Đồ án môn Nền và móng - Thiết kế móng băng

iện chống cắt và xuyên thủng, trình bày phía sau. Chọn kích thước cột, Với 4.Kiểm tra nền: 4.1.Tính toán nền theo biến dạng (Mục 4.6 TCVN 9362:2012) Khi tính toán biến dạng của nền mà dùng các sơ đồ tính toán nêu ở 4.6.8, thì áp lực trung bình tác dụng lên nền ở dưới đáy móng do các tải trọng gây ra, không được vượt quá áp lực tính toán R (kPa) tác dụng lên nền tính theo công thức: Trong đó: - m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo 4.6.10; - ktc là hệ số tin cậy lấy theo 4.6.11; - A, B và D là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 phụ thuộc vào trị tính toán của góc mà sát trong jII xác định theo 4.3.1 đến 4.3.7. - b là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, tính bằng mét (m); - h là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắp thêm, tính bằng mét (m); - gII’ là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên độ sâu đặt móng, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³); - gII có ý nghĩa như trên, nhưng của đất nằm phía dưới đáy móng, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³); - cII là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng, tính bằng kilôpascan (kPa); - ho =h-htđ là chiều sâu đến nền tầng hầm tính bằng mét (m). Khi không có tầng hầm thì lấy ho =0; - htđ là chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ nền tầng hầm bên trong nhà có tầng hầm, tính theo công thức: - h1 là chiều dày lớp đất ở phía trên đáy móng, tính bằng mét (m); - h2 là chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm, tính bằng mét (m); - gkc là trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích của kết cấu sàn tầng hầm, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³). Bảng 14 - Các hệ số A, B và D Trị tính toán của góc ma sát trong jII(0) Các hệ số A B D 0 0 1,00 3,14 2 0,03 1,12 3,32 4 0,06 1,25 3,51 6 0,10 1,39 3,71 8 0,14 1,55 3,93 10 0,18 1,73 4,17 12 0,23 1,94 4,42 14 0,29 2,17 4,69 16 0,36 2,43 5,00 18 0,43 2,72 5,31 20 0,51 3,06 5,66 22 0,61 3,44 6,04 24 0,72 3,87 6,45 26 0,84 4,37 6,90 28 0,98 4,93 7,40 30 1,15 5,59 7,95 32 1,34 6,35 8,55 34 2,55 7,21 9,21 36 1,81 8,25 9,98 38 2,11 9,44 10,80 40 2,46 10,84 11,73 42 2,87 12,50 12,77 44 3,37 14,48 13,96 45 3,66 15,64 14,64 CHÚ THÍCH: - Công thức (15) cho phép dùng với bất kỳ hình dạng móng nào trên mặt bằng. Đối với đáy móng có dạng hình tròn hoặc đa giác đều thì trị số b lấy bằng (trong đó F là diện tích đáy móng). - Khi chiều sâu đặt móng nhỏ hơn 1 m để tính toán R theo công thức (15) lấy h = 1 m; trừ trường hợp khi nền là cát bụi no nước hoặc đất sét có chỉ số sệt Is> 0,5, lúc này chiều sâu đặt móng lấy theo thực tế, kể từ cốt quy hoạch. - Khi chiều rộng tầng hầm lớn hơn 20 m thì chiều sâu đặt móng h lấy bằng htđ (chiều sâu tính từ sàn tầng hầm). - Việc xác định áp lực đối với nền cát rời phải dựa trên các nghiên cứu đặc biệt. Trị số điều kiện làm việc của đất nền m1 và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình tác dụng qua lại với nền m2 lấy theo Bảng 15. Bảng 15 - Các hệ số m1 và m2 Loại đất Hệ số m1 Hệ số m2 đối với nhà và công trình có sơ đồ kết cấu cứng với tỷ số giữa chiều dài của nhà (công trình) hoặc từng đơn nguyên với chiều cao L/H trong khoảng: 4 và lớn hơn 7,5 và nhỏ hơn Đất hòn lớn có chất nhét là cát và đất cát không kể đất phấn và bụi 1,4 1,2 1,4 Cát mịn: - Khô và ít ẩm 1,3 1,1 1,3 - No nước 1,2 1,1 1,3 Cát bụi: - Khô và ít ẩm 1,2 1,0 1,2 - No nước 1,1 1,0 1,2 Đất hòn lớn có chất nhét là sét và đất sét có chỉ số sệt Is ≤ 0,5 1,2 1,0 1,1 Như trên có chỉ số sệt Is>0,5 1,1 1,0 1,0 CHÚ THÍCH: 1. Sơ đồ kết cấu cứng là những nhà và công trình mà kết cấu của nó có khả năng đặc biệt để chịu nội lực thêm gây ra bởi biến dạng của nền, muốn thế phải dùng các biện pháp nêu ở 4.8.7. 2. Đối với nhà có sơ đồ kết cấu mềm thì hệ số m2 lấy bằng 1. 3. Khi tỷ số chiều dài trên chiều cao của nhà công trình nằm giữa các trị số nói trên thì hệ số m2 xác định bằng nội suy. Với m1, m2, ktc, A, B, C, D xem theo mục hướng dẫn 4.6.9 TCVN 9362:2012. 4.1.1 Kiểm tra ổn định nền (Mục 4.6.9 TCVN 9362:2012) Khi tính toán biến dạng của nền thì áp lực trung bình tác dụng lên nền ở dưới đáy móng do tải trọng nêu trong 4.2.2 gây ra, không được vượt quá áp lực tính toán R tác dụng lên nền theo công thức: Điều kiện ổn định của nền đáy móng. Trong đó: : cường độ ( sức chịu tải tiêu chuẩn ) của nền dưới đáy móng. m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo 4.6.10; ktc là hệ số tin cậy lấy theo 4.6.11; A, B và D là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 phụ thuộc vào trị tính toán của góc mà sát trong jII xác định theo 4.3.1 đến 4.3.7. b là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, tính bằng mét (m); h là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắp thêm, tính bằng mét (m); gII’ là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên độ sâu đặt móng, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³); gII có ý nghĩa như trên, nhưng của đất nằm phía dưới đáy móng, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³); cII là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng, tính bằng kilôpascan (kPa); ho =h-htđ là chiều sâu đến nền tầng hầm tính bằng mét (m). Khi không có tầng hầm thì lấy ho =0; htđ là chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ nền tầng hầm bên trong nhà có tầng hầm, tính theo công thức: h1 là chiều dày lớp đất ở phía trên đáy móng, tính bằng mét (m); h2 là chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm, tính bằng mét (m); áp lực tiêu chuẩn cực đại và cực tiểu do móng tác dụng lên nền đất. Tải trọng tiêu chuẩn Tổng tải trọng tác dụng theo phương đứng: Khoảng cách từ các điểm đặt lực tới trọng tâm đáy móng: 4.1.2.Kiểm tra lún theo phương pháp tổng phân tố (Phụ lục C, TCVN 9362:2012) Độ sâu z(m) Pi (kN/m2) e1 e2 a0(m2/kN) E (kN/m2) Si (m) 0 1 74,0553 0,7872 0,7424 0,00033849 2363,42321 0,025067 1,7 67,4374 0,7751 0,7393 0,00029906 2675,04388 0,014118 2,9 55,6936 0,6929 0,6688 0,00025561 3129,74708 0,017083 Bảng tính lún Xác định độ lún: Độ lún của nền móng có dùng sơ đồ tính toán dưới dạng bán không gian biến dạng đàn hồi tuyến tính xác định bằng phương pháp cộng lún các lớp trong phạm vi chiều dày chịu nén của nền. Thừa nhận rằng đối với các móng có chiều rộng hoặc đường kính nhỏ hơn 10 m, độ lún xảy ra là do áp lực thêm bằng hiệu số của áp lực trung bình do móng truyền lên và áp lực thiên nhiên do trọng lượng của đất trước khi đào móng gây ra, còn đại lượng chiều dày chịu nén của nền có thể xác định theo các chỉ dẫn ở C.1.5. Phương pháp cộng lớp cho phép xác định độ lún chẳng những của móng riêng rẽ mà cả đối với móng mà tải trọng do các móng lân cận truyền tới gây ảnh hưởng đến độ lún của nó. Trong cả hai trường hợp, áp lực thêm xác định theo phương thẳng đứng đi qua trung tâm đáy móng và để tính toán độ lún của các lớp nằm ngang trong tầng chịu nén của nền. Để tính ảnh hưởng của các móng lân cận, ngoài những áp lực đó ra cũng cần phải xác định áp lực theo phương thẳng đứng đi qua các góc của “các móng ảo” theo chỉ dẫn ở C.1.3. Khi tính toán độ lún của các móng riêng rẽ bằng phương pháp cộng lớp nên chú ý đến sơ đồ phân bố áp lực thẳng đứng trong đất nền vẽ trên Hình C.1, ở đây nên dùng các ký hiệu sau: - h là độ sâu đặt móng kể từ cao trình quy hoạch (đắp thêm vào hoặc san ủi bớt đi); - h’ là độ sâu đặt móng kể từ cao trình bề mặt địa hình thiên nhiên; - p là áp lực thực tế trung bình dưới đáy móng; - pđ là áp lực thiên nhiên trong đất tại đáy móng do trọng lượng của đất phía trên (đến cao trình địa hình thiên nhiên) gây ra; - pđz là áp lực thiên nhiên ở độ sâu z dưới đáy móng (hay ở độ sâu h’+z cách bề mặt địa hình thiên nhiên); - po = p-pđ là áp lực thêm thẳng đứng trong đất dưới đáy móng; - p0z là áp lực thêm trong đất ở độ sâu z kể từ đáy móng Áp lực thực tế trung bình dưới đáy móng: Trong đó: Ntc là tổng lực nén tiêu chuẩn F là diện tích đáy móng γtb là dung trọng của lớp bê tông và phần đất phía trên ( thường lấy là 22 kN/m3) Df là độ sâu đặt móng kế từ cao trình quy hoạch ( đắp thêm hoặc san ủi bớt đi) Áp lực thiên nhiên trong đất tại đáy móng do trọng lượng bản thân phía trên gây ra: ( mục C.1.2 TCVN 9362:2012 ) Trong đó : γi* là dung trọng các lớp đất phía trên đáy móng hi’ là bề dày các lớp đất phía trên đáy móng Áp lực thiên nhiên ở độ sâu z dưới đáy móng: ( mục C.1.2 TCVN 9362:2012 ) pdz= γi x z Trong đó: γi là dung trọng của các lớp đất dưới đáy móng z là độ sâu đến điểm cần tính lún Áp lực thêm thẳng đứng trong đất dưới đáy móng:( mục C.1.2 TCVN 9362:2012) Áp lực thêm trong đất ở độ sâu z kể từ đáy móng: (mục C.1.2 TCVN 9362:2012) poz= α x ( p - pd ) = α x po Trong đó: α là hệ số tính đến sự thay đổi theo độ sâu của áp lực thêm trong đất, phụ thuộc độ sâu tương đối 2z/b và hình dạng của đáy móng.( tra bảng C.1,TCVN 9362:2012) Bảng C.1- Hệ số α m= 2z/b hoặc m=z/r Hệ số α đối với các móng Băng khi n≥10 Chữ nhật ứng với tỷ số các cạnh n = l/b Hình tròn 1 1,4 1,8 2,4 3,2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,0 0,4 0,8 1,000 0,949 0,756 1,000 0,960 0,800 1,000 0,972 0,848 1,000 0,975 0,866 1,000 0,976 0,875 1,000 0,977 0,879 1,000 0,977 0,881 1,000 0,977 0,881 1,2 1,6 2,0 0,547 0,390 ,0285 0,606 0,449 0,336 0,682 0,532 0,414 0,717 0,578 0,463 0,740 0,612 0,505 0,749 0,630 0,529 0,754 0,639 0,545 0,755 0,642 0,550 2,4 2,8 3,2 0,214 0,165 0,130 0,257 0,201 0,160 0,325 0,260 0,210 0,374 0,304 0,251 0,419 0,35 0,294 0,449 0,383 0,329 0,470 0,410 0,360 0,477 0,420 0,374 3,6 4,0 4,4 0,106 0,087 0,073 0,130 0,108 0,091 0,173 0,145 0,122 0,209 0,176 0,150 0,250 0,214 0,185 0,283 0,248 0,218 0,320 0,285 0,256 0,337 0,306 0,280 4,8 5,2 5,6 0,067 0,053 0,046 0,077 0,066 0,058 0,105 0,091 0,079 0,130 0,112 0,099 0,161 0,141 0,124 0,192 0,170 0,152 0,230 0,208 0,189 0,258 0,239 0,223 6,0 6,4 6,8 0,040 0,036 0,032 0,051 0,045 0,040 0,070 0,062 0,055 0,087 0,077 0,069 0,110 0,098 0,088 0,136 0,122 0,110 0,172 0,158 0,144 0,208 0,106 0,184 7,2 7,6 8,0 0,028 0,024 0,022 0,036 0,032 0,029 0,049 0,044 0,040 0,062 0,056 0,051 0,080 0,072 0,066 0,100 0,091 0,084 0,133 0,123 0,113 0,175 0,166 0,158 8,4 8,8 9,2 0,021 0,019 0,018 0,026 0,024 0,022 0,037 0,034 0,031 0,046 0,042 0,039 0,060 0,055 0,051 0,077 0,070 0,065 0,105 0,098 0,091 0,150 0,144 0,137 9,6 10,0 0,016 0,015 0,020 0,019 0,028 0,026 0,036 0,033 0,047 0,044 0,060 0,056 0,085 0,079 0,132 0,126 11 12 0,011 0,009 0,017 0,015 0,023 0,020 0,029 0,026 0,040 0,031 0,050 0,044 0,071 0,060 0,114 0,104 CHÚ THÍCH: Đối với những giá trị trung gian của m và n, α xác định bằng nội suy Đối với tính móng băng, ta dò cột 1 để xác định hệ số m = 2z/b sau đó ta tra cột 9 để xác định hệ số α, với những giá trị m không có trong bảng C.1 ta sử dụng phương pháp nội suy để xác định hệ số α. Xác định vùng nền cần tính lún: ( mục C.1.5 phụ lục C TCVN 9362:2012 ) Độ sâu tầng chịu nén của nền z được hạn chế dựa vào tỉ số giữa các đại lượng thêm do mónghoặc khi kể đến ảnh hưởng của các móng lân cận (theo phương đứng qua trung tâm móng) và áp lực thiên nhiên tại cùng độ sâu Khi có nước ngầm, áp lực thiên nhiên được xác định có kể đến tác dụng đẩy nổi của nước. Đối với đất sét và đất cát: p’oz’ = 0,2 x pdz’ Đối với đất có giới hạn dưới của tầng chịu nén đã tìm được kết thúc trong lớp đất có E < 5000 kPa thì: p’oz’ = 0,1 x pdz’ Độ lún nền móng theo phương pháp cộng lớp xác định theo: ( mục C.1.6 phụ lục C TCVN 9362:2012 ) S = β x Trong đó: n: số lớp chia theo độ sâu của tầng chịu nén của nền Hi: chiều dày của lớp đất thứ i Ei: module biến dạng của lớp đất thứ i Pi: áp lực thêm trung bình trong lớp đất thứ i; β : là hệ số không thứ nguyên và bằng 0.8 Tính toán nền theo biến dạng phải xuất phát từ điều kiện: ( mục 4.6.6 TCVN 9362:2012) S < Sgh Trong đó: S là trị biến dạng của nền với nhà hoặc công trình xác định bằng tính toán theo chỉ dẫn của Phụ lục C ( trong tính lún thì S là độ lún của nền thuộc các móng riêng rẽ theo mục 4.6.5) Sgh là biến dạng giới hạn cho phép của nền với nhà hoặc công trình quy định ở 4.6.21 đến 4.6.27 Biến dạng giới hạn cho phép của nền nhà và công trình Sgh lấy theo Bảng 16 TCVN 9362:2012. Theo Bảng 16 khi tính lún do không xác định được công trình đang thực hiện thuộc loại nào nên ta chọn độ lún bé nhất là Sgh là 8cm Xác định hệ số nén lún ( mục 4.4.7 TCVN 4200:2012 ) trong đó : en-1 là hệ số rỗng ở cấp tải trọng thứ n-1 e là hệ số rỗng ở cấp tải trọng thứ n σn-1 là áp lực nén thẳng đứng cấp thứ n-1, tính bằng kilopascan (kPa) σn là áp lực nén thẳng đứng cấp thứ n, tính bằng kilopascan (kPa) Xác định môđun biến dạng của đất: ( phụ lục A TCVN 4200:2012) trong đó e0 là hệ số rỗng ban đầu của đất (ứng với cấp tải 0 – 25) β là hệ số phụ thuộc vào biến dạng ngang, lấy β = 0,8 a là hệ số nén lún mk là hệ số chuyển đổi môđun biến dạng trong phòng theo môđun biến dạng xác định bằng phương pháp nén tải trọng tĩnh Đối với công trình nhỏ và vừa (cấp II-IV), khi không có kết quả nén tải trọng tĩnh thì hệ số mk được lấy theo bảng dưới đây đối với loại đất sét có nguồn gốc bồi tích, sườn tích có chỉ số sệt Is = B ≤ 0,75 ( mk tra theo e ứng với cấp tải 100 – 200) Loại đất Trị số của các hệ số mk khi hệ số rỗng e bằng 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 Cát pha 4 4 3,5 3 2 - - Sét pha 5 5 4,5 4 3 2,5 2 Sét - - 6 6 5,5 5,5 4,5 4.2.Tính nền theo sức chịu tải (Mục 4.7 TCVN 9362:2012) 4.2.1 Kiểm tra sức chịu tải Mục đích tính nền theo sức chịu tải theo TTGH I là đảm bảo độ bền và tính ổn định của nền đất, cũng như không cho phép lật vì sẽ dẫn đến sự chuyển vị đáng kể của từng móng hoặc toàn bộ công trình và do đó công trình không thể sử dụng được. Khi dung trong tính toán sơ đồ phá hoại của nền ( lúc đạt đến trạng thái giới hạn của nền) phải xét cả về mặt tĩnh cũng như mặt động đối với móng hoặc công trình cho trước. Sức chịu tải của nền F đối với thành phần tải trọng thẳng đứng: Cho phép xác định bằng cách dùng nghiệm giải tích nếu nền gồm đất đồng nhất ở trạng thái ổn định và móng có đáy phẳng; còn phụ tải ở các phía khác nhau của móng về trị số không khác nhau quá 25 %. trong đó: lần lượt là bề rộng và chiều dài tính đổi của móng xác định theo các công thức: eb và et lần lượt là độ lệch tâm của điểm đặt hợp lực theo hướng trục dọc và ngang của móng. AI, BI và DI là các hệ số không thứ nguyên xác định theo các công thức: lg, ig, ng lg,lq,lc là các hệ số sức chịu tải theo biểu đồ E.1 phụ thuộc vào tgjI (BẢNG PHỤ LỤC TCVN 9362:2013) ig,iq,ic là các hệ số ảnh hưởng độ nghiêng của tải trọng theo biểu đồ E.2 phụ thuộc vào tgjI và tgd => tgd/tgjI ng, nq, nc là các hệ số ảnh hưởng của tỷ số các cạnh đế móng hình chữ nhật; ; gI, gI’ là các trị tính toán trọng lượng thể tích của đất trong phạm vi khối lăng trụ ở phía dưới và phía trên đáy móng được xác định (khi có nước ngầm) đối với đất cát có kể đến tác dụng đẩy nổi của nước. cI là trị tính toán lực dính đơn vị của đất; h là chiều sâu đặt móng; trong trường hợp phụ tải đứng không giống nhau ở các phía của móng thì h phải lấy ứng với phía tải trọng bé nhất (ví dụ phía có tầng hầm). VD: VD: 4.2.2 Kiểm tra trượt đáy móng Đối với đất nền không biến dạng như là đất cứng hoặc đất đá, cũng như công trình chịu chủ yếu tải trọng ngang thì độ lún của nền không giữ vai trò quyết định sự ổn định của công trình mà chính sự trượt ngang của móng hoặc sự phá vỡ kết cấu nền đất sẽ dẫn đến hư hại công trình. Với các công trình loại này chúng ta thường sử dụng phương pháp tính toán nền theo giới hạn về cường độ hay còn gọi là trạng thái giới hạn thứ nhất Nội dung phương pháp gồm khống chế khả năng trượt, lật của móng và không cho nền bị phá hoại cắt kt= lực chống trượtlực gây trượt=momen chống trượt momen gây trượt≥ k1=momen chống lậtmô men gây lật≥ kt : hệ số an toàn chống trượt kl : hệ số an toàn chống lật kcp: hệ số an toàn cho phép 5.Kiểm tra móng 5.1.Kiểm tra điều kiện độ võng cánh (Phụ lục C TCVN 5574 2012) Điều kiện: f≤fu Sơ đồ tính của bản cánh móng được xem như consol chịu tải phân bố Với f tính theo sức bền vật liệu fu xác định theo mục C 2.6 TCVN 5574 -2012 fetab là độ võng của tính từ phần mền etab theo sơ đồ trên hệ số điều chỉnh ( =1) 5.2.Kiểm tra điều kiện xuyên thủng (Mục 6.2.5.4 TCXDVN 5574:2012) Kết cấu dạng bản ( không đặt cốt thép ngang) chịu tác dụng của lực phân bố đều trên một diện tích hạn chế cần được tính toán chống nén thủng theo điều kiện. Xuyên thủng trong móng đơn chỉ xuyên thủng từ cột xuống móng do lực dọc gây ra F – lực nén thủng lấy bằng lực tác dụng lên tháp nén thủng trừ đi phần tải trọng chống lại nén thủng tác dụng vào đáy lớn hơn của tháp nén thủng (lấy tại mặt phẳng đặt cốt thép chịu kéo) um – giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi bị nén thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện 5.3.Kiểm tra điều kiện chống cắt: (Mục 6.2.3.4 TCVN 5574 -2012) Đối với cấu kiện bê tông cốt thép không có cốt thép đai chịu cắt, để đảm bảo độ bền trên vết nứt xiên cần tính toán đối với vết nứt xiên nguy hiểm nhất theo điều kiện: c – chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc cấu kiện Vế phải của công thức lấy không lớn hơn 2,5Rbbh0 và không nhỏ hơn jb3(1+jn)Rbtbh0 Để thiên về an toàn, lấy jn= 0, jb3= 0.6 6. Tính nội lực 6.1 Sơ đồ tính Winkler Nền Winkler 6.2 Hệ số nền Trong phương án tính toán móng chịu uốn có xét đến ứng xử thực của đất nền. Đất nền được tương đồng với 1 hệ vô số các lò xo đàn hồi tuyến tính (thường gọi là nền Winkler). Hằng số đàn hồi của lò xo được gọi là hệ số phản lực nền C (hoặc k tùy tài liệu). Hệ số nền không là hằng số, mà nó thay đổi theo nhiều thông số như: bề rộng, bề dài, chiều sâu chôn móng và loại đất. Cách xác định: Xác định bằng thí nghiệm bàn nén hiện trường. Từ thí nghiệm bàn nén hiện trường tiết diện tròn hoặc vuộng kích thước từ 0.3 – 1m hoặc có thể lớn hơn tùy theo công trình. Vd: Để đo hệ số nền k người ta thực hiện thí nghiệm bàn nén hiện trường. có đường kính là 0.45m. Đầu tiên người ta đặt áp lực 70 kPa và chờ đến độ lún ổn định, sau đó giảm áp lực còn 10 kPa. Số đọc của 3 chuyển vị kế lần lượt là 55x10-5, 103x10-5, 72x10-5m. Tiếp theo, áp lực đáy bàn nén tăng trở lại 70 kPa, số đọc chuyển vị kế bây giờ lần lượt là 70x10-5, 118x10-5, 86x10-5m. Tính hệ số nền tương ứng với bàn nén chuẩn có đường kính 0.75m. Giải Số đọc trung bình của 3 chuyển vị kế trước khi tăng tải trở lại là: (55x10-5 + 103x10-5 + 72x10-5)/3 = 76.7x10-5m Số đọc trung bình của 3 chuyển vị kế sau khi tăng tải trờ lại là: (70x10-5 + 118x10-5 + 86x10-5)/3 = 91.3x10-5m Độ lún của bàn nén: S2 – S1 = 14.6x10-5(m) Kệ số nền của đất nền dưới bàn nén đường kính 0.45m là: C = ϭ/S = (70-10)/(14.6x10-5 = 410 MN/m3 Do hệ số nền tỉ lệ nghịch với bán kính bàn nén R nên hệ số nền dưới bàn nén 0.75m là: C’ = 0.45/0.75x410 = 246 MN/m3 Tham khảo các bảng tổng kết kết quả nghiên cứu tin cậy. Hiệu chỉnh cho phù hợp. Bảng tham khảo hệ số nền tiêu chuẩn Terzaghi Loại đất Trạng thái C0, 3(MN/m3) Cát khô hoặc ẩm Rời 8 – 25 Chặt trung bình 25 – 125 Chặt 125 – 375 Cát bão hòa Rời 10 – 15 Chặt trung bình 35 – 40 Chặt 130 – 150 Sét Dẻo (qu = 100 – 200 kPa) 12 – 25 Dẻo cứng (qu = 200 – 400 kPa) 25 – 50 Cứng (qu > 400 kPa) >50 qu: sức chịu nén 1 trục của đất nền Phương pháp tra bảng: Lớp 2a: sét pha cát, trạng thái mềm có bề dày tại các Hk1=1,5 m, tại Hk2=1,9 m , tại Hk3=3,1m có hệ số C0.3 là 25000kN/m3 Chuyển đổi: Trên công trường thực hiện bàn nén với kích thước 0.3x0.3, chuyển đổi sang: Móng vuông có kích thước BxB: (nền cát) (nền sét) Móng chữ nhật BxL: + Hệ số nền: Với: S là độ lún móng băng. K là độ cứng lò xo khi chuyển sang tính toán trên chương trình SAP2000, vì nền đất được xem như làm việc ở trạng thái đàn hồi. Với mỗi lò xo cách nhau 1 khoảng bằng 0,1m, việc chia nhỏ và đều làmcho việc khai báo và xuất kết quả dễ dàng và chính xác. Xác định từ kết quả xuyên động SPT (theo Scott – 1981) C0.3 (KN/m3) = 1800N Với N là số búa tiêu chuẩn đã được hiệu chỉnh: 5 búa Vậy C0.3 = 1800x5= 9000 (KN/m3) Móng vuông có kích thước BxB: (nền cát) (nền sét) Móng chữ nhật BxL: + Hệ số nền: Xác định từ kết quả thí nghiệm nén cố kết: + Chỉ số nén Cs: Là hệ số góc của đường thẳng tuyến tính của đường cong nén lún e-logp, tức độ dốc đường nén: Tính Cc ta lấy hệ số góc của đường thẳng đi qua 2 điểm cuối trong thí nghiệm nén cố kết Giả sử 2 cấp cuối cùng của thí nghiệm là 200kN/m2 và 400kN/m2. Hoặc đơn giản có thể lấy hệ số góc của đường thẳng đi qua 2 điểm p1=40 kN/m2 và p2=400 kN/m2 +Chỉ số nở Cs: Là hệ số góc của đường thẳng tuyến tính của đường cong dỡ tải e-logp- độ dốc đường nén lại Ta có giá trị Es=5380 kN/m2 Một công thức gần đúng xác định hệ số nền k thường được sử dụng có dạng như sau: + Hệ số nền: Từ kết quả tính toán, người ta nhận thấy moment nội lực cũng như áp lực tính toán ở đáy móng không thay đổi nhiều khi thay đổi hệ số nền. Điều này có thể giải thích là do độ cứng của bản thân móng lớn hơn nhiều so với độ cứng của nền, thường là 10 lần trở lên. 6.3 Tính toán bằng phần mềm sap (Ở đây sử dụng SAP2000 v14) 6.3.1. Chọn Model và hệ đơn vị: + Chạy chương trình SAP2000 v14 + Chuyển hệ đơn vị sang: kN,m,C + Tạo 1 Model mới từ thư viện sẵn có: File -> New Model, chọn “Beam” + Chọn số nhịp (Number of Spans): 7 nhịp + Bỏ chọn “Restrains” + Chọn mục “Use Custom Grid Spacing and Locale Origin”, click mở [Edit Grid] + Trong cửa sổ “Define Grid System Data”: - Mục “Display Grids as” chọn “Spacing” - Mục “ X Grid Data” nhập các giá trị như hình - Rồi click [OK] + Trong cửa sổ “Beam”, click [OK] + Sau đó tắt cửa sổ 3D, và phóng to cửa sổ 2D để làm việc 6.3.2. Khai báo vật liệu: + Chọn Define -> Materials + Trong cửa sổ “Define Materials”: Chọn [Add New Material] + Trong cửa sổ “Material Property Data”: Chọn các thông số sau: - Material Name and Display Color (Tên VL): CONC - Material Type (Loại Vật liệu): Concrete - Weight per Unit Volume (Trọng lượng bản thân): 25 - Modulus of Elasticity, E (Module đàn hồi): 3e7 - Poisson’s Raito, U (Hệ số Poission): 0.2 - Coeffcient of Thermal Expansion (hệ số giãn nở nhiệt): 0 - Rồi click [OK] + Trong cửa sổ “Define Materials”, click [OK] 6.2.3. Khai báo tiết diện: + Define -> Section Properties -> Frame Section + Trong cửa sổ “Frame Properties”: Chọn [Add New Property] + Trong cửa sổ “Add Frame Section Property”, mục “Select Property Type” chọn “concrete”, mục “Click to Add a Concrete Section” chọn [Precast I] + Trong cửa sổ Procast Concrete I Girder, ta chọn các thông số và kết quả chọn như sau: - Section Name (Tên tiết diện): DAMMONG - Material (Chọn loại vật liệu): Chọn “CONC” - B1 = B3 = 0.4 - B2 = 2.5 - B4 = 0 - D1 = 0.7 - D2 = 0.3 - D3 = 0 - D4 = 0 - D5 = 0.2 - D6 = 0.2 - Rồi [OK] + Trong cửa sổ “Frame Properties”, click [OK] 6.3.4. Gán tiết diện vào móng băng: + Trên màn hình thể hiện dầm, kéo chuột chọn tất cả các phần tử (hoặc click biểu tượng [all]) + Trên thanh Menu: Chọn Assign -> Frame -> Frame Sections + Trong cửa sổ Frame Properties: Chọn “DAMMONG” và click [OK] 6.3.5. Khai báo tải trọng: + Define -> Load Patterns + Trong cửa sổ “Define Load Patterns”, mục “Self Weight Multiplier” chuyển thành 0, rồi chọn [Modify Load Pattern]. Hệ số Self weight multiplier dùng để kể đến tải trọng bản thân, vì móng băng chôn vào đất, nên không cần tính đến tải bản thân của bê tông móng 6.3.6. Gán tải trọng tập trung tại chân cột: + Quy ước dấu: - Lực dọc N theo phương Z: - Lực ngang H theo phương X: - Momen M quay quanh trực Y: - Gán 3 thành phần lực Ntt, Mtt, Htt vào từng vị trí chân cột . Click chọn chân cột cần gán (ví dụ chân cột biên tại A) . Assign -> Joint Loads -> Forces . Trong cửa sổ Joint Forces: Khai báo như sau: Mục “Cooidinate Systern”, chọn “GLOBAL” Mục “Options”, chọn “Replace Existing Loads” Force Global X: 67 Force Global Z: -1151 Moment about Global Y: 77 Chọn [OK] . Lần lượt làm tương tự với các chân cột khác 6.3.7. Chia nhỏ phần tử: + Chia các phần tử thành từng đoạn nhỏ có chiều dài 0,1m - Chia OA làm: 15 đoạn - Chia AB, EF làm: 45 đoạn - Chia BC, DE làm: 53 đoạn - Chia CD làm: 57 đoạn - Chia FZ làm: 12 đoạn + Ví dụ với đoạn OA: - Chọn thanh OA - Edit -> Edit Lines -> Divide Frames - Trong cửa sổ “Divide Selected Frames”, mục Divide Selected Straight Frame Objects / Divide into Specified Number of Frames / Number of Frames: nhập “15”. Sau đó click [OK]. + Làm tương tự với các thanh còn lại tương ứng với số đoạn cần chia 6.3.8. Đánh số thứ tự lại cho các phần tử thanh và nút: + Mục đích của bước này là gán lại số thứ tự các nút và phần tử theo thứ tự nào đó để dễ quản lý trong khai báo và bảng kết quả. Ở đây ta đánh số thứ tự phần tử nút và phần tử thanh từ trái sang phải theo thứ tự 1,2,3 + Chọn tất cả các phần tử bằng nút [all] + Edit -> Change Labels + Trong cửa sổ “Interactive Name Change”, chọn theo các bước sau: - Item Type: Element Labels – Frame - Edit -> Auto Relabel -> All In List - Item Type: Element Labels – Joint - Edit -> Auto Relabel -> All In List + Để xem kết quả, và thứ tự các phần tử thanh, nút, ta vào View -> Set Display Options, và chọn như hình sau: 6.3.9. Gán liên kết lò xo cho các nút. + Chọn [all] + Assign -> Joint -> Springs + Trong cửa sổ “Joint Springs”, mục Spring Direction / Coordinate System, ta chọn GLOBAL. Mục Spring Stiffness / Translation Global Z, ta nhập 2110.534, đây là giá trị độ cứng lò xo K2 như đã tính ở mục 6.1 + Chọn 2 nút đầu và cuối + Assign -> Joint -> Springs + Trong cửa sổ “Joint Springs”, mục Spring Stiffness / Translation Global Z, ta nhập 1055.267, đây là giá trị độ cứng lò xo K1 như đã tính ở mục 6.1 6.3.10. Gán bậc tự do cho kết cấu + Analyze -> Set Analysis Options + Trong cửa sổ “Analysis Options”, chọn “Plane Frame”, và trong mục “Available DOFs” bỏ chọn “UX”. Sau đó [OK] 6.3.11. Giải bài toán: + Analyze -> Run Analysis + Trong cửa sổ “Set Load Cases to Run”, ta chọn dòng “MODAL”, và click [Run/Do Not Run Case], rồi click [Run Now] 8.3. Xem kết quả 8.3.1. Xem biểu đồ nội lực: + Xem biểu đồ Moment: - Display -> Show Forces/Stresses -> Frame/Cables - Trong cửa sổ “Member Force Diagram for Frames”, chọn như hình sau + Xem biểu đồ lực cắt: thực hiện tương tự, với các mục Component: Shear 2-2 8.3.2. Lưu kết quả ra bảng tính Excel: + Display -> Show Tables + Trong cửa sổ “Choose Tables for Display”: Chọn như sau: - Joint Output: Reaction, Displacements : Phản lực, Chuyển vị tại điểm - Frame Output: Thành phần khung cần xuất ra (Momen, Lực cắt...) + File -> Export Current Table -> To Excel 7. Tính toán cốt thép móng: TCVN 5574 – 2012: 7.1 tính toán theo bề rộng móng (tính thép đại diện cho 1m dài của móng): I I ptt Ntt Lực phân bố dưới đáy móng: Momen tại mặt cắt I-I: → chọn bố trí cốt thép. 7.2 Tính toán theo chiều dài móng: (TCVN 5574 – 2012) a. Tính toán cốt dọc: Tại gối: momen căng thớ dưới ta tính toán theo tiết diện chữ nhật 400x700 Chọn bê tông mác B25 có Rb=14,5 (Mpa), Chọn thép AII cóRs=280(Mpa), Tra bảng E.2, trang 168, TCVN 5574 – 2012 ta được, Chọn lớp bê tông bảo vệ dầm móng = 70mm à h0=63cm < ξR à Tại nhịp: Momen căng thớ trên ta tính theo tiết diện chữ T với các thông số sau: 2500 (mm) ; 300 (mm) đã được quy đổi ; b = 400 (mm) ; h = 700 (mm) Xét tại nhịp có Mmax (KNm) (KNm) èMf > Mmaxàtrục trung hòa qua cánh, tính theo tiết diện chữ nhật 2500x700 < ξR à 7.3. Tính cốt đai (không có cốt xiên):( Theo mục 6.2.3.3 TCVN 5574 – 2012) : Đối với cấu kiện bê tông cốt thép có cốt thép ngang chịu lực cắt, để đảm bảo độ bền theo vết nứt xiên cần tính toán với tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất theo điều kiện: với: Q - là lực cắt tính toán. + Lực cắt Qb do riêng bê tông chịu: Trong đó: c – là tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất. : đối với bê tông nặng - xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén + Lực cắt Qsw do cốt đai chịu: Khoảng cách cốtđai theo tính toán: (mm) Hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất tính theo: Với Khoảng cách lớn nhất giữa các cốtđai: (mm) Khoảng cách cốtđai theo cấu tạo: S = min( Stt ; Smax ; Sct ) Chú thích qui định về chọn và bố trí thép: theo mục 8.6.6 TCVN 5574 – 2012: trong các cấu kiện chịu uốn có chiều cao tiết diện lớn hơn 700mm, ở các cạnh bên cần đặt các cốt thép dọc cấu tạo sao cho khoảng cách giữa chúng theo chiều cao không lớn hơn 400mm và diện tích tiết diện không nhỏ hơn 0,1% diện tích tiết diện bê tông có kích thước: Theo chiều cao cấu kiện: bằng khoảng cách giữa các thanh cốt thép này; Theo chiều rộng cấu kiện: bằng ½ chiều rộng dầm hoặc sườn, nhưng không lớn hơn 200m. Theo mục 8.7.6 TCVN – 2012 : Trong cấu kiện dạng dầm và dạng bản, cốt thép ngang được bố trí như sau: ở vùng gần gối tựa: khoảng ¼ nhịp khi có tải trọng phân bố đều, còn khi có lực tập trung - bằng khoảng cách từ gối tựa đền lực tập trung gần gối nhất, nhưng không nhỏ hơn ¼ nhịp, khi chiều cao tiết diện cấu kiện h, bước cốt thép ngang lấy như sau: < 450 mm: lấy không lớn hơn h/2 và không lớn hơn 150mm. > 450 mm: lấy không lớn hơn h/3 và không lớn hơn 500mm. - trên các phần còn lại của nhịp khi chiều cao tiết diện cấu kiện lớn hơn 300mm, bước cốt thép đai lấy không lớn hơn 3/4h và không lớn hơn 500mm. Ví dụ tính toán Sơ đồ móng băng và số liệu tính toán: Bảng giá trị tải trọng đứng: Điểm đặt Ntt Mtt Htt Ntc Mtc Htc A 1151 77 67 1000.87 66.96 58.26 B 1257 89 79 1093.04 77.39 68.7 C 1326 96 83 1153.04 83.48 72.17 D 1328 85 67 1154.78 73.91 58.26 E 1262 99 65 1097.39 86.09 56.52 F 1109 79 54 964.35 68.7 46.96 Bảng giá trị khoảng cách giữa các điểm đặt lực L1(m)=AB L2(m)=BC L3(m)=CD L4(m)=DE L5(m)=EF 4.5 5.3 5.7 5.3 4.5 1. Chọn vật liệu cho móng: - Móng được đúc bằng bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa (cường độ chịu nén của bê tông); Rbt = 1,05 MPa (cường độ chịu kéo của bê tông); module đàn hồi E = 30 103 MPa = 3 107 kN/m2, có hệ số điều kiện làm việc γb = 1 - Cốt thép trong móng loại CII, cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs = 280 MPa - Cốt thép trong móng loại CII, cường độ chịu kéo cốt thép đai Rsw = 225 MPa - Hệ số vượt tải n = 1,15. - γtb giữa bê tông và đất là 22 kN/m3 2. Chọn chiều sâu chôn móng: Từ kết quả thí nghiệm xuyên động SPT, ta thấy HK1 và HK2 có giá trị SPT xấp xỉ nhau; riêng HK3 có đất lớp mặt khá yếu N = 2, tuy nhiên từ độ sâu 3m trở xuống là một nền đất rất tốt và dày (sét pha cát lẫn sỏi sạn laterite). Do đó, ta chỉ xét HK1 và HK2 để tính toán kích thước móng băng. Giả sử nếu ta chọn chiều sâu đặt móng là Df = 2m, thì ở HK1 sẽ đặt trên nền lớp 2b có φ = 13o, c = 13kN/m3; còn HK2 vẫn đặt trên nền đất lớp 2a có φ = 12o, c = 11kN/m3. Do đó, dễ dàng ta thấy được rằng . Như vậy, ta xác định kích thước móng băng dựa trên địa chất HK2. Đáy móng nên đặt trên lớp đất tốt, tránh đặt trên rễ cây hoặc lớp đất mới đắp, lớp đất quá yếu Chiều sâu chôn móng: chọn Df = 2m Chọn sơ bộ chiều cao h: 3. Xác định kích thước sơ bộ của móng - Chọn La = 1,5m, Lb = 1,2m với La và Lb lần lượt là khoảng cách từ tim cột A và tim cột F ra đến mép ngoài cùng của móng - Tổng chiều dài móng băng là: L = 1,5 +4,5 + 5,3 + 5,7 + 5,3 + 4,5 + 1,2 = 28m 3.1 Xác định bề rộng móng B: - Chọn sơ bộ B = 1m - Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất: + Df = 2m + Chiều cao mực nước ngầm 4m + Dung trọng lớp đất đắp γ = 18 kN/m3, dày 0,6m + Dung trọng lớp đất 1 trên mực nước ngầm γ1 = 17,91 kN/m3, dày 1,4m Lực dính nhỏ nhất theo trạng thái giới hạn thứ 2 cII = 11,2, kN/m2, góc nội ma sát trong nhỏ nhất theo trạng thái giới hạn thứ 2 φII = 11,927o + Từ góc nội ma sát trong φII, nội suy ra - Điều kiện ổn định của nền đất đáy móng. + Trong đó: . Rtc : cường độ (sức chịu tải tiêu chuẩn) của nền dưới đáy móng. . 3.2 Khoảng cách từ các điểm đặt lực đến trọng tâm đày móng 3.3 Tổng tải trọng tác dụng theo phương đứng: Trong đó: - Tải trọng tiêu chuẩn: 4. Kiểm tra ổn định của nền: + Cường độ (sức chịu tải tiêu chuẩn) của đất nền dưới đáy móng: Ta có: =>chọn B = 2,5m, L = 28m Kiểm tra: => Thỏa mản ĐK 5. Kiểm tra lún : 5.1 Xác định e dựa vào kết quả thí nghiệm nén cố kết sau: Mẫu 1-1: độ sâu 1,5-2m Áp suất (KN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 400-800 Hệ số rỗng 0.838 0.81 0.778 0.738 0.691 0.635 Mẫu 2-3: độ sâu 3-3.5 m Áp suất (KN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 400-800 Hệ số rỗng 0.82 0.795 0.764 0.729 0.686 0.631 Mẫu 3-5: độ sâu 5-5.5m Áp suất (KN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 400-800 Hệ số rỗng 0.738 0.720 0.694 0.660 0.623 0.577 Mẫu 1-5: độ sâu 5-5.5m Áp suất (KN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 400-800 Hệ số rỗng 0.788 0.770 0.747 0.722 0.689 0.651 Mẫu 2-7: độ sâu 7-7.5m Áp suất (KN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 400-800 Hệ số rỗng 0.671 0.653 0.632 0.607 0.579 0.547 Mẫu 1-11: độ sâu 12-12.5m Áp suất (KN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 400-800 Hệ số rỗng 0.596 0.58 0.563 0.541 0.517 0.488 Cao trình quy hoạch Cao trình quy hoạch 5.2. Tính toán: 5.2.1 Áp lực thực tế trung bình dưới đáy móng: p = + h = (kN/m2) 5.2.2 Áp lực thiên nhiên trong đất tại đáy móng do trọng lượng bản thân của đất phía trên gây ra: =35,874(kN/m2) 5.2.3 Áp lực thêm thẳng đứng trong đất dưới đáy móng: (kN/m2) 5.2.4 Áp lực thêm trong đất ở độ sâu z kể từ đáy móng: poz = α x po Với α phụ thuộc vào độ sâu tương đối m = 2z/b và kích thước hai cạnh của móng hình chữ nhật l/b Hi(m) Độ sâu z(m) 2z/b α po poz 0 0 1 100,4614 100,4614 0,5 0,5 0,4 0,977 100,4614 98,1508 1 1,5 1,2 0,755 100,4614 75,8484 0,8 2,3 1,84 0,5868 100,4614 58,9508 1,2 3,5 2,8 0,42 100,4614 42,1938 1 4,5 3,6 0,337 100,4614 33,8555 1 5,5 4,4 0,28 100,4614 28,1292 1,5 7 5,6 0,223 100,4614 22,4029 5.2.5 Xác định vùng nền cần tính lún: ( Mực nước ngầm -4m ) Áp lực thiên nhiên ở độ sâu z (ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền) Dung trọng tự nhiên của các lớp đất  Lớp γ (kN/m3) cao độ (m) 2a 17,91 -2,5 2b 18,175 -4,3 3b 20,29 -5,5 4a 18,675 -6,5 4b 19,29 -9 5 20,28 -15 5.2.6. Áp lực thêm trong đất và áp lực thiên nhiên: Độ sâu z (m) pdz (kN/m2) poz(kN/m2) 0 35.874 100,4614 0,5 44.829 98,150791 1,5 63.004 75,84836 2,3 74.544 58,950752 3,5 86.892 42,19379 4,5 95.567 33,855493 5,5 104.857 28,129193 7 120.277 22,402893 Cao trình quy hoạch Cao trình đáy móng Cao trình thiên nhiên Cao trình quy hoạch 5.2.7.Bảng tính a0 Độ sâu z(m) p1 (kN/m2) p2 (kN/m2) e1 e2 a(Pa-1) 0 0,5 40.3515 139.6576 0.8220375 0.7500268 0.000725 1,5 53.9165 140.9161 0.7889784 0.7370991 0.000596 2,3 68.7740 136.1736 0.7758354 0.7389478 0.000547 3,5 80.7180 131.2903 0.6929248 0.6700617 0.000452 4,5 91.2295 129.2541 0.7419247 0.7269434 0.000394 5,5 100.2120 131.2043 0.6366741 0.6283206 0.00027 7 112.5670 137.8330 0.63307 0.6267927 0.000248 5.2.8 Bảng tính mk: (tra theo phụ lục A TCVN 4200:2012) Mô tả đất Độ sệt B (Is) Lớp đất số 2 - Trạng thái mềm (lớp 2a) - Trạng thái dẻo mềm (lớp 2b) 0,84 0,61 Lớp đất số 3 - Trạng thái dẻo mềm (lớp 3a) - Trạng thái cứng (lớp 3b) 0,54 <0 Lớp đất số 4: - Trạng thái bời rời (lớp 4a) - Trạng thái chặt vừa (lớp 4b) - - Lớp đất số 5 - Trạng thái cứng <0 Mẫu đất Loại đất mk mẫu 1-1 (lớp 2a) Sét pha cát 1 mẫu 2-3 (lớp 2b) Sét pha cát 4,105 mẫu 3-5 (lớp 3b) Sét pha cát lẫn sỏi sạn laterite 4,45 mẫu 1-5 (lớp 4a) Cát 1 mẫu 2-7 (lớp 4b) Cát 1 mẫu 1-11 (lớp 5) Sét 6 5.2.9.Bảng tính lún: Độ sâu z (m) pi e1 e2 a E (kN/m2) Si (m) 0 0,5 99.3061 0.8220375 0.7500268 0.000725 2027.7477 0.01959 1,5 86.9996 0.7889784 0.7370991 0.000596 10022.994 0.00694 2,3 67.3996 0.7758354 0.7389478 0.000547 10920.705 0.00395 3,5 50.5723 0.6929248 0.6700617 0.000452 13686.014 0.00355 4,5 38.0246 0.7419247 0.7269434 0.000394 3630.5567 0.00838 5,5 30.9923 0.6366741 0.6283206 0.00027 4959.6599 0.005 7 25.2660 0.63307 0.6267927 0.000248 5380.5751 0.00563 ∑ 0,059 Do giới hạn dưới của tầng chịu nén đã tìm được kết thúc trong lớp đất có mô đun biến dạng là E > 5000 kPa nên ta sử dụng công thứ p’oz’ = 0,2 x pdz’ Dựa vào bảng tính toán trên ta thấy thoả mãn điều kiện (22,402< 0,2 x 120,277) Xét độ lún: ∑Si=5,9 (cm) <[S]=8cm Vậy : công trình đảm bảo điều kiện về độ lún 6. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ngang 6.1. Xác định Fcột Chọn bc x hc = 30 x 40 (cm2) 6.2. Xác định chiều cao móng 6.2.1. Chọn chiều cao dầm móng: chọn h =0,7m 6.2.2. Bề rộng sườn móng: chọn bb = 0,4m 6.2.3. Chiều cao bản móng hb (tính theo điều kiện chống cắt), chọn ao = 0,07 Xét 1m bề rộng bản móng 6.2.4. Chiều cao bản móng ha Chọn ha = 200mm (chọn theo cấu tạo) 6.3. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 6.3.1. Tại chân cột có Nmax (cột D) Vậy thỏa điều kiện xuyên thủng tại chân cột D có lực Nmax 6.3.2.Tại chân cột biên A Vậy thỏa điều kiện xuyên thủng tại chân cột biên A 6.3.3. Tại chân cột biên F Vậy thỏa điều kiện xuyên thủng tại chân cột biên F 7./Tính sức chịu tải của nền : lg,lq,lc là các hệ số sức chịu tải theo biểu đồ E.1 phụ thuộc vào tgjI = 0.208 (BẢNG PHỤ LỤC TCVN 9362:2013) ig,iq,ic là các hệ số ảnh hưởng độ nghiêng của tải trọng theo biểu đồ E.2 phụ thuộc vào tgjI = 0.208 và tgd = 0.01 => tgd/tgjI = 0.048 ng,nq,nc là các hệ số ảnh hưởng tỷ lệ các cạnh của móng theo công thức Chọn ktc = 2. Ta có: 8. Tính toán nội lực: 8.1. Số liệu đầu bài: + Bê tông B25: Rb= 14,5 MPa, Rbt= 1,05 MPa + Cốt thép CII: Rs= 280 MPa, Rsw= 225 MPa. + Tải trọng tác dụng: đã cho ở đầu bài. + Kích thước tiết diện của móng băng: đã chọn ở mục 5. + Hệ số nền: Tham khảo các bảng tổng kết kết quả thí nghiên cứu tin cậy. Hiệu chỉnh cho phù hợp. Bảng tham khảo hệ số nền tiêu chuẩn Terzaghi Loại đất Trạng thái C0, 3(MN/m3) Cát khô hoặc ẩm Rời 8 – 25 Chặt trung bình 25 – 125 Chặt 125 – 375 Cát bão hòa Rời 10 – 15 Chặt trung bình 35 – 40 Chặt 130 – 150 Sét Dẻo (qu = 100 – 200 kPa) 12 – 25 Dẻo cứng (qu = 200 – 400 kPa) 25 – 50 Cứng (qu > 400 kPa) >50 qu: sức chịu nén 1 trục của đất nền Phương pháp tra bảng: Lớp 2a: sét pha cát, trạng thái mềm có bề dày tại các Hk1=1,5 m, tại Hk2=1,9 m , tại Hk3=3,1m có hệ số C0.3 là 25000kN/m3 Chuyển đổi: Trên công trường thực hiện bàn nén với kích thước 0.3x0.3, chuyển đổi sang: Móng vuông có kích thước BxB: (nền cát) (nền sét) Móng chữ nhật BxL: + Hệ số nền: Với: S là độ lún móng băng. K là độ cứng lò xo khi chuyển sang tính toán trên chương trình SAP2000, vì nền đất được xem như làm việc ở trạng thái đàn hồi. Với mỗi lò xo cách nhau 1 khoảng bằng 0,1m, việc chia nhỏ và đều làmcho việc khai báo và xuất kết quả dễ dàng và chính xác. Xác định từ kết quả xuyên động SPT (theo Scott – 1981) C0.3 (KN/m3) = 1800N Với N là số búa tiêu chuẩn đã được hiệu chỉnh: 5 búa Vậy C0.3 = 1800x5= 9000 (KN/m3) Móng vuông có kích thước BxB: (nền cát) (nền sét) Móng chữ nhật BxL: + Hệ số nền: Xác định từ kết quả thí nghiệm nén cố kết + Chỉ số nén Cs: Là hệ số góc của đường thẳng tuyến tính của đường cong nén lún e-logp, tức độ dốc đường nén: Tính Cc ta lấy hệ số góc của đường thẳng đi qua 2 điểm cuối trong thí nghiệm nén cố kết Giả sử 2 cấp cuối cùng của thí nghiệm là 200kN/m2 và 400kN/m2. Hoặc đơn giản có thể lấy hệ số góc của đường thẳng đi qua 2 điểm p1=40 kN/m2 và p2=400 kN/m2 +Chỉ số nở Cs: Là hệ số góc của đường thẳng tuyến tính của đường cong dỡ tải e-logp- độ dốc đường nén lại Ta có giá trị Es=5380 kN/m3 Một công thức gần đúng xác định hệ số nền k thường được sử dụng có dạng như sau: + Hệ số nền: 8.2. Tính toán trên chương trình SAP2000. (Ở đây sử dụng SAP2000 v14) 8.2.1. Chọn Model và hệ đơn vị: + Chạy chương trình SAP2000 v14 + Chuyển hệ đơn vị sang: kN,m,C + Tạo 1 Model mới từ thư viện sẵn có: File -> New Model, chọn “Beam” + Chọn số nhịp (Number of Spans): 7 nhịp + Bỏ chọn “Restrains” + Chọn mục “Use Custom Grid Spacing and Locale Origin”, click mở [Edit Grid] + Trong cửa sổ “Define Grid System Data”: - Mục “Display Grids as” chọn “Spacing” - Mục “ X Grid Data” nhập các giá trị như hình - Rồi click [OK] + Trong cửa sổ “Beam”, click [OK] + Sau đó tắt cửa sổ 3D, và phóng to cửa sổ 2D để làm việc 8.2.2. Khai báo vật liệu: + Chọn Define -> Materials + Trong cửa sổ “Define Materials”: Chọn [Add New Material] + Trong cửa sổ “Material Property Data”: Chọn các thông số sau: - Material Name and Display Color (Tên VL): CONC - Material Type (Loại Vật liệu): Concrete - Weight per Unit Volume (Trọng lượng bản thân): 25 - Modulus of Elasticity, E (Module đàn hồi): 3e7 - Poisson’s Raito, U (Hệ số Poission): 0.2 - Coeffcient of Thermal Expansion (hệ số giãn nở nhiệt): 0 - Rồi click [OK] + Trong cửa sổ “Define Materials”, click [OK] 8.2.3. Khai báo tiết diện: + Define -> Section Properties -> Frame Section + Trong cửa sổ “Frame Properties”: Chọn [Add New Property] + Trong cửa sổ “Add Frame Section Property”, mục “Select Property Type” chọn “concrete”, mục “Click to Add a Concrete Section” chọn [Precast I] + Trong cửa sổ Procast Concrete I Girder, ta chọn các thông số và kết quả chọn như sau: - Section Name (Tên tiết diện): DAMMONG - Material (Chọn loại vật liệu): Chọn “CONC” - B1 = B3 = 0.4 - B2 = 2.5 - B4 = 0 - D1 = 0.7 - D2 = 0.3 - D3 = 0 - D4 = 0 - D5 = 0.2 - D6 = 0.2 - Rồi [OK] + Trong cửa sổ “Frame Properties”, click [OK] 8.2.4. Gán tiết diện vào móng băng: + Trên màn hình thể hiện dầm, kéo chuột chọn tất cả các phần tử (hoặc click biểu tượng [all]) + Trên thanh Menu: Chọn Assign -> Frame -> Frame Sections + Trong cửa sổ Frame Properties: Chọn “DAMMONG” và click [OK] 8.2.5. Khai báo tải trọng: + Define -> Load Patterns + Trong cửa sổ “Define Load Patterns”, mục “Self Weight Multiplier” chuyển thành 0, rồi chọn [Modify Load Pattern]. Hệ số Self weight multiplier dùng để kể đến tải trọng bản thân, vì móng băng chôn vào đất, nên không cần tính đến tải bản thân của bê tông móng 8.2.6. Gán tải trọng tập trung tại chân cột: + Quy ước dấu: - Lực dọc N theo phương Z: - Lực ngang H theo phương X: - Momen M quay quanh trực Y: - Gán 3 thành phần lực Ntt, Mtt, Htt vào từng vị trí chân cột . Click chọn chân cột cần gán (ví dụ chân cột biên tại A) . Assign -> Joint Loads -> Forces . Trong cửa sổ Joint Forces: Khai báo như sau: Mục “Cooidinate Systern”, chọn “GLOBAL” Mục “Options”, chọn “Replace Existing Loads” Force Global X: 67 Force Global Z: -1151 Moment about Global Y: 77 Chọn [OK] . Lần lượt làm tương tự với các chân cột khác 8.2.7. Chia nhỏ phần tử: + Chia các phần tử thành từng đoạn nhỏ có chiều dài 0,1m - Chia OA làm: 15 đoạn - Chia AB, EF làm: 45 đoạn - Chia BC, DE làm: 53 đoạn - Chia CD làm: 57 đoạn - Chia FZ làm: 12 đoạn + Ví dụ với đoạn OA: - Chọn thanh OA - Edit -> Edit Lines -> Divide Frames - Trong cửa sổ “Divide Selected Frames”, mục Divide Selected Straight Frame Objects / Divide into Specified Number of Frames / Number of Frames: nhập “15”. Sau đó click [OK]. + Làm tương tự với các thanh còn lại tương ứng với số đoạn cần chia 8.2.8. Đánh số thứ tự lại cho các phần tử thanh và nút: + Mục đích của bước này là gán lại số thứ tự các nút và phần tử theo thứ tự nào đó để dễ quản lý trong khai báo và bảng kết quả. Ở đây ta đánh số thứ tự phần tử nút và phần tử thanh từ trái sang phải theo thứ tự 1,2,3 + Chọn tất cả các phần tử bằng nút [all] + Edit -> Change Labels + Trong cửa sổ “Interactive Name Change”, chọn theo các bước sau: - Item Type: Element Labels – Frame - Edit -> Auto Relabel -> All In List - Item Type: Element Labels – Joint - Edit -> Auto Relabel -> All In List + Để xem kết quả, và thứ tự các phần tử thanh, nút, ta vào View -> Set Display Options, và chọn như hình sau: 8.2.9. Gán liên kết lò xo cho các nút. + Chọn [all] + Assign -> Joint -> Springs + Trong cửa sổ “Joint Springs”, mục Spring Direction / Coordinate System, ta chọn GLOBAL. Mục Spring Stiffness / Translation Global Z, ta nhập 2110.534, đây là giá trị độ cứng lò xo K2 như đã tính ở mục 6.1 + Chọn 2 nút đầu và cuối + Assign -> Joint -> Springs + Trong cửa sổ “Joint Springs”, mục Spring Stiffness / Translation Global Z, ta nhập 1055.267, đây là giá trị độ cứng lò xo K1 như đã tính ở mục 6.1 8.2.10. Gán bậc tự do cho kết cấu + Analyze -> Set Analysis Options + Trong cửa sổ “Analysis Options”, chọn “Plane Frame”, và trong mục “Available DOFs” bỏ chọn “UX”. Sau đó [OK] 8.2.11. Giải bài toán: + Analyze -> Run Analysis + Trong cửa sổ “Set Load Cases to Run”, ta chọn dòng “MODAL”, và click [Run/Do Not Run Case], rồi click [Run Now] 8.3. Xem kết quả 8.3.1. Xem biểu đồ nội lực: + Xem biểu đồ Moment: - Display -> Show Forces/Stresses -> Frame/Cables - Trong cửa sổ “Member Force Diagram for Frames”, chọn như hình sau + Xem biểu đồ lực cắt: thực hiện tương tự, với các mục Component: Shear 2-2 8.3.2. Lưu kết quả ra bảng tính Excel: + Display -> Show Tables + Trong cửa sổ “Choose Tables for Display”: Chọn như sau: - Joint Output: Reaction, Displacements : Phản lực, Chuyển vị tại điểm - Frame Output: Thành phần khung cần xuất ra (Momen, Lực cắt...) + File -> Export Current Table -> To Excel 9) Tính toán cốt thép: 9.1) Tính toán cốt thép theo phương cạnh ngang: 9.1.1) Sơ đồ tính: I I Mtt Ntt ptt 9.1.2) Tải tác dụng: + Là lực lớn nhất tác dụng lên bản móng do lực dọc, do ngoại lực (không xét đến), trọng lượng bản thân móng và đất nền dưới chân móng. (KN/m2) à Lực phân bố qtt=pttmax.1m= 108.2 (KN/m) 9.1.3) Giải nội lực: M1-1=(KNm) 9.1.4) Tính và bố trí cốt thép: + Chọn thépà tra bảng 21, ta được Rs=280 (MPa) + Chọn thép12 có A=113 (mm2) h0=hm – a = 700 – 70 = 630 (mm) + Kiểm tra hàm lượng thép: - - ð + Số cây thép trên 1m dài: + Khoảng cách giữa các cây thép: mm Do a không thỏa điều kiện 70 < a < 200, theo mục 8.6.6 TCVN 5574 - 2012 Chọn a = 200mm Vậy chọn 12,a200 bố trí theo phương ngang;phương dọc bố trí 12,a200. 9.2 Tính toán và bố trí cốt thép: a/. Tính cốt dọc ( theo TCVN 5574 - 2012) + Moment căng thớ dưới ta tính toán theo tiết diện chữ nhật 300x500 Chọn bê tông mác 350 có Rb=14,5 (Mpa), Chọn thép AII cóRs=280(Mpa), Tra bảng E.2, trang 168, TCXD 5574 – 2012 ta được, Chọn lớp bê tông bảo vệ dầm móng =70mm à h0=63cm -Ví dụ:Tại gối 1 M= 443,32 (KNm) < ξR à Tính toán tương tự ta được bảng kết quả tính thép ở các gối còn lại. BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉPỞ GỐI GỐI M (KNm) AS (mm2) BỐ TRÍ AS CHỌN (mm2) (%) A 444.32 0.2145 0.2443 2869.3 2945 1.1687 B 493.41 0.2382 0.2763 3245.5 3436 1.3635 C 633.82 0.3059 0.3770 4427.7 4466 1.7722 D 630.9 0.3045 0.3747 4401.1 4466 1.7722 E 454.77 0.2195 0.2510 2948 3436 1.3635 F 339.81 0.1640 0.1803 2117.2 2281 0.9052 + Momen căng thớ trên ta tính theo tiết diện chữ T với các thông số như sau: 2500 (mm) ; 300 (mm) ; b = 400 (mm) ; h = 700 (mm) - Xét tại nhịp có Mmax= 362,19 (KNm) (KNm) èMf>Mmax àtrục trung hòa qua cánh, tính theo tiết diện chữ nhật 2500x700 -Ví dự:Tại nhịp 1 M= 275,94 (KNm) < ξR à Tính toán tương tự ta được bảng kết quả tính thép ở các nhịp còn lại. BẢNG KẾT TÍNH THÉP Ở NHỊP NHỊP M (KNm) AS (mm2) BỐ TRÍ AS CHỌN (mm2) (%) 1 284.86 0.0220 0.0222 1633 1885 0.1197 2 330.17 0.0255 0.0258 1896.2 1885 0.1197 3 311.88 0.0241 0.0244 1789.8 1885 0.1197 4 338.29 0.0261 0.0265 1943.5 2199 0.1396 5 379.23 0.0293 0.0297 2182.3 2199 0.1396 b/. Tính cốt đai ( theo TCVN 5574 - 2012): Gối 1 648.83 -470.49 Gối 2 634.69 -595.67 Gối 3 663.32 -637.76 Gối 4 641.87 -661.32 Gối 5 615.5 -620.03 Gối 6 411.78 -662.91 + Chọn: - Đường kính cốtđai: dW= 10(mm), Asw = 75,8 mm2, đai nhánh n=3 - Thép AI có ( tra bảng 21, trang 47 và bảng 28 trang 53, TCXD 5574 - 2012): - Rs=225 (MPa) RSW=175(MPa) Es=21.104(MPa) - Bê tông mác 350 (B25) có: Rbt= 1,05 (MPa) Eb=3.103(MPa) - Lực cắt lớn nhất : Q = 663,32(KN) + Theo mục 6.2.3.3 TCVN 5574 – 2012 , ta phải bố trí cốt đai sao cho thỏa mãn : + Khả năng chịu cắt của riêng bê tông : Trong đó: - đối với bê tông nặng. lấy , chọn c = 2h0 (giá trị lớn nhất) Ta có: Q> Qb , nên tính toán cốt đai. + Khoảng cách cốtđai theo tính toán: lấyN/mm để tính toán + Hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất tính theo: Vì nên lấy + Ta có: Suy ra , nên không cần bố trí cốt xiên + Khoảng cách lớn nhất giữa các cốtđai: (mm) + Khoảng cách cốtđai theo cấu tạo: S = min( Stt ; Smax ; Sct )= 108 (mm) àchọn S= 100 (mm) + Khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông móng: (theo mục 6.2.3.2 TCVN 5574 – 2012) trong đó: b: bề rộng dầm. s: khoảng cách giữa các cốtđai. n: số nhánh cốtđai. As: diện tích tiết diện ngang cốtđai. β = 0.01- đối với bê tông nặng. Suy ra : Vậy bố trí cốt đai 10,a110 cho ¼ ở tại 2 bên gối. Phần còn lại bố trí theo cấu tạo, chọn 10,a300.( theo mục 8.7.6 TCVN 5574 - 2012)