TIN HỌC TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU - PHẦN CƠ BẢN CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN THIẾT KẾ KHUNG MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐÀN HỒI pptx

THIẾT KẾ KHUNG MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐÀN HỒICÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN  Hệ số nền Hiện nay có rất nhiều mô hình nền để mô phỏng sự làm việc tiếp xúccủa móng và đất nền, khi tính toán có thể sử dụ

Trang 1

TIN HỌC TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU

PHẦN CƠ BẢN

Trang 2

4 THIẾT KẾ KHUNG MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐÀN HỒI

CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN

 Các quan niệm tính toán

Khi tính toán móng cứng, chúng ta bỏ qua biếndạng của móng và xem ứng suất tiếp xúc phân bố tuyếntính

Với các móng chịu uốn, biến dạng của móng làđáng kể, ƯS tiếp xúc sẽ phân phối lại, trong tính toánnền móng phải sử dụng các sơ đồ nền để xét đến sự ứng

Trang 3

 Hệ số nền

Bài toán dầm và bản trên nền thực sự là một bài toán khó và có ý nghĩađối với việc thiết kế cấu móng Theo quan điểm cơ học , đây là dạng bàitoán tiếp xúc giữa 2 vật thể: móng và đất nền Ẩn số phải tìm là sự phân bố

áp lực lên mặt đất nền ngay sát đáy móng hoặc sự phân bố phản lực do đấtnền tác dụng ngược lại vào mặt đế móng, cả 2 loại lực này đều là lực mặt (lực/ chiều dài) và có giá trị bằng nhau theo định luật 3 Newton

Trang 4

 Hệ số nền

Hiện nay có rất nhiều mô hình nền để mô phỏng sự làm việc tiếp xúccủa móng và đất nền, khi tính toán có thể sử dụng các mô hình nềnkhác nhau Nhưng khi áp dụng hiểu rõ phạm vi ứng dụng của từng môhình mà áp dụng vào từng trường hợp thiết kế cụ thể Mô hình khácnhau thì kết quả khác nhau, nhiều khi sự khác biệt rất lớn Việc sử dụngkhông đúng mô hình đôi khi có thể mang lại sự cố công trình

Theo định nghĩa:

Độ lún tức thời:

S = 0,5.S∞

Trang 5

Nhận xét: Hệ số nền theo mô hình nền Winkler chủ yếu dùng cho

móng băng (theo mô hình nền đàn hồi tòan bộ) do độ lún tương đối nhỏ,

đất còn làm việc trong trạng thái đàn hồi…

Terzaghi, 1955, công

bố hệ số nền vớikích thước bàn nén0,3mx0,3m , (k0,3)

Trang 6

Đối với móng đơn kích thước vuông B(m)

1 Từ thí nghiệm bàn nén

Nhận xét: Các công thức trên chỉ mang tính chất giới thiệu, chủ yếu

là quá trình lịch sử phát triển của phương pháp xác định hệ số nền quacác thí nghiệm Không khuyến khích ứng dụng trong thiết kế thực tế

Trên nền sét:

Trên nền cát:

Đối với móng hình chữ nhật BxL(m)

 Các phương pháp pháp xác định hệ số nền

Trang 7

Vesic (1961) đề xuất công thức xác định hệ số nền

cho móng băng:

 Es,  - Module đàn hồi và hệ số Poisson của đất nền

 EF- Module đàn hồi của vật liệu làm móng

 IF– Moment quán tính tiết diện ngang của móng

 B – bề rộng móngTrong đó:

Chú ý: Trong thực hành tính toán, Vesic thấy rằng: Đối với các số liệu

địa chất và nền móng Thường thì giá trị:

nên

Trang 8

Vesic (1961) cũng đề xuất công thức xác định hệ số nền cho móng cọc:

 Es- Module đàn hồi của đất nền Es= 5.N (kg/cm2), N – trị số SPT

 EP- Module đàn hồi của vật liệu làm móng;

 Ip– Moment quán tính tiết diện ngang của móng;

 B – bề rộng cọc;

 µ: Hệ số possion của đất nền;

Trong đó:

