CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY
B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHẮN GIỮ VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU
IV. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO
2. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHỐNG TRỒI HỐ MÓNG
Cho góc ma sát trong của đất sét 0, mặt trƣợt đƣợc tạo thành bới mặt tròn và mặt phẳng. Terzaghi cho là với mặt cắt nằm ngang ở đáy móng, đất hai bên hố móng giống nhƣ siêu tải phân bố đều tác động lên mặt cắt ấy. Siêu tải này có xu hướng làm cho phần đáy hố móng không chịu siêu tải xảy ra hiện tượng vống lên.
Sau khi xem xét lực đính c trên mặt dd1, toàn bộ tải trọng P trên mặt c1d1 là P= B γH - cH
2 Với:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 185
- dung trọng ƣớt của đất B – bề rộng hố móng;
c – lực dính của đất;
H – độ sâu đào hố móng.
Cường độ tải trọng Pv của nó là: P =γH - v 2cH B
Terzaghi cho rằng nếu cường độ tải trọng vượt quá khả năng chịu lực giới hạn của nền đất thì sẽ làm cho đáy hố móng trồi lên. Khả năng chịu lực giới hạn qd của nền đất sét biểu thị bằng lực dính c là: qd = 5,7c
Thì hệ số chống trồi lên 5, 7 2
d v
q c
K p cH
H B
, K không nhỏ hơn 1,5.
Phương pháp Terzaghi và Peck thích dụng với các công trình hố móng rộng và dài. Phương pháp này chưa kể đến hình dạng hố móng cũng như tác dụng hữu ích của tường trong đất có độ cứng rất lớn và có một độ chôn sâu nhất định đối với việc chống trồi của đáy hố móng.
Hình 22 - Phương pháp Terzaghi - Peck để tính chống trồi đáy hố móng Phương pháp Terzaghi cải tiến:
0,7B
c
a b
a1
b1
45°
0,7B
c c d
d1 c1
H
0,7B B
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 186
o Khi không kể đến độ sâu D của tường và không có tải trọng phân bố ở mép hố móng: u2 1 u1
1
K=5, 7c B c H
HB
o Khi kể đến độ sâu D của tường và có tải trọng phân bố qs ở mép hố móng với Bs ≤ B và B1=B/ 2 hoặc B1 = T (T- bề dày lớp đất sét dưới đáy hố móng), chọn trị nhỏ trong B/ 2và T:
u2 1
1
1 u1 u3
K = 5, 7
1 s s
c B
HB c H c D q B
u2 1 u1 u3
2
1
5, 7 1
K =
s s
c B c H c D
HB q B
Hình 23 - Phương pháp Terzaghi cải tiến tính đẩy trồi hố móng b. Phương pháp Caquot và Kerisel:
Nếu độ sâu cắm xuống đất của tường chắn không đủ, mặc dù là trong tình huống không có nước, đáy hố móng vẫn có nguy cơ bị trồi lên. Đáy hố bị trượt theo đường cong ABC như trong hình vẽ, tạo ra hiện tượng nâng cao đáy hố lên. Lấy mặt phẳng đáy hố làm chuẩn, ứng suất theo chiều thẳng đứng tại điểm A bên phía không đào là: q1 = H
Ứng suất theo chiều đứng bên phía đào là: q2 = D Theo lí luận đường trượt có thể suy dẫn ra:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 187
2 0 tan tan
1 2 2
tan
tan 45
2 P
P
q q e q K e
D H K e
Trong đó:
H – toàn độ cao của tường chắn
Kp – hệ số áp lực đất bị động, tan2 450
p 2
K
- dung trọng của đất;
- góc ma sát trong của đất;
D – độ sâu cắm vào đất của thân tường.
Theo công thức trên có thể thấy, khi góc ma sát trong rất lớn, độ cắm sâu cần thiết sẽ rất nhỏ, theo phân tích của Terzaghi khi = 300, nếu độ cắm sâu bằng không thì hệ số an toàn tương ứng là 8.
Hình 24 - Sơ đồ tính toán chống trồi đáy hố móng theo Caquot - Kerisel c. Phương pháp tính chống đẩy trồi khi đồng thời xem xét cả c và
Tham khảo công thức khả năng chịu lực của nền đất của Prandtl và Terzaghi Phương pháp này xem mặt phẳng ngang đi qua chân tường vây là mặt chuẩn để
D
H
B
C A
90°
q2 = D q1 = H
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 188
tìm khả năng chịu lực giới hạn thì họ mặt trượt trong nền đất dưới chân tường như hình vẽ. Từ đó có thể kiểm tra ổn định chống trồi của đáy, nhờ đó tìm đƣợc độ sâu của thân tường:
2
1( )
q c
L
DN cN
K H D q
Trong đó:
D – độ chôn sâu của thân tường;
H – độ đào sâu của hố móng;
q – siêu tải mặt đất;
c – lực dính của lớp đất nằm trong mặt trượt (dưới chân tường vây);
γ1 – trị trung bình trọng lƣợng tự nhiên các lớp đất ở phía ngoài hố kể từ mặt đất đến đáy tường;
γ2 – trị trung bình trọng lƣợng tự nhiên các lớp đất ở phía trong hố kể từ mặt đào đến đáy tường;
Nq, Nc – hệ số tính toán khả năng chịu lực giới hạn của đất.
Theo công thức Prandtl:
2 tan
tan 45 2 ( -1) 1
tan
o q
c qp
N e
N N
Theo công thức Terzaghi:
2
3 tan
4 2
1
2 cos 45 2 ( -1) 1
tan
qT
o
cT qT
N e
N N
Trong đó: φ – góc ma sát trong của lớp đất dưới chân tường vây.
KL trong công thức trên do không kể đến cường độ chống trồi lên của cường độ chịu cắt trên mặt A’B’ nên KL ≥ 1,2 – 1,3.
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 189