document

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

BQ GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

Ban hành theo Quyết định số 1955/QD-CDGTVTTWI-DT ngay 21/12/2017

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung wong I

Hà nội, 2017

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

GIAO TRINH

Môn học: Nên và móng

NGHE: XAY DUNG CAU DUONG

TRINH DO: CAO DANG

Hà Nội — 2017

LỜI MỞ ĐẦU

Nền và móng là môn học bắt buộc trong chương trình dạy đào tạo dài hạn, nhằm trang bị cho người học nghề một số kiến thức, kỹ năng cơ bản trong công tác tính toán kết cầu móng công trình

Hiện nay các cơ sở dạy đào tạo đều đang sử dụng tài liệu giảng dạy theo nội dung tự biên soạn, chưa được có giáo trình giảng dạy chuẩn ban hành thống nhất,

vì vậy các giáo viên và sinh viên đang thiếu tài liệu để giảng dạy và tham khảo Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Nền

và móng hệ Cao đẳng, giáo trình này gồm những nội dung chính như sau:

Chương I1: Khái niệm chung

Chương 2: Móng nông

Chương 3: Móng cọc

Chương 4: Móng cọc đường kính tiết điện lớn

Chương 5: Móng giếng chìm

Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn

có trong nước và với kinh nghiệm giảng dạy thực tế Mặc dù đã có nhiều nỗ

lực, tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót

Chúng tôi rất trân trọng và cám ơn những ý kiến đóng của đồng nghiệp và các nhà chuyên môn để giáo trình Nền và móng đạt được sự hoàn thiện trong

những lần biên soạn sau này.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU c«-<eeeecCeretttetiHArErrrtttttiiiArrrreronoroie 1

Chương 1: Khái niệm chung -. . s-s-s<sess« sasesseesecneeeceeeecacoeencones 3 Chương 2: Móng nông -s-cscsese<ess Error! Bookmark not defined Chương 3: Móng CỌC cscosesesesesesesese Error! Bookmark not defined Chương 4: Móng cọc đường kính tiết điện lớn - «<< 43 Chương 5: Móng giếng chìm «°°-V+ss+EES2E2Evxeetetoorrrrressede 53

Chương 1: Khái niệm chung

1.GIGI THIEU MON HOC

Trong công trình xây dựng, móng là bộ phận có tác dụng truyền tải trọng bên trên

xuống cho nền đất chịu Khi chịu lực, đất có thể xảy ra các hiện t- ợng ảnh h- ởng đến

kết cấu ở bên trên (đã nêu ở cơ học đất)

Môn nền và móng sử dụng các kiến thức của cơ học đất, cụ thể hoá ra cho thích hợp với điều kiện thực tế, đồng thời sử dụng các ph- ơng pháp của mình (môn học) để tính toán và thiết kế kết cấu móng khác nhau Ngoài ra đây là môn học chuyên môn thực dụng cho nên sẽ có một phần không thể thiếu đ-ợc đó là vấn đề thi công nên móng Nội dung trên chính là mục đích và đối t- ng nghiên cứu của môn học này

Ng-ời ta th-ờng chia công trình xây dựng ra hai phần lớn: Kết cấu phần trên và kết cấu phần d- ới Từ mặt móng trở lên là kết cấu phần trên, từ mặt móng trở xuống trở xuống là kết cấu phần d- ới Kết cấu phần d- ới gồm 2 bộ phận là nền và móng: Nền là bộ phận ngay d- ới đáy móng tiếp thu tất cả

các lực do móng truyền xuống Nền th-ờng đ- ợc phân

biệt ra nền thiên nhiên và nền nhân tạo

Móng là một bộ phận của công trình có tác dụng

truyền mọi tải trọng bên trên xuống cho đất chịu

Hình 1-1: 1.Kết cấu phần trên; 2.Mặt trên móng

3 Móng; 4 Đáy móng; 5 Nền

Móng nông là loại móng có độ chôn sâu kể từ mặt đất đến đáy móng < 5+6m Móng sâu là móng đ- ợc đặt xuống các tầng đất sâu(tầng mặt chịu lực nhỏ hoặc

thế nằm không ổn định) Móng sâu có các loại:

Móng giếng chìm: cấu tạo nh- một giếng đúc sắn trên mặt đất sau đó đào đánh tụt dần xuống đất sâu

Móng giếng chìm hơi ép: Cơ bản giống móng giếng chìm nh- ng hàn kín mặt trên giếng thành buồng kín, dùng hơi ép bơm đẩy n- ớc ra và tiến hành đào đất hạ nó xuống

Móng cọc (có thể coi là móng sâu): Móng cọc nhỏ và móng cọc lớn

1

2.LICH SỬPHÁT TRIỀN NỀN & MONG

Sự phát triển của ngành xây dựng phụ thuộc một phần không nhỏ vào các tiến bộ

kỹ thuật trong | thi công và thiết kế móng

Thời th- ợng cổ, kinh nghiệm và nhận thức của con ng- ời về xây dựng rất ít ỏi và thô sơ Các công trình xây dựng làm ngay trên mặt đất Lâu dần ng- ời ta thấy rằng muốn cho công trình ổn định và bền lâu cần phải đặt móng xuống sâu hơn

Ban đầu ng- ời ta chỉ xây dựng công trình nhỏ trên móng nông Sau đó yêu cầu xây dựng những công trình lớn hơn ng- ời ta biết xây dựng móng giếng chìm, tiến đến

dùng ph- ơng pháp móng giếng chìm hơi ép vào năm 1841, ph- ơng pháp này tuy tự

động hoá đ- ợc trong thi công nh-ng phức tạp, công kênh khó đảm bảo an toàn trong lao động (nay ít dùng)

Móng cọc đ-ợc sử dụng trong xây dựng cầu từ thế kỷ 7 tr-ớc công nguyên Sự

phát triển của móng cọc tuỳ thuộc vào ph- ơng tiện thi công (búa máy và vật liệu làm cọc là bê tông cốt thép và cọc ống thép ruột bê tông)

Móng cọc là loại móng có nhiều -u điểm thích hợp với ngành xây dựng cầu vì

phần lớn công tác thi công ở trên khô và có khả năng chịu tải lớn(các cọc đóng đ- ợc

đã có rất nhiều tiến bộ đã thi công cầu Đa phúc, Thăng long có móng giếng chìm, cầu

Làng Gìang có móng giếng chìm hơi ép

Về móng cọc, chúng ta đã sử dụng nhiều loại móng, từ bệ thấp đến bệ cao nh- cầu Ba thá, cầu Ch- ơng d- ơng, cầu Sông Gianh, cầu Bến thuỷ với móng cọc thép bê

tông

Móng gỗ: dùng cho các công trình chịu tải trọng nhỏ và tạm thời vì gỗ dễ bị

mục do ẩm ướt và côn trùng phá hoại

Móng gạch: thường dùng cho xâydựng nhà cửa, nhược điểm là đễ bị mũn rã

trong nước

Trong Xây dựng cầu đường để làm móng trụ, mố cầu cống thường dùng

móng Xây | đá hộc, móng bê tông và móng bê tông cốt thép

Với cầu nhỏ và nằm ở vùng có nhiều đá thì có thể xây móng bằng đá hộc, có

ưu điểm là tốn ít xi mang, nhuge là làm thủ công, chậm Yêu cầu đá chất lượng

tốt không có vết nứt và cường độ ?400 KG/cm2

Móng cầu cống thường làm bằng bê tông, xi măng pudolan có tính ôn định chống ăn mòn ở nước Hàm lượng xỉ măng ở trong bê tông móng ở trong khoảng

200 ? 300 kg/m3, độ sụt của hình côn thí nghiệm độ nhão của bê tông ? 4cm

Đối với móng có khối lượng lớn người ta cho phép trộn thêm đá hộc trong bê

tông ? 20? thể tích móng

Đối với móng chịu mô men uốn thì móng thường làm bằng bê tông cốt thép, cốt thép thường có đường kính ? = 10?30mm và bê tông phái có số liệu ?200

Móng bê tông cốt thép có ưu điểm nhỏ và có thể lắp ghép bằng bê tông cốt thép

đưa đến khả năng cơ giới hoá toàn bộ công trình thi công

2.Cầu tạo móng nông Khi thiết kế móng nông trước tiên phải giả định kích thước của móng Hình dạng của móng tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, tải

trọng và cấu tạo công trình bên trên

Độ sâu đặt móng căn cứ vào mặt cắt để chọn, phải đặt móng lên tầng đất có cấu tạo én định và cường độ tính toán phù hợp, ngoài ra còn phải đảm bao

không lật đỗ do xói mòn trong mùa lũ lụt

Đối với trụ, mo cầu đáy móng phải chôn sâu dưới mặt đất khi xói lớ lớn nhất,

?h: là độ sâu đặt móng trong đất để đám bảo sự 6n định của trụ

?k: Sai số có thể xảy ra trong khi tính toán độ sâu xói lở ở cạnh trụ, giá trị

của ?k có thể lấy 10?20? độ sâu xói lớ tính toán ở cạnh trụ, do tính toán thuỷ văn

trong quá trình xác định khẩu độ cầu mà có

?h là độ sâu đảm bạo ôn định, thường tuỳ thuộc vào điều kiện cường độ và

Mặt trên của móng nông thường đặt ngang mặt đất đối với chỗ không có

nước mặt và đặt ? 0,5m so với mặt nước thấp nhất đối với nơi có nước mặt

Kích thước bình diện mặt trên móng thường lớn hơn kích thước mặt công trình, thể hiện bằng ghờ móng ? mục đích làm ghờ móng để đề phòng sai lệch vị trí khi thi công móng, thường ? = 0,1?0,5m đối với nhà cửa dân dụng và ? =

