ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG DAI HOC BACH KHOA
_Trần Quang Hộ < TỦ Shon iF KHONG Tp ¬ TỒN
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC quốc GIA
Trang 3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1 GIỚI THIỆU
1.1 Mục đích và ý nghĩa 1.2 Kỹ thuật nền móng 1.3 Phân loại móng
1.4 Những yêu cầu chung
1.5 Những điều cân quan tâm khác
1.6 Chọn lựa loại móng
1⁄7 Móng cho cơng trình cao tầng
Chương 2 NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
2.1 Khái niệm tính tốn nền móng theo trạng thái giới hạn
_9.2 Tải trọng và tổ hợp tải trọng
2.3 Trị tiêu chuẩn và trị tính tốn các đặc trưng của đất
2.4 Chiều sâu và khoảng cách giữa các móng 2.5 Anh hưởng của phân đất do móng choán chỗ _9.6 Các loại áp lực dưới đáy móng và trong nên
2.7 Kha năng chịu tải của móng
2.8 Ảnh hưởng của xói mịn
2.9 Chống ăn mòn
2.10 Dao động của mực nước ngầm 2.11 Móng trên nền cát
2.12 'Móng trên nền đất lớt và đất lún sập 2.13 Móng trên nên đất trương nở
2.14 Móng trên nên sét và silt 2.15 Bảo vệ môi trường ˆ
Chương 3 KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA MĨNG NƠNG
3.1 Khái niệm về các dạng nên bị phá hoại bên dưới móng nơng
3.2 Những biểu thức xác định khả năng chịu tải trọng tới hạn
%% WHS ning nhị‡uaa aia +23 tm han aha nina
Trang 4-3.4 Những điều cần lưu ý khi sử dụng các biểu thức tính khả năng chịu tải cực hạn
8:6 Ảnh hưởngg,côa Trực nước ngẫm đến biểu thức tính
._ 3.6 sO an toan ve’ 4 3.7 Ap luc tinh toán cho phép! 3.8 Mong chiu tai trọng lệch tâm
3.9 Khả năng chịu tải tới hạn theo két qua SPT va CPT
56 58 59 61 62 68 3.10 Khả năng chịu tải tới hạn trong một số trường hợp đặc biệt 69
Chương 4 ĐỘ LÚN CỦA CÔNG TRÌNH TRÊN NÊN SÉT
_ 4.1 Các loại độ lún
4.2 Độ lún tức thời
4.3 Độ lún tức thời của nền sét bão hòa
4.4 Độ lún tức thời của nên cát
4.5 Các thông số của nên dùng để tính độ lún tức thời
4.6 Trường hợp thực tế của độ lún tức thời
4.7 Độ lún cố kết sơ cấp
4.8 Chỉ số nén Co, Cr vic,
4.9 Hiéu chinh độ lún cố kết sơ cấp theo Skempton-Bjerrum 4.10 Độ lún cố kết thứ cấp
4.11 Tính độ lún theo phương pháp lộ trình ứng suất 4.12 Sự phân bố ứng suất trong đất
4.18 Tính lún bằng Excel
Chương õ MÓNG ĐƠN
5.1 Cơng dụng của móng đơn
5.2 Kha năng chịu tải cho phép s
5.3 Giả thiết dùng trong việc thiết kế
ð.4 Các dạng phá hoại của móng
5.5 Tính tốn kết cấu móng dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam 5.6 Tính tốn kết cấu móng dựa trên tiêu chuẩn Ai -
Trang 5
Chuong 6 MONG KEP, MONG BANG VA DAM TREN NEN DAN HOI 128
6.1 6.2 6.3 6.4
Giới thiệu
Phương pháp móng tuyệt đối cứng
Hệ số nền k
Dâm trên nên đàn hồi Chương 7 MÓNG BÈ 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Giới thiệu Các loại móng bè
Khả năng chịu tải của móng bè Độ lún của móng bè Tính tốn kết cấu móng bè Chương 8 MÓNG BÈ NỔI 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 Khái niệm
Ảnh hưởng của quá trình thi công
Các biện pháp thi công để giảm sự phình trơi Kết cấu móng bè nổi
Su phan bé tai trọng gió lên nền
Khả năng chống trượt bên đưới đáy móng bè
Vấn đề ổn định của nhà cao tầng
Chương 9 ẢNH HƯỞNG CUA VIEC DAO HO MONG
‘9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 VÀ HẠ MỰC NƯỚC NGÂẦM
Các công trình hiện hữu
Chuyển vị do đào hố móng Chuyển vị do hạ mực nước ngầm Chuyển vị do việc thi công móng Bảo dưỡng hố đào có bơm nước Kiểm sốt nước mặt
Kiểm soát mực nước ngầm
Trang 6_ Chương 10 TƯỜNG CỪ BẢN 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 Giới thiệu
Phương pháp thi công tường cừ bản
Việc chọn các chỉ tiêu của đất
Tường cừ bản không neo, phương pháp cổ điển Tường cừ bản có neo, phương pháp cổ điển
Giảm moment đối với phương pháp chân tường tự do
Phương pháp phần tử hữu hạn
Tính toán các loại neo
Chương 11 TƯỜNG CHỐNG VÁCH HO DAO
11.1 11.2 11.8 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 Giới thiệu Tường cừ bản mỏng Tường cừ đỡ ván Tường cừ dạng cọc nhéi
Tường vây bằng bê tông
Áp lực ngang của đất lên tường vây Biểu đồ áp lực theo Tschebotarioff
Tính tốn các loại tường vây
Sự phình trồi của đáy hố móng trong nền sét 11.10 Ổn định đáy hố móng trong đất cát
11.11 Chuyển vị ngang của tường vây và à độ lún của nên đất
xung quanh
- 11.12 Áp lực dư lỗ rỗng xung quanh hố đào
11:13 Phân tích tường vây bằng phần tử hữu hạn
11.14 Nhận xét
Chương 12 MONG COC
Trang 712.6 Cọc hỗn hợp , 340
12.7 Trình tự thiết kế móng cọc 340
12.8 Xác định tải trọng | (841
12.9 Xác định loại cọc và chiều đài cọc 342 12.10 Xác định số lượng cọc, khoảng cách giữa các cọc 342 12.11 Lực kéo và nén tác dụng lên cọc _ 345
12.12 Độ lún của móng cọc 353
12.13 Tính tốn độ lún của nhóm cọc theo bài toán Mindln 360
12.14 Đài cọc ` 368
Chương 13 SỨC CHỊU TẢI CỦA MĨNG CỌC ¬ 369
13.1 Sức chịu tải của cọc | : 369
13.2 Khả năng chịu tải của nhóm cọc 402
18.3 Ma sát âm _ 406
Chuong 14 COC CHIU TAI TRONG NGANG VÀ CỌC CHỊU 409:
_ UỐN DỌC
14.1 Các phương pháp tính tốn 409
14.2 Coc chịu tải trọng ngang trong đất rời 418 14.3 Coc chịu tải trọng ngang trong đất dính | 430
14.4 Khả năng chịu tải trọng ngang cực hạn của nhóm coc
trong đất dính 433
14.5 Chuyển vị ngang của một cọc trong đất đính 433
14.6 Gidi thiéu , 442
14.7 Trường hợp cọc nằm hoàn toàn trong đất 442 14.8 Trường hợp cọc nằm một phần trong đất — 448 14.9 Trường hợp lực đọc truyền sang đất nền ở xung quanh cọc 451
14.10 Ảnh hưởng nhóm | 454
Chuong 15 MONG BE TRENCOC ` 455
15.1 Giới thiệu 455
15.2 Định nghĩa và những khái niệm của móng bè trên cọc 455
Trang 815.4 Phuong pháp giải tích kết hợp phần tử biên - 457
15.5 Phương pháp phần tử hữu hạn 469
7 15.6 Sức chịu tải của móng bè cọc _ : 478
„18.7 Độ lún của mồng bè trên cọc 474
15.8 Xác định các thông số của đất nền 481 | 15.9 Hiệu quả kinh tế của móng bè cọc (phương pháp giải tích
s : _két hop phần tử biên) 483
củ 15.10 Kết luận | 487
Chuong 16 COC KHOAN NHOI VA GIENG CHIM , 488
16.1 Giới thiệu 488
16.2 Các loại cọc khoan nhổi 488
- 16.8 Những phương pháp thi công hiện nay ` 489
16.8 Công nghệ thi công 494
16.4 Ưu điểm, khuyết điểm của cọc khoan nhéi _495 16.6 Những yếu tố khác cần quan tâm đối với cọc khoan nhôi 496 - 16.6 Kiểm tra chất lượng bê tông bằng sóng âm 499 16.7 Khả năng chịu tải của cọc khoan nhội | 502 16.8 Phương pháp tính kha năng chịu tải của cọc ` ¬
4 theo Reese và Oneil : 509
16.9 Khả năng chịu tải của cọc trong đá 519 16.10 Kha nang chiu nhé eda coc khoan nhéi B20
16.11 Khả năng chịu tải trọng ngang của cọc khoan nhỏi 522
16.12 Giới thiệu cọc vít _ B99
