Tập bài giảng đầy đủ chi tiết của Bộ môn cơ đất nền móng đại học xây dựng biên soạn, gồm đầy đủ các chương mục, các công tác trong quá trình thiết kế thi công mà mọi người gặp phải, tài liệu rất có giá trị,
chơng i số vấn đề $.I Khái niệm chung: 1.1 Định nghĩa: + Móng: Bộ phận kéo dài xuống công trình (CT) nằm ngầm dới đất Nhiệm vụ nhận tải từ CT truyền xuống đất nền( ĐN) Khả vật liệu CT >> khả ĐN: (thờng 100-150 lần) nên móng có kích thớc mở rộng thêm Cấu tạo: Gờ móng tác dụng: Đề phòng sai lệch thi công Để thi công phần Để tiết kiệm vật liệu cấu tạo bậc móng + Nền: Vùng đất dới đáy móng chịu tác dụng trực tiếp tải trọng CT + Nếu CT đặt lớp đất đá tự nhiên gọi tự nhiên + Nếu xây dựng ngời ta dùng biện pháp nhằm làm tốt tính xây dựng nh: thay đất (làm đệm), trụ vật liệu rời, giếng cát+nén trớc, điện thấm, hạ mực nớc ngầm gọi nhân tạo 1.2 ý nghĩa công tác móng: Thiết kế Nền móng phức tạp: nhiều yếu tố: Đặc điểm công trình Nền móng công trình bên cạnh ĐCCT ĐCTV + Nền đất đa dạng nên có nhiều phơng án móng + Ngời thiết kế phải lựa chọn đợc phơng án đảm bảo: Đ/k kinh tế, kỹ thuật + Theo tổng kết: Giá thành móng chiếm khoảng 20-30% Trờng hợp đặc biệt đến 50-60% + Kinh nghiệm thực tế cho thấy phần nhiều công trình h hỏng việc giải cha tốt vấn đề móng Từ tợng nứt tờng giảm tuổi thọ CT Lún nhiều, nghiêng cản trở sử dụng Công trình sụp đổ + Sửa chữa Khó nhiều so với xây CT phải ngừng làm việc, thời gian thi công kéo dài Tóm lại nội dung cần: + Nghiên cứu nguyên lý phơng pháp tính toán với loại móng + Nghiên cứu cách bảo vệ móng môi trờng phức tạp + Nghiên cứu biện pháp xử lý đất yếu, phức tạp Để: + Đảm bảo làm việc bình thờng CT sử dụng + Bảo đảm cờng độ phận toàn CT + Bảo đảm thời gian xây dựng CT ngắn nhất, giá thành rẻ Để thoả mãn đợc yêu cầu cần phải làm chặt chẽ từ khâu: Kh/sát; Thiết kế; Thi công sử dụng CT Kh/s: Lựa chọn phơng pháp kh/sát phù hợp với loại đất, tăng cờng thí nghiệm trờng Th/kế: Trên sở tìm hiểu ĐCCT, ĐCTV, Đặc điểm CT đề xuất phơng án móng hợp lý tính toán xác Th/công: Biện pháp tốt để hạn chế cao phá vỡ kết cấu đất ảnh hởng đến CT lân cận $.2 Phân loại móng phạm vi áp dụng: Phân loại dựa theo: Phơng pháp thi công: + Móng nông: Đào toàn hố móng trớc xây móng Có thể xem: H/D < 6; H < 3m Móng nông + Móng sâu: Không cần đào đào phần dùng cách đa móng xuống độ sâu th/kế 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, giải, bản, khối Độ cứng kết cấu: Cứng, Mềm 1.Móng Nông: ( Với tải nhỏ) 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 nơi đất yếu, cấu tạo công trình nh: Bể, Kho chứa 2.Móng sâu: ( Tải lớn - Đất tốt sâu) a, Móng giếng chìm: Hình dáng cách hạ tơng tự nh hạ giếng nớc Dùng cho móng mố trụ cầu, phòng ngầm kỹ thuật Hiện nay, chủ yếu việc thi công giếng chìm khó khăn mà dạng cọc khác hoàn toàn thay thể đợc cho tải lớn nên móng giếng chìm đợc sử dụng b, Móng cọc: Gồm cọc riêng rẽ đa xuống đất nối lại đài cọc Sử dụng rộng rãi $.3 Khái niệm tính toán móng theo Trạng thái giới hạn: 3.1 Khái niệm trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn: Là ngỡng cuối để công trình ngời sử dụng công trình chấp nhận mà cố cho toàn CT hay vài phận CT toàn vẹn lẫn việc sử dụng, khai thác bình thờng Chia ra: nhóm: Nhóm trạng thái giới hạn cờng độ ổn định ( TTGH I) Nhóm trạng thái giới hạn khai thác sử dụng CT cách bình thờng (TTGH II) 3.2 Tính toán móng theo TTGH: Trạng thái ứ/s B/d đất thân móng liên quan chặt chẽ đến CT bên Nên việc tính toán thờng hớng tới áp dụng quan hệ tổng thể N-M-CT Tuy vậy, để tiện cho việc trình bày nội dung vấn đề, ta chấp nhận xem xét riêng trờng hợp tính toán rời rạc hoá Nội dung: T/toán theo TTGH thứ (Theo cờng độ ổn định) F N F S Trong đó: N: Tải trọng tác động từ CT lên đất F: Khả chịu tải dất theo phơng tác dụng N Fs: Hệ số an toàn tơng ứng Thông thờng: * Tải lên gồm: Tải trọng theo phơng đứng Tải theo phơng ngang gây trợt phẳng theo