BÀI GIẢNG nền và MÓNG CÔNG TRÌNH TRÌNH độ đại học CHÍNH QUY

 - Đệm vật liệu rời như đệm cát, đệm đá thay thế phần đất yếu ngay sát dưới đáy móng  - Gia tải trước bằng cách tác động tải trọng ngoài trên mặt nền đất  - Gia tải trước kết hợp với

BÀI GIẢNG NỀN VÀ MÓNG CÔNG TRÌNH

TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BỘ MÔN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

HÀ NỘI, 2018

CÁC NỘI DUNG CHÍNH CỦA MÔN HỌC

So sánh, Lựa chọn giải pháp nền móng

Thiết kế giải pháp móng nông

Thiết kế giải pháp móng cọc

Thiết kế

xử lý nền đất yếu

ĐẶT VẤN ĐỀ

NỀN CÔNG TRÌNH

 Các lớp đất đá tự nhiên hoặcnhân tạo

 Tiếp nhận tải trọng công trình

→ Nền nhân tạo

MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Một mặt cắt địa chất công trình của một công trình dân dụng tại khu vực Tây Hồ, Hà Nội Một mặt cắt địa chất công trình của một công trình dân dụng tại khu vực Thanh Trì, Hà Nội.

NỀN TỰ NHIÊN VÀ NỀN

NHÂN TẠO

 Nền tự nhiên có thể sử dụng để thicông công trình mà ko cần các biệnpháp gia cố, xử lý để làm tăng cường

độ và giảm độ lún

 Nền tự nhiên thuận lợi cho công tácxây dựng, như là móng nông của cáccông trình tải trọng nhỏ, móng sâu củacác công trình tải trọng lớn

NỀN TỰ NHIÊN VÀ NỀN NHÂN TẠO

 Nền nhân tạo cần thiết phải gia cố xử lý để

gia tăng cường độ, chịu được tải trọng công

trình và lún trong giới hạn cho phép.

 - Đệm vật liệu rời như đệm cát, đệm đá thay

thế phần đất yếu ngay sát dưới đáy móng

 - Gia tải trước bằng cách tác động tải trọng

ngoài trên mặt nền đất

 - Gia tải trước kết hợp với các thiết bị thoát

nước như giếng cát hoặc bấc thấm

 - Cọc vật liệu rời như cọc cát nhằm tăng

cường độ của đất nền.

 - Sợi hoặc vải địa kỹ thuật, được trải một

hoặc nhiều lớp trong nền các công trinh

 - Cột đất trộn xi măng (phương pháp DCM –

deep cement mixing)

KHÁI NIỆM VỀ MÓNG CÔNG TRÌNH

Đối với móng BTCT thường gồm các bộ phận sau:

 Giằng móng (đà kiềng): Có tác dụng đỡ tường ngăn bên

trên và làm giảm độ lún lệch giữa các móng trong công trình.

 Cổ móng: Kích thước cổ móng có thể bằng với cột tầng trệt nhưng thường được mở rộng thêm mỗi phía 2,5cm để

tăng lớp bê tông bảo vệ cốt thép trong cổ móng.

 - Móng (bản móng, đài móng): Thường có đáy dạng chữ

nhật, bị vát có độ dốc vừa phải, được tính toán để có kích thước hợp lý.

 - Lớp bê tông lót: Thường dày 100, bê tông đá 4x6 hoặc

bê tông gạch vỡ, vữa ximăng mác 50÷100, có tác dụng làm sạch, phẳng hố móng, chống mất nước xi măng, ngoài

ra nó còn làm ván khuôn để đổ bê tông móng.

 - Cuối cùng là nền công trình.

PHÂN LOẠI MÓNG THEO VẬT LIỆU

 Móng gạch

 Móng đá

 Móng bê tông, bê tông

cốt thép

PHÂN LOẠI THEO ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC

 Móng nông: Móng cứng, móng

mềm

 Móng cọc: Móng cọc đài thấp,

Móng cọc đài cao

PHÂN LOẠI THEO CÔNG NGHỆ THI CÔNG

 Móng lắp ghép

 Móng đổ tại chỗ

 Móng bán lắp ghép

PHÂN LOẠI THEO ĐẶC TÍNH CHỊU TẢI

 Móng chịu tải trọng tĩnh

 Móng chịu tải trọng động (Móng máy)

PHÂN LOẠI THEO ĐỘ SÂU ĐẶT MÓNG

 Móng nông

 Móng sâu

TÍNH TOÁN NỀN MÓNG

Khi tính toán, thiết kế và xâydựng công trình, phải làm sao đảmbảo thỏa mãn ba yêu cầu sau:

 Bảo đảm sự làm việc bình thườngcủa công trình trong quá trình xâydựng và sử dụng lâu dài sau này

NỘI DUNG CÔNG TÁC THIẾT KẾ NỀN 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

 Trạng thái giới hạn là trạng thái

mà khi vượt quá kết cấu không

còn thỏa mãn các yêu cầu đề ra

đối với nó khi thiết kế

TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THIẾT KẾ NỀN MÓNG

của khe nứt (chỉ được áp dụng

cho các kết cấu đặc biệt như

tường tầng hầm, bản đáy chứa

chất lỏng )

TÍNH TOÁN MÓNG

 Tất cả các loại móng đều phảitính toán theo TTGH I

 Hầu hết móng các công trìnhdân dụng và công nghiệp thì chỉcần tính toán, thiết kế theoTTGH I tức là tính kích thướcmóng, cấu tạo móng, tính cốtthép bố trí cho móng…

 Nền dưới các công trình thườngxuyên chịu tải trọng ngang với trị sốlớn (tường chắn, đê, đập, công trìnhcầu…) hoặc trường hợp tính động đất

 Móng hoặc công trình đặt trên nền ởmép mái dốc (ở trên hay ngay dướimái dốc) hay gần các lớp đất có dộdốc lớn

 Các nền là đất sét yếu bão hòa nước

và than bùn

hơn 1,2.

𝐾𝑎𝑡 = σ 𝑀𝑐

σ 𝑀𝑔 ≥ 𝐾𝑎𝑡[Kat] - hệ số ổn định về lậtcho phép, lấy không nhỏhơn 1,2

TÍNH TOÁN NỀN

 Tính toán theo TTGH II: Việc tính

toán này là bắt buộc cho mọi côngtrình, trừ các công trình đặt trên nền

đá nhằm đảm bảo điều kiện làm việcbình thường cho công trình

 - Độ lún ổn định: S ≤ Sgh

 - Độ lún lệch tương đối:

ΔS/L ≤ (ΔS/L)gh

 - Góc nghiêng của móng: i ≤ igh

 - Chuyển vị ngang của móng: u ≤ ugh

Các giá trị giới hạn được tra theo quy phạm phụ thuộc vào từng loại công trình.

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG

TÀI LIỆU TÍNH TOÁN

Tài liệu về địa

(Hồ sơ thiết kế kiến trúc của công trình)

Tài liệu về tải trọng, tổ hợp tải trọng phục

vụ tính toán nền móng

(Tải trọng các chi tiết công trình bên trên

và các tải trọng tác dụng khác)

Tài liệu về vật liệu xây dựng

và phương pháp phương tiện thi công

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

 Tải trọng

Theo TCVN 2737-1995, phân loại tải

trọng thành 2 loại:

 Tải trọng thường xuyên,

 Tải trọng tạm thời (chia thành 3 loại:

dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt) tùy

theo thời gian tác dụng của chúng

 Tổ hợp tải trọng

 Tổ hợp cơ bản I bao gồm:

+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên;

+ Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn;

+ Một trong những tải trọng tạm thời ngắn hạn có ảnh hưởng nhiều nhất đến TTUS của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu.

 Tổ hợp cơ bản II bao gồm:

+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên;

+ Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn;

+ Toàn bộ tải trọng tạm thời ngắn hạn nhưng không ít hơn 2.

 Tổ hợp đặc biệt bao gồm:

+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên;

+ Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn;

+ Tải trọng tạm thời ngắn hạn có thể có hoặc không; + Một trong những tải trọng đặc biệt có ảnh hưởng nhiều nhất đến TTUS của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn

bộ kết cấu.

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

Xác định tải trọng tác dụng xuống móng

 Xác định tải trọng tính toán:

Thông thường khi tính toán kết cấu bêntrên, ta sử dụng các giá trị là tải trọngtính toán, từ đó nội lực tại chân cột (hoặctường, vách) là nội lực tính toán bao gồm:

Lực dọc N 0 tt , Mô men M 0 tt và Lực cắt

Q 0 tt và đây cũng là ngoại lực để tính toánmóng

 Xác định tải trọng tiêu chuẩn:

Để đơn giản trong tính toán, giá trị tiêuchuẩn được xác định bằng giá trị tính toánchia cho hệ số vượt tải (n = 1,1 – 1,2)

Các quy mô công trình:

 Quy mô nhỏ (nhà dưới 3 tầng, nền đắp thấp dưới 2m)

 Quy mô vừa (nhà 4-8 tầng, nền đắp cao 2-3m)

 Quy mô lớn (nhà trên 9 tầng, nền đắp cao trên 3m

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG

LỰA CHỌN CHIỀU SÂU ĐẶT MÓNG (h)

Yếu tố phụ thuộc

 Tải trọng và kiến trúc công trình

 Điều kiện ĐCCT

 Điều kiện ĐCTV

 Khí hậu và điều kiện tự nhiên

 Phương pháp thi công

Tóm lại:

 Chiều sâu chôn móng cho tất cả các

công trình không được nhỏ hơn

0,5m.

 Phải chọn đặt đáy móng vào lớp đất

tốt, trong đó chiều sâu chôn móng

vào lớp chịu lực tối thiểu là 0,3m.

 Nên đặt trên hẳn hoặc dưới hẳn mực

MÓNG NÔNG

 Móng nông là loại móng có độ sâu chôn móng không quá 6m (thông thường từ 1 - 3m) và được xây dựng trong hố móng đào trần.

 Móng nông được sử dụng trong điều kiện địa chất đơn giản, các lớp đất có khả năng chịu lực tốt

có cấu tạo ổn định hoặc đá cơ bản ở gần mặt đất, tải trọng không lớn, công trình nhỏ, Q0nhỏ.

 Toàn bộ tải trọng công trình truyền qua móng đều được đất nền ở dưới đáy móng chịu, còn phần lực ma sát và lực dính của đất xung quanh móng được bỏ qua.

PHÂN LOẠI

Dựa vào 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 chứa, ống khói, ).

 Móng thường chịu lực ngang lớn (tường chắn, đập nước, ).

 Móng chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng, moment nhỏ.

PHÂN LOẠI

Dựa vào độ cứng của móng

 Móng cứng: Là móng không bị

uốn khi chịu tác dụng của tải

trọng, móng được cấu tạo đủ

chiều cao để áp lực xuống đế

móng và phản lực của nền cân bằng nhau Về vật liệu,

mềm được làm bằng bê tông cốt thép.

PHÂN LOẠI

Dựa vào hình dạng móng:

 Móng đơn: dưới dạng cột hoặc dạng bản, được dùng dưới cột hoặc dưới tường kết hợp với dầm móng.

 Móng băng dưới cột: chịu áp lực từ hàng cột truyền xuống (khi hàng cột phân bố theo hai hướng thì dùng móng băng giao thoa).

 Móng băng dưới tường: là phần kéo dài xuống đất của tường chịu lực và tường không chịu lực.

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

bộ công trình.

 Móng khối: là các móng cứng dạng khối đơn nằm dưới toàn bộ công trình.

CẤU TẠO MÓNG ĐƠN

 Móng đơn có kích thước không lớn, có đáy vuông, chữ nhật hoặc tròn thường làm bằng gạch, đá xây, bê tông hoặc BTCT.

 Móng đơn thường dùng cho cột nhà dân dụng, nhà công nghiệp,

mố trụ cầu nhỏ, dưới trụ đỡ dầm tường, móng mố trụ cầu, móng trụ điện, tháp ăng ten,

 Khi gặp những trường hợp chịu tải trọng lớn cần mở rộng đáy móng

ta phải đồng thời tăng cả chiều dài móng và chiều sâu chôn móng Đây là một nhược điểm của móng đơn Vì vậy, móng đơn chỉ nên dùng trong trường hợp đất nền có sức chịu tải tốt, tải trọng ngoài không lớn lắm.

CẤU TẠO MÓNG ĐƠN

CẤU TẠO MÓNG BĂNG

 Móng băng là loại móng có chiều dài rất lớn so với chiều rộng Thường dùng dưới tường nhà, dưới tường chắn, dưới dãy cột.

 Khi dùng móng băng dưới dãy cột theo hai hướng gọi là móng băng giao thoa.

 Đặc điểm của móng băng là làm giảm sự lún không đều, tăng độ cứng cho công trình Móng băng được xây bằng đá, gạch, bê tông hay BTCT.

CẤU TẠO MÓNG BĂNG

CẤU TẠO MÓNG BÈ

 Là móng bê tông cốt thép đổ liền khối dưới toàn bộ công trình hoặc dưới đơn nguyên.

 Móng bè được được dùng ở những nơi nền đất yếu - khi chiều rộng của móng băng giao thoa quá lớn, hoặc do cấu tạo tầng dưới cùng của nhà; dưới các

bể vệ sinh, các kho chứa…

 Khi mực nước ngầm cao, để chống thấm cho tầng hầm người

ta làm móng bè với 2 chức năng, vừa làm móng, vừa làm sàn tầng hầm.

 Móng bè sử dụng có khả năng giảm lún và lún không đều, phân phối lại ứng suất đều trên nền đất.

CẤU TẠO MÓNG BÈ

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG CỨNG

Móng cứng là móng có độ cứnglớn → dưới tác dụng của tải trọngcông trình móng biến dạng nhỏ cóthể bỏ qua → ứng suất dưới móng p

có thể coi là tuyến tính

 Móng băng dưới tường, vách

 Móng băng dưới hàng cột, móng

bè nhưng độ cứng móng rất lớn(h lớn và hệ sườn dày)

 Móng đơn dưới cột, trụ

Tài liệu thiết kế

Tài liệu công trình:

Tiêu chuẩn thiết kế:

 Theo hệ TCVN

Phương án nền móng

 Đề xuất giải pháp nền móng

 Lựa chọn dạng móng (Móngđơn BTCT dưới cột, Móng băngBTCT dưới tường….)

 Lựa chọn lớp đất dự kiến đặtmóng

 Có phải kết hợp xử lý nền?

 Lưu ý: Các thông số của vật liệu

BTCT yêu cầu lấy theo TCVN

5574-2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế

Xác định áp lực tiêu chuẩn của đất nền

Đây là bước bắt buộc với tất cả

các bài toán thiết kế nền móng:

 Khi Pct ≤ Pgh(I): Quan hệ ứng

suất – biến dạng là tuyến tính.

 Để thiết kế nền theo TTGH về biến

dạng thì trước hết phải khống chế

tải trọng đặt lên nền nhỏ hơn

Pgh(I) để đảm bảo mối quan hệ

này, khi đó mới tính được độ lún

của nền.

 Tải trọng quy định giới hạn Pgh(I)

đó gọi là tải trọng tiêu chuẩn, hay

áp lực tiêu chuẩn của nền.

 Người thiết kế phải chọn diện tích

đáy móng đủ rộng và sao cho ứng

suất dưới đáy móng bằng hoặc nhỏ

hơn trị số áp lực tiêu chuẩn

Xác định Rtc của đất nền theo TCVN 9362-2012

 ktc - hệ số tin cậy, lấy bằng 1,0

 γII - KLTT đất nằm trực tiếp dưới móng

 γ*II - KLTT trung bình các lớp đất từ tính từ đáy móng trở lên

 cII - lực dính tiêu chuẩn dưới đáy móng

 A, B, D - các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát φ

 m1, m2 - lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền và hệ số điều kiệnlàm việc của công trình tác dụng qua lại với nền

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

tải trọng đúng tâm

 Muốn tận dụng hết khả năng chịu lực

của nền để kích thước móng bảo đảm

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

 Kích thước đáy móng được kiểm tra

theo điều kiện ổn định nền:

ptc max ≤ 1,2 Rtc

ptc min ≥ 0

ptc

tb ≤ Rtc

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

tải trọng lệch tâm

 Trường hợp móng chịu tải lệch tâm

tổng quát thì:

𝑝𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑖𝑛

 Nếu kể thêm trọng lượng của móng và

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

 el, eb - độ lệch tâm theo phương l và b,

 Wx, Wy - moment kháng uốn của đáy móng

theo phương x và y tương ứng

Wx = l2.b/6; Wy = l.b2/6

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

tải trọng lệch tâm

 Móng chịu tải lệch tâm một phương:

