tài liệu chương 5

Slide 1: 

t DỰ BÁO ĐỘ LÚN (S & S ) CHƯƠNG 5:

Slide 2: 

* Khái niệm chung Dưới tác dụng tải trọng công trình  nền bị biến dạng. Biến dạng nén theo phương đứng dẫn đến chuyển vị đứng là quan trọng và được quan tâm hơn cả. * Ảnh hưởng của lún Nền bị lún  ảnh hưởng điều kiện sử dụng công trình Lún lệch gây ra nứt các kết cấu  giảm độ bền và ổn định công trình. * Các mô hình dự báo lún Mô hình nền biến dạng tuyến tính theo LTĐH; Mô hình nén lún 1 chiều. DỰ BÁO ĐỘ LÚN

Slide 3: 

I. DỰ BÁO ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG THEO MÔ HÌNH LTĐH 1.1 Lún do tải trọng tập trung thẳng đứng P ở mức mặt đất gây ra Giả thiết nền là một bán không gian, đồng nhất, đẳng hướng, quan hệ ứng suất-biến dạng là tuyến tính  có thể áp dụng kết quả LTĐH vào dự báo độ lún của nền bằng cách thay đặc trưng biến dạng của đất E 0 ,  0 vào kết quả LTĐH. 0 P x z y R r x y z M(x, y, z) 1. Phương pháp

Slide 4: 

CHƯƠNG 5 Kết quả bài toán Boussinesq Chuyển vị theo phương đứng w tại M(x, y, z) bất kỳ trong nền đất: (1) Với R : khoảng cách từ điểm đặt lực đến điểm đang xét M(x, y, z). Chuyển vị đứng của 1 điểm trên mặt đất w(x, y, z) chính là độ lún S(x, y) của điểm đó. Thay z = 0 vào (1): r: khoảng cách trên mặt đất từ điểm cần tính lún đến điểm đặt lực. (2)

Slide 5: 

1.2 Lún do tải trọng phân bố đều trên mặt đất CHƯƠNG 5 Lấy 1 diện tích chịu tải vô cùng nhỏ dF = d  d  và coi tải trọng tác dụng trên đó bằng 1 lực tập trung tương đương dP= p(  ,  )dF = p(  ,  )d  d  . Tích phân trên toàn bộ diện tích F ta có độ lún tại M: (3) (x, y): tọa độ của điểm cần tính lún; ( ,  ): tọa độ bất kỳ trong phạm vi đặt tải trọng có cường độ là p( ,  ).

Slide 6: 

* TH tải trọng phân bố đều p trên diện chữ nhật lxb Độ lún của nền trong TH tải trọng phân bố đều (4) M ở tâm diện chịu tải: (x = 0, y = 0) : f(l, b, x, y) = f(l, b) = b.  0 (  0 : tra bảng tr 16) M ở góc diện chịu tải: (x =  l/2, y =  b/2): f(l, b, x, y) = f(l, b) = b.  c (2  c =  0 : tra bảng tr 16)

Slide 7: 

1.3 Lún dưới móng công trình CHƯƠNG 5 Dưới tải trọng phân bố đều thì độ lún tại mọi điểm dưới móng là:  : hệ số phụ thuộc hình dạng móng; p gl : tải trọng gây lún, p gl = p tx -  ’ .h m p gl h m lxb , E 0 ,  0 c,   ’

Slide 8: 

2. Xác định các đặc trưng biến dạng E 0 và  0 * Các đặc trưng E 0 ,  0 của đất được xác định bằng TN. TN xác định E 0 : TN hiện trường: TN bàn nén (kết quả tương đối tin cậy); dự báo dựa theo kết quả SPT, CPT …( E 0 =  .q c ) TN trong phòng: TN nén 1 chiều trên mẫu nguyên dạng với hệ số hiệu chỉnh theo công thức: E 0 = k.E s k = f(hệ số rỗng ban đầu của đất); Xác định  0 : Thí nghiệm trong phòng: nén 3 trục; Tra bảng CHƯƠNG 5

Slide 9: 

3. Phạm vi áp dụng trực tiếp kết quả LTĐH Nền là đồng nhất biến dạng tuyến tính. Nền được coi là đồng nhất khi đất trong phạm vi nén lún (phạm vi chịu ảnh hưởng của tải trọng) chỉ có 1 loại đất, hoặc nền có các lớp đất có các chỉ tiêu biến dạng tương tự nhau (E 0 ,  0 ) Nền đồng nhất là gì ??? CHƯƠNG 5

Slide 10: 

4. Mô hình LTĐH áp dụng cho nền nhiều lớp 4.1 Nền một lớp có chiều dày hữu hạn Giả thiết nền đất có chiều dày hữu hạn h bên dưới móng chữ nhật lxb. p h Tầng đất không nén được lxb CHƯƠNG 5

Slide 11: 

Egorov đưa ra công thức dự báo độ lún: Trong đó : k được tra bảng trang 20 4.2 Mở rộng cho trường hợp nền nhiều lớp Độ lún của nền: CHƯƠNG 5

Slide 12: 

II. DỰ BÁO ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG THEO PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN TỪNG LỚP 1. Tính lún dựa theo đường cong nén e-p Để áp dụng kết quả bài toán 1 chiều, ta chia nền thành nhiều lớp phân tố mỏng sao cho trong phạm vi mỗi lớp phân tố sự thay đổi  đủ bé để coi là phân bố đều và có đường cong nén là duy nhất . Chiều dày lớp phân tố h i  b/4 (b: bề rộng diện chịu tải) trong ít nhất 1 lần bề rộng móng kể từ đáy móng. Gọi số lớp phân tố là n, chiều dày mỗi lớp là h i . Áp dụng kết quả bài toán nén 1 chiều (Oedometer).

Slide 13: 

Độ lún mỗi lớp phân tố S i xác định bằng: 1. Tính lún dựa theo đường cong nén e-p Độ lún của nền: e oi , e 1i : lần lượt là hệ số rỗng của đất ở giữa lớp phân tố thứ i trước khi có tải trọng công trình và sau khi có tải trọng công trình; e oi và e 1i xác định trên đường cong nén ép e - p (*) (**)

Slide 14: 

TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN NHƯ SAU: B1. Tính áp lực gây lún mức đáy móng B2. Xác định chiều dày vùng nén lún H a B3. Chia vùng nén lún thành các lớp phân tố có chiều dày h i b/4 B4. Tính toán và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún tại giữa các lớp phân tố.  gl i = k 0 .p gl Với k 0 = f(l/b; z i /b) z i : độ sâu kể từ đáy móng đến giữa lớp phân tố thứ i; là chiều dày kể từ đáy móng đến độ sâu thỏa mãn điều kiện: Với đất có mô đun biến dạng E > 5 MPa Với đất có mô đun biến dạng E < 5 MPa

Slide 15: 

TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN NHƯ SAU: B6. Sử dụng đường cong nén ép  e oi và e 1i (hình vẽ) e  0i  1i e 0i e 1i  B7. Sử dụng các công thức (*) và (**) ta tính được độ lún cuối cùng B5. Xác định  oi ,  1i : lần lượt là ứng suất nén ở giữa lớp phân tố thứ i trước khi có tải trọng và sau khi có tải trọng;  1i =  oi +  gl i  oi =  bt i =  i .z i

Slide 16: 

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG  oi  gl-i z i  z h 2 ,  2 e 2 ,  2 h 1 ,  1 e 1 ,  1 O  1i  gl  0 i z Mặt đất tự nhiên

Slide 17: 

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG  oi  gl-i z i  z O  1i  1  0 i z h 2 ,  2 e 2 ,  2 h 1 ,  1 e 1 ,  1 Mặt đất tự nhiên

Slide 18: 

2. Tính lún dựa theo đường cong nén e-lg(p) Chỉ số nở C s : Chỉ số nén C c : C s C c  p ’ e 1 e 2  ’ 1  ’ 2 lgp e NC OC

Slide 19: 

Nếu Nếu Nếu 2. Tính lún dựa theo đường cong nén e-lg(p)

Slide 20: 

III. DỰ BÁO ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG THEO MÔ HÌNH LỚP TƯƠNG ĐƯƠNG là sự kết hợp giữa mô hình nén lún một chiều và mô hình lý thuyết đàn hồi. = b b p h s z p z  z  z p 2h s z “Sơ đồ 2” “Sơ đồ 1”

