- 1 - TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP. HCM Khoa Kỹ thuật Xây dựng Bộ môn Địa Cơ Nền Móng GV.ThS. Hoàng Thế Thao GIÁO TRÌNH MÔN HỌC NỀN MÓNG CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN MÓNG CHƯƠNG 2: MÓNG NÔNG CHƯƠNG 3: MÓNG CỌC CHƯƠNG 4: XỬ LÍ VÀ GIA CỐ ĐẤT NỀN Tài liệu tham khảo: - Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn. - Công trình trên nền đất yếu, Hoàng Văn Tân. - Foundation Analysis and Design, Joseph E. Bowles. - Tuyển tập Tiêu Chuẩn Xây Dựng VN Năm 2006 - 2 - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỀN MÓNG 1.1 Khái niệm về Nền Móng - Các loại móng - Các loại nền 1.2 Biến dạng của đất nền (CHĐ) – độ lún của móng - Độ lún tức thời - Độ lún cố kết (lún ổn định) - Độ lún theo thời gian - Độ lún do nén thứ cấp của đất nền - Lún lệch 1.3 Sức chịu tải của đất nền (CHĐ) 1.4 Các ph ương pháp tính và các dữ liệu để tính Nền Móng - Các phương pháp tính toán nền móng - Các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng - Thống kê số liệu địa chất - Các công tác cần thiết khi thiết kế nền móng - 3 - 1.1 Khái niệm về Nền Móng Nền Móng là phần công trình làm việc chung với lớp đất nền bên dưới trực tiếp gánh đỡ tải trọng bên trên truyền xuống. Móng: Phần dưới của công trình tiếp nhận tải trọng từ bên trên tuyền vào đất sao cho đất không bị phá hoại kết cấu và không có biến dạng quá lớn, nhằm đảm bảo an toàn của công trình. Phần mở rộng đáy c/trình để tăng d/tích tiếp xúc và giảm áp lực truyền lên nền đất; không xét đến lực ma sát xung quanh thành móng khi tính R. Móng đơn chịu tải đúng tâm, lệch tâm, lệch tâm lớn (móng chân vịt), móng phối hợp (móng kép), móng băng, móng bè. Móng sâu: Khi độ sâu chôn móng >> chiều sâu tới hạn D c ; xét đến thành phần ma sát giữa đất và thành móng. Móng cọc BTCT (ép, đóng, khoan dẫn, khoan nhồi), móng cọc thép, móng cọc gỗ, móng trụ, móng barrette. Móng nửa sâu: Khi D f < D c nhưng không phải là móng nông; móng cọc ngắn, móng trụ ngắn, móng caisson. Nền: Khu vực đất nằm ngay sát dưới móng trực tiếp gánh đở móng. Nền của móng nông: Khu vực đất nằm ngay sát đáy móng trực tiếp gánh đở móng. Nền của móng sâu (cọc): Khu vực đất nằm xung quanh và bên dưới mũi cọc trực tiếp gánh đở tải do cọc chịu. Nền tự nhiên: N Ề N: Khu vực đ ấ t trực ti ế p g ánh đở món g Món g Mặt nền công trình N ề n của món g cọc H ệ c ọ c Đài c ọ c Hình 1.1 Móng nông Hình 1.2 Món g sâu - 4 - Nền nhân tạo: - Đệm vật liệu rời (đệm đá, sỏi, cát, …) - Gia tải trước - Giếng cát hay bấc thấm có gia tải - Bơm hút chân không - Cọc vật liệu rời: cọc cát, cọc đá - Cọc đất + vôi hoặc xi măng - Phun xịt xi măng (grouting) - Điện thấm (hút nước) - Vải địa kỹ thuật - Lưới địa kỹ thuật - Thanh địa kỹ thuật - Thanh neo 1.2 Biến dạng của đất nền – độ lún của móng Độ lún của móng từ lúc thi công -> quá trình sử dụng: - Độ lún do hạ mực nước ngầm trong hố móng - Độ nở do đào hố móng - Độ lún do thi công móng và công trình - Độ nở do dâng mực nước ngầm - Độ lún do tải công trình gồm: + Độ lún do đàn hồi của nền đất + Độ lún do cố kết của nền đất dưới tải toàn bộ công trình (lún ổ n định, tính bằng pp tổng phân tố) + Độ lún do nén thứ cấp của nền đất theo thời gian dưới tải toàn bộ công trình S = S i + S c + S s S i : độ lún tức thời do tính đàn hồi của nền đất S c : độ lún cố kết, phụ thuộc theo thời gian thông qua đặc tính thoát nước của đất nền (S c -> max = S  ) S s : độ lún thứ cấp do đặc tính từ biến của đất nền, phụ thuộc theo thời gian sau khi đã lún cố kết. 1.2.1 Độ lún cố kết (lún ổn định)  Tính lún bằng phương pháp tổng phân tố: - Áp lực (tải trọng ngoài) tác dụng lên nền tại đáy móng ftb tc ftb tc tc tc D F N F FDN F N p       p tc ≤ R tc ≈ R II - 5 - - Áp lực gây lún tại đáy móng ftb tc f tc gl D F N Dpp )(    tb (bê tông móng + đất) = 20  22 kN/m 3 Hình 1.3 Tính lún bằng phương pháp tổng phân tố  Dựa vào đường nén lún e-p i i ii n i n i i h e ee SS 1 21 11 1     iioi n i hpaS   1 ii i i n i hp E S     1 N tc D f  tb h  b t ( z ) =z  gl(z) = k p gl p 1i p 2i p g l h i  zi p tc  bt ( z ) =5  g l ( z ) - 6 - (p i =  zi ),              1 2 1 2 Các bước tính toán độ lún bằng pp tổng phân tố: 1. Vẽ các biểu đồ ứng suất bản thân  bt (ứng suất hữu hiệu) và ứng suất gây lún  gl  bt =  z (hữu hiệu, ’)  gl = k  o gl k  (l/b, z/b) 2. Xác định chiều dày nén chặt h n : Chiều dày lớp đất bị nén chặt được tính từ đáy móng đến độ sâu  bt = 5  gl : đất nền có E ≥ 5 MPa  bt = 10  gl : đất nền có E ≤ 5 MPa 3. Chia h n thành nhiều lớp nhỏ h i = 0,4 b, với b là bề rộng của móng. Ở những độ sâu xa móng có thể lấy h i = 0,4 b  0,6 b 4. Xác định ứng suất gây lún trung bình của từng lớp  i Xác định p 1i , p 2i = p 1i + p = p 1i +  zi 5. Từ đường cong nén lún e-p hay bảng kết quả e-p, tính p 1i => e 1i ; p 2i => e 2i 6. Tính toán tổng độ lún i i ii n i h e ee S 1 21 1 1      Dựa vào đường nén lún e-logp Cho đất cố kết thường (OCR = 1)              oi ioi n i i ic p pp e hC S log 1 1 0 Cho đất cố kết trước nặng (OCR > 1, p o + p  p c )            o o o s p pp e hC S log 1 Cho đất cố kết trước nhẹ (OCR > 1, p o + p  p c )              c o o c o c o s p pp e hC p p e hC S log 1 log 1 e 0 : hệ số rỗng ban đầu (trước khi xd ct, ứng với  bt ) C c : chỉ số nén; C s : chỉ số nở - 7 - p oi : Ứng suất hữu hiệu trung bình ban đầu của lớp thứ i (p oi =  bt = ’ z) p i =  zi : Gia tăng ứng suất thẳng đứng của lớp thứ i ( gl ) p c : Áp lực tiền cố kết hay ứng suất cố kết trước 0 p p OCR c  : Hệ số cố kết trước OCR = 1 : Đất cố kết thường OCR < 1 : Đất kém cố kết OCR > 1 : Đất cố kết trước - Xác định áp lực tiền cố kế p c Hình 1.4 Phương pháp 1 xác định p c  Tính lún bằng pp lý thuyết bán khơng gian đàn hồi: E bp S )1( 2    p : áp lực trung bình tại đáy móng (tiêu chuẩn) b : bề rộng móng  : hệ số  l/b, tra bảng 1.1 trang 28 E : module biến dạng  : hệ số Poisson (bảng 1.2/29) 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.1 1.0 10.0 Áp lực nén P (kG/cm 2 ) Pressure Hệ số rỗng e Void Ratio p c A - 8 -  Tính lún bằng phương pháp lớp đàn hồi: i ii n i E kk MbpS 1 1      (QP 45-78, SNIP) i ii n i m c E kk k kbp S 1 1      (SNIP) p : áp lực trung bình tại đáy móng (tiêu chuẩn) b : bề rộng móng M: hệ số điều chỉnh móng; bảng 1.6/trang 33. Khi b< 10 m, M phải nhân với 1,5. k c : hệ số điều chỉnh do ảnh hưởng độ sâu, bảng 1.8/ trang 33 k m : hệ số do ảnh hưởng bề rộng móng và độ cứng đất nền, bảng 1.7/ trang 33. k i , k i-1 : hệ số hình dạng móng, bảng 1.5/ trang 32. E i : module biến dạng 1.2.2 Độ lún theo thời gian của nền đất - Độ cố kết được xác định:   S S U t - Nhân tố thời gian: 2 H tC T v v  wo v w v v a kk a e C     1 1 : hệ số cố kết k : hệ số thấm theo phương đứng của đất nền e 1 : hệ số rỗng ban đầu của đất (chịu áp lực bản thân của đất nền) a : hệ số nén lún, a o : hệ số nén lún tương đối - Quan hệ U và T v tra bảng 1.18/ trang 45. * Trường hợp nền nhiều lớp t h C T tbv v 2 .  