Bài giảng Nền móng: Chương 4 - PGS.TS Nguyễn Hồng Nam

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

228
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nền móng - Chương 4: Xây dựng công trình trên nền đất yếu, giới thiệu khái niệm chung về đất yếu, nền đất yếu, các biện pháp về kết cấu phần trên, các biện pháp về móng, các biện pháp về xử lý nền, các biện pháp thi công để xử lý nền. Đây là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nền móng: Chương 4 - PGS.TS Nguyễn Hồng Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT NỀN MÓNG PGS.TS. Nguyễn Hồng Nam Hà Nội, 1/2010 Chương IV: Xây dựng công trình trên nền đất yếu 4.1 Khái niệm chung về đất yếu, nền đất yếu 4.2 Các biện pháp về kết cấu phần trên 4.3 Các biện pháp về móng 4.4 Các biện pháp về xử lý nền 4.5 Các biện pháp thi công để xử lý nền 2
4.1 Khái niệm chung về đất yếu, nền đất yếu • Đất yếu: là các loại sét yếu, than bùn, cát yếu có các đặc trưng sau: e>1 Eo ≤50 kgf/cm2 p
4.1 Khái niệm chung về đất yếu, nền đất yếu • Khi gặp nền đất yếu cần có các biện pháp xử lý về: - Kết cấu phần trên - Móng - Nền - Biện pháp thi công Kết cấu phần trên Mặt đất tự nhiên Móng Nền 5 4.2 Các biện pháp về kết cấu phần trên • Nguyên tắc: - Giảm tải trọng tác dụng lên đáy móng - Tăng khả năng chịu lực của kết cấu Giải pháp: - Dùng vật liệu nhẹ - Tăng độ mềm công trình - Tăng cường độ cho kết cấu công trình 6
Dùng vật liệu nhẹ - Làm giảm áp lực đáy móng, dễ xử lý. - Nhược điểm: đối với công trình chịu tải trọng ngang thường xuyên, dễ bị trượt, lật cần biện pháp thích hợp. 7 Tăng độ mềm của công trình • Khử được ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu do biến dạng không đều gây ra • Sử dụng khe lún hoặc kết cấu tĩnh định. 8
Khe lún • Bố trí tại chỗ có sự: - Thay đổi đột ngột của tải trọng - Thay đổi về bố trí mặt bằng Chiều rộng khe lún phụ thuộc tải trọng và tính chất đất nền. δ=k.h(tgθp-tgθt) h: chiều cao khe lún k: hệ số an toàn có xét tính không đồng nhất của đất nền (1.3-1.5) θp, θt: góc nghiêng phần công trình bên phải và trái khe lún. 9 Dùng kết cấu tĩnh định Thay mối nối cứng giữa các bộ phận công trình bằng mối nối khớp hoặc tựa Khử được ứng suất phụ phát sinh do công trình bị biến dạng Nhược điểm: Làm công trình nặng nề, kém mỹ thuật 10
Tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình • Sử dụng các giằng BTCT (giằng tường, giằng móng)áp dụng đ/v nền b/dạng không đều • Gia cố cục bộ tại những nơi lực cắt lớn đặt thêm thép hoặc giằng gia cường. 11 (ảnh sưu tầm, internet) Ảnh hưởng của độ cứng kết cấu đối với sự lún lệch Kết cấu mềm Kết cấu cứng Coduto, 2001 12
13 4.3 Các biện pháp về móng • Thay đổi chiều sâu hố móng hm • Thay đổi kích thước, hình dáng móng • Thay đổi loại móng và độ cứng 14
