bài giảng đồ án nền móng

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG
Gv: TS. Đỗ Thanh Hải, 0933 876 006, email:

1. Nội dung chương trình:
- Thời luợng : 15 tiết
- Nội dung chi tiết: ( Xem phần chi tiết)
- Số buổi học : 04 buổi x 3 tiết = 12 tiết
- Duyệt bài : 03 tiết
- Học cách tuần để SV có thời gian làm ĐA
2. Yêu cầu ĐANM:
- Thống kê số liệu địa chất
- Tính toán ít nhất 2 phương án móng: móng băng, móng
cọc
- Thuyết minh : đánh máy trên giấy A4, đóng tập
- 01 Bản vẽ A1 trình bày (xem bản vẽ mẫu về cách bố trí)
+ Mặt bằng móng
+ Mặt cắt địa chất công trình
+ Bản vẽ chi tiết các phương án móng
+ Bảng thống kê cốt thép
- Tất cả các Sv đều phải tiến hành bảo vệ ĐANM.
3. Phương pháp tiến hành và kiểm tra:
- Yêu cầu SV làm ngay các phần được học và sẽ kiểm tra
vào tuần sau đó.
- Duyệt bài từng phần, và ký duyệt trước khi bảo vệ.
Tài liệu tham khảo:
1.
Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Hướng
dẫn Đồ án Nền Móng,Nhà Xuất Bản Xây Dựng, Hà Nội,
1996.
2.
Châu Ngọc Ẩn, Hướng dẫn Đồ án Nền Móng, Nhà

Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, 2003.
1


3.

Software : Word, Excel XP, Sap2000,Etabs,
AutoCAD,…

2


Chương 1: ĐỀ BÀI VÀ PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT ( 3 TIẾT)
1.1. Phổ biến cho sinh viên qui chế, qui đònh về việc thực hiện đồ án môn học nền móng
1.2. Cung cấp cho sinh viên hồ sơ đòa chất, mặt bằng công trình, tải trọng
1.3. Hướng dẫn cho sinh viên hiểu cách sử dụng các chỉ tiêu cơ-lý trong hồ sơ đòa chất
Giới thiệu phương pháp bình phương cực tiểu để sinh viên chọn chỉ tiêu đại diện cho các
lớp đất để tính toán nền móng bằng Excel
Chương 2: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 1 PHƯƠNG (CÓ DẦM) DƯỚI HÀNG CỘT ( 3
TIẾT)
2.1. Xác đònh tải trọng : Tải tính toán và tải tiêu chuẩn
2.2. Xác đònh các số liệu đòa chất cần thiết ( đã thống kê)
2.3. Xác đònh sơ bộ kích thước móng và chiều sâu đặt móng
2.4. Kiểm tra ổn đònh nền
2.5. Tính lún móng băng
2.6. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng
2.7. Tính toán và bố trí cốt thép trong vỉ móng băng .
2.8. Tính cốt thép trong dầm móng băng.
Chương 3: THIẾT KẾ MÓNG CỌC BTCT
( 6 TIẾT)

3.1. Các phương án móng cọc BTCT
3.1.1. Các lớp Cầu Đường, Cảng, Tài Nguyên Nước sẽ làm móng cọc đài cao.
3.1.2. Các lớp XD DD&CN, VLXD sẽ học móng cọc đài thấp
3.2. Trình tự tính toán móng cọc BTCT
3.2.1. Xác đònh tải trọng: Tải tiêu chuẩn và tải tính toán
3.2.2. Xác đònh các số liệu đòa chất cần thiết ( đã thống kê)
3.2.3. Xác đònh chiều sâu đặt đài cọc.
3.2.4. Chọn các thông số về cọc
3.2.5. Tính sức chòu tải của cọc
3.2.6. Tính số lượng cọc và bố trí cọc trong đài
3.2.7. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc
3.2.8. Kiểm tra ổn đònh nền dưới đáy móng khối quy ước
3.2.9. Kiểm tra lún nền dưới đáy móng khối quy ước
3.2.10. Xác đònh chiều cao đài cọc (kiểm tra điều kiện xuyên thủng)
3.2.11. Tính toán cốt thép cho đài cọc
3.2.12. Kiểm tra cốt thép trong cọc khi vận chuyển cẩu lắp
3.2.13. Kiểm tra cọc chòu tải ngang
3.2.14. Kiểm tra sức chòu tải của cọc khi làm việc theo nhóm

3


Chương 0. ĐỀ BÀI VÀ YÊU CẦU TRÌNH BÀY.
1.1. Đề bài :
Yêu cầu : Thiết kế 02 phương án: Móng băng dưới hàng cột, và móng cọc
BTCT.
Địa chất: Theo thứ tự 1,2,3
Sv sẽ nhận đề bài theo số thứ tự trong danh sách.
Dạng đề bài như sau:
II-2-B ( II: là mặt bằng móng)

Số thứ
tự cột
cạnh dài

4

Số thứ tự
cột cạnh
ngắn


Chương 1. THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
1.1.

1.2.

