TƠ VĂN LẬN
NỀN VÀ MĨNG
Dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG
2
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................................... 3
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 11
GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU ................................................................................................... 13
Chương 1 .................................................................................................................................... 15
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN............................................................................................... 15
1.1
Tổng quát ................................................................................................................. 15
1.2
Phân loại nền móng .................................................................................................. 16
1.2.1
Phân loại nền ...................................................................................................... 16
1.2.2
Phân loại móng ................................................................................................... 16
1.3
Các tài liệu cần có để thiết kế nền móng ................................................................... 16
1.3.1
Tài liệu về khu vực xây dựng .............................................................................. 16
1.3.2
Tài liệu về cơng trình và tải trọng tác dụng xuống nền móng ............................... 17
1.3.3
Khả năng cung ứng vật liệu xây dựng ................................................................. 17
1.3.4
Năng lực về máy móc, thiết bị thi cơng ............................................................... 17
1.4
Tải trọng tác dụng xuống móng ................................................................................ 17
1.4.1
Tải trọng và tổ hợp tải trọng ................................................................................ 17
1.4.1.1
Tải trọng thường xuyên ....................................................................................... 17
1.4.1.2
Tải trọng tạm thời ............................................................................................... 17
1.4.1.3
Tổ hợp tải trọng .................................................................................................. 18
1.4.2
Xác định tải trọng tác dụng xuống móng ............................................................. 18
1.5
Đề xuất và lựa chọn các giải pháp nền móng............................................................. 19
1.5.1
Đề xuất giải pháp xử lý nền................................................................................. 19
1.5.2
Đề xuất và lựa chọn giải pháp móng.................................................................... 20
1.6
Lựa chọn chiều sâu đặt móng.................................................................................... 20
1.6.1
Điều kiện về địa hình, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng ... 21
1.6.1.1
Điều kiện về địa hình .......................................................................................... 21
1.6.1.2
Điều kiện về địa chất cơng trình, địa chất thủy văn .............................................. 21
1.6.1.3
Trị số và tính chất của tải trọng ........................................................................... 22
1.6.1.4
Đặc điểm và yêu cầu sử dụng cơng trình ............................................................. 22
1.6.1.5
Điều kiện thi cơng............................................................................................... 23
1.7
Tính tốn nền móng theo trạng thái giới hạn ............................................................. 23
1.7.1
Tính tốn nền móng theo theo sức chịu tải........................................................... 23
1.7.2
Tính tốn nền móng theo biến dạng..................................................................... 25
1.8
Xử lý số liệu địa chất và thí nghiệm .......................................................................... 27
1.8.1
Nguyên tắc chung ............................................................................................... 27
1.8.2
Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính tốn của đất ..................................................... 28
1.8.3
u cầu về số lượng thí nghiệm .......................................................................... 31
Chương 2 .................................................................................................................................... 33
MĨNG NƠNG TRÊN NỀN TỰ NHIÊN................................................................................... 33
3
2.1
Phân loại móng nơng ................................................................................................. 33
2.1.1
Móng đơn ............................................................................................................ 33
2.1.2
Móng kết hợp dưới hai cột ................................................................................... 33
2.1.3
Móng băng .......................................................................................................... 35
2.1.4
Móng bè .............................................................................................................. 36
2.1.5
Móng hộp ............................................................................................................ 37
2.2
Trình tự thiết kế móng nơng trên nền tự nhiên ........................................................... 38
2.3
Xác định cường độ tính toán của đất nền ................................................................... 38
2.3.1
Dựa vào chỉ tiêu cơ lý của đất nền........................................................................ 38
2.3.2
Dựa vào cường độ tính tốn quy ước .................................................................... 40
2.4
Xác định kích thước sơ bộ và kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng......................... 43
2.4.1
Móng đơn ............................................................................................................ 43
2.4.1.1
Móng chịu tải trọng đúng tâm .............................................................................. 43
2.4.1.2
Móng chịu tải trọng lệch tâm ............................................................................... 44
2.4.2
Móng kết hợp dưới hai cột ................................................................................... 45
2.4.3
Móng băng .......................................................................................................... 47
2.4.3.1
Móng băng dưới tường ........................................................................................ 47
2.4.3.2
Móng băng dưới dãy cột ...................................................................................... 47
2.4.4
Móng bè .............................................................................................................. 47
2.5
Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu ............................................................ 48
2.6
Tính tốn theo trạng thái giới hạn 1 ........................................................................... 49
2.6.1
Sức chịu tải của nền đá ........................................................................................ 49
2.6.2
Sức chịu tải của nền đất ....................................................................................... 49
2.6.2.1
Phương pháp giải tích .......................................................................................... 49
2.6.2.2
Phương pháp đồ giải - giải tích ............................................................................ 50
2.7
Tính tốn theo trạng thái giới hạn 2 ........................................................................... 52
2.7.1
Tính tốn độ lún thẳng đứng ................................................................................ 52
2.7.1.1
Tính tốn theo sơ đồ bán khơng gian biến dạng tuyến tính.................................... 52
2.7.1.2
Tính tốn theo sơ đồ lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn..................... 55
2.7.2
Kiểm tra về lún lệch............................................................................................. 57
2.7.3
Xác định độ nghiêng của móng khi chịu tải trọng lệch tâm ................................... 57
2.7.3.1
Độ nghiêng của móng chữ nhật ............................................................................ 57
2.7.3.2
Độ nghiêng của móng trịn ................................................................................... 58
2.8
Tính tốn độ bền và cấu tạo móng ............................................................................. 59
2.8.1
Móng đơn gạch, đá, bê tơng dưới cột ................................................................... 59
2.8.2
Móng đơn bê tơng cốt thép dưới cột ..................................................................... 61
2.8.2.1
Xác định chiều cao móng ..................................................................................... 61
2.8.2.2
Tính tốn nội lực và cốt thép cho móng................................................................ 64
2.8.3
Móng kết hợp dưới hai cột ................................................................................... 66
2.8.3.1
Xác định tiết diện móng ....................................................................................... 66
2.8.3.2
Xác định nội lực trong móng................................................................................ 66
2.8.3.3
Tính tốn cốt thép móng ...................................................................................... 66
2.8.4
Những u cầu về cấu tạo đối với móng bê tơng cốt thép ..................................... 68
2.8.4.1
Lớp bê tông bảo vệ .............................................................................................. 68
4
2.8.4.2
Khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép ........................................................... 68
2.9
Tính tốn móng mềm................................................................................................ 68
2.9.1
Phân loại móng mềm .......................................................................................... 68
2.9.2
Các loại mơ hình nền .......................................................................................... 69
2.9.2.1
Mơ hình nền biến dạng cục bộ............................................................................. 69
2.9.2.2
Mơ hình nền biến dạng tổng qt ........................................................................ 70
2.9.3
Tính tốn móng mềm theo mơ hình nền biến dạng cục bộ ................................... 71
2.9.3.1
Phương trình vi phân cơ bản ............................................................................... 71
2.9.3.2
Tính móng dầm dài vơ hạn .................................................................................. 72
2.9.3.3
Tính móng dầm ngắn .......................................................................................... 76
2.9.4
Tính tốn móng mềm theo mơ hình nền biến dạng tổng quát ............................... 76
2.9.4.1
Phương pháp của Gorbunôv - Pôxađôv ............................................................... 77
2.9.4.2
Phương pháp của Ximvulidi ................................................................................ 79
2.9.4.3
Phương pháp của Jemoskin ................................................................................. 81
2.9.5
Tính tốn móng mềm theo mơ hình lớp đàn hồi có chiều dày hữu hạn ................. 82
2.9.5.1
Phạm vi áp dụng ................................................................................................. 82
2.9.5.2
Các giả thiết ........................................................................................................ 83
2.9.5.3
Kết quả tính tốn................................................................................................. 83
2.10
Bài tập ví dụ ............................................................................................................. 84
2.10.1
Ví dụ 2.1 - Móng đơn dưới cột ............................................................................ 84
2.10.2
Ví dụ 2.2 - Móng kết hợp dưới 2 cột ................................................................... 99
Chương 3 ...................................................................................................................................106
MĨNG CỌC .............................................................................................................................106
3.1
Phân loại cọc ...........................................................................................................106
3.2
Phân loại cọc ...........................................................................................................107
3.2.1
Theo vật liệu làm cọc .........................................................................................107
3.2.2
Theo phương pháp hạ cọc ..................................................................................107
3.2.3
Theo điều kiện tương tác giữa cọc và đất............................................................107
3.2.4
Cọc đóng (ép) bê tơng cốt thép có tiết diện đặc và cọc ống rỗng lịng .................107
3.2.5
Theo biện pháp thi công cọc ...............................................................................108
3.2.5.1
Cọc đúc sẵn .......................................................................................................108
3.2.5.2
Cọc đổ tại chỗ ....................................................................................................108
3.3
Cấu tạo một số loại cọc ............................................................................................109
3.3.1
Cọc tre, tràm, gỗ ................................................................................................109
3.3.1.1
Cọc tre ...............................................................................................................109
3.3.1.2
Cọc tràm ............................................................................................................109
3.3.1.3
Cọc gỗ ...............................................................................................................110
3.3.2
Cọc thép ............................................................................................................110
3.3.3
Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ..............................................................................111
3.3.3.1
Cọc lăng trụ .......................................................................................................111
3.3.3.2
Cọc ống .............................................................................................................113
3.3.3.3
Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước ...................................................................114
3.3.4
Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ ..........................................................................115
3.3.4.1
Cọc khoan nhồi ..................................................................................................116
5
3.3.4.2
Cọc ba rét .......................................................................................................... 117
3.4
Trình tự thiết kế móng cọc ....................................................................................... 118
3.4.1
Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn ................................... 119
3.4.2
Xác định tải trọng tác dụng xuống móng ............................................................ 119
3.4.3
Xác định độ sâu đặt đáy đài ............................................................................... 119
3.5
Xác định các thông số về cọc ................................................................................... 120
3.5.1
Xác định cao trình đặt mũi cọc ........................................................................... 120
3.5.2
Xác định chiều dài, tiết diện cọc ........................................................................ 120
3.5.2.1
Chiều dài cọc ..................................................................................................... 120
3.5.2.2
Tiết diện cọc ...................................................................................................... 122
3.5.3
Lựa chọn phương pháp thi công cọc ................................................................... 122
3.5.3.1
Cọc đúc sẵn ....................................................................................................... 122
3.5.3.2
Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ .......................................................................... 122
3.5.4
Lựa chọn vật liệu cọc ......................................................................................... 123
3.5.4.1
Bê tơng .............................................................................................................. 123
3.5.4.2
Cốt thép ............................................................................................................. 123
3.6
Tính tốn sức chịu tải của cọc đơn chịu lực dọc trục ................................................ 124
3.6.1
Tổng quát về sức chịu tải của cọc ....................................................................... 124
3.6.2
Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng theo cường độ vật liệu làm cọc ...................... 126
3.6.2.1
Cọc gỗ ............................................................................................................... 126
3.6.2.2
Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn.............................................................................. 127
3.6.2.3
Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước ................................................................... 129
3.6.2.4
Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ .......................................................................... 132
3.6.3
Sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép chịu kéo theo cường độ vật liệu ................ 132
3.6.4
Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất, đá............ 132
3.6.4.1
Sức chịu tải của cọc chống ................................................................................. 132
3.6.4.2
Sức chịu tải trọng nén của cọc ma sát hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép ......... 134
3.6.4.3
Sức chịu tải trọng nén của cọc ma sát đổ tại chỗ ................................................. 138
3.6.5
Sức chịu tải trọng kéo của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất, đá .............................. 141
3.6.5.1
Cọc treo hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép ..................................................... 141
3.6.5.2
Cọc treo đóng hoặc ép nhồi, cọc khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông ................. 142
3.6.6
Sức chịu của cọc theo các chỉ tiêu cường độ của đất nền .................................... 142
3.6.6.1
Sức chịu tải cực hạn của cọc .............................................................................. 142
3.6.6.2
Sức kháng của đất dưới mũi cọc (Phương pháp Meyerhof) ................................. 142
3.6.6.3
Sức kháng trung bình trên thân cọc .................................................................... 143
3.6.6.4
Sức chịu tải cho phép của cọc ............................................................................ 145
3.6.7
Sức chịu của cọc theo kết quả xuyên tĩnh (phương pháp 1)................................. 145
3.6.7.1
Sức chịu tải cực hạn của cọc đóng hoặc ép ......................................................... 145
3.6.7.2
Sức chịu tải cực hạn của cọc khoan nhồi ............................................................ 147
3.6.8
Sức chịu của cọc theo kết quả xuyên tĩnh (phương pháp 2)................................. 148
3.6.8.1
Sức chịu tải cực hạn của cọc .............................................................................. 148
3.6.8.2
Sức chịu tải cho phép của cọc ............................................................................ 148
3.6.9
Sức chịu của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)...................... 150
3.6.9.1
Sức chịu tải cực hạn ........................................................................................... 150
6
3.6.9.2
Sức chịu tải cho phép .........................................................................................152
3.6.10
Sức chịu của cọc theo kết quả thử động cọc bằng đóng búa ................................152
3.6.11
Sức chịu của cọc theo kết quả thử tải trọng tĩnh ..................................................155
3.7
Hiện tượng ma sát âm..............................................................................................156
3.7.1
Khái niệm ..........................................................................................................156
3.7.2
Xác định lực ma sát âm ......................................................................................157
3.7.3
Sức chịu tải của cọc khi xét đến ma sát âm .........................................................158
3.7.4
Những biện pháp làm giảm ảnh hưởng của ma sát âm ........................................159
3.8
Xác định số lượng cọc và kiểm tra áp lực xuống cọc ................................................159
3.8.1
Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong móng.....................................................159
3.8.2
Kiểm tra điều kiện áp lực xuống cọc ..................................................................161
3.8.2.1
Điều kiện kiểm tra .............................................................................................161
3.8.2.2
Áp lực tác dụng xuống cọc .................................................................................161
3.8.2.3
Sự làm việc của cọc trong nhóm.........................................................................162
3.9
Kiểm tra cọc khi chịu đồng thời mô men và lực ngang .............................................163
3.9.1
Sơ đồ phân bố tải ngang lên đầu cọc ..................................................................163
3.9.1.1
Với móng có 1 cọc .............................................................................................163
3.9.1.2
Móng có 2 hoặc nhiều cọc, bố trí theo 1 hàng .....................................................164
3.9.2
Xác định nội lực trong cọc .................................................................................164
3.9.3
Kiểm tra cọc ......................................................................................................169
3.9.3.1
Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc ...................................................................169
3.9.3.2
Kiểm tra ổn định nền xung quanh cọc ................................................................170
3.10
Tính tốn kiểm tra độ lún của móng cọc ..................................................................171
3.10.1
Điều kiện kiểm tra .............................................................................................171
3.10.2
Tính tốn độ lún của cọc đơn .............................................................................172
3.10.2.1 Đối với cọc ma sát đơn không mở rộng mũi .......................................................172
3.10.2.2 Đối với cọc đơn mở rộng mũi ............................................................................173
3.10.3
Tính tốn độ lún của nhóm cọc từ độ lún của cọc đơn ........................................173
3.10.4
Tính tốn độ lún của móng cọc theo mơ hình móng khối quy ước.......................174
3.10.5
Tính tốn độ lún của móng hỗn hợp cọc - bè ......................................................175
3.11
Kiểm tra điều kiện áp lực của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc ...................................177
3.11.1
Xác định áp lực xuống đất nền tại mặt phằng mũi cọc ........................................177
3.11.2
Sức chịu tải của đất nền tại mặt phằng mũi cọc...................................................178
3.12
Thiết kế đài cọc .......................................................................................................178
3.12.1
Lựa chọn sơ bộ chiều cao đài cọc .......................................................................178
3.12.2
Tính tốn và cấu tạo đài cọc ...............................................................................178
3.12.2.1 Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc ................................................................178
3.12.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt ..........................180
3.12.2.3 Tính tốn cốt thép đài ........................................................................................180
3.13
Tính tốn, kiểm tra cọc đúc sẵn trong q trình thi công ..........................................181
3.13.1
Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng ...........................................................181
3.13.2
Tính tốn móc cẩu .............................................................................................182
3.14
Đặc điểm thiết kế móng cọc trong vùng có động đất ................................................183
3.15
Tính tốn móng cọc theo tiêu chuẩn châu Âu (EN 1997-1), [1]; [26]........................185
7
3.15.1
Những nội dung chính của EN 1997-1 trong thiết kế móng cọc .......................... 185
3.15.2
Cọc chịu nén...................................................................................................... 185
3.15.3
Cọc chịu kéo...................................................................................................... 186
3.15.4
Nội dung các phương pháp thiết kế đối với cọc .................................................. 187
3.16
Ví dụ ....................................................................................................................... 190
3.16.1
Ví dụ 3.1 - Cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn ............................................................ 190
3.16.2
Ví dụ 3.2 - Cọc khoan nhồi ................................................................................ 221
Chương 4 ................................................................................................................................... 250
MĨNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ................................................................................................ 250
4.1
Khái niệm ............................................................................................................... 250
4.2
Đệm cát................................................................................................................... 250
4.2.1
Phạm vi áp dụng ................................................................................................ 250
4.2.2
Tính tốn đệm cát .............................................................................................. 251
4.2.3
Kiểm tra độ lún .................................................................................................. 251
4.3
Cọc cát .................................................................................................................... 252
4.3.1
Phạm vi áp dụng ................................................................................................ 252
4.3.2
Tính tốn cọc cát ............................................................................................... 253
4.4
Giếng cát................................................................................................................. 258
4.4.1
Đặc điểm, phạm vi áp dụng................................................................................ 258
4.4.2
Cấu tạo và tính tốn giếng cát ............................................................................ 258
4.4.3
Tính biến dạng của nền ...................................................................................... 259
4.4.4
Thi cơng giếng cát ............................................................................................. 260
4.5
Thiết kế móng cọc tràm ........................................................................................... 260
4.5.1
Lựa chọn phương án thiết kế .............................................................................. 260
4.5.2
Lựa chọn chiều dài cọc ...................................................................................... 261
4.5.3
Thiết kế cọc tràm theo phương diện làm chặt đất................................................ 261
4.5.4
Thiết kế cọc tràm như một loại móng cọc ........................................................... 263
4.6
Bài tập ví dụ ............................................................................................................ 265
4.6.1
Ví dụ 4.1 - Móng trên đệm cát ........................................................................... 265
4.6.2
Ví dụ 4.2 – Móng trên cọc cát ............................................................................ 276
Chương 5 ................................................................................................................................... 284
MĨNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ........................................................................................ 284
5.1
Khái niệm ............................................................................................................... 284
5.2
Phân loại máy và móng máy .................................................................................... 284
5.3
Cấu tạo móng máy .................................................................................................. 285
5.3.1
Móng dạng khối. ..................................................................................................... 285
5.3.2
Móng dạng khung ................................................................................................... 286
5.4
Những yêu cầu cơ bản đối với móng máy ................................................................ 286
5.5
Các đặc trưng động lực học của nền ........................................................................ 287
5.6
Thiết kế nền móng máy ........................................................................................... 288
5.6.1
Các tài liệu cần có để thiết kế móng máy ................................................................. 288
5.6.1.1 Số liệu về đặc tính của máy ..................................................................................... 288
5.6.1.2 Số liệu về nơi đặt máy ............................................................................................. 288
5.6.2
Tính tốn móng khối dưới máy hoạt động có chu kỳ ................................................ 288
8
5.6.3
Thiết kế móng khối dưới máy búa............................................................................289
5.6.3.1 Chiều dày phần móng ..............................................................................................289
5.6.3.2 Diện tích sơ bộ đáy móng ........................................................................................290
5.6.3.3 Kiểm tra kích thước móng theo biên độ dao động ....................................................290
5.6.3.4 Kiểm tra điều kiện áp lực .........................................................................................290
5.6.4
Độ lún của nền khi rung...........................................................................................291
5.6.5
Biện pháp chống rung động .....................................................................................293
5.7
Đặc điểm thiết kế nền, nhà và cơng trình xây ở những vùng động đất.......................293
Chương 6 ...................................................................................................................................296
SỰ CỐ VỀ NẾN MĨNG VÀ CÁCH GIA CỐ SỬA CHỮA....................................................296
6.1
Khái niệm................................................................................................................296
6.2
Những nguyên nhân chính gây ra sự cố nền móng ...................................................296
6.2.1
Giai đoạn khảo sát ...................................................................................................296
6.2.2
Giai đoạn thiết kế ....................................................................................................296
6.2.3
Giai đoạn thi công ...................................................................................................297
6.2.4
Giai đoạn sử dụng công trình ...................................................................................297
6.3
Các tài liệu cần có để gia cố, sửa chữa nền móng .....................................................298
6.4
Các biện pháp gia cố, sửa chữa nền móng ................................................................298
6.4.1
Biện pháp gia cố bản thân móng ..............................................................................299
6.4.2
Biện pháp tăng diện tích đế móng ............................................................................299
6.4.3
Biện pháp tăng chiều sâu móng ...............................................................................301
6.4.4
Biện pháp về móng ..................................................................................................301
6.4.4.1 Biện pháp dùng móng cọc .......................................................................................301
6.4.4.2 Biện pháp thay móng ...............................................................................................301
6.4.5
Biện pháp gia cố nền dưới đáy móng .......................................................................301
Tài liệu tham khảo ..................................................................................................................302
Phụ lục .....................................................................................................................................304
7.1
Phần chung. .............................................................................................................304
7.2
Phần cơ học đất - Nền móng. ...................................................................................313
9
10
MỞ ĐẦU
Nền và Móng là một trong số các mơn học chuyên ngành được giảng dạy cho
sinh viên của tất cả các ngành kỹ thuật cơng trình nói chung. Riêng đối với chuyên
ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, môn học này sẽ cung cấp các kiến thức cơ
bản giúp sinh viên nắm được một số lý thuyết cơ bản và thực hành về tính tốn, thiết kế
một số loại móng phổ biến thuộc dạng cơng trình nhà cửa.
Trong giai đoạn cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa nước ta hiện nay, ngày càng có
nhiều cơng trình xây dựng với qui mơ lớn, cao tầng, có nhiều tầng hầm… Nhiều
phương thức xây dựng nền móng mới được đưa vào Việt Nam so với những năm về
trước như: cọc ba-rét, cọc khoan nhồi đường kính lớn, các biện pháp mới cải tạo tính
năng xây dựng của đất… Do vậy địi hỏi phải có các tài liệu mới giới thiệu nguyên lý
tính tốn cũng như các biện pháp thi cơng cho các kỹ thuật nền móng mới này. Qua đó
giúp cho sinh viên ra trường dễ dàng áp dụng các kiến thức đã học vào trong công việc
thực tế.
Tuy nhiên, các giáo trình Nền và Móng được sử dụng ở nước ta hiện nay đều
được biên soạn cũng cách nay khá lâu. Việc tính tốn thiết kế nền móng hiện nay, các
kỹ sư có thể sử dụng các Quy phạm Xây dựng Việt Nam đồng thời tham khảo Quy
phạm các nước tiên tiến để tính tốn thiết kế. Các Quy phạm này được viết vào các thời
điểm khác nhau tương ứng với các mức độ phát triển lý thuyết tính tốn và cơng nghệ
thi cơng khác nhau nên có nhiều điểm không phù hợp với giai đoạn hiện nay. Những
vấn đề này sẽ gây ra những khó khăn nhất định cho khơng ít các kỹ sư làm cơng tác
thiết kế nền móng.
Từ những thực tế như trên, ngồi việc phải có những thay đổi cơ bản về phương
pháp dạy và học trong các trường Đại học, thì giáo trình, tài liệu giảng dạy và học tập
cho giảng viên và sinh viên đóng vai trị hết sức quan trọng và cần thiết, đặc biệt với
hình thức học chế tín chỉ hiện nay. Vì thế, Khoa Xây Dựng trường Đại học Kiến Trúc
TP. Hồ Chí Minh đã bắt đầu cải tiến chương trình đào tạo, rà sốt nội dung kiến thức
của các mơn học để cập nhật phù hợp với tình hình xây dựng trong nước hiện nay, các
giáo trình sử dụng để giảng dạy cũng phải thay đổi cho phù hợp và cần được biên soạn
lại theo hướng cập nhật các tiến bộ mới của Khoa học kỹ thuật Xây dựng và sử dụng
các ứng dụng của công nghệ thông tin trong tính tốn, thiết kế nền móng cơng trình.
Giáo trình này được biên soạn trong khuôn khổ đề tài Nghiên cứu khoa học cấp
Bộ năm 2012 - “Nghiên cứu đổi mới nội dung các giáo trình đào tạo kỹ sư chuyên
ngành Xây dựng Dân dụng và Cơng nghiệp theo trình độ phát triển của công nghệ xây
dựng hiện nay” với sự thực hiện của các giảng viên thuộc Bộ môn Nền móng, Khoa
Xây dựng, Trường Đại học Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh.
Ban biên soạn xin cảm ơn các nhà khoa học, các chuyên gia và đồng nghiệp về
lĩnh vực nền móng cơng trình đã tham gia, đóng góp ý kiến về nội dung cuốn giáo trình
này.
11
12
GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU
W
WP
WL
IP
IL
E
γw
γII
γII’
ν
G
e
fi
fc
h
h’
hm
hđ
ho
i
igh
l
li
%
%
%
kPa
kN/m3
kN/m3
kN/m3
kPa
kPa
m
m
m
m
m
m
m
N
Nc; Nq;Nγ
I
II
n
c
cI
cII
ca
cu
R
độ
độ
độ
độ
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
Ro
Rn
S
kPa
kPa
m; cm
Độ ẩm
Giới hạn dẻo
Giới hạn chảy
Chỉ số dẻo
Chỉ số sệt
Mô đun biến dạng của đất
Trọng lượng thể tích tự nhiên của đất
Trị tính tốn thứ 2 trọng lượng thể tích tự nhiên của đất
Trị tính tốn thứ 2 trung bình trọng lượng thể tích tự
nhiên của đất nằm trên chiều sâu đặt móng
Hệ số pốt xơng của đất
Độ no nước; độ bão hịa
Hệ số rỗng của đất
Ma sát bên tại lớp đất thứ i
Cường độ chịu nén của bê tơng
Chiều sâu đặt móng kể từ cao trình quy hoạch
Chiều sâu đặt móng kể từ mặt đất tự nhiên
Chiều cao móng
Chiều cao đài cọc
Chiều cao làm việc của tiết diện
Độ nghiêng tính tốn của móng
Độ nghiêng cho phép của móng
Chiều dài tính tốn của cọc
Chiều dày của lớp đất thứ i trong chiều dài tính tốn của
cọc
Chỉ số SPT từ thí nghiệm xun tiêu chuẩn
Thơng số sức chịu tải lấy theo giá trị góc ma sát trong
đất nền
Góc ma sát trong
Trị tính tốn thứ nhất của góc ma sát trong
Trị tính tốn thứ hai của góc ma sát trong
Góc ma sát giữa cọc và đất
Lực dính đơn vị của đất
Trị tính tốn thứ nhất lực dính đơn vị của đất
Trị tính tốn thứ hai lực dính đơn vị của đất
Lực dính giữa cọc và đất xung quanh cọc
Sức chống cắt khơng thốt nước của đất nền
Áp lực tính tốn tác dụng lên đất nền; sức chịu tải của
đất nền
Áp lực tính tốn quy ước lên đất nền
Cường độ cực hạn về nén một trục của đá
Trị biến dạng tính tốn của nền nhà hoặc cơng trình
13
Sgh
m; cm
Trị biến dạng cho phép của nền nhà hoặc cơng trình
u
m
Chu vi tiết diện ngang thân cọc
Một số ký hiệu trong phần móng cọc
Nc,d
trị tính tốn tải trọng nén tác dụng lên cọc
Nt,d
trị tính tốn tải trọng kéo tác dụng lên cọc
Rc,d
trị tính tốn sức chịu tải trọng nén của cọc
Rt,d
trị tính tốn sức chịu tải trọng kéo của cọc
Rc,k
trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,
Rt,k
trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng kéo cực hạn Rt,u
γ0
hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ
đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc
γn
hệ số tin cậy về tầm quan trọng của cơng trình
γk
hệ số tin cậy theo đất nền
γcb
hệ số kể đến việc đổ bê tông trong khoảng không gian
chật hẹp của hố và ống vách
γ’cb
hệ số kể đến phương pháp thi công cọc
14
Chương 1
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1
Tổng qt
Móng là bộ phận cuối cùng của cơng trình, tiếp nhận tồn bộ tải trọng do kết cấu
bên trên truyền xuống. Thông thường, móng được mở rộng ra xung quanh để làm giảm
áp lực xuống nền. Tuy nhiên trong một số trường hợp, khi cơng trình xây dựng ở gần
với các cơng trình có sẵn - móng có thể chỉ bằng hoặc thậm chí cịn thu hẹp hơn so với
phạm vi cơng trình bên trên.
Móng chính là phần kéo dài thêm của cơng trình và nằm ngầm trong lịng đất.
Móng có nhiệm vụ truyền tải trọng từ cơng trình xuống nền đất.
Hình 1.1 - Các bộ phận trong cơng trình xây dựng
Để đảm bảo điều kiện về cường độ và ổn định của cơng trình móng được đặt sâu
vào trong đất, khoảng cách từ mặt đất đến đáy móng được gọi là độ sâu đặt móng.
Tuỳ theo loại tải trọng, đặc điểm của nền đất và quy mơ của cơng trình mà móng
được cấu tạo thành nhiều dạng khác nhau, sử dụng những loại vật liệu khác nhau để
thoả mãn điều kiện về kinh tế và kỹ thuật.
Nền cơng trình là vùng đất đá nằm dưới đáy móng, chịu tác dụng trực tiếp của
tải trọng cơng trình truyền xuống qua móng. Căn cứ vào đặc điểm của nền đất, tải trọng
cơng trình và sự phân bố ứng suất trong đất, giới hạn của nền được xem xét ở độ sâu mà
ứng suất do tải trọng ngồi gây ra bằng 0,1 ÷ 0,2 lần ứng suất do trọng lượng bản thân
của đất nền.
Thiết kế nền móng là một cơng việc phức tạp vì nó liên quan đến nhiều vấn đề:
đặc điểm của cơng trình xây dựng; nền móng của các cơng trình lân cận hịện có; điều
kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn của khu đất xây dựng. Đất nền có nhiều loại
khác nhau và không đồng nhất cả về thành phần hạt, tính chất cơ lý và địa tầng… Vì
vậy để có thể thiết kế được một cơng trình có nền móng bảo đảm chịu lực, địi hỏi người
thiết kế trước hết phải nắm vững những lý thuyết về cơ học đất, nền móng và kỹ thuật
15
thi công, nghiên cứu và hiểu rõ về điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn của
khu đất xây dựng, từ đó mới có thể lựa chọn được giải pháp nền móng tối ưu, đảm bảo
các yếu tố kinh tế - kỹ thuật trong xây dựng.
Khi không nắm vững các yếu tố trên có thể dẫn đến những sai lầm trong việc lựa
chọn giải pháp nền móng, sai lầm có thể theo 2 khuynh hướng:
- Gây lãng phí, tốn kém không cần thiết do quá thiên về an tồn.
- Gây sự cố cho cơng trình do nền móng không đủ sức chịu tải hoặc biến dạng
quá lớn làm cho cơng trình khơng thể sử dụng bình thường được.
Cần lưu ý rằng những sai phạm đối với các kết cấu bên trên, sự cố sảy ra có thể
chỉ ở mức cục bộ, nhưng sự cố đối với nền móng có thể gây ra sụp đổ, hư hỏng cơng
trình mà việc xử lý nền móng là hết sức phức tạp về kỹ thuật và tốn kém về kinh phí.
1.2
Phân loại nền móng
1.2.1 Phân loại nền
Nền được chia thành hai loại:
- Nền tự nhiên: đất ở đáy móng có đủ khả năng chịu tải trọng của cơng trình.
Nền tự nhiên bao gồm các loại nền đất và nền đá.
- Nền nhân tạo: khi nền đất không đủ sức tiếp thu tải trọng của cơng trình do vậy
phải dung những biện pháp gia cường nhằm làm tăng sức chịu tải và làm giảm độ lún
của cơng trình.
1.2.2 Phân loại móng
Có thể phân loại móng theo nhiều cách khác nhau:
- Theo vật liệu làm móng: móng gạch đá, móng bê tơng, bê tơng cốt thép.
- Theo đặc điểm làm việc của móng: đối với móng nơng, có thể phân chia thành
móng cứng, móng mềm; đối với móng cọc, phân chia thành móng cọc đài cao, đài thấp.
- Theo cơng nghệ thi cơng móng: móng lắp ghép, móng đổ tại chỗ, móng bán
lắp ghép.
- Theo chiều sâu đặt móng: móng nơng, móng sâu.
1.3
Các tài liệu cần có để thiết kế nền móng
Để có thể thiết kế nền móng cho một cơng trình, người thiết kế phải có được
những tài liệu sau đây: Tài liệu về khu vực xây dựng; tài liệu về cơng trình được thiết kế
và khả năng về vật liệu xây dựng và thiết bị thi công.
1.3.1 Tài liệu về khu vực xây dựng
Người thiết kế cần phải biết được địa điểm, khu vực xây dựng để xác định ảnh
hưởng của thiên nhiên đối với cơng trình và nền móng của nó, cũng từ đó xác định được
16
thuộc khu vực nào của tải trọng gió, tải trọng động đất… Những tài liệu này thể hiện
qua các báo cáo, bản đồ khảo sát địa hình, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn, bao
gồm:
- Bản đồ đo đạc địa hình, bản đồ liên hệ vùng của khu vực xây dựng, bản vẽ
thiết kế san nền với các cao trình đào đắp và đường đồng mức.
- Tài liệu về địa chất cơng trình, địa chất thủy văn: cung cấp các số liệu về các
đặc trưng cơ lý của đất, cao trình mực nước ngầm cũng như tính chất của nước ngầm
(ăn mịn hay khơng) để có biện pháp nền móng hợp lý, địa tầng, các hiện tượng địa chất
của khu vực xây dựng (như các-xtơ ở vùng đá vôi, cát chảy,…).
- Bản đồ quy hoạch khu vực xây dựng, quy hoạch tổng mặt bằng cơng trình.
1.3.2 Tài liệu về cơng trình và tải trọng tác dụng xuống nền móng
- Bản vẽ kiến trúc của cơng trình: mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt, chi tiết…; các tài
liệu này sẽ biết được quy mơ, đặc điểm của cơng trình sẽ xây dựng như chiều cao tầng,
số tầng, loại nhà, loại tải trọng sử dụng.
- Hồ sơ thiết kế kết cấu (hoặc phác thảo, phương án) phần bên trên: đặc điểm kết
cấu khung hay tường chịu lực, lắp ghép hay đổ tại chỗ …
1.3.3 Khả năng cung ứng vật liệu xây dựng
- Tình hình cung ứng các vật liệu xây dựng của nơi xây dựng cơng trình để thiết
kế vật liệu làm móng cho phù hợp.
1.3.4 Năng lực về máy móc, thiết bị thi cơng
- Khả năng đáp ứng về máy móc, thiết bị thi công của các nhà thầu sẽ thi cơng
cơng trình; tay nghề, trình độ thi cơng để đề ra biện pháp thiết kế thi công, tổ chưc thi
công hợp lý nhằm đảm bảo kỹ thuật và hạ giá thành cơng trình.
1.4
Tải trọng tác dụng xuống móng
1.4.1 Tải trọng và tổ hợp tải trọng
Tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng và tác động (TCVN 2737-1995) phân loại tải
trọng thành 2 loại: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời (chia thành 3 loại: dài hạn,
ngắn hạn và đặc biệt) tùy theo thời gian tác dụng của chúng.
1.4.1.1 Tải trọng thường xun
Bao gồm tải trọng bản thân cơng trình (có được từ các kích thước hình học của
cơng trình, loại vật liệu sử dụng…); áp lực đất; áp lực nước… Tải trọng thường xuyên
tác dụng trong suốt quá trình thi cơng và sử dụng cơng trình.
1.4.1.2 Tải trọng tạm thời
Là tải trọng tác dụng khơng thường xun trong q trình thi cơng và sử dụng
cơng trình. Tùy theo thời gian tác dụng, tải trọng tạm thời được chia thành:
- Tải trọng tạm thời tác dụng dài hạn: chúng tồn tại lâu dài trong giai đoạn thi
công và sử dụng công trình;
17
- Tải trọng tạm thời tác dụng ngắn hạn hạn: chúng chỉ tồn tại trong một thời gian
nhất định khi thi cơng và sử dụng cơng trình;
- Tải trọng đặc biệt: là những tải trọng chỉ tồn tại trong những trường hợp đặc
biệt như do động đất; do cháy nổ; hoặc tải trọng do vi phạm nghiêm trọng trong quá
trình công nghệ, do thiết bị trục trặc, hư hỏng tạm thời; tác động của biến dạng nền gây
ra do thay đổi cấu trúc, tác động do biến dạng của mặt đất ở vùng có nứt đất, có ảnh
hưởng việc khai thác mỏ và hiện tượng các-xtơ.
1.4.1.3 Tổ hợp tải trọng
Đối với cơng trình xây dựng dân dụng và cơng nghiệp, tải trọng được tổ hợp
theo ba loại tổ hợp cơ bản I, tổ hợp cơ bản II và tổ hợp đặc biệt. Cụ thể như sau:
- Tổ hợp cơ bản I bao gồm:
+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên;
+ Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn;
+ Một trong những tải trọng tạm thời ngắn hạn có ảnh hưởng nhiều nhất đến
trạng thái ứng suất của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu.
- Tổ hợp cơ bản II bao gồm:
+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên;
+ Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn;
+ Toàn bộ tải trọng tạm thời ngắn hạn nhưng khơng ít hơn 2.
- Tổ hợp đặc biệt bao gồm:
+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên;
+ Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn;
+ Tải trọng tạm thời ngắn hạn có thể có hoặc khơng;
+ Một trong những tải trọng đặc biệt có ảnh hưởng nhiều nhất đến trạng thái ứng
suất của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu.
1.4.2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng
Xác định tải trọng tính tốn: thơng thường khi tính tốn kết cấu bên trên, ta sử
dụng các giá trị là tải trọng tính tốn, từ đó nội lực tại chân cột (hoặc tường, vách) là nội
lực tính tốn bao gồm: lực dọc N 0tt , mô men M tt0 và lực cắt Q 0tt và đây cũng là ngoại lực
để tính tốn móng.
Xác định tải trọng tiêu chuẩn: để đơn giản trong tính toán, giá trị tiêu chuẩn
được xác định bằng giá trị tính tốn chia cho hệ số vượt tải trung bình - lầy bằng 1,15:
18
tc N 0tt
N0 =
1,15
tc M 0tt
M 0 =
1,15
tc Q tt
Q 0 = 0
1,15
(1.1)
Tải trọng tính tốn và tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng trong tính tốn móng
cọc như sau:
- Khi tính tốn theo chỉ tiêu cường độ như kiểm tra sức chịu tải của cọc, kiểm tra
chọc thủng đài cọc, tính tốn cốt thép cho đài, cọc thì sử dụng tải trọng tính tốn;
- Khi tính toán theo điều kiện sử dụng như kiểm tra ổn định của nền dưới mũi
cọc, tính tốn độ lún thì sử dụng tải trọng tiêu chuẩn.
Lựa chọn tổ hợp tải trọng để tính tốn và thiết kế móng cọc: ngun tắc chung là
lựa chọn các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm, thông thường lựa chọn các trường hợp sau
đây:
- Cặp tổ hợp 1 - lực dọc lớn nhất:
- Cặp tổ hợp 2 - mô men lớn nhất:
- Cặp tổ hợp 3 - lực cắt lớn nhất:
tt
N 0max
tt
tt
(1) M 0x ;M 0y
tt tt
Q 0x ;Q 0y
tt
tt
M 0xmax
M 0ymax
tt
tt
M 0y
M
(2)
hoặc 0x
tt
tt
tt
tt
Q 0x ;Q0y
Q 0x ;Q0y
tt
tt
N0
N0
tt
tt
Q 0xmax
Q 0ymax
tt
tt
Q 0y
Q
(3)
hoặc 0x
tt
tt
tt
tt
M 0x ;M 0y
M 0x ;M 0y
tt
tt
N0
M 0
Thông thường sử dụng cặp tổ hợp 1 để tính tốn, dùng cặp tổ hợp 2 và 3 để kiểm
tra. Tuy nhiên, khi móng chịu tải trọng lệch tâm lớn hoặc có lực ngang lớn thì dùng cặp
tổ hợp 2 hoặc 3 để tính tốn, các cặp khác để kiểm tra.
1.5
Đề xuất và lựa chọn các giải pháp nền móng
1.5.1 Đề xuất giải pháp xử lý nền
Căn cứ vào tài liệu địa chất cơng trình có được và các số liệu về cơng trình, loại
cơng trình và quy mơ cơng trình người thiết kế cần xác định tải trọng tác dụng xuống
móng, áp lực nền, độ lún của cơng trình… từ đó quyết định sử dụng nền tự nhiên hay
phải dùng nền nhân tạo với các biện pháp gia cố nhằm tăng sức chịu tải và làm giảm độ
19
lún của cơng trình.
Việc lựa chọn giải pháp nào để xử lý nền phải căn cứ phải căn cứ vào tình hình
thực tế của đất nền và tải trọng tác dụng xuống và các yếu tố khác như quy mô cơng
trình, độ lún cho phép, đồng thời cần xem xét những dự kiến về quy hoạch, xây dựng
những cơng trình khác ở lân cận nhằm đánh giá tác động của chúng đến sự làm việc của
cơng trình sau này. Khả năng và điều kiện thi công cũng là một nhân tố cần xem xét
trong việc lựa chọn giải pháp xử lý nền. Các phương pháp cải tạo, xử lý nền được đề
cập trong chương III dưới đây.
1.5.2 Đề xuất và lựa chọn giải pháp móng
Cũng như đối với những bộ phận khác của cơng trình, khi thiết kế nền móng
nhiệm vụ của người kỹ sư là phải đề xuất được phương án móng tốt nhất cả về kỹ thuật
và kinh tế. Thông thường với nhiệm vụ thiết kế đã cho, người ta có thể đề xuất nhiều
phương án nền móng để so sánh và lựa chọn. Tùy theo tính tốn có thể đề xuất các
phương án móng nơng, móng sâu trên nền tự nhiên hay nền nhân tạo. Mỗi phương án đó
lại có thể bao gồm những phương án nhỏ như móng nơng có thể là móng đơn, móng
băng hoặc móng bè. Móng cọc cũng có thể là cọc tre, tràm; cọc bê tơng… từ đó lại đề
xuất những biện pháp chi tiết hơn cho phương án chọn.
Số lượng các phương án đề xuất phụ thuộc vào mức độ phức tạp của cơng trình.
Bằng kinh nghiệm của người kỹ sư kết hợp với cơng cụ máy tính, người ta có thể nhanh
chóng đề xuất ra những phương án hợp lý, khả thi để lựa chọn.
Khi tính tốn sơ bộ và lựa chọn phương án, sau khi đáp ứng được các yêu cầu kỹ
thuật như sức chịu tải, độ lún… thường dựa vào các chỉ tiêu về kinh tế để quyết định.
Tuy nhiên, khi quyết định chính thức phương án nền móng thì khơng thể chỉ dựa vào
các chỉ tiêu kinh tế mà còn phải dựa trên các yếu tố khác như điều kiện kỹ thuật, điều
kiện thi công và yêu cầu về thời gian thi công; khả năng cung ứng vật liệu…
1.6
Lựa chọn chiều sâu đặt móng
Chiều sâu đặt móng là khoảng cách kể từ mặt đất quy hoạch (có thể đắp thêm
hoặc san ủi đi) cho đến đáy móng (khơng kể lớp bê tơng lót móng) được lựa chọn căn
cứ vào (điểm 4.5.1 TCVN 9362:2012):
- Chức năng cũng như đặc điểm kết cấu của nhà và cơng trình (có hay khơng có
tầng hầm, đường ống ngầm, móng của thiết bị, …);
- Trị số, đặc điểm của tải trọng và các tác động lên nền;
- Chiều sâu đặt móng của nhà, cơng trình và thiết bị bên cạnh;
- Địa hình hiện tại và địa hình thiết kế của nơi xây dựng cơng trình;
- Điều kiện địa chất của nơi xây dựng (tính chất xây dựng của đất, đặc điểm hình
thành lớp của từng loại đất, có các lớp nằm nghiêng dễ trượt, các hang lỗ do phong hóa
hoặc do hịa tan muối,…);
- Điều kiện địa chất thủy văn (mực nước ngầm, tầng nước mặt và khả năng thay
đổi khi xây dựng và sử dụng nhà và cơng trình, tính ăn mòn của nước ngầm,…);
20
- Sự xói mịn đất ở chân các cơng trình xây dựng ở các lịng sơng (mố cầu, trụ
các đường ống,…).
Trong đó, xem xét chi tiết về một số căn cứ như sau:
1.6.1 Điều kiện về địa hình, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn khu vực xây
dựng
1.6.1.1 Điều kiện về địa hình
Nếu cơng trình xây dựng trên sườn dốc thì phải đảm bảo ngun tắc đáy móng
phải nằm ngang. Khi đó để khỏi chơn móng q sâu, đối với móng băng dưới tường nên
chia thành từng phần theo chiều dài tường, ở từng phần này đáy móng đặt ở cùng một
cao trình. Khi chuyển từ phần này sang phần khác thì có thể giật cấp móng để tiết kiệm
chi phí.
Hình 1.2 - Cấu tạo móng dật cấp theo địa hình
a) Móng đơn; b) Móng băng
1.6.1.2 Điều kiện về địa chất cơng trình, địa chất thủy văn
Điều kiện địa chất cơng trình và địa chất thủy văn khu vực xây dựng cơng trình
là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến việc lựa chọn chiều sâu đặt móng; trong đó vị trí
của lớp đất chịu lực là điều kiện quan trọng nhất. Xem xét 4 sơ đồ phân bố đất nền
thường gặp trong thực tế dưới đây (hình 1.3):
- Khi nền là đất tốt (sơ đồ 1), đồng nhất, chiều sâu đặt móng do tính tốn quyết
định. Móng được đặt dưới lớp đất trồng trọt và sâu ít nhất 40 ÷ 50 cm.
- Trường hợp ngược lại, khi nền là đất yếu dày (sơ đồ 2), lúc này tùy thuộc vào
tải trọng cơng trình; biện pháp sử lý nền mà lựa chọn độ sâu chơn móng.
- Trường hợp bên trên là đất yếu và bên dưới là lớp đất tốt (sơ đồ 3), có thể sảy
ra các trường hợp sau: khi lớp đất yếu khơng lớn lắm, có thể đưa đáy móng đặt xuống
21
lớp đất tốt và chôn sâu vào lớp đất tốt ít nhất 20 ÷ 25cm. Trường hợp lớp đất yếu dày thì
chiều sâu đặt móng phụ thuộc vào biện pháp xử lý nền.
- Sơ đồ 4, lớp đất yếu xen kẹp giữa các lớp đất tốt ở trên và dưới. Đây là trường
hợp phức tạp hơn cả. Việc lựa chọn phương án móng, chiều sâu đặt móng, biện pháp xử
lý nền phụ thuộc vào loại cơng trình; tải trọng tác dụng và chiều dày thực tế của mỗi lớp
đất mà quyết định.
Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng
về biên độ dao động của mực nước ngầm, dịng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát
chảy… đây là một trong những yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án móng,
chiều sâu đặt móng, biện pháp thi cơng móng… Khi mực nước ngầm nằm cao hơn đế
móng, do tác dụng đẩy nổi của nước, sẽ làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên nền và
hạn chế khả năng chống trượt khi chịu lực ngang. Vì vậy, cố gắng đặt móng ở bên trên
mực nước ngầm.
Hình 1.3 - Sơ đồ phân bố đất nền thường gặp trong thực tế
1.6.1.3 Trị số và tính chất của tải trọng
Đối với tải trọng, chiều sâu đặt móng lựa chọn theo nguyên tắc sau:
- Khi cơng trình chịu tải trọng lớn thì móng cần đặt sâu để giảm bớt diện tích đế
móng và hạn chế khả năng lún và biến dạng không đều của đất nền. Theo kinh nghiệm,
đối với cơng trình xây dựng dân dụng và công nghiệp sử dụng phương án móng nơng
trên nền tự nhiên, chiều sâu đặt móng nên chọn như sau:
1 1
h= ÷ H
12 15
(1.2)
Trong đó H là chiều cao cơng trình, (m).
- Khi cơng trình chịu tải trọng ngang và mơ men uốn lớn, móng cũng phải có
chiều sâu đủ lớn để đảm bảo ổn định về trượt và lật.
1.6.1.4 Đặc điểm và u cầu sử dụng cơng trình
Chiều sâu đặt móng cịn phụ thuộc vào sự có mặt của các cơng trình như tầng
hầm, đường giao thơng, đường ống dẫn nước… cũng như các cơng trình lân cận đã xây
dựng:
- Đáy móng phải được đặt sâu hơn tầng hầm ít nhất 40 cm và mặt trên của móng
phải nằm ở dưới sàn tầng hầm.
- Khi cơng trình tiếp cận với các đường giao thơng ngầm thì đế móng cần đặt
sâu hơn các vị trí trên tối thiểu 20 ÷ 40 cm.
22
Việc xem xét tình hình xây dựng và đặc điểm móng của các cơng trình lân cận là
hết sức quan trọng. Khi cao trình đáy móng mới và cũ khác nhau thì phải đảm bảo điều
kiện sau đây:
Δh
c
=tgα tgφ1+ 1
L
p1
(1.3)
trong đó:
1 - trị tính tốn góc ma sát trong của đất, (độ);
c1 - trị tính tốn lực dính của đất, (kPa);
h - độ chênh lệch giữa chiều sâu chôn móng của móng cũ và móng mới, (m);
L - khoảng cách từ mép móng cũ đến mép đối diện của móng mới, (m);
p1 - áp lực tại đáy móng nơng hơn, (kPa).
Hình 1.4 - Bố trí móng mới bên cạnh móng cũ đã có
1.6.1.5 Điều kiện thi cơng
Chiều sâu đặt móng có liên quan đến phương pháp thi cơng móng. Nếu lựa chọn
chiều sâu đặt móng một cách hợp lý thì có thể rút ngắn thời gian xây dựng móng và
biện pháp thi cơng khơng địi hỏi phức tạp. Có thể đề xuất ra nhiều phương án móng,
chiều sâu đặt móng để lựa chọn phương án cho phù hợp.
1.7
Tính tốn nền móng theo trạng thái giới hạn
Trạng thái giới hạn của nền và cơng trình là trạng thái mà chỉ cần vượt q giới
hạn này là cơng trình bị hư hỏng hoặc khơng sử dụng một cách bình thường được nữa.
Việc tính tốn nền móng phải được tiến hành theo 2 nhóm trạng thái giới hạn:
nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất tính tốn về cường độ và ổn định; nhóm trạng thái
giới hạn thứ hai tính tốn về điều kiện sử dụng.
1.7.1 Tính tốn nền móng theo theo sức chịu tải
Mục đích tính tốn là đảm bảo độ bền của nền và tính ổn định của nền đất
(khơng phải là đá), cũng như khơng cho phép móng trượt theo đáy và không cho phép
lật dẫn đến sự chuyển vị đáng kể của từng móng hoặc của tồn bộ cơng trình và do đó
cơng trình khơng thể sử dụng được.
Tính nền theo sức chịu tải xuất phát từ điều kiện:
23
N
k tc
(1.4)
trong đó:
N - tải trọng tính tốn trên nền, (kN);
- sức chịu tải của nền;
ktc - hệ số tin cậy, do cơ quan thiết kế quy định tùy theo tính chất quan trọng của
nhà hoặc cơng trình; lấy ktc khơng nhỏ hơn 1,2.
Cụ thể hố cơng thức 1.4 như sau:
- Về cường độ:
σ đtb
R
(1.5)
σ đmax
1,2R
(1.6)
σ ng
max
Rng
(1.7)
trong đó:
σ đtb và σ đmax - ứng suất trung bình và ứng suất lớn nhất tại đáy móng, (kPa);
σ ng
max - ứng suất lớn nhất tác dụng theo phương ngang tại mặt bên của móng,
(kPa);
R - cường độ tính tốn của đất nền, (kPa).
- Về ổn định trượt:
T
kt = gi [kt]
Tt
(1.8)
trong đó:
kt - hệ số ổn định về trượt;
Tt - tổng lực gây trượt, (kN);
Tgi - tổng lực giữ, (kN);
[kt] - hệ số ổn định về trượt cho phép, lấy không nhỏ hơn 1,2.
- Về ổn định lật:
M
kl = gi [kl]
Ml
trong đó:
kl - hệ số ổn định lật;
Ml - tổng mô men gây lật, (kNm);
Mgi - tổng mô men giữ, (kNm);
[kl] - hệ số ổn định về lật cho phép, lấy không nhỏ hơn 1,2.
24
(1.9)
1.7.2 Tính tốn nền móng theo biến dạng
Mục đích tính tốn nền móng theo biến dạng là hạn chế biến dạng của nền,
móng và kết cấu trên móng trong phạm vi đảm bảo khơng sảy ra tình hình cản trở việc
sử dụng bình thường của nhà và cơng trình nói chung, hay của từng kết cấu hoặc giảm
tính bền vững lâu dài của chúng do xuất hiện các chuyển vị không cho phép (độ lún,
nghiêng, thay đổi độ cao thiết kế và vị trí kết cấu, phá hoại các liên kết của chúng,…).
Cần chú ý tính tốn độ bền và tính chống nứt của móng và kết cấu trên móng với
nội lực xuất hiện khi có tác dụng qua lại giữa nhà và cơng trình với nền nén lún.
Tính tốn nền móng theo trạng thái giới hạn 2 bao gồm một số hoặc toàn bộ các
điều kiện sau:
Các điều kiện theo trạng thái giới hạn thứ hai:
S
Sgh
S/L
Sgh/L
i
igh
(1.10)
(1.11)
(1.12)
trong đó:
S - độ lún tuyệt đối của nền thuộc các móng riêng rẽ, (cm);
Sgh - độ lún tuyệt đối của nền giới hạn, (cm);
S/L - độ lún lệch tương đối tính tốn;
Sgh/L - độ lún lệch tương đối giới hạn;
i - độ nghiêng của móng tính tốn;
igh - độ nghiêng của móng giới hạn.
Độ lún tương đối và không đều của hai móng xác định như sau:
Sij
Si S j
Lij
(1.13)
trong đó:
Si, Sj - độ lún tuyệt đối của các móng i,j, (cm);
Lij - khoảng cách giữa trọng tâm hai móng i và j, (cm).
Độ nghiêng của móng xác định như sau:
il
S1 S2 và S3 S4
ib
l
b
(1.14)
trong đó:
S1, S2 - độ lún tại điểm giữa hai cạnh ngắn của đáy móng, (cm);
S3, S4 - độ lún tại điểm giữa hai cạnh dài của đáy móng, (cm);
l, b - cạnh dài và cạnh ngắn của đáy móng, (cm).
25