Bài giảng Nền và móng theo tiêu chuẩn TCVN 11823-10:2017 - Chương 1: Móng nông

Chia sẻ: Đậu Dũng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Bài giảng Nền và móng theo tiêu chuẩn TCVN 11823-10:2017 - Chương 1: Móng nông" trình bày móng nông, tổng quan về móng nông, cấu tạo móng nông, thiết kế móng nông. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để nắm chi tiết hơn nội dung kiến thức.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nền và móng theo tiêu chuẩn TCVN 11823-10:2017 - Chương 1: Móng nông

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH – BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT NGUYỄN ĐÌNH DŨNG – NGUYỄN CHÂU LÂN – ĐẶNG HỒNG LAM BÀI GIẢNG NỀN VÀ MÓNG THEO TIÊU CHUẨN TCVN 11823 - 10:2017 HÀ NỘI, THÁNG 7-2019 0
MỤC LỤC Trang CHƢƠNG 1 - MÓNG NÔNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ MÓNG NÔNG 3 1.1.1. Giới thiệu chung về móng nông 3 1.1.2. Phân loại móng nông 3 1.2. CẤU TẠO MÓNG NÔNG 4 1.2.1. Cao độ của móng nông 5 1.2.2. Các kích thước của móng nông 5 1.3. THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 6 1.3.1. Thiết kế móng nông theo trạng thái giới hạn cường độ 6 1.3.2. Thiết kế theo trạng thái giới hạn sử dụng 20 1.3.3. Thiết kế theo trạng thái giới hạn đặc biệt 30 CHƢƠNG 2 - MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH NHỎ 2.1. TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH NHỎ 35 2.1.1. Giới thiệu chung về móng cọc đường kính nhỏ 35 2.1.2. Phân loại móng cọc 36 2.2. CẤU TẠO MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH NHỎ 39 2.2.1 Cấu tạo cọc BTCT đường kính nhỏ 39 2.2.2. Cấu tạo bệ cọc 42 2.3. DỰ TÍNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN 45 2.3.1. Khái quát về sức chịu tải của cọc 45 2.3.2. Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn theo vật liệu 47 2.3.3. Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn theo đất nền 48 2.3.4. Dự tính sức chịu tải dọc trục của nhóm cọc 61 2.3.5. Sức chịu tải của cọc khi chịu nhổ 63 2.4. DỰ TÍNH SỨC CHỊU TẢI NGANG TRỤC CỦA CỌC 63 2.4.1. Tổng quan về sức chịu tải ngang trục của cọc đơn 63 2.4.2. Tổng quan về sức chịu tải ngang trục của nhóm cọc 76 2.5. THÍ NGHIỆM CỌC TẠI HIỆN TRƢỜNG 77 2.5.1. Thí nghiệm nén tĩnh 77 2.5.2. Thí nghiệm thử động biến dạng lớn (PDA 84 2.5.3. Thí nghiệm tải trọng động theo độ chối của cọc 92 2.6. THIẾT KẾ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 95 2.6.1. Móng tương đương 95 2.6.2. Dự tính độ lún của nhóm cọc 95 2.7. THIẾT KẾ MÓNG CỌC 99 2.7.1 Lựa chọn số cọc và cách bố trí cọc 99 2.7.2. Kiểm toán móng cọc theo TTGH cường độ 101 2.7.3. Kiểm toán móng cọc theo TTGH sử dụng 108 2.8. THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÓNG CHO TRƢỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 108 2.8.1. Cọc chịu ma sát âm 108 2.8.2. Thiết kế cọc khi chịu lực ngang tại mố cầu 109 2.9. THI CÔNG MÓNG CỌC ĐÓNG 110 2.9.1. Thi công ở những nơi không có nước mặt 110 2.9.2. Thi công ở nơi có nước mặt 111 CHƢƠNG 3 - MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH LỚN 3.1. TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐƢỜNG KÍNH LỚN 120 3.1.1. Giới thiệu chung về cọc đường kính lớn 120 3.1.2. Giới thiệu về cọc ống BTCT đường kính lớn 120 3.1.3. Giới thiệu về cọc khoan nhồi 3.2. CẤU TẠO MÓNG CỌC ỐNG BTCT ĐƢỜNG KÍNH LỚN 122 1
3.2.1. Cấu tạo cọc ống BTCT đường kính lớn 122 3.2.2. Liên kết cọc vào bệ cọc và chân cọc vào tầng đá gốc 123 3.3. THI CÔNG CỌC ỐNG BTCT ĐƢỜNG KÍNH LỚN 125 3.3.1. Công nghệ hạ cọc ống BTCT đường kính lớn 125 3.3.2. Trình tự thi công 125 3.4. CẤU TẠO CỌC KHOAN NHỒI 126 3.4.1. Cấu tạo cọc khoan nhồi đường kính lớn 126 3.4.2. Cấu tạo bệ cọc khoan nhồi (móng cọc đường kính lớn) 129 3.5. THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 131 3.5.1. Tổng quan về công tác thi công cọc khoan 131 3.5.2. Công nghệ khoan tạo lỗ 131 3.5.3. Gia công và hạ lồng cốt thép 137 3.5.4. Đổ bê tông cọc khoan nhồi 138 CÁC SỰ CỐ KHI THI CÔNG VÀ KHUYẾT TẬT CỦA CỌC 3.6. 141 KHOAN 3.6.1. Các sự cố khi thi công cọc khoan 141 3.6.2. Các khuyết tật của cọc khoan nhồi 145 3.7. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN 148 3.7.1. Hệ số sức kháng của cọc khoan 148 3.7.2. Dự tính sức chịu tải dọc trục của cọc khoan nhồi 149 3.7.3. Khả năng chịu tải của nhóm cọc khoan 155 3.7.4. Sức kháng nhổ của cọc đơn và nhóm cọc 157 3.8. THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH LỚN 157 3.8.1. Kiểm toán móng cọc đường kính lớn theo TTGH cường độ 157 3.8.2. Kiểm toán móng cọc đường kính lớn theo TTGH sử dụng 157 3.8.3. Thiết kế móng cọc theo TTGH đặc biệt 159 CHƢƠNG 4 - XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NỀN ĐẤT YẾU 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT YẾU 166 4.1.1. Tổng quan về đất yếu 166 4.1.2. Phân loại đất yếu 166 4.1.3. Các vấn đề đặt ra với đất yếu 167 4.1.4. Một số phương pháp xử lý nền đất yếu thường được sử dụng 167 4.2. PHƢƠNG PHÁP ĐỆM CÁT VÀ BỆ PHẢN ÁP 169 4.2.1. Phương pháp tầng đệm cát (thay đất) 169 4.2.2. Phương pháp bệ phản áp 172 4.3. PHƢƠNG PHÁP CỌC CÁT ĐẦM VÀ CỌC ĐÁ 173 4.3.1. Giới thiệu về công nghệ cọc cát đầm 173 4.3.2. Thi công cọc cát đầm chặt 173 4.3.3. Giới thiệu về công nghệ cọc đá 175 4.3.4. Thi công cọc đá 176 4.3.5. Thiết kế cọc cát đầm chặt và cọc đá 178 4.4. XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM 188 4.4.1. Giới thiệu chung về bấc thấm 188 4.4.2. Những yêu cầu khi thiết kế bấc thấm 189 4.4.3. Thiết kế tính toán bấc thấm 190 4.4.4. Thi công cắm bấc thấm 195 4.4.5. Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của bấc thấm 196 4.5. PHƢƠNG PHÁP CỌC XI MĂNG ĐẤT 197 4.5.1. Công nghệ Jet – Grouting 197 4.5.2. Công nghệ CDM (Cement Deep Mixing) 201 4.5.3. Phương pháp tính toán thiết kế cọc xi măng-đất 202 2
CHƢƠNG 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ MÓNG NÔNG 1.1.1. Giới thiệu chung về móng nông 2000 +1.50 1000 2000 1000 0.00(C§M§) 300 300 (MNTN) 200 200 SÐt pha 3000 7000 (M§SX) -2.00 1600 200 1000 200 1600 (C§§B) 250 2000 2000 -4.00 1750 +1.50(C§§B) SÐt pha -6.00 Hình 1.1 -Toàn cảnh trụ cầu dạng móng nông MNCN mực nước cao nhất MNTN mực nước thấp nhất MNTT mực nước thông thuyền MNTC mực nước thi công htt cao độ thông thuyền Móng nông là loại móng có chiều sâu chôn móng (h) nhỏ hơn 5 ~6 m. Chiều sâu h có thể được tính từ mặt đất hoặc từ MNTN đến đáy móng Móng nông có hình dạng kết cấu đơn giản, với móng trụ mố cầu thường chọn hình chữ nhật hoặc hình vuông, biện pháp thi công tương đối dễ dàng và thông thường thì móng nông có chi phí rẻ. Tuy nhiên, móng nông có một số nhược điểm như: do chiều sâu chôn móng nhỏ, nên độ ổn định về lật, trượt của móng nông kém (chịu mômen và lực ngang). 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. 1.1.2. Phân loại móng nông (1). Theo vật liệu làm móng Móng đá xây giống như móng gạch xây, móng đá xây phải được thi công từ dưới lên trên và khả năng tạo hình của đá xây là kém nên cũng làm kéo dài thời gian thi công, giảm hiệu quả kinh tế. Móng đá xây ít được sử dụng trong công trình cầu đường có yêu cầu về thời gian ngắn và chất lượng công trình cao. Móng bê tông có khả năng tạo hình tốt, thời gian thi công nhanh, khả năng chịu nén tốt nhưng khả năng chịu kéo rất kém. Móng bê tông cốt thép có các ưu điểm của móng bê tông, đồng thời có khả năng chịu kéo tốt. Hiện tại loại móng này được áp dụng phổ biến và rộng rãi nhất do tính thích ứng trong thi công và khả năng chịu tải tốt. (2). Theo kích thước móng 3
Móng đơn là loại móng có cả ba kích thước (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) đều nhỏ. Móng băng là móng có chiều dài lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dày. Móng bè (móng bản) là loại móng có chiều dài và chiều rộng đều lớn hơn rất nhiều so với chiều dày. (3). Theo vị trí tác dụng của tải trọng Móng có tải trọng tác dụng đúng tâm điểm đặt của tải trọng nằm trọ tâm của móng. Móng có tải trọng tác dụng lệch tâm điểm đặt của tải trọng nằm lệch khỏi trọng tâm móng, điểm đặt tải trọng càng xa trọng tâm thì lệch tâm càng lớn. Móng có tải trọng ngang lớn thường xuyên ví dụ khi mố cầu có chiều cao lớn thì áp lực đất phía sau lưng mố sinh ra lực ngang lớn tác dụng lên móng. (4). Theo biện pháp thi công Phương pháp thi công tại chỗ có ưu điểm tận dụng được nhân công, tạo ra khối bê tông móng có tinh liên tục và dễ dàng khắc phục những sai số trong thi công. Không đỏi hỏi kỹ thuật thi công quá cao và chính xác. Nhược điểm của phương pháp này là thời gian thi công lâu, dẫn đến chịu ảnh hưởng của yếu tố thiên nhiên; Chất lượng bêtông không tốt bằng phương pháp lắp ghép do diều kiện bảo dưỡng tại hiện trường không đảm bảo như trong nhà xưởng; Cần nhiều thiết bị và máy móc phụ trợ trong khi thi công dẫn đến tăng chi phí. Phương pháp thi công lắp ghép có ưu điểm thời gian thi công nhanh và việc đúc bê tông không cần đòi hỏi phải trình tự, cho nên rút ngắn được thời gian thi công công trình. Chất lượng bê tông đảm bảo do được bảo dưỡng trong nhà xưởng, giảm được số lượng thiết bị và vật liệu phục vụ cho thi công do đó giảm được chi phí. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là chất lượng mối nối thi công, các mặt cắt nối là nơi xung yếu; Yêu cầu khi đúc sẵn phải đảm bảo chính xác thì mới lắp ráp được; Khối bê tông móng là kém đồng nhất. 1.2. CẤU TẠO MÓNG NÔNG Những vấn đề về kết cấu, thuỷ lực và địa kỹ thuật của thiết kế móng phải được phối hợp và phân biệt giải quyết trước khi duyệt thiết kế sơ bộ. Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ thiết kế cho xói phải được xét đến ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng. Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ kiểm tra xói cầu phải được xét đến ở trạng thái giới hạn đặc biệt. Xói ở móng cầu được nghiên cứu cho 2 điều kiện: Lũ thiết kế xói: Vật liệu đáy sông trong lăng thể xói ở phía trên đường xói chung được giả định là đã được chuyển đi trong các điều kiện thiết kế. Lũ thiết kế do mưa kèm triều dâng hoặc lũ hỗn hợp thường nghiêm trọng hơn là lũ 100 năm hoặc lũ tràn với chu kỳ tái xuất hiện nhỏ hơn. Các trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới sử dụng phải áp dụng cho điều kiện này. Lũ kiểm tra xói: ổn định móng cầu phải được nghiên cứu đối với các điều kiện xói gây ra do lũ dâng đột xuất vì bão mưa kèm triều dâng, hoặc lũ hỗn hợp không vượt quá lũ 500 năm hoặc lũ tràn với chu kỳ tái xuất hiện nhỏ hơn. Dự trữ vượt quá yêu cầu về ổn định trong điều kiện này là không cần thiết. Phải áp dụng trạng thái giới hạn đặc biệt cho điều kiện này. Đối với các móng được xây dựng dọc theo các sông suối, cần phải đánh giá xói nền đất trong khi thiết kế. Những nơi có khả năng phát sinh xói thì cần phải có biện pháp bảo vệ thích hợp. Gradient thủy lực không được vượt quá : Đối với bùn và đất dính: 0.2 Đối với các loại đất không dính khác: 0.3 Nơi mà nước thấm dưới móng, cần phải xem xét tác động của lực nâng và lực thấm. 4
1.2.1. Cao độ của móng nông Cao độ mặt trên được lựa chọn trên cơ sở các yếu tố: Cao độ mặt dưới, sông có thông thuyền hay không. Với những sông có thông thuyền. cao độ mặt trên còn do cấp thông thuyền trên sông quyết định. Bệ móng nên được thiết kế với đỉnh bệ thấp hơn mức xói chung tính toán để giảm thiểu trở ngại cho dòng lũ và dẫn đến xói cục bộ. Ngay cả độ sâu thấp hơn cũng cần được xét cho bệ móng đặt trên cọc mà ở đó các cọc có thể bị phá hoại do xói và gỉ vì phô ra trước dòng chảy.  CDMT '  ' CDMD Hình 1.2 -Cấu tạo móng nông Cao độ mặt dƣới được lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện địa chất. Móng phải được đặt vào lớp đất tốt có cường độ chịu lực cao, tính biến dạng nhỏ và ổn định về lún. Tránh đặt móng vào tầng đất gây ra lún lệch. Móng mở rộng đặt trên nền đất hoặc đá dễ xói thì đáy của nó cần đặt dưới độ sâu xói do lũ kiểm tra xói gây nên. Móng mở rộng đặt trên nền đá không bị xói phải được thiết kế và thi công để đảm bảo tính toàn vẹn của khối đá chịu lực. Độ sâu của móng phải được xác định phù hợp với tính chất vật liệu móng và khả năng phá hoại. Các móng ở những nơi vượt dòng chảy phải được đặt ở độ sâu dưới độ sâu xói dự kiến lớn nhất. Phải xem xét đến việc sử dụng vải địa kỹ thuật hay tầng lọc dạng cấp phối hạt để giảm khả năng thẩm lậu trong đá xô bồ hoặc đắp trả sau