Nghiên cứu độ sâu phá hoại nền dưới móng băng theo sự thay đổi góc nội ma sát và độ nghiêng tải trọng

Nghiên cứu độ sâu phá hoại nền dưới móng băng theo sự thay đổi góc nội ma sát và độ nghiêng tải trọng Nghiên cứu độ sâu phá hoại nền dưới móng băng theo sự thay đổi góc nội ma sát và độ nghiêng tải trọng Nghiên cứu độ sâu phá hoại nền dưới móng băng theo sự thay đổi góc nội ma sát và độ nghiêng tải trọng

Trường Đại Học Lạc Hồng Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học Nghiên Cứu Độ Sâu Phá Hoại Nền Dưới Móng Băng Theo Sự Thay Đổi Góc Nội Ma Sát Và Độ Nghiêng Tải Trọng Sinh Viên: Võ Tất Thành Hướng Dẫn: TS Nguyễn Ngọc Phúc Lạc Hồng, tháng 6/2016 Trường Đại Học Lạc Hồng Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình i BẢN CAM KẾT KHƠNG ĐẠO VĂN Kính Gửi: Ban lãnh đạo khoa: Kỹ Thuật Cơng Trình Phịng NCKH Sinh viên: Võ Tất Thành MSSV : 312000279 Lớp : 12XD112 Thực đề tài NCKH hình thức phá hoại móng nơng theo thay đổi độ nhám đáy móng độ nghiêng tải trọng Do giáo viên TS Nguyễn Ngọc Phúc hướng dẫn Tôi xác nhận đề tài tự nghiên cứu cam kết tuyệt đối không vi phạm quy định đạo văn nhà trường Giáo viên hướng dẫn Sinh viên TS Nguyễn Ngọc Phúc Võ Tất Thành Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình TĨM TẮT ii Trong quan điểm lý luận độ sâu mặt trượt phá hoại đất, đất đạt đến sức chịu tải cực hạn nhà khoa học trước (Prandtl, Terzaghi, Xocolovxki….), khơng thấy xét nhiều đến vấn đề mặt trượt phá hoại đất chịu tải trọng nghiêng Vì tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu độ sâu phá hoại móng băng theo thay đổi góc nội ma sát độ nghiêng tải trọng Đối với cơng trình thực tế nay, người ta thường hay ý tới làm việc kết cấu nhìn bên ngồi mà trọng tới phá hoại biến đổi đất mà cơng trình đặt lên phía Rất nguy hiểm ta khơng biết phá hoại để đưa giải pháp sử lý đất hiệu Vì tác giả lựa chọn đề tài để nghiên cứu Dựa vào nghiên cứu để so sánh phá hoại quan điểm lý thuyết tính tốn phá hoại đưa vào tính tốn phần mền plaxis LỜI CẢM ƠN iii Lời em gửi lời cám ơn tới thầy cô khoa Kỹ Thuật Cơng Trình trường Đại Học Lạc Hồng, tạo điều kiện tốt cho em nghiên cứu khoa học thời gian Em xin chân thành cảm ơn tới TS Nguyễn Ngọc Phúc nhiệt tình hướng dẫn cho em hoàn thành tốt nghiên cứu khoa học Sau em xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe lời cảm ơn chân thành Sinh viên Võ Tất Thành iv MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỊU TẢI NỀN DƯỚI MÓNG trang Chương 2: KẾT QUẢ TÍNH TỐN BẰNG GIẢI TÍCH trang 2.1: Một số quan điểm sức sức chịu cực hạn trang 2.2: Kết tính tốn trang 2.3: Vùng hoạt động mặt trượt trang 2.4: Tính tốn mặt trượt theo phương pháp giải tích trang Chương 3: MƠ PHỎNG CÁC BÀI TỐN BẰNG PLAXIS 3.1: Mơ dựa vào sở liệu tính tốn trang trang 3.2: Hình ảnh thể cung trượt đất đạt sức chịu tải cực hạn chạy plaxis trang 10 3.3: Cung trượt đất chịu tải trọng nghiêng trang 11 3.4: Kết luận kiến nghị trang 15 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: So sánh sức chịu tải giới hạn theo giải tích plaxis trang 2 Bảng 2.2: Quy đổi tọa độ cực ứng với 𝜑 = 150 trang Bảng 2.3: Quy đổi tọa độ cự ứng với 𝜑 = 200 trang Bảng 2.4: Tính tốn mặt trượt giải tích trang Bảng 3.1: Bảng liệu hệ số module nhập vào plaxis trang Bảng 3.2: Độ sâu miền chạy phần mền plaxis chịu tải thẳng đứng trang Bảng 3.3: Bảng liệu hệ số module nhập vào plaxis trang 11 Bảng 3.4: Bảng tính tốn độ sâu miền chịu tải trọng nghiêng 100, 200, 300 trang 11 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Tải trọng giới hạn chạy plaxis trang Hình 2.2: Biểu đồ so sánh tải trọng giới hạn trang 3 Hình 2.3: Sơ đồ cung trượt đất đạt sức chịu tải cực hạn theo prandtl Hình 2.4: Sơ đồ cung trượt đất đạt sức chịu tải cực hạn theo Tezaghi Hình 2.5: Sơ đồ cung trươt đất đạt sức chịu tải cực hạn theo Irapolxki trang trang trang Hình 2.6: Sơ đồ cung trươt đất đạt sức chịu tải cực hạn chịu tải trọng nghiên xocolovsky trang Hình 2.7: Cung trượt quy đổi tọa độ trang Hình 2.8: Đồ thị so sánh điểm sâu miền trang Hình 3.1: Ảnh mặt cắt móng băng trang 10 Hình 3.2: Đồ thị độ sâu miền chịu tải thẳng đứng trang 11 Hình 3.3: Cung trượt chạy plaxis trang 10 12 Hình 3.4: Cung trượt chạy plaxis trang 10 13 Hình 3.5: Biểu đồ hiển thị độ sâu miền chịu tải trọng nghiêng 100, 200 300 14 Hình 3.6: Cung trượt chạy plaxis chiu tải trọng nghiêng 100 15 Hình 3.7: Cung trượt chạy plaxis chịu tải trọng nghiêng 200 16 Hình 3.8: Cung trượt chạy plaxis chịu tải trọng nghiêng 300 trang 12 trang 12 trang 13 trang 13 17 Hình 3.9: Biểu đồ so sánh thay đổi độ sâu miền trang 14 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT - Pgh: Sức chịu tải giới hạn đất - Df: Độ sâu đặt móng - γ: Trọng lượng riêng đất - b: Bề rộng đáy móng - Y: Độ sâu miền - C: Lực dính đất - 𝛿: Độ nghiêng tải trọng viii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN DƯỚI MĨNG NƠNG 1.1 Tổng quan sức chịu tải đất: - Muốn cho đất móng sử dụng bình thường, điều cần thiết phải cho chúng tránh khỏi làm việc trạng thái giới hạn Khi đất đạt tới trạng thái giới hạn có nghĩa khả chịu tải trọng, có biến dạng lớn vượt phạm vi quy định - Một số lý thuyết để đánh giá sức chịu tải, biến dạng đất, mặt trượt áp dụng nghiên cứu 1.2 Phương pháp tính tốn theo lý luận cân giới hạn: - Phương pháp tính tốn theo lý luận cân giới hạn dựa việc giải phương trình vi phân cân tĩnh với điều kiện cân giới hạn điểm, người ta tiếp tục xét trạng thái ứng suất điểm khu vực trượt, xác định hình dạng mặt trượt cách chặt chẽ tìm trạng thái giới hạn CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN BẰNG GIẢI TÍCH 2.1 Một số quan điểm sức sức chịu cực hạn nền: - Theo Prandtl: Pgh = (Df γ + c cotg𝜑) 1+sin 𝜑 1−𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑒 𝜋𝑡𝑔𝜑 - c cotg𝜑 (1) - Theo Terzaghi: Pgh = Nγ 𝛾𝑏 + Nq γ h + Nc C (2) - Theo Xocolovxki: Pgh = PT (c+ q tgφ) + q (3) 2.2 Kết tính tốn: Cơ sở lý thuyết tính tốn: γ ( kN/m3) C (kN/m2) 𝜑 (0 ) 18 18 18 18 18 5 5 15 20 25 30 35 Bảng số liệu tính tốn: Bảng 2.1: So sánh sức chịu tải giới hạn theo giải tích plaxis [3] Tải trọng giới hạn (kN/m2) Prandtl Terzaghi Xocolovsky Plaxis 1364,4 403 114,7 180 (Bảng số liệu tính tốn ứng với b = 1m, γ = 18kN/m3, 𝜑 = 150, c = 5kN/m2) Hình 2.1: Tải trọng giới hạn chạy plaxis [4] Hình 2.2: Biểu đồ so sánh tải trọng giới hạn [3] 2.3 Vùng hoạt động mặt trượt: - Theo Prandtl: Thì quan điểm vùng hoạt động mặt trượt khác với nhà khoa học khác Prandtl góc trượt (450+  ) Hình 2.3: Sơ đồ cung trượt đất đạt sức chịu tải cực hạn theo prandtl [2] - Theo Terzaghi: Đối với Terzaghi góc trượt có giá trị  Hình 2.4: Sơ đồ cung trượt đất đạt sức chịu tải cực hạn theo Terzaghi [2] - Theo Irapolxki: Đối với Irapolxki phá hoại nằm trạng thái biến dạng dẻo (Lý thuyết tính tốn dựa mức độ phát triển khu vực biến dạng dẻo) góc hợp với mặt trượt với đáy móng Irapolxki lấy (450+  ) Hình 2.5:Độ sâu phá hoại đất đạt sức chịu tải cực hạn theo Irapolxki [1] - Theo Xocolovsky: Hình 2.6: Sơ đồ cung trươt đất đạt sức chịu tải cực hạn chịu tải trọng nghiêng xocolovsky [2] 2.4 Tính tốn mặt trượt theo phương pháp giải tích: - Để biết độ lõm lớn (ứng với r quét cung trượt từ M đến N) Ta quy đổi từ tọa độ cực tọa độ Desartes Hình 2.7: Cung trượt quy đổi tọa độ [2] - Bảng tính quy đổi từ tọa độ cực sang tọa độ Desartes với (b = 1, 𝜑 = 150 r0 = 1,3m Bảng 2.2: Quy đổi tọa độ cực ứng với 𝜑 = 150 [2] - Góc 𝜃 (0) 20 25 30 35 40 r (m) 1,37 1,39 1,41 1,43 1,45 α (độ) 17,5 12,5 7,5 2,5 y (m) 1,3 1,36 1,39 1,43 1,45 Với 𝜑 = 200, r0 = 1,42 m Bảng 2.3: Quy đổi tọa độ cự ứng với 𝜑 = 200 [2] 𝜃 20 25 30 35 r (m) 1,53 1,55 1,58 1,61 α (độ) 15 10 y (m) 1,47 1,53 1,57 1,61 Góc (độ) - 𝜑 Kết luận: với α nhỏ ứng với ymax, (ứng với 𝜃 = 900- (450 + )) Với r = r0.