Đang tải... (xem toàn văn)
Mô hình nền và ứng dụng trong bài toán Địa kỹ thuật… Tính toán và thiết kế móng mềm, móng mền kết hợp cọc: Móng cọc tại chỗ ( khoan nhồi, tường vây, cọc xi măng đất, cọc barette): Công nghệ thi công và tính toán: Móng máy Phương pháp tính kết cấu trên làm việc đồng thời với móng và nền:
Bộ GD&ĐT Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường ĐH Vinh Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 1. Nguyễn Đình Tiến. 2. !"# $# % Trưởng bộ môn, Giảng viên chính, Tiến sĩ Hướng nghiên cứu chính: Địa kỹ thuật. Địa chỉ: Trường ĐHXD, 55 Đường Giải Phóng – Hà Nội Điện thoại: 0989126557. 3. $& Kết Cấu Móng Đặc Biệt. '( )$& *( +,- ./0 6. 1234$& - Chuyên đề thiết kế. - Tự chọn. 5( 46- .7,484 9 237:; - Lý thuyết: 20 - Bài tập trên lớp, thảo luận: 10 - Tự học: 60 <( = 4> ?"$& - Kiến thức: Nắm được các phương pháp tính hiện đại, công nghệ thi công tiên tiến. - Thái độ: @( &ABB$& - Mô hình nền và ứng dụng trong bài toán Địa kỹ thuật…………………3 tiết. - Tính toán và thiết kế móng mềm, móng mền kết hợp cọc: 4 tiết - Móng cọc tại chỗ ( khoan nhồi, tường vây, cọc xi măng - đất, cọc barette): 8 tiết. - Công nghệ thi công và tính toán: 2 tiết - Móng máy - Phương pháp tính kết cấu trên làm việc đồng thời với móng và nền: 3 tiết C/( :4!>; 44D$& Chương 1: Mô hình nền và ứng dụng trong bài toán Địa kỹ thuật…………… Trang Chương 2: Tính toán và thiết kế móng mềm, móng mềm kết hợp cọc… Trang Chương 3: Móng cọc tại chỗ - Công nghệ thi công và tính toán………….Trang 3.1 Hiểu biết chung về cọc tại chỗ……………………………………… Trang 3.2 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi, cọc barette, tường vây………… .Trang 3.2.1: Tạo hố…………………………………………………………Trang 3.2 2: Chế tạo lồng thép và hạ lồng thép vào hố khoan…………… Trang 3.2.3: Bêtông cho cọc khoan nhồi………………………………… Trang 3.2.4: Tính toán cọc nhồi bê tông cốt thép………………………… Trang 3.3 Công nghệ cọc xi măng - đất……………………………… Trang 3.3.1 Phương pháp thi công………………………………… Trang - Máy thi công. - Trình tự thi công - Kiểm tra chất lượng cọc. 3.3.2 Tính toán cọc xi măng - đất ………………………… Trang EF;'G;$9HI$G; &;JK %>7:;7LMMM(( Trang 4.1 Khái niệm chung về móng máy…………………………… Trang - Phân loại - Các yêu cầu kỹ thuật 4.2 Tính toán móng máy về phương diện lao động…………………Trang 4.2.1 Tính toán móng khối hoạt động có chu kỳ…………….……… Trang 4.2.2 Tính toán móng khung. …………………………………….… Trang 4.3 Nền móng công trình chịu động đất……………………………… Trang 4.3.1 Phương pháp tính đơn giản……………………………… Trang 4.3.2 Các biện pháp nền móng khi xây dựng công trình trong vùng động đất…. …………………………………………………………………Trang EF;*NEF;O9O-29PD L>QJR$4S 7T;6484 $G;IUOEF;O9O7T;64VMMMMMMMMMMM( Trang 5.1 Bài toán rời rạc và lịch sử phát triển của bài toán đồng thời…… Trang 5.2 Mô hình tính toán hệ tổng thể và phương hướng giải quyết…… Trang 5.3 Một cách tính độ cứng của gối thay thế………………………… Trang C&KIUNWXE;Y4DV 0YZ[#\]N ( G;$I$ C( 944S$I$G;$I$ Khác với móng cứng, móng mềm là loại móng có độ cứng kháng uốn hữu hạn, khi đó tải trọng công trình và phản lực nền đất sẽ làm móng bị biến dạng uốn, biến dạng này làm phản lực nền phân bố lại dưới dạng phi tuyến theo biến dạng của móng. Việc phân chia móng cứng hay móng mềm chỉ là tương đối, thực tế có thể dựa vào độ mảnh của móng được xác định như sau t = 10 3 1 3 0 t >10: móng mềm được coi như dầm dài vô hạn; 1 < t < 10: móng mềm có chiều dài và độ cứng hữu hạn; t < 1: móng cứng. trong đó: E 0 - mô đun biến dạng của đất nền dưới đáy móng; E 1 - mô đun đàn hồi của vật liệu móng ; l - nửa chiều dài dầm móng ; h - chiều cao dầm móng Khi nền đất yếu, móng biến dạng lớn, móng cần phải mở rộng ra lớn hơn liền nhau, liên tục dưới dạng móng băng, bè. Do kích thước các phương lớn, tải trọng tác dụng không đều nên chuyển vị của bản thân móng dọc theo phương làm việc của móng cũng sẽ không đều, dẫn đến ứng suất phân bố dưới đáy móng cũng thay đổi theo. 0( N^R234$G;$I$ p(x,y) p(x,y) p(x,y) p(x) p(x,y) Q M N Q N M M N Q p(x,y) Móng băng, bè dưới hàng cột và áp lực dưới đáy móng Móng băng bè kết hợp cọc _( -29$G;$I$ Việc tính toán thiết kế móng băng mềm về cơ bản là giống móng cứng và bao gồm các bước như sau: + Xác định sơ bộ kích thước móng (bxlxh) tương tự móng băng cứng với giả thiết phản lực đất phân bố đều. + Lựa chọn sơ bộ kết cấu móng phù hợp với kích thước móng. Tính toán chuyển vị móng, phản lực đất và nội lực trong móng M, Q. Áp lực phân bố dưới đáy móng + Kiểm tra các yêu cầu của các trạng thái giới hạn của nền. Nếu không thỏa mãn, làm thỏa mãn bằng cách tăng kích thước móng hoặc tăng độ cứng móng (sửa đổi kết cấu lựa chọn). + Kiểm tra chiều cao móng và thiết kế cốt thép móng trên cơ sở nội lực trong móng. Tính toán phản lực của nền đất và nội lực trong móng có thể dựa trên hai hướng cơ bản: thứ nhất là dựa vào bài toán giải tích cho bài toán dầm, bản trên nền đàn hồi hoặc nền bán không gian biến dạng tuyến tính. Hướng thứ hai dựa vào lời giải phương pháp số (FEM – phần tử hữu hạn) và sử dụng các phần mềm trợ giúp. _(C(164;4A4;4A4- Phương trình độ võng (chuyển vị thẳng đứng) của trục dầm trên nền đàn hồi, độ cứng kháng uốn : )].()([ )( 4 4 −= trong đó b – bề rộng dầm EJ – độ cứng kháng uốn của dầm p(x)- phản lực của nền đất dưới đáy móng q(x) – tải trọng tác dụng x x y p(x) y ( x) q(x) Phương trình trên có hai ẩn số là phản lực nền đất p(x) và độ võng của dầm y(x) hay chính là chuyển vị của nền đất. Để giải phương trình vi phân cơ bản cần phải giả thiết thêm một quan hệ giữa p(x) và y(x) hay quan hệ giữa tải trọng tác dụng và biến dạng nền – còn được gọi là mô hình nền. _(C(C( &KI`4PRaJ Với mô hình là winkler, nền được thay bằng một hệ gối đàn hồi (spring) có độ cứng k, khi đó: Phản lực phân bố dưới đáy móng Đường chuyển vị của móng P p(x) = k.y(x) trong đó k = c.b - là độ cứng của gối đàn hồi thay thế đất trên một đơn vị chiều dài. c – hệ số nền (kg/cm 3 , kN/m 3 ), độ cứng đơn vị của đất và được xác định từ thí nghiệm bàn nén. Trong trường hợp không có số liệu thí nghiệm, hệ số nền có thể được lấy theo kết quả sau cho tính toán sơ bộ như bảng dưới Dẫn đến: 4 4 )( α α 4 4 Nghiệm tổng quát của phương trình (3) α α α α α α α α trong đó Ci là các hằng số được xác định dựa theo điều kiện biên (tải trọng, dạng móng,…) của từng bài toán cụ thể. Sau đây là lời giải cho một số trường hợp đơn giản cụ thể Giá trị hệ số nền Tính chất chung của nền Tên đất c (kN/m 3 ) Đất ít chặt Đất chảy Cát mới lấp Sét ướt (1 ÷ 5).10 3 Đất chặt vừa Cát đắp đã ổn định Sỏi đắp Sét ẩm (5 ÷ 50).10 3 Đất chặt Cát chặt đắp từ lâu Sỏi chặt đắp từ lâu Cuội Sét ít ẩm (50 ÷ 100).10 3 Đất rất chặt Cát pha được nén nhân tạo Sét cứng (100 ÷ 200).10 3 Đất cứng Đá mềm, nứt nẻ Đá vôi Sa thạch (200 ÷1000).10 3 !"