CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT
2.1 Các dạng tải trọng và phân loại
Công trình tác dụng tương hỗ với môi trường đất trong thời gian xây dựng và khai thác là khác nhau. Đầu tiên, ở đa số các công trình áp lực bên của đất là một trong những tải trọng cơ bản, chỉ truyền lên tường ngăn hoặc một phần công trình, trong giai đoạn này các tường có các biên trên và dưới là tự do. Sau khi xây đáy sẽ xảy ra phân bố lại ứng suất và tải trọng. Một phần tải trọng truyền ở phần dưới của chu vi tường lên đáy, còn đáy đôi khi là kết cấu giằng. Sau khi xây dựng ở bên trong công trình các cột, các sàn thì xảy ra sự phân bố lại tiếp theo của các ứng lực và tải trọng do sự thay đổi độ cứng chung của công trình và đặc trưng tác dụng tương hỗ với đất. Tải trọng tác dụng lên công trình không những phụ thuộc vào loại đất mà còn vào ý nghĩa công trình, giải pháp kết cấu, phương pháp xây dựng của chúng.
2.1.1 Các dạng tải trọng có thể tác động lên công trình bao gồm : - Do trọng lượng bản thân của đất– thẳng đứng và bên hông.
- Do tác động của các ứng lực đặt trên mặt đất.
- Do một phần của các nhà bên trên mặt đất, truyền trực tiếp lên công trình.
- Do trọng lượng bản thân của công trình.
- Do nước dưới đất.
- Do vữa sét.
- Do chất đầy nước vào công trình và các chất lỏng hoặc chất rời khác.
- Các tải trọng tập trung do neo đất hoặc thanh chống.
- Các tải trọng do các thiết bị công nghệ, bố trí trực tiếp trong công trình.
Tùy thuộc vào công dụng của công trình, đặc biệt là phương pháp xây dựng và khai thác có thể có các dạng khác của tải trọng tác dụng lên công trình.
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 22 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY 2.1.2 Phân loại theo tiêu chuẩn các tải trọng và tác động :
Tải trọng tác dụng lên công trình theo tiêu chuẩn các tải trọng và tác động có thể là tải trọng cố định, tải trọng tạm thời và tải trọng khai thác.
Tải trọng thường xuyên (cố định) là những tải trọng và tác động như trọng lượng bản thân của đất và công trình, nghĩa là thường xuyên tác dụng trong khi xây dựng và khai thác.
Các tải trọng tạm thời là những tải trọng chỉ tác động trong một thời kỳ. Tải trọng tạm thời có thể dài hạn hoặc ngắn hạn. Tường chắn bêtông cốt thép của công trình được làm từ bêtông và cốt thép, trong quan hệ cấu trúc, nó thường là kết cấu thành mỏng và vỏ có hình dạng khác nhau trên mặt bằng. Trạng thái ứng suất và biến dạng của kết cấu như vậy phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất, sơ đồ kết cấu của công trình, độ mềm của nó và mức độ biến dạng của gối neo .v.v… để tính toán kết cấu bêtông cốt thép mềm, tác động tương hỗ với khối địa tầng cần phải biết biểu đồ áp lực tiếp xúc. Việc xác định biểu đồ này rất phức tạp, ngay cả khi nền đất là đồng nhất. Vì thế, áp lực đất trong thực tế công trình, thường được xem xét với việc sử dụng lý thuyết Coulomb cổ điển với hiệu chỉnh trên cơ sở các số liệu thực nghiệm.
Những tải trọng đặc biệt bao gồm lực động đất, va chạm và các tác động khác tác dụng khi xây dựng và khai thác công trình như lở đất trong vùng áo sét.
Việc tính toán công trình được tiến hành với tổ hợp bất lợi nhất của tải trọng hoặc các ứng lực tương ứng với nó. Các tổ hợp này được thiết lập từ việc phân tích các phương án tác động đồng thời thực tế của các tải trọng khác nhau đối với giai đoạn được xem xét của công trình, có xét đến những thể hiện có thể của các sơ đồ khác nhau từ việc tác dụng của các tải trọng tạm thời hoặc không có một số tải nào đó trong chúng. Khi đó chia thành :
- Tổ hợp tải trọng cơ bản từ các tải trọng thường xuyên, các tải trọng dài hạn và ngắn hạn.
- Tổ hợp tải trọng đặc biệt lập từ các tải trọng thường xuyên, tải trọng dài hạn, ngắn hạn và một tải trọng đặc biệt.
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 23 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY Nếu như dựa vào tổ hợp tải trọng lớn hơn một tải trọng tạm thời, thì giá trị của tải trọng tạm thời hay ứng lực tương ứng thì phải nhân lên với hệ số tổ hợp cho trong bảng sau :
Bảng 2.1: Các dạng tải trọng Các tổ hợp Các tải trọng
Cơ bản Đặc biệt
Dài hạn Ngắn hạn
0,95 0,90
0,95 0,80
Người ta xác định giá trị tiêu chuẩn của trọng lượng kết cấu xây dựng của phần ngầm và phần hở theo các kích thước thiết kế của cấu kiện với trọng lượng riêng của bêtông cốt thép là 24÷29KN/m3. Đối với công trình chịu đẩy nổi, thì cố gắng áp dụng các kết cấu xây dựng loại nặng, đối với những kết cấu xây dựng có đào đất dưới nước thì phần kết cấu nằm dưới mực nước ngầm được tính có xét đến lực đẩy nổi của nước.
Trong bảng liệt kê các tải trọng và tác động, phát sinh trong những điều kiện xây dựng và khai thác trên cơ sở các kiến nghị theo hạ giếng và tường trong đất. Từ những tải trọng và tác động khác nhau trong bảng này, các tải trọng cơ bản tác dụng lên kết cấu tường chắn của công trình là các dạng khác nhau của áp lực đất.
Bảng 2.2 : Bảng liệt kê các tải trọng và tác động
Số TT Tải trọng và tác động Ký
hiệu Đơn vị đo Hệ số 1 Trọng lượng kết cấu (tường, đáy, v.v…) Gc, G0 KN 1,1(0,9) 2 Áp lực bên (nằm ngang) của đất lên tường
trong trạng thái tĩnh. Pe KN 1,1(0,9)
3 Áp lực lên tường do lớp đất nằm nghiêng. Pe,1 KPa
(kG/cm2) 1,1(0,9)
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 24 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY 4
Áp lực phát sinh trong đất khi đổ đầy hào bằng hỗn hợp bêtông và truyền lên tường qua đất khi đông cứng.
Pe,b KPa
(kG/cm2) 1,1(0,9)
5
Áp lực bên phụ không đồng đều của đất lên tường tròn mặt bằng của phần ngầm nhà, gây ra do sự không đồng đều nhất của đất nền trên mặt bằng
Pe,b KPa
(kG/cm2) 1,0
6 Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm lên tường
(áp lực bên) và đáy (áp lực đứng) PH KPa
(kG/cm2) 1,1(0,9) 7 Lực ma sát giữa tường và đất khi công trình
nổi T kN 1,0
8
Lực căng neo:
- Để tiếp nhận áp lực bên của đất
- Để tạo lực bổ sung chống nổi công trình
Qa kN(kg) 1,1
1,0
9
Áp lực bên phụ của đất lên tường, gây ra bỡi các tải trọng trên mặt đất, các giếng hạ bên cạnh.
Pe,2 Pe,3 Pe,4
KPa (kG/cm2)
1,0
10 Áp lực bên chủ động (và bị động của đất) Pa (Pp)
KPa (kG/cm2)
1,1
11 Lực ma sát theo mặt bên của giếng hạ trong đất khi chất tải lên nó
TH, Ty,
Tb,g kN 1,1
12 Tải trọng lên nóc do chất tải và phương tiện
giao thông Q kN 1,1
13 Áp lực thủy tĩnh của vữa sét trong vùng áo
sét Pm KPa
(kG/cm2) 1,2(0,8) 14 Lực cản của đất dưới phần lưỡi giếng khi
hạ RH kN -
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 25 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
15 Sức cản của đất dưới đáy công trình R0 kN -
16 Lực hạ giếng khi phải chất tải thêm (trong
đó kể cả neo đất) Qmp kN 1,0
17
Áp lực bên phụ thêm của đất lên tường, gây ra bởi các tải trọng ngắn hạn, đặt trên bề mặt đất và các thiết bị khác.
Pe,2 KPa
(kG/cm2) 1,2(0,8)
18 Áp lực quán tính động đất của đất lên
tường Pck, Pc KPa
(kG/cm2) - 19 Sức bền tính toán của đất yếu trượt Rc,m,
Rc,v
KPa
(kG/cm2) - 20 Áp lực đất lên tường, gây ra do biến dạng
mặt đất khi xử lý khu vực Pn KPa
(kG/cm2) - Giá trị hệ số vượt tải ở trong ngoặc được sử dụng khi tính kết cấu có chất tải, nổi, ổn định, vị trí chống lật cũng như các trường hợp khác khi chúng làm xấu điều kiện làm việc của kết cấu.
Khi tính toán phần ngầm của công trình và nền của chúng theo biến dạng, hệ số vượt tải lấy bằng đơn vị.