Thiết lập biểu thức xác định sức chống nhổ của neo xoắn trên mái nghiêng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này phân tích sự khác biệt về khả năng chịu lực kéo của vít neo trên bề mặt đất nằm ngang và bề mặt mái dốc, dựa trên kết quả thí nghiệm hiện trường và phân tích thống kê. Hình dạng hư hỏng của khối đất được chọn để thiết lập phương trình neo vít khi sử dụng neo vít như một kết cấu neo của kè nhựa hoặc kè composite để bảo vệ mái dốc kênh. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết lập biểu thức xác định sức chống nhổ của neo xoắn trên mái nghiêng

THIẾT LẬP BIỂU THỨC XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG NHỔ CỦA NEO XOẮN TRÊN MÁI NGHIÊNG N UYỄN M I CHI* The estalishment of pulled-out bearing capacity equation of screw anchor on the soils slope Abstract: The paper analyses the difference on pulled-out bearing capacity of screw anchor on the horizontal soil surface and slope surface, based on the results of field test and statistical analysises. The block soil failure shape was chosen in order to establish equation for screw anchor when using screw anchor as a structural anchor of plastic revetment or composite revetment for protection of canal slope. The research results contribute to perfect calculation of new solution for canal slope protection. Keywords: pulled-out bearing capacity, slope surface, plastic revetment, screw anchor 1. IỚI THIỆU CHUN * M n (1983) 5 tính toán đối với neo bản, các Neo xoắn hoặc là cọc có cánh xoắn đều là thí nghiệm neo tấm của Trô-phi-men-cốp (1968) các dạng kết cấu liên kết đã đƣợc sử dụng 14 , các thí nghiệm của Tran Vo Nhiem (1971) trong xây d ng từ lâu Kết cấu neo giữ có cánh trên mô hình đất vật liệu tƣơng t 15 xoắn phổ biến nhất là cọc xoắn dùng xử lý Hoàng Việt Hùng (2012) 11 và nnk giả móng công trình chịu tải trọng kéo nhổ Ƣu thiết khối nón cân cho neo xoắn, độ sâu cắm neo điểm lớn nhất khi sử dụng cọc xoắn là khả không lớn để thiết lập biểu thức xác định sức năng neo giữ lớn, thi công không gây rung chịu tải kéo nhổ của neo xoắn ứng dụng gia động và tiếng n, có thể thi công thủ công hoặc cƣờng bảo vệ mái đê biển Biểu thức đƣợc thiết cơ giới, có thể dễ dàng thu h i cọc xoắn nếu lập cho trƣờng hợp mặt đất nằm ngang, khối đất không có nhu cầu sử dụng. có dạng nón cân có kể đến chiều dài tác dụng Về lý thuyết tính toán neo xoắn, cho tới thời của neo xoắn điểm này đã có nhiều phƣơng pháp tính toán Từ phân tích các phƣơng pháp xác định sức đƣợc công bố cho kết cấu neo xoắn khi chịu tải chịu tải kéo nhổ của neo nói chung nhƣ đã nêu ở trọng nén c ng nhƣ tải kéo Một số phƣơng trên Tất cả các phƣơng pháp đều có chung pháp coi mặt phá hoại trong đất là toàn bộ mặt nguyên tắc xác định là hình dạng mặt tiếp xúc tiếp xúc suốt chiều dài nằm trong đất của kết với đất của neo xoắn và sức kháng cắt huy động cấu neo xoắn nhƣ phƣơng pháp thiết kế neo của đất bao quanh neo S đa dạng về kết cấu phun vữa 2 , 4 , phƣơng pháp tính cọc xoắn neo xoắn d n đến đa dạng về hình dạng khối đất chịu nhổ 6 Một số phƣơng pháp coi mặt phá bị phá hoại khi nén hoặc kéo hoại là khối nón cụt khi độ sâu cắm neo không Kết quả nghiên cứu của hai pha đề tài KC lớn nhƣ phƣơng pháp của GS Nguyễn Công 08-15/06-10 và KC 08-03/11-15 đã đề xuất giải pháp neo xoắn 3 , 11 để gia tăng trọng lƣợng * B ô Th y cô g-T g i học Th y ợi của viên gia cố và hạn chế chuyển vị của cả 175 - T y Sơ - g -H N i Email:maichi@tlu.edu.vn mảng gia cố, mái đê biển sẽ đƣợc gia tăng độ an 66 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021
toàn hơn Các nghiên cứu lý thuyết và th c Kế thừa các phân tích, đánh giá và nghiệm đã thiết lập đƣợc biểu thức tính sức chịu phƣơng pháp xây d ng phƣơng trình sức tải kéo nhổ của neo xoắn và hoàn thiện công chịu tải kéo nhổ của các dạng neo xoắn đã nghệ thi công lắp đặt neo ở hiện trƣờng Tuy đƣợc ứng dụng nhiên biểu thức xác định sức chịu tải kéo của neo Thiết lập biểu thức xác định sức chịu tải kéo xoắn đƣợc công bố ở tài liệu 11 , tác giả c ng cho neo xoắn trên mái nghiêng d a trên phân chỉ r , biểu thức này chỉ phù hợp với mặt đất tích l a chọn hình dạng mặt phá hoại trong đất nằm ngang hoặc mái dốc nghiêng không quá 200. khi kéo neo và kết quả nghiên cứu th c nghiệm Biểu thức này ứng dụng phù hợp với mái đê biển kéo nhổ neo ở hiện trƣờng với một số kích có độ dốc không lớn Đối với mái dốc công trình thƣớc neo điển hình sẽ ứng dụng trong th c tế thủy lợi có độ dốc lớn, cần thiết lập lại biểu thức và loại đất nền tƣơng ứng này để mở rộng ứng dụng của giải pháp 2.2. Đặ điể à việ ủa e x ắ trê Việc thiết lập lại biểu thức xác định sức chịu tải ái iê và t ựa ọ dạ kéo nhổ của neo xoắn trên mái nghiêng 9 nhằm ối đất á ại i e đánh giá chính xác khả năng chịu tải kéo nhổ của Nguyễn Mai Chi (2015) 9 và nnk đã có neo xoắn phù hợp với điều kiện làm việc th c tế phân tích về khối phá hoại dạng nón lệch khi của công trình, phù hợp với đặc điểm công trình kéo nhổ neo xoắn trên mái nghiêng Hình và mở rộng ứng dụng 10 để gia cƣờng bảo vệ dạng khối đất phá hoại khi kéo neo phụ thuộc mái dốc kênh mƣơng công trình thủy lợi vào độ sâu đặt neo và độ nghiêng mái đất 2. THIẾT LẬP IỂU THỨC X C ĐỊNH Trong nghiên cứu này, độ sâu đặt neo thƣờng SỨC CHỊU TẢI ÉO NHỔ CỦ NEO biểu thị bằng tỷ số H D trong đó H là độ sâu XOẮN TRÊN M I N HIÊN từ mặt đất đến vị trí đặt neo trong đất D là 2.1. N u ê tắ t i t ậ đƣờng kính neo Tỷ sô H D < 6 đƣợc coi là Phân tích đặc điểm làm việc của neo xoắn trƣờng hợp neo đặt nông, H D 8 đƣợc xem là khi dùng trên mái đất nghiêng neo đặt sâu 13, 14 T T G R R R    R  G a) Với mặt đất nằm ngang hoặc mặt đất b) Với mái dốc có góc nghiêng lớn hơn 200 nghiêng nhỏ hơn và bằng 200 H h 1. H h d g h i ấ bị há h i hi é e Trân Vo Nhiem (1971) 15 c ng đã có công bằng các thanh nhôm cho thấy khối nón lệch bố về hình dạng khối đất phá hoại khi tải trọng phá hoại khi độ sâu cắm tấm neo không lớn kéo xiên Thí nghiệm với mô hình đất tƣơng t (H/D
