BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT LỚP 07X ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

BÀI TẬP LỚNCƠ HỌC ĐẤT ---Đề bài: Móng đơn cứng dưới cột tải trọng có vị trí như hình vẽ Yêu cầu: 1.. Phân loại đất xác định tên và trạng thái.. Chọn chiều sâu chôn móng.. Xác định ứng

BÀI TẬP LỚN

CƠ HỌC ĐẤT

-Đề bài:

Móng đơn cứng dưới cột (tải trọng có vị trí 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 a C C cho các lớp đất., ,0 c, s

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

Điều kiện về cường độ tiêu chuẩn: tc tc

tb

p R

Điều kiện về ứng suất cho phép: tt   ult

tb

s

p

F

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 e-p.Tính độ nghiêng của móng

62T 4.5

H1

H2

Bảng số liệu:

STT

Số hiệu h1 (m) Số hiệu h2 (m) Số hiệu

BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Bảng 1

Lớp Số

hiệu

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

0.5-0.25

0.25-0.1

0.1-0.05

0.05-0.01

0.01-0.002 < 0.002

Bảng 2

Lớp Số

hiệu

Độ

ẩm tự

nhiên

W%

Giới hạn nhão

Wnh%

Giới hạn dẻo

Wd%

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

100 200 300 400

2 60 35.5 42.1 23.7 1.86 2.69 8o25’ 0.17 0.922 0.891 0.866 0.847 1.33 7

Bảng 3

Lớp Số

hiệu

Độ

ẩm tự

nhiên

W%

Giới hạn nhão

Wnh%

Giới hạn dẻo

Wd%

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

100 200 300 400

3 80 28.8 41.9 25.7 1.9 2.72 16o45’ 0.29 0.815 0.793 0.773 0.755 4.28 20

BÀI THUYẾT MINH:

Lớp 1:

Từ bảng số liệu địa chất của lớp đất 1 ta lập bảng sau:

Đường kính hạt d (mm) 2 1 0,5 0,25 0,1 0,05 0,01 0,002 Hàm lượng tích luỹ (%) 11 32.5 70.5 90.5 96.5 100 100 100

Tra bảng I-9 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ:

Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 0.5 mm là: 70.5% > 50% => Tên: cát thô

Ta có : qc=10.2 MPa = 102 kG/cm2 => trạng thái: chặt vừa

 Lớp 1 là lớp cát thô ở trạng thái chặt vừa

Lớp 2: số hiệu 60

Tra bảng I-8 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ:

Chỉ số dẻo : A=Wnh Wd =42.1 – 23.7 = 18.4 > 17 => đất sét

4 18

7 23 5 35









A

Wd W

=> dẻo mềm

=> Lớp 2 là lớp đất sét ở trạng thái dẻo mềm

Lớp 3: số hiệu 80

Tra bảng I-8 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ:

Chỉ số dẻo : A=Wnh Wd = 41.9 – 25.7 = 16.2 => đất sét pha (á sét)

2 16

7 25 8 28









A

Wd W

=> nửa rắn

=> Lớp 3 là lớp đất á sét ở trạng thái nửa rắn

Ghi tên và trạng thái các lớp đất

Chọn chiều sâu chôn móng: h = 2,5m

Đất cát thô Trạng thái chặt vừa

Đất sét Trạng thái dẻo mềm

Đất sét pha Trạng thái nửa rắn

2 Vẽ đ ường cong nén e-p, e-lgp, xác đ ịnh a,a o ,C c ,C S cho các lớp đ ất .

L

ớp 1

Nội suy từ bảng I-6: D = 0,555 => emax = 0,7 và emin = 0,55

Ta có:

D= max

max min



 => e=emax - D*(emax - emin )= 0.7–0.555*(0.7 – 0.55) = 0.61675

n= e *100 0,712 *100 41,6

1+e 1 0,712 * 100 % 38 1475

61675 0 1

61675 0



h

 = ∆n= 2.65(T/m³)

k

 = h(1- 0,01n) = 2.65*(1-0.01*38.1475)= 1.639 (T/m³)

w

 = k(1+ 0,01W) = 1.639*(1+0.01*14.5)=1.87675 (T/m3)

