Móng băng dưới cột: Được dùng khi tải trọng lớn, các cột đặt ở gần nhau nếu dùng móng đơn thì đất nền không đủ khả năng chịu lực hoặc biến dạng vượt quá trị số cho phép.. Khi dùng móng b
Trang 1VÕ VIẾT HIẾU – 10114043
LÊ QUANG ĐẠI – 10114027NGÔ CÔNG HOÀNG –
TRẦN NGỌC PHÚ – NGUYỄN PHI PHỤNG –
SVTH:
GVHD: TS TRẦN VĂN TIẾNG
CHUYÊN ĐỀ:
MÓNG BĂNG
Trang 2I.Khái niệm:
Móng băng là loại móng có chiều dài rất lớn
so với chiều rộng Thường dùng dưới tường nhà,
dười tường chắn, dưới dãy cột Khi dùng móng
băng dưới dãy cột theo 2 hướng gọi là móng băng
giao thoa
I.1 Đặc điểm:
Giảm sự lún không đều, tăng độ cứng cho công
trình Móng băng được xây bằng gạch, đá, bê tông hay
bê tông cốt thép
Trang 3I.2 Phân loại: Móng băng dưới tường, móng băng dưới cột
a Móng băng dưới tường:
Được chế tạo tại chổ bằng khối xây đá hộc, Bê tông đá hộc hoặc bê tông hoặc bằng cách lắp ghép các khối lớn và các panen bê tông cốt thép
b Móng băng dưới cột:
Được dùng khi tải trọng lớn, các cột đặt ở gần nhau nếu dùng móng đơn thì đất nền không đủ khả năng chịu lực hoặc biến dạng vượt quá trị số cho phép Khi dùng móng băng
dưới cột không đảm bảo điều kiện biến dạng hoặc sức chịu tải của nền không đủ thì người ta dùng móng băng giao thoa nhau để cân bằng độ lúc theo hai hướng và tăng diện chịu tải của móng, giảm áp lực của nền đất Việc tính toán móng
băng dưới cột tiến hành như tính toán dầm trên nền đàn hồi
Trang 5 Móng băng dưới cột được dùng khi tải trọng lớn, các cột ở
gần nhau nếu dùng móng đơn thì đất nền không đủ khả năng chịu lực hoặc biến dạng vượt quá trị số cho phép
-Dùng móng băng bê tông cột thép đặt dưới hàng cột nhằm mục đích nâng cao độ lún lệch có thê xãy ra của các cột dọc theo hàng cột đó
- Khi dùng móng băng dưới cột không đảm bảo điều kiện biến dạng hoặc sức chịu tải của nên không đủ thì người ta dùng
móng băng giao thoa nhau để cân bằng độ lún theo hai hướng
và tăng diện chịu tải của móng, giảm áp lực xuống đất nền
- Trong các vùng có động đất nên dùng móng băng dưới cột
đê tăng sự ổn định và độ cứng chung được tăng lên Móng
băng dưới cột được đổ tại chỗ Việc tính toán móng băng dưới cột tiến hành như tính toán dầm trên nền đàn hồi
Trang 6Thông số đầu vào
Thông số đầu đầu ra
Eurocode 7
BS, ACI, …
Trang 7Bước 1 Chọn Df và Xác định kích thước đáy móng b×
L sao cho nền đất dưới đáy móng thỏa các điều kiện ổn
định, cường độ và biến dạng (trượt , lún)
Bước 2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ngang
Bước 3 Tính toán và bố trí thép cho bản móng
Bước 4 Tính toán và bố trí thép cho dầm móng
Bước 5 Trình bày bản vẽ
Trang 8Bước 1 Chọn Df, Xác định kích thước đáy móng b× L sao
cho nền đất dưới đáy móng thỏa các điều kiện ổn định,
1.2 0
tc tc tb
Trang 9Tổng hợp lực và moment tại tâm đáy móng
di cánh tay đòn: khoảng cách từ lực Ntti đến trọng tâm đáy móng
Trang 10Cách xác định bxL thỏa điều kiện ổ định
Trang 11Điều kiện cường độ
Trang 12Điều kiện trượt
Trang 13Bước 2: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ngang
Trang 14• Chiều cao bản móng:
Dựa vào điều kiện bản không đặt cốt đai (mục 6.2.3.4 – TCXDVN 356:2005)
= 0.6 Đối với bê tông nặng
: Xét ảnh hưởng của lực dọc kéo nén, bản móng không có lực dọc thì
Xét 1m dài theo phương cạnh dài của móng:
Trang 15• Xét cân bằng lực của phần nón xuyên
• Chiều cao bản móng ha
Trang 16Bước 3 Tính toán và bố trí thép trong bản móng
•Thép theo phương ngang cho 1m dài của móng
Trang 17• Diện tích cốt thép
• Bố trí thép
• Chọn d ≥10 , @ = 100 → 200mm, đầu thanh phải uốn móc
• Thép theo phương cạnh dài : chỉ cần thép cấu tạo 10@200
• Chọn diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép
s
A n
Trang 18Bước 4 Tính toán và bố trí thép trong dầm móng (xem
là móng cứng)
Xác định nội lực (M,Q) trong dầm móng
Phương pháp « dầm lật ngược »: tải là phản lực đất nền
phân bố tuyến tính hướng lên; gối tựa là các cột; giải theo kết cấu dầm siêu tĩnh
Lực cắt
Mô men
2 1
x tt tt
x x
Q p d N
2 1
x x
M Qd M
Trang 19A/ Tính cốt dọc
• Xác định moment max tại gối và nhịp
• Xác định trục trung hòa của tiết diện chữ T: xem trục trung hòa đi qua mép cánh, tính:
• Đối với nhịp hoặc gối có moment căng thớ trên:
• Đối với gối hoặc nhịp có moment căng
thớ dưới: Tính thép với tiết diện chữ nhật bs*h
M R h h a h
Trang 20A/ Tính cốt dọc
Công thức tính: Áp dụng công thức tính phần cấu kiện cơ bản chịu uốn (BTCT1: Cấu kiện cơ bản)
Bố trí thép:
Cắt bớt thép dọc: (dựa vào biểu đồ bao vật liệu), cốt thép phải
được kéo dài so với điểm cắt lý thuyết 1 đoạn
R n d q
s
Trang 21B/ Tính cốt đai
• Cốt đai trong dầm sườn được tính từ điều kiện lực cắt và
giống cấu kiện chịu uốn, dsw ≥ 6 (BTCT1: Cấu kiện cơ bản)
• Số nhánh cốt đai phụ thuộc vào bs
bs ≤400 → n ≥ 2 ; 400 < bs ≤ 800 → n ≥ 3 ; bs > 800 → n ≥ 4
không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng
• Khi h ≥ 700 thì đặt thêm cốt giá ( theo qui định TCVN)
Kiểm tra điều kiện:
Tính cốt đaiKiểm tra điều kiện: Q max b3(1 f ) b s b R h bt o
ax 0.3 w1 1
m b b s bt o
Trang 22Bước 5 Trình bày bản vẽ
Trang 23• Bê tông lót đá 4x6, B7.5 dày 100mm (cốt pha đáy)
• Thép móng AI: Rs = 225 Mpa
• Bê tông bảo vệ dày 50mm
• Cát lót đáy dày 100 đến 200mm, giữ vai trò biên thoát nước khi nền đất bão hòa bị biến dạng
Trang 24GIỚI THIỆU.
Móng Băng giao nhau: Là hệ các móng băng giao nhau tại vị trí cột
Trang 26Trình tự tính toán và thiết kế:
Cách tính đơn giản nhất là tách riêng từng băng để tính
toán
Trình tự tính toán:
Thông số đầu vào
- Tải trọng (N,M,H) tại chân
cột
- Địa chất: đặc trưng γ, c, ,
e-p…
- Chiều sâu đặt móng Df
Thông số đầu vào
- Tải trọng (N,M,H) tại chân
Tính toán thiết kế
Thông số đầu đầu ra
- Kích thước đáy móng b × L
- Kích thước tiết diện ngang -Thép trong móng
=>Bản vẽ thi công
Thông số đầu đầu ra
- Kích thước đáy móng b × L
- Kích thước tiết diện ngang -Thép trong móng
=>Bản vẽ thi công
TCXD (VN) Eurocode 7
Trang 27Bước 4 Tính toán và bố trí thép cho bản móng
Bước 5 Tính toán và bố trí thép cho dầm móng
Bước 6 Trình bày bản vẽ
Trang 28Phân phối tải tác dụng cho từng băng:
Xét 1 nút bất kỳ có: Pi, Mix, Miy
- Các thành phần tải trọng này sẽ được phân cho băng dọc và băng
ngang > tại mỗi nút sẽ có 6 ẩn số > 6 phương trình cân bằng:
1 Pi= Pix+ Piy2.x=y (phản lực đất nền dưới 2 băngbằng nhau)
3 Mix= Mixdọc+ Mixngang
4 Miy= Miydọc+ Miyngang
5 Góc xoay uốn băng dọc = bằng góc xoắn băng ngang;
6 Góc xoắn băng dọc = góc xoay uốn băng ngang
Trang 29+ Tại vị trí 2 dầm giao nhau phản lực đất nền tăng gấp đôi
+ Chưa xét đến độ cứng tại phần giao nhau
+ Chưa xét đến ảnh hưởng lẫn nhau của hai băng thẳng góc
Vì thế có thể xem tại chân cột 2 móng giao nhau liên kết khớp Moment theo phương nào thì móng theo phương đó chịu Vấn
đề còn lại là phân phối tải trọng đứng cho 2 móng băng giao nhau số
ẩn số là n tương ứng với n cột
Nhằm giải quyết vấn đề phản lực đất nền tăng gấp đôi tại vị trí giao nhau có thể mở rộng móng tại vị trí này
Những khuyết điểm của phương pháp:
Phân phối tải tác dụng cho từng băng:
Trang 30Phân phối tải tác dụng cho từng băng:
Trang 31- Thông thường có thể tính toán đơn giản để giải hệ móng băng
giao nhau, với độ chính xác có thể chấp nhận được như sau:
+ Xem áp lực đáy móng phân bố đều (trên toàn bộ diện tích đáy
Phân phối tải tác dụng cho từng băng:
: Độ võng tại thời điểm đặt lực
Trang 32Phân phối tải tác dụng cho từng băng:
- Các công thức trên chỉ áp dụng cho dầm dài vô hạn (có thể lấy l/S>2)
l
S
Trang 33Phân phối tải tác dụng cho từng băng:
- Có thể sử dụng các chương trình tính để giải bằng phương pháp hệ dầm trực giao trên nền đàn hồi
có thể tính
toán riêng lẻ cho từng băng như móng băng một phương
theo cách tính đơn giản bằng tay hoặc theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi
Trang 341.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:
Móng được xem là móng mềm khi:
Tính toán móng mềm thuộc phần “Tính toán dầm trên nền đàn hồi” một bộ phận của cơ học công trình Bộ phận cơ học này xét đến việc tính toán các loai kết cấu như: móng băng, móng băng giao thoa, móng bản, móng hộp, móng đập thủy điện, tấm trên đường ô tô, tấm sân bay…
Trang 351.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:
Phân loại móng mềm
Có 2 loại mô hình nền cơ bản:
Mô hình nửa không gian biến dạng tuyến tính :
Theo mô hình này nền đất được xem như một nửa không gian đàn hồi với những đặc trưng là mođun biến dạng Eo và hệ số poisson µo
Mô hình nền nửa không gian biến dạng đàn hồi đã xét đến tính phân phối của đất (tức biến dạng của nền xảy ra cả ở ngoài điểm đặt tải)
Mô hình này dựa trên công thức của Boussineq
Trang 36Mô hình nền biến dạng cục bộ(Winkler):
Mô hình này cho rằng độ lún của nền, móng chỉ xảy ra trong
Nhược điểm: Quan niệm cho rằng độ lún chỉ xảy ra trong phạm
vi diện gia tải chưa phù hợp với thực tế, dưới tác dụng của tải trọng biến dạng xảy ra cả trong và ngoài phạm vi gia tải
Phương pháp này tính toán đơn giản, khi móng có kích thước lớn, cũng như khi móng trên nền đất yếu no nước cho kết quả khá phù hợp với thực tế nên được sử dụng nhiều
1.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:
Trang 371.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:
1.2.1 Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler:
Trang 381.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:
1.2.1 Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler:
Hệ phương trình cơ bản cho dầm trên nề Winkler:
Từ cơ sở của vật liệu làm móng:
Mặt khác:
EF - Môdun Young của vật
IF - Moment quán tính của
M - Moment tại tiết diện b
Q - Lực cắt tại tiết diện x
Trang 391.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:
1.2.1 Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler:
Hệ phương trình cơ bản cho dầm trên nề Winkler:
q(x) – áp lực lên móng tại tiết diện xp(x) – áp lực của đất nền tại tiết diện x
Trang 40Trường hợp tải tập trung, q(x)=0
Phương trình vi phân trục võng của móng băng có dạng:
Trang 41 Phương trình vi phân trục võng của móng dầm dài vô hạn:
Ở hai đầu mút của dầm không chịu ảnh hưởng của tải đặt tạI gốc tọa độ, điều kiện biên:
lý cộng áp dụng (tham khảo: Nền Móng, Châu Ngọc Ẩn)
Trường hợp tải tập trung, q(x)=0
Trang 421 PP thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường:
Phương pháp này là chính xác nhất Để xác định hệ số nền: Một
bàn nén vuông đặt tại vị trí móng công trình, chất tải và tìm quan
hệ giữa ứng suất gây lún và độ lún
Bàn nén có kích thước càng lớn thì kết quả thu được càng chính xác, tuy nhiên do nhiều hạn chế, bàn nén dùng hiện nay thường có
kích thước 1x1m hay 0,3x0,3m.
Trang 43Hệ số nền được xác định:
Trong đó:
min - ứng suất gây lún ở giai đoạn đất biến dạng tuyến tính,
ứng với độ lún bằng khoảng 1/4-1/5 độ lún cho phép [S],
(kN/m2)
Smin - độ lún trong giai đoạn đàn hồi, ứng với ứng suất min , (m)
1 PP thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường:
3 min
Trang 44 Hệ số nền của móng vuông kích thước B(m)xB(m) tính từ hệ
L k
Trang 45Số liệu thí nghiệm nén tĩnh ở hiện trường không phải lúc nào cũng có, vì thường các tài liệu địa chất hoặc kết quả xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn thường chỉ cung cấp các chỉ tiêu có liên quan đến cường độ và biến dạng như: , , c, e, E, a, … Vì thế, để có thể ước lượng hệ số nền dùng cho thiết kế sơ bộ, người ta có thể dùng phương pháp tra bảng.
2 Phương pháp tra bảng:
Trang 46Bảng tra hệ số nền theo K.X Zavriev
Bảng tra giá trị Cz theo Terzaghi
2 Phương pháp tra bảng:
Trang 47Nhận xét:
Ta thấy trị số trong bảng tra biến đổi trong phạm vi quá rộng, chẳng
hạn cùng cát chặt và sạn ( cũng không quy định rõ ràng về khái
niệm) có trị số C z =10 6 -2.10 6 kN/m 3 , nghĩa là chênh nhau đến 10 6 kN/
m 3 Trong các tài liệu của các tác giả khác nhau cũng đưa ra nhưng trị số sai lệch nhau rất nhiều
2 Phương pháp tra bảng:
Trang 48Công thức của Vesic :
Trong đó:
Cz: hệ số nền
B: Bề rộng móng
I p : Mô men quán tính của tiết diện móng
µ: Hệ số poát xông của đất nền.
Giá trị µ = 0.3 có thể xem là tương đối chính xác cho các trường hợp.
E0: Mô đun biến dạng đất nền.
Ep: Mô đun đàn hồi của vật liệu móng.
B E I (1 )
Trang 49Theo công thức của Bowles :
Z : Độ sâu đang khảo sát
n : Số mũ hiệu chỉnh để k có giá trị gần với đường cong thực nghiệm, trường hợp không có kết quả thí nghiệm lấy n =1
Trang 50Theo công thức Terzaghi:
Trang 51Nhận xét:
Các công thức thực nghiệm trên đều xét đến rất nhiều chỉ tiêu cơ lý
của đất nên có độ tin cậy cao Tuy nhiên các hệ số hiệu chỉnh cũng
như các giá trị tra bảng và phạm vi ứng dụng công thức đều xác
định từ thực nghiệm, nên cần lựa chọn công thức tính toán sao cho
kết quả tính phù hợp với nền đất khu vực xây dựng công trình.
3 PP sử dụng các công thức thực nghiệm
Trang 52Độ lún trực tiếp khi đặt tải:
L M
B
'
H N
B
Trang 534.PP thực hành để xác định hệ số nền:
Đồ thị hệ số ảnh hưởng IF:
Ở tâm:
L’=L/2B’=B/2
Ở góc:
L’=LB’=B
Trang 54 Sau khi xác định được độ lún trực tiếp khi đặt tải, ta tính hệ
số nền theo công thức sau:
Để tăng độ chính xác, ta tính hệ số nền cho điểm ở tâm và góc, sau đó lấy giá trị trung bình
Trang 55= 843.75KN
= 42.59KN.m = 452.80KN
= 42.94KN.m = 75035KN
=43.90KN.m
= 801.24KN
Trang 56Bảng địa chất
Trang 5720.13KN / 24.36KN / 18.6
20.00KN / 22.82KN / 17.23
cot
843.75 10
0.0581 14.5
tt m b
Trang 59a b
N N N N N
Trang 60= 42.59 + 42.94 + 43.9 + 42.25 – 8.6×843.75 – 1.4×452.8
+ 1.2×750.35 + (7.2 + 1.2)×801.23 = -87.738 (KN.m)
20.13KN / 24.36KN /
Trang 61tt d m
Trang 62Vậy sức chịu tải của đất nền
= 1( 0.4577×1.8×20.13 + 2.8307×2×20.13 + 24.36×5.4194 ) = 262.545
4/ Kiểm tra nền làm việc đàn hồi
tc d tc d
M e
N
Trang 645/ Kiểm tra biến dạng
6/ Xác định nội lực trong móng
Áp lực dưới đáy móng đưa về đường trục :
Xem như áp lực phân bố đều :
2848.14
1.8 145.31 35.28
tc d
Trang 65Ta vẽ được biểu đồ nội lực momen và lực cắt theo lý thuyết môn sức bền vật liệu:
Trang 66Mặt bằng móng băng:
Trang 6812 1.8
4 4 1.5 0.6 0.0721.5( ),
Trang 70Từ bảng địa chất, thống kê được các số liệu sau:
min
gl z
68.37
1417( / ) 4.824 10
Trang 714 2
Trang 722 4 2
3 12
Trang 73A C cN S BN S
N N N
0 1
1
1 1
1.8 5.53
19.6 13.52 1.8
19.6 1.8
19.6
q c
c
q
N B
S
L N B
S
L B S
Trang 743 1
3 1
2
40(24.36 13.52 1.038 0.5 20.13 1.8 4.375 0.963) 16728( / ) 40(20.13 5.53 1.031) 4590.8( / )
16728 4590.8 2 25909.6( / ) 40(24.36 13.52 1.031 0.5 20.13 1.5 4.375 0.969)
16142.4( / ) 40(20.13 5.53 1.026) 4568.5( / )
0 2
2
2 2
1.5 5.53
19.6 13.52 1.5
1 tan( ) 1 tan(18.632 ) 1.026
19.6 1.5
19.6
q c
c
q
N B S
B S
L B S
Trang 75Công thức 4:
C z = 24(cN c + γDNDN q +0.4γDNBN γDN )
q o
c γ
Trang 77Công thức 1 giá trị và là ở trạng thái đàn hồi Nhưng giá trị trong công thức này ứng giá trị độ lún S cực hạn nên giá tri cz nhỏ.
Công thức 2 trong công thức này có sự làm việc đồng thời của vật liệu móng và đất nền nên ảnh hưởng đến độ cứng làm tăng giá trị Cz
Công thức 3 trong công thức này được hình thành từ công thức của giá trị sức chịu tải cực đại nên giá trị này lớn
Công thức 4 trong công thức này được hình thành từ công thức của giá trị sức chịu tải cực hạn và có xét đến bê rộng móng B của móng, nên giá trị này lớn
min
Smin
gl
P
Trang 78a) Mô hình móng băng bằng phương pháp dầm trên nền đàn hồi Winkler
• Chọn số lượng lò xo và tính độ cứng của lò xo
Bài toán mô phỏng nền đàn hồi với 65 lò xo và móng được chia thành 64 phần tử (đoạn)
• Quy đổi hệ số nền Cz =1450 về độ cứng của lò xo ta tính toán như sau:
Móng băng theo phương X
-Lò xo 1 đại diện cho vùng đất có diện tích:
Trang 79-Lò xo 2 đại diện cho vùng đất có diện tích A2 = 1.8 x 0.325-Tương tự cho các lò xo số 3, số 4,….
Như vậy độ cứng của lò xo theo phương X sẽ là:
-K1 = K65 =1450 x (1.8 x 0.1625) = 428.125 (kN/m)
-K2 = K3 = K4 = K30 = K31 = K32 = K33 = 1450 x(1.8 x 0.325) = 848.25(kN/m)
-K5 = K29 =1450 x [1.8 x( 0.325/2 + 0.3/2)] = 815.625 (kN/m)-K6 = K7 = K8 =… = K28 = 1450 x (1.8 x 0.3) = 783 (kN/m)-Do tính đố xứng nên độ cứng các lò xo của một nữa móng băng còn lại tính tương tự