TÍNH TOÁN NỀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ BIẾN DẠNG (TTGH II)

Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng
Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng Bài giảng Nền và Móng

mtb
b
tc
o
tc
minmax,
h.)
b
e6
1(
xb1
N
γ+±=σ

Với :
m
N
M
e
tc
o
tc
o
b
083,0
2,1/30
2,1/5,2
===

, e
a
=0
Vậy :
2
max
/22,255,1.2)
5.1
083,0.6
1(
5,1.1
2,1/30
.)
6
1(
1
mTh
b
e
xb
N
mtb
b
tc
o
tc
=++=++=
γσ

2
min
/13,145,1.2)
5,1
083,0.6
1(
5,1.1
2,1/30
.)
6
1(
1
mTh
b
e
xb
N
mtb
b
tc
o
tc
=+−=+−=
γσ


2
/67,195,1.2
5,1.1
2,1/30

. mTh
axb
N
mtb
tc
o
tc
tb
=+=+=
γσ

+ Xác định R
tc
theo TCXD 45-78 như ở ví dụ 2 ta được: R
tc
= 29,15T/m
2
+ Kiểm tra điều kiện:


22
max
/98,3415,29.2,12,1/22,25 mTRmT
tctc
==≤=
σ


22
/15,29/2,67,19 mTRmT

tctc
tb
=≤=
σ
Đạt yêu cầu, vậy bề rộng móng băng đã chọn b = 1,5m là hợp lý.


ß4 TÍNH TOÁN NỀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ BIẾN DẠNG
(TTGH II)
4.1. Khái niệm:
Sau khi đã xác định được kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn,
ta phải kiểm tra lại nền theo trạng thái giới hạn về biến dạng, hay còn gọi là TTGH II.
Nội dung của phần tính toán này nhằm để khống chế biến d
ạng của nền, không
cho biến dạng của nền lớn tới mức làm nứt nẻ, hư hỏng công trình bên trên hoặc làm
cho công trình bên trên nghiêng lệch lớn, không thoã mãn điều kiện sử dụng. Để đảm
bảo yêu cầu trên thì độ lún của nền phải thoã điều kiện:
S
tt
≤ [S
gh
] (2.27)
Trong đó: S
tt
- Độ lún tính toán của công trình thiết kế
[S
gh
] - Trị số giới hạn về biến dạng của công trình, trị số này phụ thuộc
vào:
+ Đặc tính của công trình bên trên: Vật liệu, hình thức kết cấu, độ cứng không

gian và tính nhạy cảm với biến dạng của nền...
+ Phụ thuộc vào đặc tính của nền: Loại đất, trạng thái và tính biến dạng của đất,
phân bố các lớp đất trong nền...
+ Phụ thuộc vào phương pháp thi công.
Tr
ị số độ lún giới hạn [S
gh
] theo TCXD quy định tuỳ thuộc vào tình hình cụ thể
của công trình, lấy theo bảng sau:


Bảng 2.6 Trị số giới hạn về độ lún của móng
Trị số [S
gh
] (cm) Kết cấu nhà và kiểu móng
Trung bình Tuyệt đối
Đà nẵng 9/2006 CHƯƠNG II TRANG
33
Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng
Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng Bài giảng Nền và Móng
1. Nhà Panen lớn, nhà Blốc không có khung
2. Nhà bằng tường gạch, tường Blốc lớn, móng đơn
có:
L:H ≥ 2,5 ( L chiều dài tường, H chiều cao
L:H ≤ 1,5
3. Nhà tường gạch, tường Blốc lớn có giằng BTCT
hoặc gạch, cốt thép.
5. Nhà khung trên toàn bộ sơ đồ
5. Móng BTCT kín khắp của lò nung, ống khói,
tháp nước.

6. Móng nhà công nghiệp một tầng và nhà có kết
cấu tương tự khi bước cột là:
6m
12m
8


8
10

15
10
30



-
-
-


-
-

-
-
-

8
10
Ngoài ra ta cần đặc biệt chú ý đến độ chênh lệch lún hay lún không đều của các
móng trong cùng một công trình. Nếu trị số này lớn sẽ gây ra sự phân bố lại nội lực
trong kết cấu bên trên, làm nứt gãy kết cấu. Độ chênh lệch lún được đánh giá qua các
đại lượng:
- Độ lún lệch tuyệt đối:
∆S = S
2
– S
1
≤ [∆S
gh
] (2.28)
- Độ nghiêng của móng hoặc công trình: Là tỷ số giữa độ lún của các điểm bên
ngoài của móng ( hoặc công trình) với kích thước (chiều dài, chiều rộng) qua điểm ấy:

L
SS
tg
12
−
=α
(2.29)
L
α
S1
S2
Góc nghiêng:
L

SS
arctg
12
−
=α
(2.30)
Trị số góc nghiêng này phải bé hơn trị số góc
nghiêng giới hạn, quy định theo quy trình.
Hình 2.20
4.2. Tính toán độ lún của móng
Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để tính toán độ lún của nền móng,
một số phương pháp đã được trình bày kỹ trong giáo trình Cơ học đất. Trong nội dung
này chỉ giới thiệu những bước cơ bản của phương pháp cộng lún từng lớp. Đây là một
trong những phương pháp được chú ý nhất và cho kế
t quả gần sát với thực tế nhất.
Nội dung của phương pháp cộng lún từng lớp:
1. Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp có chiều dày h
i
≤ (0,2 - 0,4)b
hoặc h
i
≤ 1/10 Ha, với b là bề rộng móng, Ha là chiều sâu vùng nén ép.
2. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân đất:

(2.31)
ii
bt
zi
h
γσ

=
3. Xác định áp lực gây lún: σ
gl
(2.32)
m
đ
tb
h
gl
.
γσσ
−=
Trong đó:
- Áp lực trung bình tại đáy móng do tải trọng công trình và trọng
lượng móng, đât đắp trên móng gây ra:
đ
tb
σ
Đà nẵng 9/2006 CHƯƠNG II TRANG
34
Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng
Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng Bài giảng Nền và Móng

axb
GN
tc
o
đ
tb
+

=σ
(2.33)
γ - Dung trọng của lớp đất đặt móng
h
m
- Chiều sâu chôn móng
4. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do ứng suất gây lún gây ra:

(3.34)
gl
oizi
K
σσ
.=
Với K
oi
=f(a/b,2z/b) tra bảng trong sách Cơ học đất.
5. Xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng Ha, theo TCXD 45-70, Xác định Ha dựa
vào điều kiện ở nơi có :

gl
zi
bt
zi
σσ
.2,0=≤
6.Tính toán độ lún của các lớp đất phân tố S
i
theo các công thức:

ii
oi
i
iioii
ii
i
i
i
i
i
ii
i
hp
E
S
hpaS
hp
e
a
S
h
e
ee
S
..
..
..
1
.
1

1
1
21
β
=
=
+
=
+
−
=
(2.35)
7. Tính toán độ lún cuối cùng của móng:

(2.36)
∑
=
=
n
i
i
SS
1
Xác định e
1i
và e
2i
tương ứng với các trị số p
1i
và p

2i
với

2
1
1
zi
bt
zi
bt
i
p
σσ
+
=
−
(2.37)

2
1
12
zi
gl
zi
gl
ii
pp
σσ
+
+=

−
(2.38)

Ha
p
1
i
bt
σ
z
p(kG/cm)
σ
z
O
p
2i
p
1i
2
p
2
i
b
hm
i
Âæåìng cong neïn luïn
e
1i
hi
e

2i
p(kG/cm)
2
e













ß5. TÍNH TOÁN NỀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ CƯỜNG ĐỘ
Hình 2.21: Sơ đồ chia lớp đất và đường cong nén lún
(TTGH I)
Đà nẵng 9/2006 CHƯƠNG II TRANG
35
Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng
Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng Bài giảng Nền và Móng
5.1. Khái niệm
Khi tải trọng ngoài vượt quá khả năng chịu lực của nền đất, nền bị phá hỏng về
mặt cường độ, ổn định, lúc này nền được xem là đã đạt đến trạng thái giới hạn thứ
nhất.
Đối với nền đá, khi đạt đến TTGH1 thì nền không còn đủ khả năng chịu tải nữa
và nền bị phá hoại.

