Tính toán sức cản của nền đối với móng sâu theo phương pháp Zavriev
MỤC LỤC
Tính toán móng sâu ngàm vào đất
Khi tính toán móng nông ta không xét đến sức cản của nền theo mặt xung quanh móng bởi vì khi móng nông thì ảnh hưởng của nó không đáng kể. Ngược lại đối với móng sâu thì ảnh hưởng đó lớn và ta phải xét đến. Dưới tác dụng của lực ngang và mômen, móng sẽ quay quanh trục đi qua điểm D nằm trên trục đứng của móng. Phương pháp tính toán mà ta xét sau đây là của Zavriev, đã được đưa vào quy trình thiết kế CH200-62 của Liên Xô cũ. Phương pháp này được xây dựng trên cở sở các giả thuyết:. - Đất được coi là môi trường đàn hồi với hệ số nền tăng theo chiều sâu theo quy luật bậc nhất và tại mọi độ sâu tính nén của đất dưới tác dụng của áp lực ngang và thẳng đứng đều được đặc trưng bởi một hệ số nền. - Độ cứng của móng coi là lớn vô cùng so với độ cứng của đất, nghĩa là trong tính toán không kể đến biến dạng của móng. - Dưới tác dụng của lực đứng, lực ngang, móng lại trượt theo mặt phẳng của nền và quay quanh một điểm nào đó gọi là tâm quay tức thời. Sự trượt của móng sẽ bị cản trở lại bởi lực ma sát và sức chống của đất theo mặt nền và mặt thẳng đứng phía trước. Sự quay của móng sẽ bị cản trở lại bởi sức chống của đất tại mặt trước và mặt sau của nền. Khi tính toán móng sâu ngàm vào đất, người ta chia làm hai loại:. h_ Độ sâu chôn móng vào đất;. EJ_ Độ cứng chống uốn của móng;. Nếu từ đế móng trở lên đất gồm nhiều lớp thì trị số m lấy trung bình theo biểu thức:. Ki Hệ số nền của lớp thứ I;. hi_ Chiều dày mỗi lớp trong phạm vi hm; ). Xuất phát từ các giả thiết nêu trên, ta thấy nếu do biến dạng đàn hồi của đất, móng quay đi một góc vô cùng bé thì các mặt bên của móng cũng nghiêng đi một góc bằng góc quay của đế móng so với nền. - Trường hợp 1: Nền chuyển vị quay về phía ngược lại hướng tác dụng của lực ngang, tâm quay nằm cao hơn đế móng.
Ở trạng thái cân bằng có các lực sau đây tác dụng lên móng: ngoại lực H, N; trọng lượng bản thân của móng G; tổng hợp lực của thành phần thẳng đứng của áp lực đất theo mặt bên H1 và của nền N1. Để xác định thành phần thẳng đứng của áp lực đất theo mặt bên và theo mặt xung quanh móng ta sử dụng mối quan hệ tuyến tính giữa chuyển vị và áp lực. Theo các giả thiết đó ta tìm được biểu đồ phản lực của đất theo mặt bên của móng tuân theo luật Parabol còn biểu đồ áp lực tiếp xúc dưới đế móng tuân theo luật đường thẳng.
Theo nguyên lý độc lập tác dụng của các lực, ta xét riêng chuyển vị thẳng đứng, chuyển vị ngang, góc xoay, xác định phản lực của đất tại đế móng và tại mặt xung quanh móng. Khi móng chuyển vị ngang, theo mặt bên ở phải phải xuất hiện phản lực tăng theo chiều sâu theo luật tam giác (hình 7.9b). Khi móng quay quanh điểm B một góc ϕ, trên mép trái áp suất phản lực phân bố theo quy luật Parabol.
Đất được coi là môi trường biến dạng đàn hồi với hệ số nền tăng theo chiều sâu theo luật đường thẳng. Các tác giả của phương pháp này đã sử dụng lời giải của giáo sư I.V.Urban cho trường hợp tường mềm trong môi trường đàn hồi chịu lực ngang và mômen. Theo kết quả tính toán thì khi móng có tiết diện chữ nhật có độ cứng hữu hạn mà tính theo móng tuyệt đối cứng thì trị số của áp lực đất theo mặt thẳng đứng tăng lên 60%.
Tường trong đất 1. Phạm vi ứng dụng
Đối với các công trình phục vụ một lúc nhiều người như rạp hát, khách sạn, ga ra, các kho hàng lớn của cửa hàng ở những thành phố lớn cần thiết phải tạo được nhiều tầng hầm để tăng diện tích và không gian sử dụng. Vấn đề sử dụng không gian dưới đất cũng cần trong công nghiệp luyện kim, khai thác mỏ và các ngành công nghiệp khác để làm các hầm kỹ thuật, hào băng tải, bể ngầm để chứa xăng dầu, bể lắng, bể xử lý, giếng thu nước…. Màn chống thấm có nhiệm vụ ngăn nước trong kênh, đập, bể chứa… không bị thấm qua chân đập, qua nền mà hao hụt đi để giữ gìn nước cần sử dụng hoặc để giữ cho nước thải trong công nghiệp có chứa các chất độc hại khỏi thấm vào đất làm ô nhiễm nước dưới đất.
