Phần 1 Bài giảng nền móng ĐHXD

Chương 1 : Khái niệm chung về nền và móng Móng là bộ phận của công trình kéo dài xuống dưới đất làm nhiệm vụ truyền tải trọng của công trình từ bên trên xuống nền đất Nền là bộ phận nằm ngay dưới đáy móng, trực tiếp chịu tải trọng của công trình do móng truyền xuốngChương 2 : Tính toán và thiết kế móng nông cứng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI BỘ MÔN CƠ HỌC ĐẤT - NỀN MÓNG

1

YÊU CẦU VÀ CÁCH LÀM VIỆC

 KHÔNG LÀM VIỆC RIÊNG TRONG LỚP

 KIỂM TRA 2 BÀI

 GHI CHÉP CÁC Ý CHÍNH TRONG KHI GV GIẢNG

 BÀI TẬP TỰ LUYỆN

 ĐIỂM CHUYÊN CẦN

1 TRONG LỚP

2 ĐIỂM QUÁ TRÌNH (30%)

3 ĐIỂM KẾT THÚC (70%)

THI TỰ LUẬN, 5 CÂU, THỜI GIAN 90PH, KHÔNG SỬ DỤNG TÀI LIỆU

2

[1] Phan Hồng Quân, Nền và mĩng.

[2] Phan Hồng Quân- Nguyễn Bảo Việt (2015), Hướng dẫn Đồ án

Nền mĩng, NXB Giáo dục VN.

[3] Nguyễn Đình Tiến Bài Giảng Nền mĩng.

[4] Vũ Cơng Ngữ- Nguyễn Thái (2006), Mĩng cọc phân tích và

thiết kế NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

[5] Nguyễn Bá Kế, Thiết kế và thi cơng hố mĩng sâu NXB XD Hà

Nội, 2002.

[6] Nguyễn Văn Quảng, Nền mĩng nhà cao tầng NXB KHKT , Hà

 Móng là một bộ phận của công

trình kéo dài xuống dưới đất làm

nhiệm vụ truyền tải trọng của công

trình từ bên trên xuống nền đất

 Nền là bộ phận nằm ngay dưới đáy

móng, trực tiếp chịu tải trọng của

công trình do móng truyền xuống

Sơ đồ nền và móng

1 KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 Khái niệm về nền & móng

 Độ sâu đặt móng “đủ bé”

1.2 Phân loại móng

Bảng quy ước cách xác định móng nông

6

Phạm vi áp dụng:

 Khi tải trọng công trình không lớn;

 Khi lớp đất tốt ở bên trên hoặc việc xử lý nền đất yếu ở bên

trên có hiệu quả

Móng nông thường được chia thành:

 Móng đơn chịu tải đúng tâm, lệch tâm

 Móng băng (1 phương, 2 phương).

 Móng bè (dạng bản, có sườn (dầm), hộp)

- Là mĩng cĩ độ sâu đủ lớn

- Tải trọng CT truyền lên đất nền qua đáy mĩng với đất (phảnlực đất) và qua mặt bên thơng qua ma sát đất với mĩng (ma sátđất và cọc) (do chiều sâu đặt mĩng lớn);

Phạm vi áp dụng:

 Khi tải trọng công trình lớn;

 Khi lớp đất tốt rất sâu hoặc việc xử lý nền đất yếu ở bên trênkhông có hiệu quả

14

b Móng sâu

1.2 Phân loại móng

Móng sâu được chia thành:

 Cọc là một kết cấu có chiều dài lớnhơn nhiều so với bề rộng tiết diệnngang

 Đài cọc là phần kết cấu để liên kếtcác cọc trong một nhóm cọc với côngtrình bên trên

