Đề cương câu hỏi lý thuyết Nền & Móng
Phần I – Khái niệm chung về nền và móng (3đ)
Câu 1: Khái niệm, vai trò nhiệm vụ chức năng của nền và móng.
Nền công trình là chiều dày lớp đất, đá nằm
dưới đáy móng, có tác dụng tiếp thu tải
trọng công trình bên trên do móng truyền
xuống từ đó phân tán tải trọng đó vào bên
trong nền.
Móng công trình là một bộ phận kết cấu
bên dưới đất của công trình, nó liên kết với
kết cấu chịu lực bên trên như cột, tường…
Móng có nhiệm vụ tiếp thu tải trọng từ công
trình và truyền tải trọng đó phân tán xuống
nền;
và giảm bớt ứng suất lên nền đất.
Câu 2: Phân biệt nền thiên nhiên và nền nhân tạo. Phạm vi áp dụng mỗi loại nền.
Nền thiên nhiên: Là nền đất với kết cấu tự nhiên, nằm ngay sát bên dưới móng chịu đựng
trực tiếp tải trọng công trình do móng truyền sang và khi xây dựng công trình không cần dùng
các biện pháp kỹ thuật để cải thiện các tính chất xây dựng của nền. Phạm vi áp dụng: móng
trên nền thiên nhiên đa phần là các móng nông, công trình có tải trọng không lớn, đặt trực tiếp
lên nền tự nhiên
Nền nhân tạo: Khi các lớp đất ngay sát bên dưới móng không đủ khả năng chịu lực với kết
cấu tự nhiên, cần phải áp dụng các biện pháp nhằm nâng cao khả năng chịu lực của nó như:
đệm cát; đắp nền bằng đá, sỏi; đầm chặt trên mặt đất; làm chặt dưới sâu (cọc đất, cọc cát);
silicat hóa; ciment hóa; điện hóa; phương pháp nhiệt… Nền nhân tạo được tạo ra khi công trình
1
đặt trên lớp đất yếu, không đủ khả năng chịu tải công trình. Phạm vi áp dụng: các loại móng
đặt trên nền đệm cát, cọc cát, cọc tre…
Câu 3: Phân biệt các loại móng nông, điều kiện áp dụng mỗi loại. Ví dụ minh họa
Móng nông là các loại móng được thi công trên hố đào trần, sau đó lấp đất lại, độ sâu chôn
móng không quá lớn thường từ 1,5÷3m, nhiều trường hợp đặc biệt chiều sâu chôn móng có thể
chọn 5÷6m.
Móng nông gồm có những loại sau: móng đơn, móng băng và băng giao thoa, móng bè, móng
hộp, móng vỏ.
Móng đơn:
- Kích thước không lớn, thường có dạng hình vuông, tròn hoặc chữ nhật
- Được thiết kế dưới cột nhà dân dụng, công nghiệp, trụ đỡ dầm tường, trụ cầu, trụ cột điện.
- Khả năng chịu uốn kém và thường làm bằng gạch, đá hay bê tông
→Áp dụng cho các công trình có quy mô nhỏ
a) Dưới cột. b) Dưới trụ đỡ dầm tường. c) Dưới trụ cầu. d) Dưới trụ cột điện cao thế
Móng băng và băng giao thoa:
- Được xây dựng dưới tường nhà, dưới tường chắn, dưới dãy cột.
- Có khả năng chịu tải và quy mô lớn hơn móng đơn nên được sử dụng cho cá công trình có
quy mô lớn hơn
2
- Có khả năng giảm bớt sự lún không đều, tăng độ cứng của công trình, nhất là móng băng giao
thoa.
Móng băng dưới cột và móng băng giao thoa
Móng bè:
- Được sử dụng cho nhà khung, nhà tường chịu tải trọng lớn hoặc nền đất yếu.
- Khả năng chịu tải cao nên được sử dụng cho các công trình quy mô lớn
- Thường được chế tạo bằng BTCT và liên kết với kết cấu bên trên để tăng độ cứng.
a) Móng bè dạng bản phẳng b) Móng bè dạng bản phẳng có gia cường mũ cột
c) Móng bè sườn trên d) Móng bè sườn dưới e) Móng bè của lò luyện gang
Móng hộp:
- Là hộp rỗng dưới toàn bộ công trình, nó vừa làm móng vừa làm tầng hầm.
- Có độ cứng rất lớn và có khả năng phân bố tải trọng từ miền giữa ra vùng biên. →sử dụng hợp
lí cho nhà cao tầng và tầng hầm sâu.
- Móng hộp tốn nhiều vật liệu và thi công phức tạp.
3
1. Tấm trần 2. Vách đứng 3. Bản đáy
Móng vỏ: được áp dụng cho các công trình như bể chứa hóa chất, nhà tường chịu lực, nhà
khung.
a) Móng vỏ cầu b) Móng vỏ trụ c) Móng vỏ nón
Câu 4: Đặc điểm cấu tạo của móng cọc. Ưu nhược điểm của móng cọc và điều kiện áp dụng
của móng cọc.
Đặc điểm cấu tạo của móng cọc: Móng cọc thuộc loại móng sâu. Móng cọc gồm cọc liên kết
với nhau bằng đài cọc.
- Cọc: là cấu kiện dạng thanh, chịu nén tốt, chịu kéo uốn kém. Có nhiệm vụ nhận tải trọng từ
công trình bên trên thông qua đài; truyền xuống nền đất thông qua ma sát bên và phản lực mũ.
- Đài cọc: là cấu kiện dạng bản. Có nhiệm vụ đỡ công trình bên trên và liên kết các cọc, tiếp
nhận tải trọng và phân bố lên các cọc.
4
a.Móng cọc đài thấp
b.Móng cọc đài cao
1: Cọc đứng 2: Cọc nghiêng 3: Đài cọc
Móng cọc có các ưu điểm chung sau :
- Giảm chi phí, vật liệu, giảm khối lượng công tác đất.
- Tránh được ảnh hưởng của mực nước ngầm đối với công tác thi công, cơ giới hóa cao và
thường lún ít.
- Móng cọc đặt sâu trong nền đất tốt, trong quá trình sử dụng công trình không gây lún ảnh
hưởng đáng kể đến công trình lân cận.
- Tăng tính ổn định cho các công trình có chiều cao lớn, tải trọng ngang lớn như các nhà cao
tầng, nhà tháp…
- Đối với móng cọc dùng cọc bê tông đúc sẵn có tiến độ thi công nhanh, chất lượng đảm bảo,
thi công ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết
Các nhược điểm của móng cọc:
- Đối với cọc gỗ: Dễ bị mục
- Đối với cọc BTCT: Chiều sâu thi công chỉ đạt trung bình , thông thường từ 10 m - 60 m. Khi
tiết diện và chiều dài cọc lớn thì trọng lượng cọc lớn, gây khó khăn cho việc vận chuyển và treo
cọc lên giá búa. Tốn nhiều thép cấu tạo để đảm bảo trong quá trình vận chuyển và thi công.
- Đối với cọc khoan nhồi: Giá thành cao; Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, công tác
kiểm tra chất lượng phức tạp; Chất lượng bê tông thường thấp vì không được đầm; Quá trình
5
kiểm tra chất lượng sau khi thi công là quá trình thụ động nên có khuyết tật thì việc xử lý khó
khăn và tốn kém.
Điều kiện áp dụng:
- Cọc tre, gỗ: áp dụng cho công trình nhỏ, mực nước ngầm cao
- Cọc BTCT: áp dụng cho công trình có tải trọng lớn
- Cọc thép: áp dụng cho công trình có nền là đá
Câu 5: Nội dung cơ bản tính toán nền và móng theo TTGH 1 và 2
a.Trạng thái giới hạn thứ 1
Mục đích của việc tính toán nền theo TTGH 1 nhằm đảm bảo cho trị số tính toán N của tổ hợp
tải trọng bất lợi nhất xuống nền theo hướng nào đó không vượt quá sức chịu tải của nền ɸ theo
hướng đó.
N≤
φ
K tc
Trong đó: N - tải trọng công trình tác dụng lên móng.
ɸ - khả năng chịu tải giới hạn của nền.
Ktc - hệ số an toàn
Phạm vi sử dụng để tính toán nền theo TTGH I:
- Công trình thường xuyên chịu tải trọng ngang có trị số lớn như tường chắn đất, đạp thủy điện,
thủy lợi…
- Công trình xây dựng trên mái dốc
- Công trình xây dựng trên nền đá cứng.
- Nền sét yếu, bão hòa nước và đất than bùn (có độ bão hòa Sr ≥ 0,85 và hệ số cấu kết Cv ≤
1.107 cm2/năm)
b.Trang thái giới hạn thứ 2
Phạm vi sử dụng: Các loại công trình khi nền không phải là đá cứng
6
Mục đích của phần tính toán này nhằm để khống chế biến dạng của nền, không cho biến dạng
của nền lớn tới mức làm nứt nẻ, hư hỏng công trình bên trên hoặc làm cho công trình bên trên
nghiêng lệch lớn, không thỏa mãn điều kiện sử dụng. Để đảm bảo yêu cầu trên thì độ lún của
nền phải thỏa điều kiện:
S ≤ [Sgh]
Trong đó: S - độ lún tính toán của công trình.
[Sgh] - trị số giới hạn về biến dạng của công trình.
Ngoài ra ta cần đặc biệt chú ý đến độ chênh lệch lún hay lún không đều của các móng trong
cùng một công trình.
Độ lún lệch tuyệt đối:
∆S = S2 – S1 ≤ [∆Sgh]
Trong đó: ∆S là độ lún lệch tuyệt đối, đối với nhà tường chịu lực thì đó là độ võng hoặc độ
vồng lên tương đối.
S1 và S2 là độ lún của hai điểm ở mép móng.
[∆Sgh]: trị giới hạn lún lệch tuyệt đối cho phép.
Độ nghiêng của móng hoặc các công trình:
i ≤ igh
Trong đó: i là độ nghiêng theo phương dọc hay phương ngang
igh: trị giới hạn độ nghiêng cho phép
Phần 2 – Lý thuyết tính toán
Câu 6: Hãy trình bày nội dung các bước xác định kích thước sơ bộ đáy móng nông trên nền
thiên nhiên chịu tải đúng tâm.
Bước 1: Giả định b (1,5-2m)
Bước 2: Tính R theo công thức R =
m1m2
( Abγ II + Bhγ II + DcII )
K tc
7
Trong đó: m1, m2 – hệ số làm việc của nền và công trình
Ktc – hệ số độ tin cậy. =1 nếu lấy trực tiếp trên CT, =1,1 nếu tra bảng
γII, γ’II – trọng lượng thể tích của đất nền và của đất trên đáy móng.
A,B,D – phụ thuộc vào giá trị trạng thái giới hạn thứ II của góc ma sát trong đất
Hh – chiều sâu chôn móng
CcII – lực dính đơn vị của đất nền
Bước 3: Tính F theo công thức F =
N tc
trong đó γtb = (2÷2,2) T/m3
R − γ tb × h
b = F nếu đáy móng hình vuông
b=
F
(kn = 1,1 ÷ 1,3) nếu đáy móng hình chữ nhật
kn
Bước 4: Tính lại R theo
mm
R = 1 2 ( Abγ II + Bhγ II + DcII )
K tc
- Nếu VT > VP →chọn lại b’ = b + 0,1.
Quay lại bước 4
Bước 5: Tính ptc theo công thức
p tc =
N 0tc
+ γ tb .h
F
Bước 6: Kiểm tra lại điều kiện ptc ≤R
- Nếu VT ≤ VP ( khoảng 5%) →chọn b đó
- Nếu VT
b’ = b – 0,1. Quay lại bước 4
Câu 7: Hãy trình bày nội dung các bước xác định kích thước sơ bộ đáy móng nông trên nền
thiên nhiên chịu tải lệch tâm.
Bước 1: Coi móng như móng chịu tải đúng tâm để xác định kích thước đáy móng. Giả định b
(1,5-2m)
8
Bước 2: Tính R theo công thức R =
m1m2
( Abγ II + Bhγ II + DcII )
K tc
Trong đó: m1, m2 – hệ số làm việc của nền và công trình
Ktc – hệ số độ tin cậy. =1 nếu lấy trực tiếp trên CT, =1,1 nếu tra bảng
γII, γ’II – trọng lượng thể tích của đất nền và của đất trên đáy móng.
A,B,D – phụ thuộc vào giá trị trạng thái giới hạn thứ II của góc ma sát trong đất
Hh – chiều sâu chôn móng
CcII – lực dính đơn vị của đất nền
N tc
Bước 3: Tính F theo công thức F =
trong đó γtb = (2÷2,2) T/m3
R − γ tb × h
b = F nếu đáy móng hình vuông
b=
F
(kn = 1,1 ÷ 1,3) nếu đáy móng hình chữ nhật
kn
Bước 4: Tính lại R theo R =
m1m2
( Abγ II + Bhγ II + DcII )
K tc
Bước 5: Tính ptcmax, ptcmin, ptctb theo công
- Nếu VT > VP →chọn lại b’ = b + 0,1.
thức
Quay lại bước 4
p tcmax =
min
ptbtc =
N tc M y M x N tc 6el 6eb
±
±
=
±
1 ±
÷,
bl Wy Wx b × l
l
b
tc
tc
pmax
+ pmin
2
Bước 6: Kiểm tra lại điều kiện ptc ≤R
- Nếu VT ≤ VP ( khoảng 5%) →chọn b đó
- Nếu VT
b’ = b – 0,1. Quay lại bước 4
9
Câu 8: Trình bày nội dung các bước tính toán lún của đáy móng nông trên nền thiên nhiên.
Bước 1: Tính và vẽ biểu đồ áp lực đất do
trọng lượng bản thân đất gây ra σ zbt = ∑ γ i .hi
σ zigl
hi
i =1 Ei
n
Bước 6: Tính lún S = ∑ Si = 0,8∑
Bước 2: Tính và vẽ biểu đồ áp lực do áp lực
gây lún của móng gây ra σ zgl = K 0 .σ zgl=0 .
Trong đó
σ zgl=0 = ptbtc − γ II' và K0 phụ thuộc vào l/b, 2z/b
Bước 3: Chiều sâu vùng ảnh hưởng Ha.
σ zgl= H a ≤ 0, 2σ zbt= H a
Bước 4: Chia Ha thành n lớp có chiều dày hi
≥ b/4 và đồng nhất
Bước 5: Tính áp lực gây lún trung bình của
gl
gl
σ TrenLopi
+ σ DuoiLopi
các lớp bé σ =
2
gl
tbi
Câu 9: Trình bày nội dung xác định sức chịu tải của cọc đóng theo điều kiện đất nền? Minh
họa
Câu 10: Trình bày nội dung các bước xác định số lượng cọc và bố trí trên mặt bằng cho
móng cọc chịu tải lệch tâm? Minh họa
Câu 13: Hãy tính toán kiểm tra điều kiện ổn định trượt và lật cho tường chắn loại 3 ( mặt
cắt ngang hình thang, có consol đáy)
Kiểm tra ổn định trượt, lật cho tường chắn:
- Vẽ biểu đồ áp lực đất lên tường chắn đất:
2đ
10
- Tính toán các tải trọng tác dụng lên tường chắn đất:
-
5đ
Tải trọng đất đè tác dụng lên tường chắn :
5đ
Áp lực đất lên tường chắn
8đ
:
Kiểm tra ổn định trượt của tường chắn :
Vậy:
-
Tải trọng bản thân của tường chắn :
5đ
Ktr = ? > [Ktr] (thỏa mãn)
Kiểm tra ổn định lật của tường chắn
:
11
Điều kiện : Điểm lật là điểm ở mép ngoài cùng của tường chắn.
Vậy:
Kl =
? > [Kl] (thỏa mãn)
Câu 16: Hãy xác định số lượng cọ và bố trí cho móng cọc chịu tải lệch tâm.
Xác định số lượng cọc trong móng:
Pđ' =
Pđ 700
=
= 500 KN
1,4 1,4
1đ
Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra:
P tt =
Pđ'
( 3d )
2
=
500
= 453,5 KN
9.0,1225
2đ
Diện tích sơ bộ của đế đài:
N tt0
1,1.1100
Fđ = tt
=
= 2,87 m 2
p − γ tb .h.n 453,5 − 20.1,5.1,1
2đ
Trọng lượng của đài và đất trên đài:
N đtt = n.Fđ .h.γ tb = 1,1.2,87.1,5.20 = 94,733KN
1đ
Số lượng cọc sơ bộ trong móng:
nc =
N 0tt + N đtt 1100.1,1 + 94,733
=
= 2,6 cọc
501,086
Pđ'
2đ
Móng chịu tải trọng lệch tâm nên tăng số cọc lên 1,1 ÷ 1,3 lần. Vậy chọn số cọc là 4 cọc. Bố trí
như sau: theo phương ngang, dọc có 2 cọc cách nhau 3d = 1,05m; k/c từ mép đài đến trục cọc
đầu tiên là 0,35m.
3đ
Diện tích đế đài thực tế là: F’đ=1,75.1,75=3,0625m2
Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài:
N đtt = n.Fđ .h.γ tb = 1,1.3,0625.1,5.20 = 101,0625KN
1đ
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài:
12
Ntt=1100.1,1+ 101,0625 =1311,0625KN
1đ
Mômen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài:
Mtt=Mtt0+Qtt.hm=1,1.110+1,1.90.1=220KN.m (chọn hm=1m)
1đ
Lực truyền xuống các cọc dãy biên:
tt
Pmax
min
N tt M tt .x max 1311,0625 220.1,05
=
± n
=
±
= 327,766 ± 104,762
nc
4
2.1,05 2
2
∑ xi
i =1
tt
Pmax
= 432,53KN
tt
Pmin
= 223,004 KN
Trọng lượng tính toán của cọc: Pcọc=0,35.0,35.7,8.25.1,1=26,276KN
tt
Pmax
+ Pcoc = 432,53 + 26,276 = 458,806 KN < Pđ' = 501,086 KN
tt
Pmin
= 223,004 KN > 0
5đ
2đ
3đ
Thỏa mãn đk áp lực max xuống cọc và đk chống nhổ.
Vậy số lượng cọc tính toán và bố trí được là đạt yêu cầu.
13