Bài giảng môn học nền và móng - Trần Văn Tiếng

p Nội suy từ AD BCp ,p Moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 15  Diện tích cốt thép  Bố trí thép • Chọn Φ Diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép • Số thanh thép (làm tròn lên) • Khoảng cách giữa các thanh (làm tròn xuống) 1 1 1 1 s1 s o s o M MA R h 0.9R h    2 sa 4   s1 s s An a  s b 2x100 n 1    @ Bước 3. Tính toán và bố trí thép  Thép theo phương cạnh ngắn b  Trường hợp lệch tâm 1 phương  Moment tại mặt cắt ngàm 2-2     2tt 2 2 tb c 1M p b b l 8 Hợp lực P2   tt c2 tb b bP p l 2 Cánh tay đòn d2 c2 b bd 4   Moment   tt tt tt min max tb p pp 2 Với Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 16  Diện tích cốt thép  Bố trí thép • Chọn Φ Diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép • Số thanh thép (làm tròn lên) • Khoảng cách giữa các thanh (làm tròn xuống) 2 2 2 2 s2 s o s o M MA R h 0.9R h    2 sa 4   s2 s s An a    s l 2x100 n 1 @  Thép theo phương cạnh ngắn b  Trường hợp lệch tâm 2 phương: Tính moment như tính cho phương cạnh dài l Bước 4. Trình bày bản vẽ  Bê tông lót đá 4x6, B7.5 dày 100mm (cốt pha đáy)  Thép móng AI: Rs = 225 Mpa  Bê tông bảo vệ dày 50mm  Cát lót đáy dày 100 đến 200mm, giữ vai trò biên thoát nước khi nền đất bão hòa bị biến dạng Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 17 5. Móng Băng 5.1 Móng băng một phương (dưới dãy cột) 5.1 Móng băng một phương (dưới dãy cột) Trình tự tính toán và thiết kế Thông số đầu vào - Tải trọng (N,M,H) tại chân cột - Địa chất: đặc trưng γ, c, , e- p, … Thông số đầu đầu ra - Chiều sâu đặt móng Df - Kích thước đáy móng b × L - Kích thước tiết diện ngang -Thép trong móng Bản vẽ thi công TCXD (VN) Eurocode 7 BS, ACI, … Tính toán thiết kế sb Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 18 5.1 Móng băng một phương (dưới dãy cột) Bước 1. Chọn Df và Xác định kích thước đáy móng b× L sao cho nền đất dưới đáy móng thỏa các điều kiện ổn định, cường độ và biến dạng (trượt , lún) Bước 2. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ngang Bước 3. Tính toán và bố trí thép cho bản móng Bước 5. Trình bày bản vẽ Bước 4. Tính toán và bố trí thép cho dầm móng Bước 1. Chọn Df, Xác định kích thước đáy móng b× L sao cho nền đất dưới đáy móng thỏa các điều kiện ổn định, cường độ và biến dạng  Điều kiện ổn định , , - áp lực tiêu chuẩn trung bình, cực đại và cực tiểu tc tc tb tc tc max tc min p R p 1.2R p 0       tc tbp tc maxp tc minp            tctc tc max tb f min tctc tc max tb f2 min tc tc tb tb f MNp D F W 6MNp D F bL Np D F Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 19 Tổng hợp lực và moment tại tâm đáy móng di cánh tay đòn: khoảng cách từ lực Ntti đến trọng tâm đáy móng Cách xác định bxL thỏa điều kiện ổ định Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 20 Điều kiện cường độ - áp lực tính toán cực đại qult , qa – sức chịu tải cực hạn và cho phép của đất nền dưới đáy móng FS – hệ số an toàn (FS = 23) Nγ, Nc, Nq tra bảng Nếu điều kiện không thỏa tăng b tt ult max a qp q FS     ult c q bq N cN qN 2   tt maxp tttt tt m ax tb f2 6MNp D F bL    tt max ap q  Điều kiện trượt - hệ số an toàn trượt Ea, Eb – áp lực đất chủ động và bị động Rd – lực ma sát giữa móng và nền đất  chong truottruot truot gay truot F FS FS F      chong truot d p tt gay truot x a F R bE F H bE         truotFS  d a a tt tt tb tb f R tan c * b* L Np D F          - hệ số an toàn trượt cho phép (1.2 1.5) truotFS  Điều kiện lún: như móng đơn Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 21 Bước 2. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ngang  Chiều cao dầm móng  Bề rộng dầm móng bc – bề rộng cột 100mm do cấu tạo cốt pha  Hàm lượng cốt thép trong dầm móng hợp lý        s s c b 0.3 0.6 h b b 100mm sb  Chiều cao bản móng hb Dựa vào điều kiện bản không đặt cốt đai (mục 6.2.3.4 – TCXDVN 356:2005)     b3 n bt bo bt boQ 1 R * b* h 0.6R * b* h  hb = hbo + a (làm tròn lên) Đối với bê tông nặng Xét ảnh hưởng của lực dọc kéo nén, bản móng không có lực dọc  b3 0.6 n  n 0       tt s max bt bo tt s bo max bt b bQ p * 1 0.6R * 1* h 2 b bh p 1.2R Xét 1m dài theo phương cạnh dài của móng: sb sb Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 22  Chiều cao bản móng hb Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng Pxt – lực gây xuyên thủng, lấy bằng lực dọc tính toán lớn nhất tại các chân cột Pcx – lực chống xuyên thủng Xét cân bằng lực của phần nón xuyên xt cxP P    cx bt c c bo boP 0.75R 2b 2h 4h h xtP  Chiều cao bản móng ha Chọn theo cấu tạo ha  200mm xtP Là lực dọc lớn nhất tại chân cột sb Bước 3. Tính toán và bố trí thép trong bản móng  Thép theo phương ngang cho 1m dài của móng  Moment tại mặt cắt ngàm 1-1        2tt ttc c 1 1 tb tb c b b b b 1M p x x1m p b b 2 2x2 8 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 23  Diện tích cốt thép  Bố trí thép • Chọn Φ Diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép • Số thanh thép (làm tròn lên) • Khoảng cách giữa các thanh (làm tròn xuống) • Chọn d10 , @ = 100  200mm, đầu thanh phải uốn móc  Thép theo phương cạnh dài : chỉ cần thép cấu tạo 10@200 1 1 1 1 s1 s o s o M MA R h 0.9R h    2 sa 4   s1 s s An a    s 1000 2x100 n 1 @ Bước 4. Tính toán và bố trí thép trong dầm móng (xem là móng cứng)  Xác định nội lực (M,Q) trong dầm móng  Phương pháp « dầm lật ngược »: tải là phản lực đất nền phân bố tuyến tính hướng lên; gối tựa là các cột; giải theo kết cấu dầm siêu tĩnh       2 1 2 1 x tt tt x x tt x Q p dx N M Qdx M Lực cắt Moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 24 Bước 4. Tính toán và bố trí thép trong dầm móng A/ Tính cốt dọc  Xác định moment max tại gối và nhịp  Xác định trục trung hòa của tiết diện chữ T : xem trục trung hòa đi qua mép cánh, tính  Đối với nhịp hoặc gối có moment căng thớ trên: sb      f b b b bM R bh h a 0,5h nhip( goi )max fM M  Trục trung hòa đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật b*h nhip( goi )max fM M  Trục trung hòa đi qua sườn, tính với tiết diện chữ T  Đối với gối hoặc nhịp có moment căng thớ dưới: Tính thép với tiết diện chữ nhật bs*h Bước 4. Tính toán và bố trí thép trong dầm móng A/ Tính cốt dọc Công thức tính: Áp dụng công thức tính phần cấu kiện cơ bản chịu uốn (BTCT1: Cấu kiện cơ bản) Bố trí thép: Cắt bớt thép dọc: (dựa vào biểu đồ bao vật liệu), cốt thép phải được kéo dài so với điểm cắt lý thuyết 1 đoạn    sw 0,8QW 5d 20d 2q   2 sw sw sw R n dq 4s Với Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 25 Bước 4. Tính toán và bố trí thép trong dầm móng A/ Tính cốt đai Cốt đai trong dầm sườn được tính từ điều kiện lực cắt và giống cấu kiện chịu uốn, dsw  6 (BTCT1: Cấu kiện cơ bản)  Số nhánh cốt đai phụ thuộc vào bs   sb 400 n 2    s400 b 800 n 3   sb 800 n 4; ; Kiểm tra điều kiện:     max b3 f b bt s oQ 1 R b h  Tính cốt đai Kiểm tra điều kiện:   max w1 b1 b bt s oQ 0,3 R b h  Không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng Khi h  700 thì đặt thêm cốt giá ( theo qui định TCVN) Bước 5. Trình bày bản vẽ Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 26  Bê tông lót đá 4x6, B7.5 dày 100mm (cốt pha đáy)  Thép móng AI: Rs = 225 Mpa  Bê tông bảo vệ dày 50mm  Cát lót đáy dày 100 đến 200mm, giữ vai trò biên thoát nước khi nền đất bão hòa bị biến dạng 6.1. Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler: • Đất nền được tương đồng với một hệ vô số lò xo đàn hồi tuyến tính, hằng số đàn hồi của hệ các lò xo gọi là hệ số nền k gl 3pk (kN / m ) s  pgl – áp lực gây lún s – độ lún của nền • Chia dầm móng thành các đoạn nhỏ, mỗi nút tương ứng với 1 lò xo có độ cứng ki = k.Ai; Ai diện tích đáy móng tác động trong phạm vi nút thứ i. • Dùng các phần mềm tính toán để giải tìm nội lực 6. Móng Mềm   3 o F E Lt 10 10 E b Móng được xem là móng mềm khi: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 27 6.1 Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler:  Hệ phương trình cơ bản cho dầm trên nề Winkler EF – Môdun Young của vật liệu làm móng IF – Moment quán tính của tiết diện ngang của dầm M – Moment tại tiết diện bất kỳ Q – Lực cắt tại tiết diện x Từ cơ sỏ của vật liệu làm móng  2 F F 2 d yM E I dx Mặt khác:  dM Q dx 6.1. Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler:  Hệ phương trình cơ bản cho dầm trên nề Winkler q(x) – áp lực lên móng tại tiết diện x p(x) – áp lực của đất nền tại tiết diện x                    2 2 2 4 F F2 4 dQ q x p x dx d M q x p x dx d M d yE I q x p x dx dx  Theo định nghĩa hệ số nền ta có       p x kb* y x k * y x  Phương trình vi phân trục võng của móng băng:               4 F F 4 4 F F d yE I q x p x dx E I y k * y x q x Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 28 Kết quả tính cho các trường hợp cơ bản: Lực tập trung, moment tập trung ở điểm giữa dầm dài, bản vuông hoặc tròn. Có thể giải các bài toán móng dầm, bản chịu nhiều lực tập trung bằng cách áp dụng các bài toán cơ bản với nguyên lý cộng áp dụng. (tham khảo: Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn) 6.1. Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler: 7. Móng Bè Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 29 7. Móng Bè  Việc tính toán móng bè một cách tương đối chính xác tiến hành theo lý thuyết tính bản trên nền đàn hồi có kể đến độ cứng chống uốn của kết cấu móng. Việc giải bài toán này cần sự hỗ trợ của máy tính.  Với mức độ chính xác có thể chấp nhận được, việc tính móng bè dùng phương pháp đơn giản nhất là xem áp lực dưới đáy móng phân bố đều rồi tính móng bè như bản sàn lật ngược.  Đối với móng bè bản phẳng, sau khi tính và kiểm tra áp lực dưới đáy móng, tính toán như sàn nấm lật ngược.  Đối với móng bè có sườn, sau khi tính và kiểm tra áp lực dưới đáy móng, tính toán như sàn có dầm lật ngược. 7. Móng Bè 7.1. Móng bè bản phẳng theo phương pháp phản lực nền phân bố tuyến tính Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 30 7. Móng Bè 7.1. Móng bè bản phẳng theo phương pháp phản lực nền phân bố tuyến tính 1/ Xác định chiều sâu móng, kích thước móng a*b, chiều cao bản móng h = (1/8 1/6) L, L khoảng cách giữa các cột, h phải thỏa điều kiện: 2/ Xác định tổng hợp lực tại tâm đáy móng; 3/ Xác định áp lực đáy móng 4/ Tính Rtc và Kiểm tra điều kiện ổn định với Rtc (hoặc kiểm tra sức chịu tải cho phép); 5/ Tính lún tại tâm móng; 6/ Chia móng thành nhiều dãi theo phương x và y. Tính kết cấu từng dãi với giả thuyết phản lực phân bố đều hoặc hình thang; 7/ Vẽ biểu đồ lực cắt và moment cho mỗi dãi 8/ Kiểm tra điều kiện chống cắt 9/ Từ biểu đồ moment, tính thép theo moment cực đại và cực tiểu           2 f o 3 2 o 3 A aE 1 4a bEh 1 tc max(min)p 7. Móng Bè 7.1. Móng bè bản phẳng theo phương pháp phản lực nền phân bố tuyến tính 3/ Xác định áp lực đáy móng               tctc tc dytc d dx max(min) tb f y x tc tc d a b max(min) tb f MN Mp X Y D F I I N 6e 6ep 1 D F a b   3 x 3 y baI 12 abI 12   tc dx a tc d tc dy b tc d Me N M e N Moment quán tính quanh trục x Moment quán tính quanh trục y Độ lệch tâm theo phương cạnh a (trục y) Độ lệch tâm theo phương cạnh b (trục x) Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 1 Chương 3: Móng Cọc GV: TS. TRẦN VĂN TiẾNG BÀI GiẢNG MÔN NỀN MÓNG Chương 3: MÓNG CỌC 1. Định nghĩa cọc: Móng cọc thuộc loại móng sâu, là loại móng khi tính sức chịu tải theo đất nền có kể đến thành phần ma sát xung quanh móng với đất và có chiều sâu chôn móng khá lớn: Khi tải trọng quá lớn, đất nền bên dưới gần mặt đất là loại đất yếu chịu lực kém Móng sâu eD 5 B  Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 2 Chương 3: MÓNG CỌC 2. Phân loại: Theo vật liệu: • Gỗ: thông, tràm, tre nằm dưới mực nước ngầm. • Bê tông cốt thép:  Cọc tiền chế: Bê tông cốt thép thường, BTCT ứng suất trước  Khoan nhồi: tròn, chữ thập, H, barret, …; ổn định bằng thành vách hoặc bentonite • Thép: Hộp, H, I, ống (bịt đầu hoặc không bịt đầu)...