Cơ học đất và nền móng

Chia sẻ: Van Nguyen Van | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

1.178
lượt xem 455
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1.1. Khái niệm cơ bản về nền móng. 1.1.1. Móng Mó n g Móng là bộ phận chịu lực đặt thấp nhất, là kết cấu cuối cùng của nhà hoặc công trình. Nó tiếp thu tải trọng công trình và truyền tải trọng đó lên nền đất dưới đáy móng. Mặt móng Bề mặt móng tiếp xúc với công trình bên trên (chân cột, chân tường) gọi là mặt móng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Cơ học đất và nền móng

CƠ HỌC ĐẤT – NEÀN MOÙNG HTTN HI 01LTCÑCTN NỀN MÓNG CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VĐ CƠ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1. Khái niệm cơ bản về nền móng. hái ni móng. 1.1.1. Móng Mó n g Móng là bộ phận chịu lực đặt thấp nhất, là kết cấu cuối cùng của nhà hoặc công trình. Nó tiếp thu tải trọng công trình và truyền tải trọng đó lên nền đất dưới đáy móng. Mặt móng Bề mặt móng tiếp xúc với công trình bên trên (chân cột, chân tường) gọi là mặt móng. Mặt móng thường rộng hơn kết cấu bên trên một chút để tạo điều kiện cho việc thi công cấu kiện bên trên một cách dễ dàng. Gờ móng Phần nhô ra của móng gọi là gờ móng, gờ móng được cấu tạo để đề phòng sai lệch vị trí có thể xảy ra khi thi công các cấu kiện bên trên, lúc này có thể xê dịch cho đúng thiết kế. Đáy móng Bề mặt móng tiếp xúc với nền đất gọi là đáy móng. Đáy móng thường rộng hơn nhiều so với kết cấu bên trên. Sở dĩ như vậy bởi vì chênh lệch độ bền tại mặt tiếp xúc móng - đất rất lớn (từ 100 - 150 lần), nên mở rộng đáy móng để phân bố lại ứng suất đáy móng trên diện rộng, giảm được ứng suất tác dụng lên nền đất. 1.1.2. Nền Nền là phần đất nằm dưới đáy móng, tiếp thu tải trọng từ móng truyền xuống. Người ta phân nền làm hai loại: 1
+ Nền thiên nhiên: Là nền khi xây dựng công trình, không cần biện pháp nào để xử lư về mặt vật lư và cơ học của đất. + Nền nhân tạo: Là loại nền khi xây dựng cần dùng các biện pháp nào đó để cải thiện, làm tăng cường khả năng chịu tải của đất nền. 1.1.3. Phân loại móng: Móng nông: 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 các 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 các loại sau: + Móng đơn: Sử dụng dưới chân cột nhà, cột điện, mố trụ cầu… N N Mx Hy Mx Hy Df Df y y B B z z x x ey ey H N N L L B B + Móng băng: Sử dụng dưới các tường chịu lực, tường phụ hoặc các hàng cột, móng các công trình tường chắn. + Móng bản (móng bè): Thường sử dụng khi nền đất yếu, tải trọng công trình lớn, hoặc công trình có tầng hầm. 2
