Bài giảng Nền móng - Chương 2: Móng nông trên nền thiên nhiên - Nguyễn Hữu Thái

Nội dung text: Bài giảng Nền móng - Chương 2: Móng nông trên nền thiên nhiên - Nguyễn Hữu Thái

1. Nền Móng Chương 2: Móng Nông trên nền thiên nhiên NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG §2.1 Khái niệm chung 1-Đặc điểmcủa móng nông ÷ - M.Nông được xây trong hố móng đào sẵn; độ sâu đặt móng nhỏ (hm=0,5 6m). - Thi công đơngiản. - Khi tính toán có thể bỏ qua ảnh hưởng của đấttừđáy móng trở lên. 2 - Phân loại móng nông: Theo 3 cơ sở a) Phân loại theo kích thước: *M.đơn, *M.băng, *M.bản. b) Phân loại theo khả năng chịuuốncủa móng: *M.cứng, *M.mềm. c) Phân loại theo tình hình tảitrọng tác dụng *M.chịutảitrọng đúng tâm. *M.chịutảitrọng lệch tâm * M.thường xuyên chịutácdụng củatảitrọng ngang lớn. *M.chủ yếuchịutảitrọng đứng. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 2 1
2. §2.2 Cấu tạo Móng Nông và điều kiện ứng dụng I. Móng đơn 1) Kích thướcvàtrường hợpápdụng -Kíchthước: 2 chiều(l,b)nhỏ, chênh lệch không lớn →Tính toán ư/s, b/d theo trạng thái không gian. -Ápdụng trong trường hợp:tảitrọng CT không lớn, nềntương đốitốt. TD: Móng dướicột nhà, cột điện, cột đỡ cầu máng, 2) Vậtliệuvàkếtcấu móng -Vậtliệu liên quan đếnthiếtkế cấutạo móng • VL đá xây, bê tông →cấu tạomóng không sihinh b/d uốn, gọi là Móng Cứng. • VL bê tông cốt thép →cấutạomóngcókhả năng chịub/duốn, gọi là Móng Mềm. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 3 •K.cấu móng cứng: -Hìnhdạng móng: Mặt biên móng bao ngoài hệ đường truyền ư.s trong khối móng cứng → có dạng hình thang (đ/với M.bê tông), dạng bậc thang (đ/vớiM.gạch, đáxây) -Tính toán KC để móng đủ cứng không bị cắt theo t/diện m-n, m'-n' (nơichịu mômen lớnnhất): .Khống chế theo tỷ số H/L cho toàn móng .Khống chế theo tỷ số h/ℓ cho mỗibậc móng l h NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 4 2
3. α ™ Có thể dùng góc mở lớnnhất max để phân biệt móng cứng hay mềm: α≤α • KếtcấuM.cứng: max , có ý nghĩanhư H/L, h/ℓ ≥ trị số cho phép cho trong bảng. Bảng 2.1: Trị số h/l (H/L) cho phép của các loại móng nông Sơ đồ bố trí móng NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 5 α α • Kếtcấu móng mềm:Khi > max : Trường hợptảitrọng lớnhoặclệch tâm lớn, tình hình địachất không chophéptăng thêm độ sâu chôn móng , phảicấutạoM.mềm(TD: mựcnướcmgầm cao, tầng đấttốt không dầy) → dùng M.btct là hợp lý và đượctíhính theo M.mềm (h(chương 3). NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 6 3
4. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 7 I. Móng băng 1) Kích thướcvàtrường hợpápdụng - Kích thước: chiều dài rấtlớnsovớichiềurộng (l/b rấtlớn) →Tính toán theo trạng thái phẳng (ứng suấtphẳng, hoặcbiến dạng phẳng). - Trường hợpápdụng: . Khi KCPTrên công trình có cấutạoliêntục (móng dướitường nhà, M.tường chắn) . Móng dưới hàng cột, M.đỡ ống dẫnnước thì cần so sánh giữam.đơnvàm.băng để chọnphương án hợplý. - Ưu điểm: giảm a.s và chênh lệch a.s đáy móng, do đógiảm chênh lệch lún giữacáccột. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 8 4
5. 2) Vật liệu và kết cấu móng - đ/với Móng băng là móng cứng: Không cầnkiểmtrađộ cứng theo phương dọc móng. Kiểmtramặtcắt ngang α M.băng tương tự M.đơn, nhưng với max ÷ lấy tăng lên 2 3 độ α Kết cấu Tường chắn - đ/với Móng băng là móng mềm: Khi tảitrọng lớn, đấtnềnxấuthìM.băng giao nhau và M.băng dưới hàng cột nên bằng btct, và tính theo dầm(dải) trên nền đàn hồi. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 9 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 10 5
6. III. Móng bản 1) Kích thướcvàtrường hợpápdụng - Kích thước:chiều dài và chiềurộng đềulớn .Nềncótrạng thái ưs không gian, . Nếu chiều dầy nền nhỏ, nền b/d 1 hướng - Trường hợpápdụng: . Móng dướicống, móng trạmbơm, nhà máy thủy điện, tháp nước . Dùng trong trường hợptảitrọng rấtlớn, đấtnềnmềmyếu, M.bản làm giảmápsuất và phân bốđềuhơnlênmặtnền 2) Vậtliệuvàkếtcấu móng -VLthường là btct. - Cấu tạo m.b kiểu vòm ngược, -Cấutạom.bkiểuhộp Tính toán móng bản theo móng mềm NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 11 Móng tháp nước có dạng bản bê tông cốt thép liên tục NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 12 6
7. -Cấu tạo m.bản kiểu vòm ngược -Cấu tạo m.bản kiểu hộp NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 13 §2.3 Tính nền móng công trình không chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH về biến dạng ∗ Trường hợp tính theo TTGH 2 ∗ Tính với tải trọng tiêu chuẩn (N ), THTT tc A cơ bản, chỉ tiêu cơ lý đất nền lấygy giá trị = tc Att tính toán, với kđ = 1 kđ ∗ Nội dung tính toán gồm 2 bước - Sơ bộ xác định kích thước móng - Kiểm tra các điều kiện về biến dạng I. Sơ bộ xác định kích thước móng 1. Nguyên tắc: Trong tính nền móng theo TTGH-2 thì biến dạng của nền được tính khi nềnlàmviệc trong giai đoạnbiếndạng tuyến tính, nghĩalà: ≤ ptb Rtc , trong đó Rtc =mp1/4; Rtc =m(A¼ γ.b + B.q +D.c) Nhậnthấy2vế củabiểuthức đềuphụ thuộc vào kích thước đáy móng (b) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 14 7
8. ≤ ptb Rtc (2.1a) trong đó Rtc =mp1/4; Rtc =m(A¼ γ.b + B.q +D.c) ƒ Cũng cần lưu ý: Theo TL ‘N guy ên lý ĐKT’ của BMB.M. Das: ≤ qo qall (2.1b) với qall = qu/ FS (2.1c) trong đó, qo – áp lực trung bình lên mặt nền qall –tải trọng cho phép qu –tải trọng giới hạn FS -hệ số an toàn Nhận xét: qall với FS ≥ 3 tương tự Rtc , ƒ Nhận thấy 2 vế của biểu thức (2.1a) đều phụ thuộc vào kích thước đáy móng, b : NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 15 • Nếuchọnkíchthước đáy móng quá nhỏ thì áp suất đáy móng tăng, nền đấtcóthể phát sinh những vùng biếndạng dẻo quá lớn, làm tăng biếndạng của đấtnềnvànền đất không còn là môi trường biếndạng tuyến tính nữa. • Nếuchọnkíchthước quá lớn thì sẽ tốn kém nhiều, và không tận dụng đượckhả năng làm việccủanền. -vì thế, để đảm bảocả điều kiện kin h tế và kỹ thuật cầnchọn kích thước móng sao cho: * biếndạng của đấtnền không quá lớnvàcóthể áp dụng lý thuyết đàn hồi tính các đặctrưng biếndạng. * tậndụng hếtkhả năng làm việccủa đấtnền trong giai đoạnbiến dạng tuyến tính. -Như vậycần đảmbảo đ/kiện sau: ptb =Rtc (2.1a) Khi tải trọng lệch tâmcần đảm bảo thêm điều kiện pmax <1,2Rtc (2.2) → gọilàphương pháp x/đ kích thước móng theo áp lựctiêu chuẩn (Rtc ) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 16 8
9. 2. Xác định kích thước móng khi tải trọng đúng tâm: Ntc a) Đối với móng đơn: p = Rtc (2.1) N + G Hm p p =tc (2.4) l.b F=l.b; đặt α = l/b → F= α.b2 γ tb-trọng lượng riêng của đất và móng Ntc p = + γ .H (2-5) α.b2 tb m b N tc + γ .H = m(A γ b + Bq + Dc) α.b 2 tb m 1/4 3 2 l b + K1b -K2 = 0 (2-6) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 17 2-Xác định kích thước móng khi tải trọng đúng tâm (tiếp) q c γ H m K1 = M1 . + M2 . - M3 . tb . (2-7) γ γ mγ Ntc K = -M . (2-8) 2 3 mαγ ϕ tc trong đó: M1, M2, M3 ~ của đất b) Đối với móng băng: + Ntc G p =, F=1.b (2.4)‘ 1.b N p = tc + γ .H (2-5)’ b tb m 2 b + L1b - L2 = 0 (2-6)’ trong đó, L1, L2 được tính theo công thức tương tự K1, K2. α (Lưu ý: theo công thức (2-8) tính cho L2 không có ) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 18 9
10. 3-Xác định kích thước móng khi tải trọng lệch tâm: Dùng p.pháp tính thử dần, gồm2bước: - Coi như tảitrọng đúng tâm, với ptb, tìm đượcb1, -vớib1,x/đ pmax,kiểm tra theo điềukiện (2.2), pmax <1,2Rtc -Nếuthỏa mãn, bsb =b1. P -Nếu không thỏa mãn: Xê dịch móng sang phía e lệch tâm để giảm pmax cho đếnkhithỏamãn.Tuy nhiên trong những trường hợp độ lệch tâm quá 0 lớn, thì cầnkếthợptăng thêm chiềurộng móng mới đảmbảo điềukiện (2.2). II. Kiểm tra điều kiện biến dạng của móng -Để công trình làm việcbìnhthường về mặtbiếndạng cầnphảithoả ≤ mãn các điều kiện sau: Dtt Dgh (1.1) -Tùy yêu cầucụ thể củamỗi công trình để quyết định các loạibiến dạng nào cầnkiểmtra.Ởđây ta kiểmtravềđộlún, chênh lệch lún và độ nghiêng của móng: S ≤ Sgh Δ Δ và S ≤ Sgh (2-13) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 19 1- Tính trị số độ lún: - Theo tiêu chuẩnxâydựng nhà cửa dân dụng và cộng nghiệp TCXD 45-70, TCXD 45-78, có thể dùng phương pháp cộng lún từng lớp: β μ n n β i:hệ số phụ thuộchệ số nở hông oi của = = i σ đất. Theo TCXD 45-70 cho phép lấy β S ∑ Si ∑ zi hi i = = E β i 1 i 1 0i = o =0,8 cho mọiloại đất. Xét phân tố đất thứ i : σ z S γ i .hm σ hi i x NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 20 10
11. Tính độ lún qua các bước sau: - Bước1:Tính và vẽ biểu đồ phân bốứng suấtdotrọng lượng bản thân đấtgâyra σ ∼ trên trục qua tâm móng ( zđ z): γ .Vớigiả thiết:saukhiđào bỏ lớp đấthố móng (giảmtảiq=.hm), coi mặtnền không phình nở, cho nên xét về biếndạng (không đổi) thì ứng suấttại đáy hố móng cũng coi như không đổi(vàbằng vớitrướckhiđào hố móng). Như vậy, tại σ γ độ sâu đặt móng, zđ = .hm (= q) - Bước2:Tính và vẽ biểu đồ ứng suấtgâylún(ứng suấttăng thêm) cùng trụcvới σ ∼ ứng suấtbản thân ( z z): σ σ z =Ko. pgl,hoặc z =4.K1. pgl γ trong đó, pgl –cường độ áp suất gây lún, pgl =ptb - .hm ptb –ápsuất trung bình tại đáy móng (do tảitrọng tiêu chuẩn gây ra) hm –chiềusâulớp đất đào hố móng. ptb γ q= .hm hm o NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 21 - Bước 3: *Xácđịnh chiềudầy vùng ảnh hưởng (Ha) tính từđáy móng đếnvị trí thỏamãn σ σ điềukiện z =0,2 zđ .*Chianền đất trong phạmvivùngđấtchịu lún (Ha) ra thành những lớpmỏng, hi ≤ 0,4.b *Tínhđộ lún Si cho mỗilớp, sau đó tính S cho cả lớp Hc. n n β *Cuốicùng cầnthử lạicác S = S = 0 σ h ∑ i ∑ zi i điềukiệnbiếndạng (S ≤ S và = = E gh i 1 i 1 0i Δ ≤Δ S Sgh). Nếu không thoả mãn cầnphảicóbiện pháp xử lý (thay đổikếtcấu bên trên, tăng thêm γ.h kích thước móng hoặcxử lý nền- m sẽ giớithiệu trong chương IV). Xét phân tố đất thứ i σ z Si σ hi i x NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 22 11
12. 2- Tính độ chênh lệch lún và độ nghiêng của móng: Δ S = SA - SB (2-20) ΔS tgθ = (2-21) L trong đó: SA , SB – độ lún tại2điểm A và B trên cùng một móng, hoặc trên hai móng khác nhau. tgθ – độ nghiêng của móng. L –khoảng cách giữa2điểm tính lún A, B. e BA S o SA B SB B SA A θ L L NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 23 Trường hợptínhđộ nghiêng của móng chỉ do lực đặt lệch tâm gây ra có thể sử dụng các công thứclý thuyếtsauđây: -Theo trục dài của móng chữ nhật: el k (1− μ 2 ).M tc θ 1 tb l o tg l = 3 (2-22) ⎛ l ⎞ θ E .⎜ ⎟ l tb ⎝ 2 ⎠ α -Theo trụcngắncủa móng chữ nhật: Hệ số k1, k2 phụ thuộc vào =l/b k (1− μ 2 ).M tc θ 2 tb b tg b =3 (2-23) ⎛ b ⎞ E .⎜ ⎟ tb ⎝ 2 ⎠ -Theo đường kính móng tròn: − μ 2 tc 6(1 tb ).M d tgθ = (2-24) d E .d 3 tb NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 24 12
13. §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH ∗ Trường hợp tính theo TTGH 1 - CTCTr. Thường xuyênchịu lực ngang lớn (áp lực đất, áp lựcnước ) - CTr. Xây trên sườndốcdễ bị trượt, lật. - Tính theo TCVN 4253 – 86: tính toán nền các công trình thủy công. ∗ Tảitrọng tính toán (Ntt), THTT cơ bảnvàđặcbiệc, chỉ tiêu cơ lý đấtnềnlàgiátrị tính toán Att (với kđ >1) I. Các hình thứcmất ổn định củanền móng 1- Thí nghiệmbànnén NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 25 1- Thí nghiệmbànnén a) Trường hợpbànnénchỉ chịutảitrọng thẳng đứng ∗ I Khi p p gh , vùng dẻopháttriển theo p tăng, b/d II trong nền phi tuyến. Khi p → p gh b/d dẻochiếm ưu S thế, độ cong đường S~P càng lớn. S ∗ II khi p = p gh , vùng dẻo phát triển hoàn toàn, khốinền ở trạng thái CBGH. Tăng mộtlượng Δp rấtnhỏ,nềnbị phá hoạitrượt(éptrồi). II II P gh P gh+∆P 45o+φ/2 b 45o-φ/2 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 26 13
14. §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH (tiếp) b) Trường hợpbànnénchịu đồng thờitảitrọng đứng và ngang ∗ Đốivớimộtloạinền, tùy theo tỷ số giữatảitrọng ngang và đứng (T/P) mà công trình có thể xẩyra3hìnhthứcmất ổn định: Trượtphẳng Trượtsâu Trượthỗnhợp T T T P PP Các hình thức trượt Biểu đồ ư/s cắt NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 27 2- Các tiêu chuẩn phán đoán hình thức mất ổn định Hình thứcmất ổn định ngoài tảitrọng còn phụ thuộc vào, kích thước móng, tính chất đấtnền(Khả năng chống trượt, đặc tính cố kết): + pmax c k(1 e )t N = ; tgψ = tgϕ + ; C = 1 o σ γ v γ 2 b. ptb a nho II. Phán đoán các hình thức mất ổn định của nền móng 1- Công trình có khả năng chỉ xảy ra trượt phẳng: - đ/v nềnlàcát,sétcứng hoặcnửacứng và thỏamãnđiềukiện: Nσ ≤ [Nσ] (2.25) pk trong đó[Nσ] = . Khi không có thí nghiệm Mô Hình, [Nσ]=1đ/vớicát bγ chặt,và=3đ/vớicácloại đất khác. pk –làáplực phân giới NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 28 14
