Cơ học đất nền móng

Cơ học đất, nền và móng công trình là hai môn học không thể thiếu đối với sinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc về đất nền,về các quá trình cơ học xảy ra trong nền dưới tác dụng của tải trọng ngoài để từ đó thiết kế giải pháp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các kỹ sư xây dựng.các kỹ sư địa chất công trình – địa kỹ thuật. Trong chương trình đào tạo của trường Đại học Mỏ Địa chất đối với sinh viên ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ, ngoài việc học trên lớp giáo trình Nền và Móng còn có đồ án môn học,nó giúp cho mỗi sinh viên : • Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào các công việc cụ thể. • Biết các bước thực hiện việc thiết kế và kiểm tra móng. • Làm cơ sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau này. Với mục đích như vậy thầy giáo đã giao cho mỗi sinh viên một đề tài với những yêu cầu và nhiệm vụ khác nhau. Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nhữ Việt Hà, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung sau : • Mở đầu • Đề bài • Chương I : thiết kế móng • Chương II : kiểm tra ổn định trượt sâu • Chương III : xác định tải trọng giới hạn • Chương IV : tính độ lún cuối cùng • Kết luận. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế và thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong đồ án còn nhiều sai sót. Rất mong được sự nhận sét, đánh giá và góp ý của thầy.

BỘ MÔN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Giáo viên hướng dẫn : NHỮ VIỆT HÀ

MỞ ĐẦU

Cơ học đất, nền và móng công trình là hai môn học không thể thiếu đối vớisinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc về đất nền,vềcác quá trình cơ học xảy ra trong nền dưới tác dụng của tải trọng ngoài để từ đó thiết

kế giải pháp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các kỹ sư xây dựng.các kỹ

sư địa chất công trình – địa kỹ thuật

Trong chương trình đào tạo của trường Đại học Mỏ- Địa chất đối với sinh viênngành xây dựng công