BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT LỚP 06X ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

Bài tập lớn: CƠ HỌC ĐẤTĐề bài: Móng đơn cứng dưới cột tải trọng như hình vẽ Yêu cầu: 1.Phân loại đất xác định tên và trạng thái.. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố trong nền d

Bài tập lớn: CƠ HỌC ĐẤT

Đề bài:

Móng đơn cứng dưới cột (tải trọng như hình vẽ)

Yêu cầu:

1.Phân loại đất (xác định tên và trạng thái) Chọn chiều sâu chôn móng

2.Vẽ đường cong nén e-p, e-lgp, xác định: a, a0, Cc , Cs cho các lớp đất

3.Xác định sơ bộ kích thước đáy móng (bxl) theo các điều kiện:

Điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:

p  tb tc R tc

Điều kiện về ứng suất cho phép:   s

ult tt

tb

F

p p

4.Xác định ứng suất dưới đáy móng Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố trong nền do tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra

5.Tính độ lún ổn định tại tâm móng, tại trung điểm hai cạnh bề rộng của móng theo biểu đồ p và e-lgp Tính độ nghiêng của móng

BÀI LÀM

¤ SỐ LIỆU

STT

No (T) Mo (Tm) Số hiệu h1 (m) Số hiệu h2 (m) Số hiệuLớp 1 Lớp 2 Lớp 3

¤ BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

Lớp hiệuSố

Độ

ẩm tự

nhiên

W%

Giới hạn nhão

Wnhão

%

Giới hạn dẻo

Wdẻo

%

Dung trọng tự nhiên

γ T/m³

Tỷ trọng hạt Δ

Góc ma sát trong

φo

Lực dính c Kg/cm²

Kết quả thí nghiệm nén ép

e - p với tải trọng nén p

(Kpa)

Kết quả xuyên tĩnh qc (Mpa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

1 37 29,6 30,9 24,9 1,78 2,64 8 o10’ 0,08 0,850 0,816 0,788 0,768 0,58 4

LớphiệuSố

Độ ẩm

tự

nhiên

W%

Giới hạn nhão

Wnhão

%

Giới hạn dẻo

Wdẻo

%

Dung trọng tự nhiên

γ T/m³

Tỷ trọng hạt Δ

Góc

ma sát trong

φo

Lực dính c Kg/cm²

Kết quả thí nghiệm nén ép

e - p với tải trọng nén p

(Kpa)

Kết quả xuyên tĩnh qc (Mpa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

2 94 24,0 57,0 25,0 1,91 2,72 18 o45’ 0,41 0,719 0,701 0,690 0,686 5,1 28

Lớp hiệuSố

Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt

Độ

ẩm tự nhiên W%

Tỷ trọng hạt

Sức kháng xuyên tĩnh qc (Mpa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

Thô To Vừa Nhỏ Mịn Đường kính hạt (mm)

>10 10-5 5-2 2-1 1-0.5 0.250.5- 0.25-0.1 0.050.1-

0.05-0.01

0.01-0.002 < 0.002

1 Phân loại đất (xác định tên và trạng thái đất) và chọn chiều sâu chôn móng:

1.1 Lớp 1&2:

Với * chỉ số dẻo: A = Wnhão – Wdẻo

* Độ sệt: B = deo

nhao deo

W W



Ta được:

Lớp Chỉ số dẻo

A(%)

Độ sệt B(%)

TCVN45-78 Tên và trạng thái

1.2 Lớp 3:

Từ bảng số liệu địa chất của lớp đất 3 ta lập bảng sau:

Đường kính hạt d (mm) 2 1 0,5 0,25 0,1 0,05 0,01 0,002

Đường kính hạt d (mm) 2 1 0,5 0,25 0,1 0,05 0,01 0,002

* Phân loại đất theo TCXD 45 - 78 :

Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 1mm là: 47,5(%)< 50(%) => Tên:cát bột.( Tra bảng I-9 trang 16)

Trạng thái: nội suy ta được độ chặt tương đối là D = 0,44 => chặt vừa

1.3 Chọn chiều sâu chôn móng:

Nhận xét: Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì lớp đất 2 là lớp đất tốt và có thể chôn móng trong lớp đất

này => chọn chiều sâu chôn móng Hcm = 2m

2 Vẽ đường cong nén e_p và e_logp.Xác định a, ao, Cc, Cs cho các lớp đất:

2.1 Lớp 1:

Hệ số rỗng ban đầu e0 khi chưa có tải tác dụng (P = 0 KN/m² )

Ta có:

_ Δ = 2,64 _ W = 29,6%

_ γ = 17,8(KN/m³)

Vậy 0

1,78

nuoc w

W



a) Đường cong nén e-p:

● Bảng số liệu kết quả nén:

Lực nén p

● Biểu đồ đường nén e-p:

0.922

0.85

0.816

0.788

0.768

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95

● Bảng tính ai-j và a0i-j :

b) Đường cong nén e-logp:

● Bảng số liệu kết quả nén:

● Biểu đồ đường nén e-p:

0.922

0.85

0.816

0.788 0.768

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95

lgp

● Tính cs và cc :

_ Khi áp lực còn nhỏ:

0,11

s

e e

_ Khi áp lực nén lớn:

0, 2

lg 200 lg150 2,3 2, 2

c

e

2.2 Lớp 2:

Hệ số rỗng ban đầu eo khi chưa có tải tác dụng (P = 0 KN/m² )

Ta có:

_ Δ = 2,72

_ W = 24%

_ γ = 1,91(KN/m³)

Vậy 0

1,91

nuoc w

W



a) Đường cong nén e-p:

● Bảng số liệu kết quả nén:

Lực nén p

● Biểu đồ đường nén e-p:

0.77

0.719

0.701

0.6 0.65 0.7 0.75 0.8

p(T/m2)

● Bảng tính ai-j và a0i-j :

b Đường cong nén e-lgp:

● Bảng số liệu kết quả nén:

Lực nén p

● Biểu đồ đường nén e-p:

0.719

0.701 0.69 0.686

0.65 0.67 0.69 0.71 0.73 0.75 0.77 0.79

lgp

● Tính cs và cc :

_ Khi áp lực còn nhỏ:

0,17

s

_ Khi áp lực lớn:

0,04

lg 400 lg 300 2,6 2,5

c

e

2.3 Lớp 3:

Tính e0:

Nội suy từ bảng I-6: D = 0,44 => emax = 0,8 và emin = 0,6

Ta có:

+) D= max



 => e = emax - D*(emax - emin )= 0,8-0,44*(0,8-0,6)= 0,712 +) n= e *100 0,712 *100 41,6

+) γk = ∆* γn *(1-0,01*n)= 2,65*1*(1-0,01*41,6)= 1,5476 (T/m³)

+) γw = γk *(1+ 0,01W)= 1,5476*(1+0,01*23,2)= 1,907 (T/m³)

Suy ra 0

1,907

nuoc w

W



Chọn sơ bộ kích thước đáy móng: b= 2 m; l= 3 m

a) Theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:

tc tc

tb R

p 

tc

P = γ*h + N0 M0

F  F

Với

_ γ = 2 (T/m³) = 20 (KN/ m³)

_ h = 2 m (chiều sâu chôn móng)

_ n = 1,15 (hệ số an toàn)

_ F = b*l = 2*3 = 6 (m2)

_W = * 2 2*32

b l

=> P tc = 2*2 60 21,8

* P tcmax = 21,267 (T/m2)

* min

tc

P = 6,733 (T/m2)

2

tc tc tc

tb

P    (T/m2)

 Xác định R tcsức chịu tải theo giới hạn I:

Do chiều sâu chôn móng h = 2m -> móng nằm hoàn toàn trong lớp đất 2

Theo tiêu chuẩn Việt Nam:

2

2

* cot

2

tc

c

g







 

=

0

0 0

0

4,1

*1,91*(0, 25*2 2 *cot 18 45')

18 45'*

cot 18 45'

g g



 



= 34,92 (T/m2)

Với * c = 0,41 (kG/cm2) = 4,1 (T/m2)

* φ2 = 18o45’

* γ2 = 1,91 (T/m³)

Vậy tc tc

tb

P R : thỏa điều kiện

b) Theo điều kiện về ứng suất cho phép :

Theo công thức Terzaghi cho móng chữ nhật có chiều rộng b =2m và chiều dài l = 3m là :

gh

P =0,4*Nγ* γ*b + Nq* γ’*h + 1,13*Nc*c

Lớp 1 :

 γ1 = 1,78 (T/m³)

 h1 = 1,1 (m)

 φ1 = 8o10’

Lớp 2 :

 γ2 = 1,91 (T/m³)

 h = 2 – 1,1 = 0,9 (m).2'

 c = 0,41 (kG/cm2) = 4,1 (T/m2)

Suy ra : γ’ = 1, 78*1,1 1,91*0.91,1 0,9

Nội suy : Nγ = 4,14 ; Nq = 5,6625 ; Nc = 13,7

=> P = 0,4*4,14*1,91*2 + 5,6625*2,8175*2 + 1,13*13,7*4,1 = 101,106 (T/ gh m2)

Mặt khác :P tt = γtb*h*n + N0*n M0*n

F  F = 2*2*1,15 + 60*1,15 21,8*1,15

Suy ra : max

tt

P = 24,457 (T/m2)

min

tt

P = 7,743 (T/m2)

tt tb

P = 16,1 (T/m2)

24, 457

gh tt tb

P

4 Xác định ứng suất dưới đáy móng Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố trong nền cho tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra.

a Vẽ biểu đồ ứng suất bản thân :

- tại mặt đất : z = 0 m ; σbt = 0 (T/m2)

- tại vị trí giữa 2 lớp 1 & 2 : z = 1,1 m ; σbt = z* γ1 = 1,1*1,78 = 1.958 (T/m2)

- tại vị trí giữa 2 lớp 2 & 3 : z = 6,1 m ; σbt = 1,78*1,1 + 5*1,91 = 11,508 (T/m2)

- tại đáy móng : z = 2 m ; σbt = 1,1*1,78 + (2-1,1)*1,91 = 3,677 (T/m2)

b Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trong đất cho tải trọng ngoài :

-Pglmax = Ptcmax - γ’*h = 21,267 – 2,8175*2 = 15,632 (T/m2)

-Pglmin= Ptcmin - γ’*h = 6,733 - 2,8175*2 = 1,098 (T/m2)

- Pgltb = Ptctb - γ’*h = 14 - 2,8175*2 = 8,365 (T/m2)

-Pgltg = Pglmax - Pglmin = 15,632 - 1,098 = 14,534 (T/m2)

¶ Bảng tính toán σ zp và σ zy :

Điểm Độ sâu từ

đáy(m)

l b

z

σzp = 4* Kg*

Pgltb σzy = Σγihi

?zy

?zp

5 Độ lún ổn định tại tâm móng, tai trung điểm bề rộng 2 cạnh móng Tính độ

nghiêng của móng :

¶ Bảng tính toán đô lún mỗi phân lớp tại tâm móng:

Lớp 2 : Sét rắn

 α = 4,5

 β = 0,43

 E0 = 4,5*510 = 2295 (T/m2)

Lớp đất Lớp phân

tố

Chiều dày (m)

σzi(T/m2)

zi

 (T/m2) Si

2

-3

-3

5,1562

5,902 0,55.10-3

3,5769

4,3666 0,41.10-3

2,6801

3,1285 0,29.10-3

2,0478

2,3640 0,2210-3

-3

Vây độ lún tại tâm móng là : S i = 0,306 (m).

¶ Bảng tính toán đô lún mỗi phân lớp tại tâm móng:

Đ

iể

m

Độ

sâu

(m)

Tải phân bố đều

l

b = 3

1 = 3

Tải phân bố tam giác

l

b = 1

3 = 0,33

ƯS tổng tại M1

Tải phân bố tam giác

l

b = 1

tổng tại

M2

z

b

(b=1)

Kg

σ = 2

*Kg*

Pglmin

(T/m2)

z b

(b=3)

KT,

σ = 2*

KT,*Ptg

(T/m2)

z b

(b=3)

KT

σ = 2*

KT*Ptg

(T/m2)

¶ Bảng tính toán đô lún mỗi phân lớp tại M 1 và M 2 :

Lớp đất Lớp

phân tố

Chiều

zi

 (T/m2) SiM1(m) (T/m zi2) SiM2(m)

2

Độ lún tai M1 là 0,83.10-3(m) và tại M2 là 2,62.10-3(m) => độ nghiêng là

tgθ = 2,62.10 0,83.10-3 -3

3

t = 0,6.10-3 => θ = 0o0’12,38”