tính toán và thiết kế móng nông

http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông Chương 2:TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ MÓNG NÔNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Định nghóa: Móng nông định nghóa phần mở rộng đáy công trình, tiếp nhận tải trọng công trình truyền vào đất cho ứng xử an toàn biến dạng đủ bé để không làm hư hỏng kết cấu bên ảnh hưởng đến tính làm việc công trình Chiều rộng móng: ký hiệu b Chiều dài móng: ký hiệu l Chiều sâu chôn móng: ký hiệu Df (cũng ký hiệu h) Mặt công trình Móng Nền: Khu vực đất trực tiếp gánh đỡ móng Hình 2.1: Sơ đồ móng công trình Phân loại: Móng nông: móng mà tỷ số Df/b≤2, nhiên giới hạn tương đối * Theo hình dạng, móng nông chia thành: - Móng đơn: móng đơn chịu tải tâm, móng đơn lệch tâm nhỏ, móng đơn lệch tâm lớn móng chân vịt - Móng phối hợp đặt hai cột - Móng băng: gồm móng băng phương hai phương nhiều cột tường chịu lực Có thể phân biệt: • Móng tròn: b=2R • Móng vuông: b=l • Móng chữ nhật: b10cm - Độ sâu mực nước ngầm - Sâu vùng nứt nẻ khí hậu gây - Tránh tác động rễ lớn - Thấp đường ống cấp thóat nước ngầm, đường dây điện ngầm - Phụ thuộc vào độ sâu đặt móng công trình cũ kế cận H 2.2:Điều kiện đặt móng lân cận móng đặt cạnh nhau, để tránh ảnh hưởng lẫn chiều sâu đặt móng chúng phải nhỏ độ dốc lớn 2/3 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN Cấu tạo móng đơn: 100 h 100 50 bc 50 CĐĐM 100 l 100 BÊ TÔNG ĐÁ 4x6 M75 DÀY 100 CÁT LÓT DÀY 100 100 b 100 100 b 100 - Lớp bê tông đá 4x6 mác 50÷100 dày 100, giữ vai trò cốt pha đáy - Cát lót dày 100-200, giữ vai trò biên thoát nước đất bão hòa bị biến dạng - Cốt thép dùng loại có đường kính ≥10 Trường hợp móng đơn chịu tải thẳng đứng tâm Theo quy phạm xây dựng 45-78, móng nông chịu tải đứng tâm tính theo trạng thái giới hạn biến dạng cho đất, trạng thái giới hạn cường độ cho kết cấu móng, gồm bốn bước sau: Bước1: Kiểm tra áp lực đáy móng đủ nhỏ để không gây vùng biến dạng dẻo lớn nền, cho toàn ứng xử vật thể đàn hồi p tc ≤ R tc ≡ R II (2.1) tc Trong đó: p – áp lực tiêu chuẩn đáy móng N tc tc p = + γ tb D f (2.2) F R tc = m( Abγ + BD f γ + Dc) theo QPXD 45-70 (2.3) ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn m1 m2 ( Abγ II + BD f γ ' II + Dc II ) theo QPXD 45-78 (2.4) k tc γtb – trọng lượng đơn vị thể tích trung bình bê tông móng đất móng (=20÷22 kN/m3) F - diện tích đáy móng Bước 2: Kiểm tra biến dạng độ lún tâm móng S: S ≤ Sgh (2.5) Tính toán độ lún đất tiến hành với phương pháp tổng phân tố áp dụng dạng công thức sau: n n e n β n − e2i S = ∑ s i = ∑ 1i hi ; S = ∑ aoi Δpi hi ; S = ∑ i Δp i hi i =1 i =1 + e i =1 E i =1 1i i 2μ i (2.6) với β i = − − μi Ba công thức tính toán với đường cong e-p thí nghiệm nén cố kết Hoặc tính độ lún theo đường e-logp n Ci p + Δpi (2.7) S =∑ H oi log oi i =1 + eoi p oi Bước 3: Tính bề dày móng h Bề dày móng h chọn cho móng không bị chân cột xuyên thủng qua Lực gây xuyên thủng với áp lực đáy móng ptt nhân với phần diện tích đáy móng nằm tháp xuyên Pxt = ptt.Sngoài tháp xuyên = [bl-(bc+2ho) (hc+2ho)].ptt (2.8) Lực chống xuyên thủng với tích số sức chống kéo bê tông diện tích xung quanh “tháp xuyên tính toán” Pcx = ¾[Rk.Sxung quanh tháp