giáo trình nền và móng-chương 1, đại học công nghệ gtvt

Nền:là vùng đất chịu ảnh hưởng trực tiếp của tải trọng móng truyền xuống, được giới hạn bằng đường cong dạng như bóng đèn tròn, ngoài phạm vi này ứng suất gây ra do móng truyền tới coi n

NỀN VÀ MÓNG

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Khái niệm

Móng: là bộ phận liên kết với kết cấu bên trên công trình, có

nhiệm vụ truyền toàn bộ tải trọng công trình và phân bố tải trọng này xuống nền đất

Nền:là vùng đất chịu ảnh hưởng trực tiếp của tải trọng móng truyền xuống, được giới hạn bằng đường cong dạng như bóng đèn tròn, ngoài phạm vi này ứng suất gây ra do móng truyền tới coi như

không đáng kể, không gây nên biến dạng đất

a Cấu tạo móng

- Bản móng:

- Giằng móng (đà kiềng)

- Cổ móng

Chiều sâu chôn móng hm

Chiều sâu vùng đất nền (chiều

sâu nén chặt) hnc

1.2 Nguyên lý tính toán nền móng theo trạng thái giới

 TTGH III: là trạng thái giới hạn về tính toán sự hình thành và phát triển khe nứt

 Ứng dụng trong tính toán nền móng:

- Với bản móng: chủ yếu là tính theo TTGH I, trừ trường hợp hầm nước đặt trong đất, tâng ngầm…cần thiết phải kiểm tra theo TTGH III

- Với nền: chỉ tính với TTGH I và TTGH II

Điều kiện áp dụng TTGH II cho nền:

Bm, hm – bề rộng và chiều sâu chôn móng;

A, B, D- các hệ số tra bảng theo

C- lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng

1.3 Các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng

a Điều kiện về địa chất công trình:

- Khoan lấy mẫu và thí nghiệm xác định các chỉ tiêu

- Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

- Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

Số lượng và chiều sâu hố khoan tùy thuộc vào các yếu tố:

• Cấu tạo địa chất đồng nhất hay phức tạp;

• Quy mô và mức độ quan trọng của công trình;

• Phương án móng dự kiến thực hiện

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT ( Standard Penetration Test)

- Thực hiện ngay sau khi lấy mẫu khoan

- Ống khoan được thay thế bằng ống tách

- Búa đầm nặng 63,5kg, cho rơi tự do ở độ cao 76cm

- Kết quả báo cáo là số búa rơi làm ống tách xuyên sâu vào trong đất ở 30cm cuối cùng (N)

Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Cone Penetration Test)

- Mũi côn có đường kính 3,6cm, tiết diện 10cm2 được ép xuyên trong đất Góc ở đỉnh mũi côn 60º

- Đo sức kháng xuyên cho từng 0,2m độ sâu đất, được gọi là sức kháng xuyên tính Rp

- Gặp trở ngại với cát hoặc khi đất quá cứng Rp>30000kPa, độ sâu xuyên lớn

Đất sét:

- Trọng lượng bản thân (tĩnh tải): n=1,1

- Tải trọng sử dụng (hoạt tải): n= 1,3÷1,4

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn : là tải trọng tác dụng lên công

trình với thời gian rất ngắn như gió, tuyết,…

- Tính toán theo TTGH I cho nền và móng: tổ hợp cơ bản được chọn với tải trọng tính toán.

- Tính toán theo TTGH II cho nền ( tính lún): tổ hợp tải trọng được chọn là tổ hợp bỏ qua tải trọng tác dụng tạm thời ngắn hạn Tính toán với tải trọng tiêu chuẩn

Chương II: MÓNG NÔNG CỨNG TUYỆT

ĐỐI

Chương II: MÓNG NÔNG CỨNG TUYỆT

ĐỐI

2.1 Khái niệm chung

 Phân loại và cấu tạo

- Phân loại theo đặc điểm của tải trọng:

+ Móng chịu tải trọng đúng tâm

+ Móng chịu tải trọng lệch tâm

+ Móng các công trình cao (tháp nước, bể nước, ống khói…)+ Móng chịu lực ngang lớn (tường chắn, đập nước…)

+ Móng chủ yếu chịu tải trọng đứng…

- Phân loại theo cách chế tạo:

+ Móng toàn khối

+ Móng lắp ghép

- Phân loại theo đặc điểm làm việc:

+ Móng đơn: móng có kích thước không lớn, đáy vuông, chữ nhật hoặc tròn Thường dùng cho cột nhà dân dụng, công nghiệp, mố trụ cầu nhỏ, dưới trụ đỡ dầm tường, móng trụ điện…

+ Móng băng: có chiều dài rất lớn so với chiều rộng, thường dùng dưới tường nhà, dưới tường chắn, dưới dãy cột Móng băng dưới dãy cột theo hai hướng gọi là móng băng giao thoa.

Móng băng dưới cột và móng băng giao thoa

+ Móng bè: móng dạng bản BTCT nằm dưới một phần hay toàn

bộ công trình, thường dùng cho cho các công trình xây dựng trên lớp địa chất có khả năng chịu tải tương đối tốt hoặc có tải trọng lớn

Thi công cốt thép móng bè

và móng bè sau khi thi công xong

Khái niệm về độ cứng móng:

 Móng tuyệt đối mềm: Là loại móng mà biến dạng của móng và

của nền giống nhau

 Móng tuyệt đối cứng: Biến dạng của móng không bị ảnh

hưởng dưới tác dụng của áp lực tiếp xúc

Móng tuyệt đối cứng ứng với trường hợp các phần tử trong vật liệu móng hoàn toàn chịu nén nghĩa là bề rộng của móng phải

nằm trong góc truyền lực a cho bởi vật liệu móng

Đá hộc xây bằng vữa:

Bê tông đá hộc:

Bê tông:

Biểu diễn bằng công thức: Bm ≤ bc + 2h.tgα

 Móng cứng hữu hạn: Móng chịu uốn và biến dạng một phần nên cần tính toán cốt thép chịu lực

2.2 Chọn chiều sâu đặt móng và xác định sơ bộ kích thước đáy móng

Móng nông chịu tải trọng đúng tâm:

a Các giả thiết cơ bản tính toán

- Sự phân bố ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng (phản lực nền) coi như phân bố đều

- Đảm bảo điều kiện:

b Tính toán móng băng dưới tường chịu tải trọng đúng tâm.

Xét tới điều kiện để tính toán theo TTGH II cho nền:

pđ ≤ Rtc

Bm ≥

Chọn trước hm, giả thiết b sau đó tính Rtc Sau đó tính lại

Bm và kiểm tra lại điều kiện pđ ≤ Rtc

c Tính toán móng chữ nhật Bm.L

Đặt tỷ số 2 cạnh α = L/Bm → F= α.Bm2

Bm2 =

c Móng nông chịu tải trọng lệch tâm

Kiểm tra tải trọng ngang Htt (quan trọng với công trình cầu đường, thủy lợi)

𝐻𝑡𝑡+ 𝑃𝑎≤ 𝑃𝑝+ 𝑡𝑔 𝜑 𝑁𝑡𝑡+ 𝑐 𝐹𝑚

𝐾𝑎𝑡

Kat thường từ 1,5 ÷ 2

Tính toán ổn định nền

- Coi như móng chịu tải đúng tâm, chọn trước b, tính Rtc, tính

được diện tích móng theo công thức:

F

m=

- Kiểm tra móng cho trường hợp lệch tâm:

= = Trong đó: eL=

eb= là lệch tâm theo phương cạnh B

Điều kiện cần thỏa mãn là :

Kể thêm trọng lượng của móng và đất trên móng:

Ứng suất móng chịu tải lệch tâm

Ví dụ: Hãy xác định kích thước sơ bộ đáy móng dưới cột hình chữ nhật kích thước 200x300mm với tổ hợp tải trọng tại mặt móng là:

Ntt = 62,18T; Mtt = 3,54Tm; Htt = 1,62T Nền đất gồm hai lớp với các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Lớp 1: lớp đất dày 0,6m; γ1= 1,64T/m3

Lớp 2: lớp đất cát pha, dẻo dày >10m; γ2= 1,8T/m3; ; c =

0,12kG/cm2 Cho biết các hệ số như sau: m1=1; m2=1,2; ktc=1; n=1,2; γtb =2,2 T/m3.

Xác định sơ bộ kích thước đáy móng:

Chọn chiều sâu chôn móng: hm= 0,5m

Giả định bê rộng móng b=1,5m và chiều cao móng h=0,5m

Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng:

( m1m2/ktc)Tải trọng tiêu chuẩn:

Diện tích sơ bộ đáy móng:

F

m=

Móng lệch tâm, diện tích Fm thường chọn nhân với hệ số (1,11,5) để chống lại mômen uốn Và F= α.Bm2

→ Bm=

L=

Chọn kích thước đáy móng: F=

Kiểm tra điều kiện ổn định nền:

Tải trọng tiêu chuẩn quy về trọng tâm đáy móng:

Độ lệch tâm: e =

Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng:

=

2.3 Tính toán móng theo TTGH II

2 nguyên nhân gây nên biến dạng:

- Biến dạng do tải trọng

- Biến dạng không do tải trọng

Điều kiện tính toán nền theo biến dạng:

S ≤ [Sgh]

S ở đây có thể là lún tuyệt đối, lún trung bình hoặc độ chênh lún tương đối của hai móng, độ nghiêng của móng, độ võng…

[Sgh] được quy định rõ ràng trong tiêu chuẩn thiết kế

Độ lún S được tính toán theo hai sơ đồ: bán không gian biến

dạng tuyến tính với lớp nén lún quy ước (sơ đồ 1) và lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn (sơ đồ 2)

Chiều sâu vùng chịu nén được quy định như sau:

- Đất cát và đất dính, Hc được tính tới chiều sâu mà tại đó

σgl = 0,2 σbt

- Nếu lớp đất yếu, có modul biến dạng E0 < 50 kG/cm2, Hcđược chọn tới chiều sâu mà tại đó σz = 0,1.σđáygl

Σσgl = K0 σđáygl

K0 là hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỷ số L/B và Z/B

lấy bằng 0,8 cho mọi loại đất

σ- áp suất toàn phần trung bình trên và dưới móng

Eoi – môđun biến dạng của lớp đất thứ I

M-hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tỉ số giữa chiều dày lớp đàn hồi Ztt và nửa chiều rộng, hoặc bán kính của móng khi chiều rộng của nó bằng 10-15m

ki-hệ số phụ thuộc hình dạng đáy móng, tỉ số các cạnh móng chữ nhật (n=L/B) và tỉ số giữa chiều sâu đáy lớp z và nửa chiều rộng móng (m=z/B) hay với bán kính móng (m=z/2r)

Chiều dày tính toán Ztt của lớp biến dạng tuyến tính lấy như sau:

- Tới đỉnh lớp đất có moodun biến dạng E0 ≥ 1000 kg/cm2

- Khi móng có chiều rộng hoặc đường kính lớn hơn 10m với moodun biến dạng E0 ≥100kg/cm2 : Ztt=Ho+ t.BmTrong đó H0 và t lấy như sau:

- Nền đất dính: H0=9m và t=0,15

- Nền đất cát: H0=6m và t=0,10

Tóm lại, các bước cơ bản để tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp:

1 Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp có chiều dày hi ≤ 0,4B với B là chiều rộng móng

2 Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân đất:

3 Xác định áp lực gây lún:

Với là dung trọng trung bình các lớp đất tính từ đáy móng trở lên

h là chiều sâu chôn móng

4 Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún:

Ko là hệ số phụ thuộc vào tỷ số l/b và z/b

5 Xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng Hnc:

6 Tính toán độ lún của các lớp đất phân tố Si theo các công thức:

hoặc

hoặc

7 Tính toán độ lún cuối cùng của móng: S =

2.4 Cấu tạo và tính toán kết cấu móng:

2.4.1 Cơ sở tính toán lượng cốt thép chịu uốn

Tính toán cấu kiện chịu uốn theo trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực, điều kiện cần thỏa mãn là:

MM- Mô men uốn bất lợi mà tiết diện phải chịu

Mgh- khả năng chịu lực của tiết diện ở trạng thái giới hạn

Giả thiết để tính Mgh:

- Bỏ qua sự làm việc của bê tông vùng kéo, toàn bộ nội lực kéo

do cốt thép As chịu Khi thỏa mãn điều kiện x thì ứng suất

trong cốt thép tiết diện Fa đạt đến giá trị cường độ chịu kéo tính toán Ra, xem hợp lực trong cốt thép chịu kéo là Ra.Fa và đặt tại trọng tâm của Fa

- Ứng suất trong bê tông vùng chịu nén đạt giá trị Rb và phân bố đều

Lấy mô men đối với trục vuông góc với mặt phẳng uốn và đi qua điểm đặt hợp lực trong cốt thép Fa, ta có:

2 )Biểu thức trên là khả năng chịu lực tính theo vùng nén Nếu tính theo vùng chịu kéo của cốt thép:

2.4.2 Áp dụng tính toán chiều cao móng và hàm lượng cốt thép móng

Chiều cao móng được chọn sao cho móng không bị chân

Diện tích đáy móng ngoài tháp xuyên:

Sngoài tháp xuyên= B.L-(bc+2h0).(ac+2h0)

Diện tích xung quanh của tháp xuyên tính toán được tính gần đúng bằng diện tích xung quanh của khối lập

phương cạnh bc+h0 và dầy h0.

Sxqtx=