6 Tương tác giữa kết cấu và nền đất
6.1 cứng nền móng động tổng thể đối với móng trọng lực
6.1.1 Độ cứng nền móng cho điều kiện lý tưởng
6.1.1.1 Trong những trường hợp cụ thể, có thể thích hợp để tính tốn các đặc tính độ cứng nền móng dựa trên các cơng thức có sẵn cho các điều kiện lý tưởng. Đó là khi:
- Phản ứng động ít nhạy cảm với các thay đổi về đặc tính cứng của móng;
- Đất là đồng nhất, hiệu ứng phi tuyến được kiểm sốt tốt bằng cách tính tốn phụ thuộc của mơđun cắt đất trên mức biến dạng hoặc ứng suất, diện tích nền móng dự kiến là hình
- Các giá trị gần đúng là cần thiết ở giai đoạn đầu của thiết kế.
Ngay cả khi các phân tích chi tiết hơn được thực hiện để thiết lập các đặc tính độ cứng nền móng, các phép tính đơn giản cho các điều kiện lý tưởng phải được thực hiện để chứng minh khả năng các kết quả từ các phân tích chi tiết nằm trong phạm vi dự kiến.
6.1.1.2 Khi móng trịn và nằm trên bề mặt đất và được giả định là cứng, và khi điều kiện đất
đồng nhất và môđun cắt tương đương G được xác định, đại diện cho khối lượng đất tham gia và mức độ biến đổi hiện hành trong đất, độ cứng nền móng có thể được xác định theo cách đơn giản dựa trên các giải pháp từ lý thuyết đàn hồi. Các giải pháp cũng tồn tại tính tốn cho một hoặc nhiều độ lệch sau đây từ các điều kiện lý tưởng được liệt kê trong 6.1.1.1
- Các loại đất có mơđun cắt hoặc vận tốc cắt tuyến tính tăng, lớp đất, hoặc các dạng không đồng đều khác;
- Các nền móng chiếm chỗ;
- Nhiều hình dạng cơ sở nền móng khác nhau; - Kết cấu móng mềm.
Trong hầu hết các trường hợp, khơng có giải pháp nào có sẵn hồn tồn phù hợp với tất cả các đặc điểm thực tế liên quan đến độ cứng của đất hoặc hình dạng móng và độ cứng. Do đó, nó ln ln nên được đánh giá những đặc điểm nào là quan trọng nhất để phù hợp. Ảnh hưởng của độ lệch từ mơ hình được chọn có thể được đánh giá từ các mơ hình khác tính tốn độ lệch đó. Tuy nhiên, nó phải được xem xét rằng các thơng số khác nhau có thể liên quan đến nhau theo cách làm phức tạp các hiệu chỉnh cho độ lệch mơ hình.
6.1.1.3 Các giải pháp cho nền móng cứng nằm trên không gian nửa đàn hồi được đưa ra trong 1 cho thấy độ cứng của lò xo, hệ số suy giảm, tỷ lệ khối lượng, tỷ lệ suy giảm và khối lượng đất hiệu dụng cho các dạng chuyển động khác nhau.
Độ cứng tương ứng với độ cứng tĩnh.
Khối lượng đất hiệu dụng nên được coi là một phương tiện để mô phỏng sự giảm độ cứng với tần suất tăng, tức là khơng phải là khối lượng đất có thể nhận biết được di chuyển vật lý trong pha với nền móng.
Các hệ số suy giảm là hệ số suy giảm trung bình trên một dải tần số mà tại đó cộng hưởng thường xảy ra. Các hệ số suy giảm được lập bảng chỉ đại diện cho suy giảm hình học.
Bảng 1 - Hệ số lò xo và hệ số suy giảm, tỷ lệ khối lượng và tỷ lệ suy giảm và khối lượng đất hiệu dụng cho nền móng trịn cứng nằm trên bề mặt của một nửa không gian đàn hồi
Dạng chuyển động
Độ cứng lò xo, K
Hệ số suy giảm,
c Tỷ số khối, B Tỷ lệ suy giảm, ξ Ảnh hưởng
Đứng (z)
Ngang (x)
Lắc (ψ)
Xoắn (θ)
R - Bán kính nền móng;
m - Khối lượng của móng;
G, ν and ρ - Môđun cắt, hệ số Poisson và mật độ khối lượng của không gian nửa đàn hồi;
Bz, Bx, Bψ, Bθ - Tỷ lệ khối lượng trong các dạng chuyển động tương ứng;
Iψ, Iθ - Mômen khối lượng qn tính của nền móng quay theo trục ngang và trục dọc, tương ứng.
6.1.1.4 Nếu việc suy giảm vật liệu nền móng phải được mơ phỏng bằng hệ số suy giảm nhớt,
điều này nên được trang bị cho các tần số có tầm quan trọng lớn (các dạng chính) theo quan hệ sau:
Trong đó:
c - Hệ số suy giảm;
β - Tỷ lệ suy giảm vật liệu nền móng; K - Độ cứng lò xo;
ω - Tần số của dạng chính.
bổ sung cho độ cứng được đưa ra trong 1 đối với các móng trịn cứng nằm trên bề mặt của không gian nửa đàn hồi, 2 và 3 cung cấp các biểu thức cho độ cứng nền móng cho các điều kiện nền sau:
- Nền móng trên bề mặt tầng có độ dày hữu hạn trên không gian nửa đàn hồi, phụ thuộc vào lớp trên ít cứng hơn khơng gian nửa đàn hồi bên dưới;
- Nền móng ngập trong lớp đất có độ dày hữu hạn trên nền đá.
Bảng 2 - Các lị xo nền móng dựa trên các biểu thức trong 2 và 3 sẽ đại diện cho độ cứng móng động cần thiết trong phân tích kết cấu cho tải trọng gió và sóng trên nền móng. Tuy nhiên, trong các phân tích cấu trúc cho tải động đất, có thể cần phải áp dụng giảm độ phụ thuộc tần số của
độ cứng từ 2 và 3 để có được các giá trị độ cứng động thích hợp cho các phân tích. Độ cứng của lị xo cho một chân tròn cứng trên lớp trên nền đá hoặc lớp trên nửa không gian
Trên lớp trên nền đá Trên lớp trên nửa không gian
Dạng chuyển động Độ cứng móng Độ cứng móng Đứng H/R>2 1≤H/R≤5 Ngang H/R>1 1≤H/R≤4 Lắc 1<H/R<4 0.75≤ H/R ≤2 Xoắn H/R>1.25 Không đưa ra
Bảng 3 - Độ cứng của lị xo cho một chân móng trịn cứng được nhúng trong tầng trên nền đá
Rải hữu hiệu: D/R<2; D/H<1/2
Dạng chuyển động Độ cứng móng
Đứng
Ngang
Lắc