More Related Content Similar to Chuong 1 khai niem ve nen mong Similar to Chuong 1 khai niem ve nen mong (20) Chuong 1 khai niem ve nen mong1. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
1
Chöông 1: KHAÙI NIEÄM VEÀ NEÀN MOÙNG.
I. VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN VEÀ NEÀN MOÙNG
Neàn moùng laø phaàn coâng trình laøm vieäc chung vôùi lôùp ñaát beân
döôùi tröïc tieáp gaùnh ñôõ taûi troïng beân treân truyeàn xuoáng.
Coâng vieäc tính toaùn neàn moùng laø nhaèm choïn ñöôïc moät loaïi neàn
moùng coâng trình ñaûm baûo caùc ñieàu kieän sau:
1-Coâng trình phaûi tuyeät ñoái an toaøn.
2-Khaû thi nhaát cho coâng trình.
3-Giaù thaønh reû nhaát.
1. Phaân loaïi moùng:
1-Moùng noâng laø phaàn môû roäng cuûa chaân coät hoaëc ñaùy coâng trình
nhaèm coù ñöôïc moät dieän tích tieáp xuùc thích hôïp ñeå ñaát neàn coù theå gaùnh
chòu ñöôïc aùp löïc ñaùy moùng, loaïi moùng naøy khoâng xeùt löïc ma saùt xung
quanh thaønh moùng vôùi ñaát khi tính toaùn khaû naêng gaùnh ñôõ cuûa ñaát.
Moùng noâng thöôøng ñöôïc chia thaønh moùng ñôn chòu taûi ñuùng taâm,
moùng ñôn chòu taûi leäch taâm lôùn (moùng chaân vòt), moùng phoái hôïp
(moùng keùp), moùng baêng, moùng beø.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
2. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
2
2-Moùng saâu khi ñoä saâu choân moùng lôùn hôn chieàu saâu tôùi haïn Dc,
töø ñoä saâu naøy söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn khoâng taêng tuyeán tính theo
chieàu saâu nöõa maø ñaït giaù trò khoâng ñoåi, vaø thaønh phaàn ma saùt giöõa ñaát
vôùi thaønh moùng ñöôïc xeùt ñeán trong söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn, goàm caùc
loaïi moùng truï, moùng coïc, moùng barrette.
Moùng truï goàm caùc coät lôùn choân saâu gaùnh ñôõ caùc coâng trình caàu,
caûng, giaøn khoan ngoaøi bieån,….
Moùng coïc laø moät loaïi moùng saâu, thay vì ñöôïc caáu taïo thaønh moät
truï to, ngöôøi ta caáu taïo thaønh nhieàu thanh coù kích thöôùc beù hôn truï.
Bao goàm: Coïc goã, coïc theùp, coïc beâ toâng, coïc beâ toâng coát theùp (ñuùc
saün, khoan nhoài),…
3-Moùng nöûa saâu khi ñoä saâu choân moùng nhoû hôn chieàu saâu tôùi haïn
Dc, nhöng khoâng phaûi laø moùng noâng nhö: moùng coïc ngaén, moùng truï
ngaén vaø phaàn lôùn moùng caisson.
2. Phaân loaïi neàn:
1-Neàn töï nhieân laø neàn goàm caùc lôùp ñaát coù keát caáu töï nhieân, naèm
ngay saùt beân döôùi moùng, chòu ñöïng tröïc tieáp taûi troïng coâng trình do
moùng truyeàn sang.
2-Neàn nhaân taïo: khi caùc lôùp ñaát ngay saùt beân döôùi moùng khoâng
ñuû khaû naêng chòu löïc vôùi keát caáu töï nhieân (thöôøng gaëp laø seùt, aù seùt, aù
caùt traïng thaùi deûo nhaõo, nhaõo, buøn, caùt xoáp (rôøi), 0,2 kG/cm2 ≤ Rtc ≤
0,8 kG/cm2), caàn phaûi aùp duïng caùc bieän phaùp nhaèm naâng cao khaû naêng
chòu löïc cuûa noù nhö:
a) Caûi taïo keát caáu cuûa khung haït ñaát nhaèm gia taêng söùc chòu taûi
vaø giaûm ñoä bieán daïng luùn cuûa neàn ñaát:
* Ñeäm vaät lieäu rôøi nhö ñeäm caùt, ñeäm ñaù, thay theá phaàn ñaát yeáu
ngay saùt döôùi ñaùy moùng ñeå neàn coù theå chòu ñöôïc taûi coâng trình.
* Gia taûi tröôùc laø bieän phaùp caûi taïo khaû naêng chòu taûi cuûa neàn ñaát
yeáu, nhaèm giaûm heä soá roãng baèng caùch taùc ñoäng taûi ngoaøi treân maët neàn
ñaát.
* Gia taûi tröôùc phoái hôïp vôùi bieän phaùp taêng toác ñoä thoaùt nöôùc
baèng caùc thieát bò thoaùt nöôùc nhö gieáng caùt hoaëc baác thaám nhaèm ruùt
ngaén thôøi gian giaûm theå tích loã roãng ñoái vôùi ñaát yeáu coù ñoä thaám nöôùc
keùm.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
3. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
3
* Coïc vaät lieäu rôøi nhö: coïc caùt, coïc ñaù nhaèm laøm giaûm heä soá roãng
cuûa khung haït ñaát caùt rôøi coù ñoä thaám nöôùc toát hoaëc thay theá ñaát yeáu
baèng caùc coät vaät lieäu rôøi coù ñaëc tính toát hôn ñaát neàn töï nhieân, nhaèm
taêng khaû naêng choáng caét doïc caùc maët coù khaû naêng bò tröôït.
* Coïc ñaát troän voâi hoaëc troän xi maêng, moät soá loaïi thieát bò khoan
ñaëc bieät cho pheùp troän ñaát yeáu vôùi voâi hoaëc xi maêng hình thaønh caùc
coïc ñaát troän voâi vaø ñaát troän xi maêng nhaèm chòu nhöõng taûi troïng töông
ñoái beù nhö neàn kho, ñöôøng qua ñaát yeáu.
* Phöông phaùp ñieän thaám nhaèm giaûm heä soá roãng cuûa neàn ñaát
baèng caùch huùt nöôùc ra khoûi caùc gieáng laø cöïc aâm cuûa moät heä thoáng löôùi
caùc thanh ñieän cöïc aâm – döông cuûa doøng ñieän moät chieàu ñöôïc ñoùng
vaøo lôùp ñaát caàn caûi taïo.
* Phuït vöõa xi maêng hoaëc vaät lieäu lieân keát vaøo vuøng neàn chòu löïc
ñeå taêng löïc dính giöõa caùc haït ñaát vaø giaûm theå tích cuûa caùc loã roãng.
b) Taêng cöôøng caùc vaät lieäu chòu keùo cho neàn ñaát coøn ñöôïc goïi laø
ñaát coù coát nhö:
* Sôïi hoaëc vaûi ñòa kyõ thuaät, ñöôïc traûi moät hoaëc nhieàu lôùp trong
neàn caùc coâng trình ñaát ñaép hoaëc trong caùc lôùp ñeäm vaät lieäu rôøi ñeå taêng
cöôøng khaû naêng chòu keùo vaø giaûm ñoä luùn cuûa ñaát neàn.
* Thanh hoaëc væ ñòa kyõ thuaät, ñöôïc traûi töø 3 ñeán 5 lôùp döôùi caùc
moùng baêng chòu taûi troïng lôùn hoaëc caùc maùi doác cao, nhaèm taêng khaû
naêng chòu löïc vaø giaûm ñoä luùn moät caùch ñaùng keå cho ñaát neàn.
* Thanh neo thöôøng ñöôïc duøng ñeå giöõ oån ñònh caùc töôøng chaén
hoaëc vaùch taàng haàm.
II. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ LUÙN CUÛA MOÙNG:
Toång ñoä luùn cuûa moùng coâng trình töø luùc khôûi coâng ñeán suoát quaù
trình söû duïng coâng trình coù theå goàm:
- Ñoä luùn do haï möïc nöôùc ngaàm ñeå chuaån bò thi coâng ñaøo hoá moùng
- Ñoä nôû do ñaøo hoá moùng
- Ñoä luùn do thi coâng moùng vaø coâng trình
- Ñoä nôû do daâng möïc nöôùc ngaàm trôû laïi khi ngöøng bôm haï möïc
nöôùc ngaàm
- Ñoä luùn do ñaøn hoài cuûa neàn ñaát
- Ñoä luùn do coá keát sô caáp cuûa neàn ñaát döôùi taûi toaøn boä coâng trình
- Ñoä luùn do neùn thöù caáp cuûa neàn ñaát döôùi taûi toaøn boä coâng trình.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
4. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
4
Khi thieát keá neàn moùng coâng trình, caàn phaûi tính toång ñoä luùn vaø
vaän toác cuûa noù. Vôùi neàn ñaát bieán daïng ñöôïc, ñoä luùn cuûa moùng thöôøng
ñöôïc tính baèng vôùi bieán daïng ñöùng cuûa neàn ñaát, noù goàm ba thaønh phaàn
S=Si+Sc+Ss
Trong ñoù Si – ñoä luùn töùc thôøi do tính ñaøn hoài cuûa neàn ñaát
Sc – ñoä luùn coá keát cuûa vuøng neàn tröïc tieáp gaùnh ñôõ moùng, noù
phuï thuoäc theo thôøi gian thoâng qua ñaëc tính thoaùt nöôùc cuûa ñaát neàn
Ss – ñoä luùn thöù caáp do ñaëc tính töø bieán cuûa ñaát neàn, noù phuï
thuoäc theo thôøi gian sau khi ñaõ luùn coá keát.
1. Ñoä luùn coá keát cuûa neàn ñaát theo phöông phaùp toång phaân toá vôùi
ñöôøng quan heä e-σ’:
Noäi dung phöông phaùp bao goàm caùc böôùc sau:
- Kieåm tra aùp löïc ñaùy moùng ñuû nhoû ñeå khoâng gaây vuøng bieán
daïng deûo quaù lôùn trong neàn, sao cho toaøn neàn öùng xöû nhö vaät theå ñaøn
hoài.
p tc ≤ R tc ≡ R II
- Tính aùp löïc gaây luùn chính laø ñoä gia taêng öùng suaát taïi ñaùy moùng
do taûi coâng trình beân treân truyeàn xuoáng, aùp löïc naøy cuøng tính chaát nhö
söùc chòu taûi roøng.
,
p gl = σ gl = p − γ ' D f
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
5. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
5
Df
http://www.ebook.edu.vn
0
1
p1i = σ
bti
σ
gli
2
p2i =p1i+ σ
gli
Hgl
Lôùp thöù i
3
4
σbt
σgl
5
5
1
Chieàu daøy vuøng neùn luùn laø baùn kính khoâng gian bieán daïng tuyeán
tính ñöôïc tính töø ñaùy moùng noâng hoaëc ñaùy khoái moùng quy öôùc döôùi
moùng coïc ñeán chieàu saâu z maø ôû ñoù, thoûa ñieàu kieän:
σ ' gl ( z ) ≤ 0,2σ ' bt ( z ) - ñoái vôùi ñaát neàn coù module bieán daïng E ≥ 5Mpa
σ ' gl ( z ) ≤ 0,1σ ' bt ( z ) - ñoái vôùi ñaát neàn coù module bieán daïng E ≤ 5Mpa
- Chia vuøng neùn luùn thaønh nhieàu lôùp nhoû, moãi lôùp phaân toá coù beà
daøy nhoû hôn 0,4 beà roäng moùng. Neáu vuøng neùn luùn goàm nhieàu lôùp ñaát
khaùc nhau, maët phaân chia caùc lôùp ñaát phaûi laø maët phaân chia caùc lôùp
phaân toá.
- Tính öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân ôû giöõa lôùp phaân toá ñaát
thöù i, p1i = σ’bt(i), töø öùng suaát naøy ta suy ra heä soá roãng e1i cuûa phaân toá
ñaát ôû traïng thaùi ban ñaàu, khi chöa gaùnh chòu coâng trình, nhôø vaøo ñöôøng
cong (e-p) cuõng chính laø ñöôøng (e-σ’) cuûa thí nghieäm neùn eùp khoâng nôû
hoâng hay thí nghieäm neùn coá keát.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
6. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
6
http://www.ebook.edu.vn
- Tính vaø veõ ñöôøng öùng suaát do taûi troïng ngoaøi σz(i) doïc theo truïc
muoán tính ñoä luùn, thöôøng laø taâm dieän chòu taûi. Töø toång öùng suaát p2i =
σ’bt(z) + σz(i) taùc ñoäng taïi giöõa lôùp phaân toá thöù i vaø ñöôøng cong neùn eùp
(e-p) seõ suy ra heä soá roãng e2i cuûa phaân toá ñaát thöù i.
Aùp duïng coâng thöùc tính bieán daïng ñöùng cuûa lôùp ñaát thöù i:
si =
e1i − e 2 i
hi
1 + e1i
(1.1)
- Ñoä luùn cuûa moùng laø toång caùc ñoä bieán daïng ñöùng cuûa caùc phaân
toá.
n
i =1
e1i − e 2 i
hi
1 + e1i
n
i =1
S = ∑ si = ∑
(1.2)
Töø ñònh nghóa heä soá neùn luùn töông ñoái ao vaø module bieán daïng E,
coâng thöùc tính luùn treân seõ coù theâm hai daïng sau
n
i =1
n
e1i − e 2i p 2 i − p1i
hi = ∑ a oi Δp i hi
i =1
1 + e1i p 2 i − p1i
n
i =1
S = ∑ si = ∑
n
βi
i =1
Ei
S =∑
(1.3)
(1.4)
Δ p i hi
Neáu neàn ñoàng nhaát vaø chaáp nhaän giaû thieát caùc heä soá neùn töông
ñoái aoi, heä soá βi vaø module bieán daïng Ei khoâng ñoåi theo chieàu saâu. Hai
coâng thöùc ñoä luùn treân seõ trôû thaønh
n
n
i =1
i =1
(1.5)
S = ∑ s i = a o ∑ Δp i hi
S=
β
E
n
∑ Δp h
i =1
i
(1.6)
i
Löu yù: ÖÙng suaát do troïng löôïng baûn thaân cuûa moïi loaïi ñaát naèm
beân döôùi möïc nöôùc ngaàm ñeàu ñöôïc tính vôùi troïng löôïng theå tích ñôn vò
ñaåy noåi
γ ' = γ sat − γ w hoaëc γ ' =
γs −γw
1+ e
2. Ñoä luùn tính theo ñöôøng quan heä e-logσ’:
Ñoä luùn do ñaát neàn coá keát khi chòu söï gia taêng öùng suaát do taûi
troïng coâng trình, phuï thuoäc vaøo thoâng soá thôøi gian vaø noù chæ xaûy ra vôùi
neàn ñaát baõo hoøa nöôùc coù heä soá thaám beù.
Ñoä luùn cuûa moùng do coá keát cuûa cuûa lôùp ñaát dính ñöôïc tính nhö
sau
- Vôùi ñaát coá keát thöôøng:
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
7. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
Sc =
7
http://www.ebook.edu.vn
Cc
p + Δp
H o log o
po
1 + eo
(1.7)
- Vôùi ñaát coá keát tröôùc naëng coù aùp löïc taùc ñoäng giöõa lôùp ñaát laø
po+Δp<σp thì ñoä luùn laø bieán daïng ñaøn hoài cuûa neàn coù daïng:
Sc =
Cs
p + Δp
H o log o
1 + eo
po
(1.8)
- Vôùi ñaát coá keát tröôùc nheï coù po< σp <po+Δp
Sc =
σp
Cs
C
p + Δp
H o log
+ c H o log o
p o 1 + eo
1 + eo
σp
(1.9)
Trong ñoù po – aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân ôû giöõa lôùp seùt
Δp – öùng suaát thaúng ñöùng gia taêng do taûi troïng coâng trình
gaây ra ôû giöõa lôùp ñaát seùt
σp – ÖÙng suaát coá keát tröôùc
eo – heä soá roãng ban ñaàu cuûa lôùp seùt (öùng vôùi thôøi ñieåm tröôùc
khi xaây döïng coâng trình)
Cc – chæ soá neùn; Cs – chæ soá nôû.
Ho – beà daøy lôùp ñaát seùt ban ñaàu tröôùc khi xaây coâng trình
Tính ñoä luùn theo ñöôøng e-logp coù theå tính theo phöông phaùp toång
phaân toá, töông töï nhö phöông phaùp döïa theo ñöôøng e-p.
S=
Ci
p + Δpi
H oi log oi
1 + eoi
p oi
(1.10)
III. VAÁN ÑEÀ SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN:
Khi thieát keá neàn moùng coâng trình, vieäc xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa
neàn ñaát laø raát phöùc taïp vaø noù aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï an toaøn cuûa
coâng trình. Coù nhieàu phöông phaùp öôùc löôïng söùc chòu taûi cuûa neàn ñaát
döôùi moùng noâng nhö: phöông phaùp döïa treân giaû thieát maët tröôït beân
döôùi ñaùy moùng laø maët gaûy phaúng, phöông phaùp caân baèng giôùi haïn
ñieåm trong phaïm vi neàn ñaát ngay saùt döôùi ñaùy moùng, phöông phaùp haïn
cheá vuøng phaùt trieån bieán daïng deûo.
Maët khaùc, cuõng coù theå phaân chia caùc phöông phaùp tính toaùn söùc
chòu taûi cuûa neàn ñaát thaønh hai nhoùm: Söùc chòu taûi töùc thôøi vôùi caùc ñaëc
tröng choáng caét khoâng thoùat nöôùc cu vaø ϕu vaø söùc chòu taûi vôùi caùc ñaëc
tröng choáng caét coù thoaùt nöôùc c’ vaø ϕ’ töông öùng vôùi neàn ñaát ñaõ luùn oån
ñònh do coá keát thaám.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
8. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
8
http://www.ebook.edu.vn
1. Phöông phaùp tính döïa treân möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán
daïng deûo trong neàn
Noäi dung chöùng minh cuûa phöông phaùp nhaèm haïn cheá vuøng bieán
daïng deûo trong phaïm vi neàn döôùi ñaùy moùng noâng sao cho neàn ñaát coøn
öùng xöû nhö moät vaät lieäu ñaøn hoài ñeå coù theå öùng duïng caùc keát quaû lyù
thuyeát ñaøn hoài vaøo tính toaùn caùc öùng suaát trong neàn.
Chieàu saâu lôùn nhaát Zmax cuûa vuøng bieán daïng deûo döôùi moùng coù
daïng
p − γD f ⎛ sin 2 β
⎞ H
− 2 β ⎟ − , vôùi H = c.cotgϕ
⎜
⎟ γ
πγ ⎜ sin ϕ
⎠
⎝
p − γD f ⎛
π
⎞ H
= −D f +
⎜ cot gϕ − + ϕ ⎟ −
2
πγ ⎝
⎠ γ
Z max = − D f +
Hoaëc
Z max
p z max =
π
cot gϕ + ϕ −
π
(γz
max
+ γD f + c cot gϕ ) + γD f
(1.11)
2
Trong ñoù 2β - goùc nhìn töø ñieåm khaûo saùt veà hai bieân moùng.
Coâng thöùc ñöôïc söû duïng trong caùc quy phaïm xaây döïng 45-78
cuûaVieät Nam
Khi tính toaùn söùc chòu taûi cuûa neàn theo traïng thaùi giôùi haïn veà
bieán daïng, ñeå ñoä luùn cuûa moùng coù sai soá nhoû, neàn ñaát phaûi coøn hoaït
ñoäng nhö vaät lieäu bieán daïng ñaøn hoài, vì caùch xaùc ñònh caùc öùng suaát
trong tính luùn ñeàu döïa vaøo lyù thuyeát Boussinesq. Söùc chòu taûi cuûa neàn
ñöôïc choïn töông öùng vôùi vuøng bieán daïng deûo phaùt trieån töø ñaùy moùng
ñeán ñoä saâu Zmax = b/4.
p
=
b
z max =
4
R = pZ
⎛ b
⎞
⎜ γ + γD f + c cot gϕ ⎟ + γD f
π
4
⎠
cot gϕ + ϕ − ⎝
2
max = b /
Trong ñoù:
A=
π
4
= Abγ 2 + BD f γ 1 + Dc
0,25π
cot gϕ + ϕ −
B = 1+
π
(1.12)
π
2
cot gϕ + ϕ −
π
2
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
9. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
D=
π cot gϕ
cot gϕ + ϕ −
http://www.ebook.edu.vn
9
π
2
Zmax=b/4
Df
γ1
γ2, c, ϕ
b
Caùc heä soá A, B, D phuï thuoäc goùc ma saùt trong ϕ cuûa neàn ñöôïc laäp
thaønh baûng ñeå tieän cho vieäc tính toaùn.
Baûng 1.1: Giaù trò heä soá söùc chòu taûi A, B, D
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
A
0
0.0290
0.0614
0.0976
0.1382
0.1837
0.2349
0.2926
0.3577
0.4313
0.5148
B
1
1.1159
1.2454
1.3903
1.5527
1.7349
1.9397
2.1703
2.4307
2.7252
3.0590
D
3.1416
3.3196
3.5100
3.7139
3.9326
4.1677
4.4208
4.6940
4.9894
5.3095
5.6572
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
10. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
0.6097
0.7178
0.8415
0.9834
1.1468
1.3356
1.5547
1.8101
2.1092
2.4614
2.8784
10
http://www.ebook.edu.vn
3.4386
3.8713
4.3661
4.9337
5.5872
6.3424
7.2188
8.2402
9.4367
10.8454
12.5137
6.0358
6.4491
6.9016
7.3983
7.9453
8.5497
9.2197
9.9654
10.7985
11.7333
12.7873
Trong ñoù:
b – chieàu roäng (caïnh nhoû) cuûa ñaùy moùng;
Df – ñoä saâu ñaët moùng, keå töø maët ñaát töï nhieân hoaëc maët ñaát quy
hoaïch; ñoâi khi ñöôïc kyù hieäu laø h.
γ1 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát naèm treân möùc ñaùy moùng;
γ2 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát ôû ñaùy moùng;
c – löïc dính ñôn vò cuûa ñaát ôû ñaùy moùng;
Trong QPXD 45-70, coâng thöùc naøy ñöôïc giôùi thieäu döôùi daïng söùc
chòu taûi tieâu chuaån cuûa ñaát neàn coù daïng
R tc = m( Abγ 2 + BD f γ 1 + Dc)
(1.13)
Caùc ñaëc tröng ñaát neàn trong Rtc laø caùc ñaëc tröng tieâu chuaån goàm
γtc, ctc vaø ϕtc. Trong QPXD 45-78, söùc chòu taûi tieâu chuaån ñöôïc xeùt
theâm ñieàu kieän laøm vieäc ñoàng thôøi giöõa neàn vaø coâng trình vaø ñöôïc goïi
laø söùc chòu taûi tính toaùn theo traïng thaùi giôùi haïn thöù hai RII cuûa ñaát
neàn.
RII =
m1 m2
( Abγ II + BD f γ ' II + Dc II )
k tc
(1.14)
Trong ñoùm – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc
m = 0,6 khi neàn laø caùt boät döôùi möïc nöôùc ngaàm
m = 0,8 khi neàn laø caùt mòn döôùi möïc nöôùc ngaàm
m = 1 vôùi caùc tröôøng hôïp khaùc.
m1, m2 – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa neàn ñaát vaø cuûa coâng trình
trong söï töông taùc vôùi neàn, tra baûng.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
11. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
11
ktc – heä soá ñoä tin caäy, choïn tuøy theo phöông phaùp xaùc ñònh caùc
chæ tieâu cô lyù tính toaùn cuûa ñaát, laáy baèng:
1 – khi caùc chæ tieâu xaùc ñònh theo keát quaû thí nghieäm tröïc
tieáp caùc maãu ñaát;
1,1 – khi caùc chæ tieâu xaùc ñònh moät caùch giaùn tieáp (khoâng thí
nghieäm tröïc tieáp) maø duøng caùc baûn cho saün treân cô sôû thoáng keâ.
Baûng 1.2 Giaù trò caùc heä soá ñieàu kieän laøm vieäc.
Tyû leä kích thöôùc coâng
m2
m1
Loaïi ñaát
trình
≥4
≤1,5
Ñaát hoøn lôùn laáp ñaày caùt
1,4
1,2
1,4
Caùc loaïi caùt (tröø caùt mòn vaø caùt
buïi)
Caùt mòn
- Khoâ vaø ít aåm
1,2
1,1
1,3
- Baõo hoøa nöôùc
1,1
1,1
1,3
Caùt buïi
- Khoâ vaø ít aåm
1,2
1,1
1,2
- Baõo hoøa nöôùc
1,1
1,0
1,2
Ñaát hoøn lôùn laáp ñaày seùt
Caùc loaïi coù ñoä seät B>0,5
1,1
1,0
1,0
2. Phöông phaùp tính döïa treân giaû thuyeát caân baèng giôùi haïn ñieåm:
Taûi troïng giôùi haïn cuûa moät moùng noâng ñöôïc xaùc ñònh döôùi taùc
ñoäng ñoàng thôøi cuûa ba traïng thaùi:
- Söùc khaùng ôû traïng thaùi rôøi cuûa ñaát neàn naèm döôùi coát ñeá moùng.
- Hoaït ñoäng cuûa ñaát neàn naèm treân coát ñaùy moùng.
- Hoaït ñoäng cuûa thaønh phaàn löïc dính keát cuûa ñaát.
Coâng thöùc toång quaùt coù daïng:
pu = qu = 0,5.γ 2 .b.N γ + γ 1 .D.N q + c.N c
(1.15)
Trong ñoù:
- Thaønh phaàn ñaàu (0,5.γ2.b.Nγ) goïi laø thaønh toá beà maët, tyû leä vôùi beà
roäng moùng b.
- Thaønh phaàn thöù hai (γ1.D.Nq) goïi laø thaønh toá ñoä saâu.
- Thaønh phaàn thöù ba (c.Nc) goïi laø thaønh toá dính keát.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
12. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
12
Vôùi γ1 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát naèm treân möùc ñaùy moùng;
γ2 – troïng löôïng ñôn vò theå tích cuûa ñaát ôû ñaùy moùng;
c – löïc dính ñôn vò cuûa ñaát ôû ñaùy moùng;
Nγ, Nc, Nq – Caùc heä soá söùc chòu taûi, chæ phuï thuoäc vaøo ϕ, vaø caùc
giaù trò cuûa chuùng ñöôïc laáy theo lôøi giaûi cuûa caùc nhaø nghieân cöùu
nhö Terzaghi, Meyerhof, Caquot-Kerisel, Sokolovski,
Berezantsev.
3. Coâng thöùc söùc chòu taûi coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa daïng moùng,
chieàu saâu choân moùng vaø ñoä nghieâng cuûa taûi taùc ñoäng
Coâng thöùc söùc chòu taûi ñaát neàn döôùi moùng noâng coù daïng:
qu = cN c Fcs Fcd Fci + qN q Fqs Fqd Fqi + 0,5γbN γ Fγs Fγd Fγi
(1.16)
4. Söùc chòu taûi roøng theo caùc thí nghieäm hieän tröôøng:
1-Theo thí nghieäm xuyeân ñoäng chuaån SPT:
Theo Meyerhof (1956), ñeà nghò coâng thöùc thöïc nghieäm öôùc löôïng
söùc chòu taûi öùng vôùi ñoä luùn s=2,54cm
b≤1,22m => qa(net) = 11,98N (kN/m2)
b>1,22m => qa(net) = 7,99N[(3,28b+1)/3,28b]2 (kN/m2)
Vôùi: N – soá buùa cuûa thí nghieäm SPT vaø b laø beà roäng moùng (m)
Theo Bowles (1977) ñeà nghò coâng thöùc hieäu chænh coù daïng:
b≤1,22m => qa(net) = 19,16NFd(S/25,4) (kN/m2)
b>1,22m => qa(net) =11,98N[(3,28b+1)/3,28b]2Fd(S/25,4)
(kN/m2)
Trong ñoù: S – ñoä luùn tính baèng mm.
Fd=1+0,33(Df/b)≤1,33 – Heä soá aûnh höôûng ñoä saâu choân
moùng.
2-Theo thí nghieäm xuyeân tónh CPT
Theo Meyerhof, coâng thöùc thöïc nghieäm xaùc ñònh söùc chòu taûi öùng
vôùi ñoä luùn s=2,54cm, nhö sau:
b≤1,22m => qa(net) = qc/15
b>1,22m => qa(net) = qc/25[(3,28b+1)/3,28b]2
Vôùi: qc – löïc khaùng muõi trong thí nghieäm noùn xuyeân tónh.
3-Theo thí nghieäm baøn neùn hieän tröôøng:
- Söùc chòu taûi töùc thôøi cuûa moät moùng noâng treân neàn ñaát seùt coá keát
thöôøng coù theå suy ra tröïc tieáp töø keát quaû cuûa thí nghieäm neùn nhö
sau:
qu(m) = qu(b)
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
13. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
13
Vôùi qu(m) – söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa moùng.
qu(b) - söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa baøn neùn.
- Söùc chòu taûi cuûa moät moùng noâng treân neàn ñaát caùt ñöôïc tính:
qu(m) = qu(b)(bm/bb)
Vôùi bm – beà roäng moùng; bb – beà roäng baøn neùn.
- Ñoä luùn cuûa moùng vôùi cuøng caáp aùp löïc taùc ñoäng qo theo keát quaû
thí nghieäm baøn neùn coù theå tính nhö sau:
* Vôùi ñaát dính:
Sm = Sb
bm
bb
* Vôùi ñaát rôøi:
⎛b ⎞
Sm = Sb ⎜ m ⎟
⎜b ⎟
⎝ b⎠
2
⎛ 3,28bb + 1 ⎞
⎜
⎜ 3,28b + 1 ⎟
⎟
m
⎝
⎠
2
IV. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TÍNH NEÀN MOÙNG:
Coù nhieàu phöông phaùp tính toaùn neàn moùng coâng trình nhöng töïu
trung coù hai nhoùm cô baûn:
- Nhoùm 1: Tính toaùn oån ñònh ñaát neàn nhaèm choáng tröôït hoaëc laät
coâng trình.
- Nhoùm 2: Haïn cheá ñoä luùn vaø ñoä luùn leäch cuûa moùng nhaèm ñaûm
baûo cho coâng trình luoân vaän haønh toát.
Trong ñoù coù theå chia phöông phaùp tính hieän haønh thaønh.
1. Tính toaùn neàn theo traïng thaùi öùng suaát cho pheùp
Phöông phaùp naøy döïa treân vieäc tính toaùn söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa
ñaát neàn theo coâng thöùc Terzaghi hoaëc caùc hieäu chænh sau ñoù. Haàu heát
ñeàu tính theo phöông phaùp toång öùng suaát vaø caùc ñaëc tröng choáng caét
cuûa thí nghieäm caét tröïc tieáp hoaëc söùc choáng caét khoâng thoaùt nöôùc cu
suy ra töø thí nghieäm neùn moät truïc. Söùc chòu taûi cho pheùp ñöôïc ñònh
nghóa baèng vôùi söùc chòu taûi cöïc haïn chia cho heä soá an toaøn FS, ñöôïc
laáy töø 2 ñeán 3.
p≤
Pult 0,5.γ 2 .b.N γ + γ 1 .D.N q + c.N c
=
FS
FS
2. Tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn veà bieán daïng (traïng thaùi
II):
Ñieàu kieän caàn:
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
14. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
14
- Vôùi moùng chòu taûi ñuùng taâm:
p ≤ R tc = m( Abγ 2 + BD f γ 1 + Dc) theo QPXD 45-70
mm
p ≤ RII = 1 2 ( Abγ II + Bhγ * II + Dc II − γ * II ho ) theo QPXD 45-78
k tc
- Vôùi moùng chòu taûi ñöùng leäch taâm, ngoaøi ñieàu kieän treân coøn caàn
coù pmin≥0, khi caùc moùng deå laät ñieàu kieän naøy trôû thaønh
pmin/pmax≥0,25 vaø pmax≤1,2Rtc hoaëc RIIx1,2
Ñieàu kieän ñuû:
S≤Sgh
ΔS≤ΔSgh
i≤igh
trong ñoù S vaø Sgh – ñoä luùn vaø ñoä luùn giôùi haïn.
ΔS vaø ΔSgh - ñoä luùn leäch vaø ñoä luùn leäch giôùi haïn.
i vaø igh – goùc xoay vaø goùc xoay giôùi haïn.
3. Tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn veà cöôøng ñoä (traïng thaùi
I):
Noäi dung phöông phaùp goàm khoáng cheá khaû naêng tröôït, laät cuûa
moùng vaø khoâng cho neàn bò phaù hoaïi caét. Thöôøng aùp duïng ñoái vôùi ñaát
neàn cöùng hoaëc ñaù, hoaëc coâng trình chòu taûi ngang laø chuû yeáu.
Fct M ct
=
≥ [k cp ]
Fgt M gt
M
k l = cl ≥ [k cp ]
M gl
p gh qult
=
p tt ≤
k
FS
kt =
Hoaëc
Trong ñoù: kt – heä soá an toaøn choáng tröôït; kl – heä soá an toaøn choáng laät;
kcp – heä soá an toaøn cho pheùp; qult, pgh – söùc chòu taûi cöïc haïn cuûa neàn
ñaát.
Caùc heä soá an toaøn k hoaëc FS cho pheùp tuøy vaøo quy ñònh cuûa caùc
quy phaïm xaây döïng vaø loaïi coâng trình.
V. CAÙC LOAÏI TAÛI TROÏNG VAØ TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG:
1. Caùc loaïi taûi troïng:
Taûi troïng thöôøng xuyeân laø taûi troïng taùc ñoäng lieân tuïc khi thi
coâng vaø suoát quaù trình söû duïng coâng trình nhö troïng löôïng baûn thaân, aùp
löïc ñaát, aùp löïc nöôùc,…
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
15. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
15
Taûi troïng taïm thôøi
a. Taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn chæ xuaát hieän trong töøng giai ñoïan
thi coâng hoaëc trong quaù trình söû duïng nhö: taûi troïng gioù, taûi
troïng do soùng,…
b. Taûi troïng taïm thôøi daøi haïn taùc ñoäng trong moät thôøi gian töông
ñoái daøi khi thi coâng hoaëc trong quaù trình söû duïng coâng trình
nhö: troïng löôïng caùc duïng cuï vaø thieát bò tónh, taûi taùc ñoäng leân
maùi coâng trình,…
c. Taûi troïng ñaëc bieät xuaát hieän trong nhöõng tröôøng hôïp thaät ñaëc
bieät nhö taûi do ñoäng ñaát, do saäp ñoå moät boä phaän coâng trình,…
Maët khaùc, taûi coù theå xem nhö töû troïng (dead load) laø caùc loaïi taûi
coá ñònh vaø hoaït taûi (live load) laø caùc taûi coù theå dòch chuyeån.
2. Toå hôïp taûi troïng:
a. Toå hôïp chính, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi
daøi haïn, vaø moät taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn (taûi ngaén haïn naøy coù aûnh
höôûng nhieàu ñeán tröôøng öùng suaát trong neàn thöôøng ñöôïc choïn laø taûi
troïng gioù)
b. Toå hôïp phuï, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm thôøi
daøi haïn, vaø ít nhaát laø hai taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn
c. Toå hôïp ñaëc bieät, goàm taûi troïng thöôøng xuyeân, taûi troïng taïm
thôøi daøi haïn, vaø moät soá taûi troïng taïm thôøi ngaén haïn vaø moät taûi ñaëc bieät
(thöôøng ñöôïc choïn laø taûi ñoäng ñaát trong vuøng coù ñoäng ñaát)
Ngoaøi ra taûi troïng coøn ñöôïc phaân thaønh taûi tieâu chuaån vaø taûi tính
toaùn.
Taûi troïng tieâu chuaån laø taûi troïng maø coù theå kieåm soùat ñöôïc giaù trò
cuûa noù trong ñieàu kieän thi coâng hoaëc söû duïng coâng trình bình thöôøng.
Ñoä sai leäch (lôùn hoaëc beù) cuûa taûi troïng veà phía baát lôïi cho coâng
trình so vôùi taûi tieâu chuaån, do bieán ñoäng cuûa taûi hoaëc thay ñoåi ñieàu
kieän söû duïng coâng trình, ñöôïc xeùt ñeán baèng heä soá vöôït taûi n.
Taûi troïng tính toaùn ñöôïc ñònh nghóa laø taûi troïng tieâu chuaån nhaân
vôùi heä soá vöôït taûi n. Heä soá vöôït taûi töø 1,1 ñeán 1,4 tuøy theo loaïi taûi
troïng.
Khi tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn bieán daïng ñöôïc tieán
haønh vôùi toå hôïp chính caùc taûi troïng tieâu chuaån.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn
16. Chöông 1: Khaùi nieäm veà neàn moùng
http://www.ebook.edu.vn
16
Khi tính toaùn neàn theo traïng thaùi giôùi haïn cöôøng ñoä ñöôïc thöïc
hieän vôùi toå hôïp phuï, toå hôïp ñaëc bieät caùc taûi troïng tính toaùn.
Khi tính toaùn neàn theo öùng suaát cho pheùp ñöôïc thöïc hieän vôùi toå
hôïp phuï, toå hôïp ñaëc bieät caùc taûi troïng tính toaùn vaø caùc heä soá an toaøn
thích hôïp.
Ntt, Mtt, Qtt
Duøng ñeå tính:
- Chieàu cao moùng.
- Coát theùp moùng.
- Tính oån ñònh: laät, tröôït.
Ntc, Mtc, Qtc
Duøng ñeå tính:
- Dieän tích moùng
- Tính luùn cho neàn
- Kieåm tra oån ñònh neàn
VI. THOÁNG KEÂ VAØ XÖÛ LYÙ SOÁ LIEÄU ÑÒA CHAÁT:
1. Ñaët vaán ñeà:
Khi gaëp neàn ñaát coù nhieàu lôùp ñaát vaø trong moãi lôùp ñaát coù nhieàu
maãu ñaát, muïc ñích cuûa chuùng ta laø ñi tìm ra chæ tieâu ñaïi dieän cho toaøn
neàn. Töø chæ tieâu ñaïi dieän naøy ta öùng duïng vaøo caùc phaàn tính toaùn thieát
keá.
2. Caùch tìm chæ tieâu ñaïi dieän cho neàn:
Caùc chæ tieâu ñaïi dieän ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc:
A=
1 n
∑ Ai
n i =1
ngoaïi tröø löïc dính vaø goùc ma saùt trong tính baèng phöông phaùp bình
phöông cöïc tieåu (Treân 6 maãu cho moät lôùp ñaát, neáu döôùi 6 maãu cho
pheùp tính trung bình coäng).
n
n
n
1⎛ n
2
⎞
⎜ ∑τ i ∑ σ − ∑ σ i ∑τ iσ i ⎟
Δ ⎝ i=1 i =1
⎠
i =1
i =1
n
n
n
1
tgϕ tc = ⎛ n∑τ iσ i − ∑τ i ∑ σ i ⎞
⎜
⎟
Δ ⎝ i =1
⎠
i =1
i =1
c tc =
Vôùi:
n
Δ = n∑ σ i − ⎛ ∑ σ i ⎞
⎜
⎟
⎝ i=1 ⎠
i =1
n
2
2
τi – öùng suaát tieáp
σi - öùng suaát phaùp trong thí nghieäm caét.
Ñeå tính nhanh ctc, ϕtc duøng haøm Linest trong Excel.
ThS.Haø Coâng Huy – Khoa Kyõ thuaät Coâng Trình – Tröôøng Ñaïi hoïc DL Coâng Ngheä Saøi Goøn