Bài giảng Nền móng - ĐH Quang Trung

Chia sẻ: Cuahapbia | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nền móng gồm 4 chương, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về nền móng; Móng nông; Móng cọc; Xử lý và gia cố nền. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nền móng - ĐH Quang Trung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUANG TRUNG KHOA XÂY DỰNG ------ BÀI GIẢNG MÔN GIẢNG DẠY: NỀN MÓNG Giảng viên: Lê Thành Tâm Bộ môn: Kêt cấu Khoa: Xây dựng Bình Định, thaùng 12 năm 2016.
NỀN MÓNG – Chương 1 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN MÓNG 1. KHÁI NIỆM CHUNG NỀN MÓNG  Khái niệm về nền móng: Mặt nền công trình  Móng: là bộ phận chịu lực liên kết với kết cấu bên trên của công trình, Móng tiếp nhận trực tiếp toàn bộ tải trọng công trình truyền xuống và phân bố NỀN: Khu vực đất đều trên nền đất. trực tiếp gánh đỡ móng Có hai loại móng: móng sâu và móng nông Hình 1.1: Sơ đồ nền - móng  Nền: là khu vực đất đá nằm ngay sát đáy móng, trực tiếp gánh đỡ tải trọng của công trình truyền xuống. Có 2 loại nền: Nền tự nhiên và nền nhân tạo.  Các trạng thái giới hạn:  Trạng thái giới hạn I (TTGH I): TTGH I là trạng thái giới hạn về độ bền (độ an toàn). Tính toán theo TTGH này đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại khi chịu tải trọng  Trạng thái giới hạn II (TTGH II):TTGH II là trạng thái giới hạn mà tại đó kết cấu công trình không bị phá hoại nhưng có biến dạng lớn làm cho kết cấu công trình trở nên không bình thường ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng  Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán:  Tải trọng tiêu chuẩn: là tải trọng lớn nhất nhưng không làm hư hỏng và không ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường khi sử dụng  Tải trọng tính toán: là tải trọng có xét tới khả năng có thể xảy ra sự khác nhau giữa tải trọng thực và tải trọng tiêu chuẩn về phía không có lợi cho sự làm việc của công trình. Tải trọng tính toán bằng tích số giữa tải trọng tiêu chuẩn và hệ số vượt tải. 1
NỀN MÓNG – Chương 1  Hệ số vượt tải: là hệ số dùng đẻ xét tới sự sai khác có thể xảy ra của trị số tải trọng Khi tính toán nền theo TTGH II thì lấy các tải trọng tiêu chuẩn. Khi tính toán nền theo TTGH I thì lấy các tải trọng tính toán. 2. SỨC CHỊU TẢI ĐẤT NỀN  Sức chịu tải theo TTGH I: Theo Terzaghi, sức chịu tải cực hạn được tính theo công thức sau: Đối với móng hình chữ nhật: qu  0.5 bN  cNc  qNq Đối với móng hình vuông: qu  0.4 bN  1.3cNc  qNq Đối với móng tròn: qu  0.3 bN  1.3cNc  qNq Nc , Nq , N : tra bảng 1.1  : trọng lượng riêng đất nền dưới đáy móng. q   '.D f : áp lực hông ở cao trình đáy móng (  ' là trọng lượng riêng của đất nền trên đáy móng, Df là chiều sâu chôn móng). b : bề rộng móng (hình chữ nhật) hoặc đường kính móng. c : lực dính đất nền dưới đáy móng Với đất ít chặt hay dẻo mềm, thay thông số chống cắt bằng c*   2 3 c; tg*   2 3 tg  Sức chịu tải đất nền theo TTGH II (TCVN 9362:2012): R m1m2 ktc  Ab  BD f  ' Dc  m1 , m2 : hệ số điều kiện làm việc đất nền và hệ số điều kiện làm việc công trình (tra bảng 1.2) ktc : hệ số độ tin cậy, ktc  1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm, ktc  1.1 khi các đặc trưng tính toán lấy từ các bảng thống kê. A, B, D : hệ số sức chịu tải (tra bảng 1.3) 2
NỀN MÓNG – Chương 1 Bảng 1.1. Giá trị hệ số sức chịu tải Nc , Nq , N y  Nc Nq N  Nc Nq N 0 5.70 1.00 0.00 21 18.92 8.26 5.31 1 6.00 1.10 0.09 22 20.27 9.19 5.67 2 6.30 1.22 0.17 23 21.75 10.23 6.05 3 6.62 1.35 0.26 24 23.36 11.40 6.45 4 6.97 1.49 0.34 25 25.13 12.72 9.70 5 7.34 1.64 0.49 26 27.09 14.21 10.32 6 7.73 1.81 0.60 27 29.24 15.90 10.98 7 8.15 2.00 0.70 28 31.61 17.81 11.67 8 8.60 2.21 0.80 29 34.24 19.98 12.40 9 9.09 2.44 0.91 30 37.16 22.46 19.73 10 9.60 2.69 1.25 31 40.41 25.28 20.96 11 10.16 2.98 1.39 32 44.04 28.52 22.28 12 10.76 3.29 1.53 33 48.09 32.23 23.68 13 11.41 3.63 1.67 34 52.64 36.50 25.18 14 12.11 4.02 1.82 35 57.75 41.44 42.43 15 12.86 4.45 2.54 36 63.53 47.16 45.15 16 13.68 4.92 2.74 37 70.07 53.80 48.06 17 14.56 5.45 2.96 38 77.50 61.55 51.20 18 15.52 6.04 3.18 39 85.97 70.61 54.57 19 16.56 6.70 3.41 40 95.66 81.27 100.39 20 17.69 7.44 4.97 41 106.81 93.85 107.16 Bảng 1.2. Giá trị hệ số điều kiện làm việc Loại đất m1 m2 L/H  4 L/H ≤ 15 Đất hòn lớn lấp đầy cát 1.4 1.2 1.4 Các loại cát (trừ cát mịn và bụi) Cát mịn - Khô và ít ẩm 1.2 1.1 1.3 - Bão hòa nước 1.1 1.1 1.3 Cát bụi - Khô và ít ẩm 1.2 1.1 1.2 - Bão hòa nước 1.1 1.0 1.2 Đất hòn lớn lấp đầy sét 1.2 1.0 1.1 Các loại đất có độ sệt B>0.5 1.1 1.0 1.0 L- chiều dài công trình, H- chiều cao công trình 3
NỀN MÓNG – Chương 1 Bảng 1.3. Giá trị hệ số A,B,D Góc ma Góc ma sát trong A B D sát trong A B D   0 0.00 1.00 3.14 24 0.72 3.87 6.45 2 0.03 1.12 3.32 26 0.84 4.37 6.90 4 0.06 1.25 3.51 28 0.98 4.93 7.40 6 0.10 1.39 3.71 30 1.15 5.59 7.95 8 0.14 1.55 3.93 32 1.34 6.35 8.55 10 0.18 1.73 4.17 34 1.55 7.21 9.21 12 0.23 1.94 4.42 36 1.81 8.25 9.98 14 0.26 2.17 4.69 38 2.11 9.44 10.80 16 0.29 2.43 5.00 40 2.46 10.84 11.73 18 0.43 2.72 5.13 42 2.87 12.50 12.77 20 0.51 3.06 5.66 44 3.37 14.48 13.96 22 0.61 3.44 6.04 45 3.66 15.64 14.64 3. BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT  Biến dạng nền đất tính theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố: Hình 1.2: Tính lún bằng phương pháp cộng lún Chia nền đất dưới đáy móng thành các lớp mỏng có chiều dày h   0.4  0.6  b e1  e2 Độ lún của mỗi lớp đất: S  h 1  e1 4
NỀN MÓNG – Chương 1 e1 : hệ số rỗng của đất nền ( e  Vr Vs ) khi chỉ có ứng suất bản thân ( p1 ) tác dụng tại giữa lớp đất đang xét. p1   bt   i hi e2 : hệ số rỗng của đất nền khi đặt tải trọng công trình ( p2 ) tại giữa lớp đất đang xét p2  p1   z    z  pgl .K 0   N tc  pgl  p   ' D f    tb D f   ' D f tc  F  N tc      tb   ' D f  F K0 : hệ số tính đến sự thay đổi theo độ sâu của áp lực đất nền (tra bảng 1.4) Tính đến khi ứng suất do tải trọng ngoài rất nhỏ so với ứng suất bản thân đất nền:  bt  5 z đối với đất tốt E  5MPa  bt  10 z đối với đất yếu E  5MPa Độ lún tổng cộng: S   Si Hình 2: Quan hệ e-p xác định từ thí nghiệm nén một trục không nở hông  Dựa vào modun biến dạng  Độ lún nền đất được tính như sau: S   zh E  2 2    1   : hệ số xét đến nở hông của đất  1   5
NỀN MÓNG – Chương 1 Chú ý: Mặt phân chia các lớp đất tự nhiên nên trùng với mặt phân chia các lớp phân tố. Nếu đất nền nằm dưới mực nước ngầm, trọng lượng riêng đất nền tính bằng trọng lượng riêng đẩy nổi:  '   sat   nuoc Bảng 1.4. Hệ số K0 dưới trục tâm tải phân bố đều diện chữ nhật l/b Móng z/b 1 1.5 2 3 4 5 6 10 băng 0.0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.1 0.994 0.996 0.997 0.997 0.997 0.997 0.997 0.997 0.997 0.2 0.960 0.973 0.976 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.3 0.892 0.924 0.932 0.936 0.936 0.937 0.937 0.937 0.937 0.4 0.800 0.854 0.870 0.878 0.880 0.881 0.881 0.881 0.881 0.5 0.701 0.775 0.800 0.814 0.817 0.818 0.818 0.818 0.818 0.6 0.606 0.694 0.727 0.748 0.753 0.754 0.755 0.755 0.755 0.7 0.522 0.616 0.658 0.685 0.692 0.694 0.695 0.696 0.696 0.8 0.449 0.546 0.593 0.627 0.636 0.639 0.640 0.642 0.642 0.9 0.388 0.483 0.534 0.574 0.585 0.590 0.591 0.593 0.593 1.0 0.336 0.428 0.481 0.525 0.540 0.545 0.547 0.550 0.550 1.1 0.293 0.380 0.434 0.482 0.499 0.506 0.508 0.511 0.513 1.2 0.257 0.339 0.392 0.443 0.462 0.470 0.473 0.477 0.477 1.3 0.226 0.303 0.355 0.408 0.429 0.438 0.442 0.446 0.449 1.4 0.201 0.272 0.322 0.377 0.400 0.410 0.414 0.419 0.420 1.5 0.179 0.245 0.293 0.348 0.373 0.384 0.389 0.395 0.397 1.6 0.160 0.221 0.267 0.322 0.348 0.360 0.366 0.373 0.374 1.7 0.144 0.201 0.245 0.299 0.326 0.339 0.346 0.353 0.356 1.8 0.131 0.183 0.224 0.278 0.305 0.319 0.327 0.335 0.337 1.9 0.119 0.167 0.206 0.184 0.287 0.301 0.309 0.318 0.322 2.0 0.108 0.153 0.190 0.169 0.269 0.285 0.293 0.303 0.306 2.2 0.091 0.130 0.163 0.144 0.239 0.255 0.265 0.277 0.280 2.4 0.077 0.111 0.141 0.124 0.213 0.230 0.240 0.254 0.258 2.6 0.067 0.096 0.123 0.107 0.191 0.208 0.219 0.235 0.239 2.8 0.058 0.084 0.108 0.094 0.172 0.189 0.200 0.217 0.224 3.0 0.051 0.074 0.095 0.083 0.155 0.172 0.184 0.202 0.208 3.2 0.045 0.066 0.085 0.074 0.141 0.158 0.169 0.189 0.196 3.4 0.040 0.059 0.076 0.066 0.128 0.145 0.156 0.177 0.184 3.6 0.036 0.053 0.068 0.059 0.117 0.133 0.145 0.166 0.174 3.8 0.032 0.047 0.062 0.053 0.107 0.123 0.134 0.156 0.165 4.0 0.029 0.043 0.056 0.048 0.098 0.113 0.125 0.147 0.157 4.5 0.023 0.034 0.045 0.039 0.081 0.094 0.105 0.128 0.140 6
NỀN MÓNG – Chương 1 4. BÀI TẬP Bài 1: Xác định độ lún ổn định một móng đơn như hình vẽ 1. Biết tải trọng đáy N tc móng p  tc   tb D f  14.93  N / cm 2  F Kết quả thí nghiệm nén một trục không nở hông của đất nền như sau: Lớp đất số 1:  w  17.4  kN / m3  Lớp đất số 2:  w  19.2  kN / m3  Lực nén P Lực nén P e e (kN/m2) (kN/m2) 0 0.828 0 0.983 100 0.76 100 0.91 200 0.71 200 0.85 300 0.69 300 0.83 400 0.68 400 0.82 1,6m 14,93N/cm2 4,0m 1,6m Lôùp 1 1,6m Lôùp 2 Hình 1 Bài 2: Một móng đơn hình chữ nhật có kích thước 2x2.5m, độ sâu chôn móng 2m, trên nền đất có các thông số sau: trọng lượng riêng trên mực nước ngầm (MNN)  t  18  kN / m3  , trọng lượng riêng dưới MNN  sat  19  kN / m3  , góc ma sát trong của đất   160 , lực dính c  12  kN / m 2  . Biết trọng lượng riêng của nước  n  10  kN / m3  7
NỀN MÓNG – Chương 1 Xác định sức chịu tải theo TTGH I và sức chiu tải theo TTGH II của đất nền dưới đáy móng trong các trường hợp sau: a. MNN ở độ sâu 1m b. MNN ở độ sâu 2m c. MNN ở độ sâu 3m. 8
NỀN MÓNG – Chương 2 CHƯƠNG 2: MÓNG NÔNG 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÓNG NÔNG Mặt nền công trình  Định nghĩa: Móng nông được định nghĩa như phần Móng mở rộng của đáy công trình, tiếp nhận tải trọng NỀN: Khu vực đất công trình và truyền vào đất nền trực tiếp gánh đỡ  Phân loại móng: móng  Theo hình dạng Móng đơn lệch tâm nhỏ Hình 2.1: Móng nông Móng đơn lệch tâm lớn (móng chân vịt) Móng phối hợp Móng băng một phương, hai phương Móng bè  Theo cách thi công: Móng lắp ghép Móng thi công tại chỗ  Theo vật liệu: Móng gạch, móng đá hộc Móng BTCT  Theo độ cứng Móng cứng: có độ lún đồng đều trên toàn móng Móng mềm: có độ lún không đồng đều. 9
NỀN MÓNG – Chương 2 2. THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN CHỊU TẢI ĐÚNG TÂM  Chọn chiều sâu chôn móng: Độ sâu chôn móng đủ sâu hơn lớp đất bề mặt chịu ảnh hưởng phong hóa thời tiết. Ít ảnh hưởng đến móng công trình lân cận. Đặt trên lớp đất đủ chịu lực, Hình 2.2. Móng đơn chịu tải đúng tâm không đặt trên rễ cây, đường ống dẫn.  Xác định kích thước đáy móng: Kích thước đáy móng (bxb) thỏa mãn các điều kiện sau:  Điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng p tc  R tc  tc N tc  p  F   tb D f   tc m1m2 R  k  Ab  BD f  ' Dc   tc   22kN / m3  tb   Điều kiện cường độ đất nền dưới đáy móng p tt  qa  tt N tt  p  F   tb D f   qu 0.5 2bN  cN c  qN q qa     FS   FS   FS   2  3    Kiểm tra biến dạng đất nền: Kiểm tra điều kiện biến dạng lún từng móng: S   Si   S  Điều kiện lún lệch giữa các móng 10
NỀN MÓNG – Chương 2 S i  i  L i  ,  S  quy định tại TCVN 9362:2012, với công trình BTCT thông thường  S   8cm;i   0.002  Xác định chiều cao móng: Chiều cao móng xác định từ điều kiện xuyên thủng: Pxt  Pcx   Pxt  pnet b   bc  2h0   tt 2 2   Pcx  0.75Rbt  4  bc  h0   h0  tt Hình 2.3. Sơ đồ xác định chiều cao móng  p tt  N ; h  h  a  net F 0  Tính toán và bố trí thép M I I M I I Fs   Rs h0 0.9 Rs h0 1 tt pnet  b  bc  .b 2 M I I  8 Hình 2.4. Sơ đồ tính thép 3. móng THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN CHỊU TẢI LỆCH TÂM đơn đúng tâm NHỎ Hình 2.5. Móng đơn chịu tải lệch tâm 11
NỀN MÓNG – Chương 2  Xác định kích thước đáy móng (bxl):  Điều kiện ổn định:  tc N tc  ptb  F   tb D f  pmax tc  1.2 R tc   tc  tc 6 M mtc  ptb  R ;  pmax min  ptb  tc tc  tc  b.l 2  pmin  0  M mtc  M tc  H tc .h    Điều kiện cường độ: qu tt pmax  qa   FS   tt N tt 6 M mtt  pmax    tb D f   F b.l 2  M m  M  H .h tt tt tt  FS  2  3     Điều kiện an toàn trượt: Hình 2.6. Điều kiện an toàn trượt móng đơn chịu tải lệch tâm 12
NỀN MÓNG – Chương 2 FStruot  F chong truot   FS  F gay truot truot   Fchong _ truot  Fms  Ea   Fgay _ truot  H x  E p tt   Fms   tan   c   b  l  tt   p tt  N   D  tb F tb f  FS  truot   2  3  Kiểm tra biến dạng nền: Kiểm tra điều kiện biến dạng lún từng móng: S   Si   S  Điều kiện lún lệch giữa các móng S i  i  L  Xác định chiều cao móng (h): Chiều cao móng xác định từ điều kiện xuyên thủng: Hình 2.7. Điều kiện xuyên thủng móng đơn chịu tải lệch tâm 13
NỀN MÓNG – Chương 2 Pxt  Pcx  p1(tt net )  pmax( tt net ) l  hc  2h0  Pxt  b  2 2  Pcx  0.75 Rbt  bc  h0  h0   tt l  hc  2ho  p1( net )  pmin( net )   pmax ( net )  pmin( net )   tt tt tt  2l  tt N tt 6M m tt  pmax  net   F  b.l 2  min  Tính toán và bố trí thép:  Theo phương chịu moment: M I I M I I Fs1   Rs h0 0.9 Rs h0   M I  I  1 24  2 p tt max( net )  p tt 2( net )   l  hc  2 b   p tt  p   l  hc  pmax  pmin   2 net  max  net  2l Hình 2.8. Sơ đồ tính thép móng đơn chịu tải lệch tâm  Theo phương còn lại: M II  II M II  II Fs 2   Rs h0 0.9 Rs h0 1 tt ptb ( net )  b  bc  .l 2 M I I  8 14
NỀN MÓNG – Chương 2 4. THIẾT KẾ MÓNG CHÂN VỊT  L  hc  M m  M  H .h  N    2  Hình 2.6. Sơ đồ tính toán móng chân vịt 5. THIẾT KẾ MÓNG PHỐI HỢP Hình 2.7. Sơ đồ tính toán móng phối hợp 15
NỀN MÓNG – Chương 2 N1l3 x ; e  0.5 L   l2  x  N1  N 2 M m  M 1  M 2   N1  N 2  e   H1  H 2  h l1 p1  pmin   pmax  pmin  L l l p2  pmin  1 3  pmax  pmin  L 1 1 M 1  b.l12  2 pmin  p1  ; M 2  b.l22  2 pmax  p2  6 6 1 M  M2 M 1 2  b.l32  p1  p2   1 16 2 6. THIẾT KẾ MÓNG BĂNG DƯỚI CỘT Hình 2.8. Sơ đồ móng băng  Xác định kích thước đáy móng (B):  Điều kiện ổn định:  pmax tc  1.2 R tc  tc  N tc  ptb    tb D f  tc  F  ptb  R tc ;   tc  p tc 6 M tc  pmin  0  max min  ptb  B.L2 tc M  M 1  M 2  ...  M n    H1  H 2  ...  H n  h   N1d1  N 2d 2  ...  N nd n  N  N 1  N2  ...  Nn  Điều kiện cường độ: qu tt pmax  qa   FS  p tt  N tt   tb D f  6 M tt max F B.L2 16
NỀN MÓNG – Chương 2  Kiểm tra độ lún tâm móng: S   Si   S   Xác định chiều cao bản móng (hb): Điều kiện xuyên thủng (xét riêng cho từng chân cột): Pxt  Pcx  Pxt  p tt .S xt  li 1  li   Pcx  0.75  Rbt   hb 0  tt Ni ;  2  p  hb 0  hb  a  0.5  li 1  li  B  Tính nội lực và bố trí cốt thép: Hình 2.9. Cấu tạo cốt thép móng băng  Thép số 4: Hình 2.10. Sơ đồ tính toán thép số 4 M M Fs   Rs h0 0.9 Rs h0 1 tt pmax( net )  B  bd   1m 2 M 8 pmax( net )  tt  N tt 6 M tt  F B.L2  Thép số 1,2,3: 17
NỀN MÓNG – Chương 2 Sử dụng sơ đồ nền Winkler, xem móng làm việc trên nền đàn hồi. Đất nền được tương đồng với một hệ vô số các lò xo đàn hồi, hằng số đàn hồi của hệ các lò xo được gọi là hệ số phản lực nền k. p gl .B. k 0.5  S  là khoảng cách giữa các lò xo. Hình 2.11. Lực cắt trong dầm móng băng Hình 2.12. Moment trong dầm móng băng Sử dụng phần mềm SAP2000 mô hình và tính nội lực trong móng Qmax  thép số 3; Mmax  thép số 2; Mmin  thép số 1  Thép số 5: thép cấu tạo. 18
NỀN MÓNG – Chương 2 7. THIẾT KẾ MÓNG BÈ y A B C Hình 2.13. Móng bè L dưới cột x F E D B  Xác định tổng hợp lực các cột: N  N1  N 2  ...  N n  Xác định áp lực đáy móng tại các điểm A,B,C,D: N M .x M .y p  y  x B L Iy Ix I x  BL3 / 12 : moment quán tính trục x I y  LB3 /12 : moment quán tính trục y M x  N .ey : moment quanh trục x do lực dọc gây nên M y  N .ex : moment quanh trục y do lực dọc gây nên N1 x1  N 2 x2  ...  N n xn B ex   : độ lệch tâm theo phương x N 2 N1 y1  N 2 y2  ...  N n yn L ey   : độ lệch tâm theo phương y N 2  So sánh áp lực chân cột với sức chịu tải đất nền theo 2 trạng thái giới hạn  Xác định độ lún tại tâm móng: S   S   Chia móng bè thành từng dải theo 2 phương x và y. Tính kết cấu cho từng dải với giả thuyết phản lực nền phân bố tuyển tính. 19