Bài giảng Móng băng - Phần 2: Tính toán và thiết kế móng băng

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

PHẦN 2:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

II. MÓNG BĂNG MỘT PHƯƠNG (dưới dãy cột)

Cột (cổ cột)

Bê tông lót

Dầm (sườn) móng

Bản (cánh) móng

1

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

II. MÓNG BĂNG MỘT PHƯƠNG

(dưới dãy cột)

Trình tự tính toán và thiết kế

Thông số đầu vào

Thông số đầu ra

tính toán

& thiết kế

- Chiều sâu đặt móng D_f

- Tải trọng (N,M,H) tại các chân cột

- Kích thước đáy móng b L

- Địa chất: đặc trưng , c, , e-p, …

- Kích thước tiết diện ngang

TCXD (VN)

Eurocode 7

BS, ACI, …

- Đặc trưng vật liệu BT (B15,

B20,…), cốt thép (AI, AII, CI,…)

b_d

h

h_b

h_a

b

Bước 1. Chọn chiều sâu đặt móng

- Thép trong móng

Bản vẽ thi công

- Tương tự móng đơn chịu tải lệch tâm

- Giá trị đề xuất D_f= [1  2] (m)

Bước 2. Xác định kích thước đáy móng b L sao cho nền đất dưới

đáy móng thỏa các điều kiện ổn định, cường độ và biến dạng

tc

tb

• Điều kiện 1: ổn định

p

 R^tc

tc

max

≤

1.2R^tc

tc

min

p

 0

tc

- áp lực tiêu chuẩn trung bình, cực đại và cực tiểu

p , p , p

tb

max

min

N^tc6M^tc

tc

p

=

±

+ _tbD_f

max

min

F

b×L²

N^tc

tc

tb

p =

+ _tbD_f

F

N^tt

n

M^tt

N^tc=

M^tc=

n =1.15

n

N^tt, M^tt

- tổng hợp lực và momen tại trọng tâm đáy móng

2

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Tổng hợp lực và momen tại trọng tâm đáy móng

l_a

l₁

l₂

l₃

l₄

l_b

N₁^tt

N₂^tt

N₃^tt

N₄^tt

N₅^tt

M₁^tt

M₂^tt

M₃^tt

d₃

M₄^tt

M₅^tt

H₁^tt

H₂^tt

H₃^tt

H₄^tt

H₅^tt

D_f

h

d₂

d₄

d₁

d₅

N^tt

đáy móng

H^tt

M^tt

n

N^tt= N^tt+ N^tt++ N^tt= N^tt

Như trên hình minh họa

∑

1

2

5

i

i=1

n

L

– l_b– l₄

– l_a

d₁=

d₂=

d₃=

d₄=

d₅=

M^tt= M^tt+

N ×d + H^tt×h

tt

2

(

)

∑

i

i=1

i=

i=1

L

– l_a– l₁

– l_a– l₁– l₂

– l_b

d_i– cánh tay đòn, khoảng cách từ

lực đến trọng tâm đáy móng

N_i^tt

Cách xác định b L thỏa điều kiện ổn định

(có trước)

• Chiều dài móng: L = l_a+ l₁+ l₂+ … + l_b

l_a, l_b= [1/5 1/3] l_{nhịp biên}

(giá trị tham khảo)

• Chọn sơ bộ chiều cao dầm móng h

l

h = [1/12 ÷1/ 6]

imax

• Chọn sơ bộ b = 1m

• Tính R^tc

m₁m₂

K^tc

R^tc=

(

Ab  +BD_f * + cD

)

• Xác định sơ bộ diện tích đáy móng

N^tc

R^tc- _tbD_f

F

tc

tb

p

≤

R^tc

⇔

F ≥



b 

L

• Chọn b (làm tròn tăng)

• Kiểm tra điều kiện ổn định

tc

tb

p

≤

R^tc, p^tc

≤

1.2R^tc, p^tc

min

≥

0

max

• Nếu điều kiện ổn định không thỏa  tăng b

3

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

• Điều kiện 2: Cường độ đất nền tại đáy móng

─ Áp lực dưới đáy móng

q_ult

tt

max

hoặc

p

≤

q_a

FS 

≥



FS  2  3



tt

p

FS

max

tt

max

p

- áp lực tính toán cực đại

N^tt6M^tt

tt

p





 _tbD_f

max

bL²

F

q_ult, q

_a- sức chịu tải cực hạn và cho phép của đất nền dưới

đáy móng băng

q_ult= c N_c+q N_q+0.5 bN_

FS

- hệ số an toàn (FS = 23)

tt

Nếu điều kiện

 q_akhông thỏa  tăng b L

p_max

• Điều kiện 2: Cường độ đất nền tại đáy móng theo TCVN 9362 : 2012

Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 9362 : 2012 sức chịu tải của

móng có đáy phẳng, chịu tải trọng thẳng đứng, trên nền đồng nhất và

áp lực 2 bên hông móng chênh lệch không quá 25% được tính như

sau:

  b l



A_Ib  _I B_ID_f _I^ D_Ic_I



Trong đó:

b , l - bề rộng và chiều dài tính đổi của móng

b  b  2e_b

l  l  2e_l

e_b, e_l

- độ lệch tâm của điểm đặt lực theo phương cạnh b và l

4

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Lực lệch tâm

y

Phần diện tích có hiệu

Phần diện tích bỏ qua

x

M_x^tt

N^tt

e_b

e_l

 độ lệch tâm của điểm đặt lực theo phương cạnh b

 độ lệch tâm của điểm đặt lực theo phương cạnh l

M_y^tt

N^tt

9

N^tt

y

Độ lệch tâm của điểm đặt lực

theo phương cạnh b

tt

đy

b

M

x

tt

đx

tt

đx

M

N^tt

e_b

đáy móng

l

N^tt

Độ lệch tâm của điểm đặt lực

theo phương cạnh l

y

e_l

b

O

e_b

tt

đy

x

M

e_l_l

N^tt

đáy móng

l

5

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

A_I, B_Ivà D_Ilà các hệ số không thứ nguyên được xác định theo

các công thức

A_I _i n_



B_I _qi_qn_q

D_I _ci_cn_c

 các hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào trị tính toán

theo TTGH I của góc ma sát trong _Icủa nền

_,_q,_c

Lưu ý:

 trục tung : _,_q,_c

 trục hoành :

tan_I

6

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

i_,i_q,i

_c các hệ số ảnh hưởng góc nghiêng của tải trọng,

phụ thuộc vào trị tính toán góc ma sát trong của đất

_Ivà góc nghiêng  hợp lực trên đáy móng so với

phương đứng

N^tt



y

e_l

b

e_b

x

O

đáy móng

l

Biểu đồ tra các hệ số ảnh hưởng góc nghiêng của tải trọng

i_,i_q,i_c

7

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

 các hệ số ảnh hưởng của tỉ số các cạnh đáy móng

n_,n_q,n_c

hình chữ nhật

0.25

n_1

n

1.5

l

n_q1

n_c1

với n 

n

b

0.3

n

 _I^,_I trọng lượng riêng của đất bên trên và bên dưới

đáy móng (lấy giá trị đẩy nổi khi đất nằm dưới MNN)

c_I

 lực dính của đất bên bên dưới đáy móng

D_f

 chiều sâu đặt móng, trong trường hợp cao trình

mặt đất không giống nhau ở các phía của móng thì

lấy giá trị phía nhỏ nhất

8

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

 Điều kiện sức chịu tải của nền:



k_tc

N^tt

N^tt

k_tc

 tải trọng tính toán trên nền

 hệ số độ tin cậy, do cơ quan thiết kế quy định tùy

theo tính chất quan trọng của nhà hoặc công trình, ý

nghĩa của nhà hoặc công trình khi tận dụng hết sức

chịu tải của nền, mức độ nghiên cứu điều kiện đất

đai và lấy không nhỏ hơn 1.2

• Điều kiện 2: Cường độ đất nền tại đáy móng

─ Hệ số an toàn trượt (tương tự móng đơn lệch tâm)

F

∑

chong truot

[

FS

]

truot

FS_truot

=

≥

F

∑

gây truot

∑

F

= H_x^tt+E_a×b

F

= R_d+ E_p×b

∑

chong truot

gây truot

E_a, E_p

- áp lực đất chủ động và bị động

- Lực ma sát giữa móng và nền đất

R_d

c_a, _alực dính và góc ma

sát trong giữa móng và

nền đất (c_a= c , _a= )

(

)

R_d= tan_a+c_a×b×L

N^tt

tt

 = p =

+ _tbD_f

tb

F

[FS]_trượt– Hệ số an toàn trượt cho phép (= 1.21.5)

9

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Xét cân bằng trượt của móng

l_a

l₁

l₂

l₃

l₄

l_b

N₁^tt

N₂^tt

N₃^tt

N₄^tt

N₅^tt

M₁^tt

M₂^tt

M₃^tt

M₄^tt

M₅^tt

H₄^tt

H₂^tt

H₃^tt

H₁^tt

H₅^tt

D_f

p_a

p_p



∑

F

= H_x^tt+E_a×b

F

= R_d+ E_p×b

∑

chong truot

gây truot

1

E_p K_p D_f²

E_a K_a D_f²

trong đó

(bỏ qua lực dính c)

2

R_d   bL 



 tan_a c_a bL



N^tt

F

tt

 = p =

+ _tbD_f

trong đó

tb

• Điều kiện 3: Biến dạng (lún)

[ ]

s

≤

s

[s] – độ lún cho phép của móng

Độ lún cho phép của móng được quy định dựa vào mức độ

siêu tĩnh của công trình (tham khảo bảng….), đối với nhà

BTCT đổ toàn khối [s] = 8cm.

Trình tự tính toán độ lún s xem ở chương 3 Cơ học đất

n

e_1i- e_2i

1 e_1i

s 

h_i

∑

i

i 1

i1

Áp lực gây lún trung bình tại tâm đáy móng

N^tc

( )

+ _tb-  * D_f

p_gl=

F

Nếu điều kiện lún s  [s] không thỏa  tăng b L

10

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Bước 3. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện móng

- Chiều cao dầm móng h

1

6

b_b





l_imax

h 







12





h  Tải trọng (số tầng)

h

h_b

 Hàm lượng cốt thép trong

h_a

dầm móng hợp lý

b

A_s

[ ]

×100% = 0.8 ÷1.5 %

 =

b_bh₀

- Bề rộng dầm móng b_b

b_b= [0.30.6] h

b_c– bề rộng cột

b_b b_c+ (100mm)

100mm do cấu tạo cốt pha

Bước 3. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện móng

- Chiều cao bản móng h_b

Dựa vào điều kiện bản không đặt cốt đai (mục 6.2.3.4 – TCXDVN

356 : 2005)

_b4



1 _n

R_btbh₀²



Q

≤

c

Trong đó vế phải lấy không lớn hơn 2.5R_bbh₀và không nhỏ hơn

_b3(1+_n)R_btbh₀

Để an toàn: Q  _b3(1+_n)R_btbh₀

_b3= 0.6 đối với bê-tông nặng

_n- xét ảnh hưởng của lực dọc kéo, nén; trong bản

móng không có lực dọc nên lấy _n= 0

11

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

- Chiều cao bản móng h_b

Áp dụng công thức trên vào tính toán chiều cao bản móng:

Q  _b3(1+_n)R_btbh_b0= 0.6R_btbh_b0

Xét 1m bề rộng bản móng (b = 1m):

b - b_b

tt



p

×

×1m

≤

0.6R_bth_b0×1m

max(net)

b_b

2

b - b_b

tt

 h_b= h_b0+ a

h_b0

≥

p

×

max(net)

1.2R_bt

h_b

N^tt6M^tt

Q

tt

trong đó

p





max(net)

bL²

F

tt

p

- Chiều cao bản móng h_a

max(net)

b

Chọn theo cấu tạo h_a 200mm

Bước 4. Xác định nội lực (M,Q) trong dầm móng băng

1- Khai báo sơ đồ dầm móng băng trong Sap2000, tiết diện

ngang của dầm như đã xác định trong Bước 3.

2- Khai báo tải trọng (N_i^tt, M_i^tt) tại các nút là các chân cột (bỏ

qua thành phần lực ngang H_i^tt)

3- Nền đất bên dưới móng được khai báo bằng các lò xo có độ

cứng K_i

- Độ cứng lò xo thứ 1 và thứ n:

K₁= K_n= C_z b  (a/2)

- Độ cứng lò xo thứ 2 đến thứ n-1: K₂= K_n-1= C_z b  a

với :

a  khoảng cách giữa các lò xo (thường chọn a = 0.1m)

b  bề rộng móng

C_z hệ số nền theo phương đứng

12

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Bước 4. Xác định nội lực (M,Q) trong dầm móng băng

l_a

l₁

l₂

l₃

l₄

l_b

N₁^tt

N₂^tt

N₃^tt

N₄^tt

N₅^tt

M₁^tt

M₂^tt

M₃^tt

M₄^tt

M₅^tt

H₁^tt

H₂^tt

H₃^tt

H₄^tt

H₅^tt

1

h

tt

p

min(net)

max(net)

N₁^tt

N₃^tt

N₅^tt

N₂^tt

N₄^tt

M₁^tt

M₂^tt

M₃^tt

M₅^tt

M₄^tt

M

Q

Bước 5. Tính toán và bố trí cốt thép cho móng băng

Cốt thép dọc và cốt đai để chịu momen và lực cắt trong dầm móng

được tính toán tương tự như dầm chính dầm phụ trong BTCT

13

Bài giảng Móng băng

9/30/2016

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghĩa

Bước 6. Trình bày bản vẽ móng băng

Xem chi tiết trong bản vẽ

14

Bài giảng Móng băng - Phần 2: Tính toán và thiết kế móng băng - Lê Trọng Nghĩa