Hướng dẫn đồ án nền móng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.03 MB, 38 trang )
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
CHÖÔNG 1:
MỞ ĐẦU
1.1. Đối tượng
Môn nền-móng được nghiên cứu từ các môn địa chất công trình, cơ học đất
và môn công trình trên nền đất yếu.
Nghiên cứu môn học nhằm mục đích tìm hiểu kỹ đặc tính của nền hoặc
chọn giải pháp móng hợp lý cho công trình thấp hay cao tầng xây trên nền đất có
cấu tọa địa chất khác nhau.
Song song việc hó môn này chúng ta thực hiện ĐAMH nhằm nắm lại lý thuyết
cũng như bài tập lớn tại lớp.
1.2. Các tài liệu
1.2.1 Tài liệu chính
Nền móng , Châu Ngọc Ẩn, Nhà xuất bản đại học Quốc gia TP.HCM
1.2.2 Tài liệu tham khảo khác
1. Nền và móng của Lê Đức Thắng
2. Tính toán và thiết kế móng sâu của Vũ Công Ngữ
Thống kê và xử lý số liệu địa chất
Móng đơn
Móng băng một phương
3. Nền và móng cho ngành XDDD&CN: Nguyễn Văn Quảng
4. Công trình trên nền đất yếu
5. Foundationg analysic and design của tác giả Bowels
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
CHƯƠNG 2
NGUN LÝ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ NỀN – MĨNG
2.1. NỀN CÔNG TRÌNH
“Nền Móng”= Nền + Móng
Mặt nền công trình
cổ cột
MÓNG
NỀN: Khu vực
đất trực tiếp gánh
đỡ móng
MÓNG NÔNG
Nền là phần đất hữu hạn nằm dưới đáy móng khi gọi là nền thì phải đảm
bảo hai điều kiện:
1. Điều kiện về ổn đònh: áp lực truyền đáy móng nhỏ hơn đất nền móng
chòu nén đúng tâm
Ptb < R
Móng chòu nén lệch tâm
Ptb<1,2R
Với P tb =
N
+ γ tb .h
F
Pmax =
N
∑M
+ γ tb .h +
F
W
Pmin =
N
∑M
+ γ tb .h −
F
W
∑ M : tổng mô ment đến đáy móng
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
W: Mô ment chống uốn
WL = BL2/6
Cường độ đất nền
R=
m1 m2
[ Abγ 1 + Bhγ 2 + C.D]
k tc
Trong đó:
m1 m2
=1
k tc
A, B,D hệ số tra bảng phụ thuộc vào ϕ
γ1: dung trọng dưới đáy móng
γ2: dung trọng trên đáy móng
h: chiều cao đặt móng
c: lực dính của đất (T/m2)
2. Điều kiện về biến dạng
Độ lún S ≤ Sgh
Độ lún lệch ΔS ≤ ΔSgh
Vế trái:
S độ lún tính theo phương pháp cộng lún từng lớp:
n
S = ∑ Si
i =1
Si =
Si =
e1i − e2i
hi ;
1 + e1i
βi
E 0i
phi
S tính theo phương pháp lớp tương đương
ΔS i =
S1 − S 2
L
S1; S2: độ lún móng thứ 1 và móng thứ 2
L: khoảng cách giữa 2 trục cột móng gần nhau
Vế phải:
Sgh: độ lún giới hạn cho phép thuộc ngành xây dựng
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
ΔSgh: =2%L
Phạm vi cần tính toán và xử lý nền
Tùy theo các phương pháp khác nhau để xác đònh vùng nền (vùng chòu
nén, vùng ảnh hưởng…). đây cần nắm hai phương pháp cơ bản sau:
Dựa vào các ứng suất do tải trọng ngoài và ứng suất do tải trọng bản thân:
σ zP , σ bt
ng suất do tải trọng ngoài tác dụng lên nền:
σ zP = K 0 P
P=
N
+ γ tb .h − γh
F
K0 phụ thuộc L/b; Z/b
Khi móng bè có B<10 thì dùng công thức trên còn B>10 thì dùng công thức
khác.
σ zbt = ∑ γh
γ có thể dùng dung trọng tự nhiên, đẩy nổi khi dưới mực nước ngầm
Vậy: Nền công trình là vùng chòu nén là phần đất nền nằm dưới đáy móng
cho đến một mặt cắt nào đó mà:
1
5
9 Đất tốt: σ zP ≤ σ zbt
9 Đất không tốt: σ zP ≤
1 bt
σz
10
Chú ý: ở những vùng đất yếu mà móng không đặt được trên nền đất tốt mà
theo nguyên lý vẫn đặt được móng thì dùng công thức đất không tốt.
Tính ứng suất bản thân dùng ứng suất có hiệu vì thí nghiệm ứng với ứng suất
có hiệu
b. Dựa vào đường đồng ứng suất: σ zP = 0,1P
- Đường đồng ứng suất: là tập hợp tất cả các điểm có cùng độ lớn về ứng suất.
Vùng nền là vùng chứa những điểm có ứng suất ≥0,1P
share-connect.blogspot.com
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
============================================================
============================================================
Các loại nền thường gặp:
a. Nền tự nhiên
Nền tự nhiên là nền đất tốt mà ta có thể đặt trực tiếp móng lên nền mà
không cần gia cố
+ Sét cứng, nửa cứng, dẻo cứng, dẻo mềm
+ Á sét cứng, nửa cứng, dẻo cứng, dẻo mềm
+ Á cát cứng, nửa cứng, dẻo cứng, dẻo mềm
+ Cát: chặt, chặt vừa
b. Nền gia cố
Là loại đất nền mà không thể đặt móng trực tiếp lên được vì không thỏa
điều kiện cụ thể:
+ Sét: dẻo nhão, nhão
+ Á sét: dẻo nhảo, nhảo
+ Á cát: nhảo
+ Cát rời: xốp
+ Bùn nhão
2.2 Móng công trình
2.2.1 Móng
Móng là bộ phận tiếp nhận tải trọng bên trên của công trình và truyền xuống
cho nền nhưng phải đảm bảo điều kiện ổn đònh và biến dạng cho nền
Phân loại móng
Dựa vào các đặc tính khác nhau mà người ta phân biệt móng ra làm các loại
như sau:
a. Vật liệu: Móng cứng và móng chòu uốn
- Móng cứng: là loại móng có chiều cao lớn thướng cấu tạo bằng các loại
gạch chòu lực tốt hay bằng bê tông
- Đặc điểm: móng có độ cứng lớn (EJ) nên phản lực phân bố ở đáy móng là
đều (phản lực đất nền) và phản lực này không làm cánh móng bò uốn.
share-connect.blogspot.com
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
============================================================
============================================================
- Móng chòu uốn có chiều cao nhỏ, cấu tạo bằng bê tông và cốt thép.
- Đặc điểm: phản lực phân bố không đều vì H/L<1 nên cốt thép tham gia
chòu uốn thường thiết kế cho các công trình chòu tải trọng lớn.
b. Dựa vào đặc tính chòu lực chia làm các loại:
- Móng chòu tải trọng tónh: nhà ở, trường học, nhà làm việc
- Móng chòu tải trọng động: là móng của máy cơ khí, nhà máy điện, xi măng.
Khi đặc điểm chòu lực khác nhau thì thiết kế sẽ khác nhau.
c. Dựa vào công tác bê tông
- Móng đổ tại chỗ: thiết kế cho các công trình ở quy mô lớn
+ Ưu điểm: kích thước sẽ phù hợp với đòa chất và tải trọng
+ Khuyết điểm: tùy thuộc vào thời tiết ảnh hưởng đến chất lượng bê tông
- Móng đúc sẵn sẽ thiết kế cho các công trình có quy mô kém (thắp tầng),
thường dùng cho móng các nhà lắp ghép đặc biệt là nhà lắp ghép ở ĐBSCL
+ Ưu điểm: chất lượng bê tông tốt
+ Khuyết điểm: không phụ thuộc vào đòa chất và tải trọng công trình
d. Dựa theo điều kiện khác
- Móng chòu nén đúng tâm
- Móng chòu nén lệch tâm
- Móng kép
e. Dựa vào độ sâu chôn móng
- Móng nông: móng đơn, móng băng 1 phương, 2 phương, bè,..
- Móng sâu: móng cọc BTCT, cọc khoan nhồi, móng barrete, móng cọc ống,
móng giếng chìm.
2.3 CÁC BƯỚC CHUẨN BỊ ĐỂ THIẾT KẾ MÓNG
2.3.1 Tìm hiểu đòa chất khu vực xây dựng
- Đất có nén trước chưa, hay đất bò xáo trộn (ao hồ, san lấp)
2.3.2 Công tác khảo sát đòa chất
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
a. Vò trí bố trí hố khoan, vẽ được mặt cắt đòa chất, tại vò trí móng chòu tải trọng
lớn nhất.
b. Khoảng cách giữa các hố khoan
- Nếu đất không đồng nhất thì khoảng cách giữa hai hố khoan là 25m
- Nếu đồng nhất thì L=50m, tuy nhiên vấn đề còn tùy thuộc vào kinh phí
c. Chiều sâu HK
- Khoan khảo sát trong vùng nền
d. Công tác lấy mẫu và thí nghiệm
- Theo TCVN: 2m/lấy 1 mẫu
- Theo ASTM 3m/lấy 1 mẫu
- Thí nghiệm: tất cả các chỉ tiêu cơ học và vật lý phải nắm kỹ
2.3.3 Xác đònh tải trọng để tính móng:
- Giải khung phẳng hay khung không gian bằng phương pháp PTHH như các
phần mềm: Sap. Etabs, Stadpro…
2.4. CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN TRONG TÍNH TOÁN NỀN MÓNG
2.4.1 Trạng thái giới hạn 1
- Khi tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn 1 là tính toán theo cường độ
và ổn đònh tải trọng sử dụng là tải trọng tính toán
- Phạm vi sử dụng:
+ Công trình xây dựng trên nền đá
+ Công trình xây dựng trên mái dốc
+ Công trình chòu tải trọng ngang
- Điều kiện kiểm tra
+ Cường độ
+ Lật K l =
MCL
≥ [ K l ] :hệ số an toàn chống lật cho phép (theo quy phạm)
MGL
+ Trượt
Kt =
+ Phá hoại cắt
MCT
≥ [ K t ] :hệ số an toàn chống trượt cho phép (theo QP)
MGT
p ≤ [ p] =
pult
FS
share-connect.blogspot.com
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
============================================================
============================================================
2.4.2 Trạng thái giới hạn 2
- Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn 2 là chủ yếu dựa vào biến dạng
và tải trọng tiêu chuẩn.
