Nền móng - Chương 02: Các cơ sở thiết kế nền móng

ấu kiện chịu uốn, nén, kéo với các trạng thái giới hạn: TTGH I: TT c ư ờng đ ộ trên tiết diện đ ứng và tiết diện nghiêng với tải trọng tính toán TTGH II: TT biến dạng với tải trọng tiêu chuẩn TTGH III: Tính toán về phát triển khe nứt với tải trọng tiêu chuẩn 2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1.1. Đối với móng Đối với móng hầu nh ư không tính toán theo TTGH II và TTGH III trừ một số tr ư ờng hợp nh ư bản móng bè của bể chứa, móng trong môi tr ư ờng xâm thực mạnh. Ngoài 3 TTGH này móng còn có thể phải tính toán theo trạng thái giới hạn về ổn đ ịnh (lật đ ổ và tr ư ợt) trên nền ( với các móng chịu tải nằm ngang lớn , tải trọng đ ứng nhỏ) Tải trọng tác dụng lên móng là tải trọng của công trình bên trên và phản lực đ ất tác dụng tại các mặt tiếp xúc của hệ móng – nền đ ất. 2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1.2. Đối với nền đ ất Nền đ ất đư ợc tính toán theo hai TTGH I và TTGH II TTGH I: Tính toán kiểm tra khả n ă ng chịu tải của nền đ ất với tải trọng là tải trọng tính toán Aùp dụng với các nền đ ất sét cứng, cát rất chặt hoặc đ á; các nền đ ất đ ặt móng chịu tải trọng ngang là chủ yếu, các nền đ ất nằm trong phạm vi mái dốc hoặc phân bố rất dốc 2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1.2. Đối với nền đ ất TTGH I: 2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1.2. Đối với nền đ ất TTGH II: Tính toán kiểm tra về biến dạng của nền đ ất với tải trọng là tải trọng tiêu chuẩn Aùp dụng với các nền đ ất mềm Điều kiện cần: p tc  R tc Móng chịu tải lệch tâm cần thêm: p tc min  0 và p tc max  1,2 R tc 2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1.2. Đối với nền đ ất Điều kiện đ ủ: S  S gh i  i gh  S   S gh 2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM Các thông số cần thiết cho việc thiết kế nền móng? Tài liệu về khu vực xây dựng Tài liệu về công trình đư ợc thiết kế Khả n ă ng về vật liệu XD và thiết bị thi công. 2.2.1. Tài liệu về khu vực xây dựng 2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM Ñòa hình Beà maët ñaát Coâng trình laân caän (PA moùng, söï coá, ) Ñöôøng saù Caây coái Keânh möông, ao hoà, gieáng, Heä thoáng dòch vuï Caáp thoaùt nöôùc Ñieän Ñieän thoaïi Khí ñoát Baõi raùc 2.2.1. Tài liệu về khu vực xây dựng 2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM Ñòa chaát coâng trình, Ñòa chaát thuyû vaên Maët caét ñòa chaát, caùc chæ tieâu cô lyù cuûa caùc lôùp ñaát Ñoä saâu MNN, tính chaát cuûa nöôùc ngaàm Lòch söû khu vöïc xaây döïng Caùc coâng trình ñaõ töøng toàn taïi Caùc söï coá coâng trình, söï coá neàn moùng ñaõ töøng xaûy ra 2.2.1. Tài liệu về khu vực xây dựng 2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM Ñieàu kieän khí haäu Baõo luït Haïn haùn Ñoäng ñaát Xoùi lôû ñaát Thuyû trieàu Möïc nöôùc soâng 2.2.2. Tài liệu về công trình Bản vẽ kiến trúc của công trình Hồ s ơ thiết kế kết cấu bên trên (phác thảo, ph ươ ng án) S ơ đ ồ và cao trình các công trình ngầm Tiêu chuẩn thiết kế L ư ới cột Nội lực chân cột 2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 2.2.3. Vật liệu xây dựng và máy móc, thiết bị thi công Vật liệu đ ịa ph ươ ng Khả n ă ng cung cấp vật liệu xây dựng Khả n ă ng đ áp ứng về máy móc, thiết bị thi công của các nhà thầu tại đ ịa ph ươ ng và các nhà thầu hiện có 2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 2.3.1. Phân loại tải trọng ( TCVN 2737-1995 ) Tải trọng th ư ờng xuyên Tải trọng tạm thời. Tác dụng dài hạn Tác dụng ngắn hạn: gió, Tải trọng đ ặc biệt: đ ộng đ ất, nổ, công trình sập cục bộ 2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 2.3.2. Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán Tải trọng tiêu chuẩn: có thể kiểm soát đư ợc giá trị trong đ iều kiện làm việc bình th ư ờng. Độ sai lệch của tải trọng về phía bất lợi cho công trình so với tải tiêu chuẩn do biến đ ộng của tải hoặc thay đ ổi đ iều kiện sử dụng công trình đư ợc xét đ ến bằng hệ số v ư ợt tải n Tải trọng tính toán: đư ợc đ ịnh nghĩa là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số v ư ợt tải n. 2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 2.3.3. Tổ hợp tải trọng Tổ hợp c ơ bản 1 (Tổ hợp chính): Toàn bộ các tải trọng th ư ờng xuyên Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn Một trong những tải trọng tạm thời ngắn hạn Tổ hợp c ơ bản 2 (Tổ hợp phụ): Toàn bộ các tải trọng th ư ờng xuyên Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn Toàn bộ tải trọng tạm thời ngắn hạn nh ư ng không ít h ơ n 2 2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 2.3.3. Tổ hợp tải trọng Tổ hợp đ ặc biệt: Toàn bộ các tải trọng th ư ờng xuyên Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn Tải trọng tạm thời ngắn hạn có thể có hoặc không Một trong những tải trọng đ ặc biệt 2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 2.3.3. Tổ hợp tải trọng Trong tính toán: Khi tính toán nền đ ất và móng theo TTGH II ta sử dụng các tổ hợp c ơ bản với các tải trọng là tải trọng tiêu chuẩn Khi tính toán nền đ ất theo TTGH I ta sử dụng tất cả các tổ hợp với các tải trọng là tải trọng tính toán. 2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. Khảo sát đ ịa chất công trình đ ể làm gì? Lựa chọn ph ươ ng án và chiều sâu chôn móng phù hợp Xác đ ịnh các chỉ tiêu Vật lý và c ơ học của các lớp đ ất  tính Sức chịu tải và đ ộ lún của nền Dự báo các sự cố nền móng có thể xảy ra Xác đ ịnh đ ộ sâu MNN Tính toán áp lực ngang của đ ất lên t ư ờng chắn, t ư ờng trong đ ất, Đ ư a ra các biện pháp gia cố nền đ ất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất Đào hố khảo sát (thủ công, máy), lấy mẫu thí nghiệm Khoan lấy mẫu nguyên dạng và không nguyên dạng (lấy mẫu thí nghiệm) Các thí nghiệm hiện tr ư ờng Các ph ươ ng pháp đ ịa vật lý (sóng) 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất Đào hố khảo sát: Đ ơ n giản, chi phí thấp Thấy đư ợc các lớp đ ịa chất Chiều sâu khảo sát nhỏ Mẫu thí nghiệm bị xáo trộn Sập thành hố với đ ất hòn lớn và d ư ới MNN 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất Khoan khảo sát: Khoan tay: Khoan máy: Chiều sâu khoan lớn Có nhiều dạng mũi khoan và thiết bị lấy mẫu Mẫu đ ất ít bị xáo trộn 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất Khoan khảo sát: Chiều sâu: h k  chiều sâu vùng nền Khoảng cách: Cấu tạo đ ịa chất Ph ươ ng án móng dự kiến Quy mô và đ ộ quan trọng của công trình Lấy mẫu: Ởû các vị trí có sự thay đ ổi đ ịa tầng hoặc 2m lấy một mẫu 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất Thí nghiệm hiện tr ư ờng: Bổ sung các số liệu đ ể tính toán so sánh Trong tr ư ờng hợp lấy mẫu đ ất khó Các ph ươ ng pháp : Thí nghiệm xuyên (SPT, CPT) Thí nghiệm cắt cánh Thí nghiệm bàn nén. Thí nghiệm nén ngang, . 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.2. Các đ ặc tr ư ng c ơ , lý của đ ất cần thiết cho TT NM 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ñaëc tröng vaät lyù Caùc ñaëc tröng cô hoïc Dung troïng Tyû troïng haït Ñoä aåm Heä soá roãng Ñoä baõo hoaø Heä soá thaám, k Ñaëc tröng bieán daïng: a, m v , E, , C c , C s , C v , C  Ñaëc tröng SCC:  ; c 2.4.3. Phân chia lớp đ ất Từ kết quả các thí nghiệm xác đ ịnh các lớp đ ịa chất (màu sắc, cỡ hạt, tập hợp các đ ặc tr ư ng từ thí nghiệm) Xác đ ịnh chiều dày của các lớp đ ất C ơ sở phân chia: T ập hợp các giá trị đ ặc tr ư ng của nó phải có hệ số biến đ ộng  đ ủ nhỏ 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.3. Phân chia lớp đ ất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ñaëc tröng cuûa ñaát  Ñaëc tröng cuûa ñaát  Tyû troïng haït 0.01 Giôùi haïn Atterberg 0.15 Troïng löôïng rieâng 0.05 Module bieán daïng 0.3 Ñoä aåm töï nhieân 0.15 Chæ tieâu söùc choáng caét 0.3 Cöôøng ñoä neùn moät truïc 0.3 2.4.3. Phân chia lớp đ ất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH HK1 HK2 HK3 HK4 2.4.3. Phân chia lớp đ ất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.3. Phân chia lớp đ ất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.3. Phân chia lớp đ ất Chiều dày tính toán: Lấy theo chiều dày trung bình của lớp Lấy theo chiều dày các lớp đ ất tại