bài tập móng băng thầy Võ Phán trong môn học nền móng và thiết kế công trình địa kỹ thuật. Môn học thuộc chương trình đào tạo PFIEV. Bài tập gồm phần tính toán tường chắn đất và thiết kế móng băng. Bài 1.1: Cho một tường chắn đất cao 6m, đất đấp sau lưng tường là loại có γ=19kNm3, góc ma sát φ=30° , đất trước tường cùng loại và có thêm lực tác dụng vào tường để tường không dịch chuyển.Tính và vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất.Xác định E_0 cho 2 trường hợp: nghiêng 15° và thẳng đứng.Sự khác biệt E_0 của 2 trường hợp.
BÀI TẬP TƯỜNG CHẮN ĐẤT Bài 1.1: Cho tường chắn đất cao 6m, đất đấp sau lưng tường loại có , góc ma sát , đất trước tường loại có thêm lực tác dụng vào tường để tường khơng dịch chuyển Tính vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất Xác định cho trường hợp: nghiêng thẳng đứng Sự khác biệt trường hợp Bài làm Tính độ lớn áp lực đất tĩnh Với Phương phương hợp với tia pháp tuyến tường chắn góc Điểm đặt : tính từ chân tường chắn Chiều hướng vào tường chắn Biểu đồ cường độ áp lực đất: Khi z=0 => Khi z=6 => Vẽ hình So sánh Góc hợp áp lực đất tĩnh tường chắn đất hai trường hợp thấy góc tạo phương nằm ngang trường hợp tường nghiêng lớp hơn, từ trường hợp tường nghiêng nhỏ so với trường hợp tường thẳng đứng => giảm áp lực theo phương ngang lên tường => có lợi so với tường thẳng đứng Bài 1.3: Cho tường chắn đất cao 8m, đất đắp sau tường loại đất dính có Đất đắp trước tường loại, nằm ngang Xác định Xác định Bài làm Khi : Với Khi z=0 => Khi z=8 => Tính h’ theo định lý talet tam giác =>h’=5.97m Điểm đặt Khi Với , có Với Với Dựa vào định lý talet tam giác, ta tìm độ dài mà áp lực chủ động tác dụng lên tường chắn h’=5.2 Điểm đặt Bài 1.4: Cho tường chắn đất cao 8m, đất đắp sau tường đất cát có tải trọng ngồi có độ lớn Xác định Bài làm Khi Với , có Với Với Điểm đặt (tính từ chân tường chắn) Bài 1.5: Cho tường chắn cao 8m, đất đắp sau tường sét có tải trọng ngồi có độ lớn Xét hai trường hợp a) Khi b) Khi Có a) Khi , có Với Với Điểm đặt (tính từ chân tường chắn) b) Khi , có Với Với Áp lực chủ động phần diện tích dương biểu đồ áp lực đất: Dựa vào định lý talet tam giác, ta tìm độ dài mà áp lực chủ động tác dụng lên tường chắn Điểm đặt BÀI TẬP MĨNG NƠNG Bài 4.1: Cho móng đơn chịu tác dụng lực đứng 600kN, móng đặt sâu 1.5m đất có a) Tính cường độ đất b) Xác định kích thước móng c) Nếu có mực nước ngầm độ sâu 1m, đất mực nước ngầm bảo hòa lúc cường độ đất kích thước móng bao nhiêu, biết Bài làm a) Tính cường độ đất theo TTGH Ta có: lấy xấp xỉ Với góc , tra bảng có A=0.36, B=2.43, D=5 Giả sử bề rộng móng b=1m để tính tốn b) Xác định kích thước móng Đối với móng chịu nén tâm: Chọn móng đơn hình vng có cạnh 2m (chịu lực N tâm) c) Trường hợp có mực nước ngầm độ sâu 1m Tính cường độ đất theo TTGH Ta có: lấy xấp xỉ Với góc , tra bảng có A=0.36, B=2.43, D=5 Giả sử bề rộng móng b=1m để tính tốn Đối với móng chịu nén tâm: Chọn móng đơn hình vng có cạnh 2.5m (chịu lực N tâm) Bài 4.2: Cho móng đơn có kích thước 3mx2m chịu tác dụng Móng đặt sâu 1.5m, đất đồng từ xuống có , a) Tính cường độ đất theo trạng thái giới hạn I (nền làm việc giai đoạn đàn hồi) b) Tính cường độ đất theo trạng thái giới hạn II c) Kiểm tra ổn định đất theo trạng thái giới hạn I trạng thái giới hạn II d) Nếu có thêm , kiểm tra ổn định theo