Trong lĩnh vực xây dựng công nghiệp, đặc biệt là với các công trình nhà thép tiền chế, phần móng đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo sự ổn định và an toàn cho toàn bộ kết cấu. Trong số các loại móng nhà, móng đơn thường được lựa chọn cho những công trình có tải trọng nhẹ đến trung bình và nền đất tốt. Tuy nhiên, khi xuất hiện hiện tượng chịu tải lệch tâm, việc thiết kế và thi công móng đơn đòi hỏi sự tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và an toàn.
Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về cấu tạo móng đơn, cách thức thiết kế và thi công trong trường hợp chịu tải lệch tâm, thông qua một nghiên cứu điển hình về kho thép tiền chế có kích thước 12×30m. Qua đó, cung cấp cái nhìn tổng quan và những lưu ý quan trọng khi xây dựng các công trình tương tự.
Mục lục
Giới thiệu
Tầm quan trọng của móng trong kết cấu nhà thép tiền chế
Trong các công trình nhà thép tiền chế, móng là hệ thống chịu tải đầu tiên và quan trọng nhất. Tải trọng từ mái, xà gồ, khung thép, và tải trọng hoạt tải được truyền xuống nền đất thông qua hệ thống móng. Bất kỳ sai sót nào trong thiết kế hoặc thi công móng đều có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, như nứt vỡ kết cấu, nghiêng lệch hoặc sụt lún công trình.
Nhà thép tiền chế có ưu điểm nhẹ và thi công nhanh, nhưng đi kèm với đó là đặc điểm chịu lực tập trung theo trục, nên hệ móng phải đảm bảo ổn định và chịu lực đúng điểm. Khi tải trọng không đồng đều hoặc bị lệch trục – ví dụ như do sai số thi công, lực gió, hoặc địa hình không cân bằng – móng có thể phải chịu tải lệch tâm, đòi hỏi xử lý kỹ thuật cao hơn bình thường.
Tổng quan về móng đơn và ứng dụng trong công trình công nghiệp
Móng đơn là loại móng nông, được sử dụng phổ biến nhất trong các công trình dân dụng và công nghiệp nhẹ. Mỗi cột chịu tải được bố trí trên một đài móng riêng biệt. Trong các công trình như nhà kho, nhà xưởng kết cấu thép có diện tích từ 300–1000 m², móng đơn vẫn là lựa chọn hợp lý nhờ chi phí rẻ và thi công đơn giản.
Tuy nhiên, việc xây dựng móng đơn trong nhà thép không thể làm theo cách thông thường. Phải tính toán tải trọng đúng từng chân cột, xử lý triệt để vấn đề lún lệch, đặc biệt khi có tải trọng lệch tâm. Nếu không, dù kết cấu thép vững chắc đến đâu thì công trình vẫn có thể hư hại từ nền móng.
Các loại móng nhà phổ biến trong xây dựng
Móng đơn
Là loại móng chịu lực tại một điểm duy nhất. Phù hợp cho các công trình có cột đơn, nền đất tốt và tải trọng không quá lớn. Có nhiều dạng như móng đơn hình vuông, chữ nhật, hoặc bậc thang. Khi chịu tải lệch tâm, móng đơn cần được tính toán kỹ với các thông số như moment uốn, phản lực nền không đều, độ võng…
Ưu điểm: Thi công nhanh, chi phí thấp, dễ bảo trì.
Nhược điểm: Hạn chế trong điều kiện tải trọng không đều hoặc nền đất yếu.
Móng băng
Là dải móng liên tục chạy theo chân tường hoặc dãy cột, có khả năng phân bố tải trọng đều hơn so với móng đơn. Phù hợp với nhà phố, nhà cấp 4 hoặc công trình có hàng cột gần nhau.
Ưu điểm: Phân bố tải đều, hạn chế lún lệch.
Nhược điểm: Tốn vật liệu hơn móng đơn, khó kiểm soát lún nếu nền đất không đồng đều.
Móng bè
Móng bè là bản móng trải rộng dưới toàn bộ công trình, thường sử dụng khi nền đất yếu hoặc tải trọng lớn. Giúp giảm áp lực lên nền và hạn chế sụt lún không đều.
Ưu điểm: Chịu lực tốt, phân phối tải đều.
Nhược điểm: Chi phí cao, yêu cầu kỹ thuật thi công cao.
Móng cọc
Móng cọc được sử dụng khi xây dựng trên nền đất yếu, tải trọng công trình lớn. Hệ móng gồm cọc (bê tông, cọc nhồi) và đài cọc.
Ưu điểm: Đảm bảo độ ổn định cao trên nền đất yếu.
Nhược điểm: Chi phí lớn, yêu cầu máy móc chuyên dụng.
Cấu tạo móng đơn và ứng dụng trong nhà thép tiền chế
Thành phần cấu tạo của móng đơn
Cấu tạo móng đơn gồm các phần chính:
- Đài móng: Bản bê tông cốt thép dày từ 0.4–1m, có dạng vuông hoặc chữ nhật, là nơi tiếp nhận lực từ chân cột.
- Cốt thép móng: Bố trí lớp dưới và lớp trên, tính toán theo tải trọng công trình.
- Cổ móng: Phần bê tông kéo dài từ đài lên chân cột, nơi chờ kết cấu cột thép hoặc bê tông.
- Lớp đệm cát – đá: Dưới móng thường có 10–20 cm cát đầm chặt hoặc đá dăm để tạo mặt phẳng thi công.
Đối với móng đơn trong nhà thép tiền chế, cổ móng thường được bố trí bulong neo M20 – M24 để liên kết với chân cột thép.
Ưu nhược điểm khi sử dụng móng đơn cho nhà thép tiền chế
Ưu điểm:
- Chi phí thấp nhất trong số các loại móng nhà.
- Phù hợp với nền đất tốt, tải trọng nhẹ hoặc trung bình.
- Thi công nhanh, ít phụ thuộc vào máy móc nặng.
Nhược điểm:
- Dễ xảy ra lún lệch nếu không tính toán chính xác vị trí và kích thước móng.
- Khi chịu tải lệch tâm, đòi hỏi xử lý kỹ thuật chuyên sâu.
- Khó đồng bộ nếu kết cấu nhà thép không chuẩn hoặc thi công sai vị trí móng.
Vì vậy, việc tính toán cách xây dựng móng đơn cho nhà thép không chỉ cần tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật mà còn đòi hỏi thực hiện khảo sát nền móng thật kỹ trước khi triển khai.
Phân tích trường hợp móng đơn chịu tải lệch tâm trong kho thép 12×30m
Mô tả công trình và điều kiện nền đất
Công trình được phân tích trong case study là một kho thép tiền chế có kích thước 12m × 30m, cao 6.5m, kết cấu khung thép 3 nhịp. Kho sử dụng móng đơn tại vị trí chân cột khung chính và phụ. Các cột khung chính bố trí theo phương 30m, cách nhau 6m; khung phụ cách 4m theo phương 12m. Tổng cộng có 15 chân móng đơn.
Theo khảo sát địa chất, nền đất tại khu vực này là đất pha cát, tầng chịu lực ở độ sâu 1.8–2.2m, sức chịu tải quy ước khoảng 1.2 kg/cm². Đây là điều kiện đủ tốt để sử dụng móng đơn, tuy nhiên vì cấu trúc nhà khung thép chịu tải trọng không đồng đều, nên tại một số vị trí xuất hiện tải lệch tâm – đặc biệt ở mép tường phía Đông do bố trí cửa cuốn lớn và tải gió tăng.
Tính toán và thiết kế móng đơn lệch tâm
Tải lệch tâm là tình trạng lực tác động không đi qua tâm của móng, gây ra moment lệch khiến phản lực nền không phân bố đều. Trong trường hợp này, móng đơn phải được thiết kế mở rộng về một phía để chống lật và mất ổn định.
Các bước tính toán bao gồm:
- Bước 1: Xác định tải trọng đầu cột: Bao gồm trọng lượng khung thép, mái tôn, tải trọng gió, tải trọng hoạt tải.
- Bước 2: Tính nội lực tại chân cột: Momen uốn, lực cắt và lực dọc.
- Bước 3: Chọn kích thước móng phù hợp: Đài móng mở rộng lệch về phía không có tải.
- Bước 4: Bố trí cốt thép hợp lý: Tăng cường lớp thép phía dưới móng tại vùng chịu nén lớn nhất.
- Bước 5: Kiểm tra ổn định chống trượt, lật, và độ lún chênh lệch.
Để giảm thiểu moment lệch tâm, chân cột được bố trí bulong neo lệch trục 15cm so với tâm đài móng, đồng thời đài móng có hình chữ nhật 1.5m × 2.3m thay vì vuông như thông thường.
Biện pháp thi công và kiểm soát chất lượng
Khi xây dựng móng đơn lệch tâm, cần đặc biệt lưu ý đến quy trình thi công để đảm bảo độ chính xác:
- Định vị móng bằng máy toàn đạc: Đảm bảo tâm bulong khớp với thiết kế, đặc biệt quan trọng khi dùng bulong neo chân cột thép.
- Làm sạch đáy hố móng, đầm chặt lớp đệm cát: Giữ mặt bằng đáy móng phẳng, tránh lún lệch sau này.
- Gia công và đặt cốt thép đúng thiết kế: Dùng con kê để giữ lớp bảo vệ bê tông, không để cốt thép chạm đất.
- Đổ bê tông một lần bằng máy trộn hoặc xe bơm: Tốt nhất dùng bê tông mác 250 trở lên, thi công liên tục để tránh mạch ngừng.
Kiểm tra chất lượng:
- Thí nghiệm mẫu bê tông.
- Đo lún lún sơ bộ bằng máy thủy bình sau 7–28 ngày.
- Kiểm tra lực siết bulong liên kết sau khi lắp khung thép.
Kết luận
Tổng kết những điểm cần lưu ý khi thiết kế móng đơn chịu tải lệch tâm
Khi thiết kế móng đơn trong công trình có cấu trúc đặc biệt như kho thép tiền chế, cần tính đến các yếu tố không đối xứng về tải trọng, mặt bằng, gió và cách bố trí nội thất. Móng đơn trong trường hợp chịu tải lệch tâm đòi hỏi:
- Tính toán cẩn thận vị trí tâm tải trọng.
- Mở rộng đài móng lệch hợp lý để tăng độ ổn định.
- Gia cường cốt thép và sử dụng cấu tạo móng đơn đúng tiêu chuẩn.
- Thi công cẩn thận, kiểm tra nghiêm ngặt từng bước.
Khuyến nghị khi xây dựng nhà thép tiền chế với móng đơn
- Không đánh giá thấp phần móng, dù kết cấu thép nhẹ và linh hoạt.
- Khảo sát địa chất kỹ lưỡng trước khi thiết kế.
- Sử dụng đơn vị có chuyên môn về thiết kế và thi công công trình khung thép.
- Khi phát hiện tải lệch tâm trong thiết kế, phải xử lý triệt để, không được “làm tới đâu tính tới đó”.
Một thiết kế móng đúng không chỉ giúp công trình vững bền mà còn tiết kiệm chi phí sửa chữa sau này.
📞 Liên hệ ngay với Công Ty TNHH tư vấn thiết kế kiến trúc và xây dựng Trang Kim qua hotline 0985.999.895
🌐 Hoặc truy cập: https://kientructrangkim.com để xem thêm các công trình thực tế và nhận tư vấn thiết kế móng chuyên sâu.