- Khi thi công không gây chấn động, tiếng ồn nên khi kiến thiết tường gần các công trình đang sử dụng (cách 0,8m) trong điều kiện địa chất nhất định không làm cho công trình lân cận bị lún, bị biến dạng;. Theo B.X.Fêđôrôv thì các tính toán kinh tế ở Liên Xô cũ cho thấy, dùng phương pháp tường trong đất thay cho các phương pháp khác trong xây dựng tường hầm sâu thì cứ 1m2 đã giảm bêtông từ 0,5÷0,8m3, tiết kiệm ximăng từ 125÷300kg, thép 10 đến 20kg, tiết kiệm điện năng, giảm khối lượng làm đất, giảm diện tích choán chỗ trong thi công. Hào ngắn: Trong trường hợp này, hào được đào theo 2 giai đoạn: giai đoạn đầu, dọc theo chiều dài trục tường cần kiến thiết, người ta đào một đoạn hào dài 3÷6m đến độ sâu cần thiết rồi chừa lại một đoạn ngắn hơn đoạn hào vừa đào và cứ tiếp tục như vậy.
Khi xây dựng tường bằng bêtông mác cao, việc cắt vào bêtông đoạn tường đã thi công để ghép với đoạn tường làm trong giai đoạn 2 gặp nhiều khó khăn. Do vậy, để liên kết các đoạn tường trong giai đoạn 1 và 2, người ta dùng ống đặt vào đầu và cuối đoạn hào ở giai đoạn 1 trước khi đổ bêtông. Do trọng lượng riêng của huyền phù sét lớn hơn của nước và sét thường cao hơn mực nước ngầm trong hào nên áp lực của huyền phù sét ngăn ngừa không cho nước ngầm chảy vào hào và phá hủy vách hào.
Nếu kể đến cả áp lực chủ động của đất lên vách hào thì nhiều trường hợp không thể giải thích được độ ổn định của vách hào bằng áp lực thủy tĩnh của huyền phù sét và hiện tượng sét hóa.
Bộ phận vách ngăn; Ống để đổ bêtông
Các lỗ khoan trong giai đoạn 2 sẽ cắt vào một phần thân các cọc được thi công trong giai đoạn đầu đã đông cứng lại và các cọc thi công trong giai đoạn 2 sẽ ghép với các cọc trong giai đoạn đầu để tạo thành tường trong đất. Tùy theo mục đích sử dụng và biện pháp thi công, tường trong đất có thể là đoạn hào hoặc hào liên tục có dạng thẳng hoặc cong trên mặt bằng (hình 7.15). Chiều dài của tường trong đất trong thực tiễn đã xây dựng dài đến mấy cây số (màn chắn ở nền đập để bốc hơi tại nhà máy luyện dầu mỏ Krementruc có chiều dài 7,3km, màn chắn để bảo vệ cho đất khỏi bị ngập nước biển ở Caliphoocnia dài 5,7km).
Tường trong đất kiểu hào có chiều dày cố định khoảng 0,2÷1,0m, khi lấp bằng bêtông hoặc vữa ximăng cát, còn khi lấp bằng đất hỗn hợp thì chiều rộng bằng 0,5÷4,0m. Chiều sâu của tường kiểu cọc và hào ngắn có chiều sâu không hạn chế nhưng khi tăng chiều sâu thì quá trình thi công sẽ phức tạp hơn mà chủ yếu là việc ghép các bộ phận riêng biệt thành tường liên tục. - Trạng thái giới hạn thứ nhất: Người ta tính ổn định của vách hào; sức chịu tải của nền, ổn định của nền khi móng chịu lực ngang, móng trên bờ dốc, nền gồm các lớp đất có độ dốc lớn; sức chịu tải của tường móng theo độ bền của vật liệu tường.
- Theo trạng thái giới hạn thứ hai: Xác định độ lún của nền; chuyển vị của móng (chuyển vị ngang và góc xoay tại đỉnh móng) do lực dọc, lực ngang và mômen gây ra; độ bền chống nứt của tường bằng bêtông cốt thép. Khi tính toán ổn định của nó cần kể đến điều kiện địa chất thủy văn của khu đất xây dựng, tính chất cơ học của đất, tải trọng công trình và sự gia tải lân cận. Hiện nay sự làm việc của móng tường trong đất và ảnh hưởng của huyền phù sét bentonit đối với ma sát mặt xung quanh tường và đất bao quanh chưa được nghiên cứu đầy đủ, do vậy người ta phải xác định sức chịu tải của móng tường trong đất theo các công thức dùng cho cọc nhồi.
Cường độ tính toán của đất ở đáy tường lấy theo cường độ của đất dưới chân cọc nhồi được thi công bằng cách tạo lỗ có moi hết đất ra và đổ bêtông theo ống chuyển vị thẳng đứng.
