Giáo trình Nền móng - Chương 1: Các khái niệm cơ bản - Nguyễn Hồng Nam

Nội dung text: Giáo trình Nền móng - Chương 1: Các khái niệm cơ bản - Nguyễn Hồng Nam

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT NỀN MÓNG PGS.TS. NguyễnHồng Nam Hà Nội, 1/2010 Nguyễn Hồng Nam, 2010 1 NỘI DUNG •Chương I: Các khái niệmcơ bản •Chương II: Móng nông trên nền thiên nhiên •Chương III: Tính toán móng mềm •Chương IV: Xây dựng công trình trên nền đấtyếu •Chương V: Móng cọc Nguyễn Hồng Nam, 2010 2 1
2. Chương I: Các khái niệmcơ bản •§1.1: Kháiniệmvề nềnvà móng •§1.2: Tính nềnmóng theo trạng tháigiớihạn •§1.3: Các tài liệucầnthiết để tính toán nền móng theo trạng thái giớihạn •§1.4: Đề xuất-so sánh và lựachọnphương án nền móng Nguyễn Hồng Nam, 2010 3 Chương I: Các khái niệmcơ bản •§1.1: Kháiniệmvề nềnvà móng 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Phân loại móng 1.1.3 Phân loạinền 1.1.4 Nguyên tắcthiếtkế Nguyễn Hồng Nam, 2010 4 2
3. 1.1.1 Định nghĩa Móng Móng là bộ phậnphíadưới công trình, có tác tác dụng truyềntảitrọng công trình lên mặtnền. Nền Nềnlàphạmvi đất phía dưới móng chịu ảnh hưởng của tảitrọng phần trên. Kếtcấuphầntrên Mặt đấttự nhiên Móng Nền NềNguyn,ễ nmóng Hồng Nam,và 2010 kếtcấuphầntrênlà3 bộ phậncủa công trình. 5 Nhậnxét •Nền, móng và kếtcấuphần trên có quan hệ mậtthiết, tác động qua lạivới nhau khi chịutácdụng củatảitrọng. Nguyễn Hồng Nam, 2010 6 3
4. 1.1.2 Phân loại móng A. Phân loại móng theo giáo trình cũ •a) Phân loạitheovậtliệu • Móng gạch xây, đá xây, bê tông • Móng bê tông cốt thép • Móng thép (công trình công nghiệp), gỗ (công trình tạm) • b) Phân loạitheophương pháp thi công • Móng nông: đào toàn bộ hố móng khi thi công móng • Móng sâu: không đào hoặcchỉđào mộtphầnhố móng khi thi công •c) Phân loạitheophương pháp chế tạo • Móng có cấutạo toàn khối, đổ tạichỗ • Móng lắp ghép •d) Phân loại móng theo đặctínhchịutải • Móng chịutảitrọng tĩnh • Móng chịutảitrọng động (móng dướibệ máy) Nguyễn Hồng Nam, 2010 7 1.1.2 Phân loại móng B. Phân loại theo giáo trình mới • Móng có thể chia làm 2 loại chính sau: - Móng nông (móng đơn, móng băng, móng bản). Móng nông truyềntảitrọng kếtcấulênđấtnềngầnbề mặt - Móng sâu (móng cọc). Móng sâu truyềnmộtphần hay toàn bộ tảitrọng kếtcấuxuống đấtnền phía sâu hơn. Nguyễn Hồng Nam, 2010 8 4
5. Phân loại móng (theo Coduto, 2001) Nguyễn Hồng Nam, 2010 9 1.1.3 Phân loạinền •Cóthể phân làm 2 loại: -nềntự nhiên: bao gồmcáclớp đất thiên nhiên -Nền nhân tạo: Nền đượcxử lý cảithiệntínhnăng củanền trướckhixâydựng Nguyễn Hồng Nam, 2010 10 5
6. 1.1.4 Nguyên tắcthiếtkế •Yêucầuvề cường độ •Yêucầuvề khả năng phụcvụ •Yêucầuvề tính khả thi về xây dựng •Yêucầuvề kinh tế Nguyễn Hồng Nam, 2010 11 Tảitrọng thiếtkế •Có4 loạitảitrọng thiếtkế: •-LựcpháptuyếnP •-LựctiếptuyếnV • -Mô men M •-LựcxoắnT Nguyễn Hồng Nam, 2010 12 6
7. Tảitrọng thiếtkế •Tảitrọng thiếtkế cũng có thểđược phân loạidựa trên: -Thờigiantácdụng: Tảitrọng thường xuyên, tảitrọng tạmthời (lâu, ngắn) -Cường độ: Tảitrọng tiêu chuẩn, tảitrọng tính toán -Phương thứctácdụng: tảitrọng động, tải trọng tĩnh Nguyễn Hồng Nam, 2010 13 Yêu cầuvề cường độ •Cường độ đấtnền •Cường độ kếtcấu Nguyễn Hồng Nam, 2010 14 7
8. Yêu cầuvề cường độ đấtnền Công trình không bị trượtlật So sánh lựccắtvớicường độ chống cắt của đất PP thiếtkếứng suất cho phép (ASD) Nguyễn Hồng Nam, 2010 15 Yêu cầuvề cường độ kếtcấu •Tínhnguyênvẹncủakếtcấuvàkhả năng chịutải an toàn • Phân tích cường độ kếtcấusử dụng phương pháp ASD hoặc LRFD phụ thuộc vào loại móng, vậtliệukếtcấu, và luật. Nguyễn Hồng Nam, 2010 16 8
9. Yêu cầuvề khả năng phụcvụ • Lún •Trồi • Nghiêng •Dịch chuyển ngang • Rung •Bền Nguyễn Hồng Nam, 2010 17 §1.2 Tính nềnmóngtheotrạng thái giớihạn Định nghĩa: • Công trình đạttrạng thái giớihạn khi nó không đảm bảo điềukiệnlàmviệcbìnhthường theo yêu cầuthiết kế. Nguyên nhân: •Mất ổn định về cường độ do trượthoặclật • Do lún, chênh lệch lún, hoặcdịch chuyển ngang quá lớn. • Riêng đốivới công trình thuỷ lợi, trạng thái giớihạn còn do ảnh hưởng của dòng thấm quá lớn gây ra. Nguyễn Hồng Nam, 2010 18 9
10. Tính nềntheotrạng thái giớihạn1 (giới hạnvề cường độ) a) Mục đích & phạmvi ápdụng: ĐảmbảoSCT củanền để công trình làm việcbìnhthường (không trượt, lật). Tính toán theo TTGH1 thường đượcápdụng đ/v các công trình trên nền đá; trên mái dốc; thường xuyên chịulực ngang lớn. b) Nội dung tính toán: Tính lực gây trượtN Tính lựcchống trượtgiớihạnR Kiểmtrađiềukiện công trình không bị trượt: N≤R Nếuxétcácyếutố bấtlợi (TCVN 4253-86): mR (1-1) nc N ≤ Trong đó: K n nc: hệ số tổ hợptảitrọng: tổ hợpcơ bản: nc=1.0, tổ hợp đặcbiệt: nc=0.9; tổ hợptảitrọng khi thi công nc=0.95 m: hệ sốđiềukiệnlàmviệc, phụ thuộccôngtrìnhvànền. M kn: Hệ sốđộtin cậy, tuỳ theo cấpcôngtrình k = ctr ≥ k Công trình cấp 1: kn=1.25; cấp 4-5, kn=1.10 n M gtr NếNguyukiễnể Hmtraồng Nam,ổ 2010n định theo mặttrượtdạng trụ tròn: 19(1-2) Đốivới công trình đê đập, hệ số kn đượcchọn theo quy phạm riêng. Tính nềntheotrạng thái giớihạn2 (giới hạnvề biếndạng) a) Mục đích & phạmvi ápdụng: Khống chế lún, chênh lệch lún hoặcchuyểnvị ngang trong giớihạn cho phép để công trình làm việcbìnhthường. Tính toán theo TTGH2 thường đượcápdụng đốivới các công trình trên nền đất, chỉ chịulựcthẳng đứng tác dụng thường xuyên. b) Nội dung tính toán: Tính độ lún S, chênh lún ∆S, hoặc chuyểnvị ngang U Xác định các trị số giớihạnvềđộlún, chênh lún, chuyểnvị ngang [S], [∆S], [U] Kiểmtrađiềukiện: S ≤ [S] ∆S ≤ [∆S] U ≤ [U] Chú ý: Để công trình làm việcbìnhthường, nên đảmbảo2 điềukiệnvề cường độ và biếndạng. Tuy nhiên, đốivớimỗi công trình, không nhấtthiếtphải tính cho cả hai trạng thái giớihạn. Ví dụ, tính nền theo TTGH2, khi tính lún, chênh lún cần điềukiện đấtnềnlàm I việc trong giai đoạnbiếndạng tuyếntínhP ≤ P gh . Điềukiệnnàychothấy điềukiệnvề cường độ được đảmbảoÆ không phảitínhnền theo TTGH1. Nguyễn Hồng Nam, 2010 20 10
11. Các chỉ tiêu cơ lý của đất dùng trong tính toán nền móng theo TTGH •Giátrị riêng Ai: là trị số củamột đặctrưng cơ lý của đất đượcxácđịnh từ mộtmẫu thí nghiệm đơnlẻ. •Giátrị tiêu chuẩnAtc: là giá trị trung bình của các giá trị riêng. 1 n Atc = Atb = ∑ Ai (1-3) n i=1 Trong đó: n là số mẫu thí nghiệm (theo quy định n ≥ 6 mẫu cho 1 lớp đất). • Đốivớilực dính c và góc ma sát trong ϕ: giá trị tiêu chuẩn đượcxácđịnh bằng phương pháp xử lý các kết quả thí nghiệm theo phương pháp bình phương nhỏ nhất (TCVN 4253-86). Nguyễn Hồng Nam, 2010 21 Các chỉ tiêu cơ lý của đất dùng trong tính toán nền móng theo TTGH •Giátrị tính toán Att: Là giá trị củamột đặctrưng cơ lý nào đócủalớp đất đượcsử dụng để tính toán nềnmóngnhư mộthằng số vậtlý: A A = tc (1-4) 1 tt K Trong đó: Kd: hệ số an toàn đốivới đất K d = d Trong đó(1-5)1± ρ ρ: chỉ sốđộchính xác trong việc đánh giá trị số trungbìnhcủacácđặctrưng củatậphợpthống kê. •Dấutrước ρ đượcchọn để đảmbảo độ tin cậylớnhơn(thiênvề an toàn). • Đốivớicácchỉ tiêu xem như những đạilượng độclập(γ, ∆, w) V ρ = t • Đốivớic vàtgϕ: ρ = t α . V (1-7) α (1-6) Trong đó: σ n V = 2 •V: hệ số biến thiên (hệ số biến sai) (1-8) n Atc ()A − A • σ: độ lệch quân phương củatậphợp. ∑ tc i σ = i=1 tα: hệ số lấy theo bảng 2 (TCVN 4253-86) phụ thuộc: n −1 •xácsuấttin cậymột phía α: là xác suấtmàgiátrị thựctế của đặctrưng không vượt không vượt ra ngoài giớihạndưới(hoặctrên) củakhoảng cách tin cậymột phía. •số bậctự do củatậphợpthống kê (= n-1 cho các chỉ tiêu độclập, = n-2 cho Nguyc vàễn Hϕồng). Nam, 2010 22 11
12. §1.3 Các tài liệucầnthiết để tính nền móng theo TTGH Tài liệu địachấtthủyvăn: •Mựcnướcngầm ổn định, dao động, có tầng chứanướcáplực không. •Tínhchấthoálýcủanướcngầm, nồng độ pH để xét mức độ xâm thực các công trình BTCT hoặcgạch đáxây. •Mựcnướcdângbìnhthường (MNDBT), mựcnướclớnnhất, nhỏ nhất ở phía thượng lưuvàhạ lưu công trình. Nguyễn Hồng Nam, 2010 23 §1.3 Các tài liệucầnthiết để tính nền móng theo TTGH Tài liệu địachất công trình: •Bản đồ địahìnhđịamạokhuvựcxâydựng công trình • Các hình trụ hố khoan, các mặtcắt địachất •Bảng tổng hợpchỉ tiêu cơ lý củatừng lớp đấtvàphương pháp chỉnh lý thống kê số liệu thí nghiệm để lựachọn các giá trị tiêu chuẩnvàgiátrị tính toán đốivớitừng chỉ tiêu cơ lý củacáclớp đất. Nguyễn Hồng Nam, 2010 24 12
13. §1.3 Các tài liệucầnthiết để tính nền móng theo TTGH Tài liệuvề công trình: •Bảnvẽ mặtbằng và các mặtcắt ngang, dọc công trình; Đặc điểmcủa công trình; Cấp công trình • Tài liệuvề tảitrọng: Trọng lượng bản thân, Áp lực đất, áp lực nướctĩnh phía thượng, hạ lưu công trình •Áplực sóng, gió, lực hãm củacácđộng cơ và các phương tiện vận chuyển •Lực động đất, lực do sự cố hư hỏng gây ra. Tài liệukhác: Quy hoạch vùng Nguyễn Hồng Nam, 2010 25 §1.4 Đề xuất, so sánh và chọnphương án nềnmóng 1.4.1 Lựachọn các nhân tố chủ yếu a) Chiềusâuđặt móng (Hm) - Điềukiện địachấtvàđịachấtthủyvăn ảnh hưởng nhiềunhất -Cácyếutố khác: đặc điểmcấutạo công trình, khả năng thi công, ảnh hưởng củacôngtrìnhlâncận, giá thành a) Loại móng và vậtliệu làm móng Phụ thuộc điềukiện ĐC, ĐCTV, khả năng thi công 1.4.2 So sánh lựachọnphương án nền móng Các phương án nền móng cần được so sánh nhằm lựachọnmột PA tối ưuvề kỹ thuật-kinh tế. Nguyễn Hồng Nam, 2010 26 13