Tài liệu nền móng TS lê trọng nghĩa

Bài giảng: Nền Móng 1

1

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Môn học: NỀN MÓNG
GV: TS. Lê Trọng Nghĩa
Lý thuyết: 40 tiết

Số tiết: 60

Bài tập:

20 tiết

Đánh giá MH:
• Điểm chuyên cần: 10%
• Kiểm tra ½ HK: 30%
• Thi cuối HK:

60 %

Hình thức đánh giá: Thi viết 90 phút
Được xem tài liệu

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC
5 chương
Chương 1: Những nguyên lý cơ bản tính toán và
thiết kế Nền Móng
Chương 2: Móng nông

Chương 3: Sức chịu tải của cọc
Chương 4: Móng cọc và cọc chịu tải trọng ngang
Chương 5: Gia cố nền

1


Bài giảng: Nền Móng 1

2

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn, NXB ĐHQG TPHCM, 2004
2) Nền Móng công trình, Châu Ngọc Ẩn, NXB Xây dựng, 2008
3) Nền và Móng các công trình dân dụng và công 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 TOÁN
VÀ THIẾT KẾ NỀN MÓNG
1. Khái niệm

Cột
Mặt đất

1.1. Móng

M1

Cổ cột

M3

Móng
Bê tông lót

M2

A-A
Đà kiềng

M1
M1
A

A

Kết cấu Khung
Kết cấu Móng

Mặt bằng Móng

2

Bài giảng: Nền Móng 1

3

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

1. Khái niệm
1.2. Nền

MÓNG CỌC
Mặt đất
Df

ptt

M tt

H tt

Đài móng

P1

Nền đường

Mặt đất

N tt

N tt

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

MÓNG NÔNG
Vùng nền

2. Phân loại
2.1. Móng

Móng đơn : đúng tâm , lệch tâm
Móng kép, móng gánh

Móng nông

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


Bài giảng: Nền Móng 1

Móng kép (dạng bản)

4

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Móng gánh (có giằng)

Đà

giằng

Móng băng (dạng bản dầm)

4


Bài giảng: Nền Móng 1

5

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Móng bè dạng bản
Cột

A-A

Bê tông lót

Bản móng

A

A

Móng bè dạng bản
(có gia cường)

Cột

Bê tông lót

A

Bản móng

A- A

Dầm móng

A

Khối
gia cường

5


Bài giảng: Nền Móng 1

6

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Móng bè dạng bản dầm

Bê tông lót

Bản móng

A-A

Dầm móng

A

A

Móng bè hộp
B

B
Bê tông lót

Bản móng

A-A

Tường gia cường

A

A

B-B

6

Bài giảng: Nền Móng 1

7

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Móng bè dạng bản
CÔNG TRÌNH CÓ TẦNG HẦM

Mặt đất

Tầng hầm

Bản móng

Móng cọc đài đơn
CÔNG TRÌNH CÓ TẦNG HẦM
Mặt đất

Tầng hầm
Sàn hầm

Đài móng

Dầm sàn hầm

Hệ cọc

7

Bài giảng: Nền Móng 1

8

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Móng cọc đài bè
CÔNG TRÌNH CÓ TẦNG HẦM
Mặt đất

Tầng hầm
Mặt sàn hầm

Đài móng

Hệ cọc

2. Phân loại
2.2. 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

8


Bài giảng: Nền Móng 1

9

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

4
Đệm vật liệu rời
Ntt
Df
h

pgl

α

b

hđ

bđ

σbt1

σz2

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

17

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

18

4
Cột vật liệu rời

9


Bài giảng: Nền Móng 1

4

10

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

σ col

Cột vật liệu rời

σ soil
σ

as =

As
A
= s
As + Ac
A
S

D

S

Area of Column, A column

as =

π ⎛D⎞

D

2

⎜ ⎟
4⎝S ⎠
as =

Area of Soil, A soil

a) Square patterns

4

π ⎛D⎞
⎜ ⎟
2 3⎝S ⎠

2

b) Triangular patterns

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

19

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó

Móng

20

Cột đất trộn xi-măng/vôi
Nagaraj, 2002

10


Bài giảng: Nền Móng 1

4

4

11

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Cột đất trộn xi-măng/vôi

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

21

BM Đị

Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

22

Cột đất trộn xi-măng/vôi

11


Bài giảng: Nền Móng 1

4

4

12

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Cột đất trộn xi-măng/vôi

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

23

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

24

Gia tải trước + giếng cát/bấc thấm

12


Bài giảng: Nền Móng 1

13

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

4
Bấc thấm

4

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

25

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

26

Bấc thấm

13


Bài giảng: Nền Móng 1

4

4

14

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Bấc thấm

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

27

BM Đị
Địa Cơ Nề
Nền Mó
Móng

28

Gia tải trước + Bấc thấm

14


Bài giảng: Nền Móng 1

15

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

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 −ν 2
Ip
E

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

ν, E – hệ số Poisson và mô-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
p
b

Móng cứng

smax

sconst

15


Bài giảng: Nền Móng 1

16

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

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 ⎜
⎜
⎟
π⎢
m
⎥⎦
⎝
⎠
⎣
I p ( trung bình ) = 0 .848 I p ( tâm )
= 2 I p ( góc )

I p ( góc ) =

với

m=

l
b

I p (cung) = 1 .57 I p ( goc )

b. Móng cứng chữ nhật

b

l
2

b

1

1

3

R

3

1 – tâm móng

2 – góc móng chữ nhật

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

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

Ip

b

Móng mềm
Tâm

Góc

Biên
(điểm giữa cạnh dài)

Trung
bình

Móng
cứng

Tròn

-

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 vô
hạn

16


Bài giảng: Nền Móng 1

17

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Bảng tra hệ số hình dạng và độ cứng Ip
Trường hợp 2: Hệ số hình dạng và độ cứng Ip cho diện truyền tải hình tròn và chữ
nhật trên bán không gian đàn hồi hữu hạn

Ip
H
b

b

Góc của móng mềm chữ nhật

Tâm móng
cứng tròn

l/b = 1

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
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
10

0.00
0.20
0.40
0.51
0.57
0.64
0.70
0.74

0.00
0.09

0.19
0.27
0.32
0.38
0.46
0.49

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

0.00
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

ν = 0.5
0.00
0.04
0.12
0.22
0.29
0.40
0.52
0.64

H

Lớp cứng

ν = 0.33
0.00
0.08
0.18
0.28
0.34
0.44

0.56
0.66

Lớp đàn hồi

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

s=∑
i =1

e1i - e2 i
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 ← p1i
e2 i ← p2 i

từ quan hệ nén lún e-p

p1i, p2i – áp lực tại giữa lớp đất i trước và sau xây dựng công trình
p1i = σ′v 0

và

p2i = p1i + σ gli

với

σ gli = K 0 i × pgl

và

l /b
K 0i ∈ z / b
i

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

17


Bài giảng: Nền Móng 1

18

Trước khi xây dựng móng, áp lực tại độ
γ * Df
sâu Df là

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN PHÂN TỐ

Sau khi xây dựng móng, áp lực tại
tc
độ sâu Df là N + γ tb Df

F
N tc
p gl =
+ (γ tb - γ * )D f
Áp lực gây lún
F

Mặt đất

Xác định áp lực tại giữa lớp đất trước và
sau khi xây móng p1i & p2i :
p1i = σ ′v 0 i
p 2 i = p1i + σ gli
và
l/b
K 0i ∈ z / b
với σ gli = K 0 i × pgl và
i
zi – khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp i

n

n

i =1

i =1

s ≤ [s ]

d
e p23
f

γsat

US do TLBT

=

0 i

5 σ

Df

h1
h2

σgl3

p13

g

σ ′v

pgl

c

MNN

h3
h4

σgl

h5

US do áp lực
gây lún

Đất tốt

gli

p1i = σ ′v 0 i = 10 σ gli
s = ∑ si =∑

Độ lún của móng (tại tâm)

Điều kiện lún

=

1 i

pgl

…

p

γ∗ Df

γ

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
e2 i ← p2 i
e - e2 i
s i = 1i
h
Tính độ lún của lớp i là
1 + e1i i

Tính lún đến lớp phân tố thứ i có

γtb

γ*

Chia nền đất dưới đáy móng thành các lớp
hi = [0 .4 ÷ 0 .6 ] b
mỏng có chiều dày

N tc

Đất yếu

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 công trình
(tham khảo bảng….), đối với nhà BTCT đổ toàn khối [s] = 8cm.
Thí dụ tính độ lún của lớp e (i=3)
p13 = γ Df + (h1 + h2 )γ + (γ sat

p23 = p13 + σ gl 3

ll b
với K 03 ∈ z b
3
e -e
s3 = 13 23
1+ e13

và
và

e
e0

h

- γw ) 3
2

σ gl 3 = K 03 plg

z3 = h1 + h2 +

h3

e13

2

e23

e1
e2
e3
e4
e5
O p1 p2

Đường nén e-p

p3
p13

p4

p5

p

p23

18


Bài giảng: Nền Móng 1

19

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

5. Tải trọng, tổ hợp tải trọng và các trạng thái giới hạn
5.1. Tải trọng
- Tĩnh tải: trọng lượng bản thân công 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 toán móng

19


Bài giảng: Nền Móng 1

20

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

5.2. Các trạng thái giới hạn (TTGH)
5.2.1. Trạng thái giới hạn I: Tính toán 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 toán 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 toàn và hệ số an toàn cho phép

