Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.9 MB, 103 trang )

38

thực tiễn nhất đảm bảo sự làm việc của móng trong nền gần giống với mô hình là mục

đích của người tiêu dùng mô hình nền ấy.

2.3.2 Các loại mô hình nền

Xét một móng dầm như hình vẽ 3.1. Dưới tác dụng của trọng tải ngoài q(x) và

phản lực nền p(x) móng dầm bị uốn và độ võng của móng w(x) được xác nhận bằng

phương trình vi phân trong sức bền vật liệu:

EJ =

d 4 w(x)

= q(x) − p(x)

dx 4

(3-1)

Hình 2.9: Móng dầm chịu trọng tải thúc đẩy

Phương trình (3.1) chứa hai hàm số chưa biết là w(x) và p(x). Chỉ riêng một

phương trình đó thì bài toán không thể giải được. Điều đó có nghĩa là biến dạng của

dầm và nội lực của nó không chỉ phụ thuộc vào trọng tải ngoài và độ cứng của bản

thân dầm mà còn phụ thuộc vào biến dạng nền nữa.

Để giải được phương trình trên cần dựa vào điều kiện móng và nền cùng làm

việc, chúng luôn tiếp xúc với nhau, nghĩa là độ võng của dầm bằng độ lún của nền

w(x) = s(x). Đồng thời, người ta dùng một mô hình cơ học để mô tả tính biến dạng

của nền, trên nền tảng mô hình ấy rút ra mối quan hệ giữa phản lực nền p(x) và độ

võng của dầm w(x) hoặc độ lún của nền s(x). Mô hình cơ học như vậy được gọi là

mô hình nền.

Trong thực tiễn tính toán hiện tại thường hay sử dụng một số dạng mô hình nền

sau:

Mô hình nền biến dạng cục bộ (mô hình nền Winkler)

Mô hình nền nửa không gian biến dạng tuyến tính.

Mô hình lớp không gian biến dạng tổng thể.

39

• Mô hình nền biến dạng cục bộ ( Winkler)

Mô hình này cho rằng độ lún của nền, móng chỉ xảy ra trong phạm vi gia tải.

Gỉa thiết của loại mô hình nền này là mối quan hệ vị trí đầu tiên giữa stress và độ

lún (mô hình này do giáo sư người Đức Winkler gợi ý năm 1897. Cơ chế của mô

hình này được trổ tài bằng quan hệ :

p (x) = C.s(x)

Trong số đó : C là hệ số tỉ lệ, hay còn gọi là hệ số nền, thứ nguyên là lực/ thể tích

(T/m3) và được xem là không thay đổi cho từng loại đất, có thể tra bảng theo tài liệu

tham khảo hoặc tính toán từ thử nghiệm.

S(x) : Độ lún trong phạm vi gia tải

Quan hệ p (x) = C.s(x) nghĩa là cường độ phản lực của đất nền tại mỗi điểm tỉ

lệ vị trí đầu tiên với độ lún đàn hồi tại điểm đó.

So với dầm có chiều rộng b, biểu thức liên hệ sẽ có dạng:

p (x) = b.C.s(x)

Đặt k = b.C ta có: p(x) = k.s(x)

Nền đất tuân theo giả thiết Winkler gọi là nền Winkler và phương pháp tính

toán dầm trên nền đàn hồi Winkler gọi là phương pháp hệ số nền.

Hình 2.10: Nền chịu trọng tải phân bố

40

Hình 2.11: Nền chịu trọng tải tập trung

Mô hình nền Winkler cho ta hình ảnh của đất như một dãy các lò xo có độ

See also  1️⃣ Tính Tương Khắc Hệ Trong Pokemon Go, Tính Tương Khắc Của Các Hệ Trong Pokemon Go

cứng C, các lò xo này độc lập với nhau (hình 3.2). Thiếu sót hầu hết của mô hình

nền Winkler là ở chỗ không phản ánh được tính phân phối của đất. Vì đất có tính

ma sát trong nên khi chịu trọng tải cục bộ nó có khả năng thu hút (kêu gọi) cả

vùng đất xung quanh (ngoài phạm vi đặt tải) vào cùng làm việc với phần ngay dưới

trọng tải. Đặc tính ấy của đất được gọi là đặc tính phân phối ( hình 3.3). Mô hình

nền Wikler vì vậy còn được gọi là mô hình nền biến dạng cục bộ.

Do không nói đến tính phân phối của đất nền nên mô hình này có sự sai lệch cơ

bản như sau:

– Khi nền đồng nhất, trọng tải phân bố liên tục trên dầm (mềm tuyệt đối)

thì theo mô hình nền Winkler dầm sẽ lún và không bị uốn (hình 3.2) nhưng thực tiễn

xem xét thấy trong trường hợp này dầm vẫn bị võng ở giữa. Sở dĩ như vậy vì vùng

đáy ở giữa phải làm việc nhiều hơn do tác động của vùng đất xung quanh nên lún

nhiều hơn ở hai đầu.

