GIÁO TRÌNH NỀN MÓNG -PHẦN MÓNG NÔNG
1 Môn học: NỀN MÓNG GV: TS. Lê Trọng Nghĩa Số tiết: 30 • Bài tập trên lớp: Điểm thưởng • Thi cuối HK: 100 % Đánh giá MH: Hình thức đánh giá: Thi viết 90 phút Được xem tài liệu Lý thuyết: 20 tiết Bài tập: 10 tiết CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC 5 chương Chương 1: Những nguyên lý cơ bản tính toán và thiết kế Nền Móng Chương 2: Móng nông Chương 3: Sức chịu tải của cọc Chương 4: Móng cọc và cọc chịu tải trọng ngang Chương 5: Gia cố nền TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn, NXB ĐHQG TPHCM, 2004 3) Nền và Móng các công trình dân dụng và công nghiệp, Nguyễn Văn Quảng, NXB XD, 1996 4) Foundation Analysis and Design, 5 th edition, Joseph E. Bowles, McGraw Hill, 1997 2) Nền Móng công trình, Châu Ngọc Ẩn, NXB Xây dựng, 2008 5) Pile Foundation Analysis and Design, 5 rd edition, H.G. Poulos and E. H. Davis, 1980 Chương 1: NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 1. Khái niệm 1.1. Móng Cổ cột Đàkiềng Cột Kết cấu Khung Kết cấu Móng Mặt bằng Móng M 2 M 3 M 1 M 1 M 1 A A - A A Mặt đất Móng Bê tông lót 2 1. Khái niệm 1.2. Nền Nền Mặt đất tt N tt M tt H tt N 1 P 2 P 3 P Vùng nền Đài móng D f p tt Hệ cọc Lớp1 Lớp2 Mặt đất MÓNG NÔNG MÓNG CỌC Nền đất Nền đường NỀN ĐƯỜNG Nền: vùng đất chịu ảnh hưởng của tải trọng từ móng truyền xuống 2. Phân loại 2.1. Móng Móng nông Móng sâu Móng cọc Móng kép, móng gánh Móng bè : dạng bản, bản dầm, hộp Móng băng : 1 phương , 2 phương (giao nhau) Móng đơn: đúng tâm , lệch tâm Móng giếng chìm Đá Thép: BTCT Cọc ống, chữ H, C, I … Gỗ:Cừ tràm, bạch đàn, đước… Đóng, ép: Khoan nhồi, BTCT thường, UST Barrette Đà giằng Móng gánh (có giằng)Móng kép (dạng bản) Móng băng (dạng bản dầm) 3 A A A - A Bê tông lót Bản móng Móng bè dạng bản Cột A A A- A Bê tông lót Dầm móng Bản móng Móng bè dạng bản (có gia cường) Cột Khối gia cường A A A - A Bê tông lót Dầm móng Bản móng Móng bè dạng bản dầm A A A - A Bê tông lót Tường gia cường Bản móng B - B B B Móng bè hộp 4 Mặt đất Tầng hầm Bản móng Móng bè dạng bản CÔNG TRÌNH CÓ TẦNG HẦM Mặt đất Tầng hầm Đài móng Dầm sàn hầm Sàn hầm Hệ cọc Móng cọc đài đơn CÔNG TRÌNH CÓ TẦNG HẦM Mặt đất Tầng hầm Đài móng Mặt sàn hầm Hệ cọc Móng cọc đài bè CÔNG TRÌNH CÓ TẦNG HẦM 2. Phân loại 2.2. Nền Nền Cột đất trộn xi măng (vôi) Gia tải trước + Đệm vật liệu rời Nền tự nhiên Nền gia cố Cột vật liệu rời Vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật Giếng cát Bấc thấm Bơm hút chân không 5 4 17 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng D f N tt h σ z 2 σ bt 1 p gl h đ b đ α b Đệm vật liệu rời 4 18 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Cột vật liệu rời 4 19 Area of Soil, A soil Area of Column, A column b) Triangular patterns 2 32 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = S D a s π 2 4 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = S D a s π a) Square patterns D S D S σ soil σ col σ BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng AAA a cs s ss AA = + = Cột vật liệu rời 4 20 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Nagaraj, 2002 Cột đất trộn xi-măng/vôi 6 4 21 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Cột đất trộn xi-măng/vôi 4 22 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Cột đất trộn xi-măng/vôi 4 23 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Cột đất trộn xi-măng/vôi 4 24 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Gia tải trước + giếng cát/bấc thấm 7 4 25 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Bấc thấm 4 26 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Bấc thấm 4 27 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Bấc thấm 4 28 BM Đ BM Đ ị ị a Cơ N a Cơ N ề ề n M n M ó ó ng ng Gia tải trước + Bấc thấm 8 3. Độ lún của nền đất Độ lún của đất s = s e + s c + s s s e – độ lún tức thời (ban đầu) s c – độ lún do cố kết s s – độ lún do từ biến 3.1. Độ lún đàn hồi pe I E bps 2 1 ν − = p – áp lực tại mặt đáy móng trong đó: b –bề rộng móng chữ nhật hay đường kính móng tròn ν , E –hệ số Poisson và mô-đun đàn hồi của đất dưới đáy móng I p –hệ số hình dạng và độ cứng; được xác định dựa trên lý thuyết đàn hồi; phụ thuộc vào chiều dày lớp đất, hình dạng và độ cứng của móng Móng cứng hữu hạn Móng cứng s max s const p b )()( 2 góc p tâm p II = )()( 848.0 tâm p bìnhtrung p II = b. Móng cứng chữ nhật )((cung) 57.1 goc pp II = ( ) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ +++ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ++ = 1ln 11 ln 1 2 2 )( mm m m mI góc p π Hệ số hình dạng và độ cứng I p a. Móng chữ nhật cứng hữu hạn l b R b 1 1 3 3 2 1 – tâm móng 3 – biên móng tròn hay giữa cạnh dài móng chữ nhật 2 – góc móng chữ nhật với b l m = 1.12 1.36 1.53 1.78 2.10 2.54 2.99 3.57 4.01 1.00 Tâm 0.790.850.64 Tròn 0.88 1.07 1.21 1.42 1.70 2.10 2.46 3.00 3.43 0.95 1.15 1.30 1.51 1.78 2.15 2.53 3.03 3.40 0.76 0.97 1.12 1.36 1.68 2.10 2.54 3.13 3.57 0.56 0.68 0.77 0.89 1.05 1.27 1.49 1.78 2.00 1 1.5 2 3 5 10 20 50 100 Chữ nhật Trung bình Biên (điểm giữa cạnh dài) Góc Móng cứng Móng mềm I p m ( l/b) Hình dạng móng Trường hợp 1: Hệ số hình dạng và độ cứng I p cho diện truyền tải hình tròn và chữ nhật trên bán không gian đàn hồi vô hạn Bảng tra hệ số hình dạng và độ cứng I p b Lớp đàn hồi vô hạn 9 Trường hợp 2: Hệ số hình dạng và độ cứng I p cho diện truyền tải hình tròn và chữ nhật trên bán không gian đàn hồi hữu hạn Bảng tra hệ số hình dạng và độ cứng I p 0.00 0.08 0.16 0.25 0.34 0.45 0.61 0.81 0.00 0.08 0.16 0.25 0.34 0.45 0.61 0.82 0.00 0.08 0.16 0.25 0.34 0.46 0.60 0.80 0.00 0.08 0.18 0.28 0.34 0.44 