Chương 3. Móng nông trên nền thiên nhiên

Chương 3MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN Móng nông thường được hiểu là loại móng có chiều sâu đáy móng không lớn lắm, đó là loại móng được xây trong hố móng đã được đào toàn bộ, độ sâu kho

Chương 3

MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN

Móng nông thường được hiểu là loại móng có chiều sâu đáy móng không lớn lắm,

đó là loại móng được xây trong hố móng đã được đào toàn bộ, độ sâu khoảng dưới 5-6 m

có cấu tạo đơn giản, thường dùng khi tải trọng không lớn lắm hoặc khi không thể đặt sâuhơn được nữa và trong quá trình tính toán thường bỏ qua sự làm việc của lớp đất trongphạm vi từ đáy móng trở lên vì chiều sâu chôn móng không lớn lắm

Trong thực tế tính toán và xây dựng móng nông ngoài những cách phân loại thôngthường như đã nêu ở chương trên thì tuỳ thuộc vào vật liệu chế tạo mà móng nông có khảnăng chịu uốn đến mức nào và có cần phải xét đến trong quá trình tính toán hay không

Từ đó, người ta còn có thể phân móng nông thành móng cứng không có khả năng chịuuốn hoặc ít (thường làm bằng gạch đá hoặc BT) và móng mềm có khả năng chịu uốn(thường làm bằng BTCT)

3.1 Phân loại móng nông

3.1.1 Phân loại

3.1.1.1 Móng đơn

Móng đơn có kích thước không lớn thường có dạng hình vuông, tròn hoặc hình chữnhật Loại móng này thường được thiết kế dưới cột nhà dân dụng, công nghiệp, cột đỡcầu trục, trụ đỡ dầm tường, trụ cầu, cột điện khả năng chịu uốn kém và thường đượclàm bằng gạch, đá hay BT

Hình 3.1 Móng đơn.

a Dưới cột; b Dầm trụ đỡ tường; c Dưới trụ cầu; d Dưới trụ điện cao thế.

Đối với móng đơn khi L càng lớn thì momen do phản lực nền và tải trọng càng lớnlàm móng chịu uốn càng nhiều Để phân biệt móng cứng hay mềm người ta dựa vào tỷ số

có nền đất tương đối tốt và tải trọng tác dụng không lớn lắm.

Khi dùng cột đổ tại chỗ, để ngàm cột vào móng người ta để các cốt thép dọc chờ từmóng Các cốt thép này có đường kính bằng cốt thép dọc của cột Các cốt thép chờ buộcvới cốt đai tạo thành khung không gian (hình 3.2a) Cốt thép chờ được ngàm vào móngkhông nhỏ hơn 30 lần đường kính cốt thép Cốt thép chờ và cốt thép dọc của cột đượchàn hoặc buộc với nhau ở chỗ cốt đỉnh dầm móng, khi không có dầm móng thì nối ở cốtcao hơn sàn nhà

Dưới cột BTCT lắp ghép người ta dùng móng có chừa sẵn cốc (hình 3.3) Đối vớicột hai nhánh có giằng dưới cùng cao hơn đỉnh móng thì phải chừa 2 cốc (hình 3.3c)

Hình 3.2 Ngàm cốt thép của cột vào móng.

a Khi dùng cốt thép trơn; b Khi dùng cốt thép gờ.

Chiều sâu của cốc như sau:

- Đối với cột đơn: hc  aK + 0,05m

- Đối với cột 2 nhánh thì phải đảm bảo 2 điều kiện:

hc  1,5aK

Trong đó:

Ngoài ra chiều sâu ngàm cột vào móng phải  30d Với cột 2 nhánh nếu không cócác biện pháp neo đặc biệt thì phải ngàm  40d với d là đường kính cốt thép dọc trongcột

thành cốc phải  200mm, chiều dày BT từ đáy cốc đến đáy móng  200mm

Để chèn vữa gắn cột vào móng, phải để khe hở giữa thành cốc và cột: ở phía dưới50mm, phía trên 75mm (hình 3.3a)

Hình 3.3 Móng dưới cột lắp ghép.

a Móng đơn; b Móng dưới cột lắp ghép hai nhánh với giằng dưới cùng thấp hơn đỉnh móng; c Dưới cột lắp ghép 2 nhánh có giằng dưới cao hơn đỉnh móng.

BT dùng để gắn cột vào móng phải dùng loại có mác không thấp hơn 200

Nếu bảo đảm các điều kiện trên và chiều dày thành cốc  0,75 chiều cao bậc móngtrên cùng thì không cần đặt cốt thép cho thành cốc Nếu thành cốc mỏng hơn thì phải tínhtoán thép bố trí cho thành cốc

3.1.2.2 Móng băng và băng giao thoa

Móng băng có chiều dài rất lớn so với chiều rộng của móng, thường đặt dưới hàngcột, tường nhà và được sử dụng rất rộng rãi trong xây dựng dân dụng, công nghiệp…

Dưới các kết cấu liên tục có chiều dài lớn (như tường nhà, tường chắn…) thì việc sửdụng móng băng là đương nhiên Tuy nhiên, dưới các hàng cột hay móng đỡ ống dẫnnước, người ta vẫn sử dụng móng băng trong trường hợp khoảng cách giữa các cột gầnnhau quá hoặc nhằm giảm hiện tượng lún lệch giữa các cột Khi làm móng băng dướihàng cột theo một hướng không bảo đảm điều kiện biến dạng hoặc sức chịu tải của nềnđất hay chưa đủ độ cứng cho công trình thì làm móng băng theo 2 hướng Móng đó gọi làmóng băng giao thoa.

Đặc điểm của móng băng và móng băng giao thoa là có khả năng giảm bớt sự lúnkhông đều, tăng độ cứng của công trình, nhất là băng giao thoa (được dùng nhiều ở vùng

có động đất)

Móng băng có thể chế tạo bằng gạch, đá, BT hoặc BTCT, tuy nhiên các loại móngbăng giao nhau tạo thành khung phẳng thường chỉ được chế tạo bằng BTCT Mặt cắtngang của móng băng có dạng giống như móng đơn nhưng góc mở có thể lấy hơn số liệu

Hình 3.4 Móng băng và băng giao thoa.

a Móng băng dưới tường; b Móng băng dưới tường chắn;

c Móng băng dưới dãy cột; d Mặt bằng móng băng giao thoa dưới nhà khung.

3.1.1.3 Móng bản (móng bè)

Móng bản (còn được gọi là móng bè) có giá trị hai kích thước trên mặt bằng tươngđối lớn so với kích thước còn lại Móng bản có thể gồm một tấm cho toàn bộ công trình

nằm trọn ở trên hoặc do nhiều tấm ghép lại (việc phân tấm móng bản hay không phụthuộc vào tình hình phân bố tải trọng của công trình bên trên, chỗ kết nối giữa các mảnhmóng chính là các khe lún và phải được xử lý chống thấm).

Hình 3.5 Móng bè.

a Móng bè dạng bản phẳng; b Móng bè dạng bản phẳng có gia cường cột mũ;

c Móng bè bản sườn trên; d Móng bè dạng sườn dưới;

e Móng bè dưới lò luyện gang.

Móng bản thường được dùng cho nhà khung, nhà tường chịu lực khi tải trọng lớnhoặc đất yếu (nó có khả năng giảm độ lún không đều), khi trong nền có MNN cao (đểchống thấm cho tầng hầm)

Móng bản thường được chế tạo bằng BTCT và liên kết với kết cấu bên trên để tăngthêm độ cứng (do đó nếu tính toán móng bản tách rời với kết cấu bên trên thường quá antoàn gây lãng phí vật liệu) Móng bè dưới tường có thể làm dạng bản phẳng hoặc bảnsườn

Để tăng độ cứng của móng bản có thể dùng móng bản kiểu vòm ngược (ưu điểmlớn của kết cấu kiểu này là các cấu kiện chỉ chịu nén nên thường thanh mảnh hơn tốn ítvật liệu hơn, tuy nhiên, hiện nay chưa có phương pháp lý thuyết nào đáng tin cậy để tínhtoán loại kết cấu này và rất khó tạo liên kết chắc chắn giữa đáy móng và nền)

3.1.1.4 Móng hộp

Là hộp rỗng dưới toàn bộ công trình, nó vừa là móng, vừa là tầng hầm Loại móngnày có độ cứng rất lớn và có khả năng phân bố tải trọng từ vùng giữa ra vùng biên Mónghộp đã được kiến thiết dưới nhiều ngôi nhà cao tầng, nó có kích thước lớn, tốn nhiều vậtliệu và thi công phức tạp So sánh giữa móng bè và móng hộp trong cùng một điều kiện

như nhau thì thấy chi phí bêtông và thép cho móng hộp gấp 2 lần móng bè phẳng Dovậy, móng hộp có thể dùng hợp lý cho nhà cao tầng với nhiều tầng hầm sâu nhưng phải

3.2.1 Chống nước ngầm xâm thực BT và vật liệu móng

Nước ngầm là một dung dịch hóa chất với nồng độ thấp nên nó có khả năng xâmthực BT và phá huỷ cốt thép của móng (quá trình này phụ thuộc vào đặc tính của nước,tính chất của ximăng, mật độ BT, độ mở rộng vết nứt trong bêtông v.v…)

Để chống xâm thực cho móng hiện nay người ta thường sử dụng một trong hai biệnpháp sau:

- Sử dụng ximăng có khả năng chống xâm thực;

- Sử dụng các lớp cách nước cho móng, tuỳ thuộc vào đặc tính của đất nền, loạimóng và mức độ ẩm ướt cho phép bên trong công trình mà chọn loại lớp cáchnước cho phù hợp (lớp cách nước có thể là vữa ximăng trát kỹ hoặc matit…)

3.2.2 Đảm bảo khô ráo cho kết cấu phần trên

Trong nhiều trường hợp khi điều kiện mao dẫn đủ lớn thì nước ngầm có thể xâmthực móng, ngấm lên công trình và kết cấu bên trên Trong trường hợp đó thì việc chốngxâm thực cho móng công trình cũng có tác dụng rất lớn trong việc giảm thấm cho kết cấubên trên Nếu vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu thì giữa móng và công trình, kết cấu bêntrên cần bố trí lớp chống thấm thường làm bằng vữa ximăng tốt

- Xác định kích thước sơ bộ của đáy móng;

- Kiểm tra kích thước đáy móng theo TTGH thứ II;

- Kiểm tra kích thước đáy móng theo TTGH thứ I;

- Tính toán độ bền và cấu tạo móng

3.4 Xác định kích thước sơ bộ của móng

Phụ thuộc vào đặc điểm đặt tải trọng, móng được chia ra 2 loại: chịu tải trọng trungtâm và tải trọng lệch tâm

3.4.1 Xác định sơ bộ kích thước của móng theo tải trọng tiêu chuẩn của nền đất

3.4.1.1 Móng chịu tải trọng trung tâm (điểm đặt của tổng hợp các lực đi qua trọng tâmdiện tích đáy móng)

Xét 1 móng chịu tải trọng trung tâm như hình vẽ:

- Tải trọng do công trình truyền xuống xác định đến cốt đỉnh móng, giá trị tiêuchuẩn: Notc;

Hình 3.8 Sơ đồ xác định kích thước đế móng.

Biểu đồ ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng có dạng đường cong, nhưng để tính toáncấu kiện móng cứng ta coi biểu đồ phản lực nền khi móng chịu tải trọng trung tâm códạng chữ nhật

Điều kiện cân bằng tĩnh học của móng đang xét:

F p N N

d

tc m

tc

Với F là diện tích đáy móng

Trọng lượng của móng và đất trên các bậc có thể thay bằng trọng lượng của khối cómặt cắt abcd:

tb

tc d

tc o

h p

N F



dạng dẻo ở hai mép móng sẽ phát triển lớn đến mức nền đất không thể làm việc trongtrạng thái đàn hồi được nữa Vì vậy, để có thể áp dụng được lý thuyết cơ học về môitrường biến dạng tuyến tính trong việc tính ứng suất biến dạng thì TCXD Việt Nam quyđịnh áp lực do các tải trọng tiêu chuẩn gây ra phải thoả mãn điều kiện:

h R

N F





Cường độ tính toán của nền R chính là áp lực ứng với thời điểm vùng biến dạng dẻotrong nền ở vùng dưới mép móng phát triển đến độ sâu bằng b/4 Lúc đó vùng biến dạngdẻo trong nền được coi là nhỏ so với toàn bộ thể tích của nền và nền có thể coi là biếndạng tuyến tính R được xác định theo công thức:

 II II II II o

tc

h c

D h

B b

A K

m m

trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo bảng 3.3;

- Nếu các chỉ tiêu cơ lý được xác định bằng các thí nghiệm trực tiếp đối với đấtthì Ktc = 1,0;

A, B, D_ Các hệ số phụ thuộc vào trị tính toán thứ 2 của góc ma sát trong của đất

Chú ý: Trong báo cáo khảo sát địa chất công trình sẽ cho ta các trị số tính toán

thứ nhất 1 , 1 , c 1 , và trị số tính toán thứ 2 II , II , c II Trong đó các trị số tính toán thứ nhất được dùng để tính toán nền theo TTGH thứ nhất và các trị số tính toán thứ 2 được dùng để tính toán nền theo TTGH thứ 2 và kiểm tra điều kiện áp lực xuống đất nền theo quy phạm hiện hành.

Như vậy muốn xác định diện tích đáy móng cần phải biết R, muốn biết R lại phảibiết bề rộng móng Để giải quyết bài toán này ta cần thử đúng dần bằng cách giả thiết bềrộng móng b rồi theo đó xác định R theo (3.6) Thay R vào (3.5) tính được diện tích đáymóng

Bảng 3.2 Hệ số A, B, D xác định cường độ tính toán R của đất nền.

m 1

kết cấu cứng với tỷ số giữa chiều dài của nhà (công trình) hoặc từng đơn nguyên với

Móng băng:

)

tc o

h R l

N b







- Đối với móng băng dưới tường, nó thuộc loại bài toán phẳng nên người ta cắt ra

- Đối với móng băng dưới dãy cột thì l lấy bằng bước cột hoặc bằng chiều dài của

R_ Cường độ tính toán của đất nền dưới đáy móng có bề rộng vừa tính được;

h b

3.4.1.2 Móng chịu tải trọng lệch tâm

Hình 3.9 Biểu đồ áp lực tại đáy móng đế chữ nhật

chịu tải lệch tâm tổng quát.

Khi chịu tải trọng lệch tâm thì biểu đồ áp lực móng lên đất nền có dạng hình thanghoặc tam giác Với trường hợp này ngoài điều kiện về áp lực trung bình thì còn phải thỏamãn điều kiện về áp lực cực đại:

Tức là:

R

p tc

theo công thức sau:

2

min maxtc tc

tc

tb

p p

ptc

max, ptc

được xác định theo công thức sau:

Wy

M W

M b l

N

x x

tc tc





.min

e b

l

N

1.min

Với

trọng tâm diện tích đáy móng;

Với trường hợp này việc tính toán kích thước hai cạnh của móng l và b theo phươngpháp giải tích rất phức tạp nên thông thường người ta tính bằng phương pháp thử dần vớitrình tự như sau:

- Giả sử móng chịu tải trọng đúng tâm và xác định được kích thước trên mặt bằngcủa móng, tính được áp lực cực đại và kiểm tra điều kiện này;

- Tuỳ theo tình hình phân bố tải trọng trên móng (tình hình lệch tâm của tải trọng)

ta tiến hành tăng kích thước theo phía lệch tâm (thường là tăng l) dần dần saocho thỏa mãn các điều kiện về áp lực trung bình và áp lực cực đại

3.5 Tính toán theo TTGH II (theo biến dạng)

Sau khi sơ bộ xác định được kích thước của móng thì thông thường đối với cáccông trình dân dụng, công nghiệp có các kết cấu không nhạy với hiện tượng lún khôngđều được đặt trên các lớp đất tốt như cát chặt, sét cứng, cát chặt vừa, sét nửa cứng hoặcdẻo cứng thì không phải kiểm tra lại điều kiện biến dạng của nền Những trường hợpkhác phải kiểm tra lại điều kiện biến dạng của nền (tra theo bảng 1.1, 1.2 trong chương 1)

và xác định loại biến dạng cần kiểm tra Thông thường ta chỉ xét hai trong số các điềukiện biến dạng

3.5.1 Kiểm tra về độ lún

Để kiểm tra điều kiện lún của nền thì hiện nay có nhiều phương pháp Theo TCXD45-70 thì việc kiểm tra độ lún của nền nên thực hiện theo phương pháp cộng lún từng lớp

Khi nền đất có chiều dày lớn, móng có kích thước không lớn (b  10m hoặc D 10m) thì dùng sơ đồ nửa không gian biến dạng tuyến tính với quy ước là chiều dày củalớp chịu ảnh hưởng được tính từ phạm vi đáy móng đến vị trí thỏa mãn điều kiện:

n i

gl zi i i

i

i h E S

i

i i

2

: hệ số phụ thuộc vào hệ số nở hông  của đất, hệ số này sẽ khácnhau với các loại đất khác nhau nhưng quy phạm quy định lấy bằng 0,8 cho tất cảcác trường hợp;

Nếu giới hạn dưới của tầng chịu nén tìm được kết thúc trong lớp đất có E <5000Kpa thì giới hạn tính lún của nền cần lấy đến độ sâu thoả mãn:

bt gl

z  0  , 1



gl

zi

gây lún tại nóc và đáy lớp phân tố đó Đối với móng đế chữ nhật chịu áp lực phân

zi

móng được xác định theo công thức sau:

gl o z

z 

tc tb

gl

o

z p

và b là cạnh dài và cạnh ngắn của đế móng chữ nhật còn z là độ sâu từ đế móngđến điểm cần xác định ứng suất;

ptc

Hình 3.9 Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp.

gl o z g

gl o z

MP

z b

z MP

MG b

l f K

i i

i

g MGAP   

)

;(

MH

z b

z MH

MP b

l f K

i i

i

g MPDH   

Khi móng đế chữ nhật chịu tải trọng lệch tâm thì độ lún của điểm qua trọng tâm O

có thể tính theo áp lực phân bố đều bằng trị số trung bình tại O Khi tính lún cho các điểmkhác thì phải sử dụng hệ số phân bố ứng suất trong nền dưới tác dụng tải trọng phân bốtheo quy luật tam giác trên diện chữ nhật

Móng băng dưới tường, tường chắn thuộc loại bài toán phẳng Khi tính ta tưởngtượng cắt ra 1m dài để tính, nhưng khi tính lún cần chú ý rằng ứng suất gây lún xuất hiệntrong nền không phải chỉ do tải trọng trên diện bx1m mà do tải trọng trên cả băng gây ra.Khi các móng ở gần nhau thì tải trọng trên những móng gần sẽ gây ra ứng suất gâylún trong nền dưới móng đang xét Sự gia tải gần móng (tải trọng trên sàn kho, nền tôncao hơn nhiều so với mặt đất tự nhiên) sẽ gây ra độ lún cho nền xét Trong một số trườnghợp phải kể đến ảnh hưởng của độ lún này

Khi nền đất có chiều dày hữu hạn trên đá cứng thì sẽ xảy ra hiện tượng tập trungứng suất Sự tăng ứng suất sẽ làm cho lớp đất bị lún nhiều hơn, song độ lún của nền vẫnnhỏ hơn nền là nửa không gian vì lúc này lớp bị biến dạng có chiều dày nhỏ Tính lúntrong trường hợp này ta dùng phương pháp của K Egorôv Phương pháp này kể đến sựtập trung ứng suất và nở hông của đất

Hình 3.11 Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn.

z

E

K K M b S

1

1

0

M_ Hệ số điều chỉnh, kể đến hiện tượng tập trung ứng suất trong nền khi tầng đácứng nằm cách đế móng không sâu Nó phụ thuộc =2H/b hoặc =H/r tra theobảng 3.6;

Bảng 3.4 Giá trị hệ số K 0

Bảng 3.5 Giá trị hệ số K g

H = Ho + t.b

cát và đất sét thì H lấy theo trị số trung bình

Giá trị H tìm được theo công thức trên cần cộng thêm chiều dày của lớp đất có E <10000Kpa nếu lớp đó nằm dưới H và độ dày của nó không lớn hơn 5m Trường hợp lớpđất đó có chiều dày lớn hơn hoặc lớp đất phía trên có E < 10000Kpa thì tính lún theo sơ

đồ nửa không gian biến dạng tuyến tính Nếu móng có kích thước nhỏ hoặc lớn mà trongphạm vi chiều dày của nền có lớp đất với E  100000Kpa thì H lấy đến lớp đó