Đối v
ới nền đất, khi đạt đến TTGH1 thì xảy ra hiện tượng lún đột ngột, làm phá
hỏng công trình bên trên.
Phạm vi sử dụng để tính toán nền theo TTGH1:
+ Nền đá.
+ Nền sét rất cứng, cát rất chặt, đất nửa đá.
+ Nền sét yếu, bão hòa nước và đất than bùn.
+ Nền đặt móng thường xuyên chịu tải trọng ngang.
+ Nền của công trình trên mái dốc.
Tải trọng tính toán: Dùng tải trọng tính toán và tổ hợp bổ sung.

Điều kiện kiểm tra: Muốn cho nền đất không bị phá hỏng, mất ổn định (trượt,
trồi) thì tải trọng truyền lên móng công trình tác dụng lên nền đất phải có cường độ nhỏ
hơn cường độ giới hạn của nền đất ấy.

at
K
N
Φ
≤
(2.39)
Pgh
S(mm)
p(kG/cm)
2
Pgh
Nãön âáút mãöm yãúu
Nãön âáút cæïng
Trong đó:
N - Tải trong công trình tác dụng lên móng

Φ - Khả năng chịu tải của nền theo phương
tác dụng của tải trọng
K
at
- Hệ số an toàn, do cơ quan thiết kế quy
định, hệ số này phụ thuộc vào cấp nhà, cấp công
trình, ý nghĩa và hậu quả của việc nền mất khả năng
chịu tải, mức độ nghiên cứu các điều kiện của nền
đất, thường chọn >1.
Khi tính toán nền theo TTGH1, lúc này tải
trọng khi gần đạt đến TTGH1 là rất lớn, tại nhiều
vùng trong nền đất quan hệ ứ
ng suất biến dạng
không còn bậc nhất nữa, lúc này không thể giải quyết
bài toán theo kết quả của lý thuyết đàn hồi nữa mà
phải giải quyết theo hai hướng sẽ trình bày ở các
mục sau.
5.2. Sức chịu tải của nền đá
Đối với nền đá, tính nén lún của nó rất bé,
không đáng kể, mođun biến dạng của đá có thể lớn
hơn mođun bi
ến dạng của đất hàng ngìn lần. Có khi
ứng suất tác dụng lên nền đá gần đạt đến trị số phá
hoại mà biến dạng của nó còn rất bé. Vì vậy người ta
không cần kiểm tra biến dạng của nền đá mà chỉ cần tính toán và kiểm tra nền theo
TTGH1 về cường độ.
Hình 2.22: Quan hệ P-S
Nãön âaï
Nãön âáút
2

p(kG/cm)
S(mm)
Hình 2.23
Đà nẵng 9/2006 CHƯƠNG II TRANG
36
Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng
Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng Bài giảng Nền và Móng
Sức chịu tải tính toán R của nền đá được xác định theo biểu thức:
R = k.m.R
n
(2.40)
Trong đó:
R
n
- Cường độ phá hoại của mẫu đá khi bị nén một trục ở trạng thái bão hoà
nước.
k - Hệ số đồng nhất
m - Hệ số điều kiện làm việc
Đối với các trường hợp cụ thể, cần tiến hành thí nghiệm để xác định các trị số
cấn thiết. Khi không có đủ số liệu, người ta thường lấy k.m = 0,5.
5.3. Sức chịu tải của n
ền đất
5.3.1. Phương pháp giải tích
Việc tính toán sức chịu tải của nền đất đã được giới thiệu kỹ trong Cơ học đất . Ở đây
chỉ giới thiệu lại một số biểu thức tính toán sức
chịu tải cơ bản:
q=
γ.
h
p

