BÀI GIẢNG NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH CẦU ĐƯỜNG THEO 27205

Móng giếng chìm là loại móng có khả năng chịu tải rất cao, có thể kết hợp với lao động thủ công trong quá trình thi công.. Một số công trình cầu ở Việt Nam đã sử dụng loại móng này làm m

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 2

1.1 MỞ ĐẦU -2

1.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG -4

1.2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG THEO 22TCN 272-05 -9

1.3 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG -13

CHƯƠNG 2 MÓNG NÔNG 14

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG -14

2.2 CẤU TẠO MÓNG NÔNG -23

2.3 THIẾT KẾ MÓNG NÔNG -26

CHƯƠNG 3 MÓNG SÂU 57

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG -57

3.2 PHÂN LOẠI CỌC VÀ MÓNG CỌC -60

η = 1 nếu không xét đến ma sát của đất xung quanh bệ (thiên về an toàn). -63

η = 0,75 nếu xét đến cả ma sát của đất xung quanh bệ. -63

3.3 CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐƯỜNG KÍNH NHỎ -66

3.4 CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐƯỜNG KÍNH LỚN -73

3.5 CẤU TẠO BỆ CỌC -79

3.6 DỰ BÁO SỨC KHÁNG CỦA CỌC THEO SỨC KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT -92

3.7 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC -124

3.8 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CỌC -126

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CỌC 129

4.1 KHÁI NIỆM CHUNG -129

4.2 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC -131

4.3 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC (ĐỘ NGUYÊN VẸN KẾT CẤU) -178

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 MỞ ĐẦU

Khi chịu lực đất có thể xảy ra những hiện tượng gì ảnh hưởng đến kết cấu bên trên.Vấn đề này đã được nghiên cứu tương đối kỹ trong môn Cơ học đất Môn học nền vàmóng sử dụng các kiến thức của cơ học đất được cụ thể hóa cho phù hợp với điều kiệnthực tế đồng thời sử dụng các phương pháp nghiên cứu riêng để tính toán và thiết kếcác loại móng khác nhau

Một công trình thường được chia thành hai phần:

- Kết cấu phần trên: Bộ phận công trình kể từ mặt móng lên trên

- Kết cấu phần dưới: Bộ phận công trình kể từ mặt móng xuống dưới

Neà n

Hình 1.1: Cấu tạo móng

Hình dạng của nền phụ thuộc vào loại đất làm nền, hình dạng móng và tải trọng tácdụng lên móng.

Nền, Móng là những bộ phận rất đặc biệt quan trọng vì:

- Đất là vật thể rời, rất phức tạp, số liệu về nó khó đạt độ tin cậy cao, đồng thời lýthuyết về nền móng còn sai khác nhiều so với thực tế Nền móng là một môn khoa họctổng hợp về đất đá, kết cấu và kỹ thuật thi công

- Móng ở trong môi trường phức tạp và thường ở trong những điều kiện bất lợi chovật liệu (ẩm ướt, ăn mòn…)

- Thi công và đặc biệt khi sửa chữa rất khó khăn đôi khi đòi hỏi giá thành cao

- Phần lớn công trình hư hỏng hoặc lãng phí do những sai sót, hoặc đánh giá chưađúng ở phần nền móng

(a) (b)

Hình 1.2: (a): Móng gạch, (b): Móng bè cho nhà cao tầng

Hình 1.3: Móng cọc bê tông cốt thép

- Móng có nhiều loại, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

+ Nền đất;

+ Nước trong đất;

+ Kết cấu công trình bên trên;

+ Yêu cầu độ tin cậy (mức độ quan trọng của công trình);

+ Môi trường xây dựng;

+ Công nghệ, môi trường thi công

1.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG

Căn cứ vào chiều sâu chôn móng, người ta phân móng thành các loại móng sau:

1.1.1 Móng nông

Hình 1.4: Móng Nông

1 Phạm vi áp dụng: Nếu tầng đất chịu lực( tầng đất cơ bản) tốt ở cách mặt đất ở độsâu Df = 3-5m thì ta có thể đào đất đến độ sâu đó và xây móng trực tiếp lên tầng đấtnày

2 Đặc điểm của móng nông:

- Chiều sâu chôn móng Df =3-5m

- Thi công móng ở những hố móng đào trần,

- Truyền lực vào đất nền chủ yếu ở mặt phẳng đáy móng, bỏ qua ảnh hưởng của masát ở xung quanh móng

1.1.2 Móng sâu

Hình 1.4: Móng cọc

Thường dùng trong trường hợp tải trọng tương đối lớn mà lớp đất tốt lại nằm ởdưới sâu

1 Đặc điểm của móng sâu:

- Chiều sâu chôn móng Df > 5m

- Thi công móng không phải dùng phương pháp hố móng đào trần mà dùng nhiềuphương pháp khác nhau

- Truyền lực vào đất ở mặt phẳng đáy móng và cả xung quanh móng

trường Móng cọc bêtông cốt thép đường kính nhỏ được sử dụng khá phổ biến trongcác công trình cầu ở nước ta hiện nay.

÷ 1,5m (có thể lên đến 2,0m), chiều dài từ 30 ÷ 50m (có thể đến 100m)

Cọc barrette là một dạng cọc khoan nhồi, không thi công bằng mũi khoan hình tròn

mà bằng loại gầu ngoạm hình chữ nhật Cọc barrette thường có tiết diện chữ nhật vớichiều rộng từ 0.6m ÷ 1.5m; chiều dài từ 2.2m ÷ 6.0m Cọc barrette còn có thể có cácloại tiết diện khác như: chữ thập (+), chữ T, chứ I, chữ L, hình ba chạc…

Cäc

BÖ cäc

NÒn KÕt cÊu phÇn trªn

Biện pháp thi công cọc barrette cũng giống như thi công cọc khoan nhồi Cọcbarrette thường được dùng làm kết cấu tường của tầng hầm trong các nhà cao tầng.

Hình 1.4c: Cọc barrette

+ Móng cọc ống

Cọc ống là loại cọc tiết diện lớn, đường kính cọc từ 0.8 ÷ 2.0m, có dạng hình ống,chiều dài cọc thường từ 20 ÷ 50m, được chế tạo sẵn thành từng đoạn tại xưởng hoặccông trường và được lắp ghép lại với nhau ở hiện trường khi thi công

Ở Việt Nam hiện nay, cọc ống thường được chế tạo từ bêtông cốt thép dự ứng lực.Riêng tại công trình cầu Nhật Tân, cọc ống thép đã lần đầu tiên được áp dụng tại ViệtNam

Trước đây, khi thi công trụ ở nơi nước sâu

(như cầu Thanh Trì) thường sử dụng các ống

thép chỉ để làm vòng vây ngăn nước Sau khi thi

công xong thì các ống thép này lại được nhổ lên

và tái sử dụng với chức năng là vòng vây

Với móng cọc ống thép thì ống thép sau khi

đã hoàn thành nhiệm vụ làm vòng vây nó sẽ

được sử dụng luôn làm cọc cho móng tức là ống

thép ở đây sẽ không được nhổ lên nữa mà vĩnh

viễn nằm trong móng (xung quanh bệ móng –

không như các công trình khác, cọc nằm dưới bệ móng)

Hình 1.4d Cọc ống

Hình 1.4e Một số hình ảnh về móng cọc ống thép

- Móng giếng chìm.

Móng giếng chìm là loại móng mà cách hạ của

nó giống như hạ giếng nước, đó là kết cấu giếng

được đúc thành từng đốt cao 4 ÷ 6m, sau đó đất bên

trong lòng giếng được đào đi, giếng được đánh

chìm dần xuống do trọng lượng bản thân Đốt này

hạ xong lại tiếp tục đúc đốt tiếp theo ở phía trên rồi

lặp lại việc đào đất và đánh chìm

Các đốt giếng có thể được đúc tại chỗ hoặc đúc

sẵn từ nơi khác rồi chở đến vị trí móng và hạ vào

nền

Móng giếng chìm là

loại móng có khả năng

chịu tải rất cao, có thể kết

hợp với lao động thủ công

trong quá trình thi công

Tuy nhiên tốc độ thi công

tương đối chậm, khó cơ

giới hóa thi công, chịu ảnh

hưởng của thời tiết Một số

công trình cầu ở Việt Nam

đã sử dụng loại móng này

làm móng cho kết cấu nhịp chính như cầu Long Biên, Chương Dương, Bãi Cháy…

Trường hợp cần làm khô khu vực đào lấy đất ở dưới đáy giếng để quá trình đào đấtđược dễ dàng hợn, trong quá trình đào đất người ta sử dụng khí nén bơm ép đẩy nước

ra ngoài, khi đó ta có móng giếng chìm hơi ép

Thường thì móng giếng chìm hơi ép được chủ động thiết kế Tuy nhiên với giếngchìm thông thường, đôi khi trong quá trình thi công gặp phải những khó khăn mà lúckhảo sát không phát hiện ra, khi đó người ta phải bổ sung thêm tấm trần ngăn phía trên

để biến giếng chìm bình thường thành giếng chìm hơi ép

1.2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG THEO 22TCN 272-05 1.1.3 Tổng quát

