Cơ học đất, nền và móng công trình là hai môn học không thể thiếu đối với sinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc về đất nền,về các quá trình cơ học xảy ra trong nền dưới tác dụng của tải trọng ngoài để từ đó thiết kế giải pháp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các kỹ sư xây dựng.các kỹ sư địa chất công trình – địa kỹ thuật.Trong chương trình đào tạo của trường Đại học Mỏ Địa chất đối với sinh viên ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ, ngoài việc học trên lớp giáo trình Nền và Móng còn có đồ án môn học,nó giúp cho mỗi sinh viên :•Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào các công việc cụ thể.•Biết các bước thực hiện việc thiết kế và kiểm tra móng.•Làm cơ sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau này.Với mục đích như vậy thầy giáo đã giao cho mỗi sinh viên một đề tài với những yêu cầu và nhiệm vụ khác nhau.Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nhữ Việt Hà, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung sau :
Trang 1MỞ ĐẦU
Cơ học đất, nền và móng công trình là hai môn học không thể thiếu đối với sinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc về đất nền,về các quá trình cơ học xảy ra trong nền dưới tác dụng của tải trọng ngoài để từ đó thiết kế giải pháp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các kỹ sư xây dựng.các kỹ sư địa chất công trình – địa
kỹ thuật
Trong chương trình đào tạo của trường Đại học Mỏ- Địa chất đối với sinh viên ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ, ngoài việc học trên lớp giáo trình Nền và Móng còn có đồ án môn học,nó giúp cho mỗi sinh viên :
• Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào các công việc cụ thể
• Biết các bước thực hiện việc thiết kế và kiểm tra móng
• Làm cơ sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau này
Với mục đích như vậy thầy giáo đã giao cho mỗi sinh viên một đề tài với những yêu cầu và nhiệm vụ khác nhau
Trang 2Page | 2
Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nhữ Việt Hà, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung sau :
• Mở đầu
• Đề bài
• Chương I : thiết kế móng
• Chương II : kiểm tra ổn định trượt sâu
• Chương III : xác định tải trọng giới hạn
Trang 3Page | 3
Đề bài :
Cho một mố cầu có kích thước 5x7m, chịu tác dụng của tải trọng đúng tâm nghiêng với phương thẳng đứng một góc δ = 5̊ và tải trọng ngang H Mố cầu đặt trên nền đất gồm 2 lớp :
• Lớp 1 : sét pha dẻo cứng dày 6m
• Lớp 2 : sét cứng dày vô tận
Tải trọng P = 950 T H = 40 TCác chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 và lớp 2 được cho theo bảng sau :
Hệ số nén lún
Gó
c
ma sát
Lực dính kết
k.lg thể tích TN
Hệ
số rỗng
Hệ số nén lún
Gó
c
ma sát
Lực dính kết
CKg/c
m2
wγ
CKg/c
Trang 4Sét cứng
Trang 5
Page | 5
làm việc của công trình, các điều kiện về kinh tế kỹ thuật nên tôi quyết định chọn loại móng đơn cứng hữu hạn Ta đặt móng trong lớp sét cứng.Chiều rộng của móng được tính sơ bộ theo phương trình bậc 3 sau :
0
=K-b.K+
1 3
Trong đó
w
m 3 w
2 1
h.βγ.M-γ
C.M+h.M
=K
w
tc 3
P.M
=K
Với M1,M2,M3 được xác định bằng cách tra bảng theo góc nội ma sát φ.