mố. 1.2.2. Các kích thƣớc của móng nông Kích thƣớc mặt trên: hình dạng và kích thước móng thường phụ thuộc vào hình dạng và kích thước đáy công trình bên trên. Thường kích thước mặt trên của móng lấy lớn hơn kích thước đáy công trình bên trên một chút (thường từ 0.2~1.0m). Kích thƣớc mặt dƣới Do sức chịu tải của nền đất thường nhỏ hơn cường độ vât liệu làm móng rất nhiều (ngoại trừ móng đặt trên nền đá gốc) nên phải mở rộng đáy móng 1 góc (α) để giảm áp lực của tải trọng công trình xuống nền đất. Đối với móng cứng, góc mở (α) không được vượt quá giá trị cho phép tuỳ theo loại vật liệu làm móng vì có thể làm gãy móng; Với móng mềm BTCT thì không qui định góc mở này. Có thể tham khảo các giá trị góc mở α như sau: - Móng đá hộc bằng vữa tam hợp (XM+cát) =230 - Móng đá hộc bằng vữa xi măng =300 - Móng bê tông độn đá hộc =330 - Móng bê tông =400 Với các bệ móng đặt nghiêng hoặc có bậc. góc nghiêng hoặc chiều cao và vị trí của các bậc phải sao cho thoả mãn các yêu cầu thiết kế tại mọi mặt cắt. 5
Có thể lấy chiều rộng tổng cộng của bệ móng BTCT theo tiêu chuẩn JRA – 1999 (của Nhật Bản) như sau: B  b  LC  2d (1.1) Trong đó: B: Bề rộng của móng; b: Chiều rộng hiệu quả khi thiết kế theo phương pháp ứng suất cho phép; LC: Chiều rộng thân trụ phía trên; D: Chiều dày bệ móng. Chiều dày của móng được quy định phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng và phải đảm bảo chịu được mômen uốn cũng như đủ chiều sâu chôn móng vào đất để móng ổn định. Chiều dầy móng thường có giá trị 1.0~1.5m (cho móng công trình có tải trọng nhỏ), 1.5~2.0m (cho tải trọng trung bình) và 2.0~3.0m (cho tải trọng lớn). 1.3. THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 1.3.1. Thiết kế móng nông theo trạng thái giới hạn cƣờng độ (Mục 6.3. TCVN 11823 - 10:2017) Theo Điều 5.3.1. TCVN 11823 - 10:2017 thiết kế móng ở trạng thái giới hạn cường độ bao gồm việc xem xét sức chịu lực của đất nền và sức kháng kết cấu danh định của các bộ phận móng. Thiết kế móng ở trạng thái giới hạn cường độ không bao gồm việc xem xét các biến dạng cần có để tạo ra sức kháng danh định, trừ khi có định nghĩa sự phá hủy do biến dạng được được quy định. Đối với thiết kế móng nông (Điều 5.3.2. TCVN 11823 - 10:2017) phải xem xét: • Sức kháng ép danh định của đất nền; • Lật hoặc bị mất diện tớch tiếp xỳc quá mức; • Trượt ở đáy móng và • Khả năng thi công. (1). Khả năng chịu nén của nền đất dƣới đáy móng Công thức kiểm toán, đơn vị tính bằng (N): V   iiVi  qR .A' (1.2) Trong đó:  γ η V : Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng đó nhõn hệ số. i i i: hệ số tải trọng; i: hệ số điều chỉnh tải trọng; qR: sức kháng nén tính toán đã nhân hệ số (tính toán); qR = b x qn (1.3) qn: sức kháng danh định. 6
b: hệ số sức kháng nén của móng nông ở trạng thái giới hạn cường độ lấy theo Bảng 1.1- Điều 5.5.2.2 TCVN 11823-10-2017. A': Diện tích có hiệu của đáy móng, tính bằng (mm2) (Hình 1.3). A’: B’ x L’: (Điều 6.1.3. TCVN 11823 - 10:2017) Đối với móng chịu lực lệch tâm, sẽ dùng một diện tích có hiệu thu nhỏ B'x L' nằm trong đường bao của móng thực tế để tính toán khả năng chịu lực cũng như độ lún của đất nền. Với móng chịu lực lệch tâm, các kích thước có hiệu thu nhỏ được tính như sau: B' = B - 2eB (eB = ML/V) L' = L - 2eL (eL = MB/V) Trong đó: B, L: chiều rộng và chiều dài của móng; eB: Độ lệch tâm song song với kích thước B (mm); eL: Độ lệch tâm song song với kích thước L (mm). Khi có tải trọng lệch tâm thì dùng các kích thước móng có hiệu L' và B' thay cho các kích thước thực của móng L và B trong tất cả các Phương trình. Hình vẽ liên quan đến sức kháng - Khoản 6.3.1.1. TCVN 11823 - 10:2017. a) Trường hợp lệch tâm 1 trục a) Trường hợp lệch tâm 2 trục Hình 1.3 -Diện tích chịu tải có hiệu SỨC KHÁNG NÉN DANH ĐỊNH CỦA ĐẤT NỀN (Điều 6.3.1. TCVN 11823 - 10:2017) Khi t¶i träng lÖch t©m ®èi víi träng t©m cña ®Õ mãng, ph¶i dïng diÖn tÝch h÷u hiÖu chiÕt gi¶m, B x L n»m trong giíi h¹n cña mãng trong thiÕt kÕ ®Þa kü thuËt cho lón hoÆc søc kh¸ng ®ì. Áp lực chịu tải thiết kế trên diện tích hữu hiệu phải được giả định là đều khi móng đặt trong đất. Diện tích hữu hiệu chiết giảm phải là đồng tâm với tải trọng. a. Các phương pháp lý thuyết a.1. Tổng quát 7
Sức kháng nén danh định của nền đất rời dưới móng nông được định lượng dựa trên giải tích ứng suất có hiệu và các thông số sức kháng đất có thoát nước. Sức kháng nén danh định của nền đất dính dưới móng nông được định lượng theo giải tích ứng suất tổng cộng và các thông số sức kháng của đất không thoát nước. Trong trường hợp đất mềm yếu và giảm sức kháng theo thời gian, thì sức kháng của loại đất này phải được định lượng theo điều kiện của hằng tải (tải trọng thường xuyên lâu dài) dùng các giải tích ứng suất có hiệu và các thông số sức kháng của đất thoát nước. Đối với móng nông đặt trên nền đất đầm chặt, sức kháng nén danh định của nền được định lượng bằng sử dụng một trong hai phân tích ứng suất tổng cộng hay ứng suất có hiệu, lấy theo kết quả an toàn hơn. a.2. Phương trình cơ sở sức kháng nén danh định Sức kháng danh định của lớp đất. tớnh bằng Mpa, được xác định như sau: qn  c.Ncm  g..D f .Nqm .Cwq .109  0,5.g..B.N m .Cwq .109 (1.4) Trong đó: Ncm = Nc .sc .ic (1.5) Nqm = Nq .sq.iq.dq (1.6) Nm = N.s .i (1.7) Trong đó: g: Gia tốc trọng trường. tớnh bằng (m/s2); c: Cường độ lực dính, lấy bằng sức kháng cắt không thoát nước Su, tính bằng (MPa); Nc: Hệ số khả năng chịu ép thành phần lực dính, tra trong Bảng 1.2; Nq : Hệ số khả năng chịu ép thành phần gia tải (nền đường), theo Bảng 1.2; N: Hệ số khả năng chịu ép thành phần khối lượng riêng, theo Bảng 1.2; : Khối lượng riêng toàn phần (có độ ẩm) đất phía trên hoặc phía dưới chiều dày chịu lực của móng, tính bằng (kg/m3); Df: Chiều sâu đặt móng, tính bằng (mm); B: Chiều rộng móng, tính bằng (mm); Cwq. Cwo: Hệ số điều chỉnh xét đến vị trí của mực nước ngầm cho trong Bảng 1.3; Sc. S. Sq: Hệ số điều chỉnh hình dạng móng cho trong Bảng 1.4; dq: Hệ số điều chỉnh xét đến sức kháng cắt dọc theo bề mặt phá hoại qua vật liệu đất rời ở phía trên mặt chịu lực như quy định trong Bảng 1.5; ic. i. iq: Hệ số tải trọng nghiêng xác định theo các Phương trình 1.8 hoặc 1.9, 1.10 và1.11 dưới đây: Khi gúc ma sát f = 0 n.H ic  1- (1.8) c.B '.L '.N c Khi gúc ma sát f> 0 8
 1  iq   ic  iq      N q  1  (1.9) n  H  iq  1   (1.10)  V  cBL cot  f    n 1  H  i  1    V  cBL cot  f   (1.11) 2  L / B  2  B / L  n     cos      sin  2 2 (1.12)  1  L / B    1  B / L   Trong đó: B : Chiều rộng móng, tính bằng (mm); L : Chiều dài móng, tính bằng (mm); H : Tải trọng phương ngang không hệ số, tính bằng (N); V : Tải trọng thẳng đứng không hệ số, tính bằng (N);  : Góc của thành phần hình chiếu của phương lực trên mặt phẳng móng, tính bằng (độ); Bảng 1.1 – Hệ số sức kháng nền của móng nông ở trạng thái giới hạn cường độ (Điều 5.5.2.2 TCVN 11823-10-2017) Hệ số Phƣơng pháp / loại đất / tình trạng sức kháng Phương pháp lý thuyết (Munfakh et al.. 2001) trong đất sét 0.50 Phương pháp lý thuyết (Munfakh et al.. 2001) trong đất cát. sử 0.50 dụng CPT Phương pháp lý thuyết (Munfakh et al.. 2001) trong đất cát, sử 0.45 Sức b dụng SPT kháng nén Phương pháp nửa thực nghiệm (Meyer hof. 1957) tất cả các 0.45 loại đất 9
Móng đặt trong đá 0.45 Thí nghiệm bàn nộn 0.55 Bê tông đúc sẵn đặt trên cát 0.90 Bê tông đổ tại chỗ đặt trên cát 0.80  Bê tông đổ tại chỗ hoặc đúc sẵn đặt trên đất sét 0.85 Trượt Đất trên đất 0.90 ep Thành phần áp lực đất bị động của sức kháng trượt 0.50 Bảng 1.2- Các hệ số Khả năng chịu ép Nc (Prandtl 1921). Nq (Reissner. 1924) và N (Vesic. 1975) f Nc Nq N f Nc Nq N 0 5.14 1.0 0.0 23 18.1 8.7 8.2 1 5.4 1.1 0.1 24 19.3 9.6 9.4 2 5.6 1.2 0.2 25 20.7 10.7 10.9 3 5.9 1.3 0.2 26 22.3 11.9 12.5 4 6.2 1.4 0.3 27 23.9 13.2 14.5 5 6.5 1.6 0.5 28 25.8 14.7 16.7 6 6.8 1.7 0.6 29 27.9 16.4 19.3 7 7.2 1.9 0.7 30 30.1 18.4 22.4 8 7.5 2.1 0.9 31 32.7 20.6 26.0 9 7.9 2.3 1.0 32 35.5 23.2 30.2 10 8.4 2.5 1.2 33 38.6 26.1 35.2 11 8.8 2.7 1.4 34 42.2 29.4 41.1 12 9.3 3.0 1.7 35 46.1 33.3 48.0 13 9.8 3.3 2.0 36 50.6 37.8 56.3 14 10.4 3.6 2.3 37 55.6 42.9 66.2 15 11.0 3.9 2.7 38 61.4 48.9 78.0 16 11.6 4.3 3.1 39 67.9 56.0 92.3 17 12.3 4.8 3.5 40 75.3 64.2 109.4 18 13.1 5.3 4.1 41 83.9 73.9 130.2 19 13.9 5.8 4.7 42 93.7 85.4 155.6 20 14.8 6.4 5.4 43 105.1 99.0 186.5 21 15.8 7.1 6.2 44 118.4 115.3 224.6 22 16.9 7.8 7.1 45 133.9 134.9 271.8 10
Bảng 1.3 - Hệ số Cwq và Cw với các mực nước ngầm khác nhau Dw Cwq Cw 0.0 0.5 0.5 Df 1.0 0.5 > 1.5B +Df 1.0 1.0 Bảng 1.4 - Các hệ số điều chỉnh hình dạng sc, s , sq Thành phần Thành phần ảnh Thành phần ảnh hƣởng Hệ số Góc ma sát hƣởng lực dính ảnh hƣởng đất trọng lƣợng (Sc) đắp (Sq) riêng S  B f = 0 1   1.0 1.0  5L  Hệ số hình dạng  B  N  B B  f> 0 1     q   0,1 1  0, 4   1   tan  f   L   Nc  L L  Bảng 1.5 - Hệ số điều chỉnh độ sâu dq Gúc ma sỏt ễf Df / B dq (độ) 1 1.20 2 1.30 32 4 1.35 8 1.40 1 1.20 2 1.25 37 4 1.30 8 1.35 1 1.15 2 1.20 42 4 1.25 8 1.30 Chỉ sử dụng hệ số điều chỉnh độ sâu khi đất ở phía trên cao độ của lớp đất chịu lực cũng rắn chắc như lớp đất phía dưới, nếu không, lấy hệ số điều chỉnh bằng dq=1.0. Có thể nội suy tuyến tính cho các giá trị góc nội ma sát ở giữa các giá trị cho trong Bảng 1.5. a.3. Sức kháng chịu cắt chọc thủng Nếu cú thể xảy ra phỏ hoại cắt cục bộ hoặc cắt chọc thủng thì xác định sức kháng nén danh định theo các thông số sức kháng cắt chiết giảm c* và ϕ* trong Phương trình 1.13 và 1.14. Các thông số chịu cắt chiết giảm được xác định như sau: c*  0,67.c (1.13) 1 *  tan  0, 67.tan Ф f  (1.14) Trong đó: c* : Cường độ dính của đất với ứng suất có hiệu chiết giảm cho chịu cắt chọc thủng. (MPa) 11
ϕ*: Góc ma sát với ứng suất chiết giảm có hiệu cho chịu cắt chọc thủng, tính bằng (độ). a.4. Sức kháng của móng đặt trên mái dốc Khi móng đặt trên mái dốc hoặc gần mái dốc thì: Nq = 0 (1.15) Trong phương trình 1.4. Nc và Nq được thay thế bằng Ncq và Nq. tương ứng trong các Hình 1.4 và 1.5. Trong Hình 1.4 hệ số ổn định mái dốc Ns được lấy như sau: • Khi B < Hs thì Ns = 0 (1.16) H s .g. .10 9 • Khi B ≥ Hs thì N s  (1.17) c Trong đó: B : Chiều rộn móng, tính bằng (mm); Hs : Chiều cao của khối đất có mái dốc, tính bằng (mm). Hình 1.4 - Các hệ số điều chỉnh khả năng chịu tải của các móng trong đất dính và trên nền đất dốc hoặc kề giáp nền đất dốc theo MEYERHOF (1957). 12
Hỡnh 1.5 - Các hệ số điều chỉnh khả năng chịu tải của các móng trong đất rời và trên nền đất dốc hoặc kề giáp nền đất dốc theo MEYERHOF (1957). a.5. Chiều sâu giới hạn của lớp đất thứ hai để xác định móng đặt trên hai lớp đất Khi mặt cắt địa chất có lớp đất thứ 2 nằm trong phạm vi khoảng cách Hcrit dưới đáy móng có các tính chất cơ lý của đất khác với lớp đất phía trên, làm ảnh hưởng tới sức kháng cắt, thì sức kháng nén của nền đất có phân tầng này xác định theo các qui định tại các Điều 6.3.1.2.5 và 6.3.1.2.6 sau đây đề cập cho loại móng đặt trên hai lớp đất khác nhau. Cự ly Hcrit tính bằng mm xác định như sau: q  3.B.ln  1  H CRIT   q2  (1.18)  B 2. 1    L Trong đó: q1 : Sức kháng chịu nén danh định của lớp đất phía trên trong mặt cắt địa chất 2 lớp với giả thiết chiều dày của lớp đất này là vô hạn, tính bằng (MPa); q2 : Sức kháng nén danh định của móng giả định có kích thước hình dáng đúng như móng thực tế nhưng đặt trên lớp đất thứ 2 (lớp đất phía dưới) của hệ thống có 2 lớp đất, tính bằng (MPa); B : Bề rộng móng, tính bằng (mm); L : Chiều dài móng, tính bằng (mm). a.6. Sức kháng của móng đặt trên hai lớp đất chịu tải không thoát nước Nơi nào móng đặt trên đất 2 lớp chịu tải không thoát nước, thì có thể xác định sức kháng nén danh định theo Phương trình 1.4 với các sửa đổi sau: c1 : Sức kháng cắt không thoát nước của lớp đất phía trên như miêu tả ở Hình 1.6; Ncm = Nm : Hệ số sức kháng như qui định dưới đây; Nqm = 1.0 Khi lớp chịu lực nằm trên lớp đất dính rắn, Nm có thể lấy theo biểu đồ ở Hình 1.7. Khi lớp chịu lực nằm trên lớp đất dính mềm yếu thì giá trị Nm có thể xác định như sau: 13
 1  Nm    ksc N c   sc N c (1.19)  m  BL m  (1.20) 2  B  L H s2 c2 k (1.21) c1 Trong đó: m : Chỉ số chọc thủng; c1 : Sức kháng cắt không thoát nước của lớp đất phía trên, tính bằng (MPa); c2 : Sức kháng cắt không thoát nước của lớp đất phía dưới, tính bằng (MPa); Hs2 : Khoảng cách từ đáy móng đến đến đỉnh của lớp đất thứ 2; Sc : Hệ số điều chỉnh hình dạng xác định theo Bảng 1.4; Nc : Hệ số khả năng chịu ép được xác định ở đây; Nqm : Hệ số khả năng chịu ép được xác định ở đây. (b) (a) Hình 1.6- Mặt cắt 2 lớp đất Hình 1.7- Hệ số điều chỉnh khả năng chịu nén, Nm , của 2 lớp đất dính với lớp đất mềm phủ trên lớp đất cứng, EPRI (1983) 14
a.7. Sức kháng của móng đặt trên hai lớp đất chịu tải thoát nước Khi móng đặt trên nền 2 lớp đất chịu tải thoát nước. sức kháng nén danh định tính bằng MPa có thể xác định như sau:  1 '  2 1 BL  K tan 1'  HB   1  ' qn   q2    cot 1  e '    c1 cot 1' (1.22)   K 1  K 1  sin 2 1' K (1.23) 1  sin 2 1' Trong đó c'1 : Sức kháng cắt của lớp đất phía trên như miêu tả ở Hình 1.6, tính bằng (MPa); q2 : Sức kháng nén danh định của đất dưới móng giả định có kích thước và hình dạng như của móng đang xét nhưng đặt trên lớp đất thứ 2; '1 : góc ma sát trong với ứng suất có hiệu của lớp đất phía trên, tính bằng (độ). b. Các phương pháp bán thực nghiệm Sức kháng nén danh định của đất dưới móng có thể xác định dựa trên kết quả thí nghiệm tại chỗ hoặc bằng quan sát sức kháng của các lớp đất tương tự. Việc sử dụng thí nghiệm tại chỗ và sự thể hiện của kết quả thí nghiệm cần phải xem xét cả kinh nghiệm tại chỗ. Các thí nghiệm tại chỗ sau có thể được dùng: Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và thí nghiệm xuyên tĩnh. b.1. Sức kháng nén danh định dựa trên kết quả thí nghiệm SPT Sức kháng nén danh định của cát, tính bằng Mpa, dựa trên kết quả SPT có thể xác định như sau:   qn   3, 2.105  .N160.B.  Cwq . f  Cwy  D (1.24)  B  Trong đó: N160 : Số nhát búa SPT trung bình hiệu chỉnh cho cả 2 yếu tố là chiều dày lớp đất và hiệu ứng có hiệu (số nhát búa/300mm) như qui định trong Điều 4.6.2.4. Số trung bình của nhát búa trên chiều dày trong phạm vi từ đáy móng tới chiều sâu bằng 1.5B bên dưới đáy móng; B : Chiều rộng móng, tính bằng (mm); Cwq. Cw: Các hệ số điều chỉnh xét đến vị trí mực nước ngầm như qui định trong Bảng 1.3; Df : Chiều sâu đặt móng tính đến đáy móng, tính bằng (mm). Xác định N160 Nếu các giá trị SPT được dùng, trừ khi có chỉ dẫn cho phương pháp thiết kế hoặc chỉnh lý được dùng, chúng sẽ phải được điều chỉnh để xét đến hiệu ứng của áp lực lớp đất phủ trên theo công thức sau: N1 = CN * N (1.25) N1 : Số SPT chỉnh lý có xét đến hiệu ứng áp lực đất phủ trên 'v (số nhát búa /300mm); 15
  1,92   CN  0, 77  log10    và CN< 2.0 (1.26)    'v   'v: ứng suất có hiệu thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất tính từ mặt đất đến cao độ mũi cọc, tính bằng (MPa); N : Số nhát búa SPT chưa chỉnh lý (số nhát búa/300 mm); Giá trị SPT cũng điều chỉnh theo hiệu ứng của búa, nếu áp dụng được cho phương pháp thiết kế hoặc phép tương quan được dùng thì xác định như sau:  ER  N 60    N (1.27)  60%  Trong đó: N60 = Số búa SPT điều chỉnh theo hiệu ứng của búa; ER = Hiệu quả của búa thử SPT biểu thị bằng số phần trăm của năng lượng rơi tự do lý thuyết tùy theo hệ thống búa thực dựng. Nếu không có số liệu của hệ búa thì có thể dựng trị số ER = 60% cho hệ búa thông thường dùng dây và đầu mèo. ER = 80% đối với hệ búa có hành trình tự động; N = Số SPT chưa điều chỉnh (số nhát búa/300 mm); Khi số búa SPT điều chỉnh cho cả hiệu ứng áp lực lớp đất phủ trên và hiệu ứng của búa. công thức điều chỉnh sẽ như sau: N160  C N  N 60 (1.28) b.2. Sức kháng nén danh định dựa trên kết quả thí nghiệm CPT Sức kháng nén danh định, tính bằng MPa, của móng đặt trên đất rời dựa trên kết quả thí nghiệm CPT có thể tính như sau:   qn   8, 2.105  .qc .B.  Cwq . f  Cw  D (1.29)  B  Trong đó: qc : Sức kháng mũi côn trung bình trong một khoảng chiều sâu B bên dưới đáy móng, tính bằng (MPa); B : Chiều rộng móng, tính bằng (mm); Cwq. Cw : Các hệ số điều chỉnh xét đến vị trí mực nước ngầm như qui định trong Bảng 1.3; Df : Chiều sâu đặt móng tính đến đáy móng, tính bằng (mm). c. Thí nghiệm bàn nén Sức kháng nén danh định có thể được xác định bằng phương pháp thí nghiệm bàn nén, miễn là tiến hành khảo sát thích hợp để có thể xác định mặt cắt phân tầng lớp đất dưới móng. Thí nghiệm bàn nén cần thực hiện theo qui định AASHTO T235 Và ASTM D 1194. Việc xác định sức kháng danh định chịu nén từ kết quả thí nghiệm bàn nén có được sử dụng cho các móng lân cận có mặt cắt địa chất tương tự. 16
d. Sức kháng nén của đá Các phương pháp dùng để thiết kế móng trên nền đá phải xem xét tình trạng của nền đá, hướng và sự không liên tục cũng như mức độ phong hóa của nền đá và các mặt cắt lớp đá khác tương tự như lớp đá tại vị trí xem xét. Đối với nền đá rắn chắc, có thể áp dụng việc giải tích dựa trên cường độ nén 1 trục và RQD của đá. Đối với nền đá ít rắn chắc hơn cần phải khảo sát nghiên cứu chi tiết để xem xét ảnh hưởng của phong hóa, tình trạng của nền đá và các điều kiện không liên tục của nền đá. Người thiết kế đánh giá độ bền chắc của nền đá bằng cả tính chất tự nhiên của đá nguyên dạng và hướng phân mảnh, tình trạng không liên tục của toàn bộ nền đá. Khi không đánh giá độ bền chắc của nền đá được bằng kỹ thuật thì độ bền chắc của nền đá sẽ được đánh giá theo phân loại nền đá RMR (xem Phụ lục C). d.1. Các phương pháp bán thực nghiệm Sức kháng chịu nén danh định của nền đá nên xác định bằng đối chiếu thực nghiệm với hệ thống phân loại nền đá RMR. Các kinh nghiệm địa phương cần được xem xét khi sử dụng phương pháp này. Ứng suất chịu nén chiết giảm theo hệ số của nền đá không được lấy lớn hơn ứng suất chịu nén chiết giảm theo hệ số của bê tông móng. d.2. Phương pháp giải tích Sức kháng chịu nén danh định của nền đá được xác định bằng các nguyên lý cơ học đá đó được xác lập dựa trên các thông số sức kháng của khối đá. Ảnh hưởng của mức độ không liên tục của nền đá tới dạng thức phá hoại của nền đá sẽ được xem xét. d.3. Thử tải Khi có điều kiện thích hợp, có thể dùng phương pháp thử tải để xác định sức kháng chịu nén danh định của móng trên đá. (2). Kiểm toán lật (mất tiếp xúc quá mức) Độ lệch tâm của tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ, được tính với tải trọng có hệ số không được vượt quá: • Một phần ba kích thước móng tương ứng B hoặc L đối với móng trên nền đất: và (Móng đặt trong đất) (1.30a) và (Móng đặt trên đá) (1.30b) Dưới đây là một ví dụ về xác định dộ lệch tâm của tải trọng: Giả sử xét một tường chắn như hình 1.8. chiều dài tường được lấy qui ước L = 1m. Sức kháng chịu tải phải được kiểm tra theo TTGH cường độ sử dụng tải trọng và sức kháng có nhân hệ số, phân bố áp lực đất theo giả thiết sau đây:  Khi tường được đặt trên đất: ứng suất thẳng đứng được tính toán theo giả thiết áp lực phân bố đều trên phần diện tích móng có hiệu như Hình 1.8, ứng suất thẳng đứng có thể được tính như sau: V  V (1.31) B  2e Trong đó: 17
V : Tổng các lực thẳng đứng, được xác định như Hình 1; e : độ lệch tâm của hợp lực ; B : bề rộng của móng. Hình 1.8– Phân bố ứng suất dưới đáy móng khi tường đặt trong đất  Khi móng được đặt trên nền đá: ứng suất thẳng đứng tính theo giả thiết áp lực phân bố tuyến tính trên phần diện tích có hiệu của móng như trên hình 1.9. - Nếu e < B/6 thì:  V max   1  6  V e (1.32) B  B  V min   1  6  V e (1.33) B  B - Nếu e > B/6 thì: 2V  V max  (1.34) 3B / 2  e  V min  0 (1.35) 18
Hình 1.9– Phân bố ứng suất dưới đáy móng khi tường đặt trên đá (3). Sức kháng trƣợt (Kiểm toán trƣợt) Phải kiểm soát ổn định trượt cho móng chịu lực ngang, lực nghiêng hay móng đặt trên sườn dốc. Đối với móng đặt trên nền đất sét cần xem xét đến việc xuất hiện khe hở do co ngót giữa móng và đất. Khi có xét cả sức kháng cắt chống trượt của đất phía trước móng thỡ phải kiểm toán sự phá hoại của khối đất này. Sức kháng chống trượt có chiết giảm hệ số, tính bằng đơn vị (N), được xác định như sau: RR = Rn = R + epRep (1.36) Trong đó: Rn : Sức kháng trượt danh định chống trượt, tính bằng (N);  : Hệ số sức kháng chịu cắt giữa đất và móng qui định trong Bảng 1.1; Rụ : Sức kháng trượt danh định giữa móng và đất, tính bằng (N); Rep: Sức kháng danh định bị động của đất có thể có trong thời gian tuổi thọ công trình, (N); ep : Hệ số sức kháng của sức kháng bị động qui định trong Bảng 1.1. Nếu móng đặt trên đất rời thì sức khỏng danh định chống trượt giữa móng và đất được tính như sau R = V tan (1.37) Trong đó: 19