Tài liệu Nền móng- Chương 2: Móng nông trên nền thiên nhiên pdf

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNHNGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Nền Móng Nền Móng Chương II: Móng Nông trên nền thiên nhiên Chương II: Móng Nông trên nền thiên nhiên NỀN MÓNG - ĐÀO TẠO TÍN CHỈ NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH §2.1 Khái niệm chung I. - Đặc điểmcủa móng nông - M.Nông được xây trong hố móng đào sẵn; độ sâu đặtmóngnhỏ (h m =0,5÷6m). - Thi công đơngiản. - Khi tính toán có thể bỏ qua ảnh hưởng của đấttừđáy móng trở lên. II. - Phân loại móng nông: Theo 3 cơ sở a) Phân loại theo kích thước: * M.đơn. * M.băng. * M.bản. b) Phân loại theo khả năng chịuuốncủa móng: * M.cứng. * M.mềm. c) Phân loại theo tình hình tảitrọng tác dụng * M.chịutảitrọng đúng tâm. * M.chịutảitrọng lệch tâm. * M.thường xuyên chịutácdụng củatảitrọng ngang lớn. * M.chủ yếuchịutảitrọng đứng. 2 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH III. Cấutạo Móng Nông và điềukiện ứng dụng 1. Móng đơn + Kích thướcvàtrường hợpápdụng -Kíchthước: 2 chiều(l,b) nhỏ, chênh lệch không lớn →Tính toán ư/s, b/d theo trạng thái không gian. -Ápdụng trong trường hợp: tảitrọng CT không lớn, nềntương đốitốt. TD: Móng dướicột nhà, cột điện, cột đỡ cầu máng,… + Vậtliệuvàkếtcấu móng -Vậtliệu liên quan đếnthiếtkế cấutạo móng •VL đá xây, bê tông … →cấutạomóng không sinh b/d uốn, gọi là Móng Cứng. • VL bê tông cốt thép … →cấutạo móng có khả năng chịub/d uốn, gọi là Móng Mềm. 3 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - K.cấu móng cứng: . Hình dạng móng: Mặt biên móng bao ngoài hệđường truyền ư.s trong khối móng cứng → có dạng hình thang (đ/với M.bê tông), dạng bậc thang (đ/vớiM.gạch, đáxây) .Tính toán KC để móng đủ cứng không bị cắt theo t/diện m-n, m'-n' (nơichịu mômen lớnnhất): . Khống chế theo tỷ số H/L cho toàn móng . Khống chế theo tỷ số h/ℓ cho mỗibậc móng l h 4 Sơđồmóng và Phảnlựcnền NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH . Có thể dùng góc mở lớnnhất α max để phân biệt móng cứng hay mềm: đ/v M.cứng, α≤α max có ý nghĩanhư H/L, h/ℓ ≥ trị số cho phép cho trong bảng. Sơđồbố trí móng 5 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH -K.cấu móng mềm: Khi α > α max : Trường hợptảitrọng lớnhoặclệch tâm lớn, tình hình địachất không chophéptăng thêm độ sâu chôn móng , phảicấutạoM.mềm(TD: mựcnướcmgầmcao, tầng đấttốt không dầy) → dùng M.btct là hợp lý và được tính theo M.mềm(chương 3). 6 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 7 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 2. Móng băng + Kích thướcvàtrường hợpápdụng - Kích thước: chiềudàirấtlớnso vớichiềurộng (l/b rấtlớn) →Tính toán theo trạng thái phẳng (ứng suấtphẳng, hoặcbiến dạng phẳng). - Trường hợpápdụng: . Khi KCPTrên công trình có cấutạo liên tục (móng dướitường nhà, M.tường chắn) . Móng dưới hàng cột, M.đỡ ống dẫnnước…thì cần so sánh giữam.đơnvàm.băng để chọ nphương án hợplý. - Ưu điểm: giảm a.s và chênh lệch a.s đáy móng, do đógiảm chênh lệch lún giữacáccột. 8 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH + Vậtliệuvàkếtcấu móng - đ/với Móng băng là móng cứng: Không cầnkiểmtrađộ cứng theo phương dọc móng. Kiểmtramặtcắt ngang M.băng tương tự M.đơn, nhưng với α max lấytăng lên 2÷3 độ - đ/với Móng băng là móng mềm: Khi tảitrọng lớn, đấtnềnxấuthìM.băng giao nhau và M.băng dướihàng cột nên bằng btct, và tính theo dầm(dải) trên nền đàn hồi. α KếtcấuTường chắn 9 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 10 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 3. Móng bản + Kích thướcvàtrường hợpápdụng - Kích thước: chiều dài và chiềurộng đềulớn . Nềncótrạng thái ưs không gian, . Nếuchiềudầynềnnhỏ, nền b/d 1 hướng - Trường hợpápdụng: . Móng dướicống, móng trạmbơm, nhà máy thủy điện, tháp nước… . Dùng trong trường hợptảitrọng rấtlớn, đấtnềnmềmyếu, M.bản làm giảmápsuất và phân bốđề uhơnlênmặtnền + Vậtliệuvàkếtcấumóng -VL thường là btct. -Cấutạom.bkiểuvòmngược, -Cấutạom.bkiểuhộp Tính toán móng bản theo móng mềm 11 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Móng tháp nướccódạng bảnbêtôngcốt thép liên tục 12 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH -Cấutạom.bảnkiểu vòm ngược -Cấutạom.bảnkiểuhộp 13 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ∗ Nội dung tính toán gồm2 bước - Sơ bộ xác định kích thước móng - Kiểm tra các điềukiệnvề biếndạng IV. Các bước tính toán móng nông theo TTGH về biếndạng A. Sơ bộ xác định kích thước móng 1- Nguyên tắc: Trong tính nền móng theo TTGH-2 thì biếndạng củanền được tính khi nềnlàmviệc trong giai đoạnbiếndạng tuyến tính, nghĩalà quan hệ áp lựcmặtnềnvàbiếndạng (lún) là bậcnhất. Khi đócó thể áp dụng lý thuyết đàn hồi để tính độ lún mặtnền. Điềukiện để nềnlàmviệc trong giai đoạnbiếndạng tuyến tính là: . Theo TCXD Việtnam : p tb ≤ R tc , (2.1) trong đó R tc là tảitrọng tiêu chuẩn, tính theo công thức: R tc = m p 1/4 = m (A ¼ γ.b + B.q +D.c) (2.2) 14 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH . Theo B.M. Das: q o ≤ q all (2.3) vớiq all = q u / F s trong đó, q o –áplực trung bình lên mặtnền q all –tảitrọng cho phép q u –tảitrọng giớihạn F s -hệ số an toàn Nhận xét: q all tương tự R tc ,với F s = 3 Kích thước móng sơ bộ cầnchọn sao cho đảmbảocảđiềukiện kinh tế và kỹ thuật , nghĩalà* tậndụng hếtkhả năng làm việccủa đất nền trong giai đoạnbiếndạng tuyến tính. -Muốnvậycầncầnthỏamãnđ/kiện sau (theo TCXD-VN): p tb =R tc (2.1) Khi tảitrọng lệch tâm cần đảmbảo thêm điềukiện p max < 1,2 R tc (2.2) Từ (2.1) và (2.2) có thể xác lập công thức tính sơ bộ kích thước đáy móng 15 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH B. Kiểmtrađiềukiệnbiếndạng của móng - Để công trình làm việcbìnhthường về mặtbiếndạng cầnphảithoả mãn các điềukiện sau: D tt ≤ D gh (1.1) -Tùyyêucầucụ thể củamỗi công trình để quyết định các loạibiếndạng nào cầnkiểmtra(độ lún, chênh lêch lệch lún, góc nghiêng, chuyểnvị ngang của móng): S ≤ S gh ΔS ≤ ΔS gh θ ≤ θ gh u ≤ u gh trong đó: D tt -Cácđạilượng biếndạng tính toán, xác định theo lý thuyết đàn hồivàđặc tính biếndạng tuyếntínhcủa đất. D gh -Cácđạilượng biếndạng giớihạnchophépcủacôngtrình, được quy định tùy theo loại công trình, cấpcôngtrìnhvàyêucầusử dụng công trình (đặctínhlàmviệccủathiếtbị, quá trình công nghệ) 16 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH . Nguyên tắc (nhắclạiCh.I): Dùng đ/kiệncường độ và ổn định để khống chế sự làm việcbìnhthường của công trình: N tt < R gh (1.2) hoặc theo B.M. Das: q < q u trong đó: N tt , q– tổng tảitrọng gây trượttínhtoán R gh , q u –Sứcchống trượtgiớihạn(sứcchịutảigiớihạn).  Theo TCVN 4253-86, để xét đếnmọiyếutố bấtlợi cho công trình, ngườitađưavào(1.2) ba hệ số, mỗihệ số kểđếnmộtyếutố (1.3) trong đó: n c –hệ số tổ hợptảitrọng. k n –hệ số an toàn, tùy thuộccấp công trình (> 1). m –hệ sốđiềukiệnlàmviệc(tùythuộc đặc điểm KCCTr và loạinền) gh n ttc R k m Nn ≤ 17 V. Các bước tính toán móng nông theo TTGH về cường độ & ổn định NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Đạilượng N tt và R gh đượcxácđịnh tùy theo hình thứctrượtcủa công trình và nền. Công trình có thể xẩy ra 3 hình thứcmất ổn định tùy thuộcloại đất nền, khả năng chống trượt, đặc tính cố kếtcủa đấtvàtỷ số giữatải trọng ngang và đứng (T/P) : –Trượtphẳng – Trượtsâu – Trượthỗnhợp T P T PP T 18  Theo B. Das: alltt u all qq FS q q ≤ = ; NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH I. Khái niệm chung - Để làm rõ bảnchấtpháhoạisứcchịutải trong đấtnền, các dạng phá hoạivàcácyếutốảnh hưởng, cần nghiên cứuthí nghiệmhiệntrường (bàn nén và bàn đẩy) 1- Thí nghiệmbànnén (bàn nén chỉ chịutảitrọng thẳng đứng) - Khi P < P I gh , biếndạng đứng là chủ yếu, do V r thu hẹp; quan hệư/s và b/d trong nềnlàtuyếntính. Ở cuốigiaiđoạn I (P = P I gh ) biếndạng dẻoxuấthiện đầutiêntại hai mép bàn nén phát triển thành vùng dẻo (sâu khoảng ¼ b) p II gh p S 1 p S 0 2 p I gh P II gh +∆P - Khi P > P I gh , vùng dẻo phát triển theo p tăng, b/d trong nềnphi tuyến. Khi P → P II gh b/d dẻochiếm ưuthế, độ cong đường S~P càng lớn. - khi P = P II gh , vùng dẻo phát triển hoàn toàn, khối nền ở trạng thái CBGH. Tăng một lượng Δp rấtnhỏ, nềnbị phá hoạitrượt(éptrồi). 45 o -ϕ/2 P II gh b 45 o +ϕ/2 19 §2.2 Sứcchịutảigiớihạncủa Móng nông NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  Đường quan hệ tảitrọng (p hoặcq) với độ lún (S) và dạng mặttrượtchịu ảnh hưởng rõ rệtloại đấtvàtrạng thái vậtlýcủa đất. - Xét Móng băng có chiềurộng B đặttrênmặtmộttầng đất (xem B.M.Das, ch.3), có 3 trường hợpxẩyra: q Độ lún Mặttrượttrong đất a) Tầng nềnlàđấtcátchặthoặc đấtdínhcứng. Gia tảitrọng (q) tăng dầnlên móng, độ lún sẽ tăng. Tạimột điểm nào đó, khi áp lựcbằng (q u )- sẽ xảyrasự phá hoại độtngộttrongđấtnềnvàmặttrượt trong đấtsẽ mở rộng tớimặt đất. Áp lựctải trọng q u đượcgọilàsứcchịutảigiớihạncủa móng. Sự phá hoại độtngộtxảy ra trong đất, đượcgọilàphá hoạicắttổng thể. q Đélón MÆt tr−ît b) Tầng nềnlàđất cát hoặc đấtsétcóđộ chặttrung bình: mộtlượng tăng tảitrên móng sẽ kéo theo mộtlượng tăng lún. Tuy nhiên, trong trường hợp này mặtpháhoại trong đấtsẽ mở rộng dầnra phía ngoài móng, đượcthể hiệnbằng những đường liền trong Hình b). 20 NGUYN HU THI NGNH A K THUT CễNG TRèNH Khi ỏp lctrờnmúngbng q u1 chuyn ng camúngs kộo theo nhng st lỳn tngt. p lc qu(1), cgiltitrng phỏ hoiban u. Rimt chuyn ng lncamúngbucmttrt trong tm rng timt t(ng nột ri trong hỡnh v). p lctitrng lỳc úlscchutigiihn, q u . Vt ra ngoi im ú, mtlng tng tis kộo theo mtlng tng ln lỳn ca múng. Loi phỏ hoi ny gilphỏ hoictccb trong t. q ộ lún Mặt trợt c) Múng ttrờnloi ttng ixpri, ng biudintitrng ~ lỳn ging nhng trong Hỡnh c): Mtphỏhoi trong ts khụng phỏt trinlờnmt t. Khi vtquỏtitrng phỏ hoicui cựng, q u , ng titrng ~ lỳn s dc ng v thct l tuyntớnh. Loiphỏhoi ny trong t cgilphỏ hoict xuyờn ngp (the punching shear failure). 21 ộ lún q Mttrt NGUYN HU THI NGNH A K THUT CễNG TRèNH Datrờncỏcktqu thc nghim, Vesic (1973) ó ngh mt quan h cho kiuphỏhoiscchuticamúngt trờn cỏt. Hỡnh 3.3 biuth quan h ny, trong ú: chttng i, D r D f /B* Ct xuyờn ngp Ctccb Cttng quỏt Hỡnh 3.3 cỏc kiu phỏ hoimúngt trờn cỏt (theo Vesic, 1973) D r = chttng ica cỏt D f = sõu tmúngot mt t. Nu D r khong 70%, thỡ xyraloiphỏhoict tng th trong t. LB BL B + = 2 * viB = chiurng múng; L = chiudi múng (Chỳ ý: L luụn luụn lnhnB) ivi múng vuụng, B = L; vimúngtrũn, B = L = ng kớnh, do vyB* = B 22 NGUYN HU THI NGNH A K THUT CễNG TRèNH - Hỡnh 3.4 biuthlỳn S catmtrũnvtmch nhttrờn b mtcỏttititrng giihn, q u . Hỡnh v ch ra mtphmvi chung caS/B vi chttng icacỏt. Túcúth núi rng, ivimúngt nụng (nghal D f /B* nh): .Trong trng hpphỏhoi cttng quỏt ca t, titrng cuicựngcúth xyratimt lỳn camúngbng (4 ữ 10)% B. .Trong trng hpphỏhoi ctccb hoc xuyờn ngp, ti trng cuicựngcúth xyrati lỳn bng (15 ữ 25)% B. Trng lng nv khụ, d Trng lng nv t, w ộchặttơng đối D r Cắt xuyên ngập Cắt cục bộ Cttng quỏt quát 203 mm (8 in) 152 mm (6 in) 192 mm (4 in) 51 mm (2 in) 51 x 305 mm (2 x 12 in) Tmch nht( b rng B) Tấm tròn Tấm ch nhật B S NGUYN HU THI NGNH A K THUT CễNG TRèNH Cỏc dng trtca nn cỏt khi sõu t múng khỏc nhau. 24 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH (bàn đẩychịu đồng thờitảitrọng đứng và ngang) Đốivớimộtloạinền, tùy theo tỷ số giữatảitrọng ngang và đứng (T/P) mà công trình có thể xẩy ra 3 hình thứcmất ổn định: – Trượtphẳng – Trượtsâu– Trượthỗnhợp T P T PP T 25 2- Thí nghiệmbànđẩy NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH II. Lý thuyếtSứcchịutảicủaTerzaghivàmộtsố phát triển liên quan 1- Lý thuyếtSứcchịutảicủa Terzaghi -Terzaghi (1943) là người đầutiêngiớithiệumộtlýthuyếttổng quát để đánh giá sứcchịutảigiớihạncủanhững móng nông đáy nhám. Theo lý thuyết này, mộtmónggọilànông nếu độ sâu đặt móng, D f (Hình), nhỏ hơn hay bằng bề rộng của nó. - Xét mộtmóngliên tục, hay dạng dải, mặt phá hoại trong đấtcódạng tổng quát ứng với tảitrọng giớihạn phân bốđềuthẳng đứng (xem Hình 3.5). Đấtnềncótrọng lượng đơnvị = γ ; lựcdínhđơnvị = c'; Góc ma sát = φ ’. Hình 3.5 Sự phá hoạisứcchịutải trong đấtdướimộtmóngbăng cứng nhám 26 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Ảnh hưởng của đấtphíatrênđáy móng cũng có thể xem nhưđượcthaythế bởi mộttảitrọng phụ tương đương, q = γ D f (trong đó γ là trọng lượng đơnvị của đất). Vùng phá hoạidướimóngcóthểđược chia làm ba phần 1. Vùng tam giác ACD ngay sát đáy móng 2. Các vùng cắttoả tia ADF và CDE, có các đường cong DE và DF là những cung xoắn ốc lôgarit 3. Hai vùng tam giác bịđộng Rankine AFH và CEG. Những góc CAD và ACD xem như bằng góc ma sát của đất φ ’. Chú ý rằng, do đấttrênđáy móng được thay thế bởimộttảitrọng phụ tương đương nên bỏ qua sứcchống cắtcủa đấtdọc theo các mặtpháhoại GI and HJ. 27 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ucq 1 qc'NqN BN 2 γ =++γ Dùng phân tích cân bằng, Terzaghi biểuthị sứcchịutảigiớihạndướidạng sau Trong đó: c' = lựcdínhcủa đất γ = trọng lượng đơnvị của đất; q = γ D f N c , N q , N γ =cáchệ số sứcchịutải, không thứ nguyên và là những hàm chỉ của φ ’. Các hệ số sứcchịutải N c , N q và N γ đượcxácđịnh bởi () () 1'cot1 2 ' 4 cos2 'cot 2 'tan2/'4/32 −= ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = − qc N e N φ φπ φ φφπ () 23 /4 '/2tan ' q 2 e N1 ' 2cos 42 π−ϕ ϕ ⎡⎤ ⎢⎥ ⎢⎥ =− πϕ ⎛⎞ ⎢⎥ + ⎜⎟ ⎢⎥ ⎝⎠ ⎣⎦ 'tan1 cos2 1 2 φ γ γ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= p K N (3.6) (3.4) (3.5) Trong đó K p γ = hệ số áp lựcbị động Biếnthiêncủacáchệ số sứcchịutải được xác định theo các PT (3.4), (3.5), và (3.6), cho trong Bảng 3.1. 28 (3.3) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH φ N c N q N γ φ N c N q N γ * 0 5.7 1 0 26 27.09 14.21 9.84 1 6 1.1 0.01 27 29.24 15.9 11.6 2 6.3 1.22 0.04 28 31.61 17.81 13.7 3 6.62 1.35 0.06 29 34.24 19.98 16.18 4 6.97 1.49 0.1 30 37.16 22.46 19.13 5 7.34 1.64 0.14 31 40.41 25.28 22.65 6 7.73 1.81 0.2 32 44.04 28.52 26.87 7 8.15 2 0.27 33 48.09 32.23 31.94 8 8.6 2.21 0.35 34 52.64 36.5 38.04 9 9.09 2.44 0.44 35 57.75 41.44 45.41 10 9.61 2.69 0.56 36 63.53 47.16 54.36 11 10.16 2.98 0.69 37 70.01 53.8 65.27 12 10.76 3.29 0.85 38 77.5 61.55 78.61 13 11.41 3.63 1.04 39 85.97 70.61 95.03 14 12.11 4.02 1.26 40 95.66 81.27 115.31 15 12.86 4.45 1.52 41 106.81 93.85 140.51 16 13.68 4.92 1.82 42 119.67 108.75 171.99 17 14.6 5.45 2.18 43 134.58 126.5 211.56 18 15.12 6.04 2.59 44 151.95 147.74 261.6 19 16.56 6.7 3.07 45 172.28 173.28 325.34 20 17.69 7.44 3.64 46 196.22 204.19 407.11 21 18.92 8.26 4.31 47 224.55 241.8 512.84 22 20.27 9.19 5.09 48 258.28 287.85 650.67 23 21.75 10.23 6 49 298.71 344.63 831.99 24 23.36 11.4 7.08 50 347.5 415.14 1072.8 25 25.13 12.72 8.34 Bảng 3.1. Các hệ số sứcchịutảicủa Terzaghi - [các PT (3.4), (3.5), và (3.6)] 29 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - Để dự tính sứcchịutảicủa các móng vuông và tròn, PT (3.3) có thể lầnlượt đượcbiến đổinhư sau q u = 1,3c'N c + qN q + 0,4γB N γ (móng vuông) (3.7) và q u = 1,3c'N c + qN q + 0,3γB N γ (móng tròn) (3.8) Trong PT (3.7), B bằng kích thướcmỗicạnh móng; PT (3.8), B bằng đường kính móng. - Đốivớinhững móng biểuthị kiểupháhoạicắtcụcbộ, Terzaghi đã đề nghị sửa đổilại các PT (3.3), (3.7), và (3.8) như sau: q u = 0.867c'N’ c + qN’ q + 0,4γB N’ γ (móng vuông) (3.10) q u = 0.867c’N’ c ; + qN’ q ; + 0,3γBN'γ (móng tròn) (3.11) N’ c , N’ q và N’γ, các hệ số sứcchịutảisửa đổi có thểđượctínhbằng các phương trình cho hệ số sứcchịutải(N c , N q , N γ ), trong đóthayφ’bằng .  Các phương trình sứcchịutảicủa Terzaghi nay đã đượcsửa đổi để xét tớicác ảnh hưởng của hình dạng móng (B/L), độ sâu đặt móng (D f ), và độ nghiêng củatảitrọng, (cho trong Mục 3.7, B.M.Das). Tuy nhiên, nhiềunhàthiếtkế vẫn dùng phương trình Terzaghi, vì nó vẫnchokếtquả tương đốitốt do có xét tới tính không chắcchắncủa điềukiện đấtnềntạicáchiệntrường khác nhau. 30 II. Lý thuyếtSứcchịutảicủa Terzaghi và mộtsố phát triển liên quan ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = − − 'tan 3 2 tan' 1 φφ ,,, 2 1 ' 3 2 γ γ BNqNNcq qcu ++= (móng băng) (3.9) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 31 II. Lý thuyếtSứcchịutảicủa Terzaghi và mộtsố phát triển liên quan idsqiqdqsqcicdcscu FFFBNFFFqNFFFNcq γγγγ γ 2 1 ' ++= (3.21) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - Các hệ số sức chịu tải Tính chất cơ bản của mặt phá hoại trong đất do Terzaghi đề nghị ngày nay được các nghiên cứu trong phòng và hiện trường về sức chịu tải xác nhận (Vesic, 1973). Tuy nhiên, góc α nêu trong Hình 3.5 gần với (45 + φ’/2) hơn là φ’. Nếu chấp nhận sự thay đổi này thì các giá trị của N c , N q , và N γ đối với góc ma sát của đất đã cho trong Bảng 3.1 cũng sẽ thay đổi. Với α = 45 + φ’/2, có thể biểu thị như sau: Phương trình (3.23) cho N c , đã được Prandtl (1921) suy ra đầu tiên, và PT (3.22) cho N q đã được Reissner (1924) giới thiệu. Caquot và Kerisel (1953) và Vesic (1973) đã cho quan hệ của N γ như sau: Bảng 3.4 (trang sau) cho thấybiếnthiêncủacáchệ số sứcchịutải nêu trên theo góc ma sát : 32 II. Lý thuyếtSứcchịutảicủa Terzaghi và mộtsố phát triển liên quan (3.22) 'tan2 2 ' 45tan ϕπ φ eN q ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += ( ) 'cot1 φ −= qc NN (3.23) ( ) 'cot1 φ γ + = q NN (3.24) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Bảng 3.4 Các hệ số sứcchịutải φ N c N q N γ φ N c N q N γ 0 5.14 1 0 26 22.25 11.85 12.54 1 5.38 1.09 0.07 27 23.94 13.2 14.47 2 5.63 1.2 0.15 28 25.8 14.72 16.72 3 5.9 1.31 0.24 29 27.86 16.44 19.34 4 6.19 1.43 0.34 30 30.14 18.4 22.4 5 6.49 1.57 0.45 31 32.67 20.63 25.99 6 6.81 1.72 0.57 32 35.49 23.18 30.22 7 7.16 1.88 0.71 33 38.64 26.09 35.19 8 7.53 2.06 0.86 34 42.16 29.44 41.06 9 7.92 2.25 1.03 35 46.12 33.3 48.03 10 8.35 2.47 1.22 36 50.59 37.75 56.31 11 8.8 2.71 1.44 37 55.63 42.92 66.19 12 9.28 2.97 1.69 38 61.35 48.93 78.03 13 9.81 3.26 1.97 39 67.87 55.96 92.25 14 10.37 3.59 2.29 40 75.31 64.2 109.41 15 10.98 3.94 2.65 41 83.86 73.9 130.22 16 11.63 4.34 3.06 42 93.71 85.38 155.55 17 12.34 4.77 3.53 43 105.11 99.02 186.54 18 13.1 5.26 4.07 44 118.37 115.31 224.64 19 13.93 5.8 4.68 45 133.88 134.88 "'271.76 20 14.83 6.4 5.39 46 152.10' 158.51 330.35 21 15.82 7.07 6.2 47 173.64 187.21 403.67 22 16.88 7.82 7.13 48 199.26 222.31 496.01 23 18.05 8.66 8.2 49 229.93 265.51 613.16 24 19.32 9.6 9.44 50 266.89 319.07 762.89 25 20.72 10.66 10.88 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 34 II. Lý thuyết Sức chịu tải của Terzaghi và một số phát triển liên quan - Các hệ số hình dạng: Các phương trình cho hệ số hình dạng F cs , F qs và F γs do De Beer (1970) đề nghị như sau: trong đó: L = chiều dài móng (L > B) Các hệ số hình dạng là các quan hệ thực nghiệm từ nhiều thí nghiệm trong phòng. ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += c q cs N N L B F 1 (3.25) qs B F1 tan' L ⎛⎞ =+ φ ⎜⎟ ⎝⎠ (3.26) s B F10,4 L γ ⎛⎞ =− ⎜⎟ ⎝⎠ (3.27) - Các hệ số độ sâu: Hansen (1970) đã đề nghị những phương trình sau cho các hệ số độ sâu: với D f /B ≤ 1 F γ d = 1 (3.30) Với D f /B > 1 F γ d = 1 (3.30) B D F f cd 4,01+= (3.28) () B D F f qd 2 'sin1'tan21 φφ −+= (3.29) () B D F f cd 1 tan4,01 − += (3.31) () B D F f qd 1 2 tan'sin1'tan21 − −+= φφ (3.32) Trong các PT (3.31) và (3.32), số hạng tan -1 (D f /B) tính theo radian. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH -Cáchệ sốđộnghiêng: Meyerhof (1963) và Hanna và Meyerhof (1981) đề nghị các hệ sốđộnghiêng dùng trong PT (3.21): 2 90 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −== o qici FF β 2 ' 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= φ β γ o i F ởđây, β = góc nghiêng củatảitrọng trên móng so với đường thẳng đứng NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 3- Hệ số an toàn - Tính toán sứcchịutải cho phép tổng thể củanhững móng nông đòi hỏiphảigắn mộthệ số an toàn (FS) vào sứcchịutảigiớihạntổng thể, hay (3.12) - Trong thựctế cũng dùng hệ số an toàn như sau: sứcchịutảigiớihạnthực Lượng tăng ứng suấtthựclênđất = ──────────────── 3.13) FS - Sứcchịutảigiớihạ nthực đượcxácđịnh bằng áp suấtgiớihạncủamóngmàđất có thể chịu đượcvượt quá áp suấtgâyrabởi đất xung quanh tạicaotrìnhđáy móng. Nếusự khác nhau giữatrọng lượng đơnvị của bêtông móng và trọng lượng đơnvịđất xung quanh xem như bỏ qua, thì: q net(u) = q u –q (3.14) trong đóq net(u) = sứcchụ tảigiớihạnthực ; q = γ D f Do đó(3.15) Hệ số an toàn xác định bởiPT (3.15) phảiítnhất là 3 trong mọitrường hợp. 36 II. Lý thuyếtSứcchịutảicủa Terzaghi và mộtsố phát triển liên quan