Chuong5 suc chiu tai

Chương 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT Sức chống cắt đất Thí nghiệm xác đònh đặc trưng chống cắt Điều kiện cân MohrRankine Sức chòu tải đất Tóm tắt tập chương 1 SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT 1.1 Tổng quan Trong tự nhiên thường có tượng trượt lở sườn đồi, sườn núi, mái dốc, lũ bùn, trượt lở bờ sông, bờ biển…v.v, nguyên nhân: Do nước mưa lũ thấm vào đất làm thay đổi tính chất lý đất Do tác động gió, dòng nước chảy, tác động kiến tạo đòa chất làm thay đổi hình dạng sườn dốc Độ ẩm không khí thay đổi xây dựng hồ chứa nước khu vực gây Tóm lại, điều kiện cân học vốn có sườn dốc bò xâm phạm dẫn đến trượt  Các công trình nhân tạo nhà ở, nhà máy, đập, đê, cầu, đường, tunnel công trình phụ trợ bò trượt, bò lật trình thi công hay giai đoạn khai thác, nguyên nhân: Khi xây dựng công trình đất gây đất trường ứng suất gia tăng Các số gia ứng suất pháp gây thay đổi thể tích phân tố đất Các số gia ứng suất tiếp gây biến hình phân tố đất, có khuynh hướng gây trượt cắt đất Và hậu 1.2 Lý thuyết sức chống cắt đất Sức chống cắt đất bao gồm hai thành phần: ma sát hạt lực dính hạt đất a Sức chống cắt đất rời Sức chống cắt có thành phần ma sát: o Ma sát trượt hạt trượt lên nhau, phụ thuộc vào ứng suất pháp tác động lên hạt o Ma sát lăn hạt lăn tròn lên o Ma sát gài móc hạt nằm phức tạp khung hạt b Sức chống cắt đất dính  Sức chống cắt đất hạt mòn hay đất dính gồm hai thành phần ma sát lực dính  Với đất dính bão hoà nước, chòu tải ƯS gánh đỡ khung hạt phụ thuộc vào độ thoát nước lỗ rỗng → có hai biên giới hạn:  Ứng với điều kiện áp lực nước lỗ rỗng thặng dư thoát hết (lâu dài)  Ứng với điều kiện không thoát nước (tức thời) Trong thực tế tính toán phải lựa chọn sức chống cắt đất dính bão hoà nước 1.3 Đònh luật Mohr – Coulomb Năm 1776, Coulomb: s = τ f = σtgϕ + c Thành phần ma sát phụ thuộc vào ƯS pháp, ký hiệu σtgϕ, (ϕ góc ma sát đất) Thành phần lực dính không phụ thuộc ƯS pháp, ký hiệu c Các nghiên cứu sau Morh – Coulomb cho thấy thông số chống cắt c, ϕ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: trạng thái ƯS ban đầu, độ ẩm đất, điều kiện thoát nước, điều kiện thí nghiệm,…v.v Terzaghi cải tiến: s = σ’tgϕ’ + c’ Sức chống cắt phụ thuộc vào ƯS pháp hữu hiệu ƯS pháp tổng, có phần ƯS hữu hiệu phát sinh ma sát THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CHỐNG CẮT Thí nghiệm phòng: Thí nghiệm cắt trực tiếp với hộp cắt Casagrande, sử dụng nhiều cho thiết kế móng; Thí nghiệm nén trục; Thí nghiệm nén đơn; Thí nghiệm cắt đơn Thí nghiệm trường: Thí nghiệm xuyên động chuẩn (SPT); Thí nghiệm xuyên tónh (CPT); Thí nghiệm nén ép ngang; Thí nghiệm cắt cánh Nhóm thí nghiệm trường cho kết trực tiếp mẫu nguyên dạng, tránh