2 chuong 1 mong nong (272 05) 2009

ở các lớp đất phía trên có sức chịu tải không lớn trừ khi lớp đá gốc gần mặt đất nên sức chịutải nền đất là không cao và do đó móng nông chỉ chịu đợc tải trọng công trình nhỏ.Trong trờng

chơng 1 một số vấn đề về thiết kế móng nông

I giới thiệu chung về móng nông

300 300 200

(CĐĐB) (MNTN)

Tuy nhiên, móng nông có một số nhợc điểm nh: do chiều sâu chôn móng nhỏ, nên

độ ổn định về lật, trợt của móng nông kém (chịu mômen và lực ngang) ở các lớp

đất phía trên có sức chịu tải không lớn (trừ khi lớp đá gốc gần mặt đất) nên sức chịutải nền đất là không cao và do đó móng nông chỉ chịu đợc tải trọng công trình nhỏ.Trong trờng hợp mực nớc mặt nằm sâu thì phơng án thi công tơng đối phức tạp dophải tăng chiều dài cọc ván và các công trình phụ trợ khi thi công

II Phân loại móng nông

1 Theo vật liệu làm móng

Móng đá xây giống nh móng gạch xây, móng đá xây phải đợc thi công từ dới lên

trên và khả năng tạo hình của đá xây là kém nên cũng làm kéo dài thời gian thi công,giảm hiệu quả kinh tế Móng đá xây ít đợc sử dụng trong công trình cầu đờng có yêu

cầu về thời gian ngắn và chất lợng công trình cao Móng bêtông có khả năng tạo

hình tốt, thời gian thi công nhanh Khả năng chịu nén tốt nhng khả năng chịu kéo rất

kém Móng bêtông cốt thép có các u điểm của móng bê tông, đồng thời có khả năng

chịu kéo tốt Hiện tại loại móng này đợc áp dụng phổ biến và rộng rãi nhất do tínhthích ứng trong thi công và khả năng chịu tải tốt

2 Theo kích thớc móng

Móng đơn là loại móng có cả ba kích thớc (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) đều nhỏ Móng băng là móng có chiều dài lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dày Móng bè (móng bản ) là loại móng có chiều dài và chiều rộng đều lớn hơn rất nhiều

so với chiều dày

4 Theo vị trí tác dụng của tải trọng

Móng có tải trọng tác dụng đúng tâm điểm đặt của tải trọng nằm trọ tâm của móng Móng có tải trọng tác dụng lệch tâm điểm đặt của tải trọng nằm lệch khỏi trọng tâm

móng, điểm đặt tải trọng càng xa trọng tâm thì lệch tâm càng lớn Móng có tải trọng

ngang lớn thờng xuyên ví dụ khi mố cầu có chiều cao lớn thì áp lực đất phía sau

ongsinh ra lực ngang lớn tác dụng lên móng

5 Theo biện pháp thi công

Phơng pháp thi công tại chỗ có u điểm tận dụng đợc nhân công Tạo ra khối bê tông

móng có tinh liên tục và dễ dàng khắc phục những sai số trong thi công Không đỏihỏi kỹ thuật thi công quá cao và chính xác Nhợc điểm của phơng pháp này là thờigian thi công lâu, dẫn đến chịu ảnh hởng của yếu tố thiên nhiên Chất lợng bêtôngkhông tốt bằng phơng pháp lắp ghép do diều kiện bảo dỡng tại hiện trờng không

đảm bảo nh trong nhà xởng Cần nhiều thiết bị và máy móc phụ trợ trong khi thicông dẫn đến tăngchi phí

Phơng pháp thi công lắp ghép có u điểm thời gian thi công nhanh và việc đúc bê

tông không cần đòi hỏi phải trình tự, cho nên rút ngắn đợc thời gian thi công côngtrình Chất lợng bê tông đảm bảo do đợc bảo dỡng trong nhà xởng Giảm đợc số l-ợng thiết bị và vật liệu phục vụ cho thi công do đó giảm đợc chi phí Tuy nhiên nhợc

điểm của phơng pháp này là chất lợng mối nối thi công, các mặt cắt nối là nơi xungyếu Yêu cầu khi đúc sẵn phải đảm bảo chính xác thì mới lắp ráp đợc Khối bê tôngmóng là kém đồng nhất

Những vấn đề về kết cấu, thuỷ lực và địa kỹ thuật của thiết kế móng phải đợc phốihợp và phân biệt giải quyết trớc khi duyệt thiết kế sơ bộ.

Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ thiết kế choxói phải đợc xét đến ở trạng thái giới hạn cờng độ và trạng thái giới hạn sử dụng.Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ kiểm tra xóicầu phải đợc xét đến ở trạng thái giới hạn đặc biệt Xói ở móng cầu đợc nghiên cứucho 2 điều kiện (Điều 3.7.5):

 Lũ thiết kế xói: Vật liệu đáy sông trong lăng thể xói ở phía trên đờng xóichung đợc giả định là đã đợc chuyển đi trong các điều kiện thiết kế Lũthiết kế do ma kèm triều dâng hoặc lũ hỗn hợp thờng nghiêm trọng hơn là

lũ 100 năm hoặc lũ tràn với chu kỳ tái xuất hiện nhỏ hơn Các trạng tháigiới hạn cờng độ và trạng thái giới sử dụng phải áp dụng cho điều kiệnnày

 Lũ kiểm tra xói: ổn định móng cầu phải đợc nghiên cứu đối với các điềukiện xói gây ra do lũ dâng đột xuất vì bão ma kèm triều dâng, hoặc lũ hỗnhợp không vợt quá lũ 500 năm hoặc lũ tràn với chu kỳ tái xuất hiện nhỏhơn Dự trữ vợt quá yêu cầu về ổn định trong điều kiện này là không cầnthiết Phải áp dụng trạng thái giới hạn đặc biệt cho điều kiện này.

Đối với các móng đợc xây dựng dọc theo các sông suối, cần phải đánh giá xói nền đấttrong khi thiết kế Những nơi có khả năng phát sinh xói thì cần phải có biện pháp bảo

vệ thích hợp

Gradient thủy lực không đợc vợt quá :

 Đối với các loại đất không dính khác: 0.3

Nơi mà nớc thấm dới móng, cần phải xem xét tác động của lực nâng và lực thấm

1 Cao độ của móng

Cao độ mặt trên đợc lựa chọn trên cơ sở các yếu tố: Cao độ mặt dới; Sông có thông

thuyền hay không Với những sông có thông thuyền, cao độ mặt trên còn do cấpthông thuyền trên sông quyết định

Bệ móng nên đợc thiết kế với đỉnh bệ thấp hơn mức xói chung tính toán để giảm thiểu trở ngại cho dòng lũ và dẫn đến xói cục bộ Ngay cả độ sâu thấp hơn cũng cần đ ợc xét cho bệ móng đặt trên cọc mà

ở đó các cọc có thể bị phá hoại do xói và gỉ vì phô ra trớc dòng chảy.



 '

' CDMT

CDMD



Hình 1.2 - Cấu tạo móng nông

Cao độ mặt dới đợc lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện địa chất Móng phải đợc đặt

vào lớp đất tốt, có cờng độ cao, tính biến dạng nhỏ và ổn định về lún Tránh đặtmóng vào tầng đất gây ra lún lệch

Móng mở rộng đặt trên nền đất hoặc đá dễ xói thì đáy của nó cần đặt d ới độ sâu xói

do lũ kiểm tra xói gây nên Móng mở rộng đặt trên nền đá không bị xói phải đ ợcthiết kế và thi công để đảm bảo tính toàn vẹn của khối đá chịu lực

Độ sâu của móng phải đợc xác định phù hợp với tính chất vật liệu móng và khảnăng phá hoại Các móng ở những nơi vợt dòng chảy phải đợc đặt ở độ sâu dới độsâu xói dự kiến lớn nhất

Phải xem xét đến việc sử dụng vải địa kỹ thuật hay tầng lọc dạng cấp phối hạt đểgiảm khả năng thẩm lậu trong đá xô bồ hoặc đắp trả sau mố

2 Các kích thớc của móng

Kích thớc mặt trên: hình dạng và kích thớc móng thờng phụ thuộc vào hình dạng và

kích thớc đáy công trình bên trên Thờng kích thớc mặt trên của móng lấy lớn hơn

Kích thớc mặt dới Do sức chịu tải của nền đất thờng nhỏ hơn cờng độ vât liệu làm

móng rất nhiều (ngoại trừ móng đặt trên nền đá gốc) nên phải mở rộng đáy móng 1góc ( ) để giảm áp lực của tải trọng công trình xuống nền đất Đối với móng cứng,góc mở ( ) không đợc vợt quá giá trị cho phép tuỳ theo loại vật liệu làm móng vì cóthể làm gãy móng, với móng mềm móng BTCT thì không qui định góc mở này Cóthể tham khảo các giá trị sau:

Trong đó: B = bề rộng của móng

b = chiều rộng hiệu quả khi thiết kế theo phơng pháp ứng suất cho phép

LC = chiều rộng thân trụ phía trên

d = chiều dày bệ móng

Chiều dày của móng đợc quy định phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng, và phải đảm

bảo chịu đợc mômen uốn cũng nh đủ chiều sâu chôn móng vào đất để móng ổn

định Chiều dầy móng thờng có giá trị 1.0~1.5m (cho móng công trình có tải trọngnhỏ), 1.5~2.0m (cho tải trọng trung bình) và 2.0~3.0m (cho tải trọng lớn) (xem tínhtoán và bố trí cốt thép cho bệ móng ở phụ lục 2)

I Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ

1 Kiểm toán sức kháng của nền đất dới đáy móng

Công thức kiểm toán:

q A' q .A' '

R R V

Trong đó:

ii V : Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng đã nhân hệ số

A’ = B’xL’ : diện tích có hiệu của móng (hình 1-4),

B’ = B – 2eB

L’ = L – 2eL

B, L : chiều rộng và chiều dài của móng

eB, eL : độ lệch tâm của tải trọng theo hai phơng của móng.

qR: sức kháng tính toán đã nhân hệ số (tính toán)

ult b n b

a) Trờng hợp lệch tâm một trục a) Trờng hợp lệch tâm hai trục

Hình 1-4 - Diện tích chịu tải có hiệu

V

e x

B

D

Bảng 1-5 (trích lại) - Hệ số sức kháng theo TTGH cờng độ cho móng nông

Phơng pháp / Đất / Điều kiện Hệ số sức kháng

- Phơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu CPT

- Phơng pháp hợp lý dùng  f ớc tính từ số liệu SPT, dùng  f ớc tính từ số liệu CPT

0,45

0,55

0,35 0,45 Sét

- Phơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu CPT

- Phơng pháp hợp lý dùng sức kháng cắt đo đợc trong phòng thí nghiệm

dùng sức kháng cắt đo đợc trong thí nghiệm cắt cánh hiện trờng

dùng sức kháng cắt ớc tính từ số liệu CPT

dùng  f ớc tính từ số liệu SPT dùng  f ớc tính từ số liệu CPT

0,90 0,90

Bê tông đổ tại chỗ trên cát dùng  f ớc tính từ số liệu SPT dùng  f ớc tính từ số liệu CPT

0,80 0,80

Trợt trên đất sét đợc khống chế bởi cờng

độ của đất sét khi lực cắt của đất sét nhỏ hơn 0.5 lần ứng suất pháp, và đợc khống chế bởi ứng suất pháp khi cờng độ kháng cắt của đất sét lớn hơn 0.5 lần ứng suất pháp (xem Hình 1, đợc phát triển cho tr- ờng hợp trong đó có ít nhất 150mm lớp vật liệu hạt đầm chặt dới đáy móng)

* Đất sét(Khi sức kháng cắt nhỏ hơn 0.5 lần áp lực pháp tuyến)

- dùng sức kháng cắt đo đợc trong phòng thí nghiệm

- dùng sức kháng cắt đo đợc trong thí nghiệm hiện trờng

- dùng sức kháng cắt ớc tính từ số liệu CPT

* Đất sét (Khi sức kháng cắt lớn hơn 0.5 lần áp lực pháp tuyến)

0,85

0,85

0,80 0,85

 ep áp lực đất bị động thành phần của sức kháng trợt.

0,90

Bảng 23 Hệ số sức kháng – Hệ số sức kháng  cho sức kháng địa kỹ thuật của

móng nông theo TTGH cờng độ (AASHTO 2007) – Hệ số sức kháng

Phơng pháp / đất / điều kiện Hệ số sức

Phơng pháp lý thuyết (Munfakh et al., 2001), trong đất cát, sử dụng

Trợt   Bê tông đúc sẵn hay đổ tại chỗ đặt trên sét 0.85

(Ngoài ra, có thể xem tham khảo AASHTO - 2007)

Khi tải trọng lệch tâm đối với trọng tâm của đế móng, phải dùng diện tích hữu hiệu

chiết giảm, B x L nằm trong giới hạn của móng trong thiết kế địa kỹ thuật cho lún hoặc sức kháng đỡ áp lực chịu tải thiết kế trên diện tích hữu hiệu phải đợc giả định

là đều Diện tích hữu hiệu chiết giảm phải là đồng tâm với tải trọng

2.1 Các phơng pháp lý thuyết

a) Tổng quát

Sức kháng đỡ danh định đợc xác định bằng cách dùng các lý thuyết cơ học đất đã

đ-ợc chấp nhận dựa trên các thông số đo đđ-ợc của đất Các thông số của đất đđ-ợc dùngtrong phân tích phải đại diện cho cờng độ kháng cắt của đất dới các điều kiện tảitrọng và dới mặt đất đang xem xét

 Sức kháng đỡ danh định của đế móng trên đất không dính phải đợc đánh giábằng cách dùng các phân tích ứng suất hữu hiệu và các thông số cờng độkháng cắt của đất thoát nớc

 Sức kháng đỡ danh định của đế móng trên đất dính phải đợc đánh giá với cácphân tích ứng suất tổng và các thông số cờng độ của đất không thoát nớc.Trong các trờng hợp khi đất dính có thể bị mềm hoá và mất cờng độ theo thờigian, sức kháng đỡ của các đất này cũng phải đợc đánh giá đối với các điềukiện chất tải thờng xuyên, dùng các phân tích ứng suất hữu hiệu và các thông

số cờng độ của đất có thoát nớc

 Đối với đế móng trên đất đầm chặt, sức kháng đỡ danh định phải đợc ớc tínhbằng các phân tích tổng ứng suất hoặc ứng suất hữu hiệu, cái nào nguy hiểmhơn

Nếu có khả năng bị h hỏng do cắt cục bộ hay cắt thủng, có thể ớc tính khả năngchịu tải danh định bằng cách sử dụng các thông số về cờng độ chịu cắt đợc chiếtgiảm c* và * trong phơng trình 29 và 30 Các thông số chịu cắt chiết giảm có thểlấy nh sau:

q ln B 3

1

trong đó:

q1 = khả năng chịu tải tới hạn của móng đợc chống đỡ bởi lớp trên của hệ 2

lớp với giả thiết lớp trên có chiều dày vô hạn (MPa)

q2 = khả năng chịu tải tới hạn của móng ảo có cùng kích thớc và hình dạng

nh móng thực nhng đợc tựa lên bề mặt của lớp thứ hai (lớp dới) trong

b) Sức kháng đỡ danh định trong đất sét bão hoà

Sức kháng đỡ danh định của đất sét bão hoà (MPa) đợc xác định từ cờng độ khángcắt không thoát nớc có thể lấy nh:

ở đây:

c = Su = cờng độ kháng cắt không thoát nớc (MPa)

Ncm, Nqm = các hệ số điều chỉnh khả năng chịu lực theo hình dạng đế móng, chiều

sâu chôn móng, độ nén của đất và độ nghiêng của tải trọng (DIM)

 = dung trọng của đất sét (kg/m3)

Df = chiều sâu chôn tính đến đáy móng (mm)

* Có thể tính các hệ số khả năng chịu tải N cm và N qm nh sau:

B B

D N

B N

Nc = 5,0 dùng cho phơng trình 3-3 trên nền đất tơng đối bằng

= 7,5 dùng cho phơng trình 3-4 trên nền đất tơng đối bằng

= Ncq theo hình 1-8 đối với móng trên hoặc liền kề mái dốc

Nqm = 1,0 cho đất sét bão hoà và nền đất tơng đối bằng

= 0,0 cho móng trên hoặc liền kề mái đất dốc

H = thành phần nằm ngang của các tải trọng xiên (N)

V = thành phần thẳng đứng của các tải trọng xiên (N)

Trong hình 1-8 phải lấy số ổn định Ns nh sau:

c1 = cờng độ cắt không thoát nớc của lớp đất trên đỉnh đợc cho trong hình 2

c1 = cờng độ chịu cắt của lớp đất trên (MPa)

c2 = cờng độ chịu cắt của lớp đất dới (MPa)

sc = 1.0 Đối với các móng liên tục

' 1 ' 1 B

H tan K L

B 1 2 ' 1 ' 1 2

K

1e

cotcK

1qq

' 1

' 1 2

' f 2

sin1

sin1K

q2 = khả năng chịu tải cực hạn của móng áo có cùng kích thớc và hình dạng

của móng thực nhng tựa lên bề mặt của lớp thứ hai (nằm dới) của nền

Hình 18- Các hệ số khả năng chịu tải

đ-ợc cải tiến dùng cho các móng trong đất

dính và trên nền đất dốc hoặc kề giáp

nền đất dốc theo MEYERHOF (1957).

(dải) (vuông hoặc tròn)

Hình 20 – Hệ số khả năng chịu tải đợc điều chỉnh cho nền đất dính

hai lớp với lớp đất yếu hơn nằm ở trên lớp cứng hơn EPRI (1983).

c) Sức kháng đỡ danh định của đất rời

Sức kháng đỡ danh định của đất rời, nh đất cát hoặc sỏi cuội (MPa) có thể lấy nh:

CW1, CW2 = các hệ số lấy theo Bảng 2-4 nh là hàm của DW (DIM)

DW = chiều sâu đến mực nớc tính từ mặt đất (mm)

Nqm = theo quy định trong Hình 21 đối với móng trên nền dốc hay kề giáp

nền dốc (DIM)

N = hệ số khả năng chịu tải theo quy định trong Bảng 25 đối với móng

trên nền đất tơng đối bằng (DIM)

Nq = hệ số khả năng chịu tải theo quy định của Bảng 25 đối với nền đất

t-ơng đối bằng (DIM)

= 0.0 đối với móng trên nền đất dốc hay kề giáp nền đất dốc (DIM)

sq , s = các hệ số hình dạng đợc quy định trong các Bảng 26 và 27 tơng ứng

(DIM)

cq , c = các hệ số ép lún của đất đợc quy định trong Bảng 28 và 29 (DIM)

iq , i = các hệ số xét độ nghiêng của tải trọng đợc quy định trong Bảng 30 &

31 (DIM)

dq = hệ số độ sâu đợc quy định trong Bảng 32 (DIM)

Phải áp dụng các điều giải thích sau:

Trong các Bảng 5 & 6, phải lấy q bằng ứng suất thẳng đứng ban đầu hữuhiệu tại độ sâu chôn móng, nghĩa là ứng suất thẳng đứng ở đáy móng trớckhi đào, đợc hiệu chỉnh đối với áp lực nớc

Trong các Bảng 7 và 8, phải lấy H và V là tải trọng nằm ngang và thẳng

đứng cha nhân hệ số

Trong Bảng 9, phải lấy giá trị của dq trong trờng hợp đất nằm trên đáymóng cũng tốt nh đất dới đáy móng Nếu đất yếu hơn, dùng dq = 1,0

Bảng 25 - Các hệ số khả năng chịu tải N và N q đối với móng

trên nền đất không dính (BARKER và ngời khác 1991) Góc ma sát

Bảng 26 - Các hệ số hình dạng S q cho móng trên đất không

dính (Barker và ngời khác 1991 ) Góc ma sát ( f )

(Độ)

s q

(DIM) L/B = 1 L/B = 2 L/B = 5 L/B = 10

trên đất không dính (BARKER và ngời khác 1991)

Độ chặt

t-ơng đối D r

(%)

Góc ma sát ( f ) (Độ)

c = c q

q = 0,024 MPa q = 0,048 MPa q = 0,096 MPa q = 0,192 MPa

trên đất không dính (Barker và ngời khác 1991)

Độ chặt

t-ơng đối D r

(%)

Góc ma sát ( f ) (Độ)

c = c q ( dim)

q = 0,024 MPa q = 0,048 MPa q = 0,096 MPa q = 0,192 MPa

Bảng 31 - Các hệ số xét độ nghiêng của tải trọng i và i q cho các tải trọng nghiêng theo chiều bề rộng của móng (BARKER và ngời khác 1991)

1,20 1,30 1,35 1,40 37

1 2 4 8

1,20 1,25 1,30 1,35 42

1 2 4 8

1,15 1,20 1,25 1,30

 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

N corr = giá trị số búa trung bình SPT đã hiệu chỉnh trong giới hạn chiều sâu từ

đáy móng đến 1.5B dới đáy móng (Búa/300mm)

B = chiều rộng đế móng (mm)

CW1,CW2 = hệ số hiệu chỉnh không thứ nguyên xét đến ảnh hởng của nớc ngầm,

nh đợc xác định trong Bảng 24

Df = chiều sâu chôn móng lấy đến đế móng (mm)

R i = hệ số chiết giảm không thứ nguyên tính đến ảnh hởng của độ nghiêng

của tải trọng đợc cho trong các Bảng 33 và 34 (DIM)