Giáo trình Nền móng Tô Văn Lận: Lý thuyết và Bài tập cho Sinh viên Xây dựng Dân dụng

• Trường học: Trường Đại học Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
• Đề tài: Nền và móng
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình nền móng Tô Văn Lận

Giáo trình Nền và Móng của tác giả Tô Văn Lận là tài liệu giảng dạy quan trọng dành cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, do Nhà xuất bản Xây dựng phát hành. Giáo trình cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về thiết kế và tính toán nền móng công trình. Nội dung bao gồm các khái niệm cơ bản về phân loại nền và móng, các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng, xác định tải trọng tác dụng xuống móng. Giáo trình trình bày phương pháp đề xuất và lựa chọn giải pháp nền móng phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất công trình và địa chất thủy văn. Ngoài ra, tài liệu còn hướng dẫn lựa chọn chiều sâu đặt móng dựa trên nhiều yếu tố như trị số tải trọng, đặc điểm sử dụng công trình và điều kiện thi công. Giáo trình được biên soạn theo quy chuẩn kỹ thuật hiện hành, đảm bảo tính khoa học và thực tiễn cao cho người học và người hành nghề xây dựng.

1.1. Cấu trúc nội dung giáo trình

Giáo trình được tổ chức thành nhiều chương logic, bắt đầu từ giải thích các ký hiệu và khái niệm cơ bản. Phần đầu giới thiệu phân loại nền móng, phân loại nền và phân loại móng theo nhiều tiêu chí khác nhau. Tiếp theo là các chương về tải trọng tác dụng xuống móng, bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời và tổ hợp tải trọng. Giáo trình còn trình bày quy trình xử lý số liệu địa chất, xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất nền. Các phần tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn được trình bày chi tiết và hệ thống.

1.2. Đối tượng và phạm vi áp dụng

Giáo trình chủ yếu phục vụ sinh viên đại học ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp trong quá trình học tập môn Nền móng. Tài liệu cũng phù hợp cho kỹ sư mới ra nghề cần củng cố kiến thức nền tảng về thiết kế nền móng. Phạm vi áp dụng bao gồm móng nông trên nền tự nhiên, móng mềm và các phương pháp xử lý nền phức tạp. Giáo trình cung cấp cả lý thuyết lẫn công thức tính toán thực tế, giúp người học vận dụng vào thiết kế công trình dân dụng và công nghiệp quy mô vừa và nhỏ.

II. Phân tích phân loại nền móng trong giáo trình

Giáo trình trình bày hệ thống phân loại nền móng một cách khoa học và chi tiết. Về phân loại nền, giáo trình chia thành nền đất tự nhiên và nền nhân tạo đã qua xử lý. Mỗi loại nền có đặc tính cơ lý khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải và độ ổn định của công trình. Về phân loại móng, giáo trình phân biệt rõ ràng giữa móng nông và móng sâu. Móng nông bao gồm móng đơn, móng băng dưới tường, móng băng dưới dãy cột và móng kết hợp dưới hai cột. Mỗi loại móng được thiết kế phù hợp với điều kiện tải trọng và tính chất đất nền cụ thể. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thu thập đầy đủ tài liệu trước khi thiết kế, bao gồm tài liệu về khu vực xây dựng, tài liệu về công trình và tải trọng tác dụng, khả năng cung ứng vật liệu cùng năng lực máy móc thi công. Việc phân loại đúng giúp kỹ sư lựa chọn giải pháp nền móng tối ưu, tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn công trình.

2.1. Phân loại nền đất và đặc điểm kỹ thuật

Phân loại nền trong giáo trình dựa trên tính chất cơ lý của đất và nguồn gốc hình thành. Nền đất tự nhiên bao gồm đất cát, đất sét, đất pha với các chỉ tiêu cường độ và biến dạng khác nhau. Nền nhân tạo là nền đã qua xử lý bằng các phương pháp như gia cố, thay thế hoặc nén chặt. Giáo trình hướng dẫn xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất nền thông qua các thí nghiệm hiện trường và phòng thí nghiệm. Yêu cầu về số lượng thí nghiệm được quy định cụ thể để đảm bảo độ tin cậy của số liệu thiết kế.

2.2. Phân loại móng và ứng dụng thực tế

Giáo trình phân loại móng thành nhiều nhóm dựa trên kết cấu và vị trí đặt móng. Móng đơn được sử dụng dưới cột riêng lẻ, chế tạo từ gạch, đá hoặc bê tông cốt thép. Móng băng phù hợp cho công trình có nhiều cột排列 hàng hoặc tường chịu lực. Móng kết hợp dưới hai cột áp dụng khi khoảng cách giữa hai cột gần nhau. Móng mềm sử dụng mô hình nền biến dạng cục bộ hoặc biến dạng tổng quát để tính toán. Mỗi loại móng có trình tự thiết kế riêng, từ xác định kích thước sơ bộ đến kiểm tra điều kiện áp lực và tính toán cốt thép.

III. Phương pháp tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn

Giáo trình trình bày phương pháp tính toán nền móng theo hai trạng thái giới hạn chính. Trạng thái giới hạn thứ nhất liên quan đến sức chịu tải của nền, đảm bảo công trình không bị phá hoại do vượt quá khả năng chịu lực của đất nền. Phương pháp giải tích sử dụng công thức tính sức chịu tải dựa trên các chỉ tiêu cơ lý của đất như góc ma sát trong, lực dính đơn vị và trọng lượng thể tích. Phương pháp đồ giải - giải tích áp dụng khi nền đất không đồng nhất hoặc phụ tải ở các phía khác nhau chênh lệch quá 25%. Trạng thái giới hạn thứ hai kiểm soát biến dạng của nền móng, bao gồm độ lún thẳng đứng, độ lún lệch và độ nghiêng của móng. Giáo trình đưa ra các điều kiện giới hạn cụ thể: độ lún tuyệt đối phải nhỏ hơn trị giới hạn, độ lún lệch tương đối và độ nghiêng phải nằm trong giới hạn cho phép. Việc tính toán được thực hiện theo sơ đồ bán không gian hoặc sơ đồ lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn.

3.1. Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất

Trạng thái giới hạn thứ nhất kiểm tra khả năng chịu tải của nền đất trước tải trọng tác dụng. Phương pháp giải tích áp dụng cho nền đất đồng nhất, xác định sức chịu tải dựa trên trị tính toán của góc ma sát trong, lực dính đơn vị và chiều sâu đặt móng. Phương pháp đồ giải - giải tích xây dựng mặt trượt cung tròn, áp dụng cho nền không đồng nhất hoặc móng đặt trên mái dốc. Điều kiện đảm bảo là tỷ số giữa mô men chống trượt và mô men gây trượt không nhỏ hơn 1,2. Phương pháp này tính theo sơ đồ bài toán phẳng, chia lăng thể trượt thành nhiều mảnh để tìm vị trí tâm cung trượt nguy hiểm nhất.

3.2. Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai

Trạng thái giới hạn thứ hai kiểm soát biến dạng của nền móng, bao gồm độ lún thẳng đứng và độ lún lệch. Giáo trình hướng dẫn tính độ lún theo sơ đồ bán không gian biến dạng tuyến tính hoặc sơ đồ lớp biến dạng có chiều dày hữu hạn. Kiểm tra về lún lệch bao gồm xác định độ lún lệch tương đối giữa hai móng liền kề và độ nghiêng của móng chịu tải trọng lệch tâm. Với móng chữ nhật, độ nghiêng xác định qua hiệu độ lún tại hai cạnh đối diện chia cho khoảng cách giữa chúng. Các điều kiện giới hạn phải được thỏa mãn đồng thời để đảm bảo công trình hoạt động an toàn.

IV. Ứng dụng giáo trình nền móng trong thực hành xây dựng

Giáo trình Nền và Móng của Tô Văn Lận có giá trị ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp. Kiến thức về tính toán độ bền và cấu tạo móng giúp kỹ sư thiết kế tiết diện móng phù hợp, xác định nội lực và bố trí cốt thép hợp lý. Giáo trình quy định cụ thể về lớp bê tông bảo vệ và khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép, đảm bảo chất lượng thi công. Phần tính toán móng mềm cung cấp phương pháp áp dụng mô hình nền biến dạng cục bộ và tổng quát, phù hợp cho các công trình trên nền đất yếu. Giáo trình cũng hướng dẫn xử lý số liệu địa chất, xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất nền. Những kiến thức này giúp sinh viên và kỹ sư vận dụng vào thiết kế thực tế, từ công trình nhà ở đến các dự án công nghiệp quy mô lớn, đảm bảo an toàn và kinh tế.

4.1. Thiết kế móng nông trên nền tự nhiên

Thiết kế móng nông trên nền tự nhiên là nội dung trọng tâm của giáo trình. Trình tự thiết kế bắt đầu bằng xác định cường độ tính toán của đất nền dựa vào chỉ tiêu cơ lý hoặc cường độ tính toán quy ước. Tiếp theo là xác định kích thước sơ bộ móng và kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng đối với cả tải trọng đúng tâm và lệch tâm. Giáo trình hướng dẫn chi tiết cách tính toán độ bền và cấu tạo cho móng đơn gạch đá, móng đơn bê tông cốt thép, bao gồm xác định chiều cao móng, tính toán nội lực và bố trí cốt thép.

4.2. Xử lý nền đất yếu và kiểm tra móng mềm

Giáo trình đề cập đến phương pháp xử lý nền đất yếu khi điều kiện địa chất không đáp ứng yêu cầu thiết kế. Các giải pháp bao gồm thay đổi chiều sâu đặt móng, xử lý nền hoặc thay đổi loại móng phù hợp. Phần tính toán móng mềm sử dụng mô hình nền biến dạng cục bộ với phương trình vi phân cơ bản để tính móng dầm dài vô hạn và hữu hạn. Mô hình nền biến dạng tổng quát áp dụng cho trường hợp phức tạp hơn. Giáo trình cũng hướng dẫn kiểm tra khe nứt khi móng kết hợp với chức năng tường chắn, tầng hầm hoặc bể chứa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TÔ VĂN LẬN NỀN VÀ MÓNG Dùng cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG 2 MỤC LỤC MỤC LỤC . 11 GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU . 15 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN.2 Phân loại nền móng .1 Phân loại nền .2 Phân loại móng .3 Các tài liệu cần có để thiết kế nền móng .1 Tài liệu về khu vực xây dựng .2 Tài liệu về công trình và tải trọng tác dụng xuống nền móng .3 Khả năng cung ứng vật liệu xây dựng .4 Năng lực về máy móc, thiết bị thi công .4 Tải trọng tác dụng xuống móng .1 Tải trọng và tổ hợp tải trọng .1 Tải trọng thường xuyên .2 Tải trọng tạm thời .3 Tổ hợp tải trọng .2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng .5 Đề xuất và lựa chọn các giải pháp nền móng.1 Đề xuất giải pháp xử lý nền.2 Đề xuất và lựa chọn giải pháp móng.6 Lựa chọn chiều sâu đặt móng.1 Điều kiện về địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng .1 Điều kiện về địa hình .2 Điều kiện về địa chất công trình, địa chất thủy văn .3 Trị số và tính chất của tải trọng .4 Đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình .5 Điều kiện thi công.7 Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn .1 Tính toán nền móng theo theo sức chịu tải.2 Tính toán nền móng theo biến dạng.8 Xử lý số liệu địa chất và thí nghiệm .1 Nguyên tắc chung .2 Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất .3 Yêu cầu về số lượng thí nghiệm . 33 MÓNG NÔNG TRÊN NỀN TỰ NHIÊN.1 Phân loại móng nông .2 Móng kết hợp dưới hai cột .2 Trình tự thiết kế móng nông trên nền tự nhiên .3 Xác định cường độ tính toán của đất nền .1 Dựa vào chỉ tiêu cơ lý của đất nền.2 Dựa vào cường độ tính toán quy ước .4 Xác định kích thước sơ bộ và kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng.1 Móng chịu tải trọng đúng tâm .2 Móng chịu tải trọng lệch tâm .2 Móng kết hợp dưới hai cột .1 Móng băng dưới tường .2 Móng băng dưới dãy cột .5 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu .6 Tính toán theo trạng thái giới hạn 1 .1 Sức chịu tải của nền đá .2 Sức chịu tải của nền đất .1 Phương pháp giải tích .2 Phương pháp đồ giải - giải tích .7 Tính toán theo trạng thái giới hạn 2 .1 Tính toán độ lún thẳng đứng .1 Tính toán theo sơ đồ bán không gian biến dạng tuyến tính.2 Tính toán theo sơ đồ lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn.2 Kiểm tra về lún lệch.3 Xác định độ nghiêng của móng khi chịu tải trọng lệch tâm .1 Độ nghiêng của móng chữ nhật .2 Độ nghiêng của móng tròn .8 Tính toán độ bền và cấu tạo móng .1 Móng đơn gạch, đá, bê tông dưới cột .2 Móng đơn bê tông cốt thép dưới cột .1 Xác định chiều cao móng .2 Tính toán nội lực và cốt thép cho móng.3 Móng kết hợp dưới hai cột .1 Xác định tiết diện móng .2 Xác định nội lực trong móng.3 Tính toán cốt thép móng .4 Những yêu cầu về cấu tạo đối với móng bê tông cốt thép .1 Lớp bê tông bảo vệ .2 Khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép .9 Tính toán móng mềm.1 Phân loại móng mềm .2 Các loại mô hình nền .1 Mô hình nền biến dạng cục bộ.2 Mô hình nền biến dạng tổng quát .3 Tính toán móng mềm theo mô hình nền biến dạng cục bộ .1 Phương trình vi phân cơ bản .2 Tính móng dầm dài vô hạn .3 Tính móng dầm ngắn .4 Tính toán móng mềm theo mô hình nền biến dạng tổng quát .1 Phương pháp của Gorbunôv - Pôxađôv .2 Phương pháp của Ximvulidi .3 Phương pháp của Jemoskin .5 Tính toán móng mềm theo mô hình lớp đàn hồi có chiều dày hữu hạn .1 Phạm vi áp dụng .3 Kết quả tính toán.10 Bài tập ví dụ .1 - Móng đơn dưới cột .2 - Móng kết hợp dưới 2 cột .1 Phân loại cọc .2 Phân loại cọc .1 Theo vật liệu làm cọc .2 Theo phương pháp hạ cọc .3 Theo điều kiện tương tác giữa cọc và đất.4 Cọc đóng (ép) bê tông cốt thép có tiết diện đặc và cọc ống rỗng lòng .5 Theo biện pháp thi công cọc .2 Cọc đổ tại chỗ .3 Cấu tạo một số loại cọc .1 Cọc tre, tràm, gỗ .3 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn .1 Cọc lăng trụ .3 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước .4 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ .1 Cọc khoan nhồi .2 Cọc ba rét .4 Trình tự thiết kế móng cọc .1 Đánh giá điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn .2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng .3 Xác định độ sâu đặt đáy đài .5 Xác định các thông số về cọc .1 Xác định cao trình đặt mũi cọc .2 Xác định chiều dài, tiết diện cọc .1 Chiều dài cọc .2 Tiết diện cọc .3 Lựa chọn phương pháp thi công cọc .2 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ .4 Lựa chọn vật liệu cọc .6 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn chịu lực dọc trục .1 Tổng quát về sức chịu tải của cọc .2 Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng theo cường độ vật liệu làm cọc .2 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn.3 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước .4 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ .3 Sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép chịu kéo theo cường độ vật liệu .4 Sức chịu tải trọng nén thẳng đứng của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất, đá.1 Sức chịu tải của cọc chống .2 Sức chịu tải trọng nén của cọc ma sát hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép .3 Sức chịu tải trọng nén của cọc ma sát đổ tại chỗ .5 Sức chịu tải trọng kéo của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất, đá .1 Cọc treo hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép .2 Cọc treo đóng hoặc ép nhồi, cọc khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông .6 Sức chịu của cọc theo các chỉ tiêu cường độ của đất nền .1 Sức chịu tải cực hạn của cọc .2 Sức kháng của đất dưới mũi cọc (Phương pháp Meyerhof) .3 Sức kháng trung bình trên thân cọc .4 Sức chịu tải cho phép của cọc .7 Sức chịu của cọc theo kết quả xuyên tĩnh (phương pháp 1).1 Sức chịu tải cực hạn của cọc đóng hoặc ép .2 Sức chịu tải cực hạn của cọc khoan nhồi .8 Sức chịu của cọc theo kết quả xuyên tĩnh (phương pháp 2).1 Sức chịu tải cực hạn của cọc .2 Sức chịu tải cho phép của cọc .9 Sức chịu của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).1 Sức chịu tải cực hạn .2 Sức chịu tải cho phép .10 Sức chịu của cọc theo kết quả thử động cọc bằng đóng búa .11 Sức chịu của cọc theo kết quả thử tải trọng tĩnh .7 Hiện tượng ma sát âm.2 Xác định lực ma sát âm .3 Sức chịu tải của cọc khi xét đến ma sát âm .4 Những biện pháp làm giảm ảnh hưởng của ma sát âm .8 Xác định số lượng cọc và kiểm tra áp lực xuống cọc .1 Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong móng.2 Kiểm tra điều kiện áp lực xuống cọc .1 Điều kiện kiểm tra .2 Áp lực tác dụng xuống cọc .3 Sự làm việc của cọc trong nhóm.9 Kiểm tra cọc khi chịu đồng thời mô men và lực ngang .1 Sơ đồ phân bố tải ngang lên đầu cọc .1 Với móng có 1 cọc .2 Móng có 2 hoặc nhiều cọc, bố trí theo 1 hàng .2 Xác định nội lực trong cọc .3 Kiểm tra cọc .1 Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc .2 Kiểm tra ổn định nền xung quanh cọc .10 Tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc .1 Điều kiện kiểm tra .2 Tính toán độ lún của cọc đơn .1 Đối với cọc ma sát đơn không mở rộng mũi .2 Đối với cọc đơn mở rộng mũi .3 Tính toán độ lún của nhóm cọc từ độ lún của cọc đơn .4 Tính toán độ lún của móng cọc theo mô hình móng khối quy ước.5 Tính toán độ lún của móng hỗn hợp cọc - bè .11 Kiểm tra điều kiện áp lực của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc .1 Xác định áp lực xuống đất nền tại mặt phằng mũi cọc .2 Sức chịu tải của đất nền tại mặt phằng mũi cọc.12 Thiết kế đài cọc .1 Lựa chọn sơ bộ chiều cao đài cọc .2 Tính toán và cấu tạo đài cọc .1 Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc .2 Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt .3 Tính toán cốt thép đài .13 Tính toán, kiểm tra cọc đúc sẵn trong quá trình thi công .1 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng .2 Tính toán móc cẩu .14 Đặc điểm thiết kế móng cọc trong vùng có động đất .15 Tính toán móng cọc theo tiêu chuẩn châu Âu (EN 1997-1), [1]; [26].1 Những nội dung chính của EN 1997-1 trong thiết kế móng cọc .2 Cọc chịu nén.3 Cọc chịu kéo.4 Nội dung các phương pháp thiết kế đối với cọc .1 - Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn .2 - Cọc khoan nhồi . 250 MÓNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU .1 Phạm vi áp dụng .2 Tính toán đệm cát .1 Phạm vi áp dụng .2 Tính toán cọc cát .1 Đặc điểm, phạm vi áp dụng.2 Cấu tạo và tính toán giếng cát .3 Tính biến dạng của nền .4 Thi công giếng cát .5 Thiết kế móng cọc tràm .1 Lựa chọn phương án thiết kế .2 Lựa chọn chiều dài cọc .3 Thiết kế cọc tràm theo phương diện làm chặt đất.4 Thiết kế cọc tràm như một loại móng cọc .6 Bài tập ví dụ .1 - Móng trên đệm cát .2 – Móng trên cọc cát . 284 MÓNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG .2 Phân loại máy và móng máy .3 Cấu tạo móng máy .1 Móng dạng khối.2 Móng dạng khung .4 Những yêu cầu cơ bản đối với móng máy .5 Các đặc trưng động lực học của nền .6 Thiết kế nền móng máy .1 Các tài liệu cần có để thiết kế móng máy .1 Số liệu về đặc tính của máy .2 Số liệu về nơi đặt máy .2 Tính toán móng khối dưới máy hoạt động có chu kỳ .3 Thiết kế móng khối dưới máy búa.1 Chiều dày phần móng .2 Diện tích sơ bộ đáy móng .3 Kiểm tra kích thước móng theo biên độ dao động .4 Kiểm tra điều kiện áp lực .4 Độ lún của nền khi rung.5 Biện pháp chống rung động .7 Đặc điểm thiết kế nền, nhà và công trình xây ở những vùng động đất.296 SỰ CỐ VỀ NẾN MÓNG VÀ CÁCH GIA CỐ SỬA CHỮA.