Giáo trình Nền móng (Bản đầy đủ)

nền đất yếu là một trong những lĩnh vực phức tạp, nhiều quan điểm tính toán khác nhau. Chúng tôi đã cập nhật một số tiêu chuẩn tiên tiến phục vụ cho giáo viên, sinh viên tìm hiểu và nghiên cứu áp dụng khi tính toán gia cố nền đất yếu. Mỗi chương đều có ví dụ áp dụng, hy vọng cuốn sách giúp cho sinh viên, người thiết kế cách trình bày thuyết minh và bản vẽ thiết kế nền móng công trình. Do thời gian, kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót. Mọi sự góp ý về nội dung cuốn sách sẽ được tiếp nhận với lòng biết ơn. BỘ MÔN KẾT CẤU Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 3 CHƯƠNG 1 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ NỀN MÓNG 1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ NỀN VÀ MÓNG 1.1.1 Khái niệm về nền - Nền là khu vực không gian nền đất dưới đáy móng gánh đỡ tải trọng của công trình do móng truyền xuống. Nền có thể là đất hoặc đá. + Nền đá là nền gồm các loại đá: đá phún xuất, biến chất và trầm tích có liên kết cứng giữa các hạt (dính kết và xi măng hóa) nằm thành khối liên tục hoặc khối nứt nẻ. Đặc điểm của nền đá có sức chống nén lớn, biến dạng bé. Do vậy, khi thiết kế công trình trên nền đá không phải tính lún. + Nền đất là nền gồm các loại đất: đất hòn lớn, đất cát và đất sét. Đặc điểm của nền đất là sức chịu tải không cao, tính biến dạng lớn và không đồng nhất. - Phạm vi của nền sao cho đảm bảo điều kiện dừng tính lún, tức là: + bt  5gl : Đối vối đất ít biến dạng, E ≥ 50 kG/cm2; + bt  10gl : Đối vối đất biến dạng nhiều, E <50 kG/cm2. - Nền còn được phân ra là nền thiên nhiên và nền nhân tạo. Hình 1.1 Nền và móng công trình Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 4 1.1.2 Khái niệm về móng Móng là một bộ phận của kết cấu công trình, thường nằm âm dưới mặt đất (còn gọi là phần ngầm) gánh đỡ trực tiếp tải trọng của công trình truyền xuống nền. Móng được chia thành: - Móng đặt nông; - Móng cọc; - Móng sâu; - Móng dưới máy. Trong phạm vi giáo trình chủ yếu nghiên cứu các giải pháp móng nông và móng cọc được trình bày ở các chương tiếp theo. 1.2 CÁC TÀI LIỆU PHỤC VỤ CHO THIẾT KẾ NỀN MÓNG 1.2.1 Tài liệu về địa điểm, hiện trạng Các tài liệu về địa chất khu đất được cung cấp dựa trên kết quả đo đạc địa hình, hiện trạng và khảo sát địa chất thủy văn bao gồm: - Xác định địa điểm xây dựng để xác định tải gió, tải động đất; - Bản vẽ khảo sát địa hình hiện trạng: Thể hiện đầy đủ cao độ, đường đồng mức, các công trình và hạ tầng kỹ thuật hiện hữu,; - Tài liệu khảo sát địa chất thủy văn: Thể hiện đầy đủ mặt cắt địa tầng, mực nước ngầm, các thí nghiệm ngoài hiện trường, các thí nghiệm trong phòng thể hiện đầy đủ có thông số để tính toán thiết kế nền móng. Cần đặc biệt chú ý đến các điều kiện địa chất như: Hiện tượng Castơ, hiện tượng trượt lở, mất ổn định tổng thể cả khu vực xây dựng; - Điều kiện vận chuyển thiết bị thi công nền móng đến công trình và di chuyển trên công trình. 1.2.2 Tài liệu về công trình được thiết kế - Bản vẽ kiến trúc công trình: Thể hiện đầy đủ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và vật dụng, thiết bị để xác định tải trọng và xây dựng mô hình tính toán kết cấu phần tổng thể. - Trên cơ sở mô hình tính toán, xác định được nội lực xuống móng. 1.3 NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG XUỐNG MÓNG - Dựa theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737: 1995, tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCVN 9386:2012, đặc điểm kết cấu của công trình để xác định tải trọng xuống móng. Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 5 - Tải trọng xuống móng có thể tại cao trình mặt đất tự nhiên hoặc đỉnh móng. Khi xác định tải trọng xuống móng cần xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực tính toán nguy hiểm nhất xuống móng tại cổ móng hoặc cao trình 0,000 như sau:    tt tu tt tu tt max Q M N hoặc    tt tu tt max tt tu Q M N hoặc    tt max tt tu tt tu Q M N (1.1) - Lưu ý: + Tổ hợp cho trị số tt maxN thường dùng cho nhà cao tầng; + Tổ hợp cho trị số tt maxQ thường dùng cho công trình có tải ngang lớn như đập nước, tường chắn, cầu trục,...; + Tổ hợp cho trị số tt maxM thường dùng cho công trình vượt nhịp, cầu trục,...; - Tiêu chuẩn chia ra thành 2 nhóm tải trọng: + Tải trọng tiêu chuẩn: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 2; + Tải trọng tính toán: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 1.    tt 0 tt 0 tt 0 Q M N = n    tc 0 tc 0 tc 0 Q M N (1.2) +n = 1,15: là hệ số vượt tải trung bình. 1.4 NGUYÊN TẮC THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 1.4.1 Trị tiêu chuẩn và trị tính toán các đặc trưng của đất - Các thông số cơ bản về tính chất cơ học của đất dùng để xác định sức chịu tải và biến dạng của nền là các đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất (góc ma sát trong , lực dính đơn vị C và mô đun biến dạng của đất E, cường độ cực hạn về nén một trục của đá cứng Rn ...) - Từ đây trở đi, nếu không có gì đặc biệt thì danh từ “các đặc trưng của đất” phải hiểu không chỉ là các đặc trưng cơ học mà còn là các đặc trưng vật lý của đất. - Trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính đơn vị và góc ma sát trong) là trị trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng rẽ. Trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong là các thông số tìm được bằng phương pháp bình phương cực tiểu từ quan hệ đường thẳng giữa sức chống cắt và áp lực nền. Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 6 - Trong mọi trường hợp, khi tính nền phải dùng trị tính toán các đặc trưng của đất A, xác định theo công thức: d tc k AA  (1.3) Trong đó: + Atc là trị tiêu chuẩn của đặc trưng của đất, xác định theo công thức (1.4); + kđ là hệ số an toàn về đất, xác định theo công thức (1.9). - Khi tính toán theo sức chịu tải thì trị tính toán của các đặc trưng , c và  ký hiệu là I, cI và I; còn để tính theo biến dạng thì ký hiệu là II, cII và II. - Trị tiêu chuẩn Atc các đặc trưng của đất theo kết quả thí nghiệm trực tiếp trong phòng và hiện trường được xác định theo công thức:    n 1i i tc A n 1A (1.4) Trong đó: + Ai là trị số riêng biệt của đặc trưng; + n là số lần thí nghiệm của đặc trưng. - Việc xử lý các kết quả thí nghiệm cắt trong phòng nhằm xác định trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị ctc và góc ma sát trong tc tiến hành bằng cách tính toán theo phương pháp bình phương cực tiểu sự phụ thuộc tuyến tính (1.5) đối với toàn bộ tổng hợp đại lượng thí nghiệm  trong đơn nguyên địa chất công trình: ctg.p  (1.5) Trong đó: + : là sức chống cắt của mẫu đất; + p: là áp lực pháp tuyến truyền lên mẫu đất. - Trị tiêu chuẩn ctc và tg tc được tính toán theo các công thức:    n 1i ii n 1i i n 1i 2 i n i i tc )p..pp..(1c (1.6) )p.pn.(1 n 1i i n 1i i n i ii tc    (1.7) Trong đó: + 2 n 1i i n 1i 2 i )p(p.n    (1.8) Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 7 + n: là số lần thí nghiệm của đại lượng . - Hệ số an toàn về đất kđ khi xác định trị tính toán của lực dính đơn vị c, góc ma sát trong , cường độ giới hạn về nén một trục Rn và khối lượng thể tích đất  được tính toán theo công thức:  1 1k đ (1.9) Trong đó: + : là chỉ số độ chính xác đánh giá trị trung bình các đặc trưng của đất được quy định: + Đối với c và tg:  = t.v (1.10) + Đối với Rn và :  = n v.t  (1.11) + t là hệ số lấy theo Bảng 1.1 tùy thuộc vào xác suất tin cậy đã cho  và số bậc tự do (n-1) khi xác định trị tính toán Rn và (n - 1) khi thiết lập trị tính toán c và ; + v: là hệ số biến đổi của đặc trưng: tcA v  (1.12) + : là sai số toàn phương trung bình của đặc trưng, tính theo các công thức sau: 1) Đối với c và :     n 1i 2 ic p. 1 . (1.13)   n .tg (1.14) Trong đó:     n 1i 2 i tctc i )ctg.p(.1n 1 (1.15) 2) Đối với Rn: Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 8    n 1i 2 ni tc nR )RR(.1n 1 n (1.16) 3) Đối với :     n 1i 2 i tc )(. 1n 1 (1.17) Bảng 1.1: Hệ số t dùng để xác định chỉ số độ chính xác trị trung bình đặc trưng của đất – TCVN 9362:2012 Hệ số t ứng với xác suất tin cậy Số bậc tự do (n-1) đối với Rn và , (n-2) đối với c và  0,85 0,9 0,95 0,98 0,99 2 1,34 1,89 2,92 4,87 6,96 3 1,25 1,64 2,35 3,45 4,54 4 1,19 1,53 2,13 3,02 3,75 5 1,16 1,48 2,01 2,74 3,36 6 1,13 1,44 1,94 2,63 3,14 7 1,12 1,41 1,90 2,54 3,00 8 1,11 1,40 1,86 2,49 2,90 9 1,10 1,38 1,83 2,44 2,82 10 1,10 1,37 1,81 2,40 2,76 11 1,09 1,36 1,80 2,36 2,72 12 1,08 1,36 1,78 2,33 2,68 13 1,08 1,35 1,77 2,30 2,65 14 1,08 1,34 1,76 2,28 2,62 15 1,07 1,34 1,75 2,27 2,60 16 1,07 1,34 1,75 2,26 2,58 17 1,07 1,33 1,74 2,25 2,57 18 1,07 1,33 1,73 2,24 2,55 19 1,07 1,33 1,73 2,23 2,54 20 1,06 1,32 1,72 2,22 2,53 25 1,06 1,32 1,71 2,19 2,49 30 1,05 1,31 1,70 2,17 2,46 40 1,05 1,30 1,68 2,14 2,42 60 1,05 1,30 1,67 2,12 2,39 Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 9 1.5 TÍNH TOÁN NỀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 1.5.1 Khái niệm về trạng thái giới hạn (TTGH) - Trạng thái giới hạn là ngưỡng cuối cùng về phương diện kỹ thuật để cho kết cấu một phần hay toàn bộ công trình làm việc ổn định, bền vững, không bị phá hoại hoặc không bị lún, nứt và chuyển vị quá mức ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng bình thường của công trình. - TTGH chia thành 2 nhóm chính: + TTGH 1: Cường độ và ổn định; + TTGH 2: Biến dạng (lún, chuyển vị, nghiêng) và nứt. 1.5.2 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH1) - Mục đích tính nền theo sức chịu tải (theo nhóm trạng thái) giới hạn thứ nhất là đảm bảo độ bền của nền và tính ổn định của nền đất (không phải đá), cũng như không cho phép móng trượt theo đáy và không cho phép lật vì sẽ 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. Khi tính toán theo TTGH 1 ta phải dùng nhóm tải trọng tính toán. - Khi dùng trong tính toán sơ đồ phá hoại của nền (lúc đạt đến trạng thái giới hạn của nền) phải xét cả về mặt tĩnh cũng như mặt động đối với móng hoặc công trình cho trước. 1.5.2.1 Tính toán theo cường độ tcK N  (1.18) Trong đó: + N: là tải trọng tính toán trên nền; + : là sức chịu tải của nền; + Ktc: là hệ số độ tin cậy do cơ quan thiết kế quy định tùy theo tính chất quan trọng của nhà hoặc công trình, ý nghĩa của nhà hoặc công trình khi tận dụng hết sức chịu tải của nền, mức độ nghiên cứu điều kiện đất đai và lấy không nhỏ hơn 1,2. 1.5.2.2 Tính toán ổn định trượt về vị trí - Khi tính toán nền móng, đối với các công trình có xô ngang lớn (đê, đập, tường chắn,) cần phải kiểm tra điều kiện ổn định trượt theo mặt tiếp xúc với nền. Điều kiện kiểm tra trượt như sau: Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 10 ]K[ T T K T t g T  (1.19) Trong đó: + Tg: là tổng tất cả các lực gây ra móng bị trượt; + [KT]: là hệ số lật cho phép trượt; + Tt: là tổng lực giới hạn giữ không cho móng bị trượt với mặt tiếp xúc với nền; - Lưu ý: Trong mọi trường hợp, hệ số KT  [KT] =1,5. Theo thông lệ các tiêu chuẩn thiết kế của các nước hệ số KT  [KT] = (1,50 – 2,00) tùy theo tính chất và tầm quan trọng của công trình. 1.5.2.3 Tính toán ổn định lật - Khi tính toán nền móng, đối với các công trình có mô men lớn (vượt nhịp, cao tầng,) cần phải kiểm tra điều kiện ổn định lật. Điều kiện kiểm tra lật như sau: cl L gl MK M  [KL] (1.20) Trong đó: + Mcl: là tổng mô men của tất cả các lực giữ không cho móng bị lật (bị xoay); + Mgl: là tổng mô men của tất cả các lực gây ra móng bị lật; + [K]: là hệ số lật cho phép. - Lưu ý: Trong mọi trường hợp, hệ số KL  [KL] =1,50. Theo thông lệ các tiêu chuẩn thiết kế của các nước hệ số KL  [KL] = (1,50 – 3,00) tùy theo tính chất và tầm quan trọng của công trình. 1.5.3 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH2) - Mục đích của tính toán theo TTGH 2 là nhằm khống chế biến dạng của công trình không vượt quá giới hạn cho phép để sử dụng công trình được bình thường, nội lực bổ sung xuất hiện trong kết cấu siêu tĩnh do sự lún không đều gây ra không làm hư hỏng kết cấu. - Tính toán theo TTGH 2 ta sử dụng nhóm tải trọng tiêu chuẩn để tính toán và kiểm tra. - Khi tính toán theo TTGH2 ta phải kiểm tra các điều kiện sau đây: ghSS  (1.21) Giáo trình nền móng Chương 1: Nguyên lý thiết kế nền móng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 11 ghSS  (1.22) ghii  (1.23) Trong đó: + S: là độ lún tuyệt đối lớn nhất hoặc độ lún trung bình của các móng, xác định theo tính toán. + S: là độ lún lệch tương đối; + i: là độ nghiêng theo phương x hoặc y; + Sgh, Sgh, igh: là trị số giới hạn cho phép của các loại biến dạng tương ứng, tra theo Bảng 2.4 hoặc Bảng 3.21. Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 12 CHƯƠNG 2 MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN 2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MÓNG NÔNG 2.1.1 Khái niệm về móng nông - Móng nông là móng có độ sâu chôn móng đặt nông, khi tính toán ta bỏ qua thành phần lực ma sát giữa móng và đất nền. Hình 2.1: Móng nông - Độ sâu chôn móng là nông khi: + ]0,15,0[ B h m m  + Thông thường hm = 1,0÷3,0m; + Khi có tầng hầm thì độ sâu chôn móng theo độ sâu của tầng hầm. - Khi tính toán móng nông ta bỏ qua thành phần lực ma sát giữa đất và móng theo phương thẳng đứng (fms = 0). - Móng nông được chia thành: + Móng đơn; + Móng băng; + Móng bè. 2.1.2 Móng đơn Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 13 - Móng đơn là móng mà đài móng chỉ đỡ một cột, dùng để thiết kế dưới cột nhà dân dụng, nhà công nghiệp, trụ cầu, trụ điện,; - Móng đơn chia thành 3 loại theo sự lệch tâm của cột và tâm móng: + Tâm cột trùng tâm móng (hình 2.2a); + Tâm cột lệch ít so với tâm móng (hình 2.2b);; + Tâm cột lệch tâm nhiều so với tâm móng còn gọi là móng chân vịt (hình 2.2c); B