Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -1 - ch−¬ng më ®Çu I- Vai trß, nhiÖm vô cña nÒn mãng Kết cấu bên trên: (nhà, cầu, đường, đê, đập ) Vật liệu: gạch, đá, bê tông, btct, thép, đất đắp Móng: mở rộng hơn kết cấu bên trên Vật liệu: gạch, đá, bê tông, btct, thép, đất đắp Nền đất, đá Tải công trình → móng → ứng suất phát sinh → nền biến dạng (lún, trượt) → ảnh hưởng trở lại công trình Móng: Bộ phận kết cấu dưới chân cột khung hay tường, tiếp nhận tải trọng từ trên xuống và truyền tải xuống nền. Nền: Bộ phận cuối cùng của công trình, tiếp nhận tải trọng công trình truyền qua móng. Hình dạng và kích thước của nền phụ thuộc vào loại đất làm nền, phụ thuộc vào loại móng và công trình bên trên Tạm hiểu là: nền là bộ phận hữu hạn của khối đất mà trong đó ứng suất, biến dạng do tải trọng công trình gây ra là đáng kể. Nền, Móng là những bộ phận công trình rất đặc biệt, rất được chú trọng bởi vì: + Đất là vật thể rời, rất ph ức tạp, số liệu về nó khó đạt độ tin cậy cao, đồng thời lý thuyết về nền móng còn sai khác nhiều so với thực tế. Nền móng là một khoa học tổng hợp về đất đá, kết cấu và kĩ thuật thi công. + Móng ở trong môi trường phức tạp và thường ở trong những điều kiện bất lợi cho vật liệu (ẩm ướt, ăn mòn ). + Thi công và đặc biệt khi sửa chữa rất khó khăn đôi khi đòi hỏi gía thành cao + Phần lớn công trình hư hỏng hoặc lãng phí do những sai sót phần nền móng Móng có nhiều loại, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: + Nền đất + Nước trong đất + Kết cấu công trình Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -2 - h 1 1 3 2 3 1 2 e)a) b) c) d) + Yêu cầu độ tin cậy (mức độ quan trọng của công trình) + Môi trường xây dựng + Thi công. II- C¸c lo¹i nÒn, mãng. Móng: + Chiều sâu:Móng nông và móng sâu + Vật liệu: Gạch, đá, bê tông, đá hộc, bê tông cốt thép, thép + Thi công: Toàn khối, lắp ghép, bán lắp ghép, + Hình dạng: Đơn, băng, bè, hộp, vỏ + Hình thức kết cấu: Dầm, dải, bản, khối + Độ cứng kết cấu: Cứ ng, mềm Nền: + Tự nhiên + Gia cố: thay thế (đệm), trụ vật liệu rời, giếng cát, nén trước, đệm thấm, hạ nước ngầm… III- C¸c h− háng c«ng tr×nh do nÒn mãng g©y ra III.1. Công trình sử dụng không bình thường do: - Lún nhiều: làm sai cốt thiết kế, đè vỡ đường ống, nh hưởng đến công trình lân cận - Lệch nhiều: ứng suất phụ thêm trong kết cấu ị nứt nẻ, thấm, dột và có th ể dẫn đến phá hoại các bộ phận kết cấu. Thường do các nguyên nhân: + Móng không phù hợp: ví dụ: Pizza, 32 Láng hạ, E6 Quỳnh lôi + Công trình có tải trọng phân bố không đều + Nền đất yếu, điều kiện địa chất phức tạp, bất lợi (hình a ) + Nền đất không đồng nhất và xen kẹp phức tạp (hình b,c,d,e ) - Trong quá trình thi công, đất bị biến đổi mạnh khó xác định đúng, gây ra các rủi ro cho công trình, trong đó thường do sai sót trong đ ánh giá về nền đất xây dựng. Ts.nguyễn đình tiến Bộ môn cơ học đất nền móng ĐHXD http://www.ebook.edu.vn -3 - Pgh III.2.Cụng trỡnh mt n nh vi nn t, cú th dn ti b phỏ hoi . Cỏc trng hp nn b phỏ hoi: - Trt tri: thng gp vi múng nụng, khi ti ng ln, gia ti vi tc nhanh trờn nn c kt chm, bóo ho: - Trt sõu: thng xy ra i vi mỏi t, phõn lp nghiờng ln, múng sõu - Trt ngang: tng ng vi trng hp t i ngang ln nh p, tng chn, cu, cng, cụng trỡnh bin - Lt: thng xy ra i vi cỏc cụng trỡnh cao, lch tõm ln, tng chn t. - Túm li cỏc sai sút cú th do: + Kho sỏt. + Thớ nghim khụng ỳng, khụng phự hp vi iu kin lm vic thc t. + Phng ỏn múng khụng phự hp vi nn t. + S v phng phỏp tớnh toỏn khụng phự hp, khụng y . III.3. Cỏc ph ng hng x lý - Cỏc bin phỏp v kt cu bờn trờn: gim ti, tng cng h múng kt cu trờn, cu to h ging - Cỏc bin phỏp v múng: ging múng, khe lỳn, tng chn t, múng cc, thay i kớch thc múng phự hp vi iu kin a cht. - Cỏc bin phỏp v nn gia c. IV- Các nguyên tắc v trình tự thiết kế Nền móng theo phơng pháp rời rạc Thit k kt cu cụng trỡnh núi chung v nn múng núi riờng u phi tuõn theo nguyờn tc: - Tho món cỏc iu kin k thut: bn, an ton v s dng bỡnh thng, - Thi cụng kh thi, cú kh nng c gii hoỏ cao, thi hn ngn, - Kinh t: chi phớ thp khi so sỏnh nhiu phng ỏn, chn ra phng ỏn ti u. Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -4 - M01 P® No1 P01 M0i Noi P0i p τ h m Các điều kiện kỹ thuật đối với phần nền, móng theo phương pháp rời rạc cụ thể như sau. IV.1- Tính móng: - Với vật liệu phổ biến là BTCT, việc tính toán theo nguyên tắc tính cấu kiện chịu uốn, nén, kéo đã được giới thiệu trong giáo trình KCBTCT I và II. (Kết cấu bê tông cốt thép). Ví dụ: đối với cấu kiện chịu uốn và yêu cầu tính toán: + TTGH 1: Tính toán cường độ trên tiết diện đứng và tiết di ện nghiêng với tải trọng là tải trọng tính toán ứng với mọi tổ hợp tải. • Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng tại vị trí có Q max . Nếu không kể ảnh hưởng của cốt thép, tức lực cắt Q max chỉ do bê tông chịu: Q ≤ Q b Với Q- lực cắt tại tiết diện mút của vết nứt nghiêng. Q b - khả năng kháng cắt của bê tông tại tiết diện nghiêng. Q b = K. R k .h o .b tb K -hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào độ dốc của mặt nghiêng. R k -cường độ chịu kéo của bê tông; h o – chiều cao làm việc của móng (h o =h –a bv ); b tb cạnh trung bình của mặt đâm thủng • Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng góc tại vị trí có M lớn, xác định lượng cốt thép cần thiết tương ứng. Tính theo nguyên lý cốt đơn: F a = oa hR M 9,0 M – mô men tại tiết diện tính toán (thường M max ) R a - cường độ chịu kéo của cốt thép, h 0 - chiều cao làm việc của móng + TTGH 2: Tính toán độ võng và nứt với tải trọng tiêu chuẩn ứng với tổ hợp cơ bản. Đối với phần móng hầu như không tính toán trừ một số trường hợp như bản móng bè của bể chứa, móng trong môi trường xâm thực mạnh (có thể xem lý thuyết tính toán ở trang 83- KCBTCT I ) Tải trọng tác dụng lên kết cấu móng là tải trọng công trình bên trên ( N oi , M oi , Q oi ) và phản lực đất tác dụng tại các bề mặt tiếp xúc của hệ móng - nền đất ( p, t ) IV.2- Nền đất (lý thuyết cơ sở là môn cơ học đất) - TTGH 1: (hoặc gọi là tính toán kiểm tra khả năng chịu tải của nền đất với tải trọng là tải trọng tính toán ứng với mọi tổ hợp tải). Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -5 - + Nếu mặt đất bằng phẳng, đồng nhất thì sức chịu tải tính toán của nền có thể xác định bằng công thức giải tích s m s gh F c.Ch' B2/b A F p Rp ++ ==≤ γγ Trong đó F s - hệ số an toàn (≥ 1) A,B,C - hệ số an toàn b, h m - bề rộng và độ sâu móng γ, γ’ - trọng lượng riêng của đất dưới và trên đáy móng p - áp lực đất tại mặt tiếp xúc móng - đất. Trường hợp nền phân lớp, nhiều trường hợp cho phép tính sức chịu tải của lớp đất R2 bằng công thức trên với b thay bằng b tđ , h m = h 1 và tất nhiên có các chỉ tiêu vật lý, cơ học của lớp 2. + Cách 1: b td xác định theo α = 30 0 + Cách 2: b td xác định từ điều kiện cân bằng áp lực: N = (p - γh m ).b = σ z .b tđ , mà σ z = (p - γh m ).k → b tđ = k b tưng tự đối với móng đơn, bè F td = k l.b , biết tỷ số l/b ⇒ b tđ ( k- hệ số tra bng phụ thuộc b z , b l trong bảng tra tính ứng suất ) 1 2 σ z bt σ z gl h1 hm α bm σ σ Kiểm tra điều kiện: 2 h.p 2z bt 2z2 Rp m ≤σ+σ= γ− hay 2 −q −q 2 R F N p ≤= Trường hợp tổng quát (mặt đất không phẳng, nền nhiều lớp, không đều, tải trọng theo phương ngang và mô men lớn ). Thường dùng các phương pháp giả thiết mặt trượt như mặt trượt trụ tròn, mặt trượt phẳng, gẫy khúc để đánh giá ổn định nền. Độ ổn định của công trình với nền được đánh giá qua hệ số ổn định hay hệ số an toàn K min = ∑ lực giữ đối với mặt trựơt giả thiết ≥ [ K ], F s = ∑ lực tiếp giữ đối với mặt trượt gt ≥ [F s ] ∑ lực gây trượt, lật ∑ lực gây trượt đối với mặt trượt gt Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -6 - - TTGH 2 (hoặc gọi là tính toán về biến dạng): nội dung tính toán là [S] hay Sgh [S] - các biến dạng cho phép của công trình đặt trên nền, thường được xác định theo các tiêu chuẩn xây dựng S - biến dạng dự báo (-độ lún, chênh lún, vận tốc lún, chuyển vị ngang, độ võng ) với tổ hợp tải trọng cơ bản và ti tiêu chuẩn. * Nếu mặt đất phẳng, đồng nhất, tải trọng phân bố đều, có thể tính S = p gl . b. ω. 0 E 2 0 1 μ− * Trường hợp tổng quát dự báo S theo phương pháp cộng lún từng lớp. Độ lún mỗi lớp mỏng chiều dày hi được tính theo công thức của bài toán một chiều-không nở ngang- như sau: S i = 1 i2i1 h. ei1 ee + − (nếu có kết quả thí nghiệm nén ép) S i = hi E gl zi i0 i σ β (nếu không có kết quả thí nghiệm nén ép ) (xem lại phương pháp cộng lún trong giáo trình Cơ Học Đất) 1 2 σ bt σ z gl hi σ σ V.Tr×nh tù thiÕt kÕ nÒn mãng: Bước 1: Thu thập xử