LA-Footing: Kết cấu móng đơn theo TCVN 5574:2018 – uốn, chọc thủng có mô men, cắt, vết nứt và neo cốt thép, ví dụ số
Tính bản móng vát 2,8 × 2,4 m, B25, thép CB400-V: mô men mép cột 343,5 kNm cần 15,5 cm² nhưng thép tối thiểu đã 15,4 cm²; chọc thủng có kể mô men dùng 49 %; vết nứt 0,08 mm. Bài đi qua từng kiểm tra với số thay và chỉ ra kiểm tra nào thường quyết định chiều cao móng.
Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết
Sau khi chọn kích thước đáy móng theo nền, bước tiếp theo là thiết kế bản móng: chiều cao và cốt thép. LA-Footing kiểm tra theo TCVN 5574:2018. Bài này dùng tiếp ví dụ móng đơn 2,8 × 2,4 m (xem bài tính móng từng bước).
1. Số liệu kết cấu#
| Hạng mục | Giá trị |
|---|---|
| Móng | Móng vát 2,8 × 2,4 m; cột 0,6 × 0,4 m; bậc dưới t = 0,40 m, phần vát cao 0,30 m (tổng 0,70 m) |
| Vật liệu | Bê tông B25; thép CB400-V; lớp bảo vệ 50 mm |
| Thép bố trí | Phương x: 14Φ16; phương y: 16Φ14 |
Phản lực nền dùng tính kết cấu chỉ do tải tại chân cột. Trọng lượng bản móng và đất đắp trên móng tự cân bằng với phần phản lực tương ứng nên không gây uốn bản móng.
2. Uốn#
Mô men tại tiết diện mép cột (và tại chân vát với móng vát) do phản lực nền phía ngoài tiết diện:
| Phương | M (kNm) | b (m) | h₀ (mm) | α_m = M/(R_b·b·h₀²) | A_s yêu cầu | A_s,min | Bố trí | M_u | Sử dụng |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| x | 343,5 | 2,40 | 642 | 0,0240 | 15,48 cm² | 15,41 cm² | 14Φ16 = 28,15 cm² | 618,6 kNm | 55,5 % |
| y | 302,1 | 2,80 | 627 | 0,0189 | 13,90 cm² | 17,56 cm² | 16Φ14 = 24,63 cm² | 531,4 kNm | 71,3 % |
α_m rất nhỏ (≤ 0,024 so với α_R = 0,391): bản móng dày, làm việc xa trạng thái giới hạn của vùng nén. Ở phương y, thép tối thiểu (A_s,min = 0,1 %·b·h₀) lớn hơn thép yêu cầu theo cường độ: thép tối thiểu quyết định. Đây là trường hợp phổ biến với móng đơn.
3. Chọc thủng có kể mô men#
Tháp chọc thủng lấy chu vi u tại tiết diện cách mép cột h₀/2:
| Bước | Giá trị |
|---|---|
| u = 2·(c_x + h₀ + c_y + h₀), với h₀ = 501 mm tại mép cột | 4,004 m |
| Lực chọc thủng F = N − ∫p dA (phản lực trong đáy tháp) | 776,9 kN |
| F_b,u = R_bt·u·h₀ | 2 105,5 kN |
| M_bx,u; M_by,u (khả năng chịu mô men của tiết diện tính toán) | 663,9; 734,0 kNm |
| F/F_b,u + M_x/M_bx,u + M_y/M_by,u | 0,490 ≤ 1 |
Mô men chân cột làm phân bố ứng suất tiếp không đều quanh chu vi tháp; TCVN 5574:2018 (8.1.6.3) kể ảnh hưởng này bằng số hạng M/M_b,u. Với móng đơn có mô men lớn, chọc thủng thường là kiểm tra quyết định chiều cao móng: nếu không đạt phải tăng chiều cao, cốt thép ngang không hiệu quả bằng.
4. Cắt trên tiết diện nghiêng#
Q ≤ Q_b = 1,5·R_bt·b·h₀² / c (giới hạn 0,5·R_bt·b·h₀ ≤ Q_b ≤ 2,5·R_bt·b·h₀)
| Phương | Q (kN) | c (m) | Q_b (kN) | Sử dụng |
|---|---|---|---|---|
| x | 263,1 | 0,642 | 704,9 | 37,3 % |
| y | 206,6 | 0,658 | 716,6 | 28,8 % |
Bản móng không có cốt đai nên chỉ bê tông chịu cắt.
5. Bề rộng vết nứt (8.2.2)#
| Phương | M_crc = R_bt,ser·W_pl | M (TC1) | M dài hạn | σ_s | a_crc dài hạn | a_crc ngắn hạn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| x | 129,0 kNm | 298,5 kNm | 200,9 kNm | 177,9 MPa | 0,082 ≤ 0,30 mm | 0,140 ≤ 0,40 mm |
| y | 150,5 kNm | 262,5 kNm | 183,3 kNm | 181,6 MPa | 0,061 ≤ 0,30 mm | 0,116 ≤ 0,40 mm |
M > M_crc nên bản móng có nứt dưới tải sử dụng; bề rộng nứt tính theo a_crc = φ₁·φ₂·φ₃·ψ_s·σ_s/E_s·l_s. Kết quả nhỏ vì ứng suất thép thấp (178 MPa) do bố trí nhiều thép hơn yêu cầu cường độ.
6. Neo cốt thép (10.3.5)#
Thép bản móng phải đủ chiều dài neo tính từ tiết diện mép cột tới đầu thanh:
| Phương | R_bond = η₁·η₂·R_bt | L₀,an = R_s·d_s/(4·R_bond) | L_an yêu cầu | Chiều dài có |
|---|---|---|---|---|
| x | 2,625 MPa | 533 mm | 293 mm | 1 050 mm |
| y | 2,625 MPa | 467 mm | 263 mm | 950 mm |
L_an nhỏ hơn L₀,an vì thép bố trí nhiều hơn yêu cầu (L_an = L₀,an × A_s,yc/A_s,bt, không nhỏ hơn 0,3L₀,an, 15d và 200 mm).
7. Tổng hợp và nhận xét#
| Kiểm tra | Sử dụng |
|---|---|
| Uốn phương x / y | 55,5 % / 71,3 % |
| Chọc thủng | 49,0 % |
| Cắt phương x / y | 37,3 % / 28,8 % |
| Vết nứt x / y | 34,9 % / 28,9 % |
| Neo x / y | 27,9 % / 27,7 % |
Với móng ví dụ, mọi kiểm tra kết cấu đều dư, trong khi nền đã dùng 99 % (áp lực trung bình so với R). Đây là tình huống thường gặp: nền quyết định kích thước đáy móng, chọc thủng quyết định chiều cao, thép tối thiểu quyết định lượng thép. Có thể giảm chiều cao móng để tiết kiệm bê tông, nhưng phải kiểm tra lại chọc thủng và độ cứng móng (móng mỏng không còn được xem là cứng, phân bố áp lực đáy không còn tuyến tính).