Nền và móng TS. Nguyễn Đình Tiến

Nền đất, đá Tải công trình → móng → ứng suất phát sinh → nền biến dạng lún, trượt → ảnh hưởng trở lại công trình Móng: Bộ phận kết cấu dưới chân cột khung hay tường, tiếp nhận tải trọng

ch−¬ng më ®Çu I- Vai trß, nhiÖm vô cña nÒn mãng

Kết cấu bên trên: (nhà,

cầu, đường, đê, đập ) Vật liệu: gạch, đá, bê tông, btct, thép, đất đắp

Móng: mở rộng hơn kết cấu bên trên

Vật liệu: gạch, đá, bê tông, btct, thép, đất đắp

Nền đất, đá

Tải công trình → móng → ứng suất phát sinh → nền biến dạng (lún, trượt) → ảnh hưởng trở lại công trình

Móng: Bộ phận kết cấu dưới chân cột khung hay tường, tiếp nhận tải trọng từ trên xuống

và truyền tải xuống nền

Nền: Bộ phận cuối cùng của công trình, tiếp nhận tải trọng công trình truyền qua móng

Hình dạng và kích thước của nền phụ thuộc vào loại đất làm nền, phụ thuộc vào loại

móng và công trình bên trên

Tạm hiểu là: nền là bộ phận hữu hạn của khối đất mà trong đó ứng suất, biến dạng do tải

trọng công trình gây ra là đáng kể

Nền, Móng là những bộ phận công trình rất đặc biệt, rất được chú trọng bởi vì:

+ Đất là vật thể rời, rất phức tạp, số liệu về nó khó đạt độ tin cậy cao, đồng thời lý

thuyết về nền móng còn sai khác nhiều so với thực tế Nền móng là một khoa học

tổng hợp về đất đá, kết cấu và kĩ thuật thi công

+ Móng ở trong môi trường phức tạp và thường ở trong những điều kiện bất lợi cho

vật liệu (ẩm ướt, ăn mòn )

+ Thi công và đặc biệt khi sửa chữa rất khó khăn đôi khi đòi hỏi gía thành cao

+ Phần lớn công trình hư hỏng hoặc lãng phí do những sai sót phần nền móng

Móng có nhiều loại, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

+ Nền đất

+ Nước trong đất

+ Kết cấu công trình

+ Yêu cầu độ tin cậy (mức độ quan trọng của công trình)

+ Môi trường xây dựng

+ Thi công

II- C¸c lo¹i nÒn, mãng

Móng:

+ Chiều sâu:Móng nông và móng sâu

+ Vật liệu: Gạch, đá, bê tông, đá hộc, bê tông cốt thép, thép

+ Thi công: Toàn khối, lắp ghép, bán lắp ghép,

III.1 Công trình sử dụng không bình thường do:

- Lún nhiều: làm sai cốt thiết kế, đè vỡ đường ống, nh hưởng đến công trình lân cận

- Lệch nhiều: ứng suất phụ thêm trong kết cấu ị nứt nẻ, thấm, dột và có thể dẫn đến phá

hoại các bộ phận kết cấu

Thường do các nguyên nhân:

+ Móng không phù hợp: ví dụ: Pizza, 32 Láng hạ, E6 Quỳnh lôi

+ Công trình có tải trọng phân bố không đều

+ Nền đất yếu, điều kiện địa chất phức tạp, bất lợi (hình a )

+ Nền đất không đồng nhất và xen kẹp phức tạp (hình b,c,d,e )

- Trong quá trình thi công, đất bị biến đổi mạnh khó xác định đúng, gây ra các rủi ro cho

công trình, trong đó thường do sai sót trong đánh giá về nền đất xây dựng

- Trượt sâu: thường xẩy ra đối với mái đất, phân lớp nghiêng lớn, móng sâu

- Trượt ngang: tương ứng với trường hợp tải ngang lớn như đập, tường chắn, cầu, cảng,

công trình biển

- Lật: thường xẩy ra đối với các công trình cao, lệch tâm lớn, tường chắn đất

- Tóm lại các sai sót có thể do:

+ Khảo sát

+ Thí nghiệm không đúng, không phù hợp với điều kiện làm việc thực tế

+ Phương án móng không phù hợp với nền đất

+ Sơ đồ và phương pháp tính toán không phù hợp, không đầy đủ

III.3 Các phương hướng xử lý

- Các biện pháp về kết cấu bên trên: giảm ti, tăng độ cứng hệ móng kết cấu trên, cấu tạo

hệ giằng

- Các biện pháp về móng: giằng móng, khe lún, tường chắn đất, móng cọc, thay đổi kích

thước móng phù hợp với điều kiện địa chất

- Thoả mãn các điều kiện kỹ thuật: bền, an toàn và sử dụng bình thường,

- Thi công khả thi, có khả năng cơ giới hoá cao, thời hạn ngắn,

- Kinh tế: chi phí thấp khi so sánh nhiều phương án, chọn ra phương án tối ưu

p τ

hm

Các điều kiện kỹ thuật đối với phần nền, móng theo phương pháp rời rạc cụ thể như sau

IV.1- Tính móng:

- Với vật liệu phổ biến là BTCT, việc tính toán theo nguyên tắc tính cấu kiện chịu uốn,

nén, kéo đã được giới thiệu trong giáo trình KCBTCT I và II (Kết cấu bê tông cốt thép)

Ví dụ: đối với cấu kiện chịu uốn và yêu cầu tính toán:

+ TTGH 1: Tính toán cường độ trên tiết diện đứng và tiết diện nghiêng với tải trọng là

tải trọng tính toán ứng với mọi tổ hợp tải

• Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng tại vị trí có Qmax Nếu không kể ảnh

hưởng của cốt thép, tức lực cắt Qmax chỉ do bê tông chịu:

Q ≤ Qb

Với Q- lực cắt tại tiết diện mút của vết nứt nghiêng

Qb - khả năng kháng cắt của bê tông tại tiết diện nghiêng

Qb = K Rk.ho.btb

K -hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào độ dốc của mặt nghiêng

R k -cường độ chịu kéo của bê tông; h o – chiều cao làm việc của móng (h o =h –a bv ); b tb cạnh

trung bình của mặt đâm thủng

• Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng góc tại vị trí có M lớn, xác định lượng

cốt thép cần thiết tương ứng Tính theo nguyên lý cốt đơn:

Fa =

o

a h R

M

9,

M – mô men tại tiết diện tính toán (thường M max )

Ra - cường độ chịu kéo của cốt thép, h0 - chiều cao làm việc của móng

+ TTGH 2: Tính toán độ võng và nứt với tải trọng tiêu chuẩn ứng với tổ hợp cơ bản Đối

với phần móng hầu như không tính toán trừ một số trường hợp như bản móng bè của bể

chứa, móng trong môi trường xâm thực mạnh (có thể xem lý thuyết tính toán ở trang 83-

KCBTCT I )

Tải trọng tác dụng lên kết cấu móng là tải trọng công trình bên trên ( Noi, Moi, Qoi) và

phản lực đất tác dụng tại các bề mặt tiếp xúc của hệ móng - nền đất ( p, t )

IV.2- Nền đất (lý thuyết cơ sở là môn cơ học đất)

- TTGH 1: (hoặc gọi là tính toán kiểm tra khả năng chịu tải của nền đất với tải trọng là tải

trọng tính toán ứng với mọi tổ hợp tải)

+ Nếu mặt đất bằng phẳng, đồng nhất thì sức chịu tải tính toán của nền có thể xác định

bằng công thức giải tích

s

m s

gh

F

c.Ch'

.B2/b AF

pR

Trường hợp nền phân lớp, nhiều trường hợp cho phép tính sức chịu tải của lớp đất

R2 bằng công thức trên với b thay bằng btđ, hm = h1 và tất nhiên có các chỉ tiêu vật

tưng tự đối với móng đơn, bè Ftd =

k

lb, biết tỷ số l/b ⇒ btđ

( k- hệ số tra bng phụ thuộc lb,zb trong bảng tra tính ứng suất )

1

2

σz bt

σz gl

Trường hợp tổng quát (mặt đất không phẳng, nền nhiều lớp, không đều, tải trọng theo

phương ngang và mô men lớn ) Thường dùng các phương pháp giả thiết mặt trượt như

mặt trượt trụ tròn, mặt trượt phẳng, gẫy khúc để đánh giá ổn định nền Độ ổn định của

công trình với nền được đánh giá qua hệ số ổn định hay hệ số an toàn

Kmin =

∑ lực giữ đối với

mặt trựơt giả thiết ≥ [ K ], Fs =

∑ lực tiếp giữ đối với mặt trượt gt

≥ [Fs]

∑ lực gây trượt, lật ∑ lực gây trượt đối với mặt trượt gt

- TTGH 2 (hoặc gọi là tính toán về biến dạng): nội dung tính toán là [S] hay Sgh

[S] - các biến dạng cho phép của công trình đặt trên nền, thường được xác định

theo các tiêu chuẩn xây dựng

S - biến dạng dự báo (-độ lún, chênh lún, vận tốc lún, chuyển vị ngang, độ

võng ) với tổ hợp tải trọng cơ bản và ti tiêu chuẩn

* Nếu mặt đất phẳng, đồng nhất, tải trọng phân bố đều, có thể tính

S = pgl b ω

0 E

2 0

1 − μ

* Trường hợp tổng quát dự báo S theo phương pháp cộng lún từng lớp

Độ lún mỗi lớp mỏng chiều dày hi được tính theo công thức của bài toán một

chiều-không nở ngang- như sau:

i 2 i

1 h ei 1

e e +

i σ

Bước 1: Thu thập xử lý tài liệu bao gồm:

- Tài liệu về công trình:

Mặt bằng, mặt cắt, các yêu cầu công năng, sơ đồ kết cấu, bảng tổ hợp tải trọng

(Noi, Moi, Qoi) tác dụng lên móng (Các loại tải trọng, tổ hợp tải trọng giống như

phần kết cấu bên trên)

- Tài liệu về nền đất bao gồm:

+ Mạng lưới và phương pháp khảo sát Mạng lưới khảo sát cố gắng ≥ 3điểm:

dơn giản: 100 - 150m / điểm, trung bình: 50 - 30m / điểm, phức tạp < 30m / điểm

Mặt Bằng định Vị Hố KHOAN

+ Độ sõu khảo sỏt: Múng băng hks≥ 3B

Múng bố hks ≥ 1,5B Múng sõu hks≥ 3m từ độ sõu đặt múng dự kiến + Phương phỏp khảo sỏt:

- Giỏn tiếp: đào hố, khoan lấy mẫu nguyờn dạng, phỏ hoại ị thớ nghiệm trong phũng

- Trực tiếp: Thớ nghiệm bàn nộn → E0

Thớ nghiệm nộn ngang → En Thớ nghiệm xuyờn tĩnh CPT → qC→ địa tầng, E0, c, ϕ

Thớ nghiệm xuyờn tiờu chuẩn SPT → N → địa tầng, E0, c, ϕ

Thớ nghiệm Cắt cỏnh → Cu

+ Lỏt cắt địa chất: Để thấy được sự thay đổi của địa tầng

mặt cắt địa chất công trình tuyến II-II

+ Cỏc kết quả thớ nghiệm về cỏc chỉ tiờu vật lý cơ học của từng lớp đất

+ Địa chất thuỷ văn: cao độ nước ngầm (hiện tại và mức nước cao nhất cú thể), tớnh chất

nước ngầm,

+ Tài liệu về cụng trỡnh lõn cận, mụi trường xõy dựng

Từ đú - Đỏnh giỏ điều kiện xõy dựng (làm cơ sở cho bước 2)

yÕu tèttèt

tètyÕu

- Loại móng theo dạng kết cấu cơ bản, độ cứng, hình dạng móng

- Phưng pháp thi công

- Độ sâu đặt móng: nông và sâu

- Giải pháp gia cố

Trong thực tế người thiết kế thường rất quan tâm đến các phương án về độ sâu móng

(móng nông và móng sâu) ký hiệu là Hm (hm)

Hm phụ thuộc vào:

- Tải công trình: độ lớn, độ lệch tâm, tải ngang, động- tĩnh Nói chung công trình lớn và

chịu lực phức tạp thì móng có xu hướng càng sâu Tải trọng động cũng thường dùng

a) Lớp đất bên trên không tốt, bề dày lớn, b) Lớp đất bên trên tốt, bề dày lớn

c) Lớp yếu nằm giữa các lớp tốt, d) Lớp yếu nằm trên bề mặt

e) Xen kẹp không đều f) San lấp g) Mái đất h) Mực nước ngầm cao

C¸c kÝ hiÖu

Bước 3: Thiết kế sơ bộ các phương án khả thi

Sau khi đề xuất các phương án nền móng người ta thiết kế

sơ bộ các phương án đó ( theo các nguyên tắc cơ bản đã trình bày)

Nhắc lại: Nguyên tắc cơ bản trong thiết kế nói chung và nền móng nói riêng

- Thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

Móng + Điều kiện cường độ

+ Biến dạng, nứt

Nền + Điều kiện về trượt, lật

+ Điều kiện về lún, lệch, nghiêng, xoay

- Thi công: Có khả năng đơn giản, nhanh (cơ giới hoá)

- Kinh tế

Bước 4: So sánh ( các chỉ tiêu kinh tế, độ tin cậy)

- So sánh các chỉ tiêu kinh tế, độ tin cậy của các phương án s bộ

- Chọn phương án tối ưu để thiết kế kỹ thuật

Bước 5: Thiết kế kỹ thuật, thi công phương án nền móng được chọn

( Giới thiệu ở các phần móng nông và móng cọc )

Bước 6: Bản vẽ

SƠ đồ trình tự thiết kế nền móng nói chung

Tài liệu

Tài liệu

Công trình Tài liệu địa chất

Các tiêu chuẩn qui phạm

Đề xuất các phương án khả

thi

(chú ý về chiều sâu móng)

Phương án 1

Thiết kế sơ bộ các phương án

đề xuất

Phương án 3

Phương án 2

So sánh và chọn phương án kỹ thuật

Thiết kế kỹ thuật phương án được chọn Bản vẽ thiết kế

LuyÖn tËp-ch−¬ng më ®Çu

1) Phân loại móng và nền

Nêu phạm vi ứng dụng của mỗi loại

2) Các nguyên nhân thường gây cho công trình lún nhiều, lún lệch lớn

Nêu các biện pháp hạn chế lún và lệch

3) Các nguyên nhân thường gặp về phá hoại nền công trình, khối đất đắp

Nêu các biện pháp chống trượt, lật

4) Khi thiết kế nền móng, cần thu thập các tài liệu gì? Cho ví dụ

5) Thiết kế công trình đối với phần nền đất gồm những nội dung tính toán gì? Hãy nêu các điều kiện kỹ thuật trong mỗi nội dung tính toán đó

Hãy phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án chiều sâu móng

Trong thực tế những móng có hm≤ 3m có thể coi là nông

- Phạm vi ứng dụng:

+ Tải trọng không lớn, công trình nhỏ, Q0 nhỏ

+ Lớp đất bằng phẳng có sức chịu tải phù hợp, có chiều dày đủ lớn

Ngay cả khi lớp đất trên có sức chịu tải không lớn nhưng có thể giải quyết bằng cách giảm tải công trình trên diện tích móng lớn (băng giao nhau, bè)

I.1 - Ph©n lo¹i vμ c¸c yªu cÇu cÊu t¹o mãng

- Phân loại (xem trang 2)

- Cấu tạo các móng bằng vật liệu gạch, đá, bê tông, bê tông đá hộc thường xây dưới các tường gạch, đá, dạng băng, giật cấp tuỳ vào góc cứng vật liệu

- Móng bê tông cốt thép rất phổ biến và đa dạng:

+ Móng đơn dưới cột, trụ, tháp nhỏ, cột thép

+ Băng dọc + ngang: dùng dưới tường, vách cứng, dưới hàng cột

+ Móng bè: dưới nhà cao tầng, bể, âu tầu, thuyền, mặt đường cứng, sân bãi, bến

Kích thước và độ cứng tăng từ móng đơn băng bè, hộp, vỏ cho phép chịu tải tác dụng lớn hơn, sức chịu tải của nền lớn hơn và khả năng biến dạng giảm

- Yêu cầu cấu tạo chung đối với móng BTCT:

+ Bê tông ≥ 150# ( thường ≥ 200#)

+ Thép thường dùng thép gai, kéo thẳng, đai dùng cốt trơn

+ Lót: bê tông gạch vỡ, bê tông nghèo (≥100# ) dày ≥ 50mm

CÊu t¹o mãng b¨ng d−íi t−êng

CÊu t¹o Mãng b¨ng d−íi hμng cét

a-băng giao nhau b- băng đơn c- tiết diện

Băng dưới hàng cột

Thép đặt theo yêu cầu đối với dầm liên tục nên gọi là móng dầm (giao nhau)

CÊu t¹o mãng bÌ, hép, vá

Một số dạng móng hộp

Cốt thép trong bản móng cấu tạo theo các yêu cầu đối với bản ngàm, kê, còn trong sườn theo nguyên tắc dạng dầm đơn hay giao nhau

CẤU TẠO GIẰNG MÓNG:

+ Thường cấu tạo nhằm tăng độ cứng công trình, giảm chênh lún kết hợp với đỡ tường bao, Fagiằng ≥ 5 cm2, hgiằng chọn theo kinh nghiệm (nguyên lý dầm) tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, tính chất tải trọng và lưới cột…

b x h (băng dưới tường)

b x l x h (đơn)

B x L x h (bè) Bước 5

ứng suất dưới móng

khác

Bước 10 Cấu tạo và Bản

vẽ

- Múng cứng là múng cú độ cứng lớn → dưới tỏc dụng của tải trọng cụng trỡnh múng biến dạng nhỏ cú thể bỏ qua → ứng suất dưới múng p cú thể coi là tuyến tớnh

+ Múng băng dưới tướng, vỏch

+ Múng băng dưới hàng cột, múng bố nhưng độ cứng múng rất lớn (h lớn và hệ sườn dày)

đủ sâu, kết cấu không gian đủ cứng)

- Trong tớnh toỏn giả thiết bỏ qua tải trọng ngang, sau

cú thể kiểm tra điều kiện trượt phẳng lật ở bước 9

- Áp lực tính toán phân bố dưới đáy móng không kể trọng lượng bản thân móng và

ắ Bước 1:Thu thập và xử lý tài liệu (xem lại phần trờn) xỏc định giỏ trị Sgh([S]), FS

Ví dụ - Nhà khung và nhà tường chịu lực Sgh = 8 - 10cm, (

L

S

Δ

)gh = 0,2 ữ 0,4%

ắ Bước 2: Chọn hệ múng: Đơn dưới cột cú giằng

Băng dưới tường trờn nền

ắ Bước 3: Chọn vật liệu múng: BTCT ( ≥ 200# )

ƒ Thộp ( AI, AII ) gai

ƒ Lút, lớp bảo vệ a0≥ 3cm Nếu dựng khối xõy: gạch chỉ đặc vữa xi măng cỏt vàng ≥ 75#

ắ Bước 4: Chọn độ sõu đặt múng hm (xem phần trước)

ắ Bước 5: Chọn kớch thước múng (theo kinh nghiệm nào đú)

Đỏy múng b x l (đơn), b (băng dưới tường) Chiều cao múng, bậc múng h, hb → h0, h0b (h0 ≈ h - a0)

No Mo

P min

P max

A

Pgh

¾ B−íc 6: Xác định ứng suất dưới móng

ƒ p, pmax (để kiểm tra sức chịu tải, khả năng trượt, lật)

ƒ p0, p0max (tính toán kiểm tra cường độ vật liệu móng)

Aγ 2+ γ' +

+ FS hÖ sè an toµn chän tuú cÊp vµ lo¹i c«ng tr×nh

VÝ dô nhµ ë th−êng lÊy 2 - 3 ( 2 khi nµo? 3 khi nµo? )

1 n

l b 2 , 0 1 n

c q

i 1

q

q

−

− (Tr−êng hîp δ = 0 th× c¸c c¸c hÖ sè iγ ; i q ; i c b»ng1)

- Nếu nền phân lớp dạng như sau thì cần kiểm tra kh năng chịu tải của lớp đất (2):

+ p2 = σb Z2 + σ(Z p2−γ'hm) hoặc ( )

−

m q

h h γ F

2- Điều kiện: S ≤ S gh (S gh có ở bước 1 ):

Si - tính toán dự báo ⇒

i

i i

L

S

→ Δ

+ Nếu nền đất phẳng, đồng nhất

Si = Pgl b ω

0

2 0

Nếu b x l (b) chưa phù hợp thì trở lại bước 3 hay 5

Bước 8: Kiểm tra chiều cao múng và tớnh cốt thộp trong múng Nội dung:

+ TTGH1: Tớnh toỏn cường độ vật liệu múng

+ TTGH 2: Biến dạng và nứt (thường khụng tớnh mà đảm bảo bằng cấu tạo)

Như vậy ở bước này cần tớnh cường độ múng

a Trạng thái làm việc của móng băng dưới tường:

+ Phớa trờn chịu tải trờn diện hẹp bt, độ cứng theo phương dọc tường là “vụ cựng” lớn

+ Phớa dưới tải (p0) phõn bố tải trọng trờn diện lớn b → độ cứng trờn phương ngang múng

là hữu hạn → Múng làm việc giống như kết cấu conson ngàm tại mộp tường (kết cấu chịu uốn)

→ 2 khả năng phỏ hoại cường độ

a.1.Phỏ hoại theo mặt xiờn: (tường đõm thủng múng)

Giả thiết mặt đõm thủng nghiờng 450 tạo thành hỡnh thỏp

đõm thủng (hỡnh bờn), hoặc nứt về phớa lệch tõm do ứng

suất kộo chớnh gõy ra điều kiện

Q ≤ Qb (Đối với cấu kiện chịu uốn khụng cú cốt xiờn, đai

và bỏ qua nh hưởng của cốt dọc)

Coi rằng chỉ về một phớa lệch

Q = Pđt ≤ 0,75.Rk h0 ( hay Pđt≤ k.Rk h0 )

trong đú Pđt = pđt bđt

h0 ≥ pđt bđt / (0,75 Rk)

Rk - cường độ chịu kộo của bờ tụng

a.2 Phá hoại theo tiết diện thẳng đứng: Tại mộp tường thường chỉ đặt cốt đơn khụng

đặt cốt xiờn và kộp Điều kiện:

- Không phá hoại dòn ( trang 37 KC BTCT1 )

No Mo

450

P > 0 0 min

P 0 max

0, (thường không cần tính điều kiện này)

- Diện tích cốt thép yêu cầu với h0 theo phương bề rộng

0

9,

2 max ng o

x P

= 0,15ữ0,4%

Ghi chú: Khả năng cắt theo chu vi tường rất ít xẩy ra

b Trạng thái làm việc và các điều kiện kiểm tra đối với móng đơn dưói cột

- Phớa trờn múng tải phõn bố hẹp dưới diện Fc = bc lc. Phớa dưới phản lực đất p tỏc dụng trờn diện rộng hơn nhiều b x l.Cấu kiện bản chịu uốn → hai khả năng phỏ hoại cường độ múng:

+ Phỏ hoại tiết diện nghiờng: hỡnh thỏp hoặc phỏ hoại mặt nghiờng 450 về phớa lệch + Phỏ hoại tiết diện đứng: coi gần đỳng là tiết diện qua mộp cột

b.1 Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng:

Cột đõm thủng múng tạo thành dạng thỏp 4 mặt hay coi gần đỳng 1 mặt xiờn 450 Trong mọi trường hợp tớnh an toàn là trường hợp một mặt xiờn 450 về phớa lệch tõm với cụng thức: Pđt ≤ 0,75 Rk.h0.btb, trong đó:

Pđt = P0đt + P0max lđt.b (hợp lực phản lực đất trong phạm vi gạch chộo trờn hỡnh dưới đõy)

2

btb - Cạnh trung bỡnh của thỏp đõm thủng

No Mo

bng

Lđt

No Mo

0ng

lng l

bng h0

0maxpp

b.2 Tính toán cường độ trên tiết diện đứng:

Giả thiết sơ đồ phẳng: Bản móng là bản conson

ngàm tại mép cột (độc lập theo hai phương)

- Điều kiện phá hoại dòn của bê tông vùng chịu

nén:

h0 ≥

tr b n R 4 , 0

ng M

- Tính toán cốt thép vùng chịu kéo:

+ Theo phương l chiều dài conson là l ng

2 max 0

2

2

.

ng ong

nng P P l b p b l

→

0 9

2 ng 0

a

b ng b

a

hR9,0

2/b.lphR9,0

(hay theo kinh nghiệm a = 70 ữ200)

ắ Bước 9: Cỏc tớnh toỏn khỏc như kiểm tra khả năng trượt ngang, ổn định tổng thể, tớnh

toỏn cố kết của nền… tựy từng trường hợp mới phải kiểm tra cỏc điều kiện này

- Có hai trường hợp xẩy ra:

+ P0min > 0 tính toán như phần trên đã giới thiệu

+ P0min < 0 → không thể có vì đất không chịu

kéo→ giả thiết P0 phân bố lại dạng c), Pmax và P0max

b x

b

P

N x

b

P

)()

.(

).(

max

max

3

122

1

2

1

Giải hệ phương trình trên được Pmax và x Kiểm tra:

x ≤b/4 và pmax≤1,2R (Đôi khi kết quả rất vô lý,

càng tăng b thì độ lệch tâm càng tăng → phải tính

theo các phương pháp kể đến sự làm việc đồng thời

của kết cấu bên trên)

- Tính toán tương tự cho móng băng dưới tường tại vị trí khe lún

I.3.2-Móng chịu lực đẩy ngang lớn (Q0 lớn)

- Ngoài cỏc nội dung tớnh toỏn như trờn, phải kiểm tra trượt ngang, và lật:

+ Trượt ngang: Kiểm tra theo mặt trượt giả thiết

NoMo

Kođ= ∑ Tgiữ x n1 ( n1 <1 )

> [ K ]

∑ T phá hoại x n2 (n2>1 ) Với:

I.3.3-Móng tường chắn, tường hầm:

a Tường chắn trọng lực: phải kể đến áp lực đất lên phần tường (phương pháp gần đúng)

- Sơ đồ tính: Coi tường làm việc như conson đứng Nội lực N, Q, M được tính từ giả thiết bài toán phẳng

- Phần thõn tường được tớnh toỏn theo nguyờn lý

cấu kiện nộn lệch tõm

- Phần múng tớnh toỏn theo nguyờn lý múng

cứng dưới tường đó núi trờn với chỳ ý kiểm tra

trượt ngang và lật (xem phần trờn)

- Trong đú tải trọng tỏc dụng gồm:

+ Trọng lượng bản thõn tường

+ ỏp lực đất chủ động theo phưng ngang

+ Trọng lượng của khối đất Gđ theo phương

thẳng đứng

b Tường tầng hầm chịu lực: việc kể đến ảnh hưởng của sự làm việc khụng gian là rất

khú → giả thiết tớnh tường độc lập hay khung kớn trong bài toỏn phẳng như hỡnh vẽ sau

Mo

Tầng hầm Pđ

Sμn tầng hầm Sμn tầng trệt Sμn tầng trệt

Sμn tầng hầm Tầng hầm

Băng dưới tường hay dưới cột Móng bè

- Trong giai đoạn thi công: tuỳ vào phương pháp thi công, biện pháp chống đỡ, bảo vệ

tường mà có sơ đồ tính phù hợp với áp lực đất là tĩnh hay chủ động (xem phần tường

h

h + khi tính sức chịu tải của nền R

và pđ là áp lực tĩnh Lúc đó sơ đồ tính là tường conson hay tường gối ở các vị trí chống đỡ

và ngàm tại móng

- Trong giai đoạn sử dụng: sơ đồ tính tường là tường gối hoặc ngàm tại sàn trệt và ngàm

tại móng chịu áp lực đất và tải trọng sử dụng

Trường hợp tường hầm là tường chèn khung chịu lực thì tính toán tường chịu áp lực đất theo sơ đồ gần đúng là dầm liên tục có bề rộng 1m tại 3 vị trí (H’/3, 2H’/3, H’ - xem hình

vẽ trên) và gối tại vị trí các cột Sau đó bố trí thép theo kết quả tính toán cho 3 đoạn tường H’/3

Trường hợp có nhiều tầng hầm thì phương đứng của tường được tính toán theo sơ đồ gối lên các sàn trung gian của tầng hầm

Nhiều trường hợp phương án tầng hầm kết hợp móng bè có hiệu quả kinh tế lớn, ngay cả khi tải trọng công trình lớn

I.3.4 Móng chịu kéo

Tính toán gần đúng coi rằng mặt trượt ( do kéo lên) nghiêng đối với phương thẳng đứng góc α = ϕ ữ 0 Ví dụ với α = 0

I.3.5 Móng dưới nhiều cột

- Với giả thiết móng cứng, tải trọng tính toán tại

N M

b.Pmin A

A

L'

A-A

A-A

Luyện tập-chương 1 Móng nông cứng

A Phần lý thuyết

1_ Phõn biệt múng nụng cứng và mềm (yờu cầu vẽ hỡnh minh hoạ)

Từ đú cho biết nội dung tớnh toỏn khỏc nhau ở bước nào?

2_ Cỏc yờu cầu cấu tạo cơ bản đối với múng nụng loại cứng dưới tường, cột (yờu cầu vẽ hỡnh) Giải thớch tại sao cú cỏc yờu cầu đú

3_ Trỡnh bày cỏc tài liệu cần thiết trong thiết kế nền và múng

4_ a/ Trỡnh bày nội dung kiểm tra kớch thước đỏy múng băng dưới tường, trong trường hợp tải trọng ngang nhỏ

b/ tương tự như trờn với múng đơn dưới cột

5_ Trỡnh bày nội dung kiểm tra kớch thước đỏy múng nụng cứng trong trường hợp tải trọng ngang lớn

6_Như trờn trong trường hợp lệch tõm đỏng kể

7_ a/ Trỡnh bày nội dung tớnh toỏn kiểm tra chiều cao, cốt thộp trong múng nụng dưới tường

b/ Như trờn đối với múng đơn dưới cột

8_ Trỡnh bày nội dung tớnh toỏn ổn định của tường chắn đất (trong giai đoạn sử dụng)

-Lớp trên là loại sét pha có độ sệt B=1,18, γ=1,75 T/m3, dày 1,6m

-Lớp dưới là cát nhỏ có cường độ kháng xuyên trung bình là qc = 560T/m2 và

I.4- Móng mềm

I.4.1.Khỏi niệm, phõn loại:

- Các móng có độ cứng hữu hạn→ dưới tác dụng của tải trọng→ biến dạng móng đáng

kể→ ứng suất dưới đáy móng khác tuyến tính

Khi độ cứng của móng đối với đất

B.L.E

3 b

2

thì coi là móng dầm, bản mềm

Trong đó:

Eb - mô đun đàn hồi của bê tông

E0 - mô đun biến dạng của đất

- Có thể gặp: + Móng băng dưới hàng cột ( băng dọc hay giao nhau )

+ Móng bản dưới hàng cột, đáy bể, âu tầu, thuyền

là các loại móng mềm

- Phân loại: + Móng dạng dầm đơn(l b ≥7): i) Dầm dài, ngắn

ii) Dầm cứng, mềm + Móng dầm giao nhau gồm băng dọc + ngang

Mô hình nền S = f2(p0) (Quan hệ ứng suất – biến dạng của nền)

- Có nhiều mô hình nền, chú ý nhất tới mô hình nền tuyến tính, với hai mô hình nền thông dụng: Mụ hỡnh nền Winkler, mụ hỡnh bỏn khụng gian biến dạng tuyến tớnh

Fx-diện chịu tải của lũ so

chuyển vị, phản lực cuả nền tại vị

Tính toán móng loại dầm, bản trên nền Winkler Hệ phương trình vi phân cơ bản đối với móng loại dầm:

bpq4dx

)z.EJ(4

px = C.z = C.x p- áp lực dưới đáy móng (T/m2)

- Giải bài toỏn múng trờn nền Winkler theo hai hướng sau:

a Phương pháp giải tích: Nếu EJ = const ⇒

4d

z4d

b- Phương phỏp phần tử hữu hạn: Bằng việc chia nhỏ kết cấu múng thành cỏc phần tử

nhỏ và hệ múng và nền được mụ hỡnh hoỏ như sau:

+ Kết cấu múng: dầm được thay thế thành cỏc phần tử Frame, bản là cỏc phần tử Shell + Nền: được thay thế bằng cỏc gối đàn hồi là cỏc lũ so cú độ cứng K = C.ax.bx (ax.bx – là diện tớch chịu tải của nỳt đang xột)

b Băng giao nhau c Múng dạng bản

Như vậy cú thể dễ dàng kể đến sự thay đổi của EJ và K (trong mỗi phõn tử coi EJ, K là hằng số)

Thường sử dụng cỏc chương trỡnh tớnh toỏn SAP2000, STAD III…để tớnh toỏn nội lực, kết quả thu được là M, Q và phản lực tại cỏc gối đàn hồi Rz, …

I.4.3- Mô hình bán không gian biến dạng tuyến tính (xem lại CHĐ)

Từ bài toỏn Butxinet ta tỡm được mối quan hệ giữa tải trọng và biến dạng nền: p = f2(S)

Hệ phương trỡnh vi phõn cơ bản đối với múng loại dầm

bp q dx

) z EJ ( d

pb E

1

πμ

Thường là giải theo phương phỏp gần đỳng, cú thể tỡm thấy cỏc lời giải điển hỡnh

Nguyờn lý giải bài toỏn bản tương tự như trờn nhưng phương trỡnh độ vừng mặt bản (ω):

[q(x,y) p(x,y)]

D

1yyx

4 2 2 4 4

∂

∂

∂+

∂

Trong đó : D =

) 12(1

.h

μ

− , E và μ là môdul và hệ số nở ngang của vật liệu dầm

- Giải hệ phương trỡnh chớnh tắc đối với múng dầm, bản tớnh được p

- Kiểm tra cỏc trạng thỏi giới hạn của nền tương tự phần múng cứng

- Tớnh ra nội lực trong múng M,Q tớnh cốt thộp yờu cầu bố trớ

Cũng cú thể tớnh toỏn gần đỳng múng dạng dầm và bản như sau:

a Múng dạng dầm:

+ Phương ngang coi là cứng tớnh như trường hợp băng cứng dưới tường

(bản conson ngàm tại mộp sườn dưới hàng cột, hay mộp cột )

+ Phương dọc: tớnh nội lực của múng và cấu tạo theo s đồ dầm liờn tục Cốt thộp

cú hàm lượng μ trong khoảng hợp lý là 0,4 % - 0,8 %

- Phương phỏp gần đỳng ỏp dụng trong thiết kế sơ bộ khi độ cứng cụng trỡnh bờn trờn lớn: + Coi múng dầm là cứng:

m F oi

Noi2 No1

+ Bản phẳng: tính toán như bản sàn nấm (dưới cột)

+ Bản có sườn: tính toán như bản kê, ngàm dưới hàng cột, tường

+ Gần đúng (khi kết cấu bên trên có độ cứng lớn) tương tự như phần móng dầm: + Coi bản móng là cứng vô cùng

Luyện tập chương I

Móng mềm Phần lý thuyết

1 Cho biết cỏc yờu cầu cấu tạo cơ bản đối với múng băng bờtụng cốt thộp dưới hàng cột

Hóy giải thớch tại sao lại cú cỏc yờu cầu đú ?

2 Trỡnh bày 2 mụ hỡnh tuyến tớnh

Hóy cho biết ứng dụng mụ hỡnh nền trong tớnh toỏn múng mềm

3 Trỡnh bày đường lối tớnh toỏn múng mềm

Phần bài tập

1) Hãy xác định gần đúng cốt thép trong móng loại băng đơn dưới hàng cột Biết:

- 8 cột 20x20 cm, bước cột 4m và tải trọng dưới cột No = 40T, bỏ qua Mo, và Qo

+ Bề rộng và chiều cao sườn 0,3mx0,5m

2) Hóy kiểm tra điều kiện đõm thủng của múng băng trong bài tập 1(với giả thiết

bỏ qua sự làm việc của cốt dọc, đai) và vẽ hỡnh cấu tạo múng

+ Tỏc động hoỏ học: Phụt vữa xi măng, thuỷ tinh lỏng, hoỏ chất

Sau khi gia cố nền đất đó khỏc hoàn toàn so với trước cần cú đỏnh giỏ để thiết kế nền múng Hiện nay thiết kế nền gia cố cũn thiếu những chỉ dẫn, những thống kờ tin cậy Nội dung thiết kế múng nụng trờn nền gia cố so với phần A (nền tự nhiờn)

cú thờm phần thiết kế nền, bao gồm:

- Bước 1 - Tài liệu

- Bước 2 - Chọn hệ múng và nền gia cố

- Bước 3 - Vật liệu múng và cỏc đặc trưng

của vật liệu nền gia cố (sẽ cụ thể ở cỏc phần

nụng trờn nền tự nhiờn với lưu ý rằng phải

khảo sỏt lại nền gia cố để đỏnh giỏ gia cố và

cú cỏc số liệu để hiệu chỉnh lại múng đó thiết

kế sơ bộ (điều này khụng làm được trong Đồ

ỏn Nền múng, bởi vậy chấp thuận qui ước

rằng sau khi gia cố nền tốt lờn, cú cỏc đặc trưng cơ lý lấy theo kinh nghiệm)

II.1 - Biện pháp đệm gia cố nền

Nguyên lý: Thay thế 1 phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bờn trờn bằng cỏc lớp đất cú

tớnh chất phự hợp và đầm lu chặt (cỏt trung, thụ, cuội sỏi hay đất cấp phối được đầm lu từng lớp → đệm với γđ, qcđ, cđ )

Phạm vi ứng dụng: cụng trỡnh tải trọng nhỏ, cụng trỡnh xõy dựng đường, lớp yếu

khụng dày, h1 ≤ 4m

Tài liệu

Hệ móng và Nền gia cố

Vật liệu móng nền gia cố.

20 - 30cm, đến chặt vừa qc=

800 T/m2; α =300, hđ ≤ 1,5 m;

ứng suất đáy móng

Kiểm tra kích thước đáy

Kiểm tra chiều cao h o , tính Fa

Bước 6

+ Bước 3 - Nền gia cố cú cỏc đặc trưng vật liệu:

vớ dụ cỏt vàng loại cỏt trung chặt vừa, rải từng lớp

khoảng 30cm, đầm đến chặt vừa, qc = 800T/m2 ữ

1200 T/m2, hay e = 0,6ữ0,7

Kích thước: hđ tự chọn; α = 30ữ450

;β = 45ữ600 hay thẳng đứng tuỳ vào loại đất và việc gia cố hố đào → lđ

x bđ = ( l/b ) + 2hđ tgα

+ Bước 4 - Chọn hm

+ Bước 5 - Chọn cỏc kớch thước múng b x l x h (h0) và cỏc đặc trưng của nền gia

cố

+ Bước 6 - Tớnh ứng suất dưới múng p, p0 và ỏp lực gõy lỳn pgl

ƒ Nếu móng cứng: pmax, min =

W

M h F

- Nguyên lý: Lèn chặt lớp đất xốp bên trên bằng ống kín (đường kính d) với lực

rung lắc, tạo thành những hố rỗng trong đất rồi nhồi cát, sỏi, đá dăm vào hố, đồng thời đầm hay rung

- Công dụng:Làm như thế đất chặt lên e0→enc Ngoài ra cọc cát có thể có công

dụng thoát nước, tăng khả năng chịu tải (Ro →Rnc) giảm lún (Eo→Enc)→ tăng nhanh tốc độ cố kết của nền

không lớn, lớp bên trên mềm xốp nhưng không thuộc các loại nhạy với tải trọng

- Dụng cụ: ống thép hay cọc gỗ

- Vật liệu: thường dùng cát vàng hạt trung thô, đổ từng lớp ≥50cm và rung hay đầm

- Hệ số rỗng sau khi gia cố enc Kinh nghiệm cho thấy có thể chọn enc≈0,6ữ0,8 đối

với đất nền thuộc loại rời hay:

e

ư

+

0 0

- Bề dày lớp đệm hđ≥30cm

Các bước tiếp theo giống như đã nói ở phần đệm

Chú ý: Sau khi thiết kế cọc cát→khảo sát nền đã gia cố (ví dụ xuyên, bàn nén )→điều chỉnh lại thiết kế

Kinh nghiệm ở Thái lan cho thấy cọc cát làm tăng sức chịu tải của nền lên 2-5 lần

và biến dạng giảm từ 3-5 lần

cát làm tăng sức chịu tải và môđun biến dạng của nền đất

Tóm lại: Trình tự thiết kế móng trên nền gia cố nén chặt bằng cọc cát như sau:

Trình tự thiết kế cọc cát

Tài liệu

Chọn phương án móng trên nền cọc cát

Các đặc trưng móng

và nền cọc cát

hm

Chọn các đặc trưngmóng và nền

- Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng

- Kiểm tra cường độ trên tiết diện đứng

(Có nhiều loại)

Nước

II.3 Nén trước kết hợp với thoát nước đứng

(ứng dụng hiệu quả với nền cố kết chậm) Nguyên lý cấu tạo của biện pháp thoát nước đứng bằng giếng cát hay bấc thấm

+ Giếng cát: khoan tạo lỗ d→đổ cát vàng vào hố→đệm cát vàng có bề dày ≥ 0,5 m

Khi có áp lực tác dụng→ quá trình cố kết xảy ra→ tốc độ cố kết tăng

+ Bấc thấm: Về nguyên lý thoát nước tương tự giếng cát

Cấu tạo bao gồm 2 phần:

- Lõi: bằng chất dẻo, dầy 2ữ3,5mm, có rãnh, đường dẫn nước

- Vỏ lọc: bằng vật liệu tổng hợp, chỉ cho nước trong đất thoát qua Bấc thấm có khả năng thi công cơ giới hoá cao

π+

- Nén trước:

Trước khi xây dựng móng hoặc phần trên, người ta chất tải nén trước (thường dùng cát đen tưới ẩm) với thời gian nén là tnt→ quá trình cố kết xảy ra, và quá trình này

được thúc đẩy nhanh khi kết hợp với vật thoát

nước→ nền đất chặt lên, ”tốt” lên nhiều→ khi

Néi dung thiÕt kÕ nÒn:

∂

∂ +

u C z

u C

Bµi to¸n 2: Cho tr−íc U→t0

+ Kiểm tra khả năng chịu tải của nền (với tốc độ gia tải hợp lý): lấy theo kinh nghiệm p < Rgc

- Bước 8: Kiểm tra chiều cao móng và tính cốt thép

Chú ý thêm việc tính toán cường độ móng trong giai đoạn thi công với tải trọng tác dụng lên hệ móng là tải trọng nén trước Các bước tiếp theo tương tự như ở phần trước

II.3 VẢI ĐỊA KỸ THUẬT

1 Cấu tạo: Vải địa kỹ thuật được chế tạo từ Polymer tổng hợp, dạng tấm hoặc

băng dài (từ vài chục m đến 300m/cuộn), chia thành hai loại dệt và khụng dệt Vải địa kỹ thuật cú tớnh dai, bền, thoỏt nước hoặc cỏch nước

2 Cụng dụng: Trong nhiều cụng trỡnh đất đắp, vải địa kỹ thuật được dựng với cỏc

+ Bảo vệ, chống xúi mũn cho mỏi dốc, khối đất, chõn cầu…

Thụng thường vải địa kỹ thuật đảm nhiệm nhiều chức năng như trờn

1 phõn cỏch 2 tiờu thoỏt nước 3 thấm 4.Bảo vệ 5 gia cố đất

6 gia cố nền đường 7.Gia cố mỏi dốc

3 Các đặc tính của vải địa kỹ thuật

Bao gồm các đặc tính về khối lượng riêng, kích cỡ lỗ, kích cỡ tấm vải, vận tốc thấm, cường độ chịu kéo, xé rách đâm thủng, độ dãn dài, độ bền, khả năng chịu nhiệt, ánh sáng, ma sát giữa vải và đất…

4 Thiết kế sử dụng vải địa kỹ thuật theo chức năng

4.1 Thiết kế lớp vải địa kỹ thuật để ngăn cách các lớp đất khác nhau:

Trường hợp này hay gặp trong lĩnh vực đường ôtô, máy bay, sân gôn, nền nhà Vải địa kỹ thuật được dùng ngăn cách lớp đá dăm, cát vàng với lớp đất nền

- Tính toán chống phồng của Vải địa kỹ thuật do tác động của các viên đá dăm, sỏi cuội

- Tính toán chọc thủng:

- Tính toán chịu kéo:

4.2 Thiết kế Vải địa thuật để tiêu nước, lọc

Nội dung bao gồm:

- Tính thấm

- Giữ đất lại

- Tính bền lâu, khi vải bị bịt kín

4.3 Thiết kế Vải địa kỹ thuật để gia cường

Nội dung tính toán các lớp vải địa kỹ thuật trong nền gia cố, tường chắn, mái dốc bao gồm hai nội dung cơ bản:

- Tính toán ổn định (trượt, lật)

- Tính toán độ lún, độ lún lệch

Có thể tham khảo trình tự thiết kế trong chỉ dẫn của BS-8006: 1995