Đang tải... (xem toàn văn)
Biện pháp kết cấu khi xây dựng công trình trên nền đất yếu biện pháp kết cấu khi xây dựng công trình trên nền đất yếu 2.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU. 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 theo độ cứng có thể phân chia kết cấu thành ba loại như sau :
biện pháp kết cấu xây dựng cơng trình đất yếu LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU Khi thiết kế cơng trình đất yếu, cần phải nắm hình thức kết cấu chịu lực phần cơng trình tính nhạy độ lún đất Độ nhạy lún cơng trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng Tùy theo độ cứng phân chia kết cấu thành ba loại sau : 2.1 2.1.1 Loại kết cấu tuyệt đối cứng Như ống khói, tháp nước, kết cấu khung nhiều tầng móng liên tục, mố cầu… Loại kết cấu có độ cứng khơng gian lớn cơng trình khơng bị uốn, có khả lún nghiêng Đối với kết cấu này, tính nhạy lún kém, khơng u cầu biện pháp xử lý phương diện kết cấu Trong trường hợp này, cần giảm bớt độ nghiêng có cơng trình 2.1.2 Loại kết cấu mềm Các loại kết cấu đáy móng bể chứa, cống, âu thuyền cấu kiện độc lập khớp cột móng đơn liên kết tự với dàn dầm ngang… Các cơng trình thuộc loại bị uốn cong cấp với khả biến dạng đất nền, khơng gây nên nội lực phụ kết cấu khơng ảnh hưởng đến việc sử dụng cơng trình Đặc điểm loại kết cấu có tính nhạy lún đất biến dạng khơng 2.1.3 Sơ đồ kết cấu có độ cứng giới hạn Đó khung siêu tĩnh móng đơn, dầm liên nhiều nhịp, vòm khơng khớp… Các cơng trình thuộc loại thường hay gặp thực tế Khi đất có biến dạng khơng đều, đồng thời đế móng có phân bố lại ứng suất tiếp xúc kết cấu móng kết cấu chịu lực xuất nội lực phụ cục Nếu kết cấu khơng có khả tiếp thu nội lực phụ tiết diện yếu có vết nứt Ơ tiết diện này, độ cứng kết cấu giảm đáng kể Đặc điểm loại kết cấu có tính nhạy lún lớn cần có biện pháp xử lý thích hợp Dưới biện pháp làm giảm độ lún khơng đất thường áp dụng thực tế : Cắt cơng trình khe lún : trình bày phần II Thay đổi kích thước, dộ sâu chơn móng : Sử dụng đất có chiều dày lớp khác nhau, khơng đồng Biện pháp nhằm mục đích làm cho chiều dày vùng chịu nén lớp đất đế móng Có thể thiết kế đáy móng có chiều rộng thay đổi làm cho biểu đồ phân bố ứng suất đáy móng có giá trị khác điểm đế móng Sử dụng loại móng hợp lý : Dùng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè, móng cọc… tùy theo tình hình thực tế cơng trình Nếu chiều dày lớp đất yếu khơng lớn dùng lớp đệm cát đệm vật liệu khác để thay Khi chiều dày lớp đất yếu lớn, để giảm bớt độ lún khả lún khơng đều, xử lý móng cọc hay phương pháp gia cố nhân tạo cọc cát, giếng cát… Hình 2.1 đến 2.3 giới thiệu số biện pháp thường dùng : cấu tạo móng có chiều sâu khác (2.1); đế móng có chiều rộng thay đổi (2.2) sử dụng loại móng khác (2.3) LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT Hình 2.1 Cấu tạo móng với chiều sâu khác LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT Hình 2.2 Cấu tạo móng với chiều rộng khác LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT Hình 2.3 Dùng móng cọc đoạn lớp đất yếu có chiều dày lớn BỐ TRÍ KHE LÚN Bố trí khe lún biện pháp có hiệu xây dựng cơng trình có tải trọng khác đất có tính nén lớn tính nén khơng Khe lún phải bố trí cho bảo đảm cho phận cơng trình có khả làm việc độc lập, có đủ cường độ độ cứng chịu lực, khơng gây vết nứt đất có biến dạng lớn biến dạng khơng Vị trí đặt khe lún vào phân bố lớp đất đế móng hình thức kết cấu cơng trình Hình 2.4 giới thiệu mơt số cách bố trí khe lún cho cơng trình gặp đất yếu cơng trình có chiều dài lớn 2.2 KHE LÚN LỚP ĐẤT TỐT KHE LÚN LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT KHE LÚN KHE LÚN Hì nh 2.4 Bố trí khe lún Chiều rộng khe lún tùy thuộc vào tính chất biến dạng cơng trình phân bố lớp đất yếu đế móng Chiều rộng tối thiểu khe lún tính theo cơng thức sau : δ = k.h(tgθp - tgθtr) (2.1) Trong : h : khoảng cách từ đế móng đến độ cao mà xác định khe hở tgθp : độ nghiêng cúa móng cơng trình phần bên phải tgθtr : độ nghiêng cúa móng cơng trình phần bên trái Nếu phần cơng trình nghiêng vào tgθtr lấy trị âm k : hệ số kể đến tính khơng đồng đất nền, k = 1,3 – 1,5 Tuy nhiên, khoảng cách khe lún thường lựa chọn khoảng từ 2-3cm Trong nhiều trường hợp, khe lún kết hợp với khe co dãn Tuy vậy, khe lún gây nhiều khó khăn phức tạp xây dựng sử dụng, tốn thêm tường, móng ngang, làm khe lún thật cần thiết : - Khi đất có tính nén lún lớn - Khi cơng trình có hình dạng phức tạp, tải trọng, chiều cao tầng chênh lệch - Khi cơng trình q dài có khả sảy lún khơng (thơng thường cơng trình có chiều dài 60m) 2.3 THIẾT KẾ GIẰNG MĨNG VÀ GIẰNG TƯỜNG - Tác dụng : • Tiếp thu nội lực kéo xuất lún khơng • Làm tăng thêm cường độ độ cứng khơng gian kết cấu - Thiết kế giằng móng giằng tường bao gồm cơng việc : • Xác định vị trí giằng tường móng • Tính tốn lượng cốt thép cần thiết giằng - Vị trí giằng phụ thuộc vào tính chất biến dạng cơng trình (cơng trình bị vồng lên võng xuống : • Bố trí phía phía tường • Giằng tường bố trí cao trình ngăn tầng nhà, lanh tơ cửa sổ… - Để đảm bảo độ cứng khơng gian, giằng nên bố trí liên tục suốt tường phần móng bên để tạo thành khung kín khơng gian Kích thước số lượng giằng xác định dựa vào tính chất khơng đồng đất đặc tính làm việc kết cấu cơng trình : - Khi cốt thép bố trí hàng, chiều dày giằng khơng nhỏ 75mm - Khi cốt thép bố trí hàng, chiều dày giằng khơng nhỏ 150mm Khi giằng tường gạch cốt thép đường kính 6-8mm, cách khoảng 3-6 hàng gạch bố trí lớp Chiều dày mạch thường từ 3-4cm Mác vữa khơng nhỏ 75 Nếu dùng giằng đúc sẵn mối nối phải có mác bê tơng ≥ mác giằng Để tính tốn cốt thép cho giằng sử dụng phương pháp sau : 2.3.1 Tính tốn cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản 2.3.1.1 Cơ sở tính tốn Giả thiết PP tường dọc nhà xem dầm đặt đất có độ cứng thay đổi Tính nén khơng đất đặc trưng thay đổi trị số modun biến dạng E đất điểm dọc theo chiều dài nhà 2.3.1.2 Nội lực giằng - Moment uốn lớn : M max = (α1−1)qL2 ( 16 α + ) (2.2) - Lực cắt lớn : Qma x = Trong : α −1 qL 5,2 α + ( 1 ) (2.3) max α1 = E E0 (2.4) E0max : modun biến dạng lớn đất hai đầu tường nhà E0min : modun biến dạng nhỏ đất hai đầu tường nhà q : tải trọng tường nhà cơng trình xem phân bố L : chiều dài tường nhà cơng trình - Độ võng tuyệt đối lớn : 33α1 −1 qL4 Yma x = 5760 α + EJ ( ) (2.5) - Độ võng tương đối lớn : y f0 = max L (2.6) Trong : E : modun đàn hồi khối tường xây : tường gạch lấy 5.000-10.000 kG/cm2, phụ thuộc vào mác gạch vữa xây J : moment qn tính tiết diện tường xét đến giảm yếu lỗ cửa J= btđ H3 12 btđ : chiều dày tương đương tường, btđ = 0,6b b : chiều dày thực tường (2.7) (2.8) 2.3.1.3 Tính tốn cốt thép giằng Fct = M max R h ct (2.9) Trong : Mmax : moment uốn lớn tính theo cơng thức 2.2 Rct : giới hạn chảy cốt thép H0 : chiều cao tính tốn tường nhà; H0 = (0,8 - 0,9)H Ưng suất tiếp khối tường xây lực cắt gây nên : τ = QFmax n (2.10) Trong Fn : diện tích tiết diện ngun móng giằng tầng nhà khối xây Fn = b∑Hi (2.11) Trị số ứng suất tiếp τ tính theo cơng thức 2.10 trường hợp khơng nên vượt q 2,5 kG/cm2 Nếu trị số fo tính tốn theo cơng thức 2.6 khơng vượt q trị số giới hạn cho bảng 2.1 cho phép khơng phải bố trí giằng tường Bảng 2.1 : Trị số độ võng tương đối giới hạn Trị số α1 1,5 0,00025 0,00030 0,00045 0,00030 0,00035 0,00040 Trị số L/H 0,00035 0,00045 0,00045 0,00060 0,00055 0,00070 0,0005 0,0007 0,0008 0,0006 0,0005 0,0010 2.3.2 Tính tốn cốt thép giằng theo phương pháp B.I Đalmatov Theo B.I Đalmatov, tác dụng tải trọng phân bố q tường, biểu đồ ứng suất tiếp xúc p đế móng theo hướng dọc có dạng hình 2.5a,b a) b) c) Hình 2.5 Các dạng biểu đồ ứng suất tiếp xúc p đế móng : a) tường nhà bị uốn cong lên, b) tường nhà bị uốn cong xuống, c) biểu đồ ứng suất tiếp xúc tính tốn trường hợp a Trị ứng suất tiếp xúc p đế móng diện tích cốt thép cần thiết F ct trường hợp 2.5a tính sau : 160.1,2ymaxbt Ek P= αL 7α + 16 (2.12); 8.1,2 ymaxbt Ek Fct = αL 7α + 16 m m R k ct ct (2.13) Trong : 1,2 : hệ số vượt tải ymax : độ võng lớn y max = (1 − n) ∆SL Φ (α ) (2.14) n : hệ số, phụ thuộc vào thời gian cứng vữa, tốc độ xây dựng tốc độ tăng độ lún theo thời gian, lấy 0,25 – 0,75, khối xây gạch vữa hỗn hợp, lấy n = 0,50 – 0,75, với nhà panen lớn dùng vữa xi măng, lấy n = 0,25 – 0.50 ∆S : độ khơng đồng tương đối biến dạng S −S ∆S = max 0,5L (2.15) Smac, Smin : độ chênh biến dạng nền, xác định theo tính tốn độ lún; tường dài 60 – 100m, lấy sơ 0,4 – 0,5 trị số độ lún trung bình L : chiều dài tường Φ(α) : hàm số phụ thuộc vào α lấy theo bảng 2.2 Bảng 2.2 : Trị số hàm số Φ(α) α= L H ≤1 1,5 2,0 4,0 Φ(α) 0,90 0,80 0,70 0,50 bt : chiều dày tương đương tường có xét đến giảm yếu cửa số Ek : modun biến dạng lâu dài khối xây Ek = E 1+ϕi (2.16) E : modun đàn hồi khối xây ϕt : đặc trưng từ biến, xác định thực nghiệm lấy gần cách vào kết cấu tường, theo bảng 2.3 α= L H (2.17) Bảng 2.3 : Trị số gần đặc trưng từ biến ϕt ϕt 2-3 3-4 4-5 Kết cấu tường Tường panen lớn Tường khối lớn Tường gạch, đá vụn H : chiều cao tường nhà xác định sau : - Nếu tường có khả bị uốn cong lên theo chiều dọc lấy H từ đáy móng đến giằng - Nếu tường có bị uốn cong xuống lấy H từ mái hắt đến giằng mk mct : hệ số điều kiện làm việc khối xây tường cốt thép Rct : giới hạn chảy cốt thép Khi có nhiều giằng bố trí chiều cao tường, giả thiết diện tích tiết diện cốt thép giằng tính sau : Fct1 = Fct = = Fctn = Fct n H−a ∑ ( H − a) i =1 Trong : Fct : tính theo cơng thức 2.13 a = 0,1H n : số giằng làm việc đồng thời (2.18) Các loại giằng tường giằng móng thực tế thường thiết kế theo sơ đồ hình 2.6 2.7 a) c) b) d) Hình 2.6 Bố trí cốt thép giằng tường : a,b,c) Giằng BTCT, d) giằng cốt thép Hình 2.7 Bố trí cốt thép giằng móng : 1) giằng BTCT; 2) giằng cốt thép Sau tính tốn diện tích cốt thép cần kiểm tra lại điều kiện : p ≤ b(σo - γh) (2.19) Trong : p : ứng suất tiếp xúc đế móng, xác định theo cơng thức 2.12 b : chiều rộng đế móng σo : ứng suất trung bình đế móng tải trọng tính tốn γh : ứng suất trọng lượng thân đất cao trình đế móng Ưng suất tiếp khối xây cần thỏa mãn điều kiện sau : τ = 7pbα ≤ R kk tđ (2.20) Trong : btđ : chiều dày tương đương tường có xét đến giảm yếu cửa Rkk : sức kháng tính tốn củakhối xây chịu nén CẤU TẠO GỐI TỰA CỨNG Với cơng trình cao tầng xây dựng vùng đất có biến dạng lún lớn biến dạng khơng ngồi việc thiết kế giằng tường, giằng móng trên, nhiều trường hợp, để làm tăng độ cứng khơng gian, người ta bố trí gối tựa cứng bê tơng cốt thép Ơ nhiều nước, người ta thiết kế gối tựa cứng giống móng hộp lớn bao gồm đáy, vách ngăn liên kết cứng với tường ngăn tường biên Ngồi kết hợp với việc bố trí thêm loại cốt thép xiên, cốt thép dọc có sức chịu kéo cao tường vách ngăn, đáy, móng Bố trí thêm cốt thép phụ lỗ cửa sổ, cửa đi… 2.4 Biện pháp cấu tạo gối tựa cứng nhà cơng trình phương hướng tiến để xử lý đất yếu áp dụng nhiều nước Đây biện pháp có hiệu nhà cơng trình cao tầng 2.5 CHỌN LOẠI MĨNG VÀ CHIỀU SÂU CHƠN MĨNG 2.5.1 Chọn loại móng Đối với đất yếu, việc chọn loại móng có ý nghĩa quan trọng kỹ thuật kinh tế Chọn loại móng vào đặc điểm sau : - Hình thức kết cấu cơng trình, tính chất truyền tải trọng - Sơ đồ bố trí cơng trình ngầm (tầng hầm, ống dẫn…) - Tình hình địa chất khu vực xây dựng - Điều kiện XD móng (phương tiện thi cơng, thời gian XD…) 2.5.2 Chọn chiều sâu chơn móng Việc lựa chọn độ sâu chơn móng phụ thuộc vào yếu tố sau : 2.5.2.1 Điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng Điều kiện địa chất địa chất thủy văn khu vực xây dựng cơng trình yếu tố có ảnh hưởng nhiều đến việc lựa chọn độ sâu chơn móng; vị trí lớp đất chịu lực điều kiện quan trọng Tùy thuộc vào sơ đồ phổ biến thực tế để lựa chọn độ sâu chơn móng loại móng cho phù hợp Về điều kiện thủy văn khu vực xây dựng cần phải xem xét thận trọng biên độ dao động mực nước ngầm, dòng chảy ngầm gây tượng cát chảy… yếu tố làm sở cho việc