- Phạm vi sử dụng: tất cả công trình xây dựng DDCN không thuộc vào các công
trình kể trên.
- Điều kiện tính toán:
S ≤ [ S ] : độ lún cho phép (theo quy phạm)
+ Lún
+ Lún lệch ΔS ≤ [ ΔS ] : độ lún lệch cho phép (theo quy phạm )
+ Nghiêng i ≤ [i ] : góc xoay cho phép (theo quy phạm)
2.5. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
2.5.1 Phân loại
Tải trọng của kết cấu công trình bên trên truyền vào nền móng công trình
gồm các loại sau:
-
Tónh tải (TT-tải thường xuyên) là tải tác dụng liên tục trong quá trình thi
công và sử dụng công trình như tải bản thân, áp lực đất lên tường
-
Hoạt tải (HT-tải tạm thời) là tải không tác dụng liên tục trong quá trình
thi công và sử dụng công trình, bao gồm
+ Hoạt tải dài hạn: là trọng lượng thiết bò trong công trình
+ Hoạt tải ngắn hạn: là tải xuất hiện từng giai đoạn như gió, sóng,...
+ Hoạt tải đặc biệt: tải động đất, cháy nỗ
Theo quy phạm thì cũng chia ra 2 loại tải:
-
Tải tiêu chuẩn là tải lớn nhất mà không làm ảnh hưởng điều kiện làm
việc bình thường của công trình (theo quy phạm)
p dụng: khi tính nền theo TTGH II (xác đònh diện tích móng, kiểm tra
lún, ổn đònh nền)
-
Tải tính toán là tải trọng có kể đến sự sai khác so với trò tiêu chuẩn thiên
về hướng bấc lợi thông qua hệ số vượt tải n=1.1-1.4
p dụng: khi kiểm tra lật trượt theo TTGH I
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
(tính chiều cao móng, đài cọc và cốt thép trong móng)
-
Tính cho nền: TTGH I,II
-
TÍnh cho móng: TGH I, II.
2.5.2 Tổ hợp tải trọng
Việc tổ hợp tải trọng nhằm mục đích tìm tải trọng nguy hiểm, theo quy
phạm thì có 3 tổ hợp sau:
-
Tổ hợp cơ bản I(THCB I)
: gồm 1 TT + 1 HT
-
Tổ hợp cơ bản II(THCB II)
: gồm 1 TT + >1 HT
-
Tổ hợp đặc biệt(THDB)
: gồm 1 TT + > 1 HT + 1 tải đặc biệt
Khi tính theo TTGH I thì dùng THCB I, THCB II và THDB với tải tính toán
Khi tính theo TTGH II thì dùng THCB I và THCB II với tải tiêu chuẩn
<?> Nói sơ bộ về việc tổ hợp tải bên trên-cụ thể, và đưa vào tính móng ntnào?
2.6 CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT
2.6.1 Các chỉ tiêu cơ lý
Gồm các chỉ tiêu cơ học và vật lý từ thí nghiệm, được dùng cho mục đích
thiết kế móng. Dựa vào các chỉ tiêu này để đánh giá trạng thái đất cũng như
phân loại đất
-
Chỉ tiêu cơ học: c, ϕ
-
Chỉ tiêu vật lý : γ, ω, ε, Δ
2.6.2 Thống kê số liệu đòa chất
a Đơn nguyên đòa chất (phân lớp)
- Một đơn nguyên (lớp) sơ bộ được xác đònh thông qua sự thay đổi trạng thái
đất (màu, hạt) trong quá trình khoan lấy mẫu, sau đó dựa trên các đặc
trưng cơ lý của đất để thống kế và phân lớp lại.
- Về mặt toán học, một lớp đòa chất khi các đặc trưng cơ lý có hệ số biến
động ν =
σ
A
100% đủ nhỏ
n
Trong đó:
A=
∑A
i =1
n
i
: giá trò trung bình
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
n
σ=
∑ ( A − A)
i =1
i
n −1
2
: độ lệch toàn phương trung bình
n: số mẫu TN
Ai: giá trò đặc trưng từ TN
Bảng hệ số biến động:
Đặc trưng của đất
ν
Tỷ trọng hạt
0.01
Trọng lượng riêng
0.05
Độ ẩm tự nhiên
0.15
Giới hạn Atterberg
0.15
Module biến dạng
0.3
Sức chống cắt
0.3
Cường độ nén 1 trục
0.4
b Đặc trưng tiêu chuẩn
Trong một lớp thì có nhiều mẫu TN, do vậy sẽ có nhiều đặc trưng Ai. Để
tính toán thì ta cần chọn ra một giá trò đặc trưng cho đơn nguyên đó gọi là
đặc trưng tiêu chuẩn . Quy tắc chọn là để loại trừ các sai số quá lớn hay
quá bé ra khỏi tập hợp thống kê.
