Nền móng công trình đậu văn ngọ, nguyễn việt kỳ, đại học quốc gia tp.hcm, 2009

Do móng cọc hạn chế được biến dạng lún lớn và biến dạng không đều của đất nên đảm bảo ổn định cho công trình có tác dụng tải trọng ngang.. 1.1.3 Các loại móng nông thường gặp và ứng dụn

LO! NOI DAU

On định công trình là môn học nhằm cung cấp hiến thức cho sinh

Uiên ngành Địa kỹ thuật Môn học này hiên quan trực tiếp uới các môn

học khác như: Địa kỹ thuật, Cơ học đất đó, Công trình xây dựng, Ổn định công trình, Thiết bế các công trình dân dụng công nghiệp, Công trình giao thông thủy lợi Bởi uì nên móng công trình là yếu tố quyết

định độ bền uững, độ ổn định của công trình, 6tú thành công trình

cũng như tuổi thọ của chúng

“NEN MONG CONG TRINH được biên soạn theo đề cương môn

học: Nền móng công trình, Bộ môn Địa bkỹ thuột, Khoa Kỹ thuật Địa

chết uà Dâu khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia

Thanh phé Hé Chi Minh

Nội dung của cuốn sách này gôm 6 chương

_ Chương 1: Cơ sở lý thuyết tính toán móng nông Nội dung của

chương này trình bày các ly thuyét cơ bản uễ tính toán móng nông -

phân tích các loại móng nông nguyên tắc uà trình tự tính toứn: TT TT

Chương 2: lý thuyết móng cọc bê tông cốt thép Nội dung của chương này trình bày sơ lược uề các loại cọc bê tông cốt thép - nguyên

ký làm uiệc của coc va nguyên tắc tính toún sức mang tdi ‘coc

Chuong 3: Thi công cọc Nội dung chính của chương này là cung

cấp cho sinh uiên một số biển thức cơ bản uề nguyên tắc va trình tự thi

công các loại cọc bê tông cốt thép thông dụng trong thực tế xây dựng

Chương 4: Kiếm tra chất lượng cọc Nội dung chính của chương này là trình bày các phương pháp kiểm tra chất lượng cũng như sức mang tải của cọc bê tông đúc sẵn uà cọc bhoan nhôi bằng các phương

pháp đã được sử dụng trong thục tế xây dựng Việt Nam

Chương ð: Cơ sở tính toán va thiết bế tường chắn đất Nội dung chính của chương này trình bày sơ lược uề các loại tường chắn đất thông

dụng đã sử dụng ở Việt Ngm - nguyên ký chịu lực uà phương pháp tính

toán các loại tường chắn đất

Chương 6: Bơm hút tháo khô hố móng trong xây dựng công trình

Nội dung chính của chương này là trình bày các loại công trình cần hạ

thấp mực nước phục uụ thi công nền móng Nguyên lý uè phương pháp

tính toán hạ thấp mực nước cho các công trình phổ biến trong thực tế xây

dung hién nay ở Việt Nam

Các tác giả biên soạn cuốn sách này uới phương pháp dựa trên các tai liệu đã được công bố kết hợp uới kinh nghiệm đã tham gia trực tiếp

trong thiết kế, thi cong va gidng day mon Nền móng công trình của

minh, nhằm làm tài liệu giảng dạy cho sinh uiên ngành Địa kỹ thuật uò

làm tài liệu tham khảo cho sinh uiên, hỹ sư của các ngành khác trong

lĩnh uực xây dựng công trình

Cuốn sách được hoàn thành theo sự phân công như sau:

- Đậu Văn Ngọ bien soan chuong 1, 2, 3, 4, 5 va chiu trach nhiém chú biên -

- Nguyễn Việt ky bién soan chuong 6

Các tác giả bày đó lòng cảm ơn tới các nhà xuất bản, các tổ chức

uà các cá nhân cho phép sử dụng các tài liệu đã công bố Xin trân

trọng cảm ơn các đồng nghiệp Bộ môn Địa Kỹ thuật, Bộ môn Địa cơ

Nên móng - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố

Hô Chí Minh đã góp ý khiến quý báu uê nội dung cuốn sách này Vì

khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong nhận được những ý biến đóng

góp của các bạn đông nghiệp để lần xuất bản sau được tốt hơn

Mọi ý kiến đóng góp, phê bình xin gửi uễ địa chỉ:

Đậu Văn Ngọ, Nguyễn Việt Kỳ, Bộ môn Địa kỹ thuật, Trường _ Đại học Bách khoa - Dai hoc Quốc gia TP Hé Chi Minh, 268 Ly

- Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh

Chủ biên Đậu Văn Ngo

“thời gian cũng như năng lực có hạn nên cuốn sách kuông thể tránh ~~~

Móng là bộ phận chịu lực liên kết với kết cấu bên trên của công

trình, tiếp nhận trực tiếp toàn bộ tải trọng công trình truyển xuống

và phân bố đều lên nền đất Móng đảm bảo công trình ổn định trong

-_ điều kiện làm việc bình thường và trong trạng thái giới hạn chõ phép.” Tuỳ thuộc vào dạng công trình, tải trọng công trình và đặc điểm địa

chất nơi xây dựng mà các loại móng khác nhau được sử dụng Có hai

_Nền là khu vực đất đá nằm ngay sát đáy móng, trực tiếp gánh

đỡ tải trọng của công trình truyền xuống, được giới hạn bằng đường

cong dạng bóng neon tròn (H.1.1) Ngoài phạm vi này, ứng suất gây ra

-8 | CHUONG 1

do móng truyền xuống không đáng kể, không gây ra biến dạng đất

Nếu móng công trình đặt trên lớp đất đá tự nhiên mà không cần cải

tạo nên, được gọi là nên thiên nhiên Ngược lại, nếu móng công trình

đặt trên lớp đất đã qua cải tạo thì được gọi là nền nhân tạo

Chiều sâu vùng đất nền chịu ảnh hưởng trực tiếp của tải trong còn

được gọi là chiều sâu nén chặt H„ Chiều sâu này được xác định từ điều

kiện tính lún móng Tại độ sâu đó, ứng suất gây lún bằng 1/5 lần (bằng

1/10 lần đối với đất yếu) ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra

Móng được gọi là móng nông khi toàn bộ tải trọng của công trình truyền qua móng được gánh đỡ bởi đất nền ở dưới đáy móng còn

- phần lực ma sát và lực dính của đất xung quanh móng không đáng kể,

có thể bỏ qua Cũng có thể định nghĩa: móng nông là loại móng đặt ở

độ sâu bé hơn 5-6m và D/B < 9 Còn lại là móng sâu

Móng nông là một trong những loại móng được sử dụng phổ biến Ưu điểm của loại móng này là thích hợp cho các loại công trình

dân dụng có tải trọng vừa và nhỏ Quá trình thi công móng đơn giản,

dễ đàng kiểm tra chất lượng

- Hiện nay giải pháp móng sâu được sử dụng phổ biến cho các - — ~

công trình có tải trọng lớn, hoặc được xây dựng trên nền đất yếu là

móng cọc Do móng cọc hạn chế được biến dạng lún lớn và biến dạng

không đều của đất nên đảm bảo ổn định cho công trình có tác dụng

tải trọng ngang

1.1.2 Các trạng thái giới hạn (TTGH)

- Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không

thể thỏa mãn yêu cầu đã để ra cho nó Khi tính toán theo trạng thái

giới hạn, người ta chia làm 3 trạng thái để tính toán:

1- Trạng thái giới hạn ÏI: trạng thái giới hạn về độ bền (độ an

toàn) Tính toán theo phương pháp này đảm bảo cho kết cấu không bị

phá hoại, không bị mất ổn định, không bị hỏng vì mỏi khi chịu tải

-_ trọng rung động, lặp, hoặc chịu tác dụng đồng thời các yếu tố về lực và

ảnh hưởng bất lợi của môi trường Chẳng hạn cây đầm bị gãy khi phải

gánh chịu 5000&G Trong khi đó, muốn sử dụng được chỉ nên dùng tải

trọng lớn nhất 3000&G Vậy hệ số an toàn là k„ = 5000/3000 = 5/3 C6

nghĩa là giá trị sử dụng từ giá trị gây ra phá hoại [o,,] với hệ số an

toàn 5/3

CO SG LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG =8 _ 2- Trạng thái giới hạn IÏ: trạng thái giới hạn mà tại đó kết cấu hay công trình không bị phá hoại nhưng có biến dạng lớn làm cho

kết cấu công trình trở nên không bình thường ảnh hưởng đến nhu cầu

sử dụng Do đó người ta qui định một giá trị biến dang /S,,/ va chap nhận cho công trình làm việc được bình thường khi thỏa mãn điều

kiện: S </S „7

3- Trạng thái giới hạn II: trạng thái giới hạn về tính toán sự hình thành và phát triển các khe nứt Trạng thái này chủ yếu được áp dụng cho các cấu kiện dang bản, vỏ mỏng, nhất là đối với hồ nước, sàn

mái, vỏ hầm,

Các trạng thái giới hạn này được ứng dụng vào thiết kế như sau:

- Đối với bản móng: khả năng có thể tính với cả ba trạng thái

trên Tuy nhiên, chủ yếu chỉ cần tính theo TTGH I, ngoại trừ

- một số trường hợp đặc biệt như hầm nước đặt trong đất, tầng hầm cần thiết phải kiểm tra theo gidi han III

- Đối với nên: chỉ cần tính theo TTGH I

‘Vi du, khi tính trạng thái giới hạn thứ nhất cho nên Nền đá, đất

cứng có độ lún nhỏ Công trình đặt trên đó có tải trọng ngang dễ xảy ra

trượt sâu như công trình thủy lợi, công trình giao thông, mái dốc

(Pe„rJ là tải trọng giới hạn gây nên phá hoại của nền, / ?„„/ là tải trọng giới hạn gây nên trượt của nền Khi tính theo trạng thái giới

hạn I, áp lực tại đáy móng P„ phải được thiết kế nhớ hơn tải trọng

giới hạn với hệ số an toàn k,;:

Đạ < [gu]! Kạụy Tạ S$ tnd / Kut

Hệ số an toàn thông thường từ 1.5 đến 2.0

Trạng thái giới hạn thứ II được áp dụng cho mọi trường hợp đất nên được qui định độ lún lớn nhất không được vượt quá giới hạn cho

phép /S„/ Theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, công trình dân dụng có

1.1.3 Các loại móng nông thường gặp và ứng dụng của chúng

Móng đơn: loại móng chịu từng tải trọng công trình hay một bộ phận của công trình, móng đơn có kích thước không lớn, có đáy vuông,

chữ nhật hay tròn Móng đơn làm bằng gạch đá xây, bằng bê tông hay

bê tông cốt thép, móng đơn thường dùng cho cột nhà, mố cầu, cột

điện Móng đơn được sử dụng khá phổ biến vì giá thành thấp và kỹ

thuật thi công đơn giản Móng đơn chỉ nên dùng trong các trường hợp nên đất có sức chịu tải tốt, tải trọng ngoài không lớn

Móng băng: loại móng có chiều dài rất lớn so với chiều rộng của

nó Móng băng có thể đặt dưới hàng cột hay dưới tường nhà Móng

băng vừa có tác dụng làm giảm áp lực đáy móng vừa có tác dụng phân

bố tải trọng tương đối đều đặn lên mặt nên và có tác dụng làm giảm |

chênh lệch lún giữa các cột Móng băng có thé cfu tad bang gach da xây, bê tông hoặc bê tông cốt thép Giải pháp móng băng được xét đến

khi giải pháp- về móng đơn không đạt hiệu quả vì móng băng giá thành cao và thi công phức tạp hơn móng đơn

3- móng phối hợp hình thang - Si,

Móng bản (móng bè) là móng có kích thước dài và rộng Kết

cấu bên trên của công trình có thể nằm gọn trên một móng bản liên

CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 11

tục hoặc nhiều mảng móng ghép lại với nhau Móng bản thường làm

bằng bê tông cốt thép và thường liên kết với các kết cấu bên trên để

tăng thêm độ cứng của móng Do có diện tích lớn và làm bằng bêtông

cốt thép nên móng bản có khả năng chịu lực và chịu uốn tốt

-Móng bản được xét tới khi móng đơn và móng băng không đạt

hiệu quả do giá thành móng bản cao, thi công phức tạp Móng bản

được sử dụng khi đất nền có cường độ thấp, tải trọng công trình lớn

phân bố không đều và các công trình có tính chuyên dụng như hầm

_ gara, bể chứa nước

1.1.4 Phân loại móng nông

Theo đặc điểm và hình dạng, móng nông có thể chia thành:

- Móng đơn chịu tải đúng tâm; |

- Móng đơn lệch tâm nhỏ;

- Móng đơn lệch tâm lớn (móng chân vỊt);

- Móng băng một phương và hai phương dưới nhiều cột hoặc dưới _

tường chịu lực;

- Móng bè dưới nhiều cột hoặc nhiều tường của một phần hoặc

toàn bộ công trình Móng bè có thể cấu tạo dạng bản, dạng sàn

Theo cách thi công, móng đơn gồm móng lắp ghép chế tạo sẵn

và móng thi công tại chỗ, còn gọi là móng toàn khối

Theo vật liệu, móng nông có thể chia thành các loại sau:

- Móng gạch: thích hợp cho tải trọng nhổ và nằm trên mực

nước ngầm;

-_ - Móng đá hộc xây: thích hợp cho tải trọng trung bình, nằm trên hoặc dưới mực nước ngầm, chỉ chịu được ứng suất nén;

- Móng bê tông khối: sử dụng trong các móng chịu ứng suất nén;

- Móng bê tông cốt thép: sử dụng phổ biến trong mọi trường hợp Theo độ cứng, móng nông có thể chia thành:

- Móng cứng có độ cứng đồng đều trong toàn móng;

- Móng mềm “hoặc móng chịu uốn là móng có thể biến dạng

cong được:

1⁄2 MỘT SỐ KHAI NIEM LIEN QUAN

-_ 1:2.1 Tải trọng thường xuyên: và tải trọng tạm thời - -.- - -

- Trong tính toán nền móng, tải trọng thường xuyên là tải trọng

tác dung trong suốt quá trình thi công và sử dụng công trình, như

trọng lượng bản thân móng, trọng lượng công trình, áp lực đất, áp lực

nước,

Tải trọng.tạm thời là tải trọng chỉ xuất hiện trong một thời kì

nào đó khi thi công, sử dụng công trình; sau đó giảm đi hoặc mất hẳn, như tải trọng của các thiết bị thi công, tải trọng thí nghiệm tĩnh,

1.9.9 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán

Tải trọng tiêu chuẩn: tải trọng lớn nhất nhưng không làm hư © hỏng và không ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường khi sử

dụng, khi thi công, khi sửa chữa

Tải trọng tính toán: tải trọng có xét tới khả năng có thể xảy

ra sự khác nhau giữa tải trọng thực và tải trọng tiêu chuẩn về phía

không có lợi cho sự làm việc của công trình Sự khác biệt nay do thay

đổi tải trọng hay vi phạm điều kiện sử dụng bình thường Để xét tới

sự khác nhau đó, người ta đưa vào hệ số vượt tải Tải trọng tính toán bằng tích giữa tải trọng tiêu chuẩn và hệ số vượt tải

CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 13

1.2.38 Các tổ hợp tải trọng

Trong tính toán người ta quy định một số tổ hợp tải trọng dựa

trên xác suất xảy ra của chúng

- Tổ hợp tải trọng chính: gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm

thời tác dụng lâu đài và tải trọng tạm thời tác dụng ngắn hạn;

- Tổ hợp tải trọng phụ: bao gồm tải trọng thường xuyên, tải

_trọng tạm thời tác dụng lâu dài và Ít nhất hai tải trọng tạm

thời tác dụng ngắn hạn;

- Tổ hợp tải trọng đặc biệt: bao gồm tải trọng thường xuyên, tải

_ trong tạm thời tác dụng lâu dài, một vài tải trọng tạm thời tác

dụng ngắn hạn và tải trọng tạm thời đặc biệt

1.2.4 Các hệ số tính toán

1- Hệ số uượt tải

Hệ số vượt tải dùng để xét tới sự sai khác có thể xảz ra của trị

số tải trọng: Trong quá trình thi công và sử dụng công trình, tùy loi

công trình, mức độ quan trọng công trình, kinh nghiệm và các kết quả

thống kê thực tế để quy định hệ số vượt tải

3- Hệ số đồng nhất uà hệ số điêu biện lam việc

Khi xác định sức chịu tải ø của nên đất phải kể đến tính đồng

nhất, điều kiện làm việc của nền đất và vật liệu móng, bằng cách dựa

vào hệ số đồng nhất và hệ số điều kiện làm việc cụ thể:

ø= RM gh , (1.1)

ø„, - sức chịu tải giới hạn của đất;

m - hệ số điều kiện làm việc;

k - hệ số đồng nhất

1.2.5 Các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng

Các tài liệu về địa chất công trình và địa chất thủy văn, nội

dung bao gồm:

- Bản đồ địa hình, địa mạo nơi xây dựng công trình;

- Các tài liệu về hình trụ địa chất và mặt cắt địa chất;

- Các tính chất hóa lý của nước ngầm, độ pH, tính xâm thực;

_~ Tải trọng do công trình xảy ra sự cố

- Đề xuất, so sánh và lựa chọn phương án nên móng

1.2.6 Chọn chiều sâu chôn móng

Chọn chiều sâu chôn móng phụ thuộc vào:

_- Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn nơi xây dựng; ˆ

- Trị số và đặc tính của tải trọng;

- Các đặc điểm cấu tạo của công trình;

- Các điều kiện và khả năng thi công móng;

- Hình đáng và đặc điểm của móng công trình lân cận;

