intTypePromotion=3

Giáo trình Kỹ thuật nền móng

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

0
57
lượt xem
28
download

Giáo trình Kỹ thuật nền móng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật nền móng có kết cấu gồm 3 chương. Nội dung giáo trình trình bày khái niệm về nền móng, tính toán và thiết kế móng nông, tính toán và thiết kế móng cọc. Đây là giáo trình dành cho sinh viên nghề xây dựng, thủy lợi và những ai quan tâm đến kỹ thuật nền móng. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật nền móng

  1. UBND TỈNH NAM ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH -----------o0o----------- GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT NỀN MÓNG Nam Định , tháng năm 20
  2. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 1 Chöông 1: KHAÙI NIEÄM VEÀ NEÀN MOÙNG. I. VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN VEÀ NEÀN MOÙNG Neàn moùng laø phaàn coâng trình laøm vieäc chung vôùi lôùp ñaát beân döôùi tröïc tieáp gaùnh ñôõ taûi troïng beân treân truyeàn xuoáng. Coâng vieäc tính toaùn neàn moùng laø nhaèm choïn ñöôïc moät loaïi neàn moùn g coâng trình ñaûm baûo caùc ñieàu kieän sau: 1-Coâng trình phaûi tuyeät ñoái an toaøn. 2-Khaû thi nhaát cho coâng trình. 3-Giaù thaønh reû nhaát. 1. Phaân loaïi moùng: 1-Moùng noâng laø phaàn môû roäng cuûa chaân coät hoaëc ñaùy coâng trình nhaèm coù ñöôïc moät dieän tích tieáp xuùc thích hôïp ñeå ñaát neàn coù theå gaùnh chòu ñöôïc aùp löïc ñaùy moùng, loaïi moùng naøy khoâng xeùt löïc ma saùt xung quanh thaønh moùng vôùi ñaát khi tính toaùn khaû naêng gaùnh ñôõ cuûa ñaát. Moùng noâng thöôøng ñöôïc chia thaønh moùng ñôn chòu taûi ñuùng taâm, moùng ñôn chòu taûi leäch taâm lôùn (moùng chaân vòt), moùng phoái hôïp (moùng keùp), moùng baêng, moùng beø. 2-Moùng saâu khi ñoä saâu choân moùng lôùn hôn chieàu saâu tôùi haïn Dc, töø ñoä saâu naøy söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn khoâng taêng tuyeán tính theo chieàu saâu nöõa maø ñaït giaù trò khoâng ñoåi, vaø thaønh phaàn ma saùt giöõa ñaát vôùi thaønh moùng ñöôïc xeùt ñeán trong söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn, goàm caùc loaïi moùng truï, moùng coïc, moùng barrette.
  3. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 2 Moùng truï goàm caùc coät lôùn choân saâu gaùnh ñôõ caùc coâng trình caàu, caûng, giaøn khoan ngoaøi bieån,…. Moùng coïc laø moät loaïi moùng saâu, thay vì ñöôïc caáu taïo thaønh moät truï to, ngöôøi ta caáu taïo thaønh nhieàu thanh coù kích thöôùc beù hôn truï. Bao goàm: Coïc goã, coïc theùp, coïc beâ toâng, coïc beâ toâng coát theùp (ñuùc saün, khoan nhoài),… 3-Moùng nöûa saâu khi ñoä saâu choân moùng nhoû hôn chieàu saâu tôùi haïn Dc, nhöng khoâng phaûi laø moùng noâng nhö: moùng coïc ngaén, moùng truï ngaén vaø phaàn lôùn moùng caisson. 2. Phaân loaïi neàn: 1-Neàn töï nhieân laø neàn goàm caùc lôùp ñaát coù keát caáu töï nhieân, naèm ngay saùt beân döôùi moùng, chòu ñöïng tröïc tieáp taûi troïng coâng trình do moùng truyeàn sang. 2-Neàn nhaân taïo: khi caùc lôùp ñaát ngay saùt beân döôùi moùng khoâng ñuû khaû naêng chòu löïc vôùi keát caáu töï nhieân (thöôøng gaëp laø seùt, aù seùt, aù caùt traïng thaùi deûo nhaõo, nhaõo, buøn, caùt xoáp (rôøi), 0,2 kG/cm2  Rtc  0,8 kG/cm2), caàn phaûi aùp duïng caùc bieän phaùp nhaèm naâng cao khaû naêng chòu löïc cuûa noù nhö: a) Caûi taïo keát caáu cuûa khung haït ñaát nhaèm gia taêng söùc chòu taûi vaø giaûm ñoä bieán daïng luùn cuûa neàn ñaát: * Ñeäm vaät lieäu rôøi nhö ñeäm caùt, ñeäm ñaù, thay theá phaàn ñaát yeáu ngay saùt döôùi ñaùy moùng ñeå neàn coù theå chòu ñöôïc taûi coâng trình. * Gia taûi tröôùc laø bieän phaùp caûi taïo khaû naêng chòu taûi cuûa neàn ñaát yeáu, nhaèm giaûm heä soá roãng baèng caùch taùc ñoäng taûi ngoaøi treân maët neàn ñaát. * Gia taûi tröôùc phoái hôïp vôùi bieän phaùp taêng toác ñoä thoaùt nöôùc baèng caùc thieát bò thoaùt nöôùc nhö gieáng caùt hoaëc baác thaám nhaèm ruùt ngaén thôøi gian giaûm theå tích loã roãng ñoái vôùi ñaát yeáu coù ñoä thaám nöôùc keùm. * Coïc vaät lieäu rôøi nhö: coïc caùt, coïc ñaù nhaèm laøm giaûm heä soá roãng cuûa khung haït ñaát caùt rôøi coù ñoä thaám nöôùc toát hoaëc thay theá ñaát yeáu baèng caùc coät vaät lieäu rôøi coù ñaëc tính toát hôn ñaát neàn töï nhieân, nhaèm taêng khaû naêng choáng caét doïc caùc maët coù khaû naêng bò tröôït. * Coïc ñaát troän voâi hoaëc troän xi maêng, moät soá loaïi thieát bò khoan ñaëc bieät cho pheùp troän ñaát yeáu vôùi voâi hoaëc xi maêng hình thaønh caùc coïc ñaát troän voâi vaø ñaát troän xi maêng nhaèm chòu nhöõng taûi troïng töông ñoái beù nhö neàn kho, ñöôøng qua ñaát yeáu. * Phöông phaùp ñieän thaám nhaèm giaûm heä soá roãng cuûa neàn ñaát baèng caùch huùt nöôùc ra khoûi caùc gieáng laø cöïc aâm cuûa moät heä thoáng löôùi caùc thanh ñieän cöïc aâm – döông cuûa doøng ñieän moät chieàu ñöôïc ñoùng vaøo lôùp ñaát caàn caûi taïo. * Phuït vöõa xi maêng hoaëc vaät lieäu lieân keát vaøo vuøng neàn chòu löïc ñeå taêng löïc dính giöõa caùc haït ñaát vaø giaûm theå tích cuûa caùc loã roãng. b) Taêng cöôøng caùc vaät lieäu chòu keùo cho neàn ñaát coøn ñöôïc goïi laø ñaát coù coát nhö:
  4. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 3 * Sôïi hoaëc vaûi ñòa kyõ thuaät, ñöôïc traûi moät hoaëc nhieàu lôùp trong neàn caùc coâng trình ñaát ñaép hoaëc trong caùc lôùp ñeäm vaät lieäu rôøi ñeå taêng cöôøng khaû naêng chòu keùo vaø giaûm ñoä luùn cuûa ñaát neàn. * Thanh hoaëc væ ñòa kyõ thuaät, ñöôïc traûi töø 3 ñeán 5 lôùp döôùi caùc moùng baêng chòu taûi troïng lôùn hoaëc caùc maùi doác cao, nhaèm taêng khaû naêng chòu löïc vaø giaûm ñoä luùn moät caùch ñaùng keå cho ñaát neàn. * Thanh neo thöôøng ñöôïc duøng ñeå giöõ oån ñònh caùc töôøng chaén hoaëc vaùch taàng haàm. II. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ LUÙN CUÛA MOÙNG: Toång ñoä luùn cuûa moùng coâng trình töø luùc khôûi coâng ñeán suoát quaù trình söû duïng coâng trình coù theå goàm: - Ñoä luùn do haï möïc nöôùc ngaàm ñeå chuaån bò thi coâng ñaøo hoá moùng - Ñoä nôû do ñaøo hoá moùng - Ñoä luùn do thi coâng moùng vaø coâng trình - Ñoä nôû do daâng möïc nöôùc ngaàm trôû laïi khi ngöøng bôm haï möïc nöôùc ngaàm - Ñoä luùn do ñaøn hoài cuûa neàn ñaát - Ñoä luùn do coá keát sô caáp cuûa neàn ñaát döôùi taûi toaøn boä coâng trình - Ñoä luùn do neùn thöù caáp cuûa neàn ñaát döôùi taûi toaøn boä coâng trình. Khi thieát keá neàn moùng coâng trình, caàn phaûi tính toång ñoä luùn vaø vaän toác cuûa noù. Vôùi neàn ñaát bieán daïng ñöôïc, ñoä luùn cuûa moùng thöôøng ñöôïc tính baèng vôùi bieán daïng ñöùng cuûa neàn ñaát, noù goàm ba thaønh phaàn S=Si+Sc+Ss Trong ñoù Si – ñoä luùn töùc thôøi do tính ñaøn hoài cuûa neàn ñaát Sc – ñoä luùn coá keát cuûa vuøng neàn tröïc tieáp gaùnh ñôõ moùng, noù phuï thuoäc theo thôøi gian thoâng qua ñaëc tính thoaùt nöôùc cuûa ñaát neàn Ss – ñoä luùn thöù caáp do ñaëc tính töø bieán cuûa ñaát neàn, noù phuï thuoäc theo thôøi gian sau khi ñaõ luùn coá keát. 1. Ñoä luùn coá keát cuûa neàn ñaát theo phöông phaùp toång phaân toá vôùi ñöôøng quan heä e-’: Noäi dung phöông phaùp bao goàm caùc böôùc sau: - Kieåm tra aùp löïc ñaùy moùng ñuû nhoû ñeå khoâng gaây vuøng bieán daïng deûo quaù lôùn trong neàn, sao cho toaøn neàn öùng xöû nhö vaät theå ñaøn hoài. p tc  R tc  R II - Tính aùp löïc gaây luùn chính laø ñoä gia taêng öùng suaát taïi ñaùy moùng do taûi coâng trình beân treân truyeàn xuoáng, aùp löïc naøy cuøng tính chaát nhö söùc chòu taûi roøng. p gl   gl,  p   ' D f
  5. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 4 Df 0 1 p1i =  gli bti 2 p2i =p1i+ gli Hgl Lôù p thöù i 3 4 bt 5 gl 5 1 Chieàu daøy vuøng neùn luùn laø baùn kính khoâng gian bieán daïng tuyeán tính ñöôïc tính töø ñaùy moùng noâng hoaëc ñaùy khoái moùng quy öôùc döôùi moùng coïc ñeán chieàu saâu z maø ôû ñoù, thoûa ñieàu kieän:  ' gl ( z )  0,2 ' bt ( z ) - ñoái vôùi ñaát neàn coù module bieán daïng E  5Mpa  ' gl ( z )  0,1 ' bt ( z ) - ñoái vôùi ñaát neàn coù module bieán daïng E  5Mpa - Chia vuøng neùn luùn thaønh nhieàu lôùp nhoû, moãi lôùp phaân toá coù beà daøy nhoû hôn 0,4 beà roäng moùng. Neáu vuøng neùn luùn goàm nhieàu lôùp ñaát khaùc nhau, maët phaân chia caùc lôùp ñaát phaûi laø maët phaân chia caùc lôùp phaân toá. - Tính öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân ôû giöõa lôùp phaân toá ñaát thöù i, p1i = ’bt(i), töø öùng suaát naøy ta suy ra heä soá roãng e1i cuûa phaân toá ñaát ôû traïng thaùi ban ñaàu, khi chöa gaùnh chòu coâng trình, nhôø vaøo ñöôøng cong (e-p) cuõng chính laø ñöôøng (e-’) cuûa thí nghieäm neùn eùp khoâng nôû hoâng hay thí nghieäm neùn coá keát. - Tính vaø veõ ñöôøng öùng suaát do taûi troïng ngoaøi z(i) doïc theo truïc muoán tính ñoä luùn, thöôøng laø taâm dieän chòu taûi. Töø toång öùng suaát p2i = ’bt(z) + z(i) taùc ñoäng taïi giöõa lôùp phaân toá thöù i vaø ñöôøng cong neùn eùp (e-p) seõ suy ra heä soá roãng e2i cuûa phaân toá ñaát thöù i.
  6. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 5 Aùp duïng coâng thöùc tính bieán daïng ñöùng cuûa lôùp ñaát thöù i: e  e 2i s i  1i hi (1.1) 1  e1i - Ñoä luùn cuûa moùng laø toång caùc ñoä bieán daïng ñöùng cuûa caùc phaân toá. n n e  e2 i S   s i   1i hi (1.2) i 1 i 1 1  e 1i Töø ñònh nghóa heä soá neùn luùn töông ñoái ao vaø module bieán daïng E, coâng thöùc tính luùn treân seõ coù theâm hai daïng sau n n e  e2 i p 2 i  p1i n S   s i   1i hi   a oi p i hi (1.3) i 1 i 1 1  e p 2 i  p1i i 1 1i n i S  p i hi (1.4) Ei i 1 Neáu neàn ñoàng nhaát vaø chaáp nhaän giaû thieát caùc heä soá neùn töông ñoái aoi, heä soá i vaø module bieán daïng Ei khoâng ñoåi theo chieàu saâu. Hai coâng thöùc ñoä luùn treân seõ trôû thaønh n n S   s i  a o  p i hi (1.5) i 1 i 1  n S  p h i i (1.6) E i 1 Löu yù: ÖÙng suaát do troïng löôïng baûn thaân cuûa moïi loaïi ñaát naèm beân döôùi möïc nöôùc ngaàm ñeàu ñöôïc tính vôùi troïng löôïng theå tích ñôn vò ñaåy noåi   w  '   sat   w hoaëc  '  s 1 e 2. Ñoä luùn tính theo ñöôøng quan heä e-log’: Ñoä luùn do ñaát neàn coá keát khi chòu söï gia taêng öùng suaát do taûi troïng coâng trình, phuï thuoäc vaøo thoâng soá thôøi gian vaø noù chæ xaûy ra vôùi neàn ñaát baõo hoøa nöôùc coù heä soá thaám beù. Ñoä luùn cuûa moùng do coá keát cuûa cuûa lôùp ñaát dính ñöôïc tính nhö sau - Vôùi ñaát coá keát thöôøng: C p  p S c  c H o log o (1.7) 1  eo po - Vôùi ñaát coá keát tröôùc naëng coù aùp löïc taùc ñoäng giöõa lôùp ñaát laø po+p
  7. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 6 p – öùng suaát thaúng ñöùng gia taêng do taûi troïng coâng trình gaây ra ôû giöõa lôùp ñaát seùt p – ÖÙng suaát coá keát tröôùc eo – heä soá roãng ban ñaàu cuûa lôùp seùt (öùng vôùi thôøi ñieåm tröôùc khi xaây döïng coâng trình) Cc – chæ soá neùn; Cs – chæ soá nôû. Ho – beà daøy lôùp ñaát seùt ban ñaàu tröôùc khi xaây coâng trình Tính ñoä luùn theo ñöôøng e-logp coù theå tính theo phöông phaùp toång phaân toá, töông töï nhö phöông phaùp döïa theo ñöôøng e-p. Ci p  p i S H oi log oi (1.10) 1  eoi poi III. VAÁN ÑEÀ SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN: Khi thieát keá neàn moùng coâng trình, vieäc xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa neàn ñaát laø raát phöùc taïp vaø noù aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï an toaøn cuûa coâng trình. Coù nhieàu phöông phaùp öôùc löôïng söùc chòu taûi cuûa neàn ñaát döôùi moùng noâng nhö: phöông phaùp döïa treân giaû thieát maët tröôït beân döôùi ñaùy moùng laø maët gaûy phaúng, phöông phaùp caân baèng giôùi haïn ñieåm trong phaïm vi neàn ñaát ngay saùt döôùi ñaùy moùng, phöông phaùp haïn cheá vuøng phaùt trieån bieán daïng deûo. Maët khaùc, cuõng coù theå phaân chia caùc phöông phaùp tính toaùn söùc chòu taûi cuûa neàn ñaát thaønh hai nhoùm: Söùc chòu taûi töùc thôøi vôùi caùc ñaëc tröng choáng caét khoâng thoùat nöôùc cu vaø u vaø söùc chòu taûi vôùi caùc ñaëc tröng choáng caét coù thoaùt nöôùc c’ vaø ’ töông öùng vôùi neàn ñaát ñaõ luùn oån ñònh do coá keát thaám. 1. Phöông phaùp tính döïa treân möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn Noäi dung chöùng minh cuûa phöông phaùp nhaèm haïn cheá vuøng bieán daïng deûo trong phaïm vi neàn döôùi ñaùy moùng noâng sao cho neàn ñaát coøn öùng xöû nhö moät vaät lieäu ñaøn hoài ñeå coù theå öùng duïng caùc keát quaû lyù thuyeát ñaøn hoài vaøo tính toaùn caùc öùng suaát trong neàn. Chieàu saâu lôùn nhaát Zmax cuûa vuøng bieán daïng deûo döôùi moùng coù daïng p  D f  sin 2  H Z max   D f    2   , vôùi H = c.cotg   sin    p  D f    H Hoaëc Z max   D f   cot g        2    p z max   z max  D f  c cot g   D f (1.11) cot g    2 Trong ñoù 2 - goùc nhìn töø ñieåm khaûo saùt veà hai bieân moùng. Coâng thöùc ñöôïc söû duïng trong caùc quy phaïm xaây döïng 45-78 cuûaVieät Nam