m Lm h m B m Lm h m B m Lm h m e e a) b) c) Hình 2.2: Phân loại móng đơn - Khi thiết kế các móng có tâm cột lệch so với tâm móng cần phải bố trí hệ giằng móng. 2.1.3 Móng băng - Móng băng là móng mà đài móng đỡ 1 dãy cột ( 2 cột), đỡ tường nhà, tường chắn đất. Maët caét 1-1 B 1 32 4 A B C 1 1 2 L Hình 2.3: Móng băng 1 phương Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 14 - Móng băng một phương: Móng băng đỡ dãy cột được dùng khi tải trọng lớn, các cột ở gần nhau, nếu dùng móng đơn thì không đáp ứng được khả năng chịu lực và biến dạng của nền. Móng băng một phương thường được thiết kế bằng bê tông cốt thép. - Móng băng giao thoa: Khi móng băng theo một hướng mà không đảm bảo điều kiện chịu lực và biến dạng hoặc độ cứng tổng thể thì dùng móng băng theo hai hướng. Móng băng như vậy gọi là móng băng giao thoa. Móng băng giao thoa thường được thiết kế bằng bê tông cốt thép. Maët caét 1-1 B 1 32 4 A B C 1 1 2 L Hình 2.4: Móng băng giao thoa (2 phương) - Móng băng dưới tường nhà, tường chắn: Có thể thiết kế xây bằng gạch, đá, bê tông hay bê tông cốt thép. 2.1.4 Móng bè - Móng bè là móng mà đài móng đỡ nhiều dãy cột. - Tùy theo độ cứng của móng bè mà chia thành: + Móng bè dạng bản; + Móng bè có dầm móng theo lưới cột; + Móng bè dạng hộp. Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 15 1 1 L 1 32 4 L Maët caét 1-1 1 32 4 A B C B Hình 2.5: Móng bè 2.2 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG Thiết kế móng nông (móng đơn, móng băng và móng bè) trên nền thiên nhiên bao gồm các bước như sau: 1) Xác định tải trọng nguy hiểm nhất xuống móng; 2) Thống kê số liệu địa hình, địa chất và thủy văn; 3) Xác định độ sâu chôn móng; 4) Xác định kích thước sơ bộ của đáy móng; 5) Tính toán nền móng theo TTGH 2; 6) Tính toán nền móng theo TTGH 1 (nếu cần); 7) Tính toán kết cấu móng; 8) Trình bày thuyết minh và thể hiện bản vẽ. 2.2.1 Xác định tải trọng xuống móng - Tải trọng xuống móng có thể tại cao trình mặt đất tự nhiên hoặc đỉnh móng. Khi xác định tải trọng xuống móng cần xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực tính toán nguy hiểm nhất xuống như sau: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 16    tt tu tt tu tt max Q M N hoặc    tt tu tt max tt tu Q M N hoặc    tt max tt tu tt tu Q M N (2.1) - Tiêu chuẩn chia ra thành 2 loại tải trọng: + Tải trọng tiêu chuẩn: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 2. + Tải trọng tính toán: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH 1.    tt 0 tt 0 tt 0 Q M N = n    tc 0 tc 0 tc 0 Q M N (2.2) +Với n = 1,15 là hệ số vượt tải trung bình. 2.2.2 Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn và địa hình hiện trạng khu đất 2.2.2.1 Điều kiện địa hình - Cần chú ý địa hình nơi xây dựng: như đường ống, máy móc, thiết bị của công trình hiện hữu; - Khi thiết kế cần chú ý cao trình mặt đất tự nhiên, cao trình san lấp, độ nghiêng của thế đất,để có giải pháp thiết kế hợp lý. 2.2.2.2 Điều kiện địa chất - Nhóm chỉ tiêu vật lý; - Nhóm chỉ tiêu cường độ; - Nhóm chỉ tiêu nén lún; - Các thí nghiệm tại hiện trường: Bàn nén tại hiện trường, thí nghiệm SPT, CPT,; - Khi tính toán theo sức chịu tải thì trị tính toán của các đặc trưng , c và  ký hiệu là I, cI và I; còn để tính theo biến dạng thì ký hiệu là II, cII và II. 2.2.2.3 Điều kiện thủy văn - Khi thiết kế nền cần chú ý đến sự dao động mực nước trong đất (nước ngầm tầng mặt) theo từng mùa và trong nhiều năm cũng như khả năng hình thành mức nước trung bình mới cao hơn hoặc thấp hơn mức cũ. - Dựa vào kết quả khảo sát địa chất công trình và các dự báo trên cơ sở các tính toán đặc biệt mà xác định vị trí tính toán của mực nước ngầm và khả năng thay đổi độ ẩm của đất trong quá trình xây dựng, sử dụng nhà và công trình. 2.2.3 Phân tích lựa chọn độ sâu chôn móng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 17 - Chiều sâu đặt móng được quyết định bởi: + Chức năng cũng như đặc điểm kết cấu của nhà và công trình (ví dụ có hay không có tầng hầm, đường ống ngầm, móng của thiết bị, ...); + Trị số và đặc điểm của tải trọng và các tác động tác dụng 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; + Điều kiện địa chất của nơi xây dựng (tính chất xây dựng của đất, đặc điểm thành lớp của từng loại đất, có các lớp đất 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 ở các lòng sông (mố cầu, trụ các đường ống,...). - Thông thường độ sâu đặt móng thỏa mãn các điều kiện nêu trên và đối với móng nông trên nền thiên nhiên thường được chọn hm = (1,0  3,0)m. - Đối với công trình có tầng hầm thì chiều sâu chôn móng theo chiều sâu của tầng hầm. 2.2.4 Xác định kích thước sơ bộ của móng - Xuất phát từ điều kiện quy định tại mục 4.6.9 của TCVN 9362:2012: Rp tctb  => R F hFN m tbmm tc 0  => mtb tc 0 m hR NF  - Diện tích sơ bộ của móng được xác định như sau: mtb tc 0 sb hR kNF  (2.3) Trong đó: + tc0N : là tổng tải trọng đứng tiêu chuẩn đến cao trình mặt đất tự nhiên + tb: là dung trọng trung bình của đài và đất kể từ đáy đài trở lên, thông thường có thể lấy tb = (2,02,4) T/m3; Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 18 + hm: là độ sâu chôn móng. + k: là hệ số kể đế sự lệch tâm do Q0tc và M0tc, thông thường k = 1,0  1,7; tùy theo độ lớn của Q0tc và M0tc và từng loại móng. - R: là cường độ tính toán của nền, theo TCVN 9362:2012 xác định như sau: )hDcBhAB( k mmR 0IIII ' IImIIm tc 21  (2.4) Trong đó: + m1 và m2: là lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo Bảng 2.1; + Bm: là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, ban đầu giả định Bm = 1,0m; + hm: là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắp thêm; + II’: là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên độ sâu đặt móng; + II: là trọng lượng thể tích đất nằm phía dưới đáy móng; + cII: là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng; + ho =h - htđ: là chiều sâu đến nền tầng hầm. Khi không có tầng hầm thì lấy ho=0; + htđ: là chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ nền tầng hầm bên trong nhà có tầng hầm, tính theo công thức:   kc21tđ hhh (2.5) + h1: là chiều dày lớp đất ở phía trên đáy móng; + h2: là chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm; + kc: là trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích của kết cấu sàn tầng hầm. + ktc là hệ số tin cậy, tùy thuộc vào phương pháp xác định các đặc trưng tính toán của đất mà hệ số tin cậy có trị số khác nhau. Nếu dựa vào các kết quả thí nghiệm tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng thì ktc=1. Nếu theo Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 19 tài liệu gián tiếp (không thí nghiệm trực tiếp) dùng các bảng dựa vào kết quả thống kê thì ktc = 1,1. + A, B và D là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc nội ma sát II lấy theo bảng 2.2 Bảng 2.1: Hệ số điều kiện làm việc m1 và m2 theo TCVN 9362:2012 Hệ số m2 đối với nhà và công trình có sơ đồ kết cấu cứng với tỷ số giữa chiều dài của nhà (công trình) hoặc từng đơn nguyên với chiều cao L/H trong khoảng: Loại đất Hệ số m1 4 và lớn hơn 7,5 và nhỏ hơn Đất hòn lớn có chất nhét là cát và đất cát không kể đất phấn và bụi 1,4 1,2 1,4 Cát mịn: - Khô và ít ẩm 1,3 1,1 1,3 - No nước 1,2 1,1 1,3 Cát bụi: - Khô và ít ẩm 1,2 1,0 1,2 - No nước 1,1 1,0 1,2 Đất hòn lớn có chất nhét là sét và đất sét có chỉ số sệt Is ≤ 0,5 1,2 1,0 1,1 Như trên có chỉ số sệt Is > 0,5 1,1 1,0 1,0 - Lưu ý: + Sơ đồ kết cấu cứng là những nhà và công trình mà kết cấu của nó có khả năng đặc biệt để chịu nội lực thêm gây ra bởi biến dạng của nền; Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 20 + Đối với nhà có sơ đồ kết cấu mềm thì hệ số m2 lấy bằng 1; + Khi tỷ số chiều dài trên chiều cao của nhà công trình nằm giữa các trị số nói trên thì hệ số m2 xác định bằng nội suy. Bảng 2.2 - Các hệ số A, B và D theo TCVN 9362:2012 Các hệ sốTrị tính toán của góc ma sát trong  (0) A B D 0 0 1,00 3,14 2 0,03 1,12 3,32 4 0,06 1,25 3,51 6 0,10 1,39 3,71 8 0,14 1,55 3,93 10 0,18 1,73 4,17 12 0,23 1,94 4,42 14 0,29 2,17 4,69 16 0,36 2,43 5,00 18 0,43 2,72 5,31 20 0,51 3,06 5,66 22 0,61 3,44 6,04 24 0,72 3,87 6,45 26 0,84 4,37 6,90 28 0,98 4,93 7,40 30 1,15 5,59 7,95 32 1,34 6,35 8,55 34 2,55 7,21 9,21 36 1,81 8,25 9,98 38 2,11 9,44 10,80 40 2,46 10,84 11,73 42 2,87 12,50 12,77 44 3,37 14,48 13,96 45 3,66 15,64 14,64 Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 21 - Lưu ý: +Công thức (2.5) cho phép dùng với bất kỳ hình dạng móng nào trên mặt bằng. Đối với đáy móng có dạng hình tròn hoặc đa giác đều thì trị số Bm lấy bằng F (trong đó F là diện tích đáy móng). + Khi chiều sâu đặt móng nhỏ hơn 1m để tính toán R theo công thức (2.5) lấy h = 1m; trừ trường hợp khi nền là cát bụi no nước hoặc đất sét có chỉ số sệt Is > 0,5, lúc này chiều sâu đặt móng lấy theo thực tế, kể từ cốt quy hoạch. + Khi chiều rộng tầng hầm lớn hơn 20 m thì chiều sâu đặt móng h lấy bằng htđ (chiều sâu tính từ sàn tầng hầm). Đặt k1 = m m B L =>      m1m 1 sb m BkL k FB (2.6) - Đối với móng băng thì chiều dài Lm thường được xác định trước. 2.2.5 Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng - Ứng suất phân bố tại đáy móng: ) B e6 L e61( F Np M B m L m tc tc min max  (2.7) 2 ppp tc min tc maxtc tb  (2.8) Trong đó: + Ntc; Qxtc, Qytc,Mxtc; Mytc: là tổng tải trọng tiêu chuẩn quy về trọng tâm đáy móng; + eL, eB: là độ lệch tâm của móng theo phương Lm và phương Bm; - Điều kiện kiểm tra:       0p Rp R2,1p tc min tc tb tc max (2.9) 2.2.6 Tính toán và kiểm tra lún, nghiêng 2.2.6.1 Xác định độ lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố a) Xác định ứng suất gây lún tại đáy móng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 22 - Ứng suất gây lún tại đáy móng: m0 tc tb gl 0 hp  (2.10) Trong đó: + tctbp : ứng suất tiếp xúc trung bình tại đáy móng; + 0: dung trọng của đất trên đáy móng; 0 2 ... i ... n h m h 1 h 2 . . . . h i . . . h d l= (2- 3)B m  gl0  bt0 1 h n z  bti gli = pi l 1 l 2 l n 1 2 n . . . i Hình 2.6: Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố b) Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố đồng nhất hi ≤ Bm/4 - Nên chọn hi = Bm/5 thì khi sử dụng bảng tra hệ số ứng suất tại tâm hình chữ nhật (K0) thuận lợi không cần phải nội suy. - Trong một lớp phân tố phải là đồng nhất. Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 23 c) Xác định ứng suất bản thân tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân - Tại đáy móng: m0 bt 0 h (2.11) - Tại đáy các lớp phân tố: i n 1i i bt 0 bt i h   (2.12) Trong đó: + 0: là dung trọng của đất trên đáy móng; + i: là dung trọng của đất phân tố thứ i; d) Xác định ứng suất gây lún tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân - Tại đáy các lớp phân tố: gl 0i0 gl i .k  (2.13) Trong đó: + gl0 : là ứng suất gây lún trung bình tại đáy móng, tính theo công thức (2.10); + k0i = f(Lm/Bm; 2zi/Bm) là các hệ số tính ứng suất tại tâm hình chữ nhật, tra Bảng 2.3; e) Kiểm tra điều kiện dừng tính lún - Độ sâu dừng tính lún hdl sao cho: + Đối với đất ít nén lún (E0 ≥ 50 kG/cm2) gl z bt z 5 (2.14) + Đối với đất nén lún nhiều (E0 < 50 kG/cm2) gl z bt z 10 (2.15) - Lưu ý: độ sâu dừng tính lún thường trong khoảng hdl = (2-3)Bm f) Tính tổng độ lún và kiểm tra lún - Tổng độ lún cuối cùng (ổn định) được xác định theo một trong các công thức sau: i n 1i i1 i2i1 h e1 eeS     (2.16) Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 24 ii n 1i oi hpaS    (2.17) ii n 1i oi i hp E S    (2.18) Trong đó: + e1i; là hệ số rỗng tương ứng với cấp tải p1i = bti ; + e2i: là hệ số rỗng tương ứng cấp tải p2i = glibti  ; + hi: là chiều dày lớp đất phân tố thứ i; + pi: là ứng suất gây lún trung bình lớp phân tố thứ i; + a0i: là hệ số nén lún tương đối lớp đất thứ i. + i = 0,8: cho mọi lớp đất; + E0i: là mô đun tổng biến dạng lớp đất phân tố thứ i; - Điều kiện kiểm tra lún: S  Sgh (2.19) - Sgh được lấy theo Bảng 2.3; Bảng 2.3: Bảng tra hệ số k0 - theo TCVN9362:2012 Hệ số k0 đối với các móng Chữ nhật ứng với tỷ số các cạnh n = Lm/Bm m = 2zi/Bm hoặc m = z/r Hình tròn 1 1,4 1,8 2,4 3,2 5 Băng, khi n ≥ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,0 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,4 0,949 0,960 0,972 0,975 0,976 0,977 0,977 0,977 0,8 0,756 0,800 0,848 0,866 0,875 0,879 0,881 0,881 1,2 0,547 0,606 0,682 0,717 0,740 0,749 0,754 0,755 1,6 0,390 0,449 0,532 0,578 0,612 0,630 0,639 0,642 2,0 0,285 0,336 0,414 0,463 0,505 0,529 0,545 0,550 2,4 0,214 0,257 0,325 0,374 0,419 0,449 0,470 0,477 2,8 0,165 0,201 0,260 0,304 0,350 0,383 0,410 0,420 3,2 0,130 0,160 0,210 0,251 0,294 0,329 0,360 0,374 3,6 0,106 0,130 0,173 0,209 0,250 0,283 0,320 0,337 4,0 0,087 0,108 0,145 0,176 0,214 0,248 0,285 0,306 4,4 0,073 0,091 0,122 0,150 0,185 0,218 0,256 0,280 Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 25 4,8 0,067 0,077 0,105 0,130 0,161 0,192 0,230 0,258 5,2 0,053 0,066 0,091 0,112 0,141 0,170 0,208 0,239 5,6 0,046 0,058 0,079 0,099 0,124 0,152 0,189 0,223 6,0 0,040 0,051 0,070 0,087 0,110 0,136 0,172 0,208 6,4 0,036 0,045 0,062 0,077 0,098 0,122 0,158 0,106 6,8 0,032 0,040 0,055 0,069 0,088 0,110 0,144 0,184 7,2 0,028 0,036 0,049 0,062 0,080 0,100 0,133 0,175 7,6 0,024 0,032 0,044 0,056 0,072 0,091 0,123 0,166 8,0 0,022 0,029 0,040 0,051 0,066 0,084 0,113 0,158 8,4 0,021 0,026 0,037 0,046 0,060 0,077 0,105 0,150 8,8 0,019 0,024 0,034 0,042 0,055 0,070 0,098 0,144 9,2 0,018 0,022 0,031 0,039 0,051 0,065 0,091 0,137 9,6 0,016 0,020 0,028 0,036 0,047 0,060 0,085 0,132 10,0 0,015 0,019 0,026 0,033 0,044 0,056 0,079 0,126 11 0,011 0,017 0,023 0,029 0,040 0,050 0,071 0,114 12 0,009 0,015 0,020 0,026 0,031 0,044 0,060 0,104 Bảng 2.4: Trị biến dạng giới hạn của nền Sgh theo TCVN 9362:2012 Trị biến dạng giới hạn của nền Sgh Biến dạng tương đối Độ lún tuyệt đối trung bình và lớn nhất, cm Tên và đặc điểm kết cấu của công trình Dạng Độ lớn Dạng Độ lớn 1 2 3 4 5 1. Nhà sản xuất và nhà dân dụng nhiều tầng bằng khung hoàn toàn 1.1. Khung bê tông cốt thép không có tường chèn Độ lún lệch tương đối 0,002 Độ lún tuyệt đối lớn nhất Sgh 8 1.2. Khung thép không có tường chèn Độ lún lệch tương đối 0,001 Độ lún tuyệt đối lớn nhất 12 Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 26 Sgh 1.3. Khung bê tông cốt thép có tường chèn - 0,001 - 8 1.4....ất tại tâm hình chữ nhật (K0) thuận lợi không cần phải nội suy. 2.4.6.3 Xác định ứng suất bản thân tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 52 - Tại đáy móng: m0 bt 0 h (2.111) - Tại đáy các lớp phân tố: i n 1i i bt 0 bt i h   (2.112) Trong đó: + 0: là dung trọng của đất trên đáy móng; + i: là dung trọng của đất phân tố thứ i; 0 2 ... i ... n h m h 1 h 2 . . . . h i . . . h d l= (2- 3)B m  gl0  bt0 1 h n z  bti  gli = pi l 1 l 2 l n 1 2 n . . . i Hình 2.16: Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố móng băng 2.4.6.4Xác định ứng suất gây lún tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân - Tại đáy các lớp phân tố: gl 0i0 gl i .k  (2.113) Trong đó: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 53 + gl0 : là ứng suất gây lún trung bình tại đáy móng; + k0i  f (Lm/Bm; 2zi/Bm) là các hệ số tính ứng suất tại tâm hình chữ nhật, tra Bảng 2.3; 2.4.6.5 Kiểm tra điều kiện dừng tính lún - Độ sâu dừng tính lún hdl sao cho: + Đối với đất ít nén lún (E0 ≥ 50 kG/cm2) gl z bt z 5 (2.114) + Đối với đất nén lún nhiều (E0 < 50 kG/cm2) gl z bt z 10 (2.115) - Lưu ý: độ sâu dừng tính lún thường trong khoảng hdl = (2-3)Bm 2.4.6.6 Tính tổng độ lún và kiểm tra lún - Tổng độ lún cuối cùng (ổn định) được xác định theo một trong các công thức sau: i n 1i i1 i2i1 h e1 eeS     (2.116) ii n 1i oi hpaS    (2.117) ii n 1i oi i hp E S    (2.118) Trong đó: + e1i; là hệ số rỗng tương ứng với cấp tải p1i = bti ; + e2i: là hệ số rỗng tương ứng cấp tải p2i = glibti  ; + hi: là chiều dày lớp đất phân tố thứ i; + pi: là ứng suất gây lún trung bình lớp phân tố thứ i; + a0i: là hệ số nén lún tương đối lớp đất thứ i. + i = 0,8 cho mọi lớp đất; + E0i: là mô đun tổng biến dạng lớp đất phân tố thứ i; - Điều kiện kiểm tra lún: S  Sgh ; - Sgh được lấy theo Bảng 2.4. 2.4.7 Xác định chiều cao làm việc của đài móng 2.4.7.1 Chọn kích thước của dầm móng - Chọn bề rộng của dầm móng: Theo cấu kiện BTCT Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 54 - Thường theo kinh nghiệm: bd x hd bd ≥ bc; hd = (1/6 ÷ 1/8) nhịp hoặc hd ≥ 3bd 2.4.7.2 Xác định Hm theo điều kiện bền chống uốn theo phương cạnh Bm h m L m = 1, 0m Bm 45°45° Bxt ptt H m tb p tt tb Daàm moùng baêng bd Hình 2.17: Sơ đồ xác định chiều cao làm việc của đài móng băng - Chiều cao hữu hiệu của đài móng theo điều kiện bền chống uốn: tr b tttt tb 0 bR4,0 B.p BH  (2.119) Trong đó: + B = 2 bB dm  : Nhịp consol theo phương Bm; + Btt = Bm: Bề rộng móng; + btt = bd: Bề rộng dầm móng; + Rb: Cường độ tính toán chịu nén của Bê tông; + 2 ppp tt max tt mintt tb  : Áp lực tính toán trung bình dưới đáy móng - Chọn Hm theo điều kiện bền chống uốn: Hm = H0 + (/2 + abv) (2.120) 2.4.7.3Xác định Hm theo điều kiện xuyên thủng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 55 - Theo phương cạnh Lm ta cắt bề rộng 1,0m để kiểm tra xuyên thủng; - Xác định kích thước tháp xuyên thủng. Bxt = bd + 2H0 - Xác định lực gây xuyên thủng: Ta chỉ cần kiểm tra 1 bên với Lm = 1,0m Ngxt = Fngoài XT . Ptttb = tttbxtm p).2 BB .(0,1  (2.121) - Xác định lực chống xuyên thủng: Ncxt = 0,75.Rbt.H0.1,0 (2.122) - Kiểm tra điều kiện xuyên thủng: Ncxt ≥ Ngxt (2.123) 2.4.8 Tính toán cốt thép 2.4.8.1 Tính toán cốt thép theo phương cạnh Lm - Theo phương Lm: Bố trí thép cấu tạo; - Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh Lm 0mmin ct sL H.B.A  (2.124) 2.4.8.2 Tính toán cốt thép theo phương cạnh Bm h m Bm H m .p tttbq=Lm bd .ptttb Hình 2.18: Sơ đồ tính toán cốt thép móng băng - Mô men uốn theo phương cạnh Bm 2 cmm tt tbB )bB.(L.p.8 1M  (2.125) - Cốt thép tính toán theo phương cạnh Bm 0s B 0s Btt sB HR.9,0 M HR MA  (2.126) Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 56 - Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh Bm 0mmin ct sB H.L.A  (2.127) - Cốt thép bố trí theo phương cạnh Bm AsB = max ( )A;A ttsBctsB (2.128) 2.4.8.3 Tính toán bố trí thép dầm móng - Nội lực dầm móng được tính theo một trong 2 phương pháp sau: + Dầm móng được tính toán theo dầm trên nền đàn hồi; + Dầm móng được tính gần đúng như dầm lật ngược với tải trọng phân bố tuyến tính. 2 NttQtt Mtt B N01tt Q01tt M01tt N02tt Q02tt M02tt N03tt Q03tt M03tt M Q l1 l2a a .p tt maxBm.p tt minBm =n.ptc min p tt max =n.p tc max p tt min h m B m Lm 1 3 Hình 2.19: Sơ đồ nội lực dầm móng băng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 57 2.5 VÍ DỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN Thiết kế phương án móng đơn với số liệu tải trọng và điều kiện địa chất như sau: - Tải trọng tính toán xuống móng: tt0N = 69,0 T; tt0Q = 4,6 T; tt0M = 5,8 T.m; Ntt0Qtt0 Mtt0 h m Hình 2.20: Tải trọng ví dụ tính toán móng đơn - Điều kiện địa chất: STT Lớp đất Chiều dày(m)  (T/m3)  W (%) Is C (kG/cm2)  ( độ ) E0 (kG/cm2) 1 Á cát 6 1,90 2,66 22 0,4 0,13 20 52 2 Á sét >10 1,95 2,70 20 0,3 0,25 10 60 Bảng 2.13: Số liệu địa chất ví dụ thiết kế móng đơn Giải: 2.5.1 Xác định tải trọng xuống móng - Tải trọng tính toán xuống móng: + tt0N = 69,0T; + tt0M = 5,8 T.m; + tt0Q = 4,6T; - Tải trọng tiêu chuẩn xuống móng: + tc0N = 69,0/1,15 = 60,0T; + tc0M = 5,8/1,15 = 5,0 T.m; + tc0Q = 4,6/1,15 = 4,0T; 2.5.2 Tóm tắt điều kiện địa chất thủy văn - Điều kiện địa chất: STT Lớp đất Chiều dày(m)  (T/m3)  W (%) Is C (kG/cm2)  ( độ ) E0 (kG/cm2) Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 58 1 Á cát 6 1,90 2,66 22 0,4 0,13 20 52 2 Á sét >10 1,95 2,70 20 0,3 0,25 10 60 - Điều kiện thủy văn: Không thấy xuất hiện mực nước ngầm 2.5.3 Lựa chọn độ sâu chôn móng - Căn cứ vào điều kiện địa chất, thủy văn và điều kiện công trình chọn độ sâu chôn đáy móng: hm = 2,0m. - Lưu ý: không nên chọn móng quá sâu, điều kiện nền đất á cát dễ bị sạt lở thành hố móng. Ntt0Qtt0 M tt0 h m = 2, 0m Hình 2.21: Chiều sâu đặt móng 2.5.4 Xác định kích thước sơ bộ của móng - Diện tích sơ bộ của móng xác định theo công thức sau: mtb tc 0 sb hR kN F  Trong đó: + tc0N = 60T: tải trọng đứng tiêu chuẩn xuống móng; + tb = 2,2 T/m3: dung trọng trung bình của đài móng và đất kể từ đáy đài; + hm = 2,0m, độ sâu chôn đài móng; + k: là hệ số kể đến sự lệch tâm do M và Q xác định gần đúng theo công thức: tc tc 0 0 m tc 0 M + Q h k = 1 + e = 1 + N = 60 2.451  =1,22 + R: là cường độ tính toán của nền đất, được xác định theo công thức của TCVN9362:2012 như sau: )DcBhAB( k mmR 'mm tc 21  Trong đó: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 59 + Tra bảng 2.1 ta có: m1 = 1,1 (Á cát có độ sệt Is =0,4  0,5); m2 = 1,0 (nhà sơ đồ kết cấu mềm); + ktc = 1,1: Số liệu địa chất dựa vào bảng thống kê; + Giả định ban đầu lấy Bm = 1,0m; +  = 1,9 T/m3, dung trọng của đất dưới đáy móng; + ' = 1,9 T/m3, dung trọng của đất trên đáy móng; + c = 0,13 kG/cm2 = 1,30 T/m2, lực dính của đất; +  = 200 là góc nội ma sát của đất, tra bảng 2.2 theo TCVN 9362:2012 ta có: A = 0,51; B = 3,06; D = 5,66; => R = 1,1 0,1.2,1 .(0,51.1,0.1,9+3,06.1,9.2,0+5,66.1,30) = 21,8 T/m2 - Vậy diện tích sơ bộ của móng: mtb tc 0 sb hR kNF  = 0,2.2,28,21 60.22,1  = 4,21 m 2 - Đặt k1 = Lm/Bm = (1+e ÷ 1+2e) = (1,22 ÷ 1,44), lấy k1 = 1,4 4,1 21,4 k F B 1 sb m  = 1,73m Chọn Bm = 1,8m Lm = k1Bm = 1,4.1,8 = 2,5m 2.5.5 Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng =24,7T/m2=10,8T/m 2p tc min Ntc0Qtc0 Mtc0 h m B m = 1, 8m Lm =2,5m p tcmax Hình 2.22: Ứng suất dưới đáy móng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 60 - Tính lại R với Bm = 1,8m R = 1,1 0,1.2,1 .(0,51.1,8.1,9+3,06.1,9.2,0+5,66.1,30) = 22,6 T/m2 - Tính ứng suất phân bố dưới đáy móng ) L e61( F Np mm tc tc min max  Trong đó: + tbmm tc o tc hFNN  = 60 + 1,8.2,5.2,0.2,2 = 79,8 T; + m tc o tc o tc hQMM  = 5,0 + 4,0.2,0 = 13 T.m; + 8,79 13 N M e tc tc  = 0,163 m. ) 5,2 163,0.61( 5,2.8,1 8,79) L e61( F Np mm tc tc max  = 24,7 T/m2 ) 5,2 163,0.61( 5,2.8,1 8,79) L e61( F Np mm tc tc min  = 10,8 T/m2  2 8,107,24 2 ppp tc min tc maxtc tb 17,8 T/m 2 - Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng tc maxp = 24,7 T/m 2 ≤ 1,2R = 1,2.22,6 = 27,12 T/m2 (thỏa) tc tbp = 17,8T/m 2 ≤ R =22,6 T/m2 (thỏa) tc minp = 10,8T/m 2 ≥ 0 (thỏa) 2.5.6 Tính toán và kiểm tra lún 2.5.6.1Xác định ứng suất gây lún tại đáy móng - Ứng suất gây lún tại đáy móng: m0 tc tb gl 0 hp  = 17,8 - 1,9.2,0 = 14,0 T/m2 Trong đó: + tctbp = 17,8T/m 2: ứng suất tiếp xúc trung bình tại đáy móng; + 0 = 1,9 T/m3: dung trọng của đất trên đáy móng; 2.5.6.2 Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố đồng nhất hi ≤ Bm/4 - Chọn hi = Bm/5 = 1,8/5 = 0,36m 2.5.6.3Xác định ứng suất bản thân tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 61 - Tại đáy móng: m0 bt 0 h = 1,9.2,0 = 3,8 T/m2 - Tại đáy các lớp phân tố: ii bt 0 bt i h  - Các giá trị được biểu diễn trên hình 2.22 và Bảng 2.14 0 4,48 2 3 4 5 6 7 8 9 10 h m = 2, 0m 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 h d l= 3, 6m z 13,61 gl0 =14,0 T/m  bt0 =3,8 T/m 5,17 5,85 6,54 7,22 7,90 8,59 9,27 9,96 10,64 2 2 Á cá t = 6, 0m Á sé t> 10 m 11,87 9,55 7,45 5,80 4,55 3,64 2,94 2,42 2,03 Hình 2.23: Sơ đồ tính lún 2.5.6.4Xác định ứng suất gây lún tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân - Ứng suất gây lún tại đáy móng: gl 0 = 14,0 T/m2 Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 62 - Tại đáy các lớp phân tố: gl 0i0 gl i .k  Trong đó: + Lm/Bm = 1,4; + k0i  f(Lm/Bm; 2zi/Bm) là các hệ số tính ứng suất tại tâm hình chữ nhật, tra bảng C.1- TCVN9362:2012. Các giá trị gli được biểu diễn trên hình 2.23 và Bảng 2.14. Bảng 2.14: Bảng số liệu tính ứng suất bản thân và ứng suất gây lún STT hi (m) zi (m) 2.zi/Bm γi (T/m3) σibt (T/m2) k0i σigl (T/m2) Pi (T/m2) σibt/ σigl 0 - - 3,80 1,000 14,00 1 0,36 0,36 0,40 1,9 4,48 0,972 13,61 13,80 0,33 2 0,36 0,72 0,80 1,9 5,17 0,848 11,87 12,74 0,44 3 0,36 1,08 1,20 1,9 5,85 0,682 9,55 10,71 0,61 4 0,36 1,44 1.60 1,9 6,54 0,532 7,45 8,50 0,88 5 0,36 1,80 2,00 1,9 7,22 0,414 5,80 6,62 1,25 6 0,36 2,16 2,40 1,9 7,90 0,325 4,55 5,17 1,74 7 0,36 2,52 2,80 1,9 8,59 0,260 3,64 4,10 2,36 8 0,36 2,88 3,20 1,9 9,27 0,210 2,94 3,29 3,15 9 0,36 3,24 3,60 1,9 9,96 0,173 2,42 2,68 4,11 10 0,36 3,60 4,00 1,9 10,64 0,145 2,03 2,23 5,24 Tổng 69,84 2.5.6.5 Kiểm tra điều kiện dừng tính lún - Tại độ sâu z = 3,6m ta có 64,10btz  T/m2 ≥ 5. glz 5.2,03 = 10,15 T/m2 - Vậy tại độ sâu z =3,6m thỏa mãn điều kiện dừng tính lún. 2.5.6.6Tính tổng độ lún và kiểm tra lún - Tổng độ lún: ii n 1i oi i hp E S    S = 84,69.36,0. 520 8,0 S = 0,039m = 3,9 cm - Kiểm tra: S = 3,9 cm ≤ Sgh = 8cm - Vậy với kích thước móng đã chọn thỏa mãn điều kiện lún theo tiêu chuẩn. 2.5.7 Xác định chiều cao làm việc của đài móng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 63 2.5.7.1 Xác định sơ bộ tiết diện cổ cột - Diện tích sơ bộ cổ cột 1300.9,0 69 R N F b tt 0 cc  =0,0589 m 2 Trong đó: + Chọn Bê tông cổ cột và móng cấp bền B22.5 (mác 300) có Rb = 130 kG/cm2; Rbt = 10 kG/cm2. +  = (0,7÷0,9), là hệ số uốn dọc, lấy gần đúng  = 0,9 => Chọn bc = 200; lc = 300 2.5.7.2 Xác định Hm theo điều kiện bền chống uốn Ntt0 Qtt0 Mtt0 h m B m = 1, 8m Lm =2,5m pttmax p ttmin =28,4T/m =n. 2 2 45° ptt2p tt 1 b c lc Lxt B x t L p ttmin p tc min =12,4T/m =n.p tt max p tc max H m 45° Hình 2.24: Sơ đồ xác định chiều cao làm việc của đài móng - Chiều cao hữu hiệu của đài móng theo điều kiện bền chống uốn: tr b tttt tb1 0 lR4,0 L.p LH  Trong đó: + L = 2 3,05,2 2 lL cm  = 1,1m + Ltt = Lm = 2,5m; Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 64 + ltt = lc = 0,3m; + Rb = 130 kG/cm2 = 1300 T/m2 + 2 4,284,21 2 ppp tt max tt 1tt tb1  =24,9 T/m2 + ) L2 lL)(pp(pp m cmtt min tt max tt min tt 1  = ) 5,2.2 3,05,2)(4,124,28(4,12  =21,4 T/m2 => 3,0.1300.4,0 5,2.9,241,1H 0  = 0,70m - Chọn Hm theo điều kiện bền chống uốn: Hm = H0 + (/2 + abv) = 0,70 + 0,05 = 0,75m 2.5.7.3Xác định Hm theo điều kiện xuyên thủng - Xác định kích thước tháp xuyên thủng: + Bxt = bc + 2H0 = 0,2 + 2.0,7 = 1,6m; + Lxt = lc + 2H0 = 0,3 + 2.0,7 = 1,7m - Xác định lực gây xuyên thủng: Để thiên về an toàn ta chỉ cần xét 1 mặt theo phương cạnh dài phía có lực Pttmax. Ngxt = Fngoài XT . Ptt2tb = tttb2xtmm p).2 LL .(B  Ngxt = 1,27).2 7,15,2 .(8,1  =19,5 T; Trong đó: + 2 4,288,25 2 ppp tt max tt 2tt tb2  =27,1 T/m2 + ) L2 LL)(pp(pp m xtmtt min tt max tt min tt 2  = ) 5,2.2 7,15,2)(4,124,28(4,12  =25,8T/m2 - Xác định lực chống xuyên thủng: Ncxt = 0,75.Rbt.H0. 2 Bb xtc  =0,75.100.0,7. 2 6,12,0  = 47,3T - Kiểm tra điều kiện xuyên thủng: Ncxt = 47,3T ≥ Ngxt = 19,5 T Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 65 - Vậy với chiều cao móng đã chọn thỏa mãn điều kiện xuyên thủng. 2.5.8 Tính toán cốt thép 2.5.8.1Tính toán cốt thép theo phương cạnh Lm - Mô men uốn theo phương cạnh Lm 2 cmm tt tb1L )lL.(B.p.8 1M  = 2)3,05,2.(8,1.9,24. 8 1  = 27,1 T.m Trong đó: + ) L2 lL)(pp(pp m cmtt min tt max tt min tt 1  = ) 5,2.2 3,05,2)(4,124,28(4,12  =21,4 T/m2. + 2 ppp tt max tt 1tt tb1  = 2 4,284,21  =24,9 T/m2. - Cốt thép tính toán theo phương cạnh Lm 0s L 0s Ltt sL HR.9,0 M HR MA  70.2800.9,0 10.1,27 5 = 15,4 cm2 - Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh Lm 0mmin ct sL H.B.A  = 0,1%.180.70 = 12,6 cm2 - Cốt thép bố trí theo phương cạnh Lm AsL = max ( )A;A ttsLctsL = 15,4 cm2 - Chọn thép bố trí 12 ta có:  4 14,3.2,1f 2 a 1,13 cm 2 - Tổng số thanh thép theo phương Lm: a sL L f A n  = 13,1 4,15 = 14 thanh - Bước cốt thép theo phương Lm: @L =   1n 100B L m 114 1001800   = 130 - Vậy thép bố trí theo phương cạnh Lm: 12@130 2.5.8.2Tính toán cốt thép theo phương cạnh Bm - Mô men uốn theo phương cạnh Bm 2 cmm tt tbB )bB.(L.p.8 1M  = 2)2,08,1.(5,2.4,20. 8 1  = 16,3 T.m Trong đó: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 66 + 2 ppp tt max tt mintt tb  = 2 4,284,12  =20,4 T/m2. - Cốt thép tính toán theo phương cạnh Bm 0s B 0s Btt sB HR.9,0 M HR MA  70.2800.9,0 10.3,16 5 = 9,2 cm2 - Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh Bm 0mmin ct sB H.L.A  = 0,1%.250.70 = 17,5 cm2 - Cốt thép bố trí theo phương cạnh Bm AsB = max ( )A;A ttsBctsB = 17,5 cm2 - Chọn thép bố trí 12 ta có:  4 14,3.2,1f 2 a 1,13 cm 2 - Tổng số thanh thép theo phương Bm: a sB B f A n  = 13,1 5,17 = 16 thanh - Bước cốt thép theo phương Bm: @B =   1n 100L B m 116 1002500   = 160 - Vậy thép bố trí theo phương cạnh Bm: 12@160 Ntt0 Qtt0 M tt0 h m B m = 1, 8m Lm =2,5m pttmax p ttmin =28,4T/m 2 2 ptt1 b c lc =12,4T/m H m .ptt1Bm .pttmaxBm L .ptttbLm B 2 @160 1 @130 1 @130 2 @160 Hình 2.25: Sơ đồ tính toán cốt thép Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 67 2.5.9 Thể hiện bản vẽ -0.300 1250 1250 300 40Þ 100 180 0 100 MOÙNG (1800x2500) TL:1/25 100 2500 B Þ12@160 2 50 200 400 150 200 50 50 150 50 300 1250 1250 900 900 B 100 Þ12@130 1 ± 0.000 ÑAØ KIEÀNG TL:1/25 2500 THEÙP CHÔØ COÄT 200 0 100 100 50 50 300 100 250 500 125 0 -2.300 Þ12@130 Þ12@160 1 2 Þ8@ 100 3 BT LOÙT ÑAÙ 4x6 M100 DAØY 100 MAËT ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN MAËT CAÉT B-B 400 * THEÙP >= 10 .Rs = 2800 kG/cm2 (THEÙP AII) * THEÙP < 10 .Rs = 2250 kG/cm2 (THEÙP AI) * BEÂ TOÂNG ÑAÙ 10X20 MAÙC 250 (CAÁP ÑOÄ BEÀN B20) GHI CHUÙ: Hình 2.26: Bản vẽ thể hiện móng đơn Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 68 2.6 VÍ DỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BĂNG Thiết kế phương án móng băng 1 phương khung trục B với số liệu tải trọng và điều kiện địa chất như sau: - Tải trọng tính toán xuống móng khung trục B như sau: + tt01N = 60,0 T; tt01Q = 4,5 T; tt01M = 5,3 T.m; + tt02N = 75,0 T; tt02Q = 4,0 T; tt02M = 5,0 T.m; + tt03N = 65,0 T; tt03Q = 4,8 T; tt03M = 5,6 T.m; B M01tt h m B m 4,0m 5,0ma a Lm N02tt Q02tt M02tt N03tt Q03tt M03tt 1 32 N01tt Q01tt Hình 2.27: Tải trọng ví dụ tính toán móng băng - Điều kiện địa chất: Bảng 2.15: Bảng số liệu địa chất ví dụ thiết kế móng băng STT Lớp đất Chiều dày(m)  (T/m3)  W (%) Is C (kG/cm2)  ( độ ) E0 (kG/cm2) 1 Á cát 8 1,90 2,66 25 0,55 0,10 18 51 2 Á sét >10 1,95 2,70 20 0,3 0,25 10 60 Giải: 2.6.1 Xác định tải trọng xuống móng - Tải trọng tính toán xuống móng + tt01N = 69,0 T; tt01Q = 4,5 T; tt01M = 5,3 T.m; Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 69 + tt02N = 92,0 T; tt02Q = 4,0 T; tt02M = 5,0 T.m; + tt03N = 73,6 T; tt03Q = 4,8 T; tt03M = 5,6 T.m; - Tải trọng tiêu chuẩn xuống móng + tc01N = 69,0/1,15=60 T; tc01Q = 4,5/1,15= 3,9 T; tc01M = 5,3/1,15 = 4,6 T.m; + tc02N = 92,0/1,15=80 T; tc02Q = 4,0/1,15= 3,5 T; tc02M = 5,0/1,15= 4,4 T.m; + tc03N = 73,6/1,15=64T; tc03Q = 4,8/1,15= 4,2 T; tc03M = 5,6/1,15= 4,9 T.m; 2.6.2 Tóm tắt điều kiện địa chất thủy văn - Điều kiện địa chất STT Lớp đất Chiều dày(m)  (T/m3)  W (%) Is C (kG/cm2)  ( độ ) E0 (kG/cm2) 1 Á cát 8 1,90 2,66 25 0,55 0,10 18 51 2 Á sét >10 1,95 2,70 20 0,3 0,25 10 60 - Điều kiện thủy văn: Trong phạm vi khảo sát không thấy xuất hiện mực nước ngầm; 2.6.3 Lựa chọn độ sâu chôn móng - Căn cứ vào điều kiện địa chất, thủy văn và điều kiện công trình chọn độ sâu chôn đáy móng: hm = 2,0m; 2.6.4 Xác định kích thước sơ bộ của móng - Diện tích sơ bộ của móng xác định theo công thức sau: mtb tc 0 sb hR kN F  Trong đó: + tc0N =  tc03tc02tc01 NNN 60,0 +80,0 +64,0 = 204,0 Tấn + tb = 2,2 T/m3, dung trọng trung bình của đài móng và đất kể từ đáy đài; + hm = 2,0m, độ sâu chôn đài móng; + k là hệ số kể đến sự lệch tâm do M và Q, chọn sơ bộ k = 1,1 + M0tc = M01tc+ M02tc+M03tc = 4,6+4,4+4,9 = 13,9 T.m + Q0tc = Q01tc+ Q02tc+Q03tc = 3,9+3,5+4,2 = 11,6 T - R: là cường độ tính toán của nền đất, được xác định theo công thức của TCVN 9362:2012 như sau: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 70 )DcBhAB( k mmR 'mm tc 21  Trong đó: + Tra bảng 2.1 ta có: m1 = 1,1 ( Á cát có Is > 0,5); m2 = 1,0 ( nhà sơ đồ kết cấu mềm); + ktc = 1,1: Số liệu địa chất dựa vào bảng thống kê; + Giả định ban đầu lấy Bm = 1,0m; +  = 1,9 T/m3, dung trọng của đất dưới đáy móng; + ' = 1,9 T/m3, dung trọng của đất trên đáy móng; + c = 0,10 kG/cm2 = 1,0 T/m2, lực dính của đất; +  = 180, góc nội ma sát của đất. Tra bảng 2.2 theo TCVN 9362:2012 ta có: A = 0,43; B = 2,72; D = 5,31; => R = 1.(0,43.1,0.1,9+2,72.1,9.2,0+5,31.1,0) = 16,46 T/m2 - Vậy diện tích sơ bộ của móng: mtb tc 0 sb hR kN F  = 0,2.2,246,16 204.1,1  = 18,6 m 2 - Chọn a = b = 0,7m => Lm = 0,7+4,0+5,0+0,7 = 10,4m; - Bề rộng móng băng: Bm = Fsb/Lm = 18,6/10,4 = 1,79m Chọn Bm = 1,8m 2.6.5 Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng - Tính lại R với Bm = 1,8m: R = 1.(0,43.1,8.1,9+2,72.1,9.2,0+5,31.1,0) = 17,1 T/m2 - Ứng suất phân bố tại đáy móng: ) L e61( F Np mm tc tc min max  Trong đó: + tbmm tc o tc hFNN  = 204,0 + 1,8.10,4.2,0.2,2 = 286,4 T; + i n 1i tc i0m n 1i tc oi n 1i tc i0 tc e.NhQMM    = 13,9 + 11,6.2,0 + 60.(-4,5)+80.(-0,5)+64.4,5 = 15,1 T.m; Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 71 + 4,286 1,15 N M e tc tc  = 0,053 m. ) 4,10 053,0.61( 4,10.8,1 4,286) L e61( F Np mm tc tc max  = 15,8T/m2 ) 4,10 053,0.61( 4,10.8,1 4,286) L e61( F Np mm tc tc min  = 14,8 T/m2  2 3,148,15 2 ppp tc min tc maxtc tb 15,3 T/m2 B N01tc Q01tc M01tc h m = 2, 0m B m = 1, 8m 4,0m 5,0m0,7m 0,7m Lm=10,4m N02tc Q02tc M02tc N03tc Q03tc M03tc 1 32 NtcQtc Mtc 0,5m 4,5m 4,5m ptcmin=14,8T/m2 ptcmax=15,8T/m2 Hình 2.28: Ứng suất dưới đáy móng - Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng tc maxp = 15,8T/m2 ≤ 1,2R = 1,2.17,1 = 20,52 T/m2 (thỏa) tc tbp = 15,3T/m2 ≤ R = 17,1 T/m2 (thỏa) tc minp = 14,8T/m 2 ≥ 0 (thỏa) - Vậy với kích thước móng đã chọn thỏa mãn điều kiện ứng suất tại đáy móng 2.6.6 Tính toán và kiểm tra lún 2.6.6.1 Xác định ứng suất gây lún tại đáy móng - Ứng suất gây lún tại đáy móng: m0 tc tb gl 0 hp  = 15,3 - 1,9.2,0 = 11,5 T/m2 Trong đó: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 72 + tctbp = 15,3 T/m2: ứng suất tiếp xúc trung bình tại đáy móng; + 0 = 1,9 T/m3: dung trọng của đất trên đáy móng; 2.6.6.2 Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố đồng nhất hi ≤ Bm/4 - Chọn hi = Bm/5 = 1,8/5 = 0,36m 0 h m = 2, 0m h d l= 5, 04 m z gl0=11,50 T/m bt 0 =3,8 T/m2 2 Á cá t = 8, 0m Á sé t> 10 m 1 2 4,48 11,24 10,13 8,67 7,35 6,28 5,42 4,73 4,17 3,71 3,32 2,99 2,70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5,17 5,85 6,54 7,22 7,90 8,59 9,27 9,96 10,64 11,32 12,01 12,69 13,38 13 14 2,45 2,23 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 0, 36 Hình 2.29: Sơ đồ tính lún và phân bố ứng suất 2.6.6.3 Xác định ứng suất bản thân tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân - Tại đáy móng: m0 bt 0 h = 1,9.2,0 = 3,8 T/m2 Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 73 - Tại đáy các lớp phân tố: Các giá trị thể hiện tại Bảng 2.16 và hình 2.29 ii bt 0 bt i h  2.6.6.4 Xác định ứng suất gây lún tại đáy các lớp phân tố và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân - Ứng suất gây lún tại đáy móng: gl 0 = 11,5 T/m2 - Tại đáy các lớp phân tố: gl 0i0 gl i .k  Trong đó: + Lm/Bm = 10,4/1,8 = 5,78; + k0i = f(Lm/Bm; 2zi/Bm) là các hệ số tính ứng suất tại tâm hình chữ nhật, tra bảng C.1- TCVN9362:2012. Các giá trị gli được biểu diễn trên hình 2.29 và Bảng 2.16. Bảng 2.16: Bảng tính ứng suất bản thân và ứng suất gây lún STT hi(m) zi (m) 2.zi/Bm γi (T/m3) σibt (T/m2) k0i σigl (T/m2) Pi (T/m2) σibt/ σigl 0 - - 3,80 1,000 11,50 1 0,36 0,36 0,40 1,9 4,48 0,977 11,24 11,37 0,40 2 0,36 0,72 0,80 1,9 5,17 0,881 10,13 10,68 0,51 3 0,36 1,08 1,20 1,9 5,85 0,754 8,67 9,40 0,67 4 0,36 1,44 1,60 1,9 6,54 0,639 7,35 8,01 0,89 5 0,36 1,80 2,00 1,9 7,22 0,546 6,28 6,82 1,15 6 0,36 2,16 2,40 1,9 7,90 0,471 5,42 5,85 1,46 7 0,36 2,52 2,80 1,9 8,59 0,412 4,73 5,08 1,81 8 0,36 2,88 3,20 1,9 9,27 0,362 4,17 4,45 2,23 9 0,36 3,24 3,60 1,9 9,96 0,323 3,71 3,94 2,68 10 0,36 3,60 4,00 1,9 10,64 0,288 3,32 3,51 3,21 11 0,36 3,96 4,40 1,9 11,32 0,260 2,99 3,15 3,79 12 0,36 4,32 4,80 1,9 12,01 0,234 2,70 2,84 4,46 13 0,36 4,68 5,20 1,9 12,69 0,213 2,45 2,57 5,19 14 0,36 5,04 5,60 1,9 13,38 0,194 2,23 2,34 5,99 Tổng 80,01 2.6.6.5Kiểm tra điều kiện dừng tính lún - Tại độ sâu z = 5,04m ta có 38,13btz  T/m2 ≥ 5. glz 5.2,23 = 11,15 T/m2 Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 74 - Vậy tại độ sâu z =5,04m thỏa mãn điều kiện dừng tính lún. 2.6.6.6 Tính tổng độ lún và kiểm tra lún - Tổng độ lún: ii n 1i oi i hp E S    S = 01,80.36,0. 510 8,0 =0,0452m S =4,52 cm Với   n 1i iP = 80,01 T/m 2 - Kiểm tra: S = 4,52 cm ≤ Sgh = 8cm Vậy với kích thước móng đã chọn thỏa mãn điều kiện lún theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 2.6.7 Xác định chiều cao làm việc của đài móng 2.6.7.1 Chọn kích thước của dầm móng - Kích thước các cổ cột 300x300 - Chọn kích thước của dầm móng: 300x800 2.6.7.2Xác định Hm theo điều kiện bền chống uốn - Chiều cao hữu hiệu của đài móng theo điều kiện bền chống uốn: tr b tttt tb 0 bR4,0 B.p BH  Trong đó: + B = 2 3,08,1 2 bB dm  = 0,75m + Btt = Bm = 1,8m; + btt = bd = 0,3m; + Rb = 130 kG/cm2 = 1300 T/m2 + 2 )8,158,14.(15,1 2 ppp tt max tt mintt tb  =17,6 T/m2 => 3,0.1300.4,0 8,1.6,1775,0H0  = 0,34m Chọn H0 = 0,35m - Chọn Hm theo điều kiện bền chống uốn: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 75 Hm = H0 + (/2 + abv) = 0,35 + 0,05 = 0,40m h m = 2, 0m L m = 1, 0m Bm= 1,8m bdptttb Bxt=1,0m H m 45° 45° ptttb Hình 2.30: Sơ đồ xác định chiều cao làm việc của đài móng 2.6.7.3 Xác định Hm theo điều kiện xuyên thủng - Theo phương cạnh Lm ta cắt bề rộng 1,0m để kiểm tra xuyên thủng; - Xác định kích thước tháp xuyên thủng: + Bxt = bd + 2H0 = 0,3 + 2.0,35 = 1,0m; - Xác định lực gây xuyên thủng: Ta chỉ cần kiểm tra 1 bên như hình (2.30) + Ngxt = Fngoài XT . Ptttb = tttbxtm p).2 BB .(0,1  => Ngxt = 6,17).2 0,18,1 .(0,1  =7,04T; - Xác định lực chống xuyên thủng: Ncxt = 0,75.Rbt.H0.1,0 =0,75.100.0,35.1,0 = 26,25T - Kiểm tra điều kiện xuyên thủng: Ncxt = 26,25T ≥ Ngxt = 7,02T Vậy với chiều cao móng đã chọn thỏa mãn điều kiện chọc thủng cánh móng. 2.6.8 Tính toán cốt thép 2.6.8.1Tính toán cốt thép theo phương cạnh Lm Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 76 - Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh Lm 0mmin ct sL H.B.A  = 0,1%.180.35 = 6,3 cm2 - Chọn thép bố trí 12 ta có:  4 14,3.2,1f 2 a 1,13 cm 2 - Tổng số thanh thép theo phương Lm a sL L f A n  = 13,1 3,6 = 6 thanh - Bước cốt thép theo phương Lm: @L =   1n 100B L m 16 1001800   = 340 > 250 => chọn @ = 250 - Vậy thép bố trí theo phương cạnh Lm: 12@250 2.6.8.2Tính toán cốt thép theo phương cạnh Bm - Mô men uốn theo phương cạnh Bm 2 cmm tt tbB )bB.(L.p.8 1M  = 2)3,08,1.(4,10.6,17. 8 1  = 51,48 T.m - Cốt thép tính toán theo phương cạnh Bm 0s B 0s Btt sB HR.9,0 M HR MA  30.2800.9,0 10.48,51 5 = 58,4 cm2 - Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh Bm 0mmin ct sB H.L.A  = 0,1%.1040.35 = 36,4 cm2 - Cốt thép bố trí theo phương cạnh Bm AsB = max ( )A;A ttsBctsB = 58,4 cm2 - Chọn thép bố trí 12 ta có:  4 14,3.2,1f 2 a 1,13 cm 2 - Tổng số thanh thép theo phương Bm: a sB B f A n  = 13,1 6,58 = 52 thanh - Bước cốt thép theo phương Bm: @B =   1n 100L B m 152 10010400   = 201 - Vậy thép bố trí theo phương cạnh Bm: 12@200 2.6.8.3Tính toán bố trí thép dầm móng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 77 - Dầm móng băng được tính toán gần đúng theo dạng dầm lật ngược, sơ đồ tính như sau: 5,0m0,7m Lm 1 32 NttQtt Mtt pttmin=17,0T/m2 pttmax=18,2T/m2 B Bm.pttmin=30,6T/m Bm.pttmax=32,7T/m N01tt Q01tt M01tt N02tt Q02tt M02tt N03tt Q03tt M03tt 0,7m h m B m = 1, 8m 4,0m Hình 2.31: Sơ đồ tính nội lực dầm móng - Phân tích nội lực bằng phần mềm Etabs ta có kết quả sau: Hình 2.32: Sơ đồ tải trọng và tiết diện dầm móng - Etabs Hình 2.33: Biểu đồ mô men(T.m) - Etabs Hình 2.34: Biểu đồ lực cắt Q (T) - Etabs Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 78 - Kết quả tính toán cốt thép dầm móng theo TCVN 5574:2012 Bảng 2.17: Bảng tính cốt thép dọc dầm móng - Kết quả tính toán cốt thép dầm móng theo TCVN 5574:2012 Bảng 2.18: Bảng tính cốt thép đai dầm móng Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 79 2.6.9 Thể hiện bản vẽ thiết kế móng băng MA ËT B AÈN G M OÙN G TL: 1/2 5 1 2 3 11 33 22 CH I TI EÁT MO ÙNG TL: 1/2 5 MA ËT Ñ AÁT TÖÏ NH IEÂN 1 2 3 11 33 44 11 11 A MA ËT C AÉT A-A TL: 1/2 5 A B B A A MA ËT C AÉT B-B TL: 1/2 5 The ùp c hôø coät The ùp c hôø coät The ùp c hôø coät * TH EÙP > = 1 0 . Rs = 3 650 kG /cm 2 ( TH EÙP AI II) * TH EÙP < 10 .R s = 22 50 kG/ cm 2 ( TH EÙP AI ) * BE Â TO ÂNG ÑA Ù 10 X20 M AÙC 30 0 ( CA ÁP Ñ OÄ B EÀN B2 2.5 ) GH I C HU Ù: Giáo trình nền móng Chương 2: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 80 MA ËT C AÉT 1-1 TL: 1/2 5B MA ËT C AÉT 2-2 TL: 1/2 5 MA ËT C AÉT 3-3 TL: 1/2 5 MA ËT C AÉT 4-4 TL: 1/2 5 11 33 22 CH I TI EÁT MO ÙNG TL: 1/2 5 MA ËT Ñ AÁT TÖÏ NH IEÂN 1 2 3 11 33 44 11 11 A MA ËT C AÉT A-A TL: 1/2 5 A B B A A MA ËT C AÉT B-B TL: 1/