Cac nguyen ly thiet ke nen mong

Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

Mơn học: NỀN MĨNG
GV: TS. Lê Trọng Nghĩa
Số tín chỉ: 3
Số tiết: 45

Lý thuyết: 30 tiết

Bài tập:
Đánh giá MH:

15 tiết

• Kiểm tra giữa HK: 20 %
• Thi cuối HK:

80 %

Hình thức đánh giá: Viết
Khơng xem tài liệu

CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC
5 chương
Chương 1: Những ngun lý cơ bản tính tốn và
thiết kế Nền Móng
Chương 2: Móng nơng
Chương 3: Sức chịu tải của cọc

Chương 4: Móng cọc và cọc chịu tải trọng ngang
Chương 5: Xử lý và gia cố nền

1


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn, NXB ĐHQG TPHCM, 2004
2) Nền Móng cơng trình, Châu Ngọc Ẩn, NXB Xây dựng, 2008
3) Nền và Móng các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp,
Nguyễn Văn Quảng, NXB XD, 1996
4) Foundation Analysis and Design, 5th edition, Joseph
E. Bowles, McGraw Hill, 1997
5) Pile Foundation Analysis and Design, 5rd edition,
H.G. Poulos and E. H. Davis, 1980

Chương 1: NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TÍNH TỐN
VÀ THIẾT KẾ NỀN MĨNG
1. Khái niệm

Cột
Mặt đất

1.1. Móng

M1

Cổ cột

M3

Móng
Bê tơng lót

M2

A-A
Đà kiềng

M1
M1
A

A

Kết cấu Khung
Kết cấu Móng

Mặt bằng Móng

2


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

1. Khái niệm
1.2. Nền

MĨNG CỌC
Mặt đất
Df

ptt

Mtt

Htt

Đài móng

P1

Nền đường

Mặt đất

Ntt

Ntt

NỀN ĐƯỜNG

P2

P3
Nền đất

Lớp 1
Hệ cọc
Nền

Nền: vùng đất chịu ảnh
hưởng của tải trọng từ
móng truyền xuống

Lớp 2

MĨNG NƠNG
Vùng nền

2. Phân loại
Móng đơn: đúng tâm, lệch tâm

2.1. Móng

Móng kép, móng gánh
Móng nơng

Móng băng: 1 phương , 2 phương (giao nhau)
Móng bè : dạng bản, bản dầm, hộp
Đá

Móng cọc

Gỗ: Cừ tràm, bạch đàn, đước …
Thép: Cọc ống, chữ H, C, I …

Móng sâu

Đóng, ép: BTCT thường, UST
BTCT

Khoan nhồi, Barrette

Móng giếng chìm

3


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

MĨNG KÉP (dạng bản)

9/30/2016

MĨNG GÁNH (có giằng)

Đà
giằng

MĨNG KÉP (BĂNG 2 CỘT) DẠNG BẢN DẦM

Cột (cổ cột)

Dầm (sườn) móng
Bê tơng lót

Bản (cánh) móng

4


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

MĨNG BĂNG MỘT PHƯƠNG
(dưới dãy cột)

Cột (cổ cột)

Bê tơng lót
Dầm (sườn) móng

Bản (cánh) móng

MĨNG BÈ DẠNG BẢN

Cột

Bê tơng lót

A

A-A

Bản móng

A

5


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

MĨNG BÈ DẠNG BẢN (có gia cường)
Cột

Bê tơng lót

Bản móng

A- A

Dầm móng

A

A

Khối
gia cường

MĨNG BÈ DẠNG BẢN DẦM

Bê tơng lót

A

Bản móng

A-A

Dầm móng

A

6


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

MĨNG BÈ HỘP

B

B
Bê tơng lót

Bản móng

A-A

Tường gia cường

A

A

B-B

MĨNG BÈ DẠNG BẢN
CƠNG TRÌNH CĨ TẦNG HẦM

Mặt đất

Tầng hầm

Bản móng

7


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

MĨNG CỌC ĐÀI ĐƠN
CƠNG TRÌNH CĨ TẦNG HẦM

Mặt đất

Tầng hầm
Sàn hầm
Đài móng

Dầm sàn hầm
Hệ cọc

MĨNG CỌC ĐÀI BÈ
CƠNG TRÌNH CĨ TẦNG HẦM

Mặt đất

Tầng hầm
Mặt sàn hầm
Đài móng

Hệ cọc

8


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

2.2. Phân loại Nền
Nền tự nhiên
Đệm vật liệu rời
Nền

Cột vật liệu rời
Nền gia cố

Cột đất trộn xi măng (vôi)
Giếng cát
Gia tải trước + Bấc thấm
Bơm hút chân không
Vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật

4

ĐỆM VẬT LIỆU RỜI
Ntt
Df
h

pgl



b

hđ

bđ
bt1

z2

BM Địa Cơ Nền Móng

18

9


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

4
Cột vật liệu rời

19

BM Địa Cơ Nền Móng

4

col

Cột vật liệu rời

soil


S

D

S

Area of Column, A column

as 

 D

D

2

 
4S 
as 

Area of Soil, A soil

a) Square patterns

 D
 
2 3S 

2

b) Triangular patterns

BM Địa Cơ Nền Móng

20

10


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

4

9/30/2016

Cột đất trộn xi-măng/vơi
Nagaraj, 2002

BM Địa Cơ Nền Móng

21

THIẾT BỊ THI CÔNG CỘT ĐẤT TRỘN XI-MĂNG

Cánh tĩnh: trong khi khoan cánh tĩnh
đứng yên, có nhiệm vụ giữ đất ngay
tại lưỡi khoan đứng yên.
Cánh động: trong khi khoan cánh
động xoay theo cần khoan.

Đầu
khoan

Khi lưỡi khoan quay cánh động và
cánh tĩnh kết hợp xé nhuyễn đất và
không cho đât tạo lõi quay theo lưỡi
khoan.

Cánh động

Cánh tĩnh

Lưỡi
khoan

Lưỡi khoan

11


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

Prevention of slide failure for abutment and 
reduction of settlement for embankment.

Prevention of heave during excavation and 
reduction of settlement for underground 
structure.

Prevention of slope failure for high 
embankment.

Soil‐cement columns as foundation for 
stability and settlement control.

12


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

4

4

9/30/2016

Cột đất trộn xi-măng/vơi

BM Địa Cơ Nền Móng

25

BM Địa Cơ Nền Móng

26

Cột đất trộn xi-măng/vơi

13


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

4

4

9/30/2016

Cột đất trộn xi-măng/vơi

BM Địa Cơ Nền Móng

27

BM Địa Cơ Nền Móng

28

Gia tải trước + giếng cát/bấc
thấm

14


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

4
Bấc thấm

4

BM Địa Cơ Nền Móng

29

BM Địa Cơ Nền Móng

30

Bấc thấm

15


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

4

9/30/2016

Bấc thấm

BM Địa Cơ Nền Móng

31

BM Địa Cơ Nền Móng

32

4
Gia tải trước + Bấc thấm

16


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

3. Độ lún của nền đất
Độ lún của đất

s = se + sc + ss
se – độ lún tức thời (ban đầu)
sc – độ lún do cố kết
ss – độ lún do từ biến

3.1. Độ lún đàn hồi

se  p b
trong đó:

1  2
Ip
E

p – áp lực tại mặt đáy móng
b – bề rộng móng chữ nhật hay đường kính móng trịn

, E – hệ số Poisson và mơ-đun đàn hồi của đất dưới đáy móng
Ip – hệ số hình dạng và độ cứng; được xác định dựa trên lý
thuyết đàn hồi; phụ thuộc vào chiều dày lớp đất, hình dạng và
độ cứng của móng
Móng cứng hữu hạn
b
p

Móng cứng

smax

sconst

17


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

Hệ số hình dạng và độ cứng Ip
a. Móng chữ nhật cứng hữu hạn

I p (tâm)






 1  m2  1 
1
  ln m  m 2  1 
m ln 


m






I p (trung bình )  0.848 I p ( tâm )
 2 I p ( góc )

I p ( góc ) 

b. Móng cứng chữ nhật

với m 

l
b

I p (cung)  1.57 I p ( goc )
b

l
2

b

1

1

3
1 – tâm móng

3
2 – góc móng chữ nhật

3 – biên móng trịn hay giữa cạnh dài móng chữ nhật

Bảng tra hệ số hình dạng và độ cứng Ip (theo NAVFAC – DM 7.1, 1982)
Trường hợp 1: Hệ số hình dạng và độ cứng Ip cho diện truyền tải hình
trịn và chữ nhật trên bán không gian đàn hồi vô hạn
Hình m
dạng
móng (l/b)

Ip

b

Móng mềm
Tâm

Góc

Biên
Trung
(điểm giữa cạnh dài) bình

Móng
cứng

Trịn

-

1.00

-

0.64

0.85

0.79

Chữ
nhật

1
1.5
2
3
5
10
20
50
100

1.12
1.36
1.53
1.78
2.10
2.54
2.99

3.57
4.01

0.56
0.68
0.77
0.89
1.05
1.27
1.49
1.78
2.00

0.76
0.97
1.12
1.36
1.68
2.10
2.54
3.13
3.57

0.95
1.15
1.30
1.51
1.78
2.15
2.53

3.03
3.40

0.88
1.07
1.21
1.42
1.70
2.10
2.46
3.00
3.43

Lớp đàn hồi
vơ hạn

18


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

Bảng tra hệ số hình dạng và độ cứng Ip (theo NAVFAC – DM 7.1, 1982)
Trường hợp 2: Hệ số hình dạng và độ cứng Ip cho diện truyền tải hình trịn và
chữ nhật trên bán khơng gian đàn hồi hữu hạn
H
b

Ip
Tâm móng
cứng trịn

b

Góc của móng mềm chữ nhật

l/b = 1

l/b = 2

l/b = 5

l/b = 10

l/b = 

0.00
0.04
0.10
0.18
0.27
0.39
0.55
0.76

0.00
0.04
0.10

0.18
0.26
0.38
0.54
0.77

0.00
0.04
0.10
0.18
0.26
0.37
0.52
0.73

 = 0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
10

0.00
0.14
0.35
0.48
0.54

0.62
0.69
0.74

0.00
0.05
0.15
0.23
0.29
0.36
0.44
0.48

0.00
0.04
0.12
0.22
0.29
0.40
0.52
0.64

H

Lớp đàn hồi

Lớp cứng

 = 0.33
0

0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
10

0.00
0.09
0.19
0.27
0.32
0.38
0.46
0.49

0.00
0.20
0.40
0.51
0.57
0.64
0.70
0.74

0.00
0.08
0.18
0.28

0.34
0.44
0.56
0.66

0.00
0.08
0.16
0.25
0.34
0.46
0.60
0.80

0.00
0.08
0.16
0.25
0.34
0.45
0.61
0.82

0.00
0.08
0.16
0.25
0.34
0.45
0.61

0.81

3.2.2.2. Độ lún ổn định
Tính lún theo quan hệ e-p
n

s=∑
i =1

e1i - e2i
h
1+ e1i i

hi – chiều dày lớp đất i; hi = [0.4  0.6] b
e1i, e2i – hệ số rỗng lớp đất i trước và sau khi lún
e1i
e2i

←
←

p1i
p2 i

từ quan hệ nén lún e-p

p1i, p2i – áp lực tại giữa lớp đất i trước và sau xây dựng cơng trình
p1i = ′
và
v0

với

p2 i = p1i +  gli
 gli = K 0 i × pgl

và

l /b
K 0i ∈ z / b
i

zi – khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp đất i

19


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

Trước khi xây dựng móng, áp lực tại
PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN PHÂN TỐ
độ sâu Df là  * Df
Sau khi xây dựng móng, áp lực tại
N tc
độ sâu Df là
+  tb Df
F

Mặt đất
N tc
N tc
+ ( tb -  *)Df
Áp lực gây lún pgl =
F
tb
pgl
*
Df
Chia nền đất dưới đáy móng thành các
lớp mỏng có chiều dày hi = [0.4 ÷ 0.6] b
Xác định áp lực tại giữa lớp đất trước
và sau khi xây móng p1i & p2i :
p1i = ′
p2 i = p1i +  gli
và
v 0i
l /b
K 0i ∈ z / b
với  gli = K 0 i × pgl và
i
zi – khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp i

 p23


sat

…

US do TLBT

Đất yếu

n
i =1

h1
h2

gl3

p13

p1i = ′
v 0 i = 10  gli

i =1

Điều kiện lún s ≤[s ]



MNN

Đất tốt

s = ∑ si =∑

pgl



p1i = ′
v 0 i = 5  gli

n

Độ lún của móng (tại tâm)

 Df



Suy ra hệ số rỗng tại giữa lớp đất
trước và sau khi lún e1i & e2i :
e1i ← p1i
từ quan hệ nén lún e-p
e2i ← p2i
e -e
Tính độ lún của lớp i là si = 1i 2i hi
1+ e1i

Tính lún đến lớp phân tố thứ i có



h3
h4

gl

h5

US do áp lực
gây lún

e1i - e2i
h
1+ e1i i

[s] – độ lún cho phép của móng

Độ lún cho phép của móng được quy định dựa vào mức độ siêu tĩnh của cơng
trình (tham khảo bảng….), đối với nhà BTCT đổ toàn khối [s] = 8cm.
Thí dụ tính độ lún của lớp  (i=3)

e0

và  gl 3  K 03 pgl

e1
e2

p13 =  Df + (h1 + h2 )  + ( sat

p23 = p13 +  gl 3

ll b

với K 03 ∈ z b
3
s3 

và z3 = h1 + h2 +

e13 - e23
h3
1  e13

e

h
- w ) 3
2

h3

e13

2

e23

e3
e4
e5
O p1 p2 p3
p13

Đường nén e-p

p4

p5

p

p23

20


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

4. Sức chịu tải của nền
4.1. Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo
tc

RII 

m1m2
k

tc

Ab  BD 



f

 cD



A, B, D   - góc ma sát trong của
đất tại đáy móng

Mặt đất

*

Df

b/4

c – lực dính của đất tại đáy móng

,  – trọng lượng riêng của đất bên
trên và bên dưới đáy móng (lấy giá trị
đẩy nổi khi đất nằm dưới MNN)