Nhƣ vậy, các biểu thức thiết lập cho neo tấm mịn, trạng thái chặt, chặt vừa cho thấy khối đất hoặc neo xoắn của các nghiên cứu trƣớc đây 5 , phá hoại có dạng khối nón lệch, nhƣng trong đất 11 , 13 đều thiết lập cho trƣờng hợp khối đất dính trạng thái d o, d o mềm thì không hình phá hoại là khối nón hoặc nón cụt cân đều, mặt thành r rệt khối nón (Hình 3) Yếu tố này d n đất nằm ngang Còn khi neo đặt nông (H D8) [16] g m 2 loại kích thƣớc nhƣ bảng 1 Kích thƣớc neo đã đƣợc l a chọn kế thừa từ các nghiên cứu Mặt khác các thí nghiệm tại hiện trƣờng mái trƣớc đó, d a trên khả năng chịu kéo, khả năng kênh đất khu v c xây d ng văn hóa Luy Lâu- lắp đặt xoáy neo bằng thủ công, neo lớn quá rất Thuận Thành-Bắc Ninh của tác giả c ng cho khó thi công thủ công và còn d a vào kích thấy, khi đất là đất dính trạng thái d o, d o mềm thƣớc kết cấu cần neo giữ nữa Hình 4a là kích thì mặt phá hoại không có dạng nón, kể cả neo thƣớc th c tế của neo NĐ10, hình 4b là một quá đặt nông (H D8) trình kéo thử neo NĐ10 trên mái đất nghiêng Các thí nghiệm kéo nhổ neo trong đất cát ả 1. t ớ e x ắ TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Neo xoắn NĐ10 Neo xoắn NĐ11 1 Kích thƣớc cánh xoắn (R) cm 2,5 4,0 2 Bƣớc xoáy (l) cm 7,0 12,0 3 Chiều dài tổng cộng (L) cm 25,0 35,0 4 Đƣờng kính thân neo (d) cm 3,0 6,0 5 Đƣờng kính tổng cộng (D) cm 8,0 14,0 68 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021
a) Kích thƣớc th c tế neo NĐ10 b) Một chu k kéo neo NĐ10 tại hiện trƣờng H h 4. Thí ghiệ é hổ e N 10 i hiệ g Kết quả trung bình, tổng hợp từ chuỗi các thí nghiêng Dạng phá hoại của khối đất tại vị trí nghiệm kéo neo xoắn NĐ10, NĐ11 tại hiện đặt neo dạng khối cầu đối xứng Theo không trƣờng công trình kè h khu văn hóa Luy Lâu gian, sẽ có bốn khối cầu đối xứng Biểu thức cho 4 loại đất điển hình: đất cát mịn chặt, đất cát xác định sức kéo nhổ của neo xoắn sẽ thiết lập mịn chặt vừa, đất sét d o mềm, đất sét nửa cứng d a trên nguyên tắc tính diện tích bề mặt của 4 Trong phạm vi bài viết, không trình bày đƣợc khối cầu r i nhân với cƣờng độ chống cắt của hết các kết quả thí nghiệm cho các loại đất, kết đất Biểu thức tính toán sẽ có thêm hệ số hiệu quả kéo neo trong loại đất sét d o mềm (lớp 2B) chỉnh d a trên số liệu thí nghiệm hiện trƣờng tại hiện trƣờng thí nghiệm cho thấy: Nhƣ vậy biểu thức sẽ là Kéo neo trƣờng hợp mặt đất nằm ngang: Pgh  4 x4 (R) 2 ( i hi tg  C) (1) Neo NĐ10, D=8 cm, H=64 cm, H D=8 Trong đó: đƣợc Pgh  4,53 kN. Pgh : Sức chịu tải kéo nhổ c c hạn của neo Neo NĐ11, D=14 cm, H=112 cm, H D=8 xoắn (kN) đƣợc Pgh  13,14 kN  : Hệ số hiệu chỉnh tải trọng, phụ thuộc vào Kéo neo trƣờng hợp mặt đất nghiêng mái m=1: loại đất Neo NĐ10, D=8 cm, H=64 cm, H D=8 đƣợc   1,85 : Đất sét trạng thái d o mềm, d o chảy Pgh  5,28 kN.   1,75 : Đất sét trạng thái d o cứng Neo NĐ11, D=14 cm, H=112 cm, H D=8   1,8 : Đất cát trạng thái chặt, chặt vừa đƣợc Pgh  17,29 kN R : Bán kính của neo xoắn (m) Kết quả thí nghiệm hiện trƣờng cho các loại h : Chiều cao lớp đất thứ i, tính theo phƣơng đất thí nghiệm đã trình bày ở trên, đều cho thấy th ng đứng từ điểm đặt neo dóng lên giao cắt sức chịu tải kéo nhổ của neo xoắn lắp ở mái với mái nghiêng của kênh nghiêng tăng khoảng 20% so với trƣờng hợp  , C : Góc ma sát trong và l c dính đơn vị neo xoắn lắp khi mặt đất nằm ngang của đất tại vị trí đặt neo Nhƣ vậy có thể thấy với mặt đất nghiêng, đã có 2.5. iể t ử và s sá đá iá về t ảnh hƣởng của chiều cao cột đất (phƣơng th ng quả t t á t e iểu t ứ ới t i t ậ đứng) đến sức chịu tải kéo nhổ của neo xoắn Sử dụng số liệu đất nền công trình kè h khu 2.4. T i t ậ iểu t ứ sứ ịu tải văn hóa Luy Lâu-Thuận Thành-Bắc Ninh, công ổ ủa e x ắ trên mái nghiêng trình kênh có mái m =1, neo đƣợc đặt tại lớp đất Để có đƣợc biểu thức tổng quát nhất cho các số 2B, có các chỉ tiêu nhƣ ở bảng 2 loại đất, l a chọn mặt phá hoại cầu đối xứng tại Lớp 2B là sét pha màu xám ghi, xám đen, neo và có xét đến ảnh hƣởng của chiều cao cột thành phần l n bụi, đất ẩm Trạng thái d o mềm đất đến sức chịu tải kéo nhổ neo trên mái Chiều dày lớp thay đổi từ 4,9m đến 7,6m ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 69
ả 2. C ỉ tiêu ý ẫu đất ớ 2 đ ợ tổ ợ tr ả sau STT Chỉ tiêu thí nghiệm Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB m u đất 1 Thành phần hạt: - Nhóm hạt sạn % 0,2 - Nhóm hạt cát % 38,5 - Nhóm hạt bụi % 36,7 - Nhóm hạt sét % 24,6 2 Độ ẩm t nhiên W % 37,54 3 Khối lƣợng thể tích t nhiên  tn g/cm3 1,73 4 Khối lƣợng thể tích khô d g/cm3 1,26 5 Khối lƣợng riêng hạt s g/cm 3 2,69 6 Độ lỗ rỗng n % 53,2 7 Độ bão hoà G % 88,9 8 Hệ số rỗng e 1,137 9 Giới hạn chảy LL % 40,8 10 Giới hạn d o PL % 26,8 11 Chỉ số d o PI % 14,0 12 Độ sệt LI 0,70 13 Góc ma sát trong  độ 110 14 L c dính kết C kG/cm2 0,152 15 Hệ số nén lún a Cm2/kG 0,048 16 Hệ số thấm K cm/s 5,10x10-5 Kiểm thử cho neo NĐ 10: Độ sâu đặt neo Pgh  4.4.3,14.(1,85.0,07) 2 .(17,3.1,58.tg11  15,2)  16,54 kN theo phƣơng vuông góc với mái kênh là 64 cm Tổng hợp các kết quả kiểm thử với neo N Đ (H D=8) khoảng cách từ vị trí đặt neo đến điểm 10 cho thấy thí nghiệm kéo tại hiện trƣờng với giao cắt giữa mặt nghiêng và mặt ph ng ngang lớp đất 2B cho sức chịu kéo nhổ Pgh=5,28 kN, là 90,5 cm Sử dụng công thức 1: tính bằng công thức (1) là 5,01 kN Giá trị tính Pgh  4 x4 (R) 2 ( i hi tg  C) toán đƣợc l a chọn thấp hơn giá trị kéo th c tế Pgh  4.4.3,14.(1,85.0,04) 2 .(17,3.0,905.tg11  15,2)  5,01 kN khoảng 4% Kiểm thử cho neo NĐ 11: Độ sâu đặt neo Giá trị tính toán bằng công thức kéo neo theo phƣơng vuông góc với mái kênh là 112 cm xoắn trên mái nghiêng vừa thiết lập (1) chênh (H D=8) khoảng cách từ vị trí đặt neo đến điểm lệch khoảng 13% so với công thức kéo neo xoắn giao cắt giữa mặt nghiêng và mặt ph ng ngang trên mặt đất nằm ngang 11 Kết quả tổng hợp là 158 cm Sử dụng công thức 1 27, đất sét trạng đƣợc trình bày ở bảng 4 thái d o mềm, kết quả tính: ả 3. t quả t iể t ử sứ ổ e x ắ trê ái iê TN kéo % chênh % chênh lệch TN kéo nhổ Tính bằng Tính bằng nhổ có lệch của giữa công có biên mặt công thức công thức Loại neo biên mặt biên ngang thức biên nghiêng biên mặt biên mặt ngang và biên ngang và (kN) ngang nghiêng (1) (kN) nghiêng biên nghiêng NĐ10 4,53 5,28 16% 4,42 5,01 13,3% NĐ11 13,44 17,29 28% 13,14 16,54 25,8% 70 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021
3. ẾT LUẬN chí Khoa học Kỹ thuật số 5+6 năm 1983 Thiết lập biểu thức xác định sức chịu tải kéo 6 Nguyễn Thanh Sơn, Phạm Quang Hƣng nhổ của neo xoắn trên mái nghiêng để hoàn (2011), Ứ g dụ g e x n trong thi công công thiện đƣợc cơ sở khoa học cho giải pháp công h g ch ị chấ H N i Tạp nghệ mới là ứng dụng mảng gia cố mái kè bằng chí Địa kỹ thuật số 4-2011 trang 25. vật liệu polime hoặc composite sơ xợi Giải 7 Lê Đức Thắng-Bùi nh Định-Phan pháp này nhằm giảm trọng lƣợng của các loại kè Trƣờng Phiệt (1998), Nề v M g, Nhà xuất truyền thống khi xây d ng trên các loại đất mềm bản Giáo dục, 1998 yếu, dễ thi công, dễ tháo lắp 8 Viện nghiên cứu Nền và Công trình Các thí nghiệm kéo nhổ neo xoắn tại hiện ngầm, Viện thiết kế nền móng quốc gia, Viện trƣờng đều cho thấy s c chịu kéo của neo trên thiết kế móng (Liên Xô c ), Sổ y hiế ế Nề mái nghiêng có gia tăng hơn so với mặt biên v M g 2, Nhà xuất bản Khoa học kỹ ngang Việc thiết lập biểu thức sức kéo nhổ neo thuật, 1975, Bản dịch của tác giả Đinh Xuân xoắn trên mái nghiêng d a trên l a chọn hình Bảng, V Công Ngữ, Lê Đức Thắng dạng khối đất phá hoại có dạng là 4 khối cầu đối 9 Nguyễn Mai Chi, Trịnh Minh Thụ, xứng và neo đặt sâu (H D8). Nguyễn Chiến (2015)- Đề xuất mở rộng ứng Từ kết quả tổng hợp, sức chịu tải kéo nhổ của dụng của neo xoắn gia cố bảo vệ mái đê biển- neo xoắn trên mặt biên nghiêng (mái nghiêng Tuyển tập Hội nghị Khoa học thƣờng niên Đại m=1) tăng so với sức chịu tải kéo nhổ trên mặt học Thủy lợi-2015. biên ngang, kích thƣớc neo càng lớn thì % [10] N Mai Chi, T Minh Thụ, N Chiến chênh lệch càng lớn (2018) The plate revetment made from POLIMER Kết quả tính toán bằng công thức (1) chênh or COMPOSITE for protection slope of canal. lệch so với kết quả thí nghiệm hiện trƣờng International Symposium on Lowland Technology khoảng 5% là chấp nhận đƣợc Công thức (1) là (ISLT 2018). ISBN: 978-604-82-2483-7. cơ sở để l a chọn loại neo, số lƣợng neo và hệ 11 Hoàng Việt Hùng (2013) Nghiên cứu kết cấu mảng kè trong ứng dụng công nghệ kè giải pháp tăng cƣờng ổn định bảo vệ mái đê mảng nh a để gia cố mái kênh mƣơng thủy lợi biển tràn nƣớc Luận án TS kỹ thuật-Trƣờng Đại học Thủy lợi TÀI LIỆU TH M HẢO [12] Wai-Fah Chen (1975), Limit Analysis and Soil Plasticity –ISBN 0-444-41249-2-Ensevier [1] Lê Quý An-Nguyễn Công M n-Nguyễn Văn Scientific Publishing Company Amsterdam. Qu (1976), Cơ học ấ , Nhà xuất bản GD và THCN 13 М Д Иродов (1968), Применение [2] BSi-BS 8081:1989, Ne g ấ , Nhà винтовых свай в строительстве, Издательство xuất bản xây d ng-2008, Bản dịch của TS. Литературы по строительству-Москва Nguyễn Hữu Đẩu 14 Ю Г Трофименков, канд техн 3 Hoàng Việt Hùng-Trịnh Minh Thụ-Ngô наук; Л Г Мариупольский, инж (1965), Trí Viềng (2011), Nghiê cứ ứ g dụ g e gi Винтовые сваи в качестве фундаментов c các ấ á ái bả vệ ê bi , Tạp chí Khoa мачт и башен, Доклады к международному học kỹ thuật Thuỷ lợi và môi trƣờng số 32-2011 конгрессу по механике грунтов и 4 Nguyễn Bá Kế (2009), Thiế ế v hi фундаментостроению-Москва cô g h g u, Nhà xuất bản Xây d ng, [15] Tran Vo Nhiem (1971), Première thèse: 5 Nguyễn Công M n (1983), ác ị h ức “F ce e i i e de f d i ch g hổ hẳ g ứ g giới h cọc g superficielles et résistance maximale à áy b g h ơ g há h ích giới h , Tạp ’ che e de c ge ’. Ng i hả biệ : PGS,TS HOÀNG VIỆT HÙNG ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 71