lý tài liệu bao gồm: - Tài liệu về công trình: Mặt bằng, mặt cắt, các yêu cầu công năng, sơ đồ kết cấu, bảng tổ hợp tải trọng (Noi, Moi, Qoi) tác dụng lên móng. (Các loại tải trọng, tổ hợp tải trọng giống như phần kết cấu bên trên) - Tài liệu về nền đất bao gồm: + Mạng lưới và phương pháp khảo sát. Mạng lưới kh ảo sát cố gắng ≥ 3điểm: dơn giản: 100 - 150m / điểm, trung bình: 50 - 30m / điểm, phức tạp < 30m / điểm Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -7 - MÆt B»ng ®Þnh VÞ Hè KHOAN + Độ sâu khảo sát: Móng băng h ks ≥ 3B Móng bè h ks ≥ 1,5B Móng sâu h ks ≥ 3m từ độ sâu đặt móng dự kiến + Phương pháp khảo sát: - Gián tiếp: đào hố, khoan lấy mẫu nguyên dạng, phá hoại ị thí nghiệm trong phòng - Trực tiếp: Thí nghiệm bàn nén → E0 Thí nghiệm nén ngang → En Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT → q C → địa tầng, E 0 , c, ϕ Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT → N → địa tầng, E 0 , c, ϕ Thí nghiệm Cắt cánh → C u + Lát cắt địa chất: Để thấy được sự thay đổi của địa tầng mÆt c¾t ®Þa chÊt c«ng tr×nh tuyÕn II-II + Các kết quả thí nghiệm về các chỉ tiêu vật lý cơ học của từng lớp đất + Địa chất thuỷ văn: cao độ nước ngầm (hiện tại và mức nước cao nhất có thể), tính chất nước ngầm, + Tài liệu về công trình lân cận, môi trường xây dựng. Từ đó - Đánh giá điều kiện xây dựng (làm cơ sở cho bước 2) Ts.nguyễn đình tiến Bộ môn cơ học đất nền móng ĐHXD http://www.ebook.edu.vn -8 - Sét Sét pha Cát pha Bùn 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Hữu cơ 8 8 8 Cát Cuội , sỏi g) 4 2 3 bùn 1 e) a) yếu b) f) tốt h) h 1 l ớ n yếu tốt tốt đ) yếu tốt tốt tốt yếu c) h 2 l ớ n Cũ Gia cờng mới mới Cũ - Xỏc nh cỏc tiờu chun xõy dng: [S], L S , h s an ton Bc 2: xut phng ỏn nn múng kh thi: phng ỏn kh thi theo ngha rng: - V vt liu - Loi múng theo dng kt cu c bn, cng, hỡnh dng múng - Phng phỏp thi cụng - sõu t múng: nụng v sõu - Gii phỏp gia c Trong thc t ngi thit k thng rt quan tõm n cỏc phng ỏn v sõu múng (múng nụng v múng sõu) ký hiu l H m (h m ) Hm ph thuc vo: - Ti cụng trỡnh: ln, lch tõm, ti ngang, ng- tnh. Núi chung cụng trỡnh ln v chu lc phc tp thỡ múng cú xu hng cng sõu. Ti trng ng cng thng dựng múng sõu. - quan trng ca cụng trỡnh (cp cụng trỡnh) - Cụng trỡnh lõn cn. - c bit l iu kin a cht khu vc xõy dng. a) Lp t bờn trờn khụng tt, b dy ln, b) Lp t bờn trờn t t, b dy ln c) Lp yu nm gia cỏc lp tt, d) Lp yu nm trờn b mt e) Xen kp khụng u f) San lp g) Mỏi t h) Mc nc ngm cao. Các kí hiệu Bc 3: Thit k s b cỏc phng ỏn kh thi Sau khi xut cỏc phng ỏn nn múng ngi ta thit k s b cỏc phng ỏn ú ( theo cỏc nguyờn tc c bn ó trỡnh by) Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn Bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng §HXD http://www.ebook.edu.vn -9 - Nhắc lại: Nguyên tắc cơ bản trong thiết kế nói chung và nền móng nói riêng - Thoả mãn các điều kiện kỹ thuật Móng + Điều kiện cường độ + Biến dạng, nứt Nền + Điều kiện về trượt, lật + Điều kiện về lún, lệch, nghiêng, xoay - Thi công: Có khả năng đơn giản, nhanh (cơ giới hoá) - Kinh tế. Bước 4: So sánh ( các chỉ tiêu kinh tế, độ tin cậy). - So sánh các chỉ tiêu kinh tế, độ tin cậy của các phương án s bộ - Chọ n phương án tối ưu để thiết kế kỹ thuật Bước 5: Thiết kế kỹ thuật, thi công phương án nền móng được chọn ( Giới thiệu ở các phần móng nông và móng cọc ) Bước 6: Bản vẽ Ts.nguyễn đình tiến Bộ môn cơ học đất nền móng ĐHXD http://www.ebook.edu.vn -10 - SƠ đồ trình tự thiết kế nền móng nói chung Tài liệu Tài liệu Công trình Tài liệu địa chất Các tiêu chuẩn qui phạm Đề xuất các phơng án khả thi (chú ý về chiều sâu móng) Phơng án 1 Thiết kế sơ bộ các phơng án đề xuất Phơng án 3 Phơng án 2 So sánh và chọn phơng án kỹ thuật Thiết kế kỹ thuật phơng án đợc chọn Bản vẽ thiết kế [...]... tải và môđun biến dạng của nền đất Rnc = 3R0 (R0- Sức chịu tải khi cha gia cố ) Eonc = 3E0 (E0- Mô đun biến dạng của nền cha gia cố)] Tóm lại: Trình tự thiết kế móng trên nền gia cố nén chặt bằng cọc cát nh sau: Trình tự thiết kế cọc cát Tài liệu - Công trình - Địa chất - Các tiêu chuẩn Chọn phơng án móng trên nền cọc cát Các đặc trng móng và nền cọc cát hm Chọn các đặc trng móng và nền áp lực dới móng. .. 100mm + Lớp bảo vệ cốt đáy: 5,0cm + Kích thớc đáy móng 1,5 x2,0m - Hãy vẽ chi tiết cấu tạo móng http://www.ebook.edu.vn - 27 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng I.4- Móng mềm I.4.1.Khỏi nim, phõn loi: - Các móng có độ cứng hữu hạn dới tác dụng của tải trọng biến dạng móng đáng kể ứng suất dới đáy móng khác tuyến tính Khi độ cứng của móng đối với đất ( ) Noi 3 2 E0 l 2 > 1 hay t =... kiện địa chất và bề rộng móng dự kiến http://www.ebook.edu.vn - 35 - Ts .nguyễn đình tiến - Bề dày lớp đệm hđ 30cm Các bớc tiếp theo giống nh đã nói ở phần đệm Chú ý: Sau khi thiết kế cọc cát khảo sát nền đã gia cố (ví dụ xuyên, bàn nén ) điều chỉnh lại thiết kế Kinh nghiệm ở Thái lan cho thấy cọc cát làm tăng sức chịu tải của nền lên 2-5 lần và biến dạng giảm từ 3-5 lần [Trong Đồ án Nền móng không... http://www.ebook.edu.vn - 13 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng Cấu tạo móng băng dới tờng Cấu tạo Móng băng dới hng cột a-bng giao nhau Bng di hng ct b- bng n c- tit din Thộp t theo yờu cu i vi dm liờn tc nờn gi l múng dm (giao nhau) http://www.ebook.edu.vn - 14 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng Cấu tạo móng bè, hộp, vỏ Mt s dng múng hp Ct thộp trong bn múng cu to theo... toỏn: Giả thiết: độ võng của móng độ lún của nền S và bỏ qua Q0 Ví dụ: Tại M: z x = Sx Phơng trình độ võng trục móng ( dầm, bản ) Z = f1 (p0) Mô hình nền S = f2(p0) (Quan hệ ứng suất biến dạng của nền) - Có nhiều mô hình nền, chú ý nhất