(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sự làm việc của móng bè - cọc trong điều kiện địa chất công trình thành phố Sóc Trăng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.43 MB, 107 trang )
B
GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR
NG
B
NÔNG NGHI P VÀ PTNT
I H C THU L I
--------------
PH M QU C TU N
NGHIÊN C U S
LÀM VI C C A MÓNG BÈ –
C C TRONG I U KI N
TRÌNH THÀNH PH
Chuyên ngành:
Mã s :
A CH T CƠNG
SĨC TR NG
a k thu t xây d ng
60-58-02-04
LU N V N TH C S
NG
IH
NG D N KHOA H C: TS. NGUY N QUANG TU N
HÀ N I – 2017
L I CAM OAN
Trong th i gian h c t p t i tr
ng v i s đ nh h
ng c a các th y cô, đ ng th i v i
kinh nghi m làm vi c t i c quan, s giúp đ c a b n bè và đ ng nghi p và đ c bi t là
s giúp đ h
ng d n c a th y TS. Nguy n Quang Tu n. Vi c th c hi n đ tài lu n
v n cao h c “Nghiên c u s làm vi c c a móng bè – c c trong đi u ki n đ a ch t cơng
trình thành ph Sóc Tr ng” tơi xin cam đoan các s li u, k t qu tính toán đ
trong lu n v n là trung th c và ch a t ng đ
c nêu
c s d ng trong b t k cơng trình nào
khác.
M i s giúp đ cho vi c th c hi n lu n v n này đã đ
d n trong lu n v n đ u đ
c c m n và các thông tin trích
c ghi gõ ngu n g c.
Tác gi lu n v n
Ph m Qu c Tu n
i
L IC M
N
Trong quá trình h c t p, nghiên c u và th c hi n Lu n v n Th c s , tôi đã nh n đ
c
s giúp đ , t o đi u ki n nhi t tình và quý báo c a nhi u cá nhân, t p th .
Tr
c tiên tôi xin bày t lịng bi t n sâu s c đ n tồn th Quý Th y, Cô Tr
h c Th y L i Hà N i và nh t là các Th y, Cô t i B môn
ng
a k thu t c a tr
i
ng đã
t n tình giúp đ tơi trong su t th i gian qua. Tôi xin c m n vì nh ng ki n th c c n
thi t, b ích và nh ng kinh nghi m mà các Th y, Cơ đã t n tình truy n gi ng l i cho
tôi đ tôi v n d ng vào cơng vi c th c ti n, góp vào hành trang trên b
cđ
ng t
ng
lai trong cu c s ng, và có th hồn thành lu n v n t t nghi p c a mình.
Ti p đ n, tơi xin g i l i c m n đ n Th y TS. Nguy n Quang Tu n đã t n tình
h
ng d n, ch d y ân c n, truy n đ t cho tôi nh ng ki n th c, kinh nghi m quý báu,
cung c p và đ ra đ nh h
ng trong su t quá trình làm lu n v n t t nghi p. Tôi xin
chân thành c m n th y.
Tôi xin trân tr ng c m n Phòng
ào t o
i h c và sau
i h c - Tr
ng
ih c
Th y L i đã t o đi u ki n thu n l i đ tơi có th hồn thành lu n v n đúng ti n đ .
Tôi xin g i l i c m n đ n t t c các anh ch , các b n cùng h c l p Cao h c 24 KT12
đã cung c p tài li u, giúp đ và đóng góp cho tơi nh ng ki n th c b ích đ tơi có th
hồn thành lu n v n m t cách t t nh t.
Do th i gian th c hi n đ tài có h n và l
ng ki n th c bao la vô t n nên không th
tránh kh i nh ng thi u xót nh t đ nh. Tơi r t mong đ
c s đóng góp và ý ki n quý
báu c a Quý Th y, Cô và b n bè đ ngày càng hồn thi n h n.
Tơi xin chân thành cám n!
ii
M CL C
DANH M C CÁC HÌNH NH...................................................................................... v
DANH M C CÁC B NG BI U................................................................................ viii
M
U ......................................................................................................................... 1
CH
NG 1: T NG QUAN V MÓNG BÈ - C C ...................................................... 4
1.1 T ng quan v móng bè - c c ..................................................................................... 4
1.2 Các quan đi m thi t k móng c c hi n nay ............................................................... 5
1.2.1 Quan đi m c c ch u t i tr ng hoàn toàn ................................................................. 5
1.2.2. Quan đi m bè ch u t i tr ng hồn tồn.................................................................. 6
1.2.3. Quan đi m móng bè - c c đ ng th i ch u t i tr ng cơng trình ............................. 6
1.3 C u t o và ng d ng c a móng bè - c c ................................................................... 7
1.3.1. C u t o c a móng bè - c c .................................................................................... 7
1.3.2
ng d ng c a móng bè - c c .................................................................................. 8
1.4 C ch làm vi c c a móng bè - c c ........................................................................... 9
1.5 Các ph
ng pháp phân tích móng bè - c c ............................................................. 12
1.5.1. Các ph
ng pháp đ n gi n .................................................................................. 12
1.5.2. Các ph
ng pháp có k đ n s t
1.6 L a ch n cơng trình áp d ng
ng tác c c - đ t n n và bè - đ t n n ............. 19
thành ph Sóc Tr ng, t nh Sóc Tr ng ................... 24