-
Với ctc, ϕtc: thì có 2 trường hợp
+ Khi số lượng mẫu (trong tất cả hố khoan) n<6: trò tiêu chuẩn là trò trung
bình cộng
+ Khi số lượng mẫu (trong tất cả hố khoan) n>6: thì dùng phương pháp bình
phương cực tiểu. Từ TN cắt trực tiếp ta có: τ i = σ i tgϕi + ci
→ c tc =
n
n
n
1⎡ n
⎤
2
−
n
τ
σ
σ
∑
∑
i∑ i
i ∑ τ iσ i ⎥
⎢
Δ⎣ 1
1
1
1
⎦
n
n
1⎡ n
⎤
tgϕ = ⎢ n∑τ iσ i − ∑ σ i ∑τ i ⎥ ,
Δ⎣ 1
1
1
⎦
tc
-
n
⎛ n
⎞
Δ =n∑ σ − ⎜ ∑ σ i ⎟
1
⎝ 1
⎠
2
2
i
Với các đặc trưng còn lại: thì trò tiêu chuẩn chính là trò trung bình
c Đặc trưng tính toán
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
-
Đặc trưng tính toán được đưa ra nhằm mục đích nâng cao độ an toàn cho
công trình.
-
Theo QPXD 45-70: A tt = kA tc , k = 1 −ν = 1 −
-
Theo QPXD 45-78: Att =
σ
A
Atc
, kd : hệ số an toàn về đất, tùy thuộc vào loại
kd
đặc trưng của đất.
+ Với c, ϕ, γ và R (cường độ nén 1 trục): kd =
• Với c, ϕ:
ρ = tαν
• Với γ, R:
ρ=
ν=
σ
A
tαν
n
2
1 n 2
1 n
n
σ i , σ tgϕ = σ τ
σ i tgϕ tc + ctc − τ i )
, στ =
(
∑
∑
Δ i =1
n − 2 i =1
Δ
, σ c = στ
σγ =
1
1± ρ
2
2
1 n tc
1 n
γ
−
γ
σ
=
R tc − Ri )
,
(
(
∑
∑
i)
R
n − 1 i =1
n − 1 i =1
tα : tra bảng tùy thuộc vào độ tin cậy α=0.85 (tính theo biến
dạng), α=0.95 (tính theo cường độ)
số bậc tự do
(n-1) với R,γ
Hệ số tα ứng với xác suất tin cậy α bằng
0.85
0.90
0.95
0.98
0.99
2
1.34
1.89
2.92
4.87
6.96
3
1.25
1.64
2.35
3.45
4.54
4
1.19
1.53
2.13
3.02
3.75
5
1.16
1.48
2.01
2.74
3.36
6
1.13
1.44
1.94
2.63
3.14
7
1.12
1.41
1.90
2.54
3.00
(n-2)với c,ϕ
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
8
1.11
1.40
1.86
2.49
2.90
9
1.10
1.38
1.83
2.44
2.82
10
1.10
1.37
1.81
2.40
2.76
11
1.09
1.36
1.80
2.36
2.72
12
1.08
1.36
1.78
2.33
2.68
13
1.08
1.35
1.77
2.30
2.65
14
1.08
1.34
1.76
2.28
2.62
15
1.07
1.34
1.75
2.27
2.60
16
1.07
1.34
1.75
2.26
2.58
17
1.07
1.33
1.74
2.25
2.57
18
1.07
1.33
1.73
2.24
2.55
19
1.07
1.33
1.73
2.23
2.54
20
1.06
1.32
1.72
2.22
2.53
25
1.06
1.32
1.71
2.19
2.49
30
1.05
1.31
1.70
2.17
2.46
40
1.05
1.30
1.68
2.14
2.42
60
1.05
1.30
1.67
2.12
2.39
+ Với các đặc trưng còn lại: kd = 1
2.7 MỘT SỐ LƯU Ý TRONG TÍNH TOÁN NỀN MÓNG
2.7.1 Biến dạng của nền và lún của móng
-
Biến dạng của nền sẽ ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước của công trình,
đặc biết khi có lún lệch thì thì sẽ làm thay đổi nội lực trong kết cấu bên
trên, do vậy sẽ nguy hiểm cho công trình
-
Độ lún của công trình từ khi thi công đến khi sử dụng gồm:
+ Độ lún do hạ mực nước ngầm
+ Sự nở do đào hố móng
+ Độ lún do thi công móng và do tải trọng của móng
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
+ Sự nở do dâng mực nước ngầm trở lại
+ Độ lún do tải công trình gồm có:
• Độ lún do đàn hồi của đất nền
• Độ lún do cố kết của nền đất dưới toàn bộ tải trọng công trình
• Độ lún do nén thứ cấp của nền đất theo thời gian dưới tải toàn bộ công
trình
-
Độ lún của móng chính là chuyển vò của mặt đáy móng, chuyển vò này
chính là độ co của lớp đất nền chòu nén khi xem mặt phẳng ở đáy lớp đất
chòu nén không có chuyển vò (hay chuyển vò = 0)
-
Có rất nhiều phương pháp tính lún đã học trong cơ đất như :
+ Phương pháp tổng phân tố
Độ lún của móng là tổng các độ lún của các phân tố trong vùng chòu nén.
p dụng: với móng có cạnh <10m, đặt trên nền biến dạng trung bình, lớn.
Phương pháp này dựa theo kết quả của TN nén cố kết
S =∑
e1i − e2i
hi
1 + e1i
S = ao ∑ Δpi hi
S=
β
E
∑ Δp h
i i
Chú ý: Mô đun nén E của đất nền phụ thuộc theo cấp tải. Thông thường
các phòng thí nghiệm cung cấp giá trò cấp tải từ 1-2 kG/cm2
+ Phương pháp nền bán không gian đàn hồi
p dụng: Tính độ lún do đàn hồi của đất nền dưới móng bè
Phương pháp này dựa trên kết quả của bài toán Boussinesq
S=
pbϖ (1 − υ 2 )
E
p:áp lực tại dáy móng
b: bề rộng đáy móng
ν: hệ số Poisson
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
E: mun biến dạng
ϖ: hệ số phụ thuộc vào hình dáng và độ cứng của móng
ϖo: độ lún tại tâm móng
ϖc=ϖo/2 độ lún tại góc móng
ϖm: độ lún trong bình của móng
ϖconst: độ lún móng cứng tuyệt đối
+ Phương pháp lớp đàn hồi
S = pbM ∑
S=
pbk c
km
∑
k i − k i −1
: dùng cho móng bè
Ei
k i − k i −1
: dùng cho cả móng nhỏ
Ei
p: áp lực đáy móng
M: hệ số điều chỉnh đối với móng có kích thước lớn
kc; hệ số điều chỉnh do ảnh hưởng của độ sâu
km: hệ số điều chỉnh bề rộng móng và độ cứng của đất nền
ki, ki-1: hệ số hình dạng móng
Tỷ số 2H/b hay H/r
Hệ số M
Hệ số kc
[0-0.5]
1
1.5
[0.5-1]
0.95
1.4
[1-2]
0.9
1.3
[2-3]
0.8
1.2
[3-5]
0.75
1.1
>5
1.0
2.7.2Sức chòu tải của nền
Có rất nhiều phương pháp ước lượng sức chòu tải của nền
a) Phương pháp hạn chế vùng biến dạng dẻo
p lực đáy móng theo chiều sâu z: pz =
π
cot gϕ + ϕ −
π
2
(γ z + γ D
f
+ c cot gϕ ) + γ D f
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
Để nền còn làm việc đàn hồi thì hạn chế chiều sâu vùng biến dạng dẻo z=b/4
→ pz= b / 4 =
với A =
π
⎛ b
⎞
γ + γ D f + c cot gϕ ⎟ + γ D f = Abγ + BD f γ * + cD
⎜
π
⎠
cot gϕ + ϕ − ⎝ 4
2
π /4
cot gϕ + ϕ −
π
; B = 1+
2
π
cot gϕ + ϕ −
π
;D =
2
π cot gϕ
cot gϕ + ϕ −
π
2
Theo QPXD 45-78: Rtc=m( Abγ + BD f γ * + cD )
O
Pe
Rtc
Pult
P
A
B
S
b) Phương pháp dựa trên giả thuyết cân bằng giới hạn điểm
Prandtl là người đầu tiên đưa ra mặt trượt của đất dưới nền. Từ đó tính
SCT cực hạn của móng băng như sau: qu = 0.5bγ N γ + qN q + cN c
⎛ 3π
⎞
−ϕ ⎟ tgϕ
⎜
⎝ 2
⎠
⎛ Kp
⎞
e
Nγ = 0.5 ⎜
− 1⎟ tgϕ ; N q =
; N = ⎡ N − 1⎤ cot gϕ
2
ϕ⎞ c ⎣ q ⎦
2 ⎛π
⎝ cos ϕ ⎠
2 cos ⎜ + ⎟
⎝4 2⎠
Kp: hệ số áp lực bò động
Theo công thức trên thì SCT gồm 3 thành phần
+ Ma sát dưới đáy móng:
0.5bγNγ
+ Phụ tải hông:
qNq
+ Lực dính:
cNc
c) Phương pháp dựa trên lý thuyết mặt trượt phẳng (Bell & Peck)
SCT cực hạn của móng băng như sau: qu = 0.5bγ Nγ + qN q + cN c
⎡ ⎛π ϕ ⎞
⎛π ϕ ⎞
⎛π ϕ ⎞
⎛ π ϕ ⎞⎤
Nγ = tg5 ⎜ + ⎟ ; N q = tg 4 ⎜ + ⎟ ; N c = 2 ⎢tg ⎜ + ⎟ + tg3 ⎜ + ⎟ ⎥
⎝4 2⎠
⎝4 2⎠
⎝ 4 2 ⎠⎦
⎣ ⎝4 2⎠
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG
3.1 KHÁI NIỆM, CẤU TẠO, PHÂN LOẠI
Đònh nghóa: Móng được gọi là toàn bộ tải trọng công trình truyền xuống
móng được gánh đỡ bởi đất nền dưới đáy móng, bỏ qua ma sát và lực dính
quanh móng.
Mặt khác, theo thực nghiệm thì, nếu
Df
b
≤ 2 → móng nông
3.1.1 Theo hình dạng
- Móng đơn: gồm đúng tâm (lệch tâm ít – LTI) và lệch tâm (lệch tâm
nhiều – LTN )
N
N
N
M
M
Df
Df
Df
H
b
b
L
x
y
y
Móng LTI
-
x
L
L
b
x
y
Móng LTN
Móng LTN(chân vòt)
Móng băng (1 phương hay 2 phương): dưới cột hay tường
N1
Q1
Ni
M1
Nn
Mi Qn
Qi
Mn
bs
b
b
L
Móng băng (1 phương) dưới cột
hs
Df
ho
hc
bc
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
Df
hm
b
1m
b
L
Móng băng (1 phương) dưới tường
4000
A
3000
B
C
4000
1
4000
2
4000
3
4
Móng băng giao nhau (hai phương)
-
Móng bè (dạng bản, sàn nấm hay hộp) dưới công trình
Móng bè dạng bản
3.1.2
-
Móng bè dạng sàn nấm
Móng bè dạng hộp
Theo vật liệu
Móng gạch: dùng cho công trình chòu lực nhỏ
Móng bêtông đá hộc: chòu lực > móng gạch
Móng bêtông cốt thép: phổ biến, chòu tải lớn mà chiều cao móng nhỏ,
thường dùng thêm cốt thép để tăng cứng cho móng
share-connect.blogspot.com
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
============================================================
============================================================
3.1.3
3.1.4
3.1.5
-
Theo tải trọng
Móng chòu tải đứng
Móng chòu tải ngang
Theo cách thi công
Móng lắp ghép
Móng đổ toàn khối
Theo độ cứng
Móng cứng: áp lực đáy móng tuyến tính
Móng mềm: áp lực đáy móng phi tuyến
3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG NÔNG
Khi thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên cần tiến hành theo các bước sau:
(1). Xác đònh tải trọng tác dụng xuống móng (tải tính toán và tiêu chuẩn)
(2). Đánh giá đòa chất (thống kê, lấy số liệu để thiết kế)
(3). Chọn sơ bộ độ sâu chôn móng
(4). Xác đònh kích thước sơ bộ của móng
(5). Kiểm tra kích thước đáy móng theo TTGH I, TTGH II
(6). Tính toán cốt thép và cấu tạo móng
Một số gợi ý về chọn chiều sâu chôn móng Df
- Df > 0.5m, thường lấy 1.5-2m
- Tùy theo điều kiện đòa chất và thủy văn
- Nên chọn móng đặt trong lớp đất chòu lực sâu > 0.5m
3.3. THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN CHỊU TẢI ĐÚNG TÂM
3.3.1 Bước 1: kiểm tra nên còn làm việc như vật liệu “đàn hồi”
Điều kiện: p tc ≤ R tc → chọn diện tích móng
Với
N tc
+ γ tb D f : áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng
F
R tc = m( Abγ 1 + BD f γ 2 + Dc) : SCT tiêu chuẩn của đất nền
ptc =
- γtb=2.2T/m3: trọng lượng riêng trung bình của đất và bê tông
- Df: chiều sâu chôn móng
- F=bxb hay bxL: diện tích móng
- m: hệ số điều kiện làm việc
- γ1: trọng lượng riêng trên đáy móng
- γ2: trọng lượng riêng dưới đáy móng
- c: lực dính
- A, B, D: các hệ số phụ thuộc vào ϕ
Từ công thức trên, ta thấy cần phải chọn sơ bộ Df và diện tích móng rồi kiểm
tra lại, thông thường với móng đúng tâm hay lệch tâm bé thì ta chọn móng
vuông là hợp lý
3.3.2 Bước 2: kiểm tra biến dạng nền (Theo TTGH II)
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
Đây là điều kiện đảm bảo công trình được sử dụng bình thường
Điều kiện: S< [S]=8cm
S: độ lún của móng, thường tính theo PP tổng lớp phân tố
Nếu điều kiện này không thoả thì ta sẽ tăng diện tích móng
3.3.3 Bước 3: tính bề dày móng
- Bề dày móng được chọn từ điều kiện móng không bò xuyên thủng.
- Nếu móng đủ cứng (dày) thì ta thấy móng bò xuyên thủng theo hình tháp
cụt với góc nghiêng α là góc cứng của vật liệu làm móng (α =45 với Bê
tông)
- Điều kiện: Pxt ≤ Pcx → bề dày móng hm
2
+ Pxt = ptt Sngoai thap xuyen = ptt ⎡⎣ b2 − ( bc + 2ho ) ⎤⎦ : lực xuyên thủng
+ Pcx = 0.75Rk Sxq thap xuyen = 0.75Rk ⎡⎣ 4ho ( bc + ho ) ⎤⎦ : lực chống xuyên
ptt: áp lực tính toán dưới đáy móng
bc: bề rộng cột
ho=hm-abv: chiều cao làm việc của móng
Rk: cường độ chòu kéo của Bê tông
hm
ho
ptt
Sxt
1
L
ho bc ho
L
ptt
hm
ho
Df
Ntt
Df
Ntt
1
(b-bc)/2
3.3.4 Bước 4: tính toán và bố trí cốt thép trong móng
Cốt thép trong móng được tính và bố trí theo từng phương
Xem mặt 1-1 là ngàm: M =
ptt (b − bc )2
M
M
→ Fa =
≈
(c m 2 / m )
8
γ Ra ho 0.9 Ra ho
Tính tương tự cho phương còn lại
Lưu ý: khi tính cốt thép trong móng thì kể thành phần γ tb D f vào ptt
3.4 THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN CHỊU TẢI LỆCH TÂM
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
3.4.1 Bước 1: kiểm tra nên còn làm việc như vật liệu “đàn hồi”
tc
pmax
≤ 1.2 R tc
Chọn diện tích móng từ điều kiện: ptbtc ≤ R tc
tc
pmin
≥0
p
Với
tc
max
min
tc
N tc M xtc M y
=
±
±
+ γ tb D f
F
Wx
Wy
: áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng
N
+ γ tb D f
F
R tc = m( Abγ 1 + BD f γ 2 + Dc) : SCT tiêu chuẩn của đất nền
ptbtc =
tc
Lưu ý: Thành phần lực ngang xem như cân bằng với thành phần ma sát
dưới đáy móng
3.4.2 Bước 2: kiểm tra biến dạng nền (Theo TTGH II)
Điều kiện:
i ≤ igh
N tc ey
N tc ex
1− μ2
1− μ2
kx
,
i
=
k
y
y
3
3
E
E
( bx / 2 )
( by / 2 )
+ kx, ky: các hệ số tra bảng phụ thuộc (l/b)
+ ex, ey: độ lệch tâm theo phương x, y
+ e, μ: các hằng số vật liệu đất
3.4.3 Bước 3: tính bề dày móng
- Điều kiện: Pxt ≤ Pcx → bề dày móng hm
đây ta chỉ kiểm tra xuyên thủng
cho mặt có áp lực lớn nhất
Pcx = 0.75Rk ⎡⎣ ho ( bc + ho ) ⎤⎦
pmax
pmin
p1
bc
Fxt
ho
b
3.4.4 Bước 4: tính cốt thép trong móng
Tính tương tự như móng đúng tâm
hm
ho
1
( p1 + pmax ) Fxt
2
M
H
Df
Pxt =
N
ho
Với ix =
S ≤ Sgh
L
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
3.5 THIẾT KẾ MÓNG LỆCH TÂM LỚN (CHÂN VỊT)
Đặc điểm của móng chân vòt là độ lệch
tâm hình học eb rất lớn, do vây áp lực dưới
đáy móng có thể âm, vì đất không chòu
kéo nên ta khống chế điều kiện này
-
Ta có : pmin =
-
Nếu b tăng thì eb tăng theo, do vậy ta nên
tăng L và không chế eb
M
N ⎛ 6eb ⎞
b
⎜1 −
⎟ ≥ 0 → eb ≤
bL ⎝
b ⎠
6
Nếu lệch tâm theo 2 phương thì ta khống
chế eb
b
eb
x
L
-
N
Df
-
y
3.6 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG DƯỚI TƯỜNG
- Vì độ cứng theo phương dọc tường lớn nên móng không bò uốn theo
phương này. Do vây ta có thể tính toán trên 1m dài tường, tức là tính như
móng đúng tâm có kích thước 1xb
- Cốt thép trong móng chỉ tính theo phương vuông góc với tường, phương
còn lại thì cấu tạo
3.7 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG DƯỚI CỘT
Khi nội lực tại cột lớn, nếu tính móng đơn thì diện tích móng sẽ tăng đến
khi diện tích của 2 móng đơn chồng lên nhau thì tạo thành móng băng
- Khi giải nội lực theo khung phẳng thì ta có nội lực phẳng ⇒ dùng móng
băng một phương. Ngược lại, khi giải khung không gian thì dùng móng
băng giao nhau hay móng bè
- Việc tính toán móng băng dưới cột thì tương tự như móng băng dưới
tường. Nhưng vì độ cứng của móng hữu hạn nên thường phải gia cường
thêm sườn cho móng và khi đó cần phải tính toán nội lực trong móng để
tính toán cốt thép cho móng và sườn
- Khi kiểm tra xuyên thủng thì chỉ cần kiểm tra xuyên thủng cho cột có lực
dọc lớn nhất và lực xuyên thủng chính là lực dọc trong cột.
- Khi tính cốt thép cần lưu ý:
+ Đối với thép ngang: tính bình thương như móng băng dưới tường
+ Đối với thép dọc: sau khi tính cốt thép theo phương dọc thì ta bố trí 70%
trong sườn và 30% trong 2 cánh
-
share-connect.blogspot.com
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
============================================================
============================================================
Có nhiều phương pháp tính nội lực trong sườn tùy theo loại mô hình nền
Mô hình nền Winkler (1867) – mô hình 1 thông số (hệ số nền Cz)
Theo mô hình này, móng băng được xem như dầm đặt trên nền đàn hồi cục
bộ được mô hình bởi các lò xo có độ cứng kz = CzF.
Với
Cz =
pgl
S
= (áp lực gây lún) / (độ lún) : hệ số nền theo phương z
F: diện tích truyền tải
Để xác đònh độ cứng của móng thì ta dựa vào độ mãnh λ = 4
+ λL ≤
+
+
π
π
4
Cz b
4 EI
dầm tuyệt đối cứng (áp lực đáy móng tuyến tính)
≤ λ L ≤ π dầm cứng hữu hạn
4
λ L > π dầm mềm
trong đó: L: chiều dài móng băng
b: bề rộng móng
E: module đàn hồi của vật liệu làm móng
I : moment quán tính của tiết diện ngang móng
Khi áp lực đáy móng tuyến tính thì có thể tính nội lực trong sườn theo Sức
Bền Vật Liệu với sơ đồ dầm lật ngược
3.8 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG GIAO NHAU
-
-
Móng băng giao nhau là hệ thống các băng giao nhau tại các cột
Việc tính toán và thiết kế móng băng giao nhau cũng tương tự như móng
băng 1 phương. Khi đó ta sẽ tách nội lực theo từng phương và tính riêng
lẽ cho từng phương.
