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

Dưới đây là các meta tag được tạo cho bài viết "Giáo trình Nền móng Tô Văn Lận - Xây dựng Dân dụng": { "ai_description": "Giáo trình nền móng Tô Văn Lận là

• 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

MỞ ĐẦU Nền và Móng là một trong số các môn học chuyên ngành được giảng dạy cho sinh viên của tất cả các ngành kỹ thuật công trình nói chung. Riêng đối với chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, môn học này sẽ cung cấp các kiến thức cơ bản giúp sinh viên nắm được một số lý thuyết cơ bản và thực hành về tính toán, thiết kế một số loại móng phổ biến thuộc dạng công trình nhà cửa. Trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa nước ta hiện nay, ngày càng có nhiều công trình xây dựng với qui mô lớn, cao tầng, có nhiều tầng hầm… Nhiều phương thức xây dựng nền móng mới được đưa vào Việt Nam so với những năm về trước như: cọc ba-rét, cọc khoan nhồi đường kính lớn, các biện pháp mới cải tạo tính năng xây dựng của đất… Do vậy đòi hỏi phải có các tài liệu mới giới thiệu nguyên lý tính toán cũng như các biện pháp thi công cho các kỹ thuật nền móng mới này. Qua đó giúp cho sinh viên ra trường dễ dàng áp dụng các kiến thức đã học vào trong công việc thực tế.

Tuy nhiên, các giáo trình Nền và Móng được sử dụng ở nước ta hiện nay đều được biên soạn cũng cách nay khá lâu. Việc tính toán thiết kế nền móng hiện nay, các kỹ sư có thể sử dụng các Quy phạm Xây dựng Việt Nam đồng thời tham khảo Quy phạm các nước tiên tiến để tính toán thiết kế. Các Quy phạm này được viết vào các thời điểm khác nhau tương ứng với các mức độ phát triển lý thuyết tính toán và công nghệ thi công khác nhau nên có nhiều điểm không phù hợp với giai đoạn hiện nay. Những vấn đề này sẽ gây ra những khó khăn nhất định cho không ít các kỹ sư làm công tác thiết kế nền móng.

Từ những thực tế như trên, ngoài việc phải có những thay đổi cơ bản về phương pháp dạy và học trong các trường Đại học, thì giáo trình, tài liệu giảng dạy và học tập cho giảng viên và sinh viên đóng vai trò hết sức quan trọng và cần thiết, đặc biệt với hình thức học chế tín chỉ hiện nay. Vì thế, Khoa Xây Dựng trường Đại học Kiến Trúc TP. Hồ Chí Minh đã bắt đầu cải tiến chương trình đào tạo, rà soát nội dung kiến thức của các môn học để cập nhật phù hợp với tình hình xây dựng trong nước hiện nay, các giáo trình sử dụng để giảng dạy cũng phải thay đổi cho phù hợp và cần được biên soạn lại theo hướng cập nhật các tiến bộ mới của Khoa học kỹ thuật Xây dựng và sử dụng các ứng dụng của công nghệ thông tin trong tính toán, thiết kế nền móng công trình. Giáo trình này được biên soạn trong khuôn khổ đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Bộ năm 2012 - “Nghiên cứu đổi mới nội dung các giáo trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp theo trình độ phát triển của công nghệ xây dựng hiện nay” với sự thực hiện của các giảng viên thuộc Bộ môn Nền móng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Kiến trúc TP.

Hồ Chí Minh. Ban biên soạn xin cảm ơn các nhà khoa học, các chuyên gia và đồng nghiệp về lĩnh vực nền móng công trình đã tham gia, đóng góp ý kiến về nội dung cuốn giáo trình này. 11 12 GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU W % Độ ẩm WP % Giới hạn dẻo WL % Giới hạn chảy IP Chỉ số dẻo IL Chỉ số sệt E kPa Mô đun biến dạng của đất γw kN/m3 Trọng lượng thể tích tự nhiên của đất γII kN/m3 Trị tính toán thứ 2 trọng lượng thể tích tự nhiên của đất γII’ kN/m3 Trị tính toán thứ 2 trung bình trọng lượng thể tích tự nhiên của đất nằm trên chiều sâu đặt móng ν Hệ số poát xông của đất G Độ no nước; độ bão hòa e Hệ số rỗng của đất fi kPa Ma sát bên tại lớp đất thứ i fc kPa Cường độ chịu nén của bê tông h m Chiều sâu đặt móng kể từ cao trình quy hoạch h’ m Chiều sâu đặt móng kể từ mặt đất tự nhiên hm m Chiều cao móng hđ m Chiều cao đài cọc ho m Chiều cao làm việc của tiết diện i Độ nghiêng tính toán của móng igh Độ nghiêng cho phép của móng l m Chiều dài tính toán của cọc li m Chiều dày của lớp đất thứ i trong chiều dài tính toán của cọc N Chỉ số SPT từ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn Nc; Nq;Nγ Thông số sức chịu tải lấy theo giá trị góc ma sát trong đất nền  độ Góc ma sát trong I độ Trị tính toán thứ nhất của góc ma sát trong II độ Trị tính toán thứ hai của góc ma sát trong n độ Góc ma sát giữa cọc và đất c kPa Lực dính đơn vị của đất cI kPa Trị tính toán thứ nhất lực dính đơn vị của đất cII kPa Trị tính toán thứ hai lực dính đơn vị của đất ca kPa Lực dính giữa cọc và đất xung quanh cọc cu kPa Sức chống cắt không thoát nước của đất nền R kPa Áp lực tính toán tác dụng lên đất nền; sức chịu tải của đất nền Ro kPa Áp lực tính toán quy ước lên đất nền Rn kPa Cường độ cực hạn về nén một trục của đá S m; cm Trị biến dạng tính toán của nền nhà hoặc công trình 13 Sgh m; cm Trị biến dạng cho phép của nền nhà hoặc công trình u m Chu vi tiết diện ngang thân cọc Một số ký hiệu trong phần móng cọc Nc,d trị tính toán tải trọng nén tác dụng lên cọc Nt,d trị tính toán tải trọng kéo tác dụng lên cọc Rc,d trị tính toán sức chịu tải trọng nén của cọc Rt,d trị tính toán sức chịu tải trọng kéo của cọc Rc,k trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc, Rt,k trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng kéo cực hạn Rt,u γ0 hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc γn hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình γk hệ số tin cậy theo đất nền γcb hệ số kể đến việc đổ bê tông trong khoảng không gian chật hẹp của hố và ống vách γ’cb hệ số kể đến phương pháp thi công cọc 14 Chöông 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Tổng quát Móng là bộ phận cuối cùng của công trình, tiếp nhận toàn bộ tải trọng do kết cấu bên trên truyền xuống. Thông thường, móng được mở rộng ra xung quanh để làm giảm áp lực xuống nền.

Tuy nhiên trong một số trường hợp, khi công trình xây dựng ở gần với các công trình có sẵn - móng có thể chỉ bằng hoặc thậm chí còn thu hẹp hơn so với phạm vi công trình bên trên. Móng chính là phần kéo dài thêm của công trình và nằm ngầm trong lòng đất. Móng có nhiệm vụ truyền tải trọng từ công trình xuống nền đất.1 - Các bộ phận trong công trình xây dựng Để đảm bảo điều kiện về cường độ và ổn định của công trình móng được đặt sâu vào trong đất, khoảng cách từ mặt đất đến đáy móng được gọi là độ sâu đặt móng. Tuỳ theo loại tải trọng, đặc điểm của nền đất và quy mô của công trình mà móng được cấu tạo thành nhiều dạng khác nhau, sử dụng những loại vật liệu khác nhau để thoả mãn điều kiện về kinh tế và kỹ thuật.

Nền công trình là vùng đất đá nằm dưới đáy móng, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng công trình truyền xuống qua móng. Căn cứ vào đặc điểm của nền đất, tải trọng công trình và sự phân bố ứng suất trong đất, giới hạn của nền được xem xét ở độ sâu mà ứng suất do tải trọng ngoài gây ra bằng 0,1 ÷ 0,2 lần ứng suất do trọng lượng bản thân của đất nền. Thiết kế nền móng là một công việc phức tạp vì nó liên quan đến nhiều vấn đề: đặc điểm của công trình xây dựng; nền móng của các công trình lân cận hịện có; điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn của khu đất xây dựng. Đất nền có nhiều loại khác nhau và không đồng nhất cả về thành phần hạt, tính chất cơ lý và địa tầng… Vì vậy để có thể thiết kế được một công trình có nền móng bảo đảm chịu lực, đòi hỏi người thiết kế trước hết phải nắm vững những lý thuyết về cơ học đất, nền móng và kỹ thuật 15 thi công, nghiên cứu và hiểu rõ về điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn của khu đất xây dựng, từ đó mới có thể lựa chọn được giải pháp nền móng tối ưu, đảm bảo các yếu tố kinh tế - kỹ thuật trong xây dựng.

Khi không nắm vững các yếu tố trên có thể dẫn đến những sai lầm trong việc lựa chọn giải pháp nền móng, sai lầm có thể theo 2 khuynh hướng: - Gây lãng phí, tốn kém không cần thiết do quá thiên về an toàn. - Gây sự cố cho công trình do nền móng không đủ sức chịu tải hoặc biến dạng quá lớn làm cho công trình không thể sử dụng bình thường được. Cần lưu ý rằng những sai phạm đối với các kết cấu bên trên, sự cố sảy ra có thể chỉ ở mức cục bộ, nhưng sự cố đối với nền móng có thể gây ra sụp đổ, hư hỏng công trình mà việc xử lý nền móng là hết sức phức tạp về kỹ thuật và tốn kém về kinh phí.2 Phân loại nền móng 1.1 Phân loại nền Nền được chia thành hai loại: - Nền tự nhiên: đất ở đáy móng có đủ khả năng chịu tải trọng của công trình. Nền tự nhiên bao gồm các loại nền đất và nền đá.

- Nền nhân tạo: khi nền đất không đủ sức tiếp thu tải trọng của công trình do vậy phải dung những biện pháp gia cường nhằm làm tăng sức chịu tải và làm giảm độ lún của công trình.2 Phân loại móng Có thể phân loại móng theo nhiều cách khác nhau: - Theo vật liệu làm móng: móng gạch đá, móng bê tông, bê tông cốt thép. - Theo đặc điểm làm việc của móng: đối với móng nông, có thể phân chia thành móng cứng, móng mềm; đối với móng cọc, phân chia thành móng cọc đài cao, đài thấp. - Theo công nghệ thi công móng: móng lắp ghép, móng đổ tại chỗ, móng bán lắp ghép. - Theo chiều sâu đặt móng: móng nông, móng sâu.