p
gh
z
b
Y
5.3.1.1. Phương pháp của Xocolovski


a: nền đất chịu tải trọng thẳng đứng, lệch
tâm (Hình 2 - 24)
Tải trọng giới hạn trong trường hợp này
được tính theo công thức sau:
p
gh
= p
T
.(c + q.tgϕ)+ q (2.41)
Trong đó:
p
T
: hệ số không thứ nguyên phụ thuộc
vào Y
T
và ϕ, tra bảng (2-7)
Hình 2.24
Y
T
=
ctgq +ϕ.
γ

. y Với: 0 ≤ y ≤ b (2.42)
Từ công thức (2-41), ta suy ra các trường hợp đặc biệt sau:
+ Khi móng đặt trên mặt đất dính ( h=0, c≠0) thì:
p
gh
= p
t .
c (2.43)
Trong đó: p
T
phụ thuộc vào Y
T
=
y
c
.
γ

Khi móng đặt trên đất cát ( c=0, q≠ 0, h/b< 0.5)
p
gh
=q(p
T
.tgϕ+ 1) (2.44)
Trong đó: p
T
=
ϕ
tgq.
γ

. y


Bảng 2- 7: Trị số của p
T.
Đà nẵng 9/2006 CHƯƠNG II TRANG
37
Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng
Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng Bài giảng Nền và Móng
ϕ(độ)
Y
T
5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40
0 6,49 8,34 11,0 14,8 20,7 30,1 46,1 75,3
0,5 7,73 0,02 12,5 17,9 27,0 43,0 73,8 139
1,0 6,95 9,64 13,8 20,6 32,3 53,9 97,1 193
1,5 7,17 10,20 15,1 20,1 37,3 64,0 119 243
2,0 7,38 10,80 16,2 25,4 41,9 73,6 140 292
2,5 7,56 11,30 17,3 27,7 46,4 82,9 160 339
9,0 7,77 11,80 18,4 29,8 50,8 91,8 179 386
3,5 7,96 12,30 19,4 31,9 55,0 101,0 199 432
4,0 8,15 12,80 20,5 34,0 59,2 109 218 478
4,5 8,33 13,20 21,4 36,0 63,8 118 237 523
5,0 8,50 13,70 22,4 38,0 67,3 127 256 568
5,5 8,67 14,10 23,3 39,9 71,3 135 275 613
6,0 8,84 14,50 24,3 41,8 75,3 143 293 658

b. Nền đất chịu tải trọng nghiêng, lệch tâm (hình 2 - 25):
Thành phần thẳng đứng của tải trọng giới hạn (p
gh

) trong trường hợp này được
xác định như sau:
p
gh
= N
γ
.γ.y + N
q
.γ.h + N
c
.c (2.45)
Trong đó: N
γ
, N
q
, N
c
- các hệ số sức chịu
tải của đất phụ thuộc vào góc ma sát trong ϕ
của đất và góc nghiêng δ của tải trọng, lấy
theo bảng (2.8).
Thành phần nằm ngang τ
gh
của tải trọng
giới hạn xác định theo công thức:
τ
gh
= p
gh
. tgδ (2 .46)

Biểu đồ tải trọng tính theo công thức
(2.45) có dạng hình thang, các trị số của p
gh
tại
điểm y = 0 và y = b được tính như sau (b: chiều rộng của móng hình băng)
δ
δ
P
gh
τ
gh
q=
γ.
h
b
Z
Y
P
Hình 2-25
p
= N
()
0=y
gh
q
.γ.h + N
c
.c
(2.47)
p

= p + N
()
by
gh
=
()
0=y
gh
γ
.γ.b
Hai thành phần thẳng đứng và nằm ngang của tổng hợp lực tải trọng giới hạn
xác định theo các công thức sau đây:
Đà nẵng 9/2006 CHƯƠNG II TRANG
38