Trang 9

Bảng tra này thường dùng cho thiết kế móng cọc theo K.X Zavriev.Trong bảng tra này, z(m) là độ sâu lớp đất

a Theo tiêu chuẩn ngành 22TCN 18-79

2 Dựa trên các bảng tra:

Trang 10

b Theo mối tương quan giữa độ chặt và hệ số nền

Trang 11

c Theo mối tương quan giữa cường độ và hệ số nền

Nhận xét: Phương pháp sử dụng bảng tra có ưu điểm là 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 đếnảnh hưởng của bề rộng móng, chưa liệt kê một cách đầy đủ hệ số nền chocác loại đất nền… Biên dao động của bảng tra cũng rất lớn

Trang 12

3 Tính theo phương pháp Terzaghi

Trang 13

4 Phương pháp cuả Joseph E Bowles

Được J.E Bowles cải tiến từ công thức của Terzaghi và Hensen

Trong đó:

 As– Hệ số phụ thuộc chiều sâu chôn móng

 Bs– Hệ số phụ thuộc chiều sâu

Trang 14

Các hệ số As và Bs được tính theo công thức Terzaghi hoặc Hansen:

Với:

 C – hệ số chuyển đổi đơn vị C = 40 ( hệ SI), C = 12 (hệ Fps)

 c – lực dính của đất (kN/m2)

 γ – Trọng lượng riêng của đất (kN/m3)

 B – Bề rộng của móng hay hay cọc

Đối với móng băng lấy bằng bề rộng móngĐối với móng bè lấy bằng bề rộng kích thước tối thiểu của móngĐối với cọc vuông hoặc tròn lấy bằng cạnh hoặc đuờng kínhĐối với tường cừ lấy bằng bề rộng đơn vị của tường

Trong đó:

4 Phương pháp cuả Joseph E Bowles

Trang 15

Các hệ số Sc và Sγ lấy theo bảng sau:

Trang 16

Trang 17

Trang 18

6 Tính theo môđun biến dạng nền

Kv: Hệ số nền mũi cọc theo phương đứng (kG/cm3)

α : Hệ số điều chỉnh mũi cọc Eo = 1D: Đường kính mũi cọc (cm)

Eo: Mô đun biến dạng nền (kG/cm2)

Eo= 25.N; N: Giá trị xuyên tiêu chuẩnTrong đó:

a Hệ số nền tại mũi cọc theo phương đứng được tính như sau:+ Cọc đóng, ép:

+ Cọc nhồi:

Trang 19

6 Tính theo môđun biến dạng nền

ksv: Hệ số nền thân cọc theo phương đứng (kG/cm3)

ksh : Hệ số nền thân cọc theo phương ngang (kG/cm3)

α : Hệ số điều chỉnh mũi cọc Eo = 1D: Đường kính cọc (cm)

Eo: Mô đun biến dạng nền (kG/cm2)

Eo= 25.N; N: Giá trị xuyên tiêu chuẩnTrong đó:

b Hệ số nền dọc theo thân cọc phương đứng được tính như sau:+ Cọc đóng trong đất rời:

+ Cọc nhồi:

+ Cọc đóng trong đất dính:

c Hệ số nền dọc theo thân cọc phương ngang được tính như sau:

Trang 20

 Các phương pháp xác định nội lực

1 Tính theo mô hình Winkler

Mô hình nền Winkler (mô hình nền biến dạng cục bộ) là

mô hình đơn giản và phổ biến nhất với thông số duy nhất của

đất được đưa vào tính toán là hệ số nền ks(lực/ chiều dài3)

Tuy nhiên, hệ số nền có

giá trị tuỳ thuộc vào loại đất

nền và dao động khá rộng đối

với từng loại đất Việc chọn

giá trị Cz cũng tùy thuộc kinh

nghiệm của người thiết kế và

mang tính chủ quan Nói

chung, mô hình Winkler

thường áp dụng cho đất yếu

thể hiện tính biến dạng tại chỗ

khi chịu tải, không lan truyền

ra các vùng xung quanh

Trang 21

1 Tính theo mô hình Winkler

 Dưới cùng giá trị áp lực đất nền , vùng nền bị ảnh hưởng do tải trọngngoài dưới bàn nén, nhỏ hơn vùng ảnh hưởng dưới đáy móng thực tế

Vì vậy kschưa phản ảnh được sự làm việc của các lớp đất nền nằmsâu hơn nhưng vẫn còn trong tầm ảnh hưởng gây lún của kết cấumóng thực tế ( móng băng, bè )

 Mối quan hệ giữa áp lực đất nền và biến dạng vẫn là giá trị tỉ lệ Chưaphản ánh đúng điều kiện làm việc thực tế

 kschỉ giữ phần hồn “ đàn hồi “ mà bỏ qua phần biến dạng dẻo của đấtnền vì vậy không phản ảnh đúng bản chất của biến dạng đất bao gồm

cả phần đàn hồi và phần dẻo ( vật liệu phi tuyến ) [Trong mô hìnhtổng biến dạng - bài tóan Boussinesq - có xét cả 2 lọai biến dạng này

Nhược điểm của mô hình

Trang 22

2 Tính theo mô hình đàn hồi bằng các liên kết lò xo

Ý tưởng của phương pháp

(kN/m2.m)p

s

(1)(2)

pc

Trang 23

Trang 24

Ý tưởng của phương pháp

Xét mối tương quan, khi áp lực gây lún chưa đạt đến áp lực tiền cốkết, biến dạng của đất nền tương đối nhỏ để đảm bảo rằng biến dạng vẫncòn tỉ lệ với áp lực thì ta có thể áp dụng mô hình đàn hồi bằng các liênkết lo xo vào tính tóan

Trang 25

a Mô hình móng băng

Cho móng băng chịu tải như hình dưới đây Bề rộng móng 2,64m; hệ số nềnbên dưới móng ks=22 000 kN/m3, môđun đàn hồi của móng 21 500 MPa

Trang 26

Trang 27

Biểu đồ lực cắt - tính theo Bowles

Trang 28

Biểu đồ lực cắt - tính theo Etabs

Trang 29

Biểu đồ mômen - tính theo Bowles

Trang 30

Biểu đồ lực cắt - tính theo Etabs

Trang 31

Phản lực lò xo - tính theo Etabs

Phản lực lò xo - tính theo Bowles

Trang 32

Cho móng băng chịu tải trọng như hình vẽ (bao gồm trọng lượng bảnthân móng và tải trọng truyền xuống móng như hình vẽ) Hãy xác địnhnội lực trong móng biết đất có hệ số nền theo thiết kế Cz= 1200 T/m3

Trang 33

Khai báo vật liệu: M250 (B22,5)

Trang 34

Định nghĩa tiết diện chữ T

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Phương pháp 1: chia thật đường line

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Khoảng chia 0,5m → tạo ra 35 line

Trang 38

.1.5,0.12002

.1.25,0.12002

Trang 39

Trang 40

Phương pháp 2: chia ảo đường line với khoảng cách 0,5m

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)

Trang 41

1 1200

s k B

Trang 42

Trang 43

Gán tải trọng

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)

Trang 44

Kết quả

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Chuyển vị

Trang 45

Kết quả

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Moment

Trang 46

Kết quả

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Lực cắt

Trang 47

Trang 48

b Mô hình móng bèThiết kế móng bè có sườn với mặt bằng như hình vẽ Bản móng dày 35cm; dầmmóng có tiết diện 400700 Tải trọng nén tại chân cột (tính bằng tấn) được thể hiệntrên hình vẽ

Bêtông có mô đun đàn hồi:

E = 2.65106 T/m2;Đất có hệ số nền:

ks = 1200 T/m3

Bêtông có mô đun đàn hồi:

E = 2.65106 T/m2;Đất có hệ số nền:

ks = 1200 T/m3

Trang 49

b Mô hình móng bè

Trang 50

b Mô hình móng bè

Trang 51

c Mô hình tường cừ

Trang 52

Nếu quan niệm đất nền là đàn hồi thì bài toán tường cừ chịu tảingang sẽ có sơ đồ tính tương tự như bài tóan dầm trên nền đàn hồi Tảitrọng tác dụng lên tường bao gồm: áp lực ngang của đất, lực tác dụnglên đỉnh tường (nến có)… phần đất nền trong đoạn chôn cừ này đượcthay thế bởi các lò xo Độ cứng của lò xo phụ thuộc vào các tính chất

cơ học của đất và chúng được xác định thông qua hệ số nền

Trong trường hợp tổng quát, tường cừ làm việc ở trạng thái kéo – nén

và uốn đồng thời, gây nên các thành phần chuyển vị dọc trục, chuyển vịvuông góc và xoay

Trang 53

Tải trọng tác dụng lên tường cừ

Trong đó:

 pa – áp lực đất phân bố lên tường

 z – chiều sâu tại điểm đang xét

 ka – hệ số áp lực chủ động

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	8,59 MB