𝑒 𝜃𝑡𝑔𝜑 , y = r.cosα Bảng 2.4: Tính tốn mặt trượt giải tích [2] y (m) 𝜑 = 150 𝜑 = 200 𝜑 = 250 𝜑 = 300 𝜑 = 350 Prandtl 1,47 1,62 1,82 2,06 2,32 Tezaghi 0,32 0,46 0,62 0,81 1,03 Irapolxki 0,65 0,71 0,78 0,86 0,96 Hình 2.8: Đồ thị so sánh điểm sâu miền [2] CHƯƠNG MÔ PHỎNG CÁC BÀI TỐN BẰNG PLAXIS 3.1 Mơ dựa vào sở liệu tính tốn (mục 2.2.1): - Ta cố định giá trị lực dính c thay đổi góc nội ma sát 𝜑, (𝜑 thay đổi từ 150 đến 350) 𝜑 (O) C (kN/m) 15 20 25 30 35 5 5 - hệ số module tính tốn nhập vào plaxis, chọn chiều sâu đặt móng Df = 1,5 m, vào bề rộng móng b = 1m, N = 50kN, hmóng= 250mm Bảng 3.1: Bảng liệu hệ số module nhập vào plaxis[2] Các module Eref (kN/m2) 𝜗(nu) 𝛾 sat (kN/m3) 𝛾 unsat (kN/m3) C Đất 5000 0,35 18 18 Bê tơng 26604000 0,2 24 Hình 3.1: Ảnh mặt cắt móng băng [4] Kết sau nhập liệu vào plaxis: Bảng 3.2: Độ sâu miền chạy phần mền plaxis chịu tải thẳng đứng [4] Độ sâu miền (m) 𝜑 = 150 𝜑 = 200 𝜑 = 250 𝜑 = 300 1,4 1,35 1,3 1,25 𝜑 = 350 1,2 Hình 3.2: Đồ thị thể điểm sâu miền chạy plaxis chịu tải thẳng đứng [4] 3.2 Hình ảnh thể cung trượt đất đạt sức chịu tải cực hạn chạy plaxis: - Ứng với: 𝜑 = 150, C = kN/m2 Hình 3.3: Cung trượt chạy plaxis chịu tải trọng thẳng đứng [4] - Ứng với: 𝜑 = 350, C = kN/m2 Hình 3.4: Cung trượt chạy plaxis chịu tải trọng thẳng đứng [4] 10 3.3 Cung trượt đất chịu tải trọng nghiêng: - Về mặt trượt hay điểm sâu miền chịu tải trọng nghiêng kiểm soát (Interfaces plaxis) - Dữ liệu nhập vào plaxis, tải trọng nghiêng giống tải thẳng đứng, khác chỗ ta thay đổi độ nghiêng tải trọng Bảng 3.3: Bảng liệu hệ số module nhập vào plaxis[2] Các module Eref (kN/m2) 𝜗(nu) 𝛾 sat (kN/m3) 𝛾 unsat (kN/m3) C (kN/m2) Đất 5000 0,35 18 16 Bê tông 26604000 0,2 24 - Để thấy độ sâu phá hoại đất ta thay đổi độ nghiêng tải, tác giả chọn độ nghiêng tải tăng dần từ 100, 200 300 để thấy khác Và cho giá trị 𝜑 thay đổi từ 150 đến 350 Kết sau nhập liệu vào plaxis: Bảng 3.4: tính toán độ sâu miền chịu tải trọng nghiêng 100, 200, 300 [4] 𝜑 = 150 Độ sâu miền (m), Ѳ = 100 Độ sâu miền (m), Ѳ = 200 Độ sâu miền (m), Ѳ = 300 𝜑 = 200 𝜑 = 250 𝜑 = 300 𝜑 = 350 1,3 1,25 1,2 1,1 1.05 1,2 1,1 0,95 0,9 0,9 0,8 0,7 0,65 0,6 11 Hình 3.5: Biểu đồ hiển thị độ sâu miền chịu tải trọng nghiêng 100, 200, 300 [4] Góc nghiêng (100): C = 5kN/m2, 𝜑 = 150 Hình 3.6: Cung trượt chạy plaxis chịu tải trọng nghiêng [4] 12