Tài liệu thiết kế móng băng

Móng băng PHẢI thiết kế nào? Th.s GVC Lê Anh Hoàng Móng Băng: Móng nhiều cột với bề rộng Bm chiều dài Lm chọn theo khoảng cách cố đònh cột với tải trọng Ni Thông thường thiết kế móng băng người ta có cách tính sau: Cách Dầm lật ngược hay gọi dầm đảo: Do trước thâïp niên 70 người ta chưa có máy tính, tính toán thủ công nên buộc người ta phải dùng nghó đến việc: “COI MÓNG NHƯ LÀ DẦM LẬT NGƯC” để dể tính toán dùng bảng để tra… Việc tính toán theo cách hoàn toàn SAI Sai cách LẬT NGƯC sai xem móng tuyêt đối cứng (Xem sách NỀN VÀ MÓNG - Lê Anh Hoàng Nhà xuất Xây Dựng 2000) Cách Nếu ta xem móng Tuyệt đối cứng phản lực móng phân bố đường thẳng: tính pmax, pmin sau cắt tiết diện để tính toán Cơ Học Kết Cấu Cách tính toán thủ công thực theo trinh tự sau 2-1 Tính phản lực vò trí có LỰC (phân bố thẳng) 2-2 Tính LỰC CẮT QT,QP vò trí này, xem đoạn giửa tải trọng N, phân bố Q đường thẳng (thực chất bậc 2) sai lệch không đáng kể để dể dàng xác đònh vò trí lực cắt Q=0 cho ta giá tri Mmax đoạn tải trọng Ni 2-3 Tính bổ xung phản lực vò trí Q=0, tất nội suy tuyến tính 2-4 Tính Moment tất vò trí; tải trọng lực Ni, vò trí Q=0 cách tính Cơ Học Kết Cấu cắt mặt cắt xem ngàm để tính moment Thí dụ ta có kết sơ đồ tính sau: Biểu đồ lực cắ t với vò trí a,b,c có Q=0 171kN 183kN 158kN N2=360kN N1=280kN a b O 114kN c 92kN -97kN a=2m 1,0 N4=320kN N3=250kN 189kN c=2m b=2m 206kN 3,0 4,0 1,5 4,5 Phản lực vò trí 0, 1, a, 2, b, 3, c N1=280kN a O c 83kN/m 77kN/m 90kN/m87kN/m85kN/m 3,0 4,0 4,5 75kN/m 1,5 Tinh Moment N1=280kN Tại vò trí Cột 1, Sơ đồ tính: b 98kN/m 96kN/m 93kN/m 1,0 N4=320kN N3=250kN N2=360kN M1=–{½ 96+⅓(98-96)}12=–48kN.m 98kN/m 96kN/m 1,0 N1=280kN Tại vò trí a, Sơ đồ tính: a 93kN/m 98kN/m 2,0 1,0 Tại vò trí Cột 2, Sơ đồ tính: N1=280kN N2=360kN M3=2804–{½ 90+⅓(98-90)}52 =–72kN.m 90kN/m 98kN/m 1,0 M2=2802–{½ 93+⅓(98-93)}32 =127kN.m 4,0 Tại vò trí b, Sơ đồ tính: N1=280kN N2=360kN a 87kN/m 98kN/m 1,0 Tại vò trí Cột 3, Sơ đồ tính: 2,0 4,0 N1=280kN N3=250kN N2=360kN a O b 1,0 3,0 4,0 N1=280kN N2=360kN a Mc=2809+3605 +2502 –{½ 83+⅓(98–83)}102 =187kN.m N3=250kN b c 83kN/m 98kN/m 1,0 Tại vò trí Cột 4, Sơ đồ tính: M3=2807+3603 {½ 85+⅓(98–85)}82 =43kN.m 85kN/m 98kN/m Tại vò trí c, Sơ đồ tính: Mb=2806+3602 –{½ 87+⅓(98–87)}72 =89kN.m b a N4=320kN N3=250kN N1=280kN N2=360kN 2,0 3,0 4,0 b c 77kN/m 98kN/m 1,0 3,0 4,0 4,5 M4=28011,5+3607,5+2504,5–{½ 77+⅓(98–77)}12,52 =–64kN.m Biểu đồ Moment: 187kN.m -127kN.m N1=280kN N2=360kN a N4=320kN N3=250kN 89kN.m b O -43kN.m c -48kN.m -64kN.m -72kN.m 1,0 4,0 3,0 4,5 1,5 Về Phương pháp tính toán cách tính HOÀN TOÀN ĐÚNG, không sai Không sai cách tính (mà phương pháp dầm lật ngược SAI hoàn toàn cách tính toán) Vậy có có chổ không phù hợp? Cách tính không phù hợp chổ xem móng TUYỆT ĐỐI CỨNG Kinh nghiệm thực tế tính toán cho thấy móng cột, tối đa giả thiết TUYỆT ĐỐI CỨNG OK! Cái quan làm cho giả thiết Tuyệt đối cứng sai móng băng đầu phần dôi (như trường hợp móng xây chen, móng chân vòt cho cột) M N Móng chân vòt Móng băng xây chen Trước năm 1975 Kỹ sư Phú Thọ miền Nam không thiết kế móng chân vòt, móng chẻ đôi khe lún áp lực biên móng lớn không thoả không nhờ đà kiềng kéo lại Đó lý sách Mỹ chẳng đề cập đến mà thay vào móng kép (móng phối hợp; combined footing) giáo trình VN chẳng có Khi tính cột biên móng phản lực biên lớn… Nhưng lại làm cho Moment đà gân móng trở nên nhỏ so với kết coi móng Móùng phối hợp tuyệt đối cứng Ngược lại cách ta xác đònh phản lực cách giải toán Cơ Học kết Cấu trình bày HOÀN TOÀN CHÍNH XÁC 800 682 600 499 400 407 382 310.0 306.6 296.4 208 200 0.0 0 0.0 -200 10 12 14 -173.4 -223.6 -400 -510.0 -600 Móng TUYỆT ĐỐI CỨNG phản lực đáy móng theo đường thẳng, sai lệch lớn móng dài không mở rộng đầu, theo Hệ số phản lực lớn biên 800 682 600 499 400 464 407 382 340 310 254 219 208 200 101 -2 18 0 -149 -200 -95 -126 -117 0 10 12 14 -120 -140 -176 -212 -301 -338 -400 -510 -600 Cách3 Phương pháp tính theo hệ số ĐÚNG ĐẮN TRONG MỌI TRƯƠNG HP có trở ngại cho khó chọn giá trò CZ, HỆ SỐ NỀN giải thích không đơn giản, trước mắt phải hiểu hệ số xuất MÓNG ĐÃ ỔN ĐỊNH VỀ ĐỘ LÚN (Móng lún Không có Hệ số nền) Như tính toán kết cấu móng băng tính điều kiện móng làm việc ổàn đònh, không bò lún XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN NHƯ THẾ NÀO ? Sách Liên Xô cũ không thích nói đến HỆ SỐ NỀN, Các phương pháp tính JEMOSKIN (rất hay), GORBADOP BOXADOP hay XIVULIDI v.v dựa Modun biến dạng Eo toàn lập bảng tra để tính Sách phương tây sách Mỹ trung thành với Hệ Số Nền hay WINKLER… Có nhiều cách xác đònh, cho dù khó xác đònh xác chấp nhận tính cách lấy áp lực p chia cho độ lún S tính được, hay 0,5.S (như nhiều sách dòch từ sách Liên sô)…vì KHI MÓNG ĐANG LÚN KHÔNG CÓ HỆ SỐ NỀN, độ xác công thức tính lún mang ý nghóa ước đoán tối thì Thực nghiệm thực tế cho thấy đất trung bình thiểu để làm móng băng (Rđất=80100kPa) CZ=10.000kN/m3 xem móng tuyệt đối cứng đất phải yếu đất BÙN SÉT NHÃO CZ từ 1.000kN/m3, ta có bảng tra sau: Loại đất CZ (kN/m3) Loại đất CZ (kn/m3) Sét Sét Sét Sét 12.00024.000 24.00048.000 48.00090.000 24.00048.000 Cát Cát Cát Cát 32.00080.000 5.00016.000 16.00080.000 64.000128.000 mềm trung bình cứng pha cát lẩn bột rời trung bình chặt Như vậy: Hệ số luôn > 10.000kN/m3 Theo FOUNDATION ANALYSIS DESIGN Bowles hệ số tính sau: Cz(kN/m3) = 40×pult(kPa) Trong đó: pult–(pghII)khả chòu tải cực hạn tính theo công thức Terzaghi với hệ số an toàn =2,5 thì: Cz(kN/m3) = 100×pa(kPa) đó: pa– khả chòu tải an toàn đất Do thiết kế thường tính với áp lực đáy móng pđ450 Trạng thái đất sét N Pa (kPa) Pult (kPa) Rất mềm Mềm Trung bình Cứng Rất cứng 15 30 32 65 130 260 520 71 142 285 570 1140 Đề xuất công thức tính sau: Cho CÁT CZ=2650.N Cho SÉT CZ=1500,(1,7+0,017.N).N Và dùng tương quan cho chương trình tính ĐÁNH GIÁ VỀ CÁCH CHỌN Cz: Rất nhiều người cảm thấy phân vân chọn HỆ SỐ NỀN, cách tốt tiến hành thí nghiệm thử tải bàn nén… SV trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Thủ Đức thực tập Thí nghiệm bàn nén Giá trò CZ lấy từ chu kỳ dở tải Thực chất cho thấy chọn Hệ số có sai lêch đến 10.000 kN/m3 chia cho Eb với số sau rút bậc thi sai lệch l 10% Khi tính toán móng băng, hệ số tính từ hàm Hyperbolic sai lệch 10% l không gây ảnh hưởng lớn ngoại trừ giá trò pđ=CZ.Zx ảnh hưởng trực tiếp từ sai số l, Q M chòu ảnh hưởng sai số từ hàm Hyperbolic Do lựa chọn CZ đắn đo … Nếu bỏ qua ảnh hưởng chiều sâu đặt móng CZ  ES B (1   ) log (12L ) 10 B Giá trò Modun đàn hồi Es hệ số poisson  bảng: Đất cát Silt Loại Đất sét Rất Trung Pha cát Pha bột mề m n g rờ i chặ t đất mềm bình Es(Mpa) 52 525 = 1550 50100 25250 0,42 520 1025 5080 O,35 220 0,3 CÁCH LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC MÓNG: Bđ *Chiều cao đà móng hđ TƯƠNG QUAN CHIỀU CAO ĐÀ MÓNG hđ THEO BỀ RỘNG MÓNG Bm VÀ CHIỀU DÀI Lmax GIỬA CỘT hđ hđ 1.8 hO hmm 1.6 1.4 1.2 Bm 1.0 0.8 Lmax=6m Lmax=7m Lmax=5m Lmax=4m Lmax=3m 0.6 *Bề rộng móng Bm *Bề rộng đà Bđ=Bm/5 Bề rộng móng *chiều cao móng hO=Bđ *Chiều cao biên móng hmm=2.hO/3 *Chiều cao đà móng đơn giản lấy: hđ=(Lmax/4+0,375)m *Chiều cao đà móng hđ xác đònh từ công thức: (Có xét đến Hệ Số Nền CZ) C (kN/m ) Hđ  0,06.( Lm  1,125) z  0,22Lm  0,33 10.000 0.4 0.2 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 Công thức HETENYI Dầm chiều dài L, lực tập trung N a Công thức Chuyển vò ZX Zx  l N {2 cosh( l x) cos(l x ).[sinh( l L) cos(l a ) cosh( l b) k C  sin( l L) cosh( l a ) cos(l b)]  [cosh(l x ) sin( l x )  sinh( l x) cos( l x)] ´[sinh( l L) ´ (sin( l a ) cosh( l b)  cos(l a ) sinh( l b) )  sin( l L) ´ (sinh( l a ) cos(l b)  cosh( l a ) sin( l b) )]} Công thức Moment MX Mx   sinh( l L) cos(l a ) cosh(l b )  P  { sinh( l x ) sin(l x ). 2.C   sin(l L) cosh(l a ) cos(l b )   [cosh(l x ) sin(l x )  sinh( l x ) cos(l x )]  sin(l a ) cosh(l b )    [sinh(l L)   cos(l a ) sinh( l b )   sinh( l a ) cos(l b )  ]}  sin(l L)   cosh(l a ) sin(l b )  Công thức Lực cắt QX Qx   sinh( l L) cos(l a ) cosh(l b )  P  {cosh(l x ) sin(l x )  sinh( l x ) cos(l x ) C   sin(l L) cosh(l a ) cos(l b )   sin(l a ) cosh(l b )    sinh( l x ) sin(l x )[sinh(l L)   cos(l a ) sinh( l b )   sinh( l a ) cos(l b )  ]}  sin(l L)   cosh(l a ) sin(l b )  Cuối là: PHẢI thiết kế móng băng cho phù hợp với phương pháp tính ? Kết qủa tính cho trường hợp móng Băng tuyệt đối cứng 800 682 600 499 400 407 382 310.0 306.6 296.4 208 200 0.0 0.0 0 -200 10 12 14 -173.4 -223.6 -400 -510.0 -600 Do phản lực móng tuyệt đối cứng tuyến tính nên đẩy toàn Moment dồn lên phía Đây sai xem tuyệt đối cứng Vì móng dài dể uốn làm cho phản lực bò cong lớn đầu tải trọng Kết qủa tính cho trường hớp móng băng CZ=32.500kN/m3 800 682 600 499 400 464 407 382 340 310 254 219 208 200 101 -2 18 0 -149 -200 -95 -126 -117 0 10 12 14 -120 -140 -176 -212 -301 -338 -400 -510 -600 Ta chọn phương pháp để tính? Chọn phương pháp tính theo móng tuyệt đối cứng không thực tế, kinh nghiệm cho thấy phương pháp chấp nhận l.L< p/2 tối đa 1om) Giải pháp cuối thay đổi cục độ cứng móng (móng có tiết diện thay đổi ) Đây toán khó… Bằng phương pháp phần tử hửu hạn đ đưa ma trân độ cứng cho toán 11 Đây cách giải phương pháp tính cho kết gần Chiều cao đà hđ=1,2m Chiều cao đà hđ=0,7m CZ=15000kN/m3 CZ=15000kN/m l.L=2,205p (1/m) Những trường hợp này, đơn giản ta tăng chiều cao dầm móng để đưa gần toán tuyệt đối cứng (hđ=1,2m thay cho hđ=0,7 với chiều dài Lm[...]... phải thiết kế như thế nào? Đơn giản là: PHẢI thiết kế móng băng sao cho Khi tính ra cả hai phương pháp cho kết quả gần như nhau !!! Tăng kích thước 2 đầu móng băng, 2 phương pháp tính cho ra kết quả gần như nhau Điều này cho ta 2 cái lợi: 1 Phản lực nền gần như đồng đều không chênh lệch nhiều (theo như móng tuyệt đối cứng) 2 Moment được Trải đều có trên và dưới và không lớn (không như trường hợp móng. .. điều này: 1 Điều chỉnh kích thước ở 2 đầu biên móng Kích thước 2 đầu biên nên lấy =0,25 của nhòp trong Trường hợp ranh đất có giới hạn thì không làm được điều này! 2 Thay đổi độ cứng của móng (tăng chiều cao dầm móng) để có thể đưa l.L dưới p3,14 Điều này rất khó thực hiện khi móng quá dài (>1om) 3 Giải pháp cuối cùng là thay đổi cục bộ độ cứng của móng (móng có tiết diện thay đổi ) Đây là bài toán... chú ý đến phản lực tại biên Cũng có thể thay đổi diện tích mặt bằng móng hay tốt nhất là tăng độ cứng móng tại chân cột Móng Băng có tiết diện thay đổi 2,50 1,50 2,60 17,30 2,50 7,60 3,60 Đây là giải pháp tốt nhất, nhưng để tính được chỉ có thể dùng Phương Pháp Phần Tử Hửu Hạn 12 Sử dụng chương trình: TinhToan-Mbang-Cz-V1.xls 1/ Nhập số liệu ở các cell màu vàng chử đỏ 2/ Nền đất nhập số búa N, và đất... điều mà PPPT Hửu hạn chỉ cho giá trò gần đúng Móng băng 3 cột rất gần với Tuyệt đối cứng l.L=2,34 ... R đất 10 Vậy ta phải thiết kế nào? Đơn giản là: PHẢI thiết kế móng băng cho Khi tính hai phương pháp cho kết gần !!! Tăng kích thước đầu móng băng, phương pháp tính cho kết gần Điều cho ta lợi:... móng xây chen, móng chân vòt cho cột) M N Móng chân vòt Móng băng xây chen Trước năm 1975 Kỹ sư Phú Thọ miền Nam không thiết kế móng chân vòt, móng chẻ đôi khe lún áp lực biên móng lớn không... Do thiết kế thường tính với áp lực đáy móng pđ