Bài giảng Xây dựng công trình dân dụng trên nền đất yếu - Chương mở đầu - Nguyễn Thành Trung

Nội dung text: Bài giảng Xây dựng công trình dân dụng trên nền đất yếu - Chương mở đầu - Nguyễn Thành Trung

1. ThS. Nguyễn Thành Trung XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ths. Nguyễn Thành Trung Email: thanhtrung.hutech@gmail.com C T T 1 N Đ Y
2. ThS. Nguyễn Thành Trung XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Chương MỞ ĐẦU: Giới thiệu mơn học Chương 1: Những vấn đề chung. Chương 2: Các biện pháp gia cường và cải tạo nền đất yếu. C T Chương 3: Thiết kế mĩng cọc trong đất yếu. T 2 N Đ Y
3. ThS. Nguyễn Thành Trung Hình thức đánh giá và TLTK Giữa kỳ ( quá trình ): 30% - Kiểm tra: 2 lần Cuối kỳ: 70% - Thi tự luận TÀI LIỆU THAM KHẢO - CTTNĐY, Trần Quang Hộ. ĐHBK TpHCM - Bài giảng CTTNĐY, Trần Xuân Thọ. ĐHBK Tp. C T HCM. T 3 N - Bài giảng mơn học. Đ Y
4. ThS. Nguyễn Thành Trung CHƯƠNG 0 GIỚI THIỆU MƠN HỌC C T T 4 N Đ Y
5. ThS. Nguyễn Thành Trung Mơn học này được soạn ra với mong mỏi cung cấp cho các bạn sinh viên những hiểu biết nhất định về đất yếu để từ đĩ cĩ những giải pháp hợp lý trong tính tốn thiết kế nền mĩng cho cơng trình xây dựng dân dụng và cơng nghiệp, đặc biệt là khu vực Tp. Hồ Chí Minh và đồng bằng sơng cửu long. C T T 5 N Đ Y
6. ThS. Nguyễn Thành Trung Chương 1: Những vấn đề chung. Trong chương này cung cấp cho học viên những khái niệm cơ bản về đất yếu và nền đất yếu, sự phân bố của đất yếu ở các miền bắc, trung, nam , đặc biệt là khu vực TP. Hồ Chí Minh và đồng bằng sơng cửu long. Từ những hiểu biết về đặc điểm, tính chất của đất yếu để xác định những nguyên nhân gây hư hỏng cho cơng trình và từ đĩ đưa ra các biện pháp thích hợp để giải quyết vấn đề nền mĩng khi xây dựng trên nền đất yếu. C T T 6 N Đ Y
7. ThS. Nguyễn Thành Trung Chương 2 : Các biện pháp gia cường và cải tạo nền đất yếu. Chương này cung cấp cho học viên những giải pháp để cải thiện đặc tính của nền đất yếu như: đệm cát, cọc cát, nén trước - giếng cát - bấc thấm, cừ tràm, vải lưới địa kĩ thuật, nền đất gia cường với các bộ phận giống cọc. Với mục đích khắc phục nhược điểm của đất yếu là sức chịu tải bé và biến dạng lớn, từ đĩ tăng khả năng chịu tải của nền đất và giảm lún do tải cơng trình gây ra. C T T 7 N Đ Y
8. ThS. Nguyễn Thành Trung Chương 3: Thiết kế mĩng cọc trong nền đất yếu. Chương này cung cấp cho học viên các loại cọc và mĩng cọc, điều kiện áp dụng khi làm việc trên nền đất yếu. Hiểu được đặc tính làm việc của các loại cọc trong nền đất yếu, đặc biệt là hiện tượng ma sát âm xảy ra khi cọc làm việc trong nền đất yếu. Hiện tượng ma sát âm hiểu một cách định tính như sau: đất nền lún nhiều hơn cọc trong quá trình làm việc đồng thời giữa cọc và đất nền từ đĩ dẫn đến 1 lực kéo xuống của đất nền lên cọc làm ảnh hưởng đáng kể đến sức chịu tải cọc, mà ở đây là làm giảm sức chịu tải cọc. Hiện tượng chuyển dịch ngang của cọc do lớp đất yếu gây nên cũng là một vấn đề đáng lưu tâm. Do đặc tính của lớp yếu là biến C T T dạng lớn nên dễ gây ra hiện tượng trượt, chảy đất do chênh áp. 8 N Đ Y
9. ThS. Nguyễn Thành Trung CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG C T T 9 N Đ Y
10. ThS. Nguyễn Thành Trung Thế nào là đất yếu??? SÉT Nhận dạng tại công trường Sức chịu nén một trục, 2 qunc kN/m RẤT MỀM ấn cả nắm tay vào đất dễ dàng 400 10 ấn mạnh ngón cái
11. ThS. Nguyễn Thành Trung CÁT (tin cậy) SÉT (không tin cậy lắm) N (SPT) N (SPT) 50 RẤT CHẶT > 30 RẮN C T T 11 N Đ Y
12. ThS. Nguyễn Thành Trung Dựa vào các chỉ tiêu vật lý: Dung trọng: Hệ số rỗng: Độ ẩm: Dựa vào các chỉ tiêu cơ học: Modun biến dạng: Gĩc ma sát trong: Lực dính C: Dựa vào cường độ nén đơn qu từ thí nghiệm nén đơn. C Đất rất yếu: T T Đất yếu: 12 N Đ Y
13. ThS. Nguyễn Thành Trung Trích từ bài báo của TS Phạm Văn Long C T T 13 N Đ Y
14. Đặc điểm của đất yếu - Đặc điểm và sự phân bố đất yếu ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh - Đặc điểm và sự phân bố đất yếu ở khu vực đồng bằng sơng Cửu Long. - Các loại đất khác cũng khơng thuận lợi cho xây dựng.
15. - Khu vực đất tốt, thuận lợi cho xây dựng: một phần Q1, Q3, một phần Q9, Q10, một phần Q12, Q11, Tân Bình, Gị Vấp, Củ Chi, Thủ Đức. - Khu vực đất yếu, khơng thuận lợi cho việc xây dựng: một phần Q1, Q2, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8 , một phần Q9, Bình Thạnh, Nhà Bè, Bình Chánh, Cần Giờ.
16. Phân bố đất yếu ở ĐBSCL
17. ThS. Nguyễn Thành Trung Các loại đất khác cũng khơng thuận lợi cho xây dựng như sau: - Đất cát mịn bão hịa nước, đất cát rời - Đất hữu cơ và than bùn - Đất lún ướt (lún sụt) - Đất trương nở C T T 20 N Đ Y
18. ThS. Nguyễn Thành Trung C T T 21 N Đ Y
19. ThS. Nguyễn Thành Trung LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU TRONG THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Khi thiết kế các cơng trình trên nền đất yếu, cần phải nắm được các hình thức kết cấu chịu lực phần trên cơng trình cũng như tính nhạy của nĩ đối với độ lún của nền đất. Độ nhạy lún của cơng trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng. Tùy vào độ cứng cơng trình mà phân các loại sau: 1. Loại kết cấu tuyệt đối cứng: Nhà cao tầng, kết cấu hệ khung, ống khĩi, tháp nước Độ cứng lớn, cơng trình khơng bị uốn, chỉ cĩ khả năng bị nghiêng. C T T 22 N Đ Y
20. ThS. Nguyễn Thành Trung 2. Loại kết cấu mềm : Bản đáy mĩng của các bể chứa, cống, những cấu kiện độc lập khớp như cột trên mĩng đơn liên kết tự do với dàn hoặc dầm ngang . Các cơng trình thuộc loại này cĩ thể bị uốn cong cùng cấp với khả năng biến dạng của đất nền, do đĩ khơng gây nên những nội lực phụ trong kết cấu và khơng ảnh hưởng đến việc sử dụng cơng trình. Đặc điểm của loại kết cấu này là cĩ tính nhạy lún kém khi nền đất biến dạng khơng đều. 3. Loại kết cấu cĩ độ cứng giới hạn: Đĩ là các khung siêu tĩnh trên các mĩng đơn, dầm liên nhiều nhịp, vịm khơng khớp Các cơng trình thuộc loại này thường hay gặp trong thực tế. Khi nền đất cĩ biến dạng khơng đều, đồng thời dưới đế mĩng cĩ sự phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu mĩng và kết cấu chịu C T lực sẽ xuất hiện nội lực phụ cục bộ. Nếu kết cấu khơng cĩ khả năng T 23 N tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết diện yếu sẽ cĩ vết nứt. Đ Y
21. ThS. Nguyễn Thành Trung HẬU QUẢ LÚN LỆCH GIỮA CÁC MĨNG A S B AB C T * Lún lệch làm gia tăng nội lực trong khung dẫn đến nứt dầm T 24 N Đ * Độ nghiêng của một móng làm xoay chân cột gia tăng nội lực Y trong khung
22. ThS. Nguyễn Thành Trung TÍNH ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA CÁC MĨNG AB A S B Độ lún lệch giữa hai móng A và B là : S = SA - SB * Độ lún lệch tương đối giữa hai móng A và B là : i = S/AB C T T 25 N Đ Y