1.7 i u ki n đ a ch t cơng trình t i v trí nghiên c u .................................................. 24
1.7.1
c đi m chung c a đ a hình khu v c nghiên c u .............................................. 24
1.7.2
c đi m chung đ a ch t khu v c nghiên c u ..................................................... 25
CH NG 2: C S LÝ THUY T PH
NG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TỐN
MĨNG BÈ - C C ......................................................................................................... 29
2.1 Phân tích tính tốn theo các ph
ng pháp thơng th
ng ........................................ 29
2.1.1 C s lý thuy t...................................................................................................... 29
2.1.2 Trình t thi t k móng c c ................................................................................... 30
2.1.3 Tính tốn s c ch u t i c a c c .............................................................................. 31
2.1.4 C c ch u t i tr ng ngang và c c ch u u n d c ..................................................... 36
2.1.5 Mơ ph ng bài tốn móng c c ch u t i tr ng toàn b b ng ch
2.2 Phân tích tính tốn theo ph
ng trình Plaxis .. 37
ng pháp s s d ng ph n m m Plaxis ...................... 38
2.2.1 C c trong đ t ........................................................................................................ 38
iii
2.2.2 S c ch u t i c a móng bè c c ............................................................................... 42
2.2.3
lún c a móng bè c c ....................................................................................... 42
2.2.4 Mơ ph ng bài tốn móng c c bè b ng ch
ng trình Plaxis ................................ 48
CH NG 3: K T QU PHÂN TÍCH TÍNH TỐN MĨNG BÈ C C CHO CƠNG
TRÌNH T I THÀNH PH SĨC TR NG ................................................................... 51
3.1 Gi i thi u khái quát v cơng trình ........................................................................... 51
3.2 i u ki n đ a ch t cơng trình t i v trí xây d ng..................................................... 51
3.3 Các thông s đ t n n t i v trí xây d ng cơng trình ................................................ 53
3.4 S li u đ u vào s d ng tính tốn k t c u cơng trình ............................................. 57
3.5 K t qu phân tích tính tốn theo t ng ph
ng pháp ............................................... 59
3.6 Phân tích nh h ng c a các y u t đ t n n t i hi u qu c a vi c s d ng gi i pháp
móng bè - c c ................................................................................................................ 72
3.7 So sánh k t qu theo các ph
ng pháp ................................................................... 73
K T LU N VÀ KI N NGH ....................................................................................... 81
PH L C: H S
A CH T KHU V C NGHIÊN C U LU N V N................. 83
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................. 97
iv
DANH M C CÁC HÌNH NH
Hình 1 - 1: Các ph
ng án b trí c c trong đài ............................................................... 7
Hình 1 - 2: C u t o móng bè c c ..................................................................................... 8
Hình 1 - 3: S t
ng tác làm vi c c a móng bè c c (Poulos, 2000) ............................... 9
Hình 1 - 4: Hi u ng nhóm c c ..................................................................................... 11
Hình 1 - 5: S đ tính móng tuy t đ i c ng ................................................................. 14
Hình 1 - 6: S đ tính móng m m theo gi thi t c a E. Winkler .................................. 14
Hình 1 - 7: Mơ hình thí nghi m Terzaghi...................................................................... 15
Hình 1 - 8: Mơ hình phân tích móng bè - c c ............................................................... 20
Hình 1 - 9: M t b ng t ng th đ a hình khu v c thành ph Sóc Tr ng ......................... 25
Hình 1 - 10: M t b ng t ng th v trí khoan đ a ch t khu v c ...................................... 25
Hình 2 - 1: M t b ng c c ch u t i hoàn tồn mơ ph ng b ng Plaxis ............................ 37
Hình 2 - 2: Phase Initial - Ch
ng trình t đ ng phân tích. .......................................... 37
Hình 2 - 3: Phase - V t li u: T t c các ph n t c c, đài đ
c kích ho t. .................... 38
Hình 2 - 4: Phase - T i tr ng: G n t i t p trung lên đài c c .......................................... 38
Hình 2 - 5: R i r c hóa ph n t d m trong đ t đ c t ng tr ng b ng đ ng đ m nét.
