Chương 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CÔNG TÁC NỀN MÓNG 1. Lịch sử phát triển Chắc chắn móng công trình đã được xây dựng từ thời xa xưa. Đến tận giữa thế kỷ 19 , hầu hết các móng đều l àm bằng gạch đá xây. Nếu như móng được xây bằng những tấm đá cắt và gọt mài theo kích thước nhất định thì gọi là những móng đá xây có kích thước , ngược lại những móng đá cục thì được xây từ những cục đá tảng có kích thước khác nhau bằng hồ vữa kết dính. Các loại móng xây đ ã được sử dụng thích hợp với hầu hết các công trình trước khi phát tri ển những ngôi nhà cao tầng có những cột chịu tải trọng lớn. Những tải trọng lớn đòi hỏi móng có kích thước lớn và nặng. Thời kì đầu, để mở rộng diện tích đáy móng mà không làm tăng trọng lượng móng, người ta xếp những thân cây gỗ nằm ngang rồi thi công móng xây truyền thống lên trên. Vào năm 1891 người ta dùng thanh ray đường sắt đặt v ào lớp bê tông thay cho lớp đỡ bằng gỗ. Loại móng n ày là một bước tiến quan trọng vì nó làm gi ảm được nhiều trọng lượng móng và làm tăng khoảng không trong tầng hầm. Trong thập kỉ tiếp theo, những thanh ray đường sắt được thay thế bằng những dầm thép chữ I chiếm ít không gian hơn 1 chút, nhưng kinh tế hơn nhiều. Những loại móng đan điển h ình s ử dụng thân cây , ra đường sắt và dầm thép chữ I cho trên hình : G¹ch xÕp Cét BÖ cäc b»ng gç Hình 1-1. Lịch sử phát triển của các móng đan bằng gỗ Bª t«ng Cét Thanh ray Hình 1-2. Lịch sử phát triển của các móng đan bằng thanh ray đường sắt TÊm chÞu lùc Cét Bª t«ng Hình 1-3. Lịch sử phát triển của các móng đan bằng dầm thép chữ I Dầm thép chữ I tỏ ra thích hợp để làm những loại móng kết hợp dầm. Những loại móng này đã được sử dụng từ năm 1887 gần như đồng thời trong hai to à nhà ở Chicago. Đến thời đại b ê tông cốt thép ngay sau năm 1900 thì các loại móng kể trên hầu hết được thay thế bởi loại móng bê tông cốt thép mà cho đế nay chúng vẫn là loại móng quan trọng nhất. 2. Vai trò và nhiệm vụ của nền móng : Như chúng ta đều biết , hầu hết các công trình xây dựng của loài người , từ những căn nhà thô sơ cổ đại đến những công tr ình vĩ đại nhất hiện nay đều phải dựa tr ên nền đất. Vì nền đất có cường độ nhỏ hơn nhiều so với vật liệu xây dựng công tr ình cho nên phần tiếp giáp giữa công trình và nền đất thường được mở rộng thêm . Móng là b ộ phận kết cấu dưới chân cột khung hay tường, tiếp nhận tải trọng từ trên xuống và truyền tải xuống nền. Kinh nghiệm thực tế cho thấy hầu hết các công trình bị hư hỏng đều do việc giải quyết chưa tốt vấn đề Nền và Móng. Chính vì lẽ đó người cán bộ kỹ thuật cần phải nghiên cứu Nền và Móng công trình một cách toàn diện. Phải biết tìm các biện pháp xử lý nền móng một cách thích hợp. Thiết kế các công trình nói chung và nền móng nói riêng người cán bộ kỹ thuật cần phải đảm bảo các nguyên tắc : - Thoả mãn các điều kiện kỹ thuật: bền, an toàn và sử dụng bình thường. - Thi công khả thi, có khả năng cơ giới hoá cao , thời hạn ngắn,… - Kinh tế: Chi phí thấp khi so sánh nhiều phương án, chọn ra phương án tối ưu. Với yêu cầu thứ nhất thì nếu công trình có độ lún hoặc chuyển vị ngang lớn hoặc lún lệch quá nhiều công trình không thể làm việc bình thường được khi nó chưa bị phá hoại Với yêu cầu thứ hai việc chọn biện pháp thiết kế, tính toán, xây dựng và tổ chức thi công nền móng có ảnh hưởng rất nhiều đến thời gian v à tiến độ thi công của công trình Mu ốn thoả mãn yêu cầu thứ ba thì trước hết cần phải thoả mãn hai yêu cầu trên. Các tài liệu tổng kết trong và ngoài nước đều cho thấy giá thành xây