Chương VII PA2: Tính toán móng băng trục 2

CHƯƠNG VII PA2: TÍNH TOÁN MÓNG BĂNG TRỤC 2 7.1./ ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN: 7.1.1./ Tài liệu cho trước: Theo kết quả khảo sát địa chất công trình của khu đất xây dựng được cấu tạo bởi các lớp sau: -Lớp đất hữu cơ dày 0.5m -Lớp đất á sét dày 3.0m -Lớp đất á cát dày 5.0m -Lớp đất cát hạt trung có chiều dày vô cùng. * Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất được cho ở bảng sau: STT Lớp đất Chiều dày Tỷ trọng D W Wnh Wd jtc Ctc E (m) (T/m3) (%) (%) (%) (độ) (daN/cm2) (daN/cm2) 1 Hữu cơ 0.5 - 1.70 - - - - - - 2 Á sét 3.0 2.68 1.98 20 25 16 18 0.18 70 3 Á cát 5.0 2.66 1.95 22 24 18 22 0.16 140 4 Cát hạt trung ¥ 2.67 1.94 22 - - 28 0.08 200 -Mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -3.0m (tính từ mặt đất tự nhiên) -Dung trọng đẩy nổi của các lớp đất dưới mực nước ngầm + Lớp Á sét: = 1.03 T/m3 + Lớp Á cát: = 1.0 T/m3 + Lớp cát hạt trung: = 0.99 T/m3 7.1.2./ Đánh giá điều kiện địa chất Đánh giá trạng thái của đất theo các chỉ tiêu sau: Lớp đất hữu cơ (lớp 1): Là lớp đất trồng trọt. Lớp Á sét (lớp 2): Lớp Á sét, trạng thái dẽo cứng, bão hòa nước . Lớp Á cát (lớp 3): Lớp Á cát, trạng thái dẽo mềm, bão hòa nước . Lớp cát hạt trung (lớp 4): Lớp cát hạt trung, ở trạng thái chặt vừa. 7.2./ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN: - Ta có bảng tải trọng như sau: Trục móng Tổ hợp cơ bản tính toán Tổ hợp cơ bản tiêu chuẩn Nttmax Mtttư Qtttư Ntcmax Mtctư Qtctư (T) (T.m) (T) (T) (T.m) (T) A -342.49 -26.48 -8.44 297.82 -23.03 -7.34 B -320.20 -24.56 -7.21 278.44 -21.36 -6.27 C -317.45 24.09 7.08 276.05 20.95 6.16 D -284.65 26.51 8.60 247.52 23.05 7.48 7.3./ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MÓNG: Trong điều kiện cho phép nên cấu tạo 2 đầu thừa để giảm ứng suất tập trung cho nền và tăng khả năng chống cắt cho thân móng nên ta chọn: (L: Chiều dài nhịp kế bên) Vậy chọn Lb= 2m Tổng chiều dài tính toán móng băng là: Lm = + = 6.6x2+3.4 + 2x2 =20.6 (m) - Chọn chiều sâu chôn móng : hm = 2.5 m (tính từ mặt đất tự nhiên ) - Cốt ± 0.000 cao hơn mặt đất tự nhiên 200mm - Đế móng được đặt trong lớp đất Á sét ở trạng thái dẻo cứng. - Chọn sơ bộ bề rộng móng : Bm = 2.4 m. - Chọn chiều cao sườn móng: hs = ()Lmax= ()x7 = (87.5 116)cm Chọn chiều cao sườn hs = 120 (cm) - Bề rộng của sườn : bs = ()xhs =(40 80)cm Chọn bề rộng sườn bs = 80 (cm) Hình vẽ: Sơ đồ tính toán móng băng - Tổng tải trọng tính toán tại tâm đáy móng : (342.49+320.2+317.45+284.65)=1264.79T - Tổng mômen tính toán tại tâm đáy móng : M tt0 = + + x X = MA+MB+MC+MD = (26.48+24.56+24.09+26.51) = 101.64 Tm. = (Q1+Q2+Q3+Q4)xh = (8.44+7.21+7.08+8.6)= 31.33 Tm X = 0 Vậy tổng mômen tính toán tại tâm đáy móng : M tt0 = 101.64+31.33 =132.97 Tm. = * Xác định cường độ đất nền dưới đáy nền: Rtc = Trong đó: + Ktc =1 Hệ số độ tin cậy + m1=1.2; m2 = 1.0: Tra bảng 2-2 (sách Nền và móng - GSTS Nguyễn Văn Quảng) + A, B, D – các hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sát (tra bảng 3-2, sách Hướng dẫn đồ án Nền và Móng - Nguyễn Văn Quảng) + j = 18o Þ A = 0.43 ; B = 2.73 ; D = 5.3. + Ctc =0.18 daN/cm2 = 1.8 T/m2: lực dính của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước +: dung trọng trung bình của các lớp đất từ đáy móng trở lên = 1.92(T/m3) - Xác định phạm vi ảnh hưởng của mực nước ngầm: 3.3m Độ sâu mực nước ngầm nằm trong phạm vi ZR 1.153 (T/m3) Vậy: Rtc = = 28.6 (T/m2) - Diện tích sơ bộ của móng: Fsb == 46.6 m2 Ta có : Fm = Bm x Lm = 2.4 x 20.6 = 49.44 m2 > Fsb = 46.6 m2 Vậy Bm =2.4m đã chọn ban đầu là hợp lý. *Chọn chiều cao bản cánh móng: Với: Bm =2.4m Độ vươn của bản cánh: bc = (Bm – bs ) / 2 = (2.4-0.8)/ 2 = 0.8m Chiều cao cánh móng xác định từ điều kiện, cánh móng không đặt cốt xiên và cốt đai : =0.36m Từ điều kiện cấu tạo : Chọn chiều cao cánh móng : h1 = 0.8m. Hình vẽ: Mặt cắt ngang móng băng Từ hình vẽ trên, ta thấy tháp đâm thủng bao trùm hết diện tích đáy móng nên móng không bị đâm thủng. 7.4./ KIỂM TRA ÁP LỰC DƯỚI ĐÁY MÓNG: (T/m2 ) 170 (m3) Ptcmax = 27.9 T/m2 < 1.2 x Rtc = 1.2 x 28.6 = 34.32 T/m2 Ptcmin = 26.54 T/m2 > 0 T/m2 Vậy móng băng đã thỏa điều kiện ổn định. Hình vẽ: Áp lực đất nền dưới đáy móng 7.5./ KIỂM TRA BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN: - Ứng suất bản thân của đất gây ra tại đáy móng = 1.7 x 0.5 +1.98 x 2.0 = 4.81 T/m2 - Ứng suất bản thân tại lớp đất có chiều dày hi: - Ứng suất gây lún ở đáy móng : sđgl = stbtc - sđbt = 27.22– 4.81 = 22.41 T/m2 - Ứng suất gây lún do áp lực gây lún gây ra ở độ sâu zi σzigl = ko x σđgl = 22.41 x ko - Tính lún bằng phương pháp tổng lớp phân tố: chia đất nền dưới đáy móng thành từng lớp hi=Bm/4 =2.4/4 = 0.6m, tính ứng suất cho tới điểm có vùng ảnh hưởng Hn có: σzigl 0.2 x σzibt * Độ lún tổng cộng của nền được xác định theo công thức: = 0.8 : Hệ số nở hông của đất. hi =0.5m : Chiều dày của lớp phân tố thứ i. : Ứng suất gây lún trung bình của lớp phân tố thứ i, i+1. E0i : Môđun biến dạng tổng quát của phân tố thứ có chiều dày hi Bảng tính lún cho móng Lớp đất Điểm hi (m) zi (m) ko1 (T/m3) (T/m2) (T/m2) (T/m2) E0 (T/m2) Si (m) 2 0 0.0 0.0 0.00 8.58 1.000 1.98 4.81 22.41 0.00 700 0.0000 1 0.5 0.5 0.42 8.58 0.972 1.98 5.80 21.78 22.10 700 0.0126 2 0.5 1.0 0.83 8.58 0.872 1.03 6.32 19.54 20.66 700 0.0118 3 3 0.5 1.5 1.25 8.58 0.740 1.00 6.82 16.58 18.06 1400 0.0052 4 0.5 2.0 1.67 8.58 0.625 1.00 7.32 14.01 15.29 1400 0.0044 5 0.5 2.5 2.08 8.58 0.535 1.00 7.82 11.99 13.00 1400 0.0037 6 0.5 3.0 2.50 8.58 0.463 1.00 8.32 10.38 11.18 1400 0.0032 7 0.5 3.5 2.92 8.58 0.406 1.00 8.82 9.10 9.74 1400 0.0028 8 0.5 4.0 3.33 8.58 0.361 1.00 9.32 8.09 8.59 1400 0.0025 9 0.5 4.5 3.75 8.58 0.325 1.00 9.82 7.28 7.69 1400 0.0022 10 0.5 5.0 4.17 8.58 0.293 1.00 10.32 6.57 6.92 1400 0.0020 11 0.5 5.5 4.58 8.58 0.269 1.00 10.82 6.03 6.30 1400 0.0018 12 0.5 6.0 5.00 8.58 0.248 1.00 11.32 5.56 5.79 1400 0.0017 4 13 0.5 6.5 5.42 8.58 0.231 0.99 11.81 5.18 5.37 2000 0.0011 14 0.5 7.0 5.83 8.58 0.215 0.99 12.31 4.82 5.00 2000 0.0010 15 0.5 7.5 6.25 8.58 0.202 0.99 12.80 4.53 4.67 2000 0.0009 16 0.5 8.0 6.67 8.58 0.190 0.99 13.30 4.26 4.39 2000 0.0009 17 0.5 8.5 7.08 8.58 0.179 0.99 13.79 4.01 4.13 2000 0.0008 18 0.5 9.0 7.50 8.58 0.168 0.99 14.29 3.76 3.89 2000 0.0008 19 0.5 9.5 7.92 8.58 0.159 0.99 14.78 3.56 3.66 2000 0.0007 20 0.5 10.0 8.33 8.58 0.154 0.99 15.28 3.45 3.51 2000 0.0007 21 0.5 10.5 8.75 8.58 0.144 0.99 15.77 3.23 3.34 2000 0.0007 22 0.5 11.0 9.17 8.58 0.137 0.99 16.27 3.07 3.15 2000 0.0006   = 0.0620 - Chiều sâu vùng ảnh hưởng: Tại điểm 22 (zi = 11 m), ta thấy: s22gl = 3.07 T/m2 < 0.2 x s22bt = 0.2 x 16.27 = 3.254 T/m2 Độ lún tổng cộng của các lớp phân tố thứ i. S = 0.062 m = 6.2cm < Sgh = 8cm. Vậy nền thỏa điều kiện nén lún. Hình vẽ: Biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng 7.6./ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH THÉP MÓNG 7.6.1./ DẦM MÓNG : a/ Xác định áp lực dưới đáy móng: Khi các lực của cột truyền xuống móng tại các trục khác nhau chia móng thành những đoạn chịu tải trọng phân bố của đất nền dưới sự tác dụng của lực dọc có kể đến trọng lượng đất đắp trên móng. Trục Bm (m) Lm (m) Am (m2) (T/m3) Hm (m) Ntt (T) q (T/m) A 2.4 5.3 12.72 2 2.5 342.49 76.60 B 2.4 5.0 12 2 2.5 320.20 76.04 C 2.4 5.0 12 2 2.5 317.45 75.49 D 2.4 5.3 12.72 2 2.5 284.65 65.70 b/ Sơ đồ tính : Tính theo phương pháp gần đúng khi xem dầm là tuyệt đối cứng, khi các lực của cột truyền xuống móng tại các trục khác nhau chia móng thành những đoạn chịu tải trọng phân bố của đất nền ứng với giá trị nội lực của cột đó truyền xuống. Tính sườn móng như một dầm đơn giản liên tục được kê lên các gối tựa là các cột. Hình vẽ: Sơ đồ tải trọng dầm móng c/ Nội lực: Dùng chương trình tính nội lực Sap2000(v10) để tính nội lực dầm móng: Biểu đồ Mô men : (Tm) Biểu đồ Lực Cắt : (T) BẢNG TÍNH NỘI LỰC DẦM MÓNG Frame Station OutputCase CaseType V2 M3 Text m Text Text Ton Ton-m 1 0 TT LinStatic 0.000 0.000 1 2 TT LinStatic 140.88 -140.880 2 0 TT LinStatic -222.286 -140.880 2 3.3 TT LinStatic 10.165 209.1205 2 6.6 TT LinStatic 240.769 -204.921 3 0 TT LinStatic -122.135 -204.921 3 1.7 TT LinStatic -3.384 -100.322 3 3.4 TT LinStatic 114.827 -193.032 4 0 TT LinStatic -232.362 -193.032 4 3.3 TT LinStatic -2.979 195.282 4 6.6 TT LinStatic 193.502 -119.080 5 0 TT LinStatic -119.080 -119.080 5 2 TT LinStatic 0.000 0.000 d/ Tính cốt thép: d1/ Tính cốt thép dọc: Số liệu tính toán: + Bê tông B20, có: Rb = 11.5 MPa ; Rbt = 0.9 MPa. + Cốt thép: * Thép AI (Ø < 10) : RS = 225 MPa; RSW = 175 MPa; ξR = 0.645; αR = 0.437 * Thép AII (Ø ≥ 10): RS = 280 MPa; RSW = 225 MPa; ξR = 0.623; αR = 0.429 + Giả thiết chọn a , h0 = h-a Trình tự tính toán cốt thép dọc như sau: + Tính am : am = ; Kiểm tra am < aR =0.429 + Tính z: z = 0.5 x ( 1+ ) + Tính diện tích cốt thép: As= Sau khi tính toán được As ta kiểm tra hàm lượng cốt thép tính toán: m% = ; mmax% = Kiểm tra : mmin = 0.05% < m% <mmax% Tính toán tương tự, ta lập bảng tính cốt thép dọc và được kết quả như sau: Tên p.tử Tiếtdiện Mttoán b h a ho αm z AsTT (T.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm2) DẦM MÓNG Gối A -140.88 80 120 8 112 0.122 0.935 48.062 NhịpAB 209.12 80 120 8 112 0.181 0.899 74.155 Gối B -204.92 80 120 8 112 0.178 0.902 72.483 Nhịp BC -100.32 80 120 8 112 0.087 0.954 33.516 Gối C -193.03 80 120 8 112 0.167 0.908 67.798 NhịpCD 195.28 80 120 8 112 0.169 0.907 68.679 Gối D -119.08 80 120 8 112 0.103 0.945 40.164 - Cốt dọc trong sườn móng băng bao gồm cốt đặt trong sườn và cốt đặt trong cánh (cốt phân bố trong cánh).Trong móng kiểu chữ T ngược, cốt dọc ở phía dưới được đặt trong phạm vi sườn ( khoảng 70%) và trong cánh ( khoảng 30%). - Trong kết quả tính thép ở bảng bên trên do ở các vị trí gối có các giá trị diện tích cốt thép khác nhau nên chọn giá trị tại gối D để lấy 30% diện tích cốt thép để bố trí cho 2 cánh móng. Bảng bố trí cốt thép dọc trong móng: Tên p.tử Tiếtdiện Mttoán AsTT Trong sườn 70% Trong cánh 30% (T.m) (cm2) AsTT (cm2) Thép chọn AsTT (cm2) Thép chọn DẦM MÓNG Gối A -140.88 48.062 36.01 8Ø25 12.05  10Ø14 NhịpAB 209.12 74.155 62.11 14Ø25 12.05 Gối B -204.92 72.483 60.43 14Ø25 12.05 Nhịp BC -100.32 33.516 21.47 6Ø25 12.05 Gối C -193.03 67.798 55.75 12Ø25 12.05 NhịpCD 195.28 68.679 56.63 12Ø25 12.05 Gối D -119.08 40.164 28.11 6Ø25 12.05 d2./ Tính cốt thép ngang: *./ Tính cốt đai: *Điều kiện tính toán: Qb0=0.5< Qmax * Sơ bộ chọn thép đai : + Đoạn gần gối tựa: h > 450 thì sct ≤ min(h/3, 300) + Đoạn giữa nhịp lực Q bé có thể không cần tính cốt đai h > 300 thì sct ≤ min(3h/4, 500) - Giả thiết chọn cốt đai ,nhánh đai, Rsw=175 MPa - Tính khoảng cách cốt đai lớn nhất Smax= Stt= Chọn khoảng cách cốt đai S=min(sct, Stt, Smax) * Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm + Điều kiện kiểm tra: *Kiểm tra khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông: < Qmax cần tính cốt xiên chịu cắt. > Qmax không cần tính cốt xiên chịu cắt. Với: + Tính toán tương tự, ta lập bảng tính cốt thép ngang và được kết quả như sau: Ta thấy: > Qmax không cần tính cốt xiên chịu cắt. 7.6.2./ CÁNH MÓNG : - Sơ đồ tính: Xem cánh móng ngàm tại mép dầm móng: -Tải trọng phân bố đều dưới đáy móng: P = 30.58 T/m2 - Mômen tại mép dầm móng tính cho 1 m mét dài: Mmax = = 9.78 (Tm) - Lực cắt tại mép dầm móng tính cho1 mét dài: Qmax = q x L= 30.58 x 0.8= 24.46 (T) - Diện tích cốt thép cần thiết là: 5.24cm2 Với h0 = h1 – a = 80 - 6 = 74 cm. Chọn Ø14, s = 200 mm có As = 7.7 cm2 *Kiểm tra khả năng chụi cắt của bê tông Ta có : Qb0=0.549.95 (T) Ta thấy: Qb0= 49.95 T >Qmax= 24.46 (T) Vậy bê tông đủ khả năng chịu lực cắt , không cần tính toán thép chụi lực cắt. Hình vẽ: Sơ đồ tải trọng, nội lực cánh móng