Phương thức xây dựng nền móng công trình: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:184

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuốn sách "Nền móng công trình" được biên soạn dựa trên sự tham khảo và sử dụng nhiều thí dụ của các tác phẩm đi trước nhằm tạo sự nối tiếp theo quá trình phát triển của ngành nền móng công trình. Phần 1 cuốn sách trình bày các nội dung 3 chương đầu bao gồm: Tổng quan về nền móng, tóm tắt cơ học đất, móng nông. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phương thức xây dựng nền móng công trình: Phần 1

C K .0 0 0 0 0 6 8 0 6 8 NHÀ XUẤT BẢ N XÂY D ự N G
CHÂU NG Ọ C ẨN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH (T ái b ả n ) NHÀ XUẤT BẢ N XÂY DỰNG HÀ N Ộ I- 2 0 1 3
LỜI MỞ ĐẦU Trong giai đoạn đẩy nhanh phái triển công nghiệp hóa ■ hiện đại hóa dất nước Việt Nam, chúng la đã, đang và s ẽ xây dựng rất nhiều công trình ngày càng cao hơn, sâu hơn, lớn hơn và nặng hơn. H àng loạt các phương thức xây dựng nền m óng mới được đưa vào Việt N am từ thập niên 90 vừa qua như: móng barrette, cọc nhồi đường kính lớn, gia lài kết hợp với bấc thấm, vài địa kỹ thuật, gia tài bằng hút chân không, cọc đất trộn vôi ■ xi măng, cọc cái được tạo trong nền đất bảng đầm rung nén đất và tạo lỗ đ ể nhồi đá hoặc cát, ... Đ ã có không ít tài liệu mới giới thiệu nguyên lý tính toán cũng như các biện pháp thi công cho các kỹ thuật nền m óng m ới này. Không ít công trình nền m óng h ư hòng trong quá trình thi công hoặc khai thác sử dụng, vấn đ é nén m óng luôn làm khó kỹ sư công trình đ ã thúc đẩy chúng lôi viết quyển sách này. M ặt khác, trong giai đoạn hiện nay, các kỹ sư có th ề tham khảo các quy phạm x â y dựng V iệt N am cùng khá nhiều quy phạm của các nước tiên tiến đ ề tính toán nển móng. Các quy phạm ra dời vảo các thời điểm khác nhau, tương ứng với các mức độ p h á i triển lý thuyết và công nghệ xây dựng khác nhau nên có nhiều điểm không tương đồng đ ã gây khó khăn không ít cho các k ỹ s ư công trinh làm công tác thiết k ế nền m óng. Thêm vào đó, N ền m óng lã m ôn học bán thực nghiệm nên có rất nhiều b ổ sung thực nghiệm từ tổng hợp các kết quả th í nghiệm , từ tổng kết kinh nghiệm cùa nhiều công ty x ă y dựng hàng đầu trên th ế giới và của nhiều quốc gia, nên m ỗi cách lính thường có dấu ấn của từng quốc gia rìẽng biệt đó lại là đặc điểm phong phú của ngành nền m óng công trình. T rong quyển sách này chúng tôi đ ã tham khảo và sử dụng nhiều thí dụ cùa các tác phẩm đi trước nhằm tạo sự nối tiếp theo quá trình p h á t triển của ngành nền móng còng trình. Đ iều m ong m òi cùa chúng tôi lá giúp cho các kỹ sư, các nhà nghiên cứu về nén móng công trình và các sinh viên ngành công trình có thêm m ột tài liệu nhỏ đ ề tham khảo, nhưng kiến thức có hạn m ong được sự lượng thứ khi có những sai SÓI trong quyển sách này và xin tiếp thu tất cả các ỷ kiến góp ỷ theo địa c h i : Bộ môn Đ ịa cơ nền móng - K hoa K ỹ thuật Xây dựng ■ Đ ại học Bách khoa - Đ ại học Quốc gia Tp. HCM , s ố 268 dường L ỷT h ư ờ n g Kiệt, Q uận 10, Tp. H ồ C hí Minh. T ác giả 3
C Á C K Ý H IỆ U Đ Ư Ợ C S Ử D Ụ N G a. av m 2/kN hệ số nén a ,,, niv m 2/kN hệ số nén thể tích A, B, D các hệ sô' sức chịu tải tiêu chuấn A hệ số Ihứ 2 của Skem pton \ m2 diện tích tiết diện ngang của cọc A„ B,. c„ D; các hệ số tính toán cọc chịu tải ngang B hoặc b m bể rộng m óng c kPa lực dính đơn vị kPa lực dính giữa cọc và đất c uu. c u kPa lực dính đom vị trong thí nghiệm nén ba trục khổng c ố kết không thoát nước c«l- c ’ kPa lực dính đơn vị trong th í nghiệm có cố kết có thoát nước Q chi số nén C, chỉ số nén tưcmg đối cs hệ số cấp phối c, chỉ số n ở hoặc nén lại cr E chỉ số n ở hoặc nén lại tương đối cu hệ số dồng nhất c V v'vp c vz ’c m 2/s hê số c ố kết C| m biến dạng đàn hồi của đầu cọc, đệm đầu cọc và cọc dẫn c2 m biến dạng đàn hồi cùa cọc c3 m biến dạng đàn hổi của đất nẻn của cọc D .d m đường kính hoặc bể rộng của tiết diện cọc D, m chiểu sâu chôn m óng D, độ chặt tương đối c hệ số rỗng e hệ số phục hồi trong công thức đóng cọc 5
er m dộ chối của búa, độ xuyên cùa cọc vào đất do một nhát búa sau khi để cọc nghỉ nhằm Iránh hiện tượng chối giá ef, ecrit hệ số rỗng tới hạn e max hệ số rỗng cực đại e min hệ sô' rỗng cục tiểu e0 hệ số rỗng trong th ế nằm tự nhiên của đất hoặc lúc khới đẩu thí nghiệm Ae độ thay đổi hệ sô' rỗng ex m độ lệch tâm theo phương X ey m độ lệch tâm theo phương y E kN-m năng lượng búa đóng cọc E kPa m odule Young đôi khi là m odule biến dạng E() kPa m odule biến dạng Ep kPa module nén ngang (pressiom ètre) f kPa lực ma sát bên hông cùa cọc fc kPa lực ma sát bên hông của xuyẻn tĩnh fs kPa lực ma sát bên hông của cọc F kN lực đôi khi là diện tích tiết diện ngang một cây cọc G kPa m odule chống cắt g m /s2 gia tốc trọng trường h m bé dầy m ột lớp đất đôi khi là chiéu cao thúy áp (h m chiểu cao nảy đẩu tiên của búa) (H m bẻ dầy thoát nước của m ột lớp đất) H m chiểu cao rơi thực tế cùa phần động của búa hc m chiểu cao m ao dần Hy kN tải trọng tác động ngang theo phương V Hx kN tải trọng tác động ngang theo phương X i gradient thủy học ic gradient thủy học tới hạn i0 gradient thủy học ban dẩu ỉ m4 m oment quán tính ly m4 m om ent quán tính của tiết diện T3 đối với trục y đi qua trọng tâm của cả nhóm cọc 6
m4 m om ent quán tính của tiết diện ra đối với trục X đi qua trọng tâm của cà nhóm cọc chi số sệt hay độ sệt chì số déo hiệu suãì cơ học cùa búa đóng cọc. m/s hệ sô' thấm Darcy m/s hệ số thâm Darcy trung bình phương đứng m /s hệ số thấm Darcy trung bình phương ngang kN /m 3 hệ số nén V/ Ki,|' k.i hệ số áp lực chú động của đất nghiêng liên quan đèn ánh hướng trọng lượng đất, ánh hướng phụ tái hông, ảnh hướng của lực dính kpT. k|x|. k|v hệ số áp lực bị động của dãt nghiêng liên quan đến ánh hướng Irọng lượng đất, ánh hưởng phụ tải hông, ánh hướng của lực dính K.,y. K u|. K.1 C hệ số áp lực chủ động của đát iheo phương pháp tuyến cúa lưng tường, liên quan đốn ảnh hướng trọng lượng dâì, ánh hướng phụ tài hông, ảnh hướng cúa lực dính Kpy. Kpq. hệ số áp lực bị động của đất theo phương pháp tuyến của lưng tường, liên quan đến ánh hướng trọng lượng đấl. ảnh hường phụ tải hông, ảnh hưởng cúa lực dính K|, hệ số áp lực đất ờ trạng thái nghỉ K. kPa m odule biến dạng thể tích / m bể dài m óng chữ nhật L, / m chiéu dài của cọc /(, m chiều dài tính toán của cọc IN kN tổng tải trọng tháng đứng tác động tại đáy đài cọc hoặc đáy m óng nông n số cọc trong m óng cọc I1| số hàng cọc trong móng cọc n, số cọc trong một hàng M kN.m m om ent uốn Mm kN.m m om ent gây ra (lật hoặc trượt) M|< kN.m m om ent kháng (lật hoặc liưưt) 7
Mx kN .m m om ent tác động quanh trục X My kN.m m om ent tác động quanh trục y M, kg/m 3 khối lượng hại M, kg/m 3 khối luợng tổng Mw kg/m 3 khối lượng nước n độ rỗng N hoặc p kN tải trọng tác động thẳng dứng Nr, Nq, Nc . hệ sô' sức chịu tải qt kPa sức chống xuyên trung bình, lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d bên dưới m ũi cọc % kPa cường độ chịu tải cực hạn của dất ớ mũi cọc Qu kPa sức chịu tải cực hạn của cọc Iheo đất nền r m bán kính của cọc tròn hoặc cạnh cọc vuông R kPa phản lực của đất nển hoặc sức chịu tải của đất nền Rp kPa sức chống ở m ũi từ thí nghiệm xuyên tĩnh Rv; kPa cường độ chịu nén tính toán cùa vậl liệu làm cọc s m dộ lún s m khoảng cách hai cọc tính từ tâm h m dộ lún do cô' kết thấm si m dộ lún tức thời do tính dàn hồi của dất Ss m dộ lún do tính nén thứ cấp m bán kính m ặt khum P/ kPa áp lục giới hạn Pr kPa áp lực tái bển Palm kPa áp lực khổng khí q kPa tải phân bố đều Qr kN thảnh phần kháng do m a sát trên thân cọc Qp kN thành phẩn kháng do sức chịu mũi cọc % kPa cường độ chịu m ũi cực hạn của đất ở mũi cọc q
T kN/m lực cãng bể m ặt Tv nhân tố thời gian u kPa áp lực nước lỗ rỗng ut. kPa áp lực m ao dẫn u % độ c ố kết va m3 thể tích khí V, m3 thể tích hạt rắn vw m3 thể tích nước V m3 thể tích w
yw kN /m 3 trọng lượng thế tích nước r| độ nhớt của nước hoặc đôi khi lả hệ số nhóm cọc Ex ey ez các biến dạng tương đối pháp tuyến theo Irục X, V r Ihắng . góc bất kỳ e, e 2 Ej các biến dạng tương đối chính Ev biến dạng thể tích V hộ số biến dạng Poisson ra = n.F m2 diện tích tiết diện các cọc trong m óng cọc ơ kPa ứng suất pháp ơ' kPa ứng suất hữu hiệu ơ ’.c kPa ứng suất hữu hiệu tháng dứng c ố kết &m kPa ứng suất hữu hiệu thẳng dứng do trọng luợng bán Ihân đất ơp kPa ứng suất hữu hiệu c ố kết trước chính là ứng suất hữu hiệu thẳng dứng tối da dã tác dộng trong quá khứ ơx ơy ơz kPa các úng suất pháp tuyến theo trục X, y, 2 thắng góc bất kỳ ơ| o2 ơ3 kPa các úng suất chính 10
Chương 1 TỔNG QUAN VÊ NỂN m óng 1.1. V Ấ N Đ Ể C ơ B Ả N V Ể N Ê N - M Ó N G Nền m óng là phán công trình làm việc chung với lớp đất bên dưới, trực tiếp gánh đỡ tái trọng bên trên truyền xuống. Phần bên dưới của công trình, thường được gọi là m óng được cấu tạo bới những vật liệu xây dựng cứng hơn đất nền như: m óng các còng trình dân dụng và công nghiệp, m óng cầu, m óng cảng, móng giàn khoan... Riêng các cóng Iiình đất đắp như: đường, dê, đập đất, đập đá, mái dốc, sườn dốc, ... có phần nền m óng không được phàn chia rõ ràng như các công trình kể irên. Cõng việc tính toán nền m óng là nhằm chọn được một loại nền m óng công trình đảm báo các điểu kiện sau: - Công trình phải tuyệt đối an toàn không bị sụp đổ do nến m óng, đảm bảo công năng sứ dụng của công trình. - Khá thi nhất cho công trình - G iá thành rẻ nhất. Điểu kiện đảm bảo an toàn cho công trình là nhiệm vụ chính trong tính toán kỹ thuật nền m óng bao gồm: - Đ ánh giá được các tính năng của phán đất sẽ gánh đỡ công trình, phần viộc này là cóng tác khảo sát đ ịa chất bao gồm: khoan lấy các mầu đất nguyẽn dạng và không nguyên dạng, kết hợp với thí nghiệm hiện trường phổ thông như xuyên động chuẩn SPT (Sianclari P enetration Test), thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Cune P enetration Test) hoặc thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nưốc lổ rỗng CPTU, thí nghiệm nén ép ngang trong hô' khoan (pressiom eter o/M én a rd ); thí nhiệm cất cánh (vane lest); tiến hành các thí nghiệm trong phòng các m ẫu đất nguyên dạng và xáo trộn để xác định các đặc trưng vật lý, hóa học và cơ học cùa đất nền. Đôi khi, để biết chính xác hơn các dặc tính của đất nền cẩn tiến hành thêm các thí nghiệm hiện trường độc lập như: thí nghiệm bàn nén, thí nghiệm bàn kéo... Sau khi có được các chỉ tiêu riêng của từng mẫu đất hoặc từng điểm riêng biệt, liến hành tính toán các chí tiêu chung của từng lớp đất hoặc tùng đơn nguyên riêng lé của đất nển bằng các phép tính toán thống kê. - Lựa chọn các tái Irọng và tác động mà công [rình phái gánh đỡ suốt quá trình tồn tại. Tố hựp các tải trọng cóng trình đám bào an toàn cho cõng trình và nền m óng, thí dụ 11
như đẽ tính lún chọn tố hợp có lực đứng lớn nhất có thể có, hoặc tính góc xoay nghiêng của m óng hay của công trình thì chọn tổ hợp có m oment lớn nhất có thế, ... - Phân tích tính toán các loại m óng hoặc biện pháp gia cố đất nền thích hợp cho công trình, đám bào bển vững và tính năng sử dụng còng trình khổng bị ánh hướng bới lún hay lún lệch cúa các m óng với nhau. - Mặl khác, loại nển m óng được chọn còn phải rẻ tiền nhất và thời gian thi công không kéo dài quá lâu làm chậm trẻ còng việc dưa công trình vào sử dụng. C ác loại m óng: *M óng nóng là phần m ở rộng của chân cột hoặc đáy công trình nhầm có được một diện tích tiếp xúc thích hợp để đất nền có thể gánh chịu được áp lực đáy m óng, loại m óng này không xét lực m a sát xung quanh thành m óng với đất khi tính toán khả năng gánh đỡ của đất. M óng nông thường được chia thành móng đơn chịu tải đúng tàm, móng đơn chịu tải lệch tâm lớn (m óng chân vịt), m óng phôi hợp (m óng kép), m óng băng, m óng bè. Đặc điểm cơ bán cúa m óng nông là khi xem xél sức chịu tải cúa nền không xét thành phần ma sát giữa đất và mặt bên cùa móng. H ình 1.1: Thi công móng bè có độ dầy thay dổi * M ó n g sâu khi độ sâu chôn m óng lớn hơn chiều sâu tới hạn Dc, từ độ sâu này sức chịu tái của đất nền không tăng tuyến tính theo chiểu sâu nữa mà đạt giá trị không dổi, và Ihành phần ma sát giữa đất với thành m óng được xét đến trong sức chịu tải cúa đất nển, gồm các loại m óng trụ, m óng cọc, m óng barrette. - Móng trụ gồm các cột lớn chôn sâu gánh đỡ các công trình cầu, càng, giàn khoan ngoài biển, ... Nếu chọn phương pháp thi công hạ vào lòng đất từng đoạn trụ. giống như thi còng giếng nên có khi được gọi là móng giếng chìm. 12
- Móng cọc là m ột loại m óng sâu, nhưng thay vì được cấu tạo thành một trụ to, người ta câu tạo thành nhiểu thanh có kích thước bé hơn trụ, được gọi là cọc hay cừ. Loại này lãì đa dạng như: cọc gỗ, cọc thép, cọc bẽ tông, cọc phối hợp hai loại vật liệu. Cọc bẽ tông có loại chẽ tạo sẵn và loại nhồi bè tông vào trong lỏ tạo trước trong lòng đất. H inh 1.2: Thi công dài móng cọc * M ó n g nử a sáu khi độ sâu chôn m óng nhỏ hơn chiều sâu tới hạn Dc, nhung không phái là m óng nông như: m óng cọc ngắn, m óng trụ ngắn và phần lớn m óng caisson. Hình 1.3: Lắp dặc móng nữa sâu Ngoài ra, còn có các loại m óng đặc biệt để sủa chữa gia cường nền - m óng cho các cõng trình xưa hoặc nâng cấp các công trình cũ. Có thể kề đến cấy ihẽm m óng nông, cọc dỏ lãng khả năng chịu đựng cho nền một m óng cũ hoặc cấy cọc và mở rộng m óng, ... Cách xác định chiều sâu tới hạn Dc được giới thiệu trong chương m óng nông. C ác loại nền: - N én tự nhiért: là nền gồm các lớp đất có kết cấu tự nhiên, nằm ngay sát bẽn dưới m óng, chịu đựng trực tiếp tải trọng còng trình do m óng truyền sang. 13
- N ền nhân tạo: Khi các lớp đất ngay sát bên dưới m óng không đủ khả năng chịu lực với kết cấu tự nhiên, cần phải áp dụng các biện pháp nhằm nâng cao khả nãng chịu lực cùa nó như: a) Cài lạo kết cấu của khung hại đất nhằm gia lăng sức chịu tài và giảm độ biến dạng lún của nên đất: - Đệm vật liệu rời như đệm cát, đệm đá thay thế phần đất yếu ngay sát dưới đáy m óng để nền có thể chịu được tải công trình. - Gia tải trước là biện pháp cải tạo khả nâng chịu tải của nền dất, nhằm làm giảm hệ sô' rỗng của khung hạt đ ất bằng cách tác động tải ngoài trẽn m ặt nền đất. - Gia tải truớc phối hợp với biộn pháp tăng tốc độ thoát nước bằng các thiết bị thoát nước như giếng cát hoặc bấc thấm nhằm rút ngắn thời gian, giảm thể tích lỗ rỗng đối với đất yếu có độ thấm nước kém. - Cột vật liệu rời như: cột cát, cột đá nhằm làm giảm hệ sô' rỗng của khung hạt đất cát rời có độ thấm nước tốt hoặc thay thế đất yếu bằng các cột vật liệu rời có đặc tính tốt hom đất nển tự nhiên, nhằm tăng khả năng chống cắt dọc các m ặt có khả nãng bị trượt. Quen thuộc hcm trong tiếng Viột xin tạm gọi cột vật liệu rời là “cọc vật liộu rời” . - Cọc đất trộn vôi hoặc trộn xi m ãng, m ột số loại thiết bị “khoan trộn” đặc biệt cho phép trộn đất yếu với vôi hoặc xi m ăng hình thảnh các cọc đất trộn vôi và đất trộn xi mãng nhằm chịu những tài trọng tương đối bé như nền kho, gia cường các m ái dốc, đường qua đất yếu... - Phương pháp điộn thấm nhằm giảm hệ số rỗng cùa nền đất bằng cách hút nước ra khỏi các giếng là cực âm của m ột hệ thống lưới các thanh điện cục âm - dương của dòng diện một chiều được đóng vào lớp đất cẩn cải tạo. - Phụt vữa xi m ăng hoặc vật liệu liên kết vào vùng nển chịu lục dể tảng lực dính giữa các hạt đất và giảm thể tích các lỗ rỗng. b) Tăng cường các VỘI liệu chịu kéo cho nền đất còn được gọi là đất có cốt như: - Sợi hoặc vải địa kỹ thuật, dược trải m ột hoặc nhiều lóp trong nền các cống trình đất đắp hoặc trong các lốp đệm vật liệu rời dể tăng cường khả năng chịu kéo và giảm độ lún cùa đất nẻn. - Thanh hoặc vài địa kỹ thuật, được trải từ 3 đến 5 lớp dưới các m óng băng chịu tải trọng lớn hoậc trong các mái dốc đắp cao, nhằm tăng khả năng chịu lực và giảm độ lún một cách đáng kể cho đất nền. - Thanh neo được dùng để giữ ổn định các tưòng chắn hoặc vách tầng hầm. Sau khi đã tính toán các phương án nền m óng đạt yêu cầu an toàn cho công trình và tất cả các công trình xung quanh trong suốt quá trình thi công cóng trình đang thiết kế, người thiết kế công trình cán phải phân tích điều kiện và khả năng thi công dựa vào thứ 14
lự ưu tiên vật liệu địa phương có sẵn cũng như khả năng thi công trong khu vực rồi lan dần đến khu vực lân cận. Từ đây, sẽ tính toán được giá thành dự kiến của từng phương án, theo đó có thể chọn ra phương án nển m óng hợp lý nhất cho cả hai phương diện kỹ thuật và kinh tế. Hình 1.4: Phụt vật liệu liên kết gia cường nền 1.2. C Á C P H Ư O N G P H Á P T ÍN H N Ê N M Ó N G Có nhiều phương pháp tính toán nền m óng công trình nhưng tựu trung có hai nhóm cơ bản: - Nhóm 1: tính toán ổn định đất nền nhằm chống trượt hoặc lật công trình - Nhóm 2: Hạn chế độ lún và độ lún lệch của móng nhằm đảm bảo cho công trình luôn vận hành tốt. T rong đó có thể chia các phương pháp tính hiện hành như sau: 1. T ín h to á n nền theo tr ạ n g th á i ứng su ấ t cho phép Trước thập niên 70, hẩu hết các quy phạm tính toán nền móng công trình xây dựng đều theo phương pháp trạng thái ứng suất cho phép. Phuơng pháp này dựa trên việc tính toán sức chịu tải cực hạn của đất nển theo công thức Terzaghi hoặc các hiệu chỉnh sau dó. Giai đoạn này, hẩu hết đều tính theo phương pháp tổng ứng suất và các đặc trưng chông cắt của thí nghiệm cắt trực tiếp hoặc sức chống cắt không thoát nước c u suy từ thí nghiệm nén một trục. Sức chịu tải cho phép được định nghĩa bằng với sức chịu tải cực hạn chia cho hệ số an toàn FS, được lấy từ 2 đến 3. 15
Pult 0 , 5 N y By + q N q + c N c p - ~Er~ = -------------- _----------------- FS FS Áp lực đáy m óng p phải nhỏ hơn sức chịu tải cho phép. Nếu áp lực đáy m óng được tính với tổ hợp cơ bản các tải thì hộ số an toàn được chọn là FS = 3. Nếu áp lực đáy m óng được tính với tổ hợp đặc biệt các tải thì hệ sổ an toàn được chọn là FS = 2. Sau đó, kể từ thập niên 70, súc chịu tải dược tính toán rõ ràng hơn. C ho đất dính thoát nước chậm , tính sức chịu tải tức thời (short term ) với đặc trưng chống cắt khổng thoát nưóe cu và (pu còn sức chịu tải trong giai đoạn sau lún ổn định được tính với đặc trưng chống cắt có thoát nước c' và cp'. C ho nền cát thì chỉ tính súc chịu tải có thoát nước với c ’ và (p’ vì khả nàng thoát nước nhanh của đất cát. Nhưng cát lại rất dễ hóa lỏng khi chịu tải trọng dộng. 2. Tính toán nền theo trạng thái giới hạn vể biến dạng (trạng thái II) Xuất phát từ trạng thái giới hạn các điều kiện sử dụng và sự ổn định cùa công trình, phương pháp tính toán nẻn m óng theo trạng thái giới hạn theo điểu kiện biến dạng còn gọi là trạng thái giới hạn thứ 2, khống c h ế độ lún cùa m óng và độ lún lệch cùa các m óng không được vượt quá các giá trị giới hạn. Phương pháp này tính toán độ biến dạng cúa m óng theo lý thuyết đất là vật thể đàn hồi tuyến tính. Cơ sờ của phương pháp dựa trên sự phát triển vùng biến dạng dẻo trong nền đủ nhỏ để nền đất còn tuân theo quy luật dàn hổi. Từ dây sử dụng các kết quả lý thuyết Boussinesq và đặc trưng nén của đất dể tính dộ lún của m óng riêng lẻ hoặc độ lún có xét đến ảnh hưởng của các m óng lân cận, suy độ lún lệch giữa các m óng hoặc góc xoay cùa m ột m óng. Vì vậy diều kiện cần của phưcmg pháp là khống ch ế áp lực đáy m óng dể nền đất còn làm việc trong giai đoạn đàn hổi theo quan điểm cùa phương pháp phát triển vùng biến dạng dẻo của Florich. - Với m óng chịu tải đứng đúng tâm P < R 1 = m ( A b y + Bhy + D c ) th e o Q P X D 45-70 C m. m 2 * * p < R|J = — —— (A bY n + B h y |( + D c n - y | | h 0 ) th e o Q P X D 45-78 k|C - v ỏ i m óng chịu tải đứng lệch tâm, ngoài điều kiện trên còn cần có pmin > 0, khi các móng dẻ lật điểu kiện này trở thành pmin/pmax ằ 0,25 và p max < Rlc hoặc R ||. V à điều kiện đ ủ là dộ Lún tính dược, phải thỏa các diều kiện sau: s < s 8h AS < ASgh iíS i gh Trong đó: s và - độ lún và độ lún giới hạn; 16
AS và ASgh - dộ lún lệch và độ lún lệcli giói hạn; i và iph -góc xoay và góc xoay giới hạn. 3. Tinh toán ncn theo trạng Ihái giới hạn vé cườnỊi dỏ chịu tái (trạng thái I) Đòi với dát nén khỏng biến dạng như là đâì cứng hoặc là dá. cũng như công irình chịu tái chủ yếu lù lái ngang thì độ lún cùa nền không giữ vai Irò quyết dinh sự ổn định của công (rình mà chính sự trưựl ngang của móng hoặc sự phá vỡ kết cấu nén đất sẽ dán (lên hư hại công Irình. Với c át loại cõng trình này. chúng ta (hường sử dung phương pháp tính loán nén Ihco giới hạn về cường dộ hay còn được gọi là trung lliiii ỊỊÌỚi hạn thứ nhất. Nội dung phương pháp gổin không chế khá năng trucn. lặl cùa m óng và khóng cho nền bị phá hoại cắl. Lực chổng Irưựt _ M ómen chống trượt Lực gây trực M ốmen gây trượt M òm en c h ố n g lậl M ôm en g á y lậi L cp hoặc: Trong đó: k, - hệ số an loàn chống trượt: kI - họ số an loàn chống lật; kcp - hở số an toàn cho phép: q U và P^I, - sức chịu tải cực hạn cứa nển đất. ị, Các hệ sỏ' an loàn k hoặc FS cho phép tùy vào quy định cúa các quy phạm xây dựng và loại công trình. 1.3. C Á C D ữ L IỆ U Đ Ể T ÍN H N Ể N m óng I. Các loại tái trọng Tái trọng tác dụng lẽn m óng và truyền lên nển đất thường dược phân chia thành: Tái trọng thường xuyên là tải trọng tác động liền [ục khi thi công và SUỐI quá trình sứ dụng cõng trình như trọng lượng bản thân, áp lực đất, áp lực nước, ... Tái irọni( lạm ĩhời: - Tải irọng lạm thời ngắn hạn chi xuất hiện trong từng giai đoạn khi thi công hoặc trong quá liình sử dụng như: tái trọng gió. tài irọng do sóng. ... - Tái irọng tạm thời dài hạn lác động trong mội thời gian tương đối dải khi thi cõng hoác trong quá trinh sứ dụng công Irình như: trọng lượng các dụng cụ và thiết bị tĩnh, tái lác dộng lẽn mái còng trình. ... 17
- Tải trọng đặc biệt xuất hiện trong nhũng trường hợp thật đặc biệt như tải do động đất, do sập đổ một bộ phận công trình, ... Mặt khác, tải có thể xem như tử trọng (dead load) là các loại tải cô' dịnh và hoạt tải (live load) là các tải có thể dịch chuyển. 2. Tổ hợp tải trọng Khi tính toán nền m óng phải tiến hành với các tổ hợp, bất lợi nhất cho biến dạng của công trình và ổn định cúa ioàn nển, có thể xảy ra. Các tổ hợp cần lưu ý: a) T ổ liợp chính, gổm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, và m ột tải trọng tạm thời ngắn hạn (tải ngắn hạn này có ảnh hưởng nhiểu đến trường ứng suất trong nền thường được chọn là tải trọng gió). b) T ổ liợp phụ, gồm tải trọng thường xuyên, tài trọng tạm thời dài hạn, và ít nhất là hai tải trọng lạm thời ngắn hạn. c) T ổ hợp đặc biệt, gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, một sô' tải trọng tạm thời ngắn hạn vả m ột tải đặc biệt (thường được chọn là tải động đất trong vùng có dộng dâì). Ngoài ra tải trọng còn được phàn thành tải tiêu chuẩn và tải tính toán. Tải trọng tiêu chuẩn là tải trọng mà có thể kiểm soát được giá trị của nó trong điều kiện thi công hoặc sử dụng cồng trình bình thường. Độ sai lệch (lớn hoặc bé) cùa tải trọng vể phía bất lợi cho công trình so với tải tiêu chuẩn, do biến dộng của tải hoặc thay dổi diẻu kiện sử dụng cồng trình, dược xét đến bằng hệ s ố vượt tải n. Tài trọng tinh toán được định nghĩa là tài trọng tiêu chuẩn nhân vối hệ số vuợt tải n. Hộ số vượt tải từ 1,1 đến 1,4 tuỳ theo loại tải trọng. Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn biến dạng được tiến hành với tổ hợp chính các tải trọng tiêu chuẩn. Khi tính toán nển theo trạng thái giới hạn cường độ được thực hiện với tổ hợp phụ, tổ hợp đặc biệt các tải trọng tính toán. Khi tính toán nển theo ứng suất cho phép dược thực hiện với tổ hợp phụ, tổ hợp đặc biệt các tải trọng tính toán và các hệ số an toàn thích hợp. Theo phần tính toán địa kỹ thật của Tiêu chuẩn châu Âu (Eurocode - 1994), phân biệt hai trạng thái giới hạn: - Trạng thái giới hạn sử dụng: (ELS - états limites de Service) là trạng thái giới hạn mà nếu vượt qua thì các tính nãng sừ dụng công trình không đáp ứng được như dự trù. Các trạng thái này có do biến dạng hoặc chuyển vị quá mức có thể gây ra những hu hỏng các 18
bộ phận công trình và làm cho các m áy móc vận hành không an toàn; hoặc gây ra sự rung động gây khó chịu cho người sử dụng công trình. - Trạng thái giới hạn tối hậu: (ELU - états limites ultimes) là nhQng trạng thái gắn với sự mất ổn định, hoặc các dạng gãy đổ từng bộ phân hay cả công trình gây ra nguy hiểm cho con người xung quanh công trình. Với nển móng các trạng thái giới hạn tối hậu vể khả năng gánh đỡ.của nẻn đất, sự lật đổ công trình, sự trượt cùa m óng, sức chống đỡ cùa vật liệu làm m óng, độ lún vượt quá giới hạn chuyển vị. - Các loại tác động theo tiêu chuẩn châu Âu (Eurocode - 1994): - Các tác động thường xuyên G: trọng lượng m óng và các phần liên quan trên móng nhu trọng lượng công trình và các thiết bị thường xuyên; các lực do co ngót, do từ biến; lực do trọng lượng đất và áp lực đất. - Các tác động do nước Fw chủ yếu là lực đẩy Archimède cho các bài toán tính ứng suấi hữu hiệu; lực thủy động do các dòng chảy. - Các tác động thay đổi Q (không thường xuyên) như các lực tải xe, lực thắng, trọng lượng vật chứa tạm thời; tải do ảnh hưởng thời tiết như mưa. gió,.. - Tác động đặc biệt FA với các công trình cẩu đường có thể là va chạm tàu, xe vào công trình, động đất, với các công trình xây dựng dân dụng nhu gió xoáy, va chạm , hỏa hoạn, dộng đất,... Các tác động này gộp lại thành các tổ hợp: tổ hợp cơ bản, tổ hợp đậc biệt, tổ hợp trạng thái giới hạn tối hạu cho các tính toán theo trạng thái tới hạn tối hậu. Các tổ hợp thường xuyên, tổ hợp theo năm tái đáo, tổ hợp hiếm xảy ra cho các tính toán theo trạng thái giới hạn sù dụng. Trong quy phạm xây dựng cùa M ỹ (ACI code) lại sử dụng các tổ hợp tải, cho tính toán cho trạng thái giói hạn tối hậu, tương đối dơn giản như sau: u = 1,4D + 1,7L, với D là tĩnh tải và L là hoạt tải. Khi có xem xét ảnh hưởng của gió tổ hợp tải có dạng: u = 0,75(1,4D + 1,7L + 1,7W ), với w là lực gió. Khi không có tĩnh tải xuất hiện thì tổ hợp tải có dạng: u = 0,9D + 1,3W 1.4. CÁC ĐẶC TRƯNG TIÊU CHUẨN VÀ TÍNH TOÁN CỦA ĐẤT NỂN 1. Phân chia các lớp đất (lớp địa chất công trình) Một lớp địa chất công trình được xác định bằng quan sát sự thay đổi màu, hạt độ trong quá trình khoan khảo sát hoặc trên tập hợp các giá trị đặc trưng cơ - lý (từ thí nghiệm trong phòng và hiện trường) của lớp đất đó. 19
Được gọi là mội lớp địa chãi công Irình khi tập hợp các giá Irị dặc trưng cơ - lý cùa nó phải có hệ số biến dộng I' dú nhó. V có dạng sau: v = = 100% ( 1- 1) A Trong dó giá trị trung hình cùa một dặc trưng: ( 1- 2 ) và độ lệch loàn phuơng trung binh: | l ( A , - A )2 (1-3) ơ ! ¡rn Với: A, - giá trị riêng cùa dặc trưng tù một thí nghiệm riéng: n - số lán thí nghiệm. Bảng 1.1. Hệ sõi biến động I’ (theo Q PX D 45-78) Đạc trưng cùa dái Hệ số biến dộng X ' Tý trong hạl 0.01 Trọng lưựng riéng 0,05 Độ ám lự nhién 0.15 Ciiới hạn Atlerherg 0.15 Module biến dụng 0.30 Chi ticu sức chong cát
«M>t e - ị f " Ẻ ™ - ĩ > . Ẻ °, (1-5) với: ( 1- 6 ) 1=1 1=1 / Với thí Iiyhiọin nón ha irục, nổi các (liểm cuối (trạng thái tới hạn) của lộ trình ứng suãl có il.ing: T = rctịỊ« + a (1-7) Tính lo an ư và I/ S ỉio n u y như (p và í' l)é ilàiig MI} ra ip và ( Ihco các bicu thức sau: tg u = simp và c = a /c o sa ( 1- 8 ) 3. Mậi' Irtriiịỉ tinh loàn Nhăm mục ilícli nàn« ca») độ an loàn cho ổn định cùa nén chịu tái, m ột só tính toán òn dịnh cua nen iluoc licn hành với các dặc trưng tính loán. Ở mức độ đơn gián (như irong ỰPXD 45-70). tlạc trưng lính toán được xác dinh bằng cách nhân đặc trưng liêu chuán VỚI he sò tlõng nliál k: ơ Vứi: k = 1- V = I — — (1-9) A«- A ( 1- 10) Trong QPXI3 45-78. các đặc trưng tính toán cùa đất được xác định theo công iliức sau: U-U) T rong dó: A, - giá trị đặc trưng đang xem xét; k I - họ sò an toàn về đất. k | - Ị với cúc ilặc IIưng cúa đ ất ngoại trừ lực dính, góc m a sát trong, irọng lượng dơn vị và cường ilộ chịu nén m ội ư ục tức thời c ó hệ số an toàn đái dược xác định như sau : ( 1- 12 ) với th i M d ò chính vác p được xác định nhu sau: > - Với lực dính < và họ só ma sál lg