Đồ án nền MóNG – TíNH TOáN MóNG đề VIII 4

Đất sau lất sau lng tờng là sét pha dẻo cứng,đồng nhất, nghiêng với phơng ngang góc .. Kích thớc của tờng,trọng lợng của tờng và các chỉ tiêu cơ lý của đất sau lng tờng nh sau... A -Tín

Đồ áN NềN MóNG – TíNH TOáN MóNG- Đề VIII - 4

Cho một tờng chắn đất dài 50 m.chiều rộng đáy tờng bt=2,5 m.Lng tờng nghiêng với phơng thẳng đứng 1 góc  Đất sau lất sau lng tờng là sét pha dẻo cứng,đồng nhất, nghiêng với phơng ngang góc  Kích thớc của tờng,trọng lợng của tờng và các chỉ tiêu cơ lý của đất sau lng tờng

nh sau.

H(m) (độ) (độ) j(độ) j o (độ) C(kg/cm 2 ) g(T/m3) b E(kg/cm 2 ) G(T/m)

H

bt





A -Tính toán áp lực chủ động bằng các phơng pháp

1 -Theo phơng pháp giải tích của Coulomb:

Do đất sau lng tòng có lực dính nên ta coi đất sau lng tờng chỉ có lực ma sát

còn áp lực dính đợc tính riêng.

Ta có:

AB= H/cos =H/cos11o =9/ 0,98=9,18

áp lực của đất lên lng tờng khi chỉ có lực ma sát đợc tính theo công thức

E= 1/2 c.g.H 2 với :

Cos 2(j-) c=

Cos2.sin.(1+z )2

 =90o-jo- =90o -15o-11o = 64o

Sin(j+jo).sin(j-) Sin (21o+15o).Sin(21o-12o)

Z = = = 0,105

Sin.cos(-) Sin64o.Cos (11o-12o) Cos2 (21o-11o)

=> c = = 0,65

Cos211o Sin 64o 1,75

=> E = 1/2 0,64 1,88 9 2 = 49,49 ( T/m)

 E = 1/2 2φ AB   2φ =2E/AB = 2 49,49 / 9,18 = 11,78 (T/m2)

Thành phần áp lực dính đợc tính theo công thức :

C Cos φ 2,2 Cos 21o

2c = = = 2,68(T/m2)

Cos2 (45o- (φ +)/2 ) Cos229o

2 =  2φ - 2c = 10,78 - 2,68 = 8,1(T/m2)

E 1

Ecđ E2

O'

K

A

D

B 1

B

C

j



c

Hình 1

Từ hình vẽ 1 ta thấy :

Do hai tam giác ABC và DB1C đồng dạng nên

DB1 /AB = 2/2j  DB1 = AB 2/2j = 9,18 8.1/11,04 = 6,73(m)

áp lực chủ động của đất lên tờng chắn chính là diện tích của tam giác DB1C

Ecđ = DB1.2/2 = 6,74 8,1/2 = 27,3( T/m)

2 - Theo phơng pháp đồ thị của Coulomb

Từ chân tờng B ta kẻ các mặt trơt giả định BC1 , BC2 , BC3 , BC4 , BC5 , BC6 , BC7 , BC8 , BC9 , BC10

BC1 hợp với BC2 là 5o , BC3 hợp với BC2 là 5o…Cho đến BC10Cho đến BC10

Trong Autocad tại dòng Command đánh lệnh Area để tính diện tích của các lăng thể trợt là ABC1, ABC2, ABC3, ABC4, ABC5, ABC6, ABC7, ABC8, ABC9, ABC10

Diện tích các tam giác đó dợc tính nh bảng 1.Lấy các diện tích các tam giác nhân với g thì đợc trọng lợng các lăng thể tơng ứng (Hình 2)

Lăng thể ABC 1 ABC 2 ABC 3 ABC 4 ABC 5 ABC 6 ABC 7 ABC 8 ABC 9 ABC 10

Diện tích 22,393 27,419 32,998 39,595 47,286 56,593 68,498 85,164 107,692 143,011

Trọng lợng 42,099 51,568 62,036 74,438 88,899 106,218 128,778 160,107 202,461 268,860

Bảng 1

* Biểu diễn lên đồ thị:

- Góc hợp bởi E1 và G1 là  = 64o

- Đo góc hợp bởi R1 và G1 là 52.66o

- Trọng lợng của các lăng thể đợc biểu diễn theo tỉ lệ bằng đồ thị (Hình3)

Đo khoảng cách MK MK chính là áp lực lớn nhất của đất lên tờng chắn khi cha kể đến lực dính : MK = 49,6976 T/m

So sánh khi tính theo phơng pháp đồ thị và giải tích ta thấy

Sai số a =(49,6976 – 49,49) / 49,6976 100% = 0,4% < 2%

Cũng tơng tự nh trên ta cũng tính đợc áp lực chủ động của đất lên tờng chắn khi

có kể đến lực dính là diện tích tam giác DB1C ta tính đợc là : Ecđ = 27,46 (T/m)

B – Thiết kế móng

Ta chọn móng thiết kế cho tờng chắn là móng nông,chiều sâu chôn móng là 1m

áp lực chủ động của đất lên tờng là 29,33 (T/m)

áp lực này đợc phân tích tành hai thành phần là theo phơng thẳng đứng E2 và theo phơng ngang E1

E1 là lực làm cho móng bị trợt ,còn E2 là áp lực truyền xuống móng

Ta có :E2 = Ecđ Cos  = 27,3 Cos64o = 11,97(T/m)

Lực này cộng với trọng lợng của tờng là G truyền xuống đáy móng

Lúc đó :

PH = E2 + G = 11,97 + 88 = 99,97 ( T/m )

Chiều rộng của móng b (b>0 )là nghiệm của phơng trình bậc hai:

b2 + k1b – k2 = 0

Trong đó k1 = M1h + M2.C/g - M3.bgm h/m g

( do đất trên móng và dới đáy móng đồng nhất nên gII = g, CII = C )

M1 = (Cotgj + j)/0,25 + 2 =5,82

M2 = 4 Cotgj = 10,52

M3 = M1- 4 = 1,82

m – hệ số làm việc của đất nền ,lấy m = 1

bgm - khối lợng trung bình của móng và đất ở trên móng ,lấy bgm = 2 T/m3  k1 = 5,82 1 + 10,52 2,2/1,88 – 1,82.2.1/1.1,88 = 16,19

k2 = M3 PH /m g = 1,82.99,97/1.1,88 = 96,8

Nh trên ta có b là nghiệm của phơng trình :

b2 + 16,19b – 96,8 = 0

Giải phơng trình này ta đợc b1 = 4,7 , b2 = -20,8 (loại)

Vậy chọn chiều rộng của móng là b = 4,7 m

- Chọn chiều cao của móng là hm = 0,8 m, vật liệu làm móng là bê tông cốt thép nên

tgtk phải thoả mãn : 1 < tgtk <2 (1)

Từ hình vẽ 4 ta thấy a = (b – bt)/2 = (4,7- 2,5)/2 =1,1 m

Ta có tgtk = a/hm = 1,1/ 0,8 = 1,375 nên thoả mãn điều kiện (1)

- Điều kiện làm việc của đất nền:

Tổng tải trọng truyền xuống đáy móng gồm có PH và khối lợng thể tích trung bình của móng và đất ở trên móng G1

Theo điều kiện cân bằng về lực ta có N = PH + G1

Với G1 = bgm F.h = bgm b.h (l=1) =4,7 1 2 = 9,4 (T/m)

 N = 99,97 + 9,4 = 109,37T /m

áp lực truyền xuống đáy móng là :

P = N/b = 23,27(T/m2)

Theo quy phạm sức chịu tải của nền đất là :

RH = m (Agb +Bgh + D.c) ( m lấy bằng 1)

j = 21o  A = 0,6 , B = 3,3 , D = 5,9

RH = 0,6 1,88 4,7 + 3,3.1.1,88 +5,9.2,2 = 24,5 T /m2

Do RH = 24,5 T /m2 > P = 23,27(T/m2) nên nền đất ổn định không bị trợt

3 - Cấu tạo móng

Chiều cao móng chọn là 80 cm nên móng có hai bậc ,chiều cao của mỗi bậc là

hi = 40 cm ,chọn chiều rộng của mỗi bậc móng là ci = 55 cm ( hình 4)

a

bt

b

Hình 4 : Cấu tạo móng

n.PH + G1

 = = 25,73 (T/m2) n- hệ số vợt tải (lấy n =1,2)

b

Lực cắt : Q =  a ( l = 1) trong đó a là chiều dài tính từ mép ngoài của móng

đến chân tờng chắn a = 1,1m

 Q = 25,73 1,1 = 28,3 T

Chọn bê tông mác 200 nên cờng độ kháng nén Rn của bê tông là 900 T/m2

Cờng độ kháng cắt của bê tông là Rc = 0,1 Rn = 90 T/m2

Chiều dày của bê tông phải thoả mãn :

ho  Q / m Rc(l = 1) = 28,3 / 90 0,9 = 0,34 (m)

( m- hệ số làm việc của móng lấy bằng 0,9 )

Vậy chọn chiều dày của bê tông là ho = 0,76m = 76 cm  chiều dày của lớp bê tông bảo vệ là a’ = 4 cm

M = Q a/2 = 28,3 1,1/2 = 15,57 Tm

Cốt thép đặt vào móng ta chọn cốt thép nhóm AII  cờng độ kháng kéo của cốt thép là Ra = 2800 kg/cm2

Fa = M/m ma Ra.ho = 15,57/ 0,9.0,9 28000.0,76 = 9,03cm2

Chọn cốt thép chịu lực có đờng kính là 14  fa =1,540 cm2

Số lợng cốt thép cho 1m dài của móng :

n = Fa / fa = 9,03 / 1,540  6 thanh

Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chịu lực

C = (l – 2 a’)/(n – 1) = (100 – 2 4) /(6 – 1) = 18,4 cm (l = 1m)

Do đất nền có tính nén lún thay đổi ít trong mặt bằng và do tờng có độ cứng lớn nên móng sẽ lún khá đồng đều do đó thép dọc đáy móng chỉ đặt theo cấu tạo và lúc đó thép ngắn cần đặt dới còn thép dài đặt theo chiều dài móng đợc đặt ở trên (cốt thép cấu tạo ) Cốt thép cấu tạo ta chọn các thanh có đờng kính 8mm

C- Tính ổn định chống lật ,trợt :

1- ổn định chống lật :

Các lực chống lật gồm có : thành phần thẳng đứng của áp lực chủ động là E2,trọng lợng trung bình của móng và đất ở trên móngG1,trọng lợng của tờng chắn G

Tổng cộng sẽ là :

Pt = E2 + G + G1 = 11,97 + 9,4 + 88 = 109,37 ( T/m)

Điểm đặt của lực tại tâm O của móng ,có cánh tay đòn là a1 = b/2 = 4,7/2 = 2,35m

Mô men chống lật : Mcl = 109,37 2,35 = 257 Tm

Lực gây lật là thành phần nằm ngang của áp lực chủ động E1

E1= Ecđ.Sin = 27,3 Sin 64o = 24,5 (T/m)

Điểm đặt của lực này tại mép móng O’ ,cánh tay đòn là tại điểm đặt K đến O’ khoảng cách KO’ = 3,94m (Hình 1 )

Nh vậy mô men gây lật là Mgl= E1 KO’ = 24,5 3,94 = 96,53 Tm

Hệ số ổn định lật :

Mcl

l = = 257/96,53= 2,66 > 1,5

Mgl

Nh vậy móng ổn định không bị lật

2 – ổn định chống trợt :

Lực gây trợt cho móng là thành phần theo phơng ngang của áp lực chủ động E2: Pgt = E2 = Ecđ Sin = 29,3 Sin 64o = 26,3 (T/m)

Lực chống trợt là : Pct = Pt tanj = 109,37 0,38 = 42 T

Hệ số ổn định trợt :

t = Pct / Pgt = 42 / 26,3 = 1,6 >1,5

Do đó móng ổn định không bị trợt

D – Tính độ lún cuối cùng :

áp lực gây lún :

Pgl = P - g h = 23,27 – 1,88 1 = 21,39 (T/m2),trong đó P là áp lực truyền xuống đáy móng ,h là chiều sâu chôn móng

Hệ số nén lún rút đổi :

ao = b /E0 = 0,62 / 177,5 = 0,00349 (cm2/kg) = 0,000349 (m2/T)

Ta chia nền đất thành các lớp phân tố có chiều dày hi = 0,2 b =0,2.4.7 = 0,94 m

Kết quả tính các thành phần ứng suất bt vàz đợc tính nh bảng sau :

8 7.52 16.018 - 1.6 0.406 8.684

Ta thấy tại điểm 14 có z = 4.920(T/m2),bt =26.621(T/m2) thoả mãn điều kiện z < 0,2 bt

Nên chiều dày của vùng hoạt động nén ép là 13,16 m

Độ lún cuối cùng là :

S =0,94 0,000349 (21,390/2 +19,465+17,540+17,540+15,615+13,690+11,765 +10,738+9,711+8,684+7,658+6,631+6,203+6,203+5,775+5,348 +4,920/2) = 0,05m

= 5cm

Đồ thị phần bố ứng suất dới đáy móng đợc biểu diễn ( hình 5)

Mở đầu

Cơ học đất ,nền và móng là hai môn học kỹ thuật cơ sở không thể thiếu đối với sinh viên khoa công trình của các trờng Đất sau lại học kỹ thuật, và là kiến thức cơ bản của các kĩ s ,cán bộ kỹ thuật khi thi công

và thiết kế công trình

Ngày nay các kĩ s thiết kế nền móng không hiều rõ lắm về đất nền cũng nh các kĩ s địa chất công trình không hiểu rõ lắm về việc thiết kế móng Trên cơ sở đó các thầy giáo trong bộ môn địa chất công trình đã giao cho chúng em đồ án môn học cơ học đất -nền móng ” cơ học đất -nền móng” ” cơ học đất -nền móng”

nhằm giúp chúng em hiểu rõ hơn về việc thiết kế móng dới công trình, cũng nh điều kiện làm việc của đất nền ,để đa ra phơng án khảo sát

đất nền ,thiết kế móng đảm bảo về mặt kĩ thuật cũng nh đảm bảo về mặt kinh tế

Nội dung của đồ án này gồm có bốn phần chính đó là :

- Tính áp lực của đất lên tờng chắn

- Thiết kế móng dới tờng chắn

- Tính ổn định chống lật ,trợt

- Tính độ lún cuối cùng

Trong quá trình làm đồ án ,với sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy giáo hớng dẫn em đã hoàn thành đợc đồ án này Vì vậy em xin có lời cảm ơn chân thành dến các thầy

Sinh viên : Nguyễn Hoàng Thúc

Lớp : ĐCCT A – K46