Chương II: MÓNG NÔNG CỨNG TUYỆT ĐỐI, đại học công nghệ gtvt

Khái niệm chung  Phân loại và cấu tạo - Phân loại theo đặc điểm của tải trọng: + Móng chịu tải trọng đúng tâm + Móng chịu tải trọng lệch tâm + Móng các công trình cao tháp nước, bể nước

Chương II: MÓNG NÔNG CỨNG TUYỆT ĐỐI

2.1 Khái niệm chung

 Phân loại và cấu tạo

- Phân loại theo đặc điểm của tải trọng:

+ Móng chịu tải trọng đúng tâm

+ Móng chịu tải trọng lệch tâm

+ Móng các công trình cao (tháp nước, bể nước, ống khói…)

+ Móng chịu lực ngang lớn (tường chắn, đập nước…)

+ Móng chủ yếu chịu tải trọng đứng…

- Phân loại theo cách chế tạo:

+ Móng toàn khối

+ Móng lắp ghép

- Phân loại theo đặc điểm làm việc:

+ Móng đơn: móng có kích thước không lớn, đáy vuông, chữ nhật hoặc tròn Thường dùng cho cột nhà dân dụng, công nghiệp, mố trụ cầu nhỏ, dưới trụ đỡ dầm tường, móng trụ điện…

+ Móng băng: có chiều dài rất lớn so với chiều rộng, thường dùng dưới tường nhà, dưới tường chắn, dưới dãy cột Móng băng dưới dãy cột theo hai hướng gọi là móng băng giao thoa.

Móng băng dưới cột và móng băng giao thoa

+ Móng bè: móng dạng bản BTCT nằm dưới một phần hay toàn bộ công trình, thường dùng cho cho các công trình xây dựng trên lớp địa chất có khả năng chịu tải tương đối tốt hoặc có tải trọng lớn.

Thi công cốt thép móng bè

và móng bè sau khi thi công xong

Khái niệm về độ cứng móng:

 Móng tuyệt đối mềm: Là loại móng mà biến dạng của móng và của nền giống nhau

 Móng tuyệt đối cứng: Biến dạng của móng không bị ảnh hưởng dưới tác dụng của áp lực tiếp xúc

Móng tuyệt đối cứng ứng với trường hợp các phần tử trong vật liệu móng hoàn toàn chịu nén nghĩa là bề rộng của móng phải nằm trong góc truyền lực a cho bởi vật liệu móng

Đá hộc xây bằng vữa:

Bê tông đá hộc:

Bê tông:

Biểu diễn bằng công thức: Bm ≤ bc + 2h.tgα

 Móng cứng hữu hạn: Móng chịu uốn và biến dạng một phần nên cần tính toán cốt thép chịu lực

2.2 Chọn chiều sâu đặt móng và xác định sơ bộ kích thước đáy móng

Móng nông chịu tải trọng đúng tâm:

a. Các giả thiết cơ bản tính toán

- Sự phân bố ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng (phản lực nền) coi như phân bố đều

- Đảm bảo điều kiện:

( m1m2/ktc)

m1, m2 : hệ số điều kiện làm việc của nền và hệ số điều kiện làm việc của công trình

ktc - hệ số tin cậy, nếu c, φ xác định bằng thí nghiệm trực tiếp đối với đất thì ktc=1, nếu lấy theo bảng tham khảo của tiêu chuẩn thì ktc=1,1

A, B, D các hệ số tra bảng theo góc ma sát φ

b Tính toán móng băng dưới tường chịu tải trọng đúng tâm.

Xét tới điều kiện để tính toán theo TTGH II cho nền:

c Móng nông chịu tải trọng lệch tâm

Kiểm tra tải trọng ngang Htt (quan trọng với công trình cầu đường, thủy lợi)

- Kiểm tra móng cho trường hợp lệch tâm:

Kể thêm trọng lượng của móng và đất trên móng:

Ứng suất móng chịu tải lệch tâm

Ví dụ: Hãy xác định kích thước sơ bộ đáy móng dưới cột hình chữ nhật kích thước 200x300mm với tổ hợp tải trọng tại mặt móng là:

Ntt = 62,18T; Mtt = 3,54Tm; Htt = 1,62T Nền đất gồm hai lớp với các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Xác định sơ bộ kích thước đáy móng:

Chọn chiều sâu chôn móng: hm= 1,5m

Giả định bê rộng móng b=1,5m và chiều cao móng h=0,5m

Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng:

Móng lệch tâm, diện tích Fm thường chọn nhân với hệ số (1,11,5) để chống lại mômen uốn Và F= α.Bm2

→ Bm=

L=

Chọn kích thước đáy móng: F=

Kiểm tra điều kiện ổn định nền:

Tải trọng tiêu chuẩn quy về trọng tâm đáy móng:

=

Kiểm tra điều kiện về độ ổn định:

2.3 Tính toán móng theo TTGH II

2 nguyên nhân gây nên biến dạng:

- Biến dạng do tải trọng

- Biến dạng không do tải trọng

Điều kiện tính toán nền theo biến dạng:

S ≤ [Sgh]

S ở đây có thể là lún tuyệt đối, lún trung bình hoặc độ chênh lún tương đối của hai móng, độ nghiêng của móng,

độ võng…

[Sgh] được quy định rõ ràng trong tiêu chuẩn thiết kế

Độ lún S được tính toán theo hai sơ đồ: bán không gian biến dạng tuyến tính với lớp nén lún quy ước (sơ đồ 1)

và lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn (sơ đồ 2)

Tính lún theo sơ đồ 1:

Độ lún S được tính theo công thức:

Chiều sâu vùng chịu nén được quy định như sau:

- Đất cát và đất dính, Hc được tính tới chiều sâu mà tại đó

σgl = 0,2 σbt

- Nếu lớp đất yếu, có modul biến dạng E0 < 50 kG/cm2, Hc được chọn tới chiều sâu mà tại đó σz = 0,1.σđáygl

Σσgl = K0 σđáygl

K0 là hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỷ số L/B và Z/B

lấy bằng 0,8 cho mọi loại đất

Theo sơ đồ 2:

Trong đó: Bm –chiều rộng móng chữ nhật hoặc đường kính móng tròn

σ- áp suất toàn phần trung bình trên và dưới móng

Eoi – môđun biến dạng của lớp đất thứ I

M-hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tỉ số giữa chiều dày lớp đàn hồi Ztt và nửa chiều rộng, hoặc bán kính của móng khi chiều rộng của nó bằng 10-15m

ki-hệ số phụ thuộc hình dạng đáy móng, tỉ số các cạnh móng chữ nhật (n=L/B) và tỉ số giữa chiều sâu đáy lớp z và nửa chiều rộng móng (m=z/B) hay với bán kính móng (m=z/2r)

Chiều dày tính toán Ztt của lớp biến dạng tuyến tính lấy như sau:

- Tới đỉnh lớp đất có moodun biến dạng E0 ≥ 1000 kg/cm2

- Khi móng có chiều rộng hoặc đường kính lớn hơn 10m với moodun biến dạng E0 ≥100kg/cm2 : Ztt=Ho+ t.Bm

Trong đó H0 và t lấy như sau:

- Nền đất dính: H0=9m và t=0,15

- Nền đất cát: H0=6m và t=0,10

Tóm lại, các bước cơ bản để tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp:

1 Chia nền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp có chiều dày hi ≤ 0,4B với B là chiều rộng móng

2 Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân đất:

3 Xác định áp lực gây lún:

Với là dung trọng trung bình các lớp đất tính từ đáy móng trở lên

h là chiều sâu chôn móng

6 Tính toán độ lún của các lớp đất phân tố Si theo các công thức:

2.4 Cấu tạo và tính toán kết cấu móng:

2.4.1 Cơ sở tính toán lượng cốt thép chịu uốn

Tính toán cấu kiện chịu uốn theo trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực, điều kiện cần thỏa mãn là:

MM- Mô men uốn bất lợi mà tiết diện phải chịu

Mgh- khả năng chịu lực của tiết diện ở trạng thái giới hạn

Khi xác định được momen gây uốn, diện tích thép tính theo công thức :

Fa =

2.4.2 Áp dụng tính toán chiều cao móng và hàm lượng cốt thép móng

 Chiều cao hữu ích của móng (h0) được chọn sao cho móng không bị chân cột xuyên thủng qua

Diện tích đáy móng ngoài tháp xuyên:

Sngoài tháp xuyên= B.L-(bc+2h0).(ac+2h0)

= Fm- (bc+2h0).(ac+2h0)

Diện tích xung quanh của tháp xuyên tính toán được tính gần đúng bằng diện tích xung quanh của khối hộp chữ nhật với 2 cạnh (bc+h0) và (ac+h0), cao h0

Sxqtx= 2(bc+h0).h0 + 2(ac+h0).h0

Lực gây xuyên thủng tính bằng áp lực đáy móng ptt nhân với phần diện tích đáy móng nằm ngoài tháp xuyên:

Pxt= ptt Sngoài tháp xuyên=ptt [Fm -(bc+2h0).(ac+2h0)]

Lực chống xuyên thủng bằng tích số của sức chống kéo bê tông và diện tích xung quanh của tháp xuyên tính toán:

Pcx= 0,75 Rk Sxqtx= 0,75Rk [2(bc+h0).h0 + 2(ac+h0).h0]

Điều kiện chống xuyên: Pcx ≥ PxtTrường hợp cột có tiết diện vuông: bc= ac và coi như chiều cao h0 vừa đủ để đạt điều kiện chống xuyên, ta có biểu thức:

0,75.Rk 4(ac+h0)h0=ptt.[Fm- (ac+2h0)2

=3+1+ 4 +4

Tra biểu đồ để có tỷ lệ ho/ac

Trường hợp móng chịu tải lệch tâm:

Nguyên tắc tính toán như trường hợp chịu tải đúng tâm, nhưng do phản lực đáy móng phân bố không đều nên cần tính toán cho mặt bị xuyên bất lợi nhất thay vì tính cho cả tháp xuyên thủng

Diện tích xuyên thủng bên phía nguy hiểm nhất:

Sxt= B.(L-ac -2ho).0,5 Lực chống xuyên thủng cũng chỉ xét với 1 mặt của tháp xuyên:

Pcx=0,75.Rk.(bc+h0).h0

Lực gây xuyên thủng:

Pxt= ptt Sxtptt=

Trong đó: ptt – áp lực tính toán trung bình bên phía nguy hiểm nhất

ptb- áp lực tính toán trung bình

Cho móng nông dưới chân cột có kích thước 300x300mm, tiếp nhận một tải trọng đúng tâm Ntc=600kN Đất nền cát chặt trung bình, có γ=18kN/m3 Góc ma sát trong φ= 30˚ Lực dính đơn vị c=0.

Mực nước ngầm ở độ sâu -10m Móng được đúc bằng bê tông mác 300, có Rn=13MPa và Rk=1MPa Cốt thép trong móng là Ra=210 Mpa Chọn chiều dày móng, tính toán và bố trí cốt thép móng

2.5 NỀN NHÂN TẠO

Khái niệm

Khi nền thiên nhiên không đủ khả năng chịu tải, tải trọng giới hạn nhỏ hơn 30kPa, biến dạng có khả năng lớn cho dù sau đó sức chịu tải có tăng, đông thời tải trọng công trình không thuộc loại quá lớn nhưng diện tích mặt bằng lớn như nhà kho, đường sá, khi đó người ta nghĩ đến giải pháp gia cố nền

Phạm vi áp dụng:

- Đệm cát dùng hiệu quả cho nền đường, trên nền đất bùn sét bão hòa nước.