Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 42 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
42
Dung lượng
2,26 MB
Nội dung
SHALLOW FOUNDATION CHƯƠNG II: MĨNG NƠNG VIỆN KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH ĐẶC BIỆT Instructor: Nguyễn Tương Lai Course: Nền móng cơng trình Xây dựng 2.1 Định nghĩa phân loại móng nơng Móng nơng móng xây dựng hố móng lộ thiên đặt trực tiếp thiên nhiên gia cố, chiều sâu chơn móng khoảng 2÷3m, trường hợp đặc biệt sâu đến 6m Phân loại móng nơng: Theo cấu tạo: móng đơn, móng băng, móng bè, móng hộp; Theo vật liệu: móng gạch, móng đá, móng bê tơng, móng BTCT; Theo tính chất làm việc: móng cứng, móng mềm, móng cứng hữu hạn; Theo biện pháp thi cơng: móng tồn khối, móng lắp ghép; Theo đặc điểm chịu tải: tâm, lệch tâm 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng đơn: Kích thước khơng lớn, đáy móng hình trịn, vng, hình chữ nhật Vật liệu: gạch, đá, bê tơng, BTCT; Một số loại móng đơn: (a) Móng đơn cột nhà: gạch, đá xây, bê tơng, (b) Móng đơn cột: bê tơng BTCT (c) Móng đơn trụ cầu; (d) Móng đơn chân trụ điện, tháp ăng ten 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng đơn: 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng băng: Kích thước chiều lớn nhiều so với hai chiều cịn lại Vật liệu: gạch, đá, bê tơng, BTCT; thường dùng cột, tường Móng băng tường khối xây (gạch, đá) BTCT 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng băng: Móng băng cột móng băng giao thoa sử dụng tải trọng lớn 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng bè Kích thước mặt lớn tồn cơng trình khối phân cách khe lún; cấu tạo sườn tăng cứng Vật liệu: BTCT; thường dùng tường, cột 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng bè Kích thước MB lớn tồn cơng trình khối phân cách khe lún Móng bản: bước cột ≤ 9m, dày ≥ 1/6 bước cột Móng có sườn: bước cột >9m, dày khoảng 1/8÷1/10 bước cột 2.2 Cấu tạo số loại móng nơng Móng hộp Kích thước MB lớn tồn cơng trình khối phân cách khe lún Vật liệu: BTCT toàn khối Cấu tạo: vách sườn bên tường, cột; đáy đỉnh dày khoảng 1/8÷1/10 bước sườn Thường kết hợp làm tầng hầm 2.3 Trình tự tính tốn, thiết kế móng nơng Tập hợp NC tài liệu Lựa chọn phương án móng Chọn độ sâu đặt móng Tính ứng suất móng Chọn kích thước đáy móng Tính tải trọng xuống móng KT k.thước đáy móng Tính chiều cao móng, Kiểm tra bền, cấu tạo móng SCT nền; độ lún; ổn định trượt, lật Kiểm tốn móng khả chịu cắt, chọc thủng, uốn Lập vẽ, BP thi công dự tốn Kiểm tra điều kiện kinh tế 2.4 Tính tốn móng cứng HƯỚNG DẪN HỌC 1/ Phân biệt móng nơng cứng mềm (u cầu vẽ hình minh hoạ) Từ cho biết nội dung tính tốn khác bước nào? 2/ Các yêu cầu cấu tạo móng nơng loại cứng tường, cột (u cầu vẽ hình) Giải thích có u cầu 3/ Trình bày tài liệu cần thiết thiết kế móng 4/ Trình bày nội dung kiểm tra kích thước đáy móng băng tường, trường hợp tải trọng ngang nhỏ 5/ Trình bày nội dung kiểm tra kích thước đáy móng băng cột, trường hợp tải trọng ngang nhỏ 6/ Trình bày nội dung kiểm tra kích thước đáy móng nông cứng trường hợp tải trọng ngang lớn 7/ Trình bày nội dung kiểm tra kích thước đáy móng nông cứng trường hợp lệch tâm đáng kể 8/ Trình bày nội dung tính tốn kiểm tra chiều cao, cốt thép móng băng tường 9/ Trình bày nội dung tính tốn kiểm tra chiều cao, cốt thép móng đơn cột 2.5 Tính tốn móng mềm Rational Design of Foundations / Thiết kế hợp lý móng Phương pháp truyền thống để thiết kế móng giả thiết móng cứng với biến dạng bé nên ứng suất tiếp xúc đáy móng đất có quy luật phân bố tuyến tính mặt phẳng, tùy theo tải trọng tâm lệch tâm Giả thiết ứng suất tiếp xúc phân bố tuyến tính mặt phẳng gần với phạm vi áp dụng hạn chế cho số kiểu móng, với đa phần loại móng đại giả thiết khác xa so với thực tế móng có khả biến dạng khác tùy theo độ cứng móng loại đất Để thiết kế móng tiệm cận với thực tế làm việc, an tồn hiệu phải xét đến độ mềm/độ cứng móng loại đất làm thay đổi phân bố ứng suất tiếp xúc đáy móng Các giải pháp móng phức tạp (móng mềm, móng sâu, móng hỗn hợp) cần phải xét đến yếu tố tương tác móng với q trình tính tốn, thiết kế Tính móng mềm theo mơ hình tương tác Conventional Design of Foundations / Thiết kế truyền thống móng Giả thiết móng cứng với biến dạng bé nên ứng suất tiếp xúc đáy móng đất có quy luật phân bố tuyến tính mặt phẳng, tùy theo tải trọng tâm lệch tâm Giả thiết có thực tế? Tính móng mềm theo mơ hình tương tác Actual Contact Pressure Distribution / Phân bố ứng suất thực tế móng Móng mềm đặt mặt đất dính chịu tải trọng phân bố đều: biểu đồ ƯS tiếp xúc phân bố đều, móng bị võng (hình a) Móng cứng tuyệt đối đặt mặt đất dính chịu tải trọng phân bố đều: móng bị lún biểu đồ ƯS tiếp xúc phân bố lại (hình b) Giả thiết ứng suất tiếp xúc phân bố dẫn đến ước lượng thiếu mô men uốn lớn móng thiết kế chưa đủ an tồn Tính móng mềm theo mơ hình tương tác Actual Contact Pressure Distribution / Phân bố ứng suất thực tế móng Móng mềm đặt mặt đất rời chịu tải trọng phân bố đều: biểu đồ ƯS tiếp xúc phân bố đều, móng bị lún nhiều biên (hình c) Móng cứng tuyệt đối đặt mặt đất rời chịu tải trọng phân bố đều: móng bị lún biểu đồ ƯS tiếp xúc phân bố lại (hình d) Giả thiết ứng suất tiếp xúc phân bố dẫn đến ước lượng thừa mơ men uốn lớn móng thiết kế thừa an tồn Tính móng mềm theo mơ hình tương tác Soil-Structure Interaction Analysis / Phân tích tương tác kết cấu-nền đất Cần phải phát triển phương pháp tính tốn - thiết kế an tồn hiệu cho móng, phải xét đến phân bố ứng suất tiếp xúc thực tế móng thơng qua phân tích tương tác kết cấu-nền đất Bài tốn phân tích tương tác kết cấu – đất giải cách tích hợp phản lực lên kết cấu vào hệ phương trình tính thơng qua việc sử dụng mơ hình tốn học phù hợp cho đất ứng với loại mơ hình toán tương tác khác Tùy theo yêu cầu độ xác mức độ phức tạp tốn, việc phân tích tương tác kết cấu với đất thực theo mơ hình đơn giản mơ hình phức tạp: Mơ hình đơn giản: thay đất mơ hình tốn học đơn giản (thường sử dụng mơ hình hệ số nền); đối tượng toán phản ứng kết cấu ứng suất bề mặt tiếp xúc kết cấu với Mơ hình phức tạp: xét đồng thời kết cấu (thường sử dụng mơ hình vật liệu nền); đối tượng toán phản ứng kết cấu Có nhiều kết nghiên cứu mơ hình mơ hình vật liệu TL Tính móng mềm theo mơ hình tương tác Modeling Soil-Structure Interaction / Mơ hình tương tác kết cấu-nền đất Mơ hình hóa kết cấu thường đơn giản thực trực tiếp loại cấu kiện bản; kết cấu sản phẩm nhân tạo hình thành quy trình kiểm sốt chất lượng chặt chẽ Mơ hình hóa mơi trường đất khó khăn phức tạp hơn; chất đất hình thành tự nhiên điều kiện phức tạp, tính khơng đồng nhất, tính dị hướng, có quan hệ chuyển vị-lực (ứng suất-biến dạng) phi tuyến Ngoài ra, thay đổi nước đất làm cho toán phức tạp Ngun tắc mơ hình hóa tốn: Make things as simple as possible but no simpler Làm cho vấn đề đơn giản đến mức khơng đơn giản q Tính móng mềm theo mơ hình tương tác Studying approaches for SSI/ Phương pháp NC tương tác kết cấu-nền đất Nghiên cứu lý thuyết: áp dụng định luật, nguyên lý học, vật lý toán học nhằm xây dựng mơ hình tốn học để xây dựng giải toán tương tác kết cấu-nền đất nhằm dự báo ứng xử kết cấu Nghiên cứu thực nghiệm: tiến hành đo đạc thực nghiệm mơ hình vật lý tương tự mơ hình thực trường để xác định đặc trưng ứng xử kết cấu trình tương tác Từ bổ sung hồn thiện hiệu chỉnh mơ hình lý thuyết Kết hợp nghiên cứu lý thuyết quan trắc thực nghiệm để xây dựng cơng thức thực nghiệm, tốn đồ bảng tra để phục vụ tính tốn thiết kế xây dựng Tính móng phần mềm PTHH Phương pháp FEM phân tích tương tác kết cấu-nền đất Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): rời rạc hóa hệ kết cấu-nền đất thành tập hợp phần tử (thanh, tấm, khối) có kích thước hữu hạn liên kết với nút Mỗi phần tử có đặc trưng vật liệu đồng nhất, phương trình vi phân lý thuyết đàn hồi áp dụng cho phần tử kết hợp với hàm nội suy để xây dựng phương trình PTHH dạng ma trận-véc tơ biểu diễn quan hệ lực-chuyển vị nút phần tử Ghép nối phần tử hệ kết cấu - đất cho phép xây dựng hệ phương trình đại số hệ kết cấu - đất Ku = f for static problem ( t ) + Cu ( t ) + Ku ( t ) = Mu f (t ) for dynamic problem Ưu điểm: giải tốt tốn phi tuyến; lý thuyết hồn thiện Nhược điểm: rời rạc hóa thể tích nên số ẩn lớn; xét miền hữu hạn Tính móng phần mềm PTHH Phương pháp FEM phân tích tương tác kết cấu-nền đất -0.002 -5 -10 04 0.0 -15 06 0.0 -20 0.01 -0.002 0.002 0.012 Kết cấu móng: mơ hình phần tử thanh, tấm, khối; Nền đất: mơ hình phần tử phẳng, phần tử khối; Mơ hình vật liệu kết cấu tuyến tính phi tuyến -0.0 02 0.0 Phân tích theo mơ hình liên tục: sử dụng phần mềm địa kỹ thuật 0.0 08 -25 -30 -35 -40 -45 -50 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 Tính móng phần mềm PTHH Phương pháp FEM phân tích tương tác kết cấu-nền đất Phân tích theo mơ hình hệ số nền: sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Kết cấu móng: mơ hình phần tử thanh, tấm, khối; Nền đất: mơ hình liên kết biến dạng phù hợp với mơ hình hệ số nền; Mơ hình vật liệu kết cấu tuyến tính phi tuyến; chiều tuyến tính phi tuyến Tính móng phần mềm PTHH Phương pháp FEM tính móng mềm theo mơ hình hệ số Mơ hình hóa KC móng phần tử hữu hạn Khai báo đặc trưng kết cấu Khai báo tải trọng xuống móng Giải tốn Tính nội lực, c.vị Khai báo đặc trưng hệ số Tính đặc trưng hệ số Xuất kết tính phản lực Kiểm tốn SCT biến dạng K tra SCT, BD T.kế móng Lưu ý: Nếu sử dụng mơ hình cục kiểu Winkler với hệ số xác định theo độ lún đặt tải cần tính lặp theo giá trị phản lực tính tốn độ lún tương ứng phản lực tính từ mơ hình PTHH Nên tính với số cách xác định hệ số khác để đánh giá kết dùng cho TK Ví dụ tính móng băng giao thoa nhà thấp tầng Sơ đồ tính kết cấu nhà – móng băng giao thoa – biến dạng cục PTHH Ví dụ tính móng băng giao thoa nhà thấp tầng Cơng trình: Cơng trình nhà làm việc tầng: bước gian 3.6m, hành lang rộng 1.8m xung quanh nhà Nền đất: sét màu xám xanh dày 21.3m bên móng, phía lớp sét đất cứng Mơ đun biến dạng trung bình lớp sét E=38MPa, hệ số poisson ν=0.25 Tham số mơ hình tham số (hằng số) theo cách tính khác nhau: Cơng trình Hệ số kW (kN/m3) t/kế E/H Elastic Vesic Terzaghi Whitaker 14000 1700 3300 3900 800 Chemistry 24000 1700 3100 6000 800 Ví dụ tính móng băng giao thoa nhà thấp tầng Tham số mơ hình tham số (thay đổi) theo cách tính khác nhau: Cơng trình Whitaker Hệ số kW (kN/m3) (0.0÷0.6)b 0.7b 0.8b 0.9b 1.0b 2500 2500 3000 3300 8300 Chemistry Tham số mơ hình nhiều tham số theo cách tính khác nhau: T= G H = 164000 ( kN m ) G= 4G H = 146000 ( kN m ) k= E0 H = 1700 ( = kN m3 ) k1 = E0 H 6800 = ( kN m3 ) ; k = E0 3H 2267 ( kN m3 ) ... k0 = 4kc σz Si 1.000 0.868 0.5 72 0.3 62 0 .24 0 0.167 0. 122 0.088 (T/m2) 7.41 6.43 4 .24 2. 69 1.78 1 .24 0.90 0.65 (m) 0.037 0. 029 0. 027 0.018 0.0 12 0.008 0.003 0.134 2. 4 Tính tốn móng cứng Ví dụ thiết... (T/m2) 12. 21 (T/m2) 8.09 (T/m2) 16.34 (T/m3) 1.78 (m) 2. 50 (T/m2) 7.41 Tính lún theo phương pháp tổng lún lớp phân tố: