Bài giảng Cơ học đất - Chương 4: Sức chịu tải của nền đất

Bài giảng Cơ học đất - Chương 4: Sức chịu tải của nền đất cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung NỘI DUNG CHÍNH: Lý thuyết sức chịu tải của Terzaghi; Hệ số an toàn; Phương pháp tính sức chịu tải tổng quát và sức chịu tải Meyerhof; Các phương pháp xác định sức chịu tải của nền đất theo TCVN. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG 4  SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT (SOIL ULTIMATE BEARING CAPACITY) “Remember Yesterday, Dream about Tomorrow but Live Today” NỘI DUNG CHÍNH: §4.1 Khái niệm chung §4.2 Lý thuyết sức chịu tải Terzaghi §4.3 Phương pháp tính sức chịu tải tổng quát sức chịu tải Meyerhof §4.4 Hệ số an tồn §4.5 Các phương pháp xác định sức chịu tải đất theo TCVN §4.1 Khái niệm chung Khái niệm chung I Mở đầu 1.1 Mục đích làm TN nén đất trường: Với cơng trình lớn & quan trọng, thường phải làm thí nghiệm nén đất trường để tìm hiểu giai đoạn biến dạng vị trí xây dựng cơng trình nhằm mục đích: Làm tài liệu để xác định đặc trưng biến dạng đất Nghiên cứu khả chịu tải Khái niệm chung I Mở đầu 1.1 Mục đích làm TN nén đất trường: Làm tài liệu để xác định đặc trưng biến dạng đất: nội dung TN trình bày Chương III phần nghiên cứu tính ép co & biến dạng đất Nghiên cứu khả chịu tải Cần tính tốn áp suất đáy móng lớn tác dụng tải trọng ngồi mà đất phía móng chịu trước bị phá hoại Hay, cần tính tốn sức chịu tải để thiết kế an toàn Khái niệm chung 1.2 Thí nghiệm bàn nén chịu tải trọng thẳng đứng Xét TN bàn nén trường, chịu tác dụng tải trọng thẳng đứng, kết TN thể quan hệ (tải trọng ~ độ lún) Khái niệm chung II Các hình thức ổn định chịu tải Xét móng băng có chiều rộng B chịu tác dụng tải trọng Theo Das (2007), tác dụng tải trọng thẳng đứng, có hình thức phá hoại sức chịu tải nền: 1.Phá hoại cắt tổng quát 2.Phá hoại cắt cục 3.Phá hoại cắt xuyên ngập Khái niệm chung 2.1 Phá hoại cắt tổng quát (phá hoại hoàn toàn)  Xảy móng đặt cát chặt (Dr > 67%) đất dính cứng  Các mặt trượt phát triển liên tục nền, phần đất bề mặt bị đẩy trồi  Sự phá hoại xảy cách đột ngột  Biểu đồ ứng suất – độ lún có điểm cực đại Khái niệm chung 2.1 Phá hoại cắt tổng quát (phá hoại hoàn tồn) Hình Phá hoại cắt tổng qt Khái niệm chung 2.2 Phá hoại cắt cục Móng đặt tầng cát có độ chặt trung bình (30% < Dr < 67%) sét có trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Mặt trượt phát triển sâu có đoạn khơng liên tục mặt đất, phần móng dễ xác định mặt trượt Đất bị đẩy trồi so với trường hợp phá hoại cắt tổng quát Biểu đồ ứng suất - độ lún khơng có điểm cực đại, chuyển vị đứng lớn 10 III Xác định SCT dựa vào phát triển vùng biến dạng dẻo 57 Nhận xét  Công thức xác định P1/4 đơn giản, thuận tiện cơng trình chịu tải trọng hình băng, thẳng đứng, phân bố  Tuy nhiên, dùng lời giải đàn hồi vùng biến dạng dẻo mở rộng chưa hợp lý  Giả thiết ứng suất trọng lượng thân tuân theo luật áp lực thuỷ tĩnh chưa hợp lý III Xác định SCT dựa vào phát triển vùng biến dạng dẻo 58 Ví dụ 4.3 Một móng băng có bề rộng B=6m, độ chơn móng hm=0.9m Mực nước ngầm nằm ngang mặt đất thiên nhiên Trọng lượng riêng đẩy đất đn=11kN/m3, Φ =20o, c = 50 kN/m2 Yêu cầu xác định: 1) Tải trọng giới hạn tuyến tính Po 2) Sức chịu tải P1/4 III Xác định SCT dựa vào phát triển vùng biến dạng dẻo Giải 1) Po= cN*c + qN*q Tra bảng (4‐3) với  =20o  N*c= 5.66,  N*q= 3.06 Po= 50*5.66 + 11*0.9*3.06 = 313.3 kN/m2 2) P1/4= cN*c+ qN*q + BđnN* Tra bảng (4‐3) với  =20o  N*c= 5.66,  N*q= 3.06, N*= 0.51 P1/4= 50*5.66 +11*0.9*3.06 + 11*6*0.51 = 347 kN/m2 59 IV Xác định sức chịu tải theo tải trọng phá hoại (PP Evdokimov) 60 Tính PghII theo lý thuyết phá hoại dẻo, có hai PP: - PP