_16.18 Các đặc trưng cơ bản của cọc vít _522 16.14 Tính tốn khả năng chịu tải và độ lún của một cọc vít 526
16.15 Độ lún của cọc khoan nhỏi B29
16.16 Tính tốn khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu | 529:
Trang 9
LOI NOI DAU
Thế nào là nhà cao tầng? Nhà cao tâng không được định nghĩa
dựa trên cơ sở chiều cao hoặc số tầng của nó Tiêu chuẩn quan trọng để đánh gid cao tầng hay không là chiều cao của cơng trình có ảnh hưởng đến uiệc thiết kế hay không Theo định nghĩa của Hội kỹ sư công chánh Hoa Kỳ thì nhà cao tầng là loại nhà mà chiều cœo của
chúng ảnh hưởng đúng bể đến uiệc quy hoạch mặt bằng, uiệc thiết kế kết cấu, uiệc thi cơng uiệc sử dụng chúng; hoặc nhà cao tầng là
loại nhà mà chiều cao của chúng đã tạo nên những điều biện khác
biệt trong uiệc thiết kế, thi cơng sử dụng so uới cơng trình nhà thơng thường Dựa trên định nghĩa đó dựa o tịi liệu thống kê
các loại móng của các nhà cao tẳng trên toàn thế giới do Hội kỹ sư công chánh Hoa Kỳ thực hiện, chúng tôi đã chọn lựa những loại móng thường gặp trong các 'cơng trình cao tâng để giới thiệu uới các bạn đọc Nhìn chung các loại móng thường gặp trong các nha cao
tổng là móng bè (chương 7), móng bè nổi (chương 8), móng bè trên
nền cọc hoặc cọc khoan nhơi (chương 1ð), móng bè trên giếng chìm,
móng cọc khoan nhơi có mở rộng chân (chương 16) Trong trường hợp
nền đá loại móng được sử dụng khá phổ biến là các móng đơn cho
các cột uờ móng bè cho phân lõi của cơng trình (chương ð) hoặc móng cọc nhôi được khoan uào đá (chương 16) Móng cọc bê tơng đúc sẵn cũng có khi được sử dụng cho một số cơng trình nhà cao tầng nhưng
rất ít (chương 12, 13, 14) Đối uới cúc nhà cao tơng có nhiều tổng,
hâm, uiệc thi công các tầng hâm có hoặc khơng có hỳ mực nước ngâm
_gây anh hưởng đến các cơng trình lân cận rốt nhiều (chương 9)
Ngoài ra, uiệc chống đỡ các uách tầng hâm, biểm tra phình trôi ở đáy hố đào, kiểm tra cát chảy cũng như uiệc dự đoán chuyển: 0} ngang của tường uò độ lún của đết xung quanh cũng được đề cập đến (chương
10, 11) Trong khi biên soạn tài liệu này chúng tôi tham khảo nhiêu
tài liệu gồm sách, tạp chí, tiêu chuẩn cũng như sổ tay thiết bế của
Trang 10CHUONG 1
Mọi thắc mắc xin gửi vé địa chỉ: Bộ môn Địa cơ nền móng, Khoa Kỹ thuật xây dựng, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP
Hồ Chí Minh, số 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 08 8686622
Trang 11
Chuong 1
GIGI THIEU
1.1 MUC DICH VA Ý NGHĨA
Mọi cơng trình đều tựa lên trên nền đất hoặc nên đá bên dưới Móng là kết cấu trung gian truyền tải trọng công trình và trọng lượng bản thân của nó xuống nên đất hoặc nên đá bên dưới và gây thêm ứng suất trong nền ngoài ứng suất do trọng lượng của đất hoặc do lịch sử thành tạo địa chất
Phần cơng trình nằm bên trên mặt đất được gọi là kết cấu bên trên Phần móng nằm bên dưới được gọi là kết cấu bên dưới Đối với một số cơng trình như nhà cửa, cầu cống chúng ta dễ hình dung sự khác biệt giữa phần kết cấu bên trên và phần kết cấu bên dưới Tuy nhiên móng cịn có thể đỡ máy móc, các thiết bị kỹ thuật như đường ống, bồn chứa Như vậy móng có thể xem là phần giao tiếp giữa các bộ phận mang tải với nên ở bên dưới Rõ ràng móng là bộ phận giữ _ vai trò rất quan trong trong toàn bộ hệ thống của cơng trình
1.2 KỸ THUẬT NỀN MÓNG `
Phần kết cấu bên trên có thể giếng nhau, tuy nhiên phần nên
móng bên dưới thật đa dạng, nó phụ thuộc vào mặt cắt địa chất bên dưới Cho nên chọn phương án nền móng là q trình sáng tạo trong
việc thiết kế nên móng Để có thể thiết kế nên móng, người thiết kế phải trải qua những khóa học chính quy về địa kỹ thuật (cơ học đất,
địa chất, nền móng) và kết cấu cơng trình (kết cấu bê tông, kết cấu
thép) Ngoài ra người thiết kế phải tự nâng cao về chuyên môn bằng
Trang 1212 _ CHUONG 1
Vì tính chất khơng đồng nhất của đất nền cho nên ít khi nào
hai cơng trình khác nhau nằm gần nhau lại có kết cấu móng hoàn toàn giống nhau trừ khi phần kết cấu bên trên cũng hoàn toàn giống
nhau Kinh nghiệm của chính bản thân cũng như nghiên cứu những
cơng trình đã xây cất trong điều kiện tương tự và thu thập đây đủ các thông tin về địa kỹ thuật của nơi xây dựng sẽ giúp cho người kỹ sư chọn được phương án móng kinh tế an toàn và khả thi
Sau đây là những bước tối thiểu cần thiết trong quá trình thiết
kế nền móng
1- Xác định vị trí cơng trình được xây dựng, vị trí và điểm đặt của
tải trọng Tùy vào tính chất phức tạp của hệ thống tải trọng mà ˆ
người thiết kế cần phải tham khảo tài liệu để nghiên: cứu những
biện pháp đã được xử lý cho những trường hợp tương tự -
2- Khảo sát cơng trường, tìm những chứng cứ địa chất có thể được để bổ sung và số liệu địa chất đã có trong khu vực 3- Lên kế hoạch khảo sát địa chất bằng những thí nghiệm ở
hiện trường và những thí nghiệm trong phịng
4- Trên cơ sở phân tích các số liệu thí nghiệm và dựa vào những _ nguyên tắc khoa học cũng như những phán đoán kỹ thuật rút ra -
những số liệu địa chất cân thiết cho việc thiết kế Ở giai đoạn có thể nhờ đến sự trợ giúp của máy tínhH Đối với những cơng trình quan trong và phức tạp cần phải so sánh các số liệu này với các số liệu đã có từ sách vở hoặc có thể nhở sự hỗ trợ của một tư vấn địa kỹ thuật khác cho ý kiến về các số liệu này
5- Trên cơ sở số liệu ở bước 4, tiến hành thiết kế móng sao cho
_ phương án thiết kế kinh tế và khả thi Ở giai đoạn này cần
phải xét đến sai số trong q trình thi cơng và khả năng thi
_ công trong thực tế Cần phải kết hợp chặt chẽ với chủ đầu tư, kiến trúc sư, kỹ sư và nhà thầu để phần nền móng bên dưới không phải thiết kế quá lãng phí và chấp nhận một mức độ
rủi ro hợp lý
Dĩ nhiên là quá trình thiết kế hải trải qua năm giai đoạn ở_
trên Tuy nhiên ở Việt Nam cũng như phần lớn các nước, các cơ quan _
hoặc bộ phận khảo sát tiến hành các bước 1 đến 4 một cách độc lập,
sau đó cơ quan hoặc bộ phận thiết kế mới tiến hành thiết kế Quá |
Trang 13
GIỚI THIỆU 13
®
móc xem các số liệu địa chất được cung cấp là hồn tồn chính xác và sử dụng để tính tốn thiết kế, trong khi đó các số liệu này có thể không phù hợp với điểu kiện làm việc của công trình Vì vậy người thiết kế cần phải có kiến thức chuyên môn sâu để hiểu rõ điều kiện
làm việc của cơng trình và u cầu bộ phận khảo sát và thí nghiệm
tiến hành cơng việc theo yêu cầu của mình,
1.3 PHAN LOAI MONG
Nền móng có thể được phân loại đựa theo độ sâu mà tải trọng
cơng trình truyền qua đất nền SỐ
Móng nơng là loại móng có tỉ số giữa độ sâu chôn móng D và bề ˆ - rộng của móng B nhỏ hơn hoặc bằng 1, D/B < 1 nhưng đôi khi có thể
