Bài tập Nền Móng - Đề thi

Đề thi cuối kì Nền và Móng trong xây dựng dân dụng có lời giải cho các câu hỏi chi tiết ngắn gọn. Không thể phủ nhận tầm quan trọng của nền móng của bất kỳ một công trình xây dựng nào. Nó được coi là yếu tố tối quan trọng trong việc thiết kế và thi công nhà ở. Một ngôi nhà muốn đẹp, muốn vững chắc thì móng phải chắc, phải an toàn. Yếu tố an toàn là yếu tố đầu tiên và là yếu tố tiên quyết quan trọng nhất khi xây dựng bất kỳ công trình nào. Dù là nhà ở dân sinh hay các công trình công cộng, các công trình mang tính thương mại. Nền móng là gì? Nền móng là tổng hợp của hai yếu tố nền và móng. Chúng có nhiệm vụ quan trọng trong việc chống đỡ chịu lực cho toàn bộ công trình xây dựng. Công trình xây dựng muốn càng kiên cố, càng xây được nhiều tầng thì nền móng càng phải vững chắc. Nền móng là phần đất nằm dưới đáy móng, chịu toàn bộ hoặc phần lớn tải trọng do công trình đè xuống. Nền móng cũng có thể gọi là nền đất, nơi chịu toàn bộ các tải trọng của công trình. Chúng được chôn sâu và kỹ dưới lòng đấy.

Đề 229

a Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc

- Ảnh hưởng của quá trình thi công cọc: pp hạ cọc cs ảnh hướng lớn tới khả năng chịu tải của cọc Ảnh hưởng của việc hạ cọc chính là làm xáo trộn đất xung quanh cọc

- Ảnh hưởng do các yếu tố của cọc:

+ Mũi cọc: đối với cọc ống thép thường phải gia cường thêm mũ cọc để cho mũ cọc làm việc tốt hơn khi hạ cọc, mũ cọc nên mở rộng tiết diện vào trong để tránh làm giảm ma sát bên của cọc + Hình dáng và kích thước cọc: ảnh hưởng lớn đến diện tích xq cọc và thể tích phần cọc thay thế đất Diện tích xq cọc và thể tích phần cọc thay thế càng lớn thì sức kháng của cọc sẽ càng lớn

- Ảnh hưởng của chiều sâu ngàm cọc: khi tải trọng tác dụng đến cực hạn, đất ở mũi cọc sẽ bị phá hoại theo mặt trượt sâu, nếu cọc làm việc trong nhóm thì đất ở mũi cọc bị phá hoại sâu hơn

b

- Giải thích hiện tượng chối giả khi đóng cọc

+ Hiện tượng chối giả trong đất sét: khi đóng cọc trong nền đất sét, do chấn động của búa và cọc làm cho đất xung quanh cọc bị phá hoại kết cấu, đồng thời đất xung quanh cọc bị ép chặt, nước thoát ra nhiều phía xung quanh thân cọc làm cho lực ma sát giữa đất và cọc giảm và độ chối tăng lên(egiả>ethực)

+ Hiện tượng chối giả trong đất cát: khi đóng cọc gây ra rung động làm cho đất cát dồn chặt vào quanh thân cọc, làm cho ma sát giữa cọc và đất tăng lên,độ chối sẽ giảm xuống

(egiả <e thực)

- Cách xử lý trong đất dính

+ Sau khi đóng cọc phải cho cọc nghỉ một thời gian (15-20 ngày) để đất phục hồi kết cấu rồi mới tiến hành thử tải động để xác định độ chối

- Cách xử lý trong đất rời

+ Sau khi đóng cọc phải cho cọc nghỉ 2-3 ngày để trạng thái đất phục rồi mới tiến hành thử tải động

a

Ưu điểm + Giảm độ lún và độ lún lệch cho móng

+ Giảm được chiều sâu chôn móng

+ Giảm được tải trọng do công trình

+ Tăng nhanh quá trình cố kết + Độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn +  Làm tăng cường độ cho đất nền

truyền xuống nền đất

+ Tăng khả năng ổn định cho móng 

+ Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền

yếu

+ Làm tăng trị số modun biến dạng của nền + Thi công đơn giản, vật liệu rẻ và phổ biến

Nhược

điểm

+ Phải đào và vận chuyển khối lượng đất

lớn đến vị trí khác nên chi phí vận chuyển

cao hơn đối với các công trình có lớp đất

nền dày

+ Các công trình có chiều dày nền đất yếu

lớn hơn 3m thì chi phí thi công sẽ cao hơn

do chi phí đào lấp tăng, chi phí mua

nguyên liệu tăng

+ Đối với các nền đất có mực nước ngầm

cao và biến động theo mùa, cần tiến hành

hạ mực nước ngầm dẫn đến chi phí tăng

đáng kể

+ Đối với cọc cát thường, cọc cát có khả năng

bị đứt gãy trong quá trình thi công dẫn đến giảm khả năng thoát nước

+ Đối với cọc cát đầm, độ chặt của cát trong cọc và đường kính cọc phụ thuộc nhiều vào khả năng quản lý chất lượng và kinh nghiệm thi của nhà thầu thi công

+ Cọc cát đầm thi công ồn và rung, khó áp dụng trong đô thị

Phạm vi

sử dụng

+  Thường được dùng để gia cố nền đất

yếu có chiều dày < 3m

+  Thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m

b Cách xác định chiều dài cọc cát trong xử lý nền đất yếu

Chiều sâu nén chặt bằng chiều dài cọc

+ Với móng chữ nhật lc ≥ 2 b

+ Với móng bản lc≥ 4 b (lc: chiều dài cọc cát, b: bề rộng của móng)

Khi b≥ 10 m thì lc ≥ 9 m +0 ,15 b (nền sét)

lc≥ 6 m +0 ,1b (nền cát)

Theo kinh nghiệm chiều dài của cọc cát thường đc chọn đến độ sâu của nền đất dưới đáy móng đc xem là hết lún σgl<0 ,2σbt

 giải thích:

Sơ đồ phân bố lớp đất

F =π D

2

4 =π 0 ,3

2

4 =0 ,07(m2

)

u=π D=π 0 ,3=0 ,94(m)

Với lớp đất 4 là sét có độ sệt B=0 ,3 và độ sâu mũi cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 15,7 (m), nội suy từ bảng 2 TCVN 10304-2014 được R=406 ,7(T /m2

)

Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền

Pđn=m(mr R F +mf.u ∑ fi.li=1.(1.406 ,7.0 ,07+1.0 ,94.56 ,33)=81, 41(T )

b Xác định số lượng cọc

Sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền

kn tc= 81 , 41

1 , 4 =58 ,15 (T )

∑ Ntt=N0

tt

+G=150 ,5+1, 4.1, 4.1,2.2,1=155 , 44 (T )

nc=β ∑ Ntt

[ Pđn] =1,5. 155 , 44 58 ,15 =4(cọc )

Bố trí cọc trong móng:

Khoảng cách giữa 2 trục tim cọc gần nhau lớn hơn 3D=3.0,3= 0,9 m.  với D là đường kính cọc chọn 1,15m

Khoảng cách từ trục tim cọc nằm ngoài cùng đến mép đài được chọn với điều kiện lớn hơn 0,7D= 0,7.0,3 = 0,24 Chọn  0,25m

c Tính toán và kiểm tra tải trọng đứng tác dụng lên cọc

M tt

=Q0 tt h + M0

tt

=4 ,7.1 ,2+6=11,64(T m)

P0max= ∑ Ntt

nc + M

tt

xmax n

∑ xi2 = 155 , 44

4 + 11,64.0,575

4.0,5752 =43 ,9 (T )< [ Pđn] =58 ,15(T )

P0min= ∑ Ntt

nc − M

tt

xmax k

∑ xi2 = 155 , 44

4 − 11,64.0,575

4 0,5752 =33 ,79 (T )>0

Vậy tất cả các cọc đều chịu nén và thỏa mãn về điều kiện cường độ khi tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy đài cọc

đề 230

a)

-Thí nghiệm nén tĩnh Thí nghiệm tải trọng động Mục đích Xác định sức chịu tải của cọc,

các số liệu về cường độ, biến dạng và mối quan hệ tải trọng

Tìm được mối quan hệ giữa tải trọng cực hạn và độ lún của cọc

Nguyên lý Dựa vào nguyên lý tăng dần

từng cấp sao cho dưới tác dụng của lực nén, cọc lún sâu vào đất nền

Dựa vào nguyên lý sự va chạm tự do của hai vật thể đàn tính, công sinh ra do sự rơi của quả búa được truyền vào cọc và làm cho cọc có một độ lún nhất định vào đất Phương pháp Sau khi hạ cọc xuống độ sâu

thiết kế,nén ép dọc trục cọc thông qua kích thủy lực theo nguyên tắc tăng dần từng cấp và kết quả là xác định sức chịu tải cho cọc

Sau khi hạ cọc đến độ sau thiết kế, người

ta dung cẩu búa đóng vào đầu cọc thì cọc

bị lún xuống, độ lún đó là độ chối của cọc Và căn cứ vào mối quan hệ giữa năng lượng búa đóng, sức chịu tải và độ chối của cọ để xác định ra sức chịu tải cho cọc

Cách đánh giá

sức chịu tải

Thông qua biểu đồ quan hệ P-S ( tải trọng – độ lún )

Đánh giá theo Sức chịu tải giới hạn của

cọ, hệ số đồng nhất của cọc và hệ số điều kiện chịu lực của cọc

Mức độ chính

xác

Chính xác cao nhất Chính xác thấp hơn

+ Quy trình gia tải:

- Tăng tải từng cấp (10÷25)%PTK

- Giữ cấp lớn nhất (6÷24)h

- Xả tải sau khi giữ tải

- P TN=(150÷250)%PTK

+ Kết quả thí nghiệm:

Biểu đồ a Pgh xác định tại điểm uốn

[ P ] = Pgh

Fs với (Fs=1,5÷ 2,5)

Biểu đồ b Pgh xác đinh tại điểm giao với Sgh

Sgh=ξ [ S ] , ξ =0 ,2

[ P ] = Pgh

Fs

Biểu đồ a Pgh tại điểm uốn

Biểu đồ b Pgh tại điểm giao với Sgh

a) - Chỉ tiêu cơ lý của đất nền yếu

+ Sức chịu tải bé ( 0,5 – 1 kG/cm2 )

+ Modun biến dạng bé ( E0<50 kG

cm2) + Khả năng chống cắt bé ( φ<100

,Cu <0 ,15 kG

cm2) + Dung trọng bé γ =1, 4−1,7 g/cm3

+ Có tính nén lún lớn ( a > 0,1 cm2/kG )

+ Hệ số rỗng e lớn ( á sét e > 1, sét e >1,5 )

+ Độ sệt lớn ( B(ls) > 1 )

+ Hàm lượng nước trong đất cao (sét, á sét có W > 40%, G > λ)

- Một số loại nền đất yếu thường gặp :

+ Đất sét nền : gồm các loại đất sét, á sét dẻo, nhão ở trạng thái bão hòa nước, cường độ thấp + Bùn : đất tạo thành ở môi trường nước, thành phần hạt rất mịn, < 200 μm, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng lớn, yếu về mặt chịu lực

+ Than bùn: loại đất yếu có nguồn góc hữu cơ, hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ ở đầm lầy, hàm lượng hữu cơ 20 – 80%

+ Cát chảy : gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, khi chịu tải trọng động chuyển sang trạng thái chảy

+ Đất bazan : đất có cấu trúc xốp, độ rỗng lớn, dung trọng nhỏ, dễ bị lún sụt khi chịu tải

b) –

- Công nghệ thi công phổ biến, thiết

bị dùng cho thi công đơn giản, tốc

độ thi công nhanh

- Tốc độ, khả năng thoát nước tốt

- Không làm xáo trộn nền đất

- Là phương pháp thân thiện với môi

trường

- Phương pháp này phù hợp với các vị

trí có chiều dày đất yếu (nhỏ hơn 20m)

-Tốc độ cố kết khá chậm, thời gian chờ cố kết lâu hơn biện pháp giếng cát

- Độ lún dư sau khi xử lý bằng bấc thấm lớn hơn so với biện pháp giếng cát

- Tốc độ thoát nước sẽ giảm theo thời gian

∑N tt

=N0 tt

nc=β ∑ Ntt

[ Pđn] =1,2. 51 ,5 155 =3 ,6(cọc )

Vậy số lượng cọc là 4 cọc

Bố trí cọc trong móng:

Khoảng cách giữa 2 trục tim cọc gần nhau lớn hơn 3D=3.0,3= 0,9 m.  với D là đường kính cọc chọn 1m

Khoảng cách từ trục tim cọc nằm ngoài cùng đến mép đài được chọn với điều kiện lớn hơn 0,7D= 0,7.0,3 = 0,24 Chọn  0,25m

b Tính toán và kiểm tra tải trọng đứng tác dụng lên cọc

Mtt

=Q0

tt h +M0

tt

=4 ,2.1,2+4 , 4=9 , 44(T m)

P0max

= ∑ Ntt

nc + M

tt xmax n

∑ xi2 = 155

4 + 9 , 44.0,625 4.0,6252 =42,52(T )< [ Pđn] =51,5(T )

P0min= ∑ Ntt

nc − M

tt

xmax k

∑ xi2 = 155

4 − 9 , 44.0,625 4.0,6252 =34 ,97 (T )>0

Vậy tất cả các cọc đều chịu nén và thỏa mãn về điều kiện cường độ khi tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy đài cọc

c

momen tại tiết diện I-I

MI −I= ( P1+P2) r1=2 P0

max

r1=2.53 ,85.0 ,3=32,31(T m)

momen tại tiết diện II-II

MII −II

= ( P2+P3) r2= ( P0max

+P0

min) r2

¿ (53 ,85+23 ,6).0 ,35=27 ,1(T m)

Diện tích cốt thép chịu lực theo tiết diện I-I

Fa I −I= MI −I

0 , 9 h0 ma Ra= 32 ,31

0 , 9.0 ,55.0 , 95.28000 =2, 45.10−3( m2) =24 ,5 ( cm2)

chọn 10 ∅ 18 có Fa=25 , 44 ( cm2) >Fa

I −I

=24 ,5 ( cm2)

chọn lớp bê tông bảo vệ: abv=35 (mm)

Khoảng cách giữa các cốt thép

aI −I

= b −2.abv

1500−2.35 10−1 =158 (mm) chọn a

I −I

=150(mm)

Vậy bố trí cốt thép theo tiết diện I-I của đài móng là 10 ∅ 18 a 150

chiều dài mỗi thanh L=1500−2.abv=1500−2.35=1430(mm)

Diện tích cốt thép chịu lực theo tiết diện II-II

Fa II −II= MII −II

0 , 9 h0 ma Ra= 27 ,1

0 , 9.0 ,55.0 , 95.28000 =2,05.10−3( m2) =20 ,5 ( cm2)

chọn 8∅ 18 có Fa=20 ,35 ( cm2) >Fa

II −II=20 ,5 ( cm2)

chọn lớp bê tông bảo vệ: abv=35 (mm)

Khoảng cách giữa các cốt thép

aII −II= b−2.abv

n−1 = 1500−2.35 8−1 =204 (mm) chọn a

II −II=200(mm)

Vậy bố trí cốt thép theo tiết diện II-II của đài móng là 8∅ 18 a 200

chiều dài mỗi thanh L =1500−2.abv=1500−2.35=1430(mm)

Đề 231

a/

b Khi các cọc nằm chung trong 1 móng -> cs sự ảnh hg qua lại lẫn nhau do sự truyền ứng suất trong

đất, do vậy nó ảnh hưởng đến SCT và độ lún của nhóm cọc ta thg gọi là hiệu ứng nhóm cọc

_ Độ lún của 1 nhóm cọc ma sát cs số lg cọc nhiều sẽ lớn hơn so vs nhóm cọc cs ít cọc hơn

khi ở cùng dk đất nền

_ Trong nền đất rời qtr đóng cọc đóng hay ép thường đóng chặt đất nền, vì vậy SCT của nhóm cọc cs thể lớn hơn SCT của các cọc trong nhóm

_ Trong nền đất dính SCT của nhóm cọc ma sát nhỏ hơn tổng SCT các cọc đơn trong nhóm _ Đối với cọc chống, SCT nhóm cọc = tổng SCT các cọc đơn trong nhóm

a Mục đích của việc xử lý nền đất yếu

- làm tăng sức chịu tải của nền đất

- cải thiện một số tính chất của nền đất yếu:

+ Giảm hệ số rỗng

+ Giảm tính nén lún

+ Tăng độ chặt

+ Tăng trị số mudun biến dạng

+ Tăng cường độ chống cắt của đất

- Đối với công trình thuỷ lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính chống thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp

Phân loại các biện pháp xử lý nền đất yếu

+ Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát:

+Phương pháp xử lý nền bằng cọc cát:

Bản chất của phương pháp thoát nước thẳng đứng

- Phương pháp giếng cát: tạo ra nhiều rãnh thoát nước trong tầng đất nền yếu Tạo ra nhiều biên ngang thoát nước, tăng tốc độ thẩm thấu Thực hiện gia tải trước hoặc quá gia tải để tạo

ra gradient thủy lực cho dòng thấm trước khi có tải trọng thực tế của công trình Tác dụng làm cho quá trình giảm thể tích lỗ rỗng trong đất xảy ra và kết thúc sớm Đất trở nên cố kết trước khi xây dựng công trình

- Phương pháp bấc thấm:đắp cao thêm nền đất ban đầu so với chiều dày thiết kế 2 – 3m trong vài tháng Sau đó, lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà nền đường đạt được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia tải Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập.Nhưng trong trường hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý khác