Bài giảng Cơ học đất - Chương 5: Khả năng chịu tải của nền móng công trình

CƠ HỌC ĐẤT
Chương 5
Khả năng chịu tải của nền móng 
công trình
Ba giai đoạn làm việc của nền đất 
khi tăng tải
• Sức chịu tải cực hạn qu: giá trị cường độ 
tải trọng thực mà tại đó đất bị phá hoại do 
trượt
• 3 dạng phá hoại cắt:
- Phá hoại cắt tổng quát
- Phá hoại cắt cục bộ
- Phá hoại cắt kiểu xuyên
Phá hoại cắt tổng quát
Phá hoại cắt cục bộ
Phá hoại cắt kiểu xuyên
Ba giai đoạn làm việc của nền đất 
khi tăng tải
• Tăng từ từ tải trọng (ứng suất q) cho đến khi đất 
phá hoại trượt, ta sẽ được đồ thị quan hệ giữa 
độ lún ổn định s tương ứng với từng cấp tải 
trọng (ứng suất q)
Ba giai đoạn làm việc của nền đất 
khi tăng tải
1) q < q1: giai đoạn nén chặt, quan hệ q – s 
là quan hệ tuyến tính, đất được coi như 
trong trạng thái đàn hồi
2) q1 < q < qgh: giai đoạn chuyển tiếp, quan 
hệ q – s là quan hệ phi tuyến
3) q > qgh: giai đoạn phá hoại, nền đất bị 
phá hoại cùng với các biến dạng lớn 
(đường cong s – p dốc đứng)
Sức chịu tải của nền đất
• Để nền đất không mất ổn định thì q < qgh
• Khả năng chịu tải an toàn của đất nền:
gh
s
q
q h
F
 
h: độ sâu chôn móng
F: hệ số an toàn
Các phương pháp tổng quát để xác 
định sức chịu tải của nền đất
1) Tính toán dựa trên một mặt trượt giả 
định và xét sự cân bằng của lăng thể 
trượt
2) Tính toán dùng kết quả của lý thuyết đàn 
hồi (xem đất là một bán không gian biến 
dạng tuyến tính)
3) Tính toán theo lý thuyết cân bằng giới 
hạn của môi trường rời
Xác định sức chịu tải qgh của nền đất
Phương pháp Terzaghi
• Phá hoại cắt tổng quát
• Thực nghiệm cho thấy khi móng làm việc, một khối đất được gắn 
chặt với đáy móng tạo thành một nêm đất
• Terzaghi đã xây dựng được đường trượt từ thực nghiệm, từ đó chỉ 
cần xét cân bằng tĩnh học của lăng thể trượt để có được qgh
Phương pháp Terzaghi
qgh = 0,5γbNγ + γhNq +cNc
Nγ, Nq, Nc là các hệ số chịu tải, phụ thuộc φ → 
tra bảng Nγ, Nq, Nc của Terzaghi
Xác định sức chịu tải qgh của nền đất
Cách làm của Bêrêzantxev (dựa theo phương 
pháp Terzaghi)
Bêrêzantxev, cũng bằng thực nghiệm, phát hiện thấy khi bị trượt đáy 
móng gắn với một nêm đất hình thành dưới đế móng (bởi ma sát đáy 
móng – đất). Khi móng đặt khá nông (h/l < 0,5) nêm đất có dạng 
tam giác vuông cân.
qgh = γbNγ + γhNq +cNc
Nγ, Nq, Nc là các hệ số chịu tải, phụ thuộc φ → tra bảng Nγ, Nq, Nc 
của Bêrêzantxev
Xác định sức chịu tải qgh của nền đất
Phương pháp Xôcôlovxki
• Phương pháp tính toán theo lý thuyết cân bằng giới hạn: 
Xôcôlovxki xét một nửa mặt phẳng cân bằng giới hạn với giả 
thiết mọi điểm trong nền đất đều ở trạng thái cân bằng giới 
hạn, nghĩa là các ứng suất σz, σz, τzx của nó thỏa mạn điều kiện 
Mohr – Rankine. Xôcôlovxki giải hệ 3 phương trình (biểu thức 
Mohr – Rankine cùng 2 phương trình cân bằng tĩnh học) →
qgh(x) = xγNγ + γhNq +cNc
• Nγ, Nq, Nc là các hệ số chịu tải, phụ thuộc φ và δ (góc nghiêng 
của tải trọng) → tra bảng Nγ, Nq, Nc của Xôcôlovxki
Phương pháp Xôcôlovxki
Tải trọng giới hạn theo phương thẳng đứng:
qgh(x) = xγNγ + γhNq +cNc
→ qgh(0) = γhNq +cNc
→ qgh(b) = bγNγ + γhNq +cNc
Tải trọng giới hạn theo phương thẳng ngang:
tgh(x)= qgh(x).tg(δ)
Xác định giới hạn tuyến tính qm và q1/4 theo giả 
thuyết nền là một bán không gian biến dạng tuyến 
tính
• Xác định ứng suất tại mỗi điểm trong nền đất dưới tác dụng 
của tải trọng ngoài và trọng lượng bản thân
• Dựa vào điều kiện cân bằng của phân tố đât ta xác định được 
vùng cân bằng cực hạn (biến dạng dẻo)
sin 2
( 2 ) cot
sin
p h c
z g h
 
 
  
• Độ sâu vùng biến dạng dẻo:
ax (cot ) cot2m
p h c
z g g h
 
  
• Tải trọng giới hạn theo độ sâu vùng biến dạng dẻo:
ax
max
( cot )
cot
2
m
gh z
c
z h g
p p h
g
  
 
Lưu ý: những tính toán 
trên chỉ đúng khi trong 
nền đất không có biến 
dạng dẻo
Những tính toán trên chỉ đúng khi trong nền đất không có biến dạng 
dẻo → công thức tính pgh có thể dùng để xác đinh tải trọng ứng với lúc 
bắt đầu phát triển vùng biến dạng dẻo (zmax=0) gọi là tải trọng mép:
( cot )
cot
2
m
c
h g
p h
g
  
 
Nhận xét: pm rất bé vì thực 
chất nó chưa đụng chạm tới 
vấn đề ổn định của đất nền 
(khi đất biến dạng dẻo) 
Nhận xét: pm rất bé vì thực chất nó chưa đụng chạm tới vấn đề ổn định 
của đất nền (khi đất biến dạng dẻo) → chấp nhận giả thiết đất nề ổn 
định khi zmax = 1/4b
1/4
( cot )
4
cot
2
b c
h g
p h
g
  
 
Nhận xét: pm rất bé vì thực 
chất nó chưa đụng chạm tới 
vấn đề ổn định của đất nền 
(khi đất biến dạng dẻo) 
2 giá trị pm và p1/4 được gọi 
là tải trọng giới hạn tuyến 
tính của nền đất
Bài tập