hố khoan gần nhất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng Chỉ tiêu riêng và chỉ tiêu tổng quát Chỉ tiêu riêng: Là trị số của các đ ặc tr ư ng của đ ất xác đ ịnh từ một mẫu thí nghiệm Chỉ tiêu tổng quát: Là trị số của các đ ặc tr ư ng chung cho toàn bộ lớp đ ất 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán Giá trị tiêu chuẩn: Với các đ ặc tr ư ng của đ ất, trừ  và c : Với  và c: tính theo ph ươ ng pháp bình ph ươ ng cực tiểu 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán Giá trị tính toán: Nâng cao đ ộ an toàn cho ổn đ ịnh của nền đ ất, một số tính toán ổn đ ịnh của nền đư ợc tính với các đ ặc tr ư ng tính toán k d = 1 với các đ ặc tr ư ng của đ ất ( trừ , c,  ) 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán Với , c,  : t  - hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy Tính nền theo TTGH II thì  = 0.85 Tính nền theo TTGH I thì  = 0.95 2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Vôùi , c Vôùi  Bài tập 1.1 tg  tc = 0.631 c tc = 0.136  tg = 0.014  c = 0.031  tg = 0.02  c = 0.228 Bài tập 1.1 Tính toán nền theo TTGH I: = 0.95, n – 2 = 18 – 2 = 16  t  = 1.75  tg =  tg t  = 0.02 x1.75 = 0.035  c =  c t  = 0.228 x1.75 = 0.399  tg  I = tg  tc (1  tg ) = 0.631 (1 0.035) = [0.609  0.653] c I = c tc (1  c ) = 0.136 (1 0.399) = [0.082  0.19] Bài tập 1.1 Tính toán nền theo TTGH II: = 0.85, n – 2 = 18 – 2 = 16  t  = 1.07  tg =  tg t  = 0.02 x1.07 = 0.021  c =  c t  = 0.228 x1.07 = 0.244  tg  II = tg  tc (1  tg ) = 0.631 (1 0.021) = [0.618  0.644] c II = c tc (1  c ) = 0.136 (1 0.399) = [0.106  0.166]  Chọn thông số nào đ ể tính toán? 2.5.1. Lựa chọn nền và ph ươ ng pháp xử lý nền C ă n cứ: Tài liệu đ ịa chất Tài liệu về công trình (loại công trình, quy mô công trình, tải trọng tác dụng xuống móng  áp lực nền, đ ộ lún của công trình) Điều kiện thi công,  Quyết đ ịnh: Nền tự nhiên hay phải dùng nền nhân tạo Lựa chọn giải pháp nào đ ể gia cố nền 2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 2.5.2. Lựa chọn giải pháp móng Mục tiêu: Đề xuất đư ợc PA móng tốt nhất cả về kỹ thuật và kinh tế  Phải thiết kế s ơ bộ nhiều PA móng đ ể so sánh  So sánh: Yêu cầu kỹ thuật Đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật rồi mới dựa vào các chỉ tiêu về kinh tế đ ể quyết đ ịnh 2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 2.5.3. Chọn đ ộ sâu móng Điều kiện đ ịa chất công trình, đ ịa chất thủy v ă n : yếu tố có ảnh h ư ởng nhiều nhất 2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 2.5.3. Chọn đ ộ sâu móng Trị số và ph ươ ng của tải trọng (Tải đ ứng,Tải ngang) Đặc đ iểm và yêu cầu sử dụng công trình. Cây cối xung quanh Các công trình ngầm (tầng hầm, đư ờng ống, ) Các công trình lân cận Biện pháp thi công móng 2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 2.6.1. B ư ớc 1: Thu thập và xử lý tài liệu Tài liệu về công trình Tài liệu về khu vực xây dựng Địa hình khu vực Mạng l ư ới và ph ươ ng pháp khảo sát Lát cắt đ ịa chất Các kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu c ơ , lý của đ ất. Địa chất thuỷ v ă n: cao đ ộ n ư ớc ngầm, tính chất n ư ớc ngầm Tài liệu về công trình lân cận, môi tr ươ ng xây dựng  Đánh giá đ iều kiên xây dựng Xác đ ịnh các tiêu chuẩn xây dựng 2.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 2.6.2. B ư ớc 2: Đề xuất các ph ươ ng án nền móng khả thi Loại móng theo dạng kết cấu c ơ bản, đ ộ cứng, hình dạng móng, . Vật liệu Ph ươ ng pháp thi công Độ sâu đ ặt móng Giải pháp gia cố nền 2.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 2.6.3. B ư ớc 3: Thiết kế s ơ bộ các ph ươ ng án khả thi Thoả mãn các đ iều kiện kỹ thuật Thoả mãn các đ iều kiện về thi công: 2.6.4. B ư ớc 4: So sánh các ph ươ ng án So sánh các chỉ tiêu kinh tế, đ ộ tin cậy của các PA Chọn ph ươ ng án tối ư u đ ề thiết kế kỹ thuật 2.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG Tài liệu TL Địa chất TL Công trình Các tiêu chuẩn quy phạm Đề xuất các PA khả thi TK s ơ bộ các PA PA 1 PA 2 PA 3 So sánh và chọn PA TK Kỹ thuật PA chọn Thuyết minh tính thoán + Bản vẽ