Tính toán móng băng

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

VÕ 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

I.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

I.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

 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

Thông số đầu vào

Thông số đầu đầu ra

Eurocode 7

BS, ACI, …

Bước 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

Bước 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

Tổng hợp lực và moment tại tâm đáy móng

di cánh tay đòn: khoảng cách từ lực Ntti đến trọng tâm đáy móng

Cách xác định bxL thỏa điều kiện ổ định

Điều kiện cường độ

Điều kiện trượt

Bước 2: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ngang

• 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:

• Xét cân bằng lực của phần nón xuyên

• Chiều cao bản móng ha

Bước 3 Tính toán và bố trí thép trong bản móng

•Thép theo phương ngang cho 1m dài của móng

• 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





Bước 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

A/ 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

A/ 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





B/ 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

Bước 5 Trình bày bản vẽ

• 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

GIỚI THIỆU.

Móng Băng giao nhau: Là hệ các móng băng giao nhau tại vị trí cột

Trình 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

Bước 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

Phân 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

+ 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:

Phân phối tải tác dụng cho từng băng:

- 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

Phân 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 

Phân 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

1.2 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…

1.2 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

Mô 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:

1.2 Móng mềm - Dầm trên nền đàn hồi:

1.2.1 Phương pháp dầm trên nền đàn hồi cục bộ Winkler:

1.2 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

1.2 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

Trường hợp tải tập trung, q(x)=0

Phương trình vi phân trục võng của móng băng có dạng:

 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

1 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.

Hệ 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

 Hệ số nền của móng vuông kích thước B(m)xB(m) tính từ hệ

L k

Số 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:

Bảng tra hệ số nền theo K.X Zavriev

Bảng tra giá trị Cz theo Terzaghi

2 Phương pháp tra bảng:

Nhận 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:

Công 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  )





Theo 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

Theo công thức Terzaghi:

Nhận 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

Độ lún trực tiếp khi đặt tải:

L M

B



'

H N

B



4.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

 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

= 843.75KN

= 42.59KN.m = 452.80KN

= 42.94KN.m = 75035KN

=43.90KN.m

= 801.24KN

Bảng địa chất

20.13KN / 24.36KN / 18.6

20.00KN / 22.82KN / 17.23

cot

843.75 10

0.0581 14.5

tt m b

a b

N N  N N N

= 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 /

tt d m

Vậy 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

5/ 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

Ta vẽ được biểu đồ nội lực momen và lực cắt theo lý thuyết môn sức bền vật liệu:

Mặt bằng móng băng:

12 1.8

4 4 1.5 0.6 0.0721.5( ),

Từ bảng địa chất, thống kê được các số liệu sau:

min

gl z

68.37

1417( / ) 4.824 10

4 2

2 4 2

3 12

A 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

3 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

Công thức 4:

C z = 24(cN c + γDNDN q +0.4γDNBN γDN )

q o

c γ

Công 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

a) 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:

-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