Giáo trình Nền móng: Phần 1

Giáo trình Nền móng: Phần 1 cung cấp đến các bạn những kiến thức bao gồm nguyên tắc cơ bản thiết kế nền móng; nguyên tắc xác định tải trọng xuống móng; nguyên tắc thống kê số liệu địa chất; móng nông trên nền thiên nhiên; trình tự tính toán thiết kế móng băng.

Trang 1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG TP HỒ CHÍ MINH

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN KẾT CẤU

GIÁO TRÌNH

NỀN MÓNG

Trang 2

Giáo trình nền móng

LỜI GIỚI THIỆU

Để phục vụ công tác giảng dạy và học tập của sinh viên khoa xây dựng, Bộmôn kết cấu thuộc Khoa xây dựng biên soạn tài liệu “Giáo trình nền móng” theo

các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9362:2012 và TCVN 10304:2012 và các tiêu chuẩn

hiện hành có liên quan

Gia cố nền đất yếu là một trong những lĩnh vực phức tạp, nhiều quan điểm

tính toán khác nhau Chúng tôi đã cập nhật một số tiêu chuẩn tiên tiến phục vụ chogiáo viên, sinh viên tìm hiểu và nghiên cứu áp dụng khi tính toán gia cố nền đất

yếu

Mỗi chương đều có ví dụ áp dụng, hy vọng cuốn sách giúp cho sinh viên,

người thiết kế cách trình bày thuyết minh và bản vẽ thiết kế nền móng công trình

Do thời gian, kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót Mọi

sự góp ý về nội dung cuốn sách sẽ được tiếp nhận với lòng biết ơn

BỘ MÔN KẾT CẤU

Trang 3

CHƯƠNG 1NGUYÊN TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ NỀN MÓNG

1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ NỀN VÀ MÓNG

1.1.1 Khái niệm về nền

- Nền là khu vực không gian nền đất dưới đáy móng gánh đỡ tải trọng của

công trình do móng truyền xuống Nền có thể là đất hoặc đá

+ Nền đá là nền gồm các loại đá: đá phún xuất, biến chất và trầm tích có liênkết cứng giữa các hạt (dính kết và xi măng hóa) nằm thành khối liên tục hoặc khốinứt nẻ Đặc điểm của nền đá có sức chống nén lớn, biến dạng bé Do vậy, khi thiết

kế công trình trên nền đá không phải tính lún

+ Nền đất là nền gồm các loại đất: đất hòn lớn, đất cát và đất sét Đặc điểmcủa nền đất là sức chịu tải không cao, tính biến dạng lớn và không đồng nhất

- Phạm vi của nền sao cho đảm bảo điều kiện dừng tính lún, tức là:

+bt 5gl

: Đối vối đất ít biến dạng, E ≥ 50 kG/cm2;+bt 10gl

: Đối vối đất biến dạng nhiều, E <50 kG/cm2

- Nền còn được phân ra là nền thiên nhiên và nền nhân tạo.

Hình 1.1 Nền và móng công trình

Trang 4

Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng

1.1.2 Khái niệm về móng

Móng là một bộ phận của kết cấu công trình, thường nằm âm dưới mặt đất(còn gọi là phần ngầm) gánh đỡ trực tiếp tải trọng của công trình truyền xuống nền.Móng được chia thành:

1.2 CÁC TÀI LIỆU PHỤC VỤ CHO THIẾT KẾ NỀN MÓNG

1.2.1 Tài liệu về địa điểm, hiện trạng

Các tài liệu về địa chất khu đất được cung cấp dựa trên kết quả đo đạc địahình, hiện trạng và khảo sát địa chất thủy văn bao gồm:

- Xác định địa điểm xây dựng để xác định tải gió, tải động đất;

- Bản vẽ khảo sát địa hình hiện trạng: Thể hiện đầy đủ cao độ, đường đồng

mức, các công trình và hạ tầng kỹ thuật hiện hữu,…;

- Tài liệu khảo sát địa chất thủy văn: Thể hiện đầy đủ mặt cắt địa tầng, mực

nước ngầm, các thí nghiệm ngoài hiện trường, các thí nghiệm trong phòng thể hiệnđầy đủ có thông số để tính toán thiết kế nền móng Cần đặc biệt chú ý đến các điềukiện địa chất như: Hiện tượng Castơ, hiện tượng trượt lở, mất ổn định tổng thể cảkhu vực xây dựng;

- Điều kiện vận chuyển thiết bị thi công nền móng đến công trình và di

chuyển trên công trình

1.2.2 Tài liệu về công trình được thiết kế

- Bản vẽ kiến trúc công trình: Thể hiện đầy đủ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và

vật dụng, thiết bị để xác định tải trọng và xây dựng mô hình tính toán kết cấu phầntổng thể

- Trên cơ sở mô hình tính toán, xác định được nội lực xuống móng.

1.3 NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG XUỐNG MÓNG

- Dựa theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737: 1995, tiêu chuẩn thiết

kế công trình chịu động đất TCVN 9386:2012, đặc điểm kết cấu của công trình để

Trang 5

- Tải trọng xuống móng có thể tại cao trình mặt đất tự nhiên hoặc đỉnh móng.

Khi xác định tải trọng xuống móng cần xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực tínhtoán nguy hiểm nhất xuống móng tại cổ móng hoặc cao trình0,000 như sau:

tt tu

tt max

QM

tt max

tt tu

QM

N hoặc

tt tu

QM

N

(1.1)

- Lưu ý:

+ Tổ hợp cho trị số Nttmaxthường dùng cho nhà cao tầng;

+ Tổ hợp cho trị số Qttmaxthường dùng cho công trình có tải ngang lớnnhư đập nước, tường chắn, cầu trục, ;

+ Tổ hợp cho trị số Mmaxtt thường dùng cho công trình vượt nhịp, cầutrục, ;

- Tiêu chuẩn chia ra thành 2 nhóm tải trọng:

+ Tải trọng tiêu chuẩn: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 2;+ Tải trọng tính toán: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 1

tt 0

QM

tc 0

QM

N

(1.2)

+n = 1,15: là hệ số vượt tải trung bình

1.4 NGUYÊN TẮC THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

1.4.1 Trị tiêu chuẩn và trị tính toán các đặc trưng của đất

- Các thông số cơ bản về tính chất cơ học của đất dùng để xác định sức chịu tải

và biến dạng của nền là các đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất (góc ma sáttrong , lực dính đơn vị C và mô đun biến dạng của đất E, cường độ cực hạn vềnén một trục của đá cứng Rn )

- Từ đây trở đi, nếu không có gì đặc biệt thì danh từ “các đặc trưng của đất”

phải hiểu không chỉ là các đặc trưng cơ học mà còn là các đặc trưng vật lý của đất

- Trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính đơn vị và góc ma

sát trong) là trị trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng rẽ Trị tiêu chuẩn của

lực dính đơn vị và góc ma sát trong là các thông số tìm được bằng phương phápbình phương cực tiểu từ quan hệ đường thẳng giữa sức chống cắt và áp lực nền

Trang 6

- Trong mọi trường hợp, khi tính nền phải dùng trị tính toán các đặc trưng của

+ kđ là hệ số an toàn về đất, xác định theo công thức (1.9)

- Khi tính toán theo sức chịu tải thì trị tính toán của các đặc trưng, c và  kýhiệu làI, cI vàI; còn để tính theo biến dạng thì ký hiệu làII, cII vàII

- Trị tiêu chuẩn Atc các đặc trưng của đất theo kết quả thí nghiệm trực tiếptrong phòng và hiện trường được xác định theo công thức:





 n1 i i tc

An

1

Trong đó:

+ Ai là trị số riêng biệt của đặc trưng;

+ n là số lần thí nghiệm của đặc trưng

- Việc xử lý các kết quả thí nghiệm cắt trong phòng nhằm xác định trị tiêu

chuẩn của lực dính đơn vị ctc và góc ma sát trong tc tiến hành bằng cách tính toántheo phương pháp bình phương cực tiểu sự phụ thuộc tuyến tính (1.5) đối với toàn

bộ tổng hợp đại lượng thí nghiệm trong đơn nguyên địa chất công trình:

ctg

1 i i n

1 i

2 i n

i i tc

)p pp

(

1

)p.p

n.(

1 i i n

i i i

n 2

i ( p )p

n  



Trang 7

+ n: là số lần thí nghiệm của đại lượng.

- Hệ số an toàn về đất kđkhi xác định trị tính toán của lực dính đơn vị c, góc

ma sát trong , cường độ giới hạn về nén một trục Rn và khối lượng thể tích đất được tính toán theo công thức:





1

t

(1.11)

+ t là hệ số lấy theo Bảng 1.1 tùy thuộc vào xác suất tin cậy đã cho 

và số bậc tự do (n-1) khi xác định trị tính toán Rn và (n - 1) khi thiết lập trịtính toán c và;

+ v: là hệ số biến đổi của đặc trưng:

tcA

2 i

2 i tc tc

p(.1n

1

(1.15)

2) Đối với Rn:

Trang 8

2 ni tc n

1n

2 i tc)(

.1n

Trang 9

1.5 TÍNH TOÁN NỀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

1.5.1 Khái niệm về trạng thái giới hạn (TTGH)

- Trạng thái giới hạn là ngưỡng cuối cùng về phương diện kỹ thuật để cho kết

cấu một phần hay toàn bộ công trình làm việc ổn định, bền vững, không bị phá hoạihoặc không bị lún, nứt và chuyển vị quá mức ảnh hưởng đến điều kiện sử dụngbình thường của công trình

- TTGH chia thành 2 nhóm chính:

+ TTGH 1: Cường độ và ổn định;

+ TTGH 2: Biến dạng (lún, chuyển vị, nghiêng) và nứt

1.5.2 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH1)

- Mục đích tính nền theo sức chịu tải (theo nhóm trạng thái) giới hạn thứ nhất

là đảm bảo độ bền của nền và tính ổn định của nền đất (không phải đá), cũng nhưkhông cho phép móng trượt theo đáy và không cho phép lật vì sẽ dẫn đến sựchuyển vị đáng kể của từng móng hoặc của toàn bộ công trình và do đó công trìnhkhông thể sử dụng được Khi tính toán theo TTGH 1 ta phải dùng nhóm tải trọngtính toán

- Khi dùng trong tính toán sơ đồ phá hoại của nền (lúc đạt đến trạng thái giới

hạn của nền) phải xét cả về mặt tĩnh cũng như mặt động đối với móng hoặc côngtrình cho trước

1.5.2.1 Tính toán theo cường độ

tcK

N 

(1.18)

Trong đó:

+ N: là tải trọng tính toán trên nền;

+: là sức chịu tải của nền;

+ Ktc: là hệ số độ tin cậy do cơ quan thiết kế quy định tùy theo tính chất

quan trọng của nhà hoặc công trình, ý nghĩa của nhà hoặc công trình khi tậndụng hết sức chịu tải của nền, mức độ nghiên cứu điều kiện đất đai và lấykhông nhỏ hơn 1,2

1.5.2.2 Tính toán ổn định trượt về vị trí

- Khi tính toán nền móng, đối với các công trình có xô ngang lớn (đê, đập,

tường chắn,…) cần phải kiểm tra điều kiện ổn định trượt theo mặt tiếp xúc với nền.

Điều kiện kiểm tra trượt như sau:

Trang 10

]K[T

1.5.2.3 Tính toán ổn định lật

- Khi tính toán nền móng, đối với các công trình có mô men lớn (vượt nhịp,

cao tầng,…) cần phải kiểm tra điều kiện ổn định lật Điều kiện kiểm tra lật như sau:

cl L

gl

MKM

1.5.3 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH2)

- Mục đích của tính toán theo TTGH 2 là nhằm khống chế biến dạng của công

trình không vượt quá giới hạn cho phép để sử dụng công trình được bình thường,nội lực bổ sung xuất hiện trong kết cấu siêu tĩnh do sự lún không đều gây ra khônglàm hư hỏng kết cấu

- Tính toán theo TTGH 2 ta sử dụng nhóm tải trọng tiêu chuẩn để tính toán và

kiểm tra

- Khi tính toán theo TTGH2 ta phải kiểm tra các điều kiện sau đây:

ghS

Trang 11

S

ghi

+ i: là độ nghiêng theo phương x hoặc y;

+ Sgh,Sgh, igh: là trị số giới hạn cho phép của các loại biến dạng tươngứng, tra theo Bảng 2.4 hoặc Bảng 3.21

Trang 12

Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên

CHƯƠNG 2MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN

2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MÓNG NÔNG

2.1.1 Khái niệm về móng nông

- Móng nông là móng có độ sâu chôn móng đặt nông, khi tính toán ta bỏ qua

thành phần lực ma sát giữa móng và đất nền

Hình 2.1: Móng nông

- Độ sâu chôn móng là nông khi:

+ [ 0 , 5 1 , 0 ] B

h

m

+ Thông thường hm = 1,0÷3,0m;

+ Khi có tầng hầm thì độ sâu chôn móng theo độ sâu của tầng hầm

- Khi tính toán móng nông ta bỏ qua thành phần lực ma sát giữa đất và móng

Trang 13

- Móng đơn là móng mà đài móng chỉ đỡ một cột, dùng để thiết kế dưới cột

nhà dân dụng, nhà công nghiệp, trụ cầu, trụ điện,…;

- Móng đơn chia thành 3 loại theo sự lệch tâm của cột và tâm móng:

+ Tâm cột trùng tâm móng (hình 2.2a);

+ Tâm cột lệch ít so với tâm móng (hình 2.2b);;

+ Tâm cột lệch tâm nhiều so với tâm móng còn gọi là móng chân vịt(hình 2.2c);

Hình 2.2: Phân loại móng đơn

- Khi thiết kế các móng có tâm cột lệch so với tâm móng cần phải bố trí hệ

Trang 14

- Móng băng một phương: Móng băng đỡ dãy cột được dùng khi tải trọng

lớn, các cột ở gần nhau, nếu dùng móng đơn thì không đáp ứng được khả năngchịu lực và biến dạng của nền Móng băng một phương thường được thiết kế bằng

bê tông cốt thép

- Móng băng giao thoa: Khi móng băng theo một hướng mà không đảm bảo

điều kiện chịu lực và biến dạng hoặc độ cứng tổng thể thì dùng móng băng theohai hướng Móng băng như vậy gọi là móng băng giao thoa Móng băng giao thoathường được thiết kế bằng bê tông cốt thép

Hình 2.4: Móng băng giao thoa (2 phương)

- Móng băng dưới tường nhà, tường chắn: Có thể thiết kế xây bằng gạch, đá,

bê tông hay bê tông cốt thép

2.1.4 Móng bè

- Móng bè là móng mà đài móng đỡ nhiều dãy cột.

- Tùy theo độ cứng của móng bè mà chia thành:

+ Móng bè dạng bản;

+ Móng bè có dầm móng theo lưới cột;

+ Móng bè dạng hộp

Trang 15

1 1

L

L Mặt cắt 1-1

A B

1) Xác định tải trọng nguy hiểm nhất xuống mĩng;

2) Thống kê số liệu địa hình, địa chất và thủy văn;

- Tải trọng xuống mĩng cĩ thể tại cao trình mặt đất tự nhiên hoặc đỉnh mĩng.

Khi xác định tải trọng xuống mĩng cần xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực tínhtốn nguy hiểm nhất xuống như sau:

Trang 16

tt tu

tt max

QM

tt max

tt tu

QM

N hoặc

tt tu

QM

N

(2.1)

- Tiêu chuẩn chia ra thành 2 loại tải trọng:

+ Tải trọng tiêu chuẩn: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 2.+ Tải trọng tính toán: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 1

tt 0

QM

tc 0

QM

N

(2.2)

+Với n = 1,15 là hệ số vượt tải trung bình

2.2.2 Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn và địa hình hiện trạng khu đất

2.2.2.1 Điều kiện địa hình

- Cần chú ý địa hình nơi xây dựng: như đường ống, máy móc, thiết bị của

công trình hiện hữu;

- Khi thiết kế cần chú ý cao trình mặt đất tự nhiên, cao trình san lấp, độ

nghiêng của thế đất,…để có giải pháp thiết kế hợp lý

2.2.2.2 Điều kiện địa chất

2.2.2.3 Điều kiện thủy văn

- Khi thiết kế nền cần chú ý đến sự dao động mực nước trong đất (nước ngầm

tầng mặt) theo từng mùa và trong nhiều năm cũng như khả năng hình thành mứcnước trung bình mới cao hơn hoặc thấp hơn mức cũ

- Dựa vào kết quả khảo sát địa chất công trình và các dự báo trên cơ sở các

tính toán đặc biệt mà xác định vị trí tính toán của mực nước ngầm và khả năngthay đổi độ ẩm của đất trong quá trình xây dựng, sử dụng nhà và công trình

2.2.3 Phân tích lựa chọn độ sâu chôn móng

Trang 17

- Chiều sâu đặt móng được quyết định bởi:

+ Chức năng cũng như đặc điểm kết cấu của nhà và công trình (ví dụ có haykhông có tầng hầm, đường ống ngầm, móng của thiết bị, );

+ Trị số và đặc điểm của tải trọng và các tác động tác dụng lên nền;

+ Chiều sâu đặt móng của nhà, công trình và thiết bị bên cạnh;

+ Địa hình hiện tại và địa hình thiết kế của nơi xây dựng;

+ Điều kiện địa chất của nơi xây dựng (tính chất xây dựng của đất, đặc điểmthành lớp của từng loại đất, có các lớp đất nằm nghiêng dễ trượt, các hang lỗ dophong hóa hoặc do hòa tan muối, );

+ Điều kiện địa chất thủy văn (mực nước ngầm, tầng nước mặt và khả năngthay đổi khi xây dựng và sử dụng nhà và công trình, tính ăn mòn của nướcngầm, );

+ Sự xói mòn đất ở chân các công trình xây ở các lòng sông (mố cầu, trụ cácđường ống, )

- Thông thường độ sâu đặt móng thỏa mãn các điều kiện nêu trên và đối với

móng nông trên nền thiên nhiên thường được chọn hm = (1,0 3,0)m

- Đối với công trình có tầng hầm thì chiều sâu chôn móng theo chiều sâu của

tầng hầm

2.2.4 Xác định kích thước sơ bộ của móng

- Xuất phát từ điều kiện quy định tại mục 4.6.9 của TCVN 9362:2012:

tb m m tc

=>

m tb

tc 0 m

hR

NF

tc 0 sb

hR

kNF

N : là tổng tải trọng đứng tiêu chuẩn đến cao trình mặt đất tự nhiên+ tb: là dung trọng trung bình của đài và đất kể từ đáy đài trở lên,thông thường có thể lấytb = (2,02,4) T/m3;

Trang 18

BhAB

(k

mm

+ Bm: là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, ban đầu giả định Bm = 1,0m;+ hm: là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắpthêm;

+II’: là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằmphía trên độ sâu đặt móng;

+II: là trọng lượng thể tích đất nằm phía dưới đáy móng;

+ cII: là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáymóng;

+ ho =h - htđ: là chiều sâu đến nền tầng hầm Khi không có tầng hầmthì lấy ho=0;

+ htđ: là chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ nền tầng hầm bên trong nhà

tđ h h

+ h1: là chiều dày lớp đất ở phía trên đáy móng;

+ h2: là chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm;

+ kc: là trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích của kết cấu sàntầng hầm

+ ktc là hệ số tin cậy, tùy thuộc vào phương pháp xác định các đặctrưng tính toán của đất mà hệ số tin cậy có trị số khác nhau Nếu dựa vàocác kết quả thí nghiệm tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng thì ktc=1 Nếu theo

Trang 19

tài liệu gián tiếp (không thí nghiệm trực tiếp) dùng các bảng dựa vào kết quảthống kê thì ktc = 1,1.

+ A, B và D là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toáncủa góc nội ma sátII lấy theo bảng 2.2

Bảng 2.1: Hệ số điều kiện làm việc m1 và m2 theo TCVN 9362:2012

Hệ số m2 đối với nhà và công trình

có sơ đồ kết cấu cứng với tỷ số giữachiều dài của nhà (công trình) hoặctừng đơn nguyên với chiều cao L/H

Trang 20

+ Đối với nhà có sơ đồ kết cấu mềm thì hệ số m 2 lấy bằng 1;

+ Khi tỷ số chiều dài trên chiều cao của nhà công trình nằm giữa các trị

số nói trên thì hệ số m 2 xác định bằng nội suy.

