Bài giảng Nền móng - Chương 2: Các cơ sở thiết kế nền móng

Thiết kế nền móng phải thoả mãn các yêu cầu nào? 
Các thông số cần thiết cho việc thiết kế nền móng? 
Trình tự đ ể thiết kế nền móng? 
CH ƯƠ NG 2: CÁC C Ơ SỞ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 
 Thiết kế nền móng phải thoả mãn các yếu tố nào? 
 Các đ iều kiện kỹ thuật: yêu cầu về đ ộ bền, an toàn và sử dụng bình th ư ờng 
 Khả thi 
 Kinh tế So sánh nhiều PA và chọn ra PA tối ư u. 
CH ƯƠ NG 2: CÁC C Ơ SỞ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 
2.1.1. Đối với móng 
 Vật liệu phổ biến là BTCT TT theo các nguyên tắc tính cấu kiện chịu uốn, nén, kéo với các trạng thái giới hạn: 
 TTGH I: TT c ư ờng đ ộ trên tiết diện đ ứng và tiết diện nghiêng với tải trọng tính toán 
 TTGH II: TT biến dạng với tải trọng tiêu chuẩn 
 TTGH III: Tính toán về phát triển khe nứt với tải trọng tiêu chuẩn 
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 
2.1.1. Đối với móng 
 Đối với móng hầu nh ư không tính toán theo TTGH II và TTGH III trừ một số tr ư ờng hợp nh ư bản móng bè của bể chứa, móng trong môi tr ư ờng xâm thực mạnh. 
 Ngoài 3 TTGH này móng còn có thể phải tính toán theo trạng thái giới hạn về ổn đ ịnh (lật đ ổ và tr ư ợt) trên nền ( với các móng chịu tải nằm ngang lớn , tải trọng đ ứng nhỏ) 
 Tải trọng tác dụng lên móng là tải trọng của công trình bên trên và phản lực đ ất tác dụng tại các mặt tiếp xúc của hệ móng – nền đ ất. 
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 
2.1.2. Đối với nền đ ất 
Nền đ ất đư ợc tính toán theo hai TTGH I và TTGH II 
TTGH I: Tính toán kiểm tra khả n ă ng chịu tải của nền đ ất với tải trọng là tải trọng tính toán 
Aùp dụng với các nền đ ất sét cứng, cát rất chặt hoặc đ á; các nền đ ất đ ặt móng chịu tải trọng ngang là chủ yếu, các nền đ ất nằm trong phạm vi mái dốc hoặc phân bố rất dốc 
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 
2.1.2. Đối với nền đ ất 
 TTGH I: 
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 
2.1.2. Đối với nền đ ất 
 TTGH II: Tính toán kiểm tra về biến dạng của nền đ ất với tải trọng là tải trọng tiêu chuẩn 
 Aùp dụng với các nền đ ất mềm 
 Điều kiện cần: 
 p tc R tc 
 Móng chịu tải lệch tâm cần thêm: p tc min 0 và p tc max 1,2 R tc 
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 
2.1.2. Đối với nền đ ất 
 Điều kiện đ ủ: 
 S S gh 
 i i gh 
 S S gh 
2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 
 Các thông số cần thiết cho việc thiết kế nền móng? 
 Tài liệu về khu vực xây dựng 
 Tài liệu về công trình đư ợc thiết kế 
 Khả n ă ng về vật liệu XD và thiết bị thi công. 
2.2.1. Tài liệu về khu vực xây dựng 
2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 
Ñòa hình 
Beà maët ñaát 
Coâng trình laân caän (PA moùng, söï coá, ) 
Ñöôøng saù 
Caây coái 
Keânh möông, ao hoà, gieáng,  
Heä thoáng dòch vuï 
Caáp thoaùt nöôùc 
Ñieän 
Ñieän thoaïi 
Khí ñoát 
Baõi raùc 
2.2.1. Tài liệu về khu vực xây dựng 
2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 
Ñòa chaát coâng trình, Ñòa chaát thuyû vaên 
Maët caét ñòa chaát, caùc chæ tieâu cô lyù cuûa caùc lôùp ñaát 
Ñoä saâu MNN, tính chaát cuûa nöôùc ngaàm 
Lòch söû khu vöïc xaây döïng 
Caùc coâng trình ñaõ töøng toàn taïi 
Caùc söï coá coâng trình, söï coá neàn moùng ñaõ töøng xaûy ra 
2.2.1. Tài liệu về khu vực xây dựng 
2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 
Ñieàu kieän khí haäu 
Baõo luït 
Haïn haùn 
Ñoäng ñaát 
Xoùi lôû ñaát 
Thuyû trieàu 
Möïc nöôùc soâng 
2.2.2. Tài liệu về công trình 
 Bản vẽ kiến trúc của công trình 
 Hồ s ơ thiết kế kết cấu bên trên (phác thảo, ph ươ ng án) 
 S ơ đ ồ và cao trình các công trình ngầm 
 Tiêu chuẩn thiết kế 
 L ư ới cột 
 Nội lực chân cột 
2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 
2.2.3. Vật liệu xây dựng và máy móc, thiết bị thi công 
 Vật liệu đ ịa ph ươ ng 
 Khả n ă ng cung cấp vật liệu xây dựng 
 Khả n ă ng đ áp ứng về máy móc, thiết bị thi công của các nhà thầu tại đ ịa ph ươ ng và các nhà thầu hiện có 
2.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN CÓ ĐỂ THIẾT KẾ NM 
2.3.1. Phân loại tải trọng ( TCVN 2737-1995 ) 
 Tải trọng th ư ờng xuyên 
 Tải trọng tạm thời. 
 Tác dụng dài hạn 
 Tác dụng ngắn hạn: gió,  
 Tải trọng đ ặc biệt: đ ộng đ ất, nổ, công trình sập cục bộ 
2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 
2.3.2. Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán 
 Tải trọng tiêu chuẩn: có thể kiểm soát đư ợc giá trị trong đ iều kiện làm việc bình th ư ờng. 
 Độ sai lệch của tải trọng về phía bất lợi cho công trình so với tải tiêu chuẩn do biến đ ộng của tải hoặc thay đ ổi đ iều kiện sử dụng công trình đư ợc xét đ ến bằng hệ số v ư ợt tải n 
Tải trọng tính toán: đư ợc đ ịnh nghĩa là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số v ư ợt tải n. 
2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 
2.3.3. Tổ hợp tải trọng 
 Tổ hợp c ơ bản 1 (Tổ hợp chính): 
 Toàn bộ các tải trọng th ư ờng xuyên 
 Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn 
 Một trong những tải trọng tạm thời ngắn hạn 
Tổ hợp c ơ bản 2 (Tổ hợp phụ): 
 Toàn bộ các tải trọng th ư ờng xuyên 
 Toàn bộ tải trọng tạm thời dài hạn 
 Toàn bộ tải trọng tạm thời ngắn hạn nh ư ng không ít h ơ n 2 
2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 
2.3.3. Tổ hợp tải trọng 
Tổ hợp đ ặc biệt: 
 Toàn bộ các tải trọng th ư ờng 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 đ ặc biệt 
2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 
2.3.3. Tổ hợp tải trọng 
Trong tính toán: 
 Khi tính toán nền đ ất và móng theo TTGH II ta sử dụng các tổ hợp c ơ bản với các tải trọng là tải trọng tiêu chuẩn 
 Khi tính toán nền đ ất theo TTGH I ta sử dụng tất cả các tổ hợp với các tải trọng là tải trọng tính toán. 
2.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG. 
Khảo sát đ ịa chất công trình đ ể làm gì? 
 Lựa chọn ph ươ ng án và chiều sâu chôn móng phù hợp 
 Xác đ ịnh các chỉ tiêu Vật lý và c ơ học của các lớp đ ất tính Sức chịu tải và đ ộ lún của nền 
 Dự báo các sự cố nền móng có thể xảy ra 
 Xác đ ịnh đ ộ sâu MNN 
 Tính toán áp lực ngang của đ ất lên t ư ờng chắn, t ư ờng trong đ ất,  
 Đ ư a ra các biện pháp gia cố nền đ ất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 
 Đào hố khảo sát (thủ công, máy), lấy mẫu thí nghiệm 
 Khoan lấy mẫu nguyên dạng và không nguyên dạng (lấy mẫu thí nghiệm) 
 Các thí nghiệm hiện tr ư ờng 
 Các ph ươ ng pháp đ ịa vật lý (sóng) 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 
Đào hố khảo sát: 
 Đ ơ n giản, chi phí thấp 
 Thấy đư ợc các lớp đ ịa chất 
 Chiều sâu khảo sát nhỏ 
 Mẫu thí nghiệm bị xáo trộn 
 Sập thành hố với đ ất hòn lớn và d ư ới MNN 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 
Khoan khảo sát: 
 Khoan tay: 
 Khoan máy: 
 Chiều sâu khoan lớn 
 Có nhiều dạng mũi khoan 
 và thiết bị lấy mẫu 
 Mẫu đ ất ít bị xáo trộn 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 
Khoan khảo sát: 
 Chiều sâu: 
 h k chiều sâu vùng nền 
 Khoảng cách: 
 Cấu tạo đ ịa chất 	 
 Ph ươ ng án móng dự kiến 
 Quy mô và đ ộ quan trọng của công trình 
Lấy mẫu: 
Ởû các vị trí có sự thay đ ổi đ ịa tầng hoặc 2m lấy một mẫu 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.1. Các ph ươ ng pháp khảo sát đ ịa chất 
Thí nghiệm hiện tr ư ờng: 
 Bổ sung các số liệu đ ể tính toán so sánh 
 Trong tr ư ờng hợp lấy mẫu đ ất khó 
 Các ph ươ ng pháp : 
 Thí nghiệm xuyên (SPT, CPT) 
 Thí nghiệm cắt cánh 
 Thí nghiệm bàn nén. 
 Thí nghiệm nén ngang, . 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.2. Các đ ặc tr ư ng c ơ , lý của đ ất cần thiết cho TT NM 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
Ñaëc tröng vaät lyù 
Caùc ñaëc tröng cô hoïc 
 Dung troïng 
 Tyû troïng haït 
 Ñoä aåm 
 Heä soá roãng 
 Ñoä baõo hoaø 
 Heä soá thaám, k 
 Ñaëc tröng bieán daïng: a, m v , E, , C c , C s , C v , C 
 Ñaëc tröng SCC: ; c 
2.4.3. Phân chia lớp đ ất 
 Từ kết quả các thí nghiệm xác đ ịnh các lớp đ ịa chất (màu sắc, cỡ hạt, tập hợp các đ ặc tr ư ng từ thí nghiệm) 
 Xác đ ịnh chiều dày của các lớp đ ất 
 C ơ sở phân chia: T ập hợp các giá trị đ ặc tr ư ng của nó phải có hệ số biến đ ộng  đ ủ nhỏ 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.3. Phân chia lớp đ ất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
Ñaëc tröng cuûa ñaát 
 
Ñaëc tröng cuûa ñaát 
 
Tyû troïng haït 
0.01 
Giôùi haïn Atterberg 
0.15 
Troïng löôïng rieâng 
0.05 
Module bieán daïng 
0.3 
Ñoä aåm töï nhieân 
0.15 
Chæ tieâu söùc choáng caét 
0.3 
Cöôøng ñoä neùn moät truïc 
0.3 
2.4.3. Phân chia lớp đ ất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
HK1 
HK2 
HK3 
HK4 
2.4.3. Phân chia lớp đ ất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.3. Phân chia lớp đ ất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.3. Phân chia lớp đ ất 
 Chiều dày tính toán: 
 Lấy theo chiều dày trung bình của lớp 
 Lấy theo chiều dày các lớp đ ất tại hố khoan gần nhất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng 
 Chỉ tiêu riêng và chỉ tiêu tổng quát 
 Chỉ tiêu riêng: 
 Là trị số của các đ ặc tr ư ng của đ ất xác đ ịnh từ một mẫu thí nghiệm 
 Chỉ tiêu tổng quát: 
 Là trị số của các đ ặc tr ư ng chung cho toàn bộ lớp đ ất 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng 
 Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán 
 Giá trị tiêu chuẩn: 
 Với các đ ặc tr ư ng của đ ất, trừ và c : 
 Với và c: tính theo ph ươ ng pháp bình ph ươ ng cực tiểu 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng 
 Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán 
 Giá trị tính toán: 
 Nâng cao đ ộ an toàn cho ổn đ ịnh của nền đ ất, một số tính toán ổn đ ịnh của nền đư ợc tính với các đ ặc tr ư ng tính toán 
 k d = 1 với các đ ặc tr ư ng của đ ất ( trừ , c,  ) 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các đ ặc tr ư ng 
 Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán 
 Với , c,  : 
 t - hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy 
 Tính nền theo TTGH II thì = 0.85 
 Tính nền theo TTGH I thì = 0.95 
2.4. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 
Vôùi , c 
Vôùi  
Bài tập 1.1 
tg tc = 0.631 
c tc = 0.136 
 tg = 0.014 
 c = 0.031 
 tg = 0.02 
 c = 0.228 
Bài tập 1.1 
 Tính toán nền theo TTGH I: 
= 0.95, n – 2 = 18 – 2 = 16 t = 1.75 
 tg =  tg t = 0.02 x1.75 = 0.035 
 c =  c t = 0.228 x1.75 = 0.399 
 tg I = tg tc (1 tg ) = 0.631 (1 0.035) = [0.609  0.653] 
 c I = c tc (1 c ) = 0.136 (1 0.399) = [0.082  0.19] 
Bài tập 1.1 
 Tính toán nền theo TTGH II: 
= 0.85, n – 2 = 18 – 2 = 16 t = 1.07 
 tg =  tg t = 0.02 x1.07 = 0.021 
 c =  c t = 0.228 x1.07 = 0.244 
 tg II = tg tc (1 tg ) = 0.631 (1 0.021) = [0.618  0.644] 
 c II = c tc (1 c ) = 0.136 (1 0.399) = [0.106  0.166] 
 Chọn thông số nào đ ể tính toán? 
