TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM
Khoa KT Xây dựng
Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Sở
GVC.Ts. NGUYỄN THÀNH ĐẠT
NỀN MÓNG
(Taøi lieäu löu haønh noäi boä)
1
NOÄI DUNG
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN MÓNG
CHƯƠNG 2: MÓNG NÔNG
CHƯƠNG 3: MÓNG CỌC
CHƯƠNG 4: XỬ LÍ VÀ GIA CỐ ĐẤT NỀN
Tài liệu tham khảo:
- Địa kỹ thuật, TS, Nguyễn Thành Đạt, Ths. Phạm
Quốc Trí, Ths. Nguyễn Anh Tuấn;
- Nền Móng, PGS.TS Châu Ngọc Ẩn;
- Nền Móng, PGS.TS.Nguyễn Văn Quảng;
- Nền Móng công trình cầu đường , GS.TSKH . Bùi
Anh Định;
- Công trình trên nền đất yếu, Hoàng Văn Tân;
- Foundation Analysis and Design, Joseph E. Bowles;
- Tuyển tập Tiêu Chuẩn Xây Dựng TCVN -272-2005,
TCVN
9361:2012, TCVN 9362:2012, TCVN
10304:2014.
4
Nền của móng sâu (cọc) là khối đất nằm xung quanh
và bên dưới mũi cọc trực tiếp gánh đở tải do cọc truyền
xuống.
Mặt
nền
công trình
Đài cọc
Móng
Nền của
nông
móng
Hệ cọc
Nền của móng sâu
Hình 8.1 Móng nông
Hình 8.2 Móng sâu
1.1.2. Phân loại nền móng
1.1.2.1. Phân loại móng
Có thể phân loại móng theo nhiều các khác nhau:
5
- Cọc đất + vôi hoặc xi măng
- Phun xịt xi măng (grouting)
- Điện thấm (hút nước)
- Vải địa kỹ thuật
- Lưới địa kỹ thuật
- Thanh địa kỹ thuật
1.2. Các phương pháp tính toán nền móng
* Tính toán nền theo trạng thái ứng suất cho phép
p≤
Pult 0,5γ b N γ + c N c + q N q
=
FS
FS
,
FS = 2 ÷ 3
* Tính toán nền theo trạng thái giới hạn về cường độ
(trạng thái giới hạn I)
- Đất nền không biến dạng, đất cứng, đá cứng, công trình
chịu tải ngang. Sự trượt ngang của móng hoặc sự phá vỡ
kết cấu nền đất làm phá hoại công trình.
p tt ≤
p gh
k
i ≤ igh
θ ≤ θgh [tan(θ) = ∆S / ∆L (∆B), tan(θgh) = 0,2%]
1.3. Các dữ liệu để tính toán nền móng
Để có thể thiết kế nền móng cho một công trình,
người thiết kế phải có được những tài liệu sau đây: Tài
liệu về khu vực xây dựng; tài liệu về công trình được thiết
kế và khả năng về vật liệu xây dựng và thiết bị thi công.
1.3.1.Tài liệu về khu vực xây dựng
Người thiết kế cần phải biết được địa điểm, khu vực
xây dựng để xác định ảnh hưởng của thiên nhiên đối với
công trình và nền móng của nó, cũng từ đó xác định được
thuộc khu vực nào của tải trọng gió, tải trọng động đất...
Những tài liệu này thể hiện qua các báo cáo, bản đồ khảo
sát địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, bao
gồm:
-Bản đồ đo đạc địa hình, bản đồ liên hệ vùng của khu
vực xây dựng, bản vẽ thiết kế san nền với các cao trình
đào đắp và đường đồng mức.
-Tài liệu về địa chất công trình, địa chất thủy văn:
cung cấp các số liệu về các đặc trưng cơ lý của đất, cao
trình mực nước ngầm cũng như tính chất của nước ngầm
8
(ăn mòn hay không) để có biện pháp nền móng hợp lý, địa
tầng, các hiện tượng địa chất của khu vực xây dựng (như
các-xtơ ở vùng đá vôi, cát chảy )
-Bản đồ quy hoạch khu vực xây dựng, quy hoạch
tổng mặt bằng công trình.
1.3.2.Tài liệu về công trình
- Tải trọng tạm thời (hoạt tải) là tải trọng tác dụng
không thường xuyên trong quá trình thi công và sử dụng
công trình. Tùy theo thời gian tác dụng, tải trọng tạm thời
được chia thành:
-Tải trọng tạm thời tác dụng dài hạn: chúng tồn tại lâu
dài trong giai đoạn thi công và sử dụng công trình;
-Tải trọng tạm thời tác dụng ngắn hạn: chúng chỉ tồn
tại trong một thời gian nhất định khi thi công và sử dụng
công trình như tải trọng gió, sóng…;
-Tải trọng đặc biệt: là những tải trọng chỉ tồn tại
trong những trường hợp đặc biệt như do động đất; do cháy
nổ; hoặc tải trọng do vi phạm nghiêm trọng trong quá
trình công nghệ, do thiết bị trục trặc, hư hỏng tạm thời; tác
động của biến dạng nền gây ra do thay đồi cấu trúc, tác
động do biến dạng của mặt đất ở vùng có nứt đất, có ảnh
hưởng việc khai thác mỏ và hiện tượng các-xtơ.
10
1.3.6. Tổ hợp tải trọng
Đối với công trình xây dựng dân dụng và công
nghiệp, tải trọng được tổ hợp theo ba loại tổ hợp chính, tổ
hợp phụ và tổ hợp đặc biệt. Cụ thể như sau:
- Tổ hợp chính: toàn bộ tải trọng thường xuyên; toàn
bộ tải trọng tạm thời dài hạn và một trong những tải trọng
tạm thời ngắn hạn có ảnh hưởng nhiều nhất đến trạng thái
ứng suất biến dạng của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn bộ kết
cấu.
- Tổ hợp phụ: toàn bộ tải trọng thường xuyên; toàn bộ
tải trọng tạm thời dài hạn; toàn bộ tải trọng tạm thời ngắn
biện pháp gia cố nhằm tăng sức chịu tải và làm giảm độ
lún của công trình.
Việc lựa chọn giải pháp nào để xử lý nền phải căn cứ
vào tình hình thực tế của đất nền và tải trọng tác dụng
xuống và các yếu tố khác như quy mô công trình, độ lún
cho phép, đồng thời cần xem xét những dự kiến về quy
hoạch, xây dựng những công trình khác ở lân cận nhằm
đánh giá tác động của chúng đến sự làm việc của công
trình sau này. Khả năng và điều kiện thi công cũng là một
nhân tố cần xem xét trong việc lựa chọn giải pháp xử lý
nền. Các phương pháp cải tạo, xử lý nền được đề cập
trong chương XI dưới đây.
1.4.2.Đề xuất và lựa chọn các giải pháp móng
Cũng như đối với những bộ phận khác của công trình,
12
khi thiết kế nền móng nhiệm vụ của người thiết kế là phải
đề xuất được phương án móng tốt nhất cả về kỹ thuật và
kinh tế. Thông thường với nhiệm vụ thiết kế đã cho, người
thiết kế có thể đề xuất nhiều phương án nền móng để so
sánh và lựa chọn. Tùy theo tính toán có thể đề xuất các
phương án móng nông, móng sâu trên nền tự nhiên hay
nền nhân tạo. Mỗi phương án đó lại có thể bao gồm những
phương án nhỏ như móng nông có thể là móng đơn, móng
băng hoặc móng bè. Móng cọc cũng có thể là cọc tre, cọc
tràm; cọc bê tông... từ đó lại đề xuất những biện pháp chi
tiết hơn cho phương án chọn.
Số lượng các phương án đề xuất phụ thuộc vào mức
độ phức tạp của công trình. Bằng kinh nghiệm cũng như
hóa hoặc do hòa tan muối,...);
Điều kiện địa chất thủy văn (mực nước ngầm, tầng
nước mặt và khả năng thay đổi khi xây dựng và sử dụng
nhà và công trình, tính ăn mòn của nước ngầm,..
Sự xói mòn đất ở chân các công trình xây dựng ở các
lòng sông (mố cầu, trụ các đường ống,...).
Câu hỏi ôn tập chương 8
Câu hỏi 1: Phân loại móng?
Câu hỏi 2: Trình bày các phương pháp tính toán nền
móng?
Câu hỏi 3: Trình bày các dữ liệu cần thiết để tính toán
14
nền móng?
Bài tập:
1.1. Cho một nền đất sét dày 10 m, γ = 18 kN/m3, chịu
tải trọng phân bố đều khắp p = 100kN/m2 (không thay đổi
theo chiều sâu lớp đất) , mực nước ngầm tại mặt đất, bên
dưới lớp sét là lớp đất cứng không nén và không thoát
nước. Thí nghiệm 1 mẫu đất ở độ sâu z = 5m ta được Cc =
0,82 , Cs = 0,14, Pc = 100 kN/m2. Cv =1x10-7 m2/s. Hệ số
rỗng ứng với p = 40 kPa là 1,4.
a. Xác định hệ số cố kết trước OCR
b. Xác định độ lún ổn định của nền đất sét
c. Xác định độ lún của nền đất sét tại thời điểm 6 tháng
(không thoát nước)
d. Xác định S tại t = 6 tháng khi nền bên dưới thoát nước
pc
OCR
v
d.
H 2 => Uv(t) => St = Uv(t) . S
15
KQ: N= 0,062, U=30 %, St= 0,21 m
1.2. Cho một móng nông dạng vuông cạnh b =1,1m,
chiều sâu chôn móng là Df = 1m. Tính sức chòu tải tiêu
chuẩn Rtc theo QPXD 45-70, khi nền được cấu tạo như
hình bên dưới. Mực nước ngầm trong khu vực xây dựng
nằm sâu hơn mặt đất 0,4m. ϕ=300 , c=0.
D1=0,4m γ = 18kN/m3
Df =1m
3
D2 =0,6m γsat = 20kN/m
b = 1,1m
Cát γsat = 20kN/m3
1.3. Có một móng nông dạng vuông cạnh b =1,1m,
chiều sâu chôn móng là Df = 1m. Tính sức chòu tải tiêu
chuẩn Rtc theo QPXD 45-70, khi nền được cấu tạo như
hình bên. Mực nước ngầm trong khu vực xây dựng nằm
sâu hơn đáy móng là 0,5m. Cho nền dưới đáy móng là cát
2
1.4. Có một móng nông dạng vuông dưới cột chòu tổng
tải trọng N=150kN với 01 góc nghiêng so với phương
thẳng đứng, chiều sâu chôn móng là Df = 1m. Tính bề
rộng của móng với hệ số an toàn FS = 3, khi nền đất là
cát có trọng lượng riêng tự nhiên là γ=18kN/m3, góc ma
sát ϕ = 300 , lực dính c=0. Nền đất trong khu vực xây
dựng không có mực nước ngầm.
a/ góc nghiêng bằng 00
b/ góc nghiêng bằng 200
1.5.Tính lún móng nông hình vuông cạnh 2m, chiều sâu
đặt móng là 1,5m, chòu tải đúng tâm Ntc=600 kN. Đất
nền cát chặt trung bình, có trọng lượng đơn vò thể tích γ=
18 kN/m3. Mực nước ngầm ở độ sâu –10m, kể từ mặt đất
tự nhiên.
17
Kết quả của thí nghiệm nén cố kết đất nền trong bảng
sau: (vẽ đường cong nén lún e-p)
Áp lực p, kPa
0
25
50
100
Chương 2
THIẾT KẾ MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN
2.1. Định nghĩa móng nông
Phần đáy CT
N
Df
Mx
Hy
Mặt móng
N
Hy
Df
Mx
B
y
y
B
Đáy móng
Hông móng
z
của tải trọng, móng được cấu tạo đủ chiều cao để áp lực
xuống đế móng và phản lực của nền cân bằng nhau, về vật
liệu, móng cứng được làm bằng gạch, đá, bê tông và bê
tông cốt thép.
+ Móng mềm: là loại móng bị uốn đáng kể dưới tác
dụng của tải trọng. Áp lực xuống đế móng và phản lực của
nền không cân bằng nhau, do vậy móng mềm được làm
bằng bê tông cốt thép.
2.2.1. Phân loại móng nông theo hình dạng
2.2.1.1. Móng đơn
Thường được làm dưới cột nhà, tháp nước, trụ điện,
mo trụ cầu nhỏ... Móng có thể dưới cột gỗ, cột gạch đá
hoặc bê tông cốt thép.
Tùy theo sơ đồ kết cấu bên trên truyền mômen và lực
dọc xuống móng có thề chia thành móng đơn chịu tải
trọng đúng tâm và móng đơn chịu tải trọng lệch tâm.
20
Hình 2.3. Móng đơn dưới cột
2.2.1.2. Móng kết hợp dưới hai cột
Móng kết hợp được cấu tạo dưới hai cột. Sử dụng
khi móng đơn dưới cột có kích thước lớn, các móng có thể
chồng lên nhau như các cột ở hàng lang hoặc những vị trí
có lưới cột gần nhau. Tùy theo đặc điểm của tải trọng và
khoảng cách giữa các cột, móng có thể chịu nén hoặc
đồng thời chịu uốn.
Hình 2.4. Móng phối hợp
22
Hình 2.6. Móng bè dạng sàn nấm
Hình 2.7. Móng bè dạng hộp
a) Mặt bằng; b) Mặt cắt
Móng bè dạng hộp là móng được cấu tạo thành những
hộp rỗng tạo bởi các tấm sàn và vách ngăn nằm dưới toàn
bộ công trình, móng bè dạng hộp cũng có thể được sử
dụng kết hợp với chức năng làm tầng hầm. Loại móng này
có độ cứng rất lớn và có khả năng phân bố lại tải trọng (từ
giữa ra ngoài biên). Tuy nhiên loại móng này lại tốn kém
vật liệu và thi công cũng phức tạp.
2.2.2. Phân loại móng nông theo vật liệu
23
- Móng được chế tạo từ gạch;
- Móng được chế tạo đá hộc;
- Móng được chế tạo bê tông đá hộc;
- Móng được chế tạo bê tông cốt thép.
2.2.3. Phân loại móng nông theo tải trọng
- Móng chủ yếu chịu tải trọng đứng: nhà, máy sản
xuất, trụ cầu…. Độ lún của nền đất ảnh hưởng rất lớn đến
kết cấu công trình.
- Móng chủ yếu chịu tải trọng ngang: tường chắn, mố
cầu, đê, đập, … Nền công trình dễ bị phá hoại trượt do
chuyển vị ngang lớn.
2.2.4. Phân loại móng nông theo độ cứng
Qúa trình thiết kế móng bao gồm các bước sau:
- Xác định tải trọng tác dụng xuống móng;
- Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn của khu vực
xây dựng công trình;
- Lựa chọn chiều sâu đặt móng;
- Xác định cường độ tính toán của đất nền;
- Xác định kích thước sơ bộ của đế móng và kiểm tra
điều kiện áp lực tại đáy móng;
- Kiểm tra áp lực tại đỉnh lớp đất yếu;
- Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ
nhất;
- Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ hai;
- Tính toán độ bền về cấu tạo móng.
Trong đó tính toán móng đơn chịu tải trong đúng tâm
bao gồm các bước sau:
Bước 1:
- Kiểm tra ứng suất của đất dưới đáy móng đủ nhỏ để
nền còn ứng xử như ‘vật liệu đàn hồi’.
25