tính toán và thiết kế móng nông

Định nghĩa: Móng nông được định nghĩa như phần mở rộng của đáy công trình, tiếp nhận tải trọng công trình và truyền vào đất nền sao cho nền còn ứng xử an toàn và biến dạng đủ bé để khôn

Trang 1

Chương 2:TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Định nghĩa:

Móng nông được định nghĩa như phần mở rộng của đáy công trình, tiếp nhận tải trọng công trình và truyền vào đất nền sao cho nền còn ứng xử an toàn và biến dạng đủ bé để không làm hư hỏng kết cấu bên trên và ảnh hưởng đến tính năng làm việc của công trình

Chiều rộng móng: ký hiệu b

Chiều dài móng: ký hiệu l

Chiều sâu chôn móng: ký hiệu Df (cũng có thể được ký hiệu là h)

MóngMặt nền công trình

trực tiếp gánh đỡ móngNền: Khu vực đất

Hình 2.1: Sơ đồ nền móng công trình

2 Phân loại:

Móng nông: là móng khi mà tỷ số Df/b≤2, tuy nhiên giới hạn này chỉ là tương đối

* Theo hình dạng, móng nông có thể chia thành:

- Móng đơn: móng đơn chịu tải đúng tâm, móng đơn lệch tâm nhỏ, móng đơn lệch tâm lớn như móng chân vịt

- Móng phối hợp đặt dưới hai cột

- Móng băng: gồm móng băng một phương và hai phương dưới nhiều cột hoặc dưới tường chịu lực

Có thể phân biệt:

• Móng tròn: b=2R

• Móng vuông: b=l

• Móng chữ nhật: b<l

Trang 2

- Móng bè: là móng có kích thước lớn, nâng cả khối nhà hay một phần khối nhà Móng bè có thể cấu tạo dạng bản, dạng sàn nấm, dạng bè hộp

Ví dụ: Cả tòa nhà đặt trên một móng bè, các bồn chứa dầu hoặc bồn nước

đặt trên móng bè

* Theo cách thi công thì có móng lắp ghép được chế tạo sẵn và móng thi

công tại chỗ thường được gọi là móng toàn khối

* Theo vật liệu, móng nông có thể chia thành:

- Móng gạch: chỉ thích hợp cho tải trọng nhỏ và nằm trên mực nước ngầm

- Móng đá hộc: thích hợp cho tải trọng trung bình, nằm trên hoặc dưới mực nước ngầm và chỉ chịu ứng suất nén

- Móng bê tông khối được sử dụng trong các móng chỉ chịu ứng suất nén

- Móng bê tông cốt thép được sử dụng phổ biến trong mọi trường hợp

* Theo độ cứng, móng nông có thể chia thành:

- Móng cứng có độ lún đồng đều trong toàn móng

- Móng mềm hoặc móng chịu uốn là móng có thể biến dạng cong được

3 Chiều sâu đặt móng:

Chiều sâu đặt móng nông phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Đáy móng phải được đặt trong lớp đất chịu lực >10cm

- Độ sâu mực nước ngầm

- Sâu hơn vùng nứt nẻ do khí hậu gây ra

- Tránh tác động rễ cây lớn

- Thấp hơn các đường ống cấp thóat nước ngầm, các đường dây điện ngầm

- Phụ thuộc vào độ sâu đặt móng của công trình cũ kế cận

2

3

H 2.2:Điều kiện đặt móng lân cận khi 2 móng đặt cạnh nhau, để tránh ảnh hưởng

lẫn nhau chiều sâu đặt móng của chúng phải nhỏ hơn độ dốc lớn nhất là 2/3

Trang 3

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN

1 Cấu tạo móng đơn:

CÁT LÓT DÀY 100BÊ TÔNG ĐÁ 4x6 M75 DÀY 100

- Lớp bê tông đá 4x6 mác 50÷100 dày 100, giữ vai trò như cốt pha đáy

- Cát lót dày 100-200, giữ vai trò biên thoát nước khi nền đất bão hòa bị biến dạng

- Cốt thép dùng loại có đường kính ≥10

2 Trường hợp móng đơn chịu tải thẳng đứng đúng tâm

Theo quy phạm xây dựng 45-78, một móng nông chịu tải đứng đúng tâm được tính theo trạng thái giới hạn về biến dạng cho nền đất, và trạng thái giới hạn về cường độ cho kết cấu móng, gồm bốn bước như sau:

Bước1:

Kiểm tra áp lực đáy móng đủ nhỏ để không gây vùng biến dạng dẻo quá

lớn trong nền, sao cho toàn nền ứng xử như vật thể đàn hồi

II tc

Trong đó: ptc – áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng

f tb

Trang 4

(2 1

II II f II

tc

k

m m

γtb – trọng lượng đơn vị thể tích trung bình của bê tông móng và đất

ở trên móng (=20÷22 kN/m3)

F - diện tích đáy móng

i i

h e

e e s

S

2 1

1

=Δ

= n

i i i i

i p h E

−

=1

21

i oi oi

oi

i

p

p p

H e

C S

1

log

Bước 3: Tính bề dày móng h

Bề dày móng h được chọn sao cho móng không bị chân cột xuyên thủng qua

Lực gây xuyên thủng bằng với áp lực đáy móng ptt nhân với phần diện tích đáy móng nằm ngoài tháp xuyên

P xt = p tt S ngoài tháp xuyên = [bl-(b c +2h o ) (h c +2h o )].p tt (2.8) Lực chống xuyên thủng bằng với tích số của sức chống kéo bê tông và diện tích xung quanh của “tháp xuyên tính toán”

P cx = ¾[R k S xung quanh của tháp xuyên ] # 0,75R k [2 h o (b c +h o )+ 2 h o (h c +h o )]

Với chiều dày làm việc: ho = h-ab

Trong đó ab – lớp bê tông bảo vệ thép đáy móng

Rk – sức chống cắt của bê tông móng

bc – bề rộng cổ cột

hc – bề dài cổ cột Tháp xuyên tính toán được chọn gần đúng bằng diện tích xung quanh của khối lập phương cạnh bc+ho và dầy ho

Trang 5

Mặt chống xuyên tính toán

+hoc h

bc+ho

tt p xt

P

Ntttt

N

bc hoho

2

c tt

c c

tt I I

b b l p b b l b b p

Diện tích cốt thép cần thiết, được tính theo công thức gần đúng sau:

o a

I I

o a

I I

M h

R

M F

9,0

2

c tt

c c

tt II II

h l b p h l b h l p

o a

II II

o a

II II II

aII

h R

M h

R

M F

9,0

−

Trang 6

Ví dụ 2.1:

Thiết kế móng đơn dưới chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc tại chân cột Ntc=48T Đất nền có γ=1,92T/m3, c=0T/m2, ϕ=30o

Mực nước ngầm ở độ sâu 12m kể từ mặt đất tự nhiên

Bê tông móng mác 250, có Rn=110kG/cm2; Rk=8,8kG/cm2

Cốt thép trong móng sử dụng loại có Ra = 2300kG/cm2

Kết quả thí nghiệm nén cố kết đất nền như sau:

e 0.632 0.612 0.591 0.584 0.573 0.56 0.551 0.54

Giải:

Chọn chiều sâu chôn móng là 1,5m

1-Xác định sơ bộ kích thước móng:

Từ điều kiện

f tb tc

tc tc

tc

D R

N F

R p

Chọn móng có kích thước F=bxl=1,8x1,8 = 3,24m2

2-Kiểm tra điều kiện ổn định nền:

2

/11,185,1.2,224,3

48

m T D

Vậy p tc ≤ R tc=> Đảm bảo điều kiện ổn định nền

3-Kiểm tra biến dạng của nền:

Ứng suất gây lún: σgl = p tc -γD f = 18,11-1,92.1,5=15,23T/m 2

Chia lớp đất dưới móng thành các lớp mỏng có chiều dày hi=0,45m

Độ lún tổng cộng : S = 2,55cm ≤ Sgh = 8cm

Đảm bảo yêu cầu về 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:

P xt = [bl-(b c +2h o ) (h c +2h o )].p tt

Trang 7

=[1,8.1,8-(0,3+2.0,35) (0,3+2.0,35)].1,15 18,11=46,66T

Lực chống xuyên thủng:

P cx = 0,75R k 2 h o [2h o + b c +h c ]

Pcx>Pxt=> Đảm bảo yêu cầu chống xuyên thủng

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH LÚN Lớp

1 0.45 0.25 0.898 0.45

3.744 3.312 13.6809 17.7698 0.6052 0.5755 0.00833.744 13.6809

2 0.9 0.50 0.696 0.45

4.608 4.176 10.6034 16.3181 0.5979 0.5771 0.00594.608 10.6034

3 1.35 0.75 0.541 0.45

5.472 5.040 8.2420 14.4627 0.5909 0.5791 0.00345.472 8.2420

4 1.8 1.00 0.386 0.45

6.336 5.904 5.8806 12.9653 0.5897 0.5807 0.00256.336 5.8806

5 2.25 1.25 0.29 0.45

7.200 6.768 4.4181 11.9174 0.5885 0.5819 0.00197.200 4.4181

6 2.7 1.50 0.194 0.45

8.064 7.632 2.9556 11.3188 0.5873 0.5825 0.00148.064 2.9556

7 3.15 1.75 0.154 0.45

8.928 8.496 2.3462 11.1469 0.5861 0.5827 0.00108.928 2.3462

8 3.6 2.00 0.114 0.45

9.792 9.360 1.7368 11.4015 0.5849 0.5825 0.00079.792 1.7368

Trang 8

MI-I = 0,15.18,11.1,8.(1,8-0,3)2/8 = 10,54662Tm

FaI-I = 1054662/(0,9.35.2300)=14,56cm2Chọn thép 13Þ12 khoảng cách 140 Phương còn lại được tính và bố trí tương tự

3 Trường hợp móng đơn chịu tải thẳng đứng lệch tâm nhỏ

Bước1:

Kiểm tra điều kiện để nền còn làm việc như vật thể đàn hồi:

II tc

pmax ≤1,2 ≡1,2

0mintc ≥

p hoặc với một số công trình có cầu chạy 0,25

e F

)'

(2 1

II II f II

tc

k

m m

γtb – trọng lượng đơn vị thể tích trung bình của bê tông móng và đất

ở trên móng (=20÷22 kN/m3)

F - diện tích đáy móng

Hoặc được xác định theo phương pháp lớp biến dạng tuyến tính

3

2

)2/(

1

x

x x

x

b

Ne k

E

)2/(

1

y

y y

Ne k

E

Bước 3: Tính bề dày móng h, tải lệch tâm một phương

Tháp xuyên tính toán được chọn gần đúng bằng diện tích xung quanh của khối lập phương cạnh bc+ho và dầy ho

Trang 9

Cùng nguyên tắc tính toán như trường hợp móng chịu tải đúng tâm, nhưng

do phản lực đáy móng phân bố không đều, khả năng móng bị bẻ gãy ở khu vực phản lực đáy móng cực đại nhiều hơn, nên cần tính toán với một mặt bị xuyên bất lợi nhất thay vì tính cho cả tháp xuyên thủng

Lực chống xuyên cũng chỉ xét với một mặt của tháp xuyên quy ước

P cx = ¾[R k S một mặt bên của tháp xuyên ] # 0,75R k (b c +h o )h o (2.21) Với chiều dày làm việc: ho = h-ab

Trong đó ab – lớp bê tông bảo vệ thép đáy móng

Rk – sức chống cắt của bê tông móng

bc – bề rộng cổ cột

Bước 4: Tính cốt thép trong móng

(b-bc)/2 (b+bc)/2

PmnI-I

) 0.5(pC D+p

I-I M

) +pBA 0.5(p

MII-IIII-II

M

MI-I

y e

ex

h c c b

Trang 10

e F

Từ đó suy ra pmnI-I bằng cách nội suy

Xác định p maxI-I = Max(p AB ; p CD )

Gọi b 1 =( b-b c )/2

Moment tại mặt ngàm I-I

M I-I = (p mnI-I +2 p maxI-I ) l.b 1 2 /6 (2.22) Diện tích cốt thép cần thiết, được tính theo công thức gần đúng sau:

o a

I I

o a

I I I

M h

R

M F

9,0

Từ đó suy ra pmnII-II bằng cách nội suy

Xác định p maxII-II = Max(p AD ; p BC )

Gọi l 1 =( l-h c )/2

Moment tại mặt ngàm II-II

M II-II =(p mnII-II +2 p maxII-II ) b.l 1 2 /6 (2.24)

o a

II II

o a

II II II

aII

h R

M h

R

M F

9,0

Thiết kế móng đơn dưới chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc tại

chân cột Ntc=48T, moment Mxtc=3,6Tm Đất nền có γ=1,92T/m3, c=0T/m2,

ϕ=30o

Bê tông móng mác 250, có Rn=110kG/cm2; Rk=8,8kG/cm2

Trang 11

p(T/m2) 0 2.5 5 10 20 40 64 80

e 0.632 0.612 0.591 0.584 0.573 0.56 0.551 0.54

Giải:

Từ điều kiện

f tb tc

tc tc

tc

D R

N F

R p

2/11,185,1.2,224,3

48

m T D

075,0.6124,3

486

l

e F

2

8,1

075,0.6124,3

486

l

e F

0

mintc ≥

p

=> Đảm bảo điều kiện ổn định nền

Tương tự ví dụ 2.1, độ lún tổng cộng : S = 2,55cm ≤ Sgh = 8cm

P xt =0,5[p max +p 1 ].F 1

Trang 12

Với F 1 =1/4[b 2 -( b c +2h o ) 2 +2b(a+b c -b-h c )] =0,56m 2

p tt max =1,15.21,82=25,09T/m 2

5- Tính cốt thép trong móng

(b-bc)/2 (b+bc)/2

M II-II =(p mnII-II +2p tt

max ) b.l 1 2 /6 =(21,542+2.25,091).1,8.((1,8-0,3)/2)^2/6=12,1035Tm

FaI-I = 1210350/(0,9.35.2300)=16,71cm2Chọn thép 15Þ12 khoảng cách 120

Ví dụ 2.3:

chân cột Ntc=50T, moment Mxtc=3,75Tm, moment Mytc=1,25Tm Đất nền có

γ=1,89T/m3, c=3,01T/m2, ϕ=20o

Bê tông móng mác 300, có Rn=130kG/cm2; Rk=10kG/cm2

Trang 13

e 0,719 0,705 0,69 0,673 0,639 0,594 0,54 0,504

Giải:

Từ điều kiện

f tb tc

tc tc

tc

D R

N F

R p

2

/14,235,1.2,252,2

50

m T D

e F

0mintc ≥

p

Độ lún tổng cộng : S = 6,519cm ≤ Sgh = 8cm

Trang 14

P xt =p* tb F 1 Với F 1 =1/4[b 2 -( b c +2h o ) 2 +2b(a+b c -b-h c )] =0,4675 m 2

Công thức xác định p tt

A’ , p tt B’ , p tt C’ , p tt D’ :

e b

h b

e F

N

)2/(12)2/(121

*15,1

Trang 15

e b

h b

e F

N

)2/(12)2/(121

*15,1

e b

h b

e F

e b

h b

e F

N

)2/(12)2/(121

*15,1

p tt D’ =28,18 T/m 2 p* tb =( p tt

A + p tt

D + p tt A’ + p tt

,p

ptt A

hc hoho

l

A'D'

b

Mtt

M I-I = (p mnI-I +2 p tt

maxI-I ).l.b 1 2 /6 =(27,136+2.29,057).1,8.((1,4-0,3)/2)^2/6=7,7365Tm

F aI-I = 773650/(0,9.40.2300)=9,34cm 2

Chọn thép 12Þ10 khoảng cách 150

max ) b.l 1 2 /6 =(27,563+2.32,317).1,4.((1,8-0,3)/2)^2/6=12,1008Tm

FaI-I = 1210080/(0,9.40.2300)=14,61cm2Chọn thép 13Þ12 khoảng cách 110

Trang 16

x

B C

0,5(p

(l-hc)/2 (l+hc)/2

4 Móng đơn chịu đồng thời tải đứng, moment và tải ngang

Khi moment và lực ngang tác động lên móng tương đối nhỏ so với lực

đứng, móng có khuynh hướng trượt phẳng, hệ cân bằng của lực của móng như

sau: Ntt và Mytt cân bằng với tổng phản lực đất nền p, được tính toán như móng

chịu tải lệch tâm và kiểm tra an toàn chống trượt của móng theo điều kiện sau:

Qxtt cân bằng với tổng lực chống cắt đáy móng sxF

F s

Do đó, ngoài các bước tính toán như bài 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:

chân cột Ntc=50T, moment Mxtc=2,5Tm, lực ngang Qytc=5T Đất nền có

γ=1,89T/m3, c=3,01T/m2, ϕ=20o

Bê tông móng mác 250, có Rn=110kG/cm2; Rk=8.8kG/cm2

Trang 17

e 0,719 0,705 0,69 0,673 0,639 0,594 0,54 0,504

Giải:

Từ điều kiện

f tb tc

tc tc

tc

D R

N F

R p

2

/14,235,1.2,252,2

50

m T D

0

mintc ≥

p

Tương tự ví dụ 2.3, độ lún tổng cộng : S = 6,519cm ≤ Sgh = 8cm

=>Đảm bảo yêu cầu về biến dạng

Trang 18

P xt =0,5[p max +p 1 ].F 1

Với F 1 =1/4[b 2 -( b c +2h o ) 2 +2b(a+b c -b-h c )] =0,41m 2

p tt max =1,15.23,14=34,218T/m 2

M I-I =p tt

tb l.b 1 2 /2=7,24524Tm

FaI-I = 7,78cm2Chọn thép 10Þ10 khoảng cách 180

max ) b.l 1 2 /6=12,64156Tm

FaI-I = 13,57cm2Chọn thép 12Þ12 khoảng cách 120

(b-bc)/2 (b+bc)/2

Trang 19

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

1 Cấu tạo móng băng dưới cột:

MẶT CẮT MÓNG MB1

MẶT BẰNG MÓNG MB1

3

3 2

2 1

l1 x

Trang 20

Fa7 Fa7

BÊ TÔNG ĐÁ 4x6 M75 DÀY 100

CÁT LÓT DÀY 100

- Lớp bê tông đá 4x6 mác 50÷100 dày 100, giữ vai trò như cốt pha đáy

- Cát lót dày 100-200, giữ vai trò biên thoát nước khi nền đất bão hòa bị

biến dạng

- x: đầu thừa, chọn bằng (1/8÷1/4) nhịp liền kề

- Fa1 là thép trong vỉ móng băng theo phương cạnh dài, thép này bố trí theo

cấu tạo Þ10a200

- Fa2 là thép trong vỉ móng băng theo phương cạnh ngắn, được tính toán

dựa vào điều kiện chịu uốn của cánh móng

- Fa3 là thép dọc trong dầm móng băng, được tính toán dựa vào điều kiện

chịu uốn dọc của dầm móng

- Fa4 là cốt đai ở phạm vi gần cột, được tính toán dựa vào điều kiện chịu

cắt của dầm móng

- Fa5 là cốt đai ở phạm vi giữa nhịp dầm, được bố trí theo cấu tạo

- Fa6 là cốt thép chờ ở cổ cột để liên kết móng với kết cấu bên trên

- Fa7 là thép cấu tạo trong dầm móng băng (cốt giá), bố trí khi hs≥ 600,

II tc

F

N p

tc

f tb

(

2 1

II II f II

tc

k

m m

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	585,43 KB