Bài giảng Cơ học đất - Chương 4: Sức chịu tải của nền đất

Bài giảng Cơ học đất - Chương 4: Sức chịu tải của nền đất cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung NỘI DUNG CHÍNH: Lý thuyết sức chịu tải của Terzaghi; Hệ số an toàn; Phương pháp tính sức chịu tải tổng quát và sức chịu tải Meyerhof; Các phương pháp xác định sức chịu tải của nền đất theo TCVN. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ học đất - Chương 4: Sức chịu tải của nền đất CHƯƠNG 4  SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT (SOIL ULTIMATE BEARING CAPACITY) “Remember Yesterday, Dream about Tomorrow but Live Today” NỘI DUNG CHÍNH: §4.1. Khái niệm chung §4.2. Lý thuyết sức chịu tải của Terzaghi §4.3. Phương pháp tính sức chịu tải tổng quát và sức chịu tải Meyerhof §4.4. Hệ số an toàn §4.5. Các phương pháp xác định sức chịu tải của nền đất theo TCVN 3 §4.1. Khái niệm chung Khái niệm chung 4 I. Mở đầu 1.1 Mục đích làm TN nén đất ở hiện trường: Với những công trình lớn & quan trọng, thường phải làm thí nghiệm nén đất ở hiện trường để tìm hiểu các giai đoạn biến dạng của nền tại vị trí xây dựng công trình nhằm 2 mục đích: 1. Làm tài liệu để xác định các đặc trưng về biến dạng của đất 2. Nghiên cứu khả năng chịu tải của nền Khái niệm chung 5 I. Mở đầu 1.1 Mục đích làm TN nén đất ở hiện trường: 1. Làm tài liệu để xác định các đặc trưng về biến dạng của đất: nội dung TN đã được trình bày trong Chương III ở phần nghiên cứu tính ép co & biến dạng của đất. 2. Nghiên cứu khả năng chịu tải của nền Cần tính toán áp suất đáy móng lớn nhất do tác dụng của tải trọng ngoài mà nền đất phía dưới móng có thể chịu được trước khi bị phá hoại. Hay, cần tính toán sức chịu tải của nền để thiết kế an toàn. Khái niệm chung 6 1.2 Thí nghiệm bàn nén chịu tải trọng thẳng đứng Xét TN bàn nén tại hiện trường, chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng, kết quả TN thể hiện quan hệ (tải trọng ~ độ lún) Khái niệm chung 7 II. Các hình thức mất ổn định của nền khi chịu tải Xét 1 móng băng có chiều rộng B chịu tác dụng của tải trọng ngoài. Theo Das (2007), dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, có 3 hình thức phá hoại sức chịu tải của nền của nền: 1.Phá hoại cắt tổng quát 2.Phá hoại cắt cục bộ 3.Phá hoại cắt xuyên ngập Khái niệm chung 8 2.1 Phá hoại cắt tổng quát (phá hoại hoàn toàn)  Xảy ra khi móng đặt trên nền cát chặt (Dr > 67%) hoặc nền đất dính cứng  Các mặt trượt phát triển liên tục trong nền, phần đất trên bề mặt bị đẩy trồi.  Sự phá hoại xảy ra 1 cách đột ngột  Biểu đồ ứng suất – độ lún có điểm cực đại Khái niệm chung 9 2.1 Phá hoại cắt tổng quát (phá hoại hoàn toàn) Hình. Phá hoại cắt tổng quát Khái niệm chung 10 2.2 Phá hoại cắt cục bộ Móng đặt trên tầng cát có độ chặt trung bình (30% < Dr < 67%) hoặc sét có trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Mặt trượt phát triển sâu dưới nền nhưng có đoạn không liên tục trên mặt đất, vì vậy chỉ phần dưới móng mới dễ xác định được mặt trượt Đất bị đẩy trồi ít hơn so với trường hợp phá hoại cắt tổng quát Biểu đồ ứng suất - độ lún không có điểm cực đại, chuyển vị đứng lớn Khái niệm chung 11 2.2 Phá hoại cắt cục bộ Hình. Phá hoại cắt cục bộ Khái niệm chung 12 2.3 Phá hoại cắt xuyên ngập Móng đặt trên tầng đất tương đối xốp rời Dr < 30% hoặc đất dẻo mềm Mặt trượt phát triển sâu dưới nền, đất chủ yếu bị lún, không bị đẩy trồi, khó xác định mặt trượt Biểu đồ ứng suất - độ lún không có điểm cực đại, chuyển vị đứng lớn. 13 §4.2. Lý thuyết sức chịu tải của Terzaghi I Các giả thiết và sơ đồ tính toán 14 1.1 Giả thiết của bài toán Xét móng băng có chiều rộng B, đặt nông, chiều sâu đặt móng Df. Đất nền giả thiết đồng nhất, đẳng hướng, dẻo tuyệt đối, có trọng lượng riêng , góc ma sát trong ' và lực dính c'. Giả thiết dưới tác dụng của tải trọng ngoài đặt đúng tâm, móng bị phá hoại theo hình thức cắt tổng quát. Cần xác định sức chịu tải của nền qu. I Các giả thiết và sơ đồ tính toán 15 1.2 Sơ đồ tính toán Vùng đất trên đáy móng được xem như tải trọng chất thêm tương đương (tải trọng bên), có cường độ q = γDf . Khi nền đất bị phá hoại, chia vùng phá hoại thành 3 phần: 1. Vùng tam giác ACD ngay sát đáy móng 2. Vùng cắt của tia ADF & CDE, với các đường cong DF và DE là các cung xoắn ốc logarit 3. Hai tam giác bị động Rankine AFH & CEG Các góc CAD & ACD; xem như  = ' Bỏ qua sức chống cắt của đất dọc theo các mặt phá hoại GI & HJ. I Các giả thiết và sơ đồ tính toán 16 1.2 Sơ đồ tính toán Hình. Hình thức phá hoại của móng băng 17 II. Công thức tính toán Với TH phá hoại cắt tổng quát, sức chịu tải của móng băng: 1 qu  c' N c  qN q  BN 2 Trong đó: c’ là lực dính của đất, là trọng lượng riêng của đất q là tải trọng tương đương của phần đất phía trên móng (tải trọng bên) Nc, Nq, Nγ là các hệ số sức chịu tải, không thứ nguyên và chỉ phụ thuộc vào ' II. Công thức tính toán 18 Với TH phá hoại cắt tổng quát Bảng 4.1:. Các hệ số sức chịu tải của móng băng theo Terzaghi 19  Nc Nq Ng  Nc Nq Ng* 0 5.7 1 0 26 27.09 14.21 9.84 1 6 1.1 0.01 27 29.24 15.9 11.6 2 6.3 1.22 0.04 28 31.61 17.81 13.7 3 6.62 1.35 0.06 29 34.24 19.98 16.18 4 6.97 1.49 0.1 30 37.16 22.46 19.13 5 7.34 1.64 0.14 31 40.41 25.28 22.65 6 7.73 1.81 0.2 32 44.04 28.52 26.87 7 8.15 2 0.27 33 48.09 32.23 31.94 8 8.6 2.21 0.35 34 52.64 36.5 38.04 9 9.09 2.44 0.44 35 57.75 41.44 45.41 10 9.61 2.69 0.56 36 63.53 47.16 54.36 11 10.16 2.98 0.69 37 70 ...