Các vòng tròn t ng tr ng cho các nút o c a ph n t đ t ........................................... 38
Hình 2 - 6: Quan h gi a đ lún khơng thốt n
Hình 2 - 7: H s
nh h
c v i t i tr ng .................................. 43
ng lún I 0 ............................................................................... 45
Hình 2 - 8: H s hi u ch nh tính nén lún, R K ............................................................... 45
Hình 2 - 9: H s hi u ch nh theo đ sâu, R h ................................................................ 46
Hình 2 - 10: H s hi u ch nh h s Poisson, R v .......................................................... 46
Hình 2 - 11: H s gi m lún v i L/d = 10 và móng tuy t đ i c ng .............................. 47
Hình 2 - 12: H s gi m lún v i L/d = 25 và móng tuy t đ i c ng .............................. 47
Hình 2 - 13: H s gi m lún v i L/d = 100 và móng tuy t đ i c ng ............................ 47
Hình 2 - 14: H s gi m lún áp d ng cho móng m m, tr
ng h p
tâm..................... 47
Hình 2 - 15: H s gi m lún áp d ng cho móng m m, tr
ng h p
góc ..................... 48
Hình 2 - 16: T s R G0 / R G0.5 cho L/d =25 ................................................................... 48
Hình 2 - 17: T s R G0 / R G0.5 cho L/d =100 ................................................................. 48
Hình 2 - 18: M t b ng mô ph ng b ng Plaxis ............................................................... 49
v
Hình 2 - 19: Phase Initial - Ch
ng trình t đ ng phân tích......................................... 49
Hình 2 - 20: Phase - V t li u: T t c các ph n t c c, đài đ
c kích ho t. .................. 49
Hình 2 - 21: Phase - T i tr ng: G n t i t p trung lên bè c c......................................... 49
Hình 3 - 1: M t b ng b trí c t t ng h m ...................................................................... 58
Hình 3 - 2: Mơ hình 3D phân tích k t c u cơng trình b ng ph n m m Etabs. .............. 58
Hình 3 - 3: M t b ng mơ ph ng b ng Plaxis v trí chân c t gi a ................................. 61
Hình 3 - 4: Phase Initial - Ch
ng trình t đ ng phân tích........................................... 61
Hình 3 - 5: Phase - V t li u: T t c các ph n t c c, đài đ
c kích ho t. .................... 62
Hình 3 - 6: Phase - T i tr ng: G n t i t p trung lên đài c c ......................................... 62
Hình 3 - 7: M t b ng mơ ph ng b ng Plaxis v trí chân c t biên ................................. 63
Hình 3 - 8: Phase Initial - Ch
ng trình t đ ng phân tích........................................... 63
Hình 3 - 9: Phase - V t li u: T t c các ph n t c c, đài đ
c kích ho t. .................... 63
Hình 3 - 10: Phase - T i tr ng: G n t i t p trung lên đài c c ....................................... 63
Hình 3 - 11: M t b ng mô ph ng b ng Plaxis .............................................................. 64
Hình 3 - 12: Phase Initial - Ch
ng trình t đ ng phân tích......................................... 64
Hình 3 - 13: Phase - V t li u: T t c các ph n t c c, đài đ
c kích ho t. .................. 65
Hình 3 - 14: Phase - T i tr ng: G n t i t p trung lên bè c c......................................... 65
Hình 3 - 15: M t b ng mơ ph ng b ng Plaxis v trí chân c t biên ............................... 65
Hình 3 - 16: Phase Initial - Ch
ng trình t đ ng phân tích......................................... 65
Hình 3 - 17: Phase - V t li u: T t c các ph n t c c, đài đ
c kích ho t. .................. 66
Hình 3 - 18: Phase - T i tr ng: G n t i t p trung lên bè c c......................................... 66
Hình 3 - 19: K t qu chuy n v đ ng ............................................................................ 66
Hình 3 - 20: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng x .................................................. 67
Hình 3 - 21: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng z .................................................. 67
Hình 3 - 22:
ng su t xung quanh đ u c c t i y = - 4.80 ............................................. 67
Hình 3 - 23:
ng su t xung quanh m i c c t i y = - 40.0............................................. 67
Hình 3 - 24: K t qu chuy n v đ ng ............................................................................ 68
Hình 3 - 25: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng x .................................................. 68
Hình 3 - 26: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng z .................................................. 68
Hình 3 - 27:
ng su t xung quanh đ u c c t i y = - 4.80 ............................................. 69
Hình 3 - 28:
ng su t xung quanh m i c c t i y = - 40.0............................................. 69
vi
Hình 3 - 29: K t qu chuy n v đ ng ............................................................................ 69
Hình 3 - 30: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng x .................................................. 70
Hình 3 - 31: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng z................................................... 70
Hình 3 - 32:
ng su t xung quanh đ u c c t i y = - 4.50 ............................................. 70
Hình 3 - 33:
ng su t xung quanh m i c c t i y = - 30.0 ............................................. 70
Hình 3 - 34: K t qu chuy n v đ ng ............................................................................ 71
Hình 3 - 35: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng x .................................................. 71
Hình 3 - 36: K t qu chuy n v ngang theo ph
ng z................................................... 71
Hình 3 - 37:
ng su t xung quanh đ u c c t i y = -4.50 .............................................. 72
Hình 3 - 38:
ng su t xung quanh m i c c t i y = -30.0 .............................................. 72
vii
DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 1 - 1: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t t i khu v c I. ............. 26
B ng 1 - 2: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t t i khu v c II. ............ 27
B ng 1 - 3: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t t i khu v c III. .......... 27
B ng 2 - 1: H s u n d c .......................................................................................... 32
B ng 3 - 1: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t t i v trí xây d ng ...... 52
B ng 3 - 2: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t 1. ............................... 53
B ng 3 - 3: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t 2. ............................... 54
B ng 3 - 4: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t 3. ............................... 55
B ng 3 - 5: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t 4. ............................... 56
B ng 3 - 6: B ng t ng h p ch tiêu c lý đ c tr ng c a l p đ t 5. ............................... 57
B ng 3 - 7: B ng n i l c phân tích cơng trình, t i chân c t có n i l c l n nh t........... 59
B ng 3 - 8: B ng thông s v t li u đ u vào mơ hình Plaxis ......................................... 60
B ng 3 - 9: B ng so sánh k t qu phân tích tr
ng h p chi u dài c c L=16,0m. ........ 73
B ng 3 - 10: B ng so sánh k t qu phân tích tr
ng h p chi u dài c c L=21,0m. ...... 74
B ng 3 - 11: B ng so sánh k t qu phân tích tr
ng h p chi u dài c c L=27,0m. ...... 75
B ng 3 - 12: B ng so sánh k t qu phân tích tr ng h p chi u dài c c L=30,0m đ i
v i móng bè c c và L=36,0m đ i v i móng c c........................................................... 76
B ng 3 - 13: B ng so sánh k t qu phân tích tr ng h p chi u dài c c L=30,0m đ i
v i móng bè c c và L=40,0m đ i v i móng c c........................................................... 77
viii
M
1. Tính c p thi t c a
U
tài
Vi c l a ch n gi i pháp móng phù h p cho cơng trình có vai trị r t quan tr ng. Trong
các gi i pháp n n móng, móng c c ngày càng đ
c s d ng nhi u
Vi t Nam do nhu
c u phát tri n c a kinh t d n đ n nhu c u xây d ng cơng trình dân d ng và h t ng
đ
c m r ng và phát tri n
Trong đi u ki n n
kh p các vùng mi n trên c n
c.
c ta vi c tính tốn thi t k móng c c đ n nay v n còn s d ng
nh ng mơ hình tính theo quan đi m cho r ng c c ch có tác d ng gi m lún và gia c
n n ho c c c ch u toàn b t i tr ng t bè truy n xu ng. Khơng gi ng nh thi t k
móng c c thơng th
ng, gi i pháp móng bè - c c đ
đ ng th i c a c c c l n bè móng.
c thi t k có k đ n s làm vi c
u đi m c a k t c u móng bè – c c là: 1) phù h p
v i đi u ki n đ a ch t khi mà l p ch u t i t t n m quá sâu; 2) t n d ng và phát huy t i
đa kh n ng ch u t i c a bè móng, t đó d n t i kh n ng gi m giá thành xây d ng.
Các nghiên c u c a Phùng
c Long [1], Katzenbach [2] cho th y ph n móng bè có
th ti p nh n t 30% đ n 60% t i tr ng t cơng trình trong nhi u đi u ki n đ a ch t
cơng trình.
Gi i pháp móng bè – c c là m t gi i pháp đã đ
trên th gi i.
c áp d ng cho r t nhi u cơng trình
Vi t Nam, dù còn m i m song g n đây đã có nh ng nghiên c u v
gi i pháp này [1] [3] [4]. Tuy nhiên, vi c nghiên c u áp d ng gi i pháp móng bè – c c
cho các đi u ki n đ a ch t cơng trình c th v n cịn h n ch .
Sóc Tr ng là thành ph đang trên đà phát tri n. Vi c s d ng móng c c cho các nhà
cao t ng đang là nhu c u thi t y u.
thi t k móng m t cách phù h p và kinh t , lu n
v n này xem xét vi c áp d ng gi i pháp móng bè – c c v i đi u ki n đ a ch t cơng trình
khu v c thành ph Sóc tr ng, t đó đ a ra ph
2. M c đích c a
ng án thi t k t i u cho các k s .
tài
Nghiên c u áp d ng ph
ng án móng bè - c c cho đi u ki n đ i ch t thành ph Sóc
Tr ng.
1
3. N i dung nghiên c u
- Nghiên c u đi u ki n đ t n n khu v c thành ph Sóc Tr ng.
- Nghiên c u nh h
ng c a các thông s đ t n n t i s làm vi c c a h móng bè c c.
4. Cách ti p c n và ph
ng pháp nghiên c u
4.1. Cách ti p c n
Gi i thi u nh ng nghiên c u v s làm vi c đ ng th i c a móng và bè móng cơng
trình c a các tác gi Vi t Nam và th gi i.
Phân tích s làm vi c đ ng th i c a h móng bè c c qua m t ví d t ng quát là m t
cơng trình t i thành ph Sóc Tr ng.
Tính tốn m t cơng trình c th đ phân tích nh h
ng c a các đi u ki n đ t n n t i
thi t k móng.
4.2. Ph
ng pháp nghiên c u
Nghiên c u lý thuy t v ph n t
ph
h u h n (FEM), các ph m m m tính tốn theo
ng pháp ph n t h u h n chun ngành.
Mơ ph ng m t cơng trình c th . Thay đ i thơng s hình h c c a h móng c c đài bè
đ thu th p s li u, phân tích đ xây d ng các bi u đ t
ng quan.
Thay đ i các thông s v c c, đ t n n đ tìm ra nh ng k t lu n t ng qt cho bài tốn
móng c c - đài bè.
Ph
ng pháp nghiên c u c a lu n v n là nghiên c u lý thuy t k t h p v i th nghi m
s trên mơ hình tốn.
5. Ph m vi nghiên c u c a đ tài
Móng cơng trình xây d ng đ t trên n n đ t khu v c thành ph Sóc Tr ng.
6. K t qu đ t đ
c
Nghiên c u đ
cs t
ng tác gi a móng bè và c c.
Nghiên c u đ
c s chuy n v c a h móng bè - c c trong đ t n n, đ ng th i có s
đánh giá nh h
ng qua l i gi a c c v i c c phía d
2
i cơng trình.
ánh giá đ
c s c ch u t i c a h móng bè c c. T đó, đ xu t l a ch n các gi i pháp
thi t k đ m b o an toàn ch u l c c a cơng trình và t i u hóa chi phí xây d ng cơng
trình mang l i giá tr to l n xã h i.
7. N i dung, b c c c a lu n v n
V i n i dung nh trên, báo cáo c a lu n v n g m ba ch
ng n i dung chi ti t và ph n
k t lu n.
Ch
ng 1: T ng quan v móng bè c c.
Ch
ng 2: C s lý thuy t ph
Ch
ng 3: K t qu phân tích tính tốn móng bè – c c cho cơng trình d ki n.
Ph n k t lu n:
ng pháp phân tích tính tốn móng bè – c c.
ánh giá các v n đ mà lu n v n đã gi i quy t đ
c, kh n ng ng
d ng c a đ tài vào vi c thi t k các cơng trình th c t , nhi m v c n ti p t c nghiên
c u trong giai đo n ti p theo nh m xây d ng hồn ch nh ph
3
ng pháp tính.
CH
NG 1: T NG QUAN V MÓNG BÈ - C C
1.1 T ng quan v móng bè - c c
Trong nh ng n m g n đây, móng bè - c c đang ngày càng đ
c công nh n nh là m t
gi i pháp móng đem l i hi u qu kinh t cao trong xây d ng các cơng trình trên th
gi i c ng nh t i Vi t Nam.
Gi i pháp s d ng móng bè - c c không gi ng nh thi t k móng c c thơng th
trong đó c c đ
ng,
c thi t k đ ch u ph n l n t i tr ng t cơng trình, móng bè - c c đ
thi t k có k đ n s phân ph i t i tr ng bên trên xu ng n n đ t d
c
i bè móng và c c.
Móng bè - c c là m t h th ng k t h p bao g m các ph n t ch u l c làm vi c đ ng
th i v i nhau g m có các c c, bè và n n đ t bên d
i. Trong đó, bè có ch c n ng liên
k t và phân ph i t i tr ng t chân k t c u bên trên đ n các c c và truy n m t ph n t i
tr ng xu ng đ t n n t i v trí ti p xúc gi a bè và n n đ t; c c có ch c n ng truy n t i
tr ng xu ng n n đ t d
i chân c c qua s c kháng m i và truy n t i tr ng vào n n đ t
xung quanh qua s c kháng bên.
u đi m c a k t c u móng bè - c c là:
- So sánh v i móng c c thì móng bè - c c có s l
ng c c nh h n và chi u dài c c
c ng ng n h n.
- C i thi n đ
c đi u ki n làm vi c c a móng nơng nh gi m đ lún c ng nh đ lún
l ch. C c gi vai trò nh b ph n gi m lún.
- Gi m đ
c ng su t c ng nh moment n i l c trong móng bè nh s s p x p h p lý
c a c c.
- Phát huy vai trò ch u l c c a ph n móng bè.
- Gi m thi u kh n ng phìn tr i khi đào h móng.
- Có th b trí c c đ ch u t i tr ng l ch tâm t cơng trình bên trên.
Bên c nh nh ng u đi m, vi c phân tích và áp d ng móng bè - c c vào th c t v n t n
4
t i m t s khó kh n, nh
c đi m nh :
Vi t Nam, vi c tính tốn móng bè - c c ch a đ
-
c xem xét k , các thi t k ch a
đánh giá và ph n ánh rõ vai trị c a bè móng, đ t và h th ng c c.
- Vi c thi t k cịn g p nhi u khó kh n do thi u các tiêu chu n làm c s tính tốn.
- Ngồi ra, vi c phân tích móng bè - c c ch a xét đ n các y u t tác đ ng t i cơng
trình. Theo Nguy n Thanh S n [3] m t phân tích đ y đ t
ng tác bè - c c v i n n
đ t c n thi t ph i xét đ y đ các y u t : S c ch u t i t i h n c a móng d
c a t h p t i tr ng;
móng;
c n;
nh h
ng c a tác đ ng có tính ch t chu k đ n ng x c a
lún t ng th c a móng;
nh h
i tác đ ng
lún l ch gi a các kh i nhà và v i cơng trình lân
ng gi a móng bè v i c c, gi a các c c v i nhau;
nh h
ng c a đ ng
đ t bao g m c nh ng tr n đ ng đ t kích thích, kh n ng hóa l ng c a đ t và ph n ng
đ ng c a k t c u d
i tác đ ng c a t i tr ng gió,…
1.2 Các quan đi m thi t k móng c c hi n nay
Hi n nay, vi c thi t k móng c c ch u t i tr ng cho cơng trình có nhi u quan đi m tính
tốn phân tích v i nh ng u đi m và nh
c đi m khác nhau cho t ng tr
ng h p, có
th k đ n m t s quan đi m thi t k móng c c hi n nay nh sau:
1.2.1 Quan đi m c c ch u t i tr ng hoàn toàn
Là quan đi m thi t k c c đ
đ
c xem là truy n th ng và áp d ng r ng rãi, trong đó c c
c thi t k đ ti p nh n toàn b t i tr ng c a cơng trình truy n xu ng mà không k
t i s tham gia ch u t i c a n n đ t d
i đài c c. Trong tính tốn, h móng cịn tính
nh móng c c đài th p v i nhi u gi thi t g n đúng nh :
- T i tr ng ngang do n n đ t trên m c đáy đài ti p thu.
-
ài móng tuy t đ i c ng, ngàm c ng v i các c c, ch truy n t i tr ng đ ng lên các
c c, do đó c c ch ch u kéo ho c nén.
- C c trong nhóm c c làm vi c nh c c đ n, và c c ch u toàn b t i tr ng t đài
móng.
- Khi tính tốn t ng th móng c c thì coi h móng là m t kh i móng quy
5
c.
-Tính tốn theo cách này có u đi m là đ n gi n, thiên v an toàn nh ng khơng đ t
hi u qu kinh t , đo đó đây là m t ph
ng án thi t k móng c c lãng phí.
1.2.2. Quan đi m bè ch u t i tr ng hoàn toàn
K t c u bè đ
c thi t k đ ch u ph n l n t i tr ng tác d ng lên móng, các c c ch
nh n m t ph n nh t i tr ng truy n xu ng, c c đ
c b trí h n ch c v s l
ch u t i v i m c đính chính là gia c n n, gi m đ lún trung bình và lún l ch.
c a móng th
ng l n, v
tính theo quan đi m này th
ng s c
lún
t quá đ lún cho phép, ngoài ra v i t i tr ng cơng trình l n,
ng khơng đ m b o s c ch u t i c a n n đ t d
i móng.
1.2.3. Quan đi m móng bè - c c đ ng th i ch u t i tr ng cơng trình
H k t c u móng đài - c c đ ng th i làm vi c v i đ t n n theo m t th th ng nh t, xét
đ nđ yđ s t
ng tác gi a các y u t đ t n n - bè - c c. Trong quan đi m này, các
c c ngoài tác d ng gi m lún cho cơng trình, cịn phát huy h t đ
do đó s l
c kh n ng ch u t i,
ng c c ít h n, chi u dài c c ng n h n. Khi c c đã phát huy h t kh n ng
ch u t i, thì m t ph n t i tr ng còn l i s do ph n bè ch u và làm vi c nh móng bè
trên n n thiên nhiên.
Trong quan đi m này, đ lún c a cơng trình th
ng l n h n so v i quan đi m c c ch u
t i hoàn toàn nh ng v t ng th , nó v n đ m b o n m trong quy đ nh v i m t h s an
tồn h p lý, do đó quan đi m tính toán này cho hi u qu kinh t t t h n so v i quan
đi m c c ch u t i tr ng hoàn toàn. Tuy nhiên, quá trình tính tốn phân tích c n s d ng
các mơ hình ph c t p h n, do đó hi n nay quan đi m này ch a đ
c áp d ng ph bi n
r ng rãi.
Trên c s gi thi t và mơ hình, ph
ng pháp tính tốn móng bè - c c đ
thành các nhóm nh sau:
- Nh ng ph
- Ph
ng pháp kinh đi n.
ng pháp móng c c t
ng đ
ng ho c móng bè t
- Nh ng ph
ng pháp gi i tích đ n giãn.
- Nh ng ph
ng pháp s d a vào ph
ng đ
ng.
ng pháp ph n t h u h n.
6
c phân
1.3 C u t o và ng d ng c a móng bè - c c
1.3.1. C u t o c a móng bè - c c
Móng bè - c c là m t lo i móng c c, cho phép phát huy đ
c a c c và t n d ng đ
c c còn đ
c t i đa kh n ng ch u l c
c m t ph n s c ch u t i c a n n đ t d
i đáy bè. Móng bè -
c g i là móng bè trên n n c c.
Móng bè - c c c u t o g m hai ph n: bè và các c c.
- Bè hay đài c c có nhi m v liên k t và phân ph i t i tr ng t chân k t c u cho các
c c, đ ng th i truy n m t ph n t i tr ng xu ng đ t n n t i v trí ti p xúc gi a đáy bè
và đ t n n. Bè có th làm d ng b n ph ng ho c b n d m nh m t ng đ c ng ch ng
u n.
- Các c c làm nhi m v truy n t i tr ng xu ng n n đ t d
i chân c c thông qua s c
kháng m i và vào n n đ t xung quanh c c thông qua s c kháng bên. Có th b trí c c
trong đài thành nhóm hay riêng r , b trí theo đ
m c đích c a ng
ng l i hay b trí b t k tu thu c vào
i thi t k , nh m đi u ch nh lún không đ u, gi m áp l c lên n n
đáy bè hay gi m n i l c trong bè...
Hình 1 - 1: Các ph
Cách b trí c c trong đài th
ng án b trí c c trong đài
ng theo nguyên t c tr ng tâm nhóm c c trùng ho c g n
v i tr ng tâm t i tr ng công trình. Gi i pháp này có u đi m là t i tr ng xu ng c c
đ
c phân b h p lí h n; tính làm vi c t ng th c a nhóm c c t t h n.
7
Hình 1 - 2: C u t o móng bè c c
1.3.2
ng d ng c a móng bè - c c
Móng bè c c th
ng đ
c s d ng t
ng đ i nhi u trong các cơng trình xây d ng cao
t ng. S d l a ch n gi i pháp k t c u móng bè c c vì đa ph n t i v trí xây d ng cơng
trình có l p đ t y u r t dày, vi c b trí c c theo đài đ n hay b ng trên c c không đ .
C n ph i b trí c c trên tồn b di n tích xây d ng m i mang đ m b o kh n ng ch u
t i tr ng c a cơng trình. H n n a bè c c s làm t ng tính c ng t ng th c a n n móng
bù đ p l i s y u kém c a n n đ t.
- Nhà dân d ng: Ch y u là móng bè trên c c nh i ho c c c barrette. Móng bè c c
thích h p v i k t c u ng, k t c u khung vách.
- Nhà cơng nghi p: Ch y u là móng bè trên c c đóng ho c ép.
nghi p là di n tích m t b ng l n, c u t o đ a ch t th
trong cơng trình này th
c đi m nhà công
ng không n đ nh; c c s d ng
ng có tác d ng chính là gia c n n, gi m đ lún l ch và lún
tuy t đ i.
- Cơng trình c ng, thu : Ch y u là móng bè trên c c đóng ho c ép.
c đi m c a các
cơng trình này là ch u t i tr ng l n, có quy đ nh nghiêm ng t v đ lún tuy t đ i và lún
l ch.
8
1.4 C ch làm vi c c a móng bè - c c
Móng bè - c c là m t gi i pháp n n móng đ gi m thi u đ lún c ng nh lún l ch, t n
d ng đ
c kh n ng ch u t i c a đ t n n bên d
i móng bè và làm gi m thi u moment
u n trong móng bè. Tính ch t n i b t c a móng bè -c c là s
nh h
ng t
ng h gi a
đ t và k t c u móng trong quá trình ch u t i.