xuyên] # 0,75Rk[2 ho (bc+ho)+ ho (hc+ho)] =0,75Rk.2 ho [2ho+ bc +hc] (2.9) Với chiều dày làm việc: ho = h-ab Trong ab – lớp bê tông bảo vệ thép đáy móng Rk – sức chống cắt bê tông móng bc – bề rộng cổ cột hc – bề dài cổ cột Tháp xuyên tính toán chọn gần diện tích xung quanh khối lập phương cạnh bc+ho dầy ho RII = ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông tt tt N N ho 45° ptt ptt ho hc ho l P xt bc+ho ho bc ho + hc ho Mặt chống xuyên tính toán b Bước 4: Tính cốt thép móng MI-I hc M II-II h l M II-II MI-I bc MI-I b ptt MI-I (b+bc)/2 (b-bc)/2 Xem mặt I-I mặt ngàm, moment tác động lên mặt tt (b − bc ) l (b − bc ) tt l (b − bc ) (2.10) M I −I = p =p Diện tích cốt thép cần thiết, tính theo công thức gần sau: M M I −I Fa = I − I ≈ (2.11) γRa ho 0,9 Ra ho Xem mặt II-II mặt ngàm, moment tác động lên mặt tt (l − hc ) b(l − hc ) tt b(l − hc ) (2.10) M II − II = p =p Diện tích cốt thép cần thiết, tính theo công thức gần sau: M M II − II FaII − II = II − II ≈ (2.11) γRa ho 0,9 Ra ho ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông Ví dụ 2.1: Thiết kế móng đơn chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc chân cột Ntc=48T Đất có γ=1,92T/m3, c=0T/m2, ϕ=30o Mực nước ngầm độ sâu 12m kể từ mặt đất tự nhiên Bê tông móng mác 250, có Rn=110kG/cm2; Rk=8,8kG/cm2 Cốt thép móng sử dụng loại có Ra = 2300kG/cm2 Kết thí nghiệm nén cố kết đất nhö sau: p(T/m2) e 2.5 10 20 40 64 80 0.632 0.612 0.591 0.584 0.573 0.56 0.551 0.54 Giải: Chọn chiều sâu chôn móng 1,5m 1-Xác định sơ kích thước móng: N tc tc tc Từ điều kiện p ≤ R => F ≥ tc R − γ tb D f Giả sử b=1m, tính Rtc: R tc = m( Abγ + BD f γ + Dc) ϕ=30o =>A=1,15; B=5,59; D=7,95 Rtc=1(1,15.1.1,92+5,59.1,5.1,92)=18,31T/m2 F ≥ 48/(18,31-2,2.1,5) = 3,198m2 Chọn móng có kích thước F=bxl=1,8x1,8 = 3,24m2 2-Kiểm tra điều kiện ổn định nền: 48 N tc tc p = + γ tb D f = + 2,2.1,5 = 18,11T / m 3,24 F tc R =1(1,15.2.1,92+5,59.1,5.1,92)=20,07T/m2 Vậy p tc ≤ R tc => Đảm bảo điều kiện ổn định 3-Kiểm tra biến dạng nền: Ứng suất gây lún: σgl = ptc-γDf = 18,11-1,92.1,5=15,23T/m2 Chia lớp đất móng thành lớp mỏng có chiều dày hi=0,45m Độ lún tổng cộng : S = 2,55cm ≤ Sgh = 8cm Đảm bảo yêu cầu biến dạng 4- Tính bề dày móng h Chọn móng có chiều dày h=0,4m Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ab = 0,05m Chiều cao làm việc ho = h-ab = 0,4-0,05=0,35m Lực gây xuyên thủng: Pxt = [bl-(bc+2ho) (hc+2ho)].ptt ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông =[1,8.1,8-(0,3+2.0,35) (0,3+2.0,35)].1,15 18,11=46,66T Lực chống xuyên thủng: Pcx = 0,75Rk.2 ho [2ho+ bc +hc] =0,75 88.2 0,35 (2.0,35+0,3+0,3) =60,06T Pcx>Pxt=> Đảm bảo yêu cầu chống xuyên thủng BẢNG KẾT QUẢ TÍNH LÚN Lớp Z(m) phân tố Z/b K0 Chiều daøy bt P1i 0.45 0.25 0.898 0.45 0.9 0.50 0.696 0.45 1.35 0.75 0.541 0.45 1.8 1.00 0.386 0.45 2.25 1.25 0.29 0.45 2.7 1.50 0.194 0.45 3.15 1.75 0.154 0.45 3.6 2.00 0.114 0.45 4.05 2.25 0.45 0.1 Si P2i 1i 2i (m) T/m2 hi (m) gl 2.88 3.744 3.744 4.608 4.608 5.472 5.472 6.336 6.336 7.200 7.200 8.064 8.064 8.928 8.928 9.792 9.792 10.656 3.312 4.176 5.040 5.904 6.768 7.632 8.496 9.360 10.224 15.2348 13.6809 13.6809 10.6034 10.6034 8.2420 8.2420 5.8806 5.8806 4.4181 4.4181 2.9556 2.9556 2.3462 2.3462 1.7368 1.7368 1.5235 17.7698 0.6052 0.5755 0.0083 16.3181 0.5979 0.5771 0.0059 14.4627 0.5909 0.5791 0.0034 12.9653 0.5897 0.5807 0.0025 11.9174 0.5885 0.5819 0.0019 11.3188 0.5873 0.5825 0.0014 11.1469 0.5861 0.5827 0.0010 11.4015 0.5849 0.5825 0.0007 11.8541 0.5838 0.5820 0.0005 5- Tính cốt thép móng hc MI-I h l MI-I bc MI-I b ptt MI-I (b+bc)/2 (b-bc)/2 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn MI-I = 0,15.18,11.1,8.(1,8-0,3)2/8 = 10,54662Tm FaI-I = 1054662/(0,9.35.2300)=14,56cm2 Chọn thép 13Þ12 khoảng cách 140 Phương lại tính bố trí tương tự Trường hợp móng đơn chịu tải thẳng đứng lệch tâm nhỏ Bước1: Kiểm tra điều kiện để làm việc vật thể đàn hồi: p tc ≤ R tc ≡ R II tc p max ≤ 1,2 R tc ≡ 1,2 RII tc p tc p ≥ với số công trình có cầu chạy tc ≥ 0,25 (2.12) p max tc Trong đó: p – áp lực tiêu chuẩn đáy móng N tc tc p = + γ tb D f (2.13) F N tc ⎛ 6e x 6e y ⎞ tc ⎜1 ± ⎟ + γ tb D f p max,min = ± (2.14) F ⎜ b l ⎟ ⎝ ⎠ R tc = m( Abγ + BD f γ + Dc) theo QPXD 45-70 (2.15) mm RII = ( Abγ II + BD f γ ' II + Dc II ) theo QPXD 45-78 (2.16) k tc ey=Mtcx/Ntc ex=Mtcy/Ntc γtb – trọng lượng đơn vị thể tích trung bình bê tông móng đất móng (=20÷22 kN/m3) F - diện tích đáy móng Bước 2: Kiểm tra biến dạng độ lún tâm móng S: S ≤ Sgh (2.17) i ≤ igh (2.18) Với góc xoay iy hay il theo phương y (trục dài móng) góc xoay ix hay ib theo phương x (trục ngắn móng) xác định theo phương pháp tổng phân tố với công thức iy=ΔSy/by ix=ΔSx/bx Hoặc xác định theo phương pháp lớp biến dạng tuyến tính Ne x 1− μ ix = kx E (bx / 2) Ne y 1− μ vaø (2.19) iy = ky E (b y / 2) Bước 3: Tính bề dày móng h, tải lệch tâm phương Tháp xuyên tính toán chọn gần diện tích xung quanh khối lập phương cạnh bc+ho dầy ho ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông Cùng nguyên tắc tính toán trường hợp móng chịu tải tâm, phản lực đáy móng phân bố không đều, khả móng bị bẻ gãy khu vực phản lực đáy móng cực đại nhiều hơn, nên cần tính toán với mặt bị xuyên bất lợi thay tính cho tháp xuyên thủng tt N tt tt N M tt pmax ptt ptt ho bc ho tt pmax P xt Mặt chống xuyên tính toán b ptt ho 45° tt M +ho bc F1 ho hc ho l Pxt =0,5[pmax+p1].F1 (2.20) 2 Với F1=1/4[b -( bc+2ho) +2b(a+bc-b-hc)] (2.20) Lực chống xuyên xét với mặt tháp xuyên quy ước Pcx = ¾[Rk.Smột mặt bên tháp xuyên] # 0,75Rk(bc+ho)ho (2.21) Với chiều dày làm việc: ho = h-ab Trong ab – lớp bê tông bảo vệ thép đáy móng Rk – sức chống cắt bê tông móng bc – bề rộng cổ cột Bước 4: Tính cốt thép móng y D MI-I A MI-I ex ey hc MII-II x h l MII-II bc C MI-I b +p 0.5(pC D) B +p 0.5(pA B ) MI-I P mnI-I (b+bc)/2 (b-bc)/2 Với sơ đồ tải trọng tác động hình vẽ, xác định pttA, pttB, pttC, pttD ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 10 ⎛ N tc ⎛ 6e x 6e y ⎞ ⎞ ⎜1 + ⎟ + γ tb D f ⎟ p = 1,15 * ⎜ + ⎜ F ⎜ ⎟ b l ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ tc ⎛ N ⎛ 6e x 6e y ⎞ ⎞ tt ⎜1 + ⎟ + γ tb D f ⎟ p B = 1,15 * ⎜ − ⎜ ⎟ ⎜ F ⎟ b l ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ ⎛ N tc ⎛ 6ex 6e y ⎞ ⎞ tt ⎜1 − ⎟ + γ tb D f ⎟ pC = 1,15 * ⎜ − ⎜ F ⎜ ⎟ b l ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎛ N tc ⎛ 6e x 6e y ⎞ ⎞ tt ⎜1 − ⎟ + γ tb D f ⎟ p D = 1,15 * ⎜ + ⎜ F ⎜ ⎟ b l ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Xem maët I-I mặt ngàm, xác định: pAB = 0,5(pA+pB) pCD = 0,5(pC+pD) Từ suy pmnI-I cách nội suy Xác định pmaxI-I = Max(pAB; pCD) Gọi b1 =( b-bc)/2 Moment mặt ngàm I-I MI-I = (pmnI-I+2 pmaxI-I) l.b12/6 (2.22) Diện tích cốt thép cần thiết, tính theo công thức gần sau: M M I −I FaI − I = I − I ≈ (2.23) γRa ho 0,9 Ra ho tt A Xem mặt II-II mặt ngàm, xác định: pAD = 0,5(pA+pD) pBC = 0,5(pB+pC) Từ suy pmnII-II cách nội suy Xác định pmaxII-II = Max(pAD; pBC) Gọi l1 =( l-hc)/2 Moment mặt ngàm II-II MII-II=(pmnII-II+2 pmaxII-II) b.l12/6 (2.24) Diện tích cốt thép cần thiết, tính theo công thức gần sau: M M II − II FaII − II = II − II ≈ (2.25) γRa ho 0,9 Ra ho Ví dụ 2.2: Thiết kế móng đơn chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc chân cột Ntc=48T, moment Mxtc=3,6Tm Đất có γ=1,92T/m3, c=0T/m2, ϕ=30o Mực nước ngầm độ sâu 12m kể từ mặt đất tự nhiên Bê tông móng mác 250, có Rn=110kG/cm2; Rk=8,8kG/cm2 Cốt thép móng sử dụng loại có Ra = 2300kG/cm2 Kết thí nghiệm nén cố kết đất sau: ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông p(T/m2) e 2.5 http://www.ebook.edu.vn 11 10 20 40 64 80 0.632 0.612 0.591 0.584 0.573 0.56 0.551 0.54 Giải: Chọn chiều sâu chôn móng 1,5m 1-Xác định sơ kích thước móng: N tc tc tc Từ điều kiện p ≤ R => F ≥ tc R − γ tb D f Giả sử b=1m, tính Rtc: R tc = m( Abγ + BD f γ + Dc) ϕ=30o =>A=1,15; B=5,59; D=7,95 Rtc=1(1,15.1.1,92+5,59.1,5.1,92)=18,31T/m2 F ≥ 48/(18,31-2,2.1,5) = 3,198m2 Chọn móng có kích thước F=bxl=1,8x1,8 = 3,24m2 2-Kiểm tra điều kiện ổn định nền: N tc 48 tc p = + γ tb D f = + 2,2.1,5 = 18,11T / m F 3,24 tc tc ey=M x/N =0,075m N tc ⎛ 6e y ⎞ 48 ⎛ 6.0,075 ⎞ tc ⎜1 + ⎟ + γ tb D f = p max = ⎟ + 2,2.1,5 = 21,82T / m ⎜1 + ⎜ ⎟ F ⎝ l ⎠ 3,24 ⎝ 1,8 ⎠ ⎛ 6e y ⎞ 48 ⎛ 6.0,075 ⎞ ⎜1 − ⎟ + γ tb D f = ⎟ + 2,2.1,5 = 14,41T / m ⎜1 − ⎜ ⎟ l ⎠ 3,24 ⎝ 1,8 ⎠ ⎝ Rtc=1(1,15.2.1,92+5,59.1,5.1,92)=20,07T/m2 Vaäy p tc ≤ R tc tc p max ≤ 1,2 R tc = 24,084T / m tc p ≥ => Đảm bảo điều kiện ổn định 3-Kiểm tra biến dạng nền: Ứng suất gây lún: σgl = ptc-γDf = 18,11-1,92.1,5=15,23T/m2 Chia lớp đất móng thành lớp mỏng có chiều dày hi=0,45m Tương tự ví dụ 2.1, độ lún tổng cộng : S = 2,55cm ≤ Sgh = 8cm Đảm bảo yêu cầu biến dạng 4- Tính bề dày móng h Chọn móng có chiều dày h=0,4m Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ab = 0,05m Chiều cao làm việc ho = h-ab = 0,4-0,05=0,35m Lực gây xuyên thủng: Pxt =0,5[pmax+p1].F1 tc p = N tc F ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 12 F1=1/4[b2-( bc+2ho)2+2b(a+bc-b-hc)] =0,56m2 pttmax =1,15.21,82=25,09T/m2 ptt1 =23,2T/m2 =>Pxt = 13,52T Lực chống xuyên thủng: Pcx = 0,75Rk(bc+ho)ho]=0,75.88.(0,3+0,35).0,35=15,02T Pcx>Pxt=> Đảm bảo yêu cầu chống xuyên thủng 5- Tính cốt thép móng Với MI-I y D MI-I A l MII-II h ex ey hc MII-II x MI-I bc C MI-I tt P =ptb mnI-I (b+bc)/2 (b-bc)/2 M II-II B h b p tt p tt max M II-II (l+hc)/2 P mnII-II (l-hc)/2 Moment mặt ngàm I-I MI-I =ptttb l.b12/2=20,83.1,8.((1,8-0,3)/2)^2/2=10,545Tm FaI-I = 1054500/(0,9.35.2300)=14,56cm2 Chọn thép 13Þ12 khoảng cách 140 Moment mặt ngàm II-II MII-II =(pmnII-II+2pttmax) b.l12/6 =(21,542+2.25,091).1,8.((1,8-0,3)/2)^2/6=12,1035Tm FaI-I = 1210350/(0,9.35.2300)=16,71cm2 Chọn thép 15Þ12 khoảng cách 120 Ví dụ 2.3: Thiết kế móng đơn chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc chân cột Ntc=50T, moment Mxtc=3,75Tm, moment Mytc=1,25Tm Đất có γ=1,89T/m3, c=3,01T/m2, ϕ=20o Mực nước ngầm độ sâu 11m kể từ mặt đất tự nhiên Bê tông móng mác 300, có Rn=130kG/cm2; Rk=10kG/cm2 Cốt thép móng sử dụng loại có Ra = 2300kG/cm2 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 13 Kết thí nghiệm nén cố kết đất sau: p(kG/cm2) e 0,25 0,5 6,4 0,719 0,705 0,69 0,673 0,639 0,594 0,54 0,504 Giải: Chọn chiều sâu chôn móng 1,5m 1-Xác định sơ kích thước móng: N tc tc tc Từ điều kiện p ≤ R => F ≥ tc R − γ tb D f Giả sử b=1m, tính Rtc: R tc = m( Abγ + BD f γ + Dc) ϕ=20o =>A=0,51; B=3,06; D=5,66 Rtc=1(0,51.1.1,89+3,06.1,5.1,89+5,66.3,01)=26,68T/m2 F ≥ 50/(26,68-2,2.1,5) =2,138m2 Choïn móng có kích thước F=bxl=1,4x1,8 = 2,52m2 2-Kiểm tra điều kiện ổn định nền: N tc 50 tc p = + γ tb D f = + 2,2.1,5 = 23,14T / m F 2,52 tc tc ey=M x/N =0,075m ex=Mtcy/Ntc=0,025m N tc ⎛ 6e x 6e y ⎞ tc ⎜1 + ⎟ + γ tb D f = 30,23T / m + p max = ⎜ F ⎝ b l ⎟ ⎠ ⎛ 6e x 6e y ⎞ ⎜1 − ⎟ + γ tb D f = 16,06T / m − ⎜ b l ⎟ ⎝ ⎠ tc R =1(0,51.1,4.1,89+3,06.1,5.1,89+5,66.3,01)=27,06T/m2 Vaäy p tc ≤ R tc tc p max ≤ 1,2 R tc = 32,472T / m tc p ≥ => Đảm bảo điều kiện ổn định 3-Kiểm tra biến dạng nền: Ứng suất gây lún: σgl = ptc-γDf = 23,14-1,89.1,5=20,31T/m2 Chia lớp đất móng thành lớp mỏng có chiều dày hi=0,56m Độ lún tổng cộng : S = 6,519cm ≤ Sgh = 8cm Đảm bảo yêu cầu biến dạng p tc N tc = F ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông Lớ p phâ n tố L/b 1.30 0.56 0.40 0.79 0.56 1.30 1.12 0.80 0.53 0.56 1.30 1.68 1.20 0.34 0.56 1.30 2.24 1.60 0.21 0.56 1.30 2.8 2.00 0.14 0.56 1.30 3.36 2.40 0.11 0.56 1.30 3.92 2.80 0.08 0.56 1.30 4.48 3.20 0.06 0.56 1.30 5.04 3.60 0.05 0.56 Z (m) Z/b K0 Ch daøy hi (m) bt http://www.ebook.edu.vn 14 P1i gl T/m 2.835 3.893 3.893 4.952 4.952 6.010 6.010 7.069 7.069 8.127 8.127 9.185 9.185 10.244 10.244 11.302 11.302 12.361 3.3642 4.4226 5.4810 6.5394 7.5978 8.6562 9.7146 10.773 11.831 P2i Si 1i 2i (m) 20.3063 15.9404 15.9404 10.7623 10.7623 6.8838 6.8838 4.3252 4.3252 2.8429 2.8429 2.2540 2.2540 1.6854 1.6854 1.2996 1.2996 1.0965 21.4875 0.6998 0.6357 0.0211 17.7740 0.6935 0.6466 0.0155 14.3041 0.6884 0.6584 0.0099 12.1439 0.6848 0.6657 0.0063 11.1819 0.6812 0.6690 0.0041 11.2046 0.6776 0.6689 0.0029 11.6843 0.6740 0.6673 0.0022 12.2655 0.6704 0.6653 0.0017 13.0295 0.6668 0.6627 0.0014 4- Tính bề dày móng h Chọn móng có chiều dày h=0,45m Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ab = 0,05m Chiều cao làm việc ho = h-ab = 0,45-0,05=0,4m Lực gây xuyên thủng: Pxt =p*tb.F1 Với F1=1/4[b2-( bc+2ho)2+2b(a+bc-b-hc)] =0,4675 m2 Công thức xác định pttA’, pttB’, pttC’, pttD’: ⎛ N tc ⎛ 12ex (bc / + ho ) 12e y (hc / + ho ) ⎞ tt ⎟ + γ tb D f + p A' = 1,15 * ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ F ⎜1 + b2 l2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 15 ⎛ N tc ⎛ 12ex (bc / + ho ) 12e y (hc / + ho ) ⎞ ⎟ + γ tb D f − p = 1,15 * ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ F ⎜1 + b2 l2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎛ N tc ⎛ 12ex (bc / + ho ) 12e y (hc / + ho ) ⎞ tt ⎟ + γ tb D f − pC ' = 1,15 * ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ F ⎜1 − b2 l2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎛ N tc ⎛ 12ex (bc / + ho ) 12e y (hc / + ho ) ⎞ ⎞ tt ⎜1 − ⎟ + γ tb D f ⎟ p D ' = 1,15 * ⎜ + 2 ⎟ ⎜ F ⎜ ⎟ b l ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ tt p A =34,76 T/m pttD =29,87 T/m2 pttA’ =32,02 T/m2 pttD’ =28,18 T/m2 p*tb=( pttA+ pttD+ pttA’+ pttD’)/4=31,208 T/m2 =>Pxt = 14,59 T Lực chống xuyên thủng: Pcx = 0,75Rk(bc+ho)ho]=0,75.10.(0,3+0,4).0,4=21 T Pcx>Pxt=> Đảm bảo yêu cầu chống xuyên thủng tt B' tt N D tt ptt ,ptt ptt ,ptt A D ho hc ho l 45° ho M F1 A D' A' A' D' ho hc ho l ho bc ho b 5- Tính cốt thép móng Moment mặt ngàm I-I MI-I = (pmnI-I+2 pttmaxI-I).l.b12/6 =(27,136+2.29,057).1,8.((1,4-0,3)/2)^2/6=7,7365Tm FaI-I = 773650/(0,9.40.2300)=9,34cm2 Chọn thép 12Þ10 khoảng cách 150 Moment mặt ngàm II-II MII-II =(pmnII-II+2pttmax) b.l12/6 =(27,563+2.32,317).1,4.((1,8-0,3)/2)^2/6=12,1008Tm FaI-I = 1210080/(0,9.40.2300)=14,61cm2 Chọn thép 13Þ12 khoảng cách 110 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 16 MI-I y D MI-I A l MII-II h ex ey hc MII-II 0,5(ptt+p tt ) C D x bc C tt tt 0,5(pA+p B ) MI-I P mnI-I (b+bc)/2 (b-bc)/2 M II-II B MI-I h b tt tt tt 0,5(pC+p B ) tt 0,5(pA+p D ) M II-II (l+hc)/2 P mnII-II (l-hc)/2 Móng đơn chịu đồng thời tải đứng, moment tải ngang Khi moment lực ngang tác động lên móng tương đối nhỏ so với lực đứng, móng có khuynh hướng trượt phẳng, hệ cân lực móng sau: Ntt Mytt cân với tổng phản lực đất p, tính toán móng chịu tải lệch tâm kiểm tra an toàn chống trượt móng theo điều kiện sau: Qxtt cân với tổng lực chống cắt đáy móng sxF Qxtt ≤ s.F = ( p tt tgϕ + c ).F = N tt tgϕ + c.F (2.28) Do đó, bước tính toán toán móng đơn chịu tải thẳng đứng lệch tâm nhỏ cần kiểm tra thêm điều kiện ổn định chống trượt ngang Ví dụ 2.4: Thiết kế móng đơn chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc chân cột Ntc=50T, moment Mxtc=2,5Tm, lực ngang Qytc=5T Đất có γ=1,89T/m3, c=3,01T/m2, ϕ=20o Mực nước ngầm độ sâu 11m kể từ mặt đất tự nhiên Bê tông móng mác 250, có Rn=110kG/cm2; Rk=8.8kG/cm2 Cốt thép móng sử dụng loại có Ra = 2300kG/cm2 Kết thí nghiệm nén cố kết đất sau: p(kG/cm2) 0,25 0,5 6,4 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông e http://www.ebook.edu.vn 17 0,719 0,705 0,69 0,673 0,639 0,594 0,54 0,504 Giải: Chọn chiều sâu chôn móng 1,5m 1-Xác định sơ kích thước móng: N tc tc tc Từ điều kiện p ≤ R => F ≥ tc R − γ tb D f Giả sử b=1m, tính Rtc: R tc = m( Abγ + BD f γ + Dc) ϕ=20o =>A=0,51; B=3,06; D=5,66 Rtc=1(0,51.1.1,89+3,06.1,5.1,89+5,66.3,01)=26,68T/m2 F ≥ 50/(26,68-2,2.1,5) =2,138m2 Chọn móng có kích thước F=bxl=1,4x1,8 = 2,52m2 2-Kiểm tra điều kiện ổn định nền: N tc 50 tc p = + γ tb D f = + 2,2.1,5 = 23,14T / m F 2,52 Chọn bề dày móng h=0,5m ey=∑Mtcx/Ntc= (Mtcx+ Qytc.h)/ Ntc= 0,1m ⎛ 6e y ⎞ ⎜1 + ⎟ + γ tb D f = 29,76T / m ⎜ l ⎟ ⎝ ⎠ tc N ⎛ 6e y ⎞ tc ⎜1 − ⎟ + γ tb D f = 16,53T / m p = ⎜ F ⎝ l ⎟ ⎠ tc R =1(0,51.1,4.1,89+3,06.1,5.1,89+5,66.3,01)=27,06T/m2 Vaäy p tc ≤ R tc tc p max ≤ 1,2 R tc = 32,472T / m tc p ≥ p tc max N tc = F => Đảm bảo điều kiện ổn định 3-Kiểm tra biến dạng nền: Ứng suất gây lún: σgl = ptc-γDf = 23,14-1,89.1,5=20,31T/m2 Chia lớp đất móng thành lớp mỏng có chiều dày hi=0,56m Tương tự ví dụ 2.3, độ lún tổng cộng : S = 6,519cm ≤ Sgh = 8cm =>Đảm bảo yêu cầu biến dạng 4- Tính bề dày móng h Chọn móng có chiều dày h=0,5m Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ab = 0,05m Chiều cao làm việc ho = h-ab = 0,5-0,05=0,45m Lực gây xuyên thủng: ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 18 Pxt =0,5[pmax+p1].F1 Với F1=1/4[b2-( bc+2ho)2+2b(a+bc-b-hc)] =0,41m2 pttmax =1,15.23,14=34,218T/m2 ptt1 =21,542T/m2 =>Pxt = 13,51T Lực chống xuyên thủng: Pcx = 0,75Rk(bc+ho)ho]=0,75.88.(0,3+0,45).0,45=22,28T Pcx>Pxt=> Đảm bảo yêu cầu chống xuyên thủng 5- Tính cốt thép móng Moment mặt ngàm I-I MI-I =ptttb l.b12/2=7,24524Tm FaI-I = 7,78cm2 Chọn thép 10Þ10 khoảng cách 180 Moment mặt ngàm II-II MII-II =(pmnII-II+2pttmax) b.l12/6=12,64156Tm FaI-I = 13,57cm2 Chọn thép 12Þ12 khoảng caùch 120 MI-I y D MI-I A l MII-II h ex ey hc MII-II x MI-I bc C MI-I tt P =ptb mnI-I (b+bc)/2 (b-bc)/2 M II-II B h b p tt p tt max M II-II (l+hc)/2 P mnII-II (l-hc)/2 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 19 b III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BĂNG Cấu tạo móng băng cột: x l1 l2 x l MẶT BẰNG MÓNG MB1 Fa5 3 x Fa4 Fa3 l1 l2 Fa2 Fa1 100 hs 100 Fa6 x l MẶT CẮT MÓNG MB1 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông bs 50 50 bs 50 CÑÑM h hc 100 100 hc h BÊ TÔNG ĐÁ 4x6 M75 DÀY 100 CÁT LÓT DÀY 100 100 b CÑÑM hs Fa7 hs Fa7 100 1-1 Fa2 100 Fa1 b 100 100 50 http://www.ebook.edu.vn 20 100 2-2 - Lớp bê tông đá 4x6 mác 50÷100 dày 100, giữ vai trò cốt pha đáy - Cát lót dày 100-200, giữ vai trò biên thoát nước đất bão hòa bị biến dạng - x: đầu thừa, chọn (1/8÷1/4) nhịp liền kề - Fa1 thép vỉ móng băng theo phương cạnh dài, thép bố trí theo cấu tạo Þ10a200 - Fa2 thép vỉ móng băng theo phương cạnh ngắn, tính toán dựa vào điều kiện chịu uốn cánh móng - Fa3 thép dọc dầm móng băng, tính toán dựa vào điều kiện chịu uốn dọc dầm móng - Fa4 cốt đai phạm vi gần cột, tính toán dựa vào điều kiện chịu cắt dầm móng - Fa5 cốt đai phạm vi nhịp dầm, bố trí theo cấu tạo - Fa6 cốt thép chờ cổ cột để liên kết móng với kết cấu bên - Fa7 thép cấu tạo dầm móng băng (cốt giá), bố trí hs≥ 600, thường chọn Þ12 Tính toán thiết kế móng băng cột: Bước1: Kiểm tra điều kiện để làm việc vật thể đàn hồi: p tc ≤ R tc ≡ RII tc p max ≤ 1,2 R tc ≡ 1,2 RII tc p ≥ Trong đó: ptc – áp lực tiêu chuẩn đáy móng N tc p tc = + γ tb D f F N tc ∑ M tc tc + γ tb D f ± p max,min = F W tc R = m( Abγ + BD f γ + Dc) mm RII = ( Abγ II + BD f γ ' II + Dc II ) k tc (2.12) (2.13) (2.14) theo QPXD 45-70 (2.15) theo QPXD 45-78 (2.16) ThS.Haø Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 21 γtb – trọng lượng đơn vị thể tích trung bình bê tông móng đất móng (=20÷22 kN/m3) F=bxl - diện tích đáy móng W = b.l2/6 – moment chống uốn tiết diện móng ∑Mtc – tổng moment trọng tâm đáy móng Bước 2: Kiểm tra biến dạng độ lún tâm móng S: S ≤ Sgh (2.17) Bước 3: Tính bề dày móng h dựa vào điệu kiện chống xuyên thủng: Lực gây xuyên thủng lấy lực dọc tính toán lớn chân cột Lực chống xuyên thủng với tích số sức chống kéo bê tông diện tích xung quanh “tháp xuyên tính toán” Pcx = ¾[Rk.Sxung quanh tháp xuyên] # 0,75Rk[4(bc+ho)ho] (2.9) Với chiều dày làm việc: ho = h-ab Trong ab – lớp bê tông bảo vệ thép đáy móng Rk – sức chống cắt bê tông móng bc – bề rộng cổ cột Bước 4: Tính cốt thép cánh móng Tính cốt thép cho 1m dài móng MI-I ptt MI-I (b+bs)/2 (b-bs)/2 Xem cánh móng console ngàm mép dầm, moment tác động lên mặt naøy laø: (b − bs ) (b − bs ) tt (b − bs )2 tt (2.10) M I − I = p 1m =p Diện tích cốt thép cần thiết, tính theo công thức gần ñuùng sau: M M I −I (2.11) Fa = I − I ≈ γRa ho 0,9 Ra ho Phương cạnh dài cần thép cấu tạo Þ10a200 Bước 5: Tính cốt thép dầm móng Nội lực móng phản lực đất tính theo hai phương pháp: ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 22 1-Trong điều kiện tuân theo giả thuyết phản lực phân bố tuyến tính, tính nội lực dầm móng băng sơ đồ dầm chịu tác dụng phản lực đất có chiều từ lên, gọi phương pháp tính “dầm lật ngược” Sơ đồ tính: ptt ptt max x l1 l2 x l Sử dụng phương pháp học kết cấu phần mềm tính toán kết cấu SAP… để giải tìm nội lực 2-Tính nội lực dầm móng theo phương pháp dầm đàn hồi cục Winkler Sơ đồ Winkler, đất tương đồng với hệ vô số lò xo đàn hồi tuyến tính, số đàn hồi hệ lò xo gọi hệ số phản lực nền, k Hệ số k = σ/S (kN/m3) Với σ-p lực gây lún S- độ lún Chia dầm móng thành đoạn nhỏ, nút tương ứng với lò xo có độ cứng ki = k.Ai (Ai – diện tích đáy móng tác động phạm vi nút thứ i) Có thể sử dụng phần mềm SAP 2000 Kricom để giải tìm nội lực dầm móng Nút thứ i k đoạn l đoạn m đoạn n đoạn Sau có kết nội lực M, Q dầm móng, tiến hành tính tóan cốt thép chịu uốn cốt đai chống cắt theo phương pháp tính biết môn học BTCT ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 23 IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BÈ Cấu tạo móng bè: Móng bè dạng Móng bè dạng sàn nấm Móng bè dạng có sườn.(gồm loại có sườn laọi có sườn chìm) ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 24 Móng bè dạng hộp Tính toán móng bè: Việc tính toán móng bè cách tương đối xác tiến hành theo lý thuyết tính đàn hồi có kể đến độ cứng chống uốn kết cấu móng Việc giải toán cần hỗ trợ máy tính Với mức độ xác chấp nhận được, việc tính móng bè dùng phương pháp đơn giản xem áp lực đáy móng phân bố tính móng bè sàn lật ngược Đối với móng bè phẳng, sau tính kiểm tra áp lực đáy móng, tính toán sàn nấm lật ngược Đối với móng bè có sườn, sau tính kiểm tra áp lực đáy móng, tính toán sàn có dầm lật ngược ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 25 ThS.Hà Công Huy – Khoa Kỹ thuật Công Trình – Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn ... Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 24 Móng bè dạng hộp Tính toán móng bè: Việc tính toán móng bè cách tương đối xác tiến hành theo lý thuyết tính đàn hồi có... Công Nghệ Sài Gòn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông http://www.ebook.edu.vn 19 b III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BĂNG Cấu tạo móng băng cột: x l1 l2 x l MẶT BẰNG MÓNG MB1 Fa5 3 x Fa4 Fa3 l1... http://www.ebook.edu.vn Chương 2: Tính toán thiết kế móng nông Cùng nguyên tắc tính toán trường hợp móng chịu tải tâm, phản lực đáy móng phân bố không đều, khả móng bị bẻ gãy khu vực phản lực đáy móng cực đại nhiều