Chơng 1: thiết kế móng nông chơng số vấn đề thiết kế móng nông Bài Khái quát chung móng nông I giới thiệu chung móng nông 2000 1000 2000 1000 +1.50 0.00(CĐ MĐ ) (MNTN) SÐt pha 200 3000 200 300 (M§ SX) 1600 -2.00 1600 2000 1750 2000 250 (C§ § B) 200 1000 200 7000 300 -4.00 +1.50(C§ § B) SÐt pha -6.00 Hình 12 -Toàn cảnh trụ cầu dạng móng nông MNCN mùc níc cao nhÊt MNTT htt MNTN mùc níc th«ng thun MNTC mùc níc thÊp nhÊt mùc níc thi công cao độ thông thuyền Móng nông loại móng có chiều sâu chôn móng (h) nhỏ ~6 m Chiều sâu h đợc tính từ mặt đất từ MNTN đến đáy móng Móng nông có hình dạng kết cấu đơn giản, với móng trụ mố cầu thờng chọn hình chữ nhật hình vuông, biện pháp thi công tơng đối dễ dàng thông thờng móng nông có chi phí rẻ Tuy nhiên, móng nông có số nhợc điểm nh: chiều sâu chôn móng nhỏ, nên độ ổn định lật, trợt móng nông (chịu mômen lực ngang) lớp đất phía có sức chịu tải không lớn (trừ lớp đá gốc gần mặt đất) nên sức chịu tải đất không cao móng nông chịu đợc tải trọng công trình nhỏ Trong trờng hợp mực nớc mặt nằm sâu phơng án thi công tơng đối phức tạp phải tăng chiều dài cọc ván công trình phụ trợ thi công II Phân loại móng nông 41 Chơng 1: thiết kế móng nông Theo vật liệu làm móng Móng đá xây giống nh móng gạch xây, móng đá xây phải đợc thi công từ dới lên khả tạo hình đá xây nên làm kéo dài thời gian thi công, giảm hiệu kinh tế Móng đá xây đợc sử dụng công trình cầu đờng có yêu cầu thời gian ngắn chất lợng công trình cao Móng bêtông có khả tạo hình tốt, thời gian thi công nhanh Khả chịu nén tốt nhng khả chịu kéo Móng bêtông cốt thép có u điểm móng bê tông, đồng thời có khả chịu kéo tốt Hiện loại móng đợc áp dụng phổ biến rộng rÃi tính thích ứng thi công khả chịu tải tốt Theo kích thớc móng Móng đơn loại móng có ba kích thớc (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) nhỏ Móng băng móng có chiều dài lớn nhiều so với chiều rộng chiều dày Móng bè (móng ) loại móng có chiều dài chiều rộng lớn nhiều so với chiều dày Theo vị trí tác dụng tải trọng Móng có tải trọng tác dụng tâm điểm đặt tải trọng nằm trọ tâm móng Móng có tải trọng tác dụng lệch tâm điểm đặt tải trọng nằm lệch khỏi trọng tâm móng, điểm đặt tải trọng xa trọng tâm lệch tâm lớn Móng có tải trọng ngang lớn thờng xuyên ví dụ mố cầu có chiều cao lớn áp lực đất phía sau ongsinh lực ngang lớn tác dụng lên móng Theo biện pháp thi công Phơng pháp thi công chỗ có u điểm tận dụng đợc nhân công Tạo khối bê tông móng có tinh liên tục dễ dàng khắc phục sai số thi công Không đỏi hỏi kỹ thuật thi công cao xác Nhợc điểm phơng pháp thời gian thi công lâu, dẫn đến chịu ảnh hởng yếu tố thiên nhiên Chất lợng bêtông không tốt phơng pháp lắp ghép diều kiện bảo dỡng trờng không đảm bảo nh nhà xởng Cần nhiều thiết bị máy móc phụ trợ thi công dẫn đến tăngchi phí Phơng pháp thi công lắp ghép có u điểm thời gian thi công nhanh việc đúc bê tông không cần đòi hỏi phải trình tự, rút ngắn đợc thời gian thi công công trình Chất lợng bê tông đảm bảo đợc bảo dỡng nhà xởng Giảm đợc số lợng thiết bị vật liệu phục vụ cho thi công giảm đợc chi phí Tuy nhiên nhợc điểm phơng pháp chất lợng mối nối thi công, mặt cắt nối nơi xung yếu Yêu cầu đúc sẵn phải đảm bảo xác lắp ráp đợc Khối bê tông móng đồng 42 Chơng 1: thiết kế móng nông Bài Cấu tạo móng nông Những vấn đề kết cấu, thuỷ lực địa kỹ thuật thiết kế móng phải đợc phối hợp phân biệt giải trớc duyệt thiết kế sơ Những hậu thay đổi điều kiện móng tác dụng lũ thiết kế cho xói phải đợc xét đến trạng thái giới hạn cờng độ trạng thái giới hạn sử dụng Những hậu thay đổi ®iỊu kiƯn cđa mãng t¸c dơng cđa lị kiĨm tra xói cầu phải đợc xét đến trạng thái giới hạn đặc biệt Xói móng cầu đợc