BÀI GIẢNG NỀN MÓNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

+ Tiếp nhận tải trọng từ KC bên trên và truyền tải trọng vào nền đất.Khả ă tiế hậ tải t ủ á ật liệ CT >> - Khả năng tiếp nhận tải trọng của các vật liệu CT >> khả năng của đất nền ⇒ móng

BỘ MÔN CƠ HỌC ĐẤT – NỀN MÓNG

BÀI GIẢNG NỀN MÓNG

CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN

§1 Khái iệ h

§1 Khái niệm chung

Kết cấu bên trên

Móng

Nền

+ Tiếp nhận tải trọng từ KC bên trên và truyền tải trọng vào nền đất.

Khả ă tiế hậ tải t ủ á ật liệ CT >>

- Khả năng tiếp nhận tải trọng của các vật liệu CT >> khả năng của đất nền ⇒ móng có kích thước mở rộng hơn so với CT bên trên (để giảm tải lên nền)

hơn so với CT bên trên (để giảm tải lên nền).

II.Nền (tiếp)

* Nền: Nền: là phần đất dưới đáy móng trực tiếp tiếp nhận là phần đất dưới đáy móng, trực tiếp tiếp nhận tải trọng CT truyền xuống thông qua móng.

Khi thiết kế cần phải chọn sao cho nền phải là “đất

- Khi thiết kế cần phải chọn sao cho nền phải là “đất tốt”

III Phân loại móng

1 Móng nông và móng sâu.

a Móng nông

- Thi công trực tiếp từ đáy móng trong hố đào sẵn

- Thi công trực tiếp từ đáy móng trong hố đào sẵn.

- Đặc điểm của móng nông:

Móng đơn

Móng băng

Móng bè

b Móng sâu

- Thi công: không đào hố móng hoặc chỉ đào 1 phần rồi Thi công: không đào hố móng hoặc chỉ đào 1 phần rồi bằng 1 phương pháp nào đó đưa móng xuống chiều sâu thiết kế.

- Đặc điểm của móng sâu:

Móng cọc

Đài cọc Mặt đỉnh đài

h

Đài cọc Mặt đỉnh đài

III Phân loại móng (tiếp)

2 Phân loại theo tiêu chí khác

* Theo vật liệu: ậ ệ gạch, đá, bêtông, BTCT, thép… gạ , , g, C , p

* Theo biện pháp thi công: thi công toàn khối, lắp ghép.

* Theo đặc tính chịu tải: Theo đặc tính chịu tải: tải trọng tĩnh, tải trọng động… tải trọng tĩnh, tải trọng động…

* Theo hình dạng : móng đơn, móng băng, móng bè, móng hộp… ó g ộp…

* Theo độ cứng: móng cứng, móng mềm.

IV Các bộ phận cơ bản của móng

b

IV Các bộ phận cơ bản của móng (tiếp)

* Độ sâu đặt móng (chiều sâu chôn móng): độ sâu kể từ

* Độ sâu đặt móng (chiều sâu chôn móng): độ sâu kể từ mặt đất tới mặt đáy móng.

h: tính toán đảm bảo điều kiện cường độ vật liệu móng.

* Đáy móng nông: Đáy móng nông:

- Kích thước đáy móng xác định thỏa mãn điều kiện cường độ và ổn định; thỏa mãn điều kiện biến dạng.

cường độ và ổn định; thỏa mãn điều kiện biến dạng.

IV Các bộ phận cơ bản của móng (tiếp)

cấu bên trên).

* Gờ móng: khoảng cách từ mép bậc móng trên cùng đến mép đáy CT.

* Bêtông lót móng: lớp đệm dưới đáy móng bằng bêtông

có cường độ thấp.

có cườ g độ p

* Bậc móng: cấu tạo để tiết kiệm vật liệu khi thiết kế

V Khái niệm tính toán thiết kế nền móng

* Theo quan điểm tính toán thiết kế kết cấu công trình

- Phương pháp tính toán kết cấu rời rạc.

* Theo quan điểm hệ số an toàn:

- Hệ số an toàn tổng thể (hệ số an toàn duy nhất)

- Hệ số an toàn riêng phần (phương pháp TTGH)

V.1 Nội dung tính toán nền móng

a Tính toán theo điều kiện cường độ, ổn định

* Tính toán theo TTGH I phải thỏa mãn điều kiện sau:

Fs

(I.1)

Fs

- N: tải trọng thiết kế hoặc tác động khác từ CT lên đất;

- N: tải trọng thiết kế hoặc tác động khác từ CT lên đất; Φ:

a Tính toán theo điều kiện cường độ và ổn định (tiếp)

p tb : tải trọng tiếp xúc trung bình ở đáy móng;

p max : tải trọng tiếp xúc lớn nhất ở đáy móng;

p gh : sức chịu tải giới hạn của nền;

R đ ([p]): sức chịu tải tính toán của nền.

] [ tr

M gi : tổng mômen giữ; M tr : tổng mômen gây lật;

* Đối với móng: vật liệu móng phải thỏa mãn điều kiện cường độ:

b Tính toán theo điều kiện biến dạng

* Tính toán theo điều kiện biến dạng:

S ≤ S gh gh ; ΔS ≤ ΔS gh gh Với CT đặc thù (CT có độ cao lớn: trụ cầu, tháp nước, tháp vô tuyến, ống khói, cầu tầu…) còn cần điều kiện:

θ ≤ [θ]; u ≤ [u]; C o ≤ [C o ];

- S, ΔS, θ, u: lần lượt là độ lún cuối cùng (độ lún ổn

định) của nền, độ lún lệch giữa các cấu kiện, góc nghiêng

và chuyển vị ngang của móng;

- S gh (hay [S]); ΔS gh (hay [ ΔS]), [θ], [u]: độ lún giới hạn (độ lún cho phép); độ lún lệch cho phép; góc nghiêng cho phép và chuyển vị ngang cho phép của móng

cho phép và chuyển vị ngang cho phép của móng.

§3 Phân tích lựa chọn phương án móng

I Các sơ đồ cấu trúc địa tầng cơ bản

Đất tốt Đất yếu

tèt tèt

yÕu

tèt tèt

yÕu

II Phân tích lựa chọn phương án móng

ế

Việc lựa chọn phương án móng liên quan đến việc chọn

độ sâu đặt móng.

* Lựa chọn độ sâu đặt móng phụ thuộc vào các yếu tố:

- Điều kiện ĐCCT và ĐCTV khu vực XD;

ố

- Trị số (độ lớn) và đặc tính của tải trọng;

- Các điều kiện và khả năng thi công móng;

ể

- Tình hình và đặc điểm của móng các CT lân cận.

* Nguyên tắc lựa chọn độ sâu đặt móng:

- Móng phải được đặt vào lớp đất tốt.

- Móng càng nông càng thuận lợi cho thi công.

II Lựa chọn P.A móng theo điều kiện địa chất

a Địa tầng cơ bản dạng a: nền gồm toàn lớp đất tốt.

→ Độ sâu đặt móng = f(mức độ tải trọng).

* CT tải trọng nhỏ và trung bình: P.A móng nông.

* CT tải trọng lớn: P.A móng cọc Độ sâu mũi cọc được

lựa chọn theo sức chịu tải của cọc và nhóm cọc.

b Địa tầng cơ bản dạng b: đất tốt nằm dưới một hoặc nhiều lớp đất yếu có chiều dày hữu hạn

nhiều lớp đất yếu có chiều dày hữu hạn.

* CT tải trọng nhỏ và trung bình : P.A móng nông.

Độ â đặ ó f( ứ độ ải hiề dà h

→ Độ sâu đặt móng = f(mức độ tải trọng, chiều dày h y …

- Lớp đất yếu không dày lắm: loại bỏ lớp đất yếu, đặt

b Địa tầng cơ bản dạng b: đất tốt nằm dưới một hoặc nhiều lớp đất yếu có chiều dày hữu hạn p y y ạ

- Lớp đất yếu khá dày : xử lý nền trước khi đặt móng

+ Th ột hầ h ặ t à bộ lớ đất ế bằ ật liệ

+ Thay một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bằng vật liệu tốt hơn: “Đệm cát”

+ Xử lý “cọc cát” “cọc đất imăng” trên toàn bộ

+ Xử lý “cọc cát”, “cọc đất – ximăng” … trên toàn bộ hoặc một phần chiều dày lớp đất yếu.

* CT tải trọng lớn: P A móng cọc

* CT tải trọng lớn: P.A móng cọc.

- Độ sâu mũi cọc phải được nằm trong lớp đất tốt 1 khoảng ≥ 3D (D : cạnh của cọc vuông hoặc đường kính khoảng ≥ 3D c (D c : cạnh của cọc vuông hoặc đường kính của cọc tròn).

b Địa tầng cơ bản dạng b (tiếp)

- Lớp đất yếu dày : xử lý nền trước khi đặt móng

+ Thay một phần đất yếu bằng vật liệu tốt hơn: “Đệm cát”

+ Xử lý “cọc cát”, “cọc đất – ximăng” … trên toàn bộ

của cọc tròn).

c Địa tầng cơ bản dạng c: dạng xen kẹp: đất yếu nằm giữa các lớp đất tốt

→ Độ sâu đặt móng = f(chiều dày các lớp đất, tải

trọng )

trọng…).

* CT tải trọng nhỏ và trung bình : P.A móng nông.

Lớp đất tốt bên trên h “đủ dày” → phân tích tương tự

- Lớp đất tốt bên trên h 1 đủ dày → phân tích tương tự

như địa tầng dạng a: đặt trực tiếp móng lên lớp này.

- Lớp đất tốt bên trên h không “đủ dày” → phân tích

- Lớp đất tốt bên trên h 1 không đủ dày → phân tích

tương tự như địa tầng dạng b.

+ Xử lý KC bên trên: dùng KC vật liệu nhẹ…

+ Xử lý nền: xử lý đất yếu bên dưới nhưng cố gắng tránh làm tổn hại đến lớp đất tốt bên trên.

tránh làm tổn hại đến lớp đất tốt bên trên.

+ Kết hợp cả 2 giải pháp trên.

c Địa tầng cơ bản dạng c (tiếp)

- Lớp đất tốt bên trên h 1 không “đủ dày” → phân tích

tương tự như địa tầng dạng b: mũi cọc hạ vào lớp đất tốt bên dưới 1 khoảng ≥ 3D

tốt bên dưới 1 khoảng ≥ 3D c.

§4 Tải trọng trong tính toán thiết kế nền móng

I Phâ l i tải t

I Phân loại tải trọng

I.1 Phân loại tải trọng theo thời gian tác dụng

Theo thời gian tác dụng chia làm 2 loại: tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời.

a Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải – tải trọng nhóm A):

tải trọng tác dụng không thay đổi trong quá trình thi

ô à ử d CT (tồ t i ù ới CT)

công và sử dụng CT (tồn tại cùng với CT).

* Tải trọng tạm thời: tải trọng tồn tại trong một thời gian nào đó khi thi công khi sử dụng CT

gian nào đó khi thi công, khi sử dụng CT.

- Tải trọng tạm thời có thể thay đổi về điểm đặt, giá trị, phương chiều

phương chiều.

b Tải trọng tạm thời (tải trọng không thường xuyên – hoạt tải):

+ Tải trọng tạm thời dài hạn (tải trọng nhóm B 1 ): gắn bó với CT nhằm phục vụ chức năng chính mà CT đảm nhiệm.

+ Tải trọng tạm thời ngắn hạn (tải trọng nhóm B 2 ): chỉ

xuất hiện trong những khoảng thời gian nào đó (có thể

dự đoán được).

+ Tải trọng cực ngắn (tải trọng đặc biệt – tải trọng nhóm D): xuất hiện một cách ngẫu nhiên liên quan đến các sự

cố bất khả kháng ở một thời điểm nào đó trong quá trình tồn tại của CT.

I.2 Phân loại theo giá trị của tải trọng

a Giá trị danh nghĩa hay giá trị tiêu chuẩn của tải trọng (tải trọng tiêu chuẩn N tc ): là giá trị của từng loại tải

- Để xét đến sự sai khác người ta đưa vào hệ số an toàn ự g ệ

về tải trọng (hệ số vượt tải – hệ số độ tin cậy):

Giá trị tính toán = Giá trị tiêu chuẩn ị ị * hệ số tin cậy của ệ ậy tải trọng.

II Tổ hợp tải trọng (THTT)

Tổ hợp tải trọng là tập hợp các tải trọng có thể cùng tồn

Tổ hợp tải trọng là tập hợp các tải trọng có thể cùng tồn tại, cùng đồng thời gây ảnh hưởng đến CT.

II 1 Tổ hợp tải trọng cơ bản THCB (tổ hợp tải trọng

II.1 Tổ hợp tải trọng cơ bản – THCB (tổ hợp tải trọng gắn chặt với CT)

* Tổ hợp cơ bản Tổ hợp cơ bản = Các tải trọng loại A + Các tải trọng = Các tải trọng loại A + Các tải trọng loại B 1 + một số tải trọng loại B 2

Khả năng xuất hiện đồng thời các tải trọng loại B 2 sẽ có

Khả năng xuất hiện đồng thời các tải trọng loại B 2 sẽ có các THCB khác nhau Khả năng cùng đồng thời tồn tại của các tải trọng được xét đến bằng hệ số tổ hợp (hệ số đồng thời)

II.1 Tổ hợp cơ bản (tiếp)

- THCB có 1 tải trọng tạm thời THCB có 1 tải trọng tạm thời

THCB = Các tải trọng A + 1B

- THCB có 2 tải trọng tạm thời trở lên thì giá trị tính toán của tải trọng tạm thời phải được nhân với hệ số tổ hợp: ợp

+ Khi không phân tích được ảnh hưởng của từng tải trọng tạm thời:

THCB = Các A + Các B*0,9;

+ Khi có thể phân tích ảnh hưởng riêng biệt của từng tải p g g ệ g trọng tạm thời ngắn hạn thì tải trọng tạm thời có ảnh hưởng lớn nhất không giảm; tải trọng ảnh hưởng thứ

36

hai nhân 0,8; các tải trọng còn lại nhân 0,6:

THCB = Các A + 1B + 1B*0,8 + Các B khác*0,6.

II.2 Tổ hợp đặc biệt (THĐB)

* THĐB THĐB gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, một vài tải trọng tạm thời ngắn hạn và các tải trọng tạm thời đặc biệt (tải trọng cực ngắn)

- TTĐB với tải trọng do nổ hoặc do va chạm cho phép không xét đến các tải trọng loại B 2

- THĐB do tác động của động đất không tính đến tải trọng gió;

- THĐB có một tải trọng tạm thời = Các A + 1B + 1D

- THĐB có 2 tải trọng tạm thời trở lên, giá trị tải trọng

ấ đặc biệt lấy không giảm; giá trị tính toán của tải trọng tạm thời được nhân với hệ số tổ hợp như sau: tải trọng

§5 Nguyên tắc chung khi thiết kế nền móng CT

* Phương án thiết kế phải khả thi

* Phương án thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

- Về kỹ thuật PA móng phải đảm bảo bền, an toàn và sử dụng bình thường.

* Phương án thiết kế phải đảm bảo hiệu quả kinh tế

- Kinh phí XD CT phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn iải há ó h lý th ê ầ kỹ th ật đề

giải pháp móng hợp lý theo yêu cầu kỹ thuật đề ra.

- Mục tiêu của việc thiết kế phải là một giải pháp thỏa

hiệp giữa yêu cầu kỹ thuật và hạn mực kinh phi cho phép.

§6 Các tài liệu cần thiết cho thiết kế nền móng

ề

1 Tài liệu về công trình

* Các tài về CT dự kiến XD phải bao gồm:

- Bản đồ địa hình khu vực XD và lân cận;

- Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu CT và các yêu cầu

ầ

riêng biệt và khai thác và sử dụng CT, các yêu cầu làm phát sinh các dạng tải trọng đặc biệt Trong số đó, các tài liệ khô thể thiế

tài liệu không thể thiếu:

+ MB đáy CT: Hình dáng, kích thước đáy CT;

Đặc điểm của CT (tầng hầm, tầng 1, công sự…);

2 Tài liệu về ĐCCT

* Tài liệu về ĐCCT bao gồm: Tài liệu về ĐCCT bao gồm:

- Bản đồ địa hình, địa mạo nơi XD CT;

- MB bố trí các điểm thăm dò – vị trí khảo sát (nên được định vị theo MB bố trí các hạng mục CT);

- Kết quả khảo sát: Kết quả khảo sát:

+ Phương pháp tiến hành khảo sát,

+ Các tài liệu về cột khoan địa chất và các mặt cắt địa chất: ghi rõ cao trình các lớp đất, mô tả sơ bộ các lớp đất, khoảng cách các hố khoan, vị trí lấy mẫu đất thí , g , ị y nghiệm, mực nước ngầm xuất hiện và ổn định;

+ Kết quả và những đánh giá sơ bộ ban đầu phẩm chất

40

của đất; giá trị các chỉ tiêu cơ – lý quan trọng liên quan trực tiếp đến tính toán thiết kế nền móng…

3 Tài liệu về ĐCTV

* Thông tin về nước mặt, nước ngầm trong đất: Thông tin về nước mặt, nước ngầm trong đất:

- Cao trình mực nước và sự thay đổi mực nước theo mùa: mực nước thường xuyên (mực nước trung bình); ự g y ( ự g ); mực nước cao nhất; mực nước thấp nhất.

- Tính chất ăn mòn vật liệu XD của nước, các tính chất ậ ệ ,

lý – hóa của nước ngầm, độ pH, tính xâm thực…

4 Tài liệu về CT lân cận ệ ậ

- Tầm cỡ CT, mức tải trọng, phạm vi ảnh hưởng đến nền đất CT mới;

- Tuổi thọ CT, tình trạng kết cấu hiện thời, kết cấu móng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

MÓNG NÔNG

§1 Khái niệm chung

I Phân loại móng nông

I.1 Phân loại móng theo độ cứng

Dựa vào độ cứng của móng chia thành: móng cứng và móng mềm.

- Nếu độ cứng của móng đủ lớn, biến dạng móng rất nhỏ

có thể bỏ qua q → Móng cứng g g

Móng cứng: + móng đơn dưới cột;

+ móng băng dưới tường móng băng dưới tường.

Vật liệu: gạch, đá, bêtông, BTCT…

I.1 Phân loại móng theo độ cứng (tiếp)

I.2 Phân loại theo cấu tạo

- Móng đơn: XD riêng cho từng cấu kiện;

- Móng băng: XD cho nhiều cấu kiện trên một hướng nào đó;

Móng đơn

Móng băng

I.3 Phân loại theo vật liệu

I 4 Phân loại theo biện pháp thi công

- Móng lắp ghép: chế tạo thành một khối hoặc nhiều bộ phận rồi ghép lại

phận rồi ghép lại.

- Móng toàn khối đổ tại chỗ: do thi công tại chỗ nên có thể làm móng với hình dạng bất kỳ.

thể làm móng với hình dạng bất kỳ.

II Tải trọng tiếp xúc dưới đáy móng

II 1 Tải trọng tiếp xúc dưới đáy móng cứng

* Giả thiết: tải trọng tiếp xúc phân bố bậc nhất.

Tải trọng tiếp xúc tại một điểm bất kỳ xác định theo

x

M y

M

N y

x

J

y J

F

y x

p

y x

) ,

(

N, M{M , { x x , M , y y }: } là tải trọng CT ở mức đáy móng ọ g y g

II.2 Tải trọng tiếp xúc dưới đáy móng mềm

* Móng mềm có độ cứng nhỏ Móng mềm có độ cứng nhỏ → móng bị biến dạng lớn → móng bị biến dạng lớn khi chịu tải → quy luật phân bố tải trọng là phi tuyến.

§2 Cấu tạo của móng nông

cường độ và ổn định; thỏa mãn điều kiện biến dạng.

* Chiều cao móng h: tính toán thỏa mãn điều kiện

cường độ vật liệu móng.

II Cấu tạo móng đơn

* Giằng móng: là dầm liên kết các móng đơn với nhau theo một hoặc hai phương.

* Đáy móng: hình vuông, chữ nhật hoặc hình tròn…

- Kích thước cơ bản của móng:

Cấu tạo móng đơn

Cấu tạo móng đơn

Thép chờ cột p ộ Cao trình chờ cột

Thép chịu lực

b

b b c t

l

III Cấu tạo móng băng

* Móng băng có chiều dài l >> chiều rộng b Khi tính coi

α = ∞.

- Bản thân móng băng đã là dầm móng → tính móng băng BTCT như dầm đặt trên nền đàn hồi.

a: móng đơn dưới cột

b: móng băng g g

dọc

c: móng băng giao nhau

d: móng bè có

d: móng bè có sườn ngang

IV Cấu tạo móng bè

* Cấu tạo: dạng bản phẳng (như một sàn lật ngược, tựa lên nền đất):

Móng bè

Móng bèẳ

Dạng sàn phẳng

Dạng sàn sườn

Dạng sàn nấm

D hộ Dạng hộp

§3 Tính toán thiết kế móng nông cứng

I Khái niệm chung

* Số liệu ban đầu:

- CT: Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu của CT:

+ MB đáy CT;

+ Tải trọng từ CT đến cốt ±0.00 (mặt đất): {N o , M o , Q o } ; + Mức an toàn cần thiết Fs Độ lún giới hạn (độ lún cho ộ g ạ ( ộ phép) S gh ([S] )

- Tài liệu ĐCCT và ĐCTV.

- Các tài liệu khác liên quan: kết cấu và móng CT lân cận…

* Nội dung tính toán thiết kế móng nông cứng

- Xác định độ sâu đặt móng h m = f(địa chất, tải trọng…)

- Xác định kích thước đáy móng (móng đơn: l*b; móng băng: b).

- Bản vẽ thiết kế: thể hiện các thông số đã tính toán.

II Lựa chọn sơ bộ kích thước đáy móng

II 1 Yêu cầu chung

- Khi tính toán theo điều kiện cường độ và ổn định: dùng các trị số tải trọng tiêu chuẩn

p

dùng các trị số tải trọng tiêu chuẩn.

- Kích thước móng sơ bộ chọn sao cho:

R đ ([p]): sức chịu tải tính toán của nền;

p gh (p u ): sức chịu tải giới hạn của nền;

Fs: hệ số an toàn.