Khái niệm về nền móng

Chương I Một số khái niêm (Basic concepts) Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow The important thing is to not stop questioning Albert Einstein §1.1: Khái niệm móng 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Phân loại móng 1.1.3 Phân loại 1.1.4 Nguyên tắc thiết kế 1.1.1 Định nghĩa I Nền - Nền phạm vi đất đá phía móng có trạng thái ứs ~ bd thay đổi tác dụng CT - Với CTTL, cần kể thêm đến phạm vi đất chịu ảh thay đổi thấm nước XD & sử dụng CT KC PHẦN TRÊN MĨNG NỀN KC PHẦN TRÊN MĨNG NỀN Hình 1: Ba phận cơng trình 1.1.1 Định nghĩa I Nền - Phân loại nền: loại  Nền thiên nhiên: bao gồm lớp đất thiên nhiên  Nền nhân tạo: Nền xử lý cải thiện tính trước xây dựng 1.1.1 Định nghĩa II Móng - Móng phận phía CT tiếp xúc với đất - Tác dụng: đỡ KCPT, truyền & phân bố tải trọng từ CT lên mặt - Móng có kích thước > mặt đáy kết cấu bên để giảm áp suất mặt 1.1.1 Định nghĩa Nhận xét: - Cả phận CT: KCPT, Móng & Nền lv & ảh lẫn KC PHẦN TRÊN MÓNG NỀN Khi quy hoạch, thiết kế móng cần phải xét tồn diện quan niệm coi chúng hệ thống “CT – Nền”, → chọn phương án tối ưu 1.1.2 Phân loại móng - Phân loại theo sở: 1- Theo vật liệu làm móng:  Theo vật liệu làm móng  Móng gạch  Móng đá hộc  M.thép, gỗ: dùng dạng móng cọc (hạn chế dùng)  M.bê tông, BTCT: dùng phổ biến Móng có cường độ cao, hình dạng tùy ý, tốn VL, dễ dàng cấu tạo cấu kiện lắp ghép 1.1.2 Phân loại móng Móng gạch Móng gỗ 1.1.2 Phân loại móng 1- Theo vật liệu làm móng:  Theo khả chịu uốn VL làm móng * Móng cứng (móng gạch, đá xây) * Móng mềm (móng btct.) Móng cứng Móng mềm 1.1.2 Phân loại móng 10 2- Theo phương pháp thi cơng đặt móng: * M nơng (móng đơn, móng băng, móng bản)  Chiều sâu chơn móng < 6m  Khi thi cơng đào tồn hố móng trước sau xây móng  Khi T” bỏ qua lv đất từ đáy móng trở lên  Áp dung: Tải trọng ko lớn, MNN cao, đk nước tốn * M sâu (móng cọc)  Ko đào tồn hố móng, mà dùng biện pháp thi cơng đặc biệt để hạ móng tới độ sâu thiết kế  Chiều sâu chơn móng thường lớn (> 10m)  Khi T” phải kể đến lv đất từ đáy móng trở lên 10 1.1.2 Phân loại móng 11 3- Theo tính chất chịu tải trọng: * M chịu tải trọng tĩnh: * M chịu tải trọng động: 4- Theo phương pháp chế tạo móng: * M khối làm chỗ: * M lắp ghép: tiến bộ, dễ dàng giới hóa, đòi hỏi chun nghiệp cao 1.1.4 Nguyên tắc thiết kế 12  Yêu cầu cường độ  Yêu cầu khả phục vụ  Yêu cầu tính khả thi xây dựng  Yêu cầu kinh tế §1.2 Tính móng theo trạng thái giới hạn Nội dung I Trạng thái giới hạn cơng trình II Phân loại trạng thái giới hạn III Yêu cầu chung tính tốn theo TTGH IV Tính theo TTGH II V Tính theo TTGH I VI Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng I TTGH công trình 1- Định nghĩa T.Thái mà CT khơng đảm bảo đc đk lv bình thường theo yêu cầu thiết kế q trình thi cơng, sử dụng, sửa chữa 2- Nguyên nhân + Mất ổn định cường độ trượt lật + Lún, chênh lệch lún, chuyển dịch ngang q lớn + Với CTTL ảnh hưởng dòng thấm lớn ( j > [ j ]) 14 I TTGH công trình Như vậy, KN TTGH gắn liền với phá hoại đ/kiện lv bình thường CT, CT bị phá hoại cường độ, không đảm bảo đ/kiện biến dạng 15 §1.2 Tính móng theo trạng thái giới hạn (TTGH) Hình 2: Sự cố trạm chế biến ngũ cốc Transconski Canada 16 §1.2 Tính móng theo trạng thái giới hạn (TTGH) Hình 3: Sập Dầm số 2, dài 42m, nặng 60 - Cầu vượt đường cao tốc Trung lương-10/3/2009 17 §1.2 Tính móng theo trạng thái giới hạn (TTGH) Lún ko mố cầu giao thông Do nguyên nhân chủ yếu tồn lớp than bùn mố phải cầu có tính nén lún lớn, khảo sát ko phát đc 18 II Phân loại TTGH Theo nguyên nhân làm CT đạt TTGH chia ra: * TTGH ổn định & cường độ * TTGH biến dạng * TTGH xuất & phát triển vết nứt SB SA S = SA-SB 19 II Phân loại TTGH a) TTGH biến dạng (TTGH 2) Định nghĩa: Là TTGH gây đ/kiện biến dạng nền, cường độ đảm bảo, biến dạng ko đảm bảo (p ≤ pIgh) pIgh pIIgh p p S SB SA S S = SA-SB 20 II Phân loại TTGH b) TTGH ổn định & cường độ (TTGH 1) TTGH gây ko đảm bảo cường độ mổđ CT Phân biệt ba hình thức ổn định trượt đ/v CT: Trượt phẳng – Trượt sâu – Trượt hỗn hợp Hình 4: Ba hình thức ổn định trượt cơng trình 21 III u cầu chung tính tốn theo TTGH  Đảm bảo vấn đề:  Kinh tế  Kỹ Thuật  Độ tin cậy 22 IV- Tính Nền theo TTGH thứ hai Nguyên tắc: Khống chế lún, chênh lún chuyển vị ngang giới hạn cho phép để cơng trình làm việc bình thường Nội dung tính tốn:  Xác định trị số biến dạng tính tốn: Stt; ∆Stt; Utt  Xác định trị số biến dạng giới hạn : [S]; [∆S] & [U]  Kiểm tra điều kiện: Stt ≤ [S] ∆Stt ≤ [∆S] Utt ≤ [U] 23 IV- Tính Nền theo TTGH thứ hai 24 Chú ý: Để CT lv bình thường, nên đảm bảo đk cường độ & biến dạng Tuy nhiên, CT, không thiết phải tính cho TTGH VD, tính theo TTGH2, tính lún, chênh lún cần đk đất làm việc giai đoạn biến dạng tuyến tính (P ≤ PghI) Đk cho thấy điều kiện cường độ đảm bảo ko phải tính theo TTGH1 pIgh pIIgh p p S S IV- Tính Nền theo TTGH thứ hai Phạm vi áp dụng Tính cho CT đặt ko phải đá, chịu chủ yếu lực thẳng đứng (đúng tâm, lệch tâm) Đối với CT đặc điểm làm việc thiết bị q trình cơng nghệ không cho lún chênh lún nhiều 25 26 Nguyên tắc Dùng đ/kiện cường độ & ổn định để khống chế lv bình thường CT (khơng bị trượt, lật) Ntt < Rgh (1.2) Trong đó: Ntt – tổng tải trọng gây trượt T” Rgh – Sức chống trượt giới hạn (sức chịu tải GH) Để xét đến yếu tố bất lợi cho CT, đưa vào (1.2) hệ số, hệ số kể đến yếu tố (theo TCVN 4253-86): 𝑛𝑐 𝑁𝑡𝑡 ≤ 𝑚 𝑅 𝑘𝑛 𝑔ℎ (1.3) Trong đó: nc – hệ số tổ hợp tải trọng kn – hệ số an toàn, tùy thuộc cấp CT (> 1) m – hệ số đk lv (tùy thuộc đ2 KCCTr & loại nền) V Tính Nền theo TTGH thứ 27 Phạm vi áp dụng CT thường xuyên chịu tác dụng lực ngang CT đặt mái đất CT đặt đá Lưu ý: Trường hợp CT chịu lực ngang & đứng lớn, sau tính theo TTGH-1 thỏa mãn,& CT có yc khống chế b/d cần T” kiểm tra theo TTGH-2 § 1.4 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 28 1- Các loại Tải trọng: Được phân loại theo sở a) Theo trị số: - Tải trọng tiêu chuẩn (Ntc): trị số tải trọng max theo t.chuẩn thiết kế quy định để ko gây hư hỏng trình lv - Tải trọng tính tốn (Ntt): trị số có xét đến sai khác so với tải trọng t.chuẩn thiên bất lợi cho CT Ntt = n.Ntc Trong đó: n hệ số vượt tải: n = 1,1 : với trọng lượng thân loại VL, n = 1,2 : với lớp đất đắp & trọng lượng thiết bị n = 1,3 : với thiết bị vận chuyển § 1.4 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 29 b) Theo thời gian tác dụng:  Tải trọng thường xuyên: tải trọng ln có q trình thi cơng & sử dụng (VD T.Lượng thân, AL đất…  Tải trọng tạm thời: Tải trọng vắng mặt giai đoạn XD & sử dụng riêng biệt Tùy theo thời gian t.dụng: - Tải trọng tạm thời dài hạn: (VD trọng lượng thiết bị, máy bơm, máy phát điện ) - Tải trọng tạm thời ngắn hạn: (cần cẩu, cầu trục vận chuyển, thiết bị sửa chữa ) - Tải trọng tạm thời đặc biệt: tải trọng ko xảy trình sử dụng CT, VD tải trọng động đất § 1.4 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 30 c) Theo phương thức tác dụng tải trọng:  Tải trọng td tĩnh (trọng lượng thân, AL đất, AL nước )  Tải trọng td động (tải trọng động cơ, AL sóng, áp lực gió ) 10 § 1.4 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 2- Các Tổ hợp Tải trọng (THTT): Không phải tất tải trọng td lúc, mà có nhóm, bao gồm số tải trọng định có sác xuất tác dụng đồng thời → ứng lực phận CT & Nền Những nhóm đc gọi THTT - Trong thiết kế, chọn THTT gây ứng lực max (gây nguy hiểm cho CT) để đưa vào tính tốn § 1.4 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 2- Các Tổ hợp Tải trọng (THTT): - Có THTT sau a) Tổ hợp tải trọng (chính) b) Tổ hợp tải trọng đặc biệt c) Tổ hợp tải trọng phụ (THTT thi công) THTT THTT đặc biệt THTT phụ Loại tải trọng Các Các Các TT thường xuyên Các Các Các TT.tạm thời dài hạn Một Một số Một số TT.t/ thời ngắn hạn (XH thi công) Một TT đặc biệt § 1.4 Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 3- Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật - Giảm kinh phí mà đảm bảo CT lv bình thường - Phân chia tải trọng theo trị số Ntc & Ntt có ý nghĩa lớn: CT môđ (bị trượt lật) thường xảy gần tức thời tải trọng có trị số lớn → T” theo TTGH-1 phải Ktra với tổ hợp phụ & tổ hợp đặc biệt & sử dụng tải trọng T” (Ntt) loại tải trọng thường xảy time ngắn & gây ứng lực nguy hiểm Ngược lại, b.dạng thường kéo dài theo thời gian tùy thuộc vào tải trọng td lâu dài Vì thế, cần T” móng theo TTGH-2 cần Ktra với THTT & sử dụng tải trọng tiêu chuẩn (Ntc) 33 11 Các tiêu lý đất T” móng theo TTGH - Tiêu chuẩn hành phân biệt tiêu theo giá trị sau: 1- Giá trị riêng (Ai): trị số đặc trưng học vật lý đất xác định theo riêng mẫu thí nghiệm (XĐ điểm lớp đất) 2- Giá trị tiêu chuẩn (Atc): giá trị trung bình tất giá trị riêng: 𝐴𝑡𝑐 = 𝐴𝑡𝑏 = 𝑖=𝑛 𝑖=1 𝐴𝑖 𝑛 Trong đó: - số mẫu thí nghiệm tập hợp thống kê (n ≥ 6) Chú ý: TCVN 4253-86, mục 3.2 : quy định giá trị Atc nói chung tiêu lực dính c, góc ma sát  34 Các tiêu lý đất T” móng theo TTGH 3- Giá trị tính tốn (Att): trị số đặc trưng học, vật lý lớp đất, dùng T” móng số vật lý xác định sau: 𝐴𝑡𝑡 = 𝐴𝑡𝑐 𝐾đ Trong đó: kđ - hệ số an toàn đất; đc xác định theo đặc trưng tập hợp thống kê (quy định tiêu chuẩn thiết kế CT riêng biệt, VD: TCVN 4253-86) 35 §1.5 Tài liệu cần thiết tính tốn Nền Móng theo TTGH I Tài liệu Địa chất Thủy văn Địa chất Cơng trình 1- Tài liệu ĐC thuỷ văn: - MNN ổn định, dao động, tầng chứa nước có áp ko áp - Tính chất hố lý nước ngầm, nồng độ pH để xét mức độ xâm thực CT gạch đá xây bê tông cốt thép - Mực nước dâng bình thường, max, phía thượng & hạ lưu CT để tính AL nước, AL thấm, AL đẩy vào đáy 2- Tài liệu địa chất cơng trình: - Bản đồ địa hình địa mạo khu vực XD CT - Các hình trụ hố khoan, mặt cắt địa chất để biết đc phân bố lớp đất - Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 36 12 §1.5 Tài liệu cần thiết tính tốn Nền Móng theo TTGH II Tài liệu Cơng trình Tải trọng 1- Tài liệu cơng trình: - Bản vẽ mặt & MC ngang, dọc CT - Đặc điểm CT (tầng hầm, công sự, lực tĩnh, lực động ) - Tầm quan trọng CT mặt KT & XH để lựa chọn cấp CT 2- Tài liệu tải trọng: Các loại tải trọng sau: - Trọng lượng thân cơng trình - Trọng lượng người ở, sinh hoạt & thiết bị vận chuyển cố định - Áp lực đất, áp lực nước tĩnh phía thượng hạ lưu CT - ÁL sóng, gió, lực hãm động & phương tiện vận chuyển - Lực động đất, lực cố hư hỏng gây 37 §1.5 Tài liệu cần thiết tính tốn Nền Móng theo TTGH III Một số tài liệu cần thiết khác - Trong q trình XD & sử dụng CT ln chịu tđ môi trường xung quanh & ảh CT lân cận, cần có TL quy hoạch tổng thể tồn vùng - Cần phân tích TL CT & XD Tìm hiểu TL CT XD để dự đoán khả ảh Từ nêu phương án móng cho phù hợp 38 §1.5 Đề xuất, so sánh chọn phương án Nền Móng I.Lựa chọn nhân tố chủ yếu móng 1- Chiều sâu đặt móng (Hm): - Yếu tố ảh nhiều đến việc chọn Hm đk địa chất & địa chất thuỷ văn Nên chọn để móng đc đặt lên lớp đất tốt tương đối dày Tuy nhiên, chọn Hm tuỳ thuộc vào MNN, đặc điểm cấu tạo CT, khả thi cơng móng & ảh CT lân cận 2- Loại móng vật liệu làm móng: - Có thể chọn loại móng khác móng nơng móng sâu Với móng nơng, chọn loại móng đơn, móng băng, móng bè tuỳ thuộc lớp đất & kết cấu bên VL làm móng có loại móng gạch; đá xây móng BTCT 39 13 §1.5 Đề xuất, so sánh chọn phương án Nền Móng II So sánh chọn phương án móng - Để có pá tối ưu người thiết kế cần nêu pá khác - Mỗi pa lớn lại có nhiều pá nhỏ → chọn loại móng khác VL làm móng khác VD: Móng cọc chọn móng cọc tre, cọc gỗ, cọc BTCT Ngay móng cọc BTCT lại chọn khác hình dáng cọc (vng, chữ nhật, tròn ) kích thước cọc (diện tích tiết diện, chiều dài) 40 Tóm tắt nội dung cần lưu ý Chương 1 Khái niệm Nền Móng, phân loại Tính tốn Nền Móng theo TTGH Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng Tài liệu cần thiết tính tốn Nền Móng theo TTGH Trình bày loại tải trọng tổ hợp tải trọng, ý nghĩa kinh tế kỹ thuật chúng? Nêu phân tích tài liệu cần thiết tính tốn móng theo TTGH? 41 14 ... gỗ 1.1.2 Phân loại móng 1- Theo vật liệu làm móng:  Theo khả chịu uốn VL làm móng * Móng cứng (móng gạch, đá xây) * Móng mềm (móng btct.) Móng cứng Móng mềm 1.1.2 Phân loại móng 10 2- Theo phương... thể chọn loại móng khác móng nơng móng sâu Với móng nơng, chọn loại móng đơn, móng băng, móng bè tuỳ thuộc lớp đất & kết cấu bên VL làm móng có loại móng gạch; đá xây móng BTCT 39 13 §1.5 Đề... pháp thi cơng đặt móng: * M nơng (móng đơn, móng băng, móng bản)  Chiều sâu chơn móng < 6m  Khi thi cơng đào tồn hố móng trước sau xây móng  Khi T” bỏ qua lv đất từ đáy móng trở lên  Áp dung: