bài gảng nền móng công trình xây dựng

Mọi kết cấu công trình, dù là nhà, cầu, mặt đường, cầu cảng, đều gồm có phần thân (phía trên mặt đất) và phần móng (phía dưới mặt đất).  Móng là phần mở rộng của công trình trong nền với chức năng tiếp nhận tải trọng từ phần thân và truyền xuống nền đất ở phía dưới và xung quanh móng.

FOUNDATION ENGINEERING NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Instructor: Nguyễn Tương Lai Course: Xây dựng DD&CN VIỆN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT 1.1. Khái niệm về nền và móng  Mọi kết cấu công trình, dù là nhà, cầu, mặt đường, cầu cảng, đều gồm có phần thân (phía trên mặt đất) và phần móng (phía dưới mặt đất).  Móng là phần mở rộng của công trình trong nền với chức năng tiếp nhận tải trọng từ phần thân và truyền xuống nền đất ở phía dưới và xung quanh móng.  Nền là môi trường đất đá bên dưới và xung quanh móng, trực tiếp nhận tải trọng từ công trình truyền xuống qua móng. 1.2. Yêu cầu đối với thiết kế nền và móng  Nhiệm vụ của thiết kế nền móng là đảm bảo không có phần nào của công trình gồm cả phần thân và nền móng bị sự cố ở bất kỳ dạng nào (về độ bền, ổn định, biến dạng) trong quá trình chịu tải.  Các yêu cầu đối với thiết kế nền – móng công trình:   Đảm bảo sự bền vững của toàn bộ công trình và từng bộ phận;   Đảm bảo điều kiện khai thác bình thường của công trình;   Đảm bảo tính khả thi trong xây dựng;   Hiệu quả về kinh tế (chi phí xây dựng và khai thác, bảo trì).  Các căn cứ để thiết kế nền – móng:  Các tài liệu đầu vào: số liệu khảo sát địa kỹ thuật, đặc điểm CT, khu vực XD,…  Phương pháp tính toán, thiết kế  Công nghệ và thiết bị thi công Rational Design of Foundations / Thiết kế hợp lý của nền móng 1.2. Yêu cầu đối với thiết kế nền và móng  Việc thiết kế nền móng thường gồm hai phần chính. Các phần này được đề cập đến như là: 1. Thiết kế địa kỹ thuật (TKĐKT) và 2. Thiết kế kết cấu (TKKC)  Mục tiêu chủ yếu của TKĐKT là nhằm xác định độ sâu đặt móng và kích thước mặt bằng của móng thỏa mãn các yêu cầu thiết kế của nền đất đá về khả năng chịu tải (độ bền, độ ổn định) và điều kiện biến dạng.  TKKC chỉ được triển khai sau khi đã hoàn thành các nội dung TKĐKT. Mục tiêu chủ yếu của TKKC là nhằm xác định kích thước chiều cao móng cũng như chi tiết cốt thép gia cường tại các vị trí trên móng nhằm đảm bảo điều kiện bền và biến dạng của kết cấu móng. Tuy nhiên, việc thiết kế nền móng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành và phải căn cứ vào năng lực xây lắp để đảm bảo tính khả thi Rational Design of Foundations / Thiết kế hợp lý của nền móng 1.2. Yêu cầu đối với thiết kế nền và móng “The successful transfer of design objectives into construction is accomplished by consideration of construction operations during the design phase. In recent years the amount of coordination between design and construction has steadily decreased; primarily due to graduate engineers who specialize in design and who are never exposed to construction operations. In past years, engineers either began their careers in construction and advanced into design, or were assigned the design and construction responsibilities for projects. Present lack of coordination stemming from inexperience with field operations can result in a technically superior set of construction plans and specifications which cannot be built. Rational construction control is vital to assure a safe, cost-effective foundation and to avoid unnecessary court of claims actions” (Chaney & Chassie, Soils and Foundations Workshop Manual, FHWA HI-88-009) The Problem of Constructability / Về tính khả thi trong xây dựng 1.3. Phân loại nền và móng  Theo cấu tạo: nền tự nhiên và nền nhân tạo  Theo vật liệu: nền đất và nền đá 1.3.1. Phân loại nền  Theo cấu tạo: móng đơn, móng băng, móng bè, móng cọc, móng giếng, móng hộp,…  Theo vật liệu: móng gạch, móng đá, móng bê tông, móng BTCT.  Theo phương pháp xây dựng: móng toàn khối, móng lắp ghép.  Theo đặc điểm thi công và làm việc: móng nông, móng sâu.  Theo đặc điểm tải trọng: móng chịu tải trọng tĩnh, móng chịu tải trọng động. 1.3.2. Phân loại móng 1.3. Phân loại nền và móng  Định nghĩa: Là móng xây trên hố móng đào lộ thiên, sau đó lấp lại, độ sâu chôn móng từ 1,2÷3,5m.  Đặc điểm: thi công đơn giản, không yêu cầu máy móc và công nghệ phức tạp; tải trọng truyền trực tiếp xuống nền dưới đáy móng; trong tính toán bỏ qua ảnh hưởng của đất từ đáy móng trở lên.  Phạm vi áp dụng: công trình có tải trọng nhỏ và TB, nền đất tốt. Móng nông  Định nghĩa: Là loại móng khi thi công không cần đào hố móng hoặc chỉ đào một phần rồi dùng phương pháp nào đó hạ, đưa móng xuống độ sâu TK.  Đặc điểm: thi công phức tạp, phụ thuộc nhiều vào máy móc và công nghệ; tải trọng truyền xuống nền dưới đáy và xung quanh móng; quản lý chất lượng khó khăn.  Phạm vi áp dụng: công trình có tải trọng lớn, nền đất tốt nằm sâu. Móng sâu 1.4. Tính toán, TK nền – móng theo các TTGH  Trạng thái giới hạn là trạng thái ứng với khi công trình không ở điều kiện sử dụng bình thường (võng quá lớn, biến dạng lớn, nứt quá phạm vi cho phép, mất ổn định) hoặc bị phá hoại hoàn toàn.  Việc thiết kế nền móng thường gồm hai phần chính. Các phần này được đề cập đến như là: 1. Thiết kế địa kỹ thuật (TKĐKT) và 2. Thiết kế kết cấu (TKKC)  Nhiệm vụ chủ yếu của TKĐKT là nhằm xác định độ sâu đặt móng và kích thước mặt bằng của móng thỏa mãn các yêu cầu thiết kế của nền đất đá về khả năng chịu tải (độ bền, độ ổn định – TTGHI) và điều kiện biến dạng (độ lún, độ nghiêng – TTGHII).  TKKC chỉ được triển khai sau khi đã hoàn thành các nội dung TKĐKT. Mục tiêu chủ yếu của TKKC là nhằm xác định kích thước chiều cao móng cũng như chi tiết cốt thép gia cường tại các vị trí trên móng nhằm đảm bảo điều kiện bền và biến dạng của kết cấu móng. Tuy nhiên, việc thiết kế nền móng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành và phải căn cứ vào năng lực xây lắp để đảm bảo tính khả thi 1.4. Tính toán, TK nền – móng theo các TTGH  Tùy theo đặc điểm làm việc của công trình, việc tính toán nền theo TTGH I cần thực hiện theo một hay toàn bộ nội dung kiểm tra nền: về cường độ, về ổn định trượt, về ổn định lật.  Việc tính toán móng theo TTGH I là nhằm kiểm tra các khả năng phá hoại của kết cấu móng khi chịu lực, tùy theo đặc điểm làm việc của móng có thể thực hiện một phần hay toàn bộ các nội dung kiểm tra: về khả năng chịu cắt, về khả năng chống chọc thủng, về khả năng chịu uốn, về khả năng chịu lực dọc.  Công thức tổng quát để kiểm toán nền và móng theo TTGH I: trong đó: N - ngoại lực tác dụng lên nền hoặc móng; Φ - sức chịu tải của nền hoặc móng theo phương tác dụng của N 1.4.1. Tính toán, thiết kế N-M theo trạng thái giới hạn I N ≤Φ 1.4.1. Tính toán, thiết kế N-M theo trạng thái giới hạn I  Kiểm toán nền về cường độ: được thực hiện tại vị trí đáy móng và bề mặt lớp đất yếu: trong đó:    ,  max  - là ứng suất trung bình và ứng suất lớn nhất theo phương đứng tại đáy móng;  max  - ứng suất lớn nhất tác dụng theo phương ngang tại mặt bên của móng; ,   - là sức chịu tải của nền theo phương đứng và theo phương ngang.  Kiểm toán nền về ổn định trượt (trượt phẳng, trượt sâu): trong đó:   - hệ số ổn định trượt;   - tổng lực giữ;   - tổng lực gây trượt;   - hệ số ổn định trượt cho phép .  Kiểm toán nền về ổn định lật: trong đó:   - hệ số ổn định lật;   - tổng mô men giữ;   - tổng mô men gây lật;   - hệ số ổn định lật cho phép. max max ; 1, 2 ; d d ng tb ng R RR σσ σ ≤≤ ≤ [ ] t gi t t K TT K= ≥ [ ] L gi L L K MM K= ≥ [...]... móng nông:  Theo cấu tạo: móng đơn, móng băng, móng bè, móng hộp;   Theo vật liệu: móng gạch, móng đá, móng bê tông, móng BTCT; Theo tính chất làm việc: móng cứng, móng mềm, móng cứng hữu hạn;   Theo biện pháp thi công: móng toàn khối, móng lắp ghép;  Theo đặc điểm chịu tải: đúng tâm, lệch tâm 2.2 Cấu tạo một số loại móng nông Móng đơn:  Kích thước không lớn, đáy móng hình tròn, vuông, hình... của móng SHALLOW FOUNDATION CHƯƠNG II: MÓNG NÔNG VIỆN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT Instructor: Nguyễn Tương Lai Course: Cao học Xây dựng DD&CN 2.1 Định nghĩa và phân loại móng nông Móng nông là những móng được xây dựng trong hố móng lộ thiên và được đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên hoặc nền gia cố, chiều sâu chôn móng khoảng dưới 2÷3m, trong trường hợp đặc biệt có thể sâu đến 6m  Phân loại móng. .. điều kiện kinh tế 2.3 Trình tự tính toán, thiết kế móng nông Chọn phương án móng Kích thước và độ cứng tăng từ móng đơn đến móng băng, móng băng giao thoa, móng bè, móng hộp do đó cho phép chịu tải tác dụng lớn hơn, sức chịu tải của nền lớn hơn và khả năng biến dạng giảm  Căn cứ theo tải trọng của công trình xuống móng, đặc điểm cường độ và biến dạng của nền, ảnh hưởng của công trình lân cận,… để chọn... làm tầng hầm  2.3 Trình tự tính toán, thiết kế móng nông Tập hợp và NC tài liệu Lựa chọn phương án móng Chọn độ sâu đặt móng Tính ứng suất dưới móng Chọn kích thước đáy móng Tính tải trọng xuống móng KT k.thước đáy móng Tính chiều cao móng, Kiểm tra bền, cấu tạo móng SCT của nền; độ lún; ổn định trượt, lật Kiểm toán móng về khả năng chịu cắt, chọc thủng, uốn Lập bản vẽ, BP thi công dự toán Kiểm tra... kích thước đáy móng hoặc độ sâu đặt