Nguyên lý thiết kế tường chắn

Khi thiết kế tường chắn đất người ta vẫn thường thiết kế theo 2 bước là thiết kế khả năng chịu lực và độ ổn định. Khi thiết kế khả năng chịu lực của tường cũng phải xác định các lực tác dụng lên tường (chủ động, bị động, áp lực nước ngầm....).

Tường chắn bằng cừ ván thép

Phương pháp trong SGK là phương pháp cổ điển dùng lý thuyết của Rankin và Coloumb là để xác định các áp lực đất tác dụng lên tường chắn và sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn để tính nội lực trong tường. Sau đó phải tính độ ổn định của tường để ngăn chặn khả năng xuất hiện biến dạng quá mức cho phép. Thường là tính ổn định cục bộ và tính khả năng trượt sâu theo các phươg pháp tính trượt kinh điển (VD: mặt trượt trụ tròn..., hay một số phươg pháp Spencer, Morgenstern-Price, GLE, Janbu's Simplified...) hoặc có thể sử dụng phương pháp c-phi reduce.

Hai phương pháp Coulomb và Rankine khác nhau ở những điểm sau đây:

1. Rankine giả thiết ma sát giữa tường và đất bằng không (tường trơn). Coulomb có tính đến ma sát giữa tường và đất. Điều này dẫn đến lực ngang tác dụng lên trường chắn khi tính theo Coulomb sẽ nghiêng một góc alpha so với phương nằm ngang (alpha la hệ số ma sát giữa tường và đất). Nếu sử dụng Rankine, góc alpha sẽ bằng không.

2. Rankine sử dụng phương pháp giới hạn cận dưới (lower bound solution) còn Coulomb sử dụng phương pháp giới hạn cận trên (upper bound solution). Hai phương pháp này khác nhau cơ bản ở chỗ:

(a) Phương pháp giới hạn cận trên giả thiết mặt phá hoại trước sau đó xác định lực tác dụng dựa trên mặt phá hoại giả thiết kết hợp với cân bằng tĩnh;

(b) Phương pháp giới hạn cận dưới giả thiết toàn bộ đất sau tường đều ở trạng thái giới hạn (Rankine's limits), ứng suất ngang hữu hiệu ở trang thái tới hạn được tính từ ứng suất đứng hữu hiệu nhân với hệ số Rankine.

Như vậy, có thể thấy rằng cả hai phương pháp nêu trên đều không hoàn thiện. Rankine thỏa mãn điều kiện cân bằng ứng suất (stress equilibrium) song không thỏa mãn điều kiện biến dạng liên tục (strain compatibility) khi giả thiết toàn bộ đất sau tường đều ở trạng thái giới hạn. Coulomb thì ngược lại, điều kiện biến dạng thỏa mãn (do giả thiết trước mặt phá hoại) song điều kiện cân bằng ứng suất lại không được đáp ứng (lưu ý là Coulomb chỉ giải ra được lực chứ không ra được ứng suất). Hai phương pháp này có thể hội tụ trong một số trường hợp đặc biệt (ví dụ như khi tường thẳng đứng + ma sát giữa đất và tường bằng không + mái dốc bề mặt bằng không). Nhược điểm của cả hai phương pháp là không giải được những bài toán có điều kiện hình học hoặc địa chất phức tạp (vi dụ nhiều lớp đất, mực nước ngầm nằm giữa thân tường, mái dốc bề mặt khác không...)

sưu tầm

Tin mới hơn:

Tin cũ hơn: