Bài giảng Cơ học đất - Chương 3: Ứng suất trong khối đất, trình bày các kiến thức: ứng suất do trọng lượng bản thân đất, ứng suất do tải trọng ngoài. Đây là tài liệu học tập, tham khảo dành cho sinh viên và giảng viên ngành Xây dựng.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Cơ học đất: Chương 3 - ThS. Phạm Sơn Tùng
- CƠ HỌC ĐẤT
Chương 3
Ứng suất trong khối đất
- Mở đầu
• Công trình tác dụng lên đất tải trọng → muốn tính toán
nền các công trình, ta phải biết trạng thái ứng suất trong
đất
• Tại 1 điểm bất kỳ của nên thường có 2 loại ứng suất:
– Ứng suất do trọng lượng bản thân của đất
– Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra
• Phân biệt 2 trường hợp cơ bản:
– Bài toán không gian: nếu tải trọng là một số hữu hạn các lực
tập trung hoặc là lực phân bố trên một diện hữu hạn thì các
thành phần ứng suất tại 1 điểm bất kỳ trong đất phụ thuộc cả 3
tọa độ (x, y, z)
– Bài toán phẳng: nếu tải trọng phân bố vô hạn theo một phương
thì các thành phần ứng suất tại một điểm bất kỳ trong đất sẽ
không phụ thuộc vào tọa độ phương có tải trọng phân bố vô
hạn, ứng suất chỉ phụ thuộc 2 tọa độ (x,z hoặc y,z)
- Giả thiết
• Đất là một vật thể biến dạng tuyến tính, ta
áp dụng những kết quả của lý thuyết đàn
hồi để tính ứng suất trong nền đất
- Ứng suất do trọng lượng bản thân
đất
• Trường hợp một lớp
đất đồng nhất:
σz = γ.z
σx = σy = K0.σz
K0
1
Đất cát:
K0 = 1 – sinφ’
Đất sét cố kết thường:
K0 = 0,19 + 0,233.logIP
- Ứng suất do trọng lượng bản thân
đất
• Trường hợp đất có nhiều lớp song song:
n
z i hi
1
- Ứng suất do trọng lượng bản thân
đất
• Trường hợp có mặt nước ngầm:
Ứng suất hiệu quả: σ’ = σ – u
Ở trên mặt nước ngầm: σ’ = σtự nhiên = γ.z
Ở dưới mặt nước ngầm: σ’ = σ – u = γđẩy nổi.z= (γnn - γn).z
- Ứng suất do tải trọng ngoài
1) Tải trọng đứng tập trung tác dụng lên mặt đất:
- Tất cả các thành phần ứng suất –
biến dạng tại 1 điểm bất kỳ đã được
Boussinessq giải từ 1885
- Trong thực tế tính toán thường hay
dùng ứng suất thẳng đứng σz
3P z 3
z
2 R 5
Đặt k 3 1
2 r 2 5/2
1
z
kP
→ z 2 k phụ thuộc r/z → tra bảng
z
- Ứng suất do tải trọng ngoài
• Khi trên mặt nền có n tải trọng đứng tập
trung tác dụng, trị số của σz xác định băng
cách cộng tác dụng:
n
1
z 2
z
k P
1
i i
- Ứng suất do tải trọng ngoài
2) Tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên diện chữ nhật: xem tải trọng
phân bố là tổng hợp của nhiều tải trọng tập trung → tích phân biểu
thức của Boussinessq trên diện chữ nhật
Trên trục Oz: Trên trục Og:
σz = k0.p σz = kg.p
k0, kg phụ thuộc tỷ số l/b
(l – bề dài; b – bề rộng
diện đặt tải) và tỷ số z/b
- Ứng suất do tải trọng ngoài
2) Tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên diện chữ nhật:
Muốn tính ứng suất tại một điểm bất kỳ → phương pháp
điểm góc
σz = [kg(Ihae) + kg(Ihdg) + kg(Iebf) + kg(Igcf)]p
- Ứng suất do tải trọng ngoài
2) Tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên diện chữ nhật:
Muốn tính ứng suất tại một điểm bất kỳ → phương pháp
điểm góc
σz = [kg(Ihae) - kg(Igbe) - kg(Ihdf) + kg(Igcf)]p
- Ứng suất do tải trọng ngoài
3) Tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên diện
tròn:
Ứng suất σz của những điểm nằm trên
trục qua tâm diện tròn:
σz =ktr.p
ktr tra bảng
Chưa có lời giải chính xác cho ứng suất tải một điểm bất kì
- Ứng suất do tải trọng ngoài
4) Tải trọng thẳng đứng phân
bố đều trên diện hình băng:
Nếu tải trọng là một
băng dài vô hạn (ví dụ theo
phương y) thì ta có bài toán
phẳng (x,z)
Trong thực tế, khi l =
[3b,4b] với công trình thủy
lợi; l = [7b,10b] với công trình
khác → đưa về bài toán
phẳng cho đơn giản và thiên
về an toàn
- σz = kz.p
σx = kx.p
τxz = kτ.p
kz, kx, kτ – phụ thuộc x/b và z/b → tra bảng
- Các ứng suất chính: tại mỗi điểm, phương của ứng suất
chính trùng với phương phân giác góc nhìn của điểm
đó
σ1 = p(2β + sin2β)/π
σ3 = p(2β - sin2β)/π
- Ứng suất do tải trọng ngoài
4) Tải trọng băng phân bố theo quy luật tuyến tính:
Các tỷ số σz/p, σx/p, τxz/p được cho sẵn trong bảng
- Bài tập
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