#$%&'()(*+,(-(*', Các điều kiện biên: + Khi → ∞ ./ + Tại . góc xoay ϕ 01. + Tại . lực cắt 2111 2 0 3 4111 3 2 0 Từ đó nghiệm của phương trình (4) 3 3 0 8 α α 5 α α 6 do đó 7 2 0 α 3 α 5 α α 6 2 2 0 3 α α 8 α 4 0 3 α 5 α α 6 !"#$%&'"$"(-(*', Điều kiện biên + Tại .. + Tại . mômen 811 2 0 8 11 8 2 0 − Từ đó phương trình độ võng của dầm 8 2 0 4 α α α suy ra: α 8 . −α α 2 2 0 8 α α 5 α α 6 8 2 0 8 α α P x y O M x y O !"&'9'()(-(*', 3 8 : : 7 ; Khi đó chuyển vị của dầm, nội lực trong dầm được tính theo nguyên lí cộng tác dụng. Chuyển vị đứng tại tiết diện K, y ki , do tải trọng đặt tại x i gây ra xác định theo 7 3 3 8 α αδ − 5 αδ αδ 6 8 2 4 α αδ − αδ trong đó δ 7 chuyển vị tại K do các lực gây ra 7 ∑ = 7 1 !"<$%&'()(*+,(-(*',=>!'"?( ./2. 3 . @8. 8 . − 8 3 2 0 3 0 22 αα α α 8 2 0 2 α α α () Nội lực trong dầm xác định theo 2 α 8 . α 5 α α 63 . α 8 . α 5 α α 6 α 8 . α α 3 . α 5 α α 6 () 8 − 0 0 8 3 α α α 8 . α α 3 . 8 . _(C(0 &KQ9P&;;4"Q4D!3;>HD- Xem nền là một bán không gian đồng nhất, đẳng hướng và biến dạng tuyến tính. . Hệ phương trình vi phân cơ bản: − − = −= ∫ 2 1 )ln()( )1(2 )( ).()( ).( 0 0 2 0 4 4 µ p(x) p(x1)dx1 x y 0 dxo xo x Sơ đồ tính theo mô hình bán không gian biến dạng tuyến tính Đã có nhiều lời giải bài toán này, trong đó có một số lời giải tiêu biểu của các tác giả Liên Xô đã được giới thiệu trong nhiều tài liệu Cơ học đất nền móng (tính toán móng nông – Vũ Công Ngữ) như: - Phương pháp Giemoskin - Phương pháp Gorbunov- Pasadov - Phương pháp Klepikov Tuy nhiên đây là những phương pháp gần đúng, dựa trên các giả thuyết để đơn giản hóa phương trình vi phân cơ bản. _(0( 164;4A4Qb;OEF;O9Oc,( Việc tính toán móng mềm theo lời giải tích là phức tạp, không có tính thực hành và không còn phù hợp trong giai đoạn hiện nay khi mà phương pháp số đã phát triển vượt bậc trở thành một công cụ phổ biến để giải quyết các bài toán kỹ thuật một cách chính xác. Đã có rất nhiều các phần mềm trợ giúp để cho phép giải quyết các bài toán với khối lượng tính lớn, phức tạp và các điều kiện biên phức tạp. Sau đây sẽ giới thiệu một số phần mềm cơ bản và phương pháp tính toán móng nông mềm khi sử dụng các phần mềm này. _(0(C(-a2$&KI`4PRaJde;!=;+"O0///Uf"QV( a) Phương trình cơ bản Bằng việc chia nhỏ kết cấu móng thành các phần tử nhỏ, đồng thời hệ móng và nền được mô hình hoá như sau: + Kết cấu móng: dầm móng được thay thế thành các phần tử Frame, bản là các phần tử Shell. [...]... Nhìn chung để tính toán một móng nông mềm sử dụng các chương trình phần mềm này, cần thực hiện các bước sau: B1 Khai báo số liệu đầu vào: vật liệu móng, tiết diện, các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng (nếu có) B2 Tạo sơ đồ hình học: Frame (móng dạng dầm), Shell (bản) B3 Gán tải trọng tại các vị trí chân cột tường, và các điều kiện biên B4 Chia nhỏ kết cấu móng: móng được chia thành các phần... đứng (Tạp chí Xây dựng 11/2004) - Trần Hữu Hà 6 Vũ Công Ngữ Thiết kế móng nông Trường Đại Học Xây Dựng –1998 7 Lê Đức Thắng.Thiết kế móng cọc Trường Đại Học Xây Dựng –1998 8 Tiêu chuẩn nền móng TCXD-205-1998 9 Tiêu chuẩn nền móng TCXD-206-1998 10 Phân tích và thiết kế kết cấu bằng phần mềm SAP2000 11 Plaxis 7.2 – Manual CHƯƠNG 3: MÓNG CỌC TẠI CHỖ - CÔNG NGHỆ THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN 3.1 Hiểu biết chung... cọc 4 Xây dựng mô hình tính Bài toán nghiên cứu tương tác làm việc đồng thời giữa hệ kết cấu: đài cọc cọc - nền đất là một bài toán phức tạp, đặc biệt là khi kể đến ảnh hưởng của các yếu tố như nước ngầm, cọc chịu ma sát âm,… Trong thực hành tính toán có thể mô phỏng một cách gần đúng sơ đồ làm việc của móng băng, bè kết hợp cọc theo hai hướng tính toán như sau: Cách thứ nhất 1: + Đài cọc được khai báo... Khi tính toán tổng thể móng cọc thì coi hệ móng cọc là móng khối qui ước Theo cách tính này là quá thiên về an toàn và không kinh tế, tuy nhiên nó vẫn được sử dụng phổ biến hiện nay vì đơn giản, thiên về an toàn và được hướng dẫn chi tiết trong các giáo trình Nền móng hiện nay b Quan điểm cọc giảm lún - sự làm việc đồng thời: Theo quan điểm này, hệ kết cấu móng đài cọc - cọc cùng làm việc đồng thời... tích bài toán theo từng giai đoạn thi công Bước 5: Chạy chương trình và kiểm tra kết quả Dùng môdul Output để xuất kết quả dưới dạng đồ họa, bảng biểu, và vẽ các biểu đồ ứng suất, biến dạng tại các điểm lựa chọn II Móng mềm kết hợp với cọc- Cọc giảm lún 1 Khái niệm Trường hợp tải trọng lớn, lớp đất mềm phía trên dày phương án móng nông cho độ lún lớn Để giảm thiểu độ lún, tại các vị trí gần chân cột tường... giá trị cho phép + Nếu lực cắt lớn nhất trong bè dưới cột vượt giá trị cho phép của bè móng + Nếu áp lực tiếp xúc lớn nhất dưới bè móng vượt quá giá trị thiết kế cho phép của đất 4.2 Thực hành tính Để thực hành tính toán hệ móng băng, bè kết hợp với cọc có thể được thực hiện theo các bước sau: 1 Chọn sơ bộ kích thước móng, lựa chọn phương án cọc và xác định sức chịu tải của cọc 2 Chọn sơ bộ số lượng cọc... hồi thay thế đất Uz = c.Ftt B6 Kiểm tra số liệu nhập và phân tích nội lực B7 Kiểm tra kết quả, phân tích nội lực: + Kiểm tra chuyển vị tại các nút, và độ lún của nền đất cho móng tính theo nguyên lý móng cứng + Biểu đồ (M,Q) theo các trường hợp tải trọng (nếu có) + Kết quả dạng text file *.out, *.xls B8 Kiểm tra kết quả: Phản lực nền đất, giải sử Rz luôn mang giá trị dương (nền không chịu kéo), vì... hệ móng còn được tính như móng cọc đài thấp với nhiều giả thiết gần đúng như sau: 1- Tải trọng ngang do đất trên mức đáy đài tiếp thu 2- Đài cọc tuyệt đối cứng, ngàm cứng với cọc và chỉ truyền tải lên các cọc, do đó các cọc chỉ chịu nén, kéo 3- Cọc trong nhóm cọc làm việc như các cọc đơn, và cọc chịu toàn bộ tải trọng từ đài móng (bỏ qua ảnh hưởng của đất dưới đáy đài) 4 - Khi tính toán tổng thể móng. .. dụng các số phần tử đặc trưng như: dầm, bản (Beam), neo (Archo), vải đĩa kỹ thuật (Geogrid), bề mặt (Interface), để mô phỏng một cách chính xác cho các bài toán địa kỹ thuật phức tạp - Giải quyết được nhiều bài toán như: sức chịu tải cực hạn của móng, tính lún cũng như lún cố kết, tương tác cọc đất, thi công tường chắn đất, ổn định mái đất, đất có neo, đất được gia cố, … Tính toán móng nông Bài toán... độ tin cậy chưa cao - Với mật độ lưới chia khác nhau, kết quả phân tích cho thấy khác nhau đáng kể Các bước tính toán một móng nông mềm dùng Plaxis Bước 1: Nhập dữ liệu, sử dụng modul Plaxis Input bao gồm: + Thiết lập vẽ phác họa sơ đồ tính + Nhập số liệu về các lớp đất (Soils and interfaces), phân tử Beam (Móng, tường, cọc, …), và các loại liên kết khác như: Neo (Archo), lưới, vải địa kỹ thuật (Geogrid)