Etabs - Móng băng, bè, cọc, tường chắn, cừ

Tính theo mô hình đàn hồi bằng các liên kết lò xo Các phương pháp xác định nội lực Ý tưởng của phương pháp kN/m2.mp s 12 pc... Tính theo mô hình đàn hồi bằng các liên kết lò xo Các phư

Trang 2

Khi tính toán móng cứng, chúng ta bỏ qua biến dạng của móng và xem ứng suất tiếp xúc phân bố tuyến tính

Với các móng chịu uốn, biến dạng của móng là đáng kể, ƯS tiếp xúc sẽ phân phối lại, trong tính toán nền 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 nghĩa đối với việc thiết kế cấu móng Theo quan điểm cơ học , đây là dạng bài toán 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 đất nền 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

Hiện nay có rất nhiều mô hình nền để mô phỏng sự làm việc tiếp xúc của móng và đất nền, khi tính toán có thể sử dụng các mô hình nền khác nhau Nhưng khi áp dụng hiểu rõ phạm vi ứng dụng của từng mô hình mà áp dụng vào từng trường hợp thiết kế cụ thể Mô hình khác nhau thì kết quả khác nhau, nhiều khi sự khác biệt rất lớn Việc sử dụng không 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

 Hệ số nền

Trang 6

Nền đất được mô tả bằng các lò xo đàn hồi tuyến tính Hệ số nền được xác định bằng thí nghiệm bàn nén hiện trường với kích thước bàn nén chuẩn 0,3x0,3m

Bảng tra hệ số nền k0,3 cho một số loại đất:

1 Từ thí nghiệm bàn nén

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 với kích thước bàn nén 0,3mx0,3m , (k0,3)

Trang 7

Đối với móng đơn kích thước vuông B(m)

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 qua các 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 8

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 9

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 10

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 11

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

Trang 12

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 đến ảnh hưởng của bề rộng móng, chưa liệt kê một cách đầy đủ hệ số nền cho các loại đất nền… Biên dao động của bảng tra cũng rất lớn

Trang 13

3 Tính theo phương pháp Terzaghi

Trang 14

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

z – Độ sâu đạng khảo sát (m)

n – hệ số hiệu chỉnh để k có giá trị gần với đường cong thực nghiệm, trường hợp không có kết quả thí nghiệm thì lấy n = 1

(kN/m3)

Trang 15

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 móng

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

Trong đó:

4 Phương pháp cuả Joseph E Bowles

Trang 16

Các hệ số Sc và Sγ lấy theo bảng sau:

Trang 18

5 Tính theo giá trị SPT

 N- giá trị SPT trung bình

B – bề rộng cọc;

Trong đó:

Trang 19

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 20

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 21

 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 22

1 Tính theo mô hình Winkler

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

Vì vậy ks chưa phản ảnh được sự làm việc của các lớp đất nền nằm sâu hơn nhưng vẫn còn trong tầm ảnh hưởng gây lún của kết cấu móng thực tế ( móng băng, bè )

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

 ks chỉ giữ phần hồn “ đàn hồi “ mà bỏ qua phần biến dạng dẻo của đất nền 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 hình tổng biến dạng - bài tóan Boussinesq - có xét cả 2 lọai biến dạng này

Nhược điểm của mô hình

Trang 23

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 24

Trang 25

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

Trang 26

a Mô hình móng băng

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

Trang 27

Trang 28

Biểu đồ lực cắt - tính theo Bowles

Trang 29

Biểu đồ lực cắt - tính theo Etabs

Trang 30

Biểu đồ mômen - tính theo Bowles

Trang 31

Biểu đồ lực cắt - tính theo Etabs

Trang 32

Phản lực lò xo - tính theo Etabs

Phản lực lò xo - tính theo Bowles

Trang 33

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

Trang 34

Khai báo vật liệu: M250 (B20)

Trang 35

Định nghĩa tiết diện chữ T

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Trang 39

.1.5,0.12002

.1.25,0.12002

Trang 40

Trang 41

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

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)

Trang 42

1 1200

Trang 43

Trang 44

Gán tải trọng

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)

Trang 45

Kết quả

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Chuyển vị

Trang 46

Kết quả

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Moment

Trang 47

Kết quả

Hệ số nền (ks = 1200 T/m3)Lực cắt

Trang 48

Trang 49

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

Bêtông có mô đun đàn hồi:

E = 2.65106

T/m2;

Đất có hệ số nền:

ks = 1200 T/m3

Trang 50

b Mô hình móng bè

Trang 51

b Mô hình móng bè

Trang 52

c Mô hình tường cừ

Trang 53

Nếu quan niệm đất nền là đàn hồi thì bài toán tường cừ chịu tải ngang sẽ có sơ đồ tính tương tự như bài tóan dầm trên nền đàn hồi Tải trọng tác dụng lên tường bao gồm: áp lực ngang của đất, lực tác dụng lên đỉnh tường (nến có)… phần đất nền trong đoạn chôn cừ này được thay 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 vị vuông góc và xoay

Trang 54

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

Trang 55

α – góc hợp bởi lưng tường với mặt phẳng nằm ngang

β – góc hợp bởi mặt đất với mặt phẳng nằm ngang

δ– góc ma sát giữa tường và đất

ϕ – góc ma sát trong của đất nền

Trang 56

Hệ số nền của các lớp đất được tính theo công thức

Trong đó:

Trang 57

η – góc của neo so với phương ngang

đoạn neo

Trang 58

Mô đun đàn hồi của thép E = 2.108 kN/m2

Mômen quán tính I = 0,00067 m4

Độ cứng lò xo của neoNeo 1 (gần mặt đất): 4300 kN/mNeo 2: 3030 kN/m

Phân tích tường cừ chịu áp lực ngang (Example 13-3 J.E.Bowles [20]) Cho hệ tường cừ như hình bên dưới, tường được chôn 5m vào trong cùng đất sét Tải trọng tác dụng lên tường có được từ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT – Standard Penetrtion Test), hệ số nền của lớp đất chôn cọc 7320 kN/m3, tường có 2 neo đặt tại hai vị trí khác nhau, các thông số của neo như hình vẽ Tường cừ loại PZ40 có các thông số sau

Trang 59

Trang 60

Độ cứng lò xo của đất nền (kN/m)

Cường độ tải trọng tại các nút (kPa)

Trang 61

Kết quả chuyển vị tại các nút (m)

Trang 62

Tương tự như mô hình tường cừ, hệ số nền được thay bằng các lò xo, ngoài ra ta có thể thay bằng các thanh dàn có độ cứng tương đương

d Mô hình cọc đơn

Đối với lò xo:

(kN/m)Đối với thanh dàn:

(m)Diện tích thanh dàn tương đương:

(m2)

Trang 63

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

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

At :diện tích mũi cọc

As:diện tích xung quanh phần cọc giữa hai gối đàn hồi ngang

Ahp :diện tích hình chiếu đứng của phần cọc giữa hai gối đàn

hồi ngang

Trong đó:

Mô hình cọc đơn có các liên kết đàn hồi bố trí theo các khoảng cách 2m cách đều Hệ số nền tính theo phương pháp mô đun biến dạng nền

+ Các gối đàn hồi đứng mũi cọc:

+ Các gối đàn hồi đứng tại thân cọc+ Các gối đàn hồi ngang thân cọc

d Mô hình cọc đơn

Trang 64

Trong các phần mềm như SAP2000 /ETABS cần phải quy đổi giá trị hệ số nền này về độ cứng k (lực/chiều dài) của các lò xo liên kết giữa móng với đất nền tại các nút, đồng thời SAP2000/ETABS còn cho phép định nghĩa mô hình nền chỉ chịu nén (phù hợp với đất), chỉ chịu kéo, chịu cả kéo và nén

Giá trị k = ks.A Trong đó A là phần diện tích ảnh hưởng của mặt đáy móng đối với nút đang xét, theo quy tắc phân phối trung bình Đối với bài toán bản được chia đều ô Các nút ở góc có độ cứng chỉ bằng 1/4 giá trị độ cứng của nút bên trong bản Tương tự, các nút theo cạnh biên bằng 1/2

Hoặc k = ks.li trong bài tóan phẳng (móng băng, hay cọ chiệu tải trọng

ngang), với li là chiều dài của từng phân đoạn Như vậy, đối với bài toán dầm được chia đều thành các đoạn bằng nhau, độ cứng lò xo của 2 nút biên chỉ bằng 1/2 giá trị độ cứng lò xo của các nút giữa,

Giải thích phương pháp

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	7,01 MB