Nền móng - Chương 01: Khái niệm về nền móng

và truyền xuống nền đ ất. Tuỳ theo loại tải trọng, đ ặc đ iểm của nền đ ất và quy mô của công trình mà móng đư ợc cấu tạo thành nhiều dạng khác nhau, sử dụng những loại vật liệu khác nhau 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG FOUNDATION IS PART OF STRUCTURE IN DIRECT CONTACT WITH GROUND WHICH TRANSMITS LOADS FROM THE STRUCTURE TO THE GROUND. 1.1.1. Khái niệm c ơ bản về nền móng b. Nền Là bộ phận cuối cùng của công trình, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng công trình truyền xuống qua móng. 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.1. Khái niệm c ơ bản về nền móng b. Nền 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.1. Khái niệm c ơ bản về nền móng b. Nền Hình dạng và kích th ư ớc của nền phục thuộc vào loại đ ất làm nền, phục thuộc vào loại móng và công trình bên trên. Tạm hiểu: nền là bộ phận hữu hạn của đ ất mà trong đ ó ứng suất và biến dạng do tải trọng công trình gây ra là đ áng kể. 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.1. Khái niệm c ơ bản về nền móng Công trình bên trên, móng, nền đ ất có sự t ươ ng tác qua lại và làm việc đ ồng thời. Tính toán công trình và nền móng theo ph ươ ng pháp rời rạc hoá Tính toán công trình, móng và nền đ ất làm việc đ ồng thời. 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.2. Phân loại nền và móng a. Phân loại móng Theo vật liệu: gạch, đ á, bêtông, BTCT Theo đ ặc tính làm việc: Móng nông, Móng sâu, Móng nửa sâu Theo cách thi công: Toàn khối, Lắp ghép Theo đ ộ cứng: Móng cứng, móng mềm 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.2. Phân loại nền và móng Phân loại móng PAD (ISOLATED) FOUNDATION STRIP FOUNDATION RAFT FOUNDATION PILE FOUNDATION PIER FOUNDATION BASEMENT 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG Shallow (Spread) Foundations Deep Foundations Column Column P AD FOUNDATION STRIP FOUNDATION RAFT FOUNDATION 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.2. Phân loại nền và móng a. Phân loại móng 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG Cast in situ Precast Caisson Unit Piles Pile Cap 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG PILE FOUNDATION PIER FOUNDATION BASEMENT 1.1.2. Phân loại nền và móng a. Phân loại móng 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1.2. Phân loại nền và móng b. Phân loại nền Nền tự nhiên Nền nhân tạo Cải tạo kết cấu của khung hạt nhằm gia t ă ng sức chịu tải và giảm đ ộ lún của nền đ ất T ă ng c ư ờng các vật liệu chịu kéo cho nền đ ất hay còn gọi là đ ất có cốt 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG 1.1. KHÁI NIỆM C Ơ BẢN VỀ NỀN MÓNG Thiết kế nền móng có khó và có quan trọng hay không? CÓ Đất là vật thể rời, phức tạp, số liệu đ ịa chất khó đ ạt đ ộ tin cậy cao, lý thuyết tính toán còn sai khác nhiều so với thực tế. Móng ở trong môi tr ư ờng phức tạp và th ư ờng là những đ iều kiện bất lợi cho vật liệu Việc thi công móng, đ ặc biệt khi sửa chữa rất khó kh ă n và đ òi hỏi giá thành cao. Phần lớn công trình h ư hỏng hoặc lãng phí là do sai sót phần nền móng. Nền móng là một khoa học tổng hợp về đ ất đ á, kết cấu và kỹ thuật thi công 1.2.1. Biến dạng của đ ất nền. Đất nền có thể biến dạng bất kỳ  phân thành hai thành phần : thẳng đ ứng và nằm ngang. Công trình dân dụng và công nghiệp: biến dạng theo ph ươ ng thẳng đ ứng là chủ yếu  công trình bị lún Độ lún của móng nếu quá lớn: ảnh h ư ởng đ ến tính n ă ng làm việc của công trình. Độ lún lệch giữa các móng làm gia t ă ng nội lực trong kết cấu bên trên của công trình  nghiêng, nứt nẻ 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG 1.2.1. Biến dạng của đ ất nền. Độ lún của công trình: Độ lún do hạ MNN đ ể chuẩn bị thi công hố móng. Độ nở của đ ất do đ ào hố móng Độ lún do thi công móng và công trình. Độ nở do dâng mực n ư ớc ngầm trở lại khi ngừng b ơ m hạ MNN Độ lún do đ àn hồi của nền đ ất Độ lún do cố kết s ơ cấp của nền đ ất Độ lún do cố kết thứ cấp của nền đ ất Thiết kế nền móng công trình: tính tổng đ ộ lún và tốc đ ộ lún 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG 1.2.1. Biến dạng của đ ất nền. Đất dính: Độ lún tức thời Độ lún do cố kết s ơ cấp Độ lún do cố kết thứ cấp Đất rời: Tải tĩnh Tải tuần hoàn (có chu kỳ) 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG 1.2.2. Các ph ươ ng pháp tính tổng đ ộ lún của nền đ ất a. Ph ươ ng pháp cộng lún từng lớp Theo đư ờng quan hệ e – p Theo đư ờng quan hệ e – logp L ư u ý: Chiều dày vùng nén lún H a : - đ ối với nền đ ất có E ≥ 5 Mpa - đ ối với nền đ ất có E ≤ 5 Mpa H a đư ợc chia thành nhiều phân lớp có bề dày nhỏ h ơ n b/4. Nếu nền đ ất gồm nhiều lớp đ ất khác nhau, mặt phân chia các lớp đ ất phải là mặt phân chia các phân tố. 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG 1.2.2. Các ph ươ ng pháp tính tổng đ ộ lún của nền đ ất b. Theo lý thuyết đ àn hồi Móng b ă ng có kích th ư ớc lớn và khi đ ất nền cố kết tr ư ớc (OC) ( E lấy từ kết quả của thí nghiệm nén cố kết hoặc nén 3 trục có thoát n ư ớc ) Biến dạng đ ứng tức thời của nền đ ất ngay khi đ ặt tải ( E đư ợc lấy từ kết quả của thí nghiệm nén 3 trục không thoát n ư ớc ) 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG 1.2.3. Aûnh h ư ởng của đ ộ lún của nền đ ất đ ối với công trình Aûnh h ư ởng tới sự làm việc bình th ư ờng của công trình: không gian sử dụng, các đư ờng dây, ống kỹ thuật, Làm phát sinh các thành phần ứng suất phụ thêm, gây nguy hiểm cho công trình 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG L ư u ý: Biến dạng do nền đ ất phân bố không đ ều 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG L ư u ý: Độ lún do hạ MNN (thi công, khai thác,) 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG L ư u ý: Độ lún do hạ MNN (thi công, khai thác,) 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG Độ lún do ảnh h ư ởng của thi công công trình mới lân cận 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG Độ lún do ảnh h ư ởng của thi công công trình mới lân cận 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG Độ lún do ảnh h ư ởng của thi công công trình mới lân cận 1.2. VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG SCT của nền th ư ờng đư ợc đ ề cập đ ến là SCT của đ ất nền d ư ới móng nông  phát triển lên xây dựng các công thức tính cho móng sâu hoặc ổn đ ịnh của nền đ ất trong nhiều tình huống khác. Ứng xử chống cắt của đ ất phụ thuộc vào lịch sử chịu tải, vào quá trình thoát n ư ớc  các ph ươ ng pháp tính SCT của nền đ ất : SCT tức thời với các đ ặc tr ư ng chống cắt không thoát n ư ớc c u ,  u - Ph ươ ng pháp tính theo Ư S tổng SCT với các đ ặc tr ư ng chống cắt có thoát n ư ớc c’ và ’ t ươ ng ứng với nền đ ất đ ã lún ổn đ ịnh do cố kết thấm - Ph ươ ng pháp tính theo Ư S hữu hiệu. 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN (a) Sands & Gravels (b) Clays 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN C Ơ CHẾ PHÁ HOẠI CỦA NỀN ĐẤT D Ư ỚI MÓNG (c) Rocks 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN C Ơ CHẾ PHÁ HOẠI CỦA NỀN ĐẤT D Ư ỚI MÓNG (d) Strong over Weak (e) Strong over Weak (f) Boulders or Bedrock? (g) Mining (h) Rock Slopes (j) Compressible layers 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN C Ơ CHẾ PHÁ HOẠI CỦA NỀN ĐẤT D Ư ỚI MÓNG 1.3.1. Tính toán SCT của nền đ ất dựa theo mức đ ộ phát triển của vùng biến dạng dẻo trong nền TCXD 45-70: R tc = m.(A.b. 2 + B.h. 1 + D.c) Các đ ặc tr ư ng đ ất nền là các đ ặc tr ư ng tiêu chuẩn m – hệ số đ iều kiện làm việc 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN m= 0.6 Caùt boät döôùi MMN m= 0.8 Caùt mòn döôùi MMN m= 1 Caùc tröôøng hôïp khaùc 1.3.1. Tính toán SCT của nền đ ất dựa theo mức đ ộ phát triển của vùng biến dạng dẻo trong nền TCXD 45-78: R tc = (m 1 .m 2 / k tc ).(A.b. II + B.D f .’ II + D.c II ) Các đ ặc tr ư ng đ ất nền là các đ ặc tr ư ng tính toán theo TTGH II m 1 và m 2 – hệ số đ iều kiện làm việc của nền đ ất và hệ số đ iều kiện làm việc của công trình tác dụng qua lại với nền đ ất k tc - hệ số đ ộ tin cậy 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN k tc = 1 Ñaëc tröng tính toaøn laáy tröïc tieáp töø caùc thí nghieäm k tc = 1.1 Ñaëc tröng tính toaøn laáy töø caùc baûng thoáng keâ 1.3.2. PP tính SCT theo lý thuyết cân bằng giới hạn đ iểm 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3.2. PP tính SCT theo lý thuyết cân bằng giới hạn đ iểm 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3.2. PP tính SCT theo lý thuyết cân bằng giới hạn đ iểm a. Lời giải của Terzaghi:  =  q ult = 0.5N   b + qN q + cN c – móng b ă ng q ult = 0.4N   b + qN q + 1.3cN c – móng vuông q ult = 0.3N   b + qN q + 1.3cN c – móng tròn K p – hệ số áp lực bị đ ộng của đ ất lên mặt nghiêng của nêm tr ư ợt 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3.2. PP tính SCT theo lý thuyết cân bằng giới hạn đ iểm c. Lời giải của Meyerhoff:  = /4 + /2 q ult = 0.5N  b. F s F d F i + qN q . F qs F qd F qi + cN c . F cs F cd F ci N  , N q , N c – hệ số SCT của Vesic F s , F qs , F cs – các hệ số ảnh h ư ởng của hình dạng móng 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3.2. PP tính SCT theo lý thuyết cân bằng giới hạn đ iểm c. Lời giải của Meyerhoff F d , F qd , F cd – các hệ số ảnh h ư ởng của đ ộ sâu chôn móng 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN D f / b ≤ 1 D f / b > 1 F  d = 1 F  d = 1 F qd = 1+ 2tg  (1- sin ) 2 ( D f / b ) F qd = 1+ 2tg  (1- sin ) 2 arctg ( D f / b ) F cd = 1+ 0.4( D f / b ) F cd = 1+ 0.4arctg( D f / b ) 1.3.2. PP tính SCT theo lý thuyết cân bằng giới hạn đ iểm c. Lời giải của Meyerhoff F i , F qi , F ci – các hệ số ảnh h ư ởng của đ ộ nghiêng của tải trọng tác dụng lên móng  - góc hợp bởi ph ươ ng tác dụng của tải trọng với ph ươ ng thẳng đ ứng 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN L ư u ý: Sức chịu tải tức thời ( c u ,  u ), Sức chịu tải lâu dài (c’, ’) Aûnh h ư ởng của MNN tới sức chịu tải lâu dài của nền đ ất 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3.3. Các dạng phá hoại của nền đ ất do mất sức chịu tải Tr ư ợt trồi Tr ư ợt sâu 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3.3. Các dạng phá hoại của nền đ ất do mất sức chịu tải Tr ư ợt ngang: th ư ờng xảy ra với các công trình chịu tải trọng ngang lớn nh ư đ ập, t ư ờng chắn, cầu, cảng, công trình biển Lật: th ư ờng xảy ra với các công trình cao, có đ ộ lệch tâm lớn nh ư ống khói, cột đ iện cao áp, tháp ă ngten truyền hình, t ư ờng chắn đ ất. 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN 1.3. VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN L ư u ý: Khi phụ tải hai bên móng chênh nhau quá 25% thì phải kiểm tra tr ư ợt  tr ư ờng hợp xây chen 1.4. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC Phần lớn các công trình đ ều truyền tải trọng xuống đ ất qua móng. Aùp lực do tải trong công trình thông qua đ áy móng truyền tới đ ất nền đư ợc gọi là ứng suất tiếp xúc Sự phân bố áp lực tiếp xúc phụ thuộc vào các yếu tố sau: Độ cứng của móng Loại đ ất nền: đ á, đ ất dính hoặc đ ất rời và trạng thái của chúng Thời gian cố kết ( đ ối với đ ất hạn mịn) Kích th ư ớc và tỷ lệ các cạnh của móng Cách tính gần đ úng Với móng tuyệt đ ối cứng: Ư S tiếp xúc đư ợc chấp nhận là phân bố tuyến tính Tải tập trung đ ặt đ úng tâm: Tải tập trung đ ặt lệch tâm: Với móng mềm: Ư S tiếp xúc th ư ờng đư ợc giả thiết là tỷ lệ với chuyển vị thẳng đ ứng của đ áy móng hay biến dạng đ àn hồi của đ ất nền 1.4. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC P M P p min p max p 1.4. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC