Những nguyên tắc cơ bản của thiết kế nền và móng

Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-1 Chương 2 NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ NỀN VÀ MÓNG 2.1. Khảo sát địa kỹ thuật 2.1.1. Mục đích khảo sát địa kỹ thuật - Làm sáng tỏ hình dạng, thế nằm của các lớp đất đá; - Xác định các chỉ tiêu vật lý và cơ học của các lớp đất; - Khi móng đặt lên nền đá thì xác định hệ thống khe nứt; - Xác định mực nước dưới đất, sự biến đổi mực nước dưới đất theo mùa, khi cần thiết thì xác định tính ăn mòn của nước dưới đất đối với vật liệu làm móng. Khảo sát địa kỹ thuật giúp cho việc quy hoạch công trình, chọn loại kết cấu công trình, thiết kế nền móng. 2.1.2. Các phương pháp khảo sát địa kỹ thuật 2.1.2.1.Các phương pháp hiện trường a. Đo vẽ địa chất công trình Tiến hành theo tuyến được xác định trước. b. Đào thăm dò Đào hố, giếng thăm dò (h > 12m), hào, hầm thăm dò để nghiên cứu cấu tạo địa chất theo chiều sâu và chiều rộng để thí nghiệm hiện trường hoặc lấy mẫu đất, nước để thí nghiệm trong phòng. c. Khoan thăm dò Để nghiên cứu cấu tạo địa chất theo chiều sâu và rộng người ta tiến hành các thí nghiệm hiện trường trong lỗ khoan: xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn S.P.T, cắt quay, nén ngang, thử bàn nén lấy mẫu đất, mẫu nước để thí nghiệm trong phòng. d. Xuyên tĩnh Được dùng đầu tiên tại Hà Lan năm 1930 để thử mô hình cọc. Ngày nay được dùng rỗng rãi trên thế giới. Xuyên tĩnh là dùng kích ép vào đất với tốc độ không đổi một chiếc cọc tròn thu nhỏ gần chòng xuyên và cần xuyên. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-2 Hình 2.1. Xuyên tĩnh. 1. Côn; 2. Cần cứng; 3. Ống; 4. Thiết bị đo; 5. Kích. Hình 2.2. Cấu tạo xuyên tĩnh. Hình 2.3. Đồ thị xuyên tĩnh. e. Xuyên động Là đóng vào đất một cọc kim loại tròn đường kính mũi cọc lớn hơn đường kính thân cọc để loại trừ ma sát thành. Hình 2.4. Các loại xuyên động a. Kiểu DPA; b. Kiểu DPB. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-3 f. Xuyên tiêu chuẩn S. P. T. Hình 2.5. Ống lấy mẫu để thử đất bằng xuyên động. 1. Cốc tháo lắp; 2. Bộ chuyển tiếp (đầu nối); 3. Đai (Vòng cắt). Hình 2.6 Kết quả thử đất bằng SPT. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-4 g. Thí nghiệm cắt quay hiện trường Hình 2.7. Sơ đồ thí nghiệm cắt cánh hiện trường. a. Thiết bị đang cắt đất trong lỗ khoan; b. Cấu tạo cánh. h. Thí nghiệm nén ngang Hình 2.8. Sơ đồ nén ngang trong lỗ khoan. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-5 Hình 2.9. Trụ địa chất và kết quả thí nghiệm nén ngang trong lỗ khoan. 2.1.2.2. Trong phòng thí nghiệm Các mẫu đất được lấy trong quá trình khoan thăm dò được đưa về phòng thí nghiệm để xác định thành phần hạt, các chỉ tiêu cơ lý của đất. Kết quả khảo sát địa kỹ thuật được trình bày trong “ Báo cáo kết quả khảo sát địa kỹ thuật giai đoạn thiết kế kỹ thuật của công trình...”. Báo cáo này bao gồm phần thuyết minh và các bản vẽ mặt bằng bố trí các lỗ thăm dò, trụ địa chất, các mặt cắt địa chất công trình, các kết quả thí nghiệm hiện trường, bảng các chỉ tiêu vật lý và cơ học của các lớp đất dựa theo thí nghiệm trong phòng. 2.2. Phân loại nền và móng Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-6 2.2.1. Nền Là chiều dày của các lớp đất đá trực tiếp chịu tải trọng của công trình do móng truyền xuống. 2.2.1.1. Theo vật liệu nền Theo vật liệu nền, nền công trình được chia thành nền đất và nền đá. Nền đá là nền gồm đá liền khối hoặc rạn nứt. Nền đá có độ bền chống nén rất lớn và biến dạng bé, do vậy các công trình kiến thiết trên nền đá không phải tính lún. Nền đất là nền bằng các loại đất hòn lớn, cát, đất loại sét. Nền đất có tính biến dạng có thể cao, tính không đồng nhất có thể lớn tuỳ theo loại đất. 2.2.1.2. Theo cách chế tạo: Nền thiên nhiên và nền nhân tạo Nền thiên nhiên là nền đất hay đá ở trạng thái tự nhiên. Nền nhân tạo là nền được gia cố bằng các biện pháp nhân tạo: gia cố nền bằng các vật liệu khác có sức chịu lực tốt hơn. 2.2.2. Móng Là phần dưới đất của công trình làm nhiệm vụ truyền tải trọng của công trình xuống nền. Móng được phân loại như sau: 2.2.2.1.Theo vật liệu làm móng Hiện nay người ta sử dụng rất nhiều loại vật liệu để làm móng công trình, và mỗi loại được ứng dụng trong một điều kiện nhất định. a. Móng gạch Được sử dụng chủ yếu để làm móng các loại công trình nhỏ làm việc trong điều kiện không chịu kéo ở những khu vực có cao trình mực nước ngầm thấp. Loại móng này có cường độ chịu tải của vật liệu thấp, khả năng cơ giới hoá trong thi công không cao. b. Móng đá hộc Thường được sử dụng cho những móng làm việc trong điều kiện không chịu kéo ở những nơi có sẵn đá hộc. Nhược điểm lớn của loại móng này là không thi công cơ giới được, trọng lượng bản thân lớn, tốn nhiều nhân công. c. Móng bằng thép và gỗ Thường được sử dụng chủ yếu với hình thức móng cọc. Tuy nhiên, hiện nay ngoại trừ những trường hợp đặc biệt còn thì móng gỗ ít được sử dụng trong thực tiễn vì móng gỗ có giá thành cao, khả năng chịu lực và chống xâm thực kém thường chỉ được sử dụng để làm móng các công trình tạm. Móng thép có giá thành cao, khả năng chống xâm thực kém, được sử dụng ngày càng rộng rãi trong những công trình chịu lực cao, có tuổi thọ lớn, chủ yếu dùng cọc ống thép và cừ thép kết hợp BTCT. d. Móng BT và BTCT Đây là loại móng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay do có những ưu điểm sau: - Cường độ chịu lực cao, tốn ít vật liệu, giá thành rẻ. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-7 - Có thể chế tạo với hình dạng bất kỳ, tốc độ thi công nhanh nhất là đối với những móng được thi công theo biện pháp lắp ghép. 2.2.2.2. Theo chiều sâu chôn móng Trong thực tế theo chiều sâu đặt móng ngưới ta thường phân chia móng làm hai loại là móng nông và móng sâu. Hiện nay có nhiều phương pháp phân loại móng theo khía cạnh này như: Chiều sâu đặt móng, tỷ số giữa chiều sâu đặt móng với chiều rộng hố móng. . . Tuy nhiên các phương pháp này chỉ là mang tính quy ước và trong thực tế thì việc phân loại hố móng theo khía cạnh này thường dựa và mô hình làm việc của móng và yêu cầu chính xác khi tính toán. Sự khác biệt lớn nhất của móng nông và móng sâu là với móng nông người ta không xét đến sự làm việc của đất từ phạm vi đáy móng trở lên. a. Móng nông Móng nông thường được hiểu là loại móng có chiều sâu đáy móng không lớn lắm, có cấu tạo đơn giản và trong quá trình tính toán thường bỏ qua sự làm việc của lớp đất trong phạm vi từ đáy móng trở lên. Móng nông thường được sử dụng khi tải trọng không lớn hoặc không đặt móng sâu hơn được do phải giải quyết vấn đề thoát nước ngầm trong đất và thường gồm các loại sau: - Móng đơn Thường được sử dụng dưới chân các mố trụ cầu nhỏ, tháp nước, tháp đèn, cột nhà... có kích thước hai phương trên mặt bằng tương đương nhau và khá lớn so với phương còn lại. - Móng băng Là loại móng có kích thước chiều dài rất lớn so với hai phương còn lại. Thường được bố trí dưới tường nhà, hàng cột... và hay được bố trí theo những tuyến giao nhau. - Móng bè Là loại móng có kích thước theo mặt bằng rất lớn so với kích thước phương còn lại. Thường được sử dụng ở những khu vực đất yếu hoặc do cấu trúc của công trình bên trên. Thường được làm móng nhà, âu thuyền, ụ khô... b. Móng sâu Được sử dụng trong những trường hợp tải trọng tương đối lớn và các lớp đất tốt ở dưới sâu. Hoặc có những trường hợp phải sử dụng móng sâu do đặc điểm của công trình như: Trạm bơm, công trình bến . . . Có một số loại móng sâu hiện đang được sử dụng phổ biến như sau: - Móng giếng chìm Được sử dụng chủ yếu cho những công trình lớn như móng mố trụ cầu, công trình bến, gara ngầm, công trình thu nước . . . ( Đào đất cho kết cấu móng dạng giếng chìm dần xuống, hiện nay độ sâu lớn nhất đã thực hiện được là 60m với diện tích khoảng 200 đến 300m2). Loại móng này không áp dụng được trong những khu vực có nhiều đá mồ côi, dòng nước ngầm chảy mạnh. - Móng giếng chìm hơi ép Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-8 Về cấu tạo và biện pháp thi công tương tự như loại móng giếng chìm nhưng để giải quyết vấn đề thoát nước trong lòng giếng chìm nên ngưới ta phải tạo một buồng khí nén ở đốt đầu tiên để ép nước ra ngoài. Việc thi công loại móng này rất nguy hiểm cho những công nhân trực tiếp tham gia quá trình đào đất dưới chân giếng nên ít được sử dụng hiện nay. - Móng kiểu tường trong đất c. Móng cọc Gồm nhiều cọc riêng rẽ đóng sâu xuống lòng đất, các đầu cọc được liên kết lại với nhau bằng hệ dầm bản hoặc đài cọc. Đây là loại móng hiện đang được sử dụng rất phổ biến bởi vì: - Giảm khối lượng công tác đất. - Tiết kiệm nhiều vật liệu, giá thành rất rẻ so với những móng có khả năng chịu lực tương đương. - Việc cơ giới hoá thi công rất dễ dàng nên thời gian xây dựng diễn ra nhanh chóng. Móng cọc ống Đây là loại móng hiện đại được sử dụng nhiều trong các công trình lớn như cầu đường bộ, bến cảng . . .Về mặt kết cấu móng cọc ống giống móng cọc nhưng khác ở chỗ mỗi cọc của nó là một kết cấu ống nên tiết kiệm được vật liệu, tăng khả năng chịu lực. Thường cọc được hạ bằng các loại búa rung, búa chấn động . . . Ngoài ra người ta còn phân loại móng theo nhiều tiêu chuẩn khác như Tải trọng (Móng chịu tải trọng động, móng chịu tải trọng tĩnh ), Biện pháp thi công (Móng đổ tại chỗ, móng lắp ghép ) . . . 2.3. Các tài liệu cần có để thiết kế nền móng Để thiết kế nền móng cần rất nhiều tài liệu và có thể chia chúng thành 3 nhóm: 2.3.1. Địa điểm xây dựng và đặc điểm của diện tích xây dựng Biết địa điểm xây dựng để xác định ảnh hưởng của thiên nhiên đối với công trình và nền móng công trình: sức gió, sự biến đổi nhiệt độ, động đất... Muốn biết khu vực xây dựng nằm trong vùng động đất cấp mấy ta phải sử dụng bản đồ phân vùng động đất. Các tài liệu về đặc điểm của khu đất xây dựng được cung cấp trên cơ sở kết quả đo đạc và địa chất công trình, bao gồm: 2.3.1.1. Các bản vẽ mặt bằng - Mặt bằng với đường đồng mức; các bản vẽ san nền; - Mặt bằng vị trí trên đó thể hiện các công trình hiện có cạnh công trình thiết kế, hệ thống cáp ngầm tải điện, cấp thông tin, đường ống dẫn nước, cấp, thoát, dẫn khí... và độ sâu của nó để trên cơ sở đó ta có thể tránh không làm hư hỏng hoặc di chuyển các hệ thống đó đi. 2.3.1.2. Các tài liệu về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn Đây là tài liệu quan trọng nhất cho công tác thiết kế nền móng. Chú ý đến các quá trình và hiện tượng địa vật lý có thể ảnh hưởng đến độ bền và ổn định của công trình như Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-9 trượt lở ở các bờ dốc, hiện tượng Cacstơ ở các vùng đá vôi, tính ướt lún, tính trương nở thể tích của đất. Các báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình còn cho ta các tư liệu về điều kiện địa chất thuỷ văn: Cao trình mực nước, sự thay đổi của mực nước theo mùa, thành phần hoá học của nó để biết loại nước ngầm đó có ăn mòn bêtông móng không. Nếu nước ngầm có tính ăn mòn đối với bêtông thì cần có biện pháp để tránh nước tiếp xúc với móng. (Có trường hợp nước không có tính ăn mòn nhưng khi xây dựng công trình do các chất thải làm cho nước đó có tính ăn mòn đối với bêtông). 2.3.2. Tài liệu về công trình được thiết kế Theo hồ sơ kiến trúc, hồ sơ kết cấu bên trên, người thiết kế nền móng biết được công dụng, các đặc điểm của công trình: số tầng, có tầng hầm, cầu trục hay không và nếu có thì sức nâng tải của nó là bao nhiêu, đặc điểm kết cấu của công trình: nhà khung toàn khối hay lắp ghép, nhà tường chịu lực, cốt san nền, loại nền và loại móng, kích thước, độ chôn sâu của móng nhà lân cận. Trên cơ sở các tài liệu này ta xác định được tải trọng tác dụng xuống móng và kết hợp với các tư liệu khác để chọn loại nền móng và độ sâu chôn móng. 2.3.3. Vật liệu xây dựng và máy móc thiết bị hiện có của đơn vị thi công Tình hình vật liệu xây dựng của khu vực và các máy móc thiết bị hiện có của đơn vị thi công có ảnh hưởng nhiều đến thiết kế móng. (Vật liệu và trình độ thi công). 2.4. Tải trọng tác dụng xuống móng 2.4.1. Theo thời gian tác dụng 2.4.1.1. Tải trọng thường xuyên Đó là những tải trọng luôn luôn tác dụng trong quá trình thi công hoặc sử dụng công trình. Đó là trọng lượng của các kết cấu công trình, của móng, đất trên các bậc móng, áp lực của đất, của nước dưới đất lên tường chắn, tường tầng hầm, các lực do các kết cấu dự ứng lực gây ra... 2.4.1.2. Tải trọng tạm thời Là những tải trọng không tác dụng thường xuyên trong quá trình thi công và sử dụng công trình. Được chia thành: a. Tải trọng tạm thời tác dụng lâu (tải trọng tạm thời dài hạn) Trọng lượng thiết bị, vật liệu tác dụng xuống sàn nhà công nghiệp, kho tàng, trọng lượng của chất lỏng trong các bể chứa, trọng lượng của vật liệu rời trong các xilô... b. Tải trọng tạm thời tác dụng ngắn (tải trọng tạm thời ngắn hạn) Tải trọng gió, tải trọng do cần trục, tải trọng xuống sàn nhà ở, nhà công cộng, tải trọng lắp ráp… c. Tải trọng đặc biệt Xuất hiện trong các trường hợp đặc biệt: tải trọng do chấn động gây ra bởi động đất, do các vụ nổ, sập lở ở những vùng khai thác, tải trọng do tai nạn, do đất nền bị ướt lún gây ra. 2.4.2. Theo quy phạm Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-10 2.4.2.1. Tải trọng tiêu chuẩn Là tải trọng lớn nhất nhưng không làm hư hỏng và không làm ảnh hưởng đến các điều kiện làm việc bình thường của công trình trong quá trình thi công cũng như sử dụng công trình. Với tải trọng thường xuyên: Giá trị tiêu chuẩn được xác định theo các kích thước hình học và cấu tạo của đồ án thiết kế, trị số tiêu chuẩn (trung bình thống kê) của trọng lượng thể tích có xét đến những số liệu đã có về khối lượng thực của kết cấu do nơi chế tạo cung cấp. Với tải trọng do quá trình chế tạo và lắp ráp gây ra: Giá trị tiêu chuẩn được lấy theo trị số lớn nhất trong điều kiện thi công hoặc sử dụng bình thường. Tải trọng và tác động do khí quyển gây ra: Gió, nhiệt, ẩm, sóng... giá trị tiêu chuẩn được lấy theo trị trung bình trong những bất lợi nhất ứng với chu kỳ trung bình được xác định theo sự lặp đi lặp lại hoặc quá mức của nó. Tải trọng do máy gây ra: Trị số tiêu chuẩn được lấy theo trị trung bình thống kê của những thông số xác định tải trọng động hoặc lấy theo trị số của khối lượng và kích thước hình học của những bộ phận truyền động của máy theo sơ đồ động và chế độ truyền động của chúng theo thiết kế. 2.4.2.2. Tải trọng tính toán Là tải trọng có xét đến khả năng sai khác với trị số tiêu chuẩn nhưng thiên về mặt bất lợi (có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn trị số tiêu chuẩn). Tải trọng tính toán bằng tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số vượt tải. Hệ số vượt tải có trị số được quy định trong quy phạm đối với từng loại tải trọng khác nhau. 2.4.3. Tổ hợp tải trọng Tổ hợp cơ bản I: Gồm tất cả tải trọng thường xuyên, tất cả tải trọng tạm thời dài hạn và một trong các tải trọng tạm thời ngắn hạn. Tổ hợp cơ bản II: Gồm tất cả tải trọng thường xuyên, tất cả tải trọng tạm thời dài hạn và hai (hoặc nhiều hơn) tải trọng tạm thời ngắn hạn. Tổ hợp đặc biệt: Gồm tất cả tải trọng thường xuyên, tất cả tải trọng tạm thời dài hạn, ngắn hạn và một trong những tải trọng đặc biệt. Nền và móng được tính toán theo tổ hợp tải trọng bất lợi nhất có thể xảy ra trong quá trình thi công hoặc trong thời gian sử dụng công trình. Khi tính toán theo TTGH thứ nhất thì tính với các tổ hợp cơ bản I, II hoặc tổ hợp đặc biệt với các tải trọng tính toán. Khi tính toán theo TTGH thứ hai thì tính với các tổ hợp cơ bản I, II với các tải trọng tiêu chuẩn. Sở dĩ như vậy là vì quá trình biến dạng của đất đặc biệt là đất loại sét (á cát, á sét, sét) liên quan đến quá trình ép thoát nước ra khỏi lỗ rỗng nên diễn ra trong một thời gian dài đến mấy chục năm thậm chí mấy trăm năm. Do đó, chỉ có các lực tác dụng lâu hơn mới ảnh hưởng đến biến dạng của đất, nên đối với đất nền thuộc loại sét ở trạng thái bão hoà nước thì trong số các tải trọng tạm thời ngắn ta lấy tải trọng tác dụng tương đối lâu hơn, ngược lại với đất biến dạng nhanh thì trong số các tải trọng tác dụng ngắn, ta lấy tải trọng có giá trị lớn nhất. Sự vượt tải chỉ xảy ra trong một thời gian ngắn nên khi tính toán Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-11 theo biến dạng người ta dùng tổ hợp cơ bản các tải trọng tiêu chuẩn. Thế nhưng xét về mặt sức chịu tải, nếu trị số của tải trọng đủ lớn thì dù tải trọng có tác dụng lâu hay ngắn đều có thể làm cho nền mất ổn định về mặt cường độ. Do vậy, khi tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất ta dùng tổ hợp cơ bản hoặc tổ hợp đặc biệt các tải trọng tính toán. Đối với công trình cấp III, IV xác định tải trọng theo sơ đồ tĩnh định, còn với công trình cấp I, II tải trọng tác dụng xuống móng được xác định bằng cách giải khung phẳng hay khung không gian theo các phương pháp của cơ học kết cấu cho các nhà khung. Trường hợp tổng quát ở đỉnh móng có lực dọc, lực ngang và mômen tác dụng. Khi xác định tải trọng xuống móng và nền phải kể hết tải trọng tác dụng. Khi tôn nền cao, đất nền có lớp đất có tính nén lún lớn nằm cách đế móng không sâu thì ngoài việc kiểm tra điều kiện áp lực lên lớp đất yếu ta phải tính toán thêm độ lún của móng do tải trọng của móng và tải trọng của đất tôn nền gây ra. Khi đó tải trọng tôn nền tác dụng lên toàn bộ diên tích tôn nền. 2.5. Tính toán nền móng theo TTGH TTGH của nền và công trình là trạng thái mà chỉ cần vượt qua nó một ít là công trình hoặc bị hư hỏng hoặc không sử dụng bình thường được nữa. Nền và móng công trình có thể đạt TTGH trong giai đoạn thi công hoặc sử dụng công trình. Nền và móng công trình được tính theo TTGH thứ nhất (theo sức chịu tải và ổn định) và thứ hai (theo biến dạng) 2.5.1. Tính toán nền theo TTGH thứ nhất Mục đích của tính toán nền theo TTGH thứ nhất nhằm bảo đảm cho trị số tính toán N của tải trọng theo tổ hợp bất lợi nhất xuống nền theo hướng nào đó không vượt quá sức chịu tải của nền Φ theo hướng đó: tcK N Φ≤ (2.1) Ktc là hệ số tin cậy. Khi thoả mãn điều kiện (2.1) thì nền không bị phá hoại do khong đủ sức chịu tải và không bị mất ổn định: trượt, trượt theo bề mặt lớp đá, theo bề mặt lớp đất có độ nghiêng lớn. Nền công trình cần tính toán theo TTGH thứ nhất khi: - Công trình thường xuyên chịu tải trọng ngang có trị số lớn như tường chắn đất, đập thuỷ điện, thuỷ lợi...; - Công trình xây dựng ở bờ dốc; - Công trình trên nền đá cứng; - Nền gồm đất loại sét no nước, đất than bùn (có độ bão hoà Sr ≥ 0,85 và hệ số cố kết Cv ≤ 1.107 cm2/năm) lúc đó phải kể đến sự giảm sức chống cắt trên mặt trượt do áp lực trung bình trong nước lỗ rỗng vì chưa kết thúc giai đoạn thấm cố kết. 2.5.2. Tính toán nền theo TTGH thứ hai Được tiến hành đối với các công trình khi nền không phải là đá cứng. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-12 Mục đích của việc tính toán nền theo TTGH thứ 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, không làm mất mỹ quan của công trình, để nội lực bổ sung xuất hiện trong kết cấu siêu tĩnh do sự lún không đều gây ra không làm hư hỏng kết cấu. Khi tính toán theo TTGH thứ 2 phải kiểm tra các điều kiện sau: S≤Sgh (2.2) ∆S≤∆Sgh (2.3) i≤igh (2.4) Trong đó: S_ Độ lún tuyệt đối lớn nhất hoặc độ lún trung bình của các móng xác định theo tính toán; ∆S_ Độ lún lệch tương đối với nhà khung. Độ võng xuống (vồng lên) tương đối đối với nhà tường chịu lực; i_ Độ nghiêng theo phương dọc hay phương ngang của móng các công trình cao cứng; Sgh, ∆ Sgh, igh_ Trị số giới hạn cho phép của các loại biến dạng tương ứng vừa kể trên. Bảng 2.1.Các trị số này được quy định trong quy phạm riêng đối với từng loại nhà, công trình và được lấy trên cơ sở quan trắc rất nhiều công trình, nhà cửa. Móng công trình cũng được tính theo TTGH thứ nhất và thứ hai. Tính toán theo TTGH thứ 2 bao gồm việc xác định và kiểm tra độ võng, góc xoay, khả năng chống nứt hoặc độ mở vết nứt. Mục đích của việc tính toán theo khả năng chống nứt là nhằm đảm bảo cho kết cấu không bị nứt để môi trường khỏi xâm nhập làm gỉ cốt thép hoặc để chất lỏng khỏi thấm qua kết cấu mà hao hụt đi. Trường hợp cho phép kết cấu được nứt thì phải khống chế độ mở vết nứt. Tính toán theo TTGH 1 và 2 đối với kết cấu móng dựa vào các phương pháp trong BTCT. Bảng 2.1. Bảng 16 – TCXD 45 – 78. Trị số biến dạng giới hạn của nền Biến dạng tương đối Độ lún tuyệt đối, trung bình và lớn nhất (cm) Tên và đặc điểm kết cấu công trình Dạng Độ lớn Dạng Độ lớn 1. Nhà sản xuất và nhà dân dụng nhiều tầng bằng khung hoàn toàn 1.1. Khung bêtông cốt thép không có tường chèn Độ lún lệch tương đối 0,002 Độ lún tuyệt đối lớn nhất 8 1.2. Khung thép không có tường chèn Như trên 0,004 Như trên 12 1.3. Khung bêtông cốt thép có tường chèn Như trên 0,001 Như trên 8 1.4. Khung thép có tường chèn Như trên 0,002 Như trên 12 2. Nhà và công trình không xuất hiện nội lực thêm do lún không đều Như trên 0,006 Như trên 15 Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-13 3. Nhà nhiều tầng không khung, tường chịu lực bằng: 3.1. Tấm lớn Võng hoặc vồng tương đối 0,007 Độ lún trung bình 10 3.2. Khối lớn và có thể xây bằng gạch không có cốt Như trên 0,001 Như trên 10 3.3. Khối lớn có cốt hoặc có giằng bêtông cốt thép Như trên 0,0012 Như trên 15 3.4. Không phụ thuộc vật liệu của tường Độ nghiêng theo phương ngang 0,005 - - 4. Công trình cao, cứng: 4.1. Công trình máy nâng bằng kết cấu bêtông cốt thép: a) Nhà làm việc và thân xilô kết cấu toàn khối đặt trên cùng một bản móng Độ nghiêng theo phương ngang và dọc igh 0,003 Độ lún trung bình Sghtb 40 b) Như trên, kết cấu lắp ghép Như trên 0,003 Như trên 30 c) Nhà làm việc đặt riêng rẽ Độ nghiêng ngang igh Độ nghiêng dọc igh 0,003 0,004 Như trên Như trên 25 25 d) Thân xilô đặt riêng rẽ, kết cấu toàn khối Độ nghiêng ngang và dọc 0,004 Như trên 40 e) Như trên, kết cấu lắp ghép Như trên 0,004 Như trên 30 4.2. Ống khói có chiều cao H (m): H≤ 100m Nghiêng igh 0,005 Độ lún trung bình 40 100 < H≤ 200m Như trên H2 1 Như trên 30 200 < H≤ 300m Như trên H2 1 Như trên 20 H > 300m Như trên H2 1 Như trên 10 4.3. Công trình khác, cao đến 100m và cứng Nghiêng igh 0,004 Độ lún trung bình Sghtb 20 Bảng 2.2. Bảng 17 – TCXD 45 - 78. Loại nhà Các phương án điều kiện địa Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-14 chất không cần tính lún đối với nhà công nghiệp nêu ở cột 1 1 2 A. Nhà sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp 1. Nhà một tầng có kết cấu ít nhạy với sự lún không đều (ví dụ như khung thép hoặc bêtông cốt thép trên móng đơn với gối tựa khớp của sàn và thanh giằng… và gồm cả cần trục có sức nâng 50 tấn. 2. Nhà nhiều tầng (đến 6 tầng) có lưới cột không quá 6 x 9m. B. Nhà ở và nhà công cộng Nhà có dạng chữ nhật, trên mặt bằng không có bước nhảy theo chiều cao, khung hoàn toàn hoặc khung có tường chịu lực bằng gạch, bằng khối lớn hoặc tấm lớn: a) Dài gồm nhiều đơn nguyên cao đến 9 tầng. b) Nhà kiểu tháp khung toàn khối cao đến 14 tầng. C. Nhà và công trình sản xuất nông nghiệp một và nhiều tầng không phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu và hình dạng trên mặt bằng. 1. Đất hòn lớn có hàm lượng cát ít hơn 40% và sét ít hơn 30%. 2. Cát có độ thô bất kỳ, trừ cát bụi, chặt và chặt vừa. 3. Cát có độ thô bất kỳ nhưng chặt. 4. Cát có độ thô bất kỳ nhưng chặt vừa. 5. Á cát, á sét và sét có độ sệt IL < 0,5 và hệ số rỗng e trong khoảng 0,4 ÷ 0,9. 6. Như điểm 5 trên nhưng hệ số rỗng e = 0,5 ÷ 1,0. 7. Đất cát có e < 0,7 kết hợp với đất sét có nguồn gốc môren có e < 0,7 và IL < 0,5 không phụ thuộc vào thứ tự thế nằm của đất. Ghi chú: 1. Bảng này cho phép sử dụng khi: a) Đất gồm nhiều lớp nằm ngang trong nền nhà và công trình (độ nghiêng không quá 0,1) thuộc những loại đất liệt kê ở bảng này; b) Nếu bề rộng các móng băng riêng biệt nằm dưới các kết cấu chịu lực hoặc diện tích các móng trụ không chênh lệch nhau quá 2 lần; c) Đối với nhà và công trình có chức năng khác với chức năng nêu ở bảng nhưng giống nhau về kết cấu, tải trọng và đất có tính nén không vượt quá tính nén của đất nêu ở bảng. 2. Bảng này không áp dụng cho các nhà sản xuất có tải trọng trên sàn lớn hơn 20KN/m2. Chương 2. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế nền móng 2-15 Chương 2 ......................................................................................................... 1 2.1. Khảo sát địa kỹ thuật ............................................................................................ 1 2.2. Phân loại nền và móng ......................................................................................... 5 2.3. Các tài liệu cần có để thiết kế nền móng.............................................................. 8 2.4. Tải trọng tác dụng xuống móng ........................................................................... 9 2.5. Tính toán nền móng theo TTGH........................................................................ 11