Giáo trình Nền móng Tô Văn Luận

TƠ VĂN LẬN NỀN VÀ MĨNG Dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng Công nghiệp NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU 13 Chương 15 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 15 1.1 Tổng quát 15 1.2 Phân loại móng 16 1.2.1 Phân loại 16 1.2.2 Phân loại móng 16 1.3 Các tài liệu cần có để thiết kế móng 16 1.3.1 Tài liệu khu vực xây dựng 16 1.3.2 Tài liệu công trình tải trọng tác dụng xuống móng 17 1.3.3 Khả cung ứng vật liệu xây dựng 17 1.3.4 Năng lực máy móc, thiết bị thi công 17 1.4 Tải trọng tác dụng xuống móng 17 1.4.1 Tải trọng tổ hợp tải trọng 17 1.4.1.1 Tải trọng thường xuyên 17 1.4.1.2 Tải trọng tạm thời 17 1.4.1.3 Tổ hợp tải trọng 18 1.4.2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng 18 1.5 Đề xuất lựa chọn giải pháp móng 19 1.5.1 Đề xuất giải pháp xử lý 19 1.5.2 Đề xuất lựa chọn giải pháp móng 20 1.6 Lựa chọn chiều sâu đặt móng 20 1.6.1 Điều kiện địa hình, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng 21 1.6.1.1 Điều kiện địa hình 21 1.6.1.2 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn 21 1.6.1.3 Trị số tính chất tải trọng 22 1.6.1.4 Đặc điểm yêu cầu sử dụng cơng trình 22 1.6.1.5 Điều kiện thi công 23 1.7 Tính tốn móng theo trạng thái giới hạn 23 1.7.1 Tính tốn móng theo theo sức chịu tải 23 1.7.2 Tính tốn móng theo biến dạng 25 1.8 Xử lý số liệu địa chất thí nghiệm 27 1.8.1 Nguyên tắc chung 27 1.8.2 Xác định trị tiêu chuẩn trị tính tốn đất 28 1.8.3 Yêu cầu số lượng thí nghiệm 31 Chương 33 MÓNG NÔNG TRÊN NỀN TỰ NHIÊN 33 2.1 Phân loại móng nơng 33 2.1.1 Móng đơn 33 2.1.2 Móng kết hợp hai cột 33 2.1.3 Móng băng 35 2.1.4 Móng bè 36 2.1.5 Móng hộp 37 2.2 Trình tự thiết kế móng nơng tự nhiên 38 2.3 Xác định cường độ tính tốn đất 38 2.3.1 Dựa vào tiêu lý đất 38 2.3.2 Dựa vào cường độ tính tốn quy ước 40 2.4 Xác định kích thước sơ kiểm tra điều kiện áp lực đáy móng 43 2.4.1 Móng đơn 43 2.4.1.1 Móng chịu tải trọng tâm 43 2.4.1.2 Móng chịu tải trọng lệch tâm 44 2.4.2 Móng kết hợp hai cột 45 2.4.3 Móng băng 47 2.4.3.1 Móng băng tường 47 2.4.3.2 Móng băng dãy cột 47 2.4.4 Móng bè 47 2.5 Kiểm tra điều kiện áp lực đỉnh lớp đất yếu 48 2.6 Tính tốn theo trạng thái giới hạn 49 2.6.1 Sức chịu tải đá 49 2.6.2 Sức chịu tải đất 49 2.6.2.1 Phương pháp giải tích 49 2.6.2.2 Phương pháp đồ giải - giải tích 50 2.7 Tính tốn theo trạng thái giới hạn 52 2.7.1 Tính tốn độ lún thẳng đứng 52 2.7.1.1 Tính tốn theo sơ đồ bán khơng gian biến dạng tuyến tính 52 2.7.1.2 Tính tốn theo sơ đồ lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn 55 2.7.2 Kiểm tra lún lệch 57 2.7.3 Xác định độ nghiêng móng chịu tải trọng lệch tâm 57 2.7.3.1 Độ nghiêng móng chữ nhật 57 2.7.3.2 Độ nghiêng móng trịn 58 2.8 Tính tốn độ bền cấu tạo móng 59 2.8.1 Móng đơn gạch, đá, bê tông cột 59 2.8.2 Móng đơn bê tông cốt thép cột 61 2.8.2.1 Xác định chiều cao móng 61 2.8.2.2 Tính tốn nội lực cốt thép cho móng 64 2.8.3 Móng kết hợp hai cột 66 2.8.3.1 Xác định tiết diện móng 66 2.8.3.2 Xác định nội lực móng 66 2.8.3.3 Tính tốn cốt thép móng 66 2.8.4 Những yêu cầu cấu tạo móng bê tơng cốt thép 68 2.8.4.1 Lớp bê tông bảo vệ 68 2.8.4.2 Khoảng cách tối thiểu thép 68 2.9 Tính tốn móng mềm 68 2.9.1 Phân loại móng mềm 68 2.9.2 Các loại mơ hình 69 2.9.2.1 Mơ hình biến dạng cục 69 2.9.2.2 Mơ hình biến dạng tổng quát 70 2.9.3 Tính tốn móng mềm theo mơ hình biến dạng cục 71 2.9.3.1 Phương trình vi phân 71 2.9.3.2 Tính móng dầm dài vơ hạn 72 2.9.3.3 Tính móng dầm ngắn 76 2.9.4 Tính tốn móng mềm theo mơ hình biến dạng tổng qt 76 2.9.4.1 Phương pháp Gorbunôv - Pôxađôv 77 2.9.4.2 Phương pháp Ximvulidi 79 2.9.4.3 Phương pháp Jemoskin 81 2.9.5 Tính tốn móng mềm theo mơ hình lớp đàn hồi có chiều dày hữu hạn 82 2.9.5.1 Phạm vi áp dụng 82 2.9.5.2 Các giả thiết 83 2.9.5.3 Kết tính tốn 83 2.10 Bài tập ví dụ 84 2.10.1 Ví dụ 2.1 - Móng đơn cột 84 2.10.2 Ví dụ 2.2 - Móng kết hợp cột 99 Chương 106 MÓNG CỌC .106 3.1 Phân loại cọc 106 3.2 Phân loại cọc 107 3.2.1 Theo vật liệu làm cọc 107 3.2.2 Theo phương pháp hạ cọc 107 3.2.3 Theo điều kiện tương tác cọc đất 107 3.2.4 Cọc đóng (ép) bê tơng cốt thép có tiết diện đặc cọc ống rỗng lịng 107 3.2.5 Theo biện pháp thi cơng cọc .108 3.2.5.1 Cọc đúc sẵn .108 3.2.5.2 Cọc đổ chỗ 108 3.3 Cấu tạo số loại cọc 109 3.3.1 Cọc tre, tràm, gỗ 109 3.3.1.1 Cọc tre .109 3.3.1.2 Cọc tràm 109 3.3.1.3 Cọc gỗ .110 3.3.2 Cọc thép 110 3.3.3 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 111 3.3.3.1 Cọc lăng trụ .111 3.3.3.2 Cọc ống .113 3.3.3.3 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 114 3.3.4 Cọc bê tông cốt thép đổ chỗ 115 3.3.4.1 Cọc khoan nhồi 116 3.3.4.2 Cọc ba rét 117 3.4 Trình tự thiết kế móng cọc 118 3.4.1 Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn 119 3.4.2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng 119 3.4.3 Xác định độ sâu đặt đáy đài 119 3.5 Xác định thông số cọc 120 3.5.1 Xác định cao trình đặt mũi cọc 120 3.5.2 Xác định chiều dài, tiết diện cọc 120 3.5.2.1 Chiều dài cọc 120 3.5.2.2 Tiết diện cọc 122 3.5.3 Lựa chọn phương pháp thi công cọc 122 3.5.3.1 Cọc đúc sẵn 122 3.5.3.2 Cọc bê tông cốt thép đổ chỗ 122 3.5.4 Lựa chọn vật liệu cọc 123 3.5.4.1 Bê tông 123 3.5.4.2 Cốt thép 123 3.6 Tính tốn sức chịu tải cọc đơn chịu lực dọc trục 124 3.6.1 Tổng quát sức chịu tải cọc 124 3.6.2 Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng theo cường độ vật liệu làm cọc 126 3.6.2.1 Cọc gỗ 126 3.6.2.2 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 127 3.6.2.3 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 129 3.6.2.4 Cọc bê tông cốt thép đổ chỗ 132 3.6.3 Sức chịu tải cọc bê tông cốt thép chịu kéo theo cường độ vật liệu 132 3.6.4 Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng cọc theo tiêu lý đất, đá 132 3.6.4.1 Sức chịu tải cọc chống 132 3.6.4.2 Sức chịu tải trọng nén cọc ma sát hạ phương pháp đóng ép 134 3.6.4.3 Sức chịu tải trọng nén cọc ma sát đổ chỗ 138 3.6.5 Sức chịu tải trọng kéo cọc theo tiêu lý đất, đá 141 3.6.5.1 Cọc treo hạ phương pháp đóng ép 141 3.6.5.2 Cọc treo đóng ép nhồi, cọc khoan nhồi cọc ống nhồi bê tông 142 3.6.6 Sức chịu cọc theo tiêu cường độ đất 142 3.6.6.1 Sức chịu tải cực hạn cọc 142 3.6.6.2 Sức kháng đất mũi cọc (Phương pháp Meyerhof) 142 3.6.6.3 Sức kháng trung bình thân cọc 143 3.6.6.4 Sức chịu tải cho phép cọc 145 3.6.7 Sức chịu cọc theo kết xuyên tĩnh (phương pháp 1) 145 3.6.7.1 Sức chịu tải cực hạn cọc đóng ép 145 3.6.7.2 Sức chịu tải cực hạn cọc khoan nhồi 147 3.6.8 Sức chịu cọc theo kết xuyên tĩnh (phương pháp 2) 148 3.6.8.1 Sức chịu tải cực hạn cọc 148 3.6.8.2 Sức chịu tải cho phép cọc 148 3.6.9 Sức chịu cọc theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 150 3.6.9.1 Sức chịu tải cực hạn 150 3.6.9.2 Sức chịu tải cho phép 152 3.6.10 Sức chịu cọc theo kết thử động cọc đóng búa 152 3.6.11 Sức chịu cọc theo kết thử tải trọng tĩnh 155 3.7 Hiện tượng ma sát âm 156 3.7.1 Khái niệm 156 3.7.2 Xác định lực ma sát âm 157 3.7.3 Sức chịu tải cọc xét đến ma sát âm 158 3.7.4 Những biện pháp làm giảm ảnh hưởng ma sát âm 159 3.8 Xác định số lượng cọc kiểm tra áp lực xuống cọc 159 3.8.1 Xác định số lượng cọc, bố trí cọc móng 159 3.8.2 Kiểm tra điều kiện áp lực xuống cọc 161 3.8.2.1 Điều kiện kiểm tra .161 3.8.2.2 Áp lực tác dụng xuống cọc 161 3.8.2.3 Sự làm việc cọc nhóm .162 3.9 Kiểm tra cọc chịu đồng thời mô men lực ngang .163 3.9.1 Sơ đồ phân bố tải ngang lên đầu cọc 163 3.9.1.1 Với móng có cọc .163 3.9.1.2 Móng có nhiều cọc, bố trí theo hàng .164 3.9.2 Xác định nội lực cọc 164 3.9.3 Kiểm tra cọc 169 3.9.3.1 Kiểm tra khả chịu uốn cọc 169 3.9.3.2 Kiểm tra ổn định xung quanh cọc 170 3.10 Tính tốn kiểm tra độ lún móng cọc 171 3.10.1 Điều kiện kiểm tra .171 3.10.2 Tính tốn độ lún cọc đơn .172 3.10.2.1 Đối với cọc ma sát đơn không mở rộng mũi .172 3.10.2.2 Đối với cọc đơn mở rộng mũi 173 3.10.3 Tính tốn độ lún nhóm cọc từ độ lún cọc đơn 173 3.10.4 Tính tốn độ lún móng cọc theo mơ hình móng khối quy ước .174 3.10.5 Tính tốn độ lún móng hỗn hợp cọc - bè 175 3.11 Kiểm tra điều kiện áp lực đất mặt phẳng mũi cọc 177 3.11.1 Xác định áp lực xuống đất mặt phằng mũi cọc 177 3.11.2 Sức chịu tải đất mặt phằng mũi cọc 178 3.12 Thiết kế đài cọc .178 3.12.1 Lựa chọn sơ chiều cao đài cọc .178 3.12.2 Tính tốn cấu tạo đài cọc .178 3.12.2.1 Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc 178 3.12.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt 180 3.12.2.3 Tính toán cốt thép đài 180 3.13 Tính tốn, kiểm tra cọc đúc sẵn q trình thi cơng 181 3.13.1 Kiểm tra cọc vận chuyển lắp dựng 181 3.13.2 Tính tốn móc cẩu .182 3.14 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có động đất 183 3.15 Tính tốn móng cọc theo tiêu chuẩn châu Âu (EN 1997-1), [1]; [26] 185 3.15.1 Những nội dung EN 1997-1 thiết kế móng cọc 185 3.15.2 Cọc chịu nén 185 3.15.3 Cọc chịu kéo 186 3.15.4 Nội dung phương pháp thiết kế cọc 187 3.16 Ví dụ 190 3.16.1 Ví dụ 3.1 - Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 190 3.16.2 Ví dụ 3.2 - Cọc khoan nhồi 221 Chương 250 MÓNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 250 4.1 Khái niệm 250 4.2 Đệm cát 250 4.2.1 Phạm vi áp dụng 250 4.2.2 Tính tốn đệm cát 251 4.2.3 Kiểm tra độ lún 251 4.3 Cọc cát 252 4.3.1 Phạm vi áp dụng 252 4.3.2 Tính tốn cọc cát 253 4.4 Giếng cát 258 4.4.1 Đặc điểm, phạm vi áp dụng 258 4.4.2 Cấu tạo tính tốn giếng cát 258 4.4.3 Tính biến dạng 259 4.4.4 Thi công giếng cát 260 4.5 Thiết kế móng cọc tràm 260 4.5.1 Lựa chọn phương án thiết kế 260 4.5.2 Lựa chọn chiều dài cọc 261 4.5.3 Thiết kế cọc tràm theo phương diện làm chặt đất 261 4.5.4 Thiết kế cọc tràm loại móng cọc 263 4.6 Bài tập ví dụ 265 4.6.1 Ví dụ 4.1 - Móng đệm cát 265 4.6.2 Ví dụ 4.2 – Móng cọc cát 276 Chương 284 MÓNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG 284 5.1 Khái niệm 284 5.2 Phân loại máy móng máy 284 5.3 Cấu tạo móng máy 285 5.3.1 Móng dạng khối 285 5.3.2 Móng dạng khung 286 5.4 Những yêu cầu móng máy 286 5.5 Các đặc trưng động lực học 287 5.6 Thiết kế móng máy 288 5.6.1 Các tài liệu cần có để thiết kế móng máy 288 5.6.1.1 Số liệu đặc tính máy 288 5.6.1.2 Số liệu nơi đặt máy 288 5.6.2 Tính tốn móng khối máy hoạt động có chu kỳ 288 5.6.3 Thiết kế móng khối máy búa 289 5.6.3.1 Chiều dày phần móng 289 5.6.3.2 Diện tích sơ đáy móng 290 5.6.3.3 Kiểm tra kích thước móng theo biên độ dao động 290 5.6.3.4 Kiểm tra điều kiện áp lực 290 5.6.4 Độ lún rung 291 5.6.5 Biện pháp chống rung động .293 5.7 Đặc điểm thiết kế nền, nhà cơng trình xây vùng động đất .293 Chương 296 SỰ CỐ VỀ NẾN MÓNG VÀ CÁCH GIA CỐ SỬA CHỮA 296 6.1 Khái niệm 296 6.2 Những nguyên nhân gây cố móng 296 6.2.1 Giai đoạn khảo sát 296 6.2.2 Giai đoạn thiết kế 296 6.2.3 Giai đoạn thi công 297 6.2.4 Giai đoạn sử dụng cơng trình 297 6.3 Các tài liệu cần có để gia cố, sửa chữa móng .298 6.4 Các biện pháp gia cố, sửa chữa móng 298 6.4.1 Biện pháp gia cố thân móng 299 6.4.2 Biện pháp tăng diện tích đế móng 299 6.4.3 Biện pháp tăng chiều sâu móng .301 6.4.4 Biện pháp móng 301 6.4.4.1 Biện pháp dùng móng cọc .301 6.4.4.2 Biện pháp thay móng .301 6.4.5 Biện pháp gia cố đáy móng .301 Tài liệu tham khảo 302 Phuï luïc .304 7.1 Phần chung 304 7.2 Phần học đất - Nền móng .313 10 ... làm móng, vừa làm sàn tầng hầm Móng bè làm theo dạng phẳng có sườn: Dầm móng Cột Cổ móng Đế móng Hình 2.7 - Móng bè cấu tạo dạng phẳng Dầm móng Cột Cổ móng Sườn móng Đế móng Sườn móng Cột Đế móng. .. sau: móng đơn, móng kết hợp, móng băng, móng bè, móng hộp - Theo đặc điểm làm việc cúa móng: + Móng cứng: móng khơng bị uốn chịu tác dụng tải trọng, móng cấu tạo đủ chiều cao để áp lực xuống đế móng. .. móng Đế móng Hình 2.3 - Móng kết hợp hai cột có sườn, đế phẳng Dầm móng Cột Cổ móng Sườn móng Đế móng 34 Hình 2.4 - Móng kết hợp hai cột có sườn, đế vát 2.1.3 Móng băng Khi móng đơn cột móng kết