(dung trong trường hợp không thể dùng cọc BTCT: ổn định bờ, sửa chữa cấp bách ct cảng… • Cọc Composite 2. Phân Loại  Cọc tiền chế BTCT: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 3 2. Phân loại  Cọc tiền chế: 2. Phân loại  Cọc tiền chế: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 4 2. Phân loại  Cọc tiền chế: 2. Phân loại  Cọc khoan nhồi: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 5 2. Phân loại  Cọc khoan nhồi: 2. Phân loại  Cọc khoan nhồi: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 6 2. Phân loại  Cọc thép: 2. Phân loại  Cọc gỗ: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 7 2. Phân loại  Cọc composite: Chương 3: MÓNG CỌC 2. Phân loại: Theo đặc tính chịu lực: • Cọc chịu mũi (cọc chống): khi phần lớn tải trọng được truyền qua mũi vào lớp đất cứng ở mũi cọc. • Cọc ma sát: khi cọc không tựa lên đất cứng, tải trọng được phân bố phần lớn qua ma sát với đất xung quanh cọc Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 8 Chương 3: MÓNG CỌC 2. Phân loại: Theo vị trí đài cọc: • Móng cọc đài thấp • Móng cọc đài cao Chương 3: MÓNG CỌC 2. Phân loại: Theo trạng thái chịu lực: • Cọc chịu kéo • Cọc chịu nén • Cọc chịu uốn Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 9 Chương 3: MÓNG CỌC 3. Những ảnh hưởng khi thi công cọc: Đối với đất dính:  Đất xung quanh cọc bị thay đổi cấu trúc  Trạng thái ứng suất ở đất xung quanh cọc bị thay đổi  Độ bền thay đổi theo thời gian: Mặt đất có thể bị trồi lên; sức kháng chủ yếu là sức kháng mũi làm đất xấu đi  Tăng và quá trình thóat nước của áp lực nước lỗ rổng  Tăg cường độ thoát nước  Đối với đất cát  Làm chặt cát  Tăng ứng suất ngang tăng ma sát Chương 3: MÓNG CỌC 3. Những ảnh hưởng khi thi công cọc: Đối với đất cát  Làm chặt cát  Tăng ứng suất ngang tăng ma sát Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 10 Chương 3: MÓNG CỌC 3. Những ảnh hưởng khi thi công cọc: Đối với đất cát  Làm chặt cát  Tăng ứng suất ngang tăng ma sát • Vùng I: vài mm đến 1cm, dính bám với cọc và cung chuyển dịch với cọc • Vùng II: ứng suất đáng kể hệ số rỗng giảm, độ ẩm giảm, đối với nền cát rời anh hưởng nén chặt lớn • Vùng III: ứng suất, biến dạng nhỏ hệ số rỗng và độ ẩm thay đổi it Chương 3: MÓNG CỌC 3. Những ảnh hưởng khi thi công cọc: Đối với công trình lân cận  Làm chuyển dịch móng  Làm trồi đất  Ảnh hưởng của nhóm cọc:  Các cọc giữa lún nhiều hơn vì có lực ma sát hơi lớn hơn các cọc biên nhưng vì có đài các cọc lún đều nhau cọc biên chịu tải lớn hơn;  Đẩy trồi: làm các công trình lân cận bị nâng lên hạ xuống không đều;  Sụt bề mặt: các công trình bên hạ xuống không đều;  Cọc ép trước bị cọc ép sau đẩy trồi  Cọc ép đất có thể làm mái đất trượt ngang Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 11 Chương 3: MÓNG CỌC 3. Những ảnh hưởng khi thi công cọc: Ảnh hưởng của nhóm cọc: Chương 3: MÓNG CỌC 3. Những ảnh hưởng khi thi công cọc: Ảnh hưởng thi công cọc khoan nhồi:  Ảnh hưởng của sự thay đổi đô ẩm trên lục dính giữa đất và cọc  Đất hút nước từ cọc khoan nhồi ướt  Nước từ đất chảy vào lỗ khoan  Đất xung quanh cọc và mũi cọc bị phá hủy kết cấu do việc khoan  Dung dịch bentonite tạo ra lớp áo phủ trên bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất  Giảm ma sát giữa đất và cọc Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 12 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.1. Sức chịu tải theo vật liệu: Cọc tròn, vuông: Cọc chữ nhật: 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.1. Sức chịu tải theo vật liệu: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 13 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.1. Sức chịu tải theo vật liệu: 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.1. Sức chịu tải theo vật liệu: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 14 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.1. Sức chịu tải theo vật liệu: 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.2. Sức chịu tải theo nền đất: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 15 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.2. Sức chịu tải theo nền đất: 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.2. Sức chịu tải theo nền đất: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 16 4. Sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.2. Sức chịu tải theo nền đất: 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.1. Không thoát nước – tổng ứng suất  Sét – ngắn hạn Skempton (1959)  p c u vpq N xc      u q 0 N 1 N 0 cN 9 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 17 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.1. Không thoát nước – tổng ứng suất 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.2. Thoát nước –ứng suất hữu hiệu  Cát hay Sét – dài hạn c 0  'p q vpq N Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 18 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.2. Thoát nước –ứng suất hữu hiệu 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.2. Thoát nước –ứng suất hữu hiệu Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 19 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.2. Thoát nước –ứng suất hữu hiệu 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.2. Thoát nước –ứng suất hữu hiệu Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 20 4.2.1. Sức chịu tải mũi cọc: 4.2.1.2. Thoát nước –ứng suất hữu hiệu 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.1. Không thoát nước – tổng ứng suất  Sét – ngắn hạn  Phương pháp  (Tomlinson)   s a uf c c u 0    's a s v af c K tan Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 21  Phương pháp  (Tomlinson)  Phương pháp  (Tomlinson) Bảng 3.13, trang 214 Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn, 2011) Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 22 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.1. Không thoát nước – tổng ứng suất  Sét – ngắn hạn  Phương pháp  (Tomlinson) 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.1. Không