Hướng dẫn đồ án môn học nền và móng

dâc biêt là câc chi tiêu chông cât cua dât phài tinh theo phirong phâp binh phucmg cire tiëu dé tìm pham vi dao dông cùa già tri góc ma sât và lue dinh theo xâc suât yêu câu cùa tiêu chu

HUONG DAN DO AN

MÔN HOC

IGUYÊN

c u e u

Do án N ê n M óng là m on hoc trong chúdng trin h dào tao dai hoc càc

n gành X ày diin g còng trinh N goài ra, trong lu á n vän tot nghiêp p h â n

N en M óng thúitng chiem tú 20% den 70°7o d u n g Itídng tiiy liia chon cúa Tháy hiidng dán Vi váy, c h ú n g tói có g ä n g tóm ta t trong quyén sách nhó náy các diêu cân thiet tói thiêu cho công viéc th iet ké nen m óng m ot còng trinh.

N goài p h á n tóm tá t các kien th ú c cd bán cúa m on Cd hoc d a t cân cho

p h â n th ie t ke nên m ó n g công trin h , c h ú n g tói giái th iêu p h iid n g cách tín h toán n ên cùa m ó n g nò n g uà m ó n g coc t ú detn g iá n den p h ú c tap.

T rong p h á n th iet ke nen có dé cap d en các p h iú tn g p h á p g ià co nen k h i

d a t t ú n h iê n k h ó n g d u k h á n ä n g g á n h d à tái cúa m ó n g công trinh.

C h ú n g tói ván m o n g m u o n k h i th iet k e d ó á n nen m ó n g ngúcti sin h vién can h iêu rô m ot cách cân cd các ly th u y e t dú(Jc van d u n g trong tin h toán Do m y , c h ú n g tôi cü n g giài th iêu k h á kÿ các p h â n cân bán cùa ly

th u y e t nen m ó n g công trinh.

Dù sao kien th ú c cá n h á n luán h ü u h a n , m ong dúóc s ú lú d n g th ú k h i

có n h ú n g sa i sót trong quyén sách n à y vá hét súc vui m ú n g tiep th u tát

cá các c h i d á n cúa q u y vi tién boi, q u y dó n g nghiép vá q u y dóc g iá .

Dia chi liên hé: Bô m on Dia cd N ên móng, Khoa K ÿ th u â t X ây dùng, Tritdng Dai hoc Bách khoa, so 268 L y Thildng Kiêt, Q10 TP Hô C hi M inh.

Tac già

CHÂU NGOC AN cnan@hcmut.edu.vn

CHÜtlNG ,

CAC PHLTOTNG PHAP TINH TOAN

NÊN MÓNG CÔNG TRINH

1.1 DO AN NËN MONG VÀ DO AN T Ò T N G H IÈ P CHUYÊN DÊ NÊN MONO, CHO NGÀNH XÂY DUNG

• Dô an Nên móng nhàm giûp sinh viên câc ngành Xây dimg tâp duot sir dung câc kiên thiic co dât, nên móng, bé long dé thiet ké nên móng cho mot công trinh eu the Công viêe tinh toân cho do an gôm thông kê so lieu dia chat cua hô so dia chat khu vire xây dung dâc biêt là câc chi tiêu chông cât cua dât phài tinh theo phirong phâp binh phucmg cire tiëu dé tìm pham vi dao dông cùa già tri góc ma sât và lue dinh theo xâc suât yêu câu cùa tiêu chuân thiê't ké, tir diéu kiên dia chat eu thé tinh toân mot phucmg ân móng nông trên nên tu nhiên hoâc nên già co và phucmg an móng eoe Khôi dâu tir móng don trên nên tu nhiên, nê'u không thôa màn ehuyén sang móng bàng và tiê'p tue móng bè Khi nên tu nhiên không dâp trng duçrc câc yêu câu kÿ thuât ehuyén sang tinh toân già co nên cho câc giâi phâp móng nông hoâc tr'nh toân móng eoe che tao sàn và néu vàn không thóa màn ehuyén sang eoe nhoi hoàc eoe barrette

• Vói dô ân tôt nghiep dòi hôi tinh it nhat hai phuong ân, eó the là móng bàng, móng

bè trên nên già cô hoàc móng bè trên nên eoe nhó, móng eoe hoâc tinh toân hê tuòng tâng hâm làm viêe dông theri vói hê móng công trinh Mûc dô phân tich dây dii h an

dô ân mon hoc Nên móng

• Tien hành so sânh câc phirong ân dâ tinh thôa diêu kiên kÿ thuât, càn tinh giâ thành dê’ chon phucmg ân toi uu Có thè’ so sânh theo câc tiêu chi vàt lieu hoâc theo giâ thành néu cô diêu kiên cô thé tinh du toân cho timg phucmg ân

Kê't quà tinh toân duac thé hiên lên bân vè kÿ thuât mot each dây dii sao cho nguài tho

và cân bô kÿ thuât công trucmg cô thé tiê'n hành thi công duoc

1.2 CÂC PH ÜO NG PH Â P TÎN H NÊN MÓNG

Cô nliiéu phucmg phâp tinh toân nên móng công trinh nhung tini trung có hai nhóm co ban:

• Nhĩm 1: Tính tốn ĩn dinh dát nén nhàm chong truçrt hôc lát cĩng trinh Trong các quy pham thirong duac goi là tính tốn ĩn dinh cua nén hốc tính theo các trang thái giĩi han ĩn dinh.

• Nhĩm 2: Han che do lún và dac biét là do lún lech cüa các mĩng nhàm dám báo su làm viéc binh thucmg cúa cĩng trinh xáy dung (tránh phát sinh nĩi lue trong khung) Trong các quy pham thucmg duac goi là tính tốn giĩi han dị lún, dĩ lún lech cúa nén hốc tính theo các trang thái giĩi han six dung cua cĩng trinh

Trong dĩ cĩ thé chia các phucmg pháp tính hiên hành thánh:

1.2.1 Tính (ốn nén theo trang thái úng suát cho phép

Truĩc thâp nién 70, háu hét các quy pham tính tốn nén mĩng cĩng trinh xáy dung déu theo phucmg pháp trang thái úng suát cho phép Phuang pháp này dua tren viéc tính tốn súc chiù tai cuc han cüa dát nén theo cĩng thúc Terzaghi hộc các hiéu chinh sau dĩ Giai doan này, háu hét déu tính theo phucmg pháp tĩng úng suát và các dac trung chong cát cúa thí nghiém cát truc tiép hồc súc chong cát khĩng thốt nuĩc cu suy tú thí nghiém nén mot truc Súc chiù tai cho phép (pa) duac dinh nghla bàng vĩi súc chiù tài cuc han (pull) chia cho hê so an tồn FS, duac lay tú 2 den 3

P ul, 0,5N yBY + qNq+C N c

Ap lue dáy mĩng p phái nhĩ hcm súc chiù tai cho phép Néu áp lue dáy mĩng duac tính vĩi tĩ hap ca bàn các tài thí hê so an tồn duac chon là FS = 3 Néu áp lue dáy mĩng duac tính vĩi tĩ hap dac biét các tài thí hê so an tồn duac chon là FS = 2

Sau thâp niên 70, súc chju tài duac tính tốn rị ràng hcm

Vĩi nén dát dinh thốt nuĩc chárn, tính theo súc chiù tái túc thcfi (short term), lúe vúa mĩi xáy xong cĩng trinh dĩ lún mĩi bát dáu, vĩi dâc trung chong cát khĩng thốt nuĩc c„ và (p„, và súc chiù tâi sau khi cĩng trinh lún ĩn dinh (long term) duac tính vĩi dac trung chong cát cĩ thốt nuĩc c ’ và <p\

Vĩi nén cát thí chi tính súc chiù tái cĩ thốt nuĩc vĩi c ’ và cp\ vi nén cát lún xong khi cĩng trinh hốn tát Các dác trung c u ; <pu và c ’ ; <p’ cĩ duac tú thí nghiém nén ba truc trong diéu kien cĩ két-khĩng thốt nuĩc (CU) và cĩ két-thốt nuĩc (CD) Vĩi thí nghiém cát truc tiép, chúng ta chi cĩ chi tiéu chong cát trung gian giúa thốt nuĩc và khĩng thốt nuĩc, ngoai tru loai máy cát truc tiê'p thé hê gán dáy cĩ do duçtc áp lue nuĩc 16 rĩng trong máu dát khi cát

1.2.2 Tính tốn nén theo trang thái giĩi han ve cuịng dĩ chiù tái (trang thái I)

Theo QPXD 45-78, vĩi dát nén bien dang nhĩ nhu là dát cúng hôc là dá, cüng nhu các

cĩng trinh chju chù yê'u là tái ngang thí dĩ lún cúa nén khĩng giù vai trị quyê't dinh su

on dinh cùa cơng trình mà chinh sir truot ngang cùa mĩng hộc sir phá vư kê't cäu nën dâ't sê dàfi den hu hai cơng trình Vĩi các loai cơng trình này, chúng ta thucmg sir dung phucmg pháp tính tôn nên theo giĩi han vê cuịng dơ hay con ducrc goi là trang thài giĩi han thú nhât M ât khác loai dâ't cĩ hê so thâm bé, nén dât chiù tâi chua kip lün dâ bi truçrt cüng phài kiëm tra diëu kiên ben.

Nơi dung phucmg pháp gĩm khơ'ng che khà nâng truot, lât cùa mĩng và khơng cho nên

bi phá hoai cât

Trong dơ: k, là hê so an tồn chơ'ng truçrt;

k, là hê sơ an tồn chơ'ng lât;

k và FS là hé sơ' an tồn cho phép;

q uh và psh là sire chiù tài eue han cùa nên dât

Các hê sơ' an tồn k hôc FS cho phép tùy vào quy dinh cùa các quy pham xây dung và theo loai cơng trình

Cùng khâi niêm này, tiêu chuân ACI cùa Mÿ và tiêu chuân Châu Au cüng kiëm tra nën theo các trang thái giĩi han ơn dinh, nhirng vĩi nhiëu hê sơ' riêng phân cho các loai tâi và chi tiêu chiù tâi cùa dât nên

Trong nhûng nam gàn dây, xuâ't hiên phucmg pháp tính tốn nén mĩng dua vào lÿ thuyê't

co hoc dât tĩi han, vĩi phucmg pháp phân tù hCfu han Phucmg pháp này cho phép phân tich trucmg úng suât và bien dang trong nén dâ't duĩi các tác dơng cùa cơng trình, tir dơ

cĩ thë dira vào tiêu chuán giĩi han trugt cùa Mohr-Coulomb hôc Tresca xác dinh bien dang truçrt hay chuyën vi eue han cùa nën dâ't dë an dinh mire dơ an tồn cùa nên dâ't Cơthë kë dê'n phân mém Plaxis, Geo-Slope, Sage - Crisp cơ thë sù dung hơ trçr cho thiê't

kë nén mĩng

1.2.3 Tính tốn nén theo trang thái giĩi han vé bien dang (trang thái II)

Xuát phát tu trang thái giĩi han các diêu kiên sù dung và su ĩn dinh kê't câ'u cùa cơng trình, phucmg pháp tính tốn nën mĩng theo trang thái giĩi han theo diëu kiên bien dang con goi là trang thái giĩi han thú 2 khơng che dơ lún cùa mĩng và dơ lún léch cùa các

lue chơng truçrt _ moment chơng truotlue gây truot moment gây truot

m om ent chơ'ng lât mom ent gây lât

h o â c p "< = ii!L

móng khóng dugc vugt quá các giá trj giói han Co só cúa phucmg pháp dua irén su phát trien vüng bien dang déo Irong nén dú nhó dé nén dát con tuán theo quy luát dan hói Tú dáy sú dung các két quá ly thuyét Boussinesq va dác trung nén cúa dát dé tính dó lún cúa móng riéng lé hoác dó lún có xét dé'n ánh huóng cúa các móng lán can, suy dó lún léch giüa các móng hoác góc xoay cúa mót móng.

Vi váy diéu kién cán cúa phuong pháp la khóng ché' áp luc dáy móng dé nén dát con

lám viéc trong giai doan “dan hói” theo quan diém cúa phuong pháp phát trién vüng bien dang déo cúa Florich

- Vói móng chiu tái dúng dúng tám:

p < R IC = m(Aby + Bhy + De) theo QPXD 45-70

Trong dó: S va la dó lún va dó lún giói han;

AS va ASfll la dó lún léch va dó lún léch giói han;

i va ish la góc xoay va góc xoay giói han

Muc dích viéc thóng ké so liéu thí nghiém nhám tím giá tri có tính dai dién vói mót dó tin cay nhát djnh cho mót don nguyén dát nén, cüng nhu phán chia hgp ly các dern nguyén dia chát dua theo hé so bién dóng cúa túng so hang trong táp hgp thóng ké

1.3.1 Các giá tri binh quán so liéu thí nghiém

1.3.1.1 Giá tri binh quán so hoc

Mót táp hgp A,, A2, A „ A„, la nhüng giá trj két quá các thí nghiém riéng lé các máu dát dugc láy tú mót don nguyén dát nén Giá trj tr ung binh so hgc cúa mót dác trung:

A = ^ - (1-1)n

1.3.1.2 Giä tri binh quän gia quyen

Khi cäc so lieu thi nghiem co quyen änh huong khäc nhau, giä tri binh quän gia quyen

cư dang sau:

T W,A, + W2A 2 + + W,A, I W A , (12)

W ,+ W 2 + + W; X W,

1.3.2 Phän chia cäc lop dia chät cưng trinh

Mưt Idp dia chat cưng trinh duoc xäc dinh bäng quan sät su thay doi mäu, hat dư trongquä trinh khoan khao sät hộc tren täp hcfp cäc giä tri däc trirng co - ly (tCr thi nghiemtrong phong vä hien trirang) cüa lưp dät do

Ducrc goi lä mưt lưp dia chät cưng trinh khi täp hưp cäc giä tri däc trirng cư - ly cua nư phai cư he so bien dong v du như, v cư dang sau:

n - so län thi nghiem

Bang 1.1 He so bien dong v

Theo QPXD 45-78Däc trung cüa dä't He so bien dưng v

1.3.3 Dac (rung tieu chuan

Gia tri lieu chuan cua tit ca cac dac trimg cua dat la gia tri trung binh cong cua cac ket qua thf nghiem rieng le A , (trir lire dinh don vi c va goc ma sat trong ip)

Dac trung chong cdt lieu chuan

THI' NGHIEM CAT TRUC TIEP

Cac gia tri tieu chuan cua luc drnh dcrn vi va goc ma sat trong dirge thuc hien theo phuong phap binh phucmg cue tieu cua quan he tuyen trnh cua ung suat phap a, va ling suat chong cat circ han T; cua cac thi nghiem cat tircrng ung, t = a x tgtp + c

Luc dinh don vi tieu chuin c'L va goc ma sat trong tieu chuan (plc dugc xac dinh theo cac cong thtic sau:

1.3.4 Dac trung tinh toan

Nham muc dich nang cao do an toan cho on dinh cua nen chiu tai, mot so tinh toan on dinh cua nen dugc tien hanh voi cac dac trung tinh toan O miic do dcm gian (nhu trong QPXD 45-70), dac trung tinh toan dugc xac dinh bang cach nhan dac trung tieu chuain voi he so d6ng nhat k:

Vói (1.9)

Trong QPXD 45-78, các däc trimg tính toán cita dát duoc xác dinh theo cóng thiíc sau:

Trong dó: A“ - già tri däc trirng dang xem xét;

kj - he so an toán vé dát

kj = 1 vói các däc trimg cüa dát ngoai trir lire dính, góc ma sát trong, trong luong dern vi

và cuòng dò chiù nén m ót truc túc thoi có he so an toán dát duoc xác djnh nhu sau:

vói chi so dô chính xác p duoc xác dinh nhu sau:

vói lire dính c và hê sô' ma sát tgep

Trong dó: ta - he so phu thuòc vào xác suât tin cây a.

- khi tính nén theo bien dang thi a = 0,85.

- khi tính nén theo cucfng dô thi a = 0,95

so Tmax, dáy so 0,1,1) xong án cúng lúe “Shift+Ctrl”+ Enter

THÍ NGHIÉM NÉN BA TRUC

Thay vi ve các vóng Mohr úng suát lúe máu truot, ta chon giá tri cao nhát cúa vóng Mohr khi truot ( a n, a ,) các diém náy có toa dó [ t= ( l /2)(0n - a¡) va a = ( l /2)(0,, + o,)] lán lu'grt la bán kính va tám vóng Mohr, các diém náy nám tren duóng t = 0 tg a + a

alc và góc a 'c direte tính toán tir tâp hçrp cùa các diëm t = ( l / 2 ) ( a , r - ct 3) và a = ( l/2 )(c rlf + a,) giong nhu clc và (pll;

Sau dó tính clL và <plctheo công thùc sau:

sincp = tg a a

-coscp

Thi du 1.1

Ta thông kê kët quà cüa 6 thi nghiêm cát truc tiëp (Bàng 1.3):

Trong dó ö dòng thú nhät trong ô két quà ta có tg(p = 0,631 = 32,25° ô thú hai là

c = 0,136 kg/cm2, vi thú nguyên cùa ûng suât trong phép tính là kg/cm 2

Dòng thú hai ta có a lg<p = 0,014 và a c = 0,031 kg/cm 2

Tir dây ta dé dàng suy ra các hê sô' bien doi dâc trirng v = a /A 'c

vc = 0,031/0,136 = 0,228 < 0,3

và v,g¥ = 0,014/0,656 = 0,02 < 0 ,3

Tính già tri c„ và tgcp,,, tir xàc suât tin cây a = 0,85 và so bâc tu do n -2 = 1 8-2 = 16 ta

suy ra hê sô' ta = 1,07 và chi sô' dô chính xàc p = vta, ta suy ra duçfc:

Bang 1.3 Trang tính tren Excel

Ta nhân tháy các già tri tính toan cùa lire dính dem vi c và hç sô ma sát tgcp cô mot khoàn

già tri, ma tùy vào phép tính cu thé la chon già tri bé nhât hoàe 1cm nhât nhàin tàng tinli

an toan cúa cóng trinh Thí du khi xác dinh siíc chiù tài cùa nën dût ta chon càc già tri

bé, côn khi tính àp lue dût bi dông ta chon lue dinh lóti nhat va góc ma sát lôn nhat

1.4 CÁC DLÍ LIEU DE TÍNH NÊN MONO

Các loai tài trong

Tai trong tac dung lên móng và truyën lén nén d it thuenig duoc phân chia thành:

Tài trong thuông xuyen là tài trong tac dông lien tue khi thi công và suôt qua trinh sir

dung công trinh nhu trong luong ban thàn, àp lue dàt, àp lue nuôc

Tài trong tam thôi

a- Tài trong tam thôi ngán han chi xuat hiên trong tirng giai doan khi thi công hoàc trong quà trinh su dung nhu : tài trong gió, tài trong do sóng

b- Tài trong tam thôi dài ban tac dông trong mot thôi gian tirong dôi dài khi thi công hoàc trong quà trinh sir dung công trinh nhu: trong luong càc dung cu và thiët bi tlnh, tài tac dông lên mai công trinh,

c- Tài trong dâc biçt xuat hiçn trong nhüng truông hop tliât dàc biçt nhu tài do dông dût,

do sâp dô mot bô phân công trinh,

Mat khàc, tài cô thé xeni nhu tù trong (dead load) là càc loai tài cô dinh và hoat tài (live load) là các tài cô thé dich chuyén

1.5 TO HOP TÀI TRONC

Khi tính toán nén mông phài tien hành vói các tô hop bât loi nhat cho bien dang cùa công trinh và ôn dinh cùa toàn nën, cô thé xày ra

Các tô hop can lini ÿ:

a- To hop chinh gôm tài trong thuông xuyên, tài trong tam thôi dài han, và mot tài

trong tam thôi ngán han (tài ngán han này cô ành huông nhiëu dën truong ling suât trong nén thuông duoc chon là tài trong giô)

b- Tô hop phu gôm tài trong thuông xuyên, tài trong tam thôi dài han, và it nhat là hai

tài trong tam thôi ngán han

c- Tô hop dâc biçt, gôm tài trong thuông xuyên tài trong tam thôi dài han mot sô tài

trong tam thôi ngàn han và mot tài trong dâc biçt (thuông duoc chon là tài dông dàt trong vùng cô dông dàt)

Ngoài ra tài trong côn duçic phân thành tài tiêu chuàii và tài tính toán

Tai trong tiéu chuán la tái trong má có thé kiém soát duoc giá tri cua nó trong diéu

kién thi cóng hoác sü dung cóng trinh binh thuóng

Dó sai léch (lón hoác bé) cüa tái trong vé phía bát Icíi cho cóng trinh so vói tái tiéu chuán, do bien dóng cüa tái hoác thay dói diéu kién su dung cóng trinh, duoc xét den

báng hé so vital tái n.

Tái trong tính toán duoc drnh nghla la tái trong tiéu chuán nhán vói hé so vuot tái n

Hé so vuot tái tu 1,1 den 1,4 tüy theo loai tái trong

Khi tính toán nén theo trang thái giói han bien dang ducrc tién hánh vói tó hop chính các tái trong tiéu chuán

Khi tính toán nén theo trang thái giói han cuóng dó duoc thirc hién vói tó hcrp phu, tó hop dác biét các tái trong tính toán

Khi tính toán nén theo úng suát cho phép duoc thuc hién vói tó hop phu, tó hop dác biét các tái trong tính toán va các hé so an toán thích hop

Theo phán tính toán dia ky thát cüa Tiéu chuán Cháu Au (Eurocode 7), phán biét hai trang thái giói han:

- Trang thái giói han sü dung: (ELS - états limites de Service) la trang thái giói han má néu vucrt qua thi các tính náng sü dung cóng trinh khóng dáp úng duoc nhu dir trü Các trang thái náy có do bién dang hoác chuyén vi quá mire có thé gay ra nhüng hu hóng các bó phán cóng trinh va lám cho các máy móc van hánh khóng an toán; hoác gáy ra

su rung dóng gáy khó chiu cho nguói sü dung cóng trinh

- Trang thái giói han tó'i háu: (ELU - états limites ultim es) la nhirng trang thái gán vói su mát ón dinh, hoác các dang gáy dó timg bó phán hay cá cóng trinh gáy ra nguy hiém cho con nguói xung quanh cóng trinh Vói nén móng các trang thái giói han tói háu vé khá náng gánh dó cüa nén dát, su lát dó cóng trinh, su trircrt cüa móng, sírc chóng dó cüa vát liéu lám móng, dó lún vuot quá giói han chuyén vi

- Các loai tác dóng theo tiéu chuán cháu Áu:

• Các tác dóng thuóng xuyén G: trong lumig móng va các phán lién quan trén móng nhu trong lUOTig cóng trinh va các thiét bi thuóng xuyén; các luc do co ngót, do tir bién; luc do trong liróng dát va áp luc dát

• Các tác dóng do nuóc Fw chü yéu la luc dáy Archiméde cho các bái toán tính úng suát hüu hiéu: luc thüy dóng do các dóng cháy

• Các tác dóng thay dói Q (khóng thuóng xuyén) nhu các luc tái xe, luc tháng, trong luong vát chúa tam thói; tái do ánh huóng thói tiét nhu mua, gió,

• Tác dông dác biét FA vói các cóng trinh cáu diiòiig có th¿ là va cham tàu, xe váo cóng trinh, dông dai, vói các cóng trinh xáy dung dân dung nhu gió xoáy, va chain, hóa hoan dông dat

Các tác dông này gôp lai thành các to hop : to hop co ban to hop dàc biêt, to hop trang thái giói han toi hâu cho các tính toán theo trang thái tói han tói háu Các tó hop thuóng xuyén, tó hop theo nám tái dáo tó hop hiëm xáy ra cho các tính toán theo trang thái giói han sir dung

Trong quy pham xáy dirng cúa Mÿ (ACI code) lai sú dung các tó hop tái, cho tính toán cho trang thái giói han tói háu, tuong dói don gián nhu sau:

U - 1,4D + 1,7L, vói D là tTnh tái và L là hoat tái

Khi có xem xét ánh huóng cúa gió tó hcrp tái có dang:

U = 0,75( 1,4D + 1,7L + 1,7 W ), vói W là lue gió

Khi khóng có tính tái xuát hién thi tó hop tái có dang:

U = 0,9D + 1,3W

Tinh toân nên mong gôm hai phàn: tinh on dinh nën và kët câu mông Phân tinh toân nên dôi hoi phâi thông thao lÿ thuyê't Co hoc dâi Trong chuong này câc van dê co bancùa Co hoc dâi duçrc ôn tâp gom: ling suât trong nên dât; bien dang nën và sure chiu tàicùa nën, câc công thüc và câc bâng tra co bàn duçrc lièt kê dé cô thé thuân tien tra cûu

2.1 TINH ÜNG SUÂT TRONG NÊN DÂT

2.1.1 Tinh ling suat trong dât nën do trong luong bàn thàn

2.1.1.1 Khi không cô dông nuâc chüy trong dât

Vi du 2.1.

Tinh câc trng suât tai diém M à dô sâu 6m, nê'u mue nuâc ngâm sâu hcrn mât dât 2m Ung suât thàng dûng à diém M:

ct2 = SyjZj = 18kN/m’x2m +20kN /m ’x4m = 1 1 6 kN/m:

Ap lue nuâc u à diém M:

Chon trong luong don vi thé tich cùa nuâc yw = 9,81 kN /m ’

uM = 9,81kN/m’x4m = 39.24 kN/m2

Ung suât hùu hiêu thàng dûng à diém M:

ct’,m = or, — uM = 116 kN/m2 - 39,24 kN/m2 = 76,76 kN/m2

v .,

He so ap luc ngang K„ = 1 - sin<p’ hoac K„ = -, trong bai nay gia thiet K( = 0.5

1 - vling suat huu hieu nam ngang d diCm M:

Lifn v Tir dinh de eo ban cua Terzaghi: “tai mot diem trong nen dat bao hoa ung suat

long bang tong ling suat huu hieu va ap lire nuoc 16 r6ng”

ct = a ’ + uTrong thue te can thiet phai do ap lire nude 16 r6ng u, khi khao sat dia chat hoac suot qua trinh ap lire nude 16 r6ng thay d6i, moi co the tinh dugc ling suat huu hieu

2.1.1.2 K h i co ddng nude chay trong dat

Terzaghi luon nhiic den ba ke thu cua dat do la nude, nude va nude Nen trong tinh toan mong nong tdng ham, tudng chdn hai ben mong co do chenh lech cot ap nude tiic la

co dong tham ngang trong dat nen dudi day mong Can phai xet anh hudng cua do chenh coi ap nude theo so do sau:

Ung suat do trong lucpfng ban than khi co anh hudng do chenh lech cot nude (co dong nude tham trong nen dat), thuong duoe xet trong trudng hop on dinh truot phan ngSm.Trong trudng hop nay sue chong cat dat nen d day mong dugc tinh nhu sau:

S = (P - U)tgcp + cbVdi (p la goc ma sat, c la luc dinh, b la be rong day mong P tong lire dung tac dong len day mong U la tong ap luc nude tac dong len day mong do chenh lech cot ap nude trudc

va sau tudng

I lì n h 2.1 H e lire lén cóng Irìnli klii có chénh le d i cól mure

2.1.2 Tinh ling suàt lai lap (rung dal tren mal dàt bài toàn boussincsq

Khi có lue tàp trung Q thàng dung tàc dóng ó màt

dàt gay càc ung suàt a,; o r; ctg; t„ tai diém có toa dò

là r và z so vói góc toa dò O, diém dàt lire Q

3Q

27TZ

1 +

[2.1|

Trong thuc té tinh toàn a z duoc dùng rat phó bién và

duoc viét duói dang:

|{;ing 2.1 Bang gia Iri he so k tinh ling suat phap (hang difng tai lap Irung

Vi du 2 2 : Cho mot lire tljiing dung Q = 600KN tac dung tren mat dat.

1 Tinh ling suat crztai cac diem A(x = 0, y = 0, z = 2), B(x = - 1 , y = 0, z = 2), C(x= -2 ,

Tai C : — = ^ ^ — = 1 => tra bang kc = O.OS4-4

Tri so ürng suat: Tai A: ct/A = 0 , 4 7 7 5 ^ - = 72kN /m 2

Tai B: o /B = 0 , 2 7 3 3 ^ = 41 k N /m 2

Tai C: ct/C = 0 , 0 8 4 4 ^ = 1 3 k N /m 2

Ilinh 2.3 Daug thay dai itng suât <x ben tiling dut nén ilo lue tap tning

C hù y: Ung suât tai a ie diè'm lân cân diem dût life O kliông xâc din lì ditac.

2.1.3 Diràng lue hay lue duàng th in g

Ung suat do ành huòng cùa lue dang duòng thàng nhu: duòng rày; tuòng chiù lue trong nén dat duoc suy tir bài toàn Boussinesq có thè tinh tir câc còng thtte sau:

2.p X .z

2.p x.z2

[2 IO]

//inA 2.4 Duàng lire tac dông

2.1.4 Tai phân bo deu trên dien tich bâng

Tù kët quà tính úng suât dë dàng suy ra các úng suât trong dât nén duói tài bang cuong

dô P, co bë rông b

d a , =2.P.dx

* ( x 2 + z2) "-r

2.P.dx 3n cos ß

Trifòng hop don giàn nhà't là dói vói càc diém nàm trèn duöng thäng Oz di qua tàm lai trong Vi tính dói xùng cho nèn: ß, = ß2 = ß

Bang 2.2 Bang tính úng suát duúi tai bang phán bo dcu

2.1.5 Tái trong phán bo hinh tam giác tren móng bang

Trong thuc té tai trong tác dung phán bo tren nén dát theo nhüng quy luát khác nhau Trong dó quy luát phán bo theo hinh tam giác là khá phó bien nhtf tài trong do mái döc talus cùa duòng hay dê dàp

Tai phän bö dang hinh thang.

Tai phän bö hinh thang rat thucmg gäp trong

ngänh "cäu ducmg” ngänh “thüy lgi” khi tinh

toan các cöng trinh dä't dáp

Úrig suät phäp thäng düng do tai hinh thang

nhu trong hinh 2.7:

a + b V , b - ( “ i + « 2 — «2

2.1.6 Tái phán bó den tren dien tich chü nhät

Tai trong p h á n b ó d é u p tren dien tich hinh c h ü nhät:

Ung suät tháng dúng a z cíia các diém trong löng dä’t näm tren truc tháng düng di qua

góc dién chiu tái:

~ /y w

áf,

Hinh 2.8 Tái p plián bó dé¡t tren dién tich cliii nliát bxl.

Ùhg suàt thàng dùng a z cua diém nàm trén truc thàng dùng di qua tàm dièn chiù tài, 0

1 0.336 0.428 0.481 0.525 0.540 0.545 0.549 0.550 0.550 0.5501.2 0.257 0.339 0.392 0.443 0.462 0.470 0.477 0.477 0.477 0.4771.4 0.201 0.272 0.322 0.377 0.400 0.410 0.419 0.420 0.420 0.4201.6 0.160 0.221 0.267 0.322 0.348 0.360 0.373 0.374 0.374 0.3741.8 0.131 0.183 0.224 0.278 0.305 0.319 0.335 0.336 0.337 0.337

2 0.108 0.153 0.190 0.241 0.269 0.285 0.303 0.305 0.306 0.3062.2 0.091 0.130 0.163 0.211 0.239 0.255 0.277 0.279 0.280 0.2802.4 0.077 0.111 0.141 0.185 0.213 0.230 0.254 0.257 0.258 0.2582.6 0.067 0.096 0.123 0.164 0.191 0.208 0.235 0.238 0.239 0.2392.8 0.058 0.084 0.108 0.146 0.172 0.189 0.217 0.221 0.222 0.223

3 0.051 0.074 0.095 0.130 0.155 0.172 0.202 0.207 0.208 0.2083.2 0.045 0.066 0.085 0.117 0.141 0.158 0.189 0.194 0.195 0.1963.4 0.040 0.059 0.076 0.105 0.128 0.145 0.177 0.182 0.184 0.1843.6 0.036 0.053 0.068 0.096 0.117 0.133 0.166 0.172 0.174 0.1743.8 0.032 0.047 0.062 0.087 0.107 0.123 0.156 0.163 0.165 0.165

4 0.029 0.043 0.056 0.079 0.098 0.113 0.147 0.154 0.156 0.1574.2 0.026 0.039 0.051 0.073 0.091 0.105 0.139 0.147 0.149 0.1504.4 0.024 0.036 0.047 0.067 0.084 0.098 0.131 0.140 0.142 0.1434.6 0.022 0.033 0.043 0.062 0.078 0.091 0.124 0.133 0.136 0.1374.8 0.020 0.030 0.040 0.057 0.072 0.085 0.118 0.127 0.130 0.131

5 0.019 0.028 0.037 0.053 0.067 0.079 0.112 0.121 0.124 0.1265.2 0.017 0.026 0.034 0.049 0.063 0.074 0.106 0.116 0.119 0.121

Bang 2.4 Bang tinli kB

TOÂN DO ÂNH HUÔNG CÜA NEWMARK

Khi có mot dién chiù tài bât kÿ: chû L, chù thàp, hoàc xét ành huóng lân nhau cùa cac móng gàn nhau Newmark (1942) dà dé nghi sir dung mot toan do cho ta phucmg ticn tinh gân düng tich phàn cùa iing suât dung tai mot diém do dién chiù tài bat kÿ có tài phàn bó déu Toàn do duçrc chia thành nhiéu ó, mói ô bicu thi lucrng ùng suàt vói cùng ti

lê nhir nhau Binh do diên dât tâi duoc vè lên biéu dó vói ti lé dà dût truóc, sau dô dât diém cân xác dinh úng suât duói nó vào tâm biéu dó Dém so ó ducrc bao phú bòi diênchiù tai Cuoi cùng tính duoc úng suât theo công thûc:

ctz = (so ô duoc bao phù) IN q

Ô dây IN la thira so tí lé cúa toân dô, nghîa là già tri ânh hiròng cùa mot ô vói tai trpng don vi phân bò dëu q Các toân dò cô thé duoc xây dung vói câc già tri khâc nhau cùa thìra sô ânh huong và cho các thành phân úng suât khâc nhau

Dé vè toân do N ewm ark dôi vói úng suât thàng dùng a, dâ duoc giái dé cô duocnghiêm duong:

— = [(1 - I y 213 - l]l/2 Trong dó I = — là hê sô kích thuôc cùa mot diên tròn chiù tài

trong phân bô dëu q diên này cho hê so úng suât dàc trung 1^ Bàng cách thay các già tri

1 vào dáng thúc trên së nhân duôc các già tri — và chúng duoc sù dung dé vè mot loat

zcác hình tròn dóng tâm Các hình tròn này sau dó duoc chia nhò ra bàng các duòng thàng qua tâm dé có so ô mong muón

V i du 2.3 Xây dimg toán dó ành huòng Newmark dói vói úng suât pháp tháng dúng có

già tri ánh huóng 0,002 cho mot ô

Giái: Vói già tri ành huóng là 0,002 tóng so ó sé bàng 500 Cho nhóm nhùng vành

khuyèn chinh, mói vành góm có 40 ô, vói các vành khuyên ô phia trong và ó phia ngoài mòi vành góm 20 ô Cho già tri ti lê z = 40mm (doan thàng chuàn dài 40mm)

Nhùng tính toán dà duoc làp thành bàng (xem bàng 2.5)

Dé tính úng suât do tâi cùa móng gây ra tai giùa lóp dât mòt cách nhanh chóng, nguöi

ta nhân thây ràng úng suât lan truyën trong nèn dât bòi mot góc a hop vói phuang tháng dúng cüng cho úng suât gán vói các lòi giái suy tú lÿ thuyê't dán hói

Bang 2.5 Bang tính kích thuác càc vòng tròn bieu do Newmark

Bán kính hình tròn a(mm) (vói ti le

Dcfn giàn han tháp lan tòa có dp doc 2:1 úng suât a , à dáy tháp

lan tôa cô dang:

O (diém A) thì:

Trong nhûng hop tài phàn bo hình tam giàc

hay hình thang (tuyén tinh) nhu hình dirói, ta

có thè tính ùng suât a , trong nén dät ben

duói góc A hay C nhu sau:

Truong hop I , tâi thay doi tuyen tinh mot phuong voi âp lire cire dai là q,„ tong âp lire sè

dât à diém O, cô toa dô x = b/6 và y = 0 nê'u gôc toa dô là tâm diên ch|u tâi Üng suât a ,

trong nén dât bên dircri gôc A (âp lue bâng không):

R, 1

bl

[2.211[ (b 2l2 + RqZ2) 2

Trucmg hffp 2, tai thay d6i tuyen tinh theo hai phucmg voi ap luc cuc dai la qn, tai C, hai

ap luc trung binh q ’„ 6 D va B, long ap luc se dat a diem O, co toa do x = —va

y = —, neu goc toa do la tarn dien chiu tai

Ung su it a , trong nen dat ben duoi goc A (ap luc bang khong):

2.1.9 Tai trgng nam ngang

a) Life lap tning Q nam ngang tac dung Iren mat dd't: ung su it tai mot diem M b it ky

b - canh song song vói chiéu tàc dung cùa tài trong:

/ - canh thàng góc vói chiéu tàc dung cua tài trong

e) Tài Hong Idilli bang, pitali bó dèli nàm ngang:

Uiig suät a , tai nhùng diém nàm duói diém góc

a , = k ’ n - P n : w * = k " „ - P „ : = k " ’ „ p „ [2 2 6 ]

2.2 BIEN DANG DAT NËN VÀ DÔ LÚN

Dô lùn cùa nën mông công trinh gôm ba thành phân:

S = S, + St + S„

Trong dó: S,: dô lùn tûc thôi do tinh dàn hôi cùa nên dit;

Sc: dô lùn cô kët cùa vùng nên truc tiêp gánh dô mông;

Ss: dô lùn thû cap do dàc tinh tù bien cùa dât nên

Dô lùn cùa mông chinh là chuyën vi dùng cùa mât pháng dáy mông, và chuyén vi này sè bàng vói dô co cùa lóp dât chiù nén chi khi mât pháng ó dáy lóp dât chiù nén không cô chuyén vi dùng hoâc chuyën vi düfng rät bé cô thé bô qua Có rät nhiêu phuong pháp uóc luçmg tông dô lùn cùa mông, hay chi rièng do co kët thäm

Dói vói nhùng móng kich thuóc nhò hon 10m dât trên dât nên biën dang trung bình và lón dé tinh lùn cùa móng có thé áp dung phuong pháp công lùn tímg lóp cùng thuòng duoc goi vói tên là phuong pháp tong phân to

Noi dung cùa phucmg pháp bao gôm:

- Ap lire dáy móng dù nhô dé không gây vùng biën dang déo quà Ion trong nën, diëu này dôi hôi diëu kiên:

p'c < R'c = R„

- Tính áp lire gây lùn:

P8i = o ’si = P - y’Dr

- Vè hai duòng ùng suât pháp tháng dùng a ’gl(/l do áp lue gây lùn và o ’hl/) do trong luçmg bàn thân theo dô sâu z

- Xàc dinh chiëu dây vùng nén lùn thôa mân diëu kiên:

* o ’sl(/l < 0,2 a ’hl(/l, dói vói dât nën cô module biën dang E > 5 MPa

* a ’sll/l < 0,1 o ’hl(/), dôi vói dât nën cô module biën dang E < 5 MPa

- Chia vùng nén lün thành nhiêu lôp mông goi là lôp phân to, môi lôp phân to cô bê dây nhô hem 0,4 bê rông möng Nëu vùng nén lün gôm nhiéu lcrp dât khâc nhau, mat phân chia câc lcrp dât phài là mât phân chia câc lôp phân tô Vë phucmg phâp tinh gân düng, theo J McPhail và P Hellen cân chia hem 50 lôp phân tô môi dat duçrc dô chinh xâc cao, diéu này chî phù hop khi sù dung câc chucmg tr'tnh tinh (phân mém) dé tinh lün.

- Tù ducmg do trong luçmg bàn thân tinh üng suât này à giûa lôp phân tô dât thü i

Pi, = tù" üng suât này ta suy ra hê sô rông e,, cûa phân to dât à trang thâi ban dâu,

khi chua gânh chiu công trinh, nhô vào ducmg cong (e-p) cûng chinh là ducmg (e -o ’) cùa thi nghiêm nén ép không no hông hay thi nghiêm nén co kët

düng 0’s|(il do âp lue gây lün tinh

tông üng suât pj, i= a N(il + cr/(1) tâc

dông tai giùa lôp phân tô thü i là

tông cùa üng suât do trong luçmg

bàn thân và üng suât do tài công

trinh, tù tông üng suât này và

ducmg cong nén ép (e-p) sê suy

ra hê sô rông e2l cùa phân tô dât

thü i

không cô sét day nô’i

a j,cô sét day noi

Vùng nên lün

y khi co sêt day ndi

Hinh 2.9 Sa do linli lùn theo plucenig plicip long pliân to

Chinh vi viêc sü dung kët quà cüa bài toân Boussinesq dé tinh câc üng suât do tài ngoài gây ra trong nén nên cân phâi kiëm tra âp lue nên sao cho nên eôn làm viêc nhu “vât liéu dàn hôi"

Àp dung công thüc tinh dô co hay bien dang düng cüa lôp thü i:

e i: - Ç a uS; = -

1 + e

[2.27]11

- Dô lün cùa mong là tong câc dô bien dang dürng cüa câc phân to:

Néu nèn dóng nhàt và cliap nhàn già thiè't càc hè so nén tucmg doi a,„ , hè so (3, và module bién dang E, khóng dói theo chiéu sàu Hai cóng Ihùc dò lun trén sè có dang:

¡=1 i=l

¡=i L ì=i

2.2.2 Dò lun tinh thco duòng quan hè: e - Ioga’

Tùy theo loai dàt và lich sù chiù tài cùa nó, vj tri dói dò dóc cùa ducmg co két e-lo g a ’,

duoc goi là “ Vùng chuyén tiép” có thè dièn ra trong doan già tài nhó cho hàu hét càc loai dàt, ngoai trù dàt silt và dàt che bi it nhay càm vói su thay dói ufng suat Trén duòng

e - Ioga’, phàn tuyén tinh nàm truóc “vùng chuyén tiép” duoc goi là duòng nén lai và phàn tuyén tinh sau “vùng chuyén tiép” là duòng nén nguyèn thùy Ung suàt ung vói vi tri giao diém cùa duòng nén lai và duòng nén nguyèn thùy duoc goi là ùng suàt tién

c ó két a ’p

Ilinh 2.10 Xacdinh ùng suat coke! truóc a],

Có nhiéu càch xac dinh ùng suàt tién có két a ’p, nhung thóng dung nhàt là phucmg phàp Casagrande (1936), phucmg phàp này góm càc buóc nhu hình càch mót:

1/ Chon diém A có bàn kinh chinh khuc bé nhàt trén duòng cong có két e-loga’

2/ Vé duòng tiép tuyén vói diém A

3/ Vè duòng song song vói true hoành tù A

4/ Vè duòng phàn giàc cùa góc hpp bòi hai duòng cùa buóc 2 và 3.5/ Kéo dài phàn tuyén tinh cùa duòng nén nguyèn thùy giao diém cùa duòng này vàduòng phàn giàc xàc dinh diém có ùng suàt tién có két a ’

Hoac theo each hai noi dai hai phan tuyen tinh cua duong cong e-logo’, giao diem cua hai duong nay chinh la ling suat tien co ket o ’p Theo Tieu chuain ky thuat cong trinh giao thong 22TCN 262-2000 ap dung tif thang 6 nam 2000 giua hai gia tri til hai cach xac dinh tren chon gia tri Ion de tinh toan.

Ty so tien co ket (overconsolidation ratio) dupe dinh nghla nhu ty so cua irng suat tien

co ket CT’r va ling suat do trong luong ban than cac lop dat ben tren hien huu tac dong

ct’v„ nhu sau:

o ’™

OCR = 1 : dat co ket thudng (ky hieu la NC: normally consolidation)

OCR > 1 : dat co ket truoc, (ky hieu la OC : overconsolidation)

OCR < 1 : dat kern co ket hoac chua dat du qua trinh co ket do trong luorng cac lop bentren, nhu cac lerp train tich mdi hoac cac loai dat moi dap dam nen khong ky hay cac 16pdat dap bang phucrng phap xang thoi

R it nhieu thuc nghiem cho thay duarng nen lai song song voi ditong n o cung co do doc dupe djnh nghla la chi so nen lai hoac chi so no C, hoac Cr, difin ta dac trung dan h6i

dupe xac dinh theo cong thtic:

A (logc) lo g a 2 - loga

Do doc cua ditdng nen nguyen thuy dupe dinh nghia la chi so nen C , bao g6m ea dac

tinh dan hoi va deo cua dat nen co dang sau

AlogCT log<J2 -lo g C |

Do lun cua mong do co ket cua lop dat dinh dupe tinh nhu sau:

Ap - úng suât thâng dúng già täng do tâi trong công trình gây ra ó giúa lóp dât sét;

Hình 2.11 Düc linli nén lai và nén ngtiyén thùy

Tinh dò lún theo duóng e - logp (hay e - Ioga) có thé tinh theo phuang phap tóng phàn

to, tuemg tu nhu phucrng phap dua theo duemg e - p

S = X 7 ^ L- H i lo g

I + e

Pm + ¿PiPoi

[2.39]

Lini y: Công thúc này chi nén áp dung khi các úng suât giúa các lóp khi dà có tài gây lún

> úng suât cö két truóc

2.2.3 Lÿ thuyét bán khóng gian dàn hòi

Tú lÿ thuyét dàn hôi tuyén tinh, biéu thúc chuyén vi dúng tai M có toa do (x,y,z) duói tác dung cúa tâi tâp trung P tai góc O

Nhung lòi giài dà dupe thirc hiên và dupe sir dung dai trà gôm:

• dô lún lón nhát tai tâm cùa móng mém chiù tai phân bô dëu vói a [na<.Vói móng vuông

và móng chû nhât không cúng tuyêt doi (mëm) hê so a m„ phu thuôc tÿ lê hinh dang, dupe xàc dinh theo công thùc sau:

• dô lún trung binh cùa diên chiù tài dupe tinh vói a m hoâc a lb

• dp lún cùa móng cúng tuyêt doi chiù tài dúng dùng tâm dúpe tinh vói a a,n51 hoâc <xr

• E là module bien dang dàn hôi tinh tu thi nghiêm nên ba truc không thoàt nuóc thì S là

dp lún cùa nën tucmg úng vói bien dang túc thòi E là module tong biên dang E cùa thi nghiêm nën co kët hoâc thi nghiêm nên ba truc có thoàt nuóc, thi dô lún S là dô lún cùa nën tucmg úng vói cà bien dang do có kët và bien dang túc thòi Module bien dang cùa dát cùng con dupe xác dinh tir thi nghiêm bàn nën hiên trucmg, thi nghiêm nën ép ngang trong hô khoan hoâc suy tir thi nghiêm xuyên dông chuân SPT hoâc thi nghiêm xuyên tînh CPT