=> e0 = 0 61674

1475 38 100

1475 38

n

Lớp 2:

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

eo =



 .( 1 0 01 )



86 1

) 5 35

* 01 0 1 (

* 1

* 69 2







Hệ số rỗng e 0.959 0,922 0.891 0.866 0.847

0.959

0.922

0.891

0.866

0.847

0.8

0.82

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

Đường cong nén e-p

0.891

0.866

0.847

0.8 0.82

0.84

0.86

0.88

0.9 0.92

0.94

0.96

0.98

1

lgp

Bảng tính a i-j

và a 0 i-j : và

p p

e e a

i j

j i j i









i

j i j i

e

a a









1

0

ai-j(m2/T) 0.037 0.0031 0.0025 0.0019

a0i-j(m2/T) 0.00188 0.001612 0.001322 0.001018 Khi lực nén còn nhỏ

301 0

891 0 922 0 10 lg 20

lg

20 10









 e e

Khi lực nén lớn

1249 0

847 0 866 0 30 lg 40

lg

40 30









 e e

Lớp 3 : số hiệu 80

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

eo =



 .( 1 0 01 )



9 861 1

) 8 28

* 01 0 1 (

* 1

* 72 2







Hệ số rỗng e 0.843 0.815 0.793 0.773 0.755

Đường cong nén e-lgp

0.815

0.793

0.773

0.755

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

0.815

0.793

0.773

0.755

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

lgp

Bảng tính a i-j

và a 0 i-j : và

p p

e e a

i j

j i j i









i

j i j i

e

a a









1

0

ai-j(m2/T) 0.0028 0.0022 0.002 0.0018

a0i-j(m2/T) 0.0151 0.0012 0.00111 0.01015 Khi lực nén còn nhỏ

301 0

0793 815

0 10 lg 20

lg

20 10









 e e

Khi lực nén lớn

1249 0

755 0 773 0 30 lg 40

lg

40 30









 e e

Đường cong nén e-p

Đường cong nén e-lgp

3 Xác đ ịnh sơ bộ kích thướt đ áy móng:

Sơ bộ chọn kích thước đáy móng b=3m, l=3m

Ứng suất phân bố dưới đáy móng: (1)

bt = 2 T/m3 ; h = 2.5m; F=b*l=9m2

W =

6

2

bl

= 4.5m3 (Với n là hệ số vượt tải ,chọn n= 1.5)

N0 = 33 333

5

.

1

50

 T ; M0 = 

5 1

2 1.333 Tm

=> p0tb= 8.7037 T/m2

a) Kiểm tra theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn: Rtc

Theo tiêu chuẩn Việt Nam :

2

2

* *(0, 25* *cot )

* cot

2

tc

c

g







 

 

 

Với c = 0,29 kG/cm = 2.9 T/2 m ; φ2 o = 16o45’ = 0.292 rad

 = 1,91 T/m³ ; h = 2.5m ; b = 3m

=> Rtc = 43.932 T/m2 > p0tb (thỏa điều kiện giới hạn 1)

b) Kiểm tra theo điều kiện về ứng suất cho phép tt   ult

tb

s

p

F

Ứng suất phân bố dưới đáy móng : = tbh+

tb = 2 T/m3 ; h = 2,5m ; F=b*l=9m2 ;

W=

6

2

bl

= 4.5m3

N0=50 T ; M0= 2 Tm

=> p0max = 11 T/m2 và p0min = 10.111 T/m2 =>

tt tb

p

 10 555T/m2

Xác định sức chịu tải giới hạn 2

Theo công thức Terzaghi: Pult= 0.4*N * *b + Nq* *h + 1.3*Nc*c

Trong đó = 1.8891 T/m2 ; c = 0.17 kg/cm2=1.7 T/m2

Tra bảng V-2 trang 259

sách BT CHĐ- Vũ Công

Ngữ và nội suy, ta được:

