Xây dựng công trình dân dụng trên nền đất yếu

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ths. Nguyễn Thành TrungEmail: thanhtrung.hutech@gmail.com1ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYXÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Chương MỞ ĐẦU: Giới thiệu môn học Chương 1: Những vấn đề chung. Chương 2: Các biện pháp gia cường và cải tạo nền đất yếu. Chương 3: Thiết kế móng cọc trong đất yếu.2ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYHình thức đánh giá và TLTKGiữa kỳ ( quá trình ): 30% - Kiểm tra: 2 lầnCuối kỳ: 70% - Thi tự luận3ThS. Nguyễn Thành Trung TÀI LIỆU THAM KHẢO - CTTNĐY, Trần Quang Hộ. ĐHBK TpHCM - Bài giảng CTTNĐY, Trần Xuân Thọ. ĐHBK Tp. HCM. - Bài giảng môn học.CTTNĐYCHƯƠNG 0GIỚI THIỆU MÔN HỌC4ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY5ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY Môn học này được soạn ra với mong mỏi cung cấp cho các bạn sinh viên những hiểu biết nhất định về đất yếu để từ đó có những giải pháp hợp lý trong tính toán thiết kế nền móng cho công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là khu vực Tp. Hồ Chí Minh và đồng bằng sông cửu long. 6ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY Chương 1: Những vấn đề chung. Trong chương này cung cấp cho học viên những khái niệm cơ bản về đất yếu và nền đất yếu, sự phân bố của đất yếu ở các miền bắc, trung, nam , đặc biệt là khu vực TP. Hồ Chí Minh và đồng bằng sông cửu long. Từ những hiểu biết về đặc điểm, tính chất của đất yếu để xác định những nguyên nhân gây hư hỏng cho công trình và từ đó đưa ra các biện pháp thích hợp để giải quyết vấn đề nền móng khi xây dựng trên nền đất yếu. 7ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY Chương 2 : Các biện pháp gia cường và cải tạo nền đất yếu. Chương này cung cấp cho học viên những giải pháp để cải thiện đặc tính của nền đất yếu như: đệm cát, cọc cát, nén trước - giếng cát - bấc thấm, cừ tràm, vải lưới địa kĩ thuật, nền đất gia cường với các bộ phận giống cọc. Với mục đích khắc phục nhược điểm của đất yếu là sức chịu tải bé và biến dạng lớn, từ đó tăng khả năng chịu tải của nền đất và giảm lún do tải công trình gây ra. 8ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY Chương 3: Thiết kế móng cọc trong nền đất yếu. Chương này cung cấp cho học viên các loại cọc và móng cọc, điều kiện áp dụng khi làm việc trên nền đất yếu. Hiểu được đặc tính làm việc của các loại cọc trong nền đất yếu, đặc biệt là hiện tượng ma sát âm xảy ra khi cọc làm việc trong nền đất yếu. Hiện tượng ma sát âm hiểu một cách định tính như sau: đất nền lún nhiều hơn cọc trong quá trình làm việc đồng thời giữa cọc và đất nền từ đó dẫn đến 1 lực kéo xuống của đất nền lên cọc làm ảnh hưởng đáng kể đến sức chịu tải cọc, mà ở đây là làm giảm sức chịu tải cọc. Hiện tượng chuyển dịch ngang của cọc do lớp đất yếu gây nên cũng là một vấn đề đáng lưu tâm. Do đặc tính của lớp yếu là biến dạng lớn nên dễ gây ra hiện tượng trượt, chảy đất do chênh áp. CHƯƠNG 1NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG9ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYThế nào là đất yếu???10ThS. Nguyễn Thành Trung SEÙT Nhaän daïng taïi coâng tröôøng Söùc chòu neùn moät truïc, qunc kN/m2 RAÁT MEÀM aán caû naém tay vaøo ñaát deã daøng 40011ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYCAÙT (tin caäy)SEÙT (khoâng tin caäy laém)N (SPT)N (SPT) 50RAÁT CHAËT> 30 RAÉN12ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYDựa vào các chỉ tiêu vật lý: Dung trọng: Hệ số rỗng: Độ ẩm: Dựa vào các chỉ tiêu cơ học: Modun biến dạng: Góc ma sát trong: Lực dính C: Dựa vào cường độ nén đơn qu từ thí nghiệm nén đơn. Đất rất yếu: Đất yếu: 13ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYTrích từ bài báo của TS Phạm Văn LongĐặc điểm của đất yếu- Đặc điểm và sự phân bố đất yếu ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh- Đặc điểm và sự phân bố đất yếu ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long.- Các loại đất khác cũng không thuận lợi cho xây dựng.- Khu vực đất tốt, thuận lợi cho xây dựng: một phần Q1, Q3, một phần Q9, Q10, một phần Q12, Q11, Tân Bình, Gò Vấp, Củ Chi, Thủ Đức.