wtbo tb w tb tb tb tbv a kk a e C  . . 1    p z 1 p 2h s h h 2 h 3 z 2 z 3 - 9 - s ii tb h he e 2   s ii tb h hk k 2   a tb = a o.tb (1 + e tb ) 2 0 .0 2 s iii tb h zha a   Hình 1.6 1.2.3 Độ lún do nén thứ cấp của đất nền - Độ lún thứ cấp S s là do biến dạng thứ cấp của đất nền dưới một ứng suất hữu hiệu không đổi, xảy ra sau quá trình phân tán nước lổ rỗng thặng dư (cố kết sơ cấp). )log( 1 tH e C S p s     e p : hệ số rỗng tương ứng với điểm đầu của đoạn tuyến tính dưới của đường cong e-logt, (e suy ra từ h) logt : gia tăng thời gian (log) của cố kết thứ cấp C  : chỉ số nén thứ cấp được xác định dựa trên phần nén thứ cấp của đường cong e-logt (ứng với cấp p 1 -> p 2 ) t e C log    Hình 1.7 Quan hệ e-logt để tính lún cố kết thứ cấp 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 0.1 1 10 100 1000 10000 Thời gian (phút) Hệ số rỗng e - 10 - 1.2.4 Lún lệch - Độ nghiêng của một móng riêng lẽ hay góc xoay i , xác định bằng pp lớp biến dạng tuyến tính (lớp đàn hồi). + Móng chử nhật, lệch tâm theo phương cạnh l:  2 2 5,0 1 l eN k kE i l l m l    + Móng chữ nhật, lệch tâm theo phương cạnh b:  2 2 5,0 1 b eN k kE i b b m b    + Móng tròn, bán kính r: 3 2 1 r eN k kE i r r m r    N : tải trọng đứng truyền qua móng lên nền E : module biến dạng k l ,k b ,k r : hệ số tra bảng 1.12 & 1.13/ 37; 1.14/ 38 k m : hệ số tra bảng 1.7 trang 33 i  i gh [tan(i) = S / B (L), tan(i gh ) = 0,2%] - Độ lún lệch giữa hai móng:    gh [tan() = S / B (L), tan( gh ) = 0,2%] - Độ lún giới hạn: S ≤ S gh -Nguyên nhân: t/trọng không đều, địa chất, khối lớn nhỏ - Khắc phục lún lệch và xoay móng: + Cấu tạo khe lún + Giảm độ lún bằng cách dùng móng sâu + Cấu tạo khung đủ cứng để chịu được lún lệch 1.3 Sức chịu tải của đất nền * QPXDVN dựa trên phương pháp mức độ phát triển vùng biến dạng dẻo; z max = b/4: )( * tc f tctc DcBDbAmRp   (QPXD 45-70) )( * 21 IIIIfII tc II tc DcBDAb k mm Rp   (QPXD 45-78) ftb tc tc D F N p   :áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng [kN/m 2 ] [...]... nền đất => lún ít và đất không bị trượt Nền: Khu vực đất nằm ngay sát đáy móng trực tiếp gánh đở móng (gánh đở tải của ct trình truyền xuống thông qua móng) Phần đáy CT N Df Mx Hy Mặt móng Mặt nền công trình MÓNG NỀN: Khu vực đất trực tiếp gánh đở móng y B Đáy móng Hông móng z N Hy Df Mx B y s z R Móng nông và các ngoại lực Cân bằng lực Hình 2.1 Sơ đồ một móng nông Định nghĩa móng nông: - Theo cơ học: ... mặt hông móng - Theo kích thước móng: Tỉ lệ chiều sâu chôn móng và bề rộng móng Df/B < 2 - Hoặc theo khả năng thi công: Khi đào hố móng có thể đào trần - Móng cứng: h/b  1; Móng mềm (chịu uốn): h/b  1 2.2 Phân loại nền - móng  Phân loại móng theo hình dạng: - Móng đơn: Tải đúng tâm và lệch tâm - Móng kép = Móng phối hợp - Móng băng một hoặc hai phương - Móng bè: Bản, Sàn nấm, Hộp  Phân loại móng theo... 3: Móng phối hợp hình thang 4: Móng băng 5: Móng bè Móng băng / móng bè dạng bản Mặt bằng 1 móng bè Hình 2.2 Các dạng móng nông Móng bè dạng sàn nấm Móng bè dạng hộp - 17 - Các dạng móng đơn lệch tâm: Hy Df N N Mx Df Hy y B Hy Mx ey z x ey H H N L L B y B z x ey Mx Df y B z x N N L N B B Hình 2.3 Sơ đồ móng đơn chịu tải lệch tâm lớn và bé 2.3 Ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng Móng cứng Móng chịu uốn Móng. .. - Móng gạch - Móng đá hộc - 16 - - Móng bê tông đá hộc - Móng bê tông cốt thép  Phân loại móng theo tải trọng: - Móng chủ yếu chịu tải trọng đứng: nhà, máy sản xuất, trụ cầu, … Độ lún của nền đất ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu công trình - Móng chủ yếu chịu tải trọng ngang: tường chắn, mố cầu, đê, đập, … Nền công trình dễ bị phá hoại trượt do chuyển vị ngang lớn  Phân loại móng theo độ cứng: - Móng. .. toàn móng - Móng mềm hoặc móng chịu uốn là móng có độ lún không đồng đều (móng bị uốn cong)  Phân loại nền: - Nền đất tự nhiên - Nền đất có xử lí: đệm cát, đệm sỏi, đệm cát + vải hoặc vỉ địa kỹ thuật, cọc cát, cọc đất + sỏi, cọc vôi hoặc xi măng, gia tải trước, gia tải trước + giếng cát hoặc bấc thấm, đầm nện, phun xịt xi măng (grouting) 4 3 2 1 3 5 Móng phối hợp 1: Móng phối hợp chữ nhật 2: Móng. .. thép trong móng bè 2.10 Các dạng móng đặc biệt - Giả sử móng tuyệt đối cứng, áp lực đáy móng phân bố đều hoặc tuyến tính - Xác định trọng tâm móng và điểm đặt hợp lực - 34 - - Xác định kích thước móng hợp lí - Xem như móng là 1 dầm đặt trên 2 gối tựa là 2 cột, từ đó xác định được nội lực trong móng 1 Móng kép chử nhật, tải đúng tâm: N2 N1 ptt = pnet B l1 l2 l3 M1-2 L M M1 Mx M2 Hình 2.20 Móng kép chử... 2.3 Ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng Móng cứng Móng chịu uốn Móng chịu uốn Móng cứng a Đất cứng b Đất dính Móng cứng Móng chịu uốn c Đất cát Hình 2.4 Các dạng ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng (phản lực của đất nền lên đáy móng) 2.4 Tính toán móng đơn chịu tải đứng đúng tâm  Bước 1: Kiểm tra ứng suất của đất dưới đáy móng đủ nhỏ để nền còn ứng xử như ‘vật liệu đàn hồi’ - 18 - O Pe Rtc=RII A Pult Ntc p q=... Bê tông móng mác 200 có Rn = 90 kG/cm2; Rk=7,5 kG/cm2 Thép trong móng là AI có Ra = 2300 kG/cm2 m1 = m2 = ktc = 1; n = 1,15 Chọn trước bề rộng móng B = 1,5 m; chiều cao móng h = 0,6 m; a = 5 cm; Ntt= 600kN Mtt= 30kN.m Htt= 50kN Df= 1.5m h=0,6m 450 MNN  II hc I I B bc LL II 1) Xác định RII của đất nền dưới đáy móng (kN/m2) [175,25] 2) Xác định kích thước móng hợp lí (L) để nền đất dưới đáy móng thỏa... tính và các dữ liệu để tính toán Nền Móng * Tính toán nền theo trạng thái ứng suất cho phép Pult 0,5 b N   c N c  q N q  p FS FS , FS = 2  3 * Tính toán nền theo trạng thái giới hạn về cường độ (trạng thái giới hạn I) - Đất nền không biến dạng, đất cứng, đá cứng, công trình chịu tải ngang Sự trượt ngang của móng hoặc sự phá vỡ kết cấu nền đất làm phá hoại công trình p gh q ult k FS luc chong... 68.7222  Các công việc cần thiết khi thiết kế nền móng: - Xác định vị trí đặt móng, vị trí và độ lớn tải trọng công trình truyền xuống móng - Khảo sát địa chất công trình bằng TN hiện trường và trong phòng - Từ số liệu về tải trọng và tài liệu địa chất, thiết kế các phương án móng khả thi, phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật thi công, … Bài tập: 1.2 Cho một nền đất sét dày 10 m,  = 18 kN/m3, chịu tải . Bộ môn Địa Cơ Nền Móng GV.ThS. Hoàng Thế Thao GIÁO TRÌNH MÔN HỌC NỀN MÓNG CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN. móng cọc gỗ, móng trụ, móng barrette. Móng nửa sâu: Khi D f < D c nhưng không phải là móng nông; móng cọc ngắn, móng trụ ngắn, móng caisson. Nền: