đối vỡ độ lỳn cho phộp đối với một cụng trỡnh tuỳ thuộc nhiều lý do khỏc nhau). Tải trọng trờn đơn vị diện tớch đỏy múng khụng gõy phỏ hoại cắt trong đất gọi là sức chịu tải giới hạn, đú là chủ đề của chương này.
13.2 Khỏi niệm chung
Xột một múng băng cú chiều rộng B đặt trờn mặt một tầng đất cỏt chặt hoặc đất dớnh cứng, như nờu trong hỡnh 13.1a. Bõy giờ,đặt một tải trọng tăng dần lờn múng, độ lỳn sẽ tăng.
Hỡnh 13.1 Bản chất phỏ hoại do sức mang tải trong đất: (a) phỏ hoại cắt tổng quỏt; (b) phỏ hoại cắt cục bộ; (c) phỏ hoại cắt xuyờn ngập (vẽ lại theo Vesic, 1973)
Biến thiờn của tải trọng trờn diện tớch đơn vị (q) với độ lỳn của múng cũng đươc nờu trong Hỡnh 13.1a. Tại một điểm nào đú - khi tải trọng trờn đơn vị diện tớch bằng qu - sẽ xảy ra một sự phỏ hoại đột ngột trong đất nền và mặt trượt trong đất sẽ mở rộng tới mặt đất. Tải trọng trờn
Tải trọng/đơn vị diện tích, q
Độ lún Mặt tr-ợt
Tải trọng/đơn vị diện tích, q
Độ lún Mặt tr-ợt
Tải trọng/đơn vị diện tớch, q
Độ lỳn Mặt trượt trong
đơn vị diện tớch này, qu, thường được quy gọi là sức chịu tải giới hạn của múng (ultimate bearing capacity of the foundation). Khi sự phỏ hoại đột ngột như vậy xảy ra trong đất, được gọi là phỏ hoại cắt tổng thể (general shear failure).
Hỡnh13.2 Biến thiờn của qu(1)/0,5 B và qu/0,5 B đối với tấm trũn và tấm chữ nhật trờn bề mặt của cỏt (vẽ lại theo Vesic, 1963)
Nếu múng đang xột đặt trờn cỏt hoặc đất sột cú độ chặt trung bỡnh (Hỡnh 13.1b), một lượng tăng tải trờn múng cũng sẽ kộo theo một lượng tăng lỳn. Tuy nhiờn, trong trường hợp này mặt phỏ hoại trong đất sẽ mở rộng dần ra phớa ngoài múng, như nờu bởi những đường đậm trong Hỡnh 13.1b. Khi tải trọng trờn đơn vị diện tớch đặt trờn múng bằng qu1 chuyển động của múng sẽ kộo theo những sụt lỳn đột ngột. Rồi một chuyển động lớn của múng buộc mặt trượt trong đất mở rộng tới mặt đất (như những đường nột rời nờu trong hỡnh vẽ). Tải trọng trờn đơn vị diện tớch lỳc đú là sức chịu tải giới hạn, qu. Vượt ra ngoài điểm đú, một lượng tăng tải sẽ kộo theo một lượng tăng lớn độ lỳn của múng. Tải trọng trờn đơn vị diện tớch múng, qu(1), được quy gọi là tải trọng
Cắt xuyên ngập Cắt cục bộ Cắt tổng quát Tấm tròn 203mm (8 in) Tấm vuông 152mm (6 in) Tấm tròn 102mm (4 in) Tấm tròn 51 mm (2 in) Tấm tam giác 51 x 305 mm (2 x 12 in) Rút gọn 0,6
Dấu nhỏ chỉ tải trọng phá hoại ban đầu Trọng l-ợng đơn vị khô, d Trọng l-ợng đơn vị -ớt, w Độ chặt t-ơng đối Dr B q va B qu u 2 1 2 1 1
phỏ hoại ban đầu (Vesic, 1963). Chỳ ý rằng giỏ trị đỉnh của q khụng thuộc loại phỏ hoại này, nú được gọi là phỏ hoại cắt cục bộ trong đất.
Nếu múng đặt trờn một loại đất tương đối xốp rời, đường biểu diễn tải trọng - lỳn giống như đường trong Hỡnh 13.1c. Trong trường hợp này, mặt phỏ hoại trong đất sẽ khụng phỏt triển lờn mặt đất. Vượt quỏ tải trọng phỏ hoại cuối cựng, qu, đường biểu diễn tải trọng - lỳn sẽ dốc đứng và thực tế là tuyến tớnh. Loại phỏ hoại này trong đất được gọi là phỏ hoại cắt xuyờn ngập
(the punching shear failure).
Vesic (1963) đó tiến hành nhiều thớ nghiệm tải trọng - sức chịu tải trong phũng trờn tấm phẳng trũn và chữ nhật đặt trờn một loại cỏt cú cỏc độ chặt khỏc nhau Dr. Biến thiờn của và nhận được từ những thớ nghiệm này, trong đú B là đường kớnh củ tấm trũn hoặc
bề rộng của tấm chữ nhật và là trọng lượng đơn vị khụ của cát, đ-ợc biểu thị trong Hình 13.2.
Hỡnh 1 3.3 cỏc kiểu phỏ hoại múng đặt trờn cỏt (theo Vesic, 1973)
B qu 2 1 ) 1 ( B qu 2 1 Độ chặt tương đối, Dr Df /B* Cắt xuyờn ngập Cắt cục bộ Cắt tổng quỏt
Trọng lượng đơn vị khụ, d
Trọng lượng đơn vị ướt, w
Độ chặt t-ơng đối Dr Cắt xuyên ngập Cắt cục bộ Cắt tổng quát 203 mm (8 in) 152 mm (6 in) 192 mm (4 in) 51 mm (2 in) 51 x 305 mm (2 x 12 in) Tấm chữ nhật ( bề rộng B) Tấm tròn Tấm chữ nhật B S
Hỡnh 13.4 Phạm vi lỳn của tấm trũn và tấm chữ nhật tại tải trọng giới hạn (Df/B = 0) trong cỏt (cải biờn từ Vesic. 1963)
Điều quan trọng cần lưu ý trong hỡnh này là, nếu Dr khoảng 70%, thỡ xảy ra loại hoại cắt tổng thể trong đất.
Dựa trờn cỏc kết quả thực nghiệm, Vesic (1973) đó đề nghị một quan hệ cho kiểu phỏ hoại sức chịu tải của múng đặt trờn cỏt. Hỡnh 13.3 biểu thị quan hệ này, trong đú cú cỏc chỳ giải sau
Dr = độ chặt tương đối của cỏt Df = độ sõu đặt múng đo từ mặt đất
(13.1) trong đú B = chiều rộng múng; L = chiều dài múng (Chỳ ý: L luụn luụn lớn hơn B) Đối với múng vuụng, B = L; với múng trũn, B = L = đường kớnh, do vậy
B* = B (13.2)
L B
BL B* 2
Hỡnh 13.4 biểu thị độ lỳn S của tấm trũn và tấm chữ nhật trờn bề mặt cỏt tại tải trọng giới hạn, như nờu trong Hỡnh 3.2. Hỡnh vẽ chỉ ra một phạm vi chung của S/B với độ chặt tương đối của cỏt. Như vậy, núi chung, chỳng ta cú thể núi rằng đối với múng đặt nụng (nghĩa là Df/B* nhỏ), tải trọng cuối cựng cú thể xảy ra tại một độ lỳn của múng bằng (4 10)% B. Điều kiện này xảy ra cựng với phỏ hoại cắt tổng quỏt của đất; tuy nhiờn, trong trường hợp phỏ hoại cắt cục bộ hoặc xuyờn ngập, tải trọng cuối cựng cú thể xảy ra tại độ lỳn bằng 15 25% chiều rộng của múng (B).