đáy móng Mô men gây trợt sâu mô men gây lật * Khả chịu tải tơng ứng: Là sức chịu tải giới hạn đất nền: Pgh Khả chống trợt phẳng: Tgh Mô men chống trợt, Mô men chống lật: Mgh Các giá trị cụ thể N F tơng ứng đợc xác định cho trờng hợp tính toán thiết kế riêng với hệ số an toàn thích hợp Cụ thể: tb R Về cờng độ: ; max 1.2 R ; ng Rng Trong đó: tb ; max ứng xuất trung bình ứng xuất lớn đáy móng R Sức chịu tải theo phơng đứng đất ng ứng xuất lớn theo phơng ngang mặt bên móng Rng Sức chịu tải theo phơng ngang Về ổn định trợt: K tr = Tgi Tt [ Kt ] Trong đó: Kt - Hệ số ổn định trợt Tt - Tổng lực trợt Tgi - Tổng lực giữ [ Kt] Hệ số ổn định trợt cho phép Nhà nớc quy định Về ổn định lật: Kl = Trong đó: M gi Ml [ Kl ] Kl - Hệ số ổn định lật Mgi - Mô men giữ Ml - Mô men lật [Kl] - Hệ số ổn định lật cho phép Nhà nớc quy định T/toán theo TTGH thứ hai: ( Theo Biến dạng) Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến trạng thái giới hạn biến dạng chuyển vị vợt phạm vi chấp nhận đợc Vậy việc tính toán theo TTGH II hạn chế độ lún, độ lún lệch độ nghiêng (hay chuyển vị ngang) móng để đảm bảo cho công trình không bị phá hỏng đảm bảo làm việc bình thờng S Sgh S Sgh Trong đó: S; S Độ lún độ lún lệch móng Sgh ; Sgh Độ lún giới hạn; Độ lún lệch giới hạn Giá trị chủ đầu t nêu với tiêu chuẩn xây dựng tơng ứng 3.3 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng: Gồm 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 phơng chiều) Trọng lợng thân, áp lực đất, đất đắp Thuộc tải tác dụng dài hạn Hệ số vợt tải trọng lợng thân biến đổi từ 1.05 đến 1.3 theo TCVN 2737 - 95 Tải trọng tạm thời: ( Hoạt tải) Tải thay đổi vị trí, độ lớn 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 loại tải trọng đợc quy định TCVN 2737-95 " Tải trọng tác động" Nội lực dùng để tính toán Sẽ tổng đại số nội lực lớn hoạt tải tĩnh tải Việc xắp xếp vị trí hoạt tải để tìm giá trị lớn gọi tổ hợp tải trọng Theo TCVN 2737 -95 Phải phân biệt: + Tổ hợp tải trọng bản: Gồm thờng xuyên + tạm thời ngắn hạn dài hạn + Tổ hợp tải trọng đặc biệt: Thờng xuyên, dài hạn, ngắn hạn tải trọng đặc biệt ( Động đất tải trọng dùng để tính khả chống cháy kết cấu ) Khi tính toán ta dùng hệ số tổ hợp để xét đến khả tác dụng không đồng thời loại tải trọng ngắn hạn Tải trọng tiêu chuẩn đợc xác định theo thông số vẽ thiết kế theo lý lịch thiết bị Tải trọng tính toán tải trọng xét đến sai khác trình thi công, chế tạo khai thác không nh thiết kế mà sai khác gây nguy hiểm cho công trình Khi tính theo TTGH - Biến dạng - Do trình biến dạng đất diễn lâu nên tải trọng tác dụng lâu dài có ý nghĩa tính toán Khi tính theo TTGH 1- Xác định cờng độ ổn định Bởi điều quan trọng thời gian tác dụng tải trọng mà trị số đủ lớn để làm cho ổn định Do đó: Khi tính toán theo TTGH2 ngời ta dùng tải trọng tiêu chuẩn với tổ hợp Còn tính theo TTGH1 ta dùng tải trọng tính toán với tổ hợp đặc biệt $4 Các tài liệu cần thiết cho thiết kế móng: Tài liệu địa chất công trình địa chất thuỷ văn: *Các vẽ mặt bằng: + Bản đồ địa hình, vẽ san + Mặt vị trí: Thể công trình lân cận, + Công trình ngầm: cáp điện, ống cấp thoát nớc, cáp thông tin *Các tài liệu ĐCCT; ĐCTV: Tổng hợp số liệu ĐCCT; ĐCTV phân tích sử lý số liệu để đánh giá đợc tính chất đất đa vào tính toán Đây tài liệu quan trọng nhất: Theo TCVN 4419: 1987 Kh/sát cho xây dựng TCXD 160: 1987 Khảo sát địa kỹ thuật phục vụ cho thiết kế thi công móng cọc + Khoảng cách hố thăm dò 10m 20m 100m tuỳ thuộc mức độ phức tạp địa chất + Chiều sâu khoan thăm dò cần thiết: 5m 30m 60m : Tải Công trình, loại công trình, mức độ phức tạp điều kiện địa chất Thông thờng: Móng băng hks > b b: Bề rộng móng băng Móng bè: hks > B B: Bề rộng nhà Móng cọc: hks > 5m dới mũi cọc + Nghiên cứu t/chất đất phòng: Nội dung: + Xác định tiêu nh sau: Thành phần hạt, Dung trọng, Độ ẩm, Giới hạn nhão, Giới hạn dẻo, Hệ số rỗng, E,k,c, Hàm lợng hữu đất, độ tan rã, độ trơng nở, góc mái thiên nhiên đất + Thí nghiệm trờng bao gồm: Thí nghiệm bàn nén, phơng pháp xuyên: Xuyên tĩnh, Xuyên động, Xuyên tiêu chuẩn, Cắt cánh + Quan sát mực nớc ngầm trờng: Để đánh giá khả thấm, mức độ xâm thực nớc đến công tác thi công móng cần phải ý đến cách chọn tiêu đất: Chỉ tiêu cục (chỉ tiêu riêng) 3loại: Chỉ tiêu chung (chỉ tiêu tiêu chuẩn) Chỉ tiêu tính toán Chỉ cục bộ: trị số đặc trng học vật lý đất xác định theo riêng mẫu thí nghiệm tức cho điểm đó) Chỉ tiêu chung: Là trị số đặc trng học, vật lý lớp đất Thờng lấy giá trị trung bình số giá trị cục Chỉ tiêu tính toán: trị số đặc trng học, vật lý lớp đất dùng thiết móng có xét đến thay đổi tính chất đất trình thi công sử dụng CT Có hai phơng pháp hay dùng để xác định 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 mẫu cho đơn nguyên địa chất dùng đợc phơng pháp thống kê toán học để xử lý tiêu Tham khảo TTMN) Tài liệu CT: Đặc điểm công trình: mặt , dây chuyền công nghệ Bản vẽ kết cấu + tải trọng Móng công trình lân cận Vật liệu xây dựng, máy móc thiết bị thi công: Tận dụng vật liệu thiết bị thi công nơi xây dựng công trình để giảm giá thành $5 Đề xuất, so sánh chọn phơng án móng: Khi thiết kế móng cần phải đề vài phơng án để chọn lựa, phơng án tối u dựa vào: Chỉ tiêu kinh tế Chỉ tiêu kỹ thuật Chỉ tiêu thi công Thờng có mâu thuẫn nội yêu cầu trên, nhiệm vụ thiết kế phải thống đợc mâu thuẫn để lựa chọn phơng án tốt Phơng án thiết kế móng là: Đề xuất hm Loại móng Hình dạng Kích thớc Vật liệu Chọn chiều sâu chôn móng: Là khâu quan trọng, phụ thuộc yếu tố: + Điều kiện ĐCCT ĐCTV + Trị số đặc tính tải trọng, tải lớn chịu lực phức tạp chiều sâu chôn móng phải lớn, tải trọng động thờng dùng móng sâu + Các đặc điểm cấu tạo CT: nhà có tầng hầm nên đáy móng phải đặt sâu, thực tế tính toán không cần + Điều kiện khả thi công Sau phân tích đặc điểm CT đợc thiết kế, xác định tải trọng tác dụng xuống móng, đánh giá điều kiện ĐCCT; ĐCTV ta tiến hành chọn loại móng + Sơ đồ 1: Trờng hợp gồm toàn đất tốt: Ta dùng móng đơn, băng, tải lớn dùng băng giao nhau, bè dới nhà khung tờng chịu lực Trong trờng hợp chiều sâu chôn móng chủ yếu tính toán định, h m không < 0.5m để đảm bảo lớp đất đặt lực có kết cấu nguyên dạng không bị phá hoại nguyên nhân bên 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 gồm toàn đất yếu: Sức chịu tải nhỏ, khả biến dạng lớn, không đủ tiếp thu tải CT Trong trờng hợp chiều sâu chôn móng phụ thuộc vào biện pháp xử lý nh: Đệm cát, cọc tre, cọc cát, cọc BTCT gia cố phơng pháp hoá lý + Sơ đồ 3: Trên lớp đất yếu có chiều dày h1 bên dới lớp đất tốt Xảy trờng hợp: Trờng hợp 1: h1 nhỏ: đào bỏ đặt móng lên lớp tốt, chôn móng vào lớp tốt 10-50cm quay sơ đồ a Trờng hợp 2: h2 dày đặt trực tiếp lên lớp đất tốt dới không kinh tế dùng móng băng, móng băng có giằng, móng bè độ sâu khác giảm đợc lún chênh lún quay sơ đồ b,c Trờng hợp 3: Nếu lớp đất yếu bên có chiều dày lớn, không đặt đợc móng lên lớp đất yếu Dùng móng cọc, đệm cát phơng pháp nhân tạo khác quay d,e,g (hình dới) + Sơ đồ 4: Lớp đất yếu có chiều dày h2 dới lớp đất tốt Việc xử lý móng phụ thuộc chiều dày h1,h2: Nếu h1 lớn nên tận dụng lớp nhng phải đảm bảo độ lún nh sức chịu tảI mặt lớp đất yếu a h1 nhỏ không đạt đợc lên lớp Dùng biện pháp xử lý b,c,d,e ĐCTV: Nếu móng đặt vùng mực nớc ngầm lên xuống theo mùa móng bị biến dạng lớn độ ẩm thay đổi, dới móng cát nhỏ lên xuống mực nớc làm trôi cát cố gắng trờng hợp nên tận dụng đặt móng mực nớc ngầm Xét đến CT bên cạnh: Để tránh ảnh hởng tác dụng hai móng cạnh có chiều sâu chôn móng khác nhau, thiết kế yêu cầu phải bảo đảm đ/kiện sau: So sánh chọn phơng án móng: Cần phải chọn đợc ph/án tốt kinh tế lẫn kỹ thuật + Với nhiệm vụ thiết kế cho ta đề nhiều phơng án, phơng án khác nh: Móng nông thiên nhiên Móng nông gia cố Móng cọc + Trong 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 kinh nghiệm thiết kế ta gạt bỏ ph/án bất hợp lý để lại vài ph/án tính toán so sánh * Khi tính toán sơ ngời ta thờng dựa vào tiêu kinh tế để định * Khi định thức tiêu kinh tế dựa vào điều kiện kỹ thuật, điều kiện thi công yêu cầu thời gian thi công Sơ đồ: Trình tự thiết kế móng nói chung chơng ii móng nông thiên nhiên 10 Sau BT đông cứng đợc khoảng 50% cờng độ hút nớc hố móng phá bỏ mặt bên khoảng chừng 10-15cm chất lợng xấu chơng iV xây dựng công trình đất yếu $.1 Khái niệm chung: + Nền đất yếu: Đây khái niệm tơng đối Vì: : Trạng thái vật lý đất Tơng quan giũa khả đất tải trọng CT (Công trình) yếu với CT nhng tốt với CT khác Thờng đất: Có khả chịu lực: 0.5 1.0 kg/cm2, Có tính nén lún mạnh Đất yếu hầu nh: Bão hoà, hệ số rỗng e lớn (e>1); Mô duyn tổng biến dạng bé ( E 50 kg/cm2); Trị số sức chống cắt c; nhỏ: = 4-8o c = 0.05 0.1 kg/cm2 Bao gồm: Sét mềm, loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc, than bùn Việc xây dựng CT đất yếu cần thiết phải nghiên cứu xử lý phận CT: KCCT (Kết cấu công trình), Móng, Nền $.2 Các biện pháp KCCT: KCCT bị phá hỏng toàn phận do: đ/k biến dạng không đợc thoả mãn áp lực tác dụng lên mặt lớn Nhằm mục đích: Giảm áp lực lên móng Tăng khả chịu lực KCCT Ta dùng biện pháp: Dùng VL(Vật liệu) nhẹ; KC nhẹ Làm tăng độ mềm CT Tăng cờng độ cho KC 1.Dùng VL nhẹ KC nhẹ: 51 Để giảm trọng lợng KCCT Lu ý: Những CT thờng xuyên chịu tải trọng ngang lớn lúc phải có biện pháp để đảm bảo tính ổn định trợt 2.Tăng độ mềm CT: Làm mềm CT (kể móng) khử đợc ứ/s phụ thêm phát sinh KC lún không đều: Bằng cách: Cắt phận cứng CT thành nhiều phần tách biệt khe lún Dùng KC tĩnh định Khe lún: + Là biện pháp KC có hiệu xây dựng CT có tải khác có tính nén lớn không + Cần đợc bố trí để đảm bảo phận CT có khả làm việc độc lập, có đủ cờng độ độ cứng chịu uốn, không gây vết nứt biến dạng lớn không Vị trí khe lún: Tại: Dựa vào phân bố lớp đất Hình thức KC + Chiều dày lớp đất thay đổi đột biến tính nén đất khác lớn + Khi đất đồng bố trí chỗ thay đổi lớn chiều cao, chênh lệch đáng kể tải trọng + Nếu CT có hình dạng phức tạp bố trí chỗ có thay đổi kích thớc hình học 52 Chiều rộng khe lún: : Tính chất biến dạng CT Sự phân bố lớp đất yếu Trờng hợp a: Khe lún nên cấu tạo hẹp vào khoảng 1cm Trờng hợp b: Khe lún lấy lớn khoảng 3-5cm Chiều rộng tối thiểu để phận tách không tựa lên nhau: = kh (tgph - tgtr) h chiều cao khe lún ph; tr góc nghiêng CT bên phải bên trái khe lún k: Hệ số xét đến tính chất không đồng đất, lấy: 1,3 ữ 1,5 Dùng KC tĩnh định: 53 Bằng cách thay mối nối cứng khớp gối tựa khử đợc ứng xuất phụ thêm phát sinh Tuy nhiên làm CT nặng thêm Tăng thêm cờng độ cho KC: Mục đích: Để phận đủ sức chịu thêm ứng lực sinh lún không Tăng thêm cờng độ độ cứng không gian cho KC Bằng cách: Bố trí giằng liên tục gạch cốt thép BTCT dọc theo tờng chịu lực dọc theo móng Xác định vị trí giằng Thiết kế giằng: Xác định lợng cốt thép Tuỳ CT bị uốn cong xuống lên mà giằng bố trí phía dới phía tờng Khi cốt thép bố trí hàng chiều dày giằng 7,5cm Khi cốt thép bố trí hàng chiều dày giằng > 150cm Thép : (6-12mm) $.3 Các biện pháp Móng: Thay đổi chiều sâu chôn móng: 54 Chiều sâu chôn móng tăng Sức chịu tải tăng lên Cơ đất 2.Thay đổi kích thớc móng: Nếu dới đế móng lớp đất yếu có chiều dày thay đổi, để đảm bảo độ lún đất điểm có giá trị nh dùng hai biện pháp sau: Cấu tạo móng theo chiều sâu khác để chiều dày vùng chịu nén lớp đất dới đế móng nh Hoặc thiết kế đế móng có chiều rộng thay đổi nhằm mục đích tạo biểu đồ phân bố ứng xuất tiếp xúc có giá trị khác điểm dới đế móng 3.Thay đổi loại móng độ cứng móng: Chọn loại móng quan trọng thể mặt chịu lực mà có ý nghĩa kinh tế lớn Dựa vào: Hình thức KC nh tính chất truyền tải trọng Sơ đồ bố trí công trình ngầm, công trình lân cận Tình hình địa chất Điều kiện xây dựng móng: (Phơng tiện thi công, thời gian xây dựng ) Có thể dùng loại móng nêu Tăng độ cứng móng làm độ chênh lệch lún KC bên nhỏ Để tăng độ cứng làm: Tăng chiều dày móng Tăng cốt thép dọc Có thể làm móng hộp độ cứng lớn mà nhẹ $.4 Các biện pháp xử lý nền: Mục đích: Làm tăng sức chịu tải Hạn chế mức độ biến dạng (đặc biệt biến dạng không đồng đều) 55 Nội dung: Làm tăng cờng độ liên kết hạt đất ( để tăng sức chịu tải) Làm tăng độ chặt ( để giảm tính nén lún tính thấm nớc) Các biện pháp: Loại học: Làm chặt đầm, chấn động, làm chặt loại cọc, phơng pháp thay đất, phơng pháp nén trớc, bệ phản áp Loại Vật lý: Phơng pháp hạ mực nớc ngầm, phơng pháp dùng giếng cát, phơng pháp điện thấm Loại hoá học: Phơng pháp keo kết xi măng, phơng pháp silicat hoá , phơng pháp điện hoá Sau gia cố đất khác nhiều so với trớc cần có đánh giá để thiết kế móng 1.Phơng pháp làm đệm: Nguyên lý: Vì ứng xuất giảm dần theo chiều sâu (với tải trọng ngoài) nên gặp lớp đất yếu ngời ta thay lớp đất khác có tính chất phù hợp đầm lu chặt ( cát trung, cát thô, cuội sỏi hay đất cấp phối đợc đầm lu lớp) Công dụng: + Lớp đệm đóng vai trò nh lớp chịu lực, tiếp thu đợc tải trọng CT truyền xuống lớp đất yếu dới + Giảm bớt độ lún toàn không đồng đều, làm tăng nhanh tốc độ cố kết lớp đệm có hệ số thấm lớn nên nơi để nớc đất yếu thoát vào + Tăng khả ổn định CT có tải trọng ngang lớp đệm sau đợc đầm chặt có lực ma sát lớn + Kích thớc chiều sâu chôn móng giảm cờng độ lớp đệm cao + Thi công đơn giản Phạm vi sử dụng: Lớp đệm dùng hiệu lớp đất yếu trạng thái bão hoà nớc chiều dày 3m A, Thiết kế Xác định kích thớc đệm: Y/cầu: + Dới tác dụng tải trọng CT đệm phải ổn định + áp lực tải trọng CT truyền lên mặt lớp đất yếu dới lớp đệm phải nhỏ cờng độ lớp + Đảm bảo độ lún nhỏ độ lún cho phép 56 * Để đảm bảo ổn định xung quanh lớp đệm cát chiều rộng lớp đệm phải có kích thớc đủ để biến dạng ngang CT gây không lớn, nằm giới hạn cho phép Theo kinh nghiệm để đảm bảo y/cầu lấy = đ ( góc ma sát đệm) = 30 ữ 45o Xác định kích thớc đệm: hđ = ? Khi có đệm cát môi trờng phức tạp nên trạng thái ứ/ xuất hoàn toàn khác với trờng hợp nêu học đất kích thớc đệm cát giới hạn Tuy nhiên để đơn giản tính toán ngời ta dùng phơng pháp gần sau: + Xem lớp đệm nh phận vận dụng quy luật phân bố ứ/xuất đất để tính toán + Xác định kích thớc đệm dựa đ/k ổn định mặt cờng độ: Để xác định Pgh ta phải tính toán trợt sâu theo phơng pháp cung trợt tròn trợt sâu theo mặt tiếp xúc đáy đệm cát đỉnh lớp đất yếu chiều dày tầng đệm cát đợc xác định dần theo yêu cầu Tuy nhiên gần làm nh sau: Giả định hđ sau kiểm tra điều kiện: Điều kiện: * Về cờng độ: Tại đáy móng: p R; pmax 1,2.R p; pmax - áp lực trung bình lớn tải trọng tính toán gây đáy móng; R Cờng độ lớp đệm R= Pgh/Fs Pgh Sức chịu tải lớp đệm cát tính gần theo công thức giáo trình Cơ đất Tại đáy lớp đệm: + Rđy = Pghđy /Fs : ứng xuất thờng xuyên trọng lợng thân đất đệm cát tác dụng lên mặt lớp đất yếu dới đáy đệm = đ ì hđ + ì hm 57 ,đ: Trọng lợng thể tích đất lớp đệm hm hđ: chiều sâu đặt móng chiều dày lớp đệm : ứng xuất tải trọng gây bề mặt lớp đất yếu tính theo giáo trình Cơ đất Để tính Pghđy ta tạo móng quy ớc với bề rộng móng khối quy ớc nh sau: b q = b +2 hđ.tg l q = l + hđ.tg lấy - góc ma sát lớp đệm ( thờng lấy 30o) * Về biến dạng: Tính lún phơng pháp cộng lún lớp ( Lu ý: Kích thớc đệm phải đồng thời thoả mãn điều kiện Nền gia cố giả định nên ta phải khảo sát lại gia cố để đánh giá gia cố có số liệu để hiệu chỉnh lại móng thiết kế sơ bộ.) B Vật liệu đệm biện pháp thi công: Tuỳ theo vật liệu đệm thiết bị đầm mà chọn biện pháp thi công cho phù hợp Tuy nhiên ngời ta thờng dùng cát to cát trung loại đầm có khả đạt đến độ chặt cao không di động dới tác dụng nớc ngầm Để tiết kiệm trộn: 70% cát vàng với 30% cát đen hay phần sỏi với phần cát vàng Khi thi công phải đảm bảo độ chặt lớn không làm phá hoại kết cấu đất thiên nhiên dới tầng đệm cát Phơng pháp lèn chặt đất cọc: Nguyên lý: Đóng vào hệ thống cọc để choán thể tích làm cho đất chặt lại Có nhiều loại cọc nhiên hay dùng cọc cát, tre, tràm Cọc cát: Đóng rung ống rỗng bịt kín mũi vào đất sau nhồi cát vào đầm rút dần ống lên, đờng kính ống khoảng 40cm ữ 60cm Công dụng: Làm đất chặt lên tăng cờng độ, giảm lún Làm tăng nhanh tốc độ cố kết Khi gia cố cọc cát đợc xem nh thiên nhiên E cọc E khác không nhiều Phạm vi sử dụng: - Thích hợp với tải trọng CT không lớn - Đất có độ rỗng lớn, rời, bão hoà, tính nén lún lớn, đất có kết cấu phá hoại ổn định, kinh nghiệm cho thấy: Dùng hiệu với đất cát nhỏ, 58 cát bụi rời trạng thái bão hoà nớc, đất cát xen kẽ đất bùn mỏng, loại đất dính yếu, đất bùn, than bùn A.Thiết kế: + Xác định hệ số rỗng nén chặt: Nhiều kết nghiên cứu cho thấy: * Với đất rời sau nén chặt cọc cát hệ số rỗng enc đợc xác định: enc = emax- D( ema x - emin) Kinh nghiệm cho thấy chọn D = 0.7 ữ 0.8 với đất rời Có thể chọn enc (0,65 ữ 0,75)eo eo hệ số rỗng trung bình ban đầu đất * Với loại đất sét gần xác định: enc = ( wd + 0.5 ) n100 : Chỉ số dẻo + Xác định diện tích đợc nén chặt: Thờng lấy > diện tích đế móng theo k/nghiệm chiều rộng > 0.2b; Fnc = 1.4a(a+0.4b) Tỷ lệ diện tích tiết diện cọc cát với diện tích đợc nén chặt Fnc xác định nh sau: Fc e e = = o nc Fnc + eo eo: Hệ số rỗng đất thiên nhiên trớc nén chặt cọc cát + Xác định số lợng cọc cát: n= Fnc ; fc fc: Diện tích tiết diện cọc cát + Bố trí cọc: Bố trí theo đỉnh lới tam giác Khoảng cách cọc cát xác định dựa vào giả thiết sau: - Độ ẩm trình nén không đổi - Đất đợc nén chặt khoảng cách cọc cát - Đất không trồi lên mặt đất Từ Đ/k: Trọng lợng khối đất, có đáy tam giác ABC không đổi sau đợc nén chặt cọc cát L = 0.952d c + eo eo enc eo: Hệ số rỗng đất trớc có cọc cát enc: Hệ số rỗng đất sau đóng cọc cát 59 Có thể viết dới dạng: L = 0.952d c 1 nc nc Trọng lợng thể tích sau nén chặt Cọc cát có tác dụng nén chặt theo chiều sâu số lợng cát chứa đầy cọc đáp ứng y/cầu độ chặt thiết kế Trọng lợng cát cần thiết 1md cọc: G= fc w (1 + ) + enc 100 W1: độ ẩm tính theo trọng lợng cát thời gian thi công : Trọng lợng riêng cát dùng cọc + Xác định chiều sâu nén chặt cọc: z 0.2 bt đất tốt 0.1 bt đất yếu 0.5 bt thuỷ lợi Có thể theo phơng pháp lớp tơng đơng Xtovich H = hs (hs= Ab) A: hệ số lớp tơng đơng hệ số poát xông ; hình dạng đế móng độ cứng móng Thờng > lần b móng chữ nhật ữ lần b móng băng Theo kinh nghiệm đất sau gia cố cọc cát sức chịu tải: tăng từ ữ đất cha gia cố mô duyn biến dạng tăng lên khoảng 2-3 lần Ta lấy sở để giả định thiết kế Sau phải kiểm nghiệm lại phơng pháp nh khoan; thí nghiệm bàn nén; thí nghiệm xuyên B Biện pháp thi công: Đóng ống thép xuống đất nhồi cát đầm chặt đồng thời rút ống thép lên Đóng ống búa phơng pháp chấn động Đầm cát lớp đến 1.25m búa treo đặt máy chấn động rung 60 Phơng pháp nén trớc: Nguyên lý: Trớc xây dựng CT dùng loại vật liệu nh cát, sỏi, đá v.v chất đống lên mặt đất phạm vi xây dựng móng để gây áp lực nén (gọi áp lực nén trớc) làm lún xuống đất đợc chặt lại Khi đất đạt độ chặt yêu cầu ngời ta dỡ áp lực nén trớc tiến hành xây dựng CT Lúc CT vừa có cờng độ đạt yêu cầu vừa có tính nén lún nhỏ Nội dung: Xác định độ lớn áp lực nén trớc Thời gian nén trớc áp lực nén trớc: Để rút ngắn thời gian nén trớc có ngời ta dùng áp lực nén = 1.2 áp lực CT, để tăng nhanh trình cố kết ít, không nên chọn lớn để tránh cho đất yếu bị phá hoại Do đất yếu nên áp lực phải tăng dần để không bị phá hoại Thời gian nén trớc: Do yêu cầu thiết kế Do thiết kế, qua tính toán nhận thấy độ lún tính toán ứng với thời gian quy định nhỏ độ lún ổn định theo yêu cầu cần phải có biện pháp rút ngắn thời gian nén trớc Có thể làm cách sau: Làm hệ thống thoát nớc theo chiều thẳng đứng: Giếng cát bấc thấm Nén trớc kết hợp với thoát nớc đứng (ứng dụng hiệu với cố kết chậm) Nguyên lý cấu tạo biện pháp thoát nớc đứng giếng cát hay bấc thấm + Giếng cát: khoan tạo lỗ d đổ cát vàng vào hố đệm cát vàng có bề dày 0,5 m có áp lực tác dụng trình cố kết xảy tốc độ cố kết tăng + Bấc thấm: Về nguyên lý thoát nớc tơng tự giếng cát Cấu tạo bao gồm phần: Nước d dầy 2ữ3,5mm, có rãnh, đờng dẫn nớc - Lõi: chất dẻo, - Vỏ lọc: vật liệu tổng hợp, cho nớc đất thoát qua Bấc thấm có khả thi Lcông giới hoá cao hđ Tải nén trước (thường dùng cát đen ẩm) Đệm cát hg Giếng cát Bấc thấm (Có nhiều loại) 61 Các đặc trng: Giếng cát: Cát vàng vừa-to, đờng kính d(r), bố trí cạnh L, chiều dài hg, bề dày đệm hđ( 50cm) 2(a + b) a + b Bấc thấm: loại bấc thấm qui đổi giếng d = Pnt z hnt - Nén trớc: Trớc xây dựng móng phần trên, ngời ta chất tải nén trớc (thờng dùng cát đen ) với thời gian nén tnt trình cố kết xảy ra, trình đợc thúc đẩy nhanh kết hợp với vật thoát nớc đất chặt lên, tốt lên nhiều xây dựng công trình S nhỏ, chí không lún chọn tải nén trớc thời gian nén trớc (tnt) thích hợp bnt r R R L Đặc trng phơng pháp nén trớc: pnt, tnt, Bnt ( dùng cát đen pnt = c hnt ) Thờng pnt = 1,2p công trình ý tốc độ gia tải Nội dung thiết kế nền: Chọn trớc đặc trng phơng pháp tính toán Cơ sở lý thuyết: toán cố kết thấm đối xứng trục u u u 2u = Cv + Ch + t r r z r cố kết đứng cố kết ngang 62 r- khoảng cách từ điểm xét tới tâm giếng Cv, Cr- hệ số cố kết đứng, ngang Kết lời giải St = U ì S U- độ cố kết U = - M z (v ) M r Mz- Tra bảng, biểu đồ theo Tv = Cv t h2 , Mr- tra theo Tr = Bài toán 1: Cho trớc t0 U St Bài toán 2: Cho trớc U t0 C r t 4R Các hệ số M z (v) ; M r tra bảng Xây dựng CT đất yếu Gia cố xi măng - đất: Nguyên lý: * Trộn đất dới sâu lên với xi măng nhờ phản ứng hoá lý xảy làm cho đất mềm yếu đóng cứng lại thành thể cọc đất có độ cứng định * Phản ứng hoá lý đất + xi măng trình đông cứng bao gồm: - Phản ứng thuỷ hoá + nớc tạo thành hợp chất Canxi - Các hạt sét tác dụng với chất thuỷ hoá xi măng thân chất thuỷ hoá đông cứng tạo thành khung xơng đất gia cố - Phản ứng cácbonát hoá tạo thành cácbonát canxi không tan Thi công: - Máy trộn dới sâu chỗ, Việt nam dùng máy d 40cm, sâu 20m Vật liệu: Xi măng silicat 400# xi măng xỉ quặng Tỷ lệ nớc / xi măng = 0.4 ữ 0.5; lợng xi măng / đất = 7% ữ 15% - Bố trí trộn, khoảng cách, độ sâu trộn phụ thuộc vào: + Hố móng 63 + Địa chất + CT xây dựng + CT lân cận Công dụng: - Đất trộn xi măng có đặc trng đợc cải thiện tốt, trọng lợng riêng tăng ít, cờng độ chịu nén trục Ru = 0.5 ữ 40 kg/cm2 ( lớn nhiều so với đất tự nhiên) - Vì có tác dụng giảm lún, tăng sức chịu tải, chống thấm, giảm ảnh hởng tới CT lân cận hạn chế tính biến loãng, chảy đất - Phơng pháp đợc sử dụng phổ biến để tạo tờng vây, tờng chắn, gia cố hố móng, mái dốc CT Phạm vi sử dụng: - Thích hợp với loại đất yếu khác từ bùn đến sét dẻo bão hoà chứa hữu không nhiều, độ pH tơng đối cao - CT vừa nhỏ - Hiệu phụ thuộc lớn vào công nghệ (cắt gọt, nhào trộn, bơm vữa xi măng) Trình tự thiết kế: - Bớc 1: Tài liệu - Bớc 2: Chọn hệ móng gia cố nén trớc kết hợp vật thoát nớc đứng - Bớc 3: Vật liệu móng sơ chọn theo kinh nghiệm - Các đặc trng vật liệu nén trớc - Các đặc trng vật liệu vật thoát nớc - Bớc 4: Chọn hm - Bớc 5: Chọn b ìlì h đặc trng gia cố khác - Bớc 6: Tính p, p0, pgl - Bớc 7: Kiểm tra kích thớc đáy móng (Sau phải khảo sát hiệu gia cố thiết kế tính lại) + Kiểm tra khả chịu tải (với tốc độ gia tải hợp lý): lấy theo kinh nghiệm p < Rgc pmax 1,2Rgc Ví dụ lấy: Rgc = - 5.R0 ( R0- sức chịu tải trớc gia cố ) + Kiểm tra S < Sgh 64 Độ lún nén trớc kết hợp vật thoát nớc St tính đợc theo kinh nghiệm lấy 0 tơng ứng 0,8 S t với S t - độ lún dự báo nén trớc pnt trờng hợp giếng cát S = S0 - St với S0 - độ lún dự báo tải trọng công trình gây - Bớc 8: Kiểm tra chiều cao móng tính cốt thép Chú ý thêm việc tính toán cờng độ móng giai đoạn thi công với tải trọng tác dụng lên hệ móng tải trọng nén trớc Các bớc tơng tự nh phần trớc nt nt 65 [...]... dạng của nền E Mô duyn đàn hồi của vật liệu móng l nửa chiều dài móng h chiều dày móng Khi tỷ số hai cạnh: Bài toán: l 7 b móng dầm l 7 b móng bản - Xác định phản lực nền - Độ lún của móng - Kết hợp với tải trọng ngoài tính đợc kết cấu móng Các cách tính toán: a, Theo sơ đồ đơn giản: Lật ngợc móng lên xem nó nh 1 dầm liên tục chân cột nh gối tựa, tải trọng chính là phản lực nền và xem phản lực nền phân... tiếp lên nền thiên nhiên Móng xây trong hố móng đào trần ( Khoảng dới 2-3m) Thi công đơn giản Trong t/toán bỏ qua sự làm việc của đất từ đáy móng trở lên * Tuỳ theo tình hình tác dụng của tải trọng ta phân thành: Móng chịu tải đúng tâm Móng chịu tải lệch tâm * Tuỳ theo khả năng chịu uốn của móng ngời ta chia móng làm 2 loại: Móng cứng: Là loại móng ít hoặc không chịu uốn Móng mềm: Là loại móng chịu... thời của móng và nền: Tức là xét 1 KC có biến dạng đặt trên nền cũng có biến dạng và xác định nội lực trong móng Tính toán kết cấu trên nền đàn hồi Do đó: Việc thiết kế móng băng mềm bao gồm: 31 + Xác định sơ bộ bề rộng móng tơng tự móng băng cứng với giả thiết phản lực nền phân bố đều + Lựa chọn sơ bộ KC móng phù hợp bề rộng nói trên + Tính toán chuyển vị móng, phản lực đất và nội lực trong móng. .. : + Nền đất yếu móng đơn phải mở rộng ra đến gần nhau, nền đất biến dạng nhiều, cần làm móng liên tục độ cứng lớn để chịu lún không đều.Ta đi đến giải pháp dùng móng băng, băng giao nhau, hoặc bè +Tải trọng ngoài và phản lực nền móng bị uốn móng bị uốn lại ảnh hởng đến sự phân bố phản lực nền 30 + Không xét độ cứng của móng thì tính toán chỉ có ý nghĩa thực tiễn cho việc tính ứng xuất còn tính móng. .. loại móng này hoàn toàn khác nhau Móng cứng chủ yếu chịu nén, móng mềm ngoài khả năng chịu nén còn có khả năng tiếp thu ứ /s kéo Vật liệu 2 móng cũng khác nhau: Móng cứng: Bê tông, bê tông đá hộc, đá , gạch Móng mềm: BTCT * Ngoài ra căn cứ vào phơng pháp T/công chia ra: Móng toàn khối Móng lắp ghép Móng cứng tính toán tơng đối đơn giản Móng mềm tính toán phức tạp tính toán nh KC Dầm & Bản đặt trên nền. .. nhất là dùng móng băng 15 Ưu: - Giảm áp lực đáy móng - Phân bố tải tơng đối đều đặn lên nền - Nếu đủ độ cứng móng có tác dụng làm giảm chênh lệch lún giữa các cột Có thể cấu tạo móng băng giao nhau đơn Vật liệu: gạch, đá, BT đá hộc, BTCT Móng băng cứng góc mở có thể lấy > 2o ữ 3o so với trị số cho móng Với móng băng dới tờng không cần xét đến độ cứng của móng băng theo phơng trục móng Với móng băng dới... độ cứng của móng theo phơng dọc trục 3 .Móng bè (Bản): Móng bản có kích thớc vừa dài vừa rộng KC bên trên có thể nằm gọn trên một bản móng liên tục hoặc nhiều bản ghép lại với nhau Móng bản thờng làm bằng BTCT móng có khả năng chịu uốn theo 2 phơng nên nó đợc dùng trong trờng hợp: Đất nền có cờng độ thấp, Tải công trình lớn và phân bố không đều Móng có tác dụng phân bố tải trọng lên mặt nền đều hơn... Quan hệ: Độ lún của nền với áp lực đáy móng S( x ) = f1 ( p x ) P( x ) = f 2 ( S x ) Thể hiện cơ chế làm việc ( biến dạng ) của nền gọi là mô hình nền Các mô hình nền đất: + Mô hình nền Winkler p x = c.s x c: Hệ số tỷ lệ hệ số nền Còn gọi là mô hình nền biến dạng cục bộ 32 P C + Mô hình nửa không gian biến dạng tổng thể Theo But xi nét: S( x , y ) 1 ào2 = p Eo R Nhận xét: Mô hình nền Winkler không... vấn đề ổn định về vị trí của móng (trợt ngang hoặc quay) + Đảm bảo móng khỏi bị trợt theo mặt đáy móng N dtt ì f T tt N dtt : T : f: tt Tổng tải trọng đứng tính toán tại đáy móng Tổng tải ngang tính toán Hệ số ma sát tính toán giữa móng và đất nền - Xem bảng 21 + Đảm bảo móng khỏi bị quay quanh mép A Mgiữ > Mquay Mgiữ - Mô men của các lực so với tâm quay có xu hớng giữ móng Mquay- Mô men của các lực... làm việc của đất nền Móng bè có thể làm dạng bản phẳng hoặc bản sờn 16 Vật liệu móng: Móng sử dụng bê tông Mác 250 Bê tông lót mác 100, thép AI hoặc AII với đờng kính 10mm 4 Cấu tạo giằng móng: Thờng cấu tạo nhằm tăng độ cứng công trình giảm chênh lệch lún H giằng Chọn theo kinh nghiệm tuỳ thuộc vào đIều kiện địa chất và lới cột $.3 tính toán thiết kế móng nông cứng: Móng cứng là móng có độ cứng