4.3 Sức chịu tải của đất nền
4.3.2 Xác định tải trọng giới hạn P II gh
4.3.2.1Phương pháp tính dựa trên mức độ phát triển vùng biến dạng
Xác định vùng biến dạng dẻo
=> zmax= p−γ h
γ π ( cot gϕ+ ϕ− π / 2)−h− c
γ cot gϕ
=>
Pmax= π γ
( cot gϕ+ ϕ−π / 2) ( zmax+ h+ c
γ cot gϕ )+γ h
z.
* Theo Puzurievski: khi zmaz = 0 tức là khi các khu vực biến dạng dẻo vừa mới bắt đầu xuất hiện ở 2 mép đáy móng, tải trọng an toàn P0 được xác định (P0 < PIgh :)
Pmax= P0= γ h cot gϕ+ ϕ+ π /2
cot gϕ+ ϕ− π / 2 + π c cot gϕ
cot gϕ +ϕ−π /2 (4-64)
* Theo Maslov: không cho khu vực biến dạng dẻo phát triển vào phạm vi dưới đáy móng bao gồm giữa 2 đường thẳng đứng đi qua mép đáy móng, tức zmax = b tan
Pgh = π γ
( cot gϕ+ϕ−π /2 ) ( b tan ϕ +h + c
γ cot gϕ)+γ h (4-65)
* Theo Iaropolski: tải trọng giới hạn là tải trọng ứng với khu vực cân bằng giới hạn phát triển tới độ sâu lớn nhất
tan β = b /2
zmax => zmax= b
2 tan β ; β= π/4−ϕ/2 =>
zmax= b
2 cot g( π / 4−ϕ / 2) Pgh=
π γ [ b 2 cot g( π /4− ϕ /2 )+h+ c γ cot gϕ ]
( cot gϕ +ϕ− π / 2 ) +γ h (4-66)
* Theo QPVN (TCXD 45-70, 45-78) qui định chiều sâu phát triển tối đa của khu vực biến dạng dẻo là b/4, lúc đó dưới tác dụng của tải trọng P, nền vẫn làm việc trong giai đoạn đàn hồi và được gọi là ‘sức chịu tải của đất nền’ (PIgh < Pgh < PIIgh)
Pgh= π γ
cot gϕ +ϕ− π /2 ( 0 ,25 b+ h+ c
γ cot gϕ )+ γ h Pgh= 0 ,25 π
cot gϕ +ϕ −π /2 b γ + ( cot gϕ +ϕ π −π /2 +1 ) h γ + cot gϕ+ π cot ϕ−π gϕ / 2 c
Pgh = R (Rtc RII)
Rtc= m ( A b γ + B h γ∗+ D c ) (45-70)
RII= m1m2
ktc (A b γ+B h γ∗+D c)
(45-78) (4-67)
m : hệ số điều kiện là việc
m1 : hệ số điều kiện làm việc của đất nền và móng; 0,85 1,0 m2 : hệ số đồng nhất của đất nền; 0,9 1,0
ktc : hệ số tin cậy; 1 khi lấy từ thí nghiệm; 1,1 khi lấy từ số liệu thồng kê.
: trọng lượng riêng của đất nền dưới đáy móng
* : trọng lượng riêng của đất trên đáy móng h = Df : độ sâu chôn móng
Nếu có mực nước ngầm thì phải tính đẩy nổi.
R0 : cường độ chịu tải của đất nền ứng với b = 1m, h = 1m.
A = 0 ,25 π
cot gϕ +ϕ−π /2 ; B = π
cot gϕ +ϕ−π /2 +1
; D = π cot gϕ cot gϕ+ ϕ−π / 2
Table 4-14 Bảng tra các hệ số A, B, D:
A B D
0 0 1 3.1416
2 0.0290 1.1159 3.3196
4 0.0614 1.2454 3.5100
6 0.0976 1.3903 3.7139
8 0.1382 1.5527 3.9326
10 0.1837 1.7349 4.1677
12 0.2349 1.9397 4.4208
14 0.2926 2.1703 4.6940
16 0.3577 2.4307 4.9894
18 0.4313 2.7252 5.3095
20 0.5148 3.0591 5.6572
22 0.6097 3.4386 6.0358
24 0.7178 3.8713 6.4491
26 0.8415 4.3661 6.9016
28 0.9834 4.9338 7.3983
30 1.1468 5.5872 7.9453
32 1.3356 6.3424 8.5497
34 1.5547 7.2188 9.2198
36 1.8101 8.2403 9.9654
38 2.1092 9.4367 10.7985
40 2.4614 10.8455 11.7334
42 2.8785 12.5138 12.7874
Chương: 5 ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
5.1 Khái niệm 5.1.1 Mục đích
- Để giữ cho khối đất sau lưng tường được cân bằng, khỏi bị trượt, tụt xuống.
- Chống xạc lở công trình mới xây dựng bên cạnh công trình củ.
- Chống thành hố móng.
5.1.2 Cấu tạo các loại tường chắn
Mặt cắt một số tường chắn.
a) đường đắp; b) đường đào; c,d) mố cầu; g) tường bên cống nước; h) tường tầng hầm.
5.1.3 Phân loại tường chắn
Người ta có thể phân loại tường chắn dựa trên các cơ sở mục đích sau đây: theo mục đích xây dựng, theo đặc tính công tác của tường, theo chiều cao tường, theo vật liệu xây dựng tường, theo độ nghiêng của tường hay theo phương pháp thi công xây dựng tường, theo độ cứng…
Trong đó việc phân loại theo độ cứng là yếu tố quan trọng nhất để tính toán sự làm việc đồng thời giữa tường chắn và đất. Theo cách phân loại này, tường được phân thành các loại sau:
Tường mềm (a). Tường cứng (b). Tường bán trọng lực (c).
Figure 5-22 Phân loại tường chắn theo độ cứng của tường
E0 Ep
Ea Chuyển vị
về trước tường Chuyển vị
về sau tường
a p
E
0 5.1.4 Áp lực đất và điều kiện gây ra áp lực đất
Áp lực ngang của đất tác dụng lên kết cấu tường chắn phụ thuộc vào chuyển vị tương đối giữa tường chắn và nền đất.
◦ Khi tường hoàn toàn không có chuyển vị, khối đất sau lưng tường ở trạng thái cân bằng tĩnh áp lực đất tác dụng lên lưng tường lúc này gọi là áp lực tĩnh và ký hiệu Eo
◦ Khi tường chắn chuyển dịch ra phìa trước, hoặc quay quanh một góc nhỏ quanh mép trước của chân tường (tường chuyển vị cùng chiều với áp lực đất), Áp lực đất tương ứng khi xuất hiện mặt trượt gọi là áp lực chủ động và ký hiệu Ea
◦ Khi tường chuyển dịch ra phìa sau, hoặc ngã về phía sau (chuyển vị của tường ngược chiều với áp lực đất), Áp lực đất tác dụng lên tường tương ứng khi xuất hiện mặt trượt gọi là áp lực bị động và ký hiệu Ep
Figure 5-23 Quan hệ của chuyển vị và áp lực đất 5.2 Xác định áp lực ngang của đất lên tường chắn
5.2.1 Áp lực tĩnh của đất lên tường chắn 5.2.2 Áp lực chủ động Ea
5.2.3 Áp lực đất bị động
5.2.4 Một số trường hợp chú ý:
Trọng tâm hình thang ( y= 2a+b a+b
H
3 ; a: cạnh nhỏ; b: cạnh lớn)
Phần: 3 NỀN MÓNG
Chương: 1 NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TRONG TK NỀN MÓNG.
1.1 Những khái niệm cơ bản:
Nền:
Nền là chiều dày các lớp đất đá trực tiếp chịu tải trọng của công trình do móng truyền xuống (Nền là một phần tiếp liền với móng, nó tiếp nhận tải trọng của móng và truyền tải trọng vào lớp đất tốt)
Ranh giới của nền được xác định theo biểu thức sau:
Đối với đất yếu: σzp≤0,1.σbản thânz
Đ.với đất không yếu: σzp≤0,2.σbản thânz
Figure 1-24
Nền: ranh giới của nền…
Móng:
Móng là phần tiếp liền với đất, nó truyền tải trọng bên trên vào trong đất nền.
Đáy móng: Áp lực đáy móng, phản lực nền…
1.2 Phân loại Nền:
Nền tự nhiên:
Nền nhân tạo:
1.3 Phân loại móng.
Theo vật liệu làm móng.
Đá chẻ, đá đẹo, BT đá hộc, móng gạch đinh, BT, BTCT
Theo độ sâu chôn móng.
Chỉ tiêu đánh giá. Nông Sâu (móng cọc)
Chiều sâu chôn móng hm. hm = 1 ÷ 3 m
hoặc hm/b = 1.5 ÷ 2 Rất sâu
Sự làm việc Bỏ qua mặt hông Hông + Đế
Phân loại theo độ cứng móng:
◦ Móng tuyệt đối cứng:
◦ Móng mềm:
◦ Móng cứng hữu hạn (trung gian).
a) Móng tuyệt đối cứng b) Móng cứng hữu hạn c) Móng mềm Figure 1-25 Biểu đồ phân bố áp lực lên nền.
1.4 Các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng:
1.4.1 Các số liệu về địa chất công trình và địa chất thủy văn:
Bản đồ địa hình, địa mạo nơi xây dựng công trình, quy mô, vị trí các công trình đã xây dựng trước để làm cơ sở để chọn phương án móng hoặc xử lý nếu có.
Các tài liệu khoan địa chất, hình trụ lỗ khoan, mặt cắc địa chất, cấu trúc địa tầng, nguồn gốc, chiều cao mực nước ngầm, kết quả khảo sát biến động của mực nước ngầm.
Kết quả thí nghiệm đánh giá các tính chất cửa nước ngầm, để tránh tác động xấu đến nền móng sau này.
1.4.2 Các số liệu về công trình và tải trọng.
Hình dáng, kích thước đáy công trình.
Đặc điểm cấu tạo của công trình: công trình có tầng hầm hay không, có bố trí hệ thống ống nước, ống cáp, đường hầm nối giữa công trình lân cân hay không.
Các tài liệu về chi tiết các công trình bên trên và tải trọng tác dụng 1.4.3 Trình tự thiết kế:
Khảo sát địa chất: c, φ, e, γ, γđn.
Tổ hợp tải trọng do công trình truyền xuống.
Tải trọng dài hạn: tải trọng bản than.
Tải trọng ngắn hạn: con người, thiết bị, gió, …
Tải trọng đặc biệt: động đất, …
Phân tích, tính toán các loại móng và các biện pháp gia cố nền phù hợp với công trình.
Lựa chọn, phân loại nền móng có giá thành rẻ nhất.
Chương: 2 MÓNG NÔNG.
2.1 Định nghĩa – phạm vị áp dụng.
Móng được coi là móng nông khi chiều sâu chôn móng nhỏ hơn hoặc bằng 2 lần bề rộng chân móng:
2.2 Các loại móng nông:
Móng nông thường có các loại sau
Móng đơn
N
10Df
b
Móng đơn dưới 01 cột
N
10Df
b N
Móng đơn dưới 02 cột Figure 2-26 Kết cấu móng đơn dưới cột
Móng băng : gồm có móng băng dưới cột theo 01 phương hoặc theo 02 phương, hoặc móng băng dưới tường
Móng băng dưới tường Móng băng dưới dãy cột
11
MẶT CẮT 1-1
Móng băng giao thoa dưới nhà khung.
Figure 2-27: Kết cấu móng băng
Móng bè :
Móng bè dạng bản phẳng
Móng bè dạng phẳng có gia cường mũ cột
Móng bè bản sườn trên
Móng bè bản sườn dưới Figure 2-28: Kết cấu móng bè 2.3 Móng băng.
Móng băng có 02 trường hợp: Móng băng dưới tường và móng băng dưới dãy cột.
a. Móng băng dưới tường
b. Móng băng dưới dãy cột Figure 2-29: Kết cấu móng băng
2.3.1 Móng băng dưới tường chịu lực.
Giả thiết: bỏ qua biến dạng bản thân (xem móng tuyệt đối cứng) và phản lực nền tác dụng lên móng phân bố đồng nhất.
Cốt thép chịu lực là cốt thép theo phương ngang còn cốt thép đặt theo phương dọc là cốt cấu tạo.
Móng băng có thể tiết diện là hình chữ nhật, khi bề rộng móng không lớn, tiết diện hợp lý là tiết diện có 02 mái dốc vì nó phù hợp với biểu đồ mô men và lực cắt. Chiều cao lớp ngoài cánh móng cao ≥ 20cm, hàm lượng thép trong móng băng > μmin của cấu kiện chịu uốn.
Chiều cao móng băng được xác định từ điều kiện không phải đặt cốt thép ngang để chịu cắt.
Việc tính toán móng băng dưới tường được tính toán giống như tính toán móng đơn trong đó có 01 cạnh b = 1m. (cắt theo phương dọc tường b = 1m).
2.3.2 Móng băng dưới cột:
Móng băng dưới cột hợp lý khi:
Móng đặt không sâu.
Móng đặt trong nền đất có cường độ tiêu chuẩn nền đất thấp (Rtc < 1 kG/cm2).
Tải trọng truyền lên cốt tương đối lớn (~ 100 Tấn)
Khi nối công trình mới với công trình hiện hữu.
Khi nhịp móng băng ≤ 6.0 m, nhịp cột ≤ 6.0 m,
Trong 1 công trình không có biến đổi lớn về cường độ đất trong nền đất.
P1
P2
P2
P1
Figure 2-30: Sơ đồ móng băng dưới dãy cột
2.4 Móng bè.
Nếu chiều dày h của bản khá nhỏ so với các kích thước mặt bằng của nó và nếu độ võng của bản khá nhỏ so với chiều dày h thì ta có thể chấp nhận giả thiết sau:
Mặt trung bình (mặt giữa) của bản là mặt trung hòa, mặt trung hòa không biến dạng (không co giãn).
Bỏ qua ứng suất theo phương vuông góc với mặt giữa.
Những điểm mà trước khi bản chịu lực nằm trên đường vuông góc với mặt giữa thì sau khi bản biến dạng vẫn nằm trên đường vuông góc với mặt bản.
Tính toán móng bè theo phương pháp phản lực nền phân bố tuyến tính.
Sau khi có các lực cột từ khung truyền xuống đưa ra kích thước sơ bộ móng (lựa chọn kích thước móng).
L
.
B
A B C
F E D
Hình 2-1: Mặt bằng móng bè
2.5 Tính toán thiết kế móng nông.
Chương: 3 MÓNG CỌC
3.1 Tổng quan về móng cọc 3.1.1 Khái niệm:
Trong xây dựng, móng cọc ngày càng sử dung nhiều sở dĩ móng cọc có các ưu điểm: giảm chi phí vật liệu, giảm khối lượng công tác đất, có thể giảm hoặc tránh được ảnh hưởng của nước ngầm đối với công tác thi công, cơ giới hóa cao và thường ít lún.
Thường có 02 loại kết cấu thường gặp: móng cọc đài cao và móng cọc đài thấp:
Móng cọc đài thấp 1 – Đài cọc, 2 – Cọc
Móng cọc đài cao 1 – Đài cọc, 2 – Cọc Figure 3-31: Kết cấu móng cọc 3.1.2 Phân loại – cấu tạo cọc.
Theo vật liệu làm cọc người ta chia ra: cọc gỗ, cọc tre, cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép, cọc thép, coc thép bê tông, cọc liên hợp.
Theo phương pháp thi công, cọc được phân ra cọc đóng và cọc nhồi:
a) Cọc đóng:
Cọc gỗ: Cọc gỗ được chế tạo từ một cây gỗ, loại này có chiều dài từ 4.5 ↔ 12m, đường kính từ 18 đến 36cm. Khi cần phải tăng tiết diện của cọc thì người ta có thể ghép 3 hoặc 4 cây gỗ lại với nhau bằng buloong. Nếu cần tăng chiều dài của cọc thì có thể nối các đoạn gỗ lại với nhau. Đối với cọc gỗ thì chúng ta cần phải đảm bảo luôn luôn nằm dưới mực nước ngầm thấp nhất (vì khi độ ẩm thay đổi gỗ dễ bị mục).
Cọc bê tông cốt thép hình lăng trụ: loại cọc này được chế tạo với các loại có kích thước tham khảo như sau:
Tiết diện: 20x20 cm, chiều dài 3 ÷ 7m.
Tiết diện: 25x25 cm, 30x30cm, chiều dài 3 ÷ 8m.
Tiết diện: 30x30 cm, chiều dài 9 ÷ 12m.
Tiết diện: 35x35 cm, chiều dài 13÷ 15m.
Tiết diện: 40x40 cm, chiều dài 16m.
Đối với cọc có chiều dài lớn hơn 16m nếu dùng cốt thép không dự ứng lực thì tiết diện cọc phải lớn, tốn vật liệu gây khó khăn cho vận chuyển và hạ cọc. Do đó khi cần chiều dài cọc lớn người ta
Vùng gần đầu cọc sẽ trực tiếp chịu sự va đập khi đóng cọc, vùng gần mũi cọc sẽ chịu phản lực của đất cho nên ứng suất ở các vùng đó tăng lên, do vậy cốt đai phải bố trí dày hơn để bê tông khỏi bị phá hoại. vùng đầu cọc thường được bố trí những lưới thép hàn.
a) Lưới thép đầu cọc.b) Mũi cọc. c) Thép mũi cọc.
Figure 3-32: Bố trí thép trong cọc BTCT
Các móc cẩu để nâng hạ cọc được bố trí ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng cách nhất định sao cho mô men dương lớn nhất có giá trị tuyệt đối bằng mô men âm có giá trị lớn nhất.