1.3.

1.4.

Theo PL 8 : Phương pháp xử lý thống kê kết qua xác định các
đặc trưng của đất đá.
TCVN 4253:1985, p555
Mục đích:
Tìm giá trị có tính đại diện nhất cho lớp đất (giá trị trung
bình)
Loại bỏ các sai số thơ trong q trình thí nghiệm.
Xác định các chỉ tiêu tính tốn( trị tính tốn) và trị tiêu
chuẩn.

Các chỉ tiêu cần thống kê.
Các chỉ tiêu vật lý: γ, γ’.
Các chỉ tiêu cơ học: c, ϕ
Phương pháp thống kê:
1.3.1. Phương pháp trị trung bình: cho c
(xem Hướng dẫn ĐANM, Châu Ngọc Ẩn, p10-16)

- Góc ma sát trong ϕ = 14 0 36 ' 0
LÝ THUYẾT :
1 . CÁC CHỈ TIÊU TIÊU CHUẨN:

Trò số tiêu chuẩn cuả tất cả các đặc trưng của đất (trừ C
và ϕ ) lấy bằng trung bình số học của các trò số riêng :
n

Atc = A

∑A
=
i =1

i

n

Trong đó :
- Ai = trò số riêng của chỉ tiêu cần xác đònh.
- n: Số lượng trò số riêng đưa vào tập hợp thống kê
Ghi chú: Theo quy phạm 45-78,( p52) ta chỉ thống kê các chỉ tiêu
khi số liệu mẫu thí nghiệm n>6, ngoại trừ c, ϕ.

5


Bước 1: Loại bỏ sai số thơ :
Giá trị trung bình

A=

ΣAi
n

Độ lệch quân phương:
n

σCM =

∑ ( Ai − Atb)
i =1

do có n=27 mẫu > 25

n −1

n

σCM =

2

∑ ( Ai − Atb)
i =1

2

do có n< 25

n

Tra bảng chỉ tiêu thống kê (ξ) theo số lượng mẫu, bảng trang 17

Tính và so sánh:

Ai − A

< ξ*σCM : nhận

Trong đó: ξ là tiêu chuẩn thống kê, lấy theo số lượng các kết quả thí nghiệm
theo bảng sau (như trong quy phạm 45-78):
Số mẫu (n)
Số mẫu (n)
Số mẫu (n)
ξ
ξ
ξ
6
2,07
21
2,8
36

3,03
7
2,18
22
2,82
37
3,04
8
2,27
23
2,84
38
3,05
9
2,35
24
2,86
39
3,06
10
2,41
25
2,88
40
3,07
11
2,47
26
2,90
41

3,08
12
2,52
27
2,91
42
3,09
13
2,56
28
2,93
43
3,1
14
2,6
29
2,94
44
3,11
15
2,64
30
2,96
45
3,12
16
2,67
31
2,97
46

3,13
17
2,7
32
2,98
47
3,14
18
2,73
33
3
48
3,14
19
2,75
34
3,01
49
3,15
20
2,78
35
3,02
50
3,16

Bước 2: Tính hệ số biến động v = σ/Atb để xác định việc phân chia
lớp đất hợp lý
σ=

1 n
2
.∑ ( γ − γ i )
n − 1 i =1

6


Sau đó tra bảng [v], nếu v> [v], thì phải loại bớt các chỉ tiêu có
sai số ngẫu nhiên.( tra bảng 3.11, p73, QPXD 45-78)
Đặc trưng của đất
Tỷ trọng hạt
Trọng lượng riêng
Độ ẩm tự nhiên
Giới hạn Atterberg
Module biến dạng
Chỉ tiêu sức chống cắt
Cường độ nén một trục

Hệ số biến động v
0,01
0,05
0,15
0,15
0,30
0,30
0,40

Riêng với các chỉ tiêu xác đònh gián tiếp như : e, γd : không có hệ số biến động vì
đã xét với các chỉ tiêu xác đònh trực tiếp.

Chú ý: _ Nếu trong các lớp đất có lớp THẤU KÍNH,
+ TH1:

CÓ ,MẪU TRONG LỚP THẤU KÍNH
- XEM XÉT NẾU CHỈ TIÊU MẪU CỦA LỚP THẤU KÍNH
CÓ CÁC ĐẶC TRƯNG YẾU HƠN LỚP ĐẤT CHUNG QUANH
THÌ TA LẤY MỘT LỚP THẤU KÍNH XUYÊN SUỐT CÁC HỐ
KHOAN
+ TH2 : KHÔNG CÓ MẪU : BỎ QUA LỚP THẤU KÍNH

Bước 3: Thống kê theo trạng thái giới hạn I và II

- Điều 3.54 ( Phụ lục 1) ( điều 3.14. TC 45-78)
+ Đối với tất cả các đặc trưng khác (ngoài c, ϕ , γ , cường độ nén
một trục Rc) cho phép lấy trò tính toán = trò tiêu chuẩn=trị trung
bình (nhưng sau khi đã loại bỏ sai số thơ)
+ Đối với c, ϕ, γ, Rc : cần thống kê và lấy giá trò tính toán như sau:
Att=Atc (1 ± ρ)
ρ : chỉ số độ chính xác, đánh giá trò số trung bình các đặc trưng
của đất
+ Đối với c, ϕ : ρ = tα ν
+ Đối với Rc, γ : ρ = tα ν/ sqrt(n)
7


2 . CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN:
♦ Các chỉ tiêu độc lập khác : Att=Atc.
Các chỉ tiêu vật lý cần thống kê : W, WL, WP, IL, IP, γ, γ’, e, Gs, Sr.
Chỉ tiêu cơ học E ( a o, mv): thống kê theo cấp áp lực ( xem biểu đồ thí nghiệm
nén cố kết trong hồ sơ đòa chất

♦ Đối với trọng lượng riêng:
tt
tc

γ = γ (1± ρ)

Trong đó :
- tα: hệ số phụ thuộc xác xuất tin cậy α đã chọn và phụ thuộc vào số
bậc tự do của tập hợp thống kê (n-1) tra bảng trong quy phạm 45-78
 α=0.95 khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất –
thép (cường độ)
 α=0.85 khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai –lún
(biến dạng)

tα .v
ρ=
n
Số bậc tự do
(n-1) với R, γ
(n-2) với c và ϕ
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15
16

Hệ số tα ứng với xác suất tin cậy α bằng
0,85
0,90
0,95
0,98
0,99
1.34
1.25
1.19
1.16
1.13
1.12
1.11
1.10
1.10
1.09
1.08
1.08
1.08
1.07
1.07

1.89
1.64

1.53
1.48
1.44
1.41
1.40
1.38
1.37
1.36
1.36
1.35
1.34
1.34
1.34
8

2.92
2.35
2.13
2.01
1.94
1.90
1.86
1.83
1.81
1.80
1.78
1.77
1.76
1.75
1.75

4.87
3.45
3.02
2.74
2.63
2.54
2.49
2.44
2.40
2.36
2.33
2.30
2.28
2.27
2.26

6.96
4.54
3.75
3.36
3.14
3.00
2.90
2.82
2.76
2.72
2.68
2.65
2.62

2.60
2.58


17
18
19
20
25
30
40
60

1.07
1.07
1.07
1.06
1.06
1.05
1.05
1.05

1.33
1.33
1.33
1.32
1.32
1.31
1.30
1.30

1.74
1.73
1.73
1.72
1.71
1.70
1.68
1.67

2.25
2.24
2.23
2.22
2.19
2.17
2.14
2.12

2.57
2.55
2.54
2.53
2.49
2.46
2.42
2.39

- σ: Độ lệch quân phương của tập hợp
σγ =

1 n
2
.∑ ( γ − γ i )
n − 1 i =1

♦ Đối với lực dính c và góc ma sát trong ϕ xác đinh như sau:
Att=Atc ± tα × σ
Trong đó :
- tα :giống như phần xác đònh γ nhưng với n-2
- Độ lệch quân phương được tính như sau:
n
σtgϕ = στ ×
∆
1 n 2
.∑ p i
σc = στ ×
∆ i =1
στ =

(

1 n
.∑ pi .tgϕ tc + c tc − τ i
n − 2 i =1

)

2

Lập các bảng tính Excel theo mẫu như sau: ví dụ thống kê W ở 2 hố khoan của mặt cắt
địa chất.
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

LỚP 2
Hố Khoan
HK1
HK1
HK1
HK1
HK1
HK1
HK1
HK1
HK2
HK2
HK2
HK2

W
Độ ẩm
tự nhiên
Natural
water
content

Độ ẩm
tự nhiên
Natural
water

Wi- Wtb
74.86
73.69
74.08
72.14
70.01
69.52
68.34
71.23
66.51
69.04
67.23
66.82

6.108125
4.938125
5.328125

3.388125
1.258125
0.768125
-0.411875
2.478125
-2.241875
0.288125
-1.521875
-1.931875

9

(wi- wtb)2
37.30919
24.38508
28.38892
11.47939
1.582879
0.590016
0.169641
6.141104
5.026004
0.083016
2.316104
3.732141


13
14
15

16
TB

HK2
HK2
HK2
HK2

content

Wtb =

65.94
64.83
63.92
61.87
68.75188

-2.811875
-3.921875
-4.831875
-6.881875
σ=

[v]=0.15

α=0.85
α=0.95

sqrt(n)=

tα =
tα =

v=
v*σ =
4
1.07
1.75

ρ= (tα*v)/sqrt(n)
ρ=
Wtc=S19

7.906641
15.3811
23.34702
47.3602
84.66939
2.300399
2.375842
0.034557
0.079494
0.009244
0.015119

Wtt=Wtc(1+ρ)=
Wtt=Wtc(1-ρ)=
Wtt=Wtc(1+ρ)=
Wtt=Wtc(1-ρ)=

69.38741
68.11634
69.79131
67.71244

Sau khi thống kê xong 10 chỉ tiêu : W, WL, Wp, IL , e, Gs, γw, γ’, E, ao. Tiến hành lập
bảng tổng hợp như sau( bảng 1.3)

10


1.3.2. Các chỉ tiêu cơ học: c, ϕ
Khi thống kê cần chú là thống kê theo từng lớp, do đó ta lấy tất cả các kết
quả thí nghiệm cắt trực tiếp của các mẫu trong cùng một lớp, tiến hành sắp xếp
theo bảng tính.
Dùng hàm LINEST trong Excel, như sau:
Chọn 2 cột, 5 hàng ở vị trí muốn có kết quả, sau đó chọn hàm Linest.

Sau đó, nhấn tổ hợp phím Ctrl + Shift + Enter.
τ (kG/cm2)
0.67
1.04
0.95
0.8
0.98
1.04
1.71
1.28
1.75
1.9

1.8
1.73
2.4
2.54
2.6
2.5
2.5
2.58

σ(kG/cm2)
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3

Kết quả

0.803333
0.04373
0.954735
337.4707
7.744133

11

0.102778
0.094467
0.151485
16
0.367161


Bảng thống kê các chỉ tiêu cơ lý
Lớp 2 :
STT

Số hiệu

Chiều sâu

mẫu đất

lấy mẫu(m)

W

Bùn sét, lẫn hữu cơ, có nhiều xác cây mục, xám đen ,dẻo nhão

Tỉ trọng

γ’

γ

e

n

Độ sệt IL

mv
mv01

mv02

mv03

1

TW#1-1

1.5 - 2.0

74.86

1.545

0.884

2.61

1.954

66.147

1.06

0.116

0.042

0.017

2

TW#1-3

3.5 - 4.0

73.69

1.56

0.896

2.65

1.951

66.107

1.04

0.866

0.035

0.015

3

TW#1-5

5.5 - 6.0

74.08

1.545

0.893

2.63

1.846

66.057

1.05

0.116

0.041

0.01

4

TW#1-7

7.5 - 8.0

72.14

1.566

0.909

2.64

1.904

66.563

1.03

0.078

0.019

0.01

5

TW#1-9

9.5 - 10

70.01

1.58

0.929

2.65

1.851

64.93

1.02

0.056

0.021

0.01

6

TW#1-11

11.5 - 12

69.52

1.583

0.934

2.66

1.849

64.394

1.01

0.052

0.016

0.01

7

TW#1-13

13.5 - 14

68.34

1.59

0.945

2.65

1.806

64.358

1.02

0.044

0.014

0.009

8

TW#1-15

15.5 - 16

71.23

1.57

0.917

2.63

1.868

66.137

1.04

0.074

0.021

0.009

9

TW#2-1

1.5 - 2.0

66.51

1.6

0.961

2.65

1.753

63.74

1.02

0.08

0.039

0.016

10

TW#2-3

3.5 - 4.0

69.04

1.58

0.935

2.63

1.814

64.46

1.04

0.11

0.066

0.016

11

TW#2-5

5.5 - 6.0

67.23

1.61

0.963

2.66

1.763

63.807

1.01

0.092

0.053

0.013

12

TW#2-7

7.5 - 8.0

66.82

1.62

0.971

2.65

1.729

63.354

1.03

0.086

0.048

0.012

13

TW#2-9

9.5 - 10

65.94

1.64

0.988

2.64

1.671

62.564

1.02

0.096

0.022

0.009

14

TW#2-11

11.5 - 12

64.83

1.63

0.989

2.67

1.7

62.963

1.05

0.066

0.034

0.008

15

TW#2-13

13.5 - 14

63.92

1.65

1.007

2.65

1.633

62.016

1.01

0.06

0.03

0.007

16

TW#2-15

15.5 - 16

61.87

1.66

1.026

2.63

1.565

61.007

1.02

0.05

0.025

0.007

Giá trò trung bình

68.75188

1.595563

0.946688

2.64375

1.791063

64.28775

1.029375

0.127625

0.032875

0.011125

Hệ số biến động v =

0.034557

0.013254

0.027573

0.003559

0.040172

0.015145

0.008034

-

-

-

0.05

0.05

0.01

-

-

-

-

-

-

Tính nền theo biến dạng

1.601

0.953

-

-

anpha= 0.85

1.589

0.939

-

-

Tính nền theo cường độ

1.604

0.958

-

-

anpha= 0.95

1.586

0.935

-

-

Hệ số biến động cho phép [v] =

0.15

12


Chương 2.THIẾT KẾ MĨNG BĂNG ( STRAP FOOTING)

1.1.

Bước 1: Xác đònh ngoại lực tác dụng lên móng :
Dựa vào kết quả giải khung bên trên để chọn ra các cặp ngoại lực bất lợi
nhất, thường là :

* Nmax ( hoặc |Nmin|max) và Mtư (1 ) . Hoặc :
* Mmax và Ntư
(2)

Chọn ( 1 ) để tính tóan nền-móng và dùng ( 2 ) kiểm tra lại
trong đó: N, M, H: lần lượt là lực dọc, mô men, lực ngang tính toán của chân cột
truyền cho móng.
Thường ta chọn cặp ngoại lực trên để thiết kế móng và sau đó kiểm tra lại cho
các tổ hợp khác.
1.2.
Bước 2: Chọn chiều sâu đặt móng Df ( Hm)
Nên chọn đáy móng đặt trên lớp đất tốt( nếu có) trách các trường hợp bất lợi
như:
-Đặt trên rễ cây
-Đặt trên lớp đất mới đắp
-Tránh khoảng trống dành cho thoát nước
Thường nên chọn chiều sâu đặt móng 1.5÷3m
1.3.

Bước 3: Xác đònh kích thước sơ bộ của móng
Diện tích của móng băng được xác đònh theo công thức sau:
13


∑N

F= LxBm ≥

tc

R II − γ tb D f

Trong đó: ∑Ntc: tổng lực dọc ở cột
Rtc: Sức chòu tải của đất nền dưới đáy móng
m1m2
(ABmγII + BDfγII* +DcII)
k
m1m2
Lấy
=1,
k

RII=

Từ góc φII ở độ sâu tương ứng với Df, tra ra A,B, D
Chú ý: vì RII phụ thuộc vào bề rộng móng, mà ta chưa có bề rộng móng nên
ta giả sử Bm =1.0m để tính RII và sau đó kiểm tra lại.
γtb: dung trọng trung bình của đất và bê tông trên đáy móng, lấy bằng
2.0÷2.2T/m2.

- Xác đònh chiều dài của móng: Chiều dài của móng băng Lm(m) được xác đònh
tuỳ theo kích thước của công trình (như hình vẽ, đầu thừa x=(1/4-1/5) nhịp
- Xác đònh bề rộng của móng băng:
Bm =

1.4.

F
Lm

Bước 4 : Kiểm tra ổn đònh và biến dạng của nền dưới công trình
1.4.1.
Kiểm tra nền còn làm việc như vật liệu “biến dạng đàn hồi” .
ptbtc ≤ R II
tc
pmax
≤ 1.2 R II

p tcmin ≥ 0

Trong đó:
tc
- p tb : áp lực tiêu chuẩn trung bình của đất nền tác dung lên đáy móng
p tctb =

-

∑N

tc

F

+ γ tb D f

p tcmax,min : áp lực lớn tiêu chuẩn lớn nhất và nhỏ nhất của đất nền tác dung

lên đáy móng
p tcmax,min =

Trong đó: W=

∑N

B m L2m
6

F

tc

±

∑M
W

tc

+ γ tb D f

∑Mtc: tổng mô men khi dời về trọng tâm của đáy móng băng
RII: Sức chòu tải tính toán của đất nền dưới đáy móng được tính theo tiêu chuẩn
14


RII=

m1m2
(ABmγII + BDfγII* +DcII)
k

Trong đó:
γII : dung tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng băng
γII* : dung trọng tiêu chuẩn của đất trên đáy móng băng khi chưa có
công trình
Bm: bề rộng của móng băng .
Df: chiều sâu đặt móng.
m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số
điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất, được chọn
theo bảng
LOẠI ĐẤT

m1

Đất hòn lớn lẫn cát và đất cát
Cát mòn – ít ẩm và ẩm
- bão hòa nước
Cát bụi – ít ẩm và ẩm
- bão hòa nước
Đất hòn lớn lẫn sét và sét có độ sệt 0,5 ≥ IL

Đất hòn lớn lẫn sét và sét có độ sệt IL > 0,5

1,4
1,3
1,2
1,2
1,1
1,2
1,1

m2
L0/H0 ≥ 4
1,2
1,1
1,1
1,0
1,0
1,0
1,0

1,5 ≥ L0 /H0
1,4
1,3
1,3
1,2
1,2
1,1
1,0

** Lct là chiều dài công trình

** Hct là chiều cao công trình
ktc hệ số độ tin cậy ktc =1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các thí
nghiệm
ktc =1,1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các bảng thống kê.
A, B, D: là các hệ số phụ thuộc vào góc ma trong của đất ở trạng thái giới
hạn thứ II: ϕtc(rad).
A=

0,25π
cot gϕ + ϕ −

π
2

; B = 1+

π
cot gϕ + ϕ −

π
2

; D=

π cot gϕ
cot gϕ + ϕ −

π
2

b. Biến dạng
Trong công tác xây dựng, cần luôn luôn chú ý đến vấn đề lún, đặc biệt là lún không
đều giữa các bộ phận công trình, vì chính lún không đều và sự biến thiên của no
của nó theo thời gian là điều kiện quyết đònh đối với sự an toàn của công trình được
xây dựng lên độ lún tuyệt đối, dù có lớn, nhưng nếu xảy ra đều ở mọi bộ phận,
cũng chỉ đưa đến những khó khăn nhất đònh cho việc sử dụng công trình mà thôi;
15


chỉ có lún không đều mơi tạo ra ứng suất phụ phụ thêm trong các kết cấu siêu tónh,
là loại kết cấu được dùng phổ biến nhất hiện nay, do đó làm cho công trình bò hư
hỏng.
Theo TCXD 205:1998, biến dạng giới hạn của nền và kết cấu do lún gây ra
theo bảng sau đây: [S]= 8cm
Và điều kiện đủ là độ lún tính được phải thỏa
S ≤ Sgh
∆S ≤ ∆Sgh
i ≤ igh = 1/1000

Áp lực gây lún : pgl = ptbtc - γtc* Df
Tính lún của nền theo phương pháp tổng phân tố

Pgl

Df
Hm
b

z

hi

σ 'bt(z)

gh

gh

σ 'bt

σz

σ z(z)

- Độ lún của từng lớp phân tố
e1 i − e 2 i

si = e + 1 h i
1i
- Độ lún tổng cộng của đất nền dưới công trình:
n

S = ∑ si
i =1

Trong đó:
e1i: hệ số rỗng ứng với ứng suất do trọng lượng bản thân của đất nền độ sâu
z: σ’bt
σ2i: hệ số rỗng ứng với ứng suất do tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây
ra tại độ sâu z: σbt(z)+ σz(z)

16


hi: bề dày lớp phân tố, có bề dày nhỏ hơn 0.4 bề rộng móng
Ta nên nội suy(ngoại suy) các giá trò của ei theo σ’ dựa vào đường cong (e-σ’)
trong biểu đồ thí nghiệm nghiệm nén cố kết. Để tự động hóa trong tính toán ta nên
dùng Microsoft Exel để vẽ đồ thò và lấy được hàm số e =f(σ’) tính toán. Để kết quả
được chính xác hơn ta nên phân ra thành hai đoạn như hình vẽ (Nếu σ’≤ σ1* thì
dùng e=f1(σ’), σ’> σ’* thì dùng e=f2(σ’)).
Và dùng hệ số R2(R-Equared) để kiểm tra lại tính chính xác của đường cong
thực e-σ và đường mới xấp xỉ.

e

e = f 1(σ ' )

e = f2(σ ' )

0

0.25 0.50

1.00

σ '*

2.00

2
4.00 σ ' (kG/cm )

-

Xác đònh chiều dày vùng nén lún thỏa điều kiện:
•
σ’gl(z)≤0.2σ’bt(z) đối với đất có module biến dạng
E≥5Mpa
•
σ’gl(z)≤0.1σ’bt(z) đối với đất có module biến dạng
E≤5Mpa
(theo QPXD 45-70)
* Có thể tính lún theo phương pháp dựa vào đường cong (e- logσ’)( Theo ASTM)
e

Đường nén lại

e
ep

A

Đường nén
nguyên thủy
Đường nở và
nén lại

17

σ’p

logσ

σ’p

logσ


Đặc tính nén – nở – và nén lại và ứng suất cố kết trước σ’p

Độ lún của móng do cố kết của lớp đất một lớp đất dính được tính như sau:
- Với đất cố kết thường:
Sc =

-

Với đất cố kết cố kết trước và p0 + ∆p < σp :
Sc =

-

Cc
p + ∆p
H 0 log 0
1 + e0
p0

Cs
p + ∆p
H 0 log 0
1 + e0

p0

Với đất cố kết cố kết trước và p0 < σp < p0 + ∆p :
σ
Cs
C
p + ∆p
Sc =
H 0 log p + c H 0 log 0
1 + e0
p0 1 + e0
σp

Trong đó:
•
p0 áp lực do trọng lượng bản thân ở giữa lớp đất
• ∆p gia tải hoặc ứng suất do tải trọng công trình gây ra ở giữa lớp đất
sét.
• σp ứng suất cố kết trước
• e0 hệ số rỗng ban đầu của lớp sét (ứng với thời điểm trước khi xây
công trình)
• Cc chỉ số nén ; Cs chỉ số nở , và H0 bề dầy lớp đất sét ban đầu
Tính độ lún đường cong e-logσ’ có thể tính theo phương phương pháp tổng
phân tố, tương tự như phương pháp dựa theo đường e-σ’

18


e
e1

∆e
er1
er2

∆e
e2
∆ er

σp

σ1

σ2
logσ

logσ 2 - logσ 1

n

C

i
S= ∑ 1 + e H i log
i =1

0i

p 0 i + ∆p i
p 0i

Trong đó, mọi đại lượng trong công thức cũng đònh nghóa như trên nhưng thay
vì cho cả một lớp đất có bề dày H thì ta dùng cho một lớp phân tố có bề dày H i.
Bước 5: Tính toán chiều cao móng
Dưới tác dụng của ngoại lực(lực từ khung truyền cho móng), móng phải có
chiều cao phù hợp, nếu ngoại lực lớn mà chúng ta thiết kế móng có chiều cao nhỏ
thì ngoại lực làm cho móng bò xuyên thủng(góc nứt của bê tông là 45 0). Nghóa là lúc
ấy một tháp trong móng và một phần cuả móng còn lại. Do vậy, ở đây chúng ta cần
tìm một chiều cao sao cho hợp lý nhất.
Tuy nhiên, trong móng băng có dầm thì ta chỉ xét xuyên thủng từ dầm xuống
cánh móng.
Tùy theo từng trường hợp cụ thể mà ta chọn những vò trí nguy hiểm nhất để
kiểm tra. Thông thường ta kiểm tra tại các vò trí sau:
- Vò trí tại cột có lực dọc lớn nhất
- Vò trí của cột tại hai đầu móng băng, tại vò trí này lực xuyên thủng từ cột truyền
xuống móng tuy nhỏ nhưng lực chống xuyên nhỏ.
Sơ đồ tính toán ổn đònh xuyên thủng móng
Để xác đònh chính xác diện tích bò xuyên thủng thì rất phức tạp, tuy nhiên
gần đúng và thiên về an toàn ta có thể xác đònh như sau:

19


hm

45°

Phạm vò tính toán xuyên thủng
(Xác đònh theo diện truyền tải)

Cột có lực dọc lớn nhất

Bm

ptt

L1/ 2

L1/ 2

L 1/2

L1

L 1/2

Phần diện tích áp lực đất nền tác dụng
lên đáy móng gây xuyên thủng

20

L2/ 2

L2/ 2
L2


hm

45°

Bm

Phạm vò tính toán xuyên thủng
(Xác đònh theo diện truyền tải)

Cột biên

ptt

L1/ 2

L1/ 2

L0

L 1/ 2

L1

L0

Phần diện tích áp lực đất nền tác dụng
lên đáy móng gây xuyên thủng

Bm

Xác đònh áp lực tinh toán:
ptt=
trong đó :

-

N tt
S

Ntt là lực dọc tính toán lớn nhất của chân cột truyền cho móng
S: diện tích vùng ảnh hưởng của chân cột truyền cho móng

Lực xuyên thủng: Pxt = ptt.sxt=ptt(Bm-(bd+2hm))L
Lực chống xuyên: Pcx= 0,75Rbt. Schống xuyên=0,75Rbtx2Lxho
Trong đó: Rbt : cường độ chòu kéo của bê tông (theo TCXD 356-2005)
bd: bề rộng của dầm móng băng
Bm: bề rộng của cánh móng
Ho: chiều cao của cánh móng co ich

Bước 6: Tính toán cốt thép cho móng băng
6.1. Tính cốt thép cho dầm móng:
Có nhiều cách giải nội lực trong dầm móng băng, tùy theo độ cứng của móng
mà ta giải nội lực theo sơ đồ móng cứng hoặc dầm trên nền đàn hồi WinKler.

1. Ý NGHĨA VẬT LÝ VÀ CÁC CÁCH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN
K=

21
p
(KN / m 3 , T / m 3 )
s


p = p2 -p1 : là áp lực nén ở hiện trường, S là độ lún ổn đònh đo trên các

chuyển vò kế .
Nếu không có điều kiện thí nghiệm hiện trường thì p là áp lực gây lún và S là
độ lún ổn đònh tính được từ kết qủa thí nghiệm nén cố trong phòng .
3. TRA BẢNG ĐỂ TÌM HỆ SỐ NỀN ( KHOẢNG GÍA TRỊ TRONG
BẢNG QÚA LỚN )
STT
Tên đất
Trạng thái
K(T/m3)
1
• Bụi
Đất ít chặt
100 ÷500
• Sét ẩm, mềm
• Cát rời ( xốp )
2
• Sét dẻo mềm
Đất chặt vừa
500÷5.000
• Cát chặt vừa
3
• Sét dẻo cứng
Đất chặt
5.000÷10.000
• Cát chặt
4
• Sét cứng
Đất rất chặt
10.000÷20.000
• Cát đã đầm chặt

5
* Đất đá
Đá mềm
20.000÷10.0000
Đá vôi
6
* Đá
Đá cứng
10.0000÷1.500.000
Hệ số nền k = σ/s ( KN/m3)
- Hệ số nền được xác đònh từ thí nghiệm bàn nén hiện trường tiết diện tròn hoặc
vuông có kích thước 1m.
- Hệ số nền k không là hằng số mà nó thay đổi theo nhiều thông số như: bề rộng
b, bề dài L, chiều sâu chôn móng Df và loại đất.
Kết quả nghiên cứu được công bố của Terzaghi, 1995: Hệ số nền k tỉ lệ nghòch
với bề rộng móng.
Ta có thể tham khảo một số hệ số nền tham khảo của Terzaghi
Loại đất
Cát khô hoặc ẩm

Cát bão hòa
Sét

Trạng thái
Rời
Chặt trung bình
Chặt
Rời
Chặt trung bình
Chặt

Dẻo ( qu = 1 ÷ 2kG/cm2)
22

k0.3(kG/cm3)
8 ÷ 25
25 ÷ 125
125 ÷ 375
10 ÷ 15
35 ÷ 40
130 ÷ 150
12 ÷ 25


Dẻo cứng ( qu = 2 ÷ 4 kG/cm2)
25 ÷ 50
2
Cứng ( qu > 4kG/cm )
> 50
Với qu là sức chòu nén một trục của đất nền
Ghi chú : k0.3 : là hệ số nền xác đònh từ thí nghiệm bàn nén vuông kích thước
0.3mx0.3m.
3.6.1. Tính nội lực bằng phần mềm Kricom
Ptbtc
- Tính hệ số nền theo công thức : k =
S
tc
∑ N + γ h − γh : áp lực gây lún
Với p =
tb
F

( T/m3)

- Tính moment quán tính của tiết diện:theo SBVL: cần nhớ
+ Chọn gốc tọa độ.
+ Moment tónh S = F*y: diện tích nhân với khoảng cách từ trọng tâm của hình đến
trục đã chọn.
+ Các công thức dời trục của moment quán tính:
J1 = J01 + (Y)2F1
- Module đàn hồi E = 2.9E6 T/m2 : của đất nền ở độ sâu đặt móng băng
( Đây là module của vật liệu móng là bêtông hay của đất nền ?)
- Bề rộng móng băng đã xác đònh rồi.
3.6.2. Tính nội lực bằng SAP 2000 :
Móng băng này được tính toán với quan niệm dầm trên nền đàn hồi
Winkler với hệ số nền k =
Với

p=

∑N
F

tc

p gl
S

( T/m3)

+ γ tb h − γh : áp lực gây lún

S: độ lún của nền
3.6.2.1. Xác đònh số lò xo( springs) và tính độ cứng các lò xo:
Bài toán mô phỏng nền đàn hồi với số lò xo được tính dựa trên việc chia
các phần tử. Số lượng phần tử càng nhiều thì sẽ càng chính xác. Thông thường ta
chia móng thành mỗi đoạn bằng 0.01L.
Với
L(m) : chiều dài móng
b (m) : chiều rộng móng
Hình vẽ dưới đây thể hiện mặt đất tại bề mặt đáy của móng băng

23


0.005L

0.01L

0.01L

b
1

2

0.01L

3

0.01L

L

4

0.01L

Hình 3.1. Sơ đồ phân đoạn các lò xo
Để quy đổi hệ số nền k ( T/m3 )về độ cứng của các lò xo ta tính toán như sau:
Từ đó ta có :
+ Lò xo số 1 đại diện cho vùng đất có diện tích A1 = b * 0.005L
+ Lò xo số 2 đại diện cho vùng đất A2 = b * 0.01L
+ Tương tự cho các lò xo số 3 và số 4 …v..v…
Như vậy độ cứng của các lò xo sẽ là:

1

900

2
3

200 300 400

K1 = Kcuối = k*A1 ( T/m )
K2 = K3 = ... = Kgiữa = k*A2 (T/m)
Sau đó tiến hành nhập số liệu hệ số nền là độ cứng các lò xo theo phương
đứng vào SAP2000.
3.6.2.2. Quy đổi moment quán tính tiết diện móng băng về tiết diện chữ
nhật:
Xem ví dụ, hình 3.2

2
3

2500

2500

Hình 3.2. Sơ đồ tình moment quán tính và quy đổi vè HCN
Đầu tiên tìm trọng tâm theo nguyên tắc cân bằng moment tónh:
24


Moment tónh của các tiết diện nhỏ lấy đối với trục nằm ở đáy móng băng :
S1= 500 * 900 * 900/2 = 2025x105 mm3
S2 = [(1000 * 300)/2]* (200 + 300/3) = 450x105 mm3
S3 = 1000 * 200 * 200/2 = 200x105 mm3
Như vậy moment tónh của tiết diện móng băng này là:
S = S1 + 2S2 + 2S3 = 3325x105 mm3
Diện tích của tiết diện móng băng:
A= 500*900 + 2*1000x200 + 2*(1000x300/2) = 11.5x105 mm2
Vậy chiều cao trọng tâm tính từ đáy của móng băng là:
y = S/A = 3325/11.5 ≅ 289 mm ≅ 28.9 cm
Từ đây moment quán tính của tiết diện móng băng sẽ là:
Moment quán tính của tiết diện số 1 đối với trục đi qua trọng tâm móng:

J1 = J01 + (yc1)2. F1 = 50* 903/12 + (45/2 - 28.9)2*50x90 = 4203945 cm4.
Tương tự:
J2 = J02 + (yc2)2. F2 = 1000x303/36 + (30 - 28.9)2*1000*30/2 = 76815 cm4.
J3 = J03 + (yc3)2. F3 = 1000*203/12 + (10 - 28.9)2*1000*20 = 781086.7 cm4.

⇒ J = J1 +2J2 + 2.J3 =4203945 + 2*76815 + 2*781086.7 = 5919748.4 cm4.
Quy đổi về tiết diện hình chữ nhật có cùng moment quán tính:
Hình chữ nhật lấy chiều cao H = 0.9 m (cùng chiều cao móng)
⇒ b = 12*5919748.4/(90)3 = 97 cm = 0.97 m.

25