23. ThS. Nguyễn Thành Trung MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM ĐỘ LÚN KHƠNG ĐỀU 1. Thay đổi kích thước mĩng và độ sâu chơn mĩng Sử dụng khi nền đất cĩ chiều dày các lớp khác nhau, khơng đồng nhất. Biện pháp này nhằm mục đích làm cho chiều dày vùng chịu nén cũng như áp lực lên lớp đất dưới đế mĩng như nhau. Dùng mĩng băng, mĩng băng giao thoa, mĩng bè, mĩng cọc, đệm cát tùy theo tình hình thực tế của cơng trình . C T T 26 N Đ Y
24. ThS. Nguyễn Thành Trung Khe lún C T T 27 N Đ Y
25. ThS. Nguyễn Thành Trung 2. Bố trí khe lún Bố trí khe lún là một trong những biện pháp rất cĩ hiệu quả khi xây dựng những cơng trình cĩ tải trọng khác nhau trên nền đất cĩ tính nén lớn và tính nén khơng đều. Khe lún phải được bố trí sao cho bảo đảm cho những bộ phận của cơng trình cĩ khả năng làm việc độc lập, cĩ đủ cường độ và độ cứng khi chịu lực, khơng gây ra những vết nứt khi nền đất cĩ biến dạng lớn và biến dạng khơng đều. Vị trí đặt khe lún căn cứ vào sự phân bố các lớp đất dưới đế mĩng và hình thức kết cấu của cơng trình. C T T 28 N Đ Y
26. ThS. Nguyễn Thành Trung C T T 29 N Đ Y
27. ThS. Nguyễn Thành Trung - Chiều rộng khe lún tùy thuộc vào tính chất biến dạng của cơng trình và sự phân bố lớp đất yếu dưới đế mĩng. - Chiều rộng tối thiểu của khe lún cĩ thể tính theo cơng thức sau đây :  = kh(tgp - tgtr) Trong đĩ : h - khoảng cách từ đế mĩng đến độ cao mà ở đĩ xác định khe hở. tgp - độ nghiêng cúa mĩng cơng trình phần bên phải. tgtr - độ nghiêng cúa mĩng cơng trình phần bên trái. Nếu các phần cơng trình nghiêng vào nhau thì tgtr lấy trị âm. k - hệ số kể đến tính khơng đồng nhất của đất nền, k = 1,3 – C 1,5. T T Tuy nhiên, khoảng cách của khe lún trong thực tế thường được lựa30 N Đ chọn trong khoảng từ 2-3cm. Y
28. ThS. Nguyễn Thành Trung Trong nhiều trường hợp, khe lún được kết hợp với khe co dãn. Tuy vậy, khe lún cũng gây nhiều khĩ khăn phức tạp trong xây dựng và sử dụng, tốn kém thêm tường, mĩng ngang, vì vậy chỉ làm khe lún khi thật cần thiết : - Khi đất nền cĩ tính nén lún lớn. - Khi cơng trình cĩ hình dạng phức tạp, tải trọng, chiều cao tầng chênh lệch. - Khi cơng trình quá dài và cĩ khả năng xảy ra lún khơng đều (thơng thường khi cơng trình cĩ chiều dài trên 60m). C T T 31 N Đ Y
29. ThS. Nguyễn Thành Trung 2. Sử dụng hệ giằng mĩng, giằng tường. - Tác dụng : Tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi lún khơng đều. Làm tăng thêm cường độ và độ cứng khơng gian của kết cấu. - Thiết kế giằng mĩng và giằng tường bao gồm các cơng việc : Xác định vị trí của các giằng trong tường và mĩng. Tính tốn lượng cốt thép cần thiết trong giằng. - Vị trí của các giằng phụ thuộc vào tính chất biến dạng của cơng trình (cơng trình cĩ thể bị vồng lên hoặc võng xuống : Bố trí ở phía trên hoặc phía dưới của tường. Giằng tường cĩ thể bố trí ở cao trình ngăn giữa các tầng nhà, lanh tơ cửa sổ C T Để đảm bảo độ cứng khơng gian, giằng nên được bố trí liên T 32 N tục trên suốt các tường hoặc phần mĩng bên dưới để tạo thành Đ khung kín khơng gian. Y