Móng sâu: Là loại móng khi thi công không cần đào hố móng hoặc chỉ đào một phần rồi dùng phương pháp nào đó hạ, đưa móng xuống độ sâu thiết kế. Thường sử dụng cho các công trình có tải trọng lớn mà lớp đất tốt nằm ở tầng sâu. + Moùng truï goàm caùc coät lôùn choân saâu gaùnh ñôơ caùc coâng trình caàu, caûng, giaøn khoan ngoaøi bieån,…. + Moùng coïc laø moät loaïi moùng saâu, thay vì ñöôïc caáu taïo thaønh moät truï to, ngöôøi ta caáu taïo thaønh nhieàu thanh coù kích thöôùc beù hôn truï. Bao goàm: Coïc goã, coïc theùp, coïc beâ toâng, coïc beâ toâng coát theùp (ñuùc saün, khoan nhoài),… 1.1.4. Ý nghĩa công tác TK nền móng: Khi tính toán thiết kế và xây dựng công trình, cần chú ý và cố gắng làm sao đảm bảo thỏa mãn ba yêu cầu sau: 1- Bảo đảm sự làm việc bình thường của công trình trong quá trình sử dụng. 2- Bảo đảm cường độ của từng bộ phận và toàn bộ công trình. 3- Bảo đảm thời gian xây dựng ngắn nhất và giá thành rẻ nhất. 1.2. Vấn đề về biến dạng của nền và lún của móng 3
Toång ñoä luùn cuûa moùng coâng trình töø luùc khôûi coâng ñeán suoát quaù trình söû duïng coâng trình coù theå goàm: Ñoä luùn do haï möïc nöôùc ngaàm ñeå chuaån bò thi coâng ñaøo hoá moùng Ñoä nôû do ñaøo hoá moùng Ñoä luùn do thi coâng moùng vaø coâng trình Ñoä nôû do daâng möïc nöôùc ngaàm trôû laïi khi ngöøng bôm haï möïc nöôùc ngaàm Ñoä luùn do ñaøn hoài cuûa neàn ñaát Ñoä luùn do coá keát sô caáp cuûa neàn ñaát döôùi taûi toaøn boä coâng trình Ñoä luùn do neùn thöù caáp cuûa neàn ñaát döôùi taûi toaøn boä coâng trình. Khi thieát keá neàn moùng coâng trình, caàn phaûi tính toång ñoä luùn vaø vaän toác cuûa noù. Vôùi neàn ñaát bieán daïng ñöôïc, ñoä luùn cuûa moùng thöôøng ñöôïc tính baèng vôùi bieán daïng ñöùng cuûa neàn ñaát, noù goàm ba thaønh phaàn S = Si + S c + Ss Trong ñoù Si – ñoä luùn töùc thôøi do tính ñaøn hoài cuûa neàn ñaát Si = (0.1 ÷ 0.4) Sc Sc – ñoä luùn coá keát cuûa vuøng neàn tröïc tieáp gaùnh ñôơ moùng, noù phuï thuoäc theo thôøi gian thoâng qua ñaëc tính thoaùt nöôùc cuûa ñaát neàn Ss – ñoä luùn thöù caáp do ñaëc tính töø bieán cuûa ñaát neàn, noù phuï thuoäc theo thôøi gian sau khi ñaơ luùn coá keát. 1.2.1. Độ lún cố kết ( lún ổn định) Sc Phương pháp phân tầng lấy tổng Tính áp lực gây lún. Chia vùng tính lún thành nhiều lớp phân tố hi. Tính ứng suất bản thân cho từng lớp hi. Tính ứng suất tăng thêm do tải trọng ngoài gây ra (hi). Xác định chiều sâu vùng hoạt động nén ép. Xác định độ lún từng lớp. Xác định độ lún tổng cộng (ổn định) βi n S =∑ Δpi hi Ei i =1 Löu yù: ÖÙng suaát do troïng löôïng baûn thaân cuûa moïi loaïi ñaát naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm ñeàu ñöôïc tính vôùi troïng löôïng theå tích ñôn vò ñaåy noåi Phương pháp phân tầng lấy tổng β n ∑ Δp h S= ii E i =1 Hoặc tính theo CT sau: e1i − e2i n n S = ∑ si = ∑ hi 1 + e1i i =1 i =1 4
Phương pháp lư thuyết bán không gian đàn hồi: p * b * α (1 + μ 2 ) S= E P: áp lực trung bình tại đáy móng b: bề rộng móng α: hệ số tra bảng = f(l/b), tra bảng 1.1/28 E: module biến dạng μ: hệ số poisson, tra bảng 1.2/29 1.2.1. Độ lún thứ cấp Ss Độ lún thứ cấp Ss là do biến dạng thứ cấp của đất nền dưới một ứng suất hữu hiệu không đổi, xảy ra sau quá trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư (cố kết sơ cấp) Trong đó: Cα Ss = H (Δ log t ) 1+ ep Δlogt: gia tăng tg của cố kết thứ cấp ep: hệ số rỗng tương ứng với điểm đầu của đoạn tuyến tính dưới của đường cong e~logt. Cα: chỉ số nén thứ cấp Δe Cα = Δ log t 1.3. Vấn đề sức chịu tải của nền Khi thieát keá neàn moùng coâng trình, vieäc xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa neàn ñaát laø raát phöùc taïp vaø noù aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï an toaøn cuûa coâng trình. Coù nhieàu phöông phaùp öôùc löôïng söùc chòu taûi cuûa neàn ñaát döôùi moùng noâng nhö: phöông phaùp caân baèng giôùi haïn ñieåm trong phaïm vi neàn ñaát ngay saùt döôùi ñaùy moùng, phöông phaùp haïn cheá vuøng phaùt trieån bieán daïng deûo. 5
1.3.1. QPXDVN dựa trên pp mức độ phát triển vùng bd dẻo: Zmax = b/4 max Ptc ≤ R tc = m( Abγ 2 + BD f γ 1 + Dc) (45-70) m1m2 ( Abγ II + BD f γ 'II + DcII ) Ptc ≤ RII = (45-78) ktc Trong ñoù: A, B, C = f(ϕ) tra bảng b – chieàu roäng (caïnh nhoû) cuûa ñaùy moùng; Df – ñoä saâu ñaët moùng, keå töø maët ñaát töï nhieân hoaëc maët ñaát quy hoaïch; ñoâi khi ñöôïc kyù hieäu laø hm. γ1 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát naèm treân möùc ñaùy moùng; γ2 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; c – löïc dính ñôn vò cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; Trong ñoù – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc m = 0,6 khi neàn laø caùt boät döôùi möïc nöôùc ngaàm m = 0,8 khi neàn laø caùt mòn döôùi möïc nöôùc ngaàm m = 1 vôùi caùc tröôøng hôïp khaùc. m1, m2 – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa neàn ñaát vaø cuûa coâng trình trong söï töông taùc vôùi neàn, tra baûng. kttc – heä soá ñoä tin caäy, choïn tuøy theo PP xaùc ñònh caùc chæ tieâu cô lyù tính toaùn cuûa ñaát, laáy c baèng: 1 – khi caùc chæ tieâu xaùc ñònh theo kq thí nghieäm tröïc tieáp caùc maãu ñaát; 1,1 – khi caùc chæ tieâu xaùc ñònh moät caùch giaùn tieáp (khoâng thí nghieäm tröïc tieáp) maø duøng caùc baûn cho saün treân cô sôû thoáng keâ. 6
1.3.2. PP tính dựa trên giả thiết cân bằng giới hạn điểm: Taûi troïng giôùi haïn cuûa moät moùng noâng ñöôïc xaùc ñònh döôùi taùc ñoäng ñoàng thôøi cuûa ba traïng thaùi: Söùc khaùng ôû traïng thaùi rôøi cuûa ñaát neàn naèm döôùi coát ñeá moùng. 7
