Bài giảng nền móng công trình

I - Định nghĩa về TTGH 11 TTGH là Trạng thái mà tại đó công trình không còn đảm bảo được điều kiện làm việc bình thường theo yêu cầu thiết kế trong quá trình thi công, sử dụng, sửa chữa

Cơ học : Nền móng

 5 chương:

Chương 1: Một số khái niệm cơ bản về nền móng (6 tiết) Chương 2: Móng nông trên nền thiên nhiên.(11 tiết)

Chương 3: Tính toán móng mềm (7 tiết)

Chương 4: Xây dựng công trình trên nền đất yếu (8 tiết) Chương 5: Móng cọc (13 tiết)

Bài tập và đồ án kết hợp tiết trên lớp lý thuyết, bao gồm 3

1.1: Khái niệm về nền và móng

1.2: Tính nền móng theo trạng thái giới hạn

1.3: Các tài liệu cần thiết để tính toán nền móng

theo TTGH

1.4: Đề xuất – so sánh, lựa chọn phương án nền

Bài 1.1 - Khái niệm Nền và Móng

3

I Định nghĩa

- Móng: là bộ phận phía dưới của

công trình, có tác dụng truyền và phân

bố tải trọng từ công trình lên mặt nền

- Nền: là phạm vi đất đá phía dưới

móng chịu tác dụng trực tiếp tải trọng

công trình truyền lên thông qua móng

Đặc điểm của nền:

• Có trạng thái ứng suất biến dạng

thay đổi khi xây dựng công trình

• Đối với c/trình thuỷ lợi, phải kể đến

phạm vi ảnh hưởng của dòng thấm

Nền

Móng

Kết cấu phần trên

Nền Móng

Kết cấu phần trên

5

Nền

Móng

Kết cấu phần trên

Quan hệ giữa ba bộ phận công trình:

Nền – móng – kết cấu phần trên: Cùng làm việc và chịu

ảnh hưởng lẫn nhau

- Khi xử lý một trong ba bộ phận sẽ ảnh hưởng trực tiếp

đến sức chịu tải của nền

dễ dàng tạo các cấu kiện lắp ghép, tốn ít vật liệu

II Phân loại móng và phạm vi áp dụng

- Tùy khả năng chịu uốn của vật liệu móng:

* Móng cứng (móng gạch, đá xây)

2- Theo phương pháp thi công đặt móng:

7

* M nông:

• Định nghĩa: chiều sâu chôn móng hm < 6m Khi thi công đào toàn bộ hố móng; Khi tính toán bỏ qua sự làm việc của đất từ đáy móng trở lên (bỏ qua sức chống cắt)

• Điều kiện áp dụng: Tải trọng không lớn, mực nước ngầm

quá cao, điều kiện thoát nước tốn kém

• Theo kích thước móng chia ra: M.đơn, M.băng, M.bản

* M sâu:

• Khi thi công đào một phần hoặc không đào hố móng mà dùng biện pháp thi công đặc biệt để hạ móng tới độ sâu thiết kế Chiều sâu chôn móng thường rất lớn, trên 10m

• Khi tính toán cần kể đến sự làm việc của đất trên cao trình đáy móng

3- Theo tính chất chịu tải trọng:

III Phân loại nền

2 loại nền

* Nền thiên nhiên

* Nền nhân tạo: Nền được

xử lý cải thiện tính chất trước khi xây dựng

Bài 1.2

Khái niệm tính toán Nền Móng theo trạng thái giới hạn (TTGH)

I - Định nghĩa về TTGH

11

TTGH là Trạng thái mà tại đó công trình không còn đảm bảo được điều kiện làm việc bình thường theo yêu cầu thiết kế trong quá trình thi công, sử dụng, sửa chữa

Ví dụ: sự cố độ lún không đều của các mố cầu giao thông,

Do nguyên nhân chủ yếu là sự tồn tại của lớp than bùn ở

dưới mố phải cầu có tính nén lún rất lớn, khi khảo sát không phát hiện được

II Khái niệm về tính Nền Móng theo TTGH

• Tính độ lún S, chênh lệch lún ∆S hoặc chuyển dịch ngang U

Chú ý: Áp dụng lý thuyết đàn hồi để tính toán nên cần khống chế nền làm việc trong g.đoạn biến dạng tuyến tính

• Xác định các trị số giới hạn về độ lún: Sgh, ∆Sgh, Ugh

• Kiểm tra điều kiện: S≤ Sgh ; ∆S ≤ ∆Sgh ; U ≤ Ugh

Vận dụng: Công trình đặt trên nền đất, chịu tác dụng chủ

yếu của các lực thẳng đứng thường xuyên

Mục đích: Đảm bảo SCT của nền để nền làm việc bình

thường (không bị trượt, lật)

Nội dung:

• Tính tải trọng gây trượt: N

• Tính tải trọng chống trượt: R

• Kiểm tra điều kiện công trình không bị trượt: N < R

• Để xét đến mọi yếu tố bất lợi, đưa vào ba hệ số (TCVN

m N

n

n

2- Tính Nền theo TTGH thứ nhất (TTGH-1)

Vận dụng : Tính toán theo TTGH-1 với công trình đặt trên

mái dốc hoặc đặt trên nền đá Công trình thường xuyên chịu tác dụng của lực ngang lớn

15

TTGH, tuy nhiên không cần thiết phải tính cho cả hai trạng thái giới hạn

Ví dụ: Khi kiểm tra nền theo TTGH-2, thì cần giả thiết đất

nền làm việc trong “giai đoạn biến dạng tuyến tính” Như

vậy, điều kiện về cường độ (TTGH-1) được đảm bảo

1- Tải trọng:

a) Phân loại theo trị số tải trọng:

- Tải trọng tiêu chuẩn (N tc): là trị số tải trọng lớn nhất theo tiêu chuẩn thiết kế quy định để không gây hư hỏng cho công trình trong quá trình làm việc

- Tải trọng tính toán (N tt): là các trị số tải trọng có xét đến

sự sai khác so với tải trọng tiêu chuẩn nhưng thiên về bất lợi cho công trình Ntt = n.Ntc

III Các loại tải trọng & tổ hợp tải trọng

n = 1,1 với trọng lượng bản thân các loại vật liệu

n = 1,2 với các lớp đất đắp và trọng lượng các thiết bị kỹ thuật

n = 1,3 với các thiết bị vận chuyển

b) Theo thời gian tác dụng:

* Tải trọng thường xuyên: Luôn có trong quá trình thi công

và sử dụng (trọng lượng bản thân c/trình, áp lực đất, nước )

* Tải trọng tạm thời: Có thể có mặt trong những giai đoạn xây dựng và sử dụng riêng biệt

- Tải trọng tạm thời dài hạn: trọng lượng các thiết bị như máy bơm, máy phát điện )

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn: các t/bị thi công, sửa chữa như cần cẩu, cần trục vận chuyển

- Tải trọng đặc biệt: có thể hoặc không xảy ra khi sử dụng như động đất, mực nước lũ kiểm tra, khi có sự cố công trình

17

c) Theo phương thức tác dụng:

* Tải trọng t.dụng tĩnh: trọng lượng bản thân, áp lực đất, nước

* Tải trọng tác dụng động: các động cơ, áp lực sóng, gió

Loại tải trọng Cơ bản Đặc biệt Phụ

Tổ hợp Tải trọng

- Trong thiết kế phân ra 3 Tổ Hợp Tải Trọng:

3 - Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật

 Việc sử dụng các tổ hợp tải trọng kết hợp với hệ số tổ

hợp tải trọng n c khác nhau sẽ giảm được kinh phí mà vẫn đảm bảo công trình làm việc bình thường

 Việc chia tải trọng theo trị số Ntc và Ntt có ý nghĩa rất lớn:

− Khi tính theo TTGH-I phải kiểm tra với các tổ hợp phụ và tổ hợp đặc biệt và sử dụng tải trọng tính toán (Ntt)

− Khi tính toán nền móng theo TTGH-II (về biến dạng) kiểm tra với THTT cơ bản và sử dụng tải trọng tiêu chuẩn (Ntc)

19

1- Giá trị riêng (Ai): là kết quả TN của từng mẫu ở một vị trí nào đó của một lớp đất (chỉ tiêu vật lý, hoặc đặc trưng cơ học)

3- Giá trị tính toán (Att): là trị số của một chỉ tiêu vật lý hoặc đặc trưng cơ học nào đó của một lớp đất, được dùng trong tính toán nền móng như một hằng số :

kđ - là hệ số an toàn đối với đất;

Xác định Kđ theo những đặc trưng của tập hợp thống kê

(được quy định trong mỗi tiêu chuẩn thiết kế các công trình riêng biệt, thí dụ: TCVN 4253-86)

đ

tc

k A

21

Chú Ý: Để đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật thì việc

lựa chọn giá trị tải trọng, THTT và chỉ tiêu đất

nền phải phù hợp với việc tính toán theo TTGH:

• Tính theo TTGH-1: Sử dụng tổ hợp tải trọng đặc

biệt, trị số Ntt , Att

• Tính theo TTGH-2: Sử dụng tổ hợp tải trọng cơ bản,

trị số Ntc , Atc

Bài 1.3

Các tài liệu cần thiết để tính toán Nền Móng theo TTGH

23

1- Tài liệu địa chất thuỷ văn:

- Mực nước ngầm, mức độ ổn định hoặc dao động của nước ngầm, có chứa tầng áp lực hay không

- Tính chất hoá lý, nồng độ pH của nước ngầm

- Mực nước thượng lưu, hạ lưu và chênh lệch giữa thượng - hạ lưu công trình

2- Tài liệu địa chất công trình:

- Bản đồ địa hình địa mạo khu vực xây dựng công trình

- Các tài liệu địa chất: các mặt cắt địa chất, bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất

1- Tài liệu về công trình:

- Bản vẽ mặt bằng, các mặt cắt ngang, dọc công trình

- Đặc điểm riên biệt của công trình (tầng hầm, công sự,…)

- Tầm quan trọng của công trình về mặt kinh tế và xã hội

2- Tài liệu về tải trọng:

- Trọng lượng bản thân công trình Trọng lượng người ở, hội

họp; trọng lượng của các thiết bị khi thi công, sử dụng

- Áp lực đất - nước tĩnh ở phía thượng, hạ lưu công trình

- Áp lực sóng, áp lực gió, lực hãm của các động cơ và của

các phương tiện vận chuyển

- Lực động đất, lực do sự cố - hư hỏng gây ra

25

II.Tài liệu về Công trình và Tải trọng

III Một số tài liệu cần thiết khác

sự tác động của các công trình lân cận, của môi trường xung quanh, nên cần có:

- Cần có tài liệu quy hoạch tổng thể toàn vùng

- Phân tích những tài liệu của những công trình đã và đang xây dựng

- Tìm hiểu tài liệu những công trình dự kiến sẽ xây dựng

để dự đoán những khả năng ảnh hưởng

Bài 1.4

Đề xuất, So sánh Lựa chọn phương án NM

27

1- Chiều sâu đặt móng (Hm):

Nguyên tắc: Chọn chiều sâu Hm để móng được đặt lên lớp

đất tốt và tương đối dày

Ngoài ra việc chọn sâu Hm còn tuỳ thuộc vào mực nước

ngầm, đặc điểm cấu tạo của công trình, khả năng thi công móng và ảnh hưởng những công trình lân cận…

Vật liệu

• Đặc điểm ĐCCT, ĐCTV

• Khả năng cung cấp vật liệu

• Kết cấu bên trên

I Lựa chọn những nhân tố chủ yếu về móng

Phương án nền móng tối ưu nhất: sơ bộ là phương án

Móng cọc

Kích thước

Hình dáng

Xử lý nền

Không

xử lý

Vật liệu