Hình 1 - 3: S t
ng tác làm vi c c a móng bè c c (Poulos, 2000)
-S t
ng tác gi a c c v i đ t .
-S t
ng tác gi a c c v i c c .
-S t
ng tác gi a bè v i đ t .
-S t
ng tác gi a c c v i bè .
Tùy theo đ c ng c a móng bè mà nó ti p thu t i tr ng S t t cơng trình bên trên và
truy n qua đ t n n bên d
i thông qua áp l c ti p xúc c a đ t n n ký hi u là R, và
thông qua ma sát ti p xúc gi a đ t và các c c R pi . V y t ng ph n l c c a móng bè c c là:
R t = R r + R pi ≥ S t
Theo quan đi m thi t k tr
(1 - 1)
c đây thì t i tr ng c a cơng trình ph i truy n qua móng bè
9
ho c truy n qua c c. Trên quan đi m c a móng bè - c c thì t i tr ng c a cơng trình
v a phân ph i lên bè v a phân ph i lên c c. H s phân ph i t i tr ng cho c c ký hi u
là
pr
đ
c đ nh ngh a là t s gi a t ng t i tr ng c c ch u trên t i tr ng mà c h th ng
bè và c c ch u:
pr
H s
pr
= 0 ch tr
= R pi / R t
(1 - 2)
ng h p c a móng nơng và
c c mà khơng có s ti p xúc v i đ t bên d
pr
= 1 ch tr
ng h p thu n túy móng
i móng bè. Vi c nh h
ng c a c c đ n
đ lún c a móng bè tùy thu c vào h s phân ph i t i tr ng, mà h s t i tr ng l i ph
thu c vào s l
ng và chi u dài các c c.
C ch làm vi c và s tác đ ng qua l i gi a k t c u móng bè - c c và n n đ t d
i bè
móng nh sau:
+ Bè móng: Bè móng có tác d ng liên k t các đ u c c thành m t kh i th ng nh t và
khi t i tr ng truy n xu ng (g m t i t p trung t i các v trí chân c t), bè móng s tr c
ti p ti p nh n các t i tr ng này, sau đó phân ph i m t ph n cho các c c và m t ph n
truy n th ng xu ng n n đ t bên d
i. S phân ph i này ph thu c vào vi c b trí các
c c, đ c ng c a n n đ t và đ c ng kháng u n c a đài.
+N nđ td
đ
i bè móng: Khi bè móng ch u tác đ ng c a t i tr ng, m t ph n t i tr ng
c truy n xu ng cho các c c và m t ph n đ
c phân ph i cho n n đ t d
i bè
móng. T l phân ph i này cịn ph thu c vào các y u t : đ c ng c a n n đ t, chuy n
v c a đài, chuy n v c a c c và vi c b trí các c c.
+ nh h
d
ng c a c c: C ch làm vi c c a c c là nh đ
c h vào các l p đ t t t phía
i nên khi ch u tác đ ng c a t i tr ng đ ng t đài móng nó s truy n t i tr ng này
xu ng l p đ t t t thông qua l c ma sát gi a c c v i đ t và l c kháng
m i c c làm
c c ch u kéo ho c nén. Trong quá trình làm vi c c c cịn ch u thêm các tác đ ng ph c
t p khác nh : hi u ng nhóm c c, l c ma sát âm ... Do có đ c ng l n nên c c ti p
nh n ph n l n t i tr ng t móng bè truy n xu ng và m t ph n do n n ti p nh n.
+
nh h
ng c a nhóm c c: S làm vi c c a c c đ n khác v i s làm vi c c a nhóm
c c. Khi kho ng cách các c c khá l n (kho ng cách c c l n h n 6D, v i D là đ
10
ng
kính c c) thì c c làm vi c nh c c đ n.
Xét c c và nhóm c c trên hình 1-3, các đ
đ ng ng su t do c c đ n gây ra, cịn
ng cong trên hình 1-3a th hi n đ
hình 1-3b, ta th y ng su t
do t i tr ng truy n t nhi u c c t i, do đó ng su t d
ng
gi a nhóm c c s
i nhóm c c l n h n lên. N u
m i c c trong nhóm c c và c c đ n cùng ch u m t t i tr ng làm vi c thì đ lún c a
nhóm c c l n h n đ lún c a c c đ n. [6]
a)
b)
Hình 1 - 4: Hi u ng nhóm c c
S c ch u t i c a nhóm c c c ng nh h n c c đ n:
P u, nhóm c
c
=
x n x P u, c
cđ n
(1 - 3)
Trong đó:
η - h s nhóm.
n–S l
ng c c trong nhóm.
– S c ch u t i c a nhóm c c.
P u, nhóm c
c
P u, c
– S c ch u t i c a m t c c đ n.
cđ n
Khi đóng ho c ép c c vào đ t h t thô tr ng thái r i ho c ch t v a, đ t s ch t lên, do
đó c i thi n đ
c s c ch u t i c a t ng c c η ≈ 1.
Còn khi đóng ho c ép c c vào đ t dính, c u trúc đ t b xáo tr n, s c ch u t i gi m
xu ng nhi u. Sau m t th i gian c c ngh , s c kháng c t s ph c h i d n nh ng ít khi
11
ph c h i đ
c 100%. Vì v y, η ≈ 0,8 ÷ 0,9.
Tóm l i: S làm vi c c a h đài c c - c c - đ t n n là m t h th ng nh t làm vi c đ ng
th i cùng nhau và t
ng tác l n nhau r t ph c t p. S t
ng tác đó ph thu c vào đ
c ng kháng u n c a đài c c, đ c ng c a n n đ t (đáy đài), đ c ng c a c c (kh n ng
ch u t i và b trí c c). Nh vào s t
ng tác đó mà t i tr ng đ
c phân ph i xu ng
n n đ t gây ra chuy n v c a n n, chuy n v này phân ph i l i t i tr ng cho k t c u bên
trên t đó có tác d ng đi u ch nh chênh l ch lún, gi đ
cđ
n đ nh khơng gian cho
móng.
1.5 Các ph
1.5.1. Các ph
Ph
Ph
ng pháp phân tích móng bè - c c
ng pháp đ n gi n
ng pháp tính tốn nh móng c c đài th p
ng pháp này d a trên quan ni m tính tốn xem tồn b t i tr ng cơng trình do c c
ch u.
Chi u sâu chơn móng h m ph i tho mãn đi u ki n t i tr ng ngang H đ
c cân b ng v i
áp l c đ t b đ ng c a đ t trong ph m vi đài c c, đ cho các c c không b tác d ng c a
l c ngang mà ch hoàn tồn làm vi c ch u nén.
Mơmen ngo i l c đ
c cân b ng v i các ph n l c t i đ u c c v i các t a đ (x i , yi )
c a c c.
Riêng đ i v i móng ch có m t c c đ t đúng tâm thì c n ph i xem là c c đ n ch u
mômen và t i tr ng ngang.
Do đó đi u ki n đ xem nh là móng c c đài th p là c c ph i đ
c b trí trên 2 c c tr
lên, đ ch ng l i moment.
Ph n l c trên đ u c c có t a đ (x i ,yi ) là :
Pi =
N My
Mx
±
.x i ±
.yi
2
n ∑ xi
∑ yi2
12
(1 - 4)
Trong đó :
M x – Moment theo ph
ng tr c y
M y – Moment theo ph
ng tr c x
x i , yi - to đ c a c c th i so v i v trí t i tr ng
Ph
Ph
ng pháp tính tốn nh móng bè
ng pháp này d a trên quan ni m tính tốn xem tồn b t i tr ng cơng trình do bè
ch u l c, c c ch có tác d ng chính gia c n n và gi m lún.
Theo ph
ng pháp này, tu theo đ c ng c a bè mà ta xem bè nh móng c ng tuy t
đ i ho c móng m m.
- Móng tuy t đ i c ng
Ph n l c d
i đáy móng tuy t đ i c ng xem nh phân b đ u. Sau khi có n i l c
c
c t t khung truy n xu ng, tính t ng l c nén N do các c t truy n xu ng móng:
N = N1 + N2 + … + Ni
Khi đó, ng su t d
i đáy móng (kích th
(1 - 5)
c móng L m và B m ) xác đ nh theo công th c
c a S c b n v t li u:
=
∑N
Bm .L m
±
M x .y M y .x
±
Iy
Ix
(1 - 6)
Trong đó:
Ix =
1
Bm .L3m - Moment qn tính quanh tr c x
12
(1 - 7)
Iy =
1
L m .B3m - Moment quán tính quanh tr c y
12
(1 - 8)
M x = ∑ N.e L - Moment quanh tr c x
(1 - 9)
M y = ∑ N.e B - Moment quanh tr c y
(1 - 10)
13
e L , e B – là đ l ch tâm c a tr ng tâm móng và tâm l c theo ph
ng c nh L, B.
N
L
eL
x
eB
y
B
Hình 1 - 5: S đ tính móng tuy t đ i c ng
- Móng m m
Khi kích th
c móng l n, đ c ng c a móng gi m, ph n l c n n không phân b theo
quy lu t b c nh t, ta ph i tính móng nh móng m m.
tính móng m m, ta có th dùng ph
ng pháp tính c a d m trên n n đàn h i ho c
đ n gi n h n là s d ng mơ hình h s n n Winkler trong đó thay th đ t n n b ng h
lị xo đ c l p, có đ c ng lị xo K = C z .F v i các lò xo
v i các lị xo
gi a móng ho c K = C z .F 1
biên móng.
Trong đó:
C z là h s n n c a đ t (kN/m3)
F, F 1 là đ lún c a đ t trong ph m vi di n gia t i (m)
Hình 1 - 6: S đ tính móng m m theo gi thi t c a E. Winkler
14
H s n n C z không ph i là h ng s mà nó thay đ i theo nhi u thơng s nh kích
th
c móng (B x L); Chi u sâu chơn móng; C u t o t ng lo i đ t;… Có nhi u ph
ng
pháp xác đ nh h s n n C z :
- Ph
ng pháp d a vào k t qu thí nghi m:
+ Thí nghi m bàn nén: N m 1955, Terzaghi đã công b các k t qu nghiên c u v h
s n n, theo đó h s C z t k ngh ch v i b r ng móng. Trên th c t , có th th c hi n
thí nghi m bàn nén v i kích th
c 0,3m x 0,3m, ch t t i đ tìm m i quan h gi a ng
su t gây lún và đ lún:
σ
σ
σmin
S
Smin
S
P
L bàn nén
N
c
E
H tđ t
Hình 1 - 7: Mơ hình thí nghi m Terzaghi
H s n nđ
c xác đ nh b ng cơng th c:
Cz =
min
(1 - 11)
Smin
Trong đó:
min
-
ng su t gây lún
giai đo n nén đàn h i, ng v i đ lún b ng 1/4 - 1/5 đ lún
15