– Khi móng tuyệt đối cứng, trọng tải đặt đối xứng, móng sẽ lún đều, theo

mô hình nền Winkler ứng suất tiếp xúc sẽ phân bố đều. Nhưng kết quả thống kê thí

nghiệm trong các trường hợp như vậy ứng suất tiếp xúc vẫn phân bố không đều mà

phân bố theo một được cong lõm hoặc lồi tùy thuộc vào khoảng tác dụng của trọng tải

(hình 2.12)

41

Hình 2.12: Mô hình nền Winkler trong móng tuyệt đối cứng

– Trường hợp khi dầm tách khỏi nền (hình 3.5) nếu theo mô hình nền

Winkler ứng suất tiếp xúc phải có trị số âm (ứng suất kéo). Nhưng thực tiễn giữa dầm

và nền không thể xuất hiện ứng suất kéo được.

Hình 2.13: Trường hợp dầm tách khỏi nền

– Một thiếu sót khác của mô hình nền Winkler là hệ số nền C là một

thông số kỹ thuật có thính quy ước, vô nghĩa vật lý rõ ràng, ngay so với một loại

đất, hệ số nền C cũng không phải là một hằng số, nó thay đổi phụ thuộc vào kích

thước đáy móng, phụ thuộc vào khoảng tác dụng…

Tuy vậy, mô hình nền Winkler vẫn được sử dụng nhiều trong thực tiễn do sự

đơn giản trong tính toán và nó thích phù hợp với nền đất yếu.

• Mô hình nửa không gian biến dạng tuyến tính

Theo mô hình này, nền đất được xem như một nửa không gian đàn hồi với

những đặc trưng là môđun biến dạng E 0 và hệ số poisson µ0. Vì đất không phải là

vật thể đàn hồi tuyệt đối nên thay cho mô đun đàn hồi, người ta thường dùng mô

đun biến dạng E0 là tỉ số giữa ứng suất và biến dạng toàn phần của đất (bao gồm cả

biến dạng đàn hồi và biến dạng dư).

Dùng kết quả của lý thuyết đàn hồi, ta có phương trình liên hệ giữa trọng tải P

và độ lún S(x) của nền như sau:

Trường hợp bài toán không gian (hình 3. ), theo lời giải của J.Bossiness

ta có:

See also  Guide Master Yi Mùa 11 Mới Nhất | Bảng Ngọc Bổ Trợ, Cách Lên Đồ…

42

P(1 − µo 2 )

S(x) =

µ .E 0 .d

Trong số đó :

E0 : Mô đuyn biến dạng của nền

µ: Hệ số nở hông của đất nền

P: Trọng tải tác dụng tập trung

d:
Khoảng cách từ điểm xét tới điểm tác dụng

S: Độ lún của nền

Dạng lún của mặt nền trong trường hợp này là một đường cong Hypebol.

Hình 2.14: Độ lún của nền theo bài toán không gian

Trường hợp bài toán phẳng (hình 3.7) theo lời giải của Flamant, ta có độ lún

của điểm A so với điểm B là:

P.2(1 − µo 2 ) D

.ln

S=

µ .E 0 .d

d

Trong số đó:

A, B: là hai điểm đang xét

P: Trọng tải tác dụng theo phương thẳng đứng

D, d: Khoảng cách từ điểm đang xét tới điểm mà lực tác dụng

S: Đô lún tương đối giữa hai điểm A, B

Ở đây dạng lún của mặt nền là một đường cong logarit

Hình 2.15: Độ lún của nền theo bài toán phẳng

43

Mô hình nền nửa không gian biến dạng tuyến tính đã xét đến tính phân phối

của đất (biến dạng của nền xảy ra cả ngoài điểm đặt tải) vì vậy mô hình này còn gọi

là mô hình nền biến dạng tổng quát.

Thiếu sót hầu hết của mô hình này là nhận xét quá cao tính phân phối của đất

và khi tính toán đã coi chiều sâu vùng chịu nén tới vô hạn dẫn theo biến dạng của

mặt nền tiến ra xa vô hạn. Điều đó không phù phù hợp với thực tiễn khách quan. Thực

tế chiều sâu vùng chịu nén chỉ hạn chế ở một độ sâu nhất định (H a) và độ lún mặt

nền sẽ kết thúc tại một điểm nào đó cách vị trí đặt lực một khoảng xác nhận.

Nhận xét trên được kiểm chứng bằng cách tiến hành thử nghiệm bàn nén:

1: Mô hình nền Winkler

2: Mô hình nền biến dạng tổng quát

3: Tài liệu thử nghiệm thực tiễn thống kê được

Hình 2.16: Thực nghiệm bàn nén

Trong thử nghiệm bàn nén độ lún mặt đất ngoài phạm vi đặt tải tắt rất nhanh,

thông thường vào khoảng 0,3 – 0,5 lần đường kính tâm nén tùy thuộc vào từng loại đất và

trạng thái của đất nền. Chính thiếu sót đó dẫn theo hậu quả là trị số nội lực trong kết

cấu theo mô hình nửa không gian biến dạng tuyến tính rất lớn, kích thước mặt bằng

móng càng lớn thì độ sai lệch càng nhiều.

Mặc dù vậy, trên nền tảng mô hình nền nửa không gian biến dạng tuyến tính,

nhiều nhà khoa học trên toàn cầu như B.I.Gorbumov – Posadov, B.M.Zhemoskin…

đã nêu ra được những phương pháp khắc phục cho nhiều trường hợp trọng tải tác

dụng khác nhau và lập nên các bảng biểu sử dụng rất thuận tiện. Cũng chính vì thê mà

mô hình này được sử dụng nhiều và càng được phát triển, nó thích hợp khi đất nền có

tính nén ít và trung bình với chiều dày của lớp đất chịu nén khá lớn.

44

• Mô hình lớp không gian biến dạng tổng thể

Mô hình này là bước phát triển của mô hình nửa không gian biến dạng tổng

quát, nó vẫn giữ được các tính chất của mô hình nền nửa không gian biến dạng tổng

See also  Bên cạnh đó, quảng nam phải xuống chơi ở giải hạng nhất.

quát, nhưng đã xét đến chiều dày lớp chịu nén (H a). Trường hợp lớp đất nền có H >

Ha thì lấy Ha để tính toán, trường hợp trái lại thì lấy H để tính toán. Kết quả phản

lực nền tính theo mô hình này sát với thực tiễn hơn.

Nhược điểm của mô hình này là tính toán coi vùng chịu nén H a là hằng số

nhưng thực ra Ha thay đổi tùy thuộc vào điểm tính lún và việc tính toán khá phức tạp,

trong nhiều trường hợp còn chưa khắc phục được.

Ngoài những mô hình nền đã nêu, còn nhiều mô hình khác như mô hình nền

mảng, mô hình nền tấm, mô hình nền nửa không gian biến dạng tổng quát có xét

đến mô đun biến dạng E0 thay đổi theo chiều sâu.

• Lựa chọn mô hình nền tính toán trong luận văn

Với ưu thế đơn giản và phù phù hợp với nền dất yếu, biến dạng cục bộ tương đối

lớn, trong phạm vi luận văn tác giả sử dụng mô hình nền Winkler để phân tích

trạng thái ứng suất của hệ bản cọc làm việc đồng thời. Hệ số nền trong mô hình nền

Winkler sẽ được xem xét sau thời điểm so sánh ưu nhược điểm của các phương pháp tính

toán hệ số nền hiện có.

2.4 Các phương pháp xác nhận hệ số nền

`Hệ số nền là tỷ số giữa lực nhà cung cấp và chuyển vị tương ứng. Hệ số nền là một

trong những đặc trưng trọng yếu của đất nền phản ánh sức chịu tải và biến dạng

của đất nền. Thực tiễn hệ số nền là hàm phi tuyến, phụ thuộc vào cấp độ tải, phương

thức gia tải, loại đất, kích thước cấu kiện tác dụng vào đất. Mô hình hoá tương tác

cọc- đất nền như sau:

– Cọc được mô hình bằng một hoặc nhiều thanh thẳng nối với nhau tại

các nút sao cho phù phù hợp với đặc trưng hình học tương ứng của cọc thực.

– Thay đất nền bằng các link đàn hồi tại các điểm sao cho thích hợp

với sự thay đổi của đất nền và tính chất làm việc của cọc.

– Tổ hợp các điểm chia theo cọc và theo đất.

45

2.4.1 Phương pháp tra bảng

• Quy trình 22TCN 18 – 79

Bảng tra này thường dùng cho thiết kế móng cọc theo K.X. Zavriev. Trong

bảng tra này, z (m) là độ sâu lớp đất.

Tên đất

k/z (t/m3)

1. Sét và sét pha cát dẻo chảy; bùn

100-200

2. Sét pha cát, cát pha sét và sét dẻo mềm;

cát bụi và rời

200-400

3. Sét pha cát; cát pha sét và sét dẻo cứng;

cát nhỏ và trung bình

400-600

4. Sét pha cát; cát pha sét và sét cứng và

cát thô

600-1000

5. Cát lẫn sỏi; đất hòn lớn

1000-2000

• J.E. Bowles

Bảng tra này dùng để xác nhận kh cho móng cọc.

Tên đất

k (MN/m3)

1. Sét; cát chặt

220-400

2. Cát thô và chặt vừa

157-300

3. Cát trung

110-280

4. Cat mịn; cát bột

80-200

5. Sét cứng (ẩm)

60-220

6. Sét cứng (bão hoà)

30-110

7. Sét dẻo (ẩm)

39-140

8. Sét dẻo (bão hoà)

10-80

9. Bùn sét

2-40