𝑝𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑖𝑛

𝑡𝑐 = 𝑁𝑜

𝑡𝑐

𝑙 𝑏 ∙ 1 ±

6 𝑒 𝑙

 Nếu kể thêm trọng lượng của móng và

Xác định diện tích đáy móng trong trường hợp móng chịu

tải trọng lệch tâm

 ΣMtc - trị tiêu chuẩn của

moment tương ứng với

 Qotc - trị tiêu tiêu chuẩn

của tải trọng ngang tại

chân cột

 hm - chiều chiều cao

móng giả định

 Công thức cơ bản để tính toán

nền theo TTGH I là:

𝑁 ≤ 𝜙

𝑘𝑎𝑡

N - Yếu tố lực ngoài tác dụng lên

nền gây ra trạng thái giới hạn

Φ - Sức chịu tải của nền (cường

độ) theo phương lực N

kat - Hệ số an toàn, đối với nền

móng thường không nhỏ hơn 1,2

Tính toán nền theo TTGH I

𝐾𝑎𝑡 = σ 𝑀𝑐

σ 𝑀𝑔 ≥ 𝐾𝑎𝑡[Kat] - hệ số ổn định vềlật cho phép, lấy không nhỏ hơn 1,2

Tính toán nền theo TTGH II

 Tính toán theo TTGH II: Việc tính

toán này là bắt buộc cho mọi công

trình, trừ các công trình đặt trên nền

đá nhằm đảm bảo điều kiện làm việc

bình thường cho công trình

Các giá trị giới hạn được tra theo

quy phạm phụ thuộc vào từng loại

công trình.

 Nội dung tính toán móng theo

trạng thái giới hạn I là xác định

kích thước của móng và cấu tạo

cho hợp lý, đảm bảo cho móng

không bị phá hỏng theo những

kiểu đã nêu trên

 Việc tính toán gồm hai nội dung là

tính chiều cao móng và bố trí

thép cho móng theo các hình thức

phá hủy móng như trên hình

Tính toán móng theo TTGH I

Móng có khả năng bị phá hủy theo

các kiểu sau:

 Móng bị xuyên thủng bởi ứng suất cắt

trực tiếp trên tiết diện xung quanh

chân cột hoặc chân tường (đường 1)

 Móng bị xuyên thủng do tác dụng của

ứng suất kéo chính (đường 2).

 Móng bị nứt gãy do tác dụng của

moment uốn Móng bị ngàm tại chân

cột, phần móng chìa ra ngoài chân cột

(tường) bị uốn như dầm consol

Tính toán móng theo TTGH I

 Trường hợp tổng quát khi tính cho

móng lệch tâm ta phải tính cho phía

nguy hiểm nhất là phía có pmaxtt với:

Xác định chiều cao của móng cứng theo

điều kiện độ bền chống uốn

 Chiều cao làm việc của móng được

xác định theo công thức:

ℎ𝑜 ≥ 𝐿 ∙ 𝑝

𝑡𝑡 𝑙 0,4 𝑅𝑛 𝑙𝑐

 ho – chiều cao làm việc của móng;

ho = hm - a

 L – khoảng cách từ cạnh móng đến

mặt ngàm cột; L = (l – lc)/2

Xác định chiều cao của móng cứng theo

điều kiện độ bền chống uốn

 l – cạnh dài đáy móng khi

tính theo phía chiều dài, còn

khi tính theo phía cạnh ngắn

Xác định chiều cao của móng cứng theo

điều kiện độ bền chống uốn

 Chiều cao của móng (hm) được

chọn sao cho ứng suất do bê tông

chịu hoàn toàn, nghĩa là không

Xác định chiều cao của móng cứng theo

điều kiện xuyên thủng

 Trong trường hợp này, Nxt – lực

đến sự giảm cường độ xuyên

thủng của bê tông so với cường

độ chịu kéo;

 Rk - cường độ chịu kéo tính

toán của bê tông, (kPa);

 h0 - chiều cao làm việc của

móng, (m);

Điều kiện xuyên thủng móng vuông đúng tâm

 Utb - trung bình cộng chu vi đáy

trên và dưới của tháp chọc

thủng trong phạm vi chiều cao

 Phương trình thứ 2 của lực

xuyên thủng tìm được từ điều

kiện khi ho có giá trị nhỏ nhất

Giải phương trình được nghiệm ho

Điều kiện xuyên thủng móng vuông đúng tâm

 Cùng nguyên tắc tính toán như

trường hợp móng chịu tải đúng

tâm, nhưng do phản lực đáy

móng phân bố không đều,

khả năng móng bị bẻ gãy ở khu