- Khu vực đất yếu, không thuận lợi cho việc xây dựng: một phần Q1, Q2, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8 , một phần Q9, Bình Thạnh, Nhà Bè, Bình Chánh, Cần Giờ. Phân bố đất yếu ở ĐBSCL20ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY- Đất cát mịn bão hòa nước, đất cát rời- Đất hữu cơ và than bùn - Đất lún ướt (lún sụt) - Đất trương nởCác loại đất khác cũng không thuận lợi cho xây dựng như sau:21ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY22ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYLỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Khi thiết kế các công trình trên nền đất yếu, cần phải nắm được các hình thức kết cấu chịu lực phần trên công trình cũng như tính nhạy của nó đối với độ lún của nền đất. Độ nhạy lún của công trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng. Tùy vào độ cứng công trình mà phân các loại sau: 1. Loại kết cấu tuyệt đối cứng: Nhà cao tầng, kết cấu hệ khung, ống khói, tháp nướcĐộ cứng lớn, công trình không bị uốn, chỉ có khả năng bị nghiêng.23ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY 2. Loại kết cấu mềm : Bản đáy móng của các bể chứa, cống, những cấu kiện độc lập khớp như cột trên móng đơn liên kết tự do với dàn hoặc dầm ngang. Các công trình thuộc loại này có thể bị uốn cong cùng cấp với khả năng biến dạng của đất nền, do đó không gây nên những nội lực phụ trong kết cấu và không ảnh hưởng đến việc sử dụng công trình. Đặc điểm của loại kết cấu này là có tính nhạy lún kém khi nền đất biến dạng không đều. 3. Loại kết cấu có độ cứng giới hạn: Đó là các khung siêu tĩnh trên các móng đơn, dầm liên nhiều nhịp, vòm không khớp Các công trình thuộc loại này thường hay gặp trong thực tế.Khi nền đất có biến dạng không đều, đồng thời dưới đế móng có sự phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu móng và kết cấu chịu lực sẽ xuất hiện nội lực phụ cục bộ. Nếu kết cấu không có khả năng tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết diện yếu sẽ có vết nứt.24ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYHẬU QUẢ LÚN LỆCH GIỮA CÁC MÓNGABABS * Luùn leäch laøm gia taêng noäi löïc trong khung daãn ñeán nöùt daàm* Ñoä nghieâng cuûa moät moùng laøm xoay chaân coät gia taêng noäi löïc trong khung 25ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYTÍNH ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA CÁC MÓNGÑoä luùn leäch giöõa hai moùng A vaø B laø : S = SA - SB* Ñoä luùn leäch töông ñoái giöõa hai moùng A vaø B laø : i = S/AB ABABS 26ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYMỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM ĐỘ LÚN KHÔNG ĐỀU 1. Thay đổi kích thước móng và độ sâu chôn móng Sử dụng khi nền đất có chiều dày các lớp khác nhau, không đồng nhất. Biện pháp này nhằm mục đích làm cho chiều dày vùng chịu nén cũng như áp lực lên lớp đất dưới đế móng như nhau. Dùng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè, móng cọc, đệm cát tùy theo tình hình thực tế của công trình. 27ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐYKhe lún28ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY2. Bố trí khe lúnBố trí khe lún là một trong những biện pháp rất có hiệu quả khi xây dựng những công trình có tải trọng khác nhau trên nền đất có tính nén lớn và tính nén không đều.Khe lún phải được bố trí sao cho bảo đảm cho những bộ phận của công trình có khả năng làm việc độc lập, có đủ cường độ và độ cứng khi chịu lực, không gây ra những vết nứt khi nền đất có biến dạng lớn và biến dạng không đều.Vị trí đặt khe lún căn cứ vào sự phân bố các lớp đất dưới đế móng và hình thức kết cấu của công trình.29ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY30ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY- Chiều rộng khe lún tùy thuộc vào tính chất biến dạng của công trình và sự phân bố lớp đất yếu dưới đế móng.- Chiều rộng tối thiểu của khe lún có thể tính theo công thức sau đây :  = kh(tgp - tgtr) Trong đó : h - khoảng cách từ đế móng đến độ cao mà ở đó xác định khe hở. tgp - độ nghiêng cúa móng công trình phần bên phải. tgtr - độ nghiêng cúa móng công trình phần bên trái. Nếu các phần công trình nghiêng vào nhau thì tgtr lấy trị âm. k - hệ số kể đến tính không đồng nhất của đất nền, k = 1,3 – 1,5.Tuy nhiên, khoảng cách của khe lún trong thực tế thường được lựa chọn trong khoảng từ 2-3cm.31ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY Trong nhiều trường hợp, khe lún được kết hợp với khe co dãn. Tuy vậy, khe lún cũng gây nhiều khó khăn phức tạp trong xây dựng và sử dụng, tốn kém thêm tường, móng ngang, vì vậy chỉ làm khe lún khi thật cần thiết : - Khi đất nền có tính nén lún lớn. - Khi công trình có hình dạng phức tạp, tải trọng, chiều cao tầng chênh lệch. - Khi công trình quá dài và có khả năng xảy ra lún không đều (thông thường khi công trình có chiều dài trên 60m).32ThS. Nguyễn Thành TrungCTTNĐY2. Sử dụng hệ giằng móng, giằng tường.- Tác dụng : Tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi lún không đều. Làm tăng thêm cường độ và độ cứng không gian của kết cấu.- Thiết kế giằng móng và giằng tường bao gồm các công việc : Xác định vị trí của các giằng trong tường và móng. Tính toán lượng cốt thép cần thiết trong giằng.- Vị trí của các giằng phụ thuộc vào tính chất biến dạng của công trình (công trình có thể bị vồng lên hoặc võng xuống : Bố trí ở phía trên hoặc phía dưới của tường. Giằng tường có thể bố trí ở cao trình ngăn giữa các tầng nhà, lanh tô cửa sổ Để đảm bảo độ cứng không gian, giằng nên được bố trí liên tục trên suốt các tường hoặc phần móng bên dưới để tạo thành khung kín không gian.