Bài giảng tính toán nền móng công trình (TS. Nguyễn Đình Tiến ĐHXD)

Nền đất, đỏ Tải cụng trỡnh → múng → ứng suất phỏt sinh → nền biến dạng lỳn, trượt → ảnh hưởng trở lại cụng trỡnh Múng: Bộ phận kết cấu dưới chõn cột khung hay tường, tiếp nhận tải trọng

Trang 1

Ts.nguyễn đình tiến Bộ môn cơ học đất – nền móng ĐHXD

chương mở đầu I- Vai trò, nhiệm vụ của nền móng

Kết cấu bờn trờn: (nhà,

cầu, đường, đờ, đập ) Vật liệu: gạch, đỏ, bờ tụng, btct, thộp, đất đắp

Múng: mở rộng hơn kết cấu bờn trờn

Vật liệu: gạch, đỏ, bờ tụng, btct, thộp, đất đắp

Nền đất, đỏ

Tải cụng trỡnh → múng → ứng suất phỏt sinh → nền biến dạng (lỳn, trượt) → ảnh hưởng trở lại cụng trỡnh

Múng: Bộ phận kết cấu dưới chõn cột khung hay tường, tiếp nhận tải trọng từ trờn xuống

và truyền tải xuống nền

Nền: Bộ phận cuối cựng của cụng trỡnh, tiếp nhận tải trọng cụng trỡnh truyền qua múng

Hỡnh dạng và kớch thước của nền phụ thuộc vào loại đất làm nền, phụ thuộc vào loại múng và cụng trỡnh bờn trờn

Tạm hiểu là: nền là bộ phận hữu hạn của khối đất mà trong đú ứng suất, biến dạng do tải trọng cụng trỡnh gõy ra là đỏng kể

Nền, Múng là những bộ phận cụng trỡnh rất đặc biệt, rất được chỳ trọng bởi vỡ:

+ Đất là vật thể rời, rất phức tạp, số liệu về nú khú đạt độ tin cậy cao, đồng thời lý thuyết về nền múng cũn sai khỏc nhiều so với thực tế Nền múng là một khoa học tổng hợp về đất đỏ, kết cấu và kĩ thuật thi cụng

+ Múng ở trong mụi trường phức tạp và thường ở trong những điều kiện bất lợi cho vật liệu (ẩm ướt, ăn mũn )

+ Thi cụng và đặc biệt khi sửa chữa rất khú khăn đụi khi đũi hỏi gớa thành cao

+ Phần lớn cụng trỡnh hư hỏng hoặc lóng phớ do những sai sút phần nền múng

Múng cú nhiều loại, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

+ Nền đất

+ Nước trong đất

+ Kết cấu cụng trỡnh

Trang 2

+ 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,

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 thể 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 đánh giá về nền đất xây dựng

share-connect.blogspot.com

Trang 3

- Trượt sõu: thường xẩy ra đối với mỏi đất, phõn lớp nghiờng lớn, múng sõu

- Trượt ngang: tương ứng với trường hợp tải ngang lớn như đập, tường chắn, cầu, cảng, cụng trỡnh biển

- Lật: thường xẩy ra đối với cỏc cụng trỡnh cao, lệch tõm lớn, tường chắn đất

- Túm lại cỏc sai sút cú thể do:

+ Khảo sỏt

+ Thớ nghiệm khụng đỳng, khụng phự hợp với điều kiện làm việc thực tế

+ Phương ỏn múng khụng phự hợp với nền đất

+ Sơ đồ và phương phỏp tớnh toỏn khụng phự hợp, khụng đầy đủ

III.3 Cỏc phương hướng xử lý

- Cỏc biện phỏp về kết cấu bờn trờn: giảm ti, tăng độ cứng hệ múng kết cấu trờn, cấu tạo

- Thoả món cỏc điều kiện kỹ thuật: bền, an toàn và sử dụng bỡnh thường,

- Thi cụng khả thi, cú khả năng cơ giới hoỏ cao, thời hạn ngắn,

- Kinh tế: chi phớ thấp khi so sỏnh nhiều phương ỏn, chọn ra phương ỏn tối ưu

Trang 4

p τ

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 diện 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 Qmax Nếu không kể ảnhhưởng của cốt thép, tức lực cắt Qmax chỉ do bê tông chịu:

Q ≤ Qb

Với Q- lực cắt tại tiết diện mút của vết nứt nghiêng

Qb - khả năng kháng cắt của bê tông tại tiết diện nghiêng

Qb = K Rk.ho.btb

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 lượngcốt thép cần thiết tương ứng Tính theo nguyên lý cốt đơn:

Fa =

o

a h R

M

9,0

M – mô men tại tiết diện tính toán (thường M max )

Ra - cường độ chịu kéo của cốt thép, h0 - 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 ( Noi, Moi, Qoi) 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)

Trang 5

gh

F

c.Ch'

