Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật xây dựng công trình, việc đánh giá chính xác điều kiện địa chất công trình và lựa chọn giải pháp kết cấu móng phù hợp là tiền đề kỹ thuật quyết định đến độ ổn định, khả năng chịu lực và tuổi thọ của toàn bộ công trình. Đồ án môn học Nền móng được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Thành Trí (Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM) dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Trọng Nghĩa vào năm 2021, nhằm giải quyết bài toán xử lý số liệu khảo sát địa kỹ thuật và thiết kế hai phương án kết cấu móng điển hình cho công trình xây dựng dân dụng - công nghiệp.

Mục tiêu và các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể của đồ án bao gồm:

  1. Thống kê, xử lý và chuẩn hóa các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền từ dữ liệu 4 hố khoan khảo sát địa chất theo phương pháp thống kê xác suất để phục vụ tính toán thiết kế theo trạng thái giới hạn.
  2. Thiết kế và kiểm tra khả năng chịu lực của phương án móng nông (móng băng bê tông cốt thép) đặt trên nền đất tự nhiên, bao gồm tính toán tải trọng, xác định kích thước hình học, kiểm tra điều kiện biến dạng (độ lún), kiểm tra ổn định cường độ, chống trượt, chống cắt và mô hình hóa dầm móng trên nền đàn hồi bằng phần mềm SAP2000 để bố trí cốt thép.
  3. Thiết kế và kiểm tra phương án móng sâu (móng cọc bê tông cốt thép), bao gồm xác định sức chịu tải cọc đơn theo các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm (vật liệu, cơ lý đất nền, cắt trực tiếp, SPT), bố trí cọc trong đài, kiểm tra móng khối quy ước (ổn định và độ lún), kiểm tra chịu lực của đài móng, kiểm tra cọc chịu uốn ngang trong SAP2000 và kiểm tra biểu đồ tương tác $M-N$.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Địa tầng nền đất tại khu vực khảo sát gồm 4 hố khoan và kết cấu móng bê tông cốt thép (móng băng giao thoa/dầm móng và móng cọc đài thấp).
  • Phạm vi không gian: 4 hố khoan địa chất gồm LK1 (sâu 80 m), LK2 (sâu 80 m), LK3 (sâu 100 m) và LK4 (sâu 100 m) với tổng cộng 178 mẫu đất thí nghiệm. Phạm vi kết cấu gồm móng băng chiều dài $17,8\text{ m}$ và móng cọc đài 9 cọc tiết diện $40\times 40\text{ cm}$, chiều dài cọc $29,7\text{ m}$ cắm sâu vào lớp đất tốt ở cao độ $-32,7\text{ m}$.
  • Phạm vi thời gian và tiêu chuẩn: Đồ án thực hiện năm 2021, áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam và các tài liệu hướng dẫn quốc tế liên quan.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án sử dụng các khung lý thuyết, tiêu chuẩn thiết kế xây dựng và mô hình tính toán chuyên ngành:

  • Tiêu chuẩn viện dẫn:
    • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình (tính toán áp lực tiêu chuẩn $R_{tc}$, kiểm tra ổn định đất nền, tính toán lún theo phương pháp cộng lớp phân tố).
    • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (tính toán độ bền cấu kiện chịu nén, uốn, cắt, xác định tiết diện và hàm lượng cốt thép).
    • TCVN 10304:2014 và TCVN 205:1998: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc (tính toán sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, sức kháng mũi, ma sát bên, kiểm tra cẩu lắp dựng cọc).
    • Phương pháp Vesic (1973): Xác định sức chịu tải giới hạn của cọc dựa trên thí nghiệm cắt trực tiếp ($Q_s$ và $Q_p$).
    • Công thức Viện Kiến trúc Nhật Bản (AIJ 1998): Đánh giá sức chịu tải của cọc dựa trên số búa thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).
  • Phương pháp tính toán và xử lý số liệu:
    • Phương pháp thống kê xác suất: Xử lý số liệu mẫu thí nghiệm địa chất, xác định giá trị trung bình ($\bar{X}$), phương sai, độ lệch chuẩn ($\sigma$), hệ số biến động ($v$) và loại bỏ sai số thô theo quy tắc $3\sigma$ để xác định giá trị tiêu chuẩn ($X^{tc}$) và giá trị tính toán ($X^{tt}$) theo hai trạng thái giới hạn (TTGH I và TTGH II).
    • Phương pháp hồi quy tuyến tính: Sử dụng hàm LINEST trong Microsoft Excel để xác định các thông số sức chống cắt gồm lực dính $c$ và góc ma sát trong $\varphi$ từ dữ liệu ứng suất cắt - ứng suất pháp $(\tau - \sigma)$, cũng như quan hệ hệ số rỗng - áp lực $(e - p)$ để tính lún.
    • Phương pháp dầm trên nền đàn hồi (Mô hình lò xo Winkler): Chia nhỏ dầm móng và thân cọc thành các đoạn phân tố, thay thế phản lực nền bằng các lò xo đàn hồi có độ cứng $K$ tương đương để phân tích nội lực và chuyển vị trong phần mềm SAP2000.
    • Phương pháp cộng lớp phân tố: Tính toán độ lún ổn định của nền đất dưới móng băng và móng khối quy ước của móng cọc.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ khảo sát địa chất thực tế từ 4 hố khoan (LK1, LK2, LK3, LK4), bảng kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý cơ bản, thí nghiệm cắt phẳng, nén cố kết và chỉ số SPT.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Thống kê số liệu địa chất

Nội dung chương tập trung vào việc xử lý dữ liệu địa kỹ thuật từ 4 hố khoan khảo sát địa chất (LK1 và LK2 sâu 80 m với 40 mẫu/hố; LK3 sâu 100 m với 50 mẫu; LK4 sâu 100 m với 48 mẫu). Cấu tạo địa tầng gồm 5 phân lớp chính:

  • Lớp A: Lớp đắp gồm rác và xà bần, không có số liệu thí nghiệm cơ lý.
  • Lớp 1: Bùn sét màu xám đen, trạng thái chảy (tổng cộng 41 mẫu). Qua xử lý thống kê: dung trọng tự nhiên tiêu chuẩn $\gamma^{tc} = 14,64\text{ kN/m}^3$ (độ lệch chuẩn $\sigma = 0,337$, hệ số biến động $v = 0,050$), tỷ trọng hạt $G_s = 2,62$, độ ẩm tự nhiên $W = 89,00%$, giới hạn chảy $W_L = 81,65%$, giới hạn dẻo $W_P = 43,60%$. Xử lý hồi quy quan hệ $\tau - \sigma$ cho ra góc ma sát trong $\varphi^{tc} = 3^\circ 30'$ và lực dính $c^{tc} = 0,14\text{ kPa}$.
  • Lớp 2: Sét màu xám đen, trạng thái chảy (gồm 16-21 mẫu phân tích theo các hố). Các chỉ tiêu tiêu chuẩn xác định được: $\gamma^{tc} = 15,9\text{ kN/m}^3$, $G_s = 2,68$, $W = 64,23%$, $W_L = 69,0%$, $W_P = 38,64%$, lực dính $c^{tc} = 9,265\text{ kPa}$, góc ma sát trong $\varphi^{tc} = 4^\circ 54'$.
  • Lớp 3: Cát pha lẫn sỏi sạn thạch anh màu xám đen, xám tro, xám trắng, xám nâu, trạng thái dẻo (114 mẫu). Quá trình kiểm tra đã loại trừ mẫu UD16 của LK4 do vượt ngưỡng sai số cho phép. Các thông số tiêu chuẩn: $\gamma^{tc} = 20,04\text{ kN/m}^3$, $G_s = 2,67$, $W = 19,17%$, $W_L = 22,8%$, $W_P = 16,87%$, $\varphi^{tc} = 23^\circ 47'$, $c^{tc} = 11,942\text{ kPa}$.
  • Lớp 4: Sét, sét pha màu nâu - xám trắng, trạng thái nửa cứng đến cứng (2 mẫu đại diện UD50-LK3 và UD49-LK4): $\gamma^{tc} = 20,6\text{ kN/m}^3$, $G_s = 2,8$, $W = 17,55%$, $W_L = 48,75%$, $W_P = 17,00%$, $c^{tc} = 20,6\text{ kPa}$, $\varphi^{tc} = 20,6^\circ$.
Lớp đất Thành phần và trạng thái $\gamma\text{ (kN/m}^3\text{)}$ $G_s$ $W\text{ (%)}$ $W_L\text{ (%)}$ $W_P\text{ (%)}$ $c\text{ (kPa)}$ $\varphi$
Lớp A Rác, xà bần — — — — — — —
Lớp 1 Bùn sét, xám đen, chảy 14,64 2,62 89,00 81,65 43,60 0,14 $3^\circ 30'$
Lớp 2 Sét, xám đen, chảy 15,90 2,68 64,23 69,00 38,64 9,265 $4^\circ 54'$
Lớp 3 Cát pha lẫn sỏi sạn, dẻo 20,04 2,67 19,17 22,80 16,87 11,942 $23^\circ 47'$
Lớp 4 Sét, sét pha, nửa cứng - cứng 20,60 2,80 17,55 48,75 17,00 20,60 $20^\circ 36'$

Chương 2: Tính toán móng băng

Chương này trình bày quy trình thiết kế móng băng bê tông cốt thép đặt trên nền đất tự nhiên dưới hệ cột chịu tải:

  • Vật liệu và tải trọng: Bê tông cấp độ bền B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, $E = 30\text{ GPa}$, $\gamma_{bt} = 25\text{ kN/m}^3$). Cốt thép dọc chịu lực CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$), cốt thép đai CB300-T ($R_{sw} = 210\text{ MPa}$). Tổng tải trọng tính toán tại chân cột quy đổi về tâm đáy móng gồm $N^{tt} = 2576\text{ kN}$, $H^{tt} = 127,6\text{ kN}$, $M^{tt} = 205,6\text{ kNm}$; tổng tải trọng tiêu chuẩn $N^{tc} = 2240\text{ kN}$, $H^{tc} = 110,96\text{ kN}$, $M^{tc} = 178,78\text{ kNm}$.
  • Kích thước móng: Chiều sâu đặt móng $D_f = 2,0\text{ m}$ (mực nước ngầm ở độ sâu 7 m). Chiều dài móng $L = 17,8\text{ m}$ (gồm các nhịp $1,8\text{ m} + 6,2\text{ m} + 2,9\text{ m} + 5,2\text{ m} + 1,7\text{ m}$). Bề rộng móng sơ bộ chọn $B_m = 2,0\text{ m}$ thỏa mãn điều kiện áp lực tiêu chuẩn $p_{tb} \le R_{tc} = 208,9\text{ kN/m}^2$. Chiều cao sườn dầm móng $h_d = 1,0\text{ m}$, bề rộng dầm $b_d = 0,4\text{ m}$, chiều cao cánh móng $h_c = 0,4\text{ m}$.
  • Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật:
    • Áp lực đáy móng: $p_{max} = 159,2\text{ kN/m}^2 \le 1,2 R_{tc} = 250,68\text{ kN/m}^2$; $p_{min} = 54,6\text{ kN/m}^2 > 0$; $p_{tb} = 106,92\text{ kN/m}^2 \le R_{tc}$.
    • Kiểm tra lún: Tính theo phương pháp cộng lớp phân tố (chia nhỏ các lớp $h_i = 1,0\text{ m} = 0,5 B_m$), sử dụng phương trình quan hệ $e-p$ thực nghiệm nội suy cho từng tầng. Tổng độ lún ổn định đạt $s = 2,5\text{ cm} \le [s] = 8,0\text{ cm}$.
    • Kiểm tra cường độ đất nền và ổn định trượt: Sức chịu tải giới hạn của nền thỏa mãn điều kiện ổn định ($Q^{tc} \le Q_{gh}/k_{tc}$). Hệ số an toàn chống trượt phẳng $FS_{truot} = \frac{F_{chong_truot}}{F_{gay_truot}} = \frac{1584,5}{127,49} = 12,4 > [FS] = 1,5$.
    • Kiểm tra chống cắt cánh móng: Chiều cao cánh $h_c = 0,4\text{ m}$ đảm bảo khả năng chịu cắt của bê tông không cần cốt đai cánh.
  • Tính toán nội lực và bố trí cốt thép:
    • Mô hình dầm móng trên nền đàn hồi trong SAP2000: Hệ số nền $C_z = 68,95\text{ kN/m}^3$, dầm được chia thành các phân tố $0,1\text{ m}$, gán lò xo biên $K_1 = 1821,2\text{ kN/m}$ và lò xo nhịp $K_2 = 1821,4\text{ kN/m}$.
    • Bố trí thép dầm móng: Nhóm thép mô men dương ở nhịp chọn $2\phi 20$ ($A_s = 628\text{ mm}^2$); nhóm thép mô men âm tại gối chọn $8\phi 28$ ($A_s = 4923,5\text{ mm}^2$); cốt đai $\phi 10$ nhánh đôi bố trí dày $s = 100\text{ mm}$ ở vùng gối và $s = 250\text{ mm}$ ở giữa nhịp; cốt thép chịu uốn cánh móng đặt $\phi 12@200\text{ mm}$; cốt giá đặt $4\phi 12$.

Phần II & Chương 3: Tính toán móng cọc

Chương này trình bày chi tiết giải pháp móng sâu sử dụng cọc ép bê tông cốt thép đài thấp:

  • Vật liệu và tải trọng thiết kế: Bê tông B25, cốt thép dọc cọc và đài móng CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$), cốt đai CB240-T ($R_{sw} = 170\text{ MPa}$). Tải trọng tính toán tại chân cột gồm $N^{tt} = 4830\text{ kN}$, $M^{tt} = 232,8\text{ kNm}$, hệ số vượt tải $n = 1,15$ (tải tiêu chuẩn $N^{tc} = 4200\text{ kN}$).
  • Lựa chọn cọc và địa tầng chịu lực: Chọn mặt cắt địa chất hố khoan HK1 (lớp đất yếu dày nhất, mực nước ngầm $-1,0\text{ m}$). Cọc đúc sẵn tiết diện vuông $40\times 40\text{ cm}$ ($A = 0,16\text{ m}^2$), cốt thép dọc $4\phi 25$ ($A_s = 1963,5\text{ mm}^2$). Đỉnh đài đặt ở độ sâu $D_f = 3,0\text{ m}$, cao độ mũi cọc đặt tại $-32,7\text{ m}$, cắm sâu vào lớp số 6 (á cát dẻo, chỉ số SPT $N > 15-30$) với chiều dài làm việc của cọc $L = 29,7\text{ m}$.
  • Xác định sức chịu tải của cọc đơn ($R_c$):
    • Sức chịu tải theo độ bền vật liệu: $P_{vl} = \varphi (m_b R_b A_b + R_s A_s) = 2195,49\text{ kN}$ (với hệ số uốn dọc $\varphi = 0,97$).
    • Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (TCVN 10304:2014): Sức kháng mũi $q_p = 1586\text{ kN/m}^2$, tổng ma sát bên $\sum f_i l_i$, cho ra sức chịu tải giới hạn $R_{cu} = 1478\text{ kN}$.
    • Sức chịu tải theo thí nghiệm cắt trực tiếp (Vesic 1973): $R_{cu} = Q_s + Q_p = 1891,82\text{ kN}$.
    • Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm SPT (AIJ 1998): Tính toán dựa trên số búa $N_{SPT}$ của từng lớp đất dính và đất rời.
    • Sức chịu tải thiết kế cho phép của cọc chọn giá trị thiên về an toàn: $R_{tk} = 878,2\text{ kN}$.
  • Thiết kế và kiểm tra đài cọc:
    • Sơ bộ bố trí 9 cọc ($3\times 3$) với khoảng cách tim cọc $3d = 1,2\text{ m}$. Đài móng hình vuông kích thước $B\times L = 3,2\text{ m} \times 3,2\text{ m}$, chiều cao đài $h_d = 1,3\text{ m}$ ($h_0 = 1,15\text{ m}$).
    • Tải trọng tác dụng lên cọc: Tải lớn nhất $P_{max} = 667,9\text{ kN} \le R_{tk} = 878,2\text{ kN}$; $P_{min} > 0$ (không có cọc chịu nhổ).
    • Kiểm tra sức chịu tải nhóm cọc: Hệ số nhóm $\eta = 0,72$, sức chịu tải nhóm $Q_{nhom} = 5749\text{ kN} > N^{tt}_{tong} = 5301\text{ kN}$.
    • Kiểm tra móng khối quy ước: Kích thước đáy khối quy ước $B_{qu}\times L_{qu} = 7,58\text{ m} \times 7,58\text{ m}$, chiều sâu $H_{qu} = 32\text{ m}$. Áp lực đáy móng quy ước $p_{tb} = 363,2\text{ kN/m}^2 \le R_{tc} = 370,39\text{ kN/m}^2$. Độ lún móng khối quy ước tính theo phương pháp cộng lớp phân tố đạt $s = 0,26\text{ cm} \le [s] = 8,0\text{ cm}$.
    • Kiểm tra đài cọc: Tháp xuyên thủng bao trùm toàn bộ diện tích đầu cọc nên đài đảm bảo điều kiện chống đâm thủng; kiểm tra ứng suất cắt trên tiết diện nghiêng đạt yêu cầu ($Q_{max} = 667,4\text{ kN} \le Q_b$). Bố trí thép đài móng theo mô hình dầm console ngàm tại mép cột: đặt $15\phi 20@200\text{ mm}$ cho cả hai phương cạnh L và B.
  • Kiểm tra cẩu lắp và kiểm tra tải trọng ngang:
    • Kiểm tra cọc khi cẩu lắp và dựng cọc: Mô men uốn lớn nhất xuất phát từ sơ đồ móc cẩu tại vị trí $0,207L$ được kiểm tra đảm bảo với cốt thép $2\phi 25$ mỗi mặt.
    • Phân tích cọc chịu lực ngang bằng SAP2000: Mô hình thân cọc liên kết với các lò xo đất có độ cứng biến thiên theo chiều sâu ($K = C_z u a$, $C_z = k z$). Kết quả chuyển vị ngang đỉnh cọc đạt $U_1 = 3,4\text{ mm}$ (rất nhỏ, đảm bảo vận hành).
    • Kiểm tra biểu đồ tương tác $M-N$ của tiết diện cọc: Lập biểu đồ tương tác từ lý thuyết biến dạng phi tuyến bê tông cốt thép trong Excel; cặp nội lực bất lợi nhất ($N_{max}, M_{max}$) nằm hoàn toàn bên trong đường bao giới hạn chịu lực của cọc.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ chuỗi tính toán kỹ thuật từ phân tích dữ liệu địa chất đầu vào đến bản vẽ thiết kế thi công chi tiết cho hai giải pháp móng:

  1. Chuẩn hóa bộ thông số địa chất: Xử lý toàn diện 178 mẫu đất từ 4 hố khoan sâu 80-100 m, xây dựng bảng chỉ tiêu cơ lý và phương trình quan hệ nén lún $e-p$ cho từng địa tầng, loại bỏ sai số thực nghiệm đảm bảo độ tin cậy theo quy chuẩn thống kê.
  2. Thiết kế hoàn chỉnh phương án móng băng:
    • Kích thước dầm móng: $L = 17,8\text{ m}$, $B_m = 2,0\text{ m}$, sườn dầm $b_d \times h_d = 0,4\text{ m} \times 1,0\text{ m}$, cánh móng $h_c = 0,4\text{ m}$.
    • Độ lún tính toán $s = 2,5\text{ cm}$ (nằm trong giới hạn cho phép $[s] = 8,0\text{ cm}$).
    • Bố trí cốt thép: Thép lớp dưới nhịp $2\phi 20$, thép lớp trên gối $8\phi 28$, cốt đai $\phi 10@100/250\text{ mm}$, thép cánh móng $\phi 12@200\text{ mm}$.
  3. Thiết kế hoàn chỉnh phương án móng cọc:
    • Kết cấu đài: Đài 9 cọc vuông kích thước $3,2\text{ m} \times 3,2\text{ m} \times 1,3\text{ m}$, chôn sâu $D_f = 3,0\text{ m}$.
    • Kết cấu cọc: Cọc vuông $40\times 40\text{ cm}$, dài $29,7\text{ m}$, thép dọc $4\phi 25$, cắm vào lớp á cát số 6 ở cao độ $-32,7\text{ m}$.
    • Sức chịu tải thiết kế $R_{tk} = 878,2\text{ kN}$, tải trọng đầu cọc lớn nhất $P_{max} = 667,9\text{ kN}$.
    • Độ lún khối móng quy ước đạt $s = 0,26\text{ cm} \le 8,0\text{ cm}$. Chuyển vị ngang đỉnh cọc qua SAP2000 $U_1 = 3,4\text{ mm}$. Thép đài $15\phi 20@200\text{ mm}$ hai phương.
  4. Đóng góp về phương pháp thực hành: Kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích truyền thống theo tiêu chuẩn TCVN và mô hình hóa phần tử hữu hạn trên SAP2000 (mô hình lò xo nền biến thiên cho cả dầm móng và cọc chịu lực ngang), đồng thời kiểm chứng tiết diện cọc bằng biểu đồ tương tác $M-N$.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi trình bày trong đồ án, một số điểm giới hạn kỹ thuật được ghi nhận:

  • Dữ liệu địa tầng lớp A (rác, xà bần) không có số liệu thí nghiệm do tính chất không đồng nhất của lớp đất đắp bề mặt.
  • Phân tích tương tác cọc - đất khi chịu tải trọng ngang trong phần mềm SAP2000 sử dụng mô hình lò xo Winkler tuyến tính hóa theo độ sâu ($C_z = k z$), chưa xét đến tính phi tuyến thực tế của đường cong $p-y$ khi nền đất chịu tải trọng ngang lớn.
  • Khóa luận chưa đưa vào số liệu quan trắc chuyển vị và thí nghiệm nén tĩnh cọc thực tế tại hiện trường (PDA, Osterberg hoặc nén tĩnh tải trọng tĩnh) để đối chứng trực tiếp với các giá trị sức chịu tải tính toán theo lý thuyết và SPT.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp và hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Địa kỹ thuật: Cung cấp tài liệu mẫu hoàn chỉnh về đồ án môn học Nền móng, từ các bước xử lý thống kê địa chất bằng Excel đến quy trình thiết kế móng nông, móng cọc theo hệ thống TCVN hiện hành.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu và địa kỹ thuật: Cung cấp phương pháp chi tiết về việc xác định độ cứng lò xo nền ($K_z, K_x$), cách thiết lập mô hình dầm móng và mô hình cọc chịu tải ngang trong phần mềm SAP2000, cũng như quy trình lập bảng tính biểu đồ tương tác $M-N$ cho cọc bê tông cốt thép.

Câu hỏi thường gặp

1. Tác giả đã xử lý thống kê số liệu địa chất từ bao nhiêu hố khoan và cấu tạo địa tầng khu vực khảo sát gồm những lớp nào?
Tác giả đã xử lý số liệu từ 4 hố khoan khảo sát gồm LK1 (sâu 80 m, 40 mẫu), LK2 (sâu 80 m, 40 mẫu), LK3 (sâu 100 m, 50 mẫu) và LK4 (sâu 100 m, 48 mẫu). Địa tầng gồm 5 phân lớp: Lớp A (rác, xà bần); Lớp 1 (bùn sét xám đen chảy, $\gamma^{tc} = 14,64\text{ kN/m}^3$, $\varphi = 3^\circ 30'$, $c = 0,14\text{ kPa}$); Lớp 2 (sét xám đen chảy, $\gamma^{tc} = 15,9\text{ kN/m}^3$, $\varphi = 4^\circ 54'$, $c = 9,265\text{ kPa}$); Lớp 3 (cát pha lẫn sỏi sạn thạch anh dẻo, $\gamma^{tc} = 20,04\text{ kN/m}^3$, $\varphi = 23^\circ 47'$, $c = 11,942\text{ kPa}$); Lớp 4 (sét, sét pha nửa cứng - cứng, $\gamma^{tc} = 20,6\text{ kN/m}^3$, $\varphi = 20,6^\circ$, $c = 20,6\text{ kPa}$).

2. Chiều sâu đặt móng và kích thước cơ bản của móng băng trong đồ án được xác định là bao nhiêu?
Móng băng được chọn đặt ở chiều sâu $D_f = 2,0\text{ m}$ (mực nước ngầm ở $-7,0\text{ m}$). Chiều dài tổng thể móng là $L = 17,8\text{ m}$, bề rộng đáy móng $B_m = 2,0\text{ m}$, chiều cao sườn dầm móng $h_d = 1,0\text{ m}$, bề rộng sườn dầm $b_d = 0,4\text{ m}$, và chiều cao cánh móng $h_c = 0,4\text{ m}$.

3. Kết quả kiểm tra lún của phương án móng băng và phương án móng cọc đạt giá trị bao nhiêu?
Cả hai phương án đều tính lún theo phương pháp cộng lớp phân tố và so sánh với độ lún giới hạn cho phép $[s] = 8,0\text{ cm}$:

  • Độ lún ổn định của móng băng đạt $s = 2,5\text{ cm} \le 8,0\text{ cm}$.
  • Độ lún của khối móng quy ước trong phương án móng cọc đạt $s = 0,26\text{ cm} \le 8,0\text{ cm}$.

4. Cọc bê tông cốt thép trong phương án móng sâu có quy cách kỹ thuật và sức chịu tải thiết kế như thế nào?
Cọc sử dụng tiết diện vuông $40\times 40\text{ cm}$, cốt thép dọc $4\phi 25$, bê tông B25. Chiều sâu mũi cọc cắm đến cao độ $-32,7\text{ m}$ (ngập sâu vào lớp á cát số 6 có chỉ số SPT $N > 15-30$), chiều dài làm việc của cọc $L = 29,7\text{ m}$. Sức chịu tải thiết kế của cọc đơn được chọn là $R_{tk} = 878,2\text{ kN}$, đảm bảo lớn hơn tải trọng tác dụng lớn nhất lên đầu cọc $P_{max} = 667,9\text{ kN}$.

5. Việc mô hình hóa dầm móng và cọc trong phần mềm SAP2000 được thực hiện bằng giải pháp kỹ thuật nào?
Tác giả áp dụng mô hình nền đàn hồi Winkler:

  • Đối với dầm móng băng: dầm được chia thành các đoạn nhỏ $0,1\text{ m}$ và gán các liên kết lò xo phương đứng (Translation Global Z) với độ cứng $K_1 = 1821,2\text{ kN/m}$ (lò xo biên) và $K_2 = 1821,4\text{ kN/m}$ (lò xo giữa) tính từ hệ số nền $C_z = 68,95\text{ kN/m}^3$.
  • Đối với móng cọc chịu lực ngang: thân cọc được chia nhỏ và gán các lò xo ngang với độ cứng biến thiên theo độ sâu $K = C_z u a$ (với $C_z = k z$), tính toán chuyển vị ngang đỉnh cọc đạt $U_1 = 3,4\text{ mm}$ và xuất nội lực kiểm tra biểu đồ tương tác $M-N$.

Kết luận

Đồ án môn học Nền móng của sinh viên Nguyễn Thành Trí là một công trình học thuật chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng hoàn chỉnh, bao quát toàn bộ quy trình khảo sát địa kỹ thuật và thiết kế kết cấu nền móng công trình. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa xử lý thống kê số liệu thực nghiệm, tính toán giải tích theo các tiêu chuẩn TCVN hiện hành và phân tích phần tử hữu hạn bằng SAP2000, đồ án đã đưa ra các giải pháp móng băng và móng cọc hợp lý về khả năng chịu lực, biến dạng và yêu cầu cấu tạo. Nội dung tài liệu thể hiện tính chuẩn xác cao về số liệu, logic kỹ thuật rõ ràng và mang giá trị tham khảo thiết thực cho công tác học tập, nghiên cứu và thiết kế nền móng công trình xây dựng.