Nền và móng (Dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp)

Chia sẻ: Ti Anh Cute | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

401
lượt xem 81
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Nền và móng" dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp do PGS.TS. Tô Văn Lận biên soạn cung cấp cho các bạn những khái niệm cơ bản về nền và móng, móng trên nền đất yếu, móng cọc, móng chịu tải trọng động, sự cố về nền móng và cách gia cố sửa chữa,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nền và móng (Dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH NỀN VÀ MÓNG Dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp Biên soạn : PGS.TS. Tô Văn Lận Năm 2014
MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................................................. 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................................................................... 7 GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU ................................................................................................................... 8 Chöông 1 .................................................................................................................................................. 10 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN ............................................................................................................. 10 1.1 Tổng quát ............................................................................................................................. 10 1.2 Phân loại nền móng............................................................................................................... 11 1.2.1 Phân loại nền .................................................................................................................. 11 1.2.2 Phân loại móng ............................................................................................................... 11 1.3 Các tài liệu cần có để thiết kế nền móng ................................................................................ 11 1.3.1 Tài liệu về khu vực xây dựng .......................................................................................... 11 1.3.2 Tài liệu về công trình và tải trọng tác dụng xuống nền móng............................................ 12 1.3.3 Khả năng cung ứng vật liệu xây dựng .............................................................................. 12 1.3.4 Năng lực về máy móc, thiết bị thi công............................................................................ 12 1.4 Tải trọng tác dụng xuống móng ............................................................................................. 12 1.4.1 Tải trọng và tổ hợp tải trọng ............................................................................................ 12 1.4.1.1 Tải trọng thường xuyên ................................................................................................... 12 1.4.1.2 Tải trọng tạm thời ........................................................................................................... 12 1.4.1.3 Tổ hợp tải trọng .............................................................................................................. 12 1.4.2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng ......................................................................... 13 1.5 Đề xuất và lựa chọn các giải pháp nền móng.......................................................................... 14 1.5.1 Đề xuất giải pháp xử lý nền ............................................................................................. 14 1.5.2 Đề xuất và lựa chọn giải pháp móng ................................................................................ 14 1.6 Lựa chọn chiều sâu đặt móng ................................................................................................ 15 1.6.1 Điều kiện về địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng ................ 15 1.6.1.1 Điều kiện về địa hình ...................................................................................................... 15 1.6.1.2 Điều kiện về địa chất công trình, địa chất thủy văn .......................................................... 16 1.6.1.3 Trị số và tính chất của tải trọng ....................................................................................... 16 1.6.1.4 Đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình.......................................................................... 17 1.6.1.5 Điều kiện thi công........................................................................................................... 17 1.7 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn .......................................................................... 17 1.7.1 Tính toán nền móng theo theo sức chịu tải ....................................................................... 18 1.7.2 Tính toán nền móng theo theo biến dạng ......................................................................... 19 Chöông 2 .................................................................................................................................................. 22 MÓNG NÔNG TRÊN NỀN TỰ NHIÊN ................................................................................................. 22 2.1 Phân loại móng nông............................................................................................................. 22 2.1.1 Móng đơn ....................................................................................................................... 22 2.1.2 Móng kết hợp dưới hai cột .............................................................................................. 22 2.1.3 Móng băng ..................................................................................................................... 23 2.1.4 Móng bè ......................................................................................................................... 24 2.1.5 Móng hộp ....................................................................................................................... 26 2.2 Trình tự thiết kế móng nông trên nền tự nhiên ....................................................................... 26 2.3 Xác định cường độ tính toán của đất nền ............................................................................... 26 2.3.1 Dựa vào chỉ tiêu cơ lý của đất nền ................................................................................... 26 1
2.3.2 Dựa vào cường độ tính toán quy ước ............................................................................... 28 2.4 Xác định kích thước sơ bộ và kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng ..................................... 31 2.4.1 Móng đơn ....................................................................................................................... 31 2.4.1.1 Móng chịu tải trọng đúng tâm .......................................................................................... 31 2.4.1.2 Móng chịu tải trọng lệch tâm ........................................................................................... 32 2.4.2 Móng kết hợp dưới hai cột ............................................................................................... 33 2.4.3 Móng băng ...................................................................................................................... 35 2.4.3.1 Móng băng dưới tường .................................................................................................... 35 2.4.3.2 Móng băng dưới dãy cột .................................................................................................. 35 2.4.4 Móng bè.......................................................................................................................... 35 2.5 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu ........................................................................ 35 2.6 Tính toán theo trạng thái giới hạn 1........................................................................................ 37 2.6.1 Sức chịu tải của nền đá .................................................................................................... 37 2.6.2 Sức chịu tải của nền đất ................................................................................................... 37 2.6.2.1 Phương pháp giải tích ...................................................................................................... 37 2.6.2.2 Phương pháp đồ giải - giải tích ........................................................................................ 38 2.7 Tính toán theo trạng thái giới hạn 2........................................................................................ 39 2.7.1 Tính toán độ lún thẳng đứng ............................................................................................ 39 2.7.1.1 Tính toán theo sơ đồ bán không gian biến dạng tuyến tính................................................ 40 2.7.1.2 Tính toán theo sơ đồ lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn ................................. 42 2.7.2 Kiểm tra về lún lệch ........................................................................................................ 44 2.7.3 Xác định độ nghiêng của móng khi chịu tải trọng lệch tâm ............................................... 44 2.7.3.1 Độ nghiêng của móng chữ nhật........................................................................................ 44 2.7.3.2 Độ nghiêng của móng tròn............................................................................................... 44 2.8 Tính toán độ bền và cấu tạo móng.......................................................................................... 45 2.8.1 Móng đơn gạch, đá, bê tông dưới cột ............................................................................... 45 2.8.2 Móng đơn bê tông cốt thép dưới cột ................................................................................. 47 2.8.2.1 Xác định chiều cao móng ................................................................................................ 47 2.8.2.2 Tính toán nội lực và cốt thép cho móng ........................................................................... 49 2.8.3 Móng kết hợp dưới hai cột ............................................................................................... 51 2.8.3.1 Xác định tiết diện móng................................................................................................... 51 2.8.3.2 Xác định nội lực trong móng ........................................................................................... 51 2.8.3.3 Tính toán cốt thép móng .................................................................................................. 52 2.8.4 Những yêu cầu về cấu tạo đối với móng bê tông cốt thép ................................................. 53 2.8.4.1 Lớp bê tông bảo vệ .......................................................................................................... 53 2.8.4.2 Khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép ....................................................................... 53 2.9 Tính toán móng mềm............................................................................................................. 53 2.9.1 Phân loại móng mềm ....................................................................................................... 53 2.9.2 Các loại mô hình nền ....................................................................................................... 54 2.9.2.1 Mô hình nền biến dạng cục bộ ......................................................................................... 54 2.9.2.2 Mô hình nền biến dạng tổng quát ..................................................................................... 54 2.9.3 Tính toán móng mềm theo mô hình nền biến dạng cục bộ ................................................ 55 2.9.3.1 Phương trình vi phân cơ bản ............................................................................................ 55 2.9.3.2 Tính móng dầm dài vô hạn .............................................................................................. 56 2.9.3.3 Tính móng dầm ngắn....................................................................................................... 59 2.9.4 Tính toán móng mềm theo mô hình nền biến dạng tổng quát ............................................ 60 2.9.4.1 Phương pháp của Gorbunôv - Pôxađôv ............................................................................ 61 2.9.4.2 Phương pháp của Ximvulidi ............................................................................................ 63 2
2.9.4.3 Phương pháp của Jemoskin ............................................................................................. 64 2.9.5 Tính toán móng mềm theo mô hình lớp đàn hồi có chiều dày hữu hạn .............................. 66 2.9.5.1 Phạm vi áp dụng ............................................................................................................. 66 2.9.5.2 Các giả thiết .................................................................................................................... 66 2.9.5.3 Kết quả tính toán............................................................................................................. 67 2.9.6 Tính toán móng mềm theo phương pháp phần tử hữu hạn ................................................ 67 2.9.6.1 Phạm vi áp dụng ............................................................................................................. 67 2.10 Bài tập ví dụ ......................................................................................................................... 67 2.10.1 Thiết kế móng đơn .......................................................................................................... 67 Chöông 3 .................................................................................................................................................. 81 MÓNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU................................................................................................................ 81 3.1 Khái niệm. ............................................................................................................................ 81 3.2 Đệm cát ................................................................................................................................ 81 3.2.1 Phạm vi áp dụng ................................................................................................................... 81 3.2.2 Tính toán đệm cát ................................................................................................................. 82 3.2.3 Kiểm tra độ lún ..................................................................................................................... 83 3.3 Cọc cát ................................................................................................................................. 83 3.3.1 Phạm vi áp dụng ................................................................................................................... 83 3.3.2 Tính toán cọc cát ................................................................................................................... 83 3.3.2.1 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng ..................................................................................... 83 3.3.2.2 Xác định diện tích nén chặt ................................................................................................... 84 3.3.2.3 Xác định hệ số rỗng của nền sau khi gia cố ............................................................................ 84 3.3.2.4 Xác định định số lượng cọc và bố trí cọc trên mặt bằng.......................................................... 84 3.3.2.5 Xác định diện tích nén chặt ................................................................................................... 85 3.3.2.6 Kiểm tra cường độ tính toán của nền sau khi gia cố cọc cát .................................................... 85 3.4 Giếng cát .............................................................................................................................. 86 3.4.1 Đặc điềm, phạm vi áp dụng ................................................................................................... 86 3.4.2 Cấu tạo và tính toán giếng cát ................................................................................................ 86 3.4.2.1 Đệm cát .......................................................................................................................... 86 3.4.2.2 Lớp gia tải ...................................................................................................................... 87 3.4.2.3 Giếng cát ........................................................................................................................ 87 3.4.3 Tính biến dạng của nền ......................................................................................................... 88 3.4.4 Thi công giếng cát................................................................................................................. 88 3.5 Bài tập ví dụ ......................................................................................................................... 88 3.5.1 Ví dụ 3.1............................................................................................................................... 88 Chöông 4 .................................................................................................................................................. 99 MÓNG CỌC............................................................................................................................................. 99 4.1 Khái niệm ............................................................................................................................. 99 4.2 Phân loại cọc và cấu tạo ........................................................................................................ 99 4.2.1 Cọc tre, tràm, gỗ ........................................................................................................... 100 4.2.1.1 Cọc tre .......................................................................................................................... 100 4.2.1.2 Cọc tràm ....................................................................................................................... 100 4.2.1.3 Cọc gỗ .......................................................................................................................... 101 4.2.2 Cọc thép ....................................................................................................................... 101 4.2.3 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ......................................................................................... 102 4.2.3.1 Cọc lăng trụ .................................................................................................................. 102 4.2.3.2 Cọc ống ........................................................................................................................ 104 4.2.3.3 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước............................................................................... 105 3
4.2.4 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ ...................................................................................... 106 4.2.4.1 Cọc khoan nhồi ............................................................................................................. 106 4.2.4.2 Cọc ba-rét ..................................................................................................................... 108 4.3 Trình tự thiết kế móng cọc ................................................................................................... 108 4.3.1 Đánh giá điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn ............................................... 109 4.3.2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng ........................................................................ 109 4.3.3 Xác định độ sâu đặt đáy đài ........................................................................................... 109 4.4 Xác định các thông số về cọc ............................................................................................... 110 4.4.1 Xác định cao trình đặt mũi cọc ...................................................................................... 110 4.4.2 Xác định chiều dài, tiết diện cọc .................................................................................... 110 4.4.2.1 Chiều dài cọc ................................................................................................................ 110 4.4.2.2 Tiết diện cọc ................................................................................................................. 111 4.4.3 Lựa chọn phương pháp thi công cọc .............................................................................. 112 4.4.3.1 Cọc đúc sẵn................................................................................................................... 112 4.4.3.2 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ ...................................................................................... 112 4.4.4 Lựa chọn vật liệu cọc .................................................................................................... 112 4.4.4.1 Bê tông ......................................................................................................................... 112 4.4.4.2 Cốt thép ........................................................................................................................ 112 4.5 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn chịu lực dọc trục............................................................. 113 4.5.1 Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng của cọc theo vật liệu làm cọc ..................................... 114 4.5.1.1 Cọc tre, tràm, gỗ............................................................................................................ 114 4.5.1.2 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ......................................................................................... 114 4.5.1.3 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước ............................................................................... 116 4.5.1.4 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ ...................................................................................... 118 4.5.2 Sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép chịu kéo. ............................................................... 119 4.5.3 Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng của cọc theo đất nền .................................................. 119 4.5.3.1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (Phụ lục A - TCXD 205:1998) ....................................... 119 4.5.3.2 Theo chỉ tiêu cường độ (Phụ lục B - TCXD 205:1998) ................................................... 127 4.5.3.3 Theo kết quả xuyên tĩnh (Phụ lục C - TCXD 205:1998) ................................................. 129 4.5.3.4 Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (Phụ lục C – TCXD 205:1998) ....................................... 131 4.5.3.5 Theo kết quả thử tải trọng động (Phụ lục D – TCXD 205:1998) ..................................... 131 4.5.3.6 Theo kết quả thử tải trọng tĩnh ....................................................................................... 134 4.6 Hiện tượng ma sát âm .......................................................................................................... 136 4.6.1 Khái niệm ..................................................................................................................... 136 4.6.2 Những nguyên nhân gây ra lực ma sát âm ...................................................................... 136 4.6.3 Sức chịu tải của cọc khi xét đến ma sát âm..................................................................... 137 4.6.4 Những biện pháp làm giảm ảnh hưởng của ma sát âm .................................................... 138 4.7 Xác định số lượng cọc và kiểm tra áp lực xuống cọc ............................................................ 138 4.7.1 Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong móng ................................................................ 138 4.7.2 Kiểm tra điều kiện áp lực xuống cọc .............................................................................. 140 4.7.2.1 Điều kiện kiểm tra ......................................................................................................... 140 4.7.2.2 Áp lực tác dụng xuống cọc ............................................................................................ 140 4.7.2.3 Sự làm việc của cọc trong nhóm .................................................................................... 140 4.8 Kiểm tra cọc khi chịu đồng thời mô-men và lực ngang ......................................................... 141 4.8.1 Sơ đồ phân bố tải ngang lên đầu cọc .............................................................................. 141 4.8.1.1 Với móng có 1 cọc ........................................................................................................ 141 4.8.1.2 Móng có 2 hoặc nhiều cọc, bố trí theo 1 hàng................................................................. 142 4.8.2 Xác định nội lực trong cọc ............................................................................................. 143 4
4.9 Kiểm tra điều kiện áp lực của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc................................................ 146 4.9.1 Xác định áp lực xuống đất nền tại mặt phằng mũi cọc .................................................... 146 4.9.2 Móng khối quy ước ....................................................................................................... 147 4.9.2.1 Cách 1 .......................................................................................................................... 147 4.9.2.2 Cách 2 .......................................................................................................................... 148 4.9.3 Sức chịu tải của đất nền tại mặt phằng mũi cọc .............................................................. 149 4.10 Tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc .............................................................................. 149 4.10.1 Điều kiện kiểm tra......................................................................................................... 149 4.10.2 Tính toán độ lún của cọc đơn......................................................................................... 150 4.10.2.1 Đối với cọc đơn không mở rộng đáy.............................................................................. 150 4.10.2.2 Đối với cọc đơn mở rộng đáy ........................................................................................ 151 4.10.3 Tính toán độ lún của nhóm cọc ...................................................................................... 151 4.10.4 Tính toán độ lún của móng băng cọc ............................................................................. 151 4.10.5 Tính toán độ lún của móng bè cọc ................................................................................. 152 4.11 Thiết kế đài cọc. .................................................................................................................. 153 4.11.1 Lựa chọn sơ bộ chiều cao đài cọc .................................................................................. 153 4.11.2 Tính toán và cấu tạo đài cọc .......................................................................................... 153 4.11.2.1 Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc ........................................................................... 153 4.11.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt...................................... 154 4.11.2.3 Tính toán cốt thép đài.................................................................................................... 155 4.12 Tính toán, kiểm tra cọc đúc sẵn trong quá trình thi công....................................................... 155 4.12.1 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng ...................................................................... 155 4.12.2 Tính toán móc cẩu......................................................................................................... 156 4.13 Đặc điểm thiết kế móng cọc trong vùng có động đất ............................................................ 157 4.14 Tính toán móng cọc theo tiêu chuẩn châu Âu (EN 1997-1), [1]; [26] .................................... 158 4.14.1 Những nội dung chính của EN 1997-1 trong thiết kế móng cọc ...................................... 158 4.14.2 Cọc chịu nén ................................................................................................................. 159 4.14.3 Cọc chịu kéo ................................................................................................................. 160 4.14.4 Nội dung các phương pháp thiết kế đối với cọc .............................................................. 160 4.15 Ví dụ .................................................................................................................................. 163 Chöông 5 ................................................................................................................................................ 189 MÓNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ...................................................................................................... 189 5.1 Khái niệm ........................................................................................................................... 189 5.2 Phân loại máy và móng máy................................................................................................ 189 5.3 Cấu tạo móng máy .............................................................................................................. 190 5.3.1 Móng dạng khối. ................................................................................................................. 190 5.3.2 Móng dạng khung ............................................................................................................... 190 5.4 Những yêu cầu cơ bản đối với móng máy ............................................................................ 190 5.5 Các đặc trưng động lực học của nền .................................................................................... 191 5.6 Thiết kế nền móng máy ....................................................................................................... 191 5.6.1 Các tài liệu cần có để thiết kế móng máy ............................................................................. 191 5.6.1.1 Số liệu về đặc tính của máy ................................................................................................. 191 5.6.1.2 Số liệu về nơi đặt máy ......................................................................................................... 191 5.6.2 Tính toán móng khối dưới máy hoạt động có chu kỳ ............................................................ 192 5.6.3 Thiết kế móng khối dưới máy búa ....................................................................................... 193 5.6.3.1 Chiều dày phần móng.......................................................................................................... 193 5.6.3.2 Diện tích sơ bộ đáy móng .................................................................................................... 193 5.6.3.3 Kiểm tra kích thước móng theo biên độ dao động ................................................................ 193 5
5.6.3.4 Kiểm tra điều kiện áp lực ..................................................................................................... 194 5.6.4 Độ lún của nền khi rung....................................................................................................... 194 5.6.5 Biện pháp chống rung động ................................................................................................. 195 5.7 Đặc điểm thiết kế nền, nhà và công trình xây ở những vùng động đất ................................... 196 Chöông 6................................................................................................................................................. 198 SỰ CỐ VỀ NẾN MÓNG VÀ CÁCH GIA CỐ SỬA CHỮA .................................................................. 198 6.1 Khái niệm. .......................................................................................................................... 198 6.2 Những nguyên nhân chính gây ra sự cố nền móng................................................................ 198 6.2.1 Giai đoạn khảo sát ............................................................................................................... 198 6.2.2 Giai đoạn thiết kế ................................................................................................................ 198 6.2.3 Giai đoạn thi công ............................................................................................................... 198 6.2.4 Giai đoạn sử dụng công trình ............................................................................................... 199 6.3 Các tài liệu cần có để gia cố, sửa chữa nền móng ................................................................. 199 6.4 Các biện pháp gia cố, sửa chữa nền móng ............................................................................ 200 6.4.1 Biện pháp gia cố bản thân móng .......................................................................................... 200 6.4.2 Biện pháp tăng diện tích đế móng ........................................................................................ 200 6.4.3 Biện pháp tăng chiều sâu móng............................................................................................ 202 6.4.4 Biện pháp về móng.............................................................................................................. 202 6.4.4.1 Biện pháp dùng móng cọc.................................................................................................... 202 6.4.4.2 Biện pháp thay móng ........................................................................................................... 202 6.4.5 Biện pháp gia cố nền dưới đáy móng ................................................................................... 203 Phuï luïc................................................................................................................................................... 204 Taøi lieäu tham khaûo ................................................................................................................................ 216 6
MỞ ĐẦU Nền và Móng là một trong số các môn học chuyên ngành được giảng dạy cho sinh viên của tất cả các ngành kỹ thuật công trình nói chung. Riêng đối với chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, môn học này sẽ cung cấp các kiến thức cơ bản giúp sinh viên nắm được một số lý thuyết cơ bản và thực hành về tính toán, thiết kế một số loại móng phổ biến thuộc dạng công trình nhà cửa. Trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa nước ta hiện nay, ngày càng có nhiều công trình xây dựng với qui mô lớn, cao tầng, có nhiều tầng hầm… Có nhiều phương thức xây dựng nền móng mới được đưa vào Việt Nam so với những năm về trước như: cọc ba-rét, cọc khoan nhồi đường kính lớn, các biện pháp mới cải tạo tính năng xây dựng của đất… Do vậy đòi hỏi phải có các tài liệu mới giới thiệu nguyên lý tính toán cũng như các biện pháp thi công cho các kỹ thuật nền móng mới này. Qua đó giúp cho sinh viên ra trường dễ dàng áp dụng các kiến thức đã học vào trong công việc thực tế. Tuy nhiên, các giáo trình Nền và Móng được sử dụng ở nước ta hiện nay đều được biên soạn cũng cách nay khá lâu và có một số vấn đề chưa thật phù hợp với thực tiễn. Việc tính toán thiết kế nền móng hiện nay, các kỹ sư có thể sử dụng các Quy phạm Xây dựng Việt Nam đồng thời tham khảo Quy phạm các nước tiên tiến để tính toán thiết kế. Các Quy phạm này được viết vào các thời điểm khác nhau tương ứng với các mức độ phát triển lý thuyết tính toán và công nghệ thi công khác nhau nên có nhiều điểm không phù hợp với giai đoạn hiện nay. Những vấn đề này sẽ gây ra những khó khăn nhất định cho không ít các kỹ sư làm công tác thiết kế nền móng. Từ những thực tế như trên, ngoài việc phải có những thay đổi cơ bản về phương pháp dạy và học trong các trường Đại học, thì giáo trình, tài liệu giảng dạy và học tập cho giảng viên và sinh viên đóng vai trò hết sức quan trọng và cần thiết, đặc biệt với hình thức học chế tín chỉ hiện nay. Vì thế, Khoa Xây Dựng trường Đại học Kiến Trúc TP. Hồ Chí Minh đã bắt đầu cải tiến chương trình đào tạo, rà soát nội dung kiến thức của các môn học để cập nhật phù hợp với tình hình xây dựng trong nước hiện nay, các giáo trình sử dụng để giảng dạy cũng phải thay đổi cho phù hợp và cần được biên soạn lại theo hướng cập nhật các tiến bộ mới của Khoa học kỹ thuật Xây dựng và sử dụng các ứng dụng của công nghệ thông tin trong tính toán, thiết kế nền móng công trình. Giáo trình này được biên soạn trong khuôn khổ đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Bộ năm 2012 – “Nghiên cứu đổi mới nội dung các giáo trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp theo trình độ phát triển của công nghệ xây dựng hiện nay” với sự thực hiện của các giảng viên thuộc Bộ môn nền móng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh. Ban biên soạn giáo trình xin cảm ơn các nhà khoa học, các chuyên gia và đồng nghiệp về lĩnh vực nền móng công trình đã tham gia, đóng góp ý kiến về nội dung cuốn giáo trình này. 7
GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU W % Độ ẩm WP % Giới hạn dẻo WL % Giới hạn chảy IP Chỉ số dẻo Is Chỉ số sệt E kPa Mô-đun biến dạng của đất γw kN/m3 Trọng lượng thể tích tự nhiên của đất γII kN/m3 Trị tính toán thứ 2 trọng lượng thể tích tự nhiên của đất γII’ kN/m3 Trị tính toán thứ 2 trung bình trọng lượng thể tích tự nhiên của đất nằm trên chiều sâu đặt móng ν Hệ số Poát-xông của đất FS Hệ số an toàn chung của cọc FSs Hệ số an toàn cho ma sát biên của cọc FSs Hệ số an toàn cho sức chống tại mũi cọc G Độ no nước; độ bão hòa e Hệ số rỗng của đất fi kPa Ma sát bên tại lớp đất thứ i fc kPa Cường độ chịu nén của bê tông h m Chiều sâu đặt móng kể từ cao trình quy hoạch h’ m Chiều sâu đặt móng kể từ mặt đất tự nhiên hm m Chiều cao móng hđ m Chiều cao đài cọc ho m Chiều cao làm việc của tiết diện i Độ nghiêng tính toán của móng igh Độ nghiêng cho phép của móng l m Chiều dài tính toán của cọc li m Chiều dày của lớp đất thứ i trong chiều dài tính toán của cọc NSPT Chỉ số SPT từ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn Nc; Nq;Nγ Thông số sức chịu tải lấy theo giá trị góc ma sát trong đất nền  độ góc ma sát trong I độ Trị tính toán thứ nhất của góc ma sát trong II độ Trị tính toán thứ hai của góc ma sát trong n độ Góc ma sát giữa cọc và đất c kPa Lực dính đơn vị của đất cI kPa Trị tính toán thứ nhất lực dính đơn vị của đất cII kPa Trị tính toán thứ hai lực dính đơn vị của đất ca kPa Lực dính giữa cọc và đất xung quanh cọc cu kPa Sức chống cắt không thoát nước của đất nền Qa kN Sức chịu tải trọng nén cho phép của cọc Qak kN Sức chịu tải trọng nhổ cho phép của cọc Qah kN Sức chịu tải trọng ngang cho phép của cọc Qu kN Sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc Quk kN Sức chịu tải trọng nhổ cực hạn của cọc Quh kN Sức chịu tải trọng ngang cực hạn của cọc 8
Qs kN Sức chịu tải trọng cực hạn của cọc đơn do ma sát bên Qp kN Sức chịu tải trọng cực hạn của cọc đơn do lực chống mũi qp kN Cường độ chịu tải cực hạn của đất ở mũi cọc qc kN Sức chống mũi của cọc ở thí nghiệm xuyên tĩnh R kPa Áp lực tính toán tác dụng lên đất nền; sức chịu tải của đất nền Ro kPa Áp lực tính toán quy ước lên đất nền Rn kPa Cường độ cực hạn về nén một trục của đá S m; cm Trị biến dạng tính toán của nền nhà hoặc công trình Sgh m; cm Trị biến dạng cho phép của nền nhà hoặc công trình u m Chu vi tiết diện ngang thân cọc 9
Chöông 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Tổng quát Móng là bộ phận cuối cùng của công trình, tiếp nhận toàn bộ tải trọng do kết cấu bên trên truyền xuống. Thông thường, móng được mở rộng ra xung quanh để làm giảm áp lực xuống nền. Tuy nhiên trong một số trường hợp, khi công trình xây dựng ở gần với các công trình có sẵn - móng có thể chỉ bằng hoặc thậm chí còn thu hẹp hơn so với phạm vi công trình bên trên. Móng chính là phần kéo dài thêm của công trình và nằm ngầm trong lòng đất. Móng có nhiệm vụ truyền tải trọng từ công trình xuống nền đất. Hình 1.1 – Các bộ phận trong công trình xây dựng Để đảm bảo điều kiện về cường độ và ổn định của công trình móng được đặt sâu vào trong đất, khoảng cách từ mặt đất đến đáy móng được gọi là độ sâu đặt móng. Tuỳ theo loại tải trọng, đặc điểm của nền đất và quy mô của công trình mà móng được cấu tạo thành nhiều dạng khác nhau, sử dụng những loại vật liệu khác nhau để thoả mãn điều kiện về kinh tế và kỹ thuật. Nền công trình là vùng đất đá nằm dưới đáy móng, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng công trình truyền xuống qua móng. Căn cứ vào đặc điểm của nền đất, tải trọng công trình và sự phân bố ứng suất trong đất, giới hạn của nền được xem xét ở độ sâu mà ứng suất do tải trọng ngoài gây ra bằng 0,1 ÷ 0,2 lần ứng suất do trọng lượng bản thân của đất nền. Thiết kế nền móng là một công việc phức tạp vì nó liên quan đến nhiều vấn đề: đặc điểm của công trình xây dựng; nền móng của các công trình lân cận hịện có; điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn của khu đất xây dựng. Đất nền có nhiều loại khác nhau và không đồng nhất cả về thành phần hạt, tính chất cơ lý và địa tầng… Vì vậy để có thể thiết kế được một công trình có nền móng bảo đảm chịu lực, đòi hỏi người thiết kế trước hết phải nắm vững về cơ học đất, nền móng và kỹ thuật thi công, nghiên cứu kỹ và nắm vững điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn của khu đất xây dựng, từ đó mới có 10
thể lựa chọn được giải pháp nền móng tối ưu, đảm bảo các yếu tố kinh tế - kỹ thuật trong xây dựng. Khi không nắm vững các yếu tố trên có thể dẫn đến những sai lầm trong việc lựa chọn giải pháp nền móng, sai lầm có thể theo 2 khuynh hướng: - Gây lãng phí, tốn kém không cần thiết do quá thiên về an toàn. - Gây sự cố cho công trình do nền móng không đủ sức chịu tải hoặc biến dạng quá lớn làm cho công trình không thể sử dụng bình thường được. Cần lưu ý rằng những sai phạm đối với các kết cấu bên trên, sự cố sảy ra có thể chỉ ở mức cục bộ, nhưng sự cố đối với nền móng có thể gây ra sụp đổ, hư hỏng công trình mà việc xử lý nền móng là hết sức phức tạp về kỹ thuật và tốn kém về kinh phí. 1.2 Phân loại nền móng 1.2.1 Phân loại nền Nền được chia thành hai loại: - Nền tự nhiên: đất ở đáy móng có đủ khả năng chịu tải trọng của công trình. Nền tự nhiên bao gồm các loại nền đất và nền đá. - Nền nhân tạo: khi nền đất không đủ sức tiếp thu tải trọng của công trình do vậy phải dung những biện pháp gia cường nhằm làm tăng sức chịu tải và làm giảm độ lún của công trình. 1.2.2 Phân loại móng Có thể phân loại móng theo nhiều cách khác nhau: - Theo vật liệu làm móng: móng gạch đá, móng bê tông, bê tông cốt thép. - Theo đặc điểm làm việc của móng: đối với móng nông, có thể phân chia thành móng cứng, móng mềm; đối với móng cọc, phân chia thành móng cọc đài cao, đài thấp. - Theo công nghệ thi công móng: móng lắp ghép, móng đổ tại chỗ, móng bán lắp ghép. - Theo chiều sâu đặt móng: móng nông, móng sâu. 1.3 Các tài liệu cần có để thiết kế 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 (ăn mòn 11
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 và tải trọng tác dụng xuống nền móng - Bản vẽ kiến trúc của công trình: mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt, chi tiết…; các tài liệu này sẽ biết được quy mô, đặc điểm của công trình sẽ xây dựng như chiều cao tầng, số tầng, loại nhà, loại tải trọng sử dụng. - Hồ sơ thiết kế kết cấu (hoặc phác thảo, phương án) phần bên trên: đặc điểm kết cấu khung hay tường chịu lực, lắp ghép hay đổ tại chỗ … 1.3.3 Khả năng cung ứng vật liệu xây dựng - Tình hình cung ứng các vật liệu xây dựng của nơi xây dựng công trình để thiết kế vật liệu làm móng cho phù hợp. 1.3.4 Năng lực về máy móc, thiết bị thi công - Khả năng đáp ứng về máy móc, thiết bị thi công của các nhà thầu sẽ thi công công trình; tay nghề, trình độ thi công để đề ra biện pháp thiết kế thi công, tổ chưc thi công hợp lý nhằm đảm bảo kỹ thuật và hạ giá thành công trình. 1.4 Tải trọng tác dụng xuống móng 1.4.1 Tải trọng và tổ hợp tải trọng Tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng và tác động (TCVN 2737-1995) phân loại tải trọng thành 2 loại: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời (chia thành 3 loại: dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt) tùy theo thời gian tác dụng của chúng. 1.4.1.1 Tải trọng thường xuyên Bao gồm tải trọng bản thân công trình (có được từ các kích thước hình học của công trình, loại vật liệu sử dụng…); áp lực đất; áp lực nước… Tải trọng thường xuyên tác dụng trong suốt quá trình thi công và sử dụng công trình. 1.4.1.2 Tải trọng tạm thời 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 hạn: chúng chỉ tồn tại trong một thời gian nhất định khi thi công và sử dụng công trình; - 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 đổi 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. 1.4.1.3 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 cơ bản I, tổ hợp cơ bản II và tổ hợp đặc biệt. Cụ thể như sau: - Tổ hợp cơ bản I bao gồm: 12
+ Toàn bộ các tải trọng thường xuyên; + Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn; + Một trong những tải trọng tạm thời ngắn hạn có ảnh hưởng nhiều nhất đến trạng thái ứng suất của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu. - Tổ hợp cơ bản II bao gồm: + Toàn bộ các tải trọng thường xuyên; + Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn; + Toàn bộ tải trọng tạm thời ngắn hạn nhưng không ít hơn 2. - Tổ hợp đặc biệt bao gồm: + Toàn bộ các tải trọng thường xuyên; + Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn; + Tải trọng tạm thời ngắn hạn có thể có hoặc không; + Một trong những tải trọng đặc biệt có ảnh hưởng nhiều nhất đến trạng thái ứng suất của tiết diện, cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu. 1.4.2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng Xác định tải trọng tính toán: thông thường khi tính toán kết cấu bên trên, ta sử dụng các giá trị là tải trọng tính toán, từ đó nội lực tại chân cột (hoặc tường, vách) là nội lực tính toán bao gồm: lực dọc N ott , mô-men M ott và lực cắt Q ott và đây cũng là ngoại lực để tính toán móng. Xác định tải trọng tiêu chuẩn: để đơn giản trong tính toán, giá trị tiêu chuẩn được xác định bằng giá trị tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình - lầy bằng 1,15:  tc Nott  No   1,15  tc M ott (1.1) M o   1,15 tt  tc  Qo Q  o 1,15 Tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng trong tính toán móng cọc như sau: - Khi tính toán theo chỉ tiêu cường độ như kiểm tra sức chịu tải của cọc, kiểm tra chọc thủng đài cọc, tính toán cốt thép cho đài, cọc thì sử dụng tải trọng tính toán; - Khi tính toán theo điều kiện sử dụng như kiểm tra ổn định của nền dưới mũi cọc, tính toán độ lún thì sử dụng tải trọng tiêu chuẩn. Lựa chọn tổ hợp tải trọng để tính toán và thiết kế móng cọc: nguyên tắc chung là lựa chọn các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm, thông thường lựa chọn các trường hợp sau đây:  Nottmax - Cặp tổ hợp 1 - lực dọc lớn nhất: (1)  tt M ox ; M oy tt tt tt Qox ; Qoy  13
tt tt M ox max M oy max M oytt M ox tt - Cặp tổ hợp 2 - mô-men lớn nhất: (2)  tt tt hoặc  tt tt Q ; Qoy ; Qoy  ttox Qox  No  Nott tt tt Qox max Qoy max Q tt  tt - Cặp tổ hợp 3 - lực dọc lớn nhất: (3)  oy Q hoặc  ox tt tt tt tt M  tt ox ; M oy Mttox ; M oy  N o  N o Thông thường sử dụng cặp tổ hợp 1 để tính toán, dùng cặp tổ hợp 2 và 3 để kiểm tra. Tuy nhiên, khi móng chịu tải trọng lệch tâm lớn hoặc có lực ngang lớn thì dùng cặp tổ hợp 2 hoặc 3 để tính toán, các cặp khác để kiểm tra. 1.5 Đề xuất và lựa chọn các giải pháp nền móng 1.5.1 Đề xuất giải pháp xử lý nền Căn cứ vào tài liệu địa chất công trình có được và các số liệu về công trình, loại công trình và quy mô công trình người thiết kế cần xác định tải trọng tác dụng xuống móng, áp lực nền, độ lún của công trình… từ đó quyết định sử dụng nền tự nhiên hay phải dùng nền nhân tạo với các 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 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 III dưới đây. 1.5.2 Đề xuất và lựa chọn giải pháp móng Cũng như đối với những bộ phận khác của công trình, khi thiết kế nền móng nhiệm vụ của người kỹ sư 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 ta 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, 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 của người kỹ sư kết hợp với công cụ máy tính, người ta có thể nhanh chóng đề xuất ra những phương án hợp lý, khả thi để lựa chọn. Khi tính toán sơ bộ và lựa chọn phương án, sau khi đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như sức chịu tải, độ lún… thường dựa vào các chỉ tiêu về kinh tế để quyết định. Tuy nhiên, khi quyết định chính thức phương án nền móng thì không thể chỉ dựa vào các chỉ tiêu kinh tế mà còn phải dựa trên các yếu tố khác như điều kiện kỹ thuật, điều kiện thi công và yêu cầu về thời gian thi công; khả năng cung ứng vật liệu… 14
1.6 Lựa chọn chiều sâu đặt móng Chiều sâu đặt móng là khoảng cách kể từ mặt đất quy hoạch (có thể đắp thêm hoặc san ủi đi) cho đến đáy móng (không kể lớp bê tông lót móng) được lựa chọn căn cứ vào (điểm 4.5.1 TCVN 9362:2012): - Chức năng cũng như đặc điểm kết cấu của nhà và công trình (có hay không có tầng hầm, đường ống ngầm, móng của thiết bị, …); - Trị số, đặc điểm của tải trọng và các tác động lên nền; - Chiều sâu đặt móng của nhà, công trình và thiết bị bên cạnh; - Địa hình hiện tại và địa hình thiết kế của nơi xây dựng công trình; - Điều kiện địa chất của nơi xây dựng (tính chất xây dựng của đất, đặc điểm hình thành lớp của từng loại đất, có các lớp nằm nghiêng dễ trượt, các hang lỗ do phong 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,…). 1.6.1 Điều kiện về địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng 1.6.1.1 Điều kiện về địa hình Nếu công trình xây dựng trên sườn dốc thì phải đảm bảo nguyên tắc đáy móng phải nằm ngang. Khi đó để khỏi chôn móng quá sâu, đối với móng băng dưới tường nên chia thành từng phần theo chiều dài tường, ở từng phần này đáy móng đặt ở cùng một cao trình. Khi chuyển từ phần này sang phần khác thì có thể giật cấp móng để tiết kiệm chi phí. Hình 1.2 - Cấu tạo móng dật cấp theo địa hình a)- Móng đơn; b)- Móng băng 15
1.6.1.2 Điều kiện về địa chất công trình, địa chất thủy văn Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn khu vực xây dựng công trình là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến việc lựa chọn chiều sâu đặt móng; trong đó vị trí của lớp đất chịu lực là điều kiện quan trọng nhất. Xem xét 4 sơ đồ phân bố đất nền thường gặp trong thực tế dưới đây (hình 1.3): - Khi nền là đất tốt (sơ đồ 1), đồng nhất, chiều sâu đặt móng do tính toán quyết định. Móng được đặt dưới lớp đất trồng trọt và sâu ít nhất 40 ÷ 50 cm. - Trường hợp ngược lại, khi nền là đất yếu dày (sơ đồ 2), lúc này tùy thuộc vào tải trọng công trình; biện pháp sử lý nền mà lựa chọn độ sâu chôn móng. - Trường hợp bên trên là đất yếu và bên dưới là lớp đất tốt (sơ đồ 3), có thể sảy ra các trường hợp sau: khi lớp đất yếu không lớn lắm, có thể đưa đáy móng đặt xuống lớp đất tốt và chôn sâu vào lớp đất tốt ít nhất 20 ÷ 25cm. Trường hợp lớp đất yếu dày thì chiều sâu đặt móng phụ thuộc vào biện pháp xử lý nền. - Sơ đồ 4, lớp đất yếu xen kẹp giữa các lớp đất tốt ở trên và dưới. Đây là trường hợp phức tạp hơn cả. Việc lựa chọn phương án móng, chiều sâu đặt móng, biện pháp xử lý nền phụ thuộc vào loại công trình; tải trọng tác dụng và chiều dày thực tế của mỗi lớp đất mà quyết định. Hình 1.3 - Sơ đồ phân bố đất nền thường gặp trong thực tế Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng về biên độ dao động của mực nước ngầm, dòng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát chảy… đây là một trong những yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án móng, chiều sâu đặt móng, biện pháp thi công móng… Khi mực nước ngầm nằm cao hơn đế móng, do tác dụng đẩy nổi của nước, sẽ làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên nền và hạn chế khả năng chống trượt khi chịu lực ngang. Vì vậy, cố gắng đặt móng ở bên trên mực nước ngầm. 1.6.1.3 Trị số và tính chất của tải trọng Đối với tải trọng, chiều sâu đặt móng lựa chọn theo nguyên tắc sau: - Khi công trình chịu tải trọng lớn thì móng cần đặt sâu để giảm bớt diện tích đế móng và hạn chế khả năng lún và biến dạng không đều của đất nền. Theo kinh nghiệm, đối với công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp sử dụng phương án móng nông trên nền tự nhiên, chiều sâu đặt móng nên chọn như sau:  1 1 h=  ÷  H (1.2)  12 15  Trong đó H là chiều cao công trình, (m). - Khi công trình chịu tải trọng ngang và mô-men uốn lớn, móng cũng phải có chiều sâu đủ lớn để đảm bảo ổn định về trượt và lật. 16
1.6.1.4 Đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình Chiều sâu đặt móng còn phụ thuộc vào sự có mặt của các công trình như tầng hầm, đường giao thông, đường ống dẫn nước… cũng như các công trình lân cận đã xây dựng: - Đáy móng phải được đặt sâu hơn tầng hầm ít nhất 40 cm và mặt trên của móng phải nằm ở dưới sàn tầng hầm. - Khi công trình tiếp cận với các đường giao thông ngầm thì đế móng cần đặt sâu hơn các vị trí trên tối thiểu 20 ÷ 40 cm. Việc xem xét tình hình xây dựng và đặc điểm móng của các công trình lân cận là hết sức quan trọng. Khi cao trình đáy móng mới và cũ khác nhau thì phải đảm bảo điều kiện sau đây: Δh C =tg  tg 1+ 1 (1.3) L P1 Trong đó: 1 - trị tính toán góc ma sát trong của đất; C1 - trị tính toán lực dính của đất; h - độ chênh lệch giữa chiều sâu chôn móng của móng cũ và móng mới; L - khoảng cách từ mép móng cũ đến mép đối diện của móng mới; P1 - áp lực tại đáy móng nông hơn. Hình 1.4 - Bố trí móng mới bên cạnh móng cũ đã có 1.6.1.5 Điều kiện thi công Chiều sâu đặt móng có liên quan đến phương pháp thi công móng. Nếu lựa chọn chiều sâu đặt móng một cách hợp lý thì có thể rút ngắn thời gian xây dựng móng và biện pháp thi công không đòi hỏi phức tạp. Có thể đề xuất ra nhiều phương án móng, chiều sâu đặt móng để lựa chọn phương án cho phù hợp. 1.7 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn Trạng thái giới hạn của nền và công trình là trạng thái mà chỉ cần vượt quá giới hạn này là công trình bị hư hỏng hoặc không sử dụng một cách bình thường được nữa. Việc tính toán nền móng phải được tiến hành theo 2 nhóm trạng thái giới hạn: nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất tính toán về cường độ và ổn định; nhóm trạng thái giới hạn thứ hai tính toán về điều kiện sử dụng. 17
1.7.1 Tính toán nền móng theo theo sức chịu tải Mục đích tính toán là đảm bảo độ bền của nền và tính ổn định của nền đất (không phải là đá), cũng như không cho phép móng trượt theo đáy và không cho phép lật dẫn đến sự chuyển vị đáng kể của từng móng hoặc của toàn bộ công trình và do đó công trình không thể sử dụng được. Tính nền theo sức chịu tải xuất phát từ điều kiện:  N (1.4) k tc Trong đó: N - tải trọng tính toán trên nền, (kN);  - sức chịu tải của nền; ktc - hệ số tin cậy, do cơ quan thiết kế quy định tùy theo tính chất quan trọng của nhà hoặc công trình; lấy ktc không nhỏ hơn 1,2. Cụ thể hoá công thức 1.4 như sau: - Về cường độ: σ đtb  R (1.5) σ đmax  1,2R (1.6) σ ng max  Rng (1.7) Trong đó: σ đtb và σ đmax - ứng suất trung bình và ứng suất lớn nhất tại đáy móng, (kPa); σ ng max - ứng suất lớn nhất tác dụng theo phương ngang tại mặt bên của móng, (kPa); R - cường độ tính toán của đất nền, (kPa). - Về ổn định trượt: T kt = gi  [kt] (1.8) Tt Trong đó: kt - hệ số ổn định về trượt; Tt - tổng lực gây trượt, (kN); Tgi - tổng lực giữ, (kN); [kt] - hệ số ổn định về trượt cho phép, lấy không nhỏ hơn 1,2. - Về ổn định lật: M kl = gi  [kl] (1.9) Ml Trong đó: kl - hệ số ổn định lật; Ml - tổng mô-men gây lật; Mgi - tổng mô-men giữ; 18
[kl] - hệ số ổn định về lật cho phép, lấy không nhỏ hơn 1,2. 1.7.2 Tính toán nền móng theo theo biến dạng Mục đích tính toán nền móng theo biến dạng là hạn chế biến dạng của nền, móng và kết cấu trên móng trong phạm vi đảm bảo không sảy ra tình hình cản trở việc sử dụng bình thường của nhà và công trình nói chung, hay của từng kết cấu hoặc giảm tính bền vững lâu dài của chúng do xuất hiện các chuyển vị không cho phép (độ lún, nghiêng, thay đổi độ cao thiết kế và vị trí kết cấu, phá hoại các liên kết của chúng,…). Cần chú ý tính toán độ bền và tính chống nứt của móng và kết cấu trên móng với nội lực xuất hiện khi có tác dụng qua lại giữa nhà và công trình với nền nén lún. Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn 2 bao gồm một số hoặc toàn bộ các điều kiện sau: Các điều kiện theo trạng thái giới hạn thứ hai: S  Sgh (1.10) S/L  Sgh/L (1.11) i  igh (1.12) Trong đó: S - độ lún tuyệt đối của nền thuộc các móng riêng rẽ, (cm); Sgh - độ lún tuyệt đối của nền giới hạn, (cm); S/L - độ lún lệch tương đối tính toán; Sgh/L - độ lún lệch tương đối giới hạn; i - độ nghiêng của móng tính toán; igh - độ nghiêng của móng giới hạn. Độ lún tương đối và không đều của hai móng xác định như sau: Si  S j Sij  Lij (1.13) Trong đó: Si, Sj - độ lún tương đối của các móng i,j, (cm); Lij - khoảng cách giữa trọng tâm hai móng i và j, (cm). Độ nghiêng của móng xác định như sau: S1  S 2 và  S3  S4 il  l ib b (1.14) Trong đó: S1, S2 - độ lún tại điểm giữa hai cạnh ngắn của đáy móng, (cm); S3, S4 - độ lún tại điểm giữa hai cạnh dài của đáy móng, (cm); l, b - cạnh dài và cạnh ngắn của đáy móng, (cm). Khi móng được sử dụng kết hợp với những chức năng khác như kết hợp làm tường chắn có yêu cầu cách nước; tầng hầm; bể chứa…, móng cần được kiểm tra về khe nứt. Trình tự tính toán theo điều kiện này được tiến hành theo cách thông thường trình bày trong các tài liệu, yêu cầu tính toán đối với kết cấu bê tông cốt thép. 19