thoát nước – tổng ứng suất  Sét – ngắn hạn  Phương pháp  (Tomlinson)  Cọc khoan nhồi Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 23 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.1. Không thoát nước – tổng ứng suất  Sét – ngắn hạn  Phương pháp  (Focht & Vijayvergiya, 1972)    's m uf 2c - Với ’m ứng suất trung bình ở giữa chiều dài cọc -  biến đổi theo chiều sâu đóng cọc, tra biểu đồ hình 3.31 trang 221, Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn 2011 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.2. Thoát nước – ứng suất hữu hiệu  Cát hay Sét – dài hạn  Phương pháp  Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 24 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.2. Thoát nước – ứng suất hữu hiệu  Cát hay Sét – dài hạn  Phương pháp  4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.2. Thoát nước – ứng suất hữu hiệu  Cát hay Sét – dài hạn  Phương pháp  Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 25 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.2. Thoát nước – ứng suất hữu hiệu  Cát hay Sét – dài hạn  Cọc khoan nhồi 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.2. Thoát nước – ứng suất hữu hiệu  Đối với đất cát Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 26 4.2.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc: 4.2.2.2. Thoát nước – ứng suất hữu hiệu  Đối với đất cát 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả SPT Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 27 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả SPT    p bq f CN MPa 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả SPT   sf A BN kPa Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 28 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả CPT 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả CPT Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 29 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả CPT - Nottingham và Schmertman (1975) 4.2.3. Sức chịu tải dựa theo kết quả ngoài hiện trường: 4.2.3.1. Dựa theo kết quả CPT Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 30 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.1. Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (đơn giản, tính toán tiền dự án) 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.1. Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (đơn giản, tính toán tiền dự án) Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 31 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.1. Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (đơn giản, tính toán tiền dự án) 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.1. Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 32 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.1. Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.1. Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 33 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo chỉ tiêu cường độ của đất nền TCXDVN: 160-1987; 189-1996; 195-1997; 205-1998                u s p si si p p ps a s p s p Q Q Q W A f A q W QQQ W FS FS FS 1,5 2 FS 2 3           p c vp q ' s a s v a q cN N BN f c K tg Công thức tổng quát tính sức chịu tải đơn vị: 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo chỉ tiêu cường độ của đất nền  Đất sét –ngắn hạn: Sử dụng phương pháp  để tính sct do ma sát     u s u p c vpuQ A . .c A N c  Cọc đóng:  theo slide 40, 41, 42, hoặc theo TCXD 205:1998  Cọc nhồi Với: Nc = 9 cho cọc đóng trong sét cố kết thường, = 6 cho cọc nhồi. cu có giá trị giới hạn là 100kPa Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 34 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo chỉ tiêu cường độ của đất nền  Đất rời: Sử dụng phương pháp  để tính sct do ma sát    ' 'u s s v a p vp qQ A K tan A N  Sử dụng phương pháp Vesic (slide 46  51)  Độ sâu tới hạn Zc đối với đất cát rời (tra bảng 3.33, NM, CNA, 2012)               s c s c p c p c f z z f z z q z z q z z  TCXD 205:1998 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo kết quả thí nghiệm xuyên CPT    cp c ci si i q K q qf sức chống xuyên trung bình, lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d bên dưới mũi cọc. cq Kc, i : các hệ số có thể tra theo bảng 3.34, trang 285, sách Nền móng, Châu Ngọc Ẩn, 2011, hoặc bảng tra ở slide 69. Hệ số an toàn khi tính SCT từ CPT: FS = 2 3.  Xác định cu từ CPT   c vu qc 15 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 35 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo kết quả thí nghiệm xuyên CPT 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo kết quả thí nghiệm xuyên động SPT  u 1 p 2 tb sQ K .N.A K .N .A  Theo Meyerhof (1956): N : chỉ số SPT trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc. Ntb : giá trị trung bình N dọc theo thân cọc trong phạm vi lớp đất rời.  Cọc đóng: K1 = 400 K2 = 2  Cọc nhồi: K1 = 120 K2 = 1  Với các giá trị này của K1,K2 thì K1.N và K2.Ntb có đơn vị kPa Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 36 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo kết quả thí nghiệm xuyên động SPT  u p p s sQ q .A f .A  Theo TCXD 195-1997: SCT cọc nhồi trong đất rời N: Chỉ số SPT trung bình Hệ số an toàn khi tính cách này: FS = 2,5  3; FSs = 2  2,5; FSp = 2,5  3 Với:  p 1q K .N 0,1MPa        s s f 0,018.N 0,1MPa f 0,03.N 0,1 0,1MPa : Trong cát không dùng bentonite khi khoan : Trong cát dùng bentonite khi khoan 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo kết quả thí nghiệm xuyên động SPT     a p c c s s pQ 1,5NA 0,15N L 0,43N L W  Theo TCXD 195-1997: SCT cho phép của cọc nhồi trong nền gồm các lớp đất dính và đất rời Đơn vị :Tf :chỉ số xuyên động tiêu chuẩn trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc. Nếu N > 60, khi tính toán lấy = 60 ; nếu N > 50 thì trong công thức lấy =50; N N N Nc : giá trị trung bình của chỉ số xuyên động tiêu chuẩn trong lớp đất rời; Ns : giá trị trung bình của chỉ số xuyên động tiêu chuẩn trong lớp đất dính; Ap (m2) : diện tích tiết diện mũi cọc; Ls (m) : chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất dính; Lc (m) : chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất rời;  (m): chu vi tiết diện cọc; Wp : hiệu số giữa trọng lượng cọc và đất nền do cọc thay thế. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 37 4.2.4. Sức chịu tải theo tiêu chuẩn Việt Nam 4.2.4.2. Dựa theo kết quả thí nghiệm xuyên động SPT      a a p s s c c 1Q N A 0,2N L N L u 3  Theo công thức của Nhật: SCT cho phép của cọc trong các lớp đất cát và đất sét Na: chỉ số SPT trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc; Nc : giá trị trung bình của chỉ số SPT dọc theo thân cọc trong lớp đất rời; Ns : giá trị trung bình của chỉ số SPT dọc theo thân cọc trong lớp đất dính; Ap (m2) : diện tích tiết diện mũi cọc; Ls (m) : chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất dính; Lc (m) : chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất rời; u (m): chu vi tiết diện cọc;  : hệ số phụ thuộc biện pháp thi công:  = 30 với cọc đóng;  = 15 với cọc khoan nhồi. 4.2.5. Sức chịu tải theo công thức đóng cọc    u f f WH kEQ e c e c  Theo Wellington W : trọng lượng phần rơi của búa; H : chiều cao rơi của búa; ef : độ chối của búa (độ xuyên của cọc vào đất sau khi để cọc nghỉ nhằm tránh hiện tượng chối giả); c : hằng số xét đến năng lượng thất thoát c = 2,54 cm với búa rơi; c = 2,54 mm với búa hơi và búa diesel; E : năng lượng búa; k : hệ số năng lượng búa; Công thức trên được tính với hệ số an toàn FS = 6. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 38 4.2.5. Sức chịu tải theo công thức đóng cọc  Theo Wellington K- Kobe Diesel; L–Link, Belt, Cedar Rapids,Iowa; M–Mitsubishi Int. Corporation; MKT-McKienan- Terry, New Jersey; V–Vulcan Iron Works, Florida 4.2.5. Sức chịu tải theo công thức đóng cọc        2 c u c f 1 2 3 W e WkEQ 1 W We c c c 2  Theo Hilley: với FS > 3 e: hệ số hồi phục có giá trị như sau : • cọc có đầu bịt thép, e = 0,55; • cọc thép có đệm đầu cọc bằng gỗ mềm, e = 0,4; • cọc bê tông cốt thép có đệm đầu cọc bằng gỗ, e=0,25; c1 (m): biến dạng đàn hồi của đầu cọc, đệm đầu cọc và cọc dẫn; c2 (m): biến dạng đàn hồi của cọc: c3: biến dạng đàn hồi của đất nền của cọc, thường được lấy bằng 0,005m  u2 p p Q Lc A E Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 39 4.2.5. Sức chịu tải theo công thức đóng cọc Thời gian nghỉ để xác định độ chối:  3 ngày đêm đối với cát (trừ cát nhỏ và cát bụi bão hòa nước);  6 ngày đêm đối với đất sét và đất không đồng nhất;  10 ngày đêm khi cọc xuyên qua cát nhỏ và cát bụi bão hòa nước;  20 ngày đêm khi cọc xuyên qua đất sét, á sét dẻo mềm, dẻo chảy. ! Sinh viên tham khảo thêm tài liệu về SCT theo công thức đóng cọc ! 4.2.6. Sức chịu tải dựa theo thử tải tại hiện trường: ! Sinh viên tham khảo thêm tài liệu : Nền móng, Châu Ngọc Ẩn, 2011 và các tài liệu khác ! 5. Thiêt kế móng cọc 5.1. Dữ liệu tính toán 5.2. Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp 5.3. Xác định SCT của cọc 5.4. Xác định số lượng cọc và bố trí 5.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng 5.7. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc 5.8. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc 5.9. Tính thép cho đài cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 40 5. Thiêt kế móng cọc 5.1. Dữ liệu tính toán  Dữ liệu bài toán và các đặc tính của móng cọc;  Số liệu tải trọng (tính toán);  Chọn vật liệu thiết kế móng: cấp độ bền BT, cường độ thép, tiết diện và chiều dài cọc (cắm vào đất tốt ≥ 2m), đoạn neo ngàm trong đài cọc (đoạn ngàm + đập đầu cọc ≈ 0,5 ÷ 0,6m); chọn đường kính cốt thép dọc trong cọc. 5. Thiêt kế móng cọc 5.2. Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp                 p 2 a d f f p a d K1H K b D 2 FS 2HD K K b FS Ep - Ea H: tải trọng ngang; bd: cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với lực H; Ka: hệ số áp lực chủ động của đất; Kp: hệ số áp lực bị động, lấy FS = 3 (vì áp lực sau đài chưa đạt trạng thái bị động). Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 41 5. Thiêt kế móng cọc 5.3. Xác định SCT của cọc  Theo vật liệu làm cọc: slide 23 26  Theo chỉ tiêu đất nền (cơ lý và cường độ): slide 59 67  Theo thí nghiệm CPT: slide 68 69  Theo thí nghiệm SPT: slide 70 73  Và theo các thí nghiệm khác 5. Thiêt kế móng cọc 5.4. Xác định số lượng cọc và bố trí    tt d a N Wn Q n: số cọc; Ntt: lực dọc tính toán; Wd: trọng lượng đài; : hệ số xét đến ảnh hưởng của moment, lấy từ 1 đến 1,5 tùy giá trị moment; Qa: Sức chịu tải cho phép của một cọc;  Bố trí cọc: theo mạng lưới tam giác hoặc vuông, khoảng cách từ 3d đến 6d. Khi có tải lệch tâm có thể bố trí sao cho các cọc chịu tải giống nhau. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 42 5. Thiêt kế móng cọc 5.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc      max a min n P Q P Q 0                   tttt tt y i x i x ,y n n 2 2 i i i 1 i 1 tttt tt y max x max max n n min 2 2 i i i 1 i 1 M xN M yP n x y M xN M yP n x y 5. Thiêt kế móng cọc 5.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc a( nh om)(1coc ) aQ Q                          1 2 2 1 1 2 n 1 n n 1 n 1 90n n darctg deg s  Ảnh hưởng của nhóm cọc n1 : số hàng cọc n2 : số cọc trong 1 hàng d : đường kính hoặc cạnh cọc s : khoảng cách giữa các cọc  Sức chịu tải của 1 cọc trong nhóm: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 43 5. Thiêt kế móng cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng 5. Thiêt kế móng cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 44 5. Thiêt kế móng cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng 5. Thiêt kế móng cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 45 5. Thiêt kế móng cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng  Kiểm tra độ ổn định của nền dưới móng khối qui ước 5. Thiêt kế móng cọc 5.6. Kiểm tra độ lún của móng  Xác định độ lún Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 46 5. Thiêt kế móng cọc 5.7. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc           1coc ng ng ng 3 o HH H n EJ H 1000l Δng = 1 cm: chuyển vị ngang tại đầu cho phép; EJ : độ cứng của cọc; β = 0,65 : khi cọc đóng trong đất sét; β = 1,2 : khi cọc đóng trong đất cát; lo ≈ 0,7 d ; d [cm]: cạnh hay đường kính cọc. Sức chịu tải ngang của cọc 5. Thiêt kế móng cọc 5.8. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc Pxt ≤ Pcx Pxt = Σ phản lực của những cọc nằm ngoài tháp xuyên ở phía nguy hiểm nhất Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên = 0,75 Rk(bc + ho)ho Còn nhiều cách tính khác SV tham khảo thêm tài liệu! Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 47 5. Thiêt kế móng cọc 5.9. Tính thép cho đài cọc Tính moment: dầm consol, ngàm tại mép cột, lực tác dụng lên dầm là phản lực đầu cọc.  Diện tích cốt thép  Bố trí thép  Chọn Φ Diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép  Số thanh thép (làm tròn lên)  Khoảng cách giữa các thanh (làm tròn xuống) 1 1 1 1 s1 s o s o M MA R h 0.9R h    2 sa 4   s1 s s An a     @ s b(L) 2x100 n 1 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 48 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 49 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment ze : chiều sâu tính đổi, ze = αbd z le : chiều dài cọc trong đất tính đổi, le = αbd l αbd : hệ số biến dạng (1/m) bc : chiều rộng qui ước của cọc: d ≥ 0,8 m => bc = d + 1 m; d bc = 1,5d + 0,5 m (TCXD 205-1998) Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 50 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 51 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 52 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment Mp : moment do tải thường xuyên; Mv : moment do tải tạm thời; n = 2,5, trừ: n = 4 cho móng 1 hàng cọc chịu tải trọng lệch tâm thẳng đứng; Đối với công trình quan trọng: le ≤ 2,5 lấy n = 4; le ≥ 2,5 lấy n = 2,5 le : chiều dài cọc trong đất tính đổi, le = αbd l Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 53 5. Thiêt kế móng cọc 5.10. Tính cọc chịu tải ngang và moment  Khi le ≤ 2,5 : cọc ngắn hay cọc cứng, ổn định nền theo phương ngang được kiểm tra tại hai độ sâu z = L và z = L/3;  Khi le > 2.5 : Cọc dài hay cọc chịu uốn, ổn định nền theo phương ngang được kiểm tra tại độ sâu:   bd 0,85z Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 1 Chương 4: Biện pháp xử lý và gia cố nền đất yếu GV: TS. TRẦN VĂN TiẾNG BÀI GiẢNG MÔN NỀN MÓNG Chương 4 Biện pháp xử lý và gia cố nền đất yếu  Khái niệm Nền đất yếu: Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng. Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 2 Chương 4 Biện pháp xử lý và gia cố nền đất yếu  Các nền đất yếu thường gặp:  Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp;  Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn (<200µm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;  Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%);  Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy;  Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập. Chương 4 Biện pháp xử lý và gia cố nền đất yếu 1. Đệm cát 2. Cọc vật liệu rời 3. Cọc đất trộn vôi/cement 4. Gia tải trước 5. Giếng cát, bấc thấm + gia tải trước 6. Bơm hút chân không  Xử lý nền đất yếu: nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất .v.v. Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp.  Các biện pháp xử lý: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 3 1. Đệm cát Đệm cát thường sử dụng khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước như sét nhão; cát pha bão hòa nước, sét pha nhão; bùn; than bùn có chiều dày không lớn lắm (nhỏ hơn 3m). Người ta bóc bỏ các lớp đất yếu này và thay thế bằng lớp cát có khả năng chịu lực lớn hơn. 1. Đệm cát  Đệm cát có các tác dụng :  Lớp đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực tiếp thu tải trọng công trình truyền xuống lớp đất thiên nhiên. Làm tăng sức chịu tải của đất nền.  Làm giảm độ lún của móng; giảm độ lún lệch của móng do có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền ở dưới tầng đệm cát. Giảm chiều sâu chôn móng từ đó giảm khối lượng vật liệu xây móng.  Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của nền và rút ngắn quá trình lún.  Những trường hợp không nên sử dụng đệm cát :  Lớp đất phải thay thế có chiều dày lớn hơn 3m, lúc này đệm cát có chiều dày lớn, thi công khó khăn, không kinh tế. Mực nước ngầm cao và có áp. Lúc này hạ mực nước ngầm rất tốn kém và đệm cát không ổn định. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 4 1. Đệm cát  Phương pháp gần đúng xác định ứng suất thẳng đứng 1. Đệm cát  Xác định hđ : có thể chọn (1,5  2,5m) rồi kiểm tra  ĐK1 z2 : Ư/s do tải trọng ngoài tại đáy lớp đệm bz : bề rộng móng tính đổi                                       f d f d bt z tc D h II , D h bt f d d z o gl o f o * II z f d tc R R D h k p k p D l zk f , b b m mR Ab B D h Dc k 1 2 1 2 1 2 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 5 1. Đệm cát  Xác định hđ  ĐK1 Móng băng: Móng chữ nhật:    tc z z N b l2         z z tc z z b F a a N F l ba 2 2 2  ĐK2   dem d at g hs s s s 1. Đệm cát  Một số vấn đề khi thi công lớp đệm cát  Đào bỏ hết lớp đất yếu  Dùng loại cát hạt to, trung, hàm lượng chất bẩn  3%  Rải từng lớp dày 20 – 30cm, tưới nước vừa đủ ẩm (Wopt) và đầm.  Có thể thay cát bằng các loại đất tốt khác: cát pha sét lẫn sỏi, sỏi đỏ.  Độ chặt cần thiết D = 0,65  0,7  Xác định bđ:  d db b h tan2 Góc truyền lực, có thể lấy bằng góc nội ma sát hoặc từ 30° 45°    wopt s , eW 0 7 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 6 2. Cọc vật liệu rời 2. Cọc vật liệu rời Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 7 2. Cọc vật liệu rời 2. Cọc vật liệu rời Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 8 2. Cọc vật liệu rời 2. Cọc vật liệu rời Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 9 2. Cọc vật liệu rời 2.1. Phạm vi sử dụng  Các công trình chịu tải trọng không lớn trên nền đất yếu như: gia cố nền nhà kho, gia cố nền đường, gia cố đoạn đường vào cầu, gia cố nền các bến, bãi, ... thường sử dụng cọc vật liệu rời để gia cố nền.  