tình trạng xáo trộn mẫu trình lấy mẫu, trình vận chuyển, 10 bảo quản,…v.v đặc biệt với loại Nhận xét: SCT đất gồm thành phần: qult = 0.5Nγ γ b + qNq + cNc Thành phần chống trượt khối nằm đáy móng: 0.5Nγ γ b Phụ tải hông: qNq Thành phần lực dính lớp đất đáy móng: cNc Ảnh hưởng lực dính đến SCT lớn (đặc biệt SCT tức thời) việc xác đònh, chọn lựa giá trò từ thí nghiệm 66 quan trọng VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT 5.1 Mô hình giả thiết  Móng chòu tải phân bố  Đáy móng trơn nhẵn, tức ma sát đáy móng đất không  Đất đồng chất, mặt mặt 67 phẳng ngang  Trọng lượng đất hai bên móng tải phân bố  Đất vật liệu dẻo lý tưởng  Dưới tác dụng tải trọng giới hạn, đất bò phá hoại hoàn toàn 68 5.2 Vùng dạng phá hoại sức chòu tải 69 70 71 Phá hoại hoàn toàn Phá hoại cục Phá hoại ép lún 72 Đặc điểm dạng phá hoại 7373 Bài tập ví dụ 1: Một móng hình băng có bề rộng b=6m, Df=0.9m Mực nước ngầm nằm ngang mặt đất tự nhiên Trọng lượng riêng đẩy đất γ ’=11kN/m3, ϕ=200, c=50kN/m2 Xác đònh:  Tải trọng giới hạn tuyến tính p0  Sức chòu tải GIẢI  Tải trọng giới hạn tuyến tính p0 Nhận xét: Tải trọng giới hạn tuyến tính p0 tải trọng vừa đủ làm cho đất nén 74 chặt, mà chưa làm xuất vùng biến Nc = π cot gϕ π ϕ = 200 → Nq = 3.06; Nc = 5.66; Nγ = 0.51 cot gϕ + ϕ + π Nq = p0 = 11*0.9*3.06+50*5.66 = 313.3kN/m π cot gϕ + ϕ − 0.25π Ghi chú: Nq; Nc ; Nγ : hệ số sức chòu Nγ = π tải Puzưrievsky, TCXD VN cot gϕ + ϕ − p0 = γD f N q + cN c cot gϕ + ϕ − 75  Sức chòu tải p= πγ c ( z max + D f + cot gϕ ) + γ D f π γ cot gϕ − + ϕ p gh = γD f N q + cN c + γbN γ = 11 * 0.9 * 3.06 + 50 * 5.66 + 11 * * 0.51 p gh = 347 kN / m 76 Bài tập ví dụ 2: Một móng vuông chòu tải đứng tâm P=4600kN đặt đồng chất có γ =21kN/m3, ϕ=280, c=39kN/m2, Df=1.2m Xác đònh kích thước móng sức chòu tải tương ứng Cho biết FS=2.5, tiêu chuẩn SCT theo Terzaghi GIẢI: Nhận xét: ϕ = 280 → trạng thái đất Đây toán tính thử dần qult = 0.4γ bNγ + qNq + 1.3c’Nc (Terzaghi) ϕ = 280 → Nq = 17.81; Nc = 31.61; Nγ = 13.7 Chọn b = 2.5m, q = γ Df qult = 0.4*21*2.5*13.7 + 21*1.2*17.81 77+ Sức chòu tải cho phép đất, qa = qu/FS = 2339.14/2.5 = 935.66kN/m2 Diện tích cần thiết móng, Af = P/qa = 4600/935.66 = 4.92m2 → Chiều rộng móng: b = Af1/2 = 4.921/2 ≈ 2.2m 2.5 − 2.2 ∆b = *100% = 12% > [∆b ] = 10% 2.5 Chọn lại, b = 2.2m qult = 0.4*21*2.2*13.7 1.3*39*31.61 = 2304.62kN/m2 + 21*1.2*17.81 + 78 Sức chòu tải cho phép đất lúc này: qa = qu/FS = 2304.62/2.5 = 921.85kN/m2 Diện tích cần thiết móng, Af = P/qa = 4600/921.85 = 4.99m2 → Chiều rộng móng: b = Af1/2 = 4.991/2 ≈ 2.2m Kết luận: b = 2.2m; qa = 921.85kN/m2 79 TÓM TẮT CHƯƠNG & BÀI TẬP  Tóm tắt chương  Bài tập SCT: làm theo nhóm,trình bày powerpoint => thuyết trình lớp => gửi email cho Giáo viên 80