bài gảng nền móng công trình xây dựng

FOUNDATION ENGINEERING
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Instructor: Nguyễn Tương Lai
Course: Xây dựng DD&CN
VIỆN KỸ THUẬT
CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT
1.1. Khái niệm về nền và móng
 Mọi kết cấu công trình, dù là
nhà, cầu, mặt đường, cầu
cảng, đều gồm có phần thân
(phía trên mặt đất) và phần
móng (phía dưới mặt đất).
 Móng là phần mở rộng của
công trình trong nền với chức
năng tiếp nhận tải trọng từ
phần thân và truyền xuống
nền đất ở phía dưới và xung
quanh móng.
 Nền là môi trường đất đá bên dưới và xung quanh móng, trực
tiếp nhận tải trọng từ công trình truyền xuống qua móng.

1.2. Yêu cầu đối với thiết kế nền và móng
 Nhiệm vụ của thiết kế nền móng là đảm bảo không có phần nào
của công trình gồm cả phần thân và nền móng bị sự cố ở bất kỳ
dạng nào (về độ bền, ổn định, biến dạng) trong quá trình chịu tải.
 Các yêu cầu đối với thiết kế nền – móng công trình:
  Đảm bảo sự bền vững của toàn bộ công trình và từng bộ phận;
  Đảm bảo điều kiện khai thác bình thường của công trình;
  Đảm bảo tính khả thi trong xây dựng;
  Hiệu quả về kinh tế (chi phí xây dựng và khai thác, bảo trì).
 Các căn cứ để thiết kế nền – móng:

 Các tài liệu đầu vào: số liệu khảo sát địa kỹ thuật, đặc điểm CT, khu vực XD,…
 Phương pháp tính toán, thiết kế
 Công nghệ và thiết bị thi công
Rational Design of Foundations / Thiết kế hợp lý của nền móng

1.2. Yêu cầu đối với thiết kế nền và móng
 Việc thiết kế nền móng thường gồm hai phần chính. Các phần này được đề
cập đến như là:
1. Thiết kế địa kỹ thuật (TKĐKT) và
2. Thiết kế kết cấu (TKKC)
 Mục tiêu chủ yếu của TKĐKT là nhằm xác định độ sâu đặt móng và kích
thước mặt bằng của móng thỏa mãn các yêu cầu thiết kế của nền đất đá về
khả năng chịu tải (độ bền, độ ổn định) và điều kiện biến dạng.
 TKKC chỉ được triển khai sau khi đã hoàn thành các nội dung TKĐKT. Mục
tiêu chủ yếu của TKKC là nhằm xác định kích thước chiều cao móng cũng
như chi tiết cốt thép gia cường tại các vị trí trên móng nhằm đảm bảo điều
kiện bền và biến dạng của kết cấu móng.
Tuy nhiên, việc thiết kế nền móng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành
và phải căn cứ vào năng lực xây lắp để đảm bảo tính khả thi
Rational Design of Foundations / Thiết kế hợp lý của nền móng

1.2. Yêu cầu đối với thiết kế nền và móng
“The successful transfer of design objectives into construction is accomplished
by consideration of construction operations during the design phase. In recent
years the amount of coordination between design and construction has
steadily decreased; primarily due to graduate engineers who specialize in
design and who are never exposed to construction operations. In past years,
engineers either began their careers in construction and advanced into
design, or were assigned the design and construction responsibilities for
projects. Present lack of coordination stemming from inexperience with field

operations can result in a technically superior set of construction plans and
specifications which cannot be built. Rational construction control is vital to
assure a safe, cost-effective foundation and to avoid unnecessary court of
claims actions”
(Chaney & Chassie, Soils and Foundations Workshop Manual, FHWA HI-88-009)
The Problem of Constructability / Về tính khả thi trong xây dựng

1.3. Phân loại nền và móng
 Theo cấu tạo: nền tự nhiên và nền nhân tạo
 Theo vật liệu: nền đất và nền đá
1.3.1. Phân loại nền
 Theo cấu tạo: móng đơn, móng băng, móng bè, móng cọc, móng
giếng, móng hộp,…
 Theo vật liệu: móng gạch, móng đá, móng bê tông, móng BTCT.
 Theo phương pháp xây dựng: móng toàn khối, móng lắp ghép.
 Theo đặc điểm thi công và làm việc: móng nông, móng sâu.
 Theo đặc điểm tải trọng: móng chịu tải trọng tĩnh, móng chịu tải
trọng động.
1.3.2. Phân loại móng

1.3. Phân loại nền và móng
 Định nghĩa: Là móng xây trên hố móng đào lộ thiên, sau đó lấp lại,
độ sâu chôn móng từ 1,2÷3,5m.
 Đặc điểm: thi công đơn giản, không yêu cầu máy móc và công nghệ
phức tạp; tải trọng truyền trực tiếp xuống nền dưới đáy móng; trong
tính toán bỏ qua ảnh hưởng của đất từ đáy móng trở lên.
 Phạm vi áp dụng: công trình có tải trọng nhỏ và TB, nền đất tốt.
Móng nông
 Định nghĩa: Là loại móng khi thi công không cần đào hố móng hoặc chỉ đào một
phần rồi dùng phương pháp nào đó hạ, đưa móng xuống độ sâu TK.

 Đặc điểm: thi công phức tạp, phụ thuộc nhiều vào máy móc và công
nghệ; tải trọng truyền xuống nền dưới đáy và xung quanh móng; quản
lý chất lượng khó khăn.
 Phạm vi áp dụng: công trình có tải trọng lớn, nền đất tốt nằm sâu.
Móng sâu

1.4. Tính toán, TK nền – móng theo các TTGH
 Trạng thái giới hạn là trạng thái ứng với khi công trình không ở điều kiện sử
dụng bình thường (võng quá lớn, biến dạng lớn, nứt quá phạm vi cho phép,
mất ổn định) hoặc bị phá hoại hoàn toàn.
 Việc thiết kế nền móng thường gồm hai phần chính. Các phần này được đề
cập đến như là:
1. Thiết kế địa kỹ thuật (TKĐKT) và
2. Thiết kế kết cấu (TKKC)
 Nhiệm vụ chủ yếu của TKĐKT là nhằm xác định độ sâu đặt móng và kích
thước mặt bằng của móng thỏa mãn các yêu cầu thiết kế của nền đất đá về
khả năng chịu tải (độ bền, độ ổn định – TTGHI) và điều kiện biến dạng (độ
lún, độ nghiêng – TTGHII).
 TKKC chỉ được triển khai sau khi đã hoàn thành các nội dung TKĐKT. Mục
tiêu chủ yếu của TKKC là nhằm xác định kích thước chiều cao móng cũng
như chi tiết cốt thép gia cường tại các vị trí trên móng nhằm đảm bảo điều
kiện bền và biến dạng của kết cấu móng.
Tuy nhiên, việc thiết kế nền móng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành
và phải căn cứ vào năng lực xây lắp để đảm bảo tính khả thi

1.4. Tính toán, TK nền – móng theo các TTGH
 Tùy theo đặc điểm làm việc của công trình, việc tính toán nền theo TTGH
I cần thực hiện theo một hay toàn bộ nội dung kiểm tra nền: về cường
độ, về ổn định trượt, về ổn định lật.
 Việc tính toán móng theo TTGH I là nhằm kiểm tra các khả năng phá

hoại của kết cấu móng khi chịu lực, tùy theo đặc điểm làm việc của
móng có thể thực hiện một phần hay toàn bộ các nội dung kiểm tra: về
khả năng chịu cắt, về khả năng chống chọc thủng, về khả năng chịu uốn,
về khả năng chịu lực dọc.
 Công thức tổng quát để kiểm toán nền và móng theo TTGH I:


trong đó: N - ngoại lực tác dụng lên nền hoặc móng;

Φ
- sức chịu tải của nền hoặc móng theo phương tác dụng của N
1.4.1. Tính toán, thiết kế N-M theo trạng thái giới hạn I
N ≤Φ

1.4.1. Tính toán, thiết kế N-M theo trạng thái giới hạn I
 Kiểm toán nền về cường độ: được thực hiện tại vị trí đáy móng và bề mặt
lớp đất yếu:

trong đó:



, 
max

- là ứng suất trung bình và ứng suất lớn nhất theo phương đứng tại đáy móng;

max

- ứng suất lớn nhất tác dụng theo phương ngang tại mặt bên của móng;

, 

- là sức chịu tải của nền theo phương đứng và theo phương ngang.
 Kiểm toán nền về ổn định trượt (trượt phẳng, trượt sâu):

trong đó:


- hệ số ổn định trượt; 

- tổng lực giữ; 

- tổng lực gây trượt; 

- hệ
số ổn định trượt cho phép
.
 Kiểm toán nền về ổn định lật:
trong đó:


- hệ số ổn định lật; 

- tổng mô men giữ; 

- tổng mô men gây lật;


- hệ số ổn định lật cho phép.
max max

; 1, 2 ;
d d ng
tb ng
R RR
σσ σ
≤≤ ≤
[ ]
t gi t t
K TT K= ≥
[ ]
L gi L L
K MM K= ≥

1.4.1. Tính toán, thiết kế N-M theo trạng thái giới hạn I
 Kiểm toán kết cấu móng về khả năng chống chọc thủng:
trong đó:


- là hợp lực của các lực gây chọc thủng móng (phản lực nền, phản lực đầu cọc);


- là sức kháng chống chọc thủng của móng.
 Kiểm toán kết cấu móng về khả năng chống cắt:
trong đó:


- là hợp lực của các lực gây cắt móng (phản lực nền, phản lực đầu cọc);


- là sức kháng chống cắt của móng.

 Kiểm toán móng về khả năng chịu uốn:
trong đó:


- là mô men gây uốn móng do tác dụng của phản lực nền, phản lực đầu cọc;


- là sức kháng chống uốn của móng trên tiết diện tính 

.
 Kiểm toán móng về khả năng chịu lực dọc:
trong đó:


- là lực dọc tính toán trong kết cấu móng (cọc, cổ móng);


- là độ bền chịu lực dọc của móng trên tiết diện tính 

.
ct ct
PR
≤
cc
PR≤
uu
MR≤
dd
NR≤

1.4.2. Tính toán, thiết kế N-M theo trạng thái giới hạn II
 Mục đích nhằm hạn chế độ lún, độ lún lệch của móng để cho công trình
khai thác được bình thường và không bị hư hỏng hay phá hoại. Việc tính
toán thực hiện theo các công thức sau:








trong đó:
, , ,  - tương ứng là độ lún, độ lún lệch, góc xoay và chuyển vị ngang của móng;


, 

, 



- tương ứng là độ lún, độ lún lệch, góc xoay và chuyển vị ngang
giới hạn của móng;


, 

- tương ứng là độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm tương đối giới hạn của móng.

00
gh
gh
gh
gh
gh
SS
SS
UU
CC
θθ
≤
∆ ≤∆
≤
≤
≤

SHALLOW FOUNDATION
CHƯƠNG II: MÓNG NÔNG
Instructor: Nguyễn Tương Lai
Course: Cao học Xây dựng DD&CN
VIỆN KỸ THUẬT
CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT
2.1. Định nghĩa và phân loại móng nông
 Móng nông là những móng được xây dựng trong hố móng lộ thiên và
được đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên hoặc nền gia cố, chiều sâu chôn
móng khoảng dưới 2÷3m, trong trường hợp đặc biệt có thể sâu đến
6m.
 Phân loại móng nông:
 Theo cấu tạo: móng đơn, móng băng, móng bè, móng hộp;

 Theo vật liệu: móng gạch, móng đá, móng bê tông, móng BTCT;
 Theo tính chất làm việc: móng cứng, móng mềm, móng cứng hữu
hạn;
 Theo biện pháp thi công: móng toàn khối, móng lắp ghép;
 Theo đặc điểm chịu tải: đúng tâm, lệch tâm

2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng đơn:
 Kích thước không lớn, đáy móng hình tròn, vuông, hình chữ nhật
 Vật liệu: gạch, đá, bê tông, BTCT;

Một số loại móng đơn:
(a) Móng đơn dưới cột nhà: gạch, đá xây, bê tông,
(b) Móng đơn dưới cột: bê tông hoặc BTCT.
(c) Móng đơn dưới trụ cầu; (d) Móng đơn dưới chân trụ điện, tháp ăng ten.

2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng đơn:


2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng băng:
 Kích thước một chiều lớn hơn nhiều so với hai chiều còn lại
 Vật liệu: gạch, đá, bê tông, BTCT; thường dùng dưới cột, tường
Móng băng dưới tường bằng khối xây (gạch, đá) hoặc BTCT


2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng băng:
 Móng băng dưới cột và móng băng giao thoa sử dụng khi tải trọng lớn

2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng bè
 Kích thước mặt
bằng lớn dưới
toàn bộ công trình
hoặc các khối đã
phân cách bởi khe
lún; có thể cấu tạo
các sườn tăng
cứng
 Vật liệu: BTCT;
thường dùng dưới
tường, cột


2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng bè
 Kích thước MB
lớn dưới toàn bộ
công trình hoặc
các khối đã phân
cách bởi khe lún.
 Móng bản: bước
cột ≤ 9m, bản dày
≥ 1/6 bước cột.
 Móng bản có
sườn: bước cột
>9m, bản dày

khoảng 1/8÷1/10
bước cột.


2.2. Cấu tạo một số loại móng nông
 Móng hộp
 Kích thước MB lớn
dưới toàn bộ công trình
hoặc các khối đã phân
cách bởi khe lún.
 Vật liệu: BTCT toàn khối.
 Cấu tạo: vách sườn bên
dưới tường, cột; bản
đáy và đỉnh dày khoảng
1/8÷1/10 bước sườn.
 Thường kết hợp làm
tầng hầm.


2.3. Trình tự tính toán, thiết kế móng nông
Tập hợp và NC
tài liệu
SCT của nền; độ lún;
ổn định trượt, lật
Lựa chọn
phương án móng
Chọn độ sâu
đặt móng
Tính tải trọng
xuống móng

Chọn kích thước
đáy móng
Tính ứng suất
dưới móng
KT k.thước
đáy móng
Tính chiều cao móng,
Kiểm tra bền,
cấu tạo móng
Kiểm toán móng về
khả năng chịu cắt,
chọc thủng, uốn
Lập bản vẽ,
BP thi công
dự toán.
Kiểm tra
điều kiện
kinh tế
2.3. Trình tự tính toán, thiết kế móng nông
Chọn phương án móng
 Kích thước và độ cứng tăng từ móng đơn đến móng băng, móng
băng giao thoa, móng bè, móng hộp do đó cho phép chịu tải tác dụng
lớn hơn, sức chịu tải của nền lớn hơn và khả năng biến dạng giảm.
 Căn cứ theo tải trọng của công trình xuống móng, đặc điểm cường
độ và biến dạng của nền, ảnh hưởng của công trình lân cận,… để chọn
một vài phương án móng đưa vào tính toán và so sánh về hiệu quả KT.

2.3. Trình tự tính toán, thiết kế móng nông
Chọn độ sâu đặt móng phụ thuộc vào:
 Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn: vị trí lớp đất tốt

 Ảnh hưởng của trị số và đặc tính của tải trọng: độ lớn, độ lệch tâm
 Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo công trình: tầng hầm, KC ngầm
 Ảnh hưởng của móng các công trình lân cận: không sâu hơn móng
của công trình lân cận hoặc phải có biện pháp chống giữ.
 Ảnh hưởng của biện pháp thi công móng: không phá hoại kết cấu đất


2.4. Tính toán móng cứng
Xác định áp lực đáy móng
 Giả thiết móng cứng, bỏ qua biến
dạng đáy móng nên áp lực xuống nền
phân bố tuyến tính:





 = 

+    và  


= 
,
+ 

(

) + (
,

)


= 
,
+ 

(

) + (
,
)
 = .  là diện tích đáy móng; 

, 

là mô men
kháng uốn của tiết diện đáy móng
3
max, min
gl
. ; 20 22
.
oo
tb tb m tb
tb x x y y
tc tc m
N GN
p h kN m
FF

p p MW MW
pp h
γγ
γ
+
= = + ≈÷
=±±
= −