Điều kiện là cọc vật liệu rời phải chịu được tải trọng đứng và chất lượng làm cọc phải ổn định, đồng nhất. 2. Cọc vật liệu rời 2.2. Tác dụng:  Làm cho độ rỗng, độ ẩm của nền đất giảm đi, trọng lượng thể tích, modun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên.  Do nền đất được nén chặt, nên sức chịu tải tăng lên, độ lún và biến dạng không đều của đất nền dưới đế móng giảm đi một cách đáng kể.  Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất xung quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng cách giữa các cọc. Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền có thể được coi như một nền thiên nhiên.  Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều so với nền thiên nhiên hoặc nền gia cố bằng cọc cứng. Phần lớn độ lún của công trình diễn ra trong quá trình thi công, do vậy công trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định.  Sử dụng cọc cát rất kinh tế so với cọc cứng (so với cọc bê tông giá thành giảm 50%, so với cọc gỗ giảm 30%), không bị ăn mòn, xâm thực. Biện pháp thi công đơn giản không đòi hỏi những thiết bị thi công phức tạp. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 10 2. Cọc vật liệu rời 2.3. Các cơ chế phá hoại cọc vật liệu rời 2. Cọc vật liệu rời 2.3. Các cơ chế phá hoại cọc vật liệu rời Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 11 2. Cọc vật liệu rời 2.4. Bố trí và tỷ số diện tích thay thế Tỷ số diện tích thay thế: As Ac s c 2. Cọc vật liệu rời 2.5. Vùng ảnh hưởng  Cọc bố trí vuông : De = 1,13 S  Cọc bố trí tam giác: De = 1,05 S Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 12 2. Cọc vật liệu rời 2.6. Tập trung ứng suất Ư/S trung bình            c c s1 n 1 a Ư/S tác dụng lên cọc vật liệu rời            s s s n 1 n 1 a  Hệ số tập trung Ư/S       s c s n S R R Ư/S tác dụng lên đất     s s c sa (1 a ) 2. Cọc vật liệu rời  Tập trung ứng suất Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 13 2. Cọc vật liệu rời 2.7. Sức chịu tải giới hạn 2.7.1. Cọc đơn  Dựa theo cơ chế phá hoại phình trồi 2. Cọc vật liệu rời 2.5. Sức chịu tải giới hạn 2.5.1. Cọc đơn  Dựa theo cơ chế phá hoại phình trồi Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 14 2. Cọc vật liệu rời 2.7. Sức chịu tải giới hạn 2.7.1. Cọc đơn  Dựa theo cơ chế phá hoại phình trồi 2. Cọc vật liệu rời 2.7. Sức chịu tải giới hạn 2.7.1. Cọc đơn  Dựa theo cơ chế phá hoại cắt   u c q 1q c ' N q N B N 2 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 15 2. Cọc vật liệu rời 2.7. Sức chịu tải giới hạn 2.7.1. Cọc đơn  Dựa theo cơ chế phá hoại cắt 2. Cọc vật liệu rời 2.7. Sức chịu tải giới hạn 2.7.2. Sức chịu tải của nhóm cọc  Terzaghi và Sowers Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 16 2. Cọc vật liệu rời 2.7. Sức chịu tải giới hạn 2.7.2. Sức chịu tải của nhóm cọc  Terzaghi và Sowers 2. Cọc vật liệu rời 2.8. Độ lún Tỷ số giảm độ lún: Độ lún của nền có cọc vật liệu rời: Với: S: độ lún nền không có cọc vlr o: US bản thân đất nền  : us gây lún H : Chiều sâu tính lún Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 17 2. Cọc vật liệu rời 2.8. Độ lún  Độ lún của nền đất theo thời gian 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Đặc điểm và phạm vi ứng dụng: Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: than bùn, bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão. Vệc sử dụng cọc vôi có những tác dụng sau:  Sau khi cọc vôi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại.  Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thì nó tỏa ra một nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén chặt.  Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: + Độ ẩm của đất giảm 5-8%; + Lực dính tăng lên khoảng 1,5 –3 lần; + Modun biến dạng tăng lên 3-4 lần; + Cường độ của đất giữa các cọc vôi có thể tăng lên đến 2 lần; Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 18 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 19 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 20 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 21 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Mô hình và mối quan hệ 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Mô hình và mối quan hệ Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 22 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Mô hình và mối quan hệ 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 23 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 24 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 25 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục  Ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ  Masaaki (1996); Gotoh (1996): Cường độ giảm tăng hàm lượng hữu cơ của đất tự nhiên.  Kawasaki et al. (1984) không thích hợp khi hàm lượng hữu cơ > 2. Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 26 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 27 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ nén 1 trục 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ từ thí nghiệm SPT Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 28 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Sức chịu tải cực hạn 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Sức chịu tải cực hạn Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 29 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ chịu kéo Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 30 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Cường độ chịu uốn 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Áp lực tiền cố kết Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 31 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Modun đàn hồi 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Biến dạng phá hoại Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 32 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Hệ số Poisson Michell (1981)  = 0.1 to 0.2 cho đất cát trộn cement  = 0.15 to 0.35 cho đất sét trộn cement 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Phương pháp đánh giá độ ổn định (CDIT 2002) Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 33 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Ổn định trượt 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Trượt tròn Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 34 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Sức chịu tải cuả cọc đơn theo đất nền    so il 2u co l uQ dH 2 ,2 5 d C  Sức chịu tải cuả cọc đơn theo vật liệu cọc               co l u co l co l h co l u co l co l h co l u ,c reep u Q A 3 ,5 C 3 Q A 2C 3 Q 65 % 8 0 % Q Cọc vôi Cọc xi măng d: đường kính cọc Hcol: chiều dài cọc Cu: sức chống cắt trung bình của đất xung quanh cọc Acol: tiết diện cọc Ccol: lực dính của vật liệu cọc h: áp lực tổng theo phương ngang tác dụng ở tiết diện nguy hiểm Dài hạn, có xét từ biến 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Sức chịu tải Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 35 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Ư/S Thẳng đứng giới hạn 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Độ lún S = S1 + S2 S1: độ lún của khối đất và cọc S2: độ lún của đất nền không xử lý ở bên dưới cọc         co l co l so ilco l co l co l Q q MA a 1 a M n Aa B xL + US trong cọc + tỷ số diện tích Msoil, Mcol: mô đun nén của đất nền xung quanh cọc và của cọc q: áp lực đáy móng; n : số cọc Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 36 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Độ lún         1 2 c o l co l co l so il 1 2 co l so il q B L q B L n A M B L n A M q q a M 1 a M  Trường hợp A: tải tác dụng nhỏ và us trong cọc chưa vượt quá giới hạn từ biến Mcol = 50  100 Cu (15  25MPa) Msoil = 250Cu q1, q2: áp lực đáy móng do cọc chịu và đất nền xung quanh cọc chịu     1 co l soil qHS aM 1 a M H: chiều cao cọc S2: xác định bằng cách chia nền bên dưới thành nhiều lớp, sự phân bố US trong nền bên dưới khối theo đường truyền có độ dốc 2:1 3. Cọc đất trộn vôi/xi măng  Độ lún    co l ,c re e p 1 2 1 nQ q B L q q q  Trường hợp B: tải tác dụng lớn và us trong cọc vượt quá giới hạn từ biến q1, q2: áp lực đáy móng do cọc chịu và đất nền xung quanh cọc chịu + q2 dùng để tính lún S1 và tính theo phương pháp tổng phân tố + S2 được tính với cả q1 và q2 Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 37 4. Gia tải trước 4.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng  Nén trước bằng tải trọng tĩnh sử dụng trong trường hợp gặp nền đất yếu như cát rời, đất xốp, than bùn, bùn, sét và sét pha dẻo nhão… Mục đích của gia tải trước là :  Tăng cường sức chịu tải của đất nền.  Tăng nhanh thời gian cố kết, tức là làm cho lún ổn định nhanh hơn. Muốn đạt được mục đích trên, người ta dùng các biện pháp sau đây :  Chất tải trọng bằng cát, sỏi, gạch, đá… bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự định xây dựng để cho nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng. Dùng giếng cát hoặc bất thấm để thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền đối với nền sét yếu thấm nước kém. 4. Gia tải trước 4.2. Điều kiện địa chất để sử dụng gia tải trước không kết hợp thiết bị thoát nước: Để đạt được mục đích nén chặt đất và nước trong lỗ rỗng thoát ra, điều kiện cơ bản là phải có chỗ cho nước thoát ra được. Những sơ dồ về địa chất sau đây được xem là phù hợp cho phương pháp này : Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 38 4. Gia tải trước 4.3. Tính toán gia tải trước: Kỹ thuật gia tải trước thường có 2 dạng: - Chất tải trước với tải trọng lớn hơn tải trọng công trình - Chất tải trước theo từng cấp tải trọng  Lún cố kết sơ cấp dưới tải trọng được gia tải trước:                    , vo f f c , o vo , vo f s f s c , o vo p2 HS C lo g 1 e p p2 HS C lo g 1 e Độ lún cuối do tải công trình: Độ lún cuối do gia tải trước:                      f , vof f s f s sf , vo f plog 1 SU S pplog 1 1 p Độ độ cố kết ở thời điểm tSR mà độ lún do gia tải gay ra bằng độ lún cuối dưới tải công trình: 4. Gia tải trước 4.3. Tính toán gia tải trước:  Lún cố kết sơ cấp dưới tải trọng được gia tải trước:                  2 f s vz 0 ,3575 ,6 f s U % 4 10 0 T U %1 1 00 Nhân tố thời gian Tvz theo Sivaram và Swanmee: Thời gian gia tải tính từ quan hệ: Hai bài toán thiết kế: 1/ Với gia tải chọn trước tính thời gian gia tải cần thiết? 2/ Để có thể dở tải trong khoảng thời gian tSR thì gia tải phải là bao nhiêu?  vzvz 2 C tT H Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 39 4. Gia tải trước 4.3. Tính toán gia tải trước:  Lún cố kết thứ cấp do gia tải trước: Độ lún sơ cấp do tải công trình sẽ kết thúc ở thời điểm tp, sau đó độ lún thứ cấp bắt đầu và ở thời điểm ts được xác định như sau:  s s p p tS C H log t Hp chiều dày lớp đất ở thời điểm tp C = d/dlogt : hệ số nén thứ cấp  Để độ lún sơ cấp và thứ cấp do tải trọng công trình pf không xảy ra khi dở tải thì gia tải pf+ps phải được kéo dài trong khoảng thời gian tsR sao cho độ lún sơ cấp SsR do gia tải bằng độ lún sơ cấp và thứ cấp do một mình tải công trình:  s R f sS S S 4. Gia tải trước 4.3. Tính toán gia tải trước:  Lún cố kết thứ cấp do gia tải trước:                                   s sf o, p vo c ps R f s f s sf , v o f t C tp1 C log lo g 1 1 e lo g t C tSU S pplog 1 1 p Độ độ cố kết ở thời điểm tsR mà độ lún do gia tải gay ra bằng độ lún cuối dưới tải công trình: Bài giảng Nền móng GV: TS. Trần Văn Tiếng 40 5. Gia tải trước kết hợp thoát nước theo phương đứng SV tham khảo giáo trình Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn, 2011 và Công trình trên đất yếu, Trần Quang Hộ, 2011