-Lớp sét cứng có φ = 18̊ tra bảng ta có :
32,2
=M
31,12
=M
32,6
=M
3 2 1
-Chọn chiều sâu chôn móng h = 6m
2,2
=
βγm
T38,946
=5cos.P
02,2
-5.31,12+6.32,6
=
K1
1087
=02,2
38,946.32,2
=
K2Thay vào phương trình bậc 3 ta được b = 4,3 < b ⇒ cần chọn lại c
b
Do móng là móng đơn cứng hữu hạn nên :
Trang 6Page | 6
2
≤αtg
≤
2
≤2.h
b-b
≤1
⇔
m c
m c
m
b
⇔Chọn h = 2mm
13
≤b
≤9
⇔ Chọn b = 10m tgαgh =2
13
=2.2.2+5
=αtg.h.2+b
=b.4,1
=a
⇒4,1
=5
7
=b
a
=b
a
c c
Điều kiện chịu lực
Sơ đồ chịu lực :
H
1m
P h
Trang 7=
Trang 804,0
=k
2 1
{495.10 1+0,04.(10-2) +10.2.(6-3)}
2,1
=R
= 78,41 ( T/m2 )
2 m
tc
tc
m140
=14.10
=F
<
51,14
=6.2,2-41,78
38,946
=h.βγ-R
G+P
=σ
tc tc
tc max
H+2
h.5sin.P
40+2
2.950.sin5o
Trang 9Page | 9
)m/T(34,21
=3,233
+140
=σ
max
⇒1,94
=R.2,1
G+P
=σ
tc tc
tc min
∑
= = 18,58 (T/m )>0⇒
3,233
8,322-140
1848+
=
tc min
tc max tc
Vậy với kích thước móng đã chọn hoàn toàn thoả mãn điều kiện chịu lực
Tính bê tông và cốy thép:
- Chiều dày làm việc của bê tông
cp c
R là cường độ kháng cắt của bêtông.Chọn bê tông cp
mác 200# và móng chịu ép khi uốn nên ta lấy R = 100cp
M là hệ số làm việc của móng, lấy m = 1
100.1)
10+14(2
1041
>
ho
Trang 10Page | 10
- Tính cốt thép :Mômen do phản lực gây ra được tính theo công thức :
)2
σ+σ)(
b+b2()a-a(24
1
=M
)2
σ+σ)(
a+a2()b-b(24
1
=M
min max
c
2 c a
i max c
2 c b
Trong đó
w
M
±F
G+P
=σ,
min max
)m.T(08,355
=8,322.1,1
=M.n
=M
)T(1041
=38,946.1,1
=P.n
=P
08,355+140
1848+1041
=
max
)m/T(11,19
=3.233
08,355-140
1848+1041
αtg.h-1)(
σ-σ(+σ
=
min max min
i
25,1
=2.2
5-10
=2.h
b-b
=αtg
m c
)m/T(62,21
=)14
25,1.2-1)(
11,1916,22(+11,19
=σ
)m.T(1053
=)2
11,19+16,22)(
5+2.10()7-14(24
1
=M
a
62,21+16.221
Trang 11Page | 11 a a o
a a
o a a
b b
h.R.m.m
M
=F
h.R.m.m
=F
Với Fa,Fb là tổng diện tích cốt thép theo cạnh a,b m,ma là hệ số làm việc của bê tông và cốt thép lấy bằng 1
ho là chiều cao làm việc của bê tông Nếu lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ là e = 0.04 m ta có : ho =hm -e=2-0,04=1,96m
798
=F
96,1.10.1800.1.1
1053
=F
- Số thanh cốt thép theo chiều từng cạnh của móng :Chọn thép Φ22 có fa = 3,801 cm2
801,3
226
=f
F
=n
298
=f
F
=n
=60
4.2-100.14
=n
e2-a
=C
cm18
=79
4.2-100.14
=n
e2-a
=C
b b
a a
Trang 13Page | 13
Vậy ta có sơ đồ bố trí cốt thép vào móng như sau :
Trang 15
Bảng tra các hệ số R ,'K1,K2 để tính sức chịu tải theo quy phạm
CNIP-200-62 dùng cho các công trình cầu cống
Bảng giá trị ứng suất cho phép R’ của các đất
dính (kN/m2)Tên đất Hệ số
rỗng
Cứng
Dẻo cứng
Dẻo
mềmCát pha
(á cát)
Sét pha (á sét)
Trang 16Sét và sét pha ở trạng thái dẻo 0,02 0,15
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯỢT SÂU
Để kiểm tra ổn định trượt sâu của móng,ta xác định hệ số ổn định
η với giả thiết mặt trượt là mặt trụ tròn Chia khối đất ra
thành nhiều mảnh theo chiều thẳng đứng
Mômen chống trượt được xác định bằng công thức :
)lΔ.c+tg.αcos.g(R
=
g - khối lượng mảnh thứ i,bao gồm khối lượng bản thân của i
mảnh đất và tải trọng do móng truyền xuống trong phạm vi mảnh đó
Trang 17Page | 17
ngang P gây ra bởi lực nghiêng nên n M còn phải cộng thêm mômen do gt
2 thành phần này gây nên Khi đó Mgt =R.∑gi.sinαi +Pn.d+H.a
a- khoảng cách từ H đến tâm O1 d- khoảng cách từ P đến tâm n O1
gần mép C cách khoảng 0,4m ta vẽ trục Y-Y’ trên đó ta xác định một số tâm trượt O1,O2,O3 và tìm trị số η tương ứng.
D
a
Trang 180.325
0.325
0.325
0.325
0.3250
Trang 19Page | 19
1.16
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
Vậy ta có :
)lΔ.c+tg.αcos.g(R
=
Trang 20Page | 20
= 11,6.( 154,64 + 158,8 ) = 3635 ( T.m )
a.H+d.P+αsin.g.R
0.325
0.325
0.3250
Trang 21Page | 21
4 0.32 0.95
1.25
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0
Trang 220.325
0.325
Vậy : Mct =R∑(gi.cosαi.tg i +ci.Δli)
= 12,2 (158,03 + 152,2 ) = 3785 ( T.m )
a.H+d.P+αsin.g.R
i
l
Δ tgαi ci gi.cosαi.tg i gi.sinαi ci.Δli
Trang 230.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.3250
Trang 24Page | 24
9 0.24 0.97
1.11
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0
15.2
5155.78 128.03 157
Vậy : Mct =R∑(gi.cosαi.tg i +ci.Δli)
= 12,5 ( 155,78 + 157 ) = 3910 ( T.m )
a.H+d.P+αsin.g.R
Trang 25Page | 25
2
O có hệ số ổn định nhỏ nhất qua O kẻ đường 2
thẳng X-X’ song song với mặt bán không gian và xác định các hệ số ổn
định trượt sâu tương ứng với các tâm trượt '
3
' 2
0.325
0
Trang 260.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0
Trang 27Page | 27
3 0.59 0.81
2.28
0.325
0
118.29 108.95
126.65
Vậy ta có :
)lΔ.c+tg.αcos.g(R
=
= 9 ( 118,29 + 126,65 ) = 2204 ( T.m )
a.H+d.P+αsin.g.R
0.325
0
Trang 280.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0
Trang 29Page | 29
9 0.63 0.78
2.14
0.325
Ta có : Mct =R∑(gi.cosαi.tg i +ci.Δli)
= 10 ( 118,58 + 131,1 ) = 2497 ( T.m )
a.H+d.P+αsin.g.R
0.325
0
Trang 300.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0.325
0
Trang 31Page | 31
7 0.61 0.78 2
0.325
Vậy Mct =R∑(gi.cosαi.tg i +ci.Δli)
=12 ( 137,03 + 141,6 ) = 3343 ( T.m )
a.H+d.P+αsin.g.R
Như vậy tâm trượt có hệ số ổn định nhỏ nhất là η ’ = 1,4 > 1, do 2
đó đảm bảo ổn định cho công trình
Trang 32Page | 32
CHƯƠNG III : TÍNH TẢI TRỌNG GIỚI HẠN
Để tiện tính toán ta quy tai trọng nghiêng P và tải trọng ngang H thành 1 tải trọng nghiêng mới có trị số P’ và nghiêng 1 góc là δ Trong '
đó :
P’ = 954 T δ = 7̊ '
Theo xocolovxki ta có :
C.N+y.γ.N+h.γ.N
=
Trong đó Nq,Nγ,Nc là các hệ số tra bảng phụ thuộc φ , δ
Với φ = 18̊ và δ = 7̊ tra bảng và nội suy ta được Nq =4,39
18,10
=
Nc
53,1
=N
Trang 33Page | 33
c q
) 0 ( gh
