Móng là bộ phận kết cấu quan trọng nhất đối với các công trình xây dựng cơ bản. Khi thiết kế nó phải dựa vào những tài liệu thăm dò địa chất công trình và địa chất thuỷ văn đáng tin cậy, đồng thời phải tuân theo những chỉ dẫn về tính toán nêu trong các Quy phạm thiết kế nền móng. Để góp thêm tài liệu tham khảo về vấn đề này, cuốn Tính toán móng công trình được biên soạn với nội dung gồm hai phần: Phần thứ nhất gồm 5 chương, giới thiệu những số liệu cơ bản dùng cho thiết kế và những phương pháp tính toán các loại móng; Phần thứ hai gồm 3 chương, nêu những ví dụ tính toán: nền theo biến dạng, móng nông và móng cọc để minh họa cho phần lí thuyết.
TÍNH TỐN `, MONG, CONG TRINH PHẠM HUY CHÍNH TINH TOAN MONG CONG TRINH (Tai ban) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI -2012 LỜI NĨI ĐẦU Móng phận kết cấu quan trọng đổi uới công trình xây dựng Khi thiết kế phải dựa o tài liệu thăm dị địa chất cơng trình địa chất thuỷ uăn đáng tin cậy, đơng thời phải tn theo dẫn tính tốn nêu Quy phạm thiết bế nên móng ` Để góp thêm tài liệu tham khảo uê uấn dé này, Tính tốn móng cơng trình biên soạn uới nội dung gém hai phén: Phân thứ gầm õ chương, giới thiệu số liệu bẩn dùng cho thiết kế phương pháp tính tốn loại móng; Phần thứ hai gồm chương, nêu dụ tính tốn: nên theo biến dạng, móng nơng va móng cọc để minh họa cho phân lí thuyết Do hạn chế uê trình độ uà kinh nghiệm, nên q trình biên soạn khó tránh khỏi có thiếu sót Rất mong bạn đọc cho ý biến đóng góp “ Tác giả PHAN I LÍ THUYẾT TÍNH TỐN Chương L PHAN LOẠI MĨNG VÀ CƠNG TÁC THIẾT KẾ 1.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG Phương án thiết kế móng cơng trình coi hợp lí đáp ứng yêu cầu sau: ~ Kinh tế nhất; - Biến dạng tối thiểu; - Xây dựng nhanh nhất; - Không phải sử dụng vật liệu thiết bị thi công phức tap Muốn chọn phương án móng hợp lí nhất, cần phải vạch số phương án để so sánh sở tiêu kinh tế - kĩ thuật Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án móng tối ưu là: ~ Kết cấu cơng trình bên móng cơng dụng nó; - Trị số đặc trưng tải trọng tác dụng lên móng; ~ Tình hình địa chất đưới đáy móng; ~ Cao độ mực nước ngầm đất; ~ Phương án thi công móng Với lớp đất bình thường có tính đồng chút chịu tải trọng nhau, tất cơng trình dùng loại móng Với lớp đất phức tạp, nằm nghiêng, có thấu kính v.v trị số đặc trưng tải trọng khác cơng trình dùng số loại móng cắt cơng trình khe lún khối riêng biệt Cần lưu ý không nên sử dụng loại đất sau để làm nên thiên nhiên: - Đá phong hố mạnh hay khơng chịu nước; ~ Cat xốp; ~ Sét déo chay, hodc c6 s6 réng vượt trị số sau: với cất e > 0,7, sét €> 1,0, séte > 1,1; - Đất bùn; ~ Đất đắp đất bồi tích nhân tạo “Trường hợp cần thiết phải đặt đầy móng lên loại giải pháp thích hợp phải có 1.2 PHÂN LOẠI MĨNG VÀ ĐIỀU KIỆN THÍCH DỤNG “Tuỳ thuộc vào ảnh hưởng yếu tố nêu trên, mà chọn dạng sau làm móng cơng trình: 1.2.1 Móng nơng thiên nhiên nên nhân tạo Móng nơng móng có chiều sâu chơn móng H, < - 6m (H, khoảng cách từ mặt đất thiên nhiên, hoạc từ đáy sơng, sau xói, đến đáy móng) Móng đặt hố đào trần, khả chịu lực móng xác định bàng sức cản diện đất nền, khơng tính sức cản mặt bên Móng nơng thích dụng điều kiện địa chất lớp đất tốt, đồng nhất, đá nằm độ sâu < - 6m Đất tốt loại sau: đất cuội sỏi từ đá kết tỉnh, đất sỏi từ đá tích Ba loại đất có cường độ tiêu chuẩn R,, = - 6kG/cmỶ; đất cát to vữa có =3 - 4,5 kG/em); đất sét có R, = - kG/cm “Ki khả chịu lực đất đáng kể (trong phạm vi chiều sâu nén) nhà kiểu khung, móng nơng thiết kế riêng cho cột Dưới