, c, 

Rtc

sat

b – bề rộng móng
Df – chiều sâu đặt móng

4. Sức chịu tải của nền
4.1. Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo
tc

RII 

m1m2
k

tc

Ab  BD 
f



 cD



Mặt đất

*

Df

Ảnh hưởng MNN đến trọng lượng
riêng của đất dưới đáy móng 
d – khoảng cách từ đáy móng
xuống đến MNN
 0 
k .b  b  tan 45  
2

Nếu d  k.b thì    t

Nếu d < k.b thì     

0

45 

t
MNN


2

d
k.b

sat

d
 t   

k .b

21


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

4. Sức chịu tải của nền
4.1. Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo
pz=b/4

O

b

p

pzmax

b/4

zmax

s

4. Sức chịu tải của nền
4.1. Lý thuyết phát triển vùng biến dạng dẻo

tc

RII 

m1m2
k

tc

Ab  BD 
f



 cD



Mặt đất

*

Df

Ảnh hưởng MNN đến trọng lượng
riêng của đất dưới đáy móng 
d – khoảng cách từ đáy móng
xuống đến MNN
 0 
k .b  b  tan 45  

2

Nếu d  k.b thì    t

Nếu d < k.b thì     

0

45 

t
MNN


2

d
k.b

sat

d
 t   
k .b

22


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

4. Sức chịu tải của nền
4.2. Lý thuyết cân bằng giới hạn

O

qa

qult

p

(a)

(b)

(c)

s

(c)

(b) (a)

4. Sức chịu tải của nền
4.2. Lý thuyết cân bằng giới hạn
a) Sức chịu tải cực hạn qult
- Móng băng:

qult = c Nc + q Nq + 0.5  b N

- Móng vng:

qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4  b N

- Móng trịn:

qult = 1.3 c Nc + q Nq + 0.3  d N

Nc, Nq, N   (tra bảng)

d – đường kính móng trịn

q = *Df áp lực bên hơng đáy móng
b – bề rộng móng băng (cạnh móng vng)
b) Sức chịu tải cho phép qa
qa = qult/FS

FS – hệ số an toàn (= 2 hoặc 3)

23


Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

5. Tải trọng, tổ hợp tải trọng và các trạng thái giới hạn
5.1. Tải trọng
- Tĩnh tải: trọng lượng bản thân cơng trình
- Hoạt tải: hoạt tải sử dụng, hoạt tải sửa
chữa, gió, động đất, cháy nổ, …

5. Tải trọng, tổ hợp tải trọng và các trạng thái giới hạn
5.2. Tổ hợp tải trọng dùng tính tốn móng
Tổ hợp nội lực tại chân cột
dùng thiết kế nền móng
tu

tu

tu

tu

Nmax , M x , M y , H x , H y
tu

tu

tu

tu

tu

tu

N , M x max , M y , H x , H y
tu

tu

tu

tu

tu

tu

tu

tu

N , M x , M y max , H x , H y

tu

N , M x , M y , H x max , H y
tu

N , M x , M y , H x , H y max

24

Các nguyên lý thiết kế Nền Móng
Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

9/30/2016

5.3. Các trạng thái giới hạn (TTGH)
5.3.1. Trạng thái giới hạn I: Tính tốn nền móng thỏa các điều kiện
cường độ (sức chịu tải, trượt, lật …)
a. Kiểm tra cường độ
Hệ số an toàn của sức chịu tải

FS 

qult
 FS 
p tt

hoặc

p tt  qa 

qult
FS

trong đó:
ptt – áp lực tính tốn tại mặt đáy móng
qult – sức chịu tải cực hạn của nền đất dưới đáy móng
qa – sức chịu tải cho phép của nền đất dưới đáy móng
FS, [FS] – hệ số an tồn và hệ số an toàn cho phép

FS  FS   2 hoặc 3

b. Kiểm tra ổn định
Hệ số an toàn trượt

FS truot 
trong đó:

Fchong truot
Fgay truot

 FS truot

Fchong truot – lực chống trượt

hoặc

Fgay truot 

Fchong truot
FStruot

Fgay truot – lực gây trượt

FStruot, [FS]truot – hệ số an toàn trượt và hệ số an toàn trượt cho phép

FStruot  FS  truot  1.5

25