15. §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH (tiếp) - Đốivớinền đấtdính(dẻo, dẻocứng và dẻomềm), ngoài điềukiện(2.25)cầnthỏa mãn thêm 2 đ/k sau: tgψ≥0,45 (2.26) ≥ Cv 4 (2.27) 2- Khi không thỏamãn1trong3đ/k trên thì: - Công trình có khả năng mất ổn định do trượtsâu,nếu công trình chỉ chịulực đứng - Công trình có khả năng trượthỗnhợp nếuCTchịucả lực ngang. III. Xác định mức độ ổn định củanền móng Công thức chung để kiểmtramức độ ổn định là : mR ≤ gh nc N tt (2.28) kn NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 29 III. Xác định mức độ ổn định của nền móng (tiếp) ƒ Trường hợptảitrọng tác dụng đúng tâm 1- Tính theo sơđồtrượtphẳng P Ttl Thl Ectl E'bhl U E'bhl = m1 Ebhl -Tổng lực gây trượt: Ntt =Ttl +Ec.tl -Thl (2-29) -Lựcchống trượtgiớihạn: ϕ Rph =(P-U) tg +m1.Eb.hl +F.c (2-30) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 30 15
16. III. Xác định mức độ ổn định của nền móng (tiếp) 2- Tính theo sơđồtrượthỗnhợp P Ttl p Thl q Ectl To Tgh U b2 b1 -Tổng lực gây trượt: Ntt =Ttl +Ec.tl -Thl (2-31) -Lựcchống trượtgiớihạn: ϕ τ Rhh =(ptg +c)b2 + gh b1 (2-32) τ Cầnxácđịnh 3 đạilượng chưabiết: b1, b2 và gh NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 31 §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH (tiếp) a) Xác định b1,b2 Khi áp suất đáy móng (p)tăng lên thì chiềurộng trượtsâub1 tăng và chiều rộng phầntrượtphẳng b2 giảmvàngượclại. Để kểđến liên hệđó, ta thực hiện: α α ƒ Lập quan hệ giữa( = b1/b với p): Quan hệ ~pthayđổi theo sức kháng trượtcủa đất: ψ α α tg <0,45, đường ( ~ p) qua 2 điểm: gốctọa độ ( =0; pgh=0) và α II δ điểm( =1; pgh=p gh với '=0). ψ ≥ α α tg 0,45 , đường ( ~ p) qua 2 điểm: gốctọa độ ( =0; pgh=pk) α II δ và điểm( =1, pgh=p gh với '=0). Còn các điểm trong khoảng 0< α <1,đượcnộisuytuyến tính. α α =b1/b =b1/b 1,0 1,0 0,5 0,5 p pgh 0 gh 0 II pk pII p gh gh NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 32 16
17. §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH (tiếp) α α =b1/b =b1/b 1,0 1,0 α α 0,5 0,5 pgh pghh 0 p II 0 pk ptb II tb p gh p gh γ -Giátrị pk = [Nσ]. .b - Ý nghĩ acủa pk :Khi0≤ p ≤ pk ,trượtphẳng. II Khi pk < p < p gh,trượthỗnhợp II δ Khi p = p gh ,trượt sâu hoàn toàn ( '=0) α α α ƒ Xác định tương ứng ptb nhờ quan hệ ( ~ p) .Sauđótừ trị số tìm được α b1= b ; b2=b-b1 . NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 33 τ b) Xác định gh τ -Muốntính( gh)tương ứng (p) đãbiết để nền đạttrạng thái giớihạn, ta cầncó trị số góc ngiêng (δ‘). Tuy nhiên (δ‘) cũng chưabiết. Vì thế cần tính thử dầnbằng τ cách vẽ biểu đồ quan hệ giữacường độ chống trượtgiớihạn( gh)vàáplực đáy δ τ ∼ móng (pgh) ứng vớicáctrị số ( ‘) giả thiết-( gh pgh) δ ÷ϕ δ τ - Thông thường cho trước5trị số '=(0 ). Vớimỗi ',tínhđược R’gh ,rồi gh và pgh. 2 trong đó: R’gh =Nγ γ.b +Nq.q.b + Nc.c.b. R' R' p = gh cosδ '−n τ = gh sinδ ' gh b gh b τ τ ∼ Như vậycó5cặptrị số ( gh, pgh); từđóvẽ biểu đồ ( gh pgh)(Hìnhvẽ dưới). Từ τ (p)x/định gh theo biểu đồ vừa tìm được. τ - Thay các giá trị b1,b2, gh vào (2.32) để tính Rhh τ gh τ ( gh) ϕ c p (p, ptt) gh NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 34 17
18. 3- Tính theo sơđồtrượt sâu -Tổng lực gây trượt: N = P - U (2-35) tt P -Lực chống trượt giới hạn: Rs = Pgh (2-36) E E R cosδ '−nb = gh U δ'=0 b II P gh ƒ Trường hợptảitrọng tác o ϕ b dụng lệch tâm 45 + /2 45o-ϕ/2 . Khi tính theo sơđồtrượthỗnhợpvà trượt sâu, tảitrọng lệch tâm về phía hạ lưucần đưavề tác dụng đúng tâm, với : α -chiềurộng tính toán: btt = b – 2e; b1.tt= .btt; b2.tt=btt-b1.tt -áplực đáy móng tính toán: ptt =ptb.b/btt . . Thay b, b1, b2 bằng btt,b1.tt, b2.tt và Thay ptb bằng ptt trong công thức tính τ (pgh, gh), Rhh, Rs. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 35 §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH (tiếp) IV. Kiểm tra các điều kiện về biến dạng (S, ΔS, U). Để đảmbảo điềukiệnlàmviệcbìnhthường đốivớinhững công trình thường xuyên chịulực ngang tác dụng thì ngoài việckiểmtratheođiềukiện cường độ,nhiều công trình còn cầnphảichúýcả về mặtbiếndạng. Nghĩa là phảitínhđộ lún của móng (S), chênh lệch lún (ΔS) và chuyểndịch ngang Δ của móng (U) để so sánh với các trị số giới hạn (Sgh, Sgh, Ugh). -Việc tính toán cần tuân theo những qui định củaQuyphạmnền các công trình thủy công (TCVN 4253-86). Trị sốđộlún (S) cũng thường tính theo phương pháp cộng lún từng lớp. Các bướctínhlúntương tự như trong Quy phạmnền các công trình dân dụng và công nghiệp(đã nêu ở phầntrên).Nhưng cầnchúýlàđốivới hố móng các công trình thủylợithường rấtrộng và có nước cho nên khi đào bỏ lớp đất trong hố móng đất trong nềnsẽ phình nở lên, do đó: *Khivẽ biểu đồ phân bốứng suấtdotrọng lượng bản thân gây ra, tại đáy σ móng zđ =0vàtăng dần theo chiều sâu. σ * Khi vẽ biểu đồ phân bố ứng suất tăng thêm (ứng suất gây lún z) phải tính vớiápsuất đáy móng tổng cộng (không trừđiphần đất đào móng). σ σ *Chiều sâu vùng chịulún(Ha)lấy đến độ sâu tại đócó z =0,5 zđ. * Độ lún củalớp đấtcóchiều dày hi (Si) tính theo công thức: NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 36 18
19. §2.4 Tính nền móng công trình chịu lực ngang thường xuyên theo TTGH (tiếp) * Độ lún củalớp đấtcóchiều dày hi (Si) tính theo công thức: E σ .h = tb zi i 2.37 Si 0,8 Eqđ Ei trong đó: - Etb và Eqđ:môđun biếndạng trung bình và quy đổicủa toàn bộ vùng chịu lún. - Ei :môđun biếndạng củalớp đấtthứ i sẽđượcxácđịnh trong phụ lục7 (TCVN 4253-86). σ - zi và hi:nhưđãchỉ dẫn - Độ lún tổng cộng: n = 2.38 S ∑ Si i=1 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 37 §2.5 Giới thiệu quan điểm tính toán nền móng khác I. Tiêu chuẩn thiết kế ƒ Tiêu chuẩn cơ bản kiểm soát thiết kế móng chống đỡ kết cấu phần trên đólàđộ lún hoặcbiếndạng không đượcvượt quá giá trị cho phép nào đó. Giá trị cho phép phụ thuộcloại công trình. ƒ Điềukiện để đảmbảotiêuchuẩntrênđượcthựchiện: 1. Móng cầnphải đủ an toàn khi chịutảitrọng thiếtkế, nói cách khác ư/s tác dụng thiếtkế nhỏ hơnkhả năng chịutải, vớimộtgiớihạnantoàn thích hợp bao gồm các tính không chắcchắn trong việc đánh giá cả ư/s tác dụng (tảitrọng thiếtkế)lẫnsứcchịutải. 2. Độ lún hoặc chuyển vị do tải trọng gây ra sẽ được chấp nhận khi tác dụng củakếtcấuphần trên, nghĩalàđộ lún dự kiếnnhỏ hơngiátrị cho phép. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 38 19
20. II. Ba bước chủ yếu trong thiết kế móng 1. Lựachọnhệ số an toàn cầnthiết(Fs) dựavàosự phá hoạicắt, và độ lún cho phép (sa) (thiếtkếứng suất cho phép) Ù (thiếtkế giai đoạn phá hoại) 2. Xác định sứcchịutảivàhệ số an toàn thựcdướitácdụng củatảitrọng dự kiến. Phân tích ổn định dựa vào lý thuyếtdẻo 3. Đánh giá độ lún (sd)vàsosánhvới độ lún cho phép. Phân tích lún (mô hình đàn hồi, mô hình đàn - dẻo, lý thuyếtcố kết) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 39 Các bước thiết kế móng chủ yếu Các điều kiện móng Ứng suất tác dụng, q Lựa chọn Fs và sa Ước tính qd • qd - ư/s thiết kế Ước tính qb Ước tính • q - ư/s cho phép hoặc q s a u d • ql - ư/s phá hoại cục bộ • qb -Sức chịu tải • qu -Sức chịu tải giới hạn n ú l Độ qb <= qu NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 20
21. III. Độ lún cho phép sa ƒ Độ lún quan trọng, ngay dù không có đứtgãyxảy ra trong móng, vì ba lý do chủ yếu sau: ƒ Hình dạng công trình: làm nứtgẫycáctường bên ngoài và bên trong; độ nghiêng có thể nhậnrabằng mắtthường. ƒ Tính tiệníchhoặcchứcnăng của công trình: các máy nâng và nhiềuthiếtbị tương tự khác hoạt động không chính xác; các máy bơm, máy nén, v.v , có thể bị lệch trục; các thiếtbị theo dõi, như máy rađatrở nên không chính xác. ƒ Gây hư hỏng cho công trình: độ lúncóthể gây hư hỏng kếtcấu công trình và làm công trình bị sụp đổ chodùhệ số an toàn về phá hoạicắt trong móng là cao ƒ Độ lún cho phép (sa ) đượcxácđịnh có xét đến các nguyên nhân này. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 41 Các kiểu Lún (a) Lún đều (b) Lún lệch (c) Lún không đều Móng bản cứng Quay toàn bộ móng ρ Độ lún tổng: max Tình trạng chung nhất gây ra bởi: ρ ρ ρ - ư/s đềutácdụng trên đất đồng nhất; Độ lún lệch: = max - min Δρ δ - ư/s tác dụng không đều; Biếndạng góc = = l l -cácđiềukiện đấtgốc không đồng nhất NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 21
22. ρ Trị số a phụ thuộc các yếu tố: ƒ Loại, quy mô, vị trí, và mục đích sử dụng công trình; ƒ Kiểu, tốc độ, nguyên nhân và nguồngốclún Bảng 2.2: Độ lún cho phép theo Sowers (1962) Kiểu Nhân tố giớihi hạn Độ lún l ớnnnh nhất chuyển vị Độ lún tổng Thoát nước 150-300mm Truy cập 300-400mm Xác suất của độ lún không đều: Kếtcấu tường khối xây 25-50mm Các kết cấu khung 50-100mm Ống khói, xilô, bản móng 73- 300mm Độ nghiêng Ổn định lật Phụ thuộc vào chiều cao và chiều rộng Độ nghiêng ống khói, tháp 0, 004l Sự lăn của xe tải 0,01l Chất đống hàng hóa 0,01l Hoạt động của Máy dệt sợi bông 0,003l Hoạt động của Tuabin phát điện 0,0002l Đường ray cần trục 0,003l Tiêu nước các tầng 0,01-0,02l NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 43 IV. Hệ số an toàn (FS) ƒ Việclựachọnhệ số an toàn cho thiếtkế không thể thựchiện được khi hoàn toàn thiếusựđánh giá độ tin cậycủatấtcả các thông số khác đưavàothiếtkế,như là các tảitrọng thiếtkế,cácthôngsốđộ bềnvàbiếndạng củakhối đất, v.v Vì thế,mỗitrường hợp được xét riêng biệtbởingườithiếtkế. ƒ Vesic (1975) đã đề xuất hệ số an toàn tổng (Fs)trêncơ sở phân loại các công trình, hiểubiếtvề các điềukiện móng, và hậuquả của sự phá hoại, (Bảng 2.3). NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 44 22
23. Bảng 2.3: Hệ số an toàn nhỏ nhất cho thiết kế móng nông (theo Vesic, 1975) Loại Công trình điển Đặctrưng của loạiKhảo sát đất hình Đầy đủ Hạnchế A -Cầu đường sắt Tảitrọng thiết kế lớn nhất 3,0 4,0 - Lò nổ nhà kho có thể xuất hiện thường xuyên -Tường chắn thủy lực Hậu quả phá hoại thảm khốc B-Cầu đường bộ Tảitrọng thiết kế lớn nhất 2,5 3,5 - Nhà công cộng và có thể xuất hiện ngẫu nhiên công nghiệp nhẹ Hậu quả phá hoại nghiêm trọng C-Nhàcăn hộ và công sở Tảitrọng thiết kế lớn nhất 2,0 3,0 không chắc xuất hiện NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 45 Những chú thích về Bảng 1. Đốivới công trình tạmthời, các hệ số này có thể giảm đến75%của các giá trịởtrên. Tuy nhiên, không có trường hợpsử dụng hệ số an toàn thấpdưới2.0. 2. Đốivớicông trình quá cao, nhưống khói và tháp,hoặcsự phá hoại khả năng chịutảitiếntriển nói chung ở bấtcứ khi nào đều gây kinh sợ,thìhệ số này cầntăng lên 20-50%. 3. Xác suấtngậplụtcủa đấtnền và/hoặcdichuyểnlớpphủ hiệntại bằng xói hoặc đào cần đượcxemxétđầy đủ. 4. Thích hợplàkiểmtracả tính ổn định ngắnhạn(kết thúc thi công) và ổn định dài hạn, trừ phi một trong hai điềukiện này rõ ràng ít thuận lợihơn. 5. Phải hiểu rằng tất cả các móng sẽ cũng được phân tích đối với độ lún tổng và độ lệch lún cho phép. Nếu độ lún chi phốithiếtkế,thì phải dùng hệ số an toàn cao hơn. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 46 23
24. Hệ số tải trọng và các hệ số độ bền -hệ số riêng phần - ƒ Meyerhof đãthảoluận (1984) về hệ số an toàn tổng đượcthể hiện trong Bảng 2.4 ở dưới, và sử dụng hệ số tảitrọng và các hệ sốđộ bền (á(các hệ số riêng phần) trong Bảng 2.5 (1.5 ?). Bảng 2.4: Các giá trị hệ số an toàn tổng nhỏ nhất (Meyerhof, 1984) KiểuPhá Hạng mụcHệ số an toàn Fs hoại Cắt Công trình đất (Earthworks) 1,3 - 1,5 Chắn đất (Earth-retaining) công trình, hố đào (structure, excavation) 1,5 - 2 Móng (Foundations) 2 - 3 Thấm Đẩẩy ngược, bùng (Uplift, heave) 1,5 - 2 Độ dốc thoát, đường ống (Exit gradient, piping) 2 - 3 ƒ Giá trị cao hơnápdụng cho các tảitrọng tiêu chuẩnvàđiềukiện sửachữa. Giá trị thấphơnápdụng cho các điềukiệntảitrọng lớn nhấtvàmôitrường xấunhất. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 47 Kết thúc Chương 2 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 48 24