tới mô hình nền tuyến tính, với hai mô hình nền thông dụng: Mụ hỡnh nn Winkler, mụ hỡnh bỏn khụng gian bin dng tuyn tớnh 1.4.2 Mô hình nền Winkler http://www.ebook.edu.vn... có) - Khe lún (nếu có) Bớc 11: Bản vẽ, bao gồm: - Mặt bằng móng nông - Các chi tiết móng nông - Thống kê vật liệu - Các ghi chú cần thiết http://www.ebook.edu.vn - 21 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng I.3.Các loại móng tính theo nguyên lý móng cứng I.3.1- Móng khe lún: - Tải trọng tính toán tại đáy móng: M = M0 + M(N0) eo M(N0) = N0 e0 No - Có hai trờng hợp xẩy ra: + P0min > 0 tính... N0=30 T, M0=2,5 Tm, Q0=0,5 T -Móng: + Mác bêtông 250 http://www.ebook.edu.vn - 26 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng + b x h = 2 x 0,4m, chiều dài L = 20m + Cốt thép (Fa) gồm 1012/m, Ra = 27000T/m2 + Lớp bảo vệ cốt thép dáy móng 5cm 4) - Xác định chiều cao và cốt thép hợp lý cho móng đơn dới cột (20x20cm), chịu tải N0 = 60 T/m, M0 = 8 Tm/m, Q0 = 3 T/m Biết: + Móng chôn sâu 1,5m + Mác bêtôn... bxl 2- Biến dạng S Sgh Bớc 8 Kiểm tra chiều cao móng và Fa Tính toán cờng độ vật liệu móng do tải trọng công trình và p0 gây ra và điều kiện kinh tế về h, Fa Bớc 9 Các kiểm tra khác Bớc 10 Cấu tạo và Bản vẽ http://www.ebook.edu.vn Vídụ: trợt ngang, lật, cố kết chậm - 16 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng - Múng cng l múng cú cng ln di tỏc dng ca ti trng cụng trỡnh múng bin dng nh cú... T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng - Yờu cu cu to chung i vi múng BTCT: + + + + Bờ tụng 150# ( thng 200#) Thộp thng dựng thộp gai, kộo thng, ai dựng ct trn Lút: bờ tụng gch v, bờ tụng nghốo (100# ) dy 50mm Lp bo v 30 mm (cú lp lút) Cấu tạo móng đơn bcột lneo (thuờng >=15d) Múng n di ct tr (xem 147 - 149 BTCT II ) B 200 >B/10 >3cm L http://www.ebook.edu.vn - 13 - T.S Nguyễn đình tiến. .. chuyn v, phn lc cu nn ti v trớ ang xột chớnh l bin dng, phn lc ca lũ so ti v trớ ú P=kxS z - 28 - T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất nền móng Tính toán móng loại dầm, bản trên nền Winkler Hệ phơng trình vi phân cơ bản đối với móng loại dầm: d 4 (EJ.z) = q bp 4 dx px = C.z = C.x p- áp lực dới đáy móng (T/m2) - Gii bi toỏn múng trờn nn Winkler theo hai hng sau: 4q d4z b.C + 4z() = với = 4 x a Phơng . b¨ng d−íi hμng cét a-băng giao nhau b- băng đơn c- tiết diện Băng dưới hàng cột Thép đặt theo yêu cầu đối với dầm liên tục nên gọi là móng dầm (giao nhau) T.S. NguyÔn ®×nh. không lớn nhưng có thể giải quyết bằng cách giảm tải công trình trên diện tích móng lớn (băng giao nhau, bè) I.1 - Ph©n lo¹i vμ c¸c yªu cÇu cÊu t¹o mãng. - Phân loại (xem trang 2) - Cấu tạo. cấu tạo theo các yêu cầu đối với bản ngàm, kê, còn trong sườn theo nguyên tắc dạng dầm đơn hay giao nhau. CẤU TẠO GIẰNG MÓNG: + Thường cấu tạo nhằm tăng độ cứng công trình, giảm chênh lún kết