1. BỘ MÔN CƠ HỌC ĐẤT – NỀN MÓNG
BÀI GIẢNG NỀN MÓNG
1
2. CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN
§1. Khái niệm chung
Kết cấu bên trên
Móng
Nền 2
3. I. Móng
* Móng: là phần công trình (CT) kéo dài xuống dưới đất
làm nhiệm vụ chuyển tiếp giữa CT bên trên với nền đất.
- Nhiệm vụ:
+ Đỡ CT bên trên;
+ Tiếp nhận tải trọng từ KC bên trên và truyền tải trọng
vào nền đất.
- Khả năng tiếp nhận tải trọng của các vật liệu CT >>
khả năng của đất nền ⇒ móng có kích thước mở rộng
hơn so với CT bên trên (để giảm tải lên nền).
- Sự mở rộng có thể theo bề ngang, theo chiều sâu hoặc
cả 2 hướng.
3
5. II.Nền (tiếp)
* Nền: là phần đất dưới đáy móng, trực tiếp tiếp nhận
tải trọng CT truyền xuống thông qua móng.
- Khi thiết kế cần phải chọn sao cho nền phải là “đất
tốt”.
+ Nếu nền đất tự nhiên đủ tốt có thể sử dụng trực tiếp
làm nền CT thì gọi là nền thiên nhiên.
+ Nếu nền đất tự nhiên không tốt, muốn sử dụng làm
nền CT thì phải xử lý nền làm cho tính năng XD của nền
“tốt lên” trước khi đặt móng. Nền sau xử lý gọi là nền
nhân tạo.
5
6. III. Phân loại móng
1. Móng nông và móng sâu.
a. Móng nông
- Thi công trực tiếp từ đáy móng trong hố đào sẵn.
- Đặc điểm của móng nông:
+ Độ sâu đặt móng hm “đủ bé”.
+ Tải trọng CT truyền lên đất nền qua diện tiếp xúc của
đáy móng với đất, bỏ qua ma sát bên của đất với móng.
* Phạm vi áp dụng:
- Tải trọng CT không lớn;
- Đất tốt ở bên trên hoặc xử lý nền đất yếu bên trên có
hiệu quả.
6
10. b. Móng sâu
- Thi công: không đào hố móng hoặc chỉ đào 1 phần rồi
bằng 1 phương pháp nào đó đưa móng xuống chiều sâu
thiết kế.
- Đặc điểm của móng sâu:
+ Độ sâu đặt móng lớn Hm;
+ Tải trọng CT truyền lên đất nền qua đáy móng và qua
mặt bên móng (do chiều sâu đặt móng lớn).
* Phạm vi áp dụng:
- Tải trọng CT lớn;
- Đất tốt ở dưới sâu.
10
11. Móng cọc
Mặt đỉnh đài Đài cọc
hđ
ΔL h
Mặt đáy đài
Hm
L
Cọc
Mp mũi cọc
“đáy móng” 11
12. III. Phân loại móng (tiếp)
2. Phân loại theo tiêu chí khác
* Theo vật liệu: gạch, đá, bêtông, BTCT, thép…
* Theo biện pháp thi công: thi công toàn khối, lắp ghép.
* Theo đặc tính chịu tải: tải trọng tĩnh, tải trọng động…
* Theo hình dạng: móng đơn, móng băng, móng bè,
móng hộp…
* Theo độ cứng: móng cứng, móng mềm.
12
13. IV. Các bộ phận cơ bản của móng
Gờ móng CT bên trên
± 0.00 Mặt đỉnh móng
hm
h
Mặt đáy móng BT lót
lc
b bc
l 13
14. Móng nông
Gờ móng
± 0.00
Bậc móng
hm
h
hb
b
14
15. Móng cọc
Mặt đỉnh đài
± 0.00 Đài cọc
hđ
ΔL h
Mặt đáy đài
Hm
L
Cọc
Mp mũi cọc
“đáy móng” 15
16. IV. Các bộ phận cơ bản của móng (tiếp)
* Độ sâu đặt móng (chiều sâu chôn móng): độ sâu kể từ
mặt đất tới mặt đáy móng.
Móng nông: hm; Móng cọc: Hm.
* Chiều cao bản thân móng nông h: chiều cao từ mặt
đỉnh móng đến mặt đáy móng.
- Chiều cao bản thân đài cọc h: chiều cao từ mặt đỉnh
đài đến mặt đáy đài.
h: tính toán đảm bảo điều kiện cường độ vật liệu móng.
* Đáy móng nông:
- Kích thước đáy móng xác định thỏa mãn điều kiện
cường độ và ổn định; thỏa mãn điều kiện biến dạng.
16
17. IV. Các bộ phận cơ bản của móng (tiếp)
* Đáy đài cọc:
- Hình dạng và kích thước đài cọc phụ thuộc vào sơ đồ
bố trí cọc.
* Mặt đỉnh móng: là mặt tiếp xúc giữa móng và CT (kết
cấu bên trên).
* Gờ móng: khoảng cách từ mép bậc móng trên cùng
đến mép đáy CT.
* Bêtông lót móng: lớp đệm dưới đáy móng bằng bêtông
có cường độ thấp.
* Bậc móng: cấu tạo để tiết kiệm vật liệu khi thiết kế
móng mà vật liệu móng là các loại vật liệu chịu kéo kém
(gạch, đá, BT).
17
18. V. Khái niệm tính toán thiết kế nền móng
* Theo quan điểm tính toán thiết kế kết cấu công trình
có 2 phương pháp:
- Phương pháp tính toán kết cấu tổng thể (công trình +
móng + nền).
- Phương pháp tính toán kết cấu rời rạc.
* Theo quan điểm hệ số an toàn:
- Hệ số an toàn tổng thể (hệ số an toàn duy nhất)
- Hệ số an toàn riêng phần (phương pháp TTGH)
18
19. V.1. Nội dung tính toán nền móng
a. Tính toán theo điều kiện cường độ, ổn định
* Tính toán theo TTGH I phải thỏa mãn điều kiện sau:
Φ
N≤ (I.1)
Fs
- N: tải trọng thiết kế hoặc tác động khác từ CT lên đất;
- Φ: thông số tính toán tương ứng theo phương tác dụng
của lực N;
- Fs: hệ số an toàn. 19
20. a. Tính toán theo điều kiện cường độ và ổn định (tiếp)
* Đối với nền:
- Điều kiện về cường độ:
ptb ≤ Rđ
p gh
Rđ =
pmax ≤ 1,2Rđ Fs
ptb: tải trọng tiếp xúc trung bình ở đáy móng;
pmax: tải trọng tiếp xúc lớn nhất ở đáy móng;
pgh: sức chịu tải giới hạn của nền;
Rđ ([p]): sức chịu tải tính toán của nền.
- Điều kiện về ổn định trượt: Tgi
[ktr]: hệ số ổn định trượt cho phép; ktr = ≥ [ktr ]
ktr: hệ số ổn định trượt; Ttr
20
Tgi: tổng lực giữ; Ttr: tổng lực gây trượt.
21. a. Tính toán theo điều kiện cường độ và ổn định (tiếp)
- Điều kiện về ổn định lật: M gi
[kl]: hệ số ổn định lật cho phép; kl = ≥ [ kl ]
Ml
kl: hệ số ổn định lật;
Mgi: tổng mômen giữ; Mtr: tổng mômen gây lật;
* Đối với móng: vật liệu móng phải thỏa mãn điều kiện
cường độ:
σmax ≤ R
σmax: ứng suất lớn nhất trong móng do tải trọng CT và
phản lực đất gây ra, σmax = {τmax, σkc, σk};
R: cường độ cho phép (cường độ tính toán) của vật liệu
móng tương ứng với sự phá hoại của ứng suất:
21
R = {Rc, Rk}
22. b. Tính toán theo điều kiện biến dạng
* Tính toán theo điều kiện biến dạng:
S ≤ Sgh; ΔS ≤ ΔSgh
Với CT đặc thù (CT có độ cao lớn: trụ cầu, tháp nước,
tháp vô tuyến, ống khói, cầu tầu…) còn cần điều kiện:
θ ≤ [θ]; u ≤ [u]; Co ≤ [Co];
- S, ΔS, θ, u: lần lượt là độ lún cuối cùng (độ lún ổn
định) của nền, độ lún lệch giữa các cấu kiện, góc nghiêng
và chuyển vị ngang của móng;
- Sgh (hay [S]); ΔSgh (hay [ΔS]), [θ], [u]: độ lún giới hạn
(độ lún cho phép); độ lún lệch cho phép; góc nghiêng
cho phép và chuyển vị ngang cho phép của móng.
22
23. §3. Phân tích lựa chọn phương án móng
I. Các sơ đồ cấu trúc địa tầng cơ bản
hy h1 Đất tốt
Đất yếu
Đất tốt hy Đất yếu
Đất tốt
Đất tốt
Sơ đồ dạng a Sơ đồ dạng b Sơ đồ dạng c 23
24. Các dạng cấu trúc địa tầng
yÕu tè t
f)
yÕu
2 1
3 tèt
4
24
26. II. Phân tích lựa chọn phương án móng
Việc lựa chọn phương án móng liên quan đến việc chọn
độ sâu đặt móng.
* Lựa chọn độ sâu đặt móng phụ thuộc vào các yếu tố:
- Điều kiện ĐCCT và ĐCTV khu vực XD;
- Trị số (độ lớn) và đặc tính của tải trọng;
- Các điều kiện và khả năng thi công móng;
- Tình hình và đặc điểm của móng các CT lân cận.
* Nguyên tắc lựa chọn độ sâu đặt móng:
- Móng phải được đặt vào lớp đất tốt.
- Móng càng nông càng thuận lợi cho thi công.
26
27. II. Lựa chọn P.A móng theo điều kiện địa chất
a. Địa tầng cơ bản dạng a: nền gồm toàn lớp đất tốt.
→ Độ sâu đặt móng = f(mức độ tải trọng).
* CT tải trọng nhỏ và trung bình: P.A móng nông.
* CT tải trọng lớn: P.A móng cọc. Độ sâu mũi cọc được
lựa chọn theo sức chịu tải của cọc và nhóm cọc.
b. Địa tầng cơ bản dạng b: đất tốt nằm dưới một hoặc
nhiều lớp đất yếu có chiều dày hữu hạn.
* CT tải trọng nhỏ và trung bình: P.A móng nông.
→ Độ sâu đặt móng = f(mức độ tải trọng, chiều dày hy…
- Lớp đất yếu không dày lắm: loại bỏ lớp đất yếu, đặt
móng vào lớp đất tốt bên dưới với hm = hy + Δh
27
Δh = (0,2 ÷ 0,3)m.
28. b. Địa tầng cơ bản dạng b: đất tốt nằm dưới một hoặc
nhiều lớp đất yếu có chiều dày hữu hạn.
- Lớp đất yếu khá dày: xử lý nền trước khi đặt móng
+ Thay một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bằng vật liệu
tốt hơn: “Đệm cát”.
+ Xử lý “cọc cát”, “cọc đất – ximăng”… trên toàn bộ
hoặc một phần chiều dày lớp đất yếu.
* CT tải trọng lớn: P.A móng cọc.
- Độ sâu mũi cọc phải được nằm trong lớp đất tốt 1
khoảng ≥ 3Dc (Dc: cạnh của cọc vuông hoặc đường kính
của cọc tròn).
28
29. b. Địa tầng cơ bản dạng b (tiếp)
- Lớp đất yếu dày: xử lý nền trước khi đặt móng
+ Thay một phần đất yếu bằng vật liệu tốt hơn: “Đệm
cát”.
+ Xử lý “cọc cát”, “cọc đất – ximăng”… trên toàn bộ
hoặc một phần chiều dày lớp đất yếu.
* CT tải trọng lớn: P.A móng cọc.
- Độ sâu mũi cọc phải được nằm trong lớp đất tốt 1
khoảng ≥ 3Dc (Dc: cạnh của cọc vuông hoặc đường kính
của cọc tròn).
29
30. c. Địa tầng cơ bản dạng c: dạng xen kẹp: đất yếu nằm
giữa các lớp đất tốt
→ Độ sâu đặt móng = f(chiều dày các lớp đất, tải
trọng…).
* CT tải trọng nhỏ và trung bình: P.A móng nông.
- Lớp đất tốt bên trên h1 “đủ dày” → phân tích tương tự
như địa tầng dạng a: đặt trực tiếp móng lên lớp này.
- Lớp đất tốt bên trên h1 không “đủ dày” → phân tích
tương tự như địa tầng dạng b.
+ Xử lý KC bên trên: dùng KC vật liệu nhẹ…
+ Xử lý nền: xử lý đất yếu bên dưới nhưng cố gắng
tránh làm tổn hại đến lớp đất tốt bên trên.
+ Kết hợp cả 2 giải pháp trên. 30
31. c. Địa tầng cơ bản dạng c (tiếp)
* CT tải trọng lớn: P.A móng cọc.
- Lớp đất tốt bên trên h1 “đủ dày” → phân tích tương tự
như địa tầng dạng a: mũi cọc hạ vào lớp đất tốt bên
trên.
- Lớp đất tốt bên trên h1 không “đủ dày” → phân tích
tương tự như địa tầng dạng b: mũi cọc hạ vào lớp đất
tốt bên dưới 1 khoảng ≥ 3Dc.
31
32. §4. Tải trọng trong tính toán thiết kế nền móng
I. Phân loại tải trọng
I.1. Phân loại tải trọng theo thời gian tác dụng
Theo thời gian tác dụng chia làm 2 loại: tải trọng
thường xuyên và tải trọng tạm thời.
a. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải – tải trọng nhóm A):
tải trọng tác dụng không thay đổi trong quá trình thi
công và sử dụng CT (tồn tại cùng với CT).
* Tải trọng tạm thời: tải trọng tồn tại trong một thời
gian nào đó khi thi công, khi sử dụng CT.
- Tải trọng tạm thời có thể thay đổi về điểm đặt, giá trị,
phương chiều.
32
33. b. Tải trọng tạm thời (tải trọng không thường xuyên –
hoạt tải):
+ Tải trọng tạm thời dài hạn (tải trọng nhóm B1): gắn bó
với CT nhằm phục vụ chức năng chính mà CT đảm
nhiệm.
+ Tải trọng tạm thời ngắn hạn (tải trọng nhóm B2): chỉ
xuất hiện trong những khoảng thời gian nào đó (có thể
dự đoán được).
+ Tải trọng cực ngắn (tải trọng đặc biệt – tải trọng
nhóm D): xuất hiện một cách ngẫu nhiên liên quan đến
các sự cố bất khả kháng ở một thời điểm nào đó trong
quá trình tồn tại của CT.
33
34. I.2. Phân loại theo giá trị của tải trọng
a. Giá trị danh nghĩa hay giá trị tiêu chuẩn của tải trọng
(tải trọng tiêu chuẩn Ntc): là giá trị của từng loại tải
trọng thường gặp trong quá trình sử dụng CT mà chưa
xét đến sự sai khác do thi công, do chế tạo gây ra.
b. Giá trị thực hay giá trị tính toán của tải trọng (tải
trọng tính toán Ntt): là giá trị của tải trọng kể đến sự sai
khác do thi công, do chế tạo gây ra làm thay đổi giá trị
của tải trọng thiên về phía nguy hiểm cho CT.
- Để xét đến sự sai khác người ta đưa vào hệ số an toàn
về tải trọng (hệ số vượt tải – hệ số độ tin cậy):
Giá trị tính toán = Giá trị tiêu chuẩn*hệ số tin cậy của
tải trọng.
34
35. II. Tổ hợp tải trọng (THTT)
Tổ hợp tải trọng là tập hợp các tải trọng có thể cùng tồn
tại, cùng đồng thời gây ảnh hưởng đến CT.
II.1. Tổ hợp tải trọng cơ bản – THCB (tổ hợp tải trọng
gắn chặt với CT)
* Tổ hợp cơ bản = Các tải trọng loại A + Các tải trọng
loại B1 + một số tải trọng loại B2.
Khả năng xuất hiện đồng thời các tải trọng loại B2 sẽ có
các THCB khác nhau. Khả năng cùng đồng thời tồn tại
của các tải trọng được xét đến bằng hệ số tổ hợp (hệ số
đồng thời)
35
36. II.1. Tổ hợp cơ bản (tiếp)
- THCB có 1 tải trọng tạm thời
THCB = Các tải trọng A + 1B
- THCB có 2 tải trọng tạm thời trở lên thì giá trị tính
toán của tải trọng tạm thời phải được nhân với hệ số tổ
hợp:
+ Khi không phân tích được ảnh hưởng của từng tải
trọng tạm thời:
THCB = Các A + Các B*0,9;
+ Khi có thể phân tích ảnh hưởng riêng biệt của từng tải
trọng tạm thời ngắn hạn thì tải trọng tạm thời có ảnh
hưởng lớn nhất không giảm; tải trọng ảnh hưởng thứ
hai nhân 0,8; các tải trọng còn lại nhân 0,6:
THCB = Các A + 1B + 1B*0,8 + Các B khác*0,6. 36
37. II.2. Tổ hợp đặc biệt (THĐB)
* THĐB gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm
thời dài hạn, một vài tải trọng tạm thời ngắn hạn và các
tải trọng tạm thời đặc biệt (tải trọng cực ngắn)
- TTĐB với tải trọng do nổ hoặc do va chạm cho phép
không xét đến các tải trọng loại B2.
- THĐB do tác động của động đất không tính đến tải
trọng gió;
- THĐB có một tải trọng tạm thời = Các A + 1B + 1D
- THĐB có 2 tải trọng tạm thời trở lên, giá trị tải trọng
đặc biệt lấy không giảm; giá trị tính toán của tải trọng
tạm thời được nhân với hệ số tổ hợp như sau: tải trọng
loại B1 nhân 0,95; tải trọng loại B2 nhân 0,8:
THĐB = Các A + B1*0,95 + B2*0,8 + 1D 37
38. §5. Nguyên tắc chung khi thiết kế nền móng CT
* Phương án thiết kế phải khả thi
* Phương án thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
- Về kỹ thuật PA móng phải đảm bảo bền, an toàn và sử
dụng bình thường.
* Phương án thiết kế phải đảm bảo hiệu quả kinh tế
- Kinh phí XD CT phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn
giải pháp móng hợp lý theo yêu cầu kỹ thuật đề ra.
- Mục tiêu của việc thiết kế phải là một giải pháp thỏa
hiệp giữa yêu cầu kỹ thuật và hạn mực kinh phi cho
phép.
38
39. §6. Các tài liệu cần thiết cho thiết kế nền móng
1. Tài liệu về công trình
* Các tài về CT dự kiến XD phải bao gồm:
- Bản đồ địa hình khu vực XD và lân cận;
- Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu CT và các yêu cầu
riêng biệt và khai thác và sử dụng CT, các yêu cầu làm
phát sinh các dạng tải trọng đặc biệt. Trong số đó, các
tài liệu không thể thiếu:
+ MB đáy CT: Hình dáng, kích thước đáy CT;
Đặc điểm của CT (tầng hầm, tầng 1, công sự…);
+ MB tải trọng đáy CT và các tài liệu liên quan đến việc
xác định tải trọng (giá trị và tính chất) tương ứng.
39
40. 2. Tài liệu về ĐCCT
* Tài liệu về ĐCCT bao gồm:
- Bản đồ địa hình, địa mạo nơi XD CT;
- MB bố trí các điểm thăm dò – vị trí khảo sát (nên được
định vị theo MB bố trí các hạng mục CT);
- Kết quả khảo sát:
+ Phương pháp tiến hành khảo sát,
+ Các tài liệu về cột khoan địa chất và các mặt cắt địa
chất: ghi rõ cao trình các lớp đất, mô tả sơ bộ các lớp
đất, khoảng cách các hố khoan, vị trí lấy mẫu đất thí
nghiệm, mực nước ngầm xuất hiện và ổn định;
+ Kết quả và những đánh giá sơ bộ ban đầu phẩm chất
của đất; giá trị các chỉ tiêu cơ – lý quan trọng liên quan
trực tiếp đến tính toán thiết kế nền móng… 40
41. 3. Tài liệu về ĐCTV
* Thông tin về nước mặt, nước ngầm trong đất:
- Cao trình mực nước và sự thay đổi mực nước theo
mùa: mực nước thường xuyên (mực nước trung bình);
mực nước cao nhất; mực nước thấp nhất.
- Tính chất ăn mòn vật liệu XD của nước, các tính chất
lý – hóa của nước ngầm, độ pH, tính xâm thực…
4. Tài liệu về CT lân cận
- Tầm cỡ CT, mức tải trọng, phạm vi ảnh hưởng đến
nền đất CT mới;
- Tuổi thọ CT, tình trạng kết cấu hiện thời, kết cấu
móng CT cũ phải được khảo sát kỹ gồm vật liệu móng,
hình dạng, kích thước, phạm vi chiếm đất và độ sâu đặt
móng. 41