.B2/b AF

pR

tưng tự đối với múng đơn, bố Ftd =

k

lb

σz gl

Trường hợp tổng quỏt (mặt đất khụng phẳng, nền nhiều lớp, khụng đều, tải trọng theo

phương ngang và mụ men lớn ) Thường dựng cỏc phương phỏp giả thiết mặt trượt như mặt trượt trụ trũn, mặt trượt phẳng, gẫy khỳc để đỏnh giỏ ổn định nền Độ ổn định của

cụng trỡnh với nền được đỏnh giỏ qua hệ số ổn định hay hệ số an toàn

Kmin =

∑ lực giữ đối với

mặt trựơt giả thiết ≥ [ K ], Fs =

∑ lực tiếp giữ đối với mặt trượt gt

≥ [Fs]

∑ lực gõy trượt đối với mặt trượt gt

Trang 6

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 = pgl 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:

i 2 i

ei 1

e e +

−

(nếu có kết quả thí nghiệm nén ép)

Si = hiE

gl zi i 0

i σ

β (nếu không có kết quả thí nghiệm nén ép )

(xem lại phương pháp cộng lún trong giáo trình Cơ Học Đất)

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 khảo sát cố gắng ≥ 3điểm: dơn giản: 100 - 150m / điểm, trung bình: 50 - 30m / điểm, phức tạp < 30m / điểm

Trang 7

+ Tài liệu về cụng trỡnh lõn cận, mụi trường xõy dựng

Từ đú - Đỏnh giỏ điều kiện xõy dựng (làm cơ sở cho bước 2) -7

-Mặt Bằng định Vị Hố KHOAN

+ Độ sõu khảo sỏt: Múng băng hks≥ 3B

Múng bố hks ≥ 1,5B Múng sõu hks≥ 3m từ độ sõu đặt múng dự kiến + Phương phỏp khảo sỏt:

- Giỏn tiếp: đào hố, khoan lấy mẫu nguyờn dạng, phỏ hoại ị thớ nghiệm trong phũng

- Trực tiếp: Thớ nghiệm bàn nộn → E0

Thớ nghiệm nộn ngang → En Thớ nghiệm xuyờn tĩnh CPT → qC→ địa tầng, E0, c, ϕ

Thớ nghiệm xuyờn tiờu chuẩn SPT → N → địa tầng, E0, c, ϕ

Thớ nghiệm Cắt cỏnh → Cu

+ Lỏt cắt địa chất: Để thấy được sự thay đổi của địa tầng

mặt cắt địa chất công trình tuyến II-II

+ Cỏc kết quả thớ nghiệm về cỏc chỉ tiờu vật lý cơ học của từng lớp đất

+ Địa chất thuỷ văn: cao độ nước ngầm (hiện tại và mức nước cao nhất cú thể), tớnh chất

nước ngầm,

Trang 8

yÕu tèttèt

tètyÕu

- Loại móng theo dạng kết cấu cơ bản, độ cứng, hình dạng móng

- Độ quan trọng của công trình (cấp công trình)

- Công trình lân cận

- Đặc biệt là điều kiện địa chất khu vực xây dựng

a) Lớp đất bên trên không tốt, bề dày lớn, b) Lớp đất bên trên tốt, bề dày lớn

c) Lớp yếu nằm giữa các lớp tốt, d) Lớp yếu nằm trên bề mặt

C¸c kÝ hiÖu

Bước 3: Thiết kế sơ bộ các phương án khả thi

Sau khi đề xuất các phương án nền móng người ta thiết kế

sơ bộ các phương án đó ( theo các nguyên tắc cơ bản đã trình bày)

Trang 9

Nhắc lại: Nguyờn tắc cơ bản trong thiết kế núi chung và nền múng núi riờng

- Thoả món cỏc điều kiện kỹ thuật

Múng + Điều kiện cường độ

Nền + Điều kiện về trượt, lật

+ Điều kiện về lỳn, lệch, nghiờng, xoay

- Thi cụng: Cú khả năng đơn giản, nhanh (cơ giới hoỏ)

- Kinh tế

Bước 4: So sỏnh ( cỏc chỉ tiờu kinh tế, độ tin cậy)

- So sỏnh cỏc chỉ tiờu kinh tế, độ tin cậy của cỏc phương ỏn s bộ

- Chọn phương ỏn tối ưu để thiết kế kỹ thuật

Bước 5: Thiết kế kỹ thuật, thi cụng phương ỏn nền múng được chọn

( Giới thiệu ở cỏc phần múng nụng và múng cọc )

Bước 6: Bản vẽ

Trang 10

Đề xuất cácphương án khả

thi

(chú ý về chiều sâu móng)

Phương án 1

Thiết kế sơ bộ các phương án

đề xuất

Phương án 3

Phương án 2

So sánh và chọn phương án kỹ thuật

Thiết kế kỹ thuật

Trang 11

Luyện tập-chương mở đầu

1) Phõn loại múng và nền

Nờu phạm vi ứng dụng của mỗi loại

2) Cỏc nguyờn nhõn thường gõy cho cụng trỡnh lỳn nhiều, lỳn lệch lớn

Nờu cỏc biện phỏp hạn chế lỳn và lệch

3) Cỏc nguyờn nhõn thường gặp về phỏ hoại nền cụng trỡnh, khối đất đắp

Nờu cỏc biện phỏp chống trượt, lật

4) Khi thiết kế nền múng, cần thu thập cỏc tài liệu gỡ? Cho vớ dụ

5) Thiết kế cụng trỡnh đối với phần nền đất gồm những nội dung tớnh toỏn gỡ?

