Đồ án môn cơ học đất – nền móng

ĐỀ BÀI III.9 §å ¸n cña t«i ký hiÖu III.9 víi néi dung nh­ sau : Một khu vực có nền đất như sau (hình III.1): Lớp 1:Lớp đất lấp có thành phần hỗn tạp,dày 1.5m Lớp 2:Sét pha dẻo cứng,dày 4m Lớp 3:Bùn sét,dày vô tận Trên khu vực này,người ta dự kiến xây dựng một công trình nhà kho có tường rộng 0.4m,tải trọng tác dụng đúng tâm trên một mét dài tường là Ptc=29 (Tm). Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong bảng III.1: Bảng III.1: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất Lớp Độ ẩm Khối lượng thể tích Khối lượng riêng Hệ số nén lún Lực dính kết Góc ma sát trong Hệ số thấm W(%) γw (gcm3) γs (gcm3) a12 (cm2kG) c (kGcm2) φ(độ) K 107cms 2 22 2.01 2.73 0.031 0.28 16 3 3 65 1.48 2.48 0.098 0.05 5.5 0.9 Nhiệm vụ thiết kế: 1.Thiết kế móng dưới tường nhà kho. 2.Xây dựng các đường cùng ứng suất nén ép thẳng đứng dưới đáy móng: σz=0.6kGcm2; σz=0.4kGcm2; σz=0.2kGcm2. 3.Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bùn. 4.Tính toán và vẽ biểu đồ độ lún của nền đất dưới móng theo thời gian. Sau mét thêi gian lµm viÖc víi sù h­íng dÉn cña thÇy , t«i ®• hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc víi néi dung nh­ sau: Phần 1: Thiết kế móng dưới tường Phần 2: Xây dựng các đường cùng ứng suất Phần 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bùn Phần 4: Tính toán và vẽ biểu đồ độ lún của nền đất dưới móng theo thời gian.

MỞ ĐẦU

Sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất – nền móng gắn liền với lịch sử đấutranh phát triển sản xuất của loài người.Từ thời cổ đại, loài người đã biết sử dụngđất vào mục đích xây dựng các công trình cho mình, nhằm phục vụ các nhu cầu về

đi lại, về ở, vui chơi giải trí Nhưng để tạo nên được một công trình thì bước đầutiên đóng vai trò quyết định là ta phải xây dựng được phần móng của nó Bởi lẽmóng và bản thân nền có ổn định thì công trình bên trên mới tồn tại và sử dụng mộtcách bình thường Người thiết kế chỉ có thể chọn được phương án nền móng đảmbảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế khi có sự hiểu biết sâu sắc về cơ học đất, nền vàmóng cũng như kỹ thuật thi công nền móng Chính vì vậy mà hai lĩnh vực cơ họcđất – nền móng luôn có mối quan hệ chặt chẽ bổ trợ cho nhau

Cùng với sự phát triển của xã hội, các công trình xây dựng ngày càng có quy môlớn hơn cả về chiều rộng, chiều cao và chiều sâu.Đồng thời cũng đòi hỏi việc xâydựng cần có những kỹ thuật tiên tiến đảm bảo sự ổn định cho các công trình.Do đóviệc nghiên cứu, thiết kế móng cho các công trình này cũng đòi hỏi phải có nhữngkiến thức sâu rộng về cơ học đất- nền móng và đưa ra những phương án thiết kếphù hợp với quy mô, tải trọng công trình đó

Là một kỹ sư địa chất công trình trong tương lai, tôi cũng như toàn thể các sinhviên nghành ĐCCT- ĐKTđã và đang có điều kiện được các thầy cô giáo thuộc bộmôn Địa chất công trình truyền đạt và giảng dạy những kiến thức về môn cơ họcđất – nền móng

ĐỀ BÀI III.9

§å ¸n cña t«i ký hiÖu III.9 víi néi dung nh sau :

Một khu vực có nền đất như sau (hình III.1):

Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong bảng III.1:

Bảng III.1: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đấtLớp Độ ẩm Khối

lượngthể tích

Khốilượngriêng

Hệ sốnén lún

Lựcdính kết

Góc masát trong

Hệ sốthấm

Nhi ệm vụ thiết kế:

1.Thiết kế múng dưới tường nhà kho.

2.Xõy dựng cỏc đường cựng ứng suất nộn ộp thẳng đứng dưới đỏy múng:

σz=0.6kG/cm2; σz=0.4kG/cm2; σz=0.2kG/cm2

3.Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn

4.Tớnh toỏn và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thời gian

Sau một thời gian làm việc với sự hớng dẫn của thầy , tôi đã hoànthành đồ án môn học với nội dung nh sau:

Phần 1: Thiết kế múng dưới tường

Phần 2: Xõy dựng cỏc đường cựng ứng suất

Phần 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn

Phần 4: Tớnh toỏn và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thờigian

Phần 1: Thiết kế múng dưới tường

Thiết kế móng là một công việc phức tạp liên quan đến nhiều

vấn đề Căn cứ vào điều kiện của đất nền khi xây dựng côngtrình : bên dới là lớp bựn sột,dày vụ tận , lớp đất đắp bên trên là lớp sộtpha dẻo cứng,dày 4m Căn cứ vào đặc điểm của công trình khi xõydựng một cụng trỡnh nhà kho cú tường rộng 0.4m,tải trọng tỏc dụng đỳng tõm trờnmột một dài tường là Ptc=29 (T/m) Tôi đi đến quyết định chọn loạimóng băng có độ cứng hữu hạn với chiều sâu chôn móng làh=1,7(m) Bởi nếu đặt móng vào lớp sột pha dẻo cứng công trình sẽ

đảm bảo ổn định hơn so với lớp bựn sột bên dới

tb w

h m

γ γ

- γw là khối lợng thể tích của khối đất đắp, γw= 2,01(T/m3)

- PH là tải trọng tác dụng lên móng băng lấy cho 1(m)dài :

2, 2.1,7 1.2,01 = 25,78

k2 =

2,8.29 1.2.01=40,4 Giải phường trỡnh (1) ta cú: b1=1,48 (thỏa món), b2=-27,26 (loại)

Chọn : chiều rộng móng băng b = 1,55 ( m )

Mặt khác, do móng băng có độ cứng hữu hạn thì có 1< tgαtk<2 Gọi d là chiều sõu chụn tường (m)

−

−

<2 ⇒1,125 < d < 1,4125

Chọn d=1,4 => hm=h-d = 1,7-1,4= 0,3(m)

Do hm=0,3m<0,35m nên móng thiết kế là 1 bậc

Chọn bề rộng mặt trên móng>bề rộng tường từ 30-40 cm nên ta chọn chiều rộng

mặt trên móng là 0,7(m)

KiÓm tra kÝch thíc mãng, ta cã bgh= bt + 2.hm.tgαgh = 0,4 + 2 0,3.tgαgh

Suy ra bgh1= 1,0 (m) < b=1,55 (m) < bgh2=1,6 (m) => tháa m·n yªu cÇu

Do đây là công trình có quy mô vừa và nhỏ nên ta có:

A,B,D là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc masát trong của khối đất đắp, với ϕ

= 16o , ta có : A=0,36 ; B=2,43 ; D= 4,99

Chọn : β.γ =2,2w

=> Rtc=(0,36.1,55+2,43.1,7).2,01 + 2,8.4,99 =23,397(T/m2)Xột cho 1m chiều dài múng:

1,55 0, 4 2

−

=0.575(m)

σ là ứng suất tiếp xỳc dưới đế múng, σ =

P F

P –áp lực tính toán có kể đến hệ số vượt tải 1,2, P=Ptc.n

=> σ =

29.1, 2 1,55 = 22,45(T/m2) m-hệ số điều kiện làm việc của móng lấy m=1

Rcp- Cường độ kháng cắt cho phép của bê tôngthường chọn bê tông mác 100#-200#.Tra bảng được Rcp =65kG/cm2= 650T/m2

Q=0,575.22,45.1 = 12,9(T)

Ta có: h0 ≥

12,9 1.65.1= 0,198(m) Nên chọn ho= 0,25(m)

ma-hệ số làm việc của cốt thép,ma=0,9-1 lấy=1

Ra-Cường độ chịu kéo của cốt thép

Chọn Ra=2100(kG/cm2)= 21000 (T/m2)

=> Fa=

3, 71

1 1 21000 0, 25 × × × =7,07 (cm2)Chọn cốt thép chịu lực là ϕ10, cốt thép phân bố là ϕ6

Số thanh cốt thép cho 1 đơn vị chiều dài là:

Ta chọn số thanh cốt thép cho 1 đơn vị dài là 10 thanh ϕ10

Khoảng cách giữa các cốt thép chịu lực là

Xột 1 đơn vị chiều dài múng:

P=

tc

G P F

Trong đú: G là trọng lợng móng và đất phủ trên móng :

G = F.h β γw =>

G

F =1.1,7.2,2 = 3,74(T/m2) Ptc/F =29/(1.1,55)=18,71(T/m2)

=> P=3,74+18,71=22,45(T/m2)

Áp lực gõy lỳn: Pgl= P-h.γw =22,45 – 1,7.2,01= 19,03(T/m2)=1,903(kG/cm2)

Để xây dựng các đờng cùng ứng suất ta sẽ chia nền đất dới

đáy móng thành các ô vuông, kích thớc tùy ý, tính σz tại các điểmmắt lới và ghi giá trị đó vào các mắt lới

Nhng trong quá trình làm tôi thấy có thể xây dựng các đờngcùng ứng suất bằng cách sau : Do σz và Pgl là các hằng số nên ta sẽtìm đợc cụ thể giá trị k Từ đó ta có thể tìm đợc chính xác độsâu của các điểm có cùng ứng suất Sau đó ta nối các điểm cócùng ứng suất lại với nhau sẽ đợc đờng cùng ứng suất.

I Với σz =0,6 ( KG/cm2 )

=> k =

z gl

p

σ

=

0, 6 1,903= 0,315ứng với k = 0,315 ta sẽ có các cặp nghiệm tơng ứng sau :

σ

=

0, 4 1,903= 0,21øng víi k = 0,21 ta sÏ cã c¸c cÆp nghiÖm t¬ng øng sau :

III Víi σz =0,2 ( KG/cm2 )

=> k =

z gl

p

σ

=

0, 2 1,903= 0,1ứng với k = 0,296 ta sẽ có các cặp nghiệm tơng ứng sau :

Từ các giá trị tính toán ở trên ta vẽ đợc đờng cùng ứng suất nhhình sau:

Phần 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bùn

Kiểm tra hệ số ổn định k đối với móng khối quy ước đặt đến mặt lớp bùn là:

γ2 – Khối lượng thể tích của lớp bùn γ2=1,48(g/cm3)=1,48(T/m3)

γ1- Khối lượng thể tích trung bình của lớp 1 và lớp 2.Lấy γcủa lớp 2

=> γ1 = 2,01(T/m3)

Các hệ số A,B,D tra bảng theo góc φ của lớp 3

Với φ=5,5 => A=0,09 ; B=1,355 ; D=3,66

- σbtz là ứng suất bản thân đặt tại lớp bùn.

=> Lớp bùn đảm bảo ổn định về cường độ

Phần 4: Tính toán và vẽ biểu đồ độ lún của nền đất dưới móng theo thời gian.

Ta có : Lớp 2 có k2 = 5.10-7(cm/s)

Lớp 3 có k3 = 0,9.10-7(cm/s)

=> k2 >k3 nên nước thoát từ dưới lên trên nên ta chọn sơ đồ tính là sơ đồ “2”với h=2hs

Chiều dày lớp tương đương hs do móng là móng mềm nên hs=Aw0.b

Móng băng nên μ=0,3 tra bảng được Aw0 = 3,12

=>hs=3,12.1,55=4,836(m)

Chiều dày vùng hoạt động nén ép : H = 2hs=2.4,836=9,672(m)

Độ lún cuối cùng của móng được xác định theo phương pháp lớp tương đương: S

a hi.Zi 2h

=>S = aom.Pgl.hs= 0,0171.1,903.4,836=0,157 (m)=15,7(cm)

Vì hệ số thấm của nền đất giảm dần theo chiều sâu nên nước thoát ra từ dưới lêntrên.Do đó độ lún theo thời gian tính theo sơ đồ “2” nên nhân cố kết:

2 2

−

=7,836.10-3(cm2/s)=247116,1(cm2/năm)

Ta có: N2=

2 2

Kết luận

Đồ án môn học Cơ học đất – Nền và móng là một đồ án quan trọng, nó giúp chosinh viên củng cố thêm kiến thức một cách vững chắc và hiểu thêm về các côngviệc của một người kỹ sư Địa chất công trình

Sau một thời gian làm việc tích cực và nghiêm túc của bản thân, với sựhướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo trong bộ môn Địa chất công trình và sự góp

ý của các bạn trong tập thể lớp ĐCCT A.K58, đến nay tôi đã hoàn thành bản đồ ántheo đúng thời gian quy định

Đây là một trong những bản đồ án đầu tiên mà tôi hoàn thành, do trình độcũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án chỉ dừng lại ở mức là làm bàitập và làm quen với công việc thiết kế Do đó không thể tránh khỏi những sai sót.Tôi rất mong tiếp tục được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộmôn và các bạn để tôi ngày một hoàn thiện hơn