0.56 0.66 0.00 0.09 0.19 0.27 0.32 0.38 0.46 0.49 0.00 0.20 0.40 0.51 0.57 0.64 0.70 0.74 0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 10 ν = 0.33 0.00 0.04 0.10 0.18 0.26 0.37 0.52 0.73 0.00 0.04 0.10 0.18 0.26 0.38 0.54 0.77 0.00 0.04 0.10 0.18 0.27 0.39 0.55 0.76 0.00 0.04 0.12 0.22 0.29 0.40 0.52 0.64 0.00 0.05 0.15 0.23 0.29 0.36 0.44 0.48 0.00 0.14 0.35 0.48 0.54 0.62 0.69 0.74 0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 10 ν = 0.5 l/b = ∞ l/b = 10l/b = 5l/b = 2l/b = 1 Góc của móng mềm chữ nhật Tâm móng cứng tròn I p b H b Lớp cứng H Lớp đàn hồi 3.2.2.2. Độ lún ổn định Tính lún theo quan hệ e-p h i –chiều dày lớp đất i; h i = [0.4 ÷ 0.6] b e 1i , e 2i –hệ số rỗng lớp đất i trước và sau khi lún p 1i , p 2i – áp lực tại giữa lớp đất i trước và sau xây dựng công trình 22 11 ii ii pe pe ← ← từ quan hệ nén lún e-p 01 ′ = vi p σ gliii pp σ+= 12 gligli pK ×= 0 σ / / ∈ 0 bz bl K i i với và và z i –khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp đất i ∑ - n i i i ii h e ee s 1= 1 21 +1 = D f Mặt đất γ * γ sat γ US do TLBT γ ∗ D f p 13 σ gl3 p 23 MNN p gl h 1 h 3 h 5 h 4 h 2 tc N US do áp lực gây lún p gl σ gl γ tb Xác định áp lực tại giữa lớp đất trước và sau khi xây móng p 1i & p 2i : Suy ra hệ số rỗng tại giữa lớp đất trước và sau khi lún e 1i & e 2i : Tính độ lún của lớp i là i i ii i h e ee s 1 21 +1 = - Trước khi xây dựng móng, áp lực tại độ sâu D f là f D*γ Sau khi xây dựng móng, áp lực tại độ sâu D f là ftb tc D F N γ+ Áp lực gây lún () ftb tc gl D F N p *+= γγ - Chia nền đất dưới đáy móng thành các lớp mỏng có chiều dày [] bh i 6.0÷4.0= ivi p 01 ′ = σ gligli pK ×= 0 σ với và gliii pp σ+= 12 và 22 11 ii ii pe pe ← ← từ quan hệ nén lún e-p z i –khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp i PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN PHÂN TỐ d c e f g … / / 0 bz bl K i i ∈ l Độ lún của móng (tại tâm) Tính lún đến lớp phân tố thứ i có gliivi p σσ 5= ′ = 01 ∑∑ - n i i i ii n i i h e ee ss 1=1 21 1= +1 == gliivi p σ σ 10= ′ = 01 Đất tốt Đất yếu Điều kiện lún [] ss ≤ Độ lún cho phép của móng được quy định dựa vào mức độ siêu tĩnh của công trình (tham khảo bảng….), đối với nhà BTCT đổ toàn khối [s] = 8cm. [ s] – độ lún cho phép của móng () () 2 +++= 3 2113 h hhDp wsatf γγγγ - 31323 += gl pp σ lg033 = pK gl σ 2 ++= 3 213 h hhz Thí dụ tính độ lún của lớp e (i=3) và với và 13 2313 3 +1 = e ee s - Đường nén e-p e 0 p 1 e 1 p 3 e 3 p 4 e 4 e p O p 2 e 2 e 5 p 5 p 23 p 13 e 13 e 23 3 03 bz bl K ∈ l 10 5. Tải trọng, tổ hợp tải trọng và các trạng thái giới hạn 5.1. Tải trọng -Tĩnh tải: trọng lượng bản thân công trình -Hoạt tải: hoạt tải sử dụng, hoạt tải sửa chữa, gió, động đất, cháy nổ, … 5. Tải trọng, tổ hợp tải trọng và các trạng thái giới hạn 5.2. Tổ hợp tải trọng dùng tính toán móng 5.2. Các trạng thái giới hạn (TTGH) 5.2.1. Trạng thái giới hạn I: Tính toán nền móng thỏa các điều kiện cường độ (sức chịu tải, trượt, lật …) a. Kiểm tra cường độ Hệ số an toàn của sức chịu tải [] FS p q FS tt ult ≥= hoặc FS q qp ult a tt =≤ trong đó: q ult –sức chịu tải cực hạn của nền đất dưới đáy móng q a –sức chịu tải cho phép của nền đất dưới đáy móng FS, [FS] – hệ số an toàn và hệ số an toàn cho phép [] 3=≥ FSFS p tt – áp lực tính toán tại mặt đáy móng b. Kiểm tra ổn định Hệ số an toàn trượt [] truot truotgay truotchong FS F F FS ≥= truot hoặc truot truotchong truotgay FS F F ≤ trong đó: F gay truot –lực gây trượt FS truot , [FS] truot –hệ số an toàn trượt và hệ số an toàn trượt cho phép [ ] 5.1 = ≥ truot truot FSFS F chong truot –lực chống trượt [...]... dạng 11 Chương 2: MÓNG NÔNG I Định nghĩa Df ≤ 2 5 b Móng nông Mặt nền N tt Không kể đến ma sát hai bên móng Df II Móng đơn 2.1 Móng đơn chịu tải đúng tâm ptt Trình tự tính toán và thiết kế Thông số đầu vào - Tải trọng (N,M,H) tại chân cột tính toán thiết kế b Thông số đầu ra - Chiều sâu đặt móng Df - Kích thước đáy móng b × l - Địa chất: đặc trưng γ, c, ϕ, e-p, … TCXD (VN) - Chiều cao móng h Eurocode... bd BS, ACI, … hb ha Bản (cánh) móng b Bước 1 Chọn chiều sâu đặt móng - Thép trong móng - Tương tự móng đơn chịu tải lệch tâm Bản vẽ thi công - Giá trị đề xuất Df = [1 ÷ 2] (m) Bước 2 Xác định kích thước đáy móng b × L sao cho nền đất dưới đáy móng thỏa các điều kiện ổn định, cường độ và biến dạng • Điều kiện 1: ổn định p ≤R tc tb Tổng hợp lực và momen tại trọng tâm đáy móng la tc pmax ≤ 1.2R tc l1 l2... diện tích sơ bộ của đáy móng tc N p ≤R ⇔ + γ tb Df ≤ R tc F N tc ⇔ F ≥ tc R - γ tb D f - Móng chịu tải đúng tâm nên có thể chọn tc tc b=l ≥ F ⇒ chọn b× l γtb N tc γ Mặt phẳng đáy móng * γ, c, ϕ qult FS Mặt đất tt ptc Rtc Df p - áp lực tính toán dưới đáy móng γ* N tt γtb ptt Mặt phẳng đáy móng N tt p tt = + γ tb Df F qult - sức chịu tải cực hạn của đất nền dưới γ, c, ϕ Df qult đáy móng γsat - Kiểm tra... (VN) - Chiều cao móng h Eurocode 7 - Thép trong móng BS, ACI, … Bước 1 Chọn chiều sâu đặt móng - Đủ sâu hơn lớp đất bề mặt chịu ảnh hưởng của phong hóa thời tiết - Ít ảnh hưởng đến móng công trình lân cận - Đặt trên lớp đất đủ chịu lực, không đặt trên rễ cây, đường ống dẫn Bản vẽ thi công Bước 2 Xác định kích thước đáy móng b× l sao cho nền đất dưới đáy móng thỏa các điều kiện ổn định, cường độ và biến... 100 1800 18 II MÓNG BĂNG MỘT PHƯƠNG (dưới dãy cột) II MÓNG BĂNG MỘT PHƯƠNG (dưới dãy cột) Trình tự tính toán và thiết kế Thông số đầu vào Cột (cổ cột) - Tải trọng (N,M,H) tại các chân cột Bê tông lót Thông số đầu ra tính toán & thiết kế - Chiều sâu đặt móng Df - Kích thước đáy móng b × L - Địa chất: đặc trưng γ, c, ϕ, e-p, … TCXD (VN) - Kích thước tiết diện ngang Eurocode 7 Dầm (sườn) móng bd BS, ACI,... l • Bố trí thép bc b Phản lực của đất nền lên đáy móng N tt p tt = + γ tb Df F Áp lực của đất và đài lên đáy móng hc γ tbDf l ⇒ Phản lực ròng của đất nền lên đáy móng N tt tt pnet = F - Chọn ∅ ⇒ Diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép - Số thanh thép 1 ns = As 2 as (làm tròn - Khoảng cách giữa các thanh thép ± 0.0m ĐK (300× 600) as = πφ2 4 ) @= ns ∅ ? @ ? Bước 5 Trình bày bản vẽ b N tt M1-1 bc γ* Df... tích đáy móng tc tb tt tt R tc = • Tính Rtc pmax ≤ qa = ca , ϕa lực dính và góc ma sát trong giữa móng và nền đất (ca = c , ϕa = ϕ) [FS]trượt – Hệ số an toàn trượt cho phép (= 1.2÷1.5) e1i - e 2 i 1 + e1i hi Áp lực gây lún trung bình tại tâm đáy móng p gl = N tc F + (γ tb - γ * )Df Nếu điều kiện lún s ≤ [s] không thỏa ⇒ tăng b× L 20 - Chiều cao bản móng hb Bước 3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện móng -... tâm đáy móng tc tc đất nền dưới đáy móng γsat FS - hệ số an toàn (FS = 2÷3) tt Nếu điều kiện pmax qa không thỏa ⇒ tăng b× l ≤ Lưu ý: ─ Giải lặp thử dần để có kết quả tối ưu nhất ─ Có nhiều lời giải b× l thỏa điều kiện ổn định 16 • Điều kiện 2: cường độ • Điều kiện 3: biến dạng (lún) ─ Hệ số an toàn trượt ≥ [FS ] truot Ep N tc Hx tc My Ea [s] – độ lún cho phép của móng Df Độ lún cho phép của móng được... và bố trí thép Bước 3 Xác định chiều cao móng h tt 1( net ) Áp lực gây lún trung bình tại tâm đáy móng Nếu điều kiện lún s ≤ [s] không thỏa ⇒ tăng b× l [FS]trượt – Hệ số an toàn trượt cho phép (= 1.2÷1.5) Xét cân bằng lực của mặt tháp xuyên nguy hiểm (móng lệch tâm 1 phương) e1i - e 2 i hi i =1 1 + e1i i =1 ca , ϕa lực dính và góc ma sát trong giữa móng và nền đất (ca = c , ϕa = ϕ) Pxt ≤ Pcx n s =... và áp lực đất chủ động (Ea) Fgt = H d = H tt + E a ,h 5.2.2 Trạng thái giới hạn II: Tính toán nền móng thỏa các điều kiện biến dạng (lún, nghiêng, …) Htt Ep W2 Lực chống trượt bằng tổng của lực cản do ma sát (Rd) và áp lực đất bị động được huy động (Ep) W1 Nd Ea Công trình Ea,h Mặt đất Hd L Rd δ Cao trình đáy móng ban đầu Δ smax Fct = Rd + E p,h smax – tổng độ lún lớn nhất Điều kiện trượt H d ≤ Rd + . đất tt N tt M tt H tt N 1 P 2 P 3 P Vùng nền Đài móng D f p tt Hệ cọc Lớp1 Lớp2 Mặt đất MÓNG NÔNG MÓNG CỌC Nền đất Nền đường NỀN ĐƯỜNG Nền: vùng đất chịu ảnh hưởng của tải trọng từ móng truyền xuống 2. Phân loại 2.1. Móng Móng nông Móng. nghiêng, …) 12 tt N p tt Mặt nền D f b Chương 2: MÓNG NÔNG I. Định nghĩa Móng nông Không kể đến ma sát hai bên móng 5.2≤ b D f II. Móng đơn 2.1. Móng đơn chịu tải đúng tâm Trình tự tính toán và thiết. loại 2.1. Móng Móng nông Móng sâu Móng cọc Móng kép, móng gánh Móng bè : dạng bản, bản dầm, hộp Móng băng : 1 phương , 2 phương (giao nhau) Móng đơn: đúng tâm , lệch tâm Móng giếng chìm Đá Thép: BTCT Cọc