8o 25' 1 2.1955 7.823

=> Pult=0.4*1*1.86*3+2.1956*1.8891*2.5+7.8233*1.7*1.3 = 29.89 T/m2

=  Fs= = 2.83 >2 thỏa

4 Xác đ ịnh ứng suất dưới đ áy móng Tính và vẽ biểu đ ồ ứng suất hiệu quả phân bố trong nền do tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra.

a/ Do tải trọng bản thân:

Ở mặt đất : bt = 0

Tại vị trí giửa 2 lớp đất thứ nhất và thứ hai:

bt = h11=2*1.87675 = 3.7535 (T/m2)

Tại đáy móng: z = 2.5m

bt = h11+ (z-h1)2= 2*1.87675+ (2.5-2)*1.86 = 4.6835 (T/m2)

Tại vị giửa 2 lớp đất thứ hai và thứ ba:

bt = 1h1 + 2h2 = 2*1.87675+4*1.86=11.1935 (T/m2)

b/ Do tải trọng ngoài:

Theo như phần 3b đã trình bày thì ứng phân phân bố dưới đáy móng không đồng đều Pmax= 11 T/m2 , Pmin=10.111 T/m2 ,do đó ứng suất gây lún cũng phân bố không đồng đều

Ứng suất gây lún tại tâm móng sẽ là:

= 10.555 – 1.8891*2.5 = 5.8328 T/m2

Điểm

1



b

(m)

kg

gl=4*kg*pgl

(T/m2)

bt= (T/m2)

0 1 0 0.00000 0.250000 5.832800 4.6835

1 1 0.5 0.16667 0.248833 5.805580 5.6528

2 1 1 0.33333 0.242933 5.667926 6.5828

3 1 1.5 0.50000 0.231500 5.401173 7.5128

4 1 2 0.66667 0.215233 5.021652 8.4428

5 1 2.5 0.83333 0.195783 4.567860 9.3328

6 1 3 1.00000 0.175200 4.087626 10.2828

7 1 3.5 1.16667 0.155533 3.628779 11.2328

8 1 4 1.33333 0.137733 3.213484 12.1828

9 1 4.5 1.50000 0.121550 2.835907 13.1328

10 1 5 2.16667 0.075000 1.749840 16.8128

Biểu đồ phân bố ứng suất và tải trọng ngoài gây ra tại tâm móng

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

M 1 M2

5- Tính độ lún ổn định tại tâm móng, tại trung điểm 2 cạnh bề rộng của móng theo biểu đồ e-p Tính độ nghiêng của móng:

Tính lún bằng phương pháp phân tầng cộng lún các lớp phân tố: S = S i

Theo biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua tâm móng, ở độ sâu z=4.5m tính từ

đáy móng, trong lớp đất thứ 3, Ứng suất gây lún gl= 2.835 T/m2

bt=2.626 T/m2

Như vậy xem như ở độ sâu đó chấm dứt phạm vi chịu nén: Hcn = 4.5m

Dựa vào đường con nén lún, ta có công thức tính lún là:

e

e e

1

2 1

1 



1

2 1

lg

p e

c

 Chia diện chịu tải (móng) thành 2 hình chử nhật có bề rộng 1m và bề dài 3m, phân tải thành 2 thành phần: phân bố đều và phân bố tam giác trên móng chử nhật

=

M2

Điểm Độ

sâu

Tải trọng phân bố đều

2 5 1

3





h l

Tải trọng phân bố tam giác

3

5 1





h

tổng tại M1 (T/m 2 )

Tải trọng phân bố tam giác ứng với M2 : 0 5

3

5 1





h

tổng tại

M 2 (T/m 2 )