- Cường độ tải trọng giới hạn tại mép móng C ( y = 10 )
)m/T(135
=
10.5,0.18,10+10.02,2.53,1+6.02,2.39,4
=C.N+y.γ.N+h.γ.N
=P
2
c γ
q ) 8 ( gh
- Tổng tải trọng thảng đứng cho phép tác dụng lên móng là :
T1195
=2
b)
P+P(
=
Pgh gh(0) gh(8)
- Tải trọng ngang giới hạn :
T147
=δtg.P
Trang 34Page | 34
Bảng tra trị sốNq,Nγ,Nc để tính tải trọng giới hạn theo
Xocolovxki cho móng băng nông chịu tải trọng nghiêng :
Trang 35Page | 35
Nc 6.4
9
8.34
11.00
14.90
20.70
30.20
46.20
75.30
1.40 3.16 6.92 15.3
2
35.19
86.46
236.3
0
5o
Nq 1.2
4
2.16
3.44 5.56 9.17 15.6
0
27.90
52.70
96.40
Nc 2.7
2
6.56
9.12 12.5
0
17.50
25.40
38.40
61.60
95.40
N 0.0
9
0.38
0.99 2.31 5.02 11.1
0
24.38
61.38
163.30
42.40
20.50
31.10
49.30
109.50
15o
0
18.10
33.30
65.40
0
16.20
24.50
38.50
64.40
4
27.6170.58
20o
0
25.40
49.20
0
18.50
29.1048.20
Trang 360
21.10
Trang 37Page | 37
CHƯƠNG IV : TÍNH ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG
I tính ứng suất tại tâm và hai mép móng:
Ứng suất tại tâm móng :
a.Do tải trọng thẳng đứng gây ra :
)m/T(64,6
=6.02,2-140
38,946+6.2
=h.γ-F
P+h.γ
=
w tb
gl
Theo phương pháp phân tầng lấy tổng ta chia nền đất dưới móng thành các lớp nhỏ có chiều dày hi =(0,2÷0,4)b và chỉ tính đến lớp có
2,0
≤σ
Q.3
=
σ với R = x2 +y2 +z2
Vì Pn đặt vào tâm móng nên x = 0 , y = 0 ,do đó σ = 0z
c.Do tải trọng ngang H gây ra :
áp dụng công thức trên với các điểm đã chia ta có
Trang 39Page | 39
6.788 5.703
3.571
12.12 16.16 20.2
Trang 43Page | 43
H
B 1.624 1.551 1.34
C 1.699
1.675
1.489
P
Trang 44i =A h σS
i 0
A - hệ số nén lún rút đổi của từng lớp
00106,
0
=)604,0+1.(
10
017,0
=ε+1
a
=A
0
2 - 1 i 0
=2
571,3+703,5.2.00106,
0
=S
m0132,0
=2
703,5+788,6.2.00106,
0
=S
2 1
cm3,2
=m023,0
=S+S
=
2 tại mép BTương tự như trên ta có S = 0,00642 m = 0,642 cmB
3 tại mép CTính tương tự như trên ta có S = 0,00693 m = 0,693 cm.C
Trang 45Page | 45
KẾT LUẬN
Mặc dù đồ án này đúng thời hạn và yêu cầu , nhưng do trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Mong thầy góp ý kiến đẻ nhửng đồ án sau em có thể làm tốt hơn
Tài liệu tham khảo
1- giáo trình cơ học đất ( nhà xuất bản xây dựng )2- giáo trình nền và móng công trình ( nhà xuất bản xây dựng )