0,2?1,0m đối với trụ mé cau

Kích thước đáy móng xác định tuỳ thuộc vào cường độ tính toán của đất nền

R Vì vật liệu xây móng có cường độ lớn hơn nhiều cường độ tính toán của đất,

do đó để đảm bảo cho nền đất chịu được tải trọng bên trên móng phải làm mở rộng ra theo độ sâu (làm bậc) Để các bậc không bị gẫy theo qui định góc ? trong

giới hạn cho phép Nếu làm móng bằng bê tông cốt thép sẽ tránh được gẫy móng, móng bê tông cốt thép gọi là móng mềm, loại này mớ rộng được đáy móng lớn

hơn góc ? cho phép

Hình 2-1

Nếu tải trọng tác dụng đúng tâm, đáy móng thường làm đối xứng, nếu tải trọng có cả các lực ngang và mô men lớn thì đáy móng có cấu tạo không đối

xứng để cho áp suất đáy móng phân bố được đều hơn tức là làm cho hợp lực gần

trọng tâm hơn và không vượt ra ngoài lõi móng

Với công trình chịu lực ngang lớn có thể xảy ra hiện tượng công trình bị

dưới đây:

Hình 2-2 Móng trụ cầu đặt trên nền đá, phái phá hết lớp đá phong hoá và đặt móng vào

lớp cứng sâu hơn 25em

Cốt thép trong móng có tác dụng làm cho các bậc móng chịu được ứng suất kéo do các mô men từ phản lực dưới đáy móng sinh ra Móng bê tông cốt thép có

thể được chế tao theo các loại sau: móng khối lắp ghép và móng mềm BTCT lắp

ghép:

Móng khối lắp ghép dùng trong các công trình chịu tải trọng lớn như móng

trụ, mố cầu các khối có kích thước 280?150?32cm và loại 280?170?32cm Khi

xây không trùng mạch theo phương thẳng đứng, mạch rộng 1cm

Móng bê tông lắp ghép thường được chế tạo thành khối, dé đơn giản trong lắp ghép mỗi bản có kích thước 250? 250? 40cm, cốt thép chịu lực là một lưới hàn gồm các ?26, cốt thép mặt trên là lưới hàn ?12,để nối cột với bản móng người ta dùng 16 cốt thép ?28 thò từ bán bê tông lên với 1 vành thép bố trí sẵn ở

chân cột, bao quanh chân cột là 1 hộp thép

1I Tính toán móng nông

1 Đặt vấn đề

Thiết kế móng nong trước tiên căn cứ vào kết cấu của công trình bên trên, phụ thuộc vào địa chất, địa chất thuỷ văn để sơ bộ xác định các kích thước của móng(độ sâu đặt móng, kích thước đáy móng) Trong bước này trường giả định một số phương án để so sánh và lựa chọn lấy một kết cấu móng hợp lý nhất Trén cơ sở đó với công trình quan trọng phải lập luận chứng kinh tê xây dựng, bước 2 là kiểm toán tỷ mỹ các yêu cầu chịu lực của móng trong điều kiện tải

trọng bat loi nhat móng an toàn, bước 3 là thiết kế thi công

Để thiết kế móng đầu tiên là xác định tải trọng tác dụng bên trên Với móng trụ, mồ cầu có nhiều loại lực tác động, vừa lớn, phức tạp, tác dung không đồng

thời lên móng

Lực tác dụng thường chia ra 2 loại chính là lực thẳng đứng như trọng lượng bản thân của kết cấu, trọng lượng của các đoàn xe và lực nắm ngang, các lực nằm ngang được chia ra các lực ngang dọc cầu(như lực hãm lực co dan do nhiét

độ, lực gió dọc cầu) và các lực ngang theo chiều ngang cầu(gió ngang cầu, lực lắc

ngang của tàu hoả) Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu công theo tiêu chuẩn giới hạn 1979 BộGTVT

chia ra 3 loại lực là:

Lực chủ yếu: là loại lực tác dụng thường xuyên trên cầu như tĩnh tái (tải trọng bản thân kết cấu), hoạt tải thang đứng là trọng lượng các phương tiện vận chuyển trên cầu, áp] lực đất trên các công trình tường chắn và lực ly tâm(tức lực ngang theo chiều ngang cầu) khi xe chạy trên các đoạn cong trên cầu Lực phụ: là lực tác dụng không thường xuyên lên cầu(đực phanh xe trên cầu, lực lắc ngang xe của tàu hoả, lực gió thổi vào các bộ phận công trình, lực co rút

do nhiệt độ, lực va chạm của tàu thuyền)

Lực đặc biệt: là các lực tương đối lớn và ít tác dụng lên công trình như lực động đất, lực tác dụng trong thời gian xây dựng công trình

Để dễ dàng cho việc nắm các công thức sau này xin giới thiệu van tắt ý nghĩa của qui trình tính toán theo trạng thái giới hạn Qui trình nói trên được gọi là

qui trình tính toán theo các trạng thái giới hạn Tức là khi thiết kế phải bảo đám

sự chịu lực của công trình luôn luôn nhỏ hơn các trạng thái giơí hạn sử dụng, các trạng thái giới hạn này được qui định để đảm bảo cho công trình khai thác được bình thường Nếu quá trạng thái này việc sử dụng công trình sẽ bị ngưng trệ

hoặc công trình sé bi pha hoai

Công thức cơ bản để kiểm toán các vấn đề khi thiết kế công trình có dạng

sau:

Ntt =n (1+?).Ntc ? m k Rtc F = Rtt E

Trong đó:

Ntt nội lực tính toán trong một bộ phận công trình nào đó (ví dụ với

móng có thé là nội lực thắng đứng tác dụng đúng tâm) nhệ số vượt tải xét đến những sai số có thẻ xảy ra của các tải trọng

thực

tế tác dụng lên công trình với các giá trị tiêu chuẩn qui dịnh

trong qui trình (bảng 2-3) (1+?) hệ số xung kích được đưa vào trong khi tính các giá trị nội lực

do

hoạt tải sinh ra

Ntc nội lực tiêu chuẩn tác dụng lên bộ phận công trình do các tải

trọng

tiêu chuẩn trong qui trình tính ra

m hệ số điều kiện chịu lực, nó xét đến các sai số ảnh hưởng đến

cường độ

của vật liệu do quá trình thi công không đúng và do các giả

thiết

gần đúng khi thiết kế gây ra

k hệ số đồng nhất thể hiện mức độ không đồng nhất của vật liệu ánh

hướng đến cường độ vật liệu

Rtc cường độ tiêu chuẩn của vật liệu qui định trong qui trình

F các đặc trưng tiết diện của kết cấu(với móng là diện tích đáy

móng) Trong công thức trên trị số mk Rtc = Rtt gọi là cường độ tính toán của vật

liệu

Tom lại có thế viết gọn như sau: Ntt? Rtt.F

Cac tri sé Rte và Rtt đối với các vật liệu đều có trong qui trình nói trên Khi tính toán thiết kế một bộ phận công trình nói chung phải kiểm toán ba

trạng thái giới hạn:

- Trạng thái giới han thứ nhất: gồm các vẫn đề cường độ, ỗn định vị trí và

mỏi của bộ phận công trình, trong trạng thái này nội lực phải dùng là nội lực

tính toán

Ntt =n (1+?).Nte

trình Trong thiết kế, tính toán móng là vấn đề độ lún của nên Tính toán theo trạng thái này chỉ dùng tải trong tiêu chuẩn suy ra nội lực tiêu chuẩn Ntc Trong

nền khi tính lún dùng tải trọng tiêu chuẩn

- Trạng thái giới hạn thứ ba: là đám bảo sự chống nứt của công trình bê tông

cốt thép nhằm đám bảo sứ dụng bình thường công trình

2.Tính toán móng nông theo trạng thái giới hạn thứ nhất

Trạng thái giới hạn thứ nhất: Gồm các vấn đề cường độ, ổn định vị trí & mỏi

của bộ phận công trình Trong trường hợp này nội lực phải dùng là nội lực tính

toán

NÑtt =n (1+?) Ntc

=1

Ntc là nội lực tiêu chuẩn tác dụng lên bộ phận công trình do các

tải trọng tiêu chuẩn trong qui trình tính ra

a.Kiểm toán áp suất đáy móng

áp suất đáy móng không chỉ phụ thuộc vào tải trọng tác dụng, kích thước của đáy móng mà còn phụ thuộc vào độ cứng của móng Nhưng xác định chính xác giá trị của áp suất đáy rất khó khăn nên trong thiết kế thường giả thiết đơn giản hoá dùng các công thác của sức chịu vật liệu trong trường hợp nén đúng

tâm và lệch tâm như chúng ta đã biết trong khi áp suất tiếp xúc dưới đáy móng

trong cơ học đất

Khi tính toán dùng tải trọng tác dụng bên trên, là tải trọng tính toán ( tức là

tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số vượt tải n ) Dưới tác dụng của tô hợp lực chủ được xét là lực đứng, lực ngang cầu ví dụ tinh tai, hoat tai thang đứng, lực ly tâm khi cầu nằm trên đường cong

áp suất max và min dưới đáy móng tính theo công thức ép lệch tâm sau:

Đối với công trình móng thì (1+?)

