Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án học phần "Project Based Learning 1 (PBL1): Nền và móng" được thực hiện tại Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng vào tháng 9 năm 2022. Đề tài do sinh viên Phan Trường và Trương Thất Tùng (Lớp 20X1CLC1 – Nhóm 5) thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đỗ Hữu Đạo.

Nghiên cứu được triển khai nhằm giải quyết bài toán thiết kế nền móng cho một công trình dân dụng khung bê tông cốt thép dựa trên các số liệu khảo sát địa kỹ thuật và tải trọng chân cột thực tế. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác lập theo 4 nội dung chính:

  1. Đánh giá chi tiết các chỉ tiêu cơ lý, trạng thái vật lý và tính năng biến dạng nén lún của các lớp đất nền tại khu vực xây dựng.
  2. Đề xuất các phương án nền móng khả thi về mặt kỹ thuật, bao gồm phương án móng nông trên nền tự nhiên và phương án móng cọc đài thấp.
  3. Thiết kế và tính toán hoàn chỉnh phương án móng nông trên nền thiên nhiên cho hai vị trí chịu lực điển hình (cột giữa và cột biên), bao gồm việc xác định kích thước hình học đáy móng, kiểm tra áp lực tiêu chuẩn, tính toán độ lún theo trạng thái giới hạn thứ hai, kiểm tra ổn định trượt - lật và chống chọc thủng theo trạng thái giới hạn thứ nhất, cùng công tác bố trí cốt thép.
  4. Thiết kế và tính toán phương án móng cọc đài thấp cho cột giữa và cột biên, xác lập chiều dài cọc, chiều sâu ngàm mũi cọc vào tầng chịu lực, kích thước đài cọc và xác định sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo cường độ vật liệu và theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống nền đất và kết cấu móng (móng đơn bê tông cốt thép và móng cọc đài thấp) chịu tải trọng từ khung kết cấu bên trên. Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm mặt bằng lưới cột công trình đối xứng với các trục ngang từ A đến G (6 nhịp, mỗi nhịp 4500 mm, tổng chiều dài 27000 mm) và các trục dọc từ 1 đến 7 với bước cột lần lượt là 6000 mm, 6000 mm, 3000 mm, 3000 mm, 6000 mm, 6000 mm. Kích thước tiết diện các cột khung là 400 $\times$ 550 mm. Cấu trúc địa tầng khảo sát gồm 3 lớp đất với tổng chiều sâu nghiên cứu từ mặt đất tự nhiên đến cao trình ngàm cọc 16 m và lớp đất chịu lực vô cùng. Phạm vi thời gian nghiên cứu tương ứng với thời điểm thu thập dữ liệu và hoàn thành tính toán vào tháng 9 năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế được áp dụng xuyên suốt đồ án là Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9362:2012 "Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình", cùng lý thuyết tính toán kết cấu bê tông cốt thép và cơ học đất. Việc tính toán nền móng được thực hiện theo hai nhóm trạng thái giới hạn:

  • Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH1): Tính toán cường độ, khả năng chống chọc thủng của bản móng dưới tác dụng của phản lực đất nền, kiểm tra ổn định lật và ổn định trượt ngang.
  • Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH2): Tính toán biến dạng lún cuối cùng của nền đất dưới đáy móng bằng phương pháp cộng lún từng lớp phân tố với công thức tổng quát: $$S = \sum_{i=1}^{n} \frac{e_i - e_{i+1}}{1 + e_{i+1}} \cdot h_i$$ Trong đó hệ số rỗng $e_i$ và $e_{i+1}$ được nội suy từ đường cong nén lún ứng với cấp áp lực bản thân và áp lực phụ thêm tại từng điểm tính toán.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm phương pháp phân tích số liệu địa kỹ thuật thực nghiệm, phương pháp giải tích cơ học kết cấu và phương pháp tra bảng giải tích. Độ sệt ($B$), độ bão hòa ($G$), dung trọng đẩy nổi ($\gamma_{dn}$) và hệ số nén lún ($a$) được xác định thông qua các công thức phân loại đất tiêu chuẩn. Ứng suất phụ thêm trong đất ($\sigma_{zi}$) được tính toán theo hệ số góc $K_{0i}$ phụ thuộc vào tỷ số cạnh đáy móng $a/b$ và chiều sâu tương đối $2z/b$ tra theo bảng giải tích cơ học đất. Sức chịu tải của cọc đơn được xác định dựa trên lý thuyết ma sát thành bên kết hợp sức kháng mũi cọc và cường độ chịu nén tính toán của vật liệu bê tông cốt thép.

Nguồn dữ liệu đầu vào phục vụ nghiên cứu bao gồm:

  • Mặt bằng kết cấu và tải trọng tính toán tại chân cột cho móng nông ($n = 9$) và móng cọc ($n = 12$) ở hai tổ hợp tải trọng (tổ hợp cơ bản và tổ hợp tải trọng bổ sung/tính toán).
  • Hồ sơ khảo sát địa kỹ thuật gồm các chỉ tiêu cơ lý của 3 lớp đất (tỷ trọng hạt, dung trọng tự nhiên, độ ẩm tự nhiên, giới hạn dẻo, giới hạn nhão, góc nội ma sát, lực dính đơn vị, chỉ số SPT $N_{30}$) và bảng kết quả thí nghiệm nén lún một trục không nở hông ở các cấp tải trọng từ 0 đến 4 kG/cm².
  • Mực nước ngầm được xác định ở độ sâu 3,0 m tính từ mặt đất tự nhiên.

Nội dung chính theo từng chương

Số liệu thiết kế đồ án

Văn bản cung cấp hệ thống số liệu tải trọng tác dụng tại chân cột (kích thước tiết diện 400 $\times$ 550 mm) và các chỉ tiêu cơ lý của nền đất phục vụ thiết kế:

Vị trí kết cấu Loại móng Tổ hợp tải trọng Lực dọc $N$ (T) Mô men $M$ (Tm) Lực cắt $Q$ (T)
Cột giữa Móng nông ($n=9$) Cơ bản 99,4 2,8 2,3
Cột giữa Móng nông ($n=9$) Tải trọng bổ sung 122,5 3,0 2,8
Cột biên Móng nông ($n=9$) Cơ bản 98,0 2,2 2,0
Cột biên Móng nông ($n=9$) Tải trọng bổ sung 112,2 2,6 2,4
Cột giữa Móng cọc ($n=12$) Cơ bản 215,8 6,7 6,3
Cột giữa Móng cọc ($n=12$) Tải trọng bổ sung 253,4 10,2 7,6
Cột biên Móng cọc ($n=12$) Cơ bản 201,8 6,0 5,1
Cột biên Móng cọc ($n=12$) Tải trọng bổ sung 236,9 6,2 7,2

Địa tầng khu vực xây dựng gồm 3 lớp đất với các chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm nén lún:

  • Lớp 1 (Á cát, dày $h = 4$ m): Tỷ trọng hạt $\Delta = 2,67$; dung trọng $\gamma = 1,88$ g/cm³; độ ẩm tự nhiên $W = 21,7%$; giới hạn nhão $W_{nh} = 26%$; giới hạn dẻo $W_d = 19%$; góc nội ma sát $\varphi = 21^\circ$; lực dính đơn vị $c = 0,18$ kG/cm² ($1,8$ T/m²); chỉ số SPT $N_{30} = 14$. Hệ số rỗng ban đầu $e_0 = 0,728$; ứng với các cấp áp lực $1, 2, 3, 4$ kG/cm², hệ số rỗng lần lượt là $0,684; 0,660; 0,648; 0,638$.
  • Lớp 2 (Á sét, dày $h = 4$ m): Tỷ trọng hạt $\Delta = 2,67$; dung trọng $\gamma = 1,87$ g/cm³; độ ẩm tự nhiên $W = 25,4%$; giới hạn nhão $W_{nh} = 31%$; giới hạn dẻo $W_d = 23%$; góc nội ma sát $\varphi = 19^\circ$; lực dính đơn vị $c = 0,23$ kG/cm²; chỉ số SPT $N_{30} = 13$. Hệ số rỗng ban đầu $e_0 = 0,777$; ứng với các cấp áp lực $1, 2, 3, 4$ kG/cm², hệ số rỗng lần lượt là $0,726; 0,697; 0,675; 0,663$.
  • Lớp 3 (Cát hạt vừa, chiều dày vô cùng $h = \infty$): Tỷ trọng hạt $\Delta = 2,68$; dung trọng $\gamma = 1,90$ g/cm³; độ ẩm tự nhiên $W = 19%$; góc nội ma sát $\varphi = 30^\circ$; lực dính đơn vị $c = 0,03$ kG/cm²; chỉ số SPT $N_{30} = 26$. Hệ số rỗng ban đầu $e_0 = 0,679$; ứng với các cấp áp lực $1, 2, 3, 4$ kG/cm², hệ số rỗng lần lượt là $0,645; 0,621; 0,608; 0,596$.

Chương I: Đánh giá số liệu khảo sát địa kỹ thuật và đề xuất phương án thiết kế

Tác giả tiến hành tính toán các chỉ số trạng thái vật lý của đất nền theo quy chuẩn TCVN 9362:2012:

  • Lớp 1 (Á cát): Độ sệt $B = (21,7 - 19) / (26 - 19) = 0,39$ ($0 \le B \le 1$: đất ở trạng thái dẻo); độ bão hòa $G = 0,796 \approx 0,80$ ($G > 0,8$: trạng thái bão hòa nước). Hệ số nén lún theo các cấp áp lực: $a_{0-1} = 0,044$; $a_{1-2} = 0,024$; $a_{2-3} = 0,012$; $a_{3-4} = 0,010$ cm²/kG.
  • Lớp 2 (Á sét): Độ sệt $B = (25,4 - 23) / (31 - 23) = 0,30$ ($0,25 \le B \le 0,5$: đất ở trạng thái dẻo cứng); độ bão hòa $G = 0,87$ ($0,8 < G \le 1$: trạng thái bão hòa nước). Hệ số nén lún: $a_{0-1} = 0,051$; $a_{1-2} = 0,024$; $a_{2-3} = 0,022$; $a_{3-4} = 0,012$ cm²/kG.
  • Lớp 3 (Cát hạt vừa): Hệ số rỗng tự nhiên $e_0 = 0,645$ ($0,55 \le e_0 \le 0,7$: trạng thái chặt vừa); độ bão hòa $G = 0,749$ ($0,5 \le G \le 0,8$: trạng thái ẩm). Hệ số nén lún: $a_{0-1} = 0,034$; $a_{1-2} = 0,014$; $a_{2-3} = 0,013$; $a_{3-4} = 0,007$ cm²/kG.

Đánh giá tính năng xây dựng: Nền đất không xuất hiện các tầng đất yếu phức tạp (như bùn, than bùn, bùn sét), hệ số rỗng các lớp đều nhỏ hơn 1, độ sệt $B < 1$, chỉ số SPT $N_{30} > 5$, hệ số nén lún nhỏ. Do đó, nền đất có tính năng xây dựng tốt, đủ điều kiện chịu lực trực tiếp mà không cần áp dụng các biện pháp xử lý cải tạo nền trước khi thi công.

Tác giả đề xuất 2 phương án móng:

  • Phương án I: Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên.
  • Phương án II: Thiết kế móng cọc đài thấp.

Chương 2: Thiết kế và tính toán móng nông

Chương 2 trình bày chi tiết quy trình thiết kế móng đơn bê tông cốt thép đặt trên nền đất tự nhiên cho cột giữa và cột biên:

  1. Thiết kế móng nông cột giữa:
  • Vật liệu: Bê tông B20 (Mác 250) có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 11,5$ MPa, cường độ chịu kéo $R_{bt} = 0,9$ MPa, mô đun đàn hồi $E_b = 27,5 \times 10^3$ MPa. Thép đai CI có $R_s = 225$ kG/cm², thép dọc chịu lực CII có $R_s = 2800$ kG/cm².
  • Kích thước móng: Chiều sâu chôn móng chọn $h = 2,0$ m (đặt vào lớp á cát, nằm trên mực nước ngầm 3,0 m). Diện tích đáy móng sơ bộ $F \ge 3,29$ m²; chọn kích thước đáy móng hình chữ nhật mở rộng theo phương mô men lệch tâm là $a \times b = 2,2 \times 1,8$ m ($F = 3,96$ m²).
  • Kiểm tra áp lực đáy móng theo TCVN 9362:2012: Cường độ tiêu chuẩn của đất nền đạt $R_{tc} = 29,574$ T/m². Ứng suất trung bình đáy móng $\sigma_{tb} = 25,317$ T/m² $\le R_{tc}$; ứng suất lớn nhất tại mép móng $\sigma_{max} = 29,650$ T/m² $\le 1,2 R_{tc} = 35,489$ T/m²; ứng suất nhỏ nhất $\sigma_{min} > 0$.
  • Kiểm tra độ lún theo TTGH2: Vùng chịu nén dưới đáy móng được chia thành 10 lớp phân tố ($h_i = 50$ cm). Điểm dừng tính lún tại điểm số 10 (độ sâu 5,0 m kể từ đáy móng) có ứng suất phụ thêm $\sigma_{z} = 0,204$ kG/cm² $< 0,2 \sigma_{bt} = 0,206$ kG/cm². Tổng độ lún của móng cột giữa là $S = S_1 + S_2 = 5,429 + 2,507 = 7,936$ cm, thỏa mãn điều kiện độ lún giới hạn cho phép $[S] = 8,0$ cm đối với kết cấu khung bê tông cốt thép.
  • Kiểm tra theo TTGH1: Không cần kiểm tra sức chịu tải do đất nền tốt; kiểm tra ổn định lật thỏa mãn do $\sigma_{min} > 0$; kiểm tra trượt ngang đạt điều kiện $\sum N_d^{tt} \cdot f = 39,179$ T $> Q_{tt} = 2,8$ T.
  • Chiều cao móng và bố trí cốt thép: Điều kiện chống chọc thủng thân móng yêu cầu chiều cao làm việc $h_0 \ge 0,35$ m. Tính toán uốn theo sơ đồ dầm công-xơn ngàm tại mép cột xác định mô men $M_{I-I} = 22,308$ Tm và $M_{II-II}$. Bố trí cốt thép chịu lực: theo phương cạnh dài sử dụng 12$\Phi$14 khoảng cách $a = 160$ mm ($12\Phi14a160$); theo phương cạnh ngắn sử dụng 12$\Phi$12 khoảng cách $a = 200$ mm ($12\Phi12a200$).
  1. Thiết kế móng nông cột biên:
  • Kích thước móng: Chiều sâu chôn móng $h = 2,0$ m; kích thước đáy móng chọn $a \times b = 2,2 \times 1,8$ m.
  • Kiểm tra áp lực tiêu chuẩn: $\sigma_{tb} = 25,378$ T/m² $< R_{tc} = 29,574$ T/m²; $\sigma_{max} = 28,333$ T/m² $< 1,2 R_{tc} = 35,489$ T/m²; $\sigma_{min} > 0$.
  • Kiểm tra độ lún: Chia 10 lớp phân tố ($h_i = 50$ cm), độ lún lớp á cát là $5,359$ cm, lớp á sét là $2,588$ cm; tổng độ lún $S = 7,947$ cm $< [S] = 8,0$ cm.
  • Kiểm tra ổn định: Lực chống trượt $\sum N_d^{tt} \cdot f = 36,295$ T $> Q_{tt} = 2,4$ T. Chiều cao làm việc tính toán chống chọc thủng $h_0 \ge 0,37$ m; tác giả chọn $h_0 = 0,65$ m, chiều cao toàn bộ móng $h_m = h_0 + c = 0,65 + 0,05 = 0,70$ m (với lớp bê tông bảo vệ $c = 0,05$ m).
  • Bố trí cốt thép: Phương cạnh dài chịu mô men $M_{I-I} = 20,875$ Tm, bố trí 11$\Phi$14 khoảng cách $a = 180$ mm ($11\Phi14a180$); phương cạnh ngắn chịu mô men $M_{II-II} = 61,086$ Tm ($F_a = 41,437$ cm²), bố trí 17$\Phi$18 khoảng cách $a = 140$ mm ($17\Phi18a140$).

Chương 3: Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp

Chương 3 tính toán kết cấu móng cọc đài thấp đặt trên tầng đất tốt cho cột giữa và cột biên:

  1. Thiết kế móng cọc cột giữa:
  • Vật liệu: Cọc và đài cọc sử dụng bê tông Mác 350 (B30) có $R_b = 170$ kG/cm², $R_{bt} = 12$ kG/cm². Cốt thép đai CI ($\Phi6$, $R_s = 1800$ kG/cm²); cốt thép dọc chịu lực CII gồm 4$\Phi$18 ($R_s = 2400$ kG/cm²) và cốt thép gia cường mũi cọc 1$\Phi$32; chiều dày lớp bảo vệ $a = a' = 2,5$ cm.
  • Kích thước cọc và đài: Cọc tiết diện vuông $25 \times 25$ cm. Mũi cọc được ngàm sâu 8,0 m vào lớp 3 (cát hạt vừa), tương ứng cao trình ngàm cọc là $-16,0$ m. Chiều dài cọc $L_{coc} = L_1 + L_2 + L_{tt} + L_{mui} = 0,5 + 0,15 + 14,5 + 0,35 = 15,5$ m (gồm 2 đoạn cọc 8,0 m và 7,5 m nối hàn). Đài cọc có chiều sâu chôn $h = 1,5$ m, bề rộng đài $b = 1,8$ m.
  • Tính toán sức chịu tải cọc đơn:
    • Sức chịu tải theo vật liệu: $P_{vl} = m (R_a F_a + R_b F_b) = 109,609$ T (với hệ số điều kiện làm việc $m = 0,85$).
    • Sức chịu tải theo đất nền: Tính toán phân chia 8 phân đoạn đất dọc thân cọc cho tổng lực ma sát bên $\sum f_i L_i = 77,645$ T và sức kháng mũi cọc $R \cdot F = 448 \times 0,0625 = 28$ T; tổng sức chịu tải $P_{dn} = 105,645$ T.
    • Sức chịu tải thiết kế cọc đơn: Do $P_{vl} / P_{dn} = 1,038$ (chênh lệch nhỏ), chọn sức chịu tải tính toán $[P] = \min(P_{dn}; P_{vl}) = 105,645$ T.
  1. Thiết kế móng cọc cột biên:
  • Vật liệu và cấu tạo: Tiết diện cọc chọn $35 \times 35$ cm, ngàm 8,0 m vào lớp cát hạt vừa (tổng chiều sâu mũi cọc 16 m), chiều dài cọc $L_{coc} = 15,5$ m (2 đoạn 8,0 m và 7,5 m). Đài cọc có chiều sâu chôn $h = 1,5$ m, bề rộng $b = 1,5$ m.
  • Sức chịu tải cọc đơn:
    • Theo vật liệu làm cọc: $P_{vl} = 196,309$ T.
    • Theo đất nền: Chu vi cọc $u = 1,4$ m, diện tích mũi cọc $F = 0,1225$ m²; sức chịu tải theo đất nền đạt $P_{dn} = 163,583$ T.
    • Tỷ số $P_{vl} / P_{dn} = 1,20$, kích thước cọc chọn sơ bộ hợp lý; sức chịu tải thiết kế cho phép của cọc đơn được xác định là $[P] = 163,583$ T.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể cho hai phương án nền móng của công trình:

Vị trí móng Phương án kết cấu Kích thước tiết diện / Đáy móng Chiều sâu chôn / Chiều dài Kết quả kiểm tra chính Bố trí cốt thép chịu lực
Cột giữa Móng nông $a \times b = 2,2 \times 1,8$ m $h = 2,0$ m $\sigma_{tb} = 25,317 \le 29,574$ T/m²; $S = 7,936 < 8,0$ cm Dài: $12\Phi14a160$
Ngắn: $12\Phi12a200$
Cột biên Móng nông $a \times b = 2,2 \times 1,8$ m $h_m = 0,7$ m; $h = 2,0$ m $\sigma_{tb} = 25,378 \le 29,574$ T/m²; $S = 7,947 < 8,0$ cm Dài: $11\Phi14a180$
Ngắn: $17\Phi18a140$
Cột giữa Móng cọc đài thấp Cọc $25 \times 25$ cm; Đài $b = 1,8$ m $L_{coc} = 15,5$ m; $h_{dai} = 1,5$ m $[P] = 105,645$ T ($P_{vl} = 109,609$ T; $P_{dn} = 105,645$ T) Cọc: 4$\Phi$18 dọc, đai $\Phi6$, mũi 1$\Phi$32
Cột biên Móng cọc đài thấp Cọc $35 \times 35$ cm; Đài $b = 1,5$ m $L_{coc} = 15,5$ m; $h_{dai} = 1,5$ m $[P] = 163,583$ T ($P_{vl} = 196,309$ T; $P_{dn} = 163,583$ T) Cọc BTCT $35 \times 35$ cm

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật do nhóm tác giả đề xuất:

  • Cả hai phương án móng nông trên nền thiên nhiên và móng cọc đài thấp đều thỏa mãn đầy đủ các yêu cầu an toàn theo TCVN 9362:2012.
  • Đối với phương án móng nông, việc chọn chiều sâu đặt móng $h = 2,0$ m tận dụng được khả năng chịu lực của tầng á cát dẻo ($R_{tc} = 29,574$ T/m²), đảm bảo độ lún nằm trong giới hạn cho phép ($S < 8,0$ cm) và mực nước ngầm ở độ sâu 3,0 m không gây ngập hố móng trong quá trình thi công.
  • Đối với phương án móng cọc, việc ngàm mũi cọc 8,0 m vào tầng cát hạt vừa (tại độ sâu $-16,0$ m) giúp huy động tối đa sức kháng mũi ($R = 448$ T/m²) và ma sát bên, tạo ra sức chịu tải cao và kiểm soát biến dạng tốt.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc xây dựng một quy trình tính toán mẫu, minh chứng rõ ràng mối liên hệ giữa các bước khảo sát địa chất, xử lý số liệu nén lún, xác định áp lực tiêu chuẩn, tính lún phân tố và kiểm tra các điều kiện bền - ổn định cục bộ cho kết cấu móng công trình dân dụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án xuất phát từ phạm vi tính toán thiết kế học phần:

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở việc tính toán các móng đơn lẻ tại vị trí cột giữa và cột biên, chưa phân tích tương tác tổng thể giữa kết cấu phần thân, toàn bộ hệ thống móng trên mặt bằng và nền đất đàn hồi phi tuyến.
  • Trong phương án móng cọc, đồ án mới hoàn thành bước tính toán sức chịu tải cọc đơn ($P_{vl}$, $P_{dn}$) và sơ bộ kích thước đài, chưa triển khai chi tiết bước bố trí số lượng cọc trong đài, kiểm tra móng cọc khối quy ước và tính toán độ lún móng cọc.
  • Giả thiết tính toán bỏ qua ảnh hưởng của các công trình lân cận và dao động mực nước ngầm theo mùa.

Hướng nghiên cứu tiếp được xác định từ nội dung văn bản là tiếp tục hoàn thiện bước kiểm tra móng cọc theo khối móng quy ước, tính toán chuyển vị lún của móng cọc và ứng dụng các mô hình phần tử hữu hạn để mô phỏng tương tác không gian hoàn chỉnh giữa nền và móng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Kỹ thuật Địa kỹ thuật khi thực hiện đồ án môn học Nền và Móng, Đồ án PBL kỹ thuật công trình hoặc đồ án tốt nghiệp.

Các phần có giá trị tham khảo thực tế bao gồm:

  • Quy trình lập bảng và công thức tính toán độ lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố kết hợp tra bảng hệ số ứng suất $K_0$.
  • Các bảng biểu phân chia đoạn cọc để tính ma sát bên và sức kháng mũi cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền.
  • Trình tự kiểm tra toàn diện các điều kiện ổn định của móng nông (áp lực tiêu chuẩn, trượt ngang, lật và chọc thủng) theo TCVN 9362:2012.

Câu hỏi thường gặp

  1. Địa tầng khu vực xây dựng gồm những lớp đất nào và mực nước ngầm xuất hiện ở cao trình nào? Địa tầng gồm 3 lớp: Lớp 1 là á cát dày 4,0 m ở trạng thái dẻo, bão hòa ($B = 0,39$; $\varphi = 21^\circ$; $c = 0,18$ kG/cm²); Lớp 2 là á sét dày 4,0 m ở trạng thái dẻo cứng, bão hòa ($B = 0,30$; $\varphi = 19^\circ$; $c = 0,23$ kG/cm²); Lớp 3 là cát hạt vừa có chiều dày vô cùng ở trạng thái chặt vừa, ẩm ($e_0 = 0,645$; $\varphi = 30^\circ$; $c = 0,03$ kG/cm²). Mực nước ngầm nằm ở độ sâu 3,0 m tính từ mặt đất tự nhiên.

  2. Kích thước đáy móng và chiều sâu chôn móng nông được lựa chọn như thế nào? Chiều sâu chôn móng nông cho cả cột giữa và cột biên được chọn là $h = 2,0$ m (đáy móng nằm trong lớp á cát, trên mực nước ngầm). Kích thước đáy móng được chọn là $a \times b = 2,2 \times 1,8$ m, mở rộng theo phương cạnh dài chịu tác dụng của mô men lệch tâm.

  3. Kết quả tính toán độ lún của móng nông cột giữa và cột biên có thỏa mãn tiêu chuẩn không? Độ lún tính toán của móng cột giữa là $S = 7,936$ cm và móng cột biên là $S = 7,947$ cm. Cả hai giá trị đều nhỏ hơn độ lún giới hạn cho phép $[S] = 8,0$ cm theo TCVN 9362:2012 đối với kết cấu khung bê tông cốt thép không có tường chắn.

  4. Phương án móng cọc đài thấp lựa chọn loại cọc và chiều sâu ngàm mũi cọc ra sao? Móng cọc cột giữa sử dụng cọc bê tông cốt thép tiết diện $25 \times 25$ cm, móng cọc cột biên sử dụng cọc tiết diện $35 \times 35$ cm. Cọc có tổng chiều dài $L_{coc} = 15,5$ m (gồm hai đoạn 8,0 m và 7,5 m nối hàn), mũi cọc ngàm 8,0 m vào lớp 3 (cát hạt vừa) tại cao trình $-16,0$ m tính từ mặt đất tự nhiên.

  5. Sức chịu tải thiết kế cho phép $[P]$ của cọc đơn được xác định bằng bao nhiêu? Đối với cột giữa (cọc $25 \times 25$ cm), sức chịu tải theo vật liệu $P_{vl} = 109,609$ T và theo đất nền $P_{dn} = 105,645$ T, sức chịu tải thiết kế chọn $[P] = 105,645$ T. Đối với cột biên (cọc $35 \times 35$ cm), sức chịu tải theo vật liệu $P_{vl} = 196,309$ T và theo đất nền $P_{dn} = 163,583$ T, sức chịu tải thiết kế chọn $[P] = 163,583$ T.

Kết luận

Đồ án "PBL1: Nền và móng" đã hoàn thành việc đánh giá điều kiện địa kỹ thuật và tính toán thiết kế chi tiết hai phương án móng nông và móng cọc đài thấp cho công trình dân dụng. Các kết quả tính toán về áp lực tiếp xúc, biến dạng lún, ổn định trượt - lật, độ bền chống chọc thủng và sức chịu tải của cọc đơn đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012. Tài liệu cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm, bảng tính phân tố và quy trình thiết kế kết cấu nền móng hoàn chỉnh, có giá trị học thuật và ứng dụng trực tiếp trong công tác đào tạo kỹ sư xây dựng.