Về nguyên tắt thì nội lực tại nút sẽ phân phối theo độ cứng theo 2
phương. Việc phân phối nội lực rất phức tạp do vậy ta thường sử dụng các
chương trình hay phần mềm để giải nội lực trong móng.
3.9 THIẾT KẾ MÓNG BÈ
3.9.1 Giới thiệu chung
-
Móng bè là bản lớn dưới cột được mở rộng theo 2 phương. Sử dụng móng
bè để hạn chế lún lệch và tăng khả năng chống lật, trượt của móng
-
Móng bè được sử dụng khi công trình có tầng hầm. Khi đó móng bè đïc
sử dụng như sàn tầng hầm
-
Có nhiều loại móng bè: móng bè dạng bản (không gân); dạng nấm
(không gân) hay dạng hộp (có gân)
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
Móng bè dạng bản
Móng bè dạng sàn nấm
Móng bè dạng hộp
3.9.2 Sức chòu tải móng bè
pu =
p
1
bγ N γ Sγ iγ dγ + γ D f N q Sq iq dq + cN c Scic dc → R tc = u
2
2 ÷3
b Nq
Sc = 1 −
,
L Nc
dc = 1 − 0.4
b
Sq = 1 − tgϕ ,
L
dq = 1 − 2tgϕ (1 − sin ϕ )
b
Sγ = 1 − 0.4 ,
L
Df
b
,
β ⎞
⎛
ic = ⎜ 1 − 0 ⎟
⎝ 90 ⎠
2
Df
b
2
β ⎞
⎛
iq = ⎜ 1 − 0 ⎟
⎝ 90 ⎠
,
2
2
dγ = 1,
⎛ β⎞
iγ = ⎜ 1 − ⎟ , β:góc nghiêng tải trọng
⎝ ϕ⎠
3.9.3 Tính toán móng bè
Trình tự thiết kế móng bè
+ Tính tổng lực dọc do các cột truyền xuống móng
+ Chọn sơ bộ kích thước móng F = bL = 1.2
N
R tc
n
N = ∑ Ni
i =1
+ Tìm độ lệch tâm ex, ey
+ Tính áp lực dưới đáy móng p =
M
N Mx
N ⎛ 6e 6e ⎞
tc
±
= ⎜1 ± y ± x ⎟
y ± y x → pmax
F Jx
Jy
F ⎜⎝
by
bx ⎟⎠
min
tc
≤ 1.2 R tc
pmax
+ Kiểm tra điều kiện làm việc của nền ptbtc ≤ R tc
tc
≥0
pmin
+
+
+
+
Kiểm tra lún tại tâm móng
Kiểm tra xuyên thủng tại cột
Tính nội lực trong móng
Tính và bố trí cốt thép
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
Một số phương pháp tính nội lực trong móng bè
-
Phương pháp móng cứng tuyệt đối (áp lực đáy móng tuyến tính)
Cắt từng dãy để tính như móng băng 1 phương (tính theo SBVL)
-
Phương pháp tính gần đúng theo hệ số nền
Nội lực tại điểm M(ϕ,r) trong toạ độ cực như sau:
+ Moment tiếp tuyến
Mϕ = −
N
4
⎡
(1 − μ ) A2 ⎤
⎢ A1 −
⎥
r/L ⎦
⎣
+ Moment xuyên tâm
Mr = −
N
4
⎡
(1 − μ ) A2 ⎤
⎢ μ A1 −
⎥
r/L ⎦
⎣
Với
L=
4
Ehm3
D
, E,μ là các hằng số vật liệu làm móng
,D =
Cz
12 (1 − μ 2 )
A1, A2 là các hằng số tra bảng phụ thuộc vào (r/L)
-
Phương pháp giải tích
Tính theo lý thuyết tấm vỏ
-
Phương pháp số
Chủ yếu là phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method-FEM),
phương pháp này được lập trình máy tính với các chương trình thương
mại nỗi tiếng như SAP2000, ETAP, ANSYS,...
TÀI LIỆU XÂY DỰNG
share-connect.blogspot.com
============================================================
============================================================
CHƯƠNG 4
MÓNG CỌC
4.1 KHÁI NIỆM CHUNG
Đònh nghóa: Móng cọc thuộc loại móng sâu và khi tính SCT của cọc theo đất
nền có kể đến thành phần ma sát xung quanh móng
- Móng cọc được sử dụng rất lâu (chủ yếu dùng cọc gỗ để đỡ công trình
trên nước) và hiện nay móng cọc được sử dụng rất phổ biến. Kỷ lục về
chiều sâu cọc nhồi là 125m, D = 2m, ở Malaysia. Việt Nam, cọc nhồi
sử dụng cho cầu dây văng Mỹ Thuận là D = 2m, L = 98m
- Cùng với sự phát triển của các loại cọc thì các phương tiện hạ cọc cũng
phát triển. Phương tiện hạ cọc chủ yếu hiện nay là búa Diezel, búa hơi,
búa rơi, búa rung,...
- Phương án móng cọc được dùng khi các phương án móng nông không phù
hợp (do tải trọng công trình bên trên quá lớn hay đòa chất bên trên yếu,
bên dưới tốt), khi đó người ta sử dụng móng cọc để truyền tải trọng công
trình xuống lớp đất tốt bên dưới
-
Hình 1: Thi cơng cọc
Hình 2: Thi cơng cẩu lắp cọc