hai trạng thái giới hạn Giả sử N thẳng đứng Móng có chiều cao 60cm Bài làm a) Sức chịu tải đất theo trạng thái giới hạn I b b 2e b l l 2e l , với => Với hệ số khơng thứ ngun tính theo công thức: , q, c hệ số sức chịu tải theo biểu đồ E.1 TCVN 9362:2012 phụ thuộc vào tgI = 0.29 ( có I =16 độ ) i, iq, ic hệ số ảnh hưởng độ nghiêng tải trọng theo biểu đồ E.2 phụ thuộc vào tgI = 0.29 tg (trong góc nghiêng so với phương thẳng đứng hợp lực lực tác dụng lên đáy móng) Ta tra bảng E.2 TCVN 9362:2012, với tgI = 0.29 Ta tra bảng n, nq, nc hệ số ảnh hưởng tỷ lệ cạnh móng theo công thức Xác định hệ số ảnh hưởng: Vậy suy b) Cường độ đất theo trạng thái giới hạn II Ta có: lấy xấp xỉ Với góc , tra bảng có A=0.43, B=2.72, D=5.31 Bề rộng móng 2m, ta có: c) Kiểm tra ổn định Theo trạng thái giới hạn I: Kiểm tra ổn định theo cường độ (dùng tải trọng tính tốn) Theo mục 4.7 TCVN 9362:2012 Điều kiện kiểm tra: �N tt d � k tc Với Nền không ổn định Theo trạng thái giới hạn II: Kiểm tra ổn định làm việc giai đoạn đàn hồi cho móng lệch tâm Điều kiện kiểm tra Ta có: Móng khơng thỏa điều kiện ổn định momen lớn Cần thay đổi phương án móng khác Tương tự với câu d), thêm momen theo phương y khơng thỏa Bài 4.3: Cho móng đơn có LxB=3mx2m Móng đặt sâu 1.5m, chịu lực tác dụng N=600kN, M=80kNm Xác định chiều cao móng Cho biết cường độ đặc trưng bê tông C30 Bài làm Ước tính kích thước cột: Chọn kích thước cột Chiều cao móng phụ thuộc vào ngoại lực tác dụng cổ móng, tải trọng lớn móng cao để chống xuyên thủng Ta có điều kiện tính chiều cao móng theo điều kiện xun thủng Ngoại lực tải trọng ngồi Nội lực Có Chọn Bài 4.4: Cho móng đơn kích thước 3mx2.5m, móng cao 0.8m, chịu tải trọng , móng đặt sâu 2m a) Tính momen theo phương cạnh dài b) Tính momen theo phương cạnh ngắn c) Cho bê tơng có cường độ đặc trung C30, cốt thép có giới hạn chảy Tính diện tích cốt thép bố trí móng d) Cho bê tơng có cấp độ bền B25 cường độ chịu kéo thiết kế thép 360Mpa (thép AIII) Tính diện tích cốt thép bố trí móng Bài làm Ước tính kích thước cột: Chọn kích thước cột Lớp bê tông bảo vệ dày cm, chọn cốt thép sử dụng móng có đường kính 25mm => a) Momen theo phương cạnh dài: Móng lệch tâm Cánh tay đòn Ứng suất lớn tác dụng lên mép móng là: Ứng suất nhỏ tác dụng lên mép móng là: Ứng suất trung bình: Lực phân bố tác dụng lên bề rộng móng Momen theo phương cạnh dài là: b) Momen theo phương cạnh ngắn Cánh tay đòn Momen theo phương cạnh ngắn tính sau c) Bố trí cốt thép cho bê tơng có cường độ đặc trung C30, cốt thép có giới hạn chảy Diện tích cốt thép theo phương cạnh dài là: Với 0.71 Bố trí Diện tích cốt thép theo phương cạnh ngắn là: Với 0.72 Bố trí d) Bố trí cốt thép cho bê tơng có cấp độ bền B25 cường độ chịu kéo thiết kế thép 360Mpa (thép AIII) Diện tích cốt thép theo phương cạnh dài là: Với 0.712 Bố trí Diện tích cốt thép theo phương cạnh ngắn là: Với 0.72 Bố trí Bài 4.5: Cho móng băng cột có lực dọc kích thước hình vẽ, có tải cực hạn Đặt đất có , ; , ; a) b) c) d) Xác định kích thước móng Kiểm tra ổn định theo cường độ Kiểm tra giai đoạn đàn hồi Khi có quay theo chiều kim đồng hồ và quay ngược chiều kim đồng hồ Kiểm tra ổn định làm việc giai đoạn đàn hồi cho tải sử dụng tải cực hạn chia cho 1.15 Bài làm a) Xác định kích thước móng băng Tính cường độ đất nền: Ta có: lấy xấp xỉ Với góc , tra bảng có A=0.43, B=2.72, D=5.31 Giả sử bề rộng móng b=1m để tính tốn => Tính lại với b=0.8m: b) Kiểm tra ổn định theo cường độ Theo mục 4.7 TCVN 9362:2012 Điều kiện kiểm tra: �N tt d � k tc Sức chịu tải đất theo trạng thái giới hạn I Với hệ số khơng thứ ngun tính theo công thức: , q, c hệ số sức chịu tải theo biểu đồ E.1 TCVN 9362:2012 phụ thuộc vào tgI = 0.29 ( có I =16 độ ) i, iq, ic hệ số ảnh hưởng độ nghiêng tải trọng theo biểu đồ E.2 phụ thuộc vào tgI = 0.29 tg (trong góc nghiêng so với phương thẳng đứng hợp lực lực tác dụng lên đáy móng) Ta tra bảng E.2 TCVN 9362:2012, với tgI = 0.29 Ta tra bảng n, nq, nc hệ số ảnh hưởng tỷ lệ cạnh móng theo cơng thức Xác định hệ số ảnh hưởng: Vậy suy Nhận thấy Nền đảm bảo điều kiện sức chịu tải theo cường độ c) Kiểm tra giai đoạn đàn hồi Điều kiện kiểm tra Thỏa điều kiện ổn định đáy móng d) Khi có quay theo chiều kim đồng hồ và quay ngược chiều kim đồng hồ Kiểm tra ổn định làm việc giai đoạn đàn hồi Điều kiện kiểm tra Với: Khơng cần thay đổi kích thước móng momen nhỏ so với lực dọc, móng thỏa điều kiện ổn định làm việc giai đoạn đàn hồi Bài 4.6: Cho móng băng hình sau: a) Tính thép theo phương cạnh ngắn vỉ móng băng b) Tính vẽ biểu đồ momen theo phương cạnh dài dầm móng băng c) Tính diện tích cốt thép tạo mặt cắt 1-1; 2-2; 3-3; 4-4 Cho bê tông C30, thép Lớp bảo vệ cm d) Nếu có thêm momen quay theo chiều kim đồng hồ và , vẽ biểu đồ momen cho dầm Bài làm a) Tính thép theo phương cạnh ngắn vỉ móng băng Cánh tay đòn Ứng suất trung bình tác dụng lên móng là: Momen theo phương cạnh ngắn là: Cho bê tông C30, thép Lớp bảo vệ cm Diện tích cốt thép theo phương cạnh ngắn là: Với 0.537 m Bố trí b) Tính vẽ biểu đồ momen theo phương cạnh dài dầm móng băng Xem móng băng dầm liên tục nhiều nhịp, xem cột gối tựa Tải trọng tác dụng phản lực đất Dùng phần mềm Etabs để mơ hình hóa dầm móng băng vẽ biểu đồ momen, ta có kết sau: (đã lật dầm để tính tốn) Với momen lớn nhịp 17kNm (bố trí thép lớp trên) momen lớn gối tựa 26kNm (bố trí thép lớp dưới), ta tiến hành tính tốn cho mặt cắt điển hình c) Tính tốn thép lớp mặt cắt 1-1 3-3 sử dụng Dầm móng băng có kích thước 300x700mm Chọn bê tơng bảo vệ 5cm thép bố trí có đường kính 20mm => d=640mm Diện tích cốt thép gối dầm móng băng là: Cho bê tơng C30, thép Diện tích cốt thép gối dầm móng băng là: Với 0.615 Tính tốn thép lớp mặt cắt 2-2 4-4 sử dụng Dầm móng băng có kích thước 300x700mm Chọn bê tông bảo vệ 5cm thép bố trí có đường kính 20mm => d=640mm Diện tích cốt thép gối dầm móng băng là: Cho bê tơng C30, thép Diện tích cốt thép gối dầm móng băng là: Với 0.624 d) Nếu có thêm momen quay theo chiều kim đồng hồ và , biểu đồ momen thay đổi sau: Có thể nhận thấy momen nhịp giảm đáng kể momen gối tăng nhiều với ... Điểm đặt Bài 1.4: Cho tường chắn đất cao 8m, đất đắp sau tường đất cát có tải trọng ngồi có độ lớn Xác định Bài làm Khi Với , có Với Với Điểm đặt (tính từ chân tường chắn) Bài 1.5: Cho... talet tam giác, ta tìm độ dài mà áp lực chủ động tác dụng lên tường chắn Điểm đặt BÀI TẬP MĨNG NƠNG Bài 4.1: Cho móng đơn chịu tác dụng lực đứng 600kN, móng đặt sâu 1.5m đất có a) Tính cường... bố trí móng d) Cho bê tơng có cấp độ bền B25 cường độ chịu kéo thiết kế thép 360Mpa (thép AIII) Tính diện tích cốt thép bố trí móng Bài làm Ước tính kích thước cột: Chọn kích thước cột Lớp bê