FS ≥ [FS ] = 3

b. Kiểm tra ổn định
Hệ số an toàn trượt

FS truot =

Fchong truot
Fgay truot

≥ [FS ]truot

hoặc

trong đó:
Fchong truot – lực chống trượt

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

FS truot ≥ [FS ] truot = 1 .5

20


Bài giảng: Nền Móng 1

21

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

b. Kiểm tra ổn định
Hệ số an toàn lật
FS lat =

M chong lat
M gay lat

≥ [FS ]lat

hoặc

M gay lat ≤

M chong lat

trong đó:
Mchong lat – moment chống lật

FSlat

Mgay lat – moment gây lật

FS lat, [FS] lat – hệ số an toàn lật và hệ số an toàn lật cho phép

FS lat ≥ [FS ]lat = 1 .5

21

Bài giảng: Nền Móng 1

22

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Trường hợp minh họa

Ntt

Lực gây trượt bằng tổng của
lực ngang do kết cấu bên trên
(Htt) và áp lực đất chủ động (Ea)

Htt

Ep

Fgt = H d = H tt + E a ,h

W1

W2

Nd

Lực chống trượt bằng tổng của
lực cản do ma sát (Rd) và áp lực
đất bị động được huy động (Ep)

Ea
Ea,h

Hd
Rd

Fct = Rd + E p,h
Điều kiện trượt
H d ≤ Rd + E p

hay

FS truot =

Rd + E p
Hd

≥ [FS ]truot

5.2. Các trạng thái giới hạn (TTGH)
5.2.2. Trạng thái giới hạn II: Tính toán nền móng thỏa các điều kiện biến
dạng (lún, nghiêng, …)

Công trình
Mặt đất

L

δ

Cao trình đáy
móng ban đầu

Δ

smax

smax – tổng độ lún lớn nhất
Δ – độ lún lệch lớn nhất
δ/L – góc nghiêng biến dạng

22


Bài giảng: Nền Móng 1

23

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Chương 2: MÓNG NÔNG
I. Định nghĩa
Df
≤ 2.5
b

Móng nông

Mặt nền

N

tt

Không kể đến ma sát hai bên móng

Df

II. Móng đơn
2.1. Móng đơn chịu tải đúng tâm
ptt

Trình tự tính toán và thiết kế
Thông số đầu vào
- Tải trọng (N,M,H) tại chân cột

tính toán
thiết kế

b

Thông số đầu ra
- Chiều sâu đặt móng Df
- Kích thước đáy móng b × l

- Địa chất: đặc trưng γ, c, ϕ, e-p, …
TCXD (VN)

- Chiều cao móng h

Eurocode 7

- Thép trong móng

BS, ACI, …

Bản vẽ thi công

23


Bài giảng: Nền Móng 1

24

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Bước 1. Chọn chiều sâu đặt móng
- Đủ sâu hơn lớp đất bề mặt chịu ảnh hưởng của phong hóa thời tiết
- Ít ảnh hưởng đến móng công trình lân cận
- Đặt trên lớp đất đủ chịu lực, không đặt trên rễ cây, đường ống dẫn

Bước 2. Xác định kích thước đáy móng b× l sao cho nền đất dưới đáy
móng thỏa các điều kiện ổn định, cường độ và biến dạng
• Điều kiện ổn định
p tc ≤ R tc

p tc - áp lực tiêu chuẩn tại mặt đáy móng
p tc =

N tc
+ γ tb Df
F

F = b× l – diện tích đáy móng

γtb – trọng lượng riêng trung bình của đất và bê-tông

N tc =

N tt
- lực dọc tiêu chuẩn
n

Ntt – lực dọc tính toán

n= 1.15 – hệ số giảm tải

R tc - sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất dưới đáy móng
mm
R tc = 1 tc 2 (A b γ + B D f γ + c D )
K

24


Bài giảng: Nền Móng 1

25

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Cách xác định b× l thỏa điều kiện ptc ≤ Rtc
- Chọn sơ bộ b = 1m
- Tính Rtc

Mặt đất

- Xác định diện tích sơ bộ của đáy móng

N
p ≤R
⇔
+ γ tb Df ≤ R tc
F
N tc
⇔ F ≥ tc
R - γ tb D f
- Móng chịu tải đúng tâm nên có thể chọn
tc

γtb

γ*

tc

N tc

ptc

Df

tc

Mặt phẳng đáy móng

γ, c, ϕ
γsat

F ⇒ chọn b× l

b=l ≥

Rtc

- Kiểm tra kích thước b× l đã chọn phải thỏa
điều kiện ptc ≤ Rtc

p tc =

N tc
+ γ tb Df
F

- Nếu điều kiện ptc ≤ Rtc không thỏa ⇒ tăng b× l

• Điều kiện cường độ
p tt ≤ qa =

qult
FS

Mặt đất

tt

p - áp lực tính toán dưới đáy móng

γ*

N tt

γtb

ptt

tt

N
p tt =
+ γ tb Df
F

Df

Mặt phẳng đáy móng

qult - sức chịu tải cực hạn của đất nền dưới

γ, c, ϕ

qult

đáy móng

FS - hệ số an toàn (FS = 2÷3)

γsat

Nếu điều kiện ptt ≤ qa không thỏa ⇒ tăng b× l

25