FS q q u all = () FS qq q u netall − = NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH III. Phương páp xác định SCT theo tiêu chuẩnViệtNam 1- Lý thuyếtSứcchịutảicủa Terzaghi -Terzaghi (1943) là người đầutiêngiớithiệumột lý thuyếttổng quát để đánh giá sứcchịutảigiớihạncủanhững móng nông đáy nhám. Theo lý thuyết này, mộtmónggọilànông nếu độ sâu đặt móng, D f (Hình), nhỏ hơn hay bằng bề rộng của nó. - Xét mộtmóngliên tục, hay dạng dải, mặtpháhoại trong đấtcódạng tổng quát ứng với tảitrọng giớihạn phân bốđềuthẳng đứng (xem Hình 3.5). Đấtnềncótrọng lượng đơnvị = γ ; lựcdínhđơnvị = c'; Góc ma sát = φ ’. 37 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ∗ Trường hợp tính theo TTGH 1 -CTr. Thường xuyên chịulực ngang lớn(áplực đất, áp lựcnước…) -CTr. Xâytrênsườndốcdễ bị trượt, lật. - Tính theo TCVN 4253 – 86: tính toán nền các công trình thủy công. ∗ Tảitrọng tính toán (N tt ), THTT cơ bảnvàđặcbiệc, chỉ tiêu cơ lý đấtnềnlàgiátrị tính toán A tt (với k đ >1) I. Các hình thứcmất ổn định củanền móng 1- Thí nghiệm bàn nén §2.4 Tính nền móng công trình chịulực ngang thường xuyên theo TTGH 38 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 2- Các tiêu chuẩn phán đoán hình thứcmất ổn định Hình thứcmất ổn định ngoài tảitrọng còn phụ thuộc vào, kích thước móng, tính chất đấtnền(Khả năng chống trượt, đặctínhcố kết): N σ =; tgψ = tgϕ + ; §2.4 Tính nềnmóngcôngtrìnhchịulực ngang thường xuyên theo TTGH II. Phán đoán các hình thứcmất ổn định củanền móng 1- Công trình có khả năng chỉ xảyratrượtphẳng: - đ/v nềnlàcát, sétcứng hoặcnửacứng và thỏamãnđiềukiện: N σ ≤ [N σ ] (2.25) trong đó[N σ ] = . Khi không có thí nghiệm Mô Hình, [N σ ]=1 đ/vớicát chặt, =3 đ/vớicácloại đất khác. p k –làáplựcphângiới… γ b p k 2 1 )1( on o v ha tk C γ ε + = γ . max b p tb p c 39 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH - Đốivớinền đấtdính(dẻo, dẻocứng và dẻomềm), ngoài điềukiện(2.25) cầnthỏa mãn thêm 2 đ/k sau: tgψ≥0,45 (2.26) C v ≥ 4 (2.27) 2- Khi không thỏa mãn 1 trong 3 đ/k trên thì: - Công trình có khả năng mất ổn định do trượtsâu, nếucôngtrìnhchỉ chịulực đứng - Công trình có khả năng trượthỗnhợp nếuCT chịucả lực ngang. III. Xác định mức độ ổn định củanền móng Công thức chung để kiểmtramức độ ổn định là : n gh ttc k mR Nn ≤ (2.28) 40 [...]... bố ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra trên trục qua tâm móng (σzđ ∼ z): Với giả thiết: sau khi đào bỏ lớp đất hố móng (giảm tải q =γ.hm), coi mặt nền không phình nở, cho nên xét về biến dạng (không đổi) thì ứng suất tại đáy hố móng cũng coi như không đổi (và bằng với trước khi đào hố móng) Như vậy, tại độ sâu đặt móng, σzđ = γ.hm (= q) - Bước 2: Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún (ứng suất... đối với hố móng các công trình thủy lợi thường rất rộng và có nước cho nên khi đào bỏ lớp đất trong hố móng đất trong nền sẽ phình nở lên, do đó: * Khi vẽ biểu đồ phân bố ứng suất do trọng lượng bản thân gây ra, tại đáy móng σzđ = 0 và tăng dần theo chiều sâu * Khi vẽ biểu đồ phân bố ứng suất tăng thêm (ứng suất gây lún σz) phải tính với áp suất đáy móng tổng cộng (không trừ đi phần đất đào móng) * Chiều... xử lý (thay đổi kết cấu bên trên, tăng thêm kích thước móng hoặc xử lý nền sẽ giới thiệu trong chương IV) σ zi hi γ.hm Xét phân tố đất thứ i σz q= γ.hm Si ptb hm hi σx i o NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 49 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 50 2- Tính độ chênh lệch lún và độ nghiêng của móng: ΔS = SA - SB tgθ = Trường hợp tính độ nghiêng của móng chỉ do lực đặt lệch tâm... hợp tính độ nghiêng của móng chỉ do lực đặt lệch tâm gây ra có thể sử dụng các công thức lý thuyết sau đây: -Theo trục dài của móng chữ nhật: (2-20) ΔS L (2-21) tgθ l = trong đó: SA , SB – độ lún tại 2 điểm A và B trên cùng một móng, hoặc trên hai móng khác nhau – độ nghiêng của móng tgθ L – khoảng cách giữa 2 điểm tính lún A, B e B A o L θ SA SA NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH A B ⎛l⎞... của móng (S), chênh lệch lún (ΔS) và chuyển dịch ngang của móng (U) để so sánh với các trị số giới hạn (Sgh, ΔSgh, Ugh) - Việc tính toán cần tuân theo những qui định của Quy phạm nền các công trình thủy công (TCVN 4253-86) Trị số độ lún (S) cũng thường tính theo phương pháp cộng lún từng lớp Các bước tính lún tương tự như trong Quy phạm nền các công trình dân dụng và công nghiệp (đã nêu ở phần trên) ... 4.K1 pgl σz = K0 pgl, trong đó, pgl – cường độ áp suất gây lún, pgl = ptb - γ.hm ptb – áp suất trung bình tại đáy móng (do tải trọng tiêu chuẩn gây ra) hm – chiều sâu lớp đất đào hố móng * Xác định chiều dầy vùng ảnh hưởng (Ha) tính từ đáy móng đến vị trí thỏa mãn điều kiện σz = 0,2σzđ * Chia nền đất trong phạm vi vùng đất chịu lún (Ha) ra thành những lớp mỏng, hi ≤ 0,4.b * Tính độ lún Si cho mỗi lớp,... theo sơ đồ trượt sâu b) Xác định τgh - Muốn tính (τgh) tương ứng (p) đã biết để nền đạt trạng thái giới hạn, ta cần có - Tổng lực gây trượt: Ntt = P - U p gh = ' Rgh cos δ '−n b τ gh = ' Rgh b Rs = Pgh ϕ+ (τgh) (p, ptt) b PIIgh b 45o+ϕ/2 45o-ϕ/2 - chiều rộng tính toán: btt = b – 2e; b1.tt= α.btt; b2.tt= btt- b1.tt - áp lực đáy móng tính toán: ptt = ptb.b/btt Thay b, b1, b2 bằng btt, b1.tt, b2.tt và Thay... (τgh ∼ pgh) (Hình vẽ dưới) Từ (p) x/định τgh theo biểu đồ vừa tìm được τgh (2-35) - Lực chống trượt giới hạn: trị số góc ngiêng (δ‘) Tuy nhiên (δ‘) cũng chưa biết Vì thế cần tính thử dần bằng cách vẽ biểu đồ quan hệ giữa cường độ chống trượt giới hạn (τgh) và áp lực đáy móng (pgh) ứng với các trị số (δ‘) giả thiết - (τgh ∼ pgh) - Thông thường cho trước 5 trị số δ' = (0 ÷ ϕ) Với mỗi δ' , tính được R’gh... NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH A B ⎛l⎞ E ⎜ ⎟ tb ⎝ 2 ⎠ tc 3 (2-22) o θ Hệ số k1, k2 phụ thuộc vào α=l/b 2 k 2 (1 − μtb ).M btc ⎛b⎞ E ⎜ ⎟ tb ⎝ 2 ⎠ el l -Theo trục dài của móng chữ nhật: tgθ b = SB k1 (1 − μ ).M l 2 tb 3 (2-23) -Theo đường kính móng tròn: SB tgθ d = L 51 2 tc 6(1 − μ tb ).M d 3 E d tb (2-24) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 52 ... pgh - Ý nghĩa của pk : 0,5 pgh NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 0 0 pk ptb pIIgh pgh - Giá trị pk = [Nσ] γ.b α=b1/b 1,0 pIIgh 42 α=b1/b 1,0 Khi Khi 0,5 b1, b2 và τgh α 0,5 Khi áp suất đáy móng (p) tăng lên thì chiều rộng trượt sâu b1 tăng và chiều rộng phần trượt phẳng b2 giảm và ngược lại Để kể đến liên hệ đó, ta thực hiện: Lập quan hệ giữa (α = b1/b với p): Quan hệ α ~ p thay đổi theo . ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Nền Móng Nền Móng Chương II: Móng Nông trên nền thiên nhiên Chương II: Móng Nông trên nền thiên nhiên NỀN MÓNG - ĐÀO TẠO TÍN CHỈ. không lớn, nềntương đốitốt. TD: Móng dướicột nhà, cột điện, cột đỡ cầu máng,… + Vậtliệuvàkếtcấu móng -Vậtliệu liên quan đếnthiếtkế cấutạo móng •VL đá