Tài liệu Nền móng_ Chương 1: Cái khái niệm cơ bản ppt

Phân loại Móng Phân loại theo 4 cơ sở: 1- Theo vật liệu làm móng: Tùy điều kiện cung cấp vật liệu tại chỗ, hay từ xa đến, đặc điểm làm việc của công trình, tình hình ĐCCT, ĐCTV mực nước

Trang 1

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

Nền Móng

NỀN MÓNG - ĐÀO TẠO TÍN CHỈ

Chương I: Các khái niệm cơ bản

§1.1 Định nghĩa về Nền và Móng

I KN về Công trình, Nền và Móng

nói chung gồm 3 bộ phận:

Kết cấu phần trên + Móng + Nền

- Cả 3 bộ phận công trình cùng làm việc và ảnh hưởng lẫn nhau Vì vậy khi quy hoạch và thiết kế nền móng cần phải xét toàn diện trên quan niệm coi chúng là một hệ thống “Công trình – Nền”, để

có thể chọn được phương án tối ưu

Nền Móng Kết cấu phần trên

Nền Móng

Kết cấu phần trên

2

Mở đầu: Giới thiệu chung về Môn học

- Đối tượng và Mục đích nghiên cứu của môn NM

- Các kiến thức liên quan

- Nội dung thể hiện trong 4 Chương và 2 Đồ án môn học

1- Nền:

- Nền là phạm vi đất đá phía dưới móng có trạng

thái ứng suất biến dạng thay đổi do tác dụng của

công trình (Hình)

- Đối với nền các công trình thuỷ lợi còn cần kể

thêm đến phạm vi đất chịu ảnh hưởng sự thay

đổi về thấm nước do xây dựng và sử dụng công

trình (điều kiện ĐCTV thay đổi)

2- Móng

-Móng là bộ phận phía dưới của công trình và

tiếp xúc với đất Có tác dụng đỡ KCPT, truyền và

phân bố tải trọng từ công trình lên mặt nền Móng

thường có kích thước lớn hơn mặt đáy kết cấu

bên trên để giảm áp suất trên mặt nền

Nền Móng Kết cấu phần trên

Nền Móng

Kết cấu phần trên

II Định nghĩa về Nền và Móng

§1.2 Phân loại nền, móng và phạm vi áp dụng

I Phân loại Nền 1- Nền thiên nhiên:

Nền có thời gian tồn tại khá dài trong điều kiện tự nhiên, chưa bao giờ bị xáo trộn (chưa qua xử lý); trạng thái ứng suất, biến dạng trong nền không đổi dưới tác dụng của trọng lượng bản thân

2- Nền nhân tạo:

Nền có kết cấu thay đổi do bị xáo trộn, hoặc do tác động xử lý nhằm mục đích xây dựng (vì thế còn gọi là nền đã qua xử lý); trạng thái ứng suất, biến dạng trong nền không đổi dưới tác dụng của trọng lượng bản thân

II Phân loại Móng

Phân loại theo 4 cơ sở:

1- Theo vật liệu làm móng: Tùy điều kiện cung cấp vật liệu (tại chỗ, hay từ xa

đến), đặc điểm làm việc của công trình, tình hình ĐCCT, ĐCTV (mực nước ngầm…) để quyết định dùng các vật liệu thích hợp cho móng

* Móng gạch:

* Móng đá hộc: dùng nơi sẵn đá

Hai loại móng trên làm bằng các vật liệu chịu kéo kém; thường dùng nơi mực nước ngầm thấp dưới cao trình đặt móng; khó thi công bằng cơ giới hóa

Trang 2

-Tùy theo khả năng chịu uốn của vật liệu móng lại phân ra:

* Móng cứng(móng gạch, đá xây)

* Móng mềm(móng btct.)

2- Theo phương pháp thi công đặt móng: Căn cứ vào có đào toàn bộ hố móng

trước hay không, chia làm hai loại:

* M nông:

Khi thi công phải đào toàn bộ hố móng trước sau đó mới xây móng;

Chiều sâu chôn móng < 6m Theo Braja M Das thì Df≤ chiều rộng móng (b) và

sau này một số khác đề nghị = 3 ÷ 4 lần b

Khi tính toán có thể bỏ qua sự làm việc của đất từ đáy móng trở lên.

Áp dụng trong trường hợp: Tải trọng không lớn, Mực nước ngầm quá cao,

đ/kiện thoát nước tốn kém

Theo kích thước móng, móng nông lại được phân thành: M.đơn, M.băng,

M.bản (Sẽ đề cập cụ thể trong chương II)

5

* M thép, gỗ: dùng dưới dạng móng cọc, cần có biện pháp chống han rỉ, hà

mục Hạn chế dùng

* M bê tông, bê tông cốt thép: được dùng phổ biến hơn cả M.btct Có cường

độ cao, hình dạng bất kỳ tùy ý muốn, tốn ít vật liệu, dễ dàng cấu tạo các cấu kiện

lắp ghép

* M sâu:

Không đào toàn bộ hố móng, mà dùng biện pháp thi công đặc biệt để hạ móng tới độ sâu thiết kế

Chiều sâu chôn móng thường rất lớn, từ 10m đến vài chục mét

Khi tính toán phải kể đến sự làm việc của đất từ đáy móng trở lên

3- Theo tính chất chịu tải trọng:

* M chịu tải trọng tĩnh:

* M chịu tải trọng động:

4- Theo phương pháp chế tạo móng:

* M khối làm tại chỗ:

* M lắp ghép: tiến bộ, dễ dàng cơ giới hóa, nhưng đòi hỏi chuyên nghiệp cao

6

Móng

Df

Ghi chú: Ký hiệu độ sâu đặt móng hm≡ Df

§1.3 Nguyên tắc tính toán Nền Móng theo

trạng thái giới hạn (TTGH)

I TTGH của công trình

1- Định nghĩa về TTGH

- TTGH của công trình, là trạng thái mà công trình không còn đảm bảo được điều

kiện làm việc bình thường theo yêu cầu thiết kế trong quá trình thi công, sử dụng,

sửa chữa Thể hiện ở các mặt sau đây:

* Từng bộ phân công trình bị hư hỏng hoặc toàn bộ công trình bị mất ổn định do

trượt (phẳng, sâu, hỗn hợp) hoặc do bị lật (đối với nền đá)

* Biến dạng (S), chênh lệch biến dạng (ΔS) hoặc chuyển dịch ngang (u) quá lớn

* Đối với các công trình thuỷ lợi còn có thể do ảnh hưởng của dòng thấm quá

lớn ( j > [ j ])

- Như vậy, khái niệm về TTGH gắn liền với sự phá hoại đ/kiện làm việc bình thường

của công trình: khi đó, công trình hoặc bị phá hoại về cường độ, hoặc không đảm

bảo về đ/kiện biến dạng

2- Phân loại các TTGH của nền và công trình

Theo nguyên nhân làm công trình đạt TTGH, người ta phân biệt 3 loại TTGH sau:

* TTGH về biến dạng

* TTGH về ổn định và cường độ

* TTGH về xuất hiện và phát triển vết nứt

a) TTGH về biến dạng (TTGH 2)

-Định nghĩa: Là TTGH gây ra do đ/kiện biến dạng của nền

Cường độ đảm bảo, nhưng biến dạng không đảm bảo (p ≤ pI

gh)

pII gh

p S

1 p

S

0 2

pI gh

SA

SB

Trang 3

9

Thí dụ về TTGH 2 của công trình:

10

Sự cố độ lún không đều của các mố cầu giao thông Do một loạt Nguyên

nhân, chủ yếu nhất là sự tồn tại của lớp than bùn ở dưới mố phải cầu

có tính nén lún rất lớn, khi khảo sát không phát hiện được

b) TTGH về cường độ & ổn định (TTGH 1)

-Định nghĩa: Là TTGH gây ra do không đảm bảo về cường độ hoặc mất ổn định của nền công trình

-3 Hình thức mất ổn định về trượt đ/v công trình có tải trọng ngang tác dụng thường xuyên (công trình thủy ):

Trượt phẳng – Trượt sâu – Trượt hỗn hợp

Trang 4

Xây dựng năm 1913, gồm 65 xilô bằng xi măng cốt thép, cao 27,4m; nặng

20.000 tấn; gia tải lần đầu với 22.000 tấn lúa mì, trạm bị nghiêng 27o; một phía

lún 8,8 m, phía kia 1,5 m Sau đó dược làm cân bằng nhờ kích thủy lực và làm

móng trụ mới sâu đến lớp đất đá.- Nguyên nhân: CT bị sự cố do đất nền

mất ổn định và bị ép trồi nhiều về một phía

13

Thí dụ về TTGH 1 của công trình:

II KN về tính Nền Móng theo TTGH

1- Yêu cầu chung tính toán theo TTGH

- Đảm bảo được 3 vấn đề:-Kinh tế-Kỹ thuật–Độ tin cậy(an toàn)

2- Tính Nền theo TTGH thứ hai

Nguyên tắc: Dùng đ/kiện biến dạng để khống chế sự làm việc bình thường của

công trình:

trong đó: Dgh–các yếu tố về biến dạng giới hạn của công trình (được quy định riêng cho từng loại công trình, tùy thuộc đặc điểm, mục đích sử dụng công trình), bao gồm: Sgh, ∆Sgh, θgh, ugh(u-chuyển dịch ngang)

Dtt -các yếu tố về biến dạng tính toán, dựa vào lý thuyết đàn hồi (do đó cần khống chế ptc≤ pI

gh), và đặc tính biến dạng tuyến tính của đất bao gồm:

gh

p S

1 p

S

0 2

pI gh

Vận dụng:

- Tính cho công trình đặt trên nền không phải là đá,

chịu chủ yếu lực thẳng đứng (đúng tâm, lệch tâm)

- Đối với công trình do đặc điểm làm việc của các

thiết bị hoặc quá trình công nghệ không cho lún hoặc chênh lệch lún nhiều

14

3- Tính Nền theo TTGH thứ nhất

Nguyên tắc: Dùng đ/kiện cường độ và ổn định để khống chế sự làm việc bình

thường của công trình:

Ntt< Rgh (1.2) hoặc theo B.M Das: qtt< qu

trong đó: N tt , q tt– tổng tải trọng gây trượt tính toán

R gh , q u– Sức chống trượt giới hạn (sức chịu tải giới hạn)

(Tải trọng lớn nhất nền còn chịu được)

all tt u all q q FS

q

Theo B Das:

trong đó, qall– SCT giới hạn cho phép

FS – hệ số an toàn

Theo TCVN 4253-86, để xét đến mọi yếu tố bất lợi cho công trình, người ta đưa vào

(1.2) ba hệ số, mỗi hệ số kể đến một yếu tố

trong đó: n c– hệ số tổ hợp tải trọng

k n– hệ số an toàn, tùy thuộc cấp công trình (> 1)

m – hệ số điều kiện làm việc (tùy thuộc đặc điểm KCCTr và loại nền)

gh n tt

k

m N

R at– sức chịu tải an toàn

at gh

n c

gh

FS R k n m

R

III Các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng

Phương pháp tính toán theo TTGH đã kể được đến các yếu tố bên ngoàivàcác yếu tố bên trong, phù hợp với trạng thái làm việc thực tế của nền và công trình:

- Các yếu tố bên ngoài bao gồm tải trọng và các tác động

- Các yếu tố bên trong là các đặc trưng của đất nền và của các vật liệu khác (như bê tông )

Việc dùng nhiều hệ sốtính toán (mà không phải là 'một hệ số' như trong phương pháp ƯS cho phép trước đây) cho phép xét một cách tách biệt tới:

- Các đặc điểm khác nhau của đất nền

- Các đặc thù của tải trọng tác dụng và các đặc tính của sơ đồ kết cấu nhà và công trình

1- Các Tải trọng:Được phân loại theo 3 cơ sở

a) Theo trị số:

- Tải trọng tiêu chuẩn (Ntc): là trị số tải trọng lớn nhất theo tiêu chuẩn thiết kế quy định để không gây hư hỏng trong quá trình làm việc

- Tải trọng tính toán (Ntt):là các trị số có xét đến sự sai khác so với tải trọng tiêu chuẩn nhưng thiên về bất lợi cho công trình

Ntt= n.Ntc

Trang 5

Trong đó, n là hệ số vượt tải:

n có thể >, =, hoặc < 1, tùy theo loại và tính chất của tải trọng tác dụng, và được

lấy thiên về bất lợi (xem GTr Nền Móng)

b) Theo thời gian tác dụng:

* Tải trọng thường xuyên: là những tải trọng luôn có trong quá trình thi công và sử

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

* Tải trọng tạm thời: Là tải trọng có thể vắng mặt trong những giai đoạn xây dựng

và sử dụng riêng biệt Tùy theo thời gian tác dụng dài hay ngắn lại phân thành:

- Tải trọng tạm thời dài hạn: (như trọng lượng các thiết bị trọng lượng các máy

bơm, máy phát điện )

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn: (cần cẩu, cầu trục vận chuyển, các thiết bị sửa

chữa )

- Tải trọng tạm thời đặc biệt: là các tải trọng có thể hoặc không có thể xảy ra

trong quá trình sử dụng công trình như tải trọng do động đất, do mực nước lũ kiểm

tra, do khi có sự cố công trình gây ra

c) Theo phương thức tác dụng của tải trọng:

* Tải trọng tác dụng tĩnh (trọng lượng bản thân, áp lực đất, áp lực nước )

* Tải trọng tác dụng động (tải trọng của các động cơ, áp lực sóng, áp lực gió )

2- Các Tổ hợp Tải trọng:

- Một công trình thường chịu rất nhiều tải trọng tác dụng (đặc biệt đối với các công trình thủy) Tuy nhiên, không phải tất cả tải trọng cùng một lúc tác dụng lên CT, mà chỉ có những nhóm, trong đó bao gồm một số tải trọng nhất định có xác xuất tác dụng đồng thời, gây ra ứng lực trong các bộ phận CT và Nền Những nhóm này được gọi là các Tổ Hợp Tải Trọng

- Trong thiết kế, người ta luôn chọn những THTT gây ra ứng lực lớn nhất (gây nguy hiểm cho CT) để đưa vào tính toán

- Có các THTT sau a) Tổ hợp tải trọng cơ bản (chính) b) Tổ hợp tải trọng đặc biệt c) Tổ hợp tải trọng phụ (THTT thi công) THTT cơ bản THTT đặc biệt THTT phụ Loại tải trọng

18

3- Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật

- Khi thiết kế nếu đưa tất cả các tải trọng để tính toán sẽ rất tốn kém Việc sử dụng

các tổ hợp tải trọng kết hợp với hệ số tổ hợp tải trọng nckhác nhau sẽ giảm được

kinh phí mà vẫn đảm bảo công trình làm việc bình thường

- Việc phân chia tải trọng theo trị số Ntcvà Ntt cũng có ý nghĩa lớn:

Công trình mất ổn định (bị trượt hoặc bị lật) thường xảy ra gần như tức thời do

các tải trọng có trị số lớn Vì thế, khi tính theo TTGH-1 phải kiểm tra với các tổ hợp

phụ và tổ hợp đặc biệt và sử dụng tải trọng tính toán (Ntt) vì loại tải trọng này thường

xảy ra trong thời gian ngắn và gây ra ứng lực nguy hiểm nhất

Ngược lại, biến dạng của nền thường kéo dài theo thời gian tùy thuộc khả năng

cố kết, và những tải trọng tác dụng lâu dài Vì thế, nếu cần tính toán nền móng theo

TTGH-2 (về biến dạng) thì cần kiểm tra với THTT chính và sử dụng tải trọng tiêu

chuẩn (Ntc)

IV Các chỉ tiêu cơ lý của đất trong tính toán nền móng theo TTGH

- Tiêu chuẩn hiện hành phân biệt các chỉ tiêu (đặc trưng) theo các giá trị sau đây:

1- Giá trị riêng (Ai):là trị số của một đặc trưng cơ học hoặc vật lý nào đó của đất

xác định theo riêng một mẫu thí nghiệm (xác định tại một điểm nào đó của lớp đất)

2- Giá trị tiêu chuẩn (Atc):là giá trị trung bình của tất cả các giá trị riêng:

trong đó: - số mẫu thí nghiệm của tập hợp thống kê (n ≥ 6)

Chú ý: TCVN 4253-86, mục 3.2 : quy định các giá trị Atcnói chung và các chỉ

tiêu lực dính c, góc ma sát trong ϕ

3- Giá trị tính toán (Att):là trị số của một đặc trưng cơ học, vật lý nào đó của lớp đất, được dùng trong tính toán nền móng như một hằng số vật lý và được xác định như sau:

Trong đó:kđ-là hệ số an toàn đối với đất; được xác định theo những đặc trưng của tập hợp thống kê (được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế các công trình riêng biệt, thí dụ: TCVN 4253-86)

n A

n i i

∑

=1

đ

tc

k A

Trang 6

§1.4 Các tài liệu cần thiết để tính toán Nền Móng theo TTGH

I Tài liệu Địa chất Thủy văn và Địa chất Công trình

1- Tài liệu địa chất thuỷ văn:

- Mực nước ngầm ổn định, dao động, tầng chứa nước có áp hoặc

không áp

- Tính chất hoá lý của nước ngầm, nồng độ pH để xét mức độ xâm thực

các công trình gạch đá xây hoặc bê tông cốt thép

- Mực nước dâng bình thường, lớn nhất, nhỏ nhất ở phía thượng và hạ

lưu công trình để tính áp lực nước, áp lực thấm, áp lực đẩy nổi vào bản đáy

2- Tài liệu địa chất công trình:

- Bản đồ địa hình địa mạo khu vực xây dựng công trình

- Các hình trụ hố khoan, các mặt cắt địa chất để biết được sự phân bố

các lớp đất

- Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất và phương pháp

chỉnh lý thống kê số liệu thí nghiệm để lựa chọn các giá trị tiêu chuẩn và giá

trị tính toán đối với từng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

II Tài liệu về Công trình và Tải trọng

1- Tài liệu về công trình:

- Bản vẽ mặt bằng và các mặt cắt ngang, dọc công trình để tính toán trong lượng của từng bộ phận hoặc của toàn bộ công trình

- Đặc điểm của công trình (tầng hầm, công sự, lực tĩnh, lực động )

- Tầm quan trọng của công trình về mặt kinh tế và xã hội để lựa chọn cấp công trình

2- Tài liệu về tải trọng:

Các loại tải trọng có thể như sau:

- Trọng lượng bản thân công trình

- Trọng lượng người ở, sinh hoạt, hội họp và của các thiết bị vận chuyển hoặc cố định

- Áp lực đất, áp lực nước tĩnh ở phía thượng và hạ lưu công trình

- Áp lực sóng, áp lực gió, lực hãm của các động cơ và của các phương tiện vận chuyển

- Lực động đất, lực do sự cố hư hỏng gây ra

III Một số tài liệu cần thiết khác

- Trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình luôn luôn chịu sự tác động của môi trường xung quanh và chịu ảnh hưởng của các công trình lân cận, cho nên cần có tài liệu quy hoạch tổng thể của toàn vùng

- Cần phân tích những tài liệu của những công trình đã và đang xây dựng Tìm hiểu tài liệu những công trình sẽ xây dựng để dự đoán những khả năng ảnh hưởng Từ đó nêu phương án nền móng cho phù hợp

22

§1.5 Đề xuất, so sánh và chọn phương án Nền Móng

I Lựa chọn những nhân tố chủ yếu về móng

1- Chiều sâu đặt móng (Hm):

- Yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến việc chọn chiều sâu đặt móng là

điều kiện địa chấtvàđịa chất thuỷ văn

- Trong nền tự nhiên thường có những lớp đất yếu và tốt xen kẹp Việc

chọn chiều sâu Hmnói chung, nếu không có biện pháp xử lý nền thì nên chọn

để móng được đặt lên lớp đất tốt tương đối dày Tuy nhiên, chọn chiều sâu

Hmcòn tuỳ thuộc vào mực nước ngầm, vào đặc điểm cấu tạo của công trình,

vào khả năng thi công móng và ảnh hưởng của những công trình lân cận

2- Loại móng và vật liệu làm móng:

- Người thiết kế có thể chọn các loại móng khác nhau như móng nông

hoặc móng sâu Với móng nông lại có thể chọn loại móng đơn, móng băng,

móng bè tuỳ thuộc lớp đất nền và kết cấu bên trên Vật liệu làm móng có loại

móng gạch hoặc đá xây hoặc móng bê tông cốt thép

II So sánh và chọn phương án nền móng

- Để có được một phương án tối ưu cả về mặt kinh tế kỹ thuật, người thiết kếcần nêu ra những phương án khác nhau

- Các phương án nền móng khác nhau về cơ bản như: móng nông trên nền thiên nhiên, móng nông trên nền nhân tạo, móng cọc Mỗi phương án lớn như vậy lại có thể có nhiều phương án nhỏdo việc chọn loại móng khác nhau hoặc vật liệu làm móng khác nhau

Ví dụ: loại móng cọc có thể chọn móng cọc tre, móng cọc gỗ, móng cọc

bê tông cốt thép Ngay đối với móng cọc bê tông cốt thép có thể lại chọn khác nhau về hình dáng cọc (vuông, chữ nhật, tròn ) hoặc về kích thước cọc (diện tích tiết diện, chiều dài)

Tuy nhiên, sau khi phân tích dựa vào kinh nghiệm người thiết kế chỉ để lại vài ba phương án đế tính toán, so sánh, chọn ra phương án nền móng tối

ưu Sơ bộ thường người ta chọn phương án nền móng có tổng giá thành xây dựng nhỏ nhất(bao gồm chi phí vật liệu, chi phí nhân công và các phương tiện thi công) Khi quyết định chính thức phương án còn cần phải dựa vào công nghệ xây dựng và phải đảm bảo thờì gian xây dựng

Tiêu đề	Chương I: Các khái niệm cơ bản
Tác giả	Nguyễn Hữu Thái
Chuyên ngành	Địa kỹ thuật công trình
Thể loại	Tài liệu ppt

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	893,84 KB