- Trong các đặc điểm trên thì điều kiện địa chất và địa chất thủy văn là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến việc lựa chọn chiéu sâu chôn móng Cần chú ý vị trí lớp đất chịu lực và mực nước ngầm

1.2.7 Đề xuất, so sánh, chọn phương án móng

Khi thiết kế nền móng, nhiệm vụ của người thiết kế là phải chọn được phương án tốt nhất cả về kinh tế lẫn kỹ thuật

Việc so sánh và lựa chọn phương án nền móng là một công việc

khó khăn và quan trọng nhất trong quá trình thiết kế nền móng

Muốn giải quyết tốt công việc này, trước hết người thiết kế phải nắm vững các khái niệm cơ bản về lý thuyết tính toán cơ học nền móng và _ đặc biệt là dựa vào kinh nghiệm thực tế tích lũy được

— Để chống sự xâm thực của nước đối với móng thường dùng hai

biện pháp: dùng loại xi măng chống xâm thực hoặc dùng biện pháp cách nước cho móng

Đối với những móng lớn thì nên dùng những biện pháp thô sơ - như bôi quét lên mặt ngoài của móng vài lớp nhựa đường 3 rồi đắp đất

sét bao lấy mặt ngoài của móng

Trường hợp nước ngầm có tính xâm thực mạnh thì phải dùng

những lớp cách nước có cấu tạo đặc biệt

a) Bảo uệ móng có kích thước lớn

b) Bảo uệ móng có mực nước ngâm xdm thực mạnh

16 , CHUONG 1

Khi mực nước ngầm nằm thấp hơn đáy móng nhưng do tác dụng

mao dẫn cho nên nước ngầm có thế thấm qua móng hoặc qua sàn tầng

hầm, tường và sàn được cách nhau bằng những lớp xi măng xây hoặc

trát, còn phía ngoài móng thì bọc một lớp matít các]: nước

Khi mực nước ngầm cao nhất nằm bên trên cao trình thiết kế

sàn tầng hầm, lớp cách nước phải kéo đài đến vị trí cao hơn mực nước

Trong trường hợp địa chất công trình và địa chất thủy văn thuận

lợi, nên dùng biện pháp làm khô vùng xây dựng để bảo vệ móng

1.3 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI NỀN MÚNG - LÝ THUYẾT BOUSSINESO

1.3.1 Móng mềm và móng cứng

Móng mềm: Móng được cấu tạo bởi vật liệu biến dạng hoàn

toàn Đặc biệt nếu tải trọng phân bố đổểng đều thì ứng suất của nên

đất tiếp xúc với móng cũng phân bố đều còn độ lún thì biến đổi ở các

; Độ chuyển vị của móng nông tùy thuộc vào mức độ gia tải lên

móng Độ chuyển vị theo tải trọng được thể hiện trên hình 1.6

“Tải trọng giới hạn lên móng Q¡: tải trọng tối đa mà móng có thể

chịu được, nếu vượt qua tải trọng đó thì đất nền sẽ bị phá hủy Trong

thựẻ tế khó đạt tới trạng thái giới hạn của tải trong Q,

CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG | 17

Gọi tiết diện đáy móng là A, ta có áp lực giới hạn đáy móng là:

Áp lực cho phép (ứng suất chịu tải làm việc) g„: là áp lực trung

bình chấp nhận cho một móng làm việc trong trạng thái an toàn Đây

là thông số quan trọng để các nhà thiết kế xác định và lựa chọn kích thước móng

Để xác định áp lực g„ cần thỏa mãn hai nguyên lý sau:

1- Nguyên Lý phú hủy

Ứng suất cho phép q„: phải được đặt dưới một hệ số an toàn Ƒ, nhất định

Trong đó F, duge lay từ 2 đến 3 Dưới ứng suất cho phép ga, thì

khả năng phá hủy đất nền dưới đáy móng hoàn toàn được loại trừ

2- Nguyên lý biến dụng

Khi nguyên lý phá hủy được thỏa mãn thì móng dưới áp lực g„ độ

lún chỉ đạt đến giá trị nhất định S, gọi là độ lún giới hạn S„; của một

móng Nó tùy thuộc vào tính chất nhạy cảm với lún của kết cấu mà ta đang xét Trong quá trình phân tích móng nông cũng như móng cọc, việc kiểm tra hai nguyên lý trên để xác định kích thước móng và

đánh øiá ẩn đỉnh công trình là viêc không thể tách rời.

An toan công trình trước khả năng phá hủy đất nền: vấn đề là xác định được ứng suất giới hạn phá hủy Đây là trạng thái giới hạn

khi nền móng đạt tới trạng thái cân bằng giới hạn Một hệ số an toàn

cần được xác định để đảm bảo rằng móng không hoạt động trong vùng biến dạng dẻo

| Độ lún đưới áp lực làm việc: khi đó cần lựa chọn áp lực thiết kế

g„ sao cho bất kỳ điểm nào trong khối đất nền không thể đạt tới

ngưỡng đẻo, nghĩa là đất nền hoạt động trong pha đàn hồi -

1.3.3 Trạng thái phá hủy đất nền dưới móng nông _

Các mặt phá hoại phát triển liên tục giữa các cạnh của móng và

mặt đất Khi áp lực trong đất nền đạt tới sức chịu tải tới hạn, trước

tiên đất xung quanh các cạnh của móng sẽ đạt tới trạng thái cân bằng

dẻo Vùng biến dạng dễo này sẽ lan rộng xuống phía dưới và ra ngoài

Cuối cùng, trạng thái cân bằng sẽ phát triển trong toàn bộ vùng đất

nằm trên các mặt phẳng phá hủy Mặc dù móng chỉ trượt về một phía nhưng đất ở hai bên móng sẽ phông lên và móng sẽ bị nghiêng Kiểu ø5á hoại này đặt trưng cho loại đất có tính nén lún thấp như cát chặt -

- ha ay dat ở trạng thái cứng

Mô hình một móng nông nằm trong một lớp đất nằm ngang và chịu một tải trọng thẳng đứng Gọi Q¿ là tải trọng giới hạn phá hủy đất nên, ở trạng thái phá hỏng này, nền đất có thể được phân biệt thành ba khu vực như hình 1.7

Hình 1.7 Sơ đô trạng thói phó hủy của móng

- Khu I: dạng hình nêm nằm trực tiếp dưới đáy móng Khu này

sẽ chuyển vị cùng với khối móng ở trạng thái phá hỏng;

- Khu II: nằm hai bên cạnh, sẽ bị trôi lên trên mặt đất khi móng

chịu tải trọng phá hỏng Hiện tượng chuyển vị và cắt đất xảy ˆ

ra mạnh mẽ, tạo ra sự phá húy tổng thể cả khu này;

1.4.2 Phương pháp trong quy phạm Pháp (DTU13-1)

CO SO LY THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 19

- Khu II: nằm phía dưới Sự biến động đất nền ở đây xảy ra rất

ít hoặc không xảy ra

Trong thực tế, đất nền không đồng nhất và tải trọng tác dụng hoàn toàn không chính tâm và thẳng đứng, nên hiện tượng phá hủy

thường xảy ra là móng nghiêng và trượt về một phía

1.4 TINH TOAN SUC CHIU TAI MONG NONG

1.41 Sức chịu tải móng nông theo cơ - đất lý thuyết

Theo các nhà cơ đất, ứng suất cho phép dưới đáy móng được xác định theo biểu thức

§

F, - hệ số an toàn (F, = 2 + 3)

i Công thức tính ứng suất cho phép dưới móng nông, chịu tải

thắng đứng chính tâm, được ghi trong qui phạm quốc gia Pháp

D - chiều sâu chôn móng (m)

Ta, 72 - dụng trọng đất tương ứng trên và dưới đáy móng (7m) N,N.,N, - yếu tố mang tải, lấy theo caquot & kerisel, tra theo -

p,H - hệ số hình dạng

1.4.3 Phuong phap do AASHTO kién nghi

Trong “Standard Specifications for Highway - Bridge, AASHTO -

1998”, Hiệp hội cầu và đường cao tốc Mỹ kiến nghị tính toán sức chịu

tải của móng nông theo biểu thức có dạng:

+s

‘gy by lạ -_ yếu tố độ nghiêng

Các ký hiệu khác như công thức (1.5) Yếu tố hình dạng của móng nông: tính theo công thức sau:

Luu ý: với móng dạng hình tròn, coi như Ö = L va với tải lệch

tam thay L, B bang L’, B’., Yếu tố độ nghiêng: trường hợp tải trọng tác dụng lên móng

nghiêng một góc so với phương thẳng đứng (hoặc móng đặt trên sườn

See dốc nghiêng, các yếu, tố độ nghiêng được tính theo công thức SAUL rrr —

@ - géc nghiêng của tải tác dụng so với phương đứng

| Trường hợp có lực đẩy ngang HH tác dụng lên móng sẽ tạo ra tổ

hợp tải trọng nghiêng một góc 0, với tg0 = H/V

22 - : ——— GHƯƠNG 1

Trường hợp tải trọng tác dụng lệch tâm so với móng thì kích

-_ thước tính toán của móng sẽ được thu nhỏ đến giá trị quy ước B, L

_ Theo DTU13.1 (quy phạm Pháp), kích thước móng chịu tải lệch tâm

được xác định:

B’, L’ - kich thước hiệu dung của móng với tải lệch tâm e (m)

B,L' - dùng để thay thế cho Ö8, L khi tính toán cho móng có tải

lệch tâm e

B,L_ - chiều rộng và chiều dai thực tế của móng 0n)

-e,er - độ lệch tâm của tải so với tâm móng (0m) thec kích thước

Trường hợp tải lệch tâm vượt ngoài phạm ví đầy móng (phân bố

ứng suất hình tam giác):

+ - chiều rộng hoạt động của khoảng ứng suất tiếp xúc

Nếu x > ÖB thì phân bố ứng suất hình thang;

Nếu x < Ö thì phân bố ứr:z suất hình tam giác

1.44 Sức chịu tải móng sông khi có lớp đất yếu nằm gần

đáy móng Trường hợp tổn tại một lớp đất yếu nằm dưới đáy móng thì tùy:

_ theo khoảng cách hạ từ đáy móng đến lớp đất yếu mà đánh giá mức độ ảnh hưởng của lớp đất yếu lên sức chịu tải của móng Theo nghiên cứu của Tcheng có thể xảy ra các trường hợp sau:

- Trường hợp 1: h; > 3.5b, b - chiều rộng của móng

Trường hợp này đất yếu hoàn toàn không ảnh hướng đến sức chịu

tải của nền móng Trong tính toán sử dụng thông số của lớp dat tét

thitr-24 | CHƯƠNG 1

Qi =¥1-D+ cutee) i

1-0.3 =

8 y¡ - dung trọng tự nhiên của lớp dat tét (T/m’*) e„ - lực đính không thoát nước của lớp đất yếu (T/m’)

Trường hợp này rất phức tạp Trong thực tế người ta có thể tính -

toán sức chịu tải cho một móng giả tưởng có bề rộng đáy móng là , đặt trên lớp đất yếu Khi đó ' được xác định như sau:

B=b+hi

Trong tính toán vừa xác định sức chịu tải của lớp đất tốt, vừa kiểm

tra sức chịu tải của lớp đất yếu qua móng giả tưởng có kích thước B và SỬ dụng thông số lớp đất yếu dưới Đây là phương pháp gần đúng trên cơ sở chấp nhận ứng suất phân bố theo chiều sâu thể hiện trên hình 1.9

Cần tính toán sao cho đạt ổn định chống lại việc xuyên thủng xuống lớp đất yếu 2, bằng cách sử dụng trực tiếp chiều rộng móng gid tưởng ' với ứng suất tác dụng là:

trong đó: B'= B +h;

CO SO LY THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG _ ` 25

q` - ứng suất tác dụng lén nén dat yéu (T/m?)

B - chiều rộng móng (n)

B' - chiều rộng móng giả tưởng (m)

D - chiều sâu chôn móng (n) h; - chiều dày lớp đất tốt dưới đáy móng (m)

Y¡_- dung trọng tự nhiên lớp đất tốt (T/m)

_ 1.4.5 Sức chịu tải móng nông khi có lớp đất tốt nằm gần đáy móng

| | Xét trường hợp thể hiện trên hình 1.10 Móng nêng được ngàm

trọng giới hạn của móng được tính

trong đó: y - dung trọng tự nhiên của lớp sét (7n)

D- chiều sâu chôn móng (m)

ˆ- _eœ> lực đính không thoát nữớe của lớp sét (m7 TY XU

e„- lực dính không thoát nước (ÈN!mˆ2, T/m?, kGiem”)

- 0„,€„ - góc ma sát và lực dính không thoát nước

Trường hợp dài hạn: mong chịu lực theo phương ngang trong

thời gian dài như móng tường chắn móng mố trụ cầu:

Ta biết rằng khi gia cường bằng gờ dưới đáy móng sẽ gia tăng

lực bị động theo phương ngang rÍ¿ sô an toàn ƒ, = ¡.ð khi không tính

đến lực bị động P, va F, = 2 kh: cs tinh dén luc bj dong P,

it-lén-so véi gia tri V thì nên dung móng có gờ như M

_ 6Ø SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 27

Hình 1.11 a) Mong néng thường; b) Móng nông có gờ

1.4.6 Sức chịu tải của móng đơn theo thí nghiệ:n xuyên tiêu

chuẩn (SPT)

Tính toán sức chịu tải của móng nông theo thí nghiệm SPT có thể áp dụng theo phương pháp cơ - đất lý thuyết khi thông số ọ, c lấy theo tương đương với N Ngoài ra có thể dùng công thức sau:

qo 2 Y-Yy 30

B - chiều rộng móng (r)

Áp dụng hệ số an toàn Ƒ, = 3 và chiều sâu chôn móng Ð, ta có

biểu thức ứng suất dưới đáy móng:

% “ 1gọ\ˆ” 3B)

Để xác định ứng suất cho phép đưới móng đơn ngàm trên đất rời

với giới hạn độ lún 2.54cmn, Megerhof kiến nghị công thức sau:

da = 12N(RN/m”)

» :

=8.N————

° \ 0,308B |

N - chi s6 SPT da hiéu chinh

da xc dinh theo hai cing thuc trén vdi diéu kién nước dưới đất nằm sâu cách đáy móng ít nhất 2 Trường hợp nước ngầm nắm gần đáy móng thì sức chịu tải lấy bằng một nửa

“Với móng băng đặt ở độ sâu D, ứng suất giới hạn dưới đáy móng -

được tính theo công thức sau:

Mũi côn cố định:

P¿ - áp lực hữu hiệu cột đất ở đáy móng khi thí nghiệm

9- Đối với đất rời: phương pháp Meyerhof

Công thức lý thuyết của ứng suất giới hạn dưới đáy móng có dạng

Meyerhof thay: # >1 để nghị viết lại công thức trên theo xu

hướng an toàn sau:

a

_ đảm bảo cho biến đạng không vượt: quá các giá trị giới hạn cho phép

CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG : 29

Io = SIBN, - ứng suất phá hỏng của móng đặt trên mặt đất

Tác giả cho rằng có thể chấp nhận các giá trị gần đúng sau

1.5 KIEM TRA BIEN DANG CUA NEN DAT

Mục đích của việc kiểm tra theo điều kiện biến dạng là nhằm

để sử dụng công trình một cách bình thường

Việc tính toán lún của nên được dựa trên cơ sở bài toán đàn hồi,

nên P Š F là điều kiện cần cho tính toán này Độ lún của nền đất

gồm: độ lún đàn hồi, độ lún thứ cấp, độ lún cố kết Trong điều kiện

đất nền bình thường độ lún cố kết là chủ yếu; đối với đá, cát độ lún

đàn hồi là chủ yếu Đối với nền đất yếu cần xét đến độ lún thứ cấp

1.5.1 Lún của nền đất theo kết quả lý thuyết đàn hồi

Xem đất nên là một bán không gian đàn hồi (đồng chất và đẳng

hướng) trường hợp đế móng hình vuông hoặc tròn, tái trọng phân bố

đều thì độ lún tính theo công thức:

E

trong dé: p - 4p luc gay lan (T/m’)

_B - chiều rộng móng (m)

E, - môđun biến dạng và hệ số Poison của đất

œ - hệ số phụ thuộc kích thước, hình dạng đáy móng và

loại móng

(Wo - tinh lun tại tâm móng mềm; ø„ - tính lún trung bình của móng mềm

(constant - độ lún của móng cứng; oc - tính lún tại góc móng mềm

1.5.2 Tinh hin của nền đất theo phương pháp cộng lún các lớp

Phương pháp tính lún theo kết quả của lý thuyết đàn hồi thường

không phù hợp nhiều với thực tế Nền đất thường không đồng nhất

mà phân thành những lớp có tính chất cơ lý rất khác nhau Đất có

tính chất gần với giả thiết là nửa không gian biến dạng dan hồi rất ít,

những loại đất này thường là đất cát chặt, sét cứng Kết quả tính lún chịu ảnh hưởng rất lớn của môđun biến dạng E và hệ số u, nhưng việc

khảo sát chỉ tiết nên đất rất khó khăn Trong công thức tính lún của -

phương pháp vẫn chưa xét đến những yếu tố khác như: trọng lượng bản thân đất

Để khắc phục, người ta đưa ra cách tính lún bằng cách tính lún

cho từng lớp đất rồi cộng lại với nhau Để tính lún cho mỗi lớp, ta xét

i

c0 SỬ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ THIET KE MONG NONG 31

ứng suất gây lún tại điểm giữa lớp đó theo độ sâu Ứng suất này bao

gầm ứng suất bản thân cột đất và ứng suất do tải trọng ngoài tác

Có thể tăng độ chính xác của phương pháp bằng cách chia nhỏ

lớp đất ra để tính Độ sâu tính lún kết thúc khi ứng suất do tải trọng

ngoài tác dụng lên điểm đó rất nhỏ so với ứng suất bản thân của đất,

Thông thường người ta thường chọn ø,/ø, là 2 hoặc 5, tùy theo mức độ

quan trọng của công trình và đặc điểm nén lún của nền đất

Để tính lún cho từng lớp khi biết p, có nhiều cách tính như sau:

1- Dua vao dé thi e = f(p)

Thí nghiệm nén một trục trong phòng hay còn gọi là thí nghiệm

nén một trục không nở hông Mẫu đất được cố định trong dao vòng rồi

chất tải từng cấp tải Ở mỗi cấp tải, chờ cho đất lún ổn định, ta đọc

biến dạng thẳng đứng của đất Dựa vào biến dạng và tải trọng tác

dụng, ta vẽ được đồ thị quan hệ giữa hệ số rỗng và áp lực Ta có ứng

suất gây lún tại một điểm p, nội suy từ đô thị được e; Ta tính được độ

lún của lớp đất đó bằng công thức:

sg.1~$®3p

32 CHUONG 1

e¡- hệ số rỗng của đất khi chỉ có ứng suất bản thân (G,) tác dụng

e; - hệ số rỗng của đất khi đặt tải trọng công trình (p = G,; + oz)

h - bễ dày của lép dang tinh lun

Hinh 1.13 Quan hé e-p

3- Dựa uào đồ thị e = f(logp)

_Ta tiến hành thí nghiệm cũng tương tự như trên, nhưng vẽ đồ

| thi quan hệ giữa hệ số rỗng e va -log(p)

Tương tự như trên, ta tính được độ lún của lớp đất bằng công thức:

CO SO LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KE MONG NONG 33 _Cho đất cố kết trước nhẹ (p, + Ap >p,)_

§ = Gch jog l+e, Pe , Cet qog| Øa ĐÁP | P, 1+e DĐ : (1.47)

trong đó: C - chỉ số nén

C, - chỉ số nở

P„¡ - ứng suất hữu hiệu trung bình ban đầu của lớp thứ

i (dng sudt ban than p,; = o~= p;)

_ 4p¡ = ơi - gia tăng ứng suất thẳng đứng của lớp thứ ¿ (ứng

suất gây lún)

p - áp lực tiền cố kết _

ec - hệ số rỗng ứng với thời điểm trước khi xây dung

công trình, tức ứng với ứng suất bản thân p,;

Có rất nhiéu thi nghiém xdc dinh médun bién dang (EZ) cia đất

tại hiện trường, hoặc có thể suy ra môđun từ các thí nghiệm trong phòng Vì vậy, áp dụng tính lún từ đại lượng này cũng được dùng khá

phổ biến và cho kết quả khá gần với thực tế Trong phương pháp này,

- độ lún của nên đất được tính bằng công thức:

34 CHUONG 1

2ụ? \ 1-p

1.5.3 Tính lún của lớp đất theo phương pháp lớp tương đương

Nội dung của phương pháp này là thay việc tính độ lún S của nền đất dưới tải trọng phân bố đều cục bộ theo lý thuyết đàn hồi bằng

- việc tinh dé lin Sp cua mat lớp đất tương đương có chiều dày b; dưới

tác dụng của lải trọng cùng cường độ nhưng phân bế đều kín Trong

dé h, tinh theo công thức:

trong đó: ø - hệ số nén lún của đất tại điểm giữa lớp đang xét _

ơ¿- hệ số nén lún tương đối của đất tại điểm giữa lớp đang xét e,- hệ số rỗng ban đầu

2.7 | 0.869 | 0.916 | 0.966 ; 1.052 | 1.209 | 1546 | 17 +¬+459 | 1537 | 1621 | 1.765 | 2.029 | 2.594 2.8 | 0.881 | 0.928 | 0.979 | 1.066 | 1.225 | 1.566 tế 1.477 | 1.556 | 1.624 | 1.787 | 2.055 | 2.626 2.9 | 0.892 | 0.940 | 0.991 | 1.079 | 1.241 | 1.586 | 19 | 1.495 | 1.575 | 1.661 | 1.608 | 2079 | 2657 3.0 | 0.913 | 0.951 | 1.003 | 1.092 | 1.256 | 1.605 | 20 | 1.511 | 1.592 | 1.679 | 1.828 | 2.102 | 2.687 3.2 | 0.923 | 0.972 | 1.026 | 1.117 | 1.281 | 1.641 | 25 | 1.583 | 1.668 | 1.759 | 1.915 | 2.209 | 2.814 3.4 | 0.942 | 0.993 | 1.047 | 1.145 | 1.311 | 1.675 | 30 | 1.642 | 1.730 | 1.820 | 1.986 | 2.261-| 2.912 3.6 | 0.961 | 1.012 | 1.067 | 1.162 | 1.336 | 1.708 | 35 | 1.692 | 1.782 | 1.880 | 2.047 | 2.353.) 3.007

38 0.978 | 1.030 | 1.086 | 1.183 | 1360 | 1.738 | 40 | 1735 | 1827 | 1927 | 2099 | 2413 | 3.084 4.0 | 0.994 | 1.047 | 1.105 | 1.203 | 1.383 | 1.767 | 50 ! 1807 | 1903 | 2007 | 2186 | 2513 | 3.212 4.2 1.009 1.064 | 1.122 | 1.222 | 1.404 | 1795 | 60 | 1.865 | 1.965 | 2.072 | 2.257 | 2.594 | 3.316

„ 4.4 | 1025 | 1.079 | 1.139 | 1/239 | 1.425 | 1.821] 70 | 1.915 | 2.017 | 2.128 | 2.317 | 2.664 | 3.404 4.6 | 1.039 | 1.094 | 1.154 | 1.257 | 1.445 | 1.847 | 80 | 1.958 | 2.063 | 2176 | 2.369 | 2723 | 3.481 | [4.8 | 1.052 | 1.109 | 1.169 | 1.273.| 1.464 | 1.874 | 100 | 2.030 | 2.139 | 2.256 | 2.156 | 2.824 | 3.600 |

Hé sé k phụ thuộc kích thước đáy móng và phụ thuộc độ sâu

tương đối z/b (z - độ sâu của lớp đàn hồi hữu hạn, ö - bể rộng đáy mong) Tri sé hé sé k cho trong bảng 1.4 Xét đến sự tập trung ứng suất ở đáy lớp đàn hồi hữu hạn thì có thể phải hiệu chỉnh công thức

(1.52) bằng cách nhân với hệ số ÄM (bang 1.5)

" Nội dung phương pháp cộng biểu đồ ứng suất: do ảnh hưởng của |

~~ ede’ méng xung quanh làm cho ứng suất gây lún trong nên đất dưới ' móng đang xét tăng lên và do đó, độ lún cũng tăng lên Sau khi đã vẽ

được biểu đồ ứng suất gây lún tổng cộng do các móng xung quanh gây,

ra thì có thể vận dụng phương pháp cộng lún từng lớp để tính độ lún

ổn định của móng đang xét

Phương pháp tính lún có xét đến ảnh hưởng của các móng xung

quanh bằng cách cộng biểu đồ ứng suất có ưu điểm là dùng được trong

mọi trường hợp tải trọng khác nhau và diện chịu tải bất kỳ

Theo quy phạm QPXD 45-70, nếu điều kiện sau đây được thỏa mãn thì cần thiết phải tính toán độ lún ảnh hưởng của các móng xung quanh

E,- mé dun biến dang trung bình của đất trong phạm vì

chiều dày vùng chịu nén L„- khoảng cách thực tế giữa các trục móng L„- khoảng cách được xác định theo các biểu đồ

|

C0 SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ THIET KE MONG NONG: 89

Một phương pháp đơn giản có thể giúp các nhà kỹ thuật xác, định nhanh chóng độ lún của móng đơn, nhất là phục vụ cho công tác - kiểm tra nhanh tại chỗ khi cần thiết

Quan sát sự phân bố ứng suất dưới đáy móng ơ, tại tâm có dạng hình tam giác Người ta định được rằng ngay dưới đáy móng øØ; bằng

áp lưc phu tải (ơ) sử dung nguyên lý gần đúng này ta có thé cho rang

40 CHUONG 1

_ ở độ sâu bằng 1.5x1/0.9 = 1.67 của đất là trong phạm vi ứng suất tác

dụng khi đó giá của ơ; = 0.5g, từ đó ta có thể xác định độ lún:

Ea - modun biến dạng của đất

` Lưu ý: phương pháp trên chỉ áp dụng cho đất nên đồng nhất

trong phạm vi chiều dày dưới đáy móng 1.5B

1.5.7 Tính lún của nền đất theo thời gian

Các loại đất dính, đất sét, đất hạt mịn bão hòa nước thì biến

dạng lún của đất không xảy ra tức thời mà kéo dài từ từ theo thời

gian Những loại đất như vậy thì sau khi sử dụng công trình (mặc dù

tải không tăng) một thời gian thì nền đất mới xuất hiện biến đạng

-› e=dngây theo thời gian cho các loại đất này hư hỏng công-trình:-Đo-vậy-ta-phải dự đoán, tính toán độ lún ! SỐ

# Để tính toán độ lún theo thời gian, chúng ta có thể áp dụng các ¡

kết quả nghiên cứu của Terzaghi

Độ cố kết được xác định:

5»

trong đó: 6; - độ lún của nên đất ở thời điểm £

S.„- độ lún ổn định hay độ lún sau khi cố kết thấm kết thúc

Ở đây ta xét bài toán cố kết thấm một chiều, có hai vấn để chính:

Biết được độ cố kết U, = xc dinh dé lun S, = U, S

Xác định mức độ cố kết tại một thời điểm ¢ bat ky Us = S,/Sa 1- Truéng hgp nén déng nhat

Phương trình vi phân cố kết thấm của đất sét no nước trong điều kiện bài toán m.ột chiều

CO SO LY THUYET TINH TOAN VA THIET KE MONG NONG 41

%„- trọng lượng riêng của nước

a - hệ số nén lún ø,- hệ số nén lún tương đối

Xét trường hợp đơn giản, nền đất thoát nước một chiều chịu lực

- Phân tích quá trình cố kết xảy ra trong lớp đất

+ Ở thời gian đầu, ngay sau khi gia tải, toàn bệ tải đều do nước trong lỗ rỗng tiếp thu Áp lực nước lỗ rỗng = cường

độ p của tải ngoài

42 CHUONG 1

+ Tại một thời điểm t, tai mat dat la nơi nước thoát ra ngoài, u

giảm đến 0 Tại mặt tiếp xúc với tầng không thấm thì oe = 0 t

+ Khi £ = ©, moi diém trong nén dat déu cé u = 0 và toàn bộ

hat dat chiu tai p

- Giải phương trình vi phân cố kết thấm kết hợp các "điều kiện

biên ban đầu ta được

|

CO SO LY THUYẾT TÍNH TOÁN VA THIET KE MONG NONG 43

O<t<0 >0<U,<1

"Biểu thức trên cho ta độ cố kết tại thời điểm ¿ của nên đất cố kết

thấm một chiều, đơn giản nhất được gọi là sơ đề 0 ) Người ta lập thành

bảng tra san U, - T1, để tiện tính toán

Chú ý: Nếu nền đất thoát nước hai biên, thì chiều dày thoát

Ứng suất gây lún không đổi theo chiều sầu - ‘trang hgp nén dat

_ chịu tai phân bố đều kháp ˆ

Ngoài ra còn có các trường hợp khác, tổng hợp lại ta có các

44 CHUONG 1

b) So dé 1

(1.64)

Ứng suất gây lún có dạng tam giác tăng tuyến tính theo chiều

sâu - trường hợp ứng suất do trọng lượng bản thân đất nên gây ra

c) So dé °

= f(T v2) Ứng suất Bây lún có dạng tam giác giảm tuyến tính theo chiều sâu - trường hợp gần đúng của bài toán tải phân bố hữu hạn, ứng suất gây lún do có dạng đường cong được chuyển thành đường thẳng