Bài giảng môn học Kết cấu công trình: Gia cố nền

GIA COÁ NEÀN

1. Taïi sao phaûi gia coá neàn?

2. Coù bao nhieâu phöông phaùp gia coá neàn?

4.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG

•Taïi sao phaûi gia coá neàn?

 Khi thieát keá luoân nhaèm taän duïng toái ña khaû naêng gaùnh chòu cuûa ñaát töï nhieân

 Khi neàn ñaát töï nhieân khoâng ñuû khaû naêng gaùnh ñôõ coâng trình, caùc bieän phaùp gia coá ñöôïc söû duïng ñeå taêng cöôøng söùc chòu taûi, nhaát laø giaûm khaû naêng luùn cuûa ñaát neàn

4.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG

•Caùc phöông phaùp gia coá neàn?

 Thay theá lôùp ñaát xaáu baèng ñaát toát (ñeäm vaät lieäu rôøi)

 Taùc ñoäng cô hoïc: ñaàm chaët baèng taï rôi, xe lu, ñaàm rung; gia taûi tröôùc hoaëc huùt chaân khoâng (keát hôïp vôùi thoaùt nöôùc); coïc vaät lieäu rôøi

 Taùc ñoäng hoaù hoïc: troän ñaát vôùi xi maêng, voâi treân maët; coïc hoãn hôïp ñaát – voâi, ñaát – ximaêng, phuït ximaêng hoaëc vöõa ximaêng cao aùp, …

 Ñaát coù coát: taêng cöôøng khaû naêng chòu keùo cuûa ñaát baèng caùc thanh kim loaïi, goã, vaûi, sôïi, löôùi – vaät lieäu ñòa kyõ thuaät

4.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG

4.2. ÑEÄM VAÄT LIEÄU RÔØI

4.2.1. Khaùi nieäm chung

 Duøng ñeå thay theá caùc lôùp ñaát yeáu nhaèm söùc chòu taûi vaø giaûm bieán daïng cuûa coâng trình

 Coù hoaëc khoâng troän theâm vaät lieäu gia cöôøng nhö xi maêng, voâi

 Thöôøng ñöôïc keát hôïp vôùi vaûi ñòa kyõ thuaät khi ñaët ñeäm treân neàn ñaát yeáu nhaèm haïn cheá söï chìm laéng haït vaøo trong ñaát yeáu

 Aùp duïng cho neàn ñöôøng, neàn kho, neàn caùc coâng trình coù taûi troïng khoâng lôùn

4.2. ÑEÄM VAÄT LIEÄU RÔØI

4.2.2. Tính toaùn neàn moùng treân ñeäm vaät lieäu rôøi

 Xem ñeäm nhö neàn ñaát:

Kieåm tra ÖS taïi ñaùy moùng  Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc ñaùy moùng

 Xem ñeäm nhö moùng:

Kieåm tra ÖS taïi ñaùy ñeäm

 Xaùc ñònh chieàu daøy ñeäm

4.2. ÑEÄM VAÄT LIEÄU RÔØI

4.2.2. Tính toaùn neàn moùng treân ñeäm vaät lieäu rôøi

z .

 Taïi ñaùy ñeäm:

 = bt + z  Rtc

Rtc

z = (m1.m2 / ktc).[A.bz.II + B.(Df + hd).’II + D.cII]

z= kogl







F z



F z

tc N o 

 bl 2

vôùi:

4.2. ÑEÄM VAÄT LIEÄU RÔØI

4.2.2. Tính toaùn neàn moùng treân ñeäm vaät lieäu rôøi

bd = b + 2hd tg30o

ld = l + 2hd tg30o

 Kích thöôùc ñaùy ñeäm:

 Phöông phaùp tính naøy cuõng duøng ñeå tính toaùn trong tröôøng hôïp neàn nhieàu lôùp

4.2. ÑEÄM VAÄT LIEÄU RÔØI

4.2.2. Tính toaùn neàn moùng treân ñeäm vaät lieäu rôøi

S = Sd + Sdy  Sgh

 Sau khi thoaû maõn ñieàu kieän veà aùp löïc  kieåm tra veà bieán daïng:

