Tiểu luận tinh toan mong cong trinh chiu dong dat 2010

CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT
ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT

- GIÁO VIÊN HD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TIẾN
- HỌC VIÊN THỰC HIỆN:
1.ĐOÀN CƯỜNG QUỐC
2.NGUYỄN CÔNG QUỲNH
3.TRẦN THỊ VIỆT HƯỜNG
4.TRẦN THỊ NGỌC HOA
HÀ NỘI, THÁNG 03 NĂM 2010

CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT
Cùng với sự phát triển của đất nước, nhu cầu xây dựng nhà cao tầng ngày
Cùng với sự phát triển của đất nước, nhu cầu xây dựng nhà cao tầng ngày
một nhiều hơn. Tuy nhiên, không phải tất cả các công trình cao tầng đó đều
một nhiều hơn. Tuy nhiên, không phải tất cả các công trình cao tầng đó đều
được thiết kế kháng chấn. Hơn nữa, trong quá trình thiết kế kháng chấn các
được thiết kế kháng chấn. Hơn nữa, trong quá trình thiết kế kháng chấn các
đơn vị tư vấn chủ yếu chỉ chú trọng tính toán kháng chấn cho phần thân
đơn vị tư vấn chủ yếu chỉ chú trọng tính toán kháng chấn cho phần thân
công trình. Còn khi thiết kế kháng chấn phần móng công trình, các đơn vị tư
công trình. Còn khi thiết kế kháng chấn phần móng công trình, các đơn vị tư
vấn thường chỉ sử dụng nội lực chân cột có kể đến tác động của động đất
vấn thường chỉ sử dụng nội lực chân cột có kể đến tác động của động đất
để tính toán và cấu tạo kháng chấn cho móng công trình. hiện nay Bộ Xây
để tính toán và cấu tạo kháng chấn cho móng công trình. hiện nay Bộ Xây
dựng đã ban hành Tiêu chuẩn "TCXD VN 375: 2005 Thiết kế kháng chấn cho
dựng đã ban hành Tiêu chuẩn "TCXD VN 375: 2005 Thiết kế kháng chấn cho
công trình“ vào năm 2006. mặc dù vậy, trong thiết kế các công trình, vấn đề

công trình“ vào năm 2006. mặc dù vậy, trong thiết kế các công trình, vấn đề
tính toán nền móng công trình chịu động đất gần như chưa được quan tâm
tính toán nền móng công trình chịu động đất gần như chưa được quan tâm
1 cách đúng mức. Trong phạm vi chuyên đề này, chúng tôi cố gắng đưa ra
1 cách đúng mức. Trong phạm vi chuyên đề này, chúng tôi cố gắng đưa ra
một số vấn đề trong lĩnh vực này
một số vấn đề trong lĩnh vực này
A. PHẦN MỞ ĐẦU

CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT
B. PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ

Phần I: Động đất – Tác động của động đất tới nền và công trình

Phần II: Phương pháp xác định tải trọng động đất tác dụng lên công
trình

Phần III: Tính toán một số kết cấu móng chịu động đất theo TCXD VN
375: 2005

1. Móng nông

2. Móng bè

3. Móng hộp

4. Móng cọc

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

I.1. Động đất
I.1.1. Định nghĩa & phân loại:

Động đất là hiện tượng dao động rất mạnh nền đất xảy ra khi một
nguồn năng lượng lớn được giải phóng trong thời gian rất ngắn do sự
nứt rạn đột ngột trong phần vỏ hoặc trong phần áo trên của quả đất.

Trung tâm của các chuyển động địa chấn, nơi phát ra năng lượng về
mặt lý thuyết, được quy về một điểm gọi là chấn tiêu. Hình chiếu của
chấn tiêu lên bề mặt quả đất gọi là chấn tâm. Khoảng cách từ chấn tiêu
tới chấn tâm gọi là độ sâu chấn tiêu (H).

Dựa vào (H) mà có thể phân loại động đất như sau:

Động đất nông H < 70 km

Động đất trung bình H = 70 ÷ 300 km

Động đất sâu H > 300 km

Các trận động đất mạnh thường xảy ra ở độ sâu H = 30 ÷ 100 km.

I.1.2. Nguồn gốc của động đất:

Động đất có nguồn gốc từ hoạt động kiến tạo
PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH


Động Động đất có nguồn gốc từ các đứt gãy trong cấu trúc địa chất.


Do sự giãn nở trong lớp vỏ đá cứng của quả đất.

Động đất do các vụ nổ.

Động đất do hoạt động núi lửa.

Động đất do sụp đổ nền đất.

Động đất do tích nước vào các hồ chứa lớn gốc từ các đứt gãy
trong cấu trúc địa chất.
PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

I.1.3. Cường độ và cấp động đất

Theo giá trị gia tốc nền thiết kế ag = γI.agR, chia thành ba trường hợp
động đất

Động đất mạnh ag ≥ 0,08g, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn

Động đất yếu 0,04g ≤ ag < 0,08g, chỉ cần áp dụng các giải pháp
kháng chấn - đã được giảm nhẹ

Động đất rất yếu ag < 0,04g, không cần thiết kế kháng chấn
PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

I.2. Tác động của động đất tới nền đất và công trình
I.2.1. Tác động của động đất tới nền đất:

Khi động đất xảy ra, nền đất có thể bị mất ổn định kèm theo những
chuyển vị lớn trên bề mặt gây ra sự phá hoại các công trình xây dựng.
Những hiện tượng sau đây có thể xảy ra cho nền đất:

Lún sau khi sóng địa chấn đi qua (nền đất có cấu trúc hạt rời
và xốp)

Sụt lở hoặc các chuyển động trên mặt đất.

Hóa lỏng (nền đất bão hòa nước và được tạo thành từ các
hạt rời không nén chặt). Hóa lỏng là sự giảm sức chống cắt
và/hoặc độ cứng do tăng áp lực nước lỗ rỗng trong các vật
liệu rời bão hoà nước trong lúc có chuyển động nền do động
đất, đến mức làm tăng đáng kể biến dạng lâu dài của đất,
hoặc dẫn tới điều kiện ứng suất hữu hiệu của đất gần bằng 0.

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

Việc nghiên cứu phản ứng địa chấn của một công trình được thực
hiện với giả thiết nền đất ổn định, không biến dạng thường xuyên. Đối
với những nền đất có thể bị mất ổn định khi động đất xảy ra cần phải
áp dụng các kỹ thuật gia cố nền trước khi xây dựng.
I.2.2. Tác động của động đất tới công trình:

Động đất có thể làm cho các công trình xây dựng bị phá hoại theo các
cách sau:


Bằng lực quán tính sinh ra khi nền đất chuyển động

Bằng hỏa hoạn phát sinh

Bằng cách thay đổi các tính chất cơ lý của nền

Bằng chuyển vị trực tiếp của đứt gãy tại vị trí xây dựng.

Bằng cách tạo ra các sóng nước như sóng địa chấn ( sóng
thần) hoặc chuyển động chất lỏng trong các bể chứa và hồ.

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

Một số hình ảnh phá hoại do động đất

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH


PHẦN I: ĐỘNG ĐẤT – TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI NỀN
ĐẤT VÀ CÔNG TRÌNH

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT TÁC
DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

Trên thế gới hiện nay có các phương pháp tính toán kết cấu chịu tác
động động đất như sau :

Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương.

Phương pháp tĩnh phi tuyến ( phương pháp tính toán đẩy
dần “ push-over”)

Phương pháp phổ phản ứng.

Phương pháp phân tích dạng chính

Phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động.

Việc lựa chọn phương pháp tính toán kết cấu khi thiết kế kháng chấn
có thể dựa vào các tiêu chí sau đây:

Mức độ phức tạp của kết cấu

Tính đều đặn của công trình

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT TÁC
DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005
III.1. Móng nông


Công thức chống trượt ngang
V
Ed
≤ F
Rd
+ E
pd
trong đó:

E
pd
: Sức kháng theo phương ngang do áp lực đất lên mặt
bên của móng.

F
Rd
: Sức kháng do ma sát của móng với nền đất.
Với :
+ N
ed
: lực pháp tuyến thiết kế lên đáy móng nằm ngang.
+ d : góc ma sát giữa bề mặt kết cấu và nền tại đáy
móng.
+ γ
M
: hệ số riêng của tham số vật liệu, lấy bằng giá trị áp
dụng cho (=1,25)
Rd Ed
M

tg
F N
δ
γ
=

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005

Độ ổn định chống lại sự phá hoại về khả năng chịu tải động đất của
một móng nông dạng băng đặt trên bề mặt đất đồng nhất có thể được
kiểm tra bằng biểu thức như sau:
( ) ( )
( )
(
)
( ) ( )
( )
(
)
01
1
1
1
V1
'
'
'
≤−







−−
−
+






−−
−
d
k
kc
cc
b
k
ka
cc
NFmN
MFf
NFmN
Fe
MMTT
γβ

Trong đó :
max
N
N
N
EdRd
γ
=
max
N
V
V
EdRd
γ
=
max
.NB
M
M
EdRd
γ
=
+ N
max
: khả năng chịu lực cực hạn của móng dưới tác dụng của tải trọng
đứng đúng tâm, được xác định theo đất dính hay rời như ở dưới.
+ B: chiều rộng móng.
+

: lực quán tính không thứ nguyên của đất được xác định theo đất dính

hay rời.
+ :hệ số của mô hình (các giá trị cho thông số này được cho trong bảng).
+a, b, c, d, e, f, m, k, k’, cT, cM, c’M, b, : là trị của các thông số phụ thuộc
vào loại đất, được cho trong bảng.
F
Rd
γ

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005
III.2. Móng bè

Việc tính toán cho móng nông cũng có thể áp dụng cho móng bè. Có
thể kiểm tra khả năng chịu lực của nền đất tự nhiên dưới tác dụng
của động đất theo phương pháp sau :

Áp lực bình quân và áp lực lớn nhất ở mép đáy móng phải thoả mãn
điều kiện:
sE
sE
f
W
M
A
GF
p
fp

2,1
max
≤+
+
=
≤

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005
Trong đó : + F, G, A, p, p
max
là các thông số hình học và tải trọng
+ f
sE
: trị thiết kế khả năng chịu lực chống động đất của nền đất
xác định theo công thức sau:
( ) ( )
[ ]
5,13
0
−+−+== dbfff
dbdssssE
γψψζζ
+ :hệ số điều chính khả năng chịu lực chống động đất của đất nền.
+ : trị thiết kế khả năng chịu lực cúa đất nền sau khi hiệu chỉnh theo
độ sâu và bề rộng móng
+ : trị số thiết kế khả năng chịu lực của đất nền tự nhiên
+ : hệ số hiệu chỉnh khả năng chịu lực theo bề rộng và độ sâu của
móng: trọng lượng của đất (kN/m3)
+ b : bề rộng của mặt đáy móng (m), khi b<3m lấy b = 3m; khi b>6m lấy

b=6m
+ : trọng lượng bình quân của của đất bên trên mặt đáy móng (kN/m3)
+ d: độ sâu chôn móng, tính từ mặt đất ngoài nhà trở xuống
s
ζ
s
f
d
f
db
ψψ
,
0
γ

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005
Diện tích ứng suất bằng không giữa mặt đáy móng với đất nền dưới
tác dụng của động đất không được vượt quá 15% diện tích mặt đáy
móng khi B/H<4.

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005
III.3. Móng hộp

Việc tính toán kiểm tra cường độ đất nền tương tự như móng bè


Ngoài ra còn phải thoả mãn các yêu cầu sau:

Diện tích có áp lực bằng không ở đáy móng không vượt
quá 25% diện tích đáy móng

Khi có xuất hiện áp lực bằng không ở đáy móng với e>B/6
thì tính pmax như sau:
aL
GN
p
.3
)(2
max
+
=
e
p min
p
p max
p max
2a a

PHẦN III: TÍNH TOÁN MỘT SỐ KẾT CẤU MÓNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
THEO TCXD VN 375: 2005
Trong đó:
+ N: tải trọng thẳng đứng của kết cấu bên trên móng.
+ G: tảI trọng bản thân móng hộp và đất đắp phủ.
+ e: độ lệch tâm của hợp lực.
+ L: chiều dài đáy móng vuông góc với hướng tác động của
mômen.

+ a: khoảng cách từ mép móng có áp lực lớn nhất đến hợp
lực.
+ Sơ đồ tính áp lực lên đất nền