Slide 21: 

Xác định chiều dày nén (ta hiểu đó là phạm vi nền đất nén lún dưới tác dụng tải trọng, dưới đó coi là không còn nén lún) p z b  z p H= 2h s z Ứng suất gây lún P gl /2 b Gần đúng: III. DỰ BÁO ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG THEO MÔ HÌNH LỚP TƯƠNG ĐƯƠNG

Slide 22: 

Để kết quả tính lún “Sơ đồ 2” phù hợp “ Sơ đồ 1” thì chiều dày lớp đất chịu lún dưới tải trọng phân bố đều khắp bề mặt không lấy bất kỳ mà phải có một giá trị nhất định. Lớp đất có chiều dày như thế gọi là lớp tương đương có h s . a. “Sơ đồ 1” (lún trong điều kiện có nở ngang) theo mô hình lý thuyết đàn hồi: b. “Sơ đồ 2” tải trọng cường độ p phân bố khắp bề mặt lớp đất chịu nén có chiều dày h s (lún trong điều kiện không nở ngang) theo mô hình nén một chiều: -tiếp-

Slide 23: 

Cho S 1 = S 2 Với A = f( 0 ; l/b; độ cứng của móng; điểm tính lún) tra bảng trang 17 Độ lún theo mô hình lớp tương đương: (1) -tiếp-

Slide 24: 

CÁC BƯỚC TÍNH LÚN THEO PP LỚP TƯƠNG ĐƯƠNG B1. Xác định chiều sâu h s của lớp tương đương h s = (A  )b B2. Xác định hệ số nén thể tích m v Xác định ứng suất  o do trọng lượng bản thân đất gây ra ở giữa chiều sâu vùng chịu nén H n ( H n = 2h s khi biểu đồ phân bố ứng suất  gl theo chiều sâu có dạng gần một đường thẳng) B3. Xác định ứng suất: B4. Từ  o ,  1 , tra đường cong nén ép  e oi và e 1i  m v B5. Từ m v và h s tính độ lún S = m v .p.h s

Slide 25: 

IV. DỰ BÁO ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN 1. Nhắc lại bài toán cố kết thấm 1 chiều Trong chương 2 (Slide…) ta đã trình bày bài toán cố kết thấm trong trường hợp không nở ngang (ta gọi là sơ đồ 0-0) Áp dụng bài toán cố kết thấm 1 chiều Terzaghi z u(z,t)  h (z,t= 0,0) u p gl h  h S  là độ lún ổn định tính theo các phương pháp đã trình bày. Trong đó: - độ cố kết - nhân tố thời gian

Slide 26: 

-tiếp- Sơ đồ 0  z h z  z z  z h  z p p

Slide 27: 

-tiếp- 2. Mở rộng bài toán cố kết thấm 1 chiều cho các trường hợp sau: Sơ đồ 1  z h z  z z  z h  z Độ cố kết:

Slide 28: 

Sơ đồ 2 -tiếp-  z z p h  z Độ cố kết:

Slide 29: 

-tiếp- Sơ đồ 0-1  z h z  z z  z h  z

Slide 30: 

-tiếp-  z h z Sơ đồ 0-2  z z  z h  z p p

Slide 31: 

3. Trình tự tính toán lún theo thời gian (trường hợp thấm 1 chiều) -tiếp- B1. Tìm p gl  tính toán độ lún ổn định S  (các phương pháp đã nêu) B2. Cho 1 số thời gian t 1 , t 2 …t n . Tính ra T v. Từ T v  tra ra U Cho trước S  Vẽ S t - t Hoặc Cho trước U (t) ở 10%, 20%...90%. Tính ta T v  t

Slide 32: 

VÍ DỤ 1 Xác định độ lún của một lớp đất sét đồng nhất dày 5m trên nền đá cứng không thấm sau 1 năm và 5 năm. Cho biết tải trọng phân bố đều p = 200 (kPa), hệ số nén tương đối a 0 = 0,01 cm 2 /kG, hệ số thấm k z = 10 -8 cm/s. Lời giải z u(z,t) p=200 kPa 5m đá cứng không thấm Sơ đồ " 0 "