Bài tập lớn cơ học đất K45-Đh Xây Dựng

bài tập lớn cơ đất của sinh viên Nguyễn Hựu thẩm lớp 45XD3-DHXD

Trang 2

Bài tập lớn cơ học đất Gvhd: Nguyễn Thái

Đề bài : Cho móng cứng dới cột nh sau

N tc

Mtc

Hm H1

H2 b

l

Số liệu : Ntc = 59,7 (t) Mtc =1,5 (tm) H1 =3,4 (m) H2 = 5,1 (m)

b = 2,1(m) l = 2,5(m)

Yêu cầu :

1)Phân loại đất ( Xác định tên đất & trạng thái) , chọn chiều sâu Hm

2)Tính lún ổn định tại tâm móng

3)Kiểm tra hệ số an toàn vế sức chịu tải

Sv : Nguyễn Hữu Thẩm _ Lớp 45XD3

1

2

3

Trang 3

Lớp I: Số thứ tự 3

kháng xuyên tĩnh

qc(Mpa)

(t/m3)

Đờng kính cỡ hạt(mm) 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

Lớp thứ hai: Số thứ tự 44

Độ

ẩm tự

nhiên

W(%)

Giới

hạn

nhão

Wnh(%)

Giới hạndẻo

Wd(%)

Dung trọng

tự nhiên

(t/m3)

Tỷ trọng hạt 

Góc

ma sát trong

(độ)

Lực dính

c (kg/cm2)

Kết quả T.N nén ép e-p với lực

xuyên tĩnh

qc(Mpa)

K.q xuyên tiêu chuẩn N

Lớp thứ ba : Số thứ tự 96

Độ

ẩm tự

nhiên

Giới hạn nhão

W (%)

Giới hạndẻo

W (%)

Dung trọng tự nhiên

Tỷ trọng hạt



Góc ma sát trong

Lực dính c (kg/cm2)

Kết quả T.N nén ép e-p với lực

tĩnh

q(Mpa)

K.q xuyên tiêu chuẩn

Trang 4

Bài làm:

I) Phân loại đất (xác định tên đất và trạng thái), chọn chiều sâu hm

+Lớp thứ I:

Khối lợng hạt có đờng kính lớn hơn 0,1mm chiếm : nhỏ hơn 75% Vậy đất ở lớp 1 là cát bột

Với kết quả sức kháng xuyên tĩnh qc = 36MPa ta có thể kết luận lớp 1 ở trạng thái chặt vừa ( 20< qc < 70)



1 n 1  0 , 01W



48 , 18

10 192 , 0 1 64 ,

-1 =0,703

G =

e

01

,

0

= 0.01x019,703,2x2,64 = 0,721 Vậy lớp đất thứ nhất là cát bột ở trạng thái chặt vừa

Lớp thứ II:

+)Chỉ số dẻo : A = Wnh - Wd =38,8%- 23,1% = 15,7 (%) < 17 (%)  đất sét

+) Độ sệt B :

B =

d nh

d W W

W W



= 3638,,82 2323,,11



= 0,834 Vậy lớp 2 ở trạng thái dẻo sệt

Lớp thứ III:

+)Chỉ số dẻo : A = Wnh - Wd = 48,9% - 29,5% = 19,4%

A> 17%

+) Độ sệt B :

B =

d nh

d W W

W W



= 4828,,97 2929,,55



= - 0,041 < 0

B = - 0,041< 0 Trạng thái rắn

Vậy lớp đất thứ III là đất sét pha ở trạng thái rắn

Nhận xét :

Đất nền công trình gồm ba lớp :

Lớp I: Cát bụi ở trạng thái chặt vừa dày 3,4m

Lớp II: Đất sét pha ở trạng thái dẻo sệt dày 5,1m

Lớp III: Đất sét ở trạng thái rắn

Móng chụi tải trọng đặt tại tâm N = 59,7 ; M = 1,5(T/m)

Nhận thấy lớp đất I là cát bụi chặt vừa có thế làm nền móng cho công trình Lớp II là lớp sét pha dẻo sệt ,yếu không tốt cho việc làm móng Lớp III là sét cứng rất tốt cho việc làm móng ,tuy nhiên nó lại ở độ sâu 8,5m nên nếu đào móng tới lớp này thì không kinh tế Do đó ta chọn đặt móng ở lớp đất thứ nhất Ta chọn chiều sâu chôn móng là 1m

2)Tính lún tại tâm móng

Trớc hết ta xác định ứng suất dới đế móng Nếu xem móng là cứng tuyệt đối , giả thiết tính biến của nền nh mô hình Winkler thì ứng suất tiếp xúc sẽ phân bố theo luật bậc nhất trị số của nó xác định theo công thức lệch tâm của Sức bền vật liệu Ta có ứng suất của đáy

mónglà:

Po=tb.h +

F

N

W

M



tb - trọng lợng riêng trung bình của vật liệu móng và đất đắp trên móng thông thờng lấy tb =

20 kN/m3

h- độ sâu đặt móng : 1m

F ,W- diện tích và mô đun chống uốn của tiết diện đáy móng

Đổi đơn vị

M = 1,5t/m3 =15 kN/m3 N = 59,7t =597 kN

Trang 5

Po = 20x1 + 2

5 , 2 1 , 2

6 15 5

, 2 1 , 2

597

x

Pomax = 140,51kN

Pomin = 126,56 kN

Potb =

2

56 , 126 57

,

=133,57 kN

Nh đã biết các phơng pháp tính toán độ lún (biến dạng ) của nền đất thờng dựa trên cơ sở giả thiết xem đất nh một vật thế biến dạng tuyến tính Muốn đảm bảo nh vậy ta kiểm tra để ứng suất tác dụng lên mỗi lớp đất phải nhỏ hơn qpa lực tiêu chuẩn Rtc của lớp đất ấy :

Khi tính ứng suất do trọng lợng bản thân , đối với những tầng đất nằm thấp hơn tầng nớc ngầm , phải dùng trọng lợng riêng đẩy nổi :

- Lớp thứ I:



1 n 1  0 , 01W



48 , 18

10 192 , 0 1 64 ,

-1 =0,703:

trọng lợng riêng đẩy nổi

đn1 = nn2 - n =  

01

1

e

n





703 , 0 1

10 1 64 , 2





=9,63 kN/m3

- Lớp thứ II:

2

2 1 0,01



n  W



18

10 362 , 0 1 66 ,

2 

- 1=1,01 trọng lợng riêng đẩy nổi

đn2 = nn2 - n =  

02

2

1

e

n





01 , 1 1

10 1 66 , 2





= 8,26 kN/m3

Lớp thứ III

3

3 1 0,01



n  W



19

10 489 , 0 1 71 ,

2 

-1 =1,12 trọng lợng riêng đẩy nổi

đn3 = nn3 - n =  

03

3

1

e

n





12 , 1 1

10 1 71 , 2





= 8,07 kN/m3

ứng suất tác dụng lên:

- Lớp đất thứ nhất bằng ứng suất trung bình ở đáy móng z =Potb =133,57kN/m2

- Lớp đất thứ hai bằng ứng suất bản thân + ứng suất gây lún tại điểm có độ sâu 3,4m (kể từ mặt đất)

z2 = 3.4x18,48 +ko2(133,57-1x18,48)

trong đó ko đợc tính theo công thức:

ko=

























































2 2 2

4 4 4

4

2 4 4 4 4

4

4 2

z L B z

L z B

z L B z BL

z L B z

BL arctg



Thay B = 2,1(m) ; L = 2,5(m) ; z = 1(m) ta có ko2 = 0,761

 z2 = 3.4x18.48+0.761x(133.09-1x18.48)=150.05 kN/m2

-Lớp thứ ba bằng ứng suất bản thân + ứng suất gây lún tại điểm có độ sâu 8.5m (kể từ mặt

đất)

z3 = (3.4x18.48+1.6x17.6+3.5x8.26+) +ko3 (133,57-1x18,48)

Thay B = 2,1(m) ; L = 2,5(m) ; z = 8,5(m) ta có ko3 = 0,034

Trang 6

z3 =(3.4x18.48+1.6x17.6+3.5x8.26+) +0.034 (133,57-1x18,48)=123.81 kN/m2

Xác định áp lực tiêu chuẩn của các lớp đất:

+Lớp I: Có qc= 36kG/cm2 Tra bảng VII-4 Sách bài tập

qc= 20kG/cm2  = 30(độ)

qc= 40 kG/cm2  = 32(độ)

 với qc= 36kG/cm2 có

 = 30+ 36 20

20 40

30 32



x =31.2(độ) 31 (độ)

Tra bảngV-5(Sách bài tập) có: A= 1.25 ; B = 5.97 ; D = 8.25

Rtc1 = (A.b + B.h). +D.c = (1.25x2,1 +5.97x1)18,48 + 8.25x0 =158.84 kN/m2

+Lớp II: Với  = 6o50' Tra bảngV-5(Sách bài tập ) Nội suy ta có : A = 0,12 ; B = 1,45 ; D = 3,81

Rtc2 = (A.b + B.h). +D.c = (0.12x2.1 + 1.45x1)18.48 + 3.81x8 =157,07 kN/m2

+Lớp III: Với  = 18o00' Tra bảngV-5(Sách bài tập) có:

A = 0,43 B = 2,72 C =5,13

Rtc3 = (A.b + B.h). +D.c = (0,43 2,1 +2,72.1)18,48+ 5,13.40 = 271,97kN/m2

So sánh ta thấy :

- áp lực tác dụng lên lớp thứ I z = 133,57 kN/m2 < áp lực tiêu chuẩn của nó Rtc1 =

158,84kN/m2 ;

- áp lực tác dụng lên lớp thứ II z =150.05kN/m2 < áp lực tiêu chuẩn của nó Rtc2 =157,07 kN/m2

- áp lực tác dụng lên lớp thứ III z = 123.81 kN/m2 < áp lực tiêu chuẩn của nó Rtc3 = 271,97kN/m2

Vậy có thể xác định độ lún (biến dạng ) của nền đất bằng những phơng pháp thờng dùng II)Tính lún ổn định tại tâm móng

1.Tính ứng suất do trọng lợng bản thân:

+ Tại mặt đất h=0  z = 0

+ Tại đáy móng h =1m

 z = 11.848 = 1.848(T/m2)

+ Tại độ sâu h = 3.4m ( Lớp thứ 1)

 z = 3.4x1.848 = 6.2832(T/m2)

+ Tại độ sâu h = 8.5 m (lớp thứ 2 )

 z =6.2832+1.6x1.76+3.5x8.26=38 (T/m2 )

+ Tại độ sâu h = 9 m (lớp thứ 3 )

 z =38+0.5x8.07=42.032 (T/m2 )

ứng suất tại đế móng có trị số

P = Potb - h = 133.57 - 1x18.48 = 115.09kN/m2

2.Tính lún ổn định tại tâm móng thông qua tâm O của móng

Công thức tính lún :

i

zi

E





Với

1 = 2 = 3 =0,8

Tra E = xqc

Lớp I : Có qc1 = 3,6 (Mpa) , cát bụi chặt vừa , chọn  = 1.5

E1 = 1qc1 = 36 x 1,5=5,4.103 kN/m2

Lớp II: Có qc2 = 0,28 (Mpa) , sét pha dẻo sệt , chọn  = 6

E2 = 2qc2 = 0,28.103 x6 = 1,68.103 kN/m2

Lớp III: Có qc3 = 3,7(Mpa) , sét rắn , chọn  = 5

E3 = 3qc3 = 3,7 103 x5=1.85 104 kN/m2

Chia các lớp đất dới móng thành các lớp nhỏ dày 0,1 (m) (0,1<

4

b

=

4

1 , 2

=0,525) nên hi = 0,1(m)

Trang 7

zi = ko pgl

pgl = 133,57-1x18,48 =115,09 (kN/m2 )

KÕt qu¶ xö lý b»ng Excel

Tæng lón : 0.06283

Trang 8

Biểu đồ phân bố ứng suất trong nền đất

115.090 87.528 46.232

25.693 15.83 10.597 7.548 5.632 4.356 3.467 2.822 140.08

115.77 90.99

18.48

Lớp II có E2 = 2qc2 = 0.28x103 x6 = 1.68x103 kN/m2 =168 kG/cm2 > 100kG/cm2

Hết lớp thứ hai gl = 4.934 kN/m2 < bt /5 =68,99/5 nên không cần tính lún cho lớp thứ III Tổng lún S = 0.06283 (m) = 6.283 (cm)

III) Kiểm tra hệ số an toàn về sức chịu tải

1) Tính ứng suất giới hạn mà móng có thể chịu đợc

Theo công thức Terzaghi cho trờng hợp móng vuông (ta có thể coi gần đúng móng là móng vuông )

Pgh=0,4.N. b+Nq.q + Nc c

Móng đặt tại lớp thứ nhất

= 31o00' ;  = 18,48 ; c= 0

Tính tải trọng cực hạn theo Terzaghi:

Theo bảng V_2(sách bài tập ) ta có N= 25,5; Nq=20,6 ; Nc= 32,

832 0 1 2 / 5 2

2 0 1 /

2 0



b l

n

n q  1

168 1 1 2 / 5 2

2 0 1 /

2 0



b l

n c

Do đó:

c N n q N n

b N

n

2

Pgh= 0.832x25.5x1.76 +20.6x1.848x1+1.168x32x0

=59,23(T/m2)

2)Tính ứng suất tiếp xúc tác dụng lên nền

Theo tính toán ở trên ta có

Ptx = 5,25(T/m2)

Vậy hệ số an toàn về sức chịu tải là:

Fs=

Ptx

Pgh

=

357 13

23 59

=4.4>2

Nh vậy điều kiện về hệ số an toàn đợc thoả mãn , nền đủ sức chịu tải với móng đã thiết kế

Trang 10

Bài tập lớn Cơ đất Nguyễn Hữu Thẩm_45XD3

13

Tiêu đề	Bài tập lớn cơ học đất
Người hướng dẫn	GVHD: Nguyễn Thái
Trường học	Đại học Xây Dựng
Thể loại	Bài tập lớn

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	234 KB