Bảng 2.2 - Các hệ số A, B và D theo TCVN 9362:2012

Các hệ sốTrị tính toán của góc ma

Trang 21

- Lưu ý:

+Công thức (2.5) cho phép dùng với bất kỳ hình dạng móng nào trên

mặt bằng Đối với đáy móng có dạng hình tròn hoặc đa giác đều thì trị số B m lấy bằng F (trong đó F là diện tích đáy móng).

+ Khi chiều sâu đặt móng nhỏ hơn 1m để tính toán R theo công thức (2.5) lấy h = 1m; trừ trường hợp khi nền là cát bụi no nước hoặc đất sét có chỉ số sệt Is > 0,5, lúc này chiều sâu đặt móng lấy theo thực tế, kể từ cốt quy hoạch.

+ Khi chiều rộng tầng hầm lớn hơn 20 m thì chiều sâu đặt móng h lấy bằng h tđ (chiều sâu tính từ sàn tầng hầm).

Đặt k1 =

m

B L

1

sb m

B k L

k

F B

(2.6)

- Đối với móng băng thì chiều dài Lm thường được xác định trước

2.2.5 Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng

- Ứng suất phân bố tại đáy móng:

)B

e6L

e61(F

Np

M B

m L

m

tc tc

min

2

ppp

tc min tc

max tc

+ eL, eB: là độ lệch tâm của móng theo phương Lm và phương Bm;

- Điều kiện kiểm tra:

Rp

R2,1p

tc min

tc tb

tc max

(2.9)

2.2.6 Tính toán và kiểm tra lún, nghiêng

2.2.6.1 Xác định độ lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố

a) Xác định ứng suất gây lún tại đáy móng

Trang 22

- Ứng suất gây lún tại đáy móng:

m 0 tc tb gl

0  p   h

Trong đó:

+ tc tb

p : ứng suất tiếp xúc trung bình tại đáy móng;

+0: dung trọng của đất trên đáy móng;

0

2

i

Hình 2.6: Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố

b) Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố đồng nhất h i ≤ B m /4

- Nên chọn hi = Bm/5 thì khi sử dụng bảng tra hệ số ứng suất tại tâm hình chữnhật (K0) thuận lợi không cần phải nội suy

- Trong một lớp phân tố phải là đồng nhất.

Trang 23

c) Xác định ứng suất bản thân tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân

- Tại đáy móng:

m 0 bt

0   h

- Tại đáy các lớp phân tố:

i n

1 i i bt

0 bt

+0: là dung trọng của đất trên đáy móng;

+i: là dung trọng của đất phân tố thứ i;

d) Xác định ứng suất gây lún tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân

- Tại đáy các lớp phân tố:

gl 0 i 0 gl

i  k 

Trong đó:

+ gl 0

 : là ứng suất gây lún trung bình tại đáy móng, tính theo công thức(2.10);

+ k0i = f(Lm/Bm; 2zi/Bm) là các hệ số tính ứng suất tại tâm hình chữnhật, tra Bảng 2.3;

e) Kiểm tra điều kiện dừng tính lún

- Độ sâu dừng tính lún hdl sao cho:

+ Đối với đất ít nén lún (E0≥ 50 kG/cm2)

gl z bt

z 5

+ Đối với đất nén lún nhiều (E0 < 50 kG/cm2)

gl z bt

1

i 2 i 1he1

ee



Trang 24

i i n

1 i

oi p h a



i i n

1

i oi

ihpE

i 

+ hi: là chiều dày lớp đất phân tố thứ i;

+ pi: là ứng suất gây lún trung bình lớp phân tố thứ i;

+ a0i: là hệ số nén lún tương đối lớp đất thứ i

+i = 0,8: cho mọi lớp đất;

+ E0i: là mô đun tổng biến dạng lớp đất phân tố thứ i;

- Điều kiện kiểm tra lún:

- Sgh được lấy theo Bảng 2.3;

Bảng 2.3: Bảng tra hệ số k0- theo TCVN9362:2012

Hệ số k0 đối với các móngChữ nhật ứng với tỷ số các cạnh n = Lm/Bm

Trang 25

4,8 0,067 0,077 0,105 0,130 0,161 0,192 0,230 0,2585,2 0,053 0,066 0,091 0,112 0,141 0,170 0,208 0,2395,6 0,046 0,058 0,079 0,099 0,124 0,152 0,189 0,2236,0 0,040 0,051 0,070 0,087 0,110 0,136 0,172 0,2086,4 0,036 0,045 0,062 0,077 0,098 0,122 0,158 0,1066,8 0,032 0,040 0,055 0,069 0,088 0,110 0,144 0,1847,2 0,028 0,036 0,049 0,062 0,080 0,100 0,133 0,1757,6 0,024 0,032 0,044 0,056 0,072 0,091 0,123 0,1668,0 0,022 0,029 0,040 0,051 0,066 0,084 0,113 0,1588,4 0,021 0,026 0,037 0,046 0,060 0,077 0,105 0,1508,8 0,019 0,024 0,034 0,042 0,055 0,070 0,098 0,1449,2 0,018 0,022 0,031 0,039 0,051 0,065 0,091 0,1379,6 0,016 0,020 0,028 0,036 0,047 0,060 0,085 0,13210,0 0,015 0,019 0,026 0,033 0,044 0,056 0,079 0,126

11 0,011 0,017 0,023 0,029 0,040 0,050 0,071 0,114

12 0,009 0,015 0,020 0,026 0,031 0,044 0,060 0,104

Bảng 2.4: Trị biến dạng giới hạn của nền Sgh theo TCVN 9362:2012

Trị biến dạng giới hạn của nền Sgh

Biến dạng tương đối Độ lún tuyệt đối trung

nhiều tầng bằng khung hoàn toàn

1.1 Khung bê tông cốt thép

không có tường chèn

Độ lún lệchtương đối

0,001 Độ lún tuyệt

đối lớn nhất

12

Trang 26

2 Nhà và công trình không xuất

hiện nội lực thêm do tản không

Độ võng hoặcvõng tươngđối

0,001

0,0012

Độ lún trungbình

Sghtb

Độ lún trungbình

-4 Công trình cao, cứng

4.1 Công trình máy nâng bằng

kết cấu bê tông cốt thép:

a) Nhà làm việc và thân xi lô kết

cấu toàn khối đặt trên cùng một

bản móng

Độ nghiêngngang và dọc

Trang 27

c) Nhà làm việc đặt riêng rẽ Độ nghiêng

2.2.6.2 Độ lún của móng riêng rẽ sẽ theo sơ đồ tính toán nền dưới dạng lớp đàn

hồi biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn

- Độ lún của móng riêng rẽ sẽ theo sơ đồ tính toán nền dưới dạng lớp đàn hồi

biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn H xác định theo công thức:

gl 0

E

KK.M.B

 : là ứng suất gây lún tại đáy móng;

+ M: là hệ số điều chỉnh xác định theo Bảng 2.5, phụ thuộc vào m;

Trang 28

Giáo trình nền mĩng Chương 2: Thiết kế mĩng nơng trên nền thiên nhiên

+ m: là tỷ số chiều dày lớp đàn hồi H và nửa chiều rộng hoặc bán kínhcủa mĩng khi chiều rộng của nĩ bằng 10m đến 15 m;

+ n: là số lớp phân chia theo tính chịu nén trong phạm vi lớp đàn hồiH;

+ k: là hệ số xác định theo Bảng 2.6 đối với lớp i, phụ thuộc vào hìnhdáng đáy mĩng, tỷ số các cạnh mĩng chữ nhật n = Lm/Bm và tỷ số độ sâuđáy lớp z với nửa chiều rộng của mĩng m = 2z/Bm hay bán kính của nĩ m =z/ r ;

+ Ei: là mơ đun biến dạng của lớp đất thứ i

- Chiều dày tính tốn của lớp biến dạng tuyến tính Htt (Hình 2.7) được chọnđến mái của lớp đất cĩ mơ đun biến dạng E ≥ 100000 kPa và đối với các mĩngkích thước lớn (bề rộng hoặc đường kính lớn hơn 10 m) thì tới mái lớp cĩ mơ đunbiến dạng E ≥ 10000 kPa xác định theo cơng thức:

m 0

tt H B

Cao trình đáy móng

chiều dày chịu nénGiới hạn dưới

hm

 gl 0

Hình 2.7: Sơ đồ để tính độ lún bằng phương pháp lớp biến dạng tuyến tính cĩ

chiều dày hữu hạnTrong đĩ:

+Ho và t đối với nền đất sét nên lấy lần lượt bằng 9m và 0,15; đối vớinền đất cát lấy 6m và 0,1;

Trang 29

+ Nếu nền bao gồm cả đất sét và đất cát thì giá trị Htt được xác định làtrị trung bình cộng;

+ Giá trị Htt tìm được theo công thức (2.21) cần phải cộng thêm chiềudày của đất có mô đun biến dạng E < 10000 kPa, nếu lớp đó nằm dưới Htt và

độ dày của nó không vượt quá 5 m Khi chiều dày của đất ấy lớn, cũng nhưnếu các lớp đất phía trên có mô đun biến dạng E < 10000 kPa thì việc tínhtoán độ lún thực hiện theo sơ đồ bán không gian biến dạng tuyến tính bằngphương pháp cộng lớp

hoặc

m=z/r

Hìnhtròn bán

Móngbăng khi n

≥ 100,0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,0000,4 0,090 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,1040,8 0,179 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,2081,2 0,266 0,299 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,3111,6 0,348 0,380 0,394 0,397 0,397 0,397 0,397 0,4122,0 0,411 0,446 0,472 0,486 0,4 86 0,486 0,486 0,5112,4 0,461 0,499 0,538 0,556 0,565 0,567 0,567 0,6052,8 0,501 0,542 0,592 0,618 0,635 0,640 0,640 0,6873,2 0,532 0,577 0,637 0,671 0,696 0,707 0,709 0,763

Trang 30

3,6 0,558 0,606 0,676 0,700 0,760 0,700 0,772 0,8314,0 0,579 0,630 0,708 0,756 0,796 0,820 0,830 0,8924,4 0,596 0,650 0,735 0,789 0,837 0,867 0,888 0,9494,8 0,611 0,668 0,759 0,819 0,873 0,908 0,932 1,0015,2 0,624 0,683 0,780 0,884 0,904 0,948 0,977 1,0505,6 0,635 0,697 0,798 0,867 0,933 0,981 1,018 1,0956,0 0,645 0,708 0,814 0,887 0,958 1,011 1,056 1,1386,4 0,653 0,719 0,828 0,904 0,980 1,031 1,090 1,1786,8 0,661 0,728 0,841 0,920 1,000 1,065 1,122 1,2157,2 0,668 0,736 0,852 0,935 1,019 1,088 1,152 1,2517,6 0,674 0,744 0,863 0,948 1,036 1,109 1,180 1,2858,0 0,679 0,751 0,872 0,960 1,051 1,128 1,205 1,3168,4 0,684 0,757 0,887 0,970 1,065 1,146 1,229 1,3478,8 0,689 0,762 0,888 0,980 1,078 1,162 1,251 1,3769,2 0,693 0,768 0,896 0,989 1,089 1,178 1,272 1,4049,6 0,697 0,772 0,902 0,998 1,100 1,192 1,291 1,43110,0 0,700 0,777 0,908 1,005 1,110 1,205 1,309 1,45611,0 0,705 0,786 0,922 1,022 1,132 1,233 1,349 1,50612,0 0,710 0,794 0,933 1,037 1,151 1,257 1,384 1,550

2.2.6.3 Xác định độ nghiêng của móng khi tác dụng tải trọng lệch tâm

- Độ nghiêng của móng (khi tác dụng tải trọng lệch tâm) theo sơ đồ tính toán

nền ở dạng bán không gian đàn hồi biến dạng tuyến tính xác định như sau:

a) Móng chữ nhật theo phương cạnh lớn của móng 1 (dọc theo trục dọc)theo công thức:

3 m

L L

2 e

)2/L(

e.P.k.E

B B

2 e

)2/B(

e.P.k.E

Trang 31

3 2 e

r.4

e.P.3.E

1

i  

(2.24)

Trong đó:

+ P: là hợp lực tất cả tải trọng đứng của móng trên nền;

+ eL, eB, e: lần lượt là khoảng cách của điểm đặt hợp lực đến giữa đáymóng theo phương trục dọc, trục ngang và theo bán kính đường tròn

+ E, : lần lượt là mô đun biến dạng, và hệ số Poat - xông của đất lấytheo trị trung bình trong phạm vi tầng chịu nén;

+ kL và kB: lần lượt là các hệ số xác định theo Bảng 2.7, phụ thuộc vào

tỷ số của các cạnh đáy móng

- Độ nghiêng của móng tròn theo sơ đồ tính toán nền thuộc loại lớp biến dạng

tuyến tính có chiều dày hữu hạn, xác định theo công thức:

3 c 2 r

r

e.P.k.E

- Lưu ý: Độ nghiêng của móng có đáy đa giác đều được tính toán theo công

thức (2.25), trong đó lấy bán kính r = F / với F là diện tích đáy móng đa giác.

Trang 32

tcK

N 

(2.26)

Trong đó:

+ N: là tải trọng tính toán trên nền;

+: là sức chịu tải của nền;

+ Ktc: là hệ số độ tin cậy do cơ quan thiết kế quy định tùy theo tính

chất quan trọng của nhà hoặc công trình, ý nghĩa của nhà hoặc công trìnhkhi tận dụng hết sức chịu tải của nền, mức độ nghiên cứu điều kiện đất đai

và lấy không nhỏ hơn 1,2

a) Sức chịu tải (độ bền) của đá

- Sức chịu tải (độ bền) của nền đá  được tính theo công thức sau đây khôngphụ thuộc vào độ sâu đặt móng:

L.B

L

m 2eL

+ eB, eL: lần lượt là độ lệch tâm của điểm đặt hợp lực theo hướng trụcdọc và ngang của móng

b) Sức chịu tải (độ bền) của đất

- Sức chịu tải của nền  đối với thành phần tải trọng thẳng đứng cho phépxác định bằng cách dùng nghiệm giải tích nếu nền gồm đất đồng nhất ở trạng thái

ổn định và móng có đáy phẳng, còn phụ tải ở các phía khác nhau của móng về trị

số không khác nhau quá 25 %

Trang 33

m 2eB

L

m 2eL

+ n = Lm/Bm, ở đây Lm và Bm là chiều dài và chiều rộng của đáy móng,

trong trường hợp lực đặt lệch tâm thì lấy bằng các giá trị quy đổi B, L.+I, I’: là các trị tính toán trọng lượng thể tích của đất trong phạm vi

khối lăng trụ ở phía dưới và phía trên đáy móng được xác định (khi có nước

ngầm) đối với đất cát có kể đến tác dụng đẩy nổi của nước.

+ hm: là chiều sâu đặt móng; trong trường hợp phụ tải đứng khônggiống nhau ở các phía của móng thì hm phải lấy ứng với phía tải trọng bé

nhất (ví dụ phía có tầng hầm).

Trang 34

+ cI: là trị tính toán lực dính đơn vị của đất

Hình 2.8: Biểu đồ xác định hệ số sức chịu tải

Hình 2.9: Biểu đồ để xác định hệ số độ nghiêng tải trọng

2.2.7.2 Tính toán ổn định

a) Tính toán ổn định trượt về vị trí

- Khi tính toán nền móng, đối với các công trình có xô ngang lớn (đê, đập,

tường chắn,…) cần phải kiểm tra điều kiện ổn định trượt theo mặt tiếp xúc với

nền Điều kiện kiểm tra trượt như sau:

]K[T

Trang 35

+ Tg: là tổng tất cả các lực gây ra móng bị trượt, xác định theo côngthức (2.40);

b) Tính toán ổn định lật

- Khi tính toán nền móng, đối với các công trình có mô men lớn (vượt nhịp,

cao tầng,…) cần phải kiểm tra điều kiện ổn định lật Điều kiện kiểm tra lật nhưsau:

cl L

gl

MKM

Trang 36

- Lưu ý: Trong mọi trường hợp, hệ số K L  [K L ] =1,50 Theo thông lệ các tiêu chuẩn thiết kế của các nước hệ số K L  [K L ] = (1,50 – 3,00) tùy theo tính chất và tầm quan trọng của công trình.

2.2.8 Tính toán độ bền và cấu tạo móng

2.2.8.1 Đối với móng tuyệt đối cứng

- Móng tuyệt đối cứng là móng có chiều dày đủ lớn để không xuất hiện ứng

suất kéo trong thân móng;

- Móng tuyệt đối cứng thường làm bằng xây gạch, xây đá hộc hoặc đổ bê

tông;



hb

Hình 2.10: Cấu tạo móng tuyệt đối cứng

- Khi thiết kế móng tuyệt đối cứng ta cần lấy giá trị cotg theo Bảng 2.10 vàBảng 2.11

b

ba

hg

Bảng 2.10: trị số cotg đối với móng Bê tông

Áp lực tính toán trung bình dưới đáy

móngMóng Bê tông Mác bê tông

Trang 37

Bảng 2.11: trị số cotg đối với móng xây đá hộc

Áp lực tính toán trung bình dưới đáy móngMóng xây đá hộc với mác

- Độ bền của móng tính toán theo điều kiện chọc thủng, theo kết cấu BTCT

chịu uốn và theo lực cắt;

- Áp lực tính dưới đáy móng có thể tính theo gần đúng là phân bố tuyến tính

hoặc giải theo hệ số nền K để có được nội lực bản móng và dầm móng;

- Tính toán cấu kiện móng BTCT theo TCVN 5574:2012 Tùy theo từng loại

móng sẽ trình bày ở phần tiếp theo

2.3 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MÓNG ĐƠN

tt 0

QM

tc 0

QM

tc 0

QM

tt 0

QM

N

(2.44)

- Với n = 1,15 là hệ số vượt tải trung bình.

2.3.2 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn

2.3.2.1 Điều kiện địa chất

- Nhóm chỉ tiêu vật lý;

- Nhóm chỉ tiêu cường độ;

Trang 38

- Nhóm chỉ tiêu nén lún;

- Các thí nghiệm hiện trường: Thí nghiệm bàn nén, thí nghiệm SPT,CPT 2.3.2.2 Điều kiện thủy văn

- Khi thiết kế nền cần chú ý đến sự dao động mực nước trong đất (nước ngầm

tầng mặt) theo từng mùa và trong nhiều năm cũng như khả năng hình thành mứcnước trung bình mới cao hơn hoặc thấp hơn mức cũ

- Thường sử dụng mực nước ngầm theo mùa mưa để tính toán.

2.3.3 Xác định độ sâu đặt móng

- Theo chỉ dẫn độ sâu đặt móng nông mục 2.2.3;

- Độ sâu đặt móng đơn thường được chọn hm = (1,0 3,0)m

2.3.4 Xác định kích thước sơ bộ của móng

- Diện tích sơ bộ của móng được xác định như sau:

m tb

tc 0 sb

hR

kNF

N : là tổng tải trọng đứng tiêu chuẩn đến cao trình mặt đất tự nhiên;+ tb: là dung trọng trung bình của đài và đất kể từ đáy đài trở lên,thông thường có thể lấytb = (2,02,4) T/m3;

+ R: là cường độ tính toán của nền;

- Cường độ tính toán của nền được xác định như sau:

)DcBh

AB(k

mm

Trang 39

+ m1 và m2: lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ sốđiều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấytheo bảng 2.1;

+ A, B, D: là các hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sátII, tra Bảng 2.2;+ Bm: là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, ban đầu giả định Bm = 1,0m;+ hm: là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắpthêm;

+II’: là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằmphía trên độ sâu đặt móng;

+II: là trọng lượng thể tích đất nằm phía dưới đáy móng;

+ cII: là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáymóng;

1

sb m

B k L

k

F B

Trang 40

- Xác định lại R với Bm xác định ở bước 2.3.4

)DcBh

AB(k

mm

e61(F

Np

m m

tc tc

min

2

ppp

tc min tc

max tc

tb m m tc o tc

hQMM

hFNN

(2.53)

+ e: là độ lệch tâm của móng

tc tc

Rp

R2,1p

tc min

tc tb

tc max

(2.55)

2.3.6 Tính toán và kiểm tra lún

2.3.6.1 Xác định ứng suất gây lún tại đáy móng

- Ứng suất gây lún tại đáy móng:

m 0 tc tb gl

0  p   h

Trong đó:

+ tc tb

p : ứng suất tiếp xúc trung bình tại đáy móng;

+0: dung trọng của đất trên đáy móng;

2.3.6.2 Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố

- Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố đồng nhất hi≤ Bm/4;

- Nên chọn hi = Bm/5 thì khi sử dụng bảng tra thuận lợi không cần phải nộisuy

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	2,2 MB