móng 2.4 Tính toán móng cứng Kiểm toán kết cấu móng theo TTGH I  Móng gạch, đá, bê tông: cấu tạo móng để không xuất hiện ứng suất kéo trong móng α < α vl b−b b − b0 tan α vl H = 0 tan α ≤ 2 2 𝛼𝛼 𝑣𝑣𝑣𝑣 = 26° 𝛼𝛼 𝑣𝑣𝑣𝑣 = 29° 𝛼𝛼 𝑣𝑣𝑣𝑣 = 30° ÷ 35° tùy theo cấp độ bền hay Móng xây gạch:  Móng xây đá:  Móng bê tông:  b0 b0 hm hm α α b H α α b H 2.4 Tính toán móng cứng Kiểm... phương án móng đưa vào tính toán và so sánh về hiệu quả KT  2.3 Trình tự tính toán, thiết kế móng nông Chọn độ sâu đặt móng phụ thuộc vào:  Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn: vị trí lớp đất tốt  Ảnh hưởng của trị số và đặc tính của tải trọng: độ lớn, độ lệch tâm  Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo công trình: tầng hầm, KC ngầm Ảnh hưởng của móng các công trình lân cận: không sâu hơn móng. .. loại móng đơn: (a) Móng đơn dưới cột nhà: gạch, đá xây, bê tông, (b) Móng đơn dưới cột: bê tông hoặc BTCT (c) Móng đơn dưới trụ cầu; (d) Móng đơn dưới chân trụ điện, tháp ăng ten 2.2 Cấu tạo một số loại móng nông  Móng đơn: 2.2 Cấu tạo một số loại móng nông Móng băng:  Kích thước một chiều lớn hơn nhiều so với hai chiều còn lại  Vật liệu: gạch, đá, bê tông, BTCT; thường dùng dưới cột, tường  Móng. .. kiện làm việc của nền và hệ số điều kiện làm việc của công trình; 𝐴𝐴, 𝐵𝐵, 𝐷𝐷 là các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của nền dưới đáy móng; ℎ0 là chiều sâu từ mặt đất đến nền tầng hầm tương đương; 𝑏𝑏 là chiều rộng đáy móng; γt, γd là trọng lượng riêng đất trên, dưới đáy móng; 𝑐𝑐 𝑑𝑑 là lực dính đ.vị của đất dưới đáy móng = Rt c 2.4 Tính toán móng cứng Xác định sức chịu tải của nền  Phương pháp... khối xây (gạch, đá) hoặc BTCT 2.2 Cấu tạo một số loại móng nông Móng băng:  Móng băng dưới cột và móng băng giao thoa sử dụng khi tải trọng lớn  2.2 Cấu tạo một số loại móng nông Móng bè  Kích thước mặt bằng lớn dưới toàn bộ công trình hoặc các khối đã phân cách bởi khe lún; có thể cấu tạo các sườn tăng cứng  Vật liệu: BTCT; thường dùng dưới tường, cột  2.2 Cấu tạo một số loại móng nông Móng bè... toán móng cứng Kiểm tra kích thước đáy móng theo TTGH I của nền  Kích thước đáy móng được kiểm tra và điều chỉnh để thỏa mãn điều kiện về TTGH I của nền dưới đáy móng: (xem mục 1.4.1)  Chú ý kiểm tra sức chịu tải của lớp đất yếu bên dưới (nếu có), thực hiện theo phương pháp móng quy ước tương đương  Nếu không thỏa mãn về TTGH I thì cần tăng kích thước đáy móng hoặc độ sâu đặt móng 2.4 Tính toán móng . ENGINEERING NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Instructor: Nguyễn Tương Lai Course: Xây dựng DD&CN VIỆN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT 1.1. Khái niệm về nền và móng  Mọi kết cấu công trình, dù. xây dựng 1.3. Phân loại nền và móng  Theo cấu tạo: nền tự nhiên và nền nhân tạo  Theo vật liệu: nền đất và nền đá 1.3.1. Phân loại nền  Theo cấu tạo: móng đơn, móng băng, móng bè, móng. cọc, móng giếng, móng hộp,…  Theo vật liệu: móng gạch, móng đá, móng bê tông, móng BTCT.  Theo phương pháp xây dựng: móng toàn khối, móng lắp ghép.  Theo đặc điểm thi công và làm việc: móng