Bài giảng Nền móng: Chương 4 - Nguyễn Hữu Thái

Nền Móng<br /> g<br /> Chương IV: Xây dựng công trình<br /> trên nền đất yếu<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> §4.1 Khái niệm về đất yếu và nền đất yếu<br /> I.<br /> <br /> Khái niệm về đất yếu<br /> - Đất yếu gồm các loại đất sét mềm bão hoà nước; các loại cát hạt nhỏ, mịn; than bùn;<br /> các trầm tích bị mùn hoá v. v... chúng rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng<br /> thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng (kém).<br /> - Đất yếu nói chung có các đặc điểm sau:<br /> . Hầu như hoàn toàn bão hoà nước, có hệ số rỗng (ε) lớn thường > 1,0.<br /> . Khả năng chịu lực vào khoảng 50 - 100 kN/m2.<br /> . Tính nén lún mạnh, hệ số nén lún (a) lớn; môđun biến dạng nhỏ (E ≤ 5000kN/m2)<br /> trị số sức kháng cắt không đáng kể.<br /> <br /> II.<br /> <br /> Khái niệm về nền đất yếu<br /> - Nền đất yếu là phạm vi đất nền gồm các lớp đất yếu có khả năng chịu lực kém, nằm<br /> ở bên dưới móng công trình và chịu tác động của tải trọng công trình truyền xuống.<br /> Xét về mặt cấu trúc tầng đất nền này có thể được hợp thành là do một hoặc nhiều lớp<br /> trúc,<br /> đất yếu xen kẽ nhau hoặc xen giữa các lớp đất khác có khả năng chịu lực tốt hơn.<br /> - Khi tính toán nền công trình theo trạng thái giới hạn, nếu không thoả mãn các yêu<br /> cầu về cường độ và biến dạng mà vội vàng coi nền là yếu và tiến hành Xử lý nền thì<br /> nhiều khi gây tốn kém không cần thiết (đặc biệt đ/với công trình lớn). Cần phải áp<br /> dụng toàn diện các biện pháp xử lý đối với kết cấu phần trên, kết cấu móng và đối với<br /> nền.<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1<br /> <br /> - Trong đa số trường hợp, chỉ sau khi đã thay đổi kết cấu phần trên, đã mở rộng hợp<br /> lý diện tích đáy móng mà những điều kiện cần đảm bảo khi thiết kế (về cường độ, biến<br /> dạng) không đạt mới cần phải xử lý nền. Nền cần phải xử lý gọi là “nền đất yếu”.<br /> - Khái niệm về nền đất yếu phải hiểu một cách tương đối trong một hoàn cảnh và điều<br /> kiện xây dựng cụ thể nhất định. Việc làm sáng tỏ khái niệm này có ý nghĩa kinh tế<br /> và kỹ thuật trong việc lựa chọn phương án hợp lý nhất.<br /> - Các biện pháp xử lý:<br /> . Các biện pháp về kết cấu công trình.<br /> . Các biện pháp về móng<br /> . Các biện pháp xử lý nền.<br /> . Các biện pháp thi công để xử lý nền.<br /> <br /> §4.2 Các biện pháp về kết cấu công trình<br /> + Nguyên nhân xử lý:<br /> Kết cấu công trình có thể bị phá hỏng toàn bộ hay từng bộ phận do:<br /> - Các điều kiện về biến dạng không được thoả mãn (S >[Sgh], ∆S >[∆Sgh]… )<br /> - Áp lực tác dụng lên mặt nền quá lớn (Ntt > Rgh)<br /> + Mục đích xử lý:<br /> - Giảm tải trọng tác dụng lên móng → Làm giảm trị số VT<br /> - Tăng khả năng chịu lực của kết cấu. → Làm tăng trị số VP<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 3<br /> <br /> + Các biện pháp kết cấu công trình:<br /> - Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ.<br /> - Làm tăng độ mềm của công trình.<br /> - Làm tăng cường độ cho kết cấu công trình<br /> <br /> I. Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ<br /> - Mục đích của biện pháp này là làm giảm trọng lượng của kết cấu công trình. Do đó giảm<br /> nền.<br /> áp suất tác dụng lên mặt nền<br /> - Có thể bố trí vật liệu và kết cấu nhẹ ở những bộ phận công trình một cách hợp lý, sẽ<br /> giảm độ lệch tâm của tải trọng, → ∆S giảm.<br /> - Đối với những công trình không chịu tác dụng của lực ngang lớn thì việc giảm trọng<br /> lượng kết cấu công trình sẽ không ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của công trình.<br /> Đối với những công trình thường xuyên chịu tác dụng của lực đẩy ngang lớn<br /> thì khi giảm trọng lượng của công trình cần có những biện pháp khác để đảm<br /> bảo tính ổn định về trượt.<br /> <br /> II. Làm tăng độ mềm của công trình<br /> - Mục đích: Khi nền móng lún không đều sẽ phát sinh ư/s phụ tại các liên kết của kết cấu<br /> công trình, có thể phá hỏng kết cấu. Làm tăng độ mềm của công trình (kể cả móng) sẽ khử<br /> được các ứng suất phụ.<br /> -Biện pháp: Có hai biện pháp:<br /> + Biện pháp khe lún.<br /> + Dùng kết cấu tĩnh định.<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 4<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1- Biện pháp dùng khe lún<br /> - Tại những chỗ có chiều dầy lớp đất thay đổi đột biến và tính nén của đất nền khác<br /> nhau lớn (Hình 1), tại chỗ có thay đổi lớn về chiều cao công trình hoặc chênh lệch lớn<br /> về tải trọng (Hình 2), tại vị trí có sự thay đổi về bố trí mặt bằng công trình (Hình 3)<br /> <br /> P1<br /> <br /> P2<br /> <br /> δ = 3-5cm<br /> <br /> -Yêu cầu:<br /> + Cần hạn chế số lượng khe lún trong một công trình, vì mặc dù tác dụng kỹ<br /> thuật tốt nhưng tốn kém, thêm nhiều vật liệu xây dựng (phải làm thêm các tường<br /> ngăn ngang, dọc tại chỗ bố trí khe lún, làm khớp nối v.v...), và quản lý khó khăn<br /> nhất là trong các công trình thuỷ lợi.<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> + Các khớp nối bố trí ở các khe lún phải mềm<br /> mại và chịu được độ chênh lún giữa hai bộ phận ở<br /> hai bên khe lún do đó phải tính toán kiểm tra khớp<br /> nối.<br /> -Khớp nối là tấm đồng Ω: Thường dùng cho<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 5<br /> <br /> khớp nối là tấm đồng Ω<br /> <br /> công trình thuỷ lợi<br /> <br /> -Khớp nối bằng chất dẻo polime: Rộng 18cm;<br /> p<br /> g<br /> p<br /> ộ g<br /> dầy 0,4cm; mấu nhô 0,4cm; phần uốn cong rộng<br /> 2,5cm. (Theo Sản phẩm của Phòng kết cấu –Viên<br /> NCKHTL-HN)<br /> <br /> khớp nối bằng chất dẻo<br /> polime<br /> <br /> + Chiều rộng khe lún phải tính toán vừa đủ để<br /> cho các bộ phận đã được tách ra không tựa sát<br /> bên nhau (làm nứt nẻ công trình) khi chúng bị lún<br /> không đều hoặc bị nghiêng. Chiều rộng tối thiểu<br /> khe lún được xác định theo công thức:<br /> <br /> δ = k h ( tgθp - tgθtr )<br /> k.h.(<br /> (4.1)<br /> (4 1)<br /> h: chiều cao khe lún<br /> θp, θtr: góc nghiêng của phần công trình ở bên<br /> phải và trái khe lún<br /> k: hệ số an toàn xét đến tính không đồng nhất<br /> của đất nền, có<br /> thể lấy k = 1,3 - 1,5<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> δ = 3-5cm<br /> <br /> Dùng khe lún để phân<br /> tách công trình<br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 6<br /> <br /> 3<br /> <br /> 2- Biện pháp kết cấu tĩnh định<br /> - Thay các liên kết cứng giữa các bộ phận của công trình bằng liên kết khớp hoặc liên<br /> kết tựa cũng có tác dụng làm tăng độ mềm của công trình và khử được ứng suất phụ<br /> thêm phát sinh khi công trình bị biến dạng lệch.<br /> - Việc thay các liên kết cứng bằng các liên kết mềm (khớp, tựa) làm cho công trình có<br /> tính chất tĩnh định nên phần nào làm nó nặng nề thêm và kém phần mỹ thuật. Do đó<br /> cần hết sức giảm bớt khớp nối mềm trong công trình<br /> trình.<br /> - Tốt nhất là dự tính được các yếu tố biến dạng của công trình rồi từ đó tính toán nội<br /> lực trong kết cấu siêu tĩnh của các bộ phận công trình.<br /> <br /> ∆S=SA-SB<br /> <br /> SA<br /> <br /> A<br /> <br /> B<br /> <br /> SB<br /> <br /> L<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 7<br /> <br /> 3- Tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình<br /> * Mục đích, Yêu cầu:<br /> - Làm tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình để các bộ phận của nó đủ sức<br /> chịu thêm các ứng lực sinh ra do công trình bị lún không đều là một phương hướng chủ<br /> động tích cực khi thiết kế công trình theo trạng thái giới hạn có xét đến tác dụng tương<br /> hỗ giữa ba bộ phận của một công trình.<br /> - Không được làm ảnh hưởng nhiều đến độ mềm của công trình<br /> * Biện pháp:<br /> - Trong các công trình dân dụng và công nghiệp người ta sử dụng các giằng bê tông cốt<br /> thép (giằng tường, giằng móng), (xem Hình)<br /> - Các giằng có tác dụng tăng cường khả năng chịu<br /> ứng suất kéo phát sinh khi tường chịu uốn mà không<br /> ảnh hưởng đến độ mềm của công trình.<br /> <br /> Giằng bê tông<br /> cốt thép<br /> <br /> - Tính toán kết cấu giằng gia cường theo p/pháp dầm<br /> trên ề đàn hồi. Trong thiết kế th ờ<br /> t ê nền đà hồi T<br /> thường lấ cốt thé<br /> lấy ốt thép<br /> cấu tạo là 5 - 15 cm2.<br /> - Có thể dùng biện pháp gia cố cục bộ để tăng cường<br /> độ chống cắt cục bộ của tường hay của bộ phận công<br /> trình bằng cách đặt giằng hoặc đặt thêm cốt thép tại<br /> những nơi dự đoán có phát sinh ứng lực cắt lớn.<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> Giằng cốt thép<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 8<br /> <br /> 4<br /> <br /> §4.3 Các biện pháp về móng<br /> - Thay đổi chiều sâu chôn móng.<br /> - Thay đổi kích thước đáy móng.<br /> - Thay đổi loại móng và độ cứng móng.<br /> <br /> I.<br /> <br /> Thay đổi chiều sâu chôn móng<br /> - Cơ sở của phương pháp:<br /> + Công thức tính sức chịu tải và cường độ tiêu chuẩn của nền có dạng chung là:<br /> <br /> pgh = Aγ.b + Bq + Dc<br /> <br /> A, B, D:<br /> γ, c:<br /> b:<br /> q:<br /> <br /> các hệ số phụ thuộc góc ma sát trong ϕ của đất.<br /> trọng lượng riêng và lực dính đơn vị của đất.<br /> chiều rộng móng.<br /> tải trọng bên móng.<br /> <br /> Như vậy, khi tăng độ sâu đặt<br /> móng hm , tức là tăng (q = γ hm) thì<br /> γ.h ),<br /> khả năng chịu tải của nền (pgh) được<br /> tăng lên.<br /> + Mặt khác, nền nói chung có độ<br /> chặt tăng theo chiều sâu, nên khi hm<br /> tăng là đã đặt móng tại lớp đất tốt<br /> hơn, do đó độ lún S giảm.<br /> <br /> pgh<br /> q= γ.hm<br /> <br /> hm<br /> o<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 9<br /> <br /> - Xét các trường hợp thực tế:<br /> * Trường hợp cao trình đặt móng thiết kế không thay đổi: Do nhiều điều kiện khống<br /> chế, móng thường phải đặt tại một cao trình thiết kế nhất định.<br /> . Bảo đảm được cao trình đặt móng thiết kế (tức là bảo đảm cao trình của các bộ<br /> phận công trình) là một vấn đề rất quan trọng và khó khăn, nhất là đối với nền đất yếu.<br /> . Để giảm bớt độ chênh lệch giữa cao trình đặt móng thiết kế với cao trình đáy<br /> g<br /> ộ<br /> ệ g<br /> ặ<br /> g<br /> y<br /> móng sau khi lún ổn định thì thường phải nâng cao trình đặt móng thiết kế lên một trị<br /> số dự phòng, tính gần đúng theo công thức:<br /> <br /> Sdp = ½ ( S + Stc )<br /> <br /> (4.2)<br /> Sdp - độ nâng thêm của cao trình dự<br /> phòng.<br /> S - độ lún ổn định do tính toán.<br /> Stc - độ lún xảy ra khi thi công.<br /> <br /> . Đối với các công trình dân dụng công<br /> nghiệp xây trên nền đất loại sét có thể lấy:<br /> Sdp = 0,7S<br /> <br /> TK<br /> <br /> hm<br /> <br /> Sdp<br /> <br /> (4.3)<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 10<br /> <br /> 5<br /> <br />