Hóy nờu cỏc điều kiện kỹ thuật trong mỗi nội dung tớnh toỏn đú

Hóy phõn tớch cỏc yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương ỏn chiều sõu múng

Trang 12

Trong thực tế những móng có hm ≤ 3m có thể coi là nông

- Phạm vi ứng dụng:

+ Tải trọng không lớn, công trình nhỏ, Q0 nhỏ

+ Lớp đất bằng phẳng có sức chịu tải phù hợp, có chiều dày đủ lớn

Ngay cả khi lớp đất trên có sức chịu tải 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 các móng bằng vật liệu gạch, đá, bê tông, bê tông đá hộc thường xây dưới các tường gạch, đá, dạng băng, giật cấp tuỳ vào góc cứng vật liệu

- Móng bê tông cốt thép rất phổ biến và đa dạng:

+ Móng đơn dưới cột, trụ, tháp nhỏ, cột thép

+ Băng dọc + ngang: dùng dưới tường, vách cứng, dưới hàng cột

+ Móng bè: dưới nhà cao tầng, bể, âu tầu, thuyền, mặt đường cứng, sân bãi, bến

Kích thước và độ cứng tăng từ móng đơn băng bè, hộp, vỏ cho phép chịu tải tác dụng lớn hơn, sức chịu tải của nền lớn hơn và khả năng biến dạng giảm

Trang 13

T.S Nguyễn đình tiến bộ môn cơ hoc đất – nền móng

- Yờu cầu cấu tạo chung đối với múng BTCT:

+ Bờ tụng ≥ 150# ( thường ≥ 200#)

+ Thộp thường dựng thộp gai, kộo thẳng, đai dựng cốt trơn

+ Lút: bờ tụng gạch vỡ, bờ tụng nghốo (≥100# ) dày ≥ 50mm

Trang 14

http://share-connect.blogspot.com - 14 -

CÊu t¹o mãng b¨ng d−íi t−êng

CÊu t¹o Mãng b¨ng d−íi hμng cét

Băng dưới hàng cột

Thép đặt theo yêu cầu đối với dầm liên tục nên gọi là móng dầm (giao nhau)

Trang 15

Cấu tạo móng bè, hộp, vỏ

Một số dạng múng hộp

Cốt thộp trong bản múng cấu tạo theo cỏc yờu cầu đối với bản ngàm, kờ, cũn trong sườn theo nguyờn tắc dạng dầm đơn hay giao nhau

CẤU TẠO GIẰNG MểNG:

+ Thường cấu tạo nhằm tăng độ cứng cụng trỡnh, giảm chờnh lỳn kết hợp với đỡ tường bao, Fagiằng ≥ 5 cm2, hgiằng chọn theo kinh nghiệm (nguyờn lý dầm) tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, tớnh chất tải trọng và lưới cột…

Trang 16

b x h (băng dưới tường)

b x l x h (đơn)

B x L x h (bè) Bước 5

ứng suất dưới móng

vẽ

Trang 17

- Múng cứng là múng cú độ cứng lớn → dưới tỏc dụng của tải trọng cụng trỡnh múng biến dạng nhỏ cú thể bỏ qua → ứng suất dưới múng p cú thể coi là tuyến tớnh

+ Múng băng dưới tướng, vỏch

+ Múng băng dưới hàng cột, múng bố nhưng độ cứng múng rất lớn (h lớn và hệ sườn dày)

đủ sâu, kết cấu không gian đủ cứng)

- Trong tớnh toỏn giả thiết bỏ qua tải trọng ngang, sau

cú thể kiểm tra điều kiện trượt phẳng lật ở bước 9

- Áp lực tính toán phân bố dưới đáy móng không kể trọng lượng bản thân móng và

ắ Bước 1:Thu thập và xử lý tài liệu (xem lại phần trờn) xỏc định giỏ trị Sgh([S]), FS

Ví dụ - Nhà khung và nhà tường chịu lực Sgh = 8 - 10cm, (

L

S

Δ)gh = 0,2 ữ 0,4%

ắ Bước 2: Chọn hệ múng: Đơn dưới cột cú giằng

Băng dưới tường trờn nền

ắ Bước 3: Chọn vật liệu múng: BTCT ( ≥ 200# )

Thộp ( AI, AII ) gai

Lút, lớp bảo vệ a0 ≥ 3cmNếu dựng khối xõy: gạch chỉ đặc vữa xi măng cỏt vàng ≥ 75#

ắ Bước 4: Chọn độ sõu đặt múng hm (xem phần trước)

ắ Bước 5: Chọn kớch thước múng (theo kinh nghiệm nào đú)

Đỏy múng b x l (đơn), b (băng dưới tường) Chiều cao múng, bậc múng h, hb → h0, h0b(h0 ≈ h - a0)

No Mo

P min

P max

A

Trang 18

Pgh

ắ Bước 6: Xỏc định ứng suất dưới múng

p, pmax (để kiểm tra sức chịu tải, khả năng trượt, lật)

p0, p0max (tớnh toỏn kiểm tra cường độ vật liệu múng)

Aγ 2+ γ' +

+ FS hệ số an toàn chọn tuỳ cấp và loại công trình

Ví dụ nhà ở thường lấy 2 - 3 ( 2 khi nào? 3 khi nào? )

1 n

l b 2 , 0 1 n

c q

m

c.1ư

+ iγ , iq , ic : là các số hiệu chỉnh về độ lệch của tải trọng được tính theo công thức:

iγ = (1 - δ)3 ; iq = (1-0,7δ)3 ; ic = iq -

1 N

i 1

q

ư

ư (Trường hợp δ = 0 thì các các hệ số iγ ; i q ; i c bằng1)

- Nếu nền phõn lớp dạng như sau thỡ cần kiểm tra kh năng chịu tải của lớp đất (2):

+ p2 = σb Z2 + σ(Z p2ư γ'hm) hoặc ( )

ư

m q

h h γ F

Trang 19

2- Điều kiện: S ≤ S gh (S gh có ở bước 1 ):

Si - tính toán dự báo ⇒

i

i i

L

S

→ Δ+ Nếu nền đất phẳng, đồng nhất

Si = Pgl b ω

0

2 0

Nếu b x l (b) chưa phù hợp thì trở lại bước 3 hay 5

Bước 8: Kiểm tra chiều cao múng và tớnh cốt thộp trong múng Nội dung:

+ TTGH1: Tớnh toỏn cường độ vật liệu múng

+ TTGH 2: Biến dạng và nứt (thường khụng tớnh mà đảm bảo bằng cấu tạo)

Như vậy ở bước này cần tớnh cường độ múng

a Trạng thái làm việc của móng băng dưới tường:

+ Phớa trờn chịu tải trờn diện hẹp bt, độ cứng theo phương dọc tường là “vụ cựng” lớn

+ Phớa dưới tải (p0) phõn bố tải trọng trờn diện lớn b → độ cứng trờn phương ngang múng

là hữu hạn → Múng làm việc giống như kết cấu conson ngàm tại mộp tường (kết cấu chịu uốn)

→ 2 khả năng phỏ hoại cường độ

a.1.Phỏ hoại theo mặt xiờn: (tường đõm thủng múng)

Giả thiết mặt đõm thủng nghiờng 450 tạo thành hỡnh thỏp

đõm thủng (hỡnh bờn), hoặc nứt về phớa lệch tõm do ứng

suất kộo chớnh gõy ra điều kiện

Q ≤ Qb (Đối với cấu kiện chịu uốn khụng cú cốt xiờn, đai

và bỏ qua nh hưởng của cốt dọc)

Coi rằng chỉ về một phớa lệch

Q = Pđt ≤ 0,75.Rk h0 ( hay Pđt ≤ k.Rk h0 )

trong đú Pđt = pđt bđt

h0 ≥ pđt bđt / (0,75 Rk)

Rk - cường độ chịu kộo của bờ tụng

a.2 Phá hoại theo tiết diện thẳng đứng: Tại mộp tường thường chỉ đặt cốt đơn khụng đặt cốt xiờn và kộp Điều kiện:

- Không phá hoại dòn ( trang 37 KC BTCT1 )

No Mo

450

P > 0 0 min

P 0 max

30o

Trang 20

0 ngp

0 maxp

0, (thường không cần tính điều kiện này)

- Diện tích cốt thép yêu cầu với h0 theo phương bề rộng

0

9,

2 max ng o

x P

P + sao cho bước cốt thép a ≈100ữ200 hoặc kiểm tra hàm

= 0,15ữ0,4%

Ghi chú: Khả năng cắt theo chu vi tường rất ít xẩy ra

b Trạng thái làm việc và các điều kiện kiểm tra đối với móng đơn dưói cột.

- Phớa trờn múng tải phõn bố hẹp dưới diện Fc = bc lc. Phớa dưới phản lực đất p tỏc dụng trờn diện rộng hơn nhiều b x l.Cấu kiện bản chịu uốn → hai khả năng phỏ hoại cường độ múng:

+ Phỏ hoại tiết diện nghiờng: hỡnh thỏp hoặc phỏ hoại mặt nghiờng 450 về phớa lệch + Phỏ hoại tiết diện đứng: coi gần đỳng là tiết diện qua mộp cột

b.1 Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng:

Cột đõm thủng múng tạo thành dạng thỏp 4 mặt hay coi gần đỳng 1 mặt xiờn 450 Trong mọi trường hợp tớnh an toàn là trường hợp một mặt xiờn 450 về phớa lệch tõm với cụng thức: Pđt ≤ 0,75 Rk.h0.btb, trong đó:

Pđt = P0đt + P0max lđt.b (hợp lực phản lực đất trong phạm vi gạch chộo trờn hỡnh dưới đõy)

2

btb - Cạnh trung bỡnh của thỏp đõm thủng

No Mo

bng

Lđt

Trang 21

No Mo

0ng

lng l

bng h0

0max

pp

btb = bc + h0 ( nếu bc + 2h0 ≤ b ) hoặc =

2

b

b c + ( nếu bc + 2h0 > b )

b.2 Tính toán cường độ trên tiết diện đứng:

Giả thiết sơ đồ phẳng: Bản móng là bản conson

ngàm tại mép cột (độc lập theo hai phương)

- Điều kiện phá hoại dòn của bê tông vùng chịu

nén:

h0 ≥

tr b n R 4 , 0

ng M

(ít xẩy ra → thường không cần tính điều kiện này)

- Tính toán cốt thép vùng chịu kéo:

+ Theo phương l chiều dài conson là l ng

2 max 0

2

.

ng ong

nng P P l b p b l

→

0 9

2 ng 0

a

b ng b

2/b.l

phR9,0

(hay theo kinh nghiệm a = 70 ữ200)

ắBước 9: Cỏc tớnh toỏn khỏc như kiểm tra khả năng trượt ngang, ổn định tổng thể, tớnhtoỏn cố kết của nền… tựy từng trường hợp mới phải kiểm tra cỏc điều kiện này

Trang 22

+ Trượt ngang: Kiểm tra theo mặt trượt giả thiết

- Có hai trường hợp xẩy ra:

+ P0min > 0 tính toán như phần trên đã giới thiệu

+ P0min < 0 → không thể có vì đất không chịu

kéo→ giả thiết P0 phân bố lại dạng c), Pmax và P0max

b x

b

P

N x

b

P

)()

.(

).(

max

3

122

1

2

1

Giải hệ phương trình trên được Pmax và x Kiểm tra:

x ≤b/4 và pmax≤1,2R (Đôi khi kết quả rất vô lý,

càng tăng b thì độ lệch tâm càng tăng → phải tính

theo các phương pháp kể đến sự làm việc đồng thời

của kết cấu bên trên)

- Tính toán tương tự cho móng băng dưới tường tại vị trí khe lún

I.3.2-Móng chịu lực đẩy ngang lớn (Q0 lớn)

- Ngoài cỏc nội dung tớnh toỏn như trờn, phải kiểm tra trượt ngang, và lật:

+ Trượt ngang: Kiểm tra theo mặt trượt giả thiết

Trang 23

Kođ= ∑ Tgiữ x n1 ( n1 <1 )

> [ K ]

∑ T phá hoại x n2 (n2>1 ) Với:

I.3.3-Móng tường chắn, tường hầm:

a Tường chắn trọng lực: phải kể đến áp lực đất lên phần tường (phương pháp gần đúng)

- Sơ đồ tính: Coi tường làm việc như conson đứng Nội lực N, Q, M được tính từ giả thiết bài toán phẳng

- Phần thõn tường được tớnh toỏn theo nguyờn lý

cấu kiện nộn lệch tõm

- Phần múng tớnh toỏn theo nguyờn lý múng

cứng dưới tường đó núi trờn với chỳ ý kiểm tra

trượt ngang và lật (xem phần trờn)

- Trong đú tải trọng tỏc dụng gồm:

+ Trọng lượng bản thõn tường

+ ỏp lực đất chủ động theo phưng ngang

+ Trọng lượng của khối đất Gđ theo phương

- Trong giai đoạn thi công: tuỳ vào phương pháp thi công, biện pháp chống đỡ, bảo vệ

tường mà có sơ đồ tính phù hợp với áp lực đất là tĩnh hay chủ động (xem phần tường

Trang 24

2h + h

khi tính sức chịu tải của nền R

và pđ là áp lực tĩnh Lúc đó sơ đồ tính là tường conson hay tường gối ở các vị trí chống đỡ

và ngàm tại móng

- Trong giai đoạn sử dụng: sơ đồ tính tường là tường gối hoặc ngàm tại sàn trệt và ngàm

tại móng chịu áp lực đất và tải trọng sử dụng

Trường hợp tường hầm là tường chèn khung chịu lực thì tính toán tường chịu áp lực đất theo sơ đồ gần đúng là dầm liên tục có bề rộng 1m tại 3 vị trí (H’/3, 2H’/3, H’ - xem hình

vẽ trên) và gối tại vị trí các cột Sau đó bố trí thép theo kết quả tính toán cho 3 đoạn tường H’/3

Trường hợp có nhiều tầng hầm thì phương đứng của tường được tính toán theo sơ đồ gối lên các sàn trung gian của tầng hầm

Nhiều trường hợp phương án tầng hầm kết hợp móng bè có hiệu quả kinh tế lớn, ngay cả khi tải trọng công trình lớn

I.3.4 Móng chịu kéo

Tính toán gần đúng coi rằng mặt trượt ( do kéo lên) nghiêng đối với phương thẳng đứng góc α = ϕ ữ 0 Ví dụ với α = 0

I.3.5 Móng dưới nhiều cột

- Với giả thiết móng cứng, tải trọng tính toán tại

N M

Trang 25

b.Pmin A

A

L'

A-A

Trang 26

+ Mác bêtông 250

- 26 -

Luyện tập-chương 1 Móng nông cứng

A Phần lý thuyết

1_ Phõn biệt múng nụng cứng và mềm (yờu cầu vẽ hỡnh minh hoạ)

Từ đú cho biết nội dung tớnh toỏn khỏc nhau ở bước nào?

2_ Cỏc yờu cầu cấu tạo cơ bản đối với múng nụng loại cứng dưới tường, cột (yờu cầu vẽ hỡnh) Giải thớch tại sao cú cỏc yờu cầu đú

3_ Trỡnh bày cỏc tài liệu cần thiết trong thiết kế nền và múng

4_ a/ Trỡnh bày nội dung kiểm tra kớch thước đỏy múng băng dưới tường, trong trường hợp tải trọng ngang nhỏ

b/ tương tự như trờn với múng đơn dưới cột

5_ Trỡnh bày nội dung kiểm tra kớch thước đỏy múng nụng cứng trong trường hợp tải trọng ngang lớn

6_Như trờn trong trường hợp lệch tõm đỏng kể

7_ a/ Trỡnh bày nội dung tớnh toỏn kiểm tra chiều cao, cốt thộp trong múng nụng dưới tường

b/ Như trờn đối với múng đơn dưới cột

8_ Trỡnh bày nội dung tớnh toỏn ổn định của tường chắn đất (trong giai đoạn sử dụng)

-Lớp trên là loại sét pha có độ sệt B=1,18, γ=1,75 T/m3, dày 1,6m

-Lớp dưới là cát nhỏ có cường độ kháng xuyên trung bình là qc = 560T/m2 và

Trang 27

Trang 28

I.4- Móng mềm

I.4.1.Khỏi niệm , phõn loại:

- Các móng có độ cứng hữu hạn→ dưới tác dụng của tải trọng→ biến dạng móng đáng

kể→ ứng suất dưới đáy móng khác tuyến tính

Khi độ cứng của móng đối với đất

B.L.E3 b

2

0 >

thì coi là móng dầm, bản mềm

Trong đó:

Eb - mô đun đàn hồi của bê tông

E0 - mô đun biến dạng của đất

- Có thể gặp: + Móng băng dưới hàng cột ( băng dọc hay giao nhau )

+ Móng bản dưới hàng cột, đáy bể, âu tầu, thuyền

là các loại móng mềm

- Phân loại: + Móng dạng dầm đơn(l b ≥7): i) Dầm dài, ngắn

ii) Dầm cứng, mềm+ Móng dầm giao nhau gồm băng dọc + ngang

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 nền Winkler, mụ hỡnh bỏn khụng gian biến dạng tuyến tớnh

Fx-diện chịu tải của lũ so

chuyển vị, phản lực cuả nền tại vị

Trang 29

Tính toán móng loại dầm, bản trên nền Winkler Hệ phương trình vi phân cơ bản đối với móng loại dầm:

bpq4dx

)z.EJ(4

px = C.z = C.x p- áp lực dưới đáy móng (T/m2)

- Giải bài toỏn múng trờn nền Winkler theo hai hướng sau:

a Phương pháp giải tích: Nếu EJ = const ⇒

4d

z4d

b- Phương phỏp phần tử hữu hạn: Bằng việc chia nhỏ kết cấu múng thành cỏc phần tử nhỏ và hệ múng và nền được mụ hỡnh hoỏ như sau:

+ Kết cấu múng: dầm được thay thế thành cỏc phần tử Frame, bản là cỏc phần tử Shell + Nền: được thay thế bằng cỏc gối đàn hồi là cỏc lũ so cú độ cứng K = C.ax.bx (ax.bx – là diện tớch chịu tải của nỳt đang xột)

Như vậy cú thể dễ dàng kể đến sự thay đổi của EJ và K (trong mỗi phõn tử coi EJ, K là hằng số)

Trang 30

Thường sử dụng cỏc chương trỡnh tớnh toỏn SAP2000, STAD III…để tớnh toỏn nội lực, kết quả thu được là M, Q và phản lực tại cỏc gối đàn hồi Rz, …

I.4.3- Mô hình bán không gian biến dạng tuyến tính (xem lại CHĐ)

Từ bài toỏn Butxinet ta tỡm được mối quan hệ giữa tải trọng và biến dạng nền: p = f2(S)

Hệ phương trỡnh vi phõn cơ bản đối với múng loại dầm

bp q dx

) z EJ ( d 4

pb E

1πμ

Thường là giải theo phương phỏp gần đỳng, cú thể tỡm thấy cỏc lời giải điển hỡnh

Nguyờn lý giải bài toỏn bản tương tự như trờn nhưng phương trỡnh độ vừng mặt bản (ω):

[q(x,y) p(x,y)]

D

1yyx

4 2 2 4 4

∂

∂+

∂

Trong đó : D =

) 12(1

.h

μ

− , E và μ là môdul và hệ số nở ngang của vật liệu dầm

- Giải hệ phương trỡnh chớnh tắc đối với múng dầm, bản tớnh được p

- Kiểm tra cỏc trạng thỏi giới hạn của nền tương tự phần múng cứng

- Tớnh ra nội lực trong múng M,Q tớnh cốt thộp yờu cầu bố trớ

Cũng cú thể tớnh toỏn gần đỳng múng dạng dầm và bản như sau:

a Múng dạng dầm:

+ Phương ngang coi là cứng tớnh như trường hợp băng cứng dưới tường

(bản conson ngàm tại mộp sườn dưới hàng cột, hay mộp cột )

+ Phương dọc: tớnh nội lực của múng và cấu tạo theo s đồ dầm liờn tục Cốt thộp

cú hàm lượng μ trong khoảng hợp lý là 0,4 % - 0,8 %

- Phương phỏp gần đỳng ỏp dụng trong thiết kế sơ bộ khi độ cứng cụng trỡnh bờn trờn lớn: + Coi múng dầm là cứng:

m F oi

N

p o ∑

= + Móng ≡ dầm liên tục gối trên các cột và chịu tải p0 → (M, Q ) nội lực trong dầm→ cốt thép

Trang 31

Noi2 No1

+ Bản phẳng: tớnh toỏn như bản sàn nấm (dưới cột)

+ Bản cú sườn: tớnh toỏn như bản kờ, ngàm dưới hàng cột, tường

+ Gần đỳng (khi kết cấu bờn trờn cú độ cứng lớn) tương tự như phần múng dầm: + Coi bản múng là cứng vụ cựng

Trang 32

Luyện tập chương I

Móng mềm Phần lý thuyết

1 Cho biết cỏc yờu cầu cấu tạo cơ bản đối với múng băng bờtụng cốt thộpdưới hàng cột

Hóy giải thớch tại sao lại cú cỏc yờu cầu đú ?

2 Trỡnh bày 2 mụ hỡnh tuyến tớnh

Hóy cho biết ứng dụng mụ hỡnh nền trong tớnh toỏn múng mềm

3 Trỡnh bày đường lối tớnh toỏn múng mềm

Phần bài tập

1) Hãy xác định gần đúng cốt thép trong móng loại băng đơn dưới hàng cột Biết:

- 8 cột 20x20 cm, bước cột 4m và tải trọng dưới cột No = 40T, bỏ qua Mo, và Qo

+ Bề rộng và chiều cao sườn 0,3mx0,5m

2) Hóy kiểm tra điều kiện đõm thủng của múng băng trong bài tập 1(với giả thiết

bỏ qua sự làm việc của cốt dọc, đai) và vẽ hỡnh cấu tạo múng

Trang 33

+ Tỏc động hoỏ học: Phụt vữa xi măng, thuỷ tinh lỏng, hoỏ chất

Sau khi gia cố nền đất đó khỏc hoàn toàn so với trước cần cú đỏnh giỏ để thiết kế nền múng Hiện nay thiết kế nền gia cố cũn thiếu những chỉ dẫn, những thống kờ tin cậy Nội dung thiết kế múng nụng trờn nền gia cố so với phần A (nền tự nhiờn)

cú thờm phần thiết kế nền, bao gồm:

- Bước 1 - Tài liệu

- Bước 2 - Chọn hệ múng và nền gia cố

- Bước 3 - Vật liệu múng và cỏc đặc trưng

của vật liệu nền gia cố (sẽ cụ thể ở cỏc phần

nụng trờn nền tự nhiờn với lưu ý rằng phải

khảo sỏt lại nền gia cố để đỏnh giỏ gia cố và

cú cỏc số liệu để hiệu chỉnh lại múng đó thiết

kế sơ bộ (điều này khụng làm được trong Đồ

ỏn Nền múng, bởi vậy chấp thuận qui ước

rằng sau khi gia cố nền tốt lờn, cú cỏc đặc trưng cơ lý lấy theo kinh nghiệm)

II.1 - Biện pháp đệm gia cố nền

Nguyên lý: Thay thế 1 phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bờn trờn bằng cỏc lớp đất cú

tớnh chất phự hợp và đầm lu chặt (cỏt trung, thụ, cuội sỏi hay đất cấp phối được đầm lu từng lớp → đệm với γđ, qcđ, cđ )

Công dụng: giảm lỳn, tăng khả năng chịu tải, tăng tốc độ cố kết của nền

Phạm vi ứng dụng: cụng trỡnh tải trọng nhỏ, cụng trỡnh xõy dựng đường, lớp yếu

khụng dày, h1 ≤ 4m

Tài liệu

Hệ móng và Nền gia cố

Vật liệu móng nền gia cố.

20 - 30cm, đến chặt vừa qc=

800 T/m2; α =300, hđ ≤ 1,5 m;

ứng suất đáy móng

Kiểm tra kích thước đáy

Kiểm tra chiều cao h o , tính Fa

Bước 6

Trang 34

+ Bước 3 - Nền gia cố cú cỏc đặc trưng vật liệu:

vớ dụ cỏt vàng loại cỏt trung chặt vừa, rải từng lớp

khoảng 30cm, đầm đến chặt vừa, qc = 800T/m2 ữ

1200 T/m2, hay e = 0,6ữ0,7

Kích thước: hđ tự chọn; α = 30ữ450

;β = 45ữ600 hay thẳng đứng tuỳ vào loại đất và việc gia cố hố đào → lđ

x bđ = ( l/b ) + 2hđ tgα

+ Bước 4 - Chọn hm

+ Bước 5 - Chọn cỏc kớch thước múng b x l x h (h0) và cỏc đặc trưng của nền gia

cố

+ Bước 6 - Tớnh ứng suất dưới múng p, p0 và ỏp lực gõy lỳn pgl

Nếu móng cứng: pmax, min =

W

M h F

- Nguyên lý: Lèn chặt lớp đất xốp bên trên bằng ống kín (đường kính d) với lực

rung lắc, tạo thành những hố rỗng trong đất rồi nhồi cát, sỏi, đá dăm vào hố, đồng thời đầm hay rung

Trang 35

Ts.nguyễn đình tiến

- Công dụng:Làm như thế đất chặt lên e0→enc Ngoài ra cọc cát có thể có công dụng thoát nước, tăng khả năng chịu tải (Ro →Rnc) giảm lún (Eo→Enc)→ tăng nhanh tốc độ cố kết của nền

- Phạm vi ứng dụng: Nền gia cố cọc cát thích hợp với trường hợp tải công trình

không lớn, lớp bên trên mềm xốp nhưng không thuộc các loại nhạy với tải trọng

- Dụng cụ: ống thép hay cọc gỗ

- Vật liệu: thường dùng cát vàng hạt trung thô, đổ từng lớp ≥50cm và rung hay đầm

e

ư

+

0 0

Trang 36

- 36 -

- Bề dày lớp đệm hđ≥30cm

Các bước tiếp theo giống như 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

cát làm tăng sức chịu tải và môđun biến dạng của nền đất

R nc = 3R 0 (R 0 - Sức chịu tải khi chưa gia cố )

Tóm lại: Trình tự thiết kế móng trên nền gia cố nén chặt bằng cọc cát như sau:

Trình tự thiết kế cọc cát

Tài liệu

Chọn phương án móng trên nền cọc cát

Các đặc trưng móng

và nền cọc cát

hm

Chọn các đặc trưngmóng và nền

- Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng

- Kiểm tra cường độ trên tiết diện đứng

Trang 37

(Có nhiều loại)

Nước

II.3 Nén trước kết hợp với thoát nước đứng

(ứng dụng hiệu quả với nền cố kết chậm) Nguyên lý cấu tạo của biện pháp thoát nước đứng bằng 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

Khi có áp lực tác dụng→ quá trình cố kết xảy ra→ tốc độ cố kết tăng

+ Bấc thấm: Về nguyên lý thoát nước tương tự giếng cát

Cấu tạo bao gồm 2 phần:

- Lõi: bằng chất dẻo, dầy 2ữ3,5mm, có rãnh, đường dẫn nước

- Vỏ lọc: bằng vật liệu tổng hợp, chỉ cho nước trong đất thoát qua Bấc thấm có khả năng thi công cơ giới hoá cao

π+

- Nén trước:

Trước khi xây dựng móng hoặc phần trên, người ta chất tải nén trước (thường dùng cát đen tưới ẩm) với thời gian nén là tnt→ quá trình cố kết xảy ra, và quá trình này

được thúc đẩy nhanh khi kết hợp với vật thoát

nước→ nền đất chặt lên, ”tốt” lên nhiều→ khi

Trang 38

∂ +

u C z

u C

Bµi to¸n 1: Cho tr−íc t0→U→St

Bµi to¸n 2: Cho tr−íc U→t0

Trang 39

- Bước 8: Kiểm tra chiều cao móng và tính cốt thép

Chú ý thêm việc tính toán cường độ móng trong giai đoạn thi công với tải trọng tác dụng lên hệ móng là tải trọng nén trước Các bước tiếp theo tương tự như ở phần trước

II.3 VẢI ĐỊA KỸ THUẬT

1 Cấu tạo: Vải địa kỹ thuật được chế tạo từ Polymer tổng hợp, dạng tấm hoặc

băng dài (từ vài chục m đến 300m/cuộn), chia thành hai loại dệt và khụng dệt Vải địa kỹ thuật cú tớnh dai, bền, thoỏt nước hoặc cỏch nước

2 Cụng dụng: Trong nhiều cụng trỡnh đất đắp, vải địa kỹ thuật được dựng với cỏc

+ Bảo vệ, chống xúi mũn cho mỏi dốc, khối đất, chõn cầu…

Thụng thường vải địa kỹ thuật đảm nhiệm nhiều chức năng như trờn

1 phõn cỏch 2 tiờu thoỏt nước 3 thấm 4.Bảo vệ 5 gia cố đất

Trang 40

- 40 -

3 Các đặc tính của vải địa kỹ thuật.

Bao gồm các đặc tính về khối lượng riêng, kích cỡ lỗ, kích cỡ tấm vải, vận tốc thấm, cường độ chịu kéo, xé rách đâm thủng, độ dãn dài, độ bền, khả năng chịu nhiệt, ánh sáng, ma sát giữa vải và đất…

4 Thiết kế sử dụng vải địa kỹ thuật theo chức năng.

4.1 Thiết kế lớp vải địa kỹ thuật để ngăn cách các lớp đất khác nhau:

Trường hợp này hay gặp trong lĩnh vực đường ôtô, máy bay, sân gôn, nền nhà Vải địa kỹ thuật được dùng ngăn cách lớp đá dăm, cát vàng với lớp đất nền

- Tính toán chống phồng của Vải địa kỹ thuật do tác động của các viên đá dăm, sỏi cuội

- Tính toán chọc thủng:

- Tính toán chịu kéo:

4.2 Thiết kế Vải địa thuật để tiêu nước, lọc

Nội dung bao gồm:

- Tính thấm

- Giữ đất lại

- Tính bền lâu, khi vải bị bịt kín

4.3 Thiết kế Vải địa kỹ thuật để gia cường

Nội dung tính toán các lớp vải địa kỹ thuật trong nền gia cố, tường chắn, mái dốc bao gồm hai nội dung cơ bản:

- Tính toán ổn định (trượt, lật)

- Tính toán độ lún, độ lún lệch

Có thể tham khảo trình tự thiết kế trong chỉ dẫn của BS-8006: 1995

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	5,12 MB