Móng công trình phải được thiết kế theo các trạng thái giới hạn quy định để đạtđược các mục tiêu thi công được, an toàn và sử dụng được

Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu nào thì phương trình 1.3.2.1-1(TCN272-05) luôn luôn được thỏa mãn với mọi ứng lực và các tổ hợp được ghi rõ củachúng

Hình 1.4f Móng giếng chìm

MNTC èng vËn chuyÓn vËt liÖu èng cho nguêi lªn xuèng

Nuíc gia t¶i

TÊm trÇn ng¨n Khoang lµm viÖc

V¸ch ng¨n

Hình 1.4g Móng giếng chìm hơi ép

Mỗi cấu kiện và liên kết phải thỏa mãn Phương trình 1 với mỗi trạng thái giới hạn,trừ khi được quy định khác Đối với các trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giớihạn đặc biệt, hệ số sức kháng được lấy bằng 1.0 Mọi trạng thái giới hạn được coitrọng như nhau

∑ηiYiQi ≤ ΦRn= Rr (1.3.2.1-1_22TCN 272-05)với :

ηi= ηDηRηl > 0,95 (1.3.2.1-2_22TCN 272-05)Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của Yi:

ηi= (1/ηDηRηl ) ≤ 1.0 (1.3.2.1-3_22TCN 272-05) trong đó :

Yi : hệ số tải trọng; hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực

Φ : hệ số sức kháng; hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danhđịnh (ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 và 12 trong 22TCN 272-05)

ηi : hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quantrọng trong khai thác

ηD : hệ số liên quan đến tính dẻo (Điều 1.3.3)

ηR : hệ số liên quan đến tính dư (Điều 1.3.4)

ηl : hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác (Điều 1.3.5)

Các tải trọng và lực thường xuyên và nhất thời sau đây phải được xem xét đến:

Tải trọng thường xuyên (Bảng 1.1)

Ký hiệu Tên tải trọng

DD tải trọng kéo xuống (xét hiện tượng ma sát âm)

DC tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu & thiết bị phụ phi kết cấu

DW tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng

EH tải trọng áp lực đất nằm ngang

EL các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do phương pháp thi công

ES tải trọng đất chất them 10

LS hoạt tải chất them

PL tải trọng người đi

TG gradien nhiệt

TU nhiệt độ đều

WA tải trọng nước và áp lực dòng chảy

WL gió trên hoạt tải

WS tải trọng gió trên kết cấu

Chi tiết cách tính các loại tải trọng trên có thể xem Phần 3 – Tải trọng và hệ số tảitrọng của Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

1.2.1 Hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng

Tổng ứng lực tính toán phải được lấy như sau:

Q=∑ηiγiQi (3.4.1-1_22TCN 272-05)trong đó:

ηi : hệ số điều chỉnh tải trọng bảng 10, 11, 12 (Điều 1.3.2 _ 22TCN271-05)

Qi : tải trọng quy định

γi : hệ số tải trọng lấy theo Bảng 3.4.1-1 và 3.4.1-2 ( phần 3_ 22TCN271-05).

1.2.2 Sức kháng và hệ số sức kháng Φ

Sức kháng tính toán sẽ bằng sức kháng danh định nhân với hệ số sức kháng

Rr = ΦRn (1.3.2.1-1_22TCN 272-05)Khi đánh giá ổn định tổng thể của mái đất có móng hoặc không có móng đều cầnkhảo sát ở trạng thái giới hạn sử dụng dựa trên tổ hợp tải trọng sử dụng và một hệ sốsức kháng phù hợp

Nếu không có các thông tin tốt hơn thì hệ số sức kháng Φ có thể lấy như sau:

- Khi các thông số địa kỹ thuật được xác định tốt và mái dốc không chống đỡ hoặckhông chứa cấu kiện……… 0.75

- Khi các thông số địa kỹ thuật dựa trên thông tin chưa đầy đủ hay chưa chính xáchoặc mái dốc có chứa hoặc chống đỡ một cấu kiện 0.65

Phải lấy các hệ số sức kháng đối với các loại kết cấu nền móng khác nhau theotrạng thái giới hạn cường độ được quy định trong Bảng 10.5.5-1 đến bảng 10.5.5-3trong 22TCN 272-05 trừ khi có sẵn các giá trị riêng của khu vực

Theo trạng thái giới hạn sử dụng lấy các hệ số sức kháng bằng 1.0

- Sức chịu tải ước tính dùng áp lực chịu tải giả định;

- Xem xét lún phải dựa trên độ tin cậy và kinh tế

Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế, kiểm soátđối với ứng suất, biến dạng và vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường

Tổ hợp tải trọng sử dụng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió cóvận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định Dùng để kiểm tra độ võng,

bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực, sự chảydẻo của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy cơ trượt do tác dụng của hoạt tải

xe Tổ hợp trọng tải này cũng cần được dùng để khảo sát ổn định mái dốc

Với nền móng chủ yếu kiểm tra về lún của nền đất

1.1.1.1 Trạng thái giới hạn cường độ

Thiết kế móng theo trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến:

- Sức kháng đỡ, loại trừ áp lực chịu tải giả định;

- Mất tiếp xúc quá nhiều;

- Trượt tại đáy móng;

- Mất đỡ ngang;

- Mất ổn định chung và;

- Khả năng chịu lực kết cấu

Móng phải được thiết kế về mặt kích thước sao cho sức kháng tính toán không nhỏhơn tác động của tải trọng tính toán xác định trong phần 3_22TCN272-05

Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử

dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió

Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với

vận tốc vượt quá 25m/s

Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe

tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s

1.1.1.2 Trạng thái giới hạn đặc biệt

Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khiđộng đất, lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, có thể cả trong điều kiện bị xói lở

Trạng thái giới hạn đặc biệt: Tổ hợp tải trọng liên quan đến động đất, lực va của

tầu thuyền và xe cộ, và đến một số hiện tượng thuỷ lực với hoạt tải đã chiết giảm khác

có khi là một phần của tải trọng xe va xô, CT

1.3 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG

Giai đoạn khảo sát

Giai đoạn chuẩn bị

Thu thập thông tin liên quan tới dự án (phục vụ thiết kế móng)

Khảo sát địa chất,

Khảo sát địa chất, Khảo sát, dự báo Khảo sát, dự báo

CHƯƠNG 2 MÓNG NÔNG2.1 KHÁI NIỆM CHUNG

So sánh chọn phương án kỹ thuật

Cũng có quan điểm cho rằng khi Df/B ≤0.5 thì được coi là móng nông.

Đặc điểm của móng nông:

- Tải trọng từ kết cấu bên trên được bệ móng truyền trực tiếp xuống đất nền

- Bỏ qua ảnh hưởng của đất nền xung quanh( ma sát và lực dính giữa đất và bệ móng) đến sự làm việc của móng

- Trong trường hợp móng chịu tải trọng ngang, để thiên về an toàn có thể không kể đến áp lực đất bị động của đất xung quanh đến quá trình tham gia chống trượt giữa đáymóng và nền

1.1.1.3 Ưu điểm của móng nông:

- Hình dạng, cấu tạo đơn giản, với móng trụ mố cầu thường chọn hình chữ nhật

- Biện pháp thi công đơn giản, có thể dùng biện pháp thi công thủ công hoặc cơ giới tùy thuộc vào địa hình và chi phí xây dựng

1.1.1.4 Nhược điểm của móng nông:

- Móng có chiều sâu chôn móng nhỏ, do vậy độ ổn định của móng nông về lật , trượt là kém khi chịu mômen và lực ngang tác dụng

- Ở các lớp đất phía trên có sức chịu tải không lớn (trừ khi lớp đá gốc gần mặt đất) nên sức chịu tải nền đất là không cao và do đó móng nông chỉ chịu được tải trọng công trình nhỏ

- Trong trường hợp mực nước mặt nằm sâu thì phương án thi công tương đối phức tạp do phải tăng chiều dài cọc ván và các công trình phụ trợ khi thi công

1.1.6 Phân loại móng nông

1.1.1.5 Phân loại theo vật liệu

o Móng đá xây:

Giống như móng gạch xây, móng đá xây phải được thi công từ dưới lên trên và khảnăng tạo hình của đá xây là kém nên cũng làm kéo dài thời gian thi công, giảm hiệuquả kinh tế Móng đá xây ít được sử dụng trong công trình cầu đường có yêu cầu vềthời gian ngắn và chất lượng công trình cao

(a) (b) Hình 2.2: (a) Móng đá hộc xây,(b) Móng gạch xây.

Hình 2.4: Móng bê tông cốt thép

1.1.1.6 Phân loại theo kích thước móng

Hình 2.5: (a) Móng đơn dưới cột, (b) Móng băng dọc, (c) Móng băng giao nhau,

(d) Móng bè có sườn ngang dọc.

o Móng đơn

Móng đơn là loại móng có cả ba kích thước (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) đềunhỏ

Hình 2.6: Móng đơn dưới cột

o Móng băng

Móng băng là móng có chiều dài lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dày

Hình 2.7: Móng băng dưới tường

+ Móng băng dưới tường, vách;

+ Móng băng dưới cột, móng bè nhưng có độ cứng rất lớn ( có chiều cao móng lớn

Hình 2.11: Móng mềm

No Mo

A

L

Móng được coi là mềm khí: Độ cứng của móng với đất nền thỏa mãn điều kiện.

3 0

> hay t = 1

h.E

B.L.E3 b

2

0 >

Trong đó:

Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông;

E0: Mô đun biến dạng của đất;

L: Chiều dài móng;

B: Chiều rộng móng;

H: Chiều cao móng

Các loại móng mềm:

+ Móng băng dưới hàng cột ( băng dọc hoặc giao nhau)

+ Móng bản dưới hàng cột, âu tàu thuyền, đáy bể

1.1.1.8 Theo vị trí tác dụng của tải trọng

Móng có tải trọng tác dụng đúng tâm: điểm đặt của tải trọng nằm trọng tâm củamóng

Móng có tải trọng tác dụng lệch tâm: điểm đặt của tải trọng nằm lệch khỏi trọngtâm móng, điểm đặt tải trọng càng xa trọng tâm thì lệch tâm càng lớn

Hình 2.12: (a) Tải trọng tác dụng đúng tâm; (b)Tải trọng tác dụng lêch tâm

Móng có tải trọng ngang lớn thường xuyên: ví dụ khi mố cầu có chiều cao lớn thì

áp lực đất phía sau móng sinh ra lực ngang lớn tác dụng lên móng

Lưu ý: Khi tải trọng tác dụng lệch tâm phải thiết kế lại hình dạng của móng để tải

trọng tác dụng không nằm ngoài lõi móng

1.1.1.9 Hư hỏng công trình do biến dạng của nền

Biến dạng của công trình khi nền bị

Ảnh hưởng do lún của nền đối với

công trình bên trên:

- Ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của

công trình như không gian sử dụng, các

đường dây, đường ống kỹ thuật

- Làm phát sinh các thành phần ứng suất phụ

thêm gây nguy hiểm cho công trình

Biến dạng của nền do những nguyên

nhân:

- Do chiều dày tầng đất chịu lực phân bố không đều;

- Do hạ mực nước ngầm (trong thi công, khai thác );

- Do ảnh hưởng tính chất cố kết của đất;

- Do ảnh hưởng thi công công trình mới lân cận

Lún do đất phân bố không đều Lún do hạ mực nước ngầm

Hình 2.12a: Nguyên nhân gây lún cho nền

Lún do hạ mực nước ngầm Lún do tính chất cô kết của đất

Hình 2.12b: Nguyên nhân gây lún cho nền

Lún do ảnh hưởng thi công công trinh mới lân cận Hình 2.12c: Nguyên nhân gây lún cho nền

2.2 CẤU TẠO MÓNG NÔNG

EL1 : Cao độ đỉnh móng;

EL2 : Cao độ đáy móng

Cao độ đặt móng phụ thuộc vào địa chất nền bên dưới, khả năng xói lở của lòng sông, yêu cầu mỹ quan đối với công trình và khu vực xây dựng Tuy nhiên ta có thể căn cứ vào việc thỏa mãn chủ yếu các yêu cầu sau đây:

- Đáy móng phải được đặt vào tầng đất tốt, có khả năng chịu tải, ít lún, tầng đất cóđịa tầng ổn định không trượt lở Thông thường có thể đặt móng vào sâu tầng đất tốt từ0.5-1.0m

- Cao độ đỉnh móng nên nằm dưới mặt đất thiên nhiên, hoặc chiều sâu sau xói (EL0

- EL1) ≥ 0.5m nhằm đảm bảo tính mỹ quan, tăng diện tích mặt bằng sử dụng phía trênđài móng, đảm bảo đài móng không cản trở dòng chảy gây xói lở cục bộ tại vị trímóng

- Đặc biệt khi móng đặt trên nền đá, phải nạo bỏ lớp đá phong hóa bên trên và đặtmóng vào tầng đá gốc

1.1.8 Kích thước móng

Khi móng có diện tích đáy móng (BxL) lớn, ứng suất dưới đáy móng nhỏ dễ dàngthỏa mãn các điều kiện về khả năng chịu tải của đất nền, tuy nhiên sẽ không tận dụng,huy động được hết sức kháng của nền và không phải lúc nào cũng làm như vậy được

do các yếu tố về mặt hiệu quả kinh tế, về khả năng bố trí trên mặt bằng công trình Nếu

ta giảm kích thước móng xuống hiển nhiên ứng suất dưới đáy móng sẽ tăng lên và cóthể vượt qua sức kháng của nền hoặc gây lún mạnh hoặc cả hai Vì vậy việc lựa chọnkích thước móng phù hợp sao cho ứng suất dưới đáy móng sẽ tiến gần tới khả năngchịu tải của nền, đồng thời lún do nó gây ra phải nằm trong giới hạn cho phép củacông trình Việc lựa chọn kích thước móng phải căn cứ vào rất nhiều thông số, có thểphải lặp đi lặp lại nhiều lần để có phương án phù hợp, trong việc lựa chọn kích thướcmóng thì kinh nghiệm của người kỹ sư sẽ là một lợi thế Nên chọn kích thước móng,

và cấu tạo móng sao cho ứng suất truyền xuống đáy móng đồng đều trong trường hợpmóng chịu tác dụng của tải trọng lệch tâm

Kích thước của móng (BxLxh) phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Dạng kết cấu công trình bên trên móng;

- Khả năng chịu tải của đất nền, độ lún cho phép của công trình;

- Độ lớn, độ lệch tâm của tải trọng công trình truyền xuống;

- Vật liệu làm móng;

- Hiện trạng khu vực xây dựng

32@150=4800 100

II

VI

V

VI III

1500 2000 1500 2500

Hình 2.12e: Ví dụ về bố trí cốt thép cho bệ móng trụ cầu trên nền đá

Chiều cao của bệ móng:

- Chiều cao bệ móng được quy định phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng và phảiđảm bảo chịu được mômen uốn, chống đâm thủng do cột cũng như đủ chiều sâuchôn để móng ổn định

- Chiều cao bệ móng thường có giá trị:

• 1.0 – 1.5m với móng công trình chịu tải trọng nhỏ;

• 1.5 – 2.0m với móng công trình chịu tải trọng trung bình;

• 2.0 – 3.0m với móng công trình chịu tải trọng lớn

2.3 THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 2.3.1 Sơ đồ thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên

Hồ sơ thiết

kế công trình

Số liệu khảo sát nền

Số liệu khảo sát nền

Các tiêu chuẩn thiết kế

Các tiêu chuẩn thiết kế

Nền: Thiên nhiên, xử lý nhân tạo

Nền: Thiên nhiên, xử lý nhân tạo

Móng:móng cứng; móng mềm

Móng:móng cứng; móng mềm

Móng đơn, băng, bè

Móng đơn, băng, bè

Cốt thép;

cường độ cốt thép

Cốt thép;

cường độ cốt thép

Bê tông móng, bê tông lót

Bê tông móng, bê tông lót

Lớp bê tông bảo vệ

Lớp bê tông bảo vệ

BxLMóng băng

BxLMóng băng

BxLxhMóng đơn

BxLxhMóng đơn

BxLxhMóng bè

BxLxhMóng bè

Khả năng chịu tải của nền

Khả năng chịu tải của nền

Độ lún của nền

Độ lún của nền

Ổn định (lật, trượt)

Ổn định (lật, trượt)

Khả năng chống đâm thủng

Khả năng chịu uốn

Khả năng chịu uốn

Khả năng chịu cắt

Khả năng chịu cắt

1.1.9 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ (TTGHCĐ)

1.1.1.10 Kiểm toán sức kháng của nền đất dưới đáy móng

Áp dụng công thức:

∑ηiYiQi ≤ ΦRn= Rr (1.3.2.1-1_22TCN 272-05)

Hình 2.13: Diện tích có chịu tải có hiệu

Công thức kiểm toán:

B, L : chiều rộng và chiều dài của móng

eB, eL : độ lệch tâm của tải trọng theo hai phương của móng

qR: sức kháng tính toán của nền

ult b n b

qult : sức kháng danh định của nền

ϕb : hệ số sức kháng lấy theo bảng 10.5.5-1 tiêu chuẩn 22TCN272-05

1.1.1.11 Xác định ứng suất dưới đáy móng.

Ứng suất nền đất dưới đáy móng được giả thiết phân bố theo đường thẳng Để vẽđược biểu đồ ứng suất nền đất dưới đáy móng, ta cần xác định được ứng suất lớn nhất(σmax) và ứng suất nhỏ nhất (σmin); σmax và σmin trong từng trường hợp được xác định

như trong Bảng 2.1 phục vụ cho việc kiểm toán trượt giữa móng và nền sau này Bảng 2.1

6.MV

B.L B L

6.MV

0B.L B L

B

Be6

B

2.VB

6.MV

L.B L B

6.MV

0L.B L B

L

Le6

L

2.VL

Các dạng phá hoại của móng

nông: Khi Terzaghi phát triển công

thức xác định sức chịu tải, tác giả chỉ

tính cho trường hợp phá hoại tổng

quát Vesic (1973) tiến hành thí

nghiệm cho móng tròn trên đất cát

thấy rằng dạng phá hoại phụ thuộc

vào độ chặt tương đối (Dr) và tỷ số

- Dạng phá hoại tổng quát thường chỉ xảy ra với cát ở trạng thái chặt (Dr > 0.67);

- Khi đất rời ở trạng thái chặt vừa (0,3 < Dr < 0.67) thường xảy ra dạng phá cục bộ;

- Khi đất rời ở trạng thái rời rạc (Dr < 0.3) thường xảy ra dạng phá xuyên xuống

Phá hoại tổng quát Phá hoại cục bộ Phá hoại xuyên xuống

Hình 2.13c Các cơ chế phá hoại của móng nông

Không có lời giải cho dạng phá hoại xuyên thủng hay cục bộ tuy nhiên với haidạng này thường được kiểm toán theo hai cách:

- Kiểm toán như thông thường và khống chế độ lún của nền, khi khống chế lún xemnhư không cho phá hoại cục bộ hay xuyên xuống xảy ra;

- Thiết giảm các chỉ số sức kháng cắt của đất, thường lấy c’ = 0,67.c, φ’ =arctg(0.67tgφ)

1.1.1.12 Xác định sức kháng danh định q ult của nền (22TCN 272-05)

Khi tải trọng lệch tâm đối với trọng tâm của đế móng, phải dùng diện tích hữu hiệu chiết giảm, B’ x L’ nằm trong giới hạn của móng trong thiết kế địa kỹ thuật cho lún hoặc sức kháng đỡ Áp lực chịu tải thiết kế trên diện tích hữu hiệu phải được

giả định là đều Diện tích hữu hiệu chiết giảm phải là đồng tâm với tải trọng

Hình 2.13b Lược đồ các dạng phá hoại của móng nông

Xuyênxuống

Cục bộ

Tổng quát

Dr

Df/B

*

o Sức kháng đỡ danh định trong đất sét bão hoà:

Sức kháng đỡ danh định của đất sét bão hoà (MPa) được xác định từ cường độkháng cắt không thoát nước có thể lấy như:

qult = c Ncm + gγ DfNqm×10-9 (10.6.3.1.2b-1_22TCN 272-05)trong đó:

c = Su : cường độ kháng cắt không thoát nước (MPa)

Ncm, Nqm : các hệ số điều chỉnh khả năng chịu lực theo hình dạng đế móng, chiềusâu chôn móng, độ nén của đất và độ nghiêng của tải trọng (DIM)

γ : dung trọng của đất sét (kg/m3)

Df : chiều sâu chôn tính đến đáy móng (mm)

Vậy để có thể tính ra được sức kháng đỡ danh định của đất sét bão hòa ta cần tìmcác thông số trong công thức (10.6.3.1.2b-1_22TCN 272-05)

Ta tính các hệ số khả năng chịu tải Ncm và Nqm như sau:

=

V

H L

B B

D N

=

V

H L

B N

N cm c.1 0.2 1 1.3 (10.6.3.1.2b-3_22TCN 272-05)

Nc : 5.0 dùng cho phương trình 2 trên nền đất tương đối bằng

: 7.5 dùng cho phương trình 3 trên nền đất tương đối bằng

: Ncq theo hình 2.14 đối với móng trên hoặc liền kề mái dốc

Nqm : 1.0 cho đất sét bão hoà và nền đất tương đối bằng

: 0.0 cho móng trên hoặc liền kề mái đất dốc

H : thành phần nằm ngang của các tải trọng xiên (N)

V : thành phần thẳng đứng của các tải trọng xiên (N)

Trong hình 2.14 phải lấy số ổn định Ns như sau:

- Đối với B < Hs

- Đối với B ≥ Hs

Ns =[gγ Hs/c] x 10-9 (10.6.3.1.2b-5_22TCN 272-05)

trong đó:

B : chiều rộng móng (mm)

L : chiều dài móng (mm)

Hs : chiều cao của khối đất dốc (mm)

Khi móng đặt lên nền đất dính 2 lớp theo chế độ chịu tải không thoát nước, cóthể xác định khả năng chịu tải danh định theo phương trình (10.6.3.1.2b-1_22TCN272-05) với các giải thích như sau:

c1 : cường độ cắt không thoát nước của lớp đất trên đỉnh được cho tronghình 2.15 (MPa)

Ncm = Nm : là hệ số khả năng chịu tải theo quy định dưới đây (DIM)

c1 : cường độ chịu cắt của lớp đất trên (MPa)

c2 : cường độ chịu cắt của lớp đất dưới (MPa)

HS2 : khoảng cách từ đáy móng đến đỉnh của lớp thứ hai (mm)

sc : 1.0 Đối với các móng liên tục

c

qm

N

NL

' 1

' 1 B

H tan K L

B 1 2 ' 1

' 1 2

K

1 e

cot c K

1 q

q

' 1

' f 2

c1 : cường độ chịu cắt khụng thoỏt nước của lớp đất trờn cựng

q2 : khả năng chịu tải cực hạn của múng ỏo cú cựng kớch thước và hỡnh dạngcủa múng nhưng tựa lờn bề mặt của lớp thứ hai (nằm dưới) của nền cú hai lớp(MPa)

