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 phân chia tải trọng the[r]
(1)Nền Móng
Nền Móng
Chương I: Một số khái niêm bản
(2)§1.1 Khái niệm Nền Móng
Cơng trình nói chung gồm phận:
Kết cấu phần + Móng + Nền
I. KN Nền
- Nền phạm vi đất đá phía móng có trạng thái ứng suất biến dạng thay đổi tác dụng cơng trình (Hình)
- Đối với cơng trình thuỷ lợi cần kể thêm đến phạm vi đất chịu ảnh hưởng thay đổi thấm nước xây dựng sử dụng cơng trình (điều kiện ĐCTV thay đổi)
- Phân loại nền: loại
* Nền thiên nhiên: không qua xử lý * Nền nhân tạo: qua xử lý
II. KN Móng
- Móng phận phía cơng trình tiếp xúc với đất Có tác dụng đỡ KCPT, truyền phân bố tải trọng từ cơng trình lên mặt Móng thường có kích thước lớn mặt đáy kết cấu bên để giảm áp suất mặt
Nền
Móng
Kết cấu phần
Nền Móng
(3)§1.1 Khái niệm Nền Móng (tiếp)
Nhận xét:
- Cả phận cơng trình (KCPT, Móng Nền) làm việc ảnh hưởng lẫn Vì quy hoạch thiết kế móng cần phải xét toàn diện quan niệm coi chúng hệ thống “Cơng trình – Nền”, để chọn
phương án tối ưu Nền
Móng
Kết cấu phần
1- Theo vật liệu làm móng: Tùy điều kiện cung cấp vật liệu (tại chỗ, hay từ xa đến), đặc điểm làm việc công trình, tình hình ĐCCT, ĐCTV (mực nước ngầm…) để định dùng vật liệu thích hợp cho móng
* Móng gạch:
* Móng đá hộc: dùng nơi sẵn đá
Hai loại móng làm vật liệu chịu kéo kém; thường dùng nơi mực nước ngầm thấp cao trình đặt móng; khó thi cơng giới hóa
* M thép, gỗ: dùng dạng móng cọc, cần có biện pháp chống han rỉ, hà mục Hạn chế dùng
* M bê tông, bê tông cốt thép: dùng phổ biến M.btct Có cường
III. Phân loại móng phạm vi áp dụng
(4)§1.1 Khái niệm Nền Móng (tiếp)
III. Phân loại móng phạm vi áp dụng
-Tùy theo khả chịu uốn vật liệu móng lại phân ra: * Móng cứng (móng gạch, đá xây)
* Móng mềm (móng btct.)
2- Theo phương pháp thi cơng đặt móng: Căn vào có đào tồn hố móng trước hay không, chia làm hai loại:
* M nơng:
Khi thi cơng phải đào tồn hố móng trước sau xây móng; Chiều sâu chơn móng < 6m.
Khi tính tốn bỏ qua làm việc đất từ đáy móng trở lên.
Áp dung trường hợp: Tải trọng không lớn, Mực nước ngầm cao, đ/kiện nước tốn
Theo kích thước móng, móng nông lại phân thành: M.đơn, M.băng, M.bản (Sẽ đề cập cụ thể chương II)
* M sâu:
Khơng đào tồn hố móng, mà dùng biện pháp thi cơng đặc biệt để hạ móng tới độ sâu thiết kế
(5)§1.1 Khái niệm Nền Móng (tiếp)
III. Phân loại móng phạm vi áp dụng
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:
(6)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (TTGH)
I. TTGH cơng trình
1- Định nghĩa TTGH
- TTGH cơng trình, trạng thái mà cơng trình khơng cịn đảm bảo điều
kiện làm việc bình thường theo yêu cầu thiết kế q trình thi cơng, sử dụng, sửa chữa Thể mặt sau đây:
* Từng phân cơng trình bị hư hỏng tồn cơng trình bị ổn định trượt (phẳng, sâu, hỗn hợp) bị lật (đối với đá)
* Biến dạng (S), chênh lệch biến dạng (S) chuyển dịch ngang (u) lớn * Đối với cơng trình thuỷ lợi cịn ảnh hưởng dòng thấm lớn ( j > [ j ])
(7)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp)
Xây dựng năm 1913, gồm 65 xilô xi măng cốt thép, cao 27,4m; nặng
20.000 tấn; gia tải lần đầu với 22.000 lúa mì, trạm bị nghiêng 270; phía
(8)Các sơ đồ trượt của cát độ sâu đặt móng khác nhau.
(9)Sự cố độ lún không mố cầu giao thông Do loạt Nguyên nhân, chủ yếu tồn lớp than bùn mố phải cầu
(10)(11)(12)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp) I. TTGH cơng trình (tiếp)
2- Phân loại TTGH cơng trình
Theo ngun nhân làm cơng trình đạt TTGH, người ta phân biệt loại TTGH sau:
S SB
* TTGH biến dạng
* TTGH ổn định cường độ
* TTGH xuất phát triển vết nứt
a) TTGH biến dạng (TTGH 2)
-Định nghĩa: Là TTGH gây đ/kiện biến dạng Cường độ đảm bảo, biến dạng không đảm bảo (p ≤ pI
(13)b) TTGH ổn định & cường độ (TTGH 1)
-Định nghĩa: Là TTGH gây không đảm bảo cường độ ổn định cơng trình
-3 Hình thức ổn định trượt đ/v cơng trình thủy lợi:
Trượt phẳng – Trượt sâu – Trượt hỗn hợp
(14)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp)
II. KN tính Nền Móng theo TTGH
1- u cầu chung tính toán theo TTGH
- Đảm bảo vấn đề:- Kinh tế - Kỹ thuật – Độ tin cậy (an tồn)
2- Tính Nền theo TTGH thứ hai
Nguyên tắc: Dùng đ/kiện biến dạng để khống chế làm việc bình thường
cơng trình:
Btt Bgh (1.1)
trong đó: Bgh – các yếu tố biến dạng giới hạn cơng trình (được quy định riêng cho loại cơng trình, tùy thuộc đặc điểm, mục đích sử dụng cơng trình), bao gồm: Sgh, ∆Sgh, gh, ugh (u-chuyển dịch ngang)
Btt - các yếu tố biến dạng tính tốn, dựa vào lý thuyết đàn hồi (do cần khống chế ptc ≤ pI
gh), bao gồm: S, ∆S, , u
pII gh p p pI gh
Vận dụng:
- Tính cho cơng trình đặt đá,
chịu chủ yếu lực thẳng đứng (đúng tâm, lệch tâm)
- Đối với cơng trình đặc điểm làm việc
(15)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp) II. KN tính Nền Móng theo TTGH (tiếp)
3- Tính Nền theo TTGH thứ nhất
Nguyên tắc: Dùng đ/kiện cường độ ổn định để khống chế làm việc bình
thường cơng trình:
Ntt < Rgh (1.2)
trong đó: Ntt – tổng tải trọng gây trượt tính tốn
Rgh – Sức chống trượt giới hạn (sức chịu tải giới hạn)
Để xét đến yếu tố bất lợi cho cơng trình, người ta đưa vào (1.2) ba hệ số, hệ số kể đến yếu tố (theo TCVN 4253-86):
nc Ntt Rgh (1.3)
trong đó: nc – hệ số tổ hợp tải trọng
kn – hệ số an tồn, tùy thuộc cấp cơng trình (> 1)
m – hệ số điều kiện làm việc (tùy thuộc đặc điểm KCCTr loại nền)
n
k m
(Tải trọng lớn chịu được)
Vận dụng:
- Cơng trình thường xuyên chịu tác dụng lực ngang - Công trình đặt mái đất
- Cơng trình đặt đá
Lưu ý: Trường hợp CT chịu lực ngang đứng lớn, sau tính
Rat – sức chịu tải an toàn
at gh
n c
tt R R
k n
m
(16)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp)
III. Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng
Phương pháp tính tốn theo TTGH kể đến các yếu tố bên ngoài các
yếu tố bên trong, phù hợp với trạng thái làm việc thực tế công trình: - Các yếu tố bên ngồi bao gồm tải trọng tác động
- Các yếu tố bên đặc trưng đất vật liệu khác (như bê tông )
Việc dùng nhiều hệ số tính tốn ( mà 'một hệ số' phương
pháp ƯS cho phép trước đây) cho phép xét cách tách biệt tới: - Các đặc điểm khác đất
- Các đặc thù tải trọng tác dụng đặc tính sơ đồ kết cấu nhà cơng trình
1- Các Tải trọng: Được phân loại theo sở
a) Theo trị số:
- Tải trọng tiêu chuẩn (Ntc): trị số tải trọng lớn theo tiêu chuẩn thiết kế quy định để không gây hư hỏng q trình làm việc
- Tải trọng tính tốn (Ntt): trị số có xét đến sai khác so với tải trọng tiêu chuẩn thiên bất lợi cho cơng trình
(17)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp)
Trong đó: n hệ số vượt tải:
n = 1,1 trọng lượng thân loại vật liệu,
n = 1,2 lớp đất đắp trọng lượng thiết bị kỹ thuật n = 1,3 thiết bị vận chuyển
n < 1,0
b) Theo thời gian tác dụng:
* Tải trọng thường xun: tải trọng ln có q trình thi cơng sử
dụng (như trọng lượng thân cơng trình, áp lực đất, áp lực nước )
* Tải trọng tạm thời: Là tải trọng vắng mặt giai đoạn xây dựng
và sử dụng riêng biệt Tùy theo thời gian tác dụng dài hay ngắn lại phân thành:
- Tải trọng tạm thời dài hạn: (như trọng lượng thiết bị trọng lượng 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 khơng xảy
trong q trình sử dụng cơng trình tải trọng động đất, mực nước lũ kiểm tra, có cố cơng trình gây
c) Theo phương thức tác dụng tải trọng:
(18)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp) 2- Các Tổ hợp Tải trọng:
- Một cơng trình thường chịu nhiều tải trọng tác dụng (đặc biệt cơng trình thủy) Tuy nhiên, khơng phải tất tải trọng lúc tác dụng lên CT, mà có nhóm, bao gồm số tải trọng định có xác xuất tác dụng đồng thời, gây ứng lực phận CT Nền Những nhóm gọi Tổ Hợp Tải Trọng
- Trong thiết kế, người ta chọn THTT gây ứng lực lớn (gây nguy hiểm cho CT) để đưa vào tính tốn
- 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 bản 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 (xuất
(19)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp)
3- Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật
- Khi thiết kế đưa tất tải trọng để tính tốn tốn Việc sử dụng tổ hợp tải trọng kết hợp với hệ số tổ hợp tải trọng nc khác giảm kinh phí mà đảm bảo cơng trình làm việc bình thường
- Việc phân chia tải trọng theo trị số Ntc Ntt có ý nghĩa lớn:
Cơng trình ổn định (bị trượt bị lật) thường xảy gần tức thời tải trọng có trị số lớn Vì thế, tính theo TTGH-1 phải kiểm tra với tổ hợp phụ tổ hợp đặc biệt sử dụng tải trọng tính tốn (Ntt) loại tải trọng thường xảy thời gian ngắn gây ứng lực nguy hiểm
Ngược lại, biến dạng thường kéo dài theo thời gian tùy thuộc khả cố kết, tải trọng tác dụng lâu dài Vì thế, cần tính tốn móng theo TTGH-2 (về biến dạng) cần kiểm tra với THTT sử dụng tải trọng tiêu chuẩn (Ntc)
IV. Các tiêu lý đất tính tốn móng theo TTGH
- Tiêu chuẩn hành phân biệt tiêu (đặc trưng) theo giá trị sau đây:
1- Giá trị riêng (Ai): là trị số đặc trưng học vật lý đất xác định theo riêng mẫu thí nghiệm (xác định điểm lớp đất)
(20)§1.2 Khái niệm tính tốn Nền Móng theo trạng thái giới hạn (tiếp)
Atc = Atb = (1-3)
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
3- Giá trị tính tốn (Att): là trị số đặc trưng học, vật lý lớp đất, dùng tính tốn móng số vật lý xác định sau:
Att = (1-4)
Trong đó: kđ - là hệ số an toàn đất; xác định theo đặc trưng tập hợp thống kê (được quy định tiêu chuẩn thiết kế công trình riêng biệt, thí dụ: TCVN 4253-86)
n A
n i
i
1
đ tc
(21)§1.3 Các tài liệu cần thiết để tính tốn Nền Móng theo TTGH
I. Tài liệu Địa chất Thủy văn Địa chất Công trình
1- Tài liệu địa chất thuỷ văn:
- Mực nước ngầm ổn định, dao động, tầng chứa nước có áp khơng áp
- Tính chất hoá lý nước ngầm, nồng độ pH để xét mức độ xâm thực cơng trình gạch đá xây bê tông cốt thép
- Mực nước dâng bình thường, lớn nhất, nhỏ phía thượng hạ lưu cơng trình để tính áp lực nước, áp lực thấm, áp lực đẩy vào đáy
2- Tài liệu địa chất cơng trình:
- Bản đồ địa hình địa mạo khu vực xây dựng cơng trình
- Các hình trụ hố khoan, mặt cắt địa chất để biết phân bố lớp đất
(22)II Tài liệu Cơng trình Tải trọng
1- Tài liệu cơng trình:
- Bản vẽ mặt mặt cắt ngang, dọc cơng trình để tính tốn lượng phận toàn cơng trình
- Đặc điểm cơng trình (tầng hầm, công sự, lực tĩnh, lực động )
- Tầm quan trọng cơng trình mặt kinh tế xã hội để lựa chọn cấp cơng trình
2- Tài liệu tải trọng:
Các loại tải trọng sau: - Trọng lượng thân cơng trình
- Trọng lượng người ở, sinh hoạt, hội họp thiết bị vận chuyển cố định - Áp lực đất, áp lực nước tĩnh phía thượng hạ lưu cơng trình
- Áp lực sóng, áp lực gió, lực hãm động phương tiện vận chuyển
- Lực động đất, lực cố hư hỏng gây
III Một số tài liệu cần thiết khác
- Trong trình xây dựng sử dụng cơng trình ln ln chịu tác động môi trường xung quanh chịu ảnh hưởng cơng trình lân cận, cần có tài liệu quy hoạch tổng thể toàn vùng
(23)§1.4 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 ảnh hưởng nhiều đến việc chọn chiều sâu đặt móng
điều kiện địa chất địa chất thuỷ văn.
- Trong tự nhiên thường có lớp đất yếu tốt xen kẹp Việc chọn chiều sâu Hm nói chung, khơng có biện pháp xử lý nên chọn để móng đặt lên lớp đất tốt tương đối dày Tuy nhiên, chọn chiều sâu Hm tuỳ thuộc vào mực nước ngầm, vào đặc điểm cấu tạo cơng trình, vào khả thi cơng móng ảnh hưởng cơng trình lân cận
2- Loại móng vật liệu làm móng:
(24)§1.4 Đề xuất, so sánh chọn phương án Nền Móng (tiếp)
II. So sánh chọn phương án móng
- Để có phương án tối ưu mặt kinh tế kỹ thuật, người thiết kế cần nêu phương án khác nhau
- Các phương án móng khác như: móng nơng thiên nhiên, móng nơng nhân tạo, móng cọc Mỗi phương án
lớn lại có nhiều phương án nhỏ việc chọn loại móng
khác vật liệu làm móng khác
Ví dụ: loại móng cọc chọn móng cọc tre, móng cọc gỗ, móng cọc bê tơng cốt thép Ngay móng cọc bê tơng cốt thép lại chọn khác hình dáng cọc (vng, chữ nhật, trịn ) kích thước cọc (diện tích tiết diện, chiều dài)
Tuy nhiên, sau phân tích dựa vào kinh nghiệm người thiết kế để lại vài ba phương án đế tính tốn, so sánh, chọn phương án móng tối
ưu Sơ thường người ta chọn phương án móng có tổng giá
thành xây dựng nhỏ nhất (bao gồm chi phí vật liệu, chi phí nhân cơng
các phương tiện thi cơng) Khi định thức phương án cịn cần phải dựa vào công nghệ xây dựng phải đảm bảo thờì gian xây