LA-Footing: Móng chịu lệch tâm lớn – áp lực mép, đáy móng tách một phần, lệch tâm hai phương và cột lệch tâm bù mô men
Tăng mô men chân cột từ 104 lên 550 kNm trên móng 2,8 × 2,4 m: lún tâm không đổi nhưng áp lực mép tăng từ 250 lên 392 kPa và độ nghiêng gấp 7 lần. Bài giải thích các điều kiện áp lực đáy theo TCVN 9362, khi nào đáy móng tách, diện tích hữu hiệu theo EN 1997, và vì sao dời cột để bù mô men có thể làm hỏng tổ hợp khác.
Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết
Móng đơn dưới cột khung chịu mô men lớn khi có gió, động đất hoặc tải lệch. Mô men không làm tăng áp lực trung bình nhưng làm áp lực phân bố lệch: mép này tăng, mép kia giảm. Bài này dùng ví dụ móng 2,8 × 2,4 m trên sét pha dẻo cứng (xem bài tính móng từng bước) và tăng dần mô men để thấy kiểm tra nào lần lượt không đạt.
1. Các điều kiện kiểm tra#
| Trạng thái | Điều kiện | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| TTGH II (TCVN 9362) | p_tb ≤ R | Áp lực trung bình trong miền làm việc gần tuyến tính |
| p_max ≤ 1,2·R | Cho phép mép móng vượt R một ít vì vùng dẻo cục bộ ở mép | |
| p_min ≥ 0 (đáy không tách) | Toàn bộ đáy móng tiếp xúc với đất dưới tải tiêu chuẩn | |
| Độ nghiêng i ≤ i_gh | Lún hai mép không chênh quá mức cho phép | |
| TTGH I (EN 1997-1 Phụ lục D) | V ≤ A′·q_u / FS | Sức chịu tải trên diện tích hữu hiệu A′ = (l − 2e_l)·(b − 2e_b) |
| e/l ≤ 1/3 | Độ lệch tâm tương đối (LA-Footing mặc định 0,333) |
Phân bố tuyến tính cho móng cứng: p_max,min = V/(l·b)·(1 ± 6e/l). Đáy bắt đầu tách khi e > l/6.
2. Tăng mô men theo một phương#
Móng 2,8 × 2,4 m, N = 1 260 kN (tiêu chuẩn), H = 39 kN; tăng M_y (theo phương cạnh dài l = 2,8 m). R = 227,4 kPa; 1,2R = 272,8 kPa.
| M_y (kNm) | e_x (m) | p_max (kPa) | p_min (kPa) | FS sức chịu tải | Độ nghiêng (‰) | Không đạt |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 104 | −0,051 | 249,5 | 200,6 | 1,70 | 0,98 | – |
| 250 | −0,147 | 296,1 | 154,0 | 1,60 | 2,85 | p_max (108,5 %) |
| 400 | −0,246 | 343,9 | 106,2 | 1,47 | 4,76 | p_max, sức chịu tải, độ nghiêng |
| 550 | −0,346 | 391,7 | 58,4 | 1,32 | 6,68 | p_max, sức chịu tải, độ nghiêng |
Lún tại tâm giữ nguyên 36,0 mm ở mọi trường hợp: mô men chỉ phân bố lại áp lực quanh tâm, không đổi tổng lực. Kiểm tra bị ảnh hưởng theo thứ tự: áp lực mép trước, rồi sức chịu tải (diện tích hữu hiệu giảm) và độ nghiêng.
3. Đáy móng tách một phần#
Khi lực đứng nhỏ (ví dụ tổ hợp gió với ít tải đứng), lệch tâm vượt l/6 và đáy móng tách. Đất không chịu kéo nên áp lực phải phân bố lại trên phần còn tiếp xúc. LA-Footing giải lặp vùng tiếp xúc trên lưới 48 × 48 ô (kể cả lệch tâm hai phương); với một phương, kết quả trùng công thức p_max = 2V / (3b(l/2 − e)).
| N (kN) | M_y (kNm) | V (kN) | e_x (m) | e/l | p_max (kPa) | Vùng tiếp xúc |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 600 | 450 | 852 | −0,496 | 0,18 > 1/6 | 261,9 | 97,9 % |
| 600 | 550 | 852 | −0,613 | 0,22 | 300,9 | 83,3 % |
Ở trường hợp thứ nhất, áp lực mép vẫn đạt (96 % của 1,2R) nhưng điều kiện "đáy không tách" không đạt. Theo TCVN 9362, với tổ hợp tiêu chuẩn thường xuyên nên giữ toàn đáy tiếp xúc; LA-Footing có tùy chọn yêu cầu tiếp xúc toàn phần (bật mặc định) để kiểm tra điều này.
4. Lệch tâm hai phương#
M_y = 300 kNm và M_x = 200 kNm cùng lúc (N = 1 260 kN):
| e_x (m) | e_y (m) | p_max góc (kPa) | p_min góc (kPa) | i_x / i_y (‰) |
|---|---|---|---|---|
| −0,180 | 0,132 | 386,4 | 63,7 | 3,48 / 3,25 |
Áp lực lớn nhất xảy ra ở góc móng (cộng ảnh hưởng hai phương): 386 kPa, gần bằng trường hợp M_y = 550 kNm một phương. Độ lệch tâm tổng hợp tính theo √((e_x/l)² + (e_y/b)²) = 0,085, còn xa giới hạn 1/3, nên chỉ kiểm tra độ lệch tâm tương đối là chưa đủ: phải kiểm tra áp lực góc.
5. Cột lệch tâm để bù mô men#
Khi mô men luôn cùng chiều (ví dụ cột biên chịu áp lực đất một phía), có thể dời cột so với tâm móng một đoạn e₀ để trọng tâm tải đứng N cùng mô men cho hợp lực đi qua gần tâm đáy móng.
Thử với M_y = 400 kNm ở tổ hợp TC1:
| Dời cột | e_x TC1 (m) | p_max TC1 (kPa) | e_x tổ hợp TC-DH (m) | Tổ hợp quyết định |
|---|---|---|---|---|
| 0 | −0,246 | 343,9 | −0,028 | TC1: p_max 126 % |
| 0,15 m | −0,121 | 283,6 | +0,089 | TC1: p_max 104 % |
| 0,25 m | −0,038 | 243,5 | +0,166 | TC2: p_max 309 kPa (113 %) |
| −0,25 m (sai chiều) | −0,455 | 444,4 | −0,222 | TC1: 163 % |
Dời cột 0,25 m sửa được TC1 gần như hoàn toàn, nhưng các tổ hợp không có M_y lớn (TC2 chỉ có M_x, TC-DH có M_y nhỏ) bây giờ lại lệch tâm theo chiều ngược do chính đoạn dời cột. Kết quả là TC2 không đạt áp lực mép.
6. Tóm tắt#
| Hiện tượng | Kiểm tra quyết định | Cách xử lý |
|---|---|---|
| Mô men vừa | Áp lực mép 1,2R | Tăng cạnh l theo phương mô men |
| Mô men lớn | Sức chịu tải trên A′, độ nghiêng | Tăng l, tăng chiều sâu chôn móng |
| Lực đứng nhỏ, mô men lớn | Đáy tách | Tăng trọng lượng móng và đất đắp; móng băng giao thoa; giằng móng chịu mô men |
| Hai phương | Áp lực tại góc | Kiểm tra góc, không chỉ từng phương |
| Mô men cố định một chiều | – | Dời cột, kiểm tra lại mọi tổ hợp |