MODELING SOIL MEDIA
MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG ĐẤT
Instructor: Nguyễn Tương Lai
Course: Nền móng CTXD
VIỆN KỸ THUẬT
CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT
2.1. Modeling Soil Media/Mô hình hóa MT đất
Trong bài toán phân tích tương tác của kết cấu với nền đất cần
mô hình hóa môi trường nền bằng các mô hình đơn giản nhưng
sát thực về mặt vật lý và toán học:
Mô hình hệ số nền (mô hình rời rạc);
Mô hình vật liệu nền (mô hình liên tục).
Mô hình hóa môi trường nền cần đảm bảo mô tả sự phân bố áp
lực trên bề mặt tiếp xúc của kết cấu với nền tiệm cận với thực tế.
Sự thay đổi của áp lực tương tác trên bề mặt tiếp xúc của kết cấu
với nền nói chung phụ thuộc vào:
Độ cứng của kết cấu (kết cấu cứng hay mềm, phẳng hay không gian,…);
Bản chất của nền (đất dính, đất rời,… tuyến tính, phi tuyến,…);
Đặc trưng tác dụng của tải trọng (tĩnh, động; tác dụng lên KC hay MT).
2.1. Modeling Soil Media/Mô hình hóa MT đất
Từ quan điểm mô hình hóa môi trường nền cho thấy cả hai
phương pháp (mô hình rời rạc hay mô hình liên tục) đều có
những hạn chế nhất định. Tuy nhiên ứng xử cơ học của môi
trường nền là phức tạp nên khó có thể xây dựng một mô hình
toán học tổng quát phù hợp với ứng xử thực tế của mọi loại nền.
Trên quan điểm kỹ thuật thì việc đơn giản hóa các mô hình của
nền đất trở thành vấn đề chính cần xem xét để có thể nhận được
các kết quả hợp lý cho từng dạng bài toán.
Đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện trong những năm gần
đây nhằm cải thiện các phương pháp mô hình hóa môi trường
nền thông qua các mô hình toán học và thí nghiệm nhằm mô
phỏng gần hơn với bản chất vật lý của nền đất, từ đó giúp giải
quyết bài toán tương tác chính xác hơn và hiệu quả hơn.
2.2. Discrete Soil Model/Mô hình hệ số nền
N. Phuss (1801) và
K.Winkler (1867) đề xuất:
thay thế liên kết kết cấu
với nền bằng hệ các lò xo
đàn hồi độc lập với nhau
theo phương vuông góc
với bề mặt nền, biến dạng
của nền chỉ xảy ra ở phạm
vi kết cấu tiếp xúc với nền
(Hình vẽ). Lực tác dụng lên
bề mặt của nền và chuyển
vị của điểm tương ứng
theo phương của lực tác
dụng là tỷ lệ tuyến tính với
nhau:
2.2.1. Winkler Model / Mô hình nền Winkler
0 10
(, ) (, )xy c xy=rW
2.2.1. Winkler Model / Mô hình nền Winkler
Ý nghĩa vật lý của mô
hình một hệ số nền là khi
ép xuống nền một lực
phân bố có độ lớn p
(N/cm2, KN/m2) làm cho
mặt nền bị lún xuống
một đơn vị chiều dài
(cm, m), khi đó hệ số
nền đất có giá trị bằng p,
đơn vị của hệ số nền là
N/cm3, daN/cm3, kN/m3)