LIÊN KẾT CHÂN CỘT BTCT & MÓNG ĐƠN BTCT
LIÊN KẾT CHÂN CỘT BTCT & MÓNG ĐƠN BTCT
Kinh nghiệm chia sẻ
1-Tóm tắt:
Trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo Tiêu chuẩn Việt Nam, liên kết giữa chân cột và móng đơn thường được kỹ sư thiết tùy chọn khá mập mờ. Hầu như liên kết chân cột và móng đơn luôn được chọn như nút cứng (liên kết ngàm). Điều này có thể giải thích như là lý do cho thiết kế kết cấu tiết kiệm và an toàn. Và hầu như không có bất kỳ các hướng dẫn cụ thể trong các tiêu chuẩn thiết kế cũng như các giáo trình, tài liệu khoa học xuất bản bằng Tiếng Việt không bao giờ đề cập đến.
Khác biệt với TCVN, tiêu chuẩn các nước trên thế giới luôn qui định rõ ràng liên kết giữa chân cột và móng đơn là liên kết khớp. Không thể cho rằng TCVN là khác biệt với tiêu chuẩn các nước trên thế giới nên kỹ sư kết cấu Việt Nam có quyền tùy chọn. Do vậy, cần hiểu rõ bản chất của liên kết nhằm phục vụ cho công tác thiết kế tốt hơn.
Bài viết này nhằm tìm hiểu cách lý giải về liên kết khớp giữa chân cột và móng đơn như theo tiêu chuẩn các nước tiên tiến.
2- Chi tiết cấu tạo giữa chân cột & móng đơn bê tông cốt thép:
Trong kết cấu bê tông toàn khối, thép cột được đặt và neo vào bản đế móng đơn. Cấu tạo chi tiết liên kết này là được áp dụng thực tế như nhau trên toàn thế giới
MÓNG ĐƠN
Theo hình vẽ, thép cột được neo chắc chắn vào đế móng. Như vậy tính liên tục của kết cấu được bảo toàn. Điều này đồng nghĩa với nếu có momen tại chân cột thì có khả năng momen này truyền vào đế móng.
3- Tương tác giữa nền đất và bản đế
Giả thiết đặt ra nếu chân cột có momen và momen này truyền vào bản móng. Như vậy cần phải xem xét đến ứng xử của nền đất bên dưới, chủ yếu vào ứng xử biến dạng.
Trong thực tế, nền đất bên dưới có modun biến dạng Eo thường rất bé (đối với nền cát khoảng 300 – 600 kg/cm2) so với độ cứng kháng uốn của bản đế móng.
Ví dụ: Móng đơn kích thước 1200x1200x250mm (cạnh dài x cạnh ngắn x chiều dày), bê tông B20 có modun đàn hồi = 270.000 kg/cm2.
Momen quá tính tiết diện J = (1/12)*b*h^3 = (1/12)*120*25^3 = 156250 cm4
Độ cứng kháng uốn của tiết diện bản móng
EJ = 270.000*156250 = 42.187.500.000
Rõ ràng momen kháng uốn của móng vô cùng lớn so với modun biến dạng của nền đất. Điều này đồng nghĩa với bản móng bị xoay do nền đất không đủ khả năng chống biến dạng. Nói cách khác, trong thực tế nền đất không có khả năng tiếp nhận momen do kết cấu cột bên trên truyền xuống. Hệ quả là theo qui tắc phân phối momen, kết cấu bên trên sẽ tiếp nhận phần momen này và không truyền được momen vào bản đế.
Như vậy, liên kết chân cột và bản đế trong kết cấu BTCT phải là liên kết khớp khi mô hình hóa kết cấu mới phản ánh chính xác khả năng ứng xử của kết cấu.
4- Trường hợp khác
Giả thiết cho rằng khi móng chôn đủ sâu thì khi đó, bản đế móng sẽ được nền đất giữ chặt và có khả năng chống biến dạng xoay. Nếu điều này xảy ra thì lập luận này sẽ cho rằng chân cột vẫn xuất hiện được momen do tải ngoài.
Tuy nhiên, việc phân tích các mô hình tương tác giữa nền đất và kết cấu sẽ cho thấy không thể xảy ra trường hợp này. Khi móng chôn đủ độ sâu nào nó, nền đất xung quanh cổ móng được đầm chặt. Cột / cổ móng làm việc tương tác với nền đất đầm chặt xung quanh khá tương đồng với mô hình cọc đơn. Trong trường hợp này, momen từ đỉnh cột truyền xuống tắt rất nhanh do tương tác với khối đất đắp. Trong nền đất đắp (thường là cát đầm chặt) momen lớn nhất chỉ có thể xuất hiện gần đỉnh cột và hầu như gần bằng 0 tại độ sâu khoảng 3 lần tiết diện cổ móng. Độ sâu này sẽ vẫn rất nhỏ so với độ sâu cần thiết để bản đế móng bị cố định tuyệt đối
5- Kết luận:
Chọn mô hình liên kết khớp giữa chân cột & móng đơn BTCT phản ánh chính xác hơn ứng xử của kết cấu trong công tác thiết kế không chỉ cho kết cấu móng mà cả cho các kết cấu cột và dầm bên trên. Tùy chọn khác đi gây ra sự làm việc bất hợp lý hay thậm chí không đãm bảo khả năng chịu lực của các bộ phận kết cấu, đặc biệt là kết cấu cột.
Nhằm phục vụ cho công tác thiết kế móng đơn theo TCVN, CdfDesign đã xây dựng các chương trình VN001-PadFootAnalysis.xlsm tính kết cấu móng phù hợp với TCVN 5574:2012 để hỗ trợ các kỹ sư thuận tiện trong thiết kế và nâng cao năng suất làm việc.
Tài liệu tham khảo:
Xin trân trọng các ý kiến đóng góp.
TP HCM, ngày 23/04/2016
Th.s Ks. Lê Hoan Cường
Phần mềm liên quan: Móng đơn
Bài viết liên quan: Tính toán móng đơn
Trở về- XEM XÉT CÁC QUI TRÌNH TÍNH CỐT THÉP CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP
- SAI LẦM TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT. P.2
- VỀ LIÊN KẾT CHÂN CỘT THÉP
- SAI LẦM TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT. P.3
- KINH NGHIỆM THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN
- MÓNG CỌC & ĐÀI CỨNG ? ĐÀI MỀM ?
- DÀNH CHO NGƯỜI BẮT ĐẦU NGHIÊN CỨU VỀ THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN
- THIẾT KẾ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP & BÊ TÔNG CỐT THÉP
- KHE PHÂN CÁCH TRONG KẾT CẤU CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG
- NHỮNG SAI LẦM CẦN TRÁNH TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