Hoaït ñoäng cuûa ñaát neàn naèm treân coát ñaùy moùng. Hoaït ñoäng cuûa thaønh phaàn löïc dính keát cuûa ñaát. Coâng thöùc toång quaùt coù daïng: Pgh = 0.5γ2bNγ + γ1DfNq + cNc gh Trong ñoù: Thaønh phaàn ñaàu (0,5.γ2.b.Nγ) goïi laø thaønh toá beà maët, tyû leä vôùi beà roäng moùng b. Thaønh phaàn thöù hai (γ1.Df.Nq) goïi laø thaønh toá ñoä saâu. Thaønh phaàn thöù ba (c.Nc) goïi laø thaønh toá dính keát. Vôùi γ1 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát naèm treân möùc ñaùy moùng; γ2 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; c – löïc dính ñôn vò cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; Nγ, Nc, Nq – Caùc heä soá söùc chòu taûi, chæ phuï thuoäc vaøo ϕ, vaø caùc giaù trò cuûa chuùng ñöôïc laáy theo lôøi giaûi cuûa caùc nhaø nghieân cöùu nhö Terzaghi, Meyerhof, Caquot-Kerisel, Sokolovski, Berezantsev. Theo Berezanxev: Pgh = γbNγ + γhNq + cNc gh Theo Terzaghi: Pgh = 0.5γbNγ + γhNq + cNc Móng băng gh Móng vuông Pgh = 0.4γbNγ + γhNq + 1.3cNc gh Pgh = 0.3γbNγ + γhNq + 1.3cNc Móng tròn gh 1.4. Các phương pháp tính nền móng Coù nhieàu pp tính toaùn neàn moùng coâng trình nhöng töïu trung coù hai nhoùm cô baûn: Nhoùm 1: Tính toaùn oån ñònh ñaát neàn nhaèm choáng tröôït hoaëc laät coâng trình. Nhoùm 2: Haïn cheá ñoä luùn vaø ñoä luùn leäch cuûa moùng nhaèm ñaûm baûo cho coâng trình luoân vaän haønh toát. 1.4.1. Tính toán nền theo trạng thái ứng suất cho phép: Phöông phaùp naøy döïa treân vieäc tính toaùn söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa ñaát neàn theo coâng thöùc Terzaghi hoaëc caùc hieäu chænh sau ñoù. Haàu heát ñeàu tính theo phöông phaùp toång öùng suaát vaø caùc ñaëc tröng choáng caét cuûa thí nghieäm caét tröïc tieáp hoaëc söùc choáng caét khoâng thoaùt nöôùc cu suy ra töø thí nghieäm neùn moät truïc. Söùc chòu taûi cho pheùp ñöôïc ñònh nghóa baèng vôùi söùc chòu taûi cöïc haïn chia cho heä soá an toaøn FS, ñöôïc laáy töø 2 ñeán 3. Pult 0,5.γ 2 .b.N γ + γ 1.Df .N q + c.N c p≤ = FS FS 1.4.2. Tính toán nền theo TTGH về cường độ (TTGH I): Noäi dung phöông phaùp goàm khoáng cheá khaû naêng tröôït, laät cuûa moùng vaø khoâng cho neàn bò phaù hoaïi caét. Thöôøng aùp duïng ñoái vôùi ñaát neàn cöùng hoaëc ñaù, hoaëc coâng trình chòu taûi ngang laø chuû yeáu. Trong ñoù: 8
kt – heä soá an toaøn choáng tröôït; kl – heä soá an toaøn choáng laät; kcp – heä soá an toaøn cho pheùp (1.2÷1.5) cp qult, pgh – söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa neàn ñaát. ult gh Caùc heä soá an toaøn k hoaëc FS cho pheùp tuøy vaøo quy ñònh cuûa caùc QPXD vaø loaïi ct. [] Fct M ct kt = = ≥ kcp Fgt M gt [] M cl kl = ≥ kcp M gl p gh qult p tt ≤ = k FS 1.4.3. Tính toán nền theo TTGH về biến dạng (TTGH II): Ñieàu kieän caàn: Vôùi moùng chòu taûi ñuùng taâm: p ≤ R tc = m( Abγ 2 + BD f γ 1 + Dc) mm p ≤ RII = 1 2 ( Abγ II + Bhγ *II + DcII − γ *II ho ) ktc Vôùi moùng chòu taûi ñöùng leäch taâm, ngoaøi ñieàu kieän treân coøn caàn coù pmin≥0, khi caùc moùng min deå laät ñieàu kieän naøy trôû thaønh pmin/pmax≥0,25 vaø pmax≤1,2Rtc hoaëc RIIx1,2 min max max Ñieàu kieän ñuû: S≤Sgh gh ΔS≤ΔSgh gh i≤igh gh Trong ñoù S vaø Sgh – ñoä luùn vaø ñoä luùn giôùi haïn. gh ΔS vaø ΔSgh - ñoä luùn leäch vaø ñoä luùn leäch giôùi haïn. gh i vaø igh – goùc xoay vaø goùc xoay giôùi haïn. gh 1.5. Các dữ liệu để tính toán nền móng 1.5.1. Các loại tải trọng: oPhân loại theo thời gian tác dụng: Taûi troïng thöôøng xuyeân laø taûi troïng taùc ñoäng lieân tuïc khi thi coâng vaø suoát quaù trình söû duïng coâng trình nhö troïng löôïng baûn thaân, aùp löïc ñaát, aùp löïc nöôùc,… Taûi troïng taïm thôøi Taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn chæ xuaát hieän trong töøng giai ñoïan thi coâng hoaëc trong quaù trình söû duïng nhö: taûi troïng gioù, taûi troïng do soùng,… 9
Taûi troïng taïm thôøi daøi haïn taùc ñoäng trong moät thôøi gian töông ñoái daøi khi thi coâng hoaëc trong quaù trình söû duïng coâng trình nhö: troïng löôïng caùc duïng cuï vaø thieát bò tónh, taûi taùc ñoäng leân maùi coâng trình,… Taûi troïng ñaëc bieät xuaát hieän trong nhöơng tröôøng hôïp thaät ñaëc bieät nhö taûi do ñoäng ñaát, do saäp ñoå moät boä phaän coâng trình,… oPhân loại theo trị số: Tải trọng tiêu chuẩn: Nttc c Tải trọng tính toán: Nttt = n * Nttc t c Nttc là tải trọng lớn nhất theo quy định c n: hệ số vượt tải, thường n > 1 (n = 1.15) nhưng có TH chọn n < 1. oPhân loại theo phương thức tác dụng: Tác dụng của động cơ, máy bơm…: tải trọng động 1.5.2. Tổ hợp tải trọng: Toå hôïp chính, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi daøi haïn, vaø moät taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn (taûi ngaén haïn naøy coù aûnh höôûng nhieàu ñeán tröôøng öùng suaát trong neàn thöôøng ñöôïc choïn laø taûi troïng gioù) Toå hôïp phuï, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi daøi haïn, vaø ít nhaát laø hai taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn Toå hôïp ñaëc bieät, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi daøi haïn, vaø moät soá taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn vaø moät taûi ñaëc bieät (thöôøng ñöôïc choïn laø taûi ñoäng ñaát trong vuøng coù ñoäng ñaát) Khi tính toán nền theo TTGH I (ổđ) lấy tổ hợp phụ, tổ hợp đặc biệt, tải trọng tính toán Nttt. t Khi tính toán nền theo TTGH II (bd) lấy tổ hợp chính, tải trọng tiêu chuẩn Nttc. c 1.5.3. các tài liệu cần thiết: Tài liệu về địa chất thủy văn: Cao trình mực nước ngầm Trạm bơm: bể hút, bể xả Tính chất MNN Cao trình MNDBT, MNLTK Tài liệu về địa chất công trình: Bản đồ địa hình, địa mạo nơi xây dựng. Các hố khoan địa chất. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lư Tài liệu về tải trọng: Có bản vẽ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt quan trọng Áp lực đất, áp lực nước TL, HL Trọng lượng thiết bị, người Lực do sự cố CT, những máy móc sử dụng trong qt thi công. Những tài liệu cần thiết khác: Cần thu thập tài liệu của các công trình đã xây dựng và sẽ xây dựng. 10