dùng đường cong đặc trưng (theo lý luận cân giới hạn điểm) - PP phân tích cân giới hạn (còn gọi lý thuyết cân giới hạn cố thể) IV Xác định sức chịu tải theo tải trọng phá hoại (PP Evdokimov) 61 4.1 Xác định PghII dựa PP đường cong đặc trưng Khối đất trạng thái cân giới hạn điểm khối đất đạt trạng thái cân giới hạn Tại điểm đạt trạng thái cân giới hạn có mặt trượt qua điểm làm với góc (90- ) Lời giải dựa vào điều kiện cân tĩnh ứng suất tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb IV Xác định sức chịu tải theo tải trọng phá hoại (PP Evdokimov) 62 4.2 Xác định PghII dựa phân tích CBGH cố thể Khối đất trạng thái cân giới hạn đất hình thành mặt trượt liên tục bao khối trượt Chỉ điểm mặt trượt trạng thái cân giới hạn Khối trượt xem khối rắn Để tính PghII , trước hết giả thiết hình dạng mặt trượt, sau từ điều kiện cân lực khối trượt (trạng thái giới hạn) tính PghII IV Xác định sức chịu tải theo tải trọng phá hoại (PP Evdokimov) 4.2 Xác định PghII dựa phân tích CBGH cố thể Có hai cách tiếp cận tốn: Đồ giải a) Tính PghII TH đất rời b) Tính PghII TH đất dính Giải tích 63 64 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải 1.1 TH đất rời a.Điều kiện giả thiết phương pháp -Đất rời, đồng chất -Móng hình băng, chịu tải trọng thẳng đứng nằm ngang phân bố -Đất vật liệu dẻo lý tưởng -Giả thiết khối trượt vật rắn tuyệt đối, điểm mặt trượt thoải mãn điều kiện ứng suất giới hạn 65 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải b Tính PghII theo phương pháp đồ giải B1 Giả thiết hình dạng mặt trượt, khối trượt B2 Xác định lực tác dụng vào khối trượt B3 Vẽ đa giác lực trạng thái cân giới hạn Chú ý: điều kiện để khối trượt cân đa giác hệ lực phải khép kín B4 Dựa vào quan hệ lượng giác II gh 66 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải Tải trọng giới hạn Pgh & Tgh làm cho đất bị trượt theo mặt ABCD bị ép trồi phía DE, khối trượt gồm khu: Khu I : ABE – Khu chủ động – bị nén Khu II : EBC – Khu độ Khu III: ECD – Khu bị động – bị ép trồi 67 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải Xét cân toàn khối & vẽ đa giác lực cho toàn hệ thực cách xét vân & vẽ đa giác lực cho khu I, II, III Nếu vẽ tỷ lệ, xác định RghII 68 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải Sau xác định RghII, tải trọng giới hạn tính theo cơng thức sau: p II gh  II gh PghII R II gh   cos  F B TghII R II gh   sin  F B 69 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải 1.2 TH đất dính Áp dụng nguyên lý áp lực dính tương đương Caquot, thay lực dính đất áp lực ngồi n = c/tg𝛷 ⇒ Khi đất coi đất rời Nếu vẽ tỷ lệ, xác định RghII 70 I Xác định PghII theo phương pháp đồ giải 1.2 TH đất dính Sau xác định RghII, tải trọng giới hạn TH đất dính tính theo cơng thức sau: p II gh R II gh  cos  'n B  II gh R II gh  sin  ' B 71 II Xác định PghII theo phương pháp giải tích Theo TCVN 4253-2012, tải trọng phá hoại tính theo công thức R II gh  N c cB  N q qB  N  B 2 Trong đó: Nc; Nq; Nγ: hệ số phụ thuộc vào Φ; δ’ γ, c, Φ: trọng lượng riêng, lực dính & góc ma sát đất đáy móng q γ1h1- tải trọng bên Áp dụng công thức ... Tính sức chịu tải TH tải trọng lệch tâm 39 3.4 Tổng sức chịu tải giới hạn mà móng chịu A’: diện tích hiệu III Tính sức chịu tải TH tải trọng lệch tâm 3.5 Hệ số an toàn chống lại phá hoại sức chịu. .. chung §4.2 Lý thuyết sức chịu tải Terzaghi §4.3 Phương pháp tính sức chịu tải tổng quát sức chịu tải Meyerhof §4.4 Hệ số an tồn §4.5 Các phương pháp xác định sức chịu tải đất theo TCVN §4.1 Khái... Tính sức chịu tải TH tải trọng lệch tâm 35 ⇒ Phân bố ASĐM viết lại: Khi e = B/6; qmin = Khi e > B/6; Xuất kéo qmin < đất, đất khơng chịu kéo xẩy phân tách móng & đất III Tính sức chịu tải TH tải