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.1. Khaùi nieäm chung

 Duøng ñeå gia cöôøng caùc loaïi ñaát yeáu khoâng ñuû khaû naêng gaùnh ñôõ coâng trình hoaëc coù ñoä luùn khi chòu taûi. Phuø hôïp vôùi caùc loaïi ñaát coù ñoä chaët trung bình, khoâng quaù yeáu

 Quan nieäm 1: Coïc coù taùc duïng chính laø leøn chaët ñaát, taêng khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa neàn ñaát  taêng Söùc chòu taûi, giaûm ñoä luùn vaø taêng toác ñoä coá keát cuûa neàn

 Quan nieäm 2: Giaûm thieåu aùp löïc taùc duïng leân neàn ñaát yeáu vaø taêng khaû naêng chòu taûi cuûa hoãn hôïp coïc ñaát – vaät lieäu rôøi (coïc chòu löïc)

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.1. Khaùi nieäm chung

S S

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.2. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 1

 Heä soá roãng neùn chaët:

 enc = emax – Dr(emax – emin)

emax; emin – heä soá roãng cuûa caùt ôû traïng thaùi rôøi nhaát vaø chaët

nhaát

Dr – Ñoä chaët töông ñoái cuûa caùt trong coïc caùt (Dr = 0.70.8)

 enc = eo – (0.2 0.3)  0.7

 Vôùi seùt treân MNN, enc coù theå laáy theo ñöôøng cong neùn e – p vôùi p = 1 kG/cm2

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.2. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 1

 Ñöôøng kính coïc caùt : D = 0.4  0.6m

 Khu vöïc caàn neùn chaët: Fnc = 1.4b (l+0.4b)

 S

0.952D

 Khoaûng caùch giöõa caùc coïc caùt:

 e1 o  e e

 Coïc boá trí theo löôùi tam giaùc ñeàu:

 S

0.886D

 e1 o  e e

 Coïc boá trí theo löôùi hình vuoâng:

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.2. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 1

 Sau khi neàn ñaát ñaõ ñöôïc neùn chaët baèng coïc caùt caàn khaûo saùt laïi ñòa chaát ñeå xaùc ñònh caùc ñaëc tröng cuûa ñaát neàn môùi  thieát keá neàn moùng

 Theo kinh nghieäm, sau khi gia coá baèng coïc caùt:

 Söùc chòu taûi cuûa neàn gia coá taêng 2  3 laàn so vôùi neàn töï nhieân

 E cuûa neàn gia coá taêng 2  3 laàn so vôùi neàn töï nhieân

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.3. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 2

 Ñöôøng kính hieäu quaû (aûnh höôûng) cuûa moät coïc, De  Coïc boá trí theo löôùi tam giaùc ñeàu: De = 1.05S  Coïc boá trí theo löôùi hình vuoâng: De = 1.13S

 a s

A s 

 Tyû dieän tích thay theá, as :

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.3. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 2

Ac Ac As

 a s

D S

  

  4 

D S

  

  

S S

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

 n

4.3.3. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 2

s  Heä soá taäp trung öùng suaát:  





c

 A s 

 c 

 A s s   a1

 s

 c

 c



 s

 s



  a)1n(1  n  a)1n(1

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.3. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 2:

 Cô cheá phaù hoaïi cuûa coïc vaät lieäu rôøi:

Coïc daøi – Phaù hoaïi phình

Coïc ngaén – Phaù hoaïi caét

Coïc ngaén – Phaù hoaïi tröôït

s s s

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.3. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 2:





2 

ult





 3

D c

tgc2 tb  btg c 2





 4

 tb 2



arctg

 Khaû naêng chòu taûi giôùi haïn cuûa nhoùm coïc vaø ñaát: Qult



tga s

   tb   u  ca1 s

4.3. COÏC VAÄT LIEÄU RÔØI

4.3.3. Tính toaùn coïc vaät lieäu rôøi theo quan nieäm 2:

 Ñoä luùn cuûa hoãn hôïp ñaát – coïc:



HmS

v

s

c

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.1. Khaùi nieäm chung

 Neàn ñaát yeáu coù bieán daïng lôùn, gaây ra nhöõng hö hoûng cho neàn moùng vaø coâng trình  Duøng bieän phaùp gia taûi taïo ñoä luùn tröôùc cho neàn ñaát roài dôõ taûi ñi vaø xaây döïng coâng trình (khöû bieán daïng dö). Gia taûi tröôùc thöôøng duøng ñaát ñaép, bôm huùt chaân khoâng.

 Vôùi caùc neàn seùt yeáu, toác ñoä coá keát chaäm  ñeå ruùt ngaén thôøi gian coá keát phaûi söû duïng keøm theo caùc thieát bò thoaùt nöôùc ñöùng nhanh nhö: gieáng caùt, baác thaám, ….

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.2. Gia taûi tröôùc

 Taïo ñoä luùn tröôùc cho neàn ñaát  giaûm heä soá roãng vaø ñoä aåm cuûa neàn ñaát  taêng söùc chòu taûi.

 Phaûi xaùc ñònh thôøi gian dôõ taûi ñeå sau khi xaây döïng coâng trình ñoä luùn cuûa neàn ñaát naèm trong giôùi haïn cho pheùp

 Bieän phaùp thi coâng gia taûi tröôùc: ñaát ñaép, bôm huùt chaân khoâng

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.2. Gia taûi tröôùc keát hôïp thoaùt nöôùc ñöùng

 Khi khoâng coù thieát bò thoaùt nöôùc ñöùng, neàn ñaát coù keát thaám theo phöông ñöùng

 Khi coù thieát bò thoaùt nöôùc (gieáng caùt, baác thaám), coá keát thaám 3 chieàu

 

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.2. Gia taûi tröôùc keát hôïp thoaùt nöôùc ñöùng

 Boá trí thieát bò thoaùt nöôùc ñöùng

S S

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.2. Gia taûi tröôùc keát hôïp thoaùt nöôùc ñöùng





 u  t

2  u 2  x

2  u 2  y

2  u 2  z





2 u 2

1 r

 u  r

 u  t

  r

2  u 2  z

   

   

 Phöông trình vi phaân coá keát thaám 3 chieàu:

Thaám xuyeân taâm Thaám ñöùng

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.2. Gia taûi tröôùc keát hôïp thoaùt nöôùc ñöùng

 Ñoä coá keát cuûa neàn (Carillo):

U = 1 – (1 – Ur)(1 – Uz)  Uz – ñoä coá keát theo phöông ñöùng  Ur – ñoä coá keát theo phöông xuyeân taâm veà thieát bò thoaùt nöôùc

4.4. GIA TAÛI TRÖÔÙC KEÁT HÔÏP THOAÙT NÖÔÙC

4.4.2. Gia taûi tröôùc keát hôïp thoaùt nöôùc ñöùng

4.5. COÏC ÑAÁT VOÂI, COÏC ÑAÁT XI MAÊNG

 Troän tröïc tieáp ñaát yeáu vôùi voâi soáng hoaëc vôùi ximaêng hoaëc vöõa ximaêng baèng caùc löôõi khoan, taïo thaønh coïc hoãn hôïp ñaát voâi, ñaát ximaêng laø moät phöông phaùp raát höõu hieäu ñeå gia cöôøng neàn ñaát

 Coïc hoãn hôïp ñaát voâi, ñaát ximaêng coù söùc chòu taûi vaø ñoä cöùng taêng raát nhieàu laàn so vôùi ñaát töï nhieân

 Voâi, ximaêng ninh keát seõ toaû nhieät laøm maát nöôùc xung quanh laøm cho tính chaát xaây döïng cuûa ñaát xung quanh coïc taêng leân

 Thích hôïp vôùi caùc neàn ñaát yeáu coù heä soá thaám nhoû khoâng aùp duïng ñöôïc coïc vaät lieäu rôøi