Cơ học đất và nền móng potx

Móng nông sử dụng cho c c công trình chịu tải trọng nhỏ và trung bình, đặt trên nền đất tương đối tốt nền đất yếu thì có thể xử lư nền.. Ý nghĩa cơng tác TK nền mĩng: Khi tnh tốn thiết

CƠ HỌC ĐẤT – NỀN MÓNG

HTTN

HI 01LTCĐCTN

NỀN MĨNG CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VĐ CƠ BẢN VỀ NỀN MĨNG 1.1 Khái niệm cơ bản về nền mĩng Khái niệm cơ bản về nền mĩng.

¾Mĩng

Mĩng là bộ phận chịu lực đặt thấp nhất, là kết c u cuối cùng của nhà hoặ cơng trình Nĩ

t ếp thu tải trọng cơng trình và truyền tải trọng đĩ lên nền đất dưới đáy mĩng

¾Mặt mĩng

Bề mặt mĩng t ếp xúc với cơng trình bên trên (chân cột, chân tường) gọi là mặt mĩng Mặt mĩng thường rộng hơn kết c u bên trên một chút để tạo điều kiện cho việ thi cơng c u kiện bên trên một c ch dễ dàng

¾Gờ mĩng

Phần nhơ ra của mĩng gọi là gờ mĩng, gờ mĩng được c u tạo để đề phịng sai lệ h vị trí cĩ thể xảy ra khi thi cơng c c c u kiện bên trên,lúc này cĩ thể xê dịch cho đúng thiết kế

¾Đáy mĩng

Bề mặt mĩng t ếp xúc với nền đất gọi là đáy mĩng Đáy mĩng thường rộng hơn nhiều so với kết cấu bên trên Sở dĩ như vậy bởi vì chênh lệ h độ bền tại mặt t ếp xúc mĩng - đất rất lớn (từ

100 - 150 lần), nên mở rộng đáy mĩng để phân bố lại ứng suất đáy mĩng trên diện rộng, giảm được ứng suất tá dụng lên nền đất

1.1.2 Nền

Nền là phần đất nằm dưới đáy mĩng, tếp thu tải trọng từ mĩng truyền xuống Người ta phân nền làm hai loại

+ Nền thiên nhiên: Là nền khi xây dựng công trình,không c n biện pháp nào để xử lư về mặt vật lư và cơ học của đất

+ Nền nhân tạo: Là loại nền khi xây dựng c n dùng c c biện pháp nào đó để c i thiện, làm tăng cường khả năng chịu tải của đất nền

1.1.3 Phân loại móng:

Là móng xây trên hố móng đào trần, sau đó lấp lại, độ sâu chôn móng từ 1.2÷3.5m

Móng nông sử dụng cho c c công trình chịu tải trọng nhỏ và trung bình, đặt trên nền đất tương đối tốt (nền đất yếu thì có thể xử lư nền) Thuộc loại móng nông người ta phân ra c c loại sau:

+ Móng đơn: Sử dụng dưới chân cột nhà, cột điện,mố trụ c u…

+ Móng băng: Sử dụng dưới c c tường chịu lực,tường phụ hoặc cá hàng cột, móng

c c công trình tường chắn

+ Móng bản (móng bè): Thường sử dụng khi nền đất yếu,tải trọng công trình lớn, hoặ công trình có tầng hầm

B

Df

y z

ey N

H L

x

B

B

Df

y z

ey

N L

x

B

N

Mx

x

Hy

B

Df

y z

ey N

H L

x

B

B

Df

y z

ey N

H L

x

B

B

Df

y z

ey

N L

x

B

N

Mx

Hy

N

Mx

x

Hy N Mx

Hy

¾Mĩng sâu:

Là loại mĩng khi thi cơng khơng cần đào hố mĩng hoặ chỉ đào một phần rồi dùng phương pháp nào đĩ hạ, đưa mĩng xuống độ sâu thiết kế Thường sử dụng cho c c cơng trình cĩ tải trọng lớn mà lớp đất tốt nằm ở tầng sâu

+ Móng trụ gồm các cột lớn chôn sâu gánh đơơ các công trình cầu, cảng, giàn khoan ngoài biển,…

+ Móng cọc là một loại móng sâu,thay vì được cấu tạo thành một trụ to, người ta cấu tạo thành nhiều thanh có kích thước bé hơn trụ Bao gồm: Cọc gỗ, cọc thép, cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép (đúc sẵn, khoan nhồi),…

1.1.4 Ý nghĩa cơng tác TK nền mĩng:

Khi tnh tốn thiết kế và xây dựng cơng trình, c n chú ý và cố gắng làm sao đảm bảo thỏa mãn ba yêu c u sau:

¾1- Bảo đảm sự làm việc bình thường của cơng trình trong quá trình sử dụng

¾2- Bảo đảm cường độ của từng bộ phận và tồn bộ cơng trình

¾3- Bảo đảm thời gian xây dựng ngắn nhất và giá thành rẻ nhất

Tổng độ lún của móng công trình từ lúc khởi công đến suốt quá trình sử dụng công trình có thể gồm:

¾Độ lún do hạ mực nước ngầm để chuẩn bị thi công đào hố móng

¾Độ nở do đào hố móng

¾Độ lún do thi công móng và công trình

¾Độ nở do dâng mực nước ngầm trở lại khi ngừng bơm hạ mực nước ngầm

¾Độ lún do đàn hồi của nền đất

¾Độ lún do cố kết sơ cấp của nền đất dưới tải toàn bộ công trình

¾Độ lún do nén thứ cấp của nền đất dưới tải toàn bộ công trình

Khi thiết kế nền móng công trình, cần phải t nh tổng độ lún và vận tốc của nó Với nền đất biến dạng được, độ lún của móng thường được t nh bằng với biến dạng đứng của nền đất, nó gồm ba thành phần

S = Si + Sc + Ss Trong đó

Si – độ lún tức thời do t nh đàn hồi của nền đất

Si = (0.1 ÷ 0.4) Sc

Sc – độ lún cố kết của vùng nền trực t ếp gánh đơơ móng, nó phụ thuộc theo thời gian thông qua đặc t nh thoát nước của đất nền

Ss – độ lún thứ cấp do đặc tnh từ biến của đất nền, nó phụ thuộc theo thời gian sau khi đaơ lún cố kết

1.2.1 Độ lún cố kết ( lún ổn định) Sc

Phương pháp phân tầng lấy tổng

¾Tính áp lực gây lún

¾Chia vùng t nh lún thành nhiều lớp phân tố hi

¾Tính ứng suất bản thân cho từng lớp hi

¾Tính ứng suất tăng thêm do tải trọng ngồi gây ra (hi)

¾Xác định chiều sâu vùng hoạt động nén ép

¾Xác định độ lún từng lớp

¾Xác định độ lún tổng cộng (ổn định)

Lưu ý:

Ứng suất do trọng lượng bản thân của mọi loại đất nằm dưới mực nước ngầm đều được

t nh với trọng lượng thể t ch đơn vị đẩy nổi

Phương pháp phân tầng lấy tổng

∑

=

Δ

i i i

h p E

S

1

β

∑

∑

=

−

=

i

i i

i i n

i

e

e e s

S

1 1

2 1

∑

=

Δ

= n

i

i i i

i p h

E

S

1

β

Phương pháp lư thuy t bán khơng gian đàn hồi:

P: áp lực trung bình tại đáy mĩng

b: bề rộng mĩng

α: hệ số tra bảng = f lb),tra bảng 1.1/28

E: module biến dạng

μ: hệ số pois on, tra bảng 1.2/29

1.2.1 Độ lún thứ cấp Ss

Độ lún thứ c p Ss là do biến dạng thứ c p của đất nền dưới một ứng suất hữu hiệu khơng đổi,xảy ra sau quá trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư (cố kết sơ cấp)

Trong đĩ:

Δlogt gia tăng tg của cố kết thứ c p

ep: hệ số rỗng tương ứng với điểm đầu của đoạn tuyến t nh dưới của đường cong e~logt

Cα: chỉ số nén thứ c p

1.3 Vấn đề sức chịu tải của nền

Khi thiết kế nền móng công trình, việc xác định sức chịu tải của nền đất là rất phức tạp và nó ảnh hưởng rất lớn đến sự an toàn của công trình.Có nhiều phương pháp ước lượng sức chịu tải của nền đất dưới móng nông như: phương pháp cân bằng giới hạn điểm trong phạm

vi nền đất ngay sát dưới đáy móng,phương pháp hạn chế vùng phát triển biến dạng dẻo

E

b p

2

μ

=

) log (

1 e H t

C S

p

+

= α

t

e C

log Δ

Δ

=

α

1.3.1 QPXDVN dựa trên pp mức độ phát triển vùng bd dẻo: Z max = b/4

(45-70) (45-78)

Trong đó: A, B, C = f ϕ) tra bảng

b – chiều rộng (cạnh nhỏ) của đáy móng;

Df – độ sâu đặt móng, kể từ mặt đất tự nhiên hoặc mặt đất quy hoạch; đôi khi được ký hiệu là hm

γ1 – trọng lượng đơn vị thể t ch của đất nằm trên mức đáy móng;

γ2 – trọng lượng đơn vị thể t ch của đất ở đáy móng;

c – lực dính đơn vị của đất ở đáy móng;

Trong đó – hệ số điều kiện làm việc

„ m = 0,6 khi nền là cát bột dưới mực nước ngầm

„ m = 0,8 khi nền là cát mịn dưới mực nước ngầm

„ m = 1 với các trường hợp khác

„ m1, m2 – hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của công trình trong sự tương tác với nền, tra bảng

„ktc – hệ số độ t n cậy, chọn tùy theo PP xác định các chỉ t êu cơ lý t nh toán của đất, lấy bằng:

1 – khi các chỉ t êu xác định theo kq thí nghiệm trực t ếp các mẫu đất

1,1 – khi các chỉ t êu xác định một cách gián t ếp (không thí nghiệm trực t ếp) mà dùng các bản cho sẵn trên cơ sở thống kê

) (Abγ2 BD f 1 Dc m

R

P tc

) '

(

2

II

II II f tc

II

k

m m

1.3.2 PP t nh dựa trên giả thiết cân bằng giới hạn điểm:

Tải trọng giới hạn của một móng nông được xác định dưới tác động đồng thời của ba trạng thái

Hoạt động của đất nền nằm trên cốt đáy móng.

Hoạt động của thành phần lực dính kết của đất

Công thức tổng quát có dạng:

Pgh = 0.5γ2bNγ + γ1DfNq + cNcc

Trong đó:

„Thành phần đầu (0,5.γ2.b.Nγ) gọi là thành tố bề mặt, tỷ lệ với bề rộng móng b

„Thành phần thứ hai (γ1.Df.Nq) gọi là thành tố độ sâu

„Thành phần thứ ba (c.Nc) gọi là thành tố dính kết

Với

„γ1 – trọng lượng đơn vị thể t ch của đất nằm trên mức đáy móng;

„γ2 – trọng lượng đơn vị thể t ch của đất ở đáy móng;

„c – lực dính đơn vị của đất ở đáy móng;

„Nγ, Nc, Nq – Các hệ số sức chịu tải, chỉ phụ thuộc vào ϕ, và các giá trị của chúng được lấy theo lời giải của các nhà nghiên cứu như Terzaghi, Meyerhof, Caquot-Kerisel, Sokolovski, Berezantsev

¾Theo Bere anxev:

Pgh = γbNγ + γhNq + cNc

¾Theo Terz ghi

9Mĩng băng Pgh = 0.5γbNγ + γhNq + cNc c

9Mĩng vuơng Pgh = 0.4γbNγ + γhNq + 1.3cNc c

9Mĩng trịn Pgh = 0.3γbNγ + γhNq + 1.3cNc c

1.4 Các phương pháp tính nền mĩng

Có nhiều pp t nh toán nền móng công trình nhưng tựu trung có hai nhóm cơ bản:

vận hành tốt

1.4.1 Tính tốn nền theo trạng thái ứng suất cho phép:

Phương pháp này dựa trên việc t nh toán sức chịu tải cực hạn của đất nền theo công thức Terzaghi hoặc các hiệu chỉnh sau đó Hầu hết đều t nh theo phương pháp tổng ứng suất và các đặc trưng chống cắt của thí nghiệm cắt trực t ếp hoặc sức chống cắt không thoát nước cu

suy ra từ thí nghiệm nén một trục Sức chịu tải cho phép được định nghĩa bằng với sức chịu tải cực hạn chia cho hệ số an toàn FS, được lấy từ 2 đến 3

1.4.2 Tính tốn nền theo TTGH về cường độ (TTGH I)

Nội dung phương pháp gồm khống chế khả năng trượt, lật của móng và không cho nền bị phá hoại cắt Thường áp dụng đối với đất nền cứng hoặc đá, hoặc công trình chịu tải ngang là chủ yếu

Trong đó:

FS

N c N D N

b FS

P

p ult 0 , 5 2 + 1. f. q+ c

=

„kt – hệ số an toàn chống trượt

„kl – hệ số an toàn chống lật

„kcp – hệ số an toàn cho phép (1.2÷1.5)

„qult, pgh – sức chịu tải cực hạn của nền đất

„Các hệ số an toàn k hoặc FS cho phép

tùy vào quy định của các QPXD và loại ct

1.4.3 Tính tốn nền theo TTGH về biến dạng (TTGH I )

Điều kiện cần:

„Với móng chịu tải đúng tâm:

) (Ab 2 BD 1 Dc

m

R

p≤ tc= γ + fγ +

„Với móng chịu tải đứng lệch tâm, ngoài điều kiện trên còn cần có pmin≥0, khi các móng dể lật điều kiện này trở thành pmin/pmax≥0,25 và pmax≤1,2Rtc hoặc RI x1,2

Điều kiện đủ:

S≤S gh gh

ΔS≤ΔS gh gh

i≤i gh gh

Trong đó

1.5 Các dữ l ệu để tính tốn nền mĩng

1.5.1 Các loại tải trọng:

dụng công trình như trọng lượng bản thân, áp lực đất,áp lực nước,…

9Tải trọng tạm thời ngắn hạn chỉ xuất hiện trong từng giai đọan thi công hoặc trong quá trình sử dụng như: tải trọng gió,tải trọng do sóng,…

[ ]cp gt

ct

gt

ct

M

M F

F

k = = ≥

[ ]cp gl

cl

M

M

k = ≥

FS

q k

p

p tt ≤ gh = ult

)

*

* (

2 1

o II II II II

tc

k

m m

R

9Tải trọng tạm thời dài hạn tác động trong một thời gian tương đối dài khi thi công hoặc

trong quá trình sử dụng công trình như: trọng lượng các dụng cụ và thiết bị t nh, tải tác động

lên mái công trình,…

9Tải trọng đặc biệt xuất hiện trong nhương trường hợp thật đặc biệt như tải do động đất,

do sập đổ một bộ phận công trình,…

Ntc là tải trọng lớn nhất theo quy định

n: hệ số vượt tải,thường n > 1 (n = 1.15) nhưng cĩ TH chọn n < 1

Tá dụng của động cơ,máy bơm…: tải trọng động

1.5.2 Tổ hợp tải trọng:

tạm thời ngắn hạn (tải ngắn hạn này có ảnh hưởng nhiều đến trường ứng suất trong nền

thường được chọn là tải trọng gió)

trọng tạm thời ngắn hạn

trọng tạm thời ngắn hạn và một tải đặc biệt (thường được chọn là tải động đất trong vùng có

động đất)

Khi tnh tốn nền theo TTGH I (ổđ) lấy tổ hợp phụ,tổ hợp đặ biệt, tải trọng tnh tốn Ntt

Khi tnh tốn nền theo TTGH I (bd) lấy tổ hợp chính, tải trọng t êu chuẩn Ntc

1.5.3 các tài l ệu cần thiết:

¾Tài l ệu về địa chất thủy văn:

9 Cao trình mực nước ngầm

9 Trạm bơm: bể hút,bể xả

9 Tính chất MNN

9 Cao trình MNDBT,MNLTK

¾Tài l ệu về địa chất cơng trình:

9 Bản đồ địa hình,địa mạo nơi xây dựng

9 Cá hố khoan địa chất

9 Bảng tổng hợp c c chỉ t êu cơ lư

¾Tài l ệu về tải trọng:

9 Cĩ bản vẽ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt quan trọng

9 Áp lực đất,áp lực nước TL, HL

9 Trọng lượng thiết bị, người

9 Lực do sự cố CT,những máy mĩc sử dụng trong qt thi cơng

¾Những tài l ệu c n thiết khá :

Cần thu thập tài lệu của c c cơng trình đã xây dựng và sẽ xây dựng