ôn tập đồ án nền móng

Thông thường khả năng tiếp nhận tải trọng của công trình lớn hơn của nền đất rất nhiều nên kích thước móng thường mở rộng hơn so với công trình bên trên để giảm tải trọng lên nền đất tới

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

NỀN MÓNG

I-KHÁI NIỆM CHUNG

Móng là bộ phận kết cấu dưới chân cột hay tường, tiếp nhận tải trọng của công trình và truyền xuống nền đất.

Nền được hiểu là bộ phận hữu hạn của khối đất mà trong đó ứng suất , biến dạng do tải trọng công trình gây ra là đáng kể.

Thông thường khả năng tiếp nhận tải trọng của công trình lớn hơn của nền đất rất nhiều nên kích thước móng thường mở rộng hơn so với công trình bên trên để giảm tải trọng lên nền đất tới mức nền có thể tiếp nhận được

Sự mở rộng kích thước móng theo phương ngang làm tăng diện tích tiếp nhận tải trọng do đó làm giảm

áp lực gây lún cho đất Trong khi sự mở rộng theo chiều sâu làm tăng diện tích tiếp của mặt bên móng với đất làm tăng tổng ma sát bên

 NỀN MÓNG LÀ BỘ PHẬN CÔNG TRÌNH RẤT ĐẶC BIỆT VÀ RẤT ĐƯỢC CHÚ TRỌNG VÌ:

 Đất là vật liệu rời, số liệu khó đạt độ tin cậy cao Lý thuyết về nền móng còn sai khác với thực tế

 CÁC HƯ HỎNG CÔNG TRÌNH DO NỀN MÓNG GÂY RA:

 Công trình không sử dụng bình thường được do:

- Lún nhiều: làm cho sai cốt thiết kế, đè vỡ đường ống, ảnh hưởng công trình lân cận (móng công trình bên cạnh có thể bị trồi lên và nghiêng)

- Lún lệch: gây ứng suất phụ làm phá hoại các bộ phận kết cấu ( phần

khung ngang: dầm, sàn phát sinh thêm nôi lục do chuyển vị của móng làm

momen 2 đầu dầm khác nhau), ảnh hưởng nhiều tới sử dụng công trình

(nghiêng, nứt, gãy…) Nguyên nhân thường là: móng không phù hợp; công

trình có tải phân bố không đều; nền đất yếu, địa chất phức tạp, không

đồng nhất và xen kẹp phức tạp

 Công trình mất ổn định với nền đất, có thể dẫn tới bị phá hoại.

Nền bị phá hoại gây ra hiện tượng:

- Trượt trồi: thường gặp với móng nông

- Trượt sâu: thường xảy ra với mái đất, hố móng sâu

- Trượt ngang: với tải ngang lớn như đập, tường chắn, cầu, cảng biển

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

- Lật: thường với công trình cao tầng, tường chắn đất

 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN MÓNG:

• Chọn độ sâu đặt móng:

1 Tải trọng công trình: nói chung công trình có tải trọng lớn và chịu lực phức tạp (tải ngang,tải động, lệch tâm lớn ) thì thường có xu hướng làm móng sâu

2 Độ quan trọng của công trình (cấp công trình)

3 Các công trình lân cận: độ lệch móng 2 công trình lân cận

tanφ ( φ là góc ma sát trong của đất)

4 Điều kiện thủy văn: không đặt móng trong vùng mực

nước ngầm lên xuống theo mùa vì móng có thể bị biến dạng

lớn do độ ẩm thay đổi nếu dưới móng là lớp cát nhỏ, cát bụi thì sự lên xuống của nước ngầm có thể rửa trôi lớp cát đi Vì vậy cố gắng đặt móng hoặc là trên hẳn mức lên xuống của nước ngầm hoặc là ở dưới hẳn mức đó

5 Điều kiện và khả năng thi công hố móng: do khó khăn trong việc chống đỡ với dòng nước trong hố móng hoặc khó thi công các công tác dưới nước mà người ta phải dùng móng kích thước lớn để móng đặt trên mực nước ngầm dù không có lợi về mặt kinh tế

6 Đặc điểm của công trình: với nhà có tầng hầm, móng phải đặt khá sâu dù tính toán thực tế không cần phải đặt sâu như vậy

7 Đặc biệt là địa chất công trình

tránh móng bị tác động va chạm bất thường và để tiện bố trí các đường ống ngầm phía dưới

móng vào sâu lớp đất tốt ít nhất 25 – 30 cm để đảm bảo lớp tiếp xúc đáy móng, đất không biến đổi nhiều (thực tế mặt phân cách giữa 2 lớp đất không rõ ràng) Nếu lớp đất yếu khá dày thì đặt móng lên lớp đất tốt sẽ không kinh tế và thi công sẽ gặp khó khăn Khi đó chọn giải pháp móng băng có giằng móng hoặc móng bè để hạn chế lún và chênh lún Hoặc dùng đệm cát để xử lý nền Nếu lớp đất yếu quá dày thì dùng móng cọc

lớp đất Khi lớp đất tốt bên trên khá dày thì có thể đặt móng lên lớp này, nhưng lưu ý móng càng sâu càng bất lợi và phải đảm bảo dưới đáy móng vẫn còn lớp đất tốt đủ dày Khi lớp đất tốt có chiều dày không lớn, thì tùy thuộc chiều dày của lớp đất yếu mà sơ đồ sẽ tương tự trường hợp 2

và 3

 NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN:

Một số khái niệm:

Tải trọng tiêu chuẩn: là giá trị của từng loại tải trọng thường gặp trong quá trình sử dụng công trình

mà chưa xét đến sự sai khác do thi công, do chế tạo gây ra.(ví dụ trọng lượng riêng của bê tông ngoài công trường khác rất nhiều số liệu thường lấy tính toán thiết kế)

Tải trong tính toán: là giá trị của tải trọng kể đến sự sai khác do thi công, do chế tạo gây ra làm thay đổi giá trị của tải trọng thiên về phía nguy hiểm cho công trình

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

Để xét tới sự sai khác giữa loại tải trọng trên, người ta đưa vào hệ số an toàn ( hay hệ số vượt tải)

 TTGH 1: nhiệm vụ là kiểm tra cường độ và độ ổn định của nền bởi vậy điều quan trọng không phải

là thời gian tác dụng của tải trọng mà là trị số đủ lớn của tải trọng có thể làm cho nền mất ổn định hoặc móng bị phá hoại Khi tính toán dùng tải trọng tính toán và tổ hợp tải trọng phụ hoặc tổ hợp tải trọng đặc biệt.

Đối với đất nền: yêu cầu thỏa mãn điều kiện ổn định nền đất về chịu tải đứng ptx, chống trượt phẳng theo đáy móng, chống lật

Đối với móng: yêu cầu vật liệu phải chịu đươc momen, lực cắt do phản lực nền gây ra để không bị phá hoại tại tiết diện mép cột

 TTGH 2: nhiệm vụ thực tế là tính toán nhằm hạn chế lún các kiểu của nền (gồm lún nhiều, lún lệch, nghiêng) Do quá trình biến dạng của nền đất, đặc biệt là đất dính diễn ra trong thời gian tương đối dài nên chỉ những tải trọng tác dụng lâu dài mới có ý nghĩa tính toán Trong tính toán, người ta dùng tải trọng tiêu chuẩn với tổ hợp tải trọng chính.

MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN

Móng nông là loại móng được thi công trực tiếp từ đáy móng trong hố trần ( khoảng 2 – 3 m) sau đó lấp lại Móng nông thi công đơn giản và trong tính toán người ta bỏ qua sự làm việc của đất từ đáy móng trở lên vì chiều sâu chôn móng không lớn

Nói chung móng nông được dùng khi tải trọng không lớn, đất tốt ở bên trên hoặc khi không thể đặt sâu hơn được vì giải quyết vấn đề thoát nước phức tạp và tốn kém

Khi tính toán người ta xét tới khả năng chịu uốn của móng, tức là xét tới độ cứng móng Do đó phân ra làm móng cứng (có độ cứng lớn, dưới tác dụng của tải trọng công trình, móng có biến dạng nhỏ có thể

bỏ qua) và móng mềm

I-MÓNG ĐƠN

Móng đơn thường dùng cho cột nhà, cột điện, cột đỡ cần trục tháp, cầu máng, mố trụ cầu nhỏ…

Vật liệu làm móng phổ biến là bê tông cốt thép BTCT có ưu điểm là chiều cao móng h không nhất thiết phải quá lớn khi muốn tăng kích thước đáy móng Do vậy khi chịu tải trọng lớn hoặc lệch tâm với địa chất phức tạp không cho phép tăng chiều sâu chôn móng thì sử dụng móng BTCT rất khả thi

Do yêu cầu của công trình, có khi phải đặt nhiều móng đơn gần nhau và đặt ở các chiều sâu khác nhau

Móng thường được vát nghiêng mặt bên trên để tiết kiệm vật liệu Thực tế phá hoại đáy móng chỉ xảy ra tại tiết diện gần mép cột (ở mép cột thì momen, lực cắt đều lớn nhất)

TÍNH TOÁN MÓNG ĐƠN

Yêu cầu cấu tạo chung:

Bê tông từ B15 trở lên (nên sử dụng bê tông từ B20 trở lên)

Thép chịu lực thường là thép gai AII trở lên (d≥10), kéo thẳng, đai cùng cốt trơn

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

Bê tông lót: dùng bê tông mác thấp 100, dày 100mm Nhiệm vụ để bảo vệ lớp đất nền khỏi những thay đổi do hoạt động xây dựng gây ra; Đồng thời tạo mặt bằng thi công sạch sẽ; như là 1 phần của lớp bảo vệ cốt thép

Lớp bảo vệ cốt thép từ 3-5 cm

Móng cần có cấu tạo gờ móng rộng ≥ 5cm để tiện cho thi công và định hình lại tim cột

1 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC MÓNG:

b thường chọn là bội số của 5 (cm)

chọn l > 6e = 6 để đảm bảo móng không bị tách rời khỏi nền đất (pmin >0) Kinh nghiệm thường chọn α =

= 1+e ÷1+2e (e là độ lệch tâm được tính bằng m)

 kiểm tra điều kiện sức chịu tải của nền:

γtb =2 T/m2 là trọng lượng riêng trung bình của lớp đất và móng

Với R = là sức chịu tải của đất nền A = Nγ(1-0,2); B = Nq; A = Nc(1+0,2)

là áp lực tiếp xúc trung bình tại mặt đáy móng (áp lực gây lún chính là ứng suất nén phương thẳng đứng tại mặt đáy móng) giá trị này phụ thuộc vào kích thước móng và trọng phần đất và vật liệu trên đáy móng

Fs là hệ số an toàn Ở đây sử dụng các giá trị tải trọng tiêu chuẩn vì đã đưa về 1 hệ số an toàn duy nhất

Fs Do vậy giá trị Fs = 2 với đất dính ( do số liệu thí nghiệm tin cậy) và lấy Fs = 3 với đất rời (do không lấy được mẫu nguyên dạng)

Sức chịu tải của đất pgh phụ thuộc vào đặc tính lớp đất đó( γ, φ, c), ứng suất tầng phủ bên trên (thường

Đặt móng vào lớp đất tốt và tăng kích thước đáy móng tới 1 mức nào đó sẽ đảm bảo nền đủ sức chịu tải của công trình (việc tăng chiều sâu móng chỉ ảnh hưởng lớn khi lớp đất bị đào bỏ có γ> γtb điều này xảy ra thi thi công móng dạng hộp có tầng hầm rỗng)

Nếu b, l thỏa mãn điều kiện sức chịu tải của nền thì cần kiểm tra điều kiện hợp lý (hay điều kiện kinh tế) 1.2R - pmax < (5÷10)% R

Điều kiện này để khống chế kích thước móng không quá to so với kích thước mà tính toán đủ để nền ổn định

 Kiểm tra điều kiện về biến dạng nền đất.

Phổ biến hiện nay là sử dụng Phương pháp cộng lún từng lớp theo mô hình nén 1 chiều, trên cơ sở là phân tích sự thay đổi ứng suất trong đất trước và sau khi xây dựng công trình

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

Chia nhỏ các lớp đất dưới đáy móng trong phạm vi chiều dày nén lún thành các lớp phân tố có chiều dày

hi ≤ b/4 Tính ứng suất nén ở giữa lớp phân tố đó theo phương thẳng đứng trước và sau khi chịu tải trọng công trình Ứng suất trong đất σ = σgl + σbt Khi σbt < 5 σgl (<10 σgl đối với đất yếu) thì coi như đã tắt lún kể tử đó

phân tố trước và sau khi xây dựng công trình Áp dụng mô hình nén lún 1 chiều tính được độ lún 1 lớp phân tố là:

Si =

Độ lún tuyệt đối của móng: S =

Với β = (thường chòn β =0.8);

Kiểm tra điểu kiện về độ lún cho phép của công trình: S < [S]

Lưu ý: Đối với trường hợp coi nền là đồng nhất 1 lớp, biến dạng tuyến tính thì có thể áp dụng mô hình lý

thuyết đàn hồi Lúc này coi đất là vật liệu đàn hồi được đặc trưng bởi giá trị E0 và µ0

độ lún của nền một lớp đồng nhất sẽ là:

Si =

Trường hợp nền nhiều lớp có chiều dày hữu hạn: độ lún của lớp thứ I có chiều dày hi bắt đầu từ độ sâu

Hi-1 đến Hi =Hi-1 +hi là Si = S0i –S0(i-1) Với S0i là độ lún của nền đất 1 lớp có chiều dày hữu hạn Hi, S0(i-1) là độ lún của nền đất 1 lớp có chiều dày hữu hạn Hi-1 S0i và S0(i-1) được tính thông qua công thức của

steinbrenner hoặc công thức của Egorov)

Lưu ý: Nếu trọng phạm vi nền đất (tức phạm vi mà đất chưa tắt lún) có lớp đất yếu thì cần kiểm tra sức chịu tải của lớp đất đó Khi tính toán thường áp dụng mô hình quy đổi về móng nông tương đương đặt trực tiếp lên lớp đất yếu ở đây coi như tải trọng phân bố đều trên diện tích quy ước b qu x l qu

Với kích thước móng quy ước được xác định gần

đúng bằng cách mở rộng kích thước đáy móng theo

góc 30o

Kiểm tra khả năng chịu tải của nền đất yếu: σ ≤ R =

d =b

h m n

H

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

Với σ = σgl + σbt là ứng suất nén thẳng đứng tại mặt kiểm tra

σbt = γ( hm+ h) trọng trọng lương bản thân lớp đất bên trên tính từ mặt đất tới vị trí được xét( lúc chưa

có công trình đặt lên)

σgl = k.pgl là phần ứng suất tăng thêm do tải trọng công trình gây ra(xác định thông qua tải trọng gây lún tại đáy móng)

pgh = ; với φ, γ, c là các đặc trưng của lớp đất yếu;

q là ứng suất bản thân do các lớp đất phía bên trên gây ra: q = γ’(h+hm)

A, B, C được tính cho khối móng quy ước bqu x lqu

ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC NGẦM TRONG ĐẤT:

 Khi mực nước ngầm ở trên mức đáy móng

lúc này mực nước ngầm làm thay đổi

q= Hn +đn.(hm-Hn) trường hợp 1

Và làm thay đổi trọng lượng riêng của nền đất

dưới đáy móng (lúc này là đn) trường hợp 2

 Khi mực nước ngầm trong phạm vi độ sâu b kể từ đáy móng

Lúc này nước ngầm chỉ ảnh hưởng tới đất dưới đáy móng Ảnh hưởng được xét đến bằng cách thay thế đất có trọng lượng riêng tương đương:

tđ = +đn = ;

 Khi mực nước ngầm ở đâu sâu hơn bề rộng móng

Coi như không ảnh hưởng tới sức chịu tải của nền

2 TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÓNG.

Giả thiết cốt thép chỉ chịu kéo (không chịu cắt) và biến dạng

của bản thân móng được bỏ qua

Móng có thể bị phá hoại theo các kiểu sau:

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

1- Móng bị chọc thủng bởi ứng suất tiếp lớn nhất vượt quá cường độ chống cắt của vật liệu (trong

thực tế thì móng thường không xảy ra phá hoại theo trường hợp này)

2- Móng bị đâm thủng bởi ứng suất kéo chính lớn nhất vượt quá giới hạn của vật liệu (phá hoại tại tiết

diện nghiêng 45o)

3- Móng bị nứt gãy bởi momen uốn vượt giới hạn của vật liệu

THIẾT KẾ CHIỀU CAO MÓNG h:

Lưu ý: nếu cấu tạo móng 2 mái dốc thì chiều cao mép ngoài móng ≥ 200mm và 2/3.h;

h cần đảm bảo điều kiện móng không bị phá họai do đâm thủng

- Với móng chịu tải đúng tâm thì phá hoại xảy ra ở cả 4 phía.

Pđt ≤ Qb = αRk.btbh0; Qb là khả năng chịu cắt của bê tông (coi như chỉ có bê tông chịu cắt)

Với α là hệ số phụ thuộc vào loại bê tông Lấy α = 1 với bê tông nặng

Rk là cường độ chịu kéo tính toán của ΒT

btb là chu vi trung bình của tháp đâm thủng btb = 2(ac + bc+2h0); h0 = h – c (chiều dày lớp bảo vệ)

Pđt = Nt

0 – Fđt p0 là lực đâm thủng móng (chính là lực cắt tại vị trí mép của tiết diện nghiêng)

Nt

0 là giá trị lực dọc tính toán tại chân cột

Fđt là diện tích đáy tháp đâm thủng

- Với móng chịu tải lệch tâm thì phá hoại chỉ xảy ra ở phía phản lực đất nền lớn

Pđt ≤ Rk.btbh0;

Với Pđt = lđt.b =0.5(+pot)lđt.b;

Với lđt =

Pot =

btb = (bc +h0) nếu bc +2h0 ≤ b

và btb = 0.5(bc + b) nếu bc +2h0 > b

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU LỰC

Lượng cốt thép: As =

(với móng thường chọn ζ = 0,9 đảm bảo móng phá hoại dẻo)

Tính toán momen theo phương cạnh dài:

=

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

(tính tại mép cột, không phải mép gờ móng)

Với Pong =

lng = (l- lc)/2

tương tự momen theo phương cạnh ngắn

=

bng = (b- bc)/2;

II- MÓNG BĂNG

Móng băng sử dụng cho các trường hợp cấu tạo liên tục của công trình bên trên (như tường nhà, tường chắn,…)

Móng băng có tác dụng về nhiều mặt Móng băng làm giảm áp lực đáy móng vừa có tác dụng phân bố tải trọng tương đối đều đặn trên mặt nền Nếu độ cứng đủ lớn có tác dụng làm giảm chênh lệch lún giữa các cột

Móng băng dưới tường được coi là móng cứng trong khi móng băng dưới cột được xét là móng mềm tính toán móng mềm thường phức tạp hơn nhiều nên đối với móng băng dưới cột thì trước khi dùng móng băng phải xét tới phương án dùng móng đơn

Tính toán móng băng tương tự móng đơn có kích thước 1 cạnh là

chiều dài đơn vị

Lưu ý: khi tính toán chiều cao móng h

Điều kiện đâm thủng: Pđt ≤ Rk.h0 (do btb =1);

Với Pđt =0.5(+pot)bđt

Với bđt =

Pot = ;

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

TÍNH TOÁN THÉP CHỊU LỰC:

Theo phương cạnh dài: đặt thép cấu tạo (thường đặt φ12a200)

Theo phương cạnh ngắn:

Lượng cốt thép: As =

Mng=

Với Pong =

lng = (b- bt)/2

MÓNG CỌC

Móng cọc gồm các cọc liên kết với nhau bởi đài cọc Cọc là cấu kiện dạng thanh có nhiệm vụ truyền tải trọng công trình vào đất thông qua ma sát thành cọc và phản lực đầu mũi cọc Đài cọc là cấu kiện dạng bản có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng từ công trình và phân phối lên các cọc theo quy luật phụ thuộc vào

độ cứng tương đối của đài

1 PHẠM VI ÁP DỤNG:

Công trình có tải trọng lớn hoặc chịu lưc phức tạp: lực dọc lớn (đặc biệt khi chịu kéo), lực ngang lớn (cầu, cảng) hay momen gây lật lớn (công trình cao tầng, tháp truyền hình)

Lớp đất tốt xuất hiện tương đối sâu, mực nước ngầm cao,…

Yêu cầu cao về hạn chế biến dạng công trình (đối với những công trình quan trọng đòi hỏi độ tin cậy cao hoặc các cột làm mốc chuẩn)

Sửa chữa công trình hư hỏng do phần móng và khi nâng tầng

Mái dốc, lớp đất phía trên nghiêng lớn

NGUYỄN VĂN HUY-57XD3

Hiện nay cọc bê tông cốt thép được sử dụng phổ biến nhờ những ưu điểm rõ rệt như: khá bền khi làm việc dưới mực nước ngầm, tiết diện và chiều dài tùy ý, cường độ vật liệu cọc tương đối lớn

2 PHÂN LOẠI CỌC

 Theo phương pháp thi công

-Cọc đúc sẵn: được sử dụng rất phổ biến nhờ khả năng kiểm soát được chất lượng cọc, phạm vi thi công rộng lớn (ít bị hạn chế vì địa hình, địa chất,…) Hạn chế của cọc đúc sẵn là chiều dài của các đoạn cọc bị hạn chế (vì càng dài cần hàm lượng thép càng lớn, và vì kích thước máy móc thi công cọc cũng bị hạn chế) Do đó phải nối cọc làm ảnh hưởng tới tiến độ thi công, tốn kém vật liệu nối và khó đảm bảo chất lượng mối nối (đặc biệt những công trình chịu tải ngang lớn và những khu vực nước có tính phá hủy cao) Nhược điểm nữa với cọc đúc sẵn là do trọng lượng bản thân quá lớn nên cần có lượng cốt thép lớn

để phù hợp với sơ đồ chịu lực trong quá trình vận chuyển và treo cọc – mà lượng cốt thép này sẽ không cần thiết khi cọc đã ở trong lòng đất Ngoài ra tùy theo phương pháp thi công (đóng, ép, khoan-đóng,…)

mà ảnh hưởng ở mức độ nhất định tới các công trình lân cận

-Cọc nhồi: áp dụng cho công trình có tải trọng rất lớn nhờ chế tạo được tiết diện và chiều dài không hạn chế Cọc nhồi thi công tại chỗ nên không cần thép bố trí cho sơ đồ vận chuyển cọc Nhược điểm chính của cọc khoan nhồi là khó kiểm soát chất lượng cọc, đặc biệt là khi thi công không có ống vách trên suốt chiều sâu cọc Cọc nhồi tránh được ảnh hưởng tới các công trình lân cận nhưng gây ô nhiễm môi trường cao (đất đào lên vận chuyển ra ngoài, thu hồi dung dịch khoan…) Đặc biệt khi hỏng cọc rất khó thay thế

và chi phí tốn kém