Sơ đồ móng cọc

b Móng sâu1.2 Phân loại móng

16

1.3 Phân loại nền

a Nền tự nhiên

b Nền nhân tạo

Nếu nền đất tự nhiên không tốt, muốn sử dụng làm nền công

trình thì phải xử lý nền làm cho tính chất xây dựng của đất tốt

lên trước khi đặt móng

 Nếu nền đất tự nhiên đủ tốt có thể đặt công trình trực tiếp

lên trên nền người ta gọi là nền tự nhiên

 Chiều cao móng nông: Chiều cao từ mặt đỉnh móng tới mặtđáy móng

 Chiều cao đài cọc: Chiều cao từ mặt đỉnh đài tới mặt đáyđài

Ký hiệu là h

1.4 Các bộ phận cơ bản của móng

-tiếp- Đáy đài cọc: Kích thước đài cọc phụ thuộc vào sơ đồ bố trí

cọc

Ký hiệu là Lđ x Bđ (trong đó: Lđ chiều dài ; Bđ là chiều rộng)

 Mặt đỉnh móng: Là mặt tiếp xúc giữa móng và kết cấu bên

trên

 Gờ móng: Khoảng cách từ mép bậc móng trên cùng đến mép

đáy công trình

 Bê tông lót móng: Lớp đệm dưới đáy móng bằng bêtông có

cường độ thấp

 Bậc móng: Cấu tạo để tiết kiệm vật liệu khi thiết kế mà vật

liệu móng là các loại vật liệu chịu kéo kém: gạch, đá, bêtông…)

1.4 Các bộ phận cơ bản của móng

 Khả thi nhất cho công trình

 Giá thành rẻ nhất và thời gian thi công ngắn nhất

1.5 Ý nghĩa của công tác nền móng

Để thỏa mãn được các yêu cầu trên cần phải làm chặt chẽ từcác khâu: khảo sát, thiết kế, thi công

22

 Khâu khảo sát: Lựa chọn phương pháp khảo sát phù hợp với

từng loại đất Aùp dụng các thí nghiệm trong phòng hiện trường

phục vụ công tác đánh giá nền

 Khâu thiết kế: Trên cơ sở ĐCCT, ĐCTV, quy mô tính chất của

công trình đề xuất các phương án móng hợp lý và tính toán

thiết kế

 Khâu thi công: Thực hiện đúng theo thiết kế Có biện pháp

tốt nhất hạn chế sự phá vỡ kết cấu nền đất và ảnh hưởng tới

các công trình lân cận

1.5 Ý nghĩa của công tác nền móng

-tiếp-23

Có nhiều phương pháp tính toán nền móng nhưng tựu trungđược phân ra như sau:

2 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỀN MÓNG

* Theo quan điểm tính toán thiết kế kết cấu công trình Có 2phương pháp tính toán:

 Tính toán công trình, móng và nền đất theo phương pháp rời rạc

hoá (tách riêng từng bộ phận để tính)  cách tính phổ thông Sử

dụng các phương pháp giải tích

 Tính toán công trình, móng và nền đất làm việc đồng thời Sửdụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính

24

MÔ PHỎNG SỰ LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI GIỮA KẾT CẤU & NỀN ĐẤT

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

Trong các điều kiện kiểm tra chỉ cĩ 1 hệ số an tồn duy nhất, hệ

số an tồn này đã bao gồm các yếu tố khơng xác định mà ảnh

hưởng đến tải trọng, tác động và các chỉ tiêu cơ lý của đất…

-> Sử dụng giá trị tiêu chuẩn

 Hệ số an toàn riêng phần (theo phương pháp TTGH)

Trong tính tốn thiết kế người ta dùng các giá trị tính tốn của

các tác động, các chỉ tiêu cơ lý của đất…

Theo TCXD 40:1987, TTGH của công trình được chia ra làm 2nhóm:

Nhóm 1: TTGH dẫn đến việc mất khả năng chịu tải hoặc dẫnđến sự bất lợi hoàn toàn về mặt sử dụng kết cấu hoặc nền(nhóm TTGH về cường độ và độ ổn định của nền & côngtrình)

Nhóm 2: TTGH gây khó khăn cho việc sử dụng bình thường kếtcấu và nền (nhóm TTGH về khai thác và sử dụng công trình

 Trong đĩ:

 ktr, kl: hệ số ổn định trượt và lật;

 [ktr], [kl] : Hệ số ổn định trượt và lật cho phép

 Tgi, Ttr : Tổng lực giữ và lực gây trượt;

 Mgi, Ml: Tổng mơmen giữ và gây lật;

a Tính Toán Nền theo TTGH về cường độ (TTGH 1)

Đối với nền đất cần thỏa mãn các điều kiện:

Điều kiện về cường độ: Điều kiện về ổn định:

29

a Tính Toán Nền theo TTGH về cường độ (TTGH 1)

-tiếp- ptb, : Áp lực tiếp xúc trung bình tại đáy mĩng;

 pmax: Áp lực tiếp xúc lớn nhất tại đáy mĩng;

 [p] hay Rđ: Sức chịu tải tính tốn của nền;

 Pgh: Sức chịu tải giới hạn của nền được xác theo cơng thức của Terzaghi:

30

b Tính Toán Nền theo TTGH về Biến Dạng (TTGH 2)

 Tính toán theo TTGH 2 thì điều kiện đủ là độ lún, góc xoay phải

thỏa các điều kiện sau:

Trong đó:

S : Độ lún cuối cùng (độ lún ổn định củanền);

S : Độ lún lệch giữa các cấu kiện;

Sgh [S]: Độ lún giới hạn (độ lún cho phép);

Sgh [S]: Độ lún lệch cho phép

Ngoài ra với những công trình có đặc thù riêng như: tháp nước,

trụ cầu, tháp ăng ten…còn có các điều kiện quy định về góc

nghiêng và dịch chuyển ngang cho phép…

3 TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỀN MÓNG3.1 Phân loại tải trọng

32

Tải trọng tạm thời ngắn hạn: chỉ xuất hiện trong từng giai

đoạn khi thi công hoặc trong quá trình sử dụng như: tải trọng

gió, tải trọng tuyết, …v.v

Tải trọng đặc biệt (cực hạn): xuất hiện trong trường hợp

ngẫu nhiên như động đất, sóng thần, …v.v

3.1 Phân loại tải trọng

-tiếp-Ngoài ra, tải trọng còn được phân thành tải trọng tiêu chuẩn và

tải trọng tính toán

 Tải trọng tiêu chuẩn: là tải trọng mà có thể kiểm soát được giá

trị của nó trong điều kiện thi công hoặc sử dụng công trình bình

thường

33

3.1 Phân loại tải trọng (tiếp)

 Tải trọng tính toán: là tải trọng kể đến những sai khác do thicông, do chế tạo gây ra làm thay đổi giá trị tải trọng thiên vềhướng nguy hiểm cho công trình

Để kể đến sự sai khác này người ta đưa vào hệ số an toàn về tảitrọng n (hệ số vượt tải)

Giá trị tính toán bằng tải trọng tiêu chuẩn x với hệ số vượt tải n

(trong đó n = 1.1 ÷ 1.2)

34

3.1 Phân loại tải trọng (tiếp)

Khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn cường độ (TTGH1)

được tiến hành với tổ hợp phụ, tổ hợp đặc biệt các tải trọng

tính toán.

Chú ý:

Khi tính toán nền theo TTGH 2 (về biến dạng) được tiến hành

với tổ hợp chính các tải trọng tiêu chuẩn Vì biến dạng của đất

diễn ra trong 1 thời gian dài  chỉ có những tải trọng tác dụng

dài hạn mới có ý nghĩa

Các tổ hợp cần lưu ý:

Khi tính toán nền móng phải tiến hành với các tổ hợp bất lợi nhấtcho biến dạng của công trình và ổn định của toàn nền, có thể xảyra

3.2 Tổ Hợp Tải Trọng

Tổ hợp chính (cơ bản): gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng

tạm thời dài hạn và một tải trọng tạm thời ngắn hạn (tải này có

ảnh hưởng nhiều đến trường ứng suất trong nền nên thường được chọn là tải trọng gió).

3.2 Tổ Hợp Tải Trọng (tiếp)

Tổ hợp phụ: gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài

hạn và ít nhất là hai tải trọng tạm thời ngắn hạn

Tổ hợp đặc biệt: gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời

dài hạn, một số tải trọng tạm thời ngắn hạn và một tải trọng

đặc biệt

Lưu ý: Hệ số tổ hợp cho từng loại đã được quy định rõ trong

TCVN 2737-95 (Tải trọng và tác động)

37

4 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH PHỤC VỤ T.KẾ 4.1 Nội dung khảo sát ĐCCT

Khảo sát địa chất công trình nhằm sáng tỏ các nội dung sau:

 Cấu trúc địa tầng tại khu vực xây dựng;

 Các tính chất cơ lý chủ yếu của tầng lớp đất;

 Sự tồn tại và thay đổi lực nước ngầm;

 Các hiện tượng đặc biệt có thể xảy ra trong quá trình thicông;

4.2 Khảo sát ĐCCT bằng thí nghiệm hiện trường

38

Các thí nghiệm khảo sát hiện trường:

 Thí nghiệm bàn nén;

 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT;

 Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT;

 Thí nghiệm xuyên động;

 Thí nghiệm nén ngang DMT;

 Thí nghiệm cắt cánh hiện trường;

4.2 Khảo sát ĐCCT bằng thí nghiệm hiện trường (tiếp)

39

MỘT SỐ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG

40

Briaud & Gibbens, 1999; Briaud, 2007, ASCE JGGE

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

5 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG

5.1 Đánh giá phẩm chất xây dựng của nền đất

loại: Đất tốt – Đất yếu

đất cĩ thể là yếu đối với CT này nhưng là khơng yếu đối

Sơ đồ dạng 1 Sơ đồ dạng 2 Sơ đồ dạng 3

5.2 Các sơ đồ cấu trúc địa tầng cơ bản

46

5.3 Phân tích lựa chọn phương án móng

 Độ sâu đặt móng phụ thuộc vào các yếu tố:

 Điều kiện ĐCCT và ĐCTV khu vực xây dựng;

 Tải trọng công trình;

 Khả năng và điều kiện thi công móng;

 Đặc điểm nền móng của các công trình lân cận;

 Nguyên tắc lựa chọn chiều sâu đặt móng:

 Móng phải đặt vào lớp đất tốt;

 Độ sâu chôn móng phải phù hợp và thuận lợi cho thi công;

Việc chọn phương án móng liên quan tới việc lựa chọn độ sâu

đặt móng

47

5.3.1 Theo điều kiện địa chất

a Với địa chất thuộc sơ đồ 1:

 Nếu tải trọng CT nhỏ và trung bình: Chọn p/a móng nông

 Nếu tải trọng CT lớn: Chọn p/a móng cọc Độ sâu mũi cọcđược lựa chọn theo điều kiện về SCT của cọc;

b Với địa chất thuộc sơ đồ 2:

Độ sâu đặt móng = f(giá trị tải trọng t/dụng)

Độ sâu đặt móng = f(giá trị tải trọng, chiều dày đất yếu )

 Trong trường hợp lớp đất yếu không dày lắm: Loại bỏ lớp đấtyếu và đặt móng vào lớp đất tốt bên dưới

hm = hy + h với h = (0,2  0,3)m;

48

b Với địa chất thuộc sơ đồ 2 (tiếp):

 Trong trường hợp lớp đất yếu khá dày: Cần phải xử lý nền

trước khi đặt móng

 Phương án đệm cát: thay toàn bộ hoặc một phần lớp đất yếu

bằng lớp đất cát

 Phương án cọc cát, trụ đất-ximăng: Trên toàn bộ hoặc một

phần chiều dày lớp đất yếu

c Với địa chất thuộc sơ đồ 3

Độ sâu đặt móng = f(giá trị tải trọng, chiều dày các lớp )

 Nếu tải trọng CT nhỏ và trung bình: Chọn p/a móng nông

49

c Với địa chất thuộc sơ đồ 3 (tiếp)

 Công trình có tải trọng nhỏ và trung bình: P/á móng nông

 Nếu lớp đất tốt bên trên h1 “đủ dày”: Chọn p/á móng nôngtự nhiên

 Nếu lớp đất tốt bên trên h1 “không đủ dày”: Chọn p/á nềnnhân tạo

 Công trình có tải trọng lớn: Phương án móng cọc

Độ sâu mũi cọc hạ vào lớp đất tốt bên dưới và được lựa chọn cụthể từ điều kiện về SCT của cọc;

50

5.3.2 Theo điều kiện khác

a Theo điều kiện địa chất thủy văn

- Trên hẳn mực nước ngầm cao nhất

- Dưới hẳn mực nước ngầm thấp nhất

b Theo tải trọng cơng trình

chơn mĩng càng lớn

5.3.2 Theo điều kiện khác –

Tiếp-c Theo đặc điểm cấu tạo cơng trình

CT cĩ tầng hầm thì mĩng phải đặt dưới đáy tầng hầm

d Theo điều kiện và khả năng thi cơng mĩng

mĩng

e Theo tình hình đặc điểm của mĩng và CT lân cận

6 CÁC TÀI LIỆU CẦN THIẾT CHO VIỆC THIẾT KẾ N.M

 Bản đồ địa hình khu vực xây dựng và khu vực lân cận;

 Mặt bằng bố trí các hố khoan khảo sát;

 Kết quả khoan khảo sát ĐCCT (trụ địa chất, cao trình các lớp

đất, vị trí lấy mẫu đất thí nghiệm, chỉ tiêu cơ lý và tích chất của

từng lớp đất…)

6.1 Tài liệu về công trình

Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu bao gồm: mặt bằng công trình,

tải trọng tác dụng, quy mô công trình, phạm vi xây dựng và tầm

quan trọng của công trình…

6.2 Tài liệu về địa chất công trình

53

6.3 Tài liệu về địa chất thủy văn

 Cao trình mực nước ngầm, nước mặt;

 Tính chất ăn mòn vật liệu xây dựng của nước;

 Cao trình mực nước và sự thay đổi mực nước theo mùa, độ pH,tính xâm thực…)

7 CÁC NGUYÊN TÁC CHUNG KHI THIẾT KẾ NỀN MÓNG

 Phương án thiết kế phải khả thi;

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

 Phương án thiết kế phải đảm bảo hiệu quả kinh tế;

54

Trình tự thiết kế nền mĩng nĩi chung:

55

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

Móng cứng: là loại móng có độ cứng đủ lớn, biến dạng củamóng rất nhỏù và không bị ảnh hưởng dưới tác dụng của phảnlực, vật liệu làm móng hoàn toàn chịu nén

Móng cứng bao gồm: Móng đơn dưới cột, móng băng dướitường…

Vật liệu móng: gạch đá, bê tông, BTCT…

Tải trọng tiếp xúc dưới đáy móng: phân bố tuyến tính

2.1 PHÂN LOẠI MÓNG NÔNG

2.1.1 Phân loại móng nông theo độ cứng

Dựa vào độ cứng của móng chia thành: Móng cứng, móngmềm

56

Móng mềm: Là loại móng mà độ cứng của móng nhỏ, biến

dạng của móng và của nền đáng kể không thể bỏ qua

Móng mềm có khả năng chịu uốn lớn, vật liệu làm móng là

BTCT và có tỷ lệ hai cạnh a/b > 8;

Bao gồm: móng bè, móng băng dưới hàng cột…

Vật liệu móng: Bê tông cốt thép

Tải trọng tiếp xúc dưới đáy móng: phân bố phi tuyến

2.1.1 Phân loại móng nông theo độ cứng

-tiếp-57

Biến dạng của nền và móng

Móng tuyệt đối cứng

Móng cứng hữu hạn

2.1.4 Phân loại móng nông theo phương pháp thi công

 Móng lắp ghép

 Móng toàn khối2.1.5 Phân loại móng nông theo đặc tính tải trọng

 Móng chịu tải trọng tĩnh

 Móng chịu tải trọng động

63 64

MÓNG BÈ

69

2.2 CẤU TẠO MÓNG NÔNG

2.2.1 Một số vấn đề chung

 Chiều dày tối thiểu của móng: t  (15  20)cm

 Gờ móng: Bề rộng gờ  5 cm

Kết cấu móng:

 Cốt thép:

- Thép chịu lực: AII trở lên, đường kính thép  > 10, khoảngcách cốt thép a = (1030) cm ;

- Thép đai: AI trở lên;

 Bê tông móng:

- Bêê tông cấp độ bền  B15 (tương đương  M200)

- Bê tông lót: cấp độ bền  B7.5; chiều dày   10cm (thườnglấy  = 10cm)

70

2.2.1 Một số vấn đề chung

 Lớp bảo vệ cốt thép: a  3.0cm

 Độ sâu đặt móng hm ;

Móng băng: bTính toán kích thước đáy móng thỏa mãn điều kiện cường độ

và biến dạng;

 Lớp bảo vệ cốt thép: a  3.0cm

 Chiều cao móng, h: tính toán thỏa mãn điều kiện cường độ

vật liệu móng;

 Giằng móng: là dầm liên kết các móng với nhau theo một và

Thép chịu lực

2.3 CẤU TẠO MÓNG ĐƠN

73

2.4 CẤU TẠO MÓNG BĂNG

 Móng băng có chiều dài l >> chiều rộng b (l>7b)

 Bản thân móng đã là dầm móng  tính móng băng BTCTnhư dầm đặt trên nền đàn hồi

74

Mặt đất tự nhiên

Thép sườn dọc

bt

a: mĩng đơn dưới cột

b: mĩng băng

2.5 CẤU TẠO MÓNG BÈ

Cấu tạo: Dạng bản phẳng (như một sàn lật ngược, tựa trên nềnđất)

Được áp dụng khi:

 Tải trọng công trình tương đối lớn;

 Công trình đòi hỏi sự ổn định chống lật cao;

 Khi mà giải pháp móng băng là không hợp lý;

78

Dạng sàn phẳng

Dạng sàn sườn

Dạng sàn nấm

Dạng hộp

81

2.6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG NÔNG CỨNG

2.6.1 Khái niệm chungSố liệu ban đầu:

 Hồ sơ thiết kế kiến trúc, bản vẽ kết cấu…

 Tải trọng công trình tại cốt mặt đất

 Tài liệu ĐCCT và Địa chất thủy văn;

 Các tài liệu khác liên quan…

 Hệ số an toàn Fs và độ lún giới hạn cho phép [Sgh]

82

2.6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG NÔNG CỨNG

2.6.2 Nội dung tính toán thiết kế móng nông bao gồm:

 Xác định độ sâu đặt móng hm: phụ thuộc địa chất, tải trọng…

 Xác định kích thước đáy móng (với móng đơn: lxb, móng

băng b) phụ thuộc vào khả năng chịu tải của nền, độ lún

 Xác định chiều cao móng h: theo cường độ đối với vật liệu

móng

 Xác định cốt thép móng và bố trí: Diện tích  đường kính

 số lượng và khoảng cách

Sơ đồ trình tự các bước tính toán thiết kế:

TÀI LIỆU

HỆ MÓNG NÔNG

VẬT LIỆU MÓNG

- Công trình, địa chất

- Các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế: Sgh

CHỌN KÍCH THƯỚC MÓNG

KIỂM TRA KÍCH THƯỚC ĐÁY MÓNG

- Nền tự nhiên, hay nền gia cố

- Móng đơn, băng, bè…

- Mác bê tông

- Cốt thép

- Độ sâu đặt móng hm

- Kích thước móng

- Khả năng chịu tải

- Theo đk biến dạng