2.5.1. Lựa chọn nền và ph ươ ng pháp xử lý nền 
 C ă n cứ: 
 Tài liệu đ ịa chất 
 Tài liệu về công trình (loại công trình, quy mô công trình, tải trọng tác dụng xuống móng áp lực nền, đ ộ lún của công trình) 
 Điều kiện thi công,  
 Quyết đ ịnh: 
 Nền tự nhiên hay phải dùng nền nhân tạo 
 Lựa chọn giải pháp nào đ ể gia cố nền 
2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 
2.5.2. Lựa chọn giải pháp móng 
 Mục tiêu: 
 Đề xuất đư ợc PA móng tốt nhất cả về kỹ thuật và kinh tế 
 Phải thiết kế s ơ bộ nhiều PA móng đ ể so sánh 
 So sánh: 
 Yêu cầu kỹ thuật 
 Đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật rồi mới dựa vào các chỉ tiêu về kinh tế đ ể quyết đ ịnh 
2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 
2.5.3. Chọn đ ộ sâu móng 
Điều kiện đ ịa chất công trình, đ ịa chất thủy v ă n : yếu tố có ảnh h ư ởng nhiều nhất 
2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 
2.5.3. Chọn đ ộ sâu móng 
 Trị số và ph ươ ng của tải trọng (Tải đ ứng,Tải ngang) 
 Đặc đ iểm và yêu cầu sử dụng công trình. 
 Cây cối xung quanh 
 Các công trình ngầm (tầng hầm, đư ờng ống, ) 
 Các công trình lân cận 
 Biện pháp thi công móng 
2.5. CHỌN LOẠI NỀN VÀ MÓNG. 
2.6.1. B ư ớc 1: Thu thập và xử lý tài liệu 
Tài liệu về công trình 
Tài liệu về khu vực xây dựng 
 Địa hình khu vực 
 Mạng l ư ới và ph ươ ng pháp khảo sát 
 Lát cắt đ ịa chất 
 Các kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu c ơ , lý của đ ất. 
 Địa chất thuỷ v ă n: cao đ ộ n ư ớc ngầm, tính chất n ư ớc ngầm 
Tài liệu về công trình lân cận, môi tr ươ ng xây dựng Đánh giá đ iều kiên xây dựng 
Xác đ ịnh các tiêu chuẩn xây dựng 
2.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 
2.6.2. B ư ớc 2: Đề xuất các ph ươ ng án nền móng khả thi 
Loại móng theo dạng kết cấu c ơ bản, đ ộ cứng, hình dạng móng, . 
 Vật liệu 
Ph ươ ng pháp thi công 
Độ sâu đ ặt móng 
Giải pháp gia cố nền 
2.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 
2.6.3. B ư ớc 3: Thiết kế s ơ bộ các ph ươ ng án khả thi 
Thoả mãn các đ iều kiện kỹ thuật 
Thoả mãn các đ iều kiện về thi công: 
2.6.4. B ư ớc 4: So sánh các ph ươ ng án 
So sánh các chỉ tiêu kinh tế, đ ộ tin cậy của các PA 
Chọn ph ươ ng án tối ư u đ ề thiết kế kỹ thuật 
2.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 
Tài liệu 
TL Địa chất 
TL Công trình 
Các tiêu chuẩn 
quy phạm 
Đề xuất các PA khả thi 
TK s ơ bộ các PA 
PA 1 
PA 2 
PA 3 
So sánh và chọn PA 
TK Kỹ thuật PA chọn 
Thuyết minh tính thoán + Bản vẽ