dựng nền móng chiếm khoảng 20-30 % giá thành xây d ựng toàn bộ công trình. Trong một số trường hợp đặc biệt tỷ số đó còn lên tới 50-60% 3. Phân loại móng nông và phạm vi áp dụng Hiện nay có nhiều cách và tiêu chuẩn để phân loại móng. Tuỳ theo phương pháp thi công móng người ta phân th ành móng nông (đào toàn bộ móng trước khi xây móng ) và móng sâu ( không cần đào hố móng hoặc chỉ đ ào 1 phần rồi dùng một phương pháp nào đó để đưa móng xuống chiều sâu thiết kế ). Trong nội dung đề tài này em xin đề cập đến vấn đề về móng nông trên nền tự nhiên. Khi công trình đặt lên nền đất tự nhiên tại độ sâu h m nhỏ, ảnh hưởng của đất trên đáy móng tới các mặt tiếp xúc l à rất nhỏ, ta nói đó là móng nông trên nền tự nhiên. Trong Cơ học đất , móng có bề rộng b, độ sâu h m , nếu h m /b < 0,5 ( theo Berezansev ) thì khi dất dưới móng bị phá hoại , đất bị đẩy trồi ta đó l à nông. Trong thực tế những móng có h m < 3m có thể được coi là nông. Tóm l ại , móng được coi là nông khi tải trọng truyền tới nền đất qua mặt đáy móng m à không kể phần mặt bên móng. Tu ỳ theo các tình hình tác dụng của tải trọng người ta phân móng nông thành loại chịu tải trọng đúng tâm , loại chịu tải lệch tâm, loại móng các công trình cao (ống khói, tháp nước,…) loại móng thường xuy ên chịu tác dụng của tải trọng ngang lớn ( móng tường chắn , móng các đập dâng nước,…) móng chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng. Tuỳ theo móng được làm vật liệu nào mà có thể chịu uốn với mức độ rất khác nhau. Móng bằng gạch đá xây hoặc bằng bêtông thì ch ịu uốn kém hơn nhiều so với móng bằng bê tông cốt thép. Do đó khi tính toán nền móng người ta còn xét đến khả năng chịu uốn của móng, xét tới độ cứng của nó. Về mặt này người ta phân móng thành móng cứng (ít hoặc không chịu uốn) và móng mềm (chịu uốn nhiều) . Một móng được cấu tạo bởi vật liệu biến dạng đủ nhỏ đến mức có thể bỏ qua (gọi là móng cứng) . Độ lún dưới một tải trọng chính tâm là đồng đều, c òn ứng suất của đất tiếp xúc đuới móng là bi ến đổi. Một móng được cấu tạo bởi vật liệu biến dạng hoàn toàn (g ọi là móng mềm). Đặc biệt là nếu tải trọng được phân bố đồng đều th ì ứng suất của đất nền tiếp xúc với móng cũng phân bố đều, còn độ lún của móng lại biến đổi ở các vị trí khác nhau. Cấu tạo các loại móng nông thường gặp và đặc trưng ứng dụng của chúng a. Móng đơn : Móng đơn có kích thước không lớn , có đáy vuông chữ nhật hoặc tròn. Móng đơn làm bằng gạch đá xây, bằng bêtông hoặc bêtông cốt thép. Móng đơn thường dùng cho cột nhà, cột điện, cột đỡ cầu trục, cầu máng, mố trụ cầu nhỏ… Vì phải khống chế góc mở của móng nên gặp trường hợp cần mở rộng đáy móng ta phải đồng thời tăng cả chiều dày móng (ngh ĩa là tăng trọng lượng móng) và cả chiều sâu chôn móng. Đó là một nhược điểm của móng cứng khi chịu tải trọng lớn hoặc lệch tâm với tình hình địa chất phức tạp không cho phép tăng thêm chi ều sâu chông móng (ví dụ nước ngầm cao, tầng đất tốt không dày,…) .Trong trường hợp như thế thì dùng móng bê tông cốt thép là hợp lý hơn cả vì giảm được chiều sâu chôn móng và móng bêtông c ốt thép có nhiều ưu điểm khi chịu tải trọng lệch tâm lớn. Hình 1- 4 : Móng đơn dưới cột trụ Từ những đặc điểm nói trên , khi cần thiết cũng không thể mở rộng móng đơn được nhiều nhất là đối với móng cứng, do đó cường độ áp lực đáy móng ở móng đơn tương đối lớn . V ì vậy móng đơn chỉ nên dùng trong trường hợp đất nền có sức chịu tải tốt , tải trọng ngoài không lớn lắm. b. Móng băng Móng băng là loại móng có chiều dài rất lớn so với chiều rộng của nó. Móng băng còn được gọi là móng dầm. Móng băng có thể đặt dưới hàng cột hoặc dưới tường nhà. Móng băng được dùng nhiều trong các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và công trình thuỷ lợi, ví dụ như móng dưới tường nhà, tường chắn, bệ đỡ ống dẫn nước,… Tuêng g¹ch Hình 1-5 : Móng băng dưới tường gạch BTCT Hình 1-6 : Móng băng dưới tường BTCT Trong công trình dân dụng và công nghiệp dãy cột thường trên những tuyến vuông góc với nhau và những móng băng đặt vuông góc với dãy cột đó được nối liền với nhau, gọi là móng băng giao nhau. Hình 1-7 : Móng băng dưới hàng cột Móng băng có thể chế tạo bằng gạch đá xây, bêtông đá hộc , bêtông hoặc bêtông cốt thép. Mặt cắt ngang móng băng có dạng giống như đối với móng đơn. Dưới h àng cột thì móng băng (hoặc móng băng giao nhau) thường chế tạo bằng b ê tông cốt thép. Móng băng bằng bê tông hoặc đá hộc chỉ nên dùng trong trường hợp đất nền tương đối tốt và tải không lớn. Tuy nhiên trong điều kiện này, cần phải xem dùng móng đơn có được không? Nếu đất nền không tốt th ì nên dùng loại móng mềm bằng bêtông cốt thép. Hiện nay trong các công trình dân dụng người ta cũng dùng móng l ắp ghép. Các loại móng băng bằng bêtông cốt thép tính toán như dầm đặt trên nền đàn hồi. c. Móng bè Móng bè còn được gọi là móng bản là móng kết hợp nó bao phủ toàn bộ diện tích phía dưới công trình và chịu toàn bộ tải trọng của các bức tường và cột. Trong những trường hợp tải trọng quá lớn hoặc áp suất cho phép của đất nền quá nhỏ mà các móng đơn có thể phải chiếm diện tích lớn hơn khoảng một nửa diện tích công trình thì dùng móng bè có thể kinh tế hơn. Thông thường móng bè được thiết kế l à những bản phẳng bê tông c ốt thép. Tải trọng tác dụng lên móng bè là tải trọng từ các cột hoặc từ các bức tường truyền xuống. Nếu điểm đặt tâm của tải trọng trùng với tâm của móng bè thì áp suất đáy móng được xem là phân b ố đều và bằng tổng các tải trọng truyền xuống chia cho diện tích móng bè. Trọng lượng khối móng không tính vào tải trọng thiết kế của công trình bởi vì giả thiết rằng nó đã được đất nền gánh chịu. Móng bè cũng được thương sử dụng để làm giảm độ lún của các công trình đặt trên những nền đất có tính nén lún nhiều. [...]... kiện này chiều sâu đặt móng đôi khi quá lớn để trọng lượng của công trình cộng với trọng lượng khối móng hoàn toàn bù lại được trọng lượng khối đất bị lấy đi do đào hố móng Lúc đó, độ lún của công trình thực tế là không đáng kể Hình 1. 8 : Móng bè phẳng Hình 1. 9 : Móng bè có hệ sườn trên Hình 1. 10 : Móng bè có hệ sườn dưới Để tăng cường độ chịu uốn của móng bản có khi người ta dùng móng bản kiểu vòm ngược... có khi người ta dùng móng bản kiểu vòm ngược Đối với những công trình không lớn có thể dùng loại móng bản kiểu vòm ngược bằng gạch đá xây hoặc bêtông Hiện nay việc sử dụng móng vòm ngược còn bị hạn chế bởi chưa có một phương pháp đáng tin cậy nào để tính toán phản lực nền và khó thi công móng liền sát chắc với nền . bêtông hoặc bêtông cốt thép. Mặt cắt ngang móng băng có dạng giống như đối với móng đơn. Dưới h àng cột thì móng băng (hoặc móng băng giao nhau) thường chế tạo bằng b ê tông cốt thép. Móng băng. thường trên những tuyến vuông góc với nhau và những móng băng đặt vuông góc với dãy cột đó được nối liền với nhau, gọi là móng băng giao nhau. Hình 1- 7 : Móng băng dưới hàng cột Móng băng có. phân loại móng. Tuỳ theo phương pháp thi công móng người ta phân th ành móng nông ( ào toàn bộ móng trước khi xây móng ) và móng sâu ( không cần đào hố móng hoặc chỉ đ ào 1 phần rồi dùng một