nghiên cứu cho điều kiện (Điều 3.7.5): Lũ thiết kế xói: Vật liệu đáy sông lăng thể xói phía đờng xói chung đợc giả định đà đợc chuyển điều kiện thiết kế Lũ thiết kế ma kèm triều dâng lũ hỗn hợp thờng nghiêm trọng lũ 100 năm lũ tràn với chu kỳ tái xuất nhỏ Các trạng thái giới hạn cờng độ trạng thái giới sử dụng phải áp dụng cho điều kiện Lũ kiểm tra xói: ổn định móng cầu phải đợc nghiên cứu điều kiện xói gây lũ dâng đột xuất bÃo ma kèm triều dâng, lũ hỗn hợp không vợt lũ 500 năm lũ tràn với chu kỳ tái xuất nhỏ Dự trữ vợt yêu cầu ổn định điều kiện không cần thiết Phải áp dụng trạng thái giới hạn đặc biệt cho điều kiện Đối với móng đợc xây dựng dọc theo sông suối, cần phải đánh giá xói đất thiết kế Những nơi có khả phát sinh xói cần phải có biện pháp bảo vệ thích hợp Gradient thủy lực không đợc vợt : Đối với bùn đất dính : Đối với loại đất không dính khác: 0.2 0.3 Nơi mà nớc thấm dới móng, cần phải xem xét tác động lực nâng lực thấm Cao độ móng Cao độ mặt đợc lựa chọn sở yếu tố: Cao độ mặt dới; Sông có thông thuyền hay không Với sông có thông thuyền, cao độ mặt cấp thông thuyền sông định Bệ móng nên đợc thiết kế với đỉnh bệ thấp mức xói chung tính toán để giảm thiểu trở ngại cho dòng lũ dẫn đến xói cục Ngay độ sâu thấp cần đợc xét cho bệ móng đặt cọc mà cọc bị phá hoại xói gỉ phô trớc dòng chảy 43 Chơng 1: thiết kế móng nông ∆ CDMT ∆' α ∆' CDMD H×nh 1.2 - CÊu tạo móng nông Cao độ mặt dới đợc lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện địa chất Móng phải đợc đặt vào lớp đất tốt, có cờng độ cao, tính biến dạng nhỏ ổn định lún Tránh đặt móng vào tầng đất gây lún lệch Móng mở rộng đặt đất đá dễ xói đáy cần đặt dới độ sâu xói lũ kiểm tra xói gây nên Móng mở rộng đặt đá không bị xói phải đợc thiết kế thi công để đảm bảo tính toàn vẹn khối đá chịu lực Độ sâu móng phải đợc xác định phù hợp với tính chất vật liệu móng khả phá hoại Các móng nơi vợt dòng chảy phải đợc đặt độ sâu dới độ sâu xói dự kiến lớn Phải xem xét đến việc sử dụng vải địa kỹ thuật hay tầng lọc dạng cấp phối hạt để giảm khả thẩm lậu đá xô bồ đắp trả sau mố Các kích thớc móng Kích thớc mặt trên: hình dạng kích thớc móng thờng phụ thuộc vào hình dạng kích thớc đáy công trình bên Thờng kích thớc mặt móng lấy lớn kích thớc đáy công trình bên chút (thờng từ 0.2~1.0m) Kích thớc mặt dới Do sức chịu tải đất thờng nhỏ cờng độ vât liệu làm móng nhiều (ngoại trừ móng đặt đá gốc) nên phải mở rộng đáy móng góc () để giảm áp lực tải trọng công trình xuống đất Đối với móng cứng, góc mở () không đợc vợt giá trị cho phép tuỳ theo loại vật liệu làm móng làm gÃy móng, với móng mềm móng BTCT không qui định góc mở Có thể tham khảo giá trị sau: - 44 Móng đá hộc vữa tam hợp =230 (XM+cát) =300 Móng đá hộc vữa xi măng =330 Móng bê tông độn đá hộc Chơng 1: thiết kế móng nông - =400 Móng bê tông Với bệ móng đặt nghiêng có bậc, góc nghiêng chiều cao vị trí bậc phải cho thoả mÃn yêu cầu thiết kế mặt cắt Có thể lấy chiều rộng tổng cộng bƯ mãng BTCT theo tiªu chn JRA – 1999 (cđa NhËt B¶n) nh sau: (24) B ≥ b = LC + 2d Trong ®ã: B = bỊ réng cđa mãng b = chiỊu réng hiƯu qu¶ thiÕt kÕ theo phơng pháp ứng suất cho phép LC = chiều rộng thân trụ phía d = chiều dày bệ móng Chiều dày móng đợc quy định phụ thuộc vào độ lớn tải trọng, phải đảm bảo chịu đợc mômen uốn nh đủ chiều sâu chôn móng vào đất để móng ổn định Chiều dầy móng thờng có giá trị 1.0~1.5m (cho móng công trình có tải trọng nhỏ), 1.5~2.0m (cho tải trọng trung bình) 2.0~3.0m (cho tải trọng lớn) (xem tính toán bố trí cèt thÐp cho bƯ mãng ë phơ lơc 2) Bµi Thiết kế móng nông I Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ Kiểm toán sức kháng đất dới đáy móng Công thức kiểm to¸n: V = ∑ γ iη iVi ≤ RR = ϕRn = ϕ ( qn A') = q R A'' Trong đó: V : Tổng tải trọng thẳng đứng đáy móng đà nhân hệ số i i A’ = B’xL’ : diÖn tÝch cã hiÖu cđa mãng (h×nh 1-4), B’ = B – 2eB L’ = L – 2eL B, L : chiỊu réng vµ chiều dài móng eB, eL : độ lệch tâm tải trọng theo hai phơng móng 45 (25) Chơng 1: thiết kế móng nông qR: sức kháng tính toán đà nhân hệ số (tính toán) q R = ϕ b q n = ϕ b qult (26) qult : sức kháng danh định b : hệ số sức kháng lấy theo bảng 1-5, hay tham khảo theo AASHTO Diện tích chịu tải có hiệu tải trọng lệch tâm thể nh hình 1-4 a) Trờng hợp lệch tâm trục a) Trờng hợp lệch tâm hai trục Hình 1-4 - Diện tích chịu tải cã hiƯu V D e x B/2 B/2 B H×nh 17 - Phân bố ứng suất dạng tam giác dới đáy móng 46 Chơng 1: thiết kế móng nông Bảng 1-5 (trích lại) - Hệ số sức kháng theo TTGH cờng độ cho móng nông Phơng pháp / Đất / Điều kiện Hệ số kháng Cát - Phơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu SPT - Phơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu CPT Khả chịu tải áp lực bị động 0,45 0,55 - Phơng pháp hợp lý dùng f ớc tính từ số liệu SPT, dïng ϕf íc tÝnh tõ sè liƯu CPT 0,35 0,45 Sét Khả chịu tải áp lực bị động - Phơng pháp bán thực nghiệm dùng số liệu CPT 0,50 - Phơng pháp hợp lý dùng sức kháng cắt đo đợc phòng thí nghiệm dùng sức kháng cắt đo đợc thí nghiệm cắt cánh trờng dùng sức kháng cắt ớc tính từ số liệu CPT 0,60 0,60 0,50 Đá Trợt - Phơng pháp bán thực nghiệm, Carter Kulhawy (1988) 0,60 Thí nghiệm bàn tải trọng 0,55 Bê tông đúc sẵn đặt cát dùng ϕf íc tÝnh tõ sè liƯu SPT 0,90 dïng ϕf ớc tính từ số liệu 0,90 CPT Bê tông đổ chỗ cát 47 dùng f ớc tính từ sè liƯu SPT 0,80 dïng ϕf íc tÝnh tõ sè liệu CPT 0,80 sức Chơng 1: thiết kế móng nông Trợt đất sét đợc khống chế cờng độ đất sét lực cắt đất sét nhỏ 0.5 lần ứng suất pháp, đợc khống chế ứng suất pháp cờng độ kháng cắt đất sét lớn 0.5 lần ứng suất pháp (xem Hình 1, đợc phát triển cho trờng hợp có 150mm lớp vật liệu hạt đầm chặt dới đáy móng) * Đất sét(Khi sức kháng cắt nhỏ 0.5 lần áp lực pháp tuyến) - dùng sức kháng cắt đo đợc phòng thí nghiệm - dùng sức kháng cắt đo đợc thí nghiệm trờng 0,85 - dùng sức kháng cắt ớc tính từ số liệu CPT 0,80 * Đất sét (Khi sức kháng cắt lớn 0.5 lần áp lực pháp tuyến) ổn định chung 0,85 0,85 T Đất đất 1,0 ep áp lực đất bị động thành phần sức kháng trợt 0,50 Đánh giá ổn định tổng thể sức kháng dạng phá hoại sâu móng nông đặt gần sờn dốc tính chất đất đá mực nớc ngầm dựa thí nghiệm phòng trờng 0,90 Bảng 23 – HƯ sè søc kh¸ng ϕ cho søc kh¸ng địa kỹ thuật móng nông theo TTGH cờng độ (AASHTO 2007) Phơng pháp / đất / điều kiện Sức chịu 48 b Hệ số sức kháng Phơng pháp lý thuyÕt (Munfakh et al., 2001), ®Êt sÐt 0.5 Phơng pháp lý thuyết (Munfakh et al., 2001), đất cát, sử dụng CPT 0.5 Phơng pháp lý thuyết (Munfakh et al., 2001), đất 0.45 Chơng 1: thiết kế móng nông tải Trợt cát, sử dụng SPT Phơng pháp bán thực nghiệm (Meyerhof, 1957), tất loại đất 0.45 Móng đặt đá 0.45 Thí nghiệm nén 0.55 Bê tông đúc sẵn đặt cát 0.9 Bê tông đúc chỗ đặt cát 0.8 Bê tông đúc sẵn hay đổ chỗ đặt sét Đất đất ep Thành phần áp lực đất bị động sức kháng trợt 0.85 0.9 0.5 Xác định sức kháng danh định q ult đất đới đáy móng (22TCN 272-05) (Ngoài ra, xem tham khảo AASHTO - 2007) Khi tải trọng lệch tâm trọng tâm đế móng, phải dùng diện tích hữu hiệu chiết giảm, B x L nằm giới hạn móng thiết kế địa kỹ thuật cho lún sức kháng đỡ áp lực chịu tải thiết kế diện tích hữu hiệu phải đợc giả định Diện tích hữu hiệu chiết giảm phải đồng tâm với tải trọng 2.1 Các phơng pháp lý thuyết a) Tổng quát Sức kháng đỡ danh định đợc xác định cách dùng lý thuyết học đất đà đợc chấp nhận dựa thông số đo đợc đất Các thông số đất đợc dùng phân tích phải đại diện cho cờng độ kháng cắt đất dới điều kiện tải trọng dới mặt đất xem xét Sức kháng đỡ danh định đế móng đất không dính phải đợc đánh giá cách dùng phân tích ứng suất hữu hiệu thông số cờng độ kháng cắt đất thoát nớc Sức kháng đỡ danh định đế móng đất dính phải đợc đánh giá với phân tích ứng suất tổng thông số cờng độ đất không thoát nớc Trong trờng hợp đất dính bị mềm hoá cờng độ theo thời gian, sức kháng đỡ đất phải đợc đánh giá điều kiện chất tải thờng 49 Chơng 1: thiết kế móng nông xuyên, dùng phân tích ứng suất hữu hiệu thông số cờng độ đất có thoát nớc Đối với đế móng đất đầm chặt, sức kháng đỡ danh định phải đợc ớc tính phân tích tổng ứng suất ứng suất hữu hiệu, nguy hiểm Nếu có khả bị h hỏng c¾t cơc bé hay c¾t thđng, cã thĨ íc tÝnh khả chịu tải danh định cách sử dụng thông số cờng độ chịu cắt đợc chiết giảm c* * phơng trình 29 30 Các thông số chịu cắt chiết giảm lấy nh sau: c* = 0.67c (29) ϕ* = tan-1 (0.67 tan ) (30) đó: c* = lực dính đơn vị đất với ứng suất hữu hiệu đợc chiết giảm chịu cắt thủng (MPa) * = góc ma sát đất với ứng suất hữu hiệu đợc chiết giảm chịu cắt thủng (Độ) Khi địa tầng chứa lớp đất thứ hai có đặc trng khác có ảnh hởng đến cờng độ chống cắt phạm vi khoảng cách dới móng HCRIT phải xác định khả chịu tải đất theo quy định cho đất có lớp đất Có thể lấy khoảng cách HCRIT nh sau: H CRIT q  3B ln   q2  =  B 21+   L (31) ®ã: q1 = khả chịu tải tới hạn móng đợc chống đỡ lớp hệ lớp với giả thiết lớp có chiều dày vô hạn (MPa) q2 = khả chịu tải tới hạn móng ảo có kích thớc hình dạng nh móng thực nhng đợc tựa lên bề mặt lớp thứ hai (líp díi) hƯ hai líp (MPa) B = bỊ réng mãng (mm) L = chiỊu dµi mãng (mm) Cần tránh dùng móng có đáy móng nghiêng Nếu không tránh khỏi phải dùng đáy móng nghiêng khả chịu tải danh định đợc xác định theo quy định phải đợc chiết giảm tiếp phơng pháp hiệu chỉnh đợc chấp nhận điều kiện đáy móng nghiêng tài liêụ tham khảo sẵn có b) Sức kháng đỡ danh định đất sét bÃo hoà Sức kháng đỡ danh định đất sét bÃo hoà (MPa) đợc xác định từ cờng độ kháng cắt không thoát nớc lấy nh: 50 Chơng 1: thiết kế móng nông Bảng 33 - Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri, cho móng vuông H/V 62 Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri Dt/B = Dt/B = Dt/B = 0,0 1,00 1,00 1,00 0,10 0,75 0,80 0,85 0,15 0,65 0,75 0,80 0,20 0,55 0,65 0,70 0,25 0,50 0,55 0,30 0,40 0,35 Bảng 34 - Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri cho móng hình chữ nhật H/V Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri Tải trọng nghiêng theo chiều rộng 0,0 0,10 Dt/B = 1,00 0,70 Dt/B = 1,00 0,75 Dt/B = 1,00 0,80 0,15 0,60 0,65 0,70 0,20 0,50 0,60 0,65 0,65 0,25 0,40 0,50 0,55 0,50 0,55 0,30 0,35 0,40 0,50 0,35 0,45 0,50 0,35 0,30 0,35 0,40 0,40 0,30 0,35 0,45 0,40 0,25 0,30 0,35 0,45 0,20 0,25 0,30 0,45 0,25 0,30 0,40 0,50 0,15 0,20 0,25 0,50 0,20 0,25 0,30 0,55 0,10 0,15 0,20 0,55 0,15 0,20 0,25 0,60 0,05 0,10 0,15 0,60 0,10 0,15 0,20 0,50 0,20 0,25 0,30 0,55 0,15 0,20 0,25 0,60 0,10 0,15 0,20 H/V 0,0 Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri Tải trọng nghiêng theo chiều dài Dt/B = Dt/B = Dt/B = 1,00 1,00 1,00 0,10 0,80 0,85 0,90 0,15 0,70 0,80 0,85 0,20 0,65 0,70 0,75 0,25 0,55 0,65 0,70 0,30 0,50 0,60 0,65 0,35 0,40 0,55 0,60 0,40 0,35 0,50 0,55 0,45 0,30 0,45 0,50 0,50 0,25 0,35 0,45 0,55 0,20 0,30 0,40 0,60 0,15 0,25 0,35 Ch¬ng 1: thiÕt kÕ mãng n«ng HƯ sè sư dơng, k Mãng vu«ng B/L = Móng dải B/L=0 Hệ số độ sâu, Df /B Loại đất Sét Độ sệt tỷ trọng (PL-Po) (MPa) Cấp Yếu đến chặt < 1,1 Cứng 0,77- 3,8 Cát Rời 0,38 0,77 Sỏi cuội Rất chặt 2,9 5,8 Bùn Rời đến trung bình < 0,67 Chặt 1,1 2,9 Cêng ®é rÊt thÊp 0,96-2,9 Cêng ®é thÊp 2,9 - 5,8 + Đá Cờng độ trung bình đến cao 5,7-9,6 Hình 22 - Giá trị hệ số khả chịu tải thực nghiệm k (theo Hội địa kỹ thuật Canađa (1985) e) Thí nghiệm nén Sức kháng đỡ danh định đợc xác định thí nghiệm nén (Điều 10.4.3.2), phải thực khảo sát thăm dò dới mặt đất xác để xác định tính chất đất dới móng Sức kháng đỡ danh định đợc xác định từ thí nghiệm tải trọng đợc ngoại suy từ móng gần kề nơi có tính chất đất tơng tự ảnh hởng độ lệch tâm tải trọng 63 Chơng 1: thiết kế móng nông Phá hoại trợt Phá hoại trợt xảy nh hiệu ứng lực sinh thành phần nằm ngang tải trọng vợt trị số nguy hiểm sức kháng cắt tính toán đất sức kháng cắt tính toán giao diện đất móng Đối với đế móng đất rời, sức kháng trợt phụ thuộc vào độ nhám giao diện móng đất Phải kiểm tra móng phá hoại trợt gây tải trọng ngang, tải trọng nghiêng hay móng đặt mái dốc Đối với móng đặt đất sét cần phải xem xét đến khoảng co ngót đất móng Nếu sức kháng bị động đợc xem phần sức kháng cắt cần thiết để chống lại trợt cần phải quan tâm đến dịch chuyển sau đất phía trớc móng Công thức kiểm toán: H = γ iη i H i ≤ RR = ϕR (48) Sức kháng đà nhân hệ số (tính theo N), chống lại trợt đợc tính nh sau: RR = Rn = ϕτ Rτ + ϕ ep Rep (49) Trong ®ã: H = ∑ γ iη i H i = tæng tải trọng ngang gây trợt đà nhân hệ số (N) Rn = sức kháng trợt danh định (N) = hệ số sức kháng đất đáy móng (xem bảng 15) R = sức kháng trợt danh định ®Êt vµ mãng (N) ϕep 15) = hƯ sè søc kháng sức kháng bị động (xem bảng Rep = sức kháng bị động danh định đất tác dụng suốt tuổi thọ thiết kế công trình (N) Nếu đất dới đáy móng đất rời, sức kháng trợt danh định đất đáy móng đợc lÊy nh sau : Rτ = V tan δ (50) Trong ®ã: tan δ = (tanϕ ) ®èi víi mãng bê tông đúc chỗ tan = (0.8tan ) móng bê tông đúc sẵn = góc ma sát đất (độ) V = Tổng lực thẳng đứng (N) Đối với móng đặt đất sét, sức kháng trợt lấy giá trị nhỏ trong: 64 Lực dính đất sét, hay Chơng 1: thiết kế móng nông Khi đế móng đợc đặt vật liệu đầm chặt 150mm, nửa ứng suất pháp tuyến giao diện móng đất nh Hình cho tờng chắn Những ký hiệu sau áp dụng cho hình 23: qs = sức kháng cắt đơn vị, Su hay 0.5v, lấy giá trị nhỏ R = sức kháng trợt danh dịnh đất móng (N) thể phần diện tích đánh dấu dới biểu đồ qs Su = cờng độ kháng căt không thoát nớc (MPa) v = ứng suất hiệu thẳng đứng (MPa) Bệt ờng Hình 23- Phơng pháp ớc tính sức kháng trợt tờng đất sét Kiểm toán lật hay tiếp xúc mức Điều kiện Kiểm tra lật nh sau: Khi móng đặt đất, vị trí hợp lực lực phản lực phải nằm ph¹m vi 1/4 chiỊu réng mãng (e < B/4) Khi móng đặt đá, vị trí hợp lực lực phản lực phải nằm phạm vi 3/8 chiều rộng móng (e < 3B/8) Dới mọt ví dụ xác định dộ lệch tam tải trọng: Giả sử xét tờng chắn nh hình 24, chiều dài tờng đợc lấy qui ớc L = 1m Sức kháng chịu tải phải đợc kiểm tra theo TTGH cờng độ sử dụng tải trọng sức kháng có nhân hệ số, phân bố áp lực đất theo giả thiết sau đây: ã 65 Khi tờng đợc đặt đất: ứng suất thẳng đứng đợc tính toán theo giả thiết áp lực phân bố phần diện tích móng có hiệu nh Hình 24 ứng suất thẳng đứng đợc tính nh sau: Chơng 1: thiết kÕ mãng n«ng σV = ∑V (51) B − 2e Trong đó: V = Tổng lực thẳng đứng, đợc xác định nh Hình e = độ lệch tâm hợp lực B = bề rộng móng Hình 24 Phân bố ứng suất dới đáy móng tờng dặt đất ã Khi móng đợc đặt đá: ứng suất thẳng đứng tính theo giả thiết áp lực phân bố tuyến tính phần diện tích có hiệu móng nh hình 25 - Nếu e < B/6 th×: σ V max = 66 ∑V 1 + e  B  B (52) Ch¬ng 1: thiÕt kÕ mãng n«ng σ V = - ∑V 1 − e  B  B (53) NÕu e > B/6 th×: σ V max = 2∑ V 3[ ( B / 2) − e] σ V = (54) (55) Hình 25 Phân bố ứng suất dới đáy móng tờng đặt đá Ví dụ 1: Kiểm toán cờng độ đất dới đáy móng theo TTGH