tường chịu lực nhà nên dùng móng băng lắp ghép (liên tục gián đoạn) Khi khả chịu lực đất nhỏ nên dùng móng băng đàn hồi đỡ cột cơng trình kiểu khung, đỡ tường chịu lực nhà Còn đất yếu giải cho tồn cơng trình tựa tiên bê tông cốt thép liên tục Hiện móng nơng thiên nhiên dùng phổ biến dạng tồn khối lắp ghép Móng lắp ghép gồm khối chế tạo nhà máy bê tông cốt thép (BTCT) đưa đến công trường dạng thành phẩm, trường việc lắp ghép thành cấu kiện lớn Móng lắp ghép áp dụng hợp lí thiên nhiên trường hợp: lầm trực tiếp đáy móng lớp đất có khả chịu lực đẩy đủ, đáp ứng tải trọng truyền từ móng xuống Đối với nhà cơng nghiệp nhà dân dụng tầng có tải trọng nhỏ điều thực hiện, áp lực tiêu chuẩn lên đất IkG/emỶ, nhà dân dụng nhiều tầng cơng trình cơng nghiệp có tải trọng lớn, điều kiện thực hiện, áp lực tiêu chuẩn lên đất € - 2,5 kG/cm”; - Chiều sâu đặt móng nhỏ Móng băng tường nhà khơng có tảng hém, thi kinh tế chiều sâu chơn < 1,5m Khi có tảng hầm móng bảng kinh tế, chiều sâu đặt đáy móng vượt q cao trình sàn tầng hầm khơng lớn 0,5m - Dưới đáy móng, phạm vi chiều đẩy chịu nén, khơng có lớp đất bột, than bùn, đất xốp đất trạng thái dẻo chảy - Nếu lớp đất yếu có chiều dày lớn nằm đáy móng, khơng nên sử dụng, làm thiên nhiên, mà phải thiết kế móng nhân tạo “Tuỳ thuộc vào điều kiện đất, nên dùng loại nhân tạo sau: 1) Đệm cát; 2) Lam chặt bề mặt đất đầm nặng xe lu; 3) Làm chặt đất theo chiều sâu cọc cát hay cọc đất; 4) Gia cố đất xi măng, silicát hoá, phương pháp nhiệt 1.2.2 Móng cọc Móng cọc bao gồm đám cọc bệ cọc để liên kết cọc với phân bố ứng lực chúng Móng cọc sử dụng thích hợp đất nên xấu có chiều dày lớn, lớp đất cứng, nằm sâu mặt đất đáy sông với độ sâu > - 8m Móng cọc có khả truyền áp lực từ cơng trình đến độ sâu lớn đất có khả chịu lực cao Đối với cơng trình nhà dân dụng, móng cọc sử dụng đất có khả chịu lực vừa đủ Điều cho phép giảm giá thành xây dựng cơng trình nhờ giảm đáng kể khối lượng cơng tác đất khối lượng xây trát Dùng móng cọc hợp lí nhà khơng có tầng hầm chiều sâu chơn ¡nóng băng lớn 1,5m Đối với nhà panen lớn, móng cọc đảm bảo có độ lún nhỏ “Trường hợp mực nước ngầm đất cao, cơng tác đào hố móng khó khăn Khi dùng móng cọc khác phục nhược điểm móng nơng 1.2.3 Móng cột ống giếng chìm Loại móng sử dụng mà lớp đất tốt nằm độ sâu lớn đặc biệt mực nước ngầm cao Chương NHŨNG TÀI LIỆU CƠ BẢN ĐỂ THIẾT KẾ MÓNG 2.1 TÀI LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRINH VA KHAO SAT DIA CHAT THUY VAN 2.1.1 Công tác khảo sát địa chất cơng trình khảo sát địa chất thủy văn Cẩn phải thăm dị địa chất cơng trình nơi xây dựng trước tiến hành thiết kế nên móng cơng trình hay nhà Muốn phải tiến hành số giếng thăm hay 16 khoan xác định xác đặc trưng chiều dầy lớp đất nằm móng cơng trình thiết kế Đối với cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp số lượng giếng thảm hay lỗ khoan phụ thuộc vào diện tích cơng trình cấu tạo địa chất khu vực Với lớp đất nằm ngang đặn, thường giới hạn 3-4 lỗ khoan Với đất không đồng nhất, có lớp bị vát mỏng, thấu kính v.v số lỗ khoan tăng lên Trong trường hợp, chiều sâu lỗ khoan không nhỏ chiều dày nén đất Đối với cơng trình cầu phải lập đồ địa chất cơng trình Với cầu dài 25m, cơng việc tiến hành phạm vi 300m vẻ phía thượng lưu 200m vẻ phía lưu dịng chảy kể từ đường tìm cầu Đối với cầu trung cầu lớn, lố khoan cẩn phải xuyên qua toàn chiềudây ép lún đất trụ, đá, đất nửa đá, dăm cuội loại đất không nén lún khác khoan sâu 5m trụ Chiều sâu lỗ khoan trụ lấy sau: ~ Trong đất tơi xốp có tính lún tét nhanh: 10m - Trong lún chậm (sét, sét chặt): 15m - Trong đất có trị số lún đáng kể (sét, cát yếu, bùn): 20m Đối với cầu dài 25 - 100m phải khoan lỗ, cịn với cầu nhịp khoan lỗ bờ đốc lỗ dịng chủ, đồng thời mơ tả vỉa địa tẳng mái dốc Đối với cẩu lớn, dài 100m phải khoan khơng 16 theot ruc dọc tỉm cầu khoảng cách trị số nhịp cầu theo sơ đồ có chiều dài nhịp nhỏ nhất, cịn sơng thơng thuyền theo sơ đồ có chiều dài quy định cấp sơng Khi khảo sát đường dẫn tới cầu để xây dựng cầu cạn thẻm sơng hình thành lớp cát đồng lắng đọng dày tiến hành lỗ khoan khoảng cách chiều dài - nhịp Trong đất, mà cường độ tính tốn tải trọng vượt 1,5kG/cmỶ phải khoan sâu - 8m Nếu phát đất có cường độ thấp, với cường độ tính tốn nhỏ 1kG/cm cần phải khoan xuyên qua lớp đất yếu vào lớp đất chặt 2m, cịn với đá khoan sâu vào 0,5m Khi lớp đất cường độ thấp có chiu dày lớn phải tiến hành khoan sâu 10 - 15m “Trong trường hợp, mà cơng trình thiết kế đoạn có vỉa đất nằm nghiêng mái dốc khơng ổn định cần phải khoan tối thiểu lỗ phía tìm tuyến đáy taluy đắp đất thiết kế Lỗ khoan phải xuyên qua lớp phủ sâu vào lớp đất đá - 2m Khi chiều dày lớp phủ lớn phải khoan sâu vào - 8m Những kết qủa thăm dị trình bày dạng cột địa chất lỗ khoan Trong vẽ địa chất phải thể tên đất, thứ tự nằm lớp đất chiều tất lớp đất mà lỗ khoan xuyên qua, cao độ mực nước ngầm thông tin vẻ nước dẻnh Đối với tất loại đất, trừ đá, cân phải nêu đặc trưng có lý chúng bảng riêng, bao gồm trọng lượng thể tích, trọng lượng đơn vị, độ ẩm tồn phần, thành phần hạt đất lớn đất cát, giới hạn dẻo lới hạn chảy đất sét, góc nội ma sát lực dính đơn vị, độ lún tương đối đất lún sụt, môđun biến dạng Dựa vào số liệu lỗ khoan, vẽ mặt cắt địa chất phương dọc phương ngang, tỉ lệ xích theo phương ngang nên lấy 1:200 - 1: 500, theo phương đứng 1:50 - 1:200 Trên mặt cắt địa chất đánh dấu kí hiệu quy ước cho tất lớp đất, ghi cao độ mực nước ngầm Để xác định tên đất nên, để xác định khả chịu lực chúng, tất lớp đất phạm vi chiều dày chịu nén phải xét đặc trưng phụ cẩn thiết Đối với đá phải xác định cường độ chịu nén tạm thời trạngt hái bão hoà nước, chống thuỷ lực độ mềm nước Đất gọi mềm, hệ số mềm (tức tỉ số cường chịu nén tạm thời trạng thái bão hoà nước trạng thái khô) nhỏ 0,75 Đối độ chặt i dat vun thơ đất cát phải xác định thành phẩn hạt, hệ số rỗng, độ ẩm 2.1.2 Phân loại dất đặc trưng lí 4) Phân loại đất it chia thành đất đá đất đá Thuộc vào loại đất đá gồm: đất sét có số dẻo lớn đơn vị (W, > 1); cát rời trạng thái khô tính đẻo đất vụn thơ - đất khơng bị xi măng hoá, chừa lớn 50% theo trọng lượng khối tinh thé hay trầm tích, có kích thước hạt lớn 2mm Thuộc vào loại đất đá gồn đá phún xuất, đá phong hoá đá trầm tích có liên kết chật hạt (cố k xi măng hoá), nằm dạng khối liền hay nứt nẻ Đất sét, tuỳ thuộc vào số déo W, duge chia thành loại nêu bảng 2.1, cịn theo độ sệt B chia thành loại nêu bảng 2.2 Chỉ số sệt đặc trưng cho mức độ ẩm dat sét Hiệu số độ ẩm (W,, - W,,) tinh bing '% tương ứng với hai trạng thái đất giới hạn dẻo nhão (W,,) giới hạn đẻo cứng (W4.) gọi số dẻo đất (W,) Chỉ số dẻo biểu thị phạm vi độ ẩm, giới hạn đất sét trạng thái dẻo Chỉ số sệt xác định theo cơng thức: B= W-W, (2.1) Trong đó: 'W - Độ ẩm tự nhiên (%) - tỉ số trọng lượng nước, chứa lỗ rỗng đất, với trọng lượng đất trạng thái khô tuyệt đối điều kiện tự nhiên Ten dat Á cát Bảng 2.1 Các loại đất sét Chỉ số déo Wa 1-7 | Asét 7 17 Á cát rắn Ten đất Bảng 2.2 Chỉ số Á cát đẻo Á cát chảy Á sết s Á sét sét rấn Á sết Asé sét đẻ Á sét sét đẻo chảy Á sét sét đẻo nhão 0