Thay đổi chiều sâu hố móng hm Pgh=A γ.b+B.q+D.c hmZ q=γhmZ PghZ Nếu không thể tăng hm, có thể thay đổi chiều dày móng hm 15 Cao trình đặt móng thiết kế Do có sự sai khác giữa cao trình đặt móng thiết kế với cao trình đáy móng khi lún ổn định cần tính độ lún dự phòng Sdp=1/2(S+Stc) Trong đó: Sdp: độ lún dự phòng S: độ lún ổn định tính toán Stc: độ lún xảy ra khi thi công Đối với công trình XDDD và công nghiệp trên nền đất sét: Sdp=0.7S 16
Thay đổi kích thước, hình dáng móng • Tăng diện tích đáy móng giảm áp lực lên mặt nền giảm lún, tăng SCT • Đối với nền có chiều dày chịu nén khác nhau thay đổi chiều rộng tạo ra sự lún đều cho công trình • Tuy nhiên, đ/v nền có tính nén lún tăng theo chiều sâu, việc mở rộng đáy móng không có tác dụng. Đất yếu Đất yếu 17 Thay đổi loại móng và độ cứng • Chọn loại móng thích hợp: căn cứ điều kiện tải trọng, địa chất móng đơn, móng băng, móng bản • Tăng độ cứng khi độ lún quá lớn (tăng chiều dày, tăng cốt thép, kết hợp với kết cấu phần trên dùng móng hộp độ cứng lớn, nhẹ. 18
4.4 Các biện pháp xử lý nền • Giới thiệu: Xử lý nền khi các biện pháp kết cấu phần trên và các biện pháp về móng không thỏa mãn. • Mục đích: Tăng sức chịu tải, giảm độ lún, giảm tính thấm của đất. • Nguyên tắc: Giảm tính rỗng Tăng cường độ liên kết • Các phương pháp: PP Cơ học (đầm, chấn động, cọc, thay đất, nén trước) PP vật lý (hạ nước ngầm, giếng cát, điện thấm) PP hóa học (keo kết xi măng, silicat hóa, điện hóa). 19 Phương pháp đệm cát • Còn gọi là PP thay đất • Áp dụng với chiều dày lớp đất yếu tương đối mỏng & vật liệu dễ kiếm • Tăng sức chịu tải, giảm độ lún, giảm hm, tăng độ cố kết • Tính toán thiết kế: Nguyên tắc: Đệm cát phải ổn định về cường độ TTGH1 Độ lún đảm bảo S
Tính toán thiết kế đệm cát b o hm • Giả thiết α> góc nghỉ của cát. • hc: chọn theo kinh nghiệm • Đối với cát: α=30-35o α α hc • Đối với sỏi: α=40-45o bc • Tính toán theo TTGH1 và TTGH2 • Chọn etk Dr=(emax-etk)/(emax-emin) σzd σz • Dr=0.7-0.8 • Kiểm tra ứng suất dưới đáy đệm cát: σzd +σz≤Rtc • Nếu không thỏa mãn, cần chọn lại kích thước đệm cát • Tính lún theo phương pháp cộng lún. 21 Thi công đệm cát • Yêu cầu: đảm bảo độ chặt lớn nhất và không phá hủy kết cấu đất nền dưới tầng đệm cát. • Khi hố móng khô: đầm tay, đầm máy • Khi hố móng ướt: Phương pháp xỉa, lắc 22
Phương pháp đầm chặt lớp mặt • Áp dụng với nền đất xấu, độ ẩm nhỏ (G
Phương pháp đầm chặt lớp mặt • Tính toán thiết kế: • Cần xác định: Chiều dày lớp đất mặt đầm chặt (T) H • Độ hạ thấp mặt nền sau khi T đầm ∆S T=kD  e − 0.5(eđ + etk )  ∆S =  o T (D