  8. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 7 Khi tính toaùn söùc chòu taûi cuûa neàn theo traïng thaùi giôùi haïn veà bieán daïng, ñeå ñoä luùn cuûa moùng coù sai soá nhoû, neàn ñaát phaûi coøn hoaït ñoäng nhö vaät lieäu bieán daïng ñaøn hoài, vì caùch xaùc ñònh caùc öùng suaát trong tính luùn ñeàu döïa vaøo lyù thuyeát Boussinesq. Söùc chòu taûi cuûa neàn ñöôïc choïn töông öùng vôùi vuøng bieán daïng deûo phaùt trieån töø ñaùy moùng ñeán ñoä saâu Zmax = b/4.   b  p b     D f  c cot g   D f  4 cot g      z max  4 2 R  pZ max b / 4  Ab 2  BD f  1  Dc (1.12) Trong ñoù: 0,25 A  cot g    2  B  1  cot g    2  cot g D  cot g    2 1 Df Zmax=b/4 2, c,  b Caùc heä soá A, B, D phuï thuoäc goùc ma saùt trong  cuûa neàn ñöôïc laäp thaønh baûng ñeå tieän cho vieäc tính toaùn.
  9. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 8 Baûng 1.1: Giaù trò heä soá söùc chòu taûi A, B, D A B D 0 0 1 3.1416 2 0.0290 1.1159 3.3196 4 0.0614 1.2454 3.5100 6 0.0976 1.3903 3.7139 8 0.1382 1.5527 3.9326 10 0.1837 1.7349 4.1677 12 0.2349 1.9397 4.4208 14 0.2926 2.1703 4.6940 16 0.3577 2.4307 4.9894 18 0.4313 2.7252 5.3095 20 0.5148 3.0590 5.6572 22 0.6097 3.4386 6.0358 24 0.7178 3.8713 6.4491 26 0.8415 4.3661 6.9016 28 0.9834 4.9337 7.3983 30 1.1468 5.5872 7.9453 32 1.3356 6.3424 8.5497 34 1.5547 7.2188 9.2197 36 1.8101 8.2402 9.9654 38 2.1092 9.4367 10.7985 40 2.4614 10.8454 11.7333 42 2.8784 12.5137 12.7873 Trong ñoù: b – chieàu roäng (caïnh nhoû) cuûa ñaùy moùng; Df – ñoä saâu ñaët moùng, keå töø maët ñaát töï nhieân hoaëc maët ñaát quy hoaïch; ñoâi khi ñöôïc kyù hieäu laø h. 1 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát naèm treân möùc ñaùy moùng; 2 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; c – löïc dính ñôn vò cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; Trong QPXD 45-70, coâng thöùc naøy ñöôïc giôùi thieäu döôùi daïng söùc chòu taûi tieâu chuaån cuûa ñaát neàn coù daïng R tc  m( Ab 2  BD f  1  Dc) (1.13) Caùc ñaëc tröng ñaát neàn trong Rtc laø caùc ñaëc tröng tieâu chuaån goàm tc, ctc vaø tc. Trong QPXD 45-78, söùc chòu taûi tieâu chuaån ñöôïc xeùt theâm ñieàu kieän laøm vieäc
  10. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 9 ñoàng thôøi giöõa neàn vaø coâng trình vaø ñöôïc goïi laø söùc chòu taûi tính toaùn theo traïng thaùi giôùi haïn thöù hai RII cuûa ñaát neàn. mm RII  1 2 ( Ab II  BD f  ' II  Dc II ) (1.14) k tc Trong ñoùm – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc m = 0,6 khi neàn laø caùt boät döôùi möïc nöôùc ngaàm m = 0,8 khi neàn laø caùt mòn döôùi möïc nöôùc ngaàm m = 1 vôùi caùc tröôøng hôïp khaùc. m1, m2 – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa neàn ñaát vaø cuûa coâng trình trong söï töông taùc vôùi neàn, tra baûng. ktc – heä soá ñoä tin caäy, choïn tuøy theo phöông phaùp xaùc ñònh caùc chæ tieâu cô lyù tính toaùn cuûa ñaát, laáy baèng: 1 – khi caùc chæ tieâu xaùc ñònh theo keát quaû thí nghieäm tröïc tieáp caùc maãu ñaát; 1,1 – khi caùc chæ tieâu xaùc ñònh moät caùch giaùn tieáp (khoâng thí nghieäm tröïc tieáp) maø duøng caùc baûn cho saün treân cô sôû thoáng keâ. Baûng 1.2 Giaù trò caùc heä soá ñieàu kieän laøm vieäc. m2 Tyû leä kích thöôùc coâng trình Loaïi ñaát m1 4 1,5 Ñaát hoøn lôùn laáp ñaày caùt 1,4 1,2 1,4 Caùc loaïi caùt (tröø caùt mòn vaø caùt buïi) Caùt mòn - Khoâ vaø ít aåm 1,2 1,1 1,3 - Baõo hoøa nöôùc 1,1 1,1 1,3 Caùt buïi - Khoâ vaø ít aåm 1,2 1,1 1,2 - Baõo hoøa nöôùc 1,1 1,0 1,2 Ñaát hoøn lôùn laáp ñaày seùt Caùc loaïi coù ñoä seät B>0,5 1,1 1,0 1,0 2. Phöông phaùp tính döïa treân giaû thuyeát caân baèng giôùi haïn ñieåm: Taûi troïng giôùi haïn cuûa moät moùng noâng ñöôïc xaùc ñònh döôùi taùc ñoäng ñoàng thôøi cuûa ba traïng thaùi: - Söùc khaùng ôû traïng thaùi rôøi cuûa ñaát neàn naèm döôùi coát ñeá moùng. - Hoaït ñoäng cuûa ñaát neàn naèm treân coát ñaùy moùng. - Hoaït ñoäng cuûa thaønh phaàn löïc dính keát cuûa ñaát. Coâng thöùc toång quaùt coù daïng: pu  qu  0,5. 2 .b.N    1 .D.N q  c.N c (1.15) Trong ñoù:
