Giáo trình cơ học đất và nền móng

Giáo trình cơ học đất và nền móng

CƠ HỌC ĐẤT – NỀN MÓNG

HTTN

HI 01LTCĐCTN

NỀN MĨNG CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VĐ CƠ BẢN VỀ NỀN MĨNG 1.1 Khái niệm cơ bản về nền mĩng Khái niệm cơ bản về nền mĩng.

1.1.1 Mĩng

¾Mĩng

Mĩng là bộ phận chịu lực đặt thấp nhất, là kết c u cuối cùng của nhà hoặ cơng trình Nĩ

t ếp thu tải trọng cơng trình và truyền tải trọng đĩ lên nền đất dưới đáy mĩng

¾Mặt mĩng

Bề mặt mĩng t ếp xúc với cơng trình bên trên (chân cột, chân tường) gọi là mặt mĩng Mặt mĩng thường rộng hơn kết c u bên trên một chút để tạo điều kiện cho việ thi cơng c u kiện bên trên một c ch dễ dàng

¾Gờ mĩng

Phần nhơ ra của mĩng gọi là gờ mĩng, gờ mĩng được c u tạo để đề phịng sai lệ h vị trí cĩ thể xảy ra khi thi cơng c c c u kiện bên trên,lúc này cĩ thể xê dịch cho đúng thiết kế

¾Đáy mĩng

Bề mặt mĩng t ếp xúc với nền đất gọi là đáy mĩng Đáy mĩng thường rộng hơn nhiều so với kết cấu bên trên Sở dĩ như vậy bởi vì chênh lệ h độ bền tại mặt t ếp xúc mĩng - đất rất lớn (từ

100 - 150 lần), nên mở rộng đáy mĩng để phân bố lại ứng suất đáy mĩng trên diện rộng, giảm được ứng suất tá dụng lên nền đất

Nền là phần đất nằm dưới đáy mĩng, tếp thu tải trọng từ mĩng truyền xuống Người ta phân nền làm hai loại

+ Nền thiên nhiên: Là nền khi xây dựng công trình,không c n biện pháp nào để xử lư về mặt vật lư và cơ học của đất

+ Nền nhân tạo: Là loại nền khi xây dựng c n dùng c c biện pháp nào đó để c i thiện, làm tăng cường khả năng chịu tải của đất nền

¾Móng nông:

Là móng xây trên hố móng đào trần, sau đó lấp lại, độ sâu chôn móng từ 1.2÷3.5m

Móng nông sử dụng cho c c công trình chịu tải trọng nhỏ và trung bình, đặt trên nền đất tương đối tốt (nền đất yếu thì có thể xử lư nền) Thuộc loại móng nông người ta phân ra c c loại sau:

+ Móng đơn: Sử dụng dưới chân cột nhà, cột điện,mố trụ c u…

+ Móng băng: Sử dụng dưới c c tường chịu lực,tường phụ hoặc cá hàng cột, móng

c c công trình tường chắn

+ Móng bản (móng bè): Thường sử dụng khi nền đất yếu,tải trọng công trình lớn, hoặ công trình có tầng hầm

B

Df

y z

ey N

H L

x

B

B

Df

y z

ey

N L

x

B

N

Mx

x

Hy

B

Df

y z

ey N

H L

x

B

B

Df

y z

ey N

H L

x

B

B

Df

y z

ey

N L

x

B

N

Mx

Hy

N

Mx

x

Hy N Mx

Hy

¾Mĩng sâu:

Là loại mĩng khi thi cơng khơng cần đào hố mĩng hoặ chỉ đào một phần rồi dùng phương pháp nào đĩ hạ, đưa mĩng xuống độ sâu thiết kế Thường sử dụng cho c c cơng trình cĩ tải trọng lớn mà lớp đất tốt nằm ở tầng sâu

+ Móng trụ gồm các cột lớn chôn sâu gánh đơơ các công trình cầu, cảng, giàn khoan ngoài biển,…

+ Móng cọc là một loại móng sâu,thay vì được cấu tạo thành một trụ to, người ta cấu tạo thành nhiều thanh có kích thước bé hơn trụ Bao gồm: Cọc gỗ, cọc thép, cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép (đúc sẵn, khoan nhồi),…

Khi tnh tốn thiết kế và xây dựng cơng trình, c n chú ý và cố gắng làm sao đảm bảo thỏa mãn ba yêu c u sau:

¾1- Bảo đảm sự làm việc bình thường của cơng trình trong quá trình sử dụng

¾2- Bảo đảm cường độ của từng bộ phận và tồn bộ cơng trình

¾3- Bảo đảm thời gian xây dựng ngắn nhất và giá thành rẻ nhất

Tổng độ lún của móng công trình từ lúc khởi công đến suốt quá trình sử dụng công trình có thể gồm:

¾Độ lún do hạ mực nước ngầm để chuẩn bị thi công đào hố móng

¾Độ nở do đào hố móng

¾Độ lún do thi công móng và công trình

¾Độ nở do dâng mực nước ngầm trở lại khi ngừng bơm hạ mực nước ngầm

¾Độ lún do đàn hồi của nền đất

¾Độ lún do cố kết sơ cấp của nền đất dưới tải toàn bộ công trình

¾Độ lún do nén thứ cấp của nền đất dưới tải toàn bộ công trình

Khi thiết kế nền móng công trình, cần phải t nh tổng độ lún và vận tốc của nó Với nền đất biến dạng được, độ lún của móng thường được t nh bằng với biến dạng đứng của nền đất, nó gồm ba thành phần

S = Si + Sc + Ss Trong đó

Si – độ lún tức thời do t nh đàn hồi của nền đất

Si = (0.1 ÷ 0.4) Sc

Sc – độ lún cố kết của vùng nền trực t ếp gánh đơơ móng, nó phụ thuộc theo thời gian thông qua đặc t nh thoát nước của đất nền

Ss – độ lún thứ cấp do đặc tnh từ biến của đất nền, nó phụ thuộc theo thời gian sau khi đaơ lún cố kết

Phương pháp phân tầng lấy tổng

¾Tính áp lực gây lún

¾Chia vùng t nh lún thành nhiều lớp phân tố hi

¾Tính ứng suất bản thân cho từng lớp hi

¾Tính ứng suất tăng thêm do tải trọng ngồi gây ra (hi)

¾Xác định chiều sâu vùng hoạt động nén ép

¾Xác định độ lún từng lớp

¾Xác định độ lún tổng cộng (ổn định)

Lưu ý:

Ứng suất do trọng lượng bản thân của mọi loại đất nằm dưới mực nước ngầm đều được

t nh với trọng lượng thể t ch đơn vị đẩy nổi

Phương pháp phân tầng lấy tổng

Hoặc t nh theo CT sau:

∑

=

Δ

= n

i i i

h p E

S

1 β

∑

∑

=

−

=

= n

i

i i

i i n

i

e

e e s

S

2 1

∑

=

Δ

= n

i

i i i

i p h

E

S

1

β

Phương pháp lư thuy t bán khơng gian đàn hồi:

P: áp lực trung bình tại đáy mĩng

b: bề rộng mĩng

α: hệ số tra bảng = f lb),tra bảng 1.1/28

E: module biến dạng

μ: hệ số pois on, tra bảng 1.2/29

Độ lún thứ c p Ss là do biến dạng thứ c p của đất nền dưới một ứng suất hữu hiệu khơng đổi,xảy ra sau quá trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư (cố kết sơ cấp)

Trong đĩ:

Δlogt gia tăng tg của cố kết thứ c p

ep: hệ số rỗng tương ứng với điểm đầu của đoạn tuyến t nh dưới của đường cong e~logt

Cα: chỉ số nén thứ c p

1.3 Vấn đề sức chịu tải của nền

Khi thiết kế nền móng công trình, việc xác định sức chịu tải của nền đất là rất phức tạp và nó ảnh hưởng rất lớn đến sự an toàn của công trình.Có nhiều phương pháp ước lượng sức chịu tải của nền đất dưới móng nông như: phương pháp cân bằng giới hạn điểm trong phạm

vi nền đất ngay sát dưới đáy móng,phương pháp hạn chế vùng phát triển biến dạng dẻo

E

b p

2 μ

=

) log (

1 e H t

C S

p

+

= α

t

e C

log Δ

Δ

=

α

1.3.1 QPXDVN dựa trên pp mức độ phát triển vùng bd dẻo: Z max = b/4

(45-70) (45-78)

Trong đó: A, B, C = f ϕ) tra bảng

b – chiều rộng (cạnh nhỏ) của đáy móng;

Df – độ sâu đặt móng, kể từ mặt đất tự nhiên hoặc mặt đất quy hoạch; đôi khi được ký hiệu là hm

γ1 – trọng lượng đơn vị thể t ch của đất nằm trên mức đáy móng;

γ2 – trọng lượng đơn vị thể t ch của đất ở đáy móng;

c – lực dính đơn vị của đất ở đáy móng;

Trong đó – hệ số điều kiện làm việc

„ m = 0,6 khi nền là cát bột dưới mực nước ngầm

„ m = 0,8 khi nền là cát mịn dưới mực nước ngầm

„ m = 1 với các trường hợp khác

„ m1, m2 – hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của công trình trong sự tương tác với nền, tra bảng

„ktc – hệ số độ t n cậy, chọn tùy theo PP xác định các chỉ t êu cơ lý t nh toán của đất, lấy bằng:

1 – khi các chỉ t êu xác định theo kq thí nghiệm trực t ếp các mẫu đất

1,1 – khi các chỉ t êu xác định một cách gián t ếp (không thí nghiệm trực t ếp) mà dùng các bản cho sẵn trên cơ sở thống kê

) (Abγ2 BD f 1 Dc m

R

tc≤ = + γ +

) '

(

2

II

II II f tc

II

tc Ab BD Dc

k

m m

1.3.2 PP t nh dựa trên giả thiết cân bằng giới hạn điểm:

Tải trọng giới hạn của một móng nông được xác định dưới tác động đồng thời của ba trạng thái