cờng độ Móng đợc đặt đất rời có góc ma sát đất (f) = 32o, chiều sâu chôn móng 2000 mm tính từ mặt đất đến đáy móng Trọng lợng thể tích đất 1900 kg/m Kích thớc móng mặt với chiều dài L = 5500 mm, chiều rộng B=3000 mm 67 Chơng 1: thiết kế móng nông Biết góc ma sát f đợc đánh giá từ kết thí nghiệm SPT tải trọng mặt phẳng kiểm toán nh bảng sau: Lùc ®øng V (N) Lùc ngang HB (N) 000 000 700 000 M« men (N.mm) M 000 000 000 Bµi Lµm: KÝch thíc cã hiƯu cđa móng Kích thớc móng có hiệu đợc tính toán theo 10.6.3.1.5 hình vẽ 10.6.3.1.5-1 (bên dới) B = B – 2e B (10.6.3.1.5-1) ë ®ã: e B = ®é lƯch t©m song song víi canh B (ft.) B’ = 3000 – 2x(1 000 000 000/7 000 000) = 2714 mm L’ = L – 2e L (10.6.3.1.5-2) ë ®ã: e L = độ lệch tâm song song với cạnh L (ft.) L = 5500 mm Xác định sức kháng danh định: Theo 10.6.3.1.2c, đất rời, sức chịu tải danh định lớp đất đợc xác định theo công thức: qult = 0,5 g γ BCw1 N γm x 10-9 + g γ Cw2 Df Nqm x 10-9 ®ã: D r = 2000 mm, chiều sâu chôn móng tính từ cao độ mặt ®Êt (ft) γ = 1900 kg/m B = 2714 mm, chiều rộng móng (lấy giá trị nhỏ 5500 mm vµ 2714 mm) C w1 , C w = hệ số theo bảng 10.6.3.1.2c-1 hàm số D w (không có thứ nguyên) = đất khô với chiều sâu lớn C w1 = C w = 1.0 D w = 0, chiÒu sâu mực nớc đợc tính từ mặt đất (ft.) N γm ,N qm = c¸c hƯ sè vỊ søc chịu tải (không có thứ nguyên) Thay vào biểu thức 10.6.3.1.2c-1: q ult = −9 γm + (9.81).(1900).(1.0)(2000).10 N qm 68 0.5(9.81)(1900)(2714)(1.0).(10-9)N Chơng 1: thiết kế móng nông = 0.0253 N γm + 0.0373 N qm (MPa) TÝnh hÖ sè Nym vµ N qm Tõ biĨu thøc 10.6.3.1.2c-2 vµ -3: N γm = N γ S γ cγ iγ (10.6.3.1.2c-2) N qm = N q S q c q iq d q (10.6.3.1.2c-3) ®ã: N γ = hƯ sè sức chịu tải theo bảng 10.6.3.1.2c-2 dùng cho móng đặt cao độ mặt đất N q = hệ số sức chịu tải theo bảng 10.6.3.1.2c-2 dùng cho móng đặt cao độ mặt đất S q , S = hệ số hình dạng móng theo bảng 10.6.3.1.2c-3 -4 c q , cγ = c¸c hƯ sè nÐn đất theo bảng 10.6.3.1.2c-5 i q , i = hệ số độ nghiêng tải trọng theo bảng 10.6.3.1.2c-7 -8 d q = hệ số chiều sâu theo bảng 10.6.3.1.2c-9 * Xác định N Nq Từ b¶ng 10.6.3.1.2c-2: N γ = 30 víi ϕf = 32o Tõ b¶ng 10.6.3.1.2c-2: N q = 23 víi ϕf = 32o * Xác định S Sq - Tính tỷ sốL/B = 5500/2714= 2.03 phải nội suy L/B = Tuy nhiên, dùng giá trị L/B = tơng ứng thay đổi đáng kể L/B Từ bảng 10.6.3.1.2c-3: S q = 1.31 víi L’/B’ = vµ ϕf = 32o Tõ b¶ng 10.6.3.1.2c-4: S γ = 0.8 víi L/B = f = 32o * Xác định c cq ứng suất có hiệu đất chiều sâu móng trớc đào, q = (9.81).(2000).(1900)*10^-9 =0.0373(MPa) Từ bảng 10.6.3.1.2c-5 -6, nội suy đồng thời q = 0.024(MPa) q = 0.048(MPa) Từ bảng 10.6.3.1.2c-5, c q , cγ = 1.0 víi q = 0.048(MPa) f = 32o * Xác định i iq TÝnh tû sè lùc ngang víi lùc däc: 69 Chơng 1: thiết kế móng nông H/V = 0/7 000 000 = 0.0 theo híng ngang H/V = 700 000/7 000 000 = 0.1 theo híng däc Tõ b¶ng 10.6.3.1.2-7, giá trị i q , i , tơng ứng lµ tØ sè lùc ngang víi lùc däc lµ 0.0 0.1 Theo bảng 10.6.3.1.2c-7: i q = 0.84 đối víi mãng cã L/B=2, cã tØ sè H/V = 0.1 Theo bảng 10.6.3.1.2c-7: i = 0.76 móng có L/B=2, có tỉ số H/V = 0.1 * Xác định dq Theo bảng 10.6.3.1.2c-9, giá trị d q tơng ứng với góc ma sát f = 32o D f /B = 1.0 Trong vÝ dơ nµy, ϕf = 32o D f /B = 2000/2714 = 0.74 Ngoại suy theo b¶ng 10.6.3.1.2c-9, dïng d q = 1.17 Thay vµo biĨu thøc 10.6.3.1.2c-2 vµ -3: N γm = N γ S γ cγ iγ (10.6.3.1.2c-2) = 30(0.8)(1.0)(0.76) = 18.24 N qm = N q S q c q i q d q (10.6.3.1.2c-3) = 23(1.31)(1.0)(0.84)(1.17) = 29.70 VËy Søc kháng danh định là: q ult = 0.0253 N m + 0.0373 Nqm = 0.0253.(18.24) + 0.0373.(29.70) = 1.59 (MPa) Hệ số sức kháng Từ bảng 10.5.5-1, có hệ số sức kháng dùng cho đất rời (cát) Lựa chọn hệ số giá trị sức kháng cụ thể phụ thuộc vào phơng pháp khảo sát đợc dùng để xác định tiêu đất Giả sử đợc đánh giá từ kết thí nghiệm SPT, hệ số sức kháng = 0.35 Theo điều 10.6.3.1.1, q R = ϕq n = ϕqult = 0.35x(1.59) = 0.55 (MPa) Søc kh¸ng däc trơc cđa mãng Søc kh¸ng däc trơc cđa mãng = (q R ) (diƯn tÝch mãng cã hiÖu) = 0.55x(5500)x(2714) = 209 850 (N) > 000 000 N 70 ==> đạt Chơng 1: thiết kế móng nông II Kiểm toán theo tTGH sử dụng Tổng quát Thiết kế móng nông theo TTGH sử dụng phải bao gồm độ lún tổng chênh lệch lún nh ổn định tổng thể ổn định tổng thể móng phải xem xét đến hay nhiều điều kiện sau: Có tải trọng ngang hay tải trọng nghiêng, Móng đặt đắp, Móng đặt gần hay phạm vi mái dốc, Khả chống đỡ xói, Địa tầng chịu tải nghiêng lớn Các tiêu chuẩn chuyển vị thẳng đứng ngang móng phải đợc phát triển phù hợp với chức loại kết cấu, tuổi thọ phục vụ dự kiến, hậu chuyển vị không cho phép khả làm việc kết cấu Các tiêu chuẩn chuyển vị chấp nhận đợc phải đợc thiết lập phơng pháp thực nghiệm hay phân tích kết cấu, hai Trừ có qui định kh¸c, hƯ sè søc kh¸ng theo TTGH sư dơng lÊy 1.0 Tải trọng Lún tức thời phải đợc tính theo tổ hợp tải trọng sử dụng Lún theo thời gian đất dính đợc tính với tải trọng thờng xuyên, không xét đến tải trọng ngang Các hệ số tải trọng lấy theo Bảng Phân tÝch lón a) Tỉng quan vỊ lón Tỉng ®é lón bao gồm lún đàn hồi, cố kết, thành phÇn lón thø cÊp: St= Se + Sc + Ss đó: Se = độ lún đàn hồi (mm) Sc = ®é lón cè kÕt (mm) Ss = ®é lón thø cÊp (mm) 71 (56) Ch¬ng 1: thiÕt kÕ mãng nông Lún tức thời thờng xảy nhiều đất không dính đất dính không bÃo hoà, ®ã lón cè kÕt x¶y nhiỊu ®Êt dÝnh hạt nhỏ có độ bÃo hoà lớn khoảng 80% Lún thứ cấp cần quan tâm chủ yếu trầm tích đất độ dẻo cao đất hữu Các yếu tố khác ảnh hởng đến độ lún, chẳng hạn tải trọng đắp tải trọng ngang hay lệch tâm móng đất dạng hạt, tải trọng rung động hoạt tải động hay tải trọng động đất cần đợc xem xét thích hợp Sự phân bố ứng suất thẳng đứng bên dới móng tròn (hay vuông) móng chữ nhật dài, nghĩa L > 5B ớc tính theo Hình 26 Móng dài vô hạn (a) Móng vuông (b) Hình 26 - Các đờng đẳng ứng suất thẳng đứng theo BOUSSINEQS móng liên tục vuông đà đợc SOWERS sửa đổi (1979) b) Độ lún móng đất không dính Có thể ớc tính độ lún móng đất không dính phơng pháp kinh nghiệm hay lý thuyết đàn hồi Có thể dự tính độ lún đàn hồi móng đất không dÝnh theo c«ng thøc sau: Se = [q (1- v ) A ] E sβ z ®ã: q0 = cờng độ tải trọng (MPa) A = diện tÝch mãng (mm2) 72 (57) Ch¬ng 1: thiÕt kÕ mãng nông Es = mô đun Young đất lấy theo quy định Bảng 36 thay cho kết thí nghiệm phòng (MPa) Z = hệ số hình dạng lấy theo quy định Bảng 35 (DIM) v = hệ số Poisson lấy theo quy định Bảng 36 thay cho kết thí nghiệm phòng (DIM) Trừ phi Es thay đổi đáng kể theo chiều sâu, cần xác định E S độ sâu dới móng khoảng 1/2 đến 2/3 B Nếu môđun đất thay đổi đáng kể theo chiều sâu, dùng giá trị trung bình có trọng số Es Ký hiệu sau đợc áp dụng theo Bảng 36: N = sức kháng theo xuyên tiêu chuẩn ( SPT) N1 = SPT đà đợc hiệu chỉnh theo độ sâu Su = cờng độ chống cắt không thoát nớc (MPa) qc = sức kháng xuyên côn tĩnh ( MPa) Bảng 35 - Các hệ số độ cứng hình dạng đàn tính, EPRI ( 1983) Mềm, Z (trung bình) Z Cứng Hình tròn 1,04 1,13 1,06 1,08 1,09 1,10 1,13 1,15 1,22 1,24 10 1.41 1.41 L/B c) §é lún móng đất dính c.1) Lún cố kết Đối với móng đất dính cứng, xác định độ lún đàn hồi phơng trình 10.6.2.2.3b-1 Đối với móng đất dính, phải khảo sát lún tức thời lún cố kết Đối với đất sét hữu độ dẻo cao, độ lún thứ cấp đáng kể phải xét tính toán Nếu kết thí nghiệm phòng đợc biểu thị theo hệ số rỗng (e) tính nh sau cho độ lún cố kết móng đất dính bÃo hoà gần bÃo hoà: Đối với đất cố kết ban dầu ( nghĩa p > o ), xem Hình 27: 73 Chơng 1: thiết kế móng n«ng σ 'p  H C   σ 'f   Sc =  C log + C log   c   cr σ 'o σ 'p   ( 1+ eo )   (58) §èi với đất cố kết thông thờng ban đầu ( nghĩa lµ σ/p = σ′ o)  H C   σ 'f   SC =  C log     c σ 'p   ( 1+ eo ) (59) Đối với đất cha cố kết hoàn toàn ban đầu (nghĩa p < σ′ o)  σ '   H c    f  Sc =  C log ( 1+ eo )   c  σ 'pc  (60) Bảng 36 - Các số đàn hồi loại đất khác theo Bộ Hải quân Hoa kỳ (1982) Bowles (1988) Loại đất Phạm vi điển hình giá trị Hệ số Poisson, v (dim) Mô đun Young Es (MPa) Loại đất Đất sÐt: MỊm u, 2,4 - 15 Nưa cøng ®Õn cøng, 15 - 50 RÊt cøng Hoµng thỉ : Bïn 0,4 - 0,5 (không thoát nớc) 50 - 100 Bùn,bùn cát, hỗn hợp dính 0,4N1 Cát nhỏ đến trung cát pha bùn 0,7N1 Sỏi pha cát sái 15 - 60 0,1 - 0,3 - 20 0,3 - 0,35 Sỏi pha cát sỏi 1,0N1 1,1N1 1,1 N1 íc tÝnh Es theo Su Rêi xèp 7,5 - 10 ChỈt võa, 10 - 20 ChỈt 20 - 25 0,25 C¸t: SÐt mỊm u Rêi xèp 10 - 25 ChỈt võa 25 - 50 ChỈt 50 - 75 74 Es (MPa) Cát thô cát pha sỏi C¸t nhá: Sái: Dù tÝnh Es theo N 0,20 - 0,25 0,30 - 0,40 sÐt 1/2 cøng ®Õn cøng SÐt rÊt cøng 400 Su - 1000 Su 1.500 Su 2400 su 3.000 Su 4000 Su Dù tÝnh Es theo qc Chơng 1: thiết kế móng nông rời xốp 25 - 75 Chặt vừa Chặt 0,2- 0,35 Đất pha cát qc 75 - 100 100 - 200 0,3- 0,40  Nếu kết thí nghiệm phòng đợc biểu thị theo biến dạng thẳng đứng, V, lấy độ lún cố kết nh sau: Đối với đất cố kết cao ban đầu (nghĩa p > σ′ o), xem H×nh 28:   σ'   σ '  p  f  Sc = H c C re log + C log re  '    σ 'o     σ p (61) Đối với đất cố kết thông thờng ban đầu (nghĩa p = o):  σ'  Sc = H cC celog f  ' p (62) ã Đối với đất cha cố kết hoàn toàn ban đầu (nghĩa p < σ′ o):  σ 'f  S c = H c Cce log '  σ   pc  (63) ®ã: Hc = chiỊu cao cđa lớp đất chịu nén (mm) e0 = tỷ số rỗng ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu (DIM) Ccr = số nén ép lại, đợc xác định theo quy định Hình (DIM) Cc = số nén ép , đợc xác định theo quy định cđa H×nh (DIM) cce = tû sè nÐn Ðp đợc xác định theo quy định Hình (DIM) Cre = tỷ số nén ép lại, đợc xác định theo quy định Hình (DIM) p = ứng suất hữu hiệu thẳng đứng lớn khứ đất điểm lớp đất xét (MPa) o = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu đất điểm lớp đất ®ang xÐt (MPa) σ′ f = øng suÊt th¼ng ®øng cuối hữu hiệu đất 75 Chơng 1: thiết kế móng nông điểm lớp đất xÐt (MPa) σ′ p = c øng st h÷u hiƯu thẳng đứng có đất không bao gồm ứng suất tăng thêm tải trọng móng, điểm lớp đất xét (MPa) Nếu bề rộng móng liên quan với chiều dày lớp đất bị ép, phải xét ảnh hởng tải trọng chiều vµ cã thĨ lÊy nh sau: Sc (3 - D) = àcSc(1-D) (64) đó: àc = độ lún cố kết chiều (mm) Hệsố rỗng e Sc(1-D) = hệ số chiết giảm lấy theo quy định hình 29 (DIM) ứng suất thẳng đứng có hiệu, (tỷ lệLogarit) / Biến ng Hình 27 - Đờng cong nén cố kết điển hình đất cố kết quan hệ tỷ số rỗng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983) ứng suất thẳng đứng có hiệu / (tỷ lệLogarit) Hình 28 - Đờng cong nén cố kết điển hình đất cố kết quan hệ biến dạng thẳng đứng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983) 76 ... 1, 11 1,05 30 1, 58 1 ,29 1, 11 1,06 32 1, 62 1, 31 1, 12 1, 06 34 1, 67 1, 34 1, 13 1, 07 36 17 3 1, 36 1, 14 1, 07 38 1, 78 1, 39 1, 16 1, 08 40 1, 84 1, 42 1, 17 1, 08 42 1, 90 1, 45 1, 18 1, 09 44 1, 96 1, 48 1, 19 1, 10... 88,3 1, 78 Bazan 12 12 84 ,1 29 ,0 56 ,1 2, 60 Th¹ch anh 7 88,3 36,5 66 ,1 2, 32 Đá mác nơ 14 13 73,8 4,00 42, 6 2, 49 G¬ nai 13 13 82, 1 28 ,5 61, 1 2, 31 81 Ch¬ng 1: thiết kế móng nông Đá phiến 11 26 ,1 2, 41. .. 0,38 0 ,20 0 ,29 0,06 Bazan 11 11 0, 32 0 ,16 0 ,23 0,05 Th¹ch anh 6 0 ,22 0,08 0 ,14 0,05 Đá mác nơ 5 0,40 0 ,17 0 ,28 0,08 Gơ nai 11 11 0,40 0,09 0 ,22 0,09 Đá xít 12 11 0, 31 0, 02 0, 12 0,08 C¸t kÕt 12 0,46