CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT
2.2 Áp lực đất tác dụng lên tường
Khi tính toán áp lực đất như là tải trọng cơ bản tác dụng lên kết cấu chắn đỡ của công trình dẫn đến việc phải xem xét nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trị số và gây ra ứng suất, biến dạng công trình. Trong đó có các nhóm nhân tố sau:
- Các yếu tố đặc trưng cho môi trường đất đặt công trình.
- Các yếu tố xem xét đến những yếu tố đặc biệt của phương pháp xây dựng, công nghệ xây dựng và những đặc điểm của phương pháp thi công.
- Các yếu tố đặc trưng cho kết cấu công trình, tĩnh không công trình, độ cứng, độ mềm của kết cấu gối tựa …
- Các yếu tố ảnh hưởng đến đến đặc tính và trị số áp lực đất, gây ra bởi những đặc điểm của các thời kỳ.
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 26 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY - Phân tích các yếu tố này và các yếu tố có thể khác cho phép làm rõ các điều kiện cùng làm việc của công trình và khối đất xung quanh.
- Theo sự ảnh hưởng của môi trường đất có bố trí công trình đến những điều kiện cùng làm việc với công trình có thể chia ra hai loại cơ bản của những điều kiện của đất :
+ Loại một là việc truyền lên công trình áp lực đất bên do đất bị phá hoại, đặc trưng cho những công trình đặt không sâu như các tường chắn khác nhau đặt trong hố móng hở.
+ Loại hai là đối với các công trình thi công bằng các phương pháp đặc biệt như hạ giếng, tường trong đất, ép đẩy.v.v…, đối với loại hai là sự làm việc của công trình trong khối đất không bị phá hoại.
Khi tính toán áp lực của khối đất có cấu trúc phá hoại lên kết cấu chắn đỡ của công trình người ta cho rằng khi không có chuyển dịch, các kết cấu tường chắn cứng bất động chịu áp lực trước giới hạn của đất đá nằm trong trạng thái cân bằng đàn hồi.
Các tường chắn được sử dụng để giữ khối đất và tường của tầng hầm, mái dốc đất đắp, hố đào, gia cố móng nằm trong sự cân bằng là các kết cấu chắn đỡ phổ biến hơn cả. Sự ổn định vị trí của tường chắn được đảm bảo hoặc là bởi trọng lượng bản thân, hoặc là bởi trọng lượng của đất do tường đưa vào làm việc và neo.
Theo đặc điểm tác dụng tương hỗ của đất với tường chắn người ta chia ra các dạng áp lực bên sau đây của đất: chủ động, bị động và áp lực đất trong trạng thái tĩnh. Áp lực chủ động và bị động là áp lực giới hạn của đất.
Áp lực đất tĩnh : nếu tường chắn không chuyển dịch duy trì ở vị trí tĩnh thì áp lực tác động vào tường gọi là áp lực đất tĩnh. Hợp lực của áp lực đất tĩnh tác động trên mỗi mét dài tường chắn đất biểu thị bằng E0, cường độ áp lực đất tĩnh biểu thị bằng p0.
Áp lực chủ động : nếu tường chắn đất dưới tác động của áp lực đất lấp mà lưng dịch chuyển theo chiều đất lấp, khi đó áp lực đất tác động vào tường sẽ từ áp lực đất tĩnh mà giảm dần đi, khi thể đất ở sau tường đạt đến giới hạn cân bằng, đồng
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 27 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY thời xuất hiện mặt trượt liên tục làm cho thể đất trượt xuống, khi đó áp lực đất giảm đến trị nhỏ nhất, gọi là áp lực đất chủ động, biểu thị bằng EA và pa.
Áp lực đất bị động : nếu tường chắn đất dưới tác đụng của ngoại lực di động theo chiều đất lấp, khi đó áp lực đất tác động vào tường sẽ từ áp lực đất tĩnh mà tăng dần lên, liên tục cho đến khi thể đất đạt giới hạn cân bằng, đồng thời xuất hiện mặt trượt liên tục, thế đất ở phía sau tường bị chèn đẩy lên. Khi đó, áp lực đất tăng tới trị số lớn nhất, gọi là áp lực đất bị động, biểu thị bằng Ep và pp.
(1) (2) (3)
Hình 2.1 : Các loại áp lực đất
(1) Áp lực đất tĩnh; (2) Áp lực đất chủ động; (3) Áp lực đất bị động
Áp lực chủ động của đất có giá trị cực tiểu, còn áp lực bị động là cực đại. Áp lực tĩnh chiếm giá trị trung gian. Áp lực thực tế của đất phụ thuộc vào độ dịch chuyển nào đó mà tường nhận được. Vì thế khi tính toán áp lực đất cần phải xem xét độ biến dạng của đất và các điều kiện làm việc của công trình, xem xét các đặc tính và trị số chuyển vị của tường chắn trong sự tác động tương hỗ với khối địa tầng xung quanh.
v Ảnh hưởng của chuyển vị thân tường đối với áp lực đất :
Như trên đã biết khi tường chắn dịch chuyển về phía trước, áp lực đất dần dần giảm nhỏ đi cho đến trị số nhỏ nhất – áp lực đất chủ động, còn khi tường ép về phía đất đắp thì áp lực đất dần dần tăng lên cho đến trị số lớn nhất – áp lực đất bị động. Thí nghiệm cho thấy khi chuyển vị ở phần đỉnh của tường bằng 0,1% - 0,5%
độ cao của tường, áp lực đất của đất có tính cát sẽ giảm thấp tới áp lực đất chủ động, đất lấp tính cát muốn đạt đến áp lực đất bị động thì chuyển vị ở phần đỉnh của
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 28 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY tường chắn đất sẽ phải lớn hơn nhiều, ước tính bằng 5% chiều cao của tường hoặc lớn hơn nữa.
Ảnh hưởng của chuyển vị tường chắn đối với áp lực đất có các dạng sau :
a) Sinh ra vòm ngang b) Sinh ra vòm ngang c)
d) Áp lực đất chủ động e) Áp lực đất bị động
Hình 2.2 : Biến đổi khác nhau của thân tường gây sự khác nhau về áp lực đất - Khi đỉnh tường cố định, đầu dưới tường dịch chuyển ra phía ngoài, áp lực đất có hình parapol (Hình 2.2a).
- Khi đầu trên và dưới tường cố định nhưng phần giữa tường thì vồng ra phía sau, áp lực đất có hình yên ngựa (Hình 2.2b).
- Khi tường dịch chuyển song song ra phía ngoài, áp lực đất có hình parapol (Hình 2.2c)
- Khi tường nghiêng ra phía ngoài, quay theo trung tâm của đoạn dưới tường sẽ gây ra áp lực đất chủ động bình thường (Hình 2.2d).
- Chỉ khi tường chắn hoàn toàn không dịch chuyển mới có thể sinh ra áp lực đất tĩnh (Hình 2.2e).
Một số nhà khoa học Nhật Bản kiến nghị nên căn cứ vào biến dạng của thân tường để tiến hành điều chỉnh tăng giảm áp lực đất tác động lên thân tường.
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 29 -