(Nguồn)
U.S.Department of Transportation
Federal Highway Administration
Cầu và Kết cấu – Địa kỹ thuật – Nền móng kết cấu
Lời nói đầu
Tài liệu này là tài liệu thứ sáu trong loạt Geotechnical Engineering Circulars (GEC) do Federal Highway Administration (FHWA) biên soạn. Cuốn cẩm nang này tập trung vào việc thiết kế, lựa chọn phương án thi công và xây dựng shallow foundations cho các công trình đường bộ. Đối tượng sử dụng là các kỹ sư địa kỹ thuật, kỹ sư nền móng và kỹ sư kết cấu đang tham gia vào công tác thiết kế và xây dựng các công trình giao thông.
Các tài liệu khác trong bộ này gồm có:
- GEC No. 1 – Đầm chặt động lực (Dynamic Compaction) (FHWA-SA-95-037)
- GEC No. 2 – Hệ thống tường chắn đất (Earth Retaining Systems) (FHWA-SA-96-038)
- GEC No. 3 – Hướng dẫn thiết kế: Động đất địa kỹ thuật cho đường bộ (Design Guidance: Geotechnical Earthquake Engineering for Highways)
Tập I – Nguyên lý thiết kế (FHWA-SA-97-076)
Tập II – Ví dụ thiết kế (FHWA-SA-97-077) - GEC No. 4 – Neo đất và hệ thống có neo (Ground Anchors and Anchored Systems) (FHWA-SA-99-015)
- GEC No. 5 – Đánh giá các đặc trưng của đất và đá (Evaluation of Soil and Rock Properties) (FHWA-IF-02-034)
- GEC No. 7 – Soil Nailing (đang được biên soạn)
Cuốn cẩm nang này được biên soạn như một tài liệu độc lập, nhằm giúp kỹ sư hành nghề có được sự hiểu biết đầy đủ về các quy trình phân tích và thiết kế shallow foundations trên đất và đá, với trọng tâm đặc biệt là các cầu được đỡ bằng spread footing. Theo đó, tài liệu được bố trí như sau:
- Chương 1 và 2 trình bày các thông tin nền tảng về ứng dụng của shallow foundations cho các công trình giao thông.
- Chương 3 và 4 trình bày các phương pháp dùng để lựa chọn loại móng, bao gồm mức độ tối thiểu của công tác khảo sát địa tầng bên dưới mặt đất và thí nghiệm trong phòng cần thiết để phục vụ thiết kế shallow foundations.
- Chương 5 trình bày lý thuyết cơ học đất và các phương pháp làm cơ sở cho thiết kế shallow foundations.
- Chương 6 mô tả quy trình thiết kế shallow foundations cho kết cấu đỡ móng cầu trên spread footing. Chương 5 và 6, cùng với các ví dụ thiết kế chi tiết cho móng cầu được trình bày trong Phụ lục B, cung cấp các thông tin thực tiễn cần thiết để hoàn thành thiết kế shallow foundations cho cầu đường bộ.
- Chương 7 và 8 thảo luận về việc áp dụng và các lưu ý thiết kế đặc biệt của spread footing đối với các công trình giao thông nhỏ và nhà cửa.
- Chương 9 và 10 đưa ra các hướng dẫn về lựa chọn phương án thi công và giám sát thi công shallow foundations.
- Phụ lục A cung cấp các chỉ dẫn kỹ thuật vật liệu được khuyến nghị cho các nền đắp được xây dựng để đỡ shallow foundations. Phụ lục này cũng bao gồm các ví dụ về chỉ dẫn kỹ thuật vật liệu do các cơ quan quản lý đường bộ của bang sử dụng trong thiết kế và thi công spread footing trên nền đắp kết cấu đã được đầm chặt.
- Phụ lục B bao gồm năm ví dụ thiết kế tính toán chi tiết của shallow foundations cho cầu đường bộ dựa trên phương pháp Service Load Design.
- Phụ lục C bao gồm hướng dẫn thực hành về việc sử dụng phương pháp Load and Resistance Factor Design (LRFD) trong thiết kế shallow foundations, đồng thời biên soạn lại hai ví dụ thiết kế trong Phụ lục B theo LRFD.
Cuốn cẩm nang này được biên soạn để làm tài liệu tra cứu tại bàn, trình bày thực hành được FHWA khuyến nghị đối với thiết kế và thi công shallow foundations cho các công trình giao thông. Trong phạm vi tối đa có thể, tài liệu này đã tích hợp những nghiên cứu mới nhất trong lĩnh vực shallow foundations và các ứng dụng của chúng trong công trình giao thông. Trong suốt tài liệu, sự chú ý đã được dành để bảo đảm tính tương thích của nội dung với các tài liệu tham khảo được biên soạn cho các ấn phẩm và mô-đun đào tạo khác của FHWA. Những nỗ lực đặc biệt đã được thực hiện để bảo đảm rằng tài liệu được đưa vào mang tính thực tiễn và phản ánh những phát triển mới nhất trong lĩnh vực này.
Lời cảm tạ
Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới các cán bộ của các cơ quan đường bộ bang đã đóng góp thu thập số liệu về thực trạng áp dụng móng nông để đỡ cầu đường bộ. Các Sở Giao thông Vận tải bang Nevada, Michigan và Washington được trân trọng ghi nhận vì đã cung cấp dữ liệu lịch sử tình huống điển hình (case history) được đưa vào Circular này.
Những đóng góp nổi bật và rất đáng trân trọng cho các ví dụ thiết kế trong Circular này được thực hiện bởi các ông George Machan, Will Shallenberger và Kenji Yamasaki của Cornforth Consultants, Inc., Portland, Oregon; cùng với Ms. Tiffany Adams và Mr. Siew Tan của PanGEO, Inc., Seattle, Washington.
Đặc biệt biết ơn Mr. Ronald G. Chassie (trước đây công tác tại FHWA), Mr. Monte J. Smith của Sargent Engineers, Inc., Olympia, Washington, và Mr. James L. Withiam của D’Appolonia, Monroeville, Pennsylvania, vì các phản biện kỹ thuật vô cùng hữu ích, cũng như các ý kiến đóng góp và bình luận dành cho tài liệu.
Vì công biên tập kỹ thuật xuất sắc và thái độ tích cực nổi bật trong giai đoạn hoàn thiện tài liệu, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ms. Toni Reineke của Author’s Advantage, Seattle, Washington.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, tác giả xin trân trọng cảm ơn các thành viên của Nhóm Công tác Kỹ thuật (Technical Working Group): Mr. Mike Adams; Mr. James Brennan; Mr. Myint Lwin; Mr. Mohammed Mulla; Dr. Sastry Putcha; Mr. Benjamin S. Rivers; Mr. Jesús M. Rohena; Ms. Sarah Skeen; Mr. Chien-Tan Chang (Đại diện Kỹ thuật của các cán bộ hợp đồng); và Mr. Jerry DiMaggio vì đã rà soát Circular và đưa ra nhiều ý kiến xây dựng, hữu ích.
Các hệ số chuyển đổi từ hệ Anh sang hệ Mét (SI)
Các đơn vị SI chủ yếu dùng trong kỹ thuật dân dụng & kết cấu gồm:
- meter (m) – mét
- kilogram (kg) – kilôgam
- second (s) – giây
- newton (N) – niutơn
- Pascal (Pa = N/m²) – Pascal
Các hệ số chuyển đổi cho các đơn vị xuất hiện trong sổ tay này:
| Quantity – Đại lượng | Từ đơn vị Anh | Sang đơn vị SI | Nhân với | Gợi ý tính nhẩm nhanh |
|---|---|---|---|---|
| Mass – Khối lượng | lb | kg | 0.453592 | 1 lb (khối lượng) ≈ 0.5 kg |
| Force – Lực | lb | N | 4.44822 | 1 lb (lực) ≈ 4.5 N |
| kip | kN | 4.44822 | 1 kip (lực) ≈ 4.5 kN | |
| Force/unit length Lực trên đơn vị chiều dài | plf | N/m | 14.5939 | 1 plf ≈ 14.5 N/m |
| klf | kN/m | 14.5939 | 1 klf ≈ 14.5 kN/m | |
| Pressure, stress, modulus of elasticity Áp lực, ứng suất, mô đun đàn hồi | psf | Pa | 47.8803 | 1 psf ≈ 48 Pa |
| ksf | kPa | 47.8803 | 1 ksf ≈ 48 kPa | |
| psi | kPa | 6.89476 | 1 psi ≈ 6.9 kPa | |
| ksi | MPa | 6.89476 | 1 ksi ≈ 6.9 MPa | |
| Length – Chiều dài | inch | mm | 25.4 | 1 in = 25 mm |
| foot | m | 0.3048 | 1 ft = 0.3 m | |
| foot | mm | 304.8 | 1 ft = 300 mm | |
| Area – Diện tích | square inch | mm² | 645.16 | 1 sq in ≈ 650 mm² |
| square foot | m² | 0.09290304 | 1 sq ft ≈ 0.09 m² | |
| square yard | m² | 0.83612736 | 1 sq yd ≈ 0.84 m² | |
| Volume – Thể tích | cubic inch | mm³ | 16386.064 | 1 cu in ≈ 16 400 mm³ |
| cubic foot | m³ | 0.0283168 | 1 cu ft ≈ 0.03 m³ | |
| cubic yard | m³ | 0.764555 | 1 cu yd ≈ 0.76 m³ |
Một vài điểm cần nhớ:
- Trong chuyển đổi “mềm” (soft), một phép đo theo hệ Anh được đổi chính xác về mặt toán học sang đơn vị SI tương đương.
- Trong chuyển đổi “cứng” (hard), tạo ra một giá trị mới theo hệ Mét đã làm tròn, thuận tiện để sử dụng và dễ nhớ.
- Chỉ nên dùng mét và milimét cho chiều dài (tránh dùng centimét).
- Pascal (Pa) là đơn vị cho áp lực và ứng suất (Pa và N/m²).
- Các phép tính kết cấu nên trình bày bằng MPa hoặc kPa.
- Một vài so sánh cơ bản giúp hình dung kích thước theo hệ Mét:
- 1 mm ≈ 1/25 inch, hơi nhỏ hơn độ dày đồng xu dime (Mỹ).
- 1 m ≈ chiều dài thước yardstick (0.9144 m) cộng khoảng 3 inch.
- 1 inch chỉ nhỉnh hơn 25 mm một chút (1 in = 25.4 mm).
- 4 inch ≈ hơn 100 mm khoảng 1/16 inch (4 in = 101.6 mm).
- 1 foot ≈ dài hơn 300 mm khoảng 3/16 inch (12 in = 304.8 mm).
Hỗ trợ duy trì trang:
Tôi xây dựng trang này để chia sẻ các tài liệu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế hạ tầng giao thông.
Nếu bạn thấy nội dung hữu ích và muốn góp phần duy trì trang hoạt động bền vững, tôi rất trân trọng mọi sự ủng hộ.