Xác định khoảng cách cọc cát • Giả thiết: ∆V eo − e = - Độ giảm thể tích của đất=thể tích cọc cát V 1 + eo đưa vào  eo − e   eo − e  l l 3 - Đất nền không bị trồi lên khi đóng cọc  1 + e V =  1 + e  2 2 H (*) ∆V =      o   o  - Đất được lèn chặt đều giữa các cọc 1 πd 2 Bố trí cọc cát theo lưới tam giác đều, xét thể ∆V = H (**) tích khối đất có đáy là tam giác đều, chiều 2 4 cao H. d π  1 + eo  l=d   2 3  eo − etk  Từ (*) và (**) rút ra:   π γ tk 60o 60o l=d l Nếu ω=const 2 3 γ tk − γ o eo và etk: hệ sỗ rỗng của đất trước và 27 sau khi đóng cọc Phương pháp lèn chặt đất bằng cọc cát • Đối với đất cát: Chọn etk căn cứ vào độ chặt thiết kế etk=emax-Dr(emax-emin), Dr=0.7-0.8 • Đối với cát bụi: Dr=0.6-0.8 (trạng thái chặt vừa) • Đối với nền sét bão hòa nước: etk=γh( ωd+0.5A)/(100γn) A: chỉ số dẻo; ωd: giới hạn dẻo 28
Xác định số lượng cọc n ∆VF n= Vc: Thể tích 1 cọc cát Vc ∆VF: Thể tích lỗ rỗng giảm e −e  e −e  ∆VF =  o tk  1+ e V =  o tk   1+ e  F .H  F: Diện tích nền vùng xử lý  o  o  f:= πd2/4 F e −e  Vc = fH n =  o tk  f  1 + eo    Xác định chiều sâu cọc H H≥Ha: Ha: Chiều sâu tắt lún (Khống chế biến dạng) H> độ sâu lớn nhất của vùng trượt (Khống chế cường độ) 29 Phương pháp nén trước • Điều kiện áp dụng: - Nền đất sét, sét pha cát ở trạng thái chảy - Nền cát nhỏ, cát bụi bão hòa nước - Diện tích nền không lớn • Phương pháp: - Nén trước đất nền dưới tác dụng của tải trọng bề mặt (cát, sỏi, gạch, đá) - Khi nền đạt độ chặt yêu cầu dỡ tải xây dựng công trình • Hiệu quả: - Tăng sức chịu tải của đất nền - Giảm tính lún vì đất nền được làm chặt 30
Tính toán thiết kế • Xác định cường độ áp lực nén trước pnt • Xác định thời gian nén trước tnt 31 Chọn Pnt • Pnt≥Ptk (tải trọng thiết kế) • Không phá hoại nền tăng tải từng cấp, khống chế tốc độ gia tải hoặc kết hợp dùng giếng cát 32
Chọn tnt • Phụ thuộc quá trình cố kết của đất nền Xét trường hợp không có giếng cát: Tìm tnt khi biết độ cố kết Qt=St/S: nhìn chung tnt khá lâu (>2 năm) Công thức kinh nghiệm: St=S.t/(α+t) =f(t) t: thời gian nén trước α: hệ số kinh nghiệm α=(S/St1)t1-t1 S=(t2-t1)/(t2/St2-t1/St1) St1: độ lún thực tế ứng với t1 t1: thời điểm ứng với lúc tăng cấp áp lực cuối cùng S: độ lún ổn định St2: độ lún thực tế ứng với t2 33 Chọn tnt Xét trường hợp có giếng cát: Qt=1-(1-Qtz)(1-Qtr) Qt: độ cố kết chung của nền Qtz: độ cố kết của nền theo phương đứng (không xét giếng cát) Qtr: độ cố kết của nền theo phương ngang xuyên tâm (có giếng cát) 34
Chọn tnt Qtz=f (Tz) tra biểu đồ Tz=Cv.t/H 2, C =k (1+e )/(aγ ) v z o w Qtr=f(Tr,n=R/r) tra biểu đồ Tr=Cr.t/(4R2), Cr=kr(1+eo)/(aγw) Trong đó: H: chiều sâu giếng cát • r: bán kính giếng cát • R: bán kính hiệu quả lưới vuông R=0.564l, lưới tam giác đều R=0.525l, l: khoảng cách tim giếng cát • kz: hệ số thấm đứng của đất nền • kr: hệ số thấm ngang của đất nền Có thể tra Qtz, Qtr từ Hình 4-15 35 (Nền móng, Lê Đức Thắng, NXBGD, 2000) Nguyên lý nén trước 36
Độ cố kết tại thời điểm t2 37 38
39 Các bước tính toán • Biết trước ∆σ’(f), tính t2. Từ σ’o, ∆σ’(p) U Tv t2=TvH2/Cv • Biết trước t2, tính ∆σ’(f). Tính Tv U ∆σ’(f)/ ∆σ’(p) ∆σ’(f) 40