Bài tập lớn cơ học đất K475-Đh Xây Dựng

Bài tập lớn cơ học đất K475-Đh Xây Dựng

b=2m l=3m

M N

Bài tập lớn Cơ học đất

I Yêu cầu

1 Phân loại đất, trạng thái đất, xác định chiều sâu chôn móng hm

2 Xác định sơ bộ kích thớc móng (a x b) theo điều kiện p  [p].p].

+ áp lực dới móng: p=N 0 /(a x b) +  tb h.

+ Sức chịu tải của nền: [p].p]= p u /F s

p u: tải trọng cực hạn của nền

F s: hệ số an toàn

3 Tin và vie bijou đa on suet hoi quipả phone be throng noon do tảI tang bản then và tảI tang noggin gay ram

4 Tin toán lún và ổn định tại tâm móng

II Số liệu

STT

Số hiệu h1 (m) Số hiệu h2 (m) Số hiệu

- Số liệu địa chất:

+ Lớp 1: Số hiệu 49

Số

thứ

tự

Độ ẩm

tự

nhiên

(W%)

Giới hạn nhão

Wnh%

Giới hạn dẻo (Wd%)

Dung trọng tự nhiên  (T/m3)

Tỷ trọng hạt



Góc

ma sát trong

 (độ)

Lực dính c (kg/cm2)

Kết quả

xuyên tĩnh q (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

+ Lớp 2 : Số hiệu 73

thứ

tự

Độ ẩm

tự

nhiên

(W%)

Giới hạn nhão

Wnh%

Giới hạn dẻo (Wd%)

Dung trọng tự nhiên  (T/m3)

Tỷ trọng hạt



Góc

ma sát trong

 (độ)

Lực dính c (kg/cm2)

Kết quả

xuyên tĩnh q (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

+ Lóp 3: Số hiệu 1

Thành phần hạt (%) tơng ứng với 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

Đờng kính (mm) 2-1 0.51- 0.250.0- 0.25-0.1 0.050.1- 0.05-0.01 0.002 <0.002

Kết quả thí nghiệm nén ép e – p:

I Phân loại đất, trạng thái đất:

- Lóp 1: số hiệu 49.

+ Chỉ số dẻo: A=Wnh-Wd = 32.5-26.3= 6.2(%) < 17(%)

 Đất cát pha

3 26 5 32

3 26 5 29















d nh

d

W W

W W B

0<B<1  Cát pha ở trạng thái dẻo

- Lóp 2: số hiệu 73

+ Chỉ số dẻo: A=Wnh-Wd = 34.1-27.6 = 6.5(%) <17(%)

 Cát pha

6 27 1 34

6 27 5 28















d nh

d

W W

W W B

0<B<1  Cát pha ở trạng thái dẻo

88 1

) 285 0 1 ( 1 69 2 1 ) 1 (

.























- Lớp 3: số hiệu 1.

Khối

lợng hạt có đờng kính > 2 mm : 0 (%)

Cỡ hạt(mm) <2 <1 <0.5 <0.25 <0.1 <0.05 <0.01 <0.002 Hàm lợng

tích lũy(%) 100 95 88.5 71.5 52.5 24 11 1.5

Khối lợng hạt có đờng kính > 1mm : 5 (%)

Khối lợng hạt có đờng kính > 0.5 mm : 11.5 (%)

Khối lợng hạt có đờng kính > 0.25 mm : 28.5 (%)

Khối lợng hạt có đờng kính > 0.1 mm : 47.5(%)

Khối lợng hạt có đờng kính > 0.05 mm : 76 (%)

Khối lợng hạt có đờng kính > 0.01 mm : 89 (%)

Khối lợng hạt có đờng kính > 0.002 mm : 98.5 (%)

Tra bảng phân loại ta có d > 0.1 : 47.5% < 75% , kết luận:

- Cát bột ở trạng thái chặt vừa

- qC = 420 T/m2; E0 = 1000 T/m2

- Độ rỗng e = 0.6

- Lực dính c=0.1 T/m2; góc ma sát trong  =280

6 0 1

) 232 0 1 ( 1 65 2 1

) 1 (





















e

w n



Nhận xét:

+ Nh vậy nền đất gồm có 3 lớp:

- Lớp 1: Cát pha ở trạng thái dẻo dày 1.5 m

- Lớp 2: Cát pha ở trạng thái dẻo dày 3.8 m

- Lớp 3: Cát bột ở trạng thái chặt vừa

II Xác định sơ bộ kích thớc móng:

Chọn kích thớc móng là: 2 x 3 (m) Độ sâu chôn móng là 1.5 m , lấy hết lớp thứ nhất.

* Xác định ứng suất dới đế móng:

Xem móng là cứng tuyệt đối, giả thiết tính biến dạng của nền nh mô hình Winkler, ứng suất tiếp xúc phân bố theo luật bậc nhất Khi đó ứng suất dới đế móng xác định theo công thức:

W

M F

N h

p0  tb  

Trong đó:

+ tb - trọng lợng riêng trung bình của vật liệu móng và đất đắp trên móng, ta lấy

tb

 = 2 T/m3

+ h – chiều sâu chôn móng

+ F,W – diện tích và mômen chống uốn của tiết diện đáy móng

Ta có:

3 2

76 5

1 2

0









tb

p

p 0tb = 15 66 T/m2

* Do giả thiết nền đất là một vật thể biến dạng tuyến tính, để đảm bảo nh vậy ta kiểm tra

để ứng suất tác dụng lên mỗi lớp đất nhỏ hơn sức chịu tải giới hạn (hay FS >1) của lớp đất ấy

- Lớp 2:

+ ứng suất tác dụng: bằng ứng suất trung bình ở đáy móng z p otb= 15.66 (T/m2) + Sức chịu tải giới hạn: Ta xác định theo Terzaghi

Góc ma sát trong =18029, tra bảng ta có: N= 3.69;Nq = 5.25; NC = 13.1

86 0 2 / 3

2 0 1 /

2 0



b l

n

1



q

n

13 1 2 / 3

2 0 1 /

2 0



b l

n

Do đó:

c N n q N n b N n

2

   

= 0.863.691.88

2

2 + 15.251.851.5+ 1.1313.12.3 = 54.58

66 15

58 54







z

gh

S

p

F

- Ta thấy lớp 2 có bề dày là 3,8 m và lớp 3 là lớp cát bột ở trạng tháI chặt vừa nên ta không cần kiểm tra sức chịu tảI của lớp 3

Nh vậy chọn kích thớc móng bl = 23 với chiều sâu chôn móng hm= 1.5 m là hợp lý, ta

có thể xác định độ lún (biến dạng) của nền đất bằng những phơng pháp thờng dùng

III Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trong nền đất:

1 Tính toán ứng suất do trọng lợng bản thân:

+ Tại mặt đất h=0  z = 0

+ Tại đáy móng h =1.5m (Lớp thứ nhất)

 z = 1.51.85 = 2.775 (T/m2)

+ Tại độ sâu h = 5.3m ( Lớp thứ 2)

 z = 1.51.85 + 1.883.8 = 9.919(T/m2)

+ Tại độ sâu h = 6 m (lớp thứ 3 ) Chọn e=0.6

1 6 0

) 232 0 1 ( 65 2 1

) 01 0 1

(















e w

 z =9.919+2.040.7=11.347 (T/m2 )

2 Tính toán ứng suất do tải trọng ngoài:

- ứng suất gây lún tại tâm đáy móng :

p = potb- .h = (15.66 – 1.51.85) = 12.885 (T/m2)

ứng suất gây lún của các điểm nằm trên trục O đợc tính với ứng suất gây lún ở đáy móng phân bố đều bằng p = 12.885 (T/m2) Dùng hệ số K0 để tính, ta có bảng sau:

Điểm Độ sâuz (m) l/b z/b K0 bt (T/m2) gl=K012.885

(T/m2)

3 Biểu đồ ứng suất do trọng lợng bản thân và ứng suất gây lún:

25,0574

gl

bt

IV Tính toán ổn định tại tâm móng:

Ta sử dụng phơng pháp cộng lún từng lớp

- Trên lớp đất thứ 2 là lớp đất sét, ta sử dụng công thức:

h e

e

e

s

1

2 1

1 





Trong đó:

+ e 1 – hệ số rỗng của đất tại điểm giữa lớp đang xét, ứng với ứng suất do trọng lợng bản thân

+ e 2 – hệ số rỗng của đất tại điểm giữa lớp đang xét, ứng với ứng suất do trọng lợng bản thân và tải trọng ngoài

Các hệ số e1, e2 đợc tính dựa trên biểu đồ nén ép e – p (trang sau)

Bảng tính lún :

Lớp

đất

Lớp

phân

tố

Chiều dày hi (m)

p1i (T/

m2) e1i gl (T/

m2) p

2i (T/

e

e e s

1

2 1

1 





2

1 0.5 3.29 0.828 12.26 15.55 0.795 0.009026

2 0.5 4.23 0.826 10.43 14.66 0.797 0.007940

3 0.5 5.17 0.823 8.15 13.32 0.801 0.006034

4 0.5 6.11 0.820 6.30 12.41 0.803 0.004670

5 0.5 7.05 0.818 4.89 11.49 0.804 0.003850

6 0.5 7.99 0.815 3.79 11.78 0.805 0.002754

7 0.4 8.83 0.813 3.01 11.84 0.804 0.001985

8 0.4 9.58 0.811 2.49 12.07 0.804 0.001546

Tổng độ lún của lớp 2: s0.0378 (m)=3.78(cm)

- Trên lớp đất thứ 3 là lớp cát bụi, ta sử dụng công thức:

h E

s   gl

0

Trong đó:

+ s - độ lún lớp đất đang xét

+ gl - ứng suất gây lún tại điểm giữa lớp đang xét

+ E0 - môđun biến dạng của đất, ở đây ta có E0 = 1000 T/m2.

+  - hệ số tính từ hệ số Poisson của đất Với đất cát ta lấy  = 0.76

+ h - chiều cao của lớp đất đang xét

Ta có bảng tính độ lún nh sau

tắt lún (bt>5gl), do đó độ lún của lớp thứ 3 : s=0.08 (cm)

Vậy tổng độ lún tại tâm móng là:

S0 = 3.78 +.086 = 0.08 (m) = 3.86 cm.

Lớp đất Lớp phântố Chiềudày

hi (m)

bt (T/

m2) 

gl

gl

E

0

(m)