đề tài bài toán tổng thể kết cấu nhà -móng-nền

MÔN NỀN MÓNG
LỜI MỞ ĐẦU
Định luật III Niu-tơn
“Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng
lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng
lại vật A một lực. Hai lực này khác điểm
đặt, cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn”

KẾT CẤU – MÓNG - NỀN
PHƢƠNG
PHÁP TÍNH
TOÁN KẾT
CẤU
Bài toán
rời rạc
Bài toán
đồng thời
I. Bài toán rời rạc
T¶ i
tr ä n g
NÒn
mã n g
N
M
Q
0
0
0
NÒn
mã n g
k Õt c Êu bª n t r ª n

T¶ i
tr ä n g
NÒn
mã n g
N
M
Q
0
0
0
NÒn
mã n g
k Õt c Êu bª n t r ª n
Kết cấu bên
trên được mô
hình thành sơ
đồ tính. ví dụ:
khung phẳng,
liên kết sàn,
dầm, cột,
tường là các
liên kết cơ
bản.
Sơ đồ tính toán hệ kết cấu bên trên và móng
theo sơ đồ rời rạc hóa kết cấu
mã n g
0
M
0
N

Q
0
T¶ i tr ä n g
l iª n kÕt v í i mã n g = l iª n kÕt c ¬ b¶ n
c Çu
Sơ đồ tính toán rời rạc hệ kết cấu cầu và móng
Ba Bƣớc rời rạc kết cấu
1. Tách kết cấu bên trên, thay thế liên kết với
móng là các kết cấu cơ bản (ngàm, khớp
gối cố định, khớp gối di động, ngàm trượt).
2. Dùng các nguyên lý cơ học kết cấu tính
ứng lực tại các liên kết thay thế đó.
3. Tính phần móng, nền do nội lực tính được
từ kết cấu bên trên xuống các chân cột.
Nhận xét: Theo cách này sự tương tác kết
cấu bên trên – móng và nền được thể hiện
trong quá trình lặp. Tuy nhiên ảnh hưởng của
móng chưa xét đến thích đáng.
II. Lịch sử phát triển của bài toán
đồng thời
Lúc đầu việc tính toán đồng thời được tiến hành
đối với phần móng và nền.
•Bài toán của Chamechi(1959).
Kể đến ảnh hưởng của lún không đều của nền
a
a'
b
b'
c
c'


b

c
SA
SB
SC
Sơ đồ bài toán của Chamechi
Tác giả giải bài toán cơ học kết cấu: chuyển vị
cưỡng bức gối tựa B và C và cộng tác dụng.
Để kể đến lún không đều, lúc đầu trong
phương pháp tách rời người ta cho các gối có
chuyển vị cưỡng bức “qui ước” trong kết cấu
bên trên phát sinh ứng lực phụ thêm.
•Bài toán móng khe lún:
Đối với móng nông cứng: Do mômen M lớn,
dẫn đến phía Pmax lún nhiều hơn  móng bị
xoay một góc  nên chân cột phát sinh một
mômen cản Mc làm mômen đáy móng tác
dụng lên nền giảm:
M = M
nền
= M
0
+ N
0
.e
0
- M
c

M
c
phụ thuộc vào độ cứng của cột và liên kết
của cột với sàn, dầm tầng trệt.

0
N
0
M
M
0
N
0
N
M
M
c
p
max
p
max
Sơ đồ tính toán móng tại khe lún
Vi múng cc : khi i xoay mt gúc v
chuyn v thng i, ta cú phng trỡnh cõn
bng mụmen:
N
0
M
c

giằng
Ngàm vớ i
móng lân cận
N
M
eo

Trục đi qua trọng
tâm cá c cọc
đài
cọc
M
0
S tớnh toỏn múng cc chu ti lch tõm ln
r
11
.

+R
1p
= 0
Trong đó: R
1p
= M
r
11
= M
ocọc
+M
ogiằng

+ M
ocột

 M
ocọc
= M - M
ogiằng
- M
ocột

III. Mô hình tính toán hệ tổng thể và
phƣơng hƣớng giải quyết
mã n g
NÒn
Sơ đồ tính toán đồng thời móng và kết cấu bên trên
Rõ ràng là: chuyển vị (lún) của các gối
(móng) không đều  gây ra sự phân phối lại
nội lực trong kết cấu bên trên. Quá trình này
diễn ra đến lúc đạt tới độ lún ổn định.
Sự phân phối này phụ thuộc vào độ
cứng đất, độ cứng kết cấu bên trên, giằng
cấu tạo.
Có hai hướng tính toán theo phương
pháp hệ đồng thời:
1. Qui đổi kết cấu bên trên về kết cấu cơ bản
thay thế (kết cấu tương đương), trên nền
đất được mô hình hoá là tuyến tính hay phi
tuyến…

2. Mô hình chính xác: trong đó kết cấu bên

trên và kết cấu móng (BTCT) được mô
hình hoá gần với thực trên nền đất.
III.1. Phƣơng pháp kết cấu thay thế
(dầm, vách bản)
Kết cấu bên trên và móng nông được
thay thế bởi kết cấu cơ bản dầm vách, bản
có độ cứng kháng uốn, kháng cắt tương
đương” từ đó giải bài toán dầm, bản trên nền
đã được mô hình hoá (thường là mô hình
biến dạng tuyến tính). Nội lực trong kết cấu
thay thế sẽ phân phố trở lại kết cấu ban đầu
(theo qui luật thay thế “tương đương”). Tùy
theo đặc điểm của kết cấu bên trên mà nó
được thay thế bằng các phương pháp sau:
1) Dầm thay thế
j
j
1
2
tb
j
Sơ đồ tính toán đồng thời theo phương phán dầm thay thế
- Theo Sagin hệ kết cấu: nhà + móng
băng  dầm
Độ cứng dầm thay thế :

EJ
1
và EJ
2

 EJ
tb
=
E
JJ
JJ
21
21
2



Trong đó:
EJ
a
- độ cứng kháng uốn của móng.
EJ
k
- độ cứng khung tầng k.
b
f,
h
f
-bề rộng và chiều cao của tường
chèn khung.
n – số tầng.
- Theo Meyerhof đối với nhà panen hay
khung thì độ cứng dầm thay thế:
EJ
td

= EJ
a
+


n
k
k
EJ
0



n
j
ff
f
hb
E
0
3
)
12
(
- Theo Kosziưn (CHU

321 - 65).
A
H
0

i
3
21
di
i+1
m

nn
k
k
M
M
xn
xk
h0
hk
Hk
ha
EJj = 
EJb = 
k
n
Tr ô c t r u n g h o µ
bª n ph ¶i
bª n t r ¸ i
Sơ đồ tính hệ kết cấu theo Kosziưn



n

k
a
oa
k
k
atđ
h
hEJ
hd
EJEJ
1
2
2
)
2
(
.

phai
k
trai
k
k
k
GE
hh
GE
hh
EF
d

00





Trong đó:
2) Kết cấu thay thế là “khung một
tầng tương đương” (theo Kany).
a a a a a
l
h H
EJf
J0i
Jai
JFi
h
ai
h
0i
0
1
2
i
n
t - ê ng c hÌ n
Sơ đồ tính theo phương pháp thay thế khung một tầng tương đương
 

















n
i
ai
ai
oi
oiFi
ai
ai
oi
oi
Fi
fi
fif
tđ
h
j

h
j
a
j
h
j
h
j
a
l
EJ
h
lJE
EJ
1
2
2
2
.)(1
2

3) Kết cấu thay thế là “ Vách ”
B
b
m
lo
H
h
Sơ đồ tính theo phương pháp thay thế vách
HAH

n
 ).
12
4,0(

- ρ hệ số kể đến sự vênh tiết diện.
Dựa trên kết quả của bài toán Poulos
và Davis mô hình làm việc tổng thể
giữa kết cấu bên trên và phần nền +
móng nhƣ sau:
mã n g
NÒn
Gèi ®µn håi
thay thÕ
Sơ đồ tính hệ kết cấu bên trên làm việc đồng thời với móng cọc
Các bƣớc tính:
- Lập sơ đồ kết cấu: khung phẳng hoặc khung
không gian:
+ Kết cấu bên trên: các phần tử cột, dầm đều
được thay thế bằng các phần tử Frame, hay
Solid.
+ Kết cấu móng: Đài (bản móng nông), hệ
giằng: được chia nhỏ thành các phần tử hệ
lưới chữ nhật và được thay thế bằng các phần
tử Frame, Shell, Solid. Cọc: ảnh hưởng của
cọc cũng được thay thế bằng các gối đàn hồi
có độ cứng “tương đương” tại các vị trí cọc.
+ Nền đất: tác dụng của nền đất dưới đáy
móng được thay thế bằng các gối đàn hồi có
độ cứng thay đổi tại các vị trí nút của các

phần tử dưới đáy móng (hình vẽ).
M
0
N
0
M
0
N
0
Gèi ®µn håi
thay thÕ cäc
Gèi ®µn håi
thay thÕ ®Êt