lớn hơn một ít ot
Móng sâu là loại móng có tỉ số giữa độ sâu chơn móng D và bể rộng của móng B lớn hơn hoặc bằng 4, D/B > 4
Cơng trình bên trên truyền tải trọng xuống móng thơng qua cột Cột có thể là vật liệu thép hoặc bê tơng có cường đệ chịu nén cao Trong khi đó khả năng chịu tải của đất nền thường nhỏ hơn vài trăm
lần Như vậy móng là vật liệu giao tiếp giữa hai loại vật liệu có sự chênh lệch về cường độ vài trăm lân Kết quả là móng phải truyén tải trọng xuống nên một cách sao cho ứng suất chúng gây ra không
được vượt qua khả năng chịu tải của đất nên và độ lún chúng gây ra phải nằm trong giới hạn cho phép Móng nơng có khuynh hướng truyền tải trọng theo phương ngang ở chu vi móng trong khi đó móng
sâu có khuynh hướng truyền tải trọng theo phương đứng doc theo
diện tích xung quanh móng
Điều cần quan tâm đối với móng nơng cũng như móng cọc là _
vùng ứng suất phân bố bên dưới đáy móng nơng cũng như bên dưới
mũi cọc Từ bài toán phân bố ứng suất trong đất chúng ta có thể nhận thấy ở độ sâu 5B với B là bể rộng của móng thì ứng suất phân bố trong đất 'do tải trọng từ móng gây ra có thể bỏ qua
Trong những năm gần đây, nhiều nhà cao tầng đã được xây dựng tại Thành phố Hồ Chí Minh Phần lớn các cơng trình này đều sử dụng cọc hoặc cọc khoan nhỏi nhằm khống chế độ lún, một số ít
Trang 1414 CHUONG 1
1.4 NHONG YEU CAU CHUNG
Trong vòng 30 năm gần đây, ở khu vực phía nam ít có cơng
trình nào bị sụp đổ do đất nên mất khả năng chịu tải, trĩ một cơng trình chung cư ở Cao Lãnh và một số bờ kè nên đường ở khu vực Thành phố Hỗ Chí Minh Cũng có rất ít cơng trình sụp đổ hoàn toàn do lún quá nhiều Tuy nhiên phần lớn sự cố cơng trình là do lún, lún lệch gây ra nghiêng, nứt tường, cột, dâm, sàn Trong những năm gần
_ đây xu thế nhà cao tầng càng phát triển, đặc biệt có nhiều cơng trình
có số tầng hầm khá sâu và đã xảy ra những sự cố lún sập nghiêm
trọng do hiện tượng phình nở hoặc cát sơi Tính chất phức tạp và hay
thay đổi của đất nền cùng với sự thay đổi tải trọng sử dụng gây cho cơng trình lún mà người thiết kế không lường trước được Một yếu tố khác cũng gây phức tạp cho việc thiết kế là công tác khảo sát địa chất thường được chủ đầu tư tiến hành trong quá trình xin giấy phép xây dựng hoặc lập dự án và khi móng được thi cơng nó có thể đặt
trên lớp địa chất có các chỉ tiêu cơ lý cũng như chỉ tiêu cường độ khác
với khảo sát ban đâu Chính vì lẽ đó mà việc thiết kế nền móng | thường thiên về an tồn Tuy nhiên hai cơng ty cùng thiết kế một công trình với các điều kiện tương tự và thiên về an tồn vẫn có thể
cho kết quả thiết kế rất khác nhau Có thể công ty thiết kế này cho
khả năng chịu tải của đất nên là 200kPa, công ty khác cho khả năng
chịu tải của đất nền là 225kPa hoặc 250kPa và cả hai công ty đều sử
dụng móng đơn thì vẫn có thể chấp nhận được Tuy nhiên vấn để lương tri của người thiết kế được đặt ra nếu như cùng một cơng trình
mà cơng ty này cho khả năng chịu tải của đất nền là 200k?a và chọn phương án móng đơn, cịn cơng ty kia lại cho khả năng chịu tải của
đất nền là 90kPa và sử dụng móng bè hoặc đề nghị móng cọc
Tóm lại để thiết kế móng một cách hợp lý, người thiết kế cần phải thực hiện ba điều sau đây:
1- Xác định mục đích của cơng trình, tải trọng sử dụng, loại kết
cấu khung, mặt cắt địa chất, phương pháp thi công và chỉ phí
thi cơng
9- Xác định nhu câu của chủ đầu tư `
Trang 15
GIỚI THIỆU 15
1.5 NHUNG DIEU CAN QUAN TAM KHAC
Trong phần trước đã để cập đến những yêu cầu chung liên quan
đến vấn để lún và khả năng chịu tải Trong phần này xét đến một số
vấn để cần quan tâm khác
" Độ sâu chơn móng cần phải thích hợp sao cho đất nền bên
dưới chu vi của móng đơn cũng như móng bè không bị ép ngang ra xung quanh Việc đào hố móng có thể gây ảnh hưởng đến nền móng của các cơng trình lân cận hiện hữu ở xung quanh và phải có biện pháp bảo vệ cho các cơng trình đó
Độ sâu chơn móng cần phải đặt sâu hơn vùng đất có khả năng thay đổi thể tích do sự phát triển của thực vạt
Can lưu ý đến điều kiện trương nở của nền đất bên đưới móng Phần nền ở giữa cơng trình thường có độ ẩm cao hơn ở xung quanh do độ ẩm dễ bị bốc hơi hơn Có nhiều khu vực trên thế giới đất nên có khuynh hướng trương nở khi đất
nên có độ ẩm cao dẫn đến hậu quả là móng cũng bị đẩy ngược lên trên Tuy nhiên chưa có những ghi nhận đáng kể ở
khu vực Thành phố Hỗ Chí Minh, trừ một trường hợp sàn dầm bê tông của nhà thi đấu bowling được liên kết với các cọc đã bị vồng lên và các liên kết ở đầu cọc bị phá hoại Đáng tiếc là không tiến hành nghiên cứu để xác định chính
xác nguyên nhân gây ra sự cố
4- Móng phải bảo đảm điều kiện ổ ổn định về trượt, lật và đẩy nổi 5- Hệ thống nền móng tránh được sự ăn mòn cũng như sự phân
hủy do những chất có hại, chẳng hạn ở khu vực có nước thải từ hố tiểu hầm phân Đối với cơng trình ven biển hoặc ở những chỗ có hóa chất có khả năng ăn mòn cọc thép hoặc
phá hỏng cừ gỗ cũng như cừ thép hoặc gây những tác động xấu cho thành phần xi măng porland trong móng thì phải có
những biện pháp | xử lý thích đáng '
6- Hệ thống móng nên được thiết kế thích hợp sao cho có thể
Trang 1616 - co | oe CHUONG 1
-có thể hiệu chỉnh dé dang do qua trình phải thay đối kết cấu bên trên hoặc thay đổi tải trọng sử dụng
7- Phuong án thiết kế sao cho khả thi trong điều kiện của = mot số nhà thâu nhất định
- 8- Móng và cơng trường thi cơng: móng phải bảo dam điều kiện
môi sinh, môi trường a
1.6 CHON LỰA LOẠI MONG
Trong các chương sau sẽ đề cập chỉ tiết từng loại móng một 6 ies đây chỉ đưa tổng quan về việc chon “lựa các loại móng Trong trường
hợp có sự hiện điện của mực nước ngầm thường thì mực nước ngầm cọ được hạ thấp hơn cao trình cần phải thi cơng móng suốt trong thời gian thi công hoặc lâu dài Trong trường hợp mực nước ngầm cao hơn đáy móng cần phải xét đến yếu tố đẩy nổi trong quá trình tính tốn
móng Trong trường hợp mực nước ngắm được hạ lâu dài cần phải có "¬
sự chấp thuận của cơ quan môi trường Cũng cân lưu ý quá trình hạ mực nước ngắm rất có thể gây ra sự lún cho đất nền ở xung quanh cơng trường Vì lý do này ở những công trường cần phải hạ mực nước
ngắm, các hố móng thường được vây xung quanh bằng tường cừ thép -
hoặc bê tông và chỉ bơm nước ở bên trong hố móng
Loại móng 'Cơng dụng " Điều kiện sử dụng (1) (2) (3)
Méng néng, D/B < 1
Móng đơn, móng | Đỡ cột , đỡ tường Trong mọi điều kiện, miễn là khả năng
tường _ chịu tải của đất nền phù hợi, với tải trọng tác dụng Có thể đặt trên lớp đất cứng, hoặc trên lớp đất cứng còn bên dưới là
lớp đất sét yếu, hoặc trên lớp sét yếu
