IV Chi phÝ x©y dùng
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN GIA CỐ NỀN ĐẤT BẰNG CƠNG
2.1 Giới thiệu chung
Các nghiên cứu về ơ ngăn hình mạng hiện nay chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phương pháp gia cố này này. Các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện do Han (2007) [8], [9], Emersleben và Meyer (2008) và 2010 [4], [5], [6], Han và các công sự (2010) [9], Kief và Rajagopal (2008) [11], [12]. Các nghiên cứu này sẽ được trình bày chi tiết dưới đây.
Để tính tốn thiết kế kết cấu có sử dụng phương pháp gia cố ơ ngăn hình mạng NeowebTM 3D, các phương pháp như giải tích, phần tử hữu hạn được có thể được áp dụng. Hiện nay, phương pháp giải tích chưa có các nghiên cứu được báo cáo, do vậy, chương này sẽ trình bày việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính tốn.
2.2 Sự làm việc của hệ thống gia cố ơ ngăn hình mạng NeowebTM [11], [12]
Trường hợp thơng thường (khi khơng bố trí hệ thống NeowebTM), dưới tác dụng của tải trọng khi đạt đến trạng thái giới hạn vật liệu nền đất, hoặc các lớp vật liệu kém dính bị phá hoại do cắt trượt, đẩy trồi, dẫn đến mất sức chịu tải (Hình 2.1 Sức chịu tải của nền thông thường khơng gia cố).
Hình 2.2. Sức chịu tải của đất nền được gia cố hệ thống Neoweb [11]
Hình 2.3. Ứng suất theo phương ngang tác dụng lên thành ô ngăn [11]
Khi vật liệu nền đất hoặc móng áo đường được tăng cường bằng hệ thống NeowebTM, tải trọng thẳng đứng truyền trên lớp vật liệu chèn lấp trong hệ thống NeowebTM chuyển hóa một phần thành ứng suất ngang tác dụng lên thành các ô ngăn, phân bố ứng suất rộng hơn sang các ô liền kề, kết quả làm giảm ứng suất trong các vật liệu chèn lấp đảm bảo cho các vật liệu chèn lấp không bị phá hoại, tăng sức chịu tải và giảm độ lún (Xem hình 2.2 Sức chịu tải của đất nền được gia cố hệ thống NeowebTM, hình 2.3 Ứng suất theo phương ngang tác dụng lên thành ô ngăn).
Việc tăng cường Kết cấu ơ ngăn hình mạng NeowebTM cịn làm hạn chế sự nở hơng của vật liệu do sức kháng xung quanh ơ ngăn (Hình 2.4 Sức kháng xung quanh ơ ngăn).
Hình 2.5. Sức kháng bị động của các ô xung quanh [11]
Đất bên trong các ô lân cận cũng tạo ra sức kháng bị động chống lại tác dụng của tải trọng truyền xuống (Hình 2.5 Sức kháng bị động của các ô xung quanh).
Ứng suất ngang tác dụng vào thành ô ngăn đã được đục lỗ và tạo nhám sẽ sinh ra sức kháng masát tiếp xúc giữa thành ô ngăn và vật liệu chèn lấp (Hình 2.6 Sức kháng ma sát tiếp xúc của thành ô ngăn). Sức kháng này sẽ làm giảm ứng suất thẳng đứng truyền xuống đất nền.
- Sức kháng mơmen uốn: Tồn bộ khối đất được kìm hãm và chắn giữ trong một kết cấu có cường độ chịu kéo cao (về thể tích) tạo ra một lớp có sức kháng mơmen uốn tăng lên. Sức kháng kết cấu này cũng làm tăng khả năng phục hồi tốt hơn, đặc biệt dưới các tải trọng tập trung.
Hình 2.7. Tác dụng của ơ ngăn dưới tải trọng lặp [11]
- Kết cấu ổn định lâu dài dưới tác dụng của tải trọng lặp: Thực tế và thí nghiệm cũng chứng minh rằng hệ thống NEOWEBTM có cường độ và độ cứng biên rất tốt, sức kháng mỏi cao, hệ số giãn nở vì nhiệt (CTE) thấp và ổn định, kích thước tốt hơn dưới chu kỳ nhiệt, hệ số giảm cường độ kéo do từ biến nhỏ, hệ số giảm cường độ do mỏi nhỏ.
Sử dụng thí nghiệm nén ba trục, cường độ tăng trong đất thơng thường được thể hiện thơng qua lực dính tương đương. Do lực dính tương đương và sự kìm hãm giữa hệ thống NeowebTM với đất tạo ra độ cứng lớn hơn so với đất không gia cố. Độ cứng của nền gia cố bằng NeowebTM xấp xỉ gấp đôi so với nền không gia cố. [11]
Hệ thống NeowebTM tạo ra một lực dính giả trong vật liệu hạt rời như trong hình 2.8:
Hình 2.8. Lực dính tương đương của đất nền có gia cố bằng ơ ngăn [11]
- Ổn định chống mài mòn và xuống cấp vật liệu hạt rời: Tải trọng động lặp là ngun nhân gây ra m mịn cấp phối sẽ dẫn đến suy giảm đặc tính vật liệu móng. Độ mài mịn của vật liệu móng được gia cố bằng Neoweb giảm ở mức thấp và do vậy các đặc tính ban đầu được duy trì lâu hơn so với vật liệu móng khơng gia cố.
- Hệ thống Neoweb giúp thoát nước ngang tốt: thoát nước ngang tốt đồng thời thoát nước nhanh bề mặt đối với mặt đường không phủ bề mặt.