Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là đề tài cấp Trường (trường ĐH Xây dựng) của TS Nguyễn Đình Tiến (thầy Tiến dạy xấy dựng) về móng hộp mà ngày trước học cao học ở xây dựng tôi và mọi người "mò" được của thầy Tiến. hehe..
Tr−êng §¹i häc x©y dùng Phßng khoa häc c«ng nghÖ §Ò tμi khoa häc cÊp tr−êng Tªn ®Ò tμi: TÝnh to¸n ®ång thêi mãng hép víi nÒn ®Êt M· sè: 27 – 2005/khxd Chñ tr× ®Ò tμi: TS. NguyÔn §×nh TiÕn Tham gia: KS. Phan Huy §«ng Hμ N é i 12/2005 - 1 - Nội dung đề ti I. Đặt vấn đề II. Cấu tạo móng hộp III. Tính toán móng hộp v những tồn tại IV. Tính toán móng hộp theo phơng pháp tổng thể 1. Sơ đồ tính 2. Các đặc trng thay thế 3. ứng dụng tin học V. Phần mềm tính toán móng hộp - 2 - I. Đặt vấn đề Móng hộp l một dạng kết cấu móng đặc biệt - còn đợc gọi l móng bè, móng nổi dựa trên nguyên lý cơ bản: + Giảm tải tác dụng lên đất nền do đo v thay thế một khối lợng đất đến độ sâu lớn. + Kết cấu không gian có độ cứng lớn v diện tiếp xúc với nền đất lớn. + Móng hộp bản đáy l bè + Móng hộp bản đáy kết hợp công trình Chính vì vậy móng có khả năng chịu tải công trình tơng đối lớn. Hỡnh 1: Cu to chung múng hp Hiện nay đối với nh cao tầng thông thờng móng cọc l phơng án duy nhất đợc lựa chọn. Quan điểm thiết kế nh vậy l cực đoan, nhiều trờng hợp lãng phí. Trong iu kin a cht tng i tt, lp t tt phớa trờn cú chiu dy ln v khụng quỏ sõu m bo kh nng chu ti v bin dng ca nn ng thi m bo iu kin thi cụng h o thun li chúng ta có thể dùng móng hộp tốt hơn, rẻ hơn. Ngay c trong trng hp nn t khụng phi l tt, cụng trỡnh cú tng hm thỡ s dng múng hp kt hp vi cc (múng liờn hp) vn cú th l gii phỏp tt. c bit, trờng hợp nh có tầng hầm thì nên nghỉ đến giải pháp móng hộp kết hợp công năng thì móng hộp có thể l phơng án hiu qu đợc lựa chọn Tuy vậy móng hộp cha nhận đợc sự ủng hộ thích đáng trong thiết kế thực hnh, đồng thời trong các giáo trình cơ học xây dựng (BTCT, nền v móng) dnh cho loại móng ny rất ít ỏi. Với mong muốn quảng bá cho loại móng ny, cũng nh bổ sung cho bi giảng nền móng chúng tôi tiến hnh đề ti tính toán móng hộp. Kết quả đề ti đa ra một mô hình tính toán móng hộp chính xác hơn, nhẹ nhng hơn nhờ trợ giúp của tin học ứng dụng. - 3 - II. Cấu tạo móng hộp. Trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Việt Nam những yêu cầu cấu tạo dnh cho móng hộp rất ít ỏi v thực sự không rõ rng. Bởi thế ở đây chúng tôi nêu ra những yêu cầu cụ thể hơn có tham khảo tiêu chuẩn của Trung Quốc với một số điểm cần lu ý nh sau: 1. Mặt bằng móng: - Bản đáy móng hộp lớn hơn hoặc bằng mặt bằng kết cấu bên trên. - Độ lệch tâm của tổng tải trọng đứng, nên: e 0,1 F W W, F Q mô men kháng uốn, diện tích đáy. 2. Độ cao móng hộp H nên dồng thời thỏa mãn: H ( 8 1 - 12 1 ) H ( 16 1 ữ 16 1 ) L 3m H - Độ cao công trình từ đáy móng trở nên L Chiều di móng hộp (Không tính phần conson nhô ra) 3. Độ sâu móng hộp. H m 12 H ữ 18 H ( Đối với móng hộp kết hợp lọc) Móng hộp nên có độ sâu bằng nhau trong cùng một đơn nguyên kết cấu. 4. Kích thớc các cấu kiện khác. - Bề dy bản nắp v đáy (h) Bản nắp h n 15 cm ( thờng 20 30 cm) Bản đáy h đ 25cm ( thờng 40 50 cm) V 15 1 B ( b bớc cột) - Chiều cao sờn h s v bề rộng sờn b s h s = 6 1 B ; b s = 2 1 ữ 4 1 h s - 4 - 5. Diện tích tờng vách v cự ly tờng ngang dọc. Để đảm bảo độ cứng tổng thể của móng hộp v khả năng chịu lực thì không những phải có đủ mật độ tờng vách m còn phải có sự điều tiết về cả cự ly. Thân tờng bố trí đồng đều theo chu vi công trình v vị trí của lới cột, vách cứng bên trên. - Bình quân độ di thân tờng trên mỗi m2 diện tích đáy móng không nhỏ hơn 40cm - Diện tích mặt cắt tờng > 10% diện tích đáy móng - Lợng tờng dọc > 60% tổng lợng tờng v phải có 3 tờng. - Khoảng cách các tờng nên 10m. 6. Độ dy tờng vách b t - Biên b t 25cm - Tờng trong b t 20cm. (Không dùng tờng xây ngăn cách bằng gạch, tờng nhẹ, tờng có độ dy < 2 1 độ rộng móng hộp v tờng có tổng chiều di lỗ mở > 2 1 độ di tờng để tính cự ly). 7. Lỗ mở trên thân tờng - Hạn chế mở lỗ trên tờng, tránh đặt lệch lỗ. - Khi cự ly từ lỗ tới trung tâm cột nhỏ hơn 1,2m, ngoi cốt chủ trong cột phải ton bộ thò sâu vo bản đáy 45 d ra, mép lỗ phải có cột ngầm. Tốt nhất l không dùng mặt bằng hộp theo kiểu nh hnh lang bên trong. Nếu không thể tránh đợc m buộc phải sử dụng thì không đợc mở lỗ rộng, không đợc mở đờng thông ngợc lên giếng trời giống nh ton bộ mặt cắt của hnh lang, khi hnh lang nhỏ hẹp, không thể thỏa mãn đợc yêu cầu lớn hơn 1,2m kể từ mép lỗ tới trung tâm cột thì ở đỉnh đáy v 2 bên lỗ phải có dầm ngầm, cột ngầm, đồng thời cốt chủ trong cột ở 2 bên hnh lang phải cho ton bộ neo sâu vo bản đáy 45d - Khi ở bên trên l kết cấu khung vách, vách cứng vơn xuống tới bản đáy, không nên mở lỗ tơng đối lớn, v cũng khôg đợc mở nhiều lỗ trong cùng một bơc cột. Nếu bên trên l kết cấu vách đổ tại chỗ với gian nan nhỏ m vách lại thò xuống tới bản đáy thì hạn chế ny có thể đợc nới rộng thích đáng. - Hệ số mở lỗ nên phù hợp với yêu cầu sau đây: - 5 - f op A A 0.4 (1) Trong đó: A op Diện tích lỗ cửa. A f Tổng diện tích mặt tờng. Trong công thức, tổng diện tích mặt tờng l tích của bớc cột với ton độ cao của móng hộp, nếu không thì ở mép ngoi lỗ phải lm khung BTCT để gia cờng, khi vợt qua giới hạn tơng đối nhiều thì phải phân tích tính toán riêng. Khoảng cách giữa hai lỗ lân cận nhỏ nhất cũng không nên dới 2m, nếu không thì phần thân tờng ở giữa 2 lỗ phải tính nh l cột v áp dụng biện pháp cấu tạo. 8. Yêu cầu về bê tông cốt thép đặt trong thép trong các cấu kiện móng hộp. - Cốt thép phân bố trong thân tờng vách. - Cốt thép phân bố thân tờng đặt thnh hai lớp theo hai chiều, lợng thép đặt ngoi việc phải tính theo yêu cầu chịu lực ra, cự ly thép phân bố ở thân tờng không nên lớn hơn 200mm, v đờng kính không nên nhỏ hơn các số liệu sau đây: - Tờng ngoi, cốt thép đứng không nhỏ hơn 12mm, cốt thép ngang không nhỏ hơn 10mm. - Tờng trong cốt thép đứng v cốt thép ngang không nhỏ hơn 10mm. - Thân tờng bố trí thép liên tục từ trên xuống. Trừ trờng hợp kết cấu bên trên l vách cứng ra, dọc theo đỉnh v đáy của tờng trong v tờng ngoi một vị trí nên đặt hai thanh thép cấu tạo chạy suốt, đờng kính không nhỏ hơn 25mm với mục đích l lm cho thân tờng dần hình thnh dầm cao, có lợi cho việc chịu nội lực do uốn tổng thể gây ra. Độ di chồng nối v độ di neo giữ ở góc của thanh thép liên tục nằm ngang ny lấy theo độ di neo giữ l o của cốt thép chịu kéo. - Thép ở lỗ mở chân tờng: Đặt thép trong các dầm vợt qua lỗ cửa phải do tính toán quyết định. Diện tích tiết diện của cốt thép tăng cờng xung quanh lỗ cửa không nhỏ hơn diện tích cốt thép bị cắt đứt do lỗ cửa, v không nhỏ hơn 2 thanh 16, cốt thép ở biên lỗ cửa phải thò sâu vo trong tờng khoảng 40d. - Góc lỗ cửa ít nhất phải đặt 2 cốt thép 12 với độ di không nhỏ hơn 1,3m. - Cờng độ bê tông thân tờng: Cấp bê tông thân tờng không nhỏ hơn C20. Yêu cầu chống thấm tờng ngoi không thấp hơn S6. - 6 - - Bố trí thép trong trong bản đính v đáy: Đặt thép ngoi việc phải theo tính toán, cốt thép gối tựa theo các chiều ngang dọc phải l 1/2 1/3, suất đặt thép tối thiểu l 0.15% đối với tờng dọc, 0.10% đối với tờng ngang v phải chạy thông suốt. - Khi phần bên trên l kết cấu khung, khung vách, ngoi ảnh hởng của uốn cục bộ nh trên ra, còn phải kể đến tác dụng uốn tổng thể, đặt cốt thép trong vùng kéo v nén trong mặt phẳng theo hai chiều v thnh hai lớp. - Khoảng cách cốt thép trong bản đỉnh, bản đáy không nên lớn hơn 200mm, đờng kính không nhỏ hơn 12mm. 9. Liên kết trong móng hộp: - Trong kết cấu móng hộp tại vị trí các mối nối thờng tập trung ứng suất rất lớn, để đảm bảo độ vững chắc của móng thì các mối liên kết giữa các cấu kiện phải đợc cấu tạo chắc chắn. Móng hộp nhất thiết phải đợc liên kết chặt chẽ với kết cấu bên trên, ta phải tiến hnh kiểm tra cờng độ chịu nén cục bộ đối với thân tờng của móng hộp dới tác dụng của tải trọng. Nếu không thể đáp ứng đợc, phải tăng thêm diện tích chịu nén của thân tờng, ví dụ nh lm thêm góc chữ bát (/ \). Khoảng cách giữa mép tờng v mép cột hoặc góc cột với biên dốc của góc chữ bát (/ \) không nên nhỏ hơn 5 cm. - Tầng dầu của kết cấu bên trên l cột đổ tại chỗ. - Độ di ngm vo móng hộp của cốt chủ cột tầng đầu đỗ tại chỗ yêu cầu nh sau: Cột trong m hai bên liền kề không có thân tờng, cột trong m ba mặt hoặc bốn mặt có thân tờng, ngoi cốt chủ khác thò vo bên dới của mặt đáy bản đỉnh 35 lần đờng kính cột chủ, đồng thời phải nối chồng với cốt cấu tạo có đờng kính không nhỏ hơn 16mm. Cốt chủ của cột ngoi, cột liền với vách cứng v các cột trong khác đều phải thông thẳng tới mặt đáy của bản đáy móng hộp. III. Tính toán móng hộp v những tồn tại. - Ni dung tớnh toỏn: Kt cu múng: - Phõn tớch ni lc ca múng hp nh ng cong un ca múng, lc ct tng múng hp, bin phỏp m bo cng tng th ca múng hp. - Thit k v tớnh toỏn cỏc cu kin ca múng hp nh tớnh toỏn cng ca bn nh v bn ỏy, cng ca thõn tng, cu to cỏc cu kin v ch liờn kt. - 7 - Kim tra nn: - Cng ca t nn v ỏp lc ỏy múng; - n nh ca nn : kim tra n nh trt ngang, n nh trt tng th ca múng v nn, trt khi cú lp t yu xen kp; - Tớnh bin dng ca nn gm tớnh lỳn v nghiờng ca nh; - Ti trng tỏc dng lờn múng hp Ti trng tỏc dng lờn múng hp bao gm: - Ti trng ca cụng trỡnh phớa trờn múng; - Phn lc ca t bn ỏy; - p lc ngang ca t tng ngoi múng hp; - p lc ng khi múng hp cú dựng lm chc nng ca cụng trỡnh phũng v dõn s; - p lc y ni ca nc v tỏc ng a chn Khi cỏc lp t trong phm vi sõu chu nộn lỳn tng i ng u theo c 2 chiu ng v ngang vi kt cu bờn trờn l khung chu lc, tng chu ct, khung - tng lc ct thỡ bn nh v bn ỏy múng hp cú th ch tớnh un cc b. Ti trng bn nh tớnh theo thc t cũn phn lc bn ỏy cú th xem l phõn b u nhng tr i trng lng bn thõn ca nú v ca cỏc tng ngm phớa trờn, ca t lp v ca ỏp lc y ni ca nc. II.1. Tớnh toỏn kt cu múng hp theo phng phỏp tớnh gn ỳng - Ri rc hoỏ kt cu. Các phơng pháp tình toán móng hộp hiện hnh thuộc phơng pháp tính rời rạc kết cấu sau khi tính toán kt cu bên trên, tính toán tải trọng truyền vo tờng cột của hộp v cuối cùng tính móng (bè hoặc móng cọc đi bè thấp). Trong tính toán thờng sử dụng các giả thiết sau đây: + Tờng v móng l cứng. + Nếu l móng cọc đi thấp thì ton bộ tải trọng truyền vo cọc. + Thậm chí coi l bi toán phẳng nhằm đơn giản tính toán Vi cỏc gi thit trờn trong quỏ trỡnh tớnh toỏn, khụng xột theo h kt cu tng th m ch tớnh riờng cỏc phn ca kt cu múng. Coi cỏc b phn ny lm vic c lp, vic tớnh toỏn v cu to múng hp u theo cỏc cụng thc kinh nghim ging nh cỏc cu kin BTCT n gin. õy l cỏch tớnh thụng dng hin nay. C th: - 8 - + H tng ngang dc: Khi kt cu múng l h tng chu ct, ni lc múng hp ch phõn tớch theo tỏc ng un cc b vi ti trng ti cỏc chõn ct. Hình 2: S tớnh uốn cho tờng ngang dọc Hình 3: sơ đồ tính toán chu ct tờng bên + Bn nh: tớnh nh kt cu bn sn chu tỏc ng ca ti trng thc t ca cụng trỡnh. + Bn ỏy: Tớnh nh i vi múng bố chu phn lc ca nn t, ni dung tớnh toỏn bao gm: kim tra cng chu un, ct, õm thng + Tng bờn: tớnh toỏn nh cu kin chu nộn un chu tỏc ng ca ti trng nộn ti chõn ct, tng, ỏp lc t, ti trng cụng trỡnh lõn cn (nu cú). Mặc dù tin học đã giúp cho ngời thiết kế khắc phục một phần các giả thiết gần úng nói trên, ví dụ giải khoảng cách khung, vách không phân, kết cấu không cứng tuyệt đốiNhng sự tồn tại lớn nhất cha đợc giải quyết triệt để, đó l tồn tại thuộc bản chất phơng pháp rời rạc. Rõ rng tờng, khung móng nền đất cùng lm việc với nhau, ảnh hởng gọi l tơng hỗ đó cần phải đợc lm sáng tỏ, nó sẽ giúp cho bi toán chính xác hơn v đôi khi mang lại hiệu quả kinh tế. Chỉ có thể bằng phơng pháp tính toán tổng thể mới giải quyết đợc tồn tại ny. IV. Phng phỏp tớnh tng th theo s khụng gian. IV.1. S tớnh. K n cng tng th ca kt cu, tc l xột n vn truyn ng sut trong kt cu múng. Ti trng t chõn ct truyn xung bn ỏy thụng qua h thng tng ngn ngang, dc, bn np Dựng SAP2000 tớnh ni lc múng. + Kt cu múng: Bn np trờn, bn ỏy, v h thng tng ngang dc c mụ hỡnh húa l cỏc phn t Shell (dng Plate), ct (nu cú) l cỏc phn t Frame. - 9 - + Phn nn đt: S dng mô hình nn bin dng tuyn tính cc b (Winkler), nn đc thay th bng các gi đàn hi (Spring) trên c s chia nh các phn t Shell gán các gi đàn hi thay th đt, đ cng ca các gi đàn hi đc tính toán nh sau: K = C.F (2) (C: - h s nn, xác đnh theo các công thc kinh nghim ca: Zaviev, Poulos, Terzaghi…, F: - din tích thay th ca gi đàn hi). Hình 4. S đ tính k đn đ cng không gian ca móng hp Trng hp không có tng vây (vi nhng móng có chiu sâu nh) thì ti trng truyn vào tng biên còn có áp lc ngang ca đt. Các loi áp lc này có th tính gn đúng theo s đ bài toán phng nh đã trình bày khá nhiu trong các giáo trình C hc đt. IV.2. Xác đnh các thông s tính toán ca mô hình. Vy vi mô hình tính trên thì các gi đàn hi thay th tr thành các thông s c bn ca mô hình. - cng ca gi đàn hi thay th đt: K = S R (3) Vi R – Phn lc nn, S – đ lún ca nn. a. Xác đnh phn lc ca nn: - 10 - [...]... t o móng - 20 - TÀI LI U THAM KH O 1 PGS TS Nguy n Bá K (ch biên) – Móng nhà cao t ng, kinh nghi m n c ngoài Nhà xu t b n xây d ng, Hà N i – 2004 2 PGS TS Nguy n Bá K Thi t k và thi công h ào sâu 3 GS TS V Công Ng Thi t k và tính toán móng nông Nhà xu t b n Xây D ng – 1998 4 inh Xuân B ng, V Công Ng , Lê c Th ng S tay thi t k n n và móng Vi n nghiên c N n và Công trình ng m vi n thi t k n n móng. .. vào ph n l c, chuy n v áy móng c ng nh tâm c ng c a công trình ta có th m r ng móng theo v m t h ng nào ó sao cho tâm móng trùng v i tâm c ng c a công trình ng th i t ng di n tích móng gi m áp l c áy móng m b o i u ki n ch u l c c a t n n, t ng n nh và gi m lún l ch + Khi xác nh áp l c áy móng ta có th k n tính d o biên móng trong m t ph m vi nh t nh + Khi tính toán n i l c móng c n k n t làm vi c trong... t ch t l ng v móng h p tôi ki n ngh quy trình tính toán móng h p nhà cao t ng theo ph ng pháp s g m các b c sau: 1 B c 1: Thu th p tài li u c n thi t: B n v ki n trúc, ch t thu v n, phân tích các d ng t i tr ng tác d ng 2 B c 2: Phân tích k t c u bên trên h p v i công n ng s d ng a ch t công trình, a a ra gi i pháp móng h p t i u phù 3 B c 3: Mô hình hoá k t c u móng, l a ch n các li u móng: Bêtông,... chú ý n c u t o móng t i các v trí liên k t gi a k t c u bên trên và móng, gi a các vì t ng v i nhau và các vì t ng v i b n nh và b n áy Khi m l trên t ng hay b n nh v n chú ý c u t o gia c ng mép l theo yêu c u c u t o + có th mô ph ng úng s làm vi c a ra mô hình tính chính xác h n ng th i c a k t c u móng và n n c n + Trong tr ng h p n n t khá y , công trình cao t ng ta có th dùng móng h p trên n... ng pháp PTHH do ó nâng cao cm c chính xác c a bài toán - Khi thi t k móng h p c n chú ý m t s v n v c thù, và cách th c v n d ng nó trong tính toán, c th c n l u ý m t s i m sau: + c tr ng c a móng h p là lo i móng có tính bù và tính n i l n, vì v y c n k n trong tính toán ki m tra s c ch u t i c a t n n V i tính bù và tính n i c a móng h p làm gi m áp l c xu ng t n n, do ó ta có th xây d ng nhà cao... tích m t b ng móng Rz = ng: Rz coi nh phân b ng th ng = t có s d ng c c: Rz ng = N 0i N 0i (4) F Picoc (5) F N oi : T ng t i tr ng tính toán th ng ng ng v i tr ng h p t i nguy hi m nh t t i chân c t Poi : T ng t i tr ng do c c d tính toán c a c c – c xác i áy móng ch u (tính theo s c ch u t i nh t nhi u cách khác nhau t tr c) F: Di n tích c a móng b Xác nh chuy n v c a n n: i v i công trình móng h p t... Các k t qu thu c bao g m: + K t c u: n i l c móng, c t thép trong các b n sàn và b n áy + N n: ki m tra c n n… ng , bi n d ng c a n n, cho phép tính l p tìm c ng c a V K T LU N VÀ KI N NGH V.1 K t lu n - Móng h p là ph ng án hoàn toàn có th s d ng cho nhà cao t ng m t cách hi u qu trong m t s i u ki n nh t nh v quy mô công trình và a ch t thu v n ph ng án móng h p t hi u qu , t giai o n thi t k ph ng... công và k s thi t k là h t s c c n thi t b i ta c n k vào bi n pháp thi công ngay t giai o n thi t k tính toán n i l c cho móng - V yv is tính toán t ng th k t c u móng h p ã nêu trên ây ã gi i quy t khá tri t các v n v bài toán truy n ng su t và phân ph i ng su t trong k t c u móng và n n t V ph n n n m c dù s d ng mô hình n n là bi n d ng c c b (Winkler), nh ng vi c xác nh c ng c a các g i àn h i... ng, s tính lún c a móng trong tr ng h p này khá ph bi n trong các bài toán c h c t tính lún thông th ng c ng d ng ch -S ng trình Plaxis tính xác nh c ng c a n n tính trong Plaxis: + K t c u móng h p c mô t là các ph n t Beam, n n t là các PTHH giá tr t i tr ng chân c t và công trình lân c n c mô t nh s d i ây: A B A T i tr ng t i chân c t B T i tr ng công trình lân c n A A A K tc u móng h p Hình 5: S... t thiên nhiên mà không c n gia c + Khi tính lún công trình c n tách ra làm hai thành ph n là lún do nén co l ng nâng ph ng áy móng và lún c k t do t i tr ng ph thêm b công trình bên trên, và móng gây ra Nh v y ta ph i phân tích tr ng thái ng su t bi n d ng c a n n t d i áy móng sau khi thi công h ào và d tính l ng nâng ph ng c a áy h Khi tính toán lún c n s d ng mô dun bi n d ng d a vào ng cong nén . L Chiều di móng hộp (Không tính phần conson nhô ra) 3. Độ sâu móng hộp. H m 12 H ữ 18 H ( Đối với móng hộp kết hợp lọc) Móng hộp nên có độ sâu. mềm tính toán móng hộp - 2 - I. Đặt vấn đề Móng hộp l một dạng kết cấu móng đặc biệt