còn bên dưới là lớp sét cứng Phải kiểm |:
tra lún trong mọi trường hợp — ‹
Móng kép Đỡ từ hai đến bốn cột, khống | Tương tự như móng đơn ở trên chế lún lệch, lệch tàm -
Móng có sườn Đỡ hai cột nhằm khống | Tương tự như móng đơn ở trên
` chế độ lệch tâm
Móng băng “ˆ ĐỠ nhiều cột cùng một hàng | Tương tự như móng đơn ở trên
Trang 17
GIỚI THỆU — ` " | 17
(1) (2) (3)
Móng bè Đỡ nhiều cột theo hai |Khả năng chịu tải của đất nền thường phương có tải trọng lớn |nhỏ hơn so với móng đơn Nếu dùng
nhằm giấm độ lún lệch móng đơn thì diện tích tồn bộ.móng đơn
, |chiếm trên một nửa diện tích mặt bằng
Đö nhiều cột theo hai |Cơng trình có nhiều tầng hầm và có tải phương Trọng lượng đất | trong lớn có
đào hố móng gần bằng với ~ tổng tải trọng của cơng trình
{D8 nhiều cột theo hai | Cơng trình có nhiều tầng hầm và có tải
phương Giảm được số |tf9ng lớn
lượng cọc và giảm được độ lún của móng bè |Móng bè nổi Móng bẻ trên cọc Móng sâu, D/B >4
Móng cọc ma sát |Thiết kế theo nhóm có số | Đất ở gần bể mặt có khả năng chịu tải: - cọc lớn hơn hai để đỡ đài |thấp, đất có khả năng chịu tải tốt nằm ở
Cọc và cột sâu bên dưới Khả năng ma sát hông _ |chiu được tải trọng truyền qua cọc
Móng cọc chống _| Tưởng tự như cọc ma sát Khả năng mạ sát hông của lớp đất bên
|trên nhỏ Lớp đất tốt để mũi cọc nằm
sâu bên dưới
Móng cọc khoan [Tương tự như móng cọc |Tương tự như móng cọc Có thể cọc ma
nhồi hoặc giếng |nhưng số lượng cọc dùng | sát, cọc chống hoặc kết hợp cả hai Phụ |chìm | ft hơn Tải trọng cột lớn thuộc vào độ sâu của lớp đất chịu tai,
1.7 MONG CHO CONG TRINH CAO TANG
Việc chọn lựa móng cho nhà cao tầng cần phải linh hoạt và uyển chuyển theo mặt bằng kiến trúc của cơng trình vì phải xét đến sự không đều về tải trọng cũng như sự khác nhau về khoảng cách -
giữa các cột sao cho không để xảy ra lún lệch gây những ảnh hưởng
nguy hiểm đến kết cấu Trên thế giới có nhiều đô thị nằm trên lớp đá
- không chịu nén ở độ sâu cạn nhưng cũng có nhiều đơ thị trong đó có
Thành phố Hồ Chí Minh cũng như Cần Thơ nềm trên lớp địa chất có tính nén lún lớn Tải trọng cơng trình cần phải khống chế để độ lún
cũng như độ lún lệch nằm trong giới hạn cho phép Tl.âng thường để
giảm độ lún này, người ta sử dụng loại móng bè nổi để đào bỏ đi một
Trang 1818 CHUONG 1
trường hợp đất yếu, người ta đào bỏ đi một thể tích đất có trọng
lượng bằng với trọng lượng cơng trình bên trên; loại móng này cịn được gọi là móng bù tồn trọng lượng (chương 8) Việc thi cơng móng các tầng hầm có thể gây nguy hiểm cho các cơng trình lân cận theo nhiều cách Khi hạ mực nước ngầm có thể gây lún cho các công trình lân cận Sự phình trồi đáy hố móng khơng những khơng thi cơng được móng mà còn gây lún cho các cơng trình lân cận Đặc biệt trong quá trình hạ mực nước ngâm mà có hiện tượng các chav thi đất ở xung quanh tầng hầm sẽ tạo những hàm ếch và lún sập bất cứ khi nào, cực kỳ nguy hiểm
Đối với những vùng động đất thì độ cứng của móng phải được xét đến vì trong lúc động đất xảy ra thì chuyển vị ngang của cơng
trình càng gia tăng theo góc xoay của móng
Tải trọng do gió và động đất truyền lên móng phải được xét đến khi kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền Thành phần tải trọng đứng do ảnh hưởng từ moment lật truyền lên nền được xem như trọng lực Thành phần tải trọng ngang được cân bằng với lực cắt trong cọc hoặc cọc khoan nhôi; cân bằng với tải trọng dọc trục trong cọc xiên; cân bằng với lực chống cắt bên dưới đáy móng; với áp lực ngang của đất tác dụng lên tường, cọc, dầm giằng
Trang 19
Chuong 2
NHUNG NGUYEN TAC CO BAN
2.1 KHAI NIEM TINH TOAN NEN MONG THEO TRANG.THAI Giới HẠN
Trạng thái giới hạn là trạng thái mà công trình xhơng cịn bảo ‘dam diéu kiện làm việc và sử dụng như lúc ban đầu đã đề ra Có ba nhóm trạng thái giới hạn đối với kết cấu bê tông cốt thép lần lượt được trình bày sau đây:
1- Nhóm trạng thái giới hạn về cường độ và ổn định (cũng có
thể gọi là nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất)
Nhóm trạng thái này bao gồm cả trường hợp cơng trình bị sụp đổ một phần hoặc toàn phân Cần phải khống chế xác suất xây ra trạng thái này ở mức độ rất thấp vì nó dẫn đến tổn thất về sinh mạng cũng như tài sản một cách nghiêm trọng Các trạng thái tới
hạn thuộc nhóm trạng thái giới hạn này là:
a) Mất ổn định do bị trượt, lật
b) Sụp đổ do nền đất mất khả năng chịu tải
©) Sụp đổ toàn bộ hoặc một phần cơng trình do một cấu kiện
nào đó bị phá hoại
d) Sụp đổ từ từ do sự phá hoại cục bộ nào đó dẫn đến các cấu u kiện
lân cận bị quá tải và tiếp theo là cơng trình bị phá hoại toàn bộ e) Mất ổn định do thành hình các khớp đẻo
Ð Mất ổn định do bị uốn đọc
8) Mất ổn định do sự mỏi của vật liệu
2- Nhóm trạng thái về điều kiện sử dụng của cơng trình (nhóm :
trạng thái giới hạn thứ hai)
Trang 2020 CHUONG 2
a) Độ lún hoặc võng quá lớn b) Bê rộng khe nứt quá lớn
e) Dao động quá mạnh
3- Nhóm trạng thái giới han đặc biệt (nhóm trạng thái giới hạn thứ ba):
Nhóm trạng thái này bao gồm những trạng thái dẫn đến công
trình bị phá hoại do những điều kiện hoặc tải trọng rất đặc biệt Những trạng thái đó là:
a) Phá hoại hoặc sụp đổ do động đất
b) Phá hoại do cháy nổ hoặc do sự va chạm
c) Hư hồng do các chất ăn mòn hoặc phân hủy được bê tơng cốt thép
Q trình thiết kế nền móng theo trạng thái giới hạn cần tiến
hành theo các bước sau đây: `
— 1- Xác định tất cả khả năng cơng trình bị phá hoại do sự cố từ móng gây ra Cụ thể là mất ổn định về trượt lật, nền mất khả năng chịu tải, móng bị phá hoại do không chịu được uốn, cắt, chọc thủng cũng như móng bị lún, lún lệch quá lớn
2- Xác định giới hạn cho phép hoặc mức độ an tồn có thể chấp
nhận được để không xảy ra những trạng thái giới hạn nguy
hiểm Cụ thể là xác định khả năng chịu tải cho phép cùng với
hệ số an toàn của nó, độ lún và độ lún lệch giới hạn
_8- Xác định trạng thái giới hạn thực sự có ý nghĩa đến cơng trình
2.2 TAI TRONG VA TO HOP TAI TRONG
Khi thiết kế nền móng cơng trình phải tính đến các tải trọng
sinh ra trong quá trình sử dụng, xây dựng cũng như trong quá trình chế tạo, bảo quản và vận chuyển các kết cấu Để xét đến tính hay thay đổi của tải trọng cũng như sự vi phạm về điều kiện sử dụng của cơng trình, trong tính tốn thiết kế tùy vào trạng thái giới hạn người — thiết kế phải sử dụng tải trọng tiêu chuẩn hoặc tải trọng tính tốn Sau đây là khái niệm về tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính tốn _
Trang 21
NHỮNG NGUYÊN TAC CO BAN _ og
Tdi trong tinh todn: 1a tich của tải trọng tiêu chuẩn với hệ số độ tin cậy về tải trọng (hệ số vượt tải) Hệ số này tính đến khả năng sai lệch bất lợi có thể xảy ra của tải trọng so với giá trị tiêu chuẩn và: - được xác định phụ thuộc vào trạng thái giới hạn được tính đến
2.2.1 Phan loai tai trong
Tải trọng được chia thành tải trọng thường xuyên và tải trọng
tạm thời (dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt) tùy theo thời gian tác dụng _
của chúng
1- Tải trọng thường xuyên (tiêu chuẩn hoặc tính tốn) là các tải
trọng tác dụng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng
công trình, chúng gồm có: khối lượng các phần nhà và cơng trình,
gồm khối lượng các kết cấu chịu lực và các kết cấu bao che; khối lượng và áp lực đất, áp lực tạo ra do việc khai thác mỏ
2- Tải trọng tạm thời (tiêu chuẩn hoặc tính tốn) là các tải -
_ trong có thể khơng có trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng của cơng trình Chúng được phân loại thành tải trọng tạm thời dài hạn, tạm thời ngắn hạn và tải trọng đặc biệt
Tải trọng tạm thời đài hạn gồm có: khối lượng vách ngăn, khối lượng các thiết bị cố định, áp lực chất hơi, chất lỏng, vật liệu rời lên thành bể chứa, tải trọng vật liệu trong kho, phần dài hạn của tải
trọng tác dụng lên sàn nhà ở, nhà công cộng, nhà sản xuất
Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm có: tải trọng do gió, phần tải trọng tạm thời của tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn nhà ở, nhà
công cộng, nhà sản xuất, tải trọng của thiết bị nâng chuyển di động -
Tải trọng đặc biệt gồm có: tải trọng động đất, tải trọng do nổ,
tải trọng va chạm si ¬ l
2.2.2 Tổ hợp tải trọng
Tùy thành phần các tải trọng tính đến, tổ hợp tải trọng gồm có : tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp đặc biệt ¬
Trang 2222 | CHƯƠN62
9- Tổ hợp tải trọng đặc biệt gồm các tải trọng thường xuyên, tai trong tam thdi dai han, tai trong tam thời ngắn han có thể xảy ra và một trong các tải trọng đặc biệt
Khi tính nền theo biến dạng (trạng thái giới hạn về điều kiện
sử dụng của cơng trình) cần tiến hành trên cơ sở tổ hợp cơ bản của
tải trọng tiêu chuẩn
Khi tính nền theo sức chịu tải phải dựa trên tổ hợp cơ bản của tải trọng tính tốn và khi có tải trọng đặc biệt thì phải dựa trên tổ hợp cơ bán và tổ hợp đặc biệt của tải trọng tính toán
2.3 TRỊ TIÊU CHUẨN VÀ TRỊ TÍNH TỐN CAC DAC TRƯNG CỦA ĐẤT
Các chỉ tiêu cơ lý, cường độ sau đây của đất nên tuân theo quy
luật phân bố ngẫu nhiên theo phương ngang cũng như phương đứng:
1- Kích thước hạt, loại đất
9- Các chỉ tiêu cơ lý và chỉ tiêu cường độ Chẳng hạn lực dính, góc ma sát trong hoặc mođun biến dạng có thể thay đổi từ
mẫu này sang mẫu khác một cách ngẫu nhiên
Nếu đất thay đổi một cách tự nhiên, chẳng hạn khô, ẩm hoặc nặng nhẹ khác nhau thì cũng có thể xem sự thay đổi đó theo quy luật ngẫu nhiên Tuy nhiên cân chú ý rằng những sai số trong q trình thí nghiệm là khơng ngẫu nhiên và sự phân bố ngẫu nhiên được xét đến cho từng loại đất một Có nghĩa là địa tầng có nhiều lớp đất khác nhau thì áp dụng xác suất thống kê cho từng lớp riêng rẽ Nếu thống kê chung cho tất cả các lớp sẽ dẫn đến sự kết luận sai lầm Tóm lại trị tiêu chuẩn và trị tính tốn các đặc trưng của đất cần phải thiết lập cho mỗi một -
đơn nguyên của công trình được phân chia trên khu vực xây dựng
Trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực đính đơn
vị và góc ma sát trong) là trị trung bình cộng của các kết quả riêng rẽ của các thí nghiệm trong phịng hoặc ngoài hiện trường được xác
định theo công thức như sau: Hà 12 |
A*R=—Ð Ai | sẻ (2.1)
1=
trong đó: A; - trị số riêng lẻ của đặc trưng
Trang 23
NHUNG NGUYEN TAC CO BAN 23
Trị tiêu chuẩn của lực đính đơn vị, c° và góc ma sát trong tiêu chuẩn ọ* được xác định bằng phương pháp thống kê tuyến tính đối với toàn bộ sức chống cắt t và áp lực pháp tuyến p của từng mẫu thí
nghiệm một Quan hệ quen thuộc giữa r và p theo Coulomb như sau:
t=ptgo+c » 4.2)
Trị tiêu chuẩn c* và ọ* được xác định theo công thức sau: |
ae chẩn) i=1 =1 i=l i=1 _ 8)
oA aS api _ ni ŠnÌ " (2.4)
isi isl
trong đó:
i=l
A=n) pi {Ee } | (2.5)
n là số lần thí nghiệm của đại lượng 1 | Tri tinh toán của các đại lượng được tính tốn như sau:
te
A=— _@.6)
A là trị tính toán cần xác định, k là hệ số an toàn có thể lớn hơn
1 hoặc nhỏ hơn 1 sao cho trị tính tốn A 6 trên thiên về phía bất lợi đối với sự làm việc của cơng trình Khi thiết kế đã kể đến sự bất lợi mà vẫn bảo đảm cơng trình làm việc bình thường thì trong điều kiện bình thường cơng trình sẽ an toàn Hệ số k được xác định rhư sau:
ke-—_ (2.7)
ltp
trong đó p là chỉ số độ chính xác đánh giá trị trung bình các đặc - trưng của đất được xác định theo công thức sau đây:
Đối với c và tgọ:
Trang 24mM nhan ST 1 _ GHHNG 2
DOL với cường _ nén don qu va trọng Mợng đơn vị +
t„ - hệ số phụ thuộc vào xác 'suất tin cậy ava số bậc tự do Tinh theo trạng thái giới hạn thứ nhất lấy a = 0,95; tính theo trạng thái: _ giới hạn thứ hai lấy œ = 0,85 Khi tính tốn cường độ nén đơn q, và _ trọng lượng đơn vị của đất y lấy số bậc tự do là (n—1); khi thiết lập trị
tính tốn e, @ thì số bậc tự do là (n—2) _v~ hệ số biến đổi (coefficient of variation) cia dac trung:
v= oe | (2.10)
| ơ là sai số toàn phương trung bình của các đặc trưng được tinh
- toán như sau:
Đối uới c 0à tgợ: _ , i o.= 0,42 ay, nóc _ G11), : i=1 , Ơgg =Ơ, ¬ 7 SỐ | (2.12) trong đó: = sỀ > brteot + +e caf (2.13)
Đối với cường độ nén đơn Qu:
"- aw
Ý”Ÿ[SW=E « tw
Trang 25
NHONG NGUYEN TAC CO BAN
Béng 2.1 Bảng hệ số t, 25 —
: Số bậc tự do -Hệ số t„ ứng Với xác suất tin cậy, ơ
Mt hoge m2 | oạạg 090 | 0,95 0,98 0,99 2 1,34 1,89 292 | 4,87 6,98 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 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 >4 1,09 1,36 1,80 2,36 2,72 12 1,08 1,36 4,78 2,33 2,68 18 1,08 1,35 1,77 2,30 2,65 ` 14 1,08 134 1,76 2,28 2,62 15 1,07 1,34 1,75 2,27 2,60 16 107 | 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 1,71 219 2,49 30 1,05 4,31 1,70 217 2.46 40 1,05 1,30 1,68 2,14 2,42 60 1,05 1,30 1,67 2,12 2,39 Lacasse va Nadim (1996) da dua ra một bảng để nghị ø giá trị của
Trang 2626 | CHUONG 2 Bảng 9.2 Hệ số biến đổi u theo đề nghị
(a) Chi tiéu theo từng loại đất Loại đất pdf Giá/ trung bình Hệ số v, % Lực kháng mũi Sét pha cát LN *
Sét N/LN
Sữc chống cắt khơng thốt nước _Sét (ba trục) LN 5-20
a Sét (cắt cánh) LN 10-35 —
Byiphasét N 10-30
Tỉ số Sư : Sét N/LN : §-15
Gidi han déo Sét 3-20
Giới hạn lỏng Sét 3-20
Trọng lượng đơn vị đẩy nổi Mọi loại đất 0-10
Góc ma sát SỐ Cát 2-5
Hệ số rỗng, độ rỗng Mọi loại đất 7-30
