Hệ số nền áp dụng trong tính toán nền móng

Định nghĩa hệ số nền:

  • là hệ số tỷ lệ đặc trưng cho độ cứng của nền.
  • là một trong những đặc trưng phản ánh sức chịu tải và biến dạng của đất nền
  • đơn vị KN/m3, T/m3

Hiện nay mình thấy có khá nhiều phương pháp:

  • Thí nghiệm bàn nén
  • Bảng tra: dễ sử dụng. có thể ứng dụng trong thiết kế sơ bộ mà không cần nhiều thông số của đất. Có xét đến ảnh hưởng của hệ số nền theo chiều sâu. Tuy nhiên chưa kể đến ảnh hưởng của bề rộng móng, chưa liệt kê một cách đầy đủ cho các loại nền đất… Biên dao động của bảng tra cũng rất lớn.
  • Theo phương pháp của Terzaghi
  • Theo phương pháp của Joseph E.Bowles
  • Theo giá trị SPT
  • Theo mô đun biến dạng nền Eo

Hai phương pháp đầu tiên chắc có lẽ ít đc sử dụng trong thực tế thiết kế thiết kế. Mình sẽ bỏ qua không giới thiệu 2 phương pháp này. Phương pháp của Terzaghi và Bowles thông dụng hơn, áp dụng được cho tính toán móng nông, móng cọc, … Hai phương cuối cùng thì ít thông dụng hơn và chủ yếu áp dụng cho tính toán cọc.

1. Hệ số nền theo phương pháp của Terzaghi

Download bảng tính Hệ số nền theo Terzaghi

Công thức: Ks = 24.(c.Nc + γ’.D.Nq + 0,4.γ.B.Nγ) , đơn vị: KN/m3, T/m3

trong đó:

  • c: lực dính của lớp đất dưới đáy móng. (KN/m2)
  • γ’: giá trị trung bình trọng lượng riêng của các lớp đất phía trên điểm tính Ks (đáy móng). (KN/m3)
  • γ: trọng lượng riêng của lớp đất dưới đáy móng. (KN/m3)
  • D: chiều sâu tính Ks (chiều sâu đáy móng). (m)
  • B: Với móng băng lấy bằng bề rộng móng. Với móng bè lấy bằng kích thước bé nhất của móng. Với cọc, lấy bằng cạnh cọc với cọc vuông hoặc đường kính cọc với cọc tròn. Với tường cừ lấy bằng bề rộng đơn vị của tường cừ. (m)
  • Nc, Nq, Nγ: hệ số sức chịu tải phụ thuộc góc ma sát trong φ của nền đất
hệ số nền 1

2. Hệ số nền theo phương pháp của Joseph E.Bowles

Download bảng tính Hệ số nền theo Joseph E.Bowles

Công thức: Ks = C.(As + Bs.Zn) , đơn vị: KN/m3, T/m3

Với:

+ C: hệ số chuyển đổi đơn vị

Hệ SI: C = 40 (KN/m3, T/m3)

Hệ FPS: C = 12 (kips/ft3 )

+ As: hệ số phụ thuộc chiều sâu chôn móng

As = c.Nc.Sc + 0,5.γ.B.Nγ.Sγ

+ Bs: hệ số phụ thuộc chiều sâu

Bs = γ’.Nq.Sq

trong đó:

  • Z: chiều sâu tính Ks (chiều sâu đáy móng). (m)
  • n: hệ số hiệu chỉnh để Ks có giá trị gần với đường cong thực nghiệm. Thông thường 0,4 ≤ n ≤ 0,6. Khi không có kết quả thí nghiệm thì lấy n = 1.
  • c: lực dính của lớp đất dưới đáy móng. (KN/m2)
  • γ’: giá trị trung bình trọng lượng riêng của các lớp đất phía trên điểm tính Ks (đáy móng). (KN/m3)
  • γ: trọng lượng riêng của lớp đất dưới đáy móng. (KN/m3)
  • B: Với móng băng lấy bằng bề rộng móng. Với móng bè lấy bằng kích thước bé nhất của móng. Với cọc, lấy bằng cạnh cọc với cọc vuông hoặc đường kính cọc với cọc tròn. Với tường cừ lấy bằng bề rộng đơn vị của tường cừ. (m)
  • Nc, Nq, Nγ: hệ số sức chịu tải phụ thuộc góc ma sát trong φ của nền đất
  • Sc, Sq, Sγ: hệ số lấy theo bảng dưới
hệ số nền 2

Các hệ số sức chịu tải của nền đất Nc, Nq, Nγ cũng có thể đc tính theo các công thức sau:

  • K: là hệ số áp lực bị động của đất lên mặt nghiêng của nêm trượt. Là hệ số thực nghiệm tra bảng theo φ

3. Theo giá trị SPT

+ Đối với đất rời: Ks = 1,95.N (MN/m3)

+ Đối với đất dính: Ks = 1,04.N (MN/m3)

trong đó:

  • N: giá trị SPT trung bình trong từng đoạn khảo sát Ks

4. Theo mô đun biến dạng nền Eo

a. Tại mũi cọc theo phương đứng:

+ Cọc đóng, ép: Kv = α.Eo.D-3/4

+ Cọc nhồi: Kv = 0,2.α.Eo.D-3/4

b. Dọc thân cọc theo phương đứng:

+ Cọc đóng, ép trong đất rời: Ksv = 0,05.α.Eo.D-3/4

+ Cọc đóng, ép trong đất dính: Ksv = 0,1.α.Eo.D-3/4

+ Cọc nhồi: Ksv = 0,03.α.Eo.D-3/4

c. Dọc thân cọc theo phương ngang:

Ksh = 0,2.α.Eo.D-3/4

trong đó:

  • Kv: hệ số nền tại mũi cọc theo phương đứng. (KN/m3)
  • Ksv: hệ số nền dọc thân cọc theo phương đứng. (KN/m3)
  • Ksh: hệ số nền dọc thân cọc theo phương ngang. (KN/m3)
  • α: hệ số điều chỉnh mũi cọc, α = 1
  • Eo: mô đun biến dạng nền đất tại độ sâu khảo sát K. Xem thêm bài viết “Xác định mô đun biến dạng Eo của nền đất“. (KN/m2)
  • D: cạnh cọc với cọc vuông, đường kính cọc với cọc tròn. (m)

Download bảng tính Hệ số nền theo Terzaghi

Download bảng tính Hệ số nền theo Joseph E.Bowles

Trả lời