Câu 31:Phân loại móng cống,nêu các biện pháp gia cố nền móng cống trong trường hợp xây dựng cống trên nền đất yếu?

   Sự kiên cố, ổn định và lâu bền của móng là điều kiện tất yếu để đảm bảo cho kết cấu xây dựng trên nó bền lâu, chắc chắn. Phải căn cứ vào điều kiện thuỷ văn, địa chất, vật liệu và tình hình thi công để chọn dùng kiểu móng hợp lý.

   Có thể phân loại theo mấy cách sau:

*  Phân loại theo vật liệu xây dựng

   - Móng đá: Thường dùng đá lát xây vữa xi măng. Cường độ đá không nên nhỏ hơn 250. Loại móng này dùng ít xi măng nên được sử dụng phổ biến ở những nơi sẵn đá, tuy nhiên việc xây lát tốn công và tính toàn khối kém.

   - Móng gạch: Dùng ở những địa phương thiếu đá, nên dùng gạch mác 100 trở lên.

   - Móng bê tông: Tính toàn khối tương đối tốt và có thể cơ giới hoá thi công. Thường dùng bê tông mác 100, để tiết kiệm xi măng có thể cho thêm 15 đến 20% đá hộc, đồng thời có thể dùng bê tông có cường độ khác nhau ở những chỗ yêu cầu chịu lực khác nhau.

   - Móng bê tông cốt thép: Với những móng chịu độ võng tương đối lớn thường dùng móng bê tông cốt thép với mác bê tông từ 150 trở lên.

*  Phân loại theo kết cấu

   - Móng đặc: Thường là móng chữ nhật, có thể thu nhận tải trọng tương đối lớn, kích thước thường lấy theo kích thước của kết cấu bên trên.

   - Móng đơn độc (hoặc móng cột): Là móng xây dựng trên các trụ đỡ, thích hợp khi cường độ của móng tương đối cao.

- Móng liên hợp.

*Phân loại theo điều kiện làm việc dưới tác dụng của tải trọng

   - Móng cứng: do cường độ kháng kéo của vật liệu làm móng tương đối thấp nên khi chịu tải trọng không xét đến khả năng chịu uốn, vì vậy thường làm bằng các vật liệu như đá, gạch, bê tông.

   - Móng mềm: Có khả năng biến dạng dưới tác dụng của tải trọng. Ngoài móng bê tông cốt thép có khi còn đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên hoặc trên lớp đệm cát sỏi (tức là cống không móng).

   Nếu cống thường xuyên có nước, hoặc khi nước dâng trước cống khá cao... thì không nên dùng loại cống không có móng mà nên dùng các loại móng cứng.

   Chiều sâu chôn móng phải phù hợp với các yêu cầu sau:

   - Khi móng đặt trên nền đá phải phá bỏ lớp đá phong hoá. Khi lớp đá phong hoá dày khó phá bỏ cũng có thể đặt trực tiếp lên lớp đó.

   - Phải có lớp bảo hộ đáy móng để chống xói.

   - Khi dưới đáy móng là lớp đất mềm có thể chôn móng sâu để đặt móng trực tiếp lên lớp đất tốt hoặc gia cố lớp đất mềm yếu để tăng cường độ.

   - Với cống trên sườn dốc thì đáy móng nên làm theo kiểu bậc cấp, tỉ số chiều cao trên chiều dài của cấp không nên nhỏ hơn 1 : 2.

   - Ở những nơi không bị xói mòn (trừ những chỗ nền thiên nhiên là đá) thì đáy móng của cầu cống nên đặt dưới mặt nền thiên nhiên hoặc dưới đáy sông ít nhất là 1m.

   Có nhiều biện pháp gia cố lớp đất mềm yếu trước khi xây dựng móng cống như làm cọc cát, đệm cát hoặc đóng cọc gỗ, cọc tre, cọc bê tông.

   Cọc cát được sử dụng để gia cố đất bột, đất á sét, đất bùn và đất sét mềm yếu bão hoà. Kinh nghiệm cho thấy dùng cọc vôi hoặc cọc vôi cát, do sau khi hút nước trong đất, thể tích cọc vôi tăng lên trên gấp hai lần nên hàm lượng nước và độ rỗng của đất đều giảm, cường độ tăng lên 1-2 lần, độ ép co giảm 3 -4 lần so với móng không gia cố.

          Chiều sâu lớp đất gia cố (tức là chiều dài cọc cát) thường lấy bằng 1,5 -2 lần chiều rộng móng. Số lượng cọc cát xác định theo công thức:

           n=ôm chia ômega                                                                                                   (7-175)

   Trong đó:

      n – số cọc cát cần thiết;

     ômega - diện tích mặt cắt ngang mỗi cọc (m2),  với d - đường kính bình quân của cọc;

  ôm – diện tích toàn bộ mặt cắt ngang cần bố trí cọc (m2).

                        ôm =(delta e chia 1+e).F                                                                            (7-176)

      Với:

e – tỉ lệ lỗ rỗng của nền thiên nhiên;

      F = (a + 2m)(b + 2m) – diện tích nền cần gia cố cọc (a,b – chiều dài và chiều rộng móng, m = 0,1b nhưng không nhỏ hơn 0,5m);

      delta e = e – e’, e’ – tỉ lệ lỗ rỗng của nền đất sau khi gia cố, thường lấy e’ từ 0,6 - 0,8.

      Thường bố trí cọc cát theo hình tam giác như hình 7.14. Khoảng cách giữa các cọc L tính theo công thức:

     L=0,952.căn của 1+e chia delta e

Bố trí cọc cát

   Cọc gỗ và cọc tre là một phương pháp gia cố đơn giản, dễ làm và có hiệu quả. Thường dùng cọc tre hoặc cọc gỗ (đường kính > 10cm) đóng vào nền đất đến một độ sâu nhất định để giảm bớt độ rỗng, tăng độ chặt của đất, do đó tăng sức chịu tải của nền móng. Phương pháp tính toán cọc tre (cọc gỗ) cũng tương tự như việc tính toán cọc cát.

   Số lượng cọc tre (cọc gỗ) cần thiết có thể xác định theo công thức xác định số lượng cọc cát. Theo kinh nghiệm khi ứng suất tính toán của nền đất nhỏ hơn 2,5kg/cm2 và dùng cọc phi 12 -14 cm thì khoảng cách giữa các cọc thường lấy bằng 0,5m. Chiều dài cọc thường dùng là 2,5 - 4,0m và phải đóng sâu hơn mực nước ngầm.

   Lớp đệm cát (hoặc lớp đệm đá dăm, sỏi sạn đầm chặt) là một biện pháp gia cố nền móng đơn giản dễ làm và kinh tế nên được sử dụng rất phổ biến.

          Kích thước lớp đệm cát chữ nhật có thể tính theo công thức:

A = a + 2hs

B = b + 2hs                                                                                                                                          (7-177)

   Trong đó:

      A, B – chiều dài và chiều rộng của lớp đệm cát (m);

      a, b – chiều dài và chiều rộng của móng cống (m);

      hs – chiều dày lớp đệm cát, thường là 1- 3m.

   Chiều dày hs có thể xác định từ điều kiện sau đây:

xichma H<= [xichma]                                                                                                             (7-178)

   Trong đó:

      [xichma] – sức chịu tải cho phép của móng đất mềm yếu (T/m2);

     xichma H – sức chịu tải của đáy lớp đệm cát (sỏi sạn), đối với móng chữ nhật có thể tính theo công thức:

     xichma H= ab.xichma chia                                                          

(ab+hs(a+b+3phan4.hs)) +gama s+hs

      gama s – dung trọng của cát sỏi, khi ở dưới mực nước ngầm phải trừ đi lực đẩy của nước (T/m3);

      xichma - sức chịu tải của mặt đáy móng (T/m2).

   Sau khi gia cố bằng lớp đệm cát vẫn sinh ra một độ lún nhất định do sự ép co của bản thân lớp cát và do lún của nền đất mềm yếu. Tuy nhiên khi chiều dày lớp đệm cát bằng (1 -1,5) chiều rộng lớp móng thì độ lún này không lớn, có thể bỏ qua.

   Cát dùng làm lớp đệm nên dùng loại cát thô hoặc cát trung, hàm lượng sét không được quá 5%, hàm lượng đất bột không quá 25%

Câu 32: Cấu tạo khe phòng lún,lớp phòng nước của cống.trình bày nội dung tính toán tướng cánh hình chữ bát?

v     Khe phòng lún

   Ở các chỗ phân đoạn của kết cấu cống đều phải bố trí khe phòng lún để đề phòng bị nứt gẫy do lún không đều.

   Với thân cống cứ cách 3 ¸ 6m phải làm một khe phòng lún. Bố trí cụ thể ra sao phải căn cứ vào địa chất đáy móng và chiều cao nền đường mà định. Khi chất đất thay đổi, chiều sâu chôn móng không giống nhau hoặc áp lực gây ra trên nền đất thay đổi nhiều, chỗ tiếp giáp giữa nền đào và nền đắp ..v..v.. đều phải bố trí khe phòng lún. Khe phòng lún phải làm trên toàn bộ mặt cắt với chiều rộng 2 ¸ 3cm.

   Với cống tròn hoặc cống đặt trên nền đá thì không cần làm khe phòng lún

   Khe phòng lún được chèn bằng tấm đệm gỗ tẩm nhựa hoặc chèn bằng đất sét bên ngoài bọc 15cm vữa xi măng cát tỉ lệ 1 : 3.

Lớp phòng nước của cống tròn BTCT

v     Lớp phòng nước

   Lớp phòng nước của cống tròn bê tông cốt thép được thi công theo hình vẽ 7.15.

   Chỗ nối giữa các đoạn ống được chèn bằng sợi đay tẩm nhựa đường bên ngoài bọc bằng giấy dầu hoặc bao tải. Lớp phòng nước của cống tròn BTCT tẩm nhựa đường (rộng 15 ¸ 20cm).

v     Tính toán tường cánh kiểu chữ bát

   Tương tự như tường chắn đất, các cửa cống có tường cánh cũng chịu áp lực  của nền đất đắp do đó phải dựa trên nguyên lý tường chắn đất để tính toán.

Sơ đồ tính toán tường cánh

                                                                                                (7-180)

   Trong đó:                              

                          (7-181)

      Với:

      j - góc nội ma sát của đất;

      e - góc nghiêng của bề mặt đất đắp so với mặt nằm ngang;

      a - góc kẹp giữa lưng tường với mặt thẳng đứng;

      d - góc ma sát ngoài giữa hông tường và đất đắp, thường

      Khoảng cách từ điểm đặt lực đến chân tường e =

   Do chiều cao tường cánh của cửa cống thay đổi nên ảnh hưởng đến chiều dày của tường. Để dễ tính toán phải chia tường cánh thành một số đoạn và mỗi đoạn tính với chiều cao trung bình.

   Khi kiểm tra cường độ và độ ổn định của tường cánh của cống phải tiến hành như sau:

·        Tính toán ứng suất ở mặt cắt đỉnh móng tường cánh (m/c I- I)

Mômen uốn:M1 = E1e1 + P1a1 + P5a5 – P2a2 – P6a6                                     (7-182)

Lực thẳng đứng:Ni = SPi = P1 + P2 –P5 + P6                                                                (7-183)

Ứng suất:                                                                                                                 (7-184)

      Trong đó:

      A1 - diện tích tiết diện tường cánh;

      W - mô men chống uốn của tiết diện đáy.

·        Kiểm tra ứng suất tường cánh của đất ở đáy móng tường cánh (tiết diện II- II)

   Mômen  uốn:                        

M2 = E2e2 + P1b1 – P5b5 – P2b2 – P3b3 –P7b7                                                               (7-185)

   Lực thẳng đứng:                    

N2 = P1 + P2 + P3 + P7 – P5 + P4                                                                                          (7-186)

   Ứng suất:                                           

                                                                                                (7-187)

      Trong đó:

A2 - diện tích đáy móng tường cánh;

      W2 - mô men chống uốn của tiết diện đáy móng tường cánh.

·        Kiểm tra hệ số ổn định  chống trượt của tường cánh

                                                                                                         (7-188)

      Trong đó:

      f - hệ số ma sát giữa đáy móng và đất;

*        Kiểm tra hệ số ổn định chống lật

                                                                                                      (7-189)

      Trong đó:

      Pi - các lực thẳng đứng do tĩnh tải của tường cánh;

      Ci - khoảng cách từ trọng tâm của các lực thẳng đứng đến mép trước của đáy móng.