Trong đó: N là thành phần đứng của hợp lực, là tổng số tất cá các thành phần

thắng đứng của lực tác dụng bên trên

Mx,Mỹ là mô men của tất cả các lực đứng và ngang tác dụng bên

trên đối với trục X và y

Wx,Wy là mô men chống uốn của đáy móng đối với trục x & y

Hình 2-5 Dưới tác dụng của lực ‹ chú và lực phụ cần chú ý là xét riêng tổ hợp lực phụ

dọc cầu và tô hợp lực phụ ngang cầu

Nếu trục trung tâm của móng không trùng với trục dọc ngang cầu thì với từng tổ hợp dọc hay ngang cầu vẫn dùng công thức trên Ví dụ cầu nghiêng với

dòng nước 1 góc ?

Nếu trục trung tâm của móng trùng với tim dọc và ngang cầu thì trong trường hợp tô hợp lực chủ và phụ dọc cầu ta có công thức sau:

Với tổ hợp lực chủ và phụ ngang cầu sẽ có:

Nếu công thức trên khi tính toán thấy ?min? 0 chứng tỏ độ lệch tâm của hợp lực lớn hơn bán kính lõi của đáy móng Trong trường hợp đó ứng suất ?max tính

theo công thức:

?max = Trong đó: e= độ lệch tâm của hợp lực đối với trục trung tâm

a là cạnh dài của đáy móng và b là cạnh ngắn của đáy móng

áp suất lớn nhất dưới đáy móng phái nhó hơn cường độ tính toán của nền đất Nếu móng đặt trên nên đất thì dưới tổ hợp của lực chủ phải bảo đảm ?max?

KI, K2 tra bảng 2-5

? là dung trọng của đất từ đáy móng trở lên

b là bề rộng móng(m)

h là chiều sâu chôn móng (m)

R va R’ tinh bang don vi (daN/m2)

Cường độ tính toán nén dọc trục ở nền đá xác định theo công thức:

R’=mk RCZ

RCZ là cường độ giới hạn chịu nén 1 trục của mẫu đá thí nghiệm ở

trạng

thái bão hoà nước

k là hệ số đồng nhất của đất theo cường độ giới hạn chịu nén 1 trục,

khi

không có số liệu thí nghiệm thì cho phép lấy k=0,17

Nếu dưới đáy móng ở độ sâu (Z) có một lớp đất yếu thì khi kiểm tra trạng

thái giới hạn thứ nhất còn phải chú ý kiểm tra tính toán ứng suất trên mặt tầng

đất yếu

b Kiểm toán ồn định công trình

Công trình móng dưới tác dụng của ngoại lực ngoài yêu cầu phái thoả mãn

áp suất đáy móng nhỏ hơn cường độ tính toán của đất nền thì còn phải kiểm tra

n định của công trình: đó thường là mắt ỗn định là lật, trượt và trượt sâu

*, ôn định chống lật

Dưới tác dụng của tải trọng ngoài có lực ngang lớn hoặc lực ngang đặt ở trên

cao gây ra mô men lớn gây lật đỗ công trình, khi kiểm toán thường giả định điểm

tâm quay lật là mép ngoài của móng

Để kiếm toán ổn định chống lật dưới một tổ hợp lực nào đó ta chuyển tắt cả

các lực về trọng tâm đáy móng như hình 2-6a

Hình 2-6

Ta được hệ lực N,H,M, Trong đó:

N là tổng các thành phần thẳng đứng của các lực tác dụng trên công

trình N=P1 + P3+P4

H la tong cac thanh phan nam ngang của các lực tác dụng H = T1 + T2

M ia tong mô men của tất cả các lực thẳng đứng và năm ngang đối với

trọng

tâm O

M=?PI.ei + ?T1.h1

Hệ lực trên có thể chuyển thành hệ lực N° và H° (như hình 2- 6b)

Trong đó: N’ =N.cos? + H.Sin?

H’ = H cos? + N.Sin?

e=

e là độ lệch tâm của hợp lực, rõ ràng nếu e> y, mong sẽ bị lật vì lực tác dụng ra ngoài chân để Nếu e< y , móng sẽ ôn định Vậy nếu e= y tức là cân bằng giới hạn Muốn ổn định thì mô men tác dụng nhỏ hơn mô men giới hạn

0,8; khi móng đặt trên nền đất m = 0,7

*,ỗn định trượt

Khi móng chịu lực tác động lớn thường xảy ra hiện tượng mắt ỗn định về

trượt, muốn công trình không bị trượt phải đảm bảo cho lực ma sát dưới đáy

móng lớn hơn lực tác dụng theo điều kiện sau:

Theo qui trình qui định trong trường hợp kiểm toán ổn định chống trượt m

= 0.8

Hé số ma sát giữa đáy móng và đất nền móng f lấy theo bảng:

1 Dat sét và d4 bé mat tron phang: 6 trang thai wot f=0,25

xoay

Giả sử một tâm trượt O nào đó và vẽ mặt trượt tròn đi qua mép phía sau của móng Sau d6 chia khu vực trượt thành các phân tố bởi các đường thẳng đứng,

bề rộng lấy bằng 0,1r (ban kính cung trượt) Giả sử trọng lượng của các phân tố

kể cả các lực tác dụng lên công trình 1a G1

Mô men trượt do các lực ngoài tác dụng lên khu vực trượt (gồm các lực G1

va H1) lấy với tâm O là:

Mtr = ?Giri +?Hihi

Hình 2-7 Khối đất trượt được giữ lại bởi các lực ma sát và lực dính tác dụng lên mặt trượt Mô men giữ của khối đất On định là mô men ổn định MO:

MO = (?Ni.tg? +??li.c).r

Trong dé: Ni=Gi.cos?, ma ? là góc hợp bởi phương của bán kính của phân

tô thứ ¡ với phương thẳng đứng

? là góc ma sát trong của đát

?l¡ chiều dài cung trượt của phân tố thứ i

c lực dính đơn vị của đất

dần như trong môn cơ học đất

3.Tính toán móng nông theo trạng thái giới ghan thứ 2

Kiểm toán theo trạng thái 2 là kiếm toán độ lún của nên nhỏ hơn 1 giá trị giới hạn qui định nào đó, giá trị này nhằm làm cho công trình bên trên sử dụng được

bình thường

Theo qui trình 1979 qui định chỉ cần tính lún cho những công trình có sơ đồ

tĩnh định ngoài khi chiều dài nhịp > 50m với cầu đường sắt và nhịp >100m với

cầu đường bộ Đối với kết cấu siêu tĩnh ngoài cần tính độ lún cúa nền tuỳ theo

yêu cầu nội lực do biến dạng gối lún

Độ lún s được tính theo phương pháp phân tầng cộng lún, độ lún s của nền

Độ chênh lệch về lún của 2 trụ cạnh nhau phải < 97 (don vị m) với I là chiều

dài của nhịp ngắn gác lên trụ cầu và 1? 25 m

Khi móng chịu tải trọng lệch tâm sẽ làm cho nền móng bị lún nghiêng Để hạn chế sự lún nghiêng của công trình, qui định độ lệch tâm phải nhỏ hơn 1 giới hạn

nào đó thông qua biểu thức:

Trong đó: e = M/N là độ lệch tâm của hợp lực tác dụng lên đáy móng

? là bán kính lõi của đáy móng ? =

W là mô men chống uốn của tiết diện đáy móng W =

IX là mô men quán tính của đáy móng với trục x

y là khoảng cách từ trục trung tâm đến cạnh chịu áp suất nhó hơn

F là diện tích đáy móng

Trị số ? được qui định như sau:

- Khi tính trụ giữa với tải trọng tĩnh ? = 0.1

- Khi tính trụ giữa với tổ hợp lực chủ + phụ ? = 1,0

- Khi tính mồ với té hợp lực chủ + phụ cho cầu lớn và trung ? = 1,0

- Khi tính mồ với té hợp lực chú + phụ cho cầu cho cầu nhỏ ? = 1,2

- Khi tính cho mồ và trụ với tổ hợp chủ và phụ ? = 1,2

IH Thi công móng nông 1.Đo đạc định vị hô móng

a.Định vị hỗ móng ở hững chỗ khô Căn cứ vào tim dọc cầu và cọc mốc qui định vị trí của từng móng Đầu tiên xác định trục đọc, trục ngang của mỗi hồ móng Các trục này cần phải đánh dấu

cố định bằng các cọc chắc chắn nằm tương đối xa nơi thi công để tránh va chạm làm sai lệch vị trí Trong quá trình thi công móng và kết cấu bên trên căn cứ vào các cọc này để kiểm tra và theo dõi thường xuyên sự sai lệch vị trí của móng và biến dạng của nền trong suốt quá trình thi công và sử dụng sau này

Hình dạng hố móng căn cứ vào cấu tạo móng để xác định Kích thước hố

móng làm rộng hơn kích thước thực của móng, thường mỗi cạnh rộng hơn

0,5?1,5 m, là khoảng cách làm chỗ đặt ván, khung chống vách, ván khuôn và chỗ

đứng của công nhân

Khi đào đất xây móng để thường xuyên theo dõi kích thước và vị trí của móng người ta dùng 1 khung định vị xung quanh hồ móng Khung định vị gồm những tắm ván tựa trên những cọc nhỏ đường kính ? = 14?15 mm Các cạnh khung định vị bố trí song song với các cạnh của hố móng và cách mép hố móng khoảng 1?1,5 m Trên khung định vị đánh dấu các vị trí mép hố móng, sau đó

căn cứ trên những dấu này căng dây để xác định phạm vi đào và xâynhư hình 2-

8

Hinh 2-8 Ngoài ra khi thi công phải chú ý theo dõi cao độ các bộ phận kết cấu như cao

độ đáy móng, mặt trên của móng Thường căn cứ vào cột mốc cao độ và dùng

máy thuỷ bình để xác định các cao độ này

b.Định vị hố móng ở những chỗ có nước mặt

Móng trụ, mố cầu thường nằm ở các vị trí có phú nước mặt, công tác định vị

móng tuỳ thuộc mức nước nông sâu mà dùng các biện pháp sau:

ở những sông không thông thuyền và mực nước nông, để xác định vị trí tim trục có the dựa trên những cầu tạm bằng gỗ trên đó tiến hành đo đạc trực tiếp

và đánh dấu vị trí dọc và ngang của móng Để tránh va chạm làm sai lệch vị trí

nên có các cọc định vị đóng cách xa tim móng, khi đo đạc bằng máy có thể dựa

trên những sàn đặt trên các cọc gỗ chắc chắn được đóng xung quanh cọc định vị

này

Với những móng ở chỗ nước sâu thì công tác đo đạc định vị phải làm gián tiếp Tim của các trụ nằm ở giữa sông được xác định bằng phương pháp tam

giác(như đã học trong trắc đạc vẽ hình ở vở) Tim của trụ được xác định dựa vào các đường cơ tuyến nằm trên 2 bờ sông và các góc ?, ? tính ra theo vị trí từng trụ Kích thước và chu vi của móng sau này sẽ dựa vào các công trình vòng vây để đánh dấu Nói chung công tác đo đạc ở những sông sâu phức tap phai lam rat can than, kiém tra bang nhiều phương pháp để tránh sai số ảnh hưởng công trình bên trên thi công sau này

2.Thỉ công móng nông nơi không có nước mặt a.Đào đát và chống vách hồ móng

*,Hồ móng đào tran Với những móng đào nông, xây ở nơi không có nước ngầm thi công thuận lợi

người ta đào lớp đất mặt đến độ sâu thiết kế để xây móng, hố đào này gọi là hồ

móng đào trần Tuỳ thuộc tính chất tốt xấu của lớp đất đào mà quyết định hình

dáng của vách hố móng

Nếu đất sét cứng hoặc đềo cứng vách hố móng có thể thắng đứng, loại đất

khác thì tuỳ theo tính chất cơ học của đất mà chọn độ nghiêng của vách hồ cho

phù hợp để chống trượt lở trong quá trịnh đào hỗ và xây móng

Khi thi công hố móng đào trần cần làm nhanh tránh nước mưa làm giảm cường độ tầng đất đáy móng, nếu thi công kéo dài phải làm rãnh thoát nước

tránh úng ngập kéo dài

Dé bao vệ hồ móng, không để vật liệu, đào đất và để thiết bị máy móc cạnh

hố móng Nếu hố móng sâu nên để vách hố móng thành từng bậc khoảng 1?1,5

m/bậc

Với những nơi chật hẹp và khối lượng đất đào lớn phải đào vách thẳng

đứng, để giữ cho vách hố móng ổn định phải dùng các biện pháp chống vách

thích hợp tuỳ thuộc nơi thi công

*,Chống vách hố móng bằng ván lát Cấu tạo chống vách bằng ván lát như hình sau:

Khi thi công hố móng nơi chật hẹp, đất vách hồ rời rạc dễ lớ thì phải chống vách hố móng Khi nước ngầm thấp hơn đáy móng thì sử dụng biện pháp chống

vách bằng ván lát là thích hợp nhất

Van lat dùng gỗ dầy 4?8 em, gỗ ốp là gỗ vuông, tròn có D = 12716 cm Thanh

chống ngang tròn có D = 14?22 em

Khi thi công đào sâu đến đâu thì đặt ván lót tới đó, gỗ ốp được thay dần dần

bằng những loại dài hơn, sau đó đặt thanh chống ngang và nêm chặt Đối với hố móng tương đối sâu và rộng, ván lát chịu áp lực đất lớn, thường dùng | biện pháp đóng xung quanh hồ móng những thanh thép hình chữ I, đất đào đến đâu lát ván đến đó và dùng nêm chèn chặt 2 đầu ván tựa vào cạnh của

thép I như hình 2-10

liên kết với nhau kín khít không cho nước rò rỉ vào hồ móng

2 Cột định vị và các khung gỗ định hướng giữ cho cọc ván nằm đúng vị

trí thiết kế trong quá trình đóng

3 gỗ chống ngang và dọc giữ cho cho cọc ván ổn định dưới tác dụng của

áp lực đất Trong quá trình hút nước , cạn đến đâu thanh chống đặt đến đó

Khi cọc ván đóng vào trong tầng đất sét, cát sói hạt to độ sâu phải ? 1m, con

đất rộng rãi thích hợp với thi công cơ giới

Trong thi công tuỳ theo điều kiện chịu lực người ta dùng cọc ván gỗ, thép Hiện nay các công ty nước ngoài giới thiệu có cọc ván bằng chất đẻo rẻ tiền, kin

nước

+Cọc ván gỗ

Cọc ván gỗ làm bằng những tấm ván dầy 2,5?8em hoặc gỗ tiết diện vuông với

chiều dày 10?24em, mép của ván làm rãnh hoặc mộng để ghép khít chống nước

thâm:

Đầu đóng vào đất vát nhọn theo bề dầy, còn bề rộng vát không đối xứng để

khi đóng cọc có lực ngang của đất ở chân cọc sẽ ép chặt cọc đang đóng vào cọc

trước

Đầu cọc có đai, nơi đất cứng cần bịt đầu nhọn

Để đóng cọc ván đúng vị trí thiết kế thường dùng khung đỉnh hướng, phía ngoài

khung có cọc định vị và đóng sâu hơn cọc ván 0,75?1m

Khi đóng cọc lắp đủ cọc vào vòng vây và đóng dần dần từng cọc ván sẽ đảm

bảo kín khít

+Cọc ván thép

Có nhiều kiểu, thường dùng cọc chữ U hoặc lòng máng

Loại hình phẳng dùng với hố móng nông

Loại hình chữ U và lòng máng dùng cho hố móng sâu

Loại hình chữ S giảm được trọng lượng bản thân

Khi đóng cũng dùng khung định hướng

+Cọc bê tông cốt thép Hiện trường thường dùng trong ngành xây dựng

2.Tính toán chống vách hố móng a.áp lực đất tác dụng lên ván lát và cọc ván Dưới tác dụng của áp lực đất ta phải kiểm tra cường độ chịu lực của các bộ phận chống vách hố móng Ngoài ra còn xét đến sự ôn định vị trí chung cũng như sự ôn định của đất nên dưới tác dụng của áp lực thuỷ động khi hút nước

áp lực tác dụng lên kết cấu chống vách hố móng rất phức tạp, nó phụ thuộc

vào độ chặt khi nêm các thanh chống Để đơn giản hoá tính toán trong thực tế áp lực đất thường tính theo công thức Coulomb (đã giới thiệu ở cơ học đất)

Cường độ áp lực chủ động tính theo công thức:

Trong đó: q là tải trọng phân bố đều trên mặt hố móng (T/m2)

Cường độ bị động được tính theo công thire: pp = ?.?p.Z

Trong đó: ?p là hệ số áp lực ngang bị động ?p = tg2(450 + )

b.Tính toán ván lát

Tính yóan ván lát là kiểm toán xem dưới tác dụng của áp lực dất ván lát,

thanh đứng cũng như thanh chống ngang có an toàn không

Ván lát là kết cấu thi công tạm thời, để tính toán thường giả thiết đơn gián

hoá các kết cầu phức tạp thành sơ đồ đơn chịu lực đơn giản

Đối với ván lát thường kiểm toán tắm ván dưới cùng là tắm chịu tải trọng nhiều nhất, nó chịu lực như một dầm liên tục, gối tựa là một thanh đứng, khẩu

độ của dầm là I1

Giá sử đầm chịu lực phân bố đều theo chiều rộng b Vậy tái trọng rải đều tác

Hình 2-12

Mô men lớn nhất trong dầm có thể tính gần đúng theo công thức:

Mmax =

Ván phải đảm bảo điều kiện ứng suất:

= Rn

Với Rn là cường độ tính toán chịu uốn của gỗ

lát, tải trọng tác dụng lên thanh đứng là do ván lát truyền sang.Thanh đứng

được tính gần đúng là chịu tai trọng rai déu q2

Lực tác dụng lên thanh chống ngang 2 là: R2=

Lực tác dụng Iwn thanh chống ngang 3 là: R3 = Các thanh chống ngang được kiểm toán theo thanh chịu ép :

Trong đó: R là tác dụng lên thanh chống ngang

lực bị động, bên phải chịu áp lực chú động Biểu đồ áp lực tác dụng lên cọc sau

khi triệt tiêu nhau còn lại như hình 2-13a Để đơn giản hoá tính toán người ta

làm như sau: Phía bên phái thêm tam giác def, phía trái thêm tam giác d°e°f đối

xứng

Tiếp đó lại thay tam giác dMN và d°e°P bằng lực tập trung Rn Biểu đồ tính

toán cuối cùng có dạng như hình 2-13b

Đối với tường cọc ván, đóng ở chỗ không có nước ngầm tường chịu áp lực của

đất, Ta lấy một đoạn tường có bề rộng 1 mét để tính áp lực đất lên tường với các

giả thiết như trên ta có thể vẽ như hình 2-13c Từ đáy hố móng trở lên đất chịu

áp lực chủ động, phía bên trái phân bố theo hình tam giác Từ đáy móng trở xuống đến điểm M phía bên phải cọc chịu áp lực bị động, phía bên trái chịu áp lực chủ động ở đây có thể trừ bó 2 phần biểu đồ tam giác có đáy ?a?h và chiều cao là h, áp lực bên trái ở chân cọc ván được thay bằng lực tập trung Rn

Để đánh giá độ ồn định của tường cọc ván ta có thể căn cứ vào tỷ số của mô

men các áp lực chủ động và bị động đối với điểm d:

m là hệ số điều kiện chịu lực (ở đây m = 0,7)

Từ biếu thức trên ta có: Ma—mMn =0 Đối với đất đồng nhất từ biểu thức trên sau khi biến đổi ta có phương trình

bậc 3 :

h3 - 3H?h2 - 3H2?h - H3? = 0 Trong đó : ?= (với ?a hệ sô áp lực ngang ?a= tg2(450 -

(và ?p hệ số áp lực ngang bị động ?p =tg2(450+ )

Độ sâu thực của cọc lấy h°= 1,2h

Để tính toán cọc ván theo cường độ ta cần biết điểm có mô men uốn lớn nhất

ZM và giá trị của Mmaax

bảo:

Mc - Méd m= 0, 8

Mod mô men do áp lực bị động đối với điểm O Điều kiện trên có thể biến thành biểu thức sau tương ứng với trạng thái giới

Mc - mMôä = 0 Tính giá trị của Mc, Môđ thay vào ta có phương trình bậc 3 đối với h:

Công thức trên suy ra từ điều kiện QZ.= 0 ZM kể từ mặt đất đầu cọc ván

Giá trị của mô men uốn lớn nhất tính theo công thức:

Mmax =A

Néu A>T1 thi ZM>H

Cũng từ điều kiện QZ.=0 có thể suy ra công thức:

ZM=?H- Mmax = A (t+ZM) + Khi cọc ván chống đơn chịu thêm áp lực của nước phương pháp tính cũng

tương tự

*Tinh cọc ván có nhiều tầng chống ngang:

tăng độ ốn định của nó người ta bố trí nhiều tầng chống ngang

Đối với cọc ván có nhiều tầng chống ngang không cần kiểm toán sự mat 6n

định ma chi can tinh toán về cường độ

Mô men uốn trong cọc ván và nội lực các tầng chống ngang được tính với giả thiết coi cọc ván như 1 dầm liên tục chịu tác dụng của áp lực nước và đất, có gối tựa là các tầng chống ngang, còn chân cọc coi như gối chốt hay ngàm tuỳ vào

tính chất của đất

Thường độ sâu của chốt hay ngàm 6 dưới đáy hố móng ? 1m

Tinh toán cọc ván nhiều tầng chống ngang cần phải chú ý không những xét trường hợp ho móng đào xong mà còn phải chú ý các trường hợp nguy hiểm có thể xảy ra trong thi cong vì khi thi công thường hay đặt các chông ngang dần

dần theo các độ sâu đào đất và hút nước

Trường hợp I: Hút nước và đào đất thấp hơn tầng chống I từ 0,75?1m Trường hợp II: Đặt tầng chống I, hút nước và đào đất thấp hơn tầng chống II

từ 0,75?1m.chống II, hút nước và đào đất đến độ sâu thiết kế

Hình 2-15: Sơ đồ cọc ván nhiều tầng chống ngang Trường hợpIH: Đặt tầng chống II, hút nước và đào đất thấp hơn tầng

chống II

từ 0,75?1m

Trường hợp IV: Dat tang

*Tính độ đóng sâu của cọc ván theo yêu cầu về thuy lực

Độ sâu của chân cọc van, ngoài những vấn đề dam | bảo độ on dinh va cwong

độ còn phải đảm bảo yêu cầu không xói trôi các hạt đất 6 day hố móng khi hút nước ra để đào đất Khi hút nước ra các hạt đất ở day hồ móng chịu tác dụng

của 1 áp lực thuỷ động:

D=i.?n

¡ là độ đốc thuỷ lực (tức là tỷ số của độ chênh cột áp với chiều dài

đường thấm) Như ở hình 2-15 thì i tính như sau: i=4

Để đảm bảo các hạt đất không bị xói và không theo dòng nước qua may bom

ra ngoai lam thay đổi tinh chat chịu lực của nền, trọng lượng thể tích day nổi của

(?đn là trọng lượng thể tích day nỗi của dat) Néu ding 1 hé số an toàn là k ta có thé viet được biểu thức sau:

?đn = k.i = k ; ta có: h=

Thường ?đn có thé coi gần bằng 1 Vậy h= Hệ số k có thể lấy k= 2?3

* Tính gỗ ốp ngang và thanh chống ngan:

Sau khi tính toán cường độ cọc ván phải tính toán gỗ ốp ngang và thanh

chống ngang Theo hình 2-14 -Tính gỗ ốp ngang: Thường giả thiết nó là những dầm đơn giản có gối tựa là những thanh chống ngang trong cùng 1 tang Gỗ ốp ngang chịu lực rái đều

Trường hợp cọc \ ván chống đơn

nhất (như hình 2-15) Tuỳ vào phần lực A, B hay C lực nào lớn nhất để chọn

-Tính thanh chống ngang: Nó chủ yếu chịu lực ép, nội lực ép trong thanh chống ngang tuỳ vào khoảng cách của chúng trong 1 tầng chống ngang Thí dụ

trong cọc ván chống đơn:

N=I.A (Tấn)

Trong đó: I1 là khoảng cách giữa 2 thanh chống ngang trong 1 tầng

A là nội lực trong thanh chống ngang(6 phần tính cọc ván chống

đơn)

3.Thi công móng nơi có nước mặt a.Vòng vây ngăn nước

* Vòng vây đất

Dùng với chỗ nước sâu ? 2m Đập đấp cao hơn mặt nước 0,7?1m, mặt trên

đập rộng 1?2m, mái trong là 1/1?3/2 dốc hơn mái ngoài, mái ngoài là 1/2?1/3

Chân mái trong cách hố móng là: b > h.tg(450- ) Khi nước chảy mạnh V > Im/s mái ngoài phải gia co da hdc, ro da

Hình 2-1

Vòng vây đắp đất pha sét là tốt nhất, không dùng đất sét béo thấm tốt nhưng

dễ nhão khó thi công Có thể dùng đất cát nhưng phái làm thêm lớp lõi đất sét ở

giữa để chống ngắm Tính toán vòng vây đất chủ yếu tính 2 yếu tố sau:

+Tính ổn định chống trượt: Dưới áp lực thuỷ tĩnh và thuỷ động phải không bị

day trượt

áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên đập:

Wt=?n

áp lực thuỷ động của nước chảy: Wd=

Trong đó: ?n trọng lượng riêng của nước ?n = 1T/m3

hn độ sâu của nước mặt

A tốc độ dòng nước (m/s)

Muốn ổn định lực ma sát ở chân đập phải lớn hơn các lực day ngang:

Trong đó: G trọng lượng của 1m đập

f hệ số ma sát giữa đất đắp đập và đáy sông f = 0,5?0,3

+Tính lượng nước thấm qua 1m chu vi của vòng vâ, xác định theo công

Sử dụng khi nước sâu 2?4m Người ta dùng vòng vây hỗn hợp giữa đất đắp

và vòng vây gỗ vì đất làm tăng khả năng chống thấm cho cọc ván gỗ (khe ghép

thường không được kín) Có 2 loại vòng vây:

“Vong vây cọc ván gỗ đơn: thường dùng khi nước sâu 2?3m

-Vòng vay coc van go kép: Khi nước sâu 2?4m thường để giảm bớt diện tích chắn nước của vòng vây cũng như tăng độ chống thấm nước của cọc ván

Hình 2- 18: Coc van gỗ chong ¢ don

1.Cọc ván gỗ; 2 Thanh chống; 3 Đất đắp

1

Hình 2-18

cứng vòng vây tường ngoài Tường ván trong ngăn nước mặt, nước ngầm và giữ

ồn định cho vách hỗ móng Tường cọc ván trong đóng sâu hơn đáy móng > 2m

Khoảng cách tường trong và tường ngoài là b và tuỳ thuộc vào loại đất đắp

Khi đáp bằng đất cát trung hoặc thô b = (1,6?1,8)hn Khi đắp bằng đất cát pha sét hoặc sét pha cat b=

Trong đó: hn là độ sâu nước mặt

hk độ sâu từ nước mặt đến đáy hố móng

m là hệ số (m=4?6) Trước khi hút nước ra khỏi hố móng: 2 tường cọc ván chịu tác dụng của áp lực đất đắp(dùng ?đn), còn áp lực nước trong và ngoài tường cân bằng nhau

Thường tính đối với phía ngoài

Sau khi hút hết nước ra khói hố móng: Tường ngoài chịu áp lực nước từ phía ngoài Cả 2 tường đều chịu áp lực của đât đắp và áp lực nước trong đất đắp, áp

lực này do nước ngắm qua tường ngoài vào

Trong thiết kế các cọc ván không ghép kín nước rỉ vào vòng vây sinh ra

đường cong giảm áp trong đất đắp Xét đến thực tế này người ta giá định áp lực

toàn bộ tác dụng từ phía đất đắp lên tường trong và tường ngoài là

Etr = Eng = Ed =

Trong đó: Etr là áp lực lên tường trong

Eng là áp lực lên tường ngoài

Eđ là áp lực của đất đắp cùng với?đn

En là áp lực thuỷ tĩnh của nước và En= , trong đó ?n là trọng

lượng riêng của nước

?Vòng vây cọc ván thép:

Khi thi công cầu qua sông có mức nước sâu >10m, áp lực nước lên vòng vây rất lớn không thể dùng cọc ván gỗ được, khi đó phải dùng vòng vay coc van thép Khi nước sâu 4?6m thường làm vòng vây có hình dạng như hố móng, kích

thước có thể lớn hơn một chút đề phòng lệch lạc khi đóng cọc ván

Khi nước sâu > 8m, để tăng độ cứng vững vòng vây và lợi dụng áp lực nước

xung quanh ép khít các cọc ván giảm bớt khe hở giữa chúng, người ta dùng vòng

vây cọc ván thép tròn

Hình 2-20:

Vòng vây cọc ván thép tròn

Hình trên vẽ sơ đồ các khung ngang được tạo thành các vòng | tròn là bộ phận chịu áp lực chú yếu của vòng vây Các vành này được ghép lại bằng 2 thanh thép chữ ÚU, giữa 2 thanh thép này liên kết bằng các bản giang Khi đặt khung ngang

người ta hàn vào cọc ván các bệ đỡ giữ ôn định

Tính toán vòng vây cọc ván thép cũng cần chú ý các trường hợp nguy hiểm

trong quá trình thi công vì thường đào đất và hút nước đến đâu thì đặt khung

chống ngang đến đó

Tính toán cọc ván trong vòng vây như các điều đã được trình bày trong “Tính toán chống vách hỗ móng” Vành tròn trong vòng vây thường dùng phương

pháp dưới đây:

rải đều giả sử là q Nội lực ép sinh ra trong tiết diện ngang của vành sẽ là:

N=q.Rv Trong dé: Rv là bán kính của vành ứng suất trong tiết diện ngang của vành:

Với FH là tiết diện thu hẹp của vành

Ro là cường độ tính toán cúa thép

Lực tới hạn làm cho vành mất ổn định là:

Cho cân bằng giá trị này với lực tới hạn của 1 thanh thẳng đứng 2 đầu tựa

kiểu chốt theo Ơle có công thức:

P0 =

Trong đó: l là chiều dài thanh thẳng chịu lực ép 2 đầu gối kiểu chốt

Từ đẳng thức trên có thế rút ra chièu dài tính đối của vành là:

l=

Ding d6 dai | nay aé tính độ mảnh và từ đó tính được hệ số uốn dọc của 1

thanh thẳng là ? Kiểm tra ỗn định theo công thức:

Trong đó: E là diện tích toàn bộ tiết diện vành

Độ mảnh của vành không được lớn hơn 130, còn của 1 nhánh chữ U không

được lớn hơn 40

b.Làm khô hồ móng

Để xây hoặc đỗ bê tông móng có chất lượng, yêu cầu phải hút nước khói hồ

móng

Khi đóng cọc ván phải đảm bảo độ sâu của chân cọc ván, nó đảm bảo dòng

nước ngầm chảy vào hố móng có tốc độ nhỏ không trôi hạt đất, không gây xốp

Khi đào hố móng trong các tầng đất cát nhỏ, hiện tượng cát trôi ảnh hưởng đến toàn bộ công trình xung quanh, người ta thi công dùng phương pháp giếng

lọc

Khi lượng nước thấm vào hố móng không lớn lắm người ta dùng máy bơm ly

tâm trên bờ hố để hút, chõ đặt ở hố tụ nước

Giả sử vòng vây kín khít nước chỉ thấm vào qua đáy móng thì có thể tính theo

tạo nên trong ống 5 một khu chân không, nước bùn ở bên ngoài dưới áp lực thuỷ

tĩnh và không khí tự nhiên sẽ hút vào ống 5 và chảy theo ống ra ngoài hố móng

Hình 2-21 a/ Máy hút bùn thuỷ lực _.b/ Bố trí máy hút bùn trong vòng vây

1- Đương bơm cao áp; 2-buồng chứa bơm cao áp;

3- Khe hổ ; 5-ông hút; 6- Máy bơm

* Máy hút bùn khí ép thường dùng cho các loại đất rời kết hợp với phương pháp xói nước Nguyên lý hoạt động: không khí qua ống 2 vào buồng 3, vào các

lỗ thủng 4, vào ống 1, các lỗ 4 có hướng chêch lên trên

Hình 2-22: a/ Máy hút bùn khí ép

1.ống bùn ra; 2 ống không khí vào; 3 Buồng chứa khí ép;

4 Lỗ tròn; 5 Miệng hút; 6 Máy hút bùn; 7 ống dẫn ra;

8 Ong khí ép; 9 Máy hơi ép

Khí ép vào ống 1 tạo thành những bọt làm cho trọng lượng riêng của nước

bùn nhẹ đi, dưới tác dụng của áp lực thuỷ tĩnh hỗn hợp nước bùn và khí ép này

bj day lên phía trên Do nguyên lý như vậy máy hút bùn khí ép hoạt động có hiệu

quả cao ở nơi nước sâu tối thiểu phải là 3m

Khi đào hố móng bằng dụng cụ cơ giới thuỷ lực, khi cách đáy thiết kế 0,5m

thì phải đào bằng tay để tránh ảnh hướng đến tính chất của đất Khi đào đến độ sâu thiết kế phái lấy mẫu thí nghiệm để xác định lại tính chất của nền đất có phù

hợp với yêu cầu thiết kế không

Trước khi xây hoặc đỗ bê tông phái san phẳng đáy, nếu đất sét không đi lại nhiều tránh nhão thành bùn (Rái 1 lớp cát khô, đá dăm 10?20cm để nền khô) Đối với nền là đất cát, nhất là cát nhỏ phải thỉ công bằng phương pháp đào ngầm dưới nước và phải đào qua độ sâu thiết kế và dùng phương pháp đổ bê

tông dưới nước để bịt đáy hồ ) mong Khi be tong khô mới hút nước trong vòng vây để xây hồ móng (chiều dày lớp

bê tông tối thiểu là 1m để cho nó không bị gẫy hoặc bị đấy nỗi do tác dụng thuỷ

tinh)