Tỉ số quá cố kết - Sét : 10-35
(b) Các chỉ tiêu (cho mọi loại đất)
Trọng lượng đơn vị Mọi loại đất 5-10
Hệ số rỗng Mọi loại đất 15-30
Hệ số thấm Mọi loại đất 200-300
Chỉ số nén Mọi loại đất ‘ 25-30
Lực dính khơng thốt nước (sét) Mọi loại đất _ 80-50
Tang của góc ma sát (cát) - Mọi loại đất , 5-18
Hệ số cố kết 25-50
- 2.4 CHIEU SAU VA KHOANG CACH GIA CAC MONG
Móng nên đặt sau hon:
1- Vùng đất có thể bị đóng băng
2- Vùng có sự biến động mạnh về thể tích do sự thay đổi độ ẩm 3- Lớp đất thổ nhưỡng hoặc chứa nhiều vật liệu hữu cơ
4- Lớp đất chứa nhiều rễ cây mục 5- Lớp rác không thể nén chặt được
Khi xây dựng một móng mới bên cạnh một móng cũ và ở cao
trình đáy móng cao hơn móng cũ như hình 2.1a để tránh ảnh hưởng
Trang 27
NHUNG NGUYEN TAC CO BAN 27
đường nằm ngang một góc bằng hoặc nhỏ hơn 45° Trong trường hợp móng mới nằm bên cạnh móng cũ và có cao trình đáy móng thấp hơn
như hình 2.1b thì vách hố móng có khuynh hướng bị phình ngang gây
lún cho móng bên cạnh
[~ TT 7
at [ ¬ — FT]
Móng mới Móng hiện hữu
‘ 9 1 \
2, ' \ TH ne | 0 Somonanettons Móng hiện hữu Móng mới
zL® |
a) 1` b) Vách hố móng bị phình ngang Chọn m > z, tránh được ảnh hưởng Móng hiện hữu bị lún do vách hố
từ móng mới lên móng hiện hữu móng phình ngang
Hình 2.1 qa) Khoảng cách cần thiết giữa hai móng
b) Chuyển uị ngang của uách hố móng
——¬ Ì Móng hién haul 10 | | Móng mới
x
vse - Mất tải bên yD ~ - - Phirfh đáy hố do mất tải bên
———- _——”
Ftzzz ~~ Phy ~
Hình 2.2 Lún của móng cũ do mất tải trọng bên
Trong trường hợp đào hố móng quá sát với móng cũ (H.2.3) thì có khả năng ảnh hưởng của tải trọng hông sẽ không tổn tại trong
công thức tính khả năng chịu tải Rất khó tính tốn khoảng cách giữa móng mới và móng cũ là bao nhiêu sẽ gây cho công trình hiện hữu
phát sinh ứng suất Ngoài ra các hang đá vôi, đường hầm cũ, vật liệu mềm, đường ống nước thải, đường cáp dây điện hoặc những lỗ rỗng do quá trình bơm nước ngầm cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ sâu chơn móng Dĩ nhiên tính bắc cầu có thể được xét đến, tuy nhiên cân phải nghiên cứu cẩn thận, nếu không bảo đảm thì tìm giải pháp nên
Trang 2828 ¬ c CHƯƠNG 2
2.5 ANH HƯỜNG CỦA PHẨN BAT DO MONG CHOAN CHO
Trong qua trình xây dựng móng, móng choán chỗ trong nên một: thể tích bằng với chính thể tích của nó Phần do cột choán chỗ bỏ qua _
Trong trường hợp có sàn tầng hầm thì sàn tầng hầm thường được đặt -
trực tiếp trên đỉnh móng Nếu sàn tầng hầm đặt ở cao trình gần mặt đất thì hố móng sẽ được lấp lại và đầm kỹ để tránh lún cho sàn
2.6 CAC LOAI AP LYC DUG! BAY MONG VA TRONG NEN
' Sau đây là các loại áp lực tác dụng ở đáy móng cũng như khả _
năng chịu tải của đất nên có ké và không kể đến phần đất từ đáy
móng trở lên Xem hình minh họa 2.3
mo ’ hh Hình 9.3 Móng của cơng trình Yon he
1- Ấp lực tổng do trọng lượng bản thân của đất nên, p: là áp lực tổng gây ra do trọng lượng bản thân của đất và nước trong đất ở tại
cao trình hoặc bên đưới cao trình đáy móng trước khi thi ›ơng móng
=yh typnha — | _ (8.16)
2- Ap lực có hiệu do trọng lượng bản thôn của đất nên, p': là áp lực tương tác giữa các hạt trong đất ở tại cao trình hoặc bên
đưới cao trình đáy móng trước khi thi cơng móng Thơng thường áp
lực này bằng áp lực tổng trừ đi áp lực nước lỗ rỗng ở cùng cao trình Ví dụ tại cao trình xét bên đưới mực nước ngắm là hạ và có áp lực tổng là p, áp lực lỗ rỗng sẽ là ywh; và áp lực có hiệu sẽ là:
Trang 29
NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN ¬ | 29
_đ- Áp lực tổng tại đáy móng, q (gross pressure): là áp lực
tổng bên dưới đáy móng sau khi cơng trình xây dựng và chất tải
hoàn toàn; áp lực này gây ra do trọng lượng của bản thân móng, tải
trọng từ cơng trình bên trên, trọng lượng của đất đắp và nước trong đất nằm trên móng
P | | |
4=E—+Thị +Ypp (hạ =h„)+phm 7 ` G18)
4- Ap lực tỉnh tại đáy móng, Qn (net pressure): la áp lực bên
dưới đáy móng do tĩnh tải, hoạt tải từ kết cấu cơng trình bên trên và
trọng lượng chênh lệch của phần kết cấu bên đưới so với trọng lượng
của đất do móng chốn chỗ Áp luc tinh tại đáy móng chính là áp lực gây lún, gây trượt cho đất nền
Gn =yY-p -
(2.19)
hoặc: Qn =q'-p' Sc ¬ (2.20)
Dễ nhận thấy rằng áp lực tỉnh tại đáy móng khơng thay đổi dù tính theo hiệu của ứng suất tổng hay hiệu của ứng,suất có hiệu vì:
-_-—đa=q`~P=(q~ywha)- (p—ywhz)=q—p =qạ 2.7 KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA MÓNG
Kỹ thuật nền móng có thể định nghĩa như một nghệ thuật áp
dụng một cách kinh tế nhất sự tác dụng của tải trọng cơng trình bên
trên lên nền đất sao cho tránh được độ lún quá mức chấp nhận Nên nhớ rằng người ta luôn luôn quan trắc được độ lún của cơng trình dù ít hay nhiều trừ khi móng đặt trên nền đá cứng
Khi thiết kế nền móng bai tiêu chuẩn sau đây phải luôn bảo đảm: - Phải chọn hệ số an toàn thích hợp để xác định khả năng chịu
tải cho phép của đất nền a
- Độ lún và lún lệch phải nằm trong giới hạn cho phép
Đối với móng trên nên đất sét có thể dùng khả năng chịu tải hoặc độ lún để khống chế trong quá trình thiết kế Tuy nhiên đối với _ móng trên nên đất rời việc chọn khả năng chịu tải của đất nền phải
dựa vào độ lún Cần lưu ý rằng lún của đất là một hàm số theo ứng
Trang 3030 CHUONG 2
Khả năng chịu tải của đất nền phụ thuộc vào sức chống cắt của đất Đối uới nên đết sét thì dùng các thơng số của sức chống cắt trong điều kiện khơng thốt nước để tính tốn khả năng chịu tải vì đất sét có hệ số thấm thấp và q trình thi cơng cơng trình xảy ra
trong điểu kiện khơng thốt nước Cuối q trình thi cơng ln ln
là thời điểm nguy hiểm Tuy nhiên đối với đất rời ln có hệ số thấm lớn thì ở thời điểm cuối q trình thi cơng hầu như áp lực dư lỗ rỗng
đã hoàn toàn tiêu tán cho nên tải trọng tác dụng từ cơng trình bên
trên không những làm gia tăng ứng suất cắt trong đất mà còn làm gia tăng ứng suất có hiệu trong đất và kết quả là cường độ của đất nền gia
tăng Đây là lý do tại sao khả năng chịu tải của đất cát cao hơn khả
năng chịu tải của đất sét Như vậy kh¿ tính khả năng chịu tải của đất rời thì dùng các thơng số sức chống cắt trong điều biện thoút nước
Cần phân biệt sự khác biệt giữa áp lực tổng và áp lực tỉnh tại
cao trình đáy móng Áp lực tính tợi cao trình đáy móng chính là úp lực gây ra lún cố hết uù phá hoại trượi trong đất nền
2.7.1 Một vài định nghĩa
1- Khả năng chịu tải trọng thô cực han cua nén: q, (gross ultimate bearing capacity): \a gid tri ap luc tổng tại đáy móng làm
cho nên đất bị trượt tổng thể và phá hoại
9- Khả năng chịu tải trọng tỉnh cực hạn của nên, q„„ (net ultimate bearing capacity): la giá trị áp lực tỉnh tại đáy móng làm cho
nên đất bị trượt tổng thể và phá hoại
Gnu =qQụ T—Ð (2.21)
3- Khả năng chịu tải trọng giả định: là giá trị áp lực tỉnh
được cho là thích hợp với loại đất đó dùng để thiết kế sơ bộ Giá trị đó có thể dựa trên kinh nghiệm thiết kế lâu năm hoặc dựa trên tính
tốn từ các thí nghiệm về cường độ hoặc thí nghiệm nén tĩnh ở hiện
trường với hệ số an toàn chống lại sự phá hoại trượt
4- Khả năng chịu tải trọng thô cho phép, da (gross allowable
bearing capacity): la giá trị áp lực tổng tối đa cho phép tác dụng lên nền
đã xét đến yếu tố chịu tải của đất nên, lún và tốc độ lún của công trình qu
= (2.22
Trang 31
NHUNG NGUYEN TAC CO BAN | | 31
5- Kha nang chiu tdi trong tinh cho phép, qyq (net allowable bearing capacity): 1a gid tri Ap luc tinh tdi da cho phép tac dụng lên nền
đã xét đến yếu tố chịu tải của đất nền, lún và tốc độ lún của cơng trình
Ana = sa ° (2.23)
6- Ap luc tinh toan cho phép, R: là giá trị áp lực tổng tác
dụng lên nền lúc vùng biến dang déo phát triển ở mép móng và có độ sâu bằng 1⁄4 bề rộng của móng
mm ki
R= 1"2 (aby, +Bhy,, +Dey)) (2.24)
trong đó: m¡,ma - các hệ số điều kiện làm việc lấy theo bảng
kạ - hệ số tin cậy
A, B, D - các hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng b - bể rộng của móng
h - chiều sâu chơn móng
Yy ; trọng lượng đơn vị thể tích trung bình của các lớp đất nằm bên trên đáy móng
Yu - như trên nhưng nằm bên dưới đáy móng
cy - lực dính đơn vị tính tốn của đất tiếp xúc với đáy móng
2.7.2 Khả năng chịu tải cực hạn
Khả năng chịu tải cực hạn của đất nền được xác định dựa trên
cơ chế phá hoại của nên từ thí nghiệm thực tế và áp lực tới hạn gây
cho nên bị phá hoại sẽ được mô tả theo các thông số sức chống cắt lúc bắt đầu trượt Trường phái trên được khởi xướng bỏ: Terzaghi, sau đó được hiệu chỉnh bởi Meyerhof, Hansen Ngồi ra phải nói rằng Sololovski dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn từng điểm và phương
pháp sai phân hữu hạn cũng xác định khả năng chịu tải cực hạn Tuy nhiên đối với móng nông, công thức của Terzaghi (1942) vẫn dùng
phổ biến nhất Bằng cách khảo sát một móng băng, trình bày ở chương 3, bỏ qua sức chống cắt của đất ở bên trên đáy móng Terzaghi
đã rút ra công thức xác định khả năng chịu tải cực hạn của đất nên
như sau: °
Trang 3232 | 7 GHƯƠNG 2
Móng băng trịn vng
Fe = 10 1,3 1,3
Fe = LÔ 06 08
Theo dạng cơng thức được Terzaghi trình bày thi khả năng chịu
tải của đất nên chỉ áp dụng được cho trường hợp mực nước ngầm nằm
cách đáy móng thật xa có nghĩa là nó khơng ảnh hưởng đến cơng
thức tính và lúc đó ứng suất tổng trong đất bằng với ứng suất có hiệu ở mọi độ sâu và các chỉ tiêủ vẻ cường độ là các chỉ tiêu có hiệu của sức chống cắt, cvà g Tuy nhiên công thức của Terzaghi cũng có thể áp dụng cho điều kiện không thoát nước dùng ứng suất tổng với các
chỉ tiêu không thoát nước của sức chống cắt, cụ và Ou
Trong trường hợp mực nước ngâm cao, đối với loại đất thoát nước tốt ở cuối giai đoạn thi công áp lực dư lỗ rỗng hoàn toàn tiêu tán thì cơng thức xác định khả năng chịu tải được hiệu chỉnh như sau: ‘
qy =¢'N Fig + P(N, - 1)+0,5By'NyF,, +P (2.26)
trong đó: p`- áp lực có hiệu do trọng lượng bản thân của đất tại cao
_ trình đáy móng
p - áp lực tổng do trọng lượng bản thân của đất và nước trong đất ở cao trình đáy móng
y - trọng lượng đơn vị đẩy nổi của đất
Trong trường hợp mực nước ngắm nằm sâu bên dưới thì áp lực có hiệu p' ở đáy móng cũng bằng với áp lực tổng p ở đáy móng, cơng
thức trở vê cơng thức ban đầu của Terzaghbi
Trong thiết kế thực tế khi tính tốn khả năng chịu tải cân xem xét khả năng thoát nước của đất nên Khả năng thứ nhất là nên đất thoát nước đủ nhanh, áp lực dư lỗ rỗng sẽ tiêu tán trong quá trình chất tải và quá trình cố kết cũng như gia tăng cường độ của đất nền sẽ kết thúc ở thời điểm cuối giai đoạn thi công Khả năng này áp dụng cho các loại đất cát, sỏi và tính tốn theo điều kiện thoát nước với các chỉ tiêu có hiệu Khả năng thứ hai là nên đất thoát nước quá chậm, áp lực dư lỗ rỗng không thể tiêu tán trong quá trình thi cơng
và khơng có sự gia tăng về cường độ Khả năng này áp dụng cho đất
sét và phân tích khả năng chịu tải của đất nền theo điều kiện thoát
Trang 33
NHUNG NGUYEN TAC CO BAN _ | 33
Dĩ nhiên theo thời gian thì quá trình cố kết sẽ xảy ra và cường
độ sẽ gia tăng và sau thời gian dài khá năng chịu tải của đất nền cao
hơn trong điều kiện khơng thốt nước lúc ban đầu Nếu cân thiết tính
tốn khả năng chịu tải của đất nên ở giai đoạn này thì phân tích
theo điều kiện thốt nước với ứng suất có hiệu
| 2.8 ANH HUONG CUA X61 MON
Các móng trụ cầu, mố trụ cầu, tường chắn, bờ kè “hoặc móng
tiếp xúc với dòng chảy thì độ sâu chơn móng cần thích hợp sao cho
dịng chảy khơng xói lở đất làm sụp lở cơng trình Nếu độ sâu xói lở khơng sâu thì vẫn có thể dùng móng nơng nếu ngược lại thì phải
dùng móng cọc, tuy nhiên cần phải nghiên cứu độ sâu xói mịn để có
thể dùng cọc ngắn Quá trình xét đến ảnh hưởng của xói mịn có thể
khái qt như sau: “
1- Tính ảnh hưởng của xói mịn, độ sâu xói mịn
2- Xác định loại nền móng
3- Tính tốn chỉ phí nền móng đối với các điều kiện xói mịn
khác nhau
4- Tinh tốn chỉ phí rủi ro và hiệu chỉnh thiết kế
2.9 CHONG AN MON
Đối với khu vực có nước thải từ thành phố, nhà máy, khu vực ven biển khi thiết kế móng cần chú ý đến khả năng ăn mòn của thép hoặc bê tơng móng Thường thì bê tơng có khả năng chống ăn mịn,
tuy nhiên nếu có sự hiện diện của sulfate thì cần phải dùng loại bê
tông chịu sulfate Nên sử dụng cọc gỗ đã được xử lý thay cho cọc bản
thép ở chỗ đất có độ pH lớn hơn 9,B hoặc dưới 4,0
2.10 DA0 ĐỘNG CỦA MỰC NƯỚC NGẦM
Mực nước ngầm hạ thấp dẫn đến sự gia tăng ứng suất có hiệu
và gây thêm độ lún cho cơng trình, Mực nước ngầm dâng cao có thể
Trang 3434 | | _ GHƯƠN8 2
2.11 MÓNG TRÊN NỀN CẮT -
Khi thiết kế móng trên nên cát, cân chú ý các vấn đề sau đây: 1- Khả năng chịu tải của đất nền mm
9- Nếu lớp cát xốp cân phải đâm lèn để giảm độ lún ©
3- Độ sâu chơn móng cần đủ sâu sao cho đất bên dưới hố móng khơng bị trổi ra ở xung quanh chu vi
2.12 MONG TREN NEN DAT LOT VA DAT LUN SAP
Đất lớt và đất lún sập có đặc điểm khơng chứa cudi, sdi va thành phần hạt lọt qua rây 200 chiếm phần lớn Tỉ trọng hạt thay đối từ 2,60 đến 2,80 nhưng thường nằm trọng khoảng 2,65 và 2,72 Trọng lượng
riêng đơn vị thay đổi từ 10 đến 16,5 kN/m Giới hạn lông wụ thay đổi từ
25 đến 55 và giới hạn đẻo wp thay đổi từ 15 đến 30% Độ ẩm tối thuận thay đổi từ 12 đến 20% Trọng lượng khô đâm chặt thay đổi từ 15,B đến
17,5 kN/mẺ Hệ số lỗ rỗng eo thay đổi từ 0,67 đến 1,50 :
Khi xây đựng cơng trình trên đất lún sập cần có những biện ˆ
pháp xử lý như sau:
1- Đầm chặt đất hoặc thay thế loại đất khác sao cho trọng lượng
đơn vị khô lớn hơn 15,5 kN/mẺ
2- Dùng thêm các phụ gia trong quá trình đầm chặt như vôi, xi măng 3- Dùng các biện pháp ngăn không cho nên đất lớt và lún sập
không bị ngập nước, nhưng thường biện pháp này khó thực hiện
4- Dùng cọc đóng xuyên qua lớp đất lún sập
2.13 MONG TREN NEN BAT TRUONG NG
Đất chịu sự thay đổi thể tích một cách đáng kể khi gặp ẩm hoặc khi khô được gọi là đất trương nở Khi gặp phải đất trương nở cần xử
lý như sau:
1- Thay đổi tính chất cơ lý của đất bằng cách dùng thêm các
phụ gia như vôi xi măng có khả năng làm giảm sự thay đổi thể tích của đất
2- Khống chế phương dãn nở bằng cách cho đất dãn nở về phía lỗ trống đã chờ sẵn bên dưới móng Di nhiên lè chuyển vị
Trang 35
NHŨNG NGUYEN TAC co BAN 3B
3 Khống chế nước xâm nhập vào lớp đất trương nở bằng cách _'
_ đào lớp đất trương nở đến độ sâu mà trọng lượng của nó _
khống chế được sự phình trồi của đáy hố móng rồi đặt lớp vải kỹ thuật lên đáy cũng như ở xung quanh hố đào và lấp đất trở lại
4- Đặt móng ở độ sâu thích hợp và tạo một khoảng trống từ móng đến sàn tầng trệt để đất trương nở tự do mà không gây những chuyển vị nguy hiểm cho móng cơng trình
(2.14 MONG TREN NEN SET VA SILT
Nền sét và silt có thể là lớp trâm tích rất mềm cố kết thường hoặc lớp trầm tích rất cứng quá cố kết Tuy nhiên lớp trầm tích sét từ yếu đến rất yếu được quan tâm nhiều hơn, từ khả năng chịu tải của
nó đến độ lún cố kết :
Silt có chỉ số dẻo và giới hạn lỏng cao có thể gọi là silt:dẻo Loại silt này có tính chất giống như sét yếu Tính dẻo của loại silt
này do nó có chứa khống vật sét hoặc chất hữu cơ Loại silt vô cơ hoặc silt có chứa ít khống vật sét có thể ở trạng thái xốp nhưng tính chất của nó lại giống với tính chất của cát Trong thiên nhiên ít.khi lớp trầm tích thuần nhất Ia silt
Đối với nền sét cũng như silt vẫn phải tính khá năng chịu tải của
nền với hệ số an tồn thích hợp và phải tính tốn và kiểm tra độ lún
cố kết Thường thì khả năng chịu tải của sét và silt được tính tốn với các chỉ tiêu sức chống cắt trong điều kiện không thoát nước Trong
trường sét hoặc silt có độ nhạy cao thì các chỉ tiêu sức chống cắt nên
xác định từ thí nghiệm cắt quay hoặc thí nghiệm xuyên tỉnh Để có thể tính được độ lún cố kết cần phải tiến hành thí nghiệm cố kết
Đối với đất sét quá cố kết thường có những vết nứt do co ngót hoặc có những mặt đứt Những khuyết tật này của cấu trúc đất làm
cho việc xác định cường độ chịu nén có nở hơng gặp khó khăn Trong nhiều trường hợp đặc biệt, trường hợp trên mực nước ngầm cường độ của loại đất này có thể xác định từ mẫu SPT hoặc xác định bằng loại
Trang 3636 CHƯƠNG 2
rất khó khăn Độ lún đàn hồi được xác định dựa vào mođun đàn hồi
_- thực nghiệm đã cho ở các bảng biểu Nếu phải xác định chính xác thì: phải xác định mođun đàn hổi từ thí nghiệm Độ lún cố kết của đất
sét quá cố kết được tính tốn theo lý thuyết cố kết, tuy nhiên đối với cấp tải nhỏ hơn áp lực tiển cố kết thì phải dùng chỉ số nở C, hoặc chỉ số nén lại C, để tính lún
2.15 BAO VE MOI TRƯỜNG
Khi thiết kế cần phải bảo đảm phân nền móng khơng gây ảnh hưởng có hại cho môi trường xung quanh Trách nhiệm của người thiết kế về vấn dé này sẽ được ràng buộc trong hợp đông giữa người thiết kế và chủ đầu tư Trong trường hợp khơng có những ràng buộc ` rõ ràng thì người kỹ sư cũng cân lưu ý các vấn đề sau:
1- Các hố khoan thăm dị trong khu vực có lớp phế thải có thể_ làm ô nhiễm tầng nước ngầm vì chất bẩn có thể thấm xuống:
từ hố khoan
2- Cần phải xem kỹ nhật ký hố khoan để tiên liệu sự ảnh hưởng đến môi trường do việc đào hố móng
3- Giữ phần đất thổ nhưỡng bên trên bể mặt để trồng cây cảnh về sau
4- Quá trình đóng cọc sẽ gây tiếng ồn và rung động
5- Cân phải cân nhắc trong việc đốn chặt cây ở xung quanh
công trường ‹
6- Hố khoan thăm dị có thể làm ảnh hưởng mực nước ngầm ổn định 7- Những hố khoan gần sơng có thể dẫn nước vào hố móng khi
mực nước sơng dâng cao
8- Tránh việc sạt lở các mái đất trong quá trình khai thác đất
9- Các cơng trình trên sơng, ven bờ có thể làm ảnh hưởng đến
hệ sinh thái dưới nước
10- Các công trình trên sơng hoặc ven bờ có thể gây cho tầng
Trang 37
NHỮNG NGUYEN TAC CO BAN 37
_ BÀI TẬP
2.1 Bảng số liệu:
w(Kgem?) p(kgem} pity pử h vn (Yn)?
0.256 0.5 0.128 0.25 1.875 0.011 -0.00012 0378 , 1.0 0.878 1,00 1.902 -0.016 -0.00026 0.486 1.5 0.729 2.25 1.899 -0.013" -0.00017 0.416 0.5 0:208 0.25 1.912 -0.026 -0.00068 0.512 1.0 0.512 1.00 1.885 0.001 -1E-06 0.615 1.5 0.9225 225 1.82 0.066 -0.00436 0.376 05 0.188 025 1.907 -0.021 -0.00044 0.425 1.0 0.425 1.00 1.921 -0.035 -0.00123 0.598 15 0.897 2.25 1.874 0.012 -0.00014 : 0.812 0.5 0156 0.25 1.865 0.021 -0.00044 0.432 1.0 0.432 — 1.00 0.605 — 18 0.9075 2.25 TỔNG 5.411 12 5.883 14 18.86 0.00783 TB 1.886 a) Tính c và Ọ: XA = 12.14 — (12)? = 24 n % II
ble — ‘Me ws Me: 2
i=l i=l i=l i=l
n |
Dị Ÿ bao = c6 41b44- 12x5,883) = 0,215
n n n `
tgo” = ay, Đị1i — 3 BịỒ tị) = a (12x5,883 — 5,411x12) = 0,236
i=l i=l i=l
Trang 3838 CHUONG 2 Các hệ số đặc trưng: ơ, _ 0,046 = Sc = 0,214 < 0,3 ve = Ge ~ 0215 S - Co „ Ô025 _ 918 <0,3 _ te “0986 Trạng thái giới hạn 1: œ = 0,95 Tra bảng n — 2 = 10 và œơ = 0,95 -> tạ = 1,61 Chỉ số độ chính xác: pc = t„.v,= 0,214 x 1,81 = 0,887 Pigo = ta-Vigo = 0,18 x 1,81 = 0,326 Giá trị tính: | cy = c% (1 + p,) = 0,215 x (1 + 0,387) = 0,215 + 0,083 tgor = tye” (1+ Pigg) = 0,236 (1 + 0,326) = 0,236 + 0,077
Trang 39
NHONG NGUYEN TAC CO BAN 39
n : te 2 _ 0,0078 = > (°®-yU? = = 0,0294 % = Gna) 2 i) 9 | y _ 00994 Vy = y* te = 1,886 = 0,0156
Trang thái giới bạn 1: œ = 0,95
Tra bảng n-1=9vaa=0,95 —> t, = 1,83 Chỉ số độ chính xác:
_ ‘Nt - 185000186 = 0,009
Giá trị tính:
yẺ + p)= 1,886 (1 + 0,009) = 1,886 + 0,0169
mang thái giới hạn 2:œ= 0,685 - :
Tra bảng n — L= 9 và œ = 0,85 —> tạ = L1
Chỉ số độ chink xác:
® - “set - 1,1 x a - 0,0054 Giá trị tính:
= "(1 +p,) = 1,886(1 + 0,0054) = 1,886 + 0,01
‘Dang Excel để tính tốn thống kê:
Tính tốn thống kê theo phân phối chuẩn hoặc theo thống kê tuyến tính đều có thể tính bằng Excel nhưng không phải dùng hàm © Linest như sau:
1- Mở Excel
-2- Chori Tool —
-_ 8- Chọn Data Analysis
4- Chọn Descriptive Statistics thống kê theo phân phối chuẩn _ như y)
Trang 4040 | — GHƯƠN8 2
Ghi chú: Nếu trong Tool khơng có Data Analysis thi vào Add-ins -,
chon Analysis ToolPak dé kich hoat phan Data Analysis