lựa chọn phương án móng, độ sâu chơn móng, biện pháp thi cơng móng… Khi mực nước ngầm nằm cao đế móng, tác dụng đẩy nước, làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên hạn chế khả chống trượt chịu lực ngang Vì vậy, trường hợp nên cố gắng đặt móng bên mực nước ngầm 2.5.2.2 Anh hưởng trị số tính chất truyền tải trọng cơng trình Khi cơng trình chịu tải trọng lớn móng cần đặt sâu để giảm bớt diện tích đế móng hạn chế khả lún biến dạng khơng đất Khi cơng trình chịu tải trọng ngang moment uốn lớn, móng phải có chiều sâu đủ lớn để đảm bảo ổn định trượt lật 2.5.2.3 Anh hưởng đặc điểm u cầu sử dụng cơng trình Chiều sâu chơn móng phụ thuộc vào có mặt cơng trình tầng hầm, đường giao thơng, đường ống dẫn nước… cơng trình lân cận xây dựng Đáy móng phải đặt sâu tầng hầm 40cm mặt móng phải nằm sàn tầng hầm Khi cơng trình tiếp cận với đường giao thơng ngầm đế móng cần đặt sâu vị trí tối thiểu 20 – 40cm Việc xem xét tình hình xây dựng đặc điểm móng cơng trình xây dựng lân cận quan trọng Khi cao trình đáy móng cũ khác phải đảm bảo điều kiện tối thiểu khoảng cách góc truyền lực để móng khơng ảnh hưởng lẫn 2.5.2.4 Anh hưởng biện pháp thi cơng móng Chiều sâu chơn móng có liên quan đến phương pháp thi cơng móng Nếu lựa chọn chiều sâu chơn móng cách hợp lý rút ngắn thời gian xây dựng móng biện pháp thi cơng khơng đòi hỏi phức tạp Có thể đề xuất nhiều phương án móng, độ sâu chơn móng để lựa chọn phương án cho phù hợp [...]...Đáy móng phải được đặt sâu hơn tầng hầm ít nhất 40cm và mặt trên của móng phải nằm ở dưới sàn tầng hầm Khi công trình tiếp cận với các đường giao thông ngầm thì đế móng cần đặt sâu hơn các vị trí trên tối thiểu 20 – 40cm Việc xem xét tình hình xây dựng và đặc điểm móng của các công trình xây dựng lân cận là hết sức quan trọng Khi cao trình đáy móng mới và cũ khác nhau thì phải đảm bảo điều kiện tối... tối thiểu về khoảng cách và góc truyền lực để các móng không ảnh hưởng lẫn nhau 2.5.2.4 Anh hưởng của biện pháp thi công móng Chiều sâu chôn móng có liên quan đến phương pháp thi công móng Nếu lựa chọn chiều sâu chôn móng một cách hợp lý thì có thể rút ngắn thời gian xây dựng móng và biện pháp thi công không đòi hỏi phức tạp Có thể đề xuất ra nhiều phương án móng, độ sâu chôn móng để lựa chọn phương ... khác LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT Hình 2.2 Cấu tạo móng với chiều rộng khác LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT Hình 2.3 Dùng móng cọc đoạn lớp đất yếu có chiều dày lớn BỐ TRÍ KHE LÚN Bố trí khe lún biện pháp có... Khi cơng trình tiếp cận với đường giao thơng ngầm đế móng cần đặt sâu vị trí tối thiểu 20 – 40cm Việc xem xét tình hình xây dựng đặc điểm móng cơng trình xây dựng lân cận quan trọng Khi cao trình. .. trình có chiều dài lớn 2.2 KHE LÚN LỚP ĐẤT TỐT KHE LÚN LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT KHE LÚN KHE LÚN Hì nh 2.4 Bố trí khe lún Chiều rộng khe lún tùy thuộc vào tính chất biến dạng cơng trình