ cầu nhỏ, chân cột nhà, chân tháp nớc b, Móng băng, băng giao nhau: Dới tờng nhà, dới hàng cột nhà, dới tờng chắn c, Móng bè: Dùng ở nơi đất yếu, hoặc do cấu tạo công trình nh: Bể, Kho chứa 2.Móng sâu: ( Tải lớn - Đất tốt ở sâu) a, Móng giếng: Hình dáng và cách hạ tơng tự nh hạ giếng nớc. Dùng cho móng mố trụ cầu, các phòng ngầm kỹ thuật Hiện nay, chủ yếu do việc thi công giếng chìm khó khăn mà những dạng cọc khác hoàn toàn có thể thay thế đợc cho tải rất lớn nên móng giếng chìm ít đợc sử dụng. ( Trong xây dựng đờng ở vùng sâu và xa do thiết bị thi công cọc đa đến khó do đó móng Giếng chìm vẫn đợc dùng ) b, Móng cọc: Gồm các cọc riêng rẽ đa xuống đất nối lại bằng bản đài cọc Sử dụng rộng rãi. $.3. Khái niệm về tính toán nền móng theo Trạng thái giới hạn: 3 3.1 Khái niệm về trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn: Là ngỡng cuối cùng để công trình hoặc ngời sử dụng công trình có thể chấp nhận mà không có bất kỳ sự cố nào cho toàn bộ CT hay một vài bộ phận CT cả về sự toàn vẹn lẫn việc sử dụng, khai thác bình thờng. Chia ra: 2 nhóm: Nhóm trạng thái giới hạn về cờng độ và ổn định ( TTGH I) Nhóm trạng thái giới hạn về khai thác và sử dụng CT một cách bình thờng (TTGH II). 3.2 Tính toán nền móng theo TTGH: Trạng thái ứ/s và B/d trong đất nền và trong bản thân móng liên quan chặt chẽ đến CT bên trên nên việc tính toán hiện nay thờng hớng tới áp dụng trong quan hệ tổng thể N-M-CT. Tuy vậy, để tiện cho việc trình bày nội dung cơ bản của vấn đề, ta chấp nhận xem xét riêng các trờng hợp tính toán đã rời rạc hoá. Nội dung: 1. T/toán nền theo TTGH thứ nhất (Theo c ờng độ và ổn định) N S F F Trong đó: N: Tải trọng hoặc tác động từ CT lên đất. F: Khả năng chịu tải của đất nền theo phơng tác dụng của N. Fs: Hệ số an toàn tơng ứng. Thông thờng: * Tải lên nền gồm: Tải trọng theo phơng đứng. Tải theo phơng ngang gây trợt phẳng theo đáy móng. Mô men gây trợt sâu hoặc mô men gây lật. * Khả năng chịu tải tơng ứng: Là sức chịu tải giới hạn của đất nền: P gh . Khả năng chống trợt phẳng: T gh . Mô men chống trợt, Mô men chống lật: M gh . Các giá trị cụ thể của N và F tơng ứng sẽ đợc xác định cho từng trờng hợp tính toán thiết kế riêng cùng với hệ số an toàn thích hợp. Cụ thể: Về c ờng độ: R tb ; R2.1 max ; ngng R Trong đó: tb ; max ứng xuất trung bình và ứng xuất lớn nhất tại đáy móng. R Sức chịu tải theo phơng đứng của đất nền. ng ứng xuất lớn nhất theo phơng ngang tại mặt bên móng. R ng Sức chịu tải theo phơng ngang của nền. Trong đó : mm tttt h w HQM F N + + = '. minmaxã; 32; ữ== s s gh F F P R 4 - Móng băng : CNhNbNP cmqgh ++= ' 2 1 - Móng chữ nhật : CNShNSbNSP ccmqqgh ++= ' Với : a b SS a b S cq 2,01;1;1,05,0 +=== - Móng vuông : CNhNbNP cmqgh 3,1'4,0 ++= - Móng tròn : CNhNdNP cmqgh 3,1'6,0 ++= Về ổn định tr ợt: [ ] t t gi tr K T T K = Trong đó: K t - Hệ số ổn định trợt. T t - Tổng lực trợt. T gi - Tổng lực giữ. [ K t ] Hệ số ổn định trợt cho phép Nhà nớc quy định. Về ổn định lật: [ ] l l gi l K M M K = Trong đó: K l - Hệ số ổn định lật M gi - Mô men giữ. M l - Mô men lật [K l ] - Hệ số ổn định lật cho phép Nhà nớc quy định. 2. T/toán nền theo TTGH thứ hai: ( Theo Biến dạng) Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến trạng thái giới hạn là biến dạng và chuyển vị vợt ra ngoài phạm vi chấp nhận đợc. Vậy việc tính toán nền theo TTGH II là hạn chế độ lún, độ lún lệch và độ nghiêng (hay chuyển vị ngang) của móng để đảm bảo cho công trình không bị phá hỏng hoặc đảm bảo sự làm việc bình thờng của nó. S S gh S S gh Trong đó: (S; S Độ lún và độ lún lệch của móng) (S gh ; S gh Độ lún giới hạn; Độ lún lệch giới hạn Là giá trị chủ đầu t nêu ra hoặc với các tiêu chuẩn xây dựng tơng ứng). 3.3 Các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng: Gồm 2 loại: Tải trọng thờng xuyên. Tải trọng tạm thời. Tải trọng thờng xuyên: (Tĩnh tải) Là tải trọng không biến đổi (Vị trí đặt tải, độ lớn và phơng chiều) Trọng lợng bản thân, áp lực đất, đất đắp Thuộc tải tác dụng dài hạn. Hệ số vợt tải của trọng lợng bản thân biến đổi từ 1.05 đến 1.3 theo TCVN 2737 - 95. 5 Tải trọng tạm thời: ( Hoạt tải) Tải có thể thay đổi vị trí, độ lớn và chiều Tải trọng sử dụng: ngời , thiết bị, dụng cụ, cầu trục , gió chia ra: Tác dụng dài hạn: Trọng lợng Tác dụng ngắn hạn: gió. Hệ số vợt tải của các loại tải trọng này đợc quy định trong TCVN 2737-95 " Tải trọng và tác động" Nội lực dùng để tính toán Sẽ là tổng đại số của các nội lực lớn nhất do hoạt tải và tĩnh tải. Việc xắp xếp vị trí của hoạt tải để tìm giá trị lớn nhất gọi là tổ hợp tải trọng. Theo TCVN 2737 -95 Phải phân biệt: + Tổ hợp tải trọng cơ bản: Gồm thờng xuyên + tạm thời ngắn hạn và dài hạn. + Tổ hợp tải trọng đặc biệt: Thờng xuyên, dài hạn, ngắn hạn và một trong các tải trọng đặc biệt ( Động đất hoặc tải trọng dùng để tính khả năng chống cháy của kết cấu ) Khi tính toán ta dùng hệ số tổ hợp để xét đến khả năng tác dụng không đồng thời của các loại tải trọng ngắn hạn. Tải trọng tiêu chuẩn đợc xác định theo các thông số trên bản vẽ thiết kế hoặc theo lý lịch thiết bị. Tải trọng tính toán là tải trọng đã xét đến những sai khác do quá trình thi công, chế tạo hoặc khai thác không đúng nh thiết kế mà những sai khác đó gây nguy hiểm cho công trình. Khi tính nền theo TTGH 2 - Biến dạng - Do quá trình biến dạng của đất diễn ra rất lâu nên những tải trọng tác dụng lâu dài mới có ý nghĩa trong tính toán Khi tính theo TTGH 1- Xác định cờng độ và ổn định của nền Bởi vậy điều quan trọng không phải là thời gian tác dụng của tải trọng mà chính là trị số đủ lớn để có thể làm cho nền mất ổn định Do đó: Khi tính toán nền theo TTGH2 ngời ta dùng tải trọng tiêu chuẩn với tổ hợp cơ bản. Còn khi tính theo TTGH1 ta dùng tải trọng tính toán của tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt. $4. Các tài liệu cần thiết cho thiết kế nền móng: 1. Tài liệu về địa chất công trình và địa chất thuỷ văn: *Các bản vẽ mặt bằng: + Bản đồ địa hình, bản vẽ san nền. + Mặt bằng vị trí: Thể hiện cả các công trình lân cận. + Công trình ngầm: cáp điện, ống cấp thoát nớc, cáp thông tin *Các tài liệu về ĐCCT; ĐCTV :. Tổng hợp các số liệu ĐCCT; ĐCTV phân tích sử lý số liệu để đánh giá đ- ợc tính chất của đất nền đa vào trong tính toán Đây là tài liệu quan trọng nhất: Theo TCVN 4419: 1987 Kh/sát cho xây dựng. TCXD 160: 1987 Kh/sát địa kỹ thuật phục vụ cho thiết kế và thi công móng cọc. 6 + Khoảng cách các hố thăm dò 10m 20m 100m tuỳ thuộc mức độ phức tạp của địa chất. + Chiều sâu khoan thăm dò cần thiết: 5m 30m 60m hoặc hơn. : Tải công trình, loại công trình, mức độ phức tạp của điều kiện địa chất. Thông thờng: Móng băng h ks > 3 b b: Bề rộng móng băng. Móng bè: h ks > 3 B B: Bề rộng nhà Móng cọc: h ks > 5m dới mũi cọc. + Nghiên cứu t/chất đất trong phòng: Nội dung: + Xác định các chỉ tiêu cơ bản nh sau: Thành phần hạt, Dung trọng, Độ ẩm, Giới hạn nhão, Giới hạn dẻo, Hệ số rỗng, E,k,c, Hàm lợng hữu cơ trong đất, độ tan rã, độ trơng nở, góc mái thiên nhiên của đất. + Thí nghiệm hiện trờng bao gồm: Thí nghiệm bàn nén, các phơng pháp xuyên: Xuyên tĩnh, Xuyên động, Xuyên tiêu chuẩn, Cắt cánh + Quan sát mực nớc ngầm tại hiện trờng: Để đánh giá khả năng thấm, mức độ xâm thực của nớc đến công tác thi công móng. ở đây cần phải chú ý đến cách chọn các chỉ tiêu của đất: Chỉ tiêu cục bộ (chỉ tiêu riêng) 3loại: Chỉ tiêu chung (chỉ tiêu tiêu chuẩn) Chỉ tiêu tính toán. Chỉ cục bộ: là trị số của một đặc trng cơ học hoặc vật lý nào đấy của đất xác định theo riêng 1 mẫu thí nghiệm (tức là cho 1 điểm nào đó) Chỉ tiêu chung: Là trị số của một đặc trng cơ học, vật lý nào đó của 1 lớp đất Thờng lấy giá trị trung bình của một số giá trị cục bộ. Chỉ tiêu tính toán: là trị số 1 đặc trng cơ học, vật lý nào đó của lớp đất dùng trong các thiết nền móng nó có xét đến sự thay đổi về tính chất của đất trong quá trình thi công và sử dụng CT Có hai phơng pháp hay dùng để xác định chỉ tiêu tính toán. Phơng pháp sai số bình phơng trung bình Phơng pháp trị số trung bình cực tiểu. (Tuy nhiên số mẫu phải nhiều, tối thiểu phải có 6 mẫu cho 1 đơn nguyên địa chất thì mới dùng đợc phơng pháp thống kê toán học để xử lý các chỉ tiêu Tham khảo TK và TTMN) 2 Tài liệu về CT: Đặc điểm công trình: mặt bằng, dây chuyền công nghệ. Bản vẽ kết cấu + tải trọng. Móng các công trình lân cận. 3. Vật liệu xây dựng, máy móc thiết bị thi công: Tận dụng v/ liệu và th/bị thi công tại nơi xây dựng công trình để giảm giá thành. $5. Đề xuất, so sánh và chọn ph ơng án nền móng: 7 Khi thiết kế nền móng cần phải đề ra một vài phơng án để chọn lựa, một phơng án tối u dựa vào: Chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kinh tế. Chỉ tiêu thi công. Thờng có mâu thuẫn trong nội bộ các yêu cầu trên, nhiệm vụ thiết kế là phải thống nhất đợc các mâu thuẫn đó để lựa chọn phơng án tốt nhất. Phơng án thiết kế nền móng là: Đề xuất h m . Loại móng. Hình dạng. Kích thớc. Vật liệu. 1. Chọn chiều sâu chôn móng: Là khâu quan trọng, nó phụ thuộc các yếu tố: + Điều kiện ĐCCT và ĐCTV. + Trị số và đặc tính của tải trọng, tải lớn và chịu lực phức tạp chiều sâu chôn móng cũng phải lớn, tải trọng động cũng thờng dùng móng sâu. + Các đặc điểm cấu tạo của CT: nhà có tầng hầm nên đáy móng phải đặt khá sâu, trong khi đó thực tế tính toán thì không cần. + Điều kiện và khả năng thi công. Sau khi phân tích đặc điểm của CT đợc thiết kế, xác định tải trọng tác dụng xuống móng, đánh giá điều kiện ĐCCT; ĐCTV ta tiến hành chọn loại nền và móng. + Sơ đồ 1: Trờng hợp nền gồm toàn đất tốt: Ta có thể dùng móng đơn, băng, nếu tải lớn có thể dùng băng giao nhau, bè dới nhà khung hoặc tờng chịu lực. Trong trờng hợp này chiều sâu chôn móng chủ yếu do tính toán quyết định, h m không < 0.5m để đảm bảo lớp đất đặt lực có kết cấu nguyên dạng không bị phá hoại do nguyên nhân bên ngoài và mặt móng phải cách mặt đất tựu nhiên 20-25cm tránh cho móng khỏi tác dụng va chạm bất thờng. + Sơ đồ 2: Trờng hợp nền gồm toàn đất yếu: Sức chịu tải nhỏ, khả năng biến dạng lớn, không đủ tiếp thu tải CT. Trong trờng hợp này chiều sâu chôn móng phụ thuộc vào biện pháp xử lý nền nh: Đệm cát, cọc tre, cọc cát, cọc BTCT hoặc gia cố bằng phơng pháp hoá lý. + Sơ đồ 3: Trên là lớp đất yếu có chiều dày h 1 và bên dới là lớp đất tốt. Xảy ra 3 trờng hợp: 8 Trờng hợp 1: h 1 nhỏ: đào bỏ đặt móng lên lớp tốt, chôn móng vào lớp tốt 10- 50cm. quay về sơ đồ a. Trờng hợp 2: h 2 khá dày nếu đặt trực tiếp lên lớp đất tốt ở dới không kinh tế. có thể dùng móng băng, móng băng có giằng, móng bè ở các độ sâu khác nhau thì cũng giảm đợc lún và chênh lún. quay về sơ đồ b,c Trờng hợp 3: Nếu lớp đất yếu bên trên có chiều dày rất lớn, khi đó không đặt đ- ợc móng lên lớp đất yếu Dùng móng cọc, đệm cát hoặc các phơng pháp nhân tạo khác. quay về d,e,g (hình dới) + Sơ đồ 4 : Lớp đất yếu có chiều dày h 2 ở trên và dới là lớp đất tốt. Việc xử lý móng phụ thuộc chiều dày h 1 ,h 2 : Nếu h 1 khá lớn thì nên tận dụng lớp đó nhng phải đảm bảo độ lún cũng nh sức chịu tảI trên mặt lớp đất yếu. a h 1 quá nhỏ không đạt đợc lên lớp 1 Dùng biện pháp xử lý nền b,c,d,e 9 ĐCTV: Nếu móng đặt trong vùng mực nớc ngầm lên xuống theo mùa thì móng có thể bị biến dạng lớn vì độ ẩm thay đổi, nếu dới móng là cát nhỏ thì sự lên xuống mực nớc có thể làm trôi cát đi do đó cố gắng trong mọi trờng hợp nên tận dụng đặt móng trên mực nớc ngầm. Xét đến CT bên cạnh: Để tránh ảnh hởng tác dụng của hai móng ở cạnh nhau có chiều sâu chôn móng khác nhau, khi thiết kế yêu cầu phải bảo đảm đ/kiện sau: 2. So sánh và chọn ph ơng án móng: Cần phải chọn đợc ph/án tốt nhất cả về kinh tế lẫn kỹ thuật. + Với nhiệm vụ thiết kế đã cho ta có thể đề ra nhiều phơng án, các ph- ơng án có thể khác nhau về cơ bản nh: Móng nông trên nền thiên nhiên. Móng nông trên nền gia cố. Móng cọc. + Trong mỗi p/án lớn lại có nhiều ph/án nhỏ: Ví dụ: Móng nông có thể: móng đơn; móng băng; móng bè. Móng cọc có thể: cọc dài, cọc ngắn, cọc đóng, cọc ép hay cọc nhồi * Tuy nhiên do kinh nghiệm thiết kế ta có thể gạt bỏ ngay những ph/án bất hợp lý chỉ để lại vài ph/án tính toán so sánh. * Khi tính toán sơ bộ ngời ta thờng dựa vào chỉ tiêu kinh tế để quyết định. * Khi quyết định chính thức ngoài chỉ tiêu kinh tế còn dựa vào điều kiện kỹ thuật, điều kiện thi công và yêu cầu về thời gian thi công. Sơ đồ: Trình tự thiết kế nền móng nói chung. 10 . nh: Móng nông trên nền thiên nhiên. Móng nông trên nền gia cố. Móng cọc. + Trong mỗi p/án lớn lại có nhiều ph/án nhỏ: Ví dụ: Móng nông có thể: móng đơn; móng băng; móng bè. Móng cọc có thể: cọc. dựng bộ môn cơ học đất - nền móng. ********* tóm tắt nền móng (GV. NGuyễn đình cảnh) hà nội 2007 chơng i một số vấn đề cơ bản $.I .Khái niệm chung: 1.1. Định nghĩa: + Móng: Bộ phận kéo dài xuống. thi công: + Móng nông: Đào toàn bộ hố móng trớc khi xây móng. Có thể xem: H/D < 4; H < 3m Móng nông + Móng sâu: Không cần đào hoặc chỉ đào một phần rồi dùng cách nào đó đa móng xuống độ