  11. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 10 - Thaønh phaàn ñaàu (0,5.2.b.N) goïi laø thaønh toá beà maët, tyû leä vôùi beà roäng moùng b. - Thaønh phaàn thöù hai (1.D.Nq) goïi laø thaønh toá ñoä saâu. - Thaønh phaàn thöù ba (c.Nc) goïi laø thaønh toá dính keát. Vôùi 1 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát naèm treân möùc ñaùy moùng; 2 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; c – löïc dính ñôn vò cuûa ñaát ôû ñaùy moùng; N, Nc, Nq – Caùc heä soá söùc chòu taûi, chæ phuï thuoäc vaøo , vaø caùc giaù trò cuûa chuùng ñöôïc laáy theo lôøi giaûi cuûa caùc nhaø nghieân cöùu nhö Terzaghi, Meyerhof, Caquot-Kerisel, Sokolovski, Berezantsev. 3. Coâng thöùc söùc chòu taûi coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa daïng moùng, chieàu saâu choân moùng vaø ñoä nghieâng cuûa taûi taùc ñoäng Coâng thöùc söùc chòu taûi ñaát neàn döôùi moùng noâng coù daïng: qu  cN c Fcs Fcd Fci  qN q Fqs Fqd Fqi  0,5bN  Fs Fd Fi (1.16) 4. Söùc chòu taûi roøng theo caùc thí nghieäm hieän tröôøng: 1-Theo thí nghieäm xuyeân ñoäng chuaån SPT: Theo Meyerhof (1956), ñeà nghò coâng thöùc thöïc nghieäm öôùc löôïng söùc chòu taûi öùng vôùi ñoä luùn s=2,54cm b1,22m => qa(net) = 11,98N (kN/m2) b>1,22m => qa(net) = 7,99N[(3,28b+1)/3,28b]2 (kN/m2) Vôùi: N – soá buùa cuûa thí nghieäm SPT vaø b laø beà roäng moùng (m) Theo Bowles (1977) ñeà nghò coâng thöùc hieäu chænh coù daïng: b1,22m => qa(net) = 19,16NFd(S/25,4) (kN/m2) b>1,22m => qa(net) =11,98N[(3,28b+1)/3,28b]2Fd(S/25,4) (kN/m 2) Trong ñoù: S – ñoä luùn tính baèng mm. Fd=1+0,33(Df/b)1,33 – Heä soá aûnh höôûng ñoä saâu choân moùng. 2-Theo thí nghieäm xuyeân tónh CPT Theo Meyerhof, coâng thöùc thöïc nghieäm xaùc ñònh söùc chòu taûi öùng vôùi ñoä luùn s=2,54cm, nhö sau: b1,22m => qa(net) = qc/15 b>1,22m => qa(net) = qc/25[(3,28b+1)/3,28b]2 Vôùi: qc – löïc khaùng muõi trong thí nghieäm noùn xuyeân tónh. 3-Theo thí nghieäm baøn neùn hieän tröôøng: - Söùc chòu taûi töùc thôøi cuûa moät moùng noâng treân neàn ñaát seùt coá keát thöôøng coù theå suy ra tröïc tieáp töø keát quaû cuûa thí nghieäm neùn nhö sau: qu(m) = qu(b) Vôùi qu(m) – söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa moùng. qu(b) - söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa baøn neùn. - Söùc chòu taûi cuûa moät moùng noâng treân neàn ñaát caùt ñöôïc tính: qu(m) = qu(b)(bm/bb) Vôùi bm – beà roäng moùng; bb – beà roäng baøn neùn.
  12. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 11 - Ñoä luùn cuûa moùng vôùi cuøng caáp aùp löïc taùc ñoäng qo theo keát quaû thí nghieäm baøn neùn coù theå tính nhö sau: * Vôùi ñaát dính: b Sm  Sb m bb * Vôùi ñaát rôøi: 2 2 b   3,28bb  1  S m  S b  m     bb   3, 28bm  1  IV. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TÍNH NEÀN MOÙNG: Coù nhieàu phöông phaùp tính toaùn neàn moùng coâng trình nhöng töïu trung coù hai nhoùm cô baûn: - Nhoùm 1: Tính toaùn oån ñònh ñaát neàn nhaèm choáng tröôït hoaëc laät coâng trình. - Nhoùm 2: Haïn cheá ñoä luùn vaø ñoä luùn leäch cuûa moùng nhaèm ñaûm baûo cho coâng trình luoân vaän haønh toát. Trong ñoù coù theå chia phöông phaùp tính hieän haønh thaønh. 1. Tính toaùn neàn theo traïng thaùi öùng suaát cho pheùp Phöông phaùp naøy döïa treân vieäc tính toaùn söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa ñaát neàn theo coâng thöùc Terzaghi hoaëc caùc hieäu chænh sau ñoù. Haàu heát ñeàu tính theo phöông phaùp toång öùng suaát vaø caùc ñaëc tröng choáng caét cuûa thí nghieäm caét tröïc tieáp hoaëc söùc choáng caét khoâng thoaùt nöôùc cu suy ra töø thí nghieäm neùn moät truïc. Söùc chòu taûi cho pheùp ñöôïc ñònh nghóa baèng vôùi söùc chòu taûi cöïc haïn chia cho heä soá an toaøn FS, ñöôïc laáy töø 2 ñeán 3. P 0,5. 2 .b.N    1 .D.N q  c.N c p  ult  FS FS 2. Tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn veà bieán daïng (traïng thaùi II): Ñieàu kieän caàn: - Vôùi moùng chòu taûi ñuùng taâm: p  R tc  m( Ab 2  BD f  1  Dc) theo QPXD 45-70 m1 m2 p  RII  ( Ab II  Bh * II  DcII   *II ho ) theo QPXD 45-78 k tc - Vôùi moùng chòu taûi ñöùng leäch taâm, ngoaøi ñieàu kieän treân coøn caàn coù pmin0, khi caùc moùng deå laät ñieàu kieän naøy trôû thaønh pmin/pmax0,25 vaø pmax1,2Rtc hoaëc RIIx1,2 Ñieàu kieän ñuû: SSgh SSgh iigh trong ñoù S vaø Sgh – ñoä luùn vaø ñoä luùn giôùi haïn.
  13. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 12 S vaø Sgh - ñoä luùn leäch vaø ñoä luùn leäch giôùi haïn. i vaø igh – goùc xoay vaø goùc xoay giôùi haïn. 3. Tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn veà cöôøng ñoä (traïng thaùi I): Noäi dung phöông phaùp goàm khoáng cheá khaû naêng tröôït, laät cuûa moùng vaø khoâng cho neàn bò phaù hoaïi caét. Thöôøng aùp duïng ñoái vôùi ñaát neàn cöùng hoaëc ñaù, hoaëc coâng trình chòu taûi ngang laø chuû yeáu. F M k t  ct  ct  k cp  Fgt M gt M k l  cl  k cp  M gl p gh qult Hoaëc p tt   k FS Trong ñoù: kt – heä soá an toaøn choáng tröôït; kl – heä soá an toaøn choáng laät; kcp – heä soá an toaøn cho pheùp; qult, pgh – söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa neàn ñaát. Caùc heä soá an toaøn k hoaëc FS cho pheùp tuøy vaøo quy ñònh cuûa caùc quy phaïm xaây döïng vaø loaïi coâng trình. V. CAÙC LOAÏI TAÛI TROÏNG VAØ TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG: 1. Caùc loaïi taûi troïng: Taûi troïng thöôøng xuyeân laø taûi troïng taùc ñoäng lieân tuïc khi thi coâng vaø suoát quaù trình söû duïng coâng trình nhö troïng löôïng baûn thaân, aùp löïc ñaát, aùp löïc nöôùc,… Taûi troïng taïm thôøi a. Taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn chæ xuaát hieän trong töøng giai ñoïan thi coâng hoaëc trong quaù trình söû duïng nhö: taûi troïng gioù, taûi troïng do soùng,… b. Taûi troïng taïm thôøi daøi haïn taùc ñoäng trong moät thôøi gian töông ñoái daøi khi thi coâng hoaëc trong quaù trình söû duïng coâng trình nhö: troïng löôïng caùc duïng cuï vaø thieát bò tónh, taûi taùc ñoäng leân maùi coâng trình,… c. Taûi troïng ñaëc bieät xuaát hieän trong nhöõng tröôøng hôïp thaät ñaëc bieät nhö taûi do ñoäng ñaát, do saäp ñoå moät boä phaän coâng trình,… Maët khaùc, taûi coù theå xem nhö töû troïng (dead load) laø caùc loaïi taûi coá ñònh vaø hoaït taûi (live load) laø caùc taûi coù theå dòch chuyeån. 2. Toå hôïp taûi troïng: a. Toå hôïp chính, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi daøi haïn, vaø moät taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn (taûi ngaén haïn naøy coù aûnh höôûng nhieàu ñeán tröôøng öùng suaát trong neàn thöôøng ñöôïc choïn laø taûi troïng gioù) b. Toå hôïp phuï, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi daøi haïn, vaø ít nhaát laø hai taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn c. Toå hôïp ñaëc bieät, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi daøi haïn, vaø moät soá taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn vaø moät taûi ñaëc bieät (thöôøng ñöôïc choïn laø taûi ñoäng ñaát trong vuøng coù ñoäng ñaát)
  14. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 13 Ngoaøi ra taûi troïng coøn ñöôïc phaân thaønh taûi tieâu chuaån vaø taûi tính toaùn. Taûi troïng tieâu chuaån laø taûi troïng maø coù theå kieåm soùat ñöôïc giaù trò cuûa noù trong ñieàu kieän thi coâng hoaëc söû duïng coâng trình bình thöôøng. Ñoä sai leäch (lôùn hoaëc beù) cuûa taûi troïng veà phía baát lôïi cho coâng trình so vôùi taûi tieâu chuaån, do bieán ñoäng cuûa taûi hoaëc thay ñoåi ñieàu kieän söû duïng coâng trình, ñöôïc xeùt ñeán baèng heä soá vöôït taûi n. Taûi troïng tính toaùn ñöôïc ñònh nghóa laø taûi troïng tieâu chuaån nhaân vôùi heä soá vöôït taûi n. Heä soá vöôït taûi töø 1,1 ñeán 1,4 tuøy theo loaïi taûi troïng. Khi tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn bieán daïng ñöôïc tieán haønh vôùi toå hôïp chính caùc taûi troïng tieâu chuaån. Khi tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn cöôøng ñoä ñöôïc thöïc hieän vôùi toå hôïp phuï, toå hôïp ñaëc bieät caùc taûi troïng tính toaùn. Khi tính toaùn neàn theo öùng suaát cho pheùp ñöôïc thöïc hieän vôùi toå hôïp phuï, toå hôïp ñaëc bieät caùc taûi troïng tính toaùn vaø caùc heä soá an toaøn thích hôïp. Ntt, Mtt, Qtt Ntc, Mtc, Qtc Duøng ñeå tính: Duøng ñeå tính: - Chieàu cao moùng. - Dieän tích moùng - Coát theùp moùng. - Tính luùn cho neàn - Tính oån ñònh: laät, tröôït. - Kieåm tra oån ñònh neàn VI. THOÁNG KEÂ VAØ XÖÛ LYÙ SOÁ LIEÄU ÑÒA CHAÁT: 1. Ñaët vaán ñeà: Khi gaëp neàn ñaát coù nhieàu lôùp ñaát vaø trong moãi lôùp ñaát coù nhieàu maãu ñaát, muïc ñích cuûa chuùng ta laø ñi tìm ra chæ tieâu ñaïi dieän cho toaøn neàn. Töø chæ tieâu ñaïi dieän naøy ta öùng duïng vaøo caùc phaàn tính toaùn thieát keá. 2. Caùch tìm chæ tieâu ñaïi dieän cho neàn: Caùc chæ tieâu ñaïi dieän ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc: 1 n A   Ai n i 1 ngoaïi tröø löïc dính vaø goùc ma saùt trong tính baèng phöông phaùp bình phöông cöïc tieåu (Treân 6 maãu cho moät lôùp ñaát, neáu döôùi 6 maãu cho pheùp tính trung bình coäng). 1 n n n n c tc    i   2    i   i i    i 1 i1 i 1 i 1  1 n n n tg tc   n i i    i   i    i 1 i 1 i 1  Vôùi: n n 2   n  i     i  2 i 1  i1 
  15. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng 14 i – öùng suaát tieáp i - öùng suaát phaùp trong thí nghieäm caét. Ñeå tính nhanh ctc, tc duøng haøm Linest trong Excel.
  16. Chöông 2: Tính toaùn vaø thieát keá moùng noâng 1 Chöông 2:TÍNH TOAÙN & THIEÁT KEÁ MOÙNG NOÂNG. I. NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1. Ñònh nghóa: Moùng noâng ñöôïc ñònh nghóa nhö phaàn môû roäng cuûa ñaùy coâng trình, tieáp nhaän taûi troïng coâng trình vaø truyeàn vaøo ñaát neàn sao cho neàn coøn öùng xöû an toaøn vaø bieán daïng ñuû beù ñeå khoâng laøm hö hoûng keát caáu beân treân vaø aûnh höôûng ñeán tính naêng laøm vieäc cuûa coâng trình. Chieàu roäng moùng: kyù hieäu b Chieàu daøi moùng: kyù hieäu l Chieàu saâu choân moùng: kyù hieäu D f (cuõng coù theå ñöôïc kyù hieäu laø h) Maët neà n coâng trình Moù ng Neàn: Khu vöïc ñaá t tröïc tieáp gaùnh ñôõ moùng Hình 2.1: Sô ñoà neàn moùng coâng trình 2. Phaân loaïi: Moùng noâng: laø moùng khi maø tyû soá Df/b 2, tuy nhieân giôùi haïn naøy chæ laø töông ñoái. * Theo hình daïng, moùng noâng coù theå chia thaønh: - Moùng ñôn: moùng ñôn chòu taûi ñuùng taâm, moùng ñôn leäch taâm nhoû, moùng ñôn leäch taâm lôùn nhö moùng chaân vòt - Moùng phoái hôïp ñaët döôùi hai coät. - Moùng baêng: goàm moùng baêng moät phöông vaø hai phöông döôùi nhieàu coät hoaëc döôùi töôøng chòu löïc Coù theå phaân bieät:  Moùng troøn: b=2R  Moùng vuoâng: b=l  Moùng chöõ nhaät: b
  17. Chöông 2: Tính toaùn vaø thieát keá moùng noâng 2 - Moùng beø: laø moùng coù kích thöôùc lôùn, naâng caû khoái nhaø hay moät phaàn khoái nhaø. Moùng beø coù theå caáu taïo daïng baûn, daïng saøn naám, daïng beø hoäp. Ví duï: Caû toøa nhaø ñaët treân moät moùn g beø, caùc boàn chöùa daàu hoaëc boàn nöôùc ñaët treân moùng beø. * Theo caùch thi coâng thì coù moùng laép gheùp ñöôïc cheá taïo saün vaø moùng thi coâng taïi choã thöôøng ñöôïc goïi laø moùng toaøn khoái. * Theo vaät lieäu, moùng noâng coù theå chia thaønh: - Moùng gaïch: chæ thích hôïp cho taûi troïng nhoû vaø naèm treân möïc nöôùc ngaàm. - Moùng ñaù hoäc: thích hôïp cho taûi troïng trung bình, naèm treân hoaëc döôùi möïc nöôùc ngaàm vaø chæ chòu öùng suaát neùn. - Moùng beâ toâng khoái ñöôïc söû duïng trong caùc moùng chæ chòu öùng suaát neùn. - Moùng beâ toâng coát theùp ñöôïc söû duïng phoå bieán trong moïi tröôøng hôïp. * Theo ñoä cöùng, moùng noâng coù theå chia thaønh: - Moùng cöùng coù ñoä luùn ñoàng ñeàu trong toaøn moùng. - Moùng meàm hoaëc moùng chòu uoán laø moùng coù theå bieán daïng cong ñöôïc. 3. Chieàu saâu ñaët moùng: Chieàu saâu ñaët moùng noâng phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: - Ñaùy moùng phaûi ñöôïc ñaët trong lôùp ñaát chòu löïc >10cm. - Ñoä saâu möïc nöôùc ngaàm - Saâu hôn vuøng nöùt neû do khí haäu gaây ra - Traùnh taùc ñoäng reã caây lôùn - Thaáp hôn caùc ñöôøng oáng caáp thoùat nöôùc ngaàm, caùc ñöôøng daây ñieän ngaàm. - Phuï thuoäc vaøo ñoä saâu ñaët moùng cuûa coâng trình cuõ keá caän. 2 3 H. 2.2:Ñieàu kieän ñaët moùng laân caän khi 2 moùng ñaët caïnh nhau, ñeå traùnh aûnh höôûng laãn nhau chieàu saâu ñaët moùng cuûa chuùng phaûi nhoû hôn ñoä doác lôùn nhaát laø 2/3
  18. Chöông 2: Tính toaùn vaø thieát keá moùng noâng 3 II. TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ MOÙNG ÑÔN 1. Caáu taïo moùng ñôn: 50 bc 50 CÑÑM 100 h 100 BEÂ TOÂ NG ÑAÙ 4x6 M75 DAØY 100 CAÙT LOÙT DAØY 100 100 b 100 100 l 100 100 b 100 - Lôùp beâ toâng ñaù 4x6 maùc 50100 daøy 100, giöõ vai troø nhö coát pha ñaùy. - Caùt loùt daøy 100-200, giöõ vai troø bieân thoaùt nöôùc khi neàn ñaát baõo hoøa bò bieán daïng. - Coát theùp duøng loaïi coù ñöôøng kính 10 2. Tröôøng hôïp moùng ñôn chòu taûi thaúng ñöùng ñuùng taâm Theo quy phaïm xaây döïng 45-78, moät moùng noâng chòu taûi ñöùng ñuùng taâm ñöôïc tính theo traïng thaùi giôùi haïn veà bieán daïng cho neàn ñaát, vaø traïng thaùi giôùi haïn veà cöôøng ñoä cho keát caáu moùng, goàm boán böôùc nhö sau: Böôùc1: Kieåm tra aùp löïc ñaùy moùng ñuû nhoû ñeå khoâng gaây vuøng bieán daïng deûo quaù lôùn trong neàn, sao cho toaøn neàn öùng xöû nhö vaät theå ñaøn hoài. p tc  R tc  R II (2.1) Trong ñoù: ptc – aùp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng. N tc p tc    tb D f (2.2) F R tc  m( Ab 2  BD f  1  Dc) theo QPXD 45-70 (2.3)
  19. Chöông 2: Tính toaùn vaø thieát keá moùng noâng 4 m1 m2 RII  ( Ab II  BD f  ' II  Dc II ) theo QPXD 45-78 (2.4) k tc tb – troïng löôïng ñôn vò theå tích trung bình cuûa beâ toâng moùng vaø ñaát ôû treân moùng (=2022 kN/m3) F - dieän tích ñaùy moùng Böôùc 2: Kieåm tra bieán daïng cuûa neàn hoaëc ñoä luùn ôû taâm moùng S: S  Sgh (2.5) Tính toaùn ñoä luùn cuûa neàn ñaát coù theå tieán haønh vôùi phöông phaùp toång phaân toá vaø aùp duïng caùc daïng coâng thöùc sau: n n e  e2 i n n  S   s i   1i hi ; S   aoi pi hi ; S   i p i hi i 1 i 1 1  e i 1 i 1 E 1i i 2 2 i vôùi  i  1  (2.6) 1  i Ba coâng thöùc treân ñöôïc tính toaùn vôùi ñöôøng cong e-p cuûa thí nghieäm neùn coá keát. Hoaëc tính ñoä luùn theo ñöôøng e-logp n Ci p  pi S H oi log oi (2.7) i 1 1  e poi oi Böôùc 3: Tính beà daøy moùng h Beà daøy moùng h ñöôïc choïn sao cho moùng khoâng bò chaân coät xuyeân thuûng qua. Löïc gaây xuyeân thuûng baèng vôùi aùp löïc ñaùy moùng ptt nhaân vôùi phaàn dieän tích ñaùy moùng naèm ngoaøi thaùp xuyeân. Pxt = ptt.Sngoaøi thaùp xuyeân = [bl-(bc+2ho) (hc+2ho)].ptt (2.8) Löïc choáng xuyeân thuûng baèng vôùi tích soá cuûa söùc choáng keùo beâ toâng vaø dieän tích xung quanh cuûa “thaùp xuyeân tính toaùn”. Pcx = ¾[Rk.Sxung quanh cuûa thaùp xuyeân] # 0,75Rk[2 ho (bc+ho)+ 2 ho (hc+ho)] =0,75Rk.2 ho [2ho+ bc +hc] (2.9) Vôùi chieàu daøy laøm vieäc: ho = h-ab Trong ñoù ab – lôùp beâ toâng baûo veä theùp ñaùy moùng Rk – söùc choáng caét cuûa beâ toâng moùng. bc – beà roäng coå coät hc – beà daøi coå coät Thaùp xuyeân tính toaùn ñöôïc choïn gaàn ñuùng baèng dieän tích xung quanh cuûa khoái laäp phöông caïnh bc+ho vaø daày ho.
  20. Chöông 2: Tính toaùn vaø thieát keá moùng noâng 5 tt tt N N 45° ho ptt ptt Pxt ho hc ho l + ho hc bc+ho ho bc ho Maët choá ng xuyeân tính toaùn b Böôùc 4: Tính coát theùp trong moùng MI-I MI-I MII-II MII-II hc h l bc ptt MI-I MI-I b (b+bc)/2 (b-bc)/2 Xem maët I-I nhö laø maët ngaøm, moment taùc ñoäng leân maët naøy laø tt b  bc  l b  bc  tt l b  bc  2 M I I  p p (2.10) 2 4 8 Dieän tích coát theùp caàn thieát, ñöôïc tính theo coâng thöùc gaàn ñuùng sau: M M I I Fa  I  I  (2.11) Ra ho 0,9 Ra ho Xem maët II-II nhö laø maët ngaøm, moment taùc ñoäng leân maët naøy laø tt l  hc  bl  hc  tt bl  hc  2 M II  II  p p (2.10) 2 4 8 Dieän tích coát theùp caàn thieát, ñöôïc tính theo coâng thöùc gaàn ñuùng sau: M M II  II FaII  II  II  II  (2.11) Ra ho 0,9 Ra ho

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản