Khả năng chịu tải của đất nền là một yếu tố thiết yếu trong lĩnh vực xây dựng, quyết định đến chất lượng và độ bền của công trình. Để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho thiết kế, việc nắm rõ khả năng chịu tải của đất là điều cần thiết. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về khả năng chịu tải của đất nền và hướng dẫn cách tra cứu bằng sức chịu tải một cách chính xác.
Khả năng chịu tải của đất nền
Khái Niệm Khả Năng Chịu Tải Của Đất Nền Là Gì?
Khả năng chịu tải của đất nền được hiểu là giới hạn của tải trọng mà đất nền có thể chịu đựng. Theo Karl von Terzaghi, người sáng lập lý thuyết về cơ học đất, khả năng chịu tải của đất nền phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm độ chặt và sự phân bố của tải trọng trên bề mặt đất.
Cách tra cứu khả năng chịu tải của đất nền
Khả năng chịu tải của đất nền là gì?
Trong mỗi công trình xây dựng, khả năng chịu tải của bề mặt đất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền vững và an toàn cho toàn bộ công trình. Do đó, việc xác định chính xác khả năng chịu tải là điều không thể thiếu trong thiết kế.
Công Thức Tính Khả Năng Chịu Tải Của Đất Nền
Việc tính toán lẫn khả năng chịu tải của đất nền là điều cần thiết để đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình hoạt động có chất lượng. Theo công thức dựa trên nền đất bằng phẳng và ổn định thì khả năng chịu tải này cũng bằng phẳng nên suy ra:
Công thức cụ thể để tính toán
Đặc biệt:
- Rd: Khả năng chịu lực tính toán trên mặt đất
- Pgh: Khả năng chịu tải trong giới hạn (cường độ chịu tải tối đa của móng)
- Fs: Hệ số an toàn thường dao động 2-3, có thể thay đổi khi đất cát Fs = 3 và đất sét Fs = 2
- b: chiều rộng của móng so với chân bằng bằng nhau, đường kính của móng so với móng tròn.
- γ: trọng lượng riêng của lớp đất dưới móng
- c: lực dính của lớp đất dưới móng
- q: áp suất tác động trực tiếp dưới móng
Cách tra bảng khả năng chịu tải
Công thức tính toán cho các loại móng
Trong đó, hệ số:
- A = Nγ.nγ.mγ.iγ
- B = Nq.nq.mq.iq
- C = Nc.nc.mc.ic
- Nc, Nq, Nγ: hệ số khả năng chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát φ của đất nền
- nc, nq, nγ: hệ số hiệu chỉnh của hình dạng móng
- mc, mq, mγ: hệ số hiệu chỉnh độ dốc trên bề mặt lớp đất
- ic, iq, iγ: hệ số hiệu chỉnh chênh lệch tải
Cách tra bảng khả năng chịu tải của đất nền đúng chuẩn
Bảng dựa trên tính toán của Terzaghi.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Khả Năng Chịu Tải
Với khả năng chịu lực của nền móng sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng trong đó, mực nước ngầm là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Đặc biệt, mức độ nước ngầm sẽ biến động theo mùa hoặc do tác động của thủy triều lên xuống sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu tải. Phổ biến nhất là 3 trường hợp mức độ nước ngầm ảnh hưởng đến sức chịu tải của đất nền:
Mô hình bề mặt dưới nền móng của Terzaghi
- Lớp đất dưới đất không ảnh hưởng đến nước ngầm: Trọng lượng riêng của đất được giữ nguyên.
- Nguồn nước ngầm có độ cao bằng hoặc cao hơn đáy móng: Trọng lượng của đất khi ở dưới mực nước ngầm sẽ thay thế bằng γ‘n = (γ – 10) KN / m3.
- Nguồn nước ngầm đất dưới móng: Trọng lượng riêng của đất dưới nguồn nước ngầm sẽ thay bằng γ‘n = (γ – 10) KN / m3.
Ví Dụ Tham Khảo Khi Điền Vào Bảng Sức Chịu Tải Của Móng
Ví dụ minh họa bảng sức chịu tải của đất nền
Tham khảo hình 1 điền vào bảng khả năng chịu tải của đất nền
Ví dụ minh họa bảng sức chịu tải của đất nền
Tham khảo hình 2 điền vào bảng sức chịu tải của đất nền
Tham khảo hình 3 điền vào bảng khả năng chịu tải của đất nền
Ví dụ minh họa bảng sức chịu tải của đất nền
Tham khảo hình 4 điền vào bảng khả năng chịu tải của đất nền
Trường Hợp Mặt Đất Bị Phân Tầng
Hình ảnh minh họa cho lớp đất
Hình ảnh minh họa rất dễ hiểu cho lớp đất
Với việc tính toán sức chịu tải của đất nền tiếp theo (Rd2, Rd3,…) theo công thức sau:
-
I, b thay thế thành Iqu, bqu
-
Có Hm1 = Hm2, Hm3,…
-
Kèm theo các tiêu chí dựa trên các lớp đất tiếp theo
-
Khi xác định giá trị gần đúng Iq, bqu dựa trên góc mỡ α = 300
-
Iqu = l + 2.hd.tanα
-
bqu = b + 2.hd.tanα
Khả Năng Chịu Tải Trên Các Loại Đất
| Phân loại đất | Khả năng chịu lực (kg / m2) | Khả năng chịu lực (kN / m2) |
|---|---|---|
| Đất sét mềm, ướt (hoặc bùn) | 5.000 | 50 |
| Đất sét mềm | 10.000 | 100 |
| Cát mịn, khô, rải rác | 10.000 | 100 |
| Trái đất đen | 15.000 | 150 |
| Đất sét ẩm và có lẫn cát | 15.000 | 150 |
| Sỏi lẫn | 25.000 | 250 |
| Cát vữa, khô, nhão | 25.000 | 250 |
| Đất sét nhão | 25.000 | 250 |
| Cát nhão | 45.000 | 450 |
| Đá cuội nhão | 45.000 | 450 |
| Đá mềm | 45.000 | 450 |
| Đá có nhiều cát và đá vôi | 165.000 | 1650 |
| Đá cứng như diorit, đá granit | 330.000 | 3300 |
Đây là các tài liệu có thể chịu trên từng loại đất với tải trọng lớn nhất mà chúng có thể chịu trên một đơn vị diện tích. Bảng trên là giới hạn của khả năng chịu lực cuối cùng đất trên mặt đất. Chúng ta có thể sử dụng hệ số an toàn cho đất để đảm bảo an toàn tối đa cho quá trình thi công nền đất.
Những Câu Hỏi Và Câu Trả Lời Thường Gặp Về Sức Chịu Tải Của Đất
Câu hỏi 1: Khả năng chịu tải của đất là gì?
Trả lời: Khả năng chịu tải của đất là khả năng của đất nền chịu được tải trọng từ các công trình xây dựng mà không gây ra lún sụt hoặc hư hại cho công trình. Nó được đo bằng đơn vị kPa (kilopascal) hoặc tấn/m².
Câu hỏi 2: Các yếu tố nào ảnh hưởng đến sức chịu tải của đất?
Trả lời: Sức chịu tải của đất bị ảnh hưởng bởi:
- Loại đất (đất sét, đất cát, đất sỏi, v.v.).
- Độ ẩm và đặc tính của đất.
- Mức độ thoát nước của đất.
- Tải trọng và thiết kế móng công trình.
- Điều kiện địa chất và môi trường xung quanh.
Câu hỏi 3: Làm thế nào để xác định sức chịu tải của đất?
Trả lời: Sức chịu tải của đất được xác định thông qua các phương pháp:
- Thí nghiệm nén tĩnh (Plate Load Test).
- Phương pháp xuyên tiêu chuẩn (SPT – Standard Penetration Test).
- Sử dụng bảng tra cứu theo loại đất trong tiêu chuẩn xây dựng.
- Phân tích địa chất và thí nghiệm tại phòng thí nghiệm.
Câu hỏi 4: Sức chịu tải của các loại đất thay đổi như thế nào?
Trả lời: Sức chịu tải thay đổi phụ thuộc vào loại đất:
- Đất cát: Thường có sức chịu tải từ 1.5 – 3 tấn/m².
- Đất sét: Dao động từ 0.5 – 2.5 tấn/m², tùy thuộc vào độ ẩm.
- Đất sỏi: Có sức chịu tải cao, từ 4 – 6 tấn/m².
- Tuy nhiên, cần kiểm tra cụ thể để xác định chính xác.
Câu hỏi 5: Làm thế nào để cải thiện sức chịu tải của đất?
Trả lời: Để cải thiện sức chịu tải của đất, bạn có thể áp dụng các phương pháp sau:
- Đầm chặt đất: Tăng độ nén chặt và giảm độ rỗng.
- Gia cố đất bằng vật liệu: Sử dụng xi măng, cát hoặc đá để tăng độ bền.
- Hệ thống thoát nước: Loại bỏ nước thừa để tránh đất bị bão hòa.
- Thay đổi thiết kế móng: Sử dụng móng cọc hoặc móng bản thay cho móng nông.
Kết Luận
Tổng kết lại, việc nắm vững các công thức tính toán và hiểu rõ cách tra cứu khả năng chịu tải của đất nền là yếu tố không thể thiếu để đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình trong quá trình thi công. Những thông tin được chia sẻ trong bài viết không chỉ giúp bạn có cái nhìn sâu sắc hơn về khả năng chịu tải của đất nền mà còn trang bị cho bạn những kiến thức cần thiết để áp dụng vào thực tế. Hy vọng rằng những kiến thức này sẽ hữu ích và giúp bạn thực hiện các dự án xây dựng một cách an toàn và hiệu quả.