Khi đáy móng đặt trên tầng đá, khi đào hết lớp đất phải phá hết lớp đá

phong hoá đến tầng đá tốt ít nhất 25cm Nếu nền đá có khe nứt phải bịt đáy hồ móng bằng bê tông dưới nước, mặt bê tông này đỗ đến độ cao đáy móng

c.Phương pháp đổ bê tông dưới nước

ở nước ta thường dùng một số phương pháp đỗ bê tông dưới nước, nó phụ

thuộc vào độ sâu của nước và khối lớp bê tông

Nếu lượng bê tông ít, nước, hồ móng sâu có thể đỗ bê tông bằng túi bao tải, bê

tông có độ sụt từ 16?20cm, thiết kế cao hơn mác yêu ‹ cầu của bê tông 10? Bê tông cho vào bao tải ¡ buộc lại bằng dây thừng với 1 nút để tháo Hạ bao tải nhẹ nhàng gần sát đáy hố móng đứng trên bờ cởi nút miệng bao để bê tông tụt xuống, đỗ

tiếp tục các bao, lưu ý không để sao động nước

Nếu khối lượng bê tông nhiều và nước hồ móng sâu dùng phương pháp đỗ bê

tông bằng ống dịch chuyển thắng đứng (Thường ô ông có ? = 20230cm, | bề dày ống

4?5mm, phía trên ống nối với 1 phễu dé rot bê tông Nút ống bằn D gỗ hoặc bao

tải có 1 dây giữ, khi đỗ đặt ống cách đáy 20?30em và chùng dây đề bê tông tràn

ra, Phải rót bê tông liên tục vào phéu va khi di chuyén ống phải luôn giữ đáy ống ngập trong bê tong từ 0,8?1,0m (khi nào bê tông không tụt xuống được phải kéo ống lên, lúc này cần thận trọng thao tác để chân ống không bị kéo quá cao hơn mức qui định ở trên) Bán kính hoạt động của môi ống từ 3?4,5m và năng suất

yêu cầu là > 3m3/giờ cho mỗi mét diện tích hố móng

Khi bê tông đạt cường độ 50? thiết kế thì hút nước hố móng, đục bó lớp bê tông

trên mặt dày từ 10?15em vì cường độ không đạt yêu cầu /

Hiện nay Việt nam còn sử dụng phương pháp để bê tông dưới nước kiểu vừa dâng: đó là dùng ống như phương pháp trên, khi đặt ống xong vào hố móng

chung quanh ô ống được chèn đá hộc, đá dăm, đá cuội Sau đó rót vữa xi măng cát vào ống, đồ liên tục, vữa lấp đầy các khe hồng giữa các viên đá tạo thành 1 khối

liên kết

Sau] khi hút nước ra lắp ván khuôn đỗ bê tông móng Trong quá trình đồ bê tông nếu vòng vây không kín nước phải bơm hút ra đề không ảnh hưởng chất

lượng bê tông móng

Hình 2-23: Đỗ bê tông dưới nước

1 Vòng vây; 2 ống đỗ bê tông; 3 Phễu;

4 Gầu chứa và vận chuyền BT; 5 Bê tông đã đỗ

Chuong 3: Múng c?c

1.Khái niệm

tương đối sâu trong lòng đất Trong điều kiện như r vay ding mong nông thi không chịu nổi tải trọng lớn và nêu hạ đáy móng xuống sâu thì thi công rât khó

khăn không kinh tế

Trong ngành cầu đường hiện nay móng cọc được sử dụng rộng rãi Người ta đã đóng được các móng cọc xuống các tầng đất rất sâu, nhờ đó mà móng có khả

năng chịu được tải trọng lớn

Móng cọc nói chung có cấu tạo bao gồm cọc và bệ cọc, có móng cọc bệ thấp

và móng cọc bệ cao Trong đó cọc là bộ phận chính có tác dụng truyền tải trọng của công trình bên trên xuống tang đất dưới chân cọc Bé là bộ phận liên kết các

đầu cọc thành một khối để cùng chịu tải trọng của công trình

Móng cọc có nhiều ưu điểm: Có thể xây dựng được công trình có tải trọng lớn cho phép thi công nhanh không phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, Cọc được chế tạo trên bờ, khi thi công dùng các biện pháp cơ giới để vận chuyền và

đóng cọc, giảm kinh phí thi công, tiết kiệm vật liệu thi công móng từ 2030? so

với các phương pháp khác

1 Phân loại cọc và móng

1.Móng cọc

Móng cọc bệ thấp thường dùng ở nơi nước cạn, mặt nươc không bị sói lở bởi

các dòng nước trong mùa mưa, bệ cọc được chôn sâu trong đất ở độ sâu tuỳ thuộc vào tính chất chịu lực của đất bao quanh Móng cọc bệ thấp có ưu điểm là

do bệ thấp nên cọc ít chịu tải trọng ngang và có biến dạng nhỏ hơn cọc bệ cao

Móng cọc bệ cao: Thường dùng ở những nơi nước sâu, ưu điểm là tiết kiệm

vật liệu và thi công đơn giản hơn

Nói chung bệ cọc thường có bề dày từ 1?3m

2.Các loại cọc

Phân loại cọc thường căn cứ vào vật liệu làm cọc, thường dùng 4 loại là cọc

gỗ, cọc thép, cọc bê tông và cọc tông cốt thép

Mỗi loại cọc lại phân loại tuỳ theo hình dạng của nó: Theo tiết diện ngang có cọc vuông, cọc chữ nhật, cọc tròn, cọc rỗng, cong, Theo tiết diện dọc trục cọc có

thể phân ra cọc hình trụ, cọc hình nón, cọc có bầu

HI.Cấu tạo các loại cọc

1.Cọc gỗ

Thường dùng với những công trình tạm, chịu lực nhỏ

Muốn cho cọc đóng đúng vị trí và không bị dập nứt khi gia công cọc cần làm chính xác đúng kích thước; chân cọc xót ( nhọn đảm bảo đúng tim, có thể bịt sắt chân cọc khi đóng vào đất cứng và đất lẫn sỏi cuội Đầu cọc phải cưa phẳng và thẳng góc với trục dọc cọc, thường dùng đai sắt bịt chặt đầu cọc tránh được nứt,

đai dùng thép bản dày 8mm, cao khoảng 50?70mm

Khi cần có thể nối cọc, nói chung nối cọc cường ‹ độ thấp, nên tìm gỗ đú chiều dai tranh nối Có 3 phương pháp nối tấp: Cưa moi đầu nối cọc thành gỗ nửa tròn rồi dùng bu lông, đai sắt bắt chặt Nối đối đầu có bản ép, cưa bằng phẳng 2 đầu cần nối, lay bu lông bắt bằng 4 ' hoặc 6 tim thép đối xứng quanh tiết diện, khi nối nên đặt 1 ban thép ớ giữa 2 đầu nói để 2 đầu nối không trượt lên nhau khi búa đóng Ni đối đầu bằng ống thép có khác là dùng ống thép có đường kính

của cọc và bọc ngoài chỗ nối rồi đóng định giữ liên kết

Phương pháp nối đối đầu bằng ống thép chắc chắn nhưng tốn thép hơn do

vậy ít dùng, thường dùng loại nối đối đầu có bản ép Cọc chỉ cho phép ghép nối 2

đoạn với nhau, khi đóng chỗ nối phải sâu cách mặt đất >Im, các cạnh nối phải

bố trí so le với nhau khi cọc nối đóng cạnh nhau

Cọc tổ hợp: Để tăng đường kính của cọc hoặc tận dụng gỗ ngắn va nhé dé làm cọc người ta dùng bu lông ghép 3?4 cây gỗ thành 1 tô hợp cọc Dọc theo cọc

cứ cách 0,5m dùng 1 bu lông M16?25 để bắt chặt, các chỗ nối phải so le cách

nhau >1,5m

Cọc tăng cường: Là cọc dùng thêm các đoạn gỗ ngắn áp vào thân cọc theo

dọc trục hay thắng đứng góc với trục cọc Tác dụng tăng sức kháng dọc trục của

cọc, mở rộng diện tích chân cọc tựa lên đất

2.Cọc thép

Dùng trong các công trình vĩnh cứu, có ưu điểm là chịu tải trọng lớn do

cường độ tính toán của vật liệu cao, vì vậy thường hay dùng khi cọc chịu mô men

nội lực lớn, nhưng thép giá thành cao ít dùng

a.Cọc ông thép

Coc 6 ông thép có chiều dày từ 8?16mm, đường kính thường từ 23?1000mm Với cọc có đường kính < 450mm thường làm mũi cọc bằng cách cắt chân cọc, sau

đó gò lại thành hình nón và hàn Nối dài cọc thường dùng các bản hàn phía

ngoài hoặc thêm một đoạn ống phía trong

Cọc đường kính lớn thường để chân cọc hớ, cho cọc lún đến đâu đào đất ở

Để tăng cường độ cho cọc thường hay đỗ bê tông vào trong dng Coc ống thép thích hợp cho cọc bệ cao và cọc đóng được rất sâu vào trong đất

b.Cọc thép chữ H Cọc có cánh rộng do đó mô men quán tính theo 2 phương thẳng góc không

chênh nhau nhiều Tuy không bằng ống thép nhưng nó tốt hơn các thép hình

khác

Hình 3-1: Cọc ống thép 3.Cọc bê tông cốt thép

Được sử dụng rộng rãi trong nganh xây dựng Cọc bê e tong cốt thép có nhiều

ưu điểm hơn các loại cọc khác, nó chịu dược tải trọng rất lớn (đến 1 000tấn) Cọc bê tông cốt thép tương đối rẻ về mặt sử dụng vật liệu cát đá sói rất sẵn

mọi nơi, số lượng thép sử dụng tương đối ít

Cọc bê tông cốt thép ít bị tác dụng phá hoại của môi trường hơn các loại cọc khác Riêng ở vùng nước mặn thì cọc bê tông cốt thép dễ bị phá hoại nếu chất lượng bê tông thi công không được tốt Để khắc phục tình trạng này hiện nay có một số biện pháp dùng trong thực tế là quét chất chống ngắm nước vào bê tông

cốt thép trong vùng nước mặn (quét nhựa đường), hoặc tăng độ chặt bằng thi

công kỹ, tăng độ chặt và thêm các chất chống xâm thực của muối vào bê tông

hoặc dùng biện pháp dự ứng lực để tăng độ chặt và hạn chế các vết nứt của bê

tông

Cọc bê tông cốt thép thường làm theo hình trụ có tiết diện vuông, chữ nhật,

đôi khi hình tròn, hình đa giác hoặc tam giác

Cọc bê tông cốt thép thường có tiết diện 20?20em đến 45?45cm, bê tông có số

hiệu từ 250?400

Cốt thép cọc có cốt thép dọc và đai xoắn ốc Mỗi cọc dùng ít nhất 8 thanh

cốt thép dọc phân bố đều theo tiết diện (đường kính cốt thép dọc ? = 13?25mm, lượng cốt thép từ 124?, cốt thép đai đường kính ? = 6?8mm, khoảng cách ở giữa

coc la 20cm, 6 dau va chan cọc là từ 1?5em

Đầu coc va chan cọc là bộ phận chịu ứng suất tập trung lớn nhất khi đóng

thép dọc ở chân cọc được bó lại và dùng một đai thép bọc xung quanh và hàn

Là cọc được chế tạo ra bằng cách khoan lỗ trong đất sau đó đỗ bê tông gọi là

cọc đồ bê tông tại chỗ hay là gọi là cọc khoan nhầi

Quá trình thi công như sau: Đầu tiên dùng ống thép có: mũi nhọn đóng

xuống đất, sau đó đỗ bê tông vào trong ống, trong quá trình đỗ bê tông rút dần

ống thép lên cho đến khi lỗ cọc đỗ day bé tong

4

2 Hình 3-2: Coc bé tong đồ tại chỗ

Đây | là đúc cọc bê tông tại chỗ kiểu không có vỏ cọc, do vậy quá trình rút ống lên dễ kéo đứt bê tông, đề tránh nứt bê tông nên để vó cọc lại trong đất làm thành loại cọc bê tông tại chỗ có vô bọc, làm như vậy kinh phí sẽ tăng cao

Để đào lỗ cọc nay dùng 1 số dụng cụ sau: Lưỡi khoan xoắn khi đất mềm, dùng gầu ngoạm với đất rời rac lẫn sỏi cuội, dùng khoan bánh răng khi gặp đá, dùng

khoan đập khi gặp đá cứng

Cọc bê tông đỗ tại chỗ thường dùng làm móng nhà cửa công trình đô thị vì

khi hạ cọc không dùng lực lớn hoặc chấn động Tuy nhiên cần lưu ý tuỳ loại đất nơi thi công và tình hình nước ngầm khi khoan có dùng ống bọc hay không hoặc

ống bọc hạ đến Hiện nay một số công trình của nước ta dùng móng cọc khoan nhồi đã gây sự

cố cho các công trình xung quanh và do biến dạng ngay của thành lỗ khoan gây lún đất xung quanh, vì vậy gây lún các công trình lân cận và nứt nẻ nguy hiểm

biến dạng ngang tích luỹ do nhiều cọc gây ra và hạn chế nước ngầm chảy vào trong cọc mang theo hạt đất Khi đồ bê tông dùng bê tông dưới nước độ sụt

không quá lớn s = 16?20cm

5.Cọc xoắn ốc

Là cọc có thân bằng ống thép, đầu dưới có lưới thép làm thành hình xoắn ốc

Thân cọc có đường kính từ 300?1.200mm, đường kính lưỡi xoắn tối đa 3.000mm

(nói chung không lớn hơn 4 lần đường kính cọc)

Cọc xoắn ốc xoáy ngập vào đất nhờ máy quay tời điện hoặc hệ bánh răng, cọc

được ăn sâu dần vào đất

Do đầu cọc có lá xoắn nên sức chịu tải của cọc được tăng lên rất nhiều, đồng thời

có thể giảm bớt độ sâu hạ cọc so với các loại cọc thường

Nhu vay tir quan diém kinh tế và tiên độ thi công mà xét thì cọc xoắn ốc có nhiều ưu điểm, song vì dùng nó tốn kém vật liệu, chỉ phí thi công nên nay không

được sử dụng rộng rãi

Hình 3-3: Cọc xoắn ốc

IV Cấu tạo bệ cọc

Bệ cọc có tác dụng liên kết các đầu cọc thành một khối để cùng tham gia chịu tải của công trình bên trên truyền xuống Tuy theo vi tri của bệ cọc với mặt

đất mà bệ cọc được phân I ra bệ cọc thấp và bệ cọc cao

Đới với những nơi can, mặt đầt không bị sói lở bởi các dòng nước trong mùa mưa bệ cọc thường được chôn sâu trong đất, độ sâu tuỳ thuộc vào tính chât chịu lực của đất bao quanh, loại bệ đó là bệ cọc thấp Bệ cọc thấp có ưu điểm là cọc bớt chịu lực ngang, én dinh va bién dạng nhỏ hơn cọc bệ CọC cao

ở những nơi nước sâu trụ cầu giữa sông hoặc ở khe can trụ cầu có chiều cao lớn người ta sử dụng bệ cọc cao Bệ cọc cao có ưu điểm là tiết kiệm vật liệu và thi

công đơn giản hơn bệ cọc thấp Đối với sông thông thuyền đáy bệ cọc phải đặt

dưới mực nước thấp nhất từ 0,5 ?Im

Bệ cọc đối với trụ mố cầu có chiều dày từ 1?3m, đáy bệ cọc có độ mớ rộng lớn

so với mặt trên để đảm bảo cho bệ cọc chịu được lực do các hàng cọc ngoài tác dung | lên, cho phép mở rộng xuống 450 Đề đám bảo cho bệ truyền tải trọng cho cọc tốt cọc phải được neo chặt với bệ, đầu cọc phải được căm trong bệ ít nhất 2

lần đường kính của cọc

Để tăng cường liên kết giữa cọc và bệ người ta cho cốt thép t thò ra ngập vào

trong bê tông từ 20?40 lần đường kính cốt thép cọc Với cọc rỗng thường cho

Với bệ cao cọc chịu uốn lớn, để tăng cường cho bệ cọc người ta bố trí thêm một lưới cốt thép ở đáy bệ Số lượng cốt thép thường dùng khoảng 15?20cm2 tiết diện cốt thép trên 1 mét dài của cạnh bệ cọc Khoảng cách giữa các cốt thép

10?20cm, chiều dày bê tông bảo hộ >5cm

Nếu áp lực do đầu cọc truyền lên bê tông vượt quá cường độ tính toán chịu ép

của bê tông thì phía trên đầu cọc người ta phải đặt thêm 1 lưới cốt thép, khoáng cách các cốt thép từ 10?15em và đầu của các cọc ở mép bệ cọc tăng cường thêm

vòng đai neo Kết cấu bệ cọc có thể mớ rộng thêm ra gờ từ 0,2?0,5m