'

1

ϕ : gúc nội ma sỏt tai ứng suất hữu hiệu của lớp đất trờn cựng (độ)

H : tải trọng ngang khụng cú hệ số (N)

HS : chiều cao của khối đất dốc (mm)

V : tải trọng thẳng đứng chưa nhõn hệ số (N)

Chiều cao/ chiều rộng móng Chiều cao/chiều rộng móng

Hệ số ổn định của mái dốc N s

Hình 2.14 (Hình 10.6.3.1.2b-1_22TCN272-05) Các hệ số khả năng chịu tải được cải tiến dùng cho các móng trong đất dính và trên nền đất dốc hoặc kề

giáp nền đất dốc theo MEYERHOF (1957).

Sức kháng đỡ danh định của đất rời, như đất cát hoặc sỏi cuội (MPa) có thể lấy nhưsau:

CW1, CW2 : các hệ số lấy theo bảng 10.6.3.1.2c-1 như là hàm của DW (DIM)

DW : chiều sâu đến mực nước tính từ mặt đất (mm)

Nγ m : hệ số sức kháng đỡ được điều chỉnh (DIM)

Vậy là ta đã biết được công thức (10.6.3.1.2c-5_22TCN 272-05) để tính sứckháng đỡ danh định của đất rời vậy ta đi tìm thông số trong công thức đó

Bước 1 : Tìm hệ số C W1 , C W2 dựa vào bảng 10.6.3.1.2c-1 sau:

Cw1, Cw2 phụ thuộc vào (DW) chiều sâu đến mực nước tính từ mặt đất (mm)

Bảng 2.2(10.6.3.1.2c-1) Các hệ số Cw 1 , Cw 2 cho các chiều sâu nước ngầm khác

số Cw1, Cw2 cho các chiều sâu nước ngầm khác nhau

Bước 2: Tính hệ số khả năng chịu Nγm và N qm như sau:

Nγ m = Nγsγcγiγ (10.6.3.1.2c-2_22TCN 272-05)

Nq : hệ số khả năng chịu tải theo quy định của bảng 10.6.3.1.2c-2 đối với nền

đất tương đối bằng (DIM)

: 0.0 đối với móng trên nền đất dốc hay kề giáp nền đất dốc (DIM)

Hệ số khả năng chịu tải Nγ và Nq phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất ( ϕf) độ

Hình 2.17 (Hình 10.8.3.1.2c-1_22TCN272-05): Các hệ số khả năng chịu tải được điều chỉnh cho loại móng trong đất không dính và trên nền đất dốc hay

liền kề nền đất dốc theo Meyerhof (1957)

Hình 2.18 (Hình 10.8.3.1.2c-1_22TCN272-05): Các hệ số khả năng chịu tải được điều chỉnh cho loại móng trong đất không dính và trên nền đất dốc hay

liền kề nền đất dốc theo Meyerhof (1957 Bảng 2.3(10.6.3.1.2c-2) Các hệ số khả năng chịu tải Nγ và N q đối với móng trên nền đất không dính (BARKER và người khác 1991)

Bước 2-2 : Bước này ta đi xác định s q , sγ

sq , sγ = các hệ số hình dạng được quy định trong các Bảng 10.6.3.1.2c-3 và

e B : độ lệch tâm song song với canh B;

e L : độ lệch tâm song song với cạnh L.

cq , cγ phụ thuộc vào độ chặt tương đối Df và góc ma góc sát trong ϕf

Bảng 2.6 (10.6.3.1.2c-5) - Các hệ số ép lún của đất Cγ và C q cho móng vuông

trên đất không dính (BARKER và người khác 1991)

cγ = c q

q = 0,024 MPa

q = 0,048 MPa

q = 0,096 MPa

q = 0,192 MPa

cγ = c q ( dim)

q = 0.024 MPa

q = 0.048 MPa

q = 0.096 MPa

q = 0.192 MPa

iq , iγ phụ thuộc vào tỷ số lực ngang với lực dọc H/V và loại móng.

Bảng 2.8 (10.6.3.1.2c-7) Các hệ số xét độ nghiêng của tải trọng iγ và i q cho các tải trọng nghiêng theo chiều bề rộng móng (Barker và người khác 1991)

dq : hệ số độ sâu được quy định trong Bảng 10.6.3.1.2c-9 (DIM)

dq phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất ϕf và tỷ số Df/B