0 0 0.000000 0.25 5.055556 0.000000 0 0 5.055555556 0.000000 0 0 5.055556

1 0.5 0.333333 0.245633 4.967252 0.166667 0.216222 0.38439 5.351646519 0.166667 0.022444 0.039901 5.007153

2 1 0.666667 0.227800 4.606622 0.333333 0.181333 0.32237 4.928992 0.333333 0.038333 0.068148 4.67477

3 1.5 1.000000 0.199900 4.042422 0.500000 0.145333 0.25837 4.300792 0.500000 0.047667 0.084741 4.127163

4 2 1.333333 0.170200 3.441822 0.666667 0.121444 0.2159 3.657722667 0.666667 0.046222 0.082173 3.523995

5 2.5 1.666667 0.143267 2.897170 0.833333 0.097555 0.17343 3.070601481 0.833333 0.044778 0.079605 2.976775

6 3 2.000000 0.120200 2.430711 1.000000 0.073666 0.13096 2.561672889 1.000000 0.043333 0.077037 2.507748

7 3.5 2.333333 0.101400 2.050533 1.166667 0.063177 0.11232 2.162848593 1.166667 0.039778 0.070716 2.121249

8 4 2.666667 0.085967 1.738437 1.333333 0.052689 0.09367 1.832105778 1.333333 0.036222 0.064395 1.802832

9 4.5 3.000000 0.073200 1.480267 1.500000 0.042200 0.07502 1.555288889 1.500000 0.032667 0.058074 1.538341

10 5 3.333333 0.063000 1.274000 1.666667 0.036911 0.06562 1.339619556 1.666667 0.029667 0.052741 1.326741

11 5.5 3.666667 0.054600 1.104133 1.833333 0.031622 0.05622 1.160350222 1.833333 0.026667 0.047407 1.151541

Bảng số liệu tính toán với đường cong e – p

Lớp

đất

Lớp

phân

tố

Chiều

2

Suy ra:

S0=0.03456m =3.456cm

SM1=0.026612m=2.6612cm

SM2=0.025714m=2.5714cm

Bảng số liệu tính toán với đường cong e - lgp

Lớp

đất

Lớp

phân

tố

Chiều

dày h P1 e1

2

1 0.5 5.1878 0.93980514 5.81919013 11.006990 0.008588983 5.203601037 10.391401 0.0079318 5.0313543 10.219154 0.007741

2 0.5 6.1178 0.93636414 5.73675323 11.854553 0.007566648 5.140319259 11.258119 0.0069762 4.8409617 10.958762 0.0066679

3 0.5 7.0478 0.93292314 5.53454949 12.582349 0.006641297 4.614892 11.662692 0.0057716 4.4009667 11.448767 0.0055594

4 0.5 7.9778 0.92948214 5.21141237 13.189212 0.005771042 3.979257333 11.957057 0.0046452 3.825579 11.803379 0.0044967

5 0.5 8.9078 0.92604114 4.79475603 13.702556 0.004952432 3.364162074 12.271962 0.0036844 3.2503852 12.158185 0.0035773

6 0.5 9.8378 0.92260014 4.32774317 14.165543 0.004200092 2.816137185 12.653937 0.0029001 2.7422617 12.580062 0.0028326

7 0.5 10.7678 0.91961982 3.85820277 14.626003 0.003533477 2.362260741 13.130061 0.0022885 2.3144988 13.082299 0.0022465

3 8 0.5 11.6978 0.81126484 3.42113163 15.118932 0.002528861 1.997477185 13.695277 0.0013797 1.9620407 13.659841 0.001357

9 0.5 12.6278 0.80921884 3.02469565 15.652496 0.002245236 1.693697333 14.321497 0.0011028 1.6705864 14.298386 0.0010886

Suy ra:

S0 = 0.046028m = 4.6028cm

SM1 = 0.03668m = 3.668cm

SM2 = 0.0355671m = 3.5567cm

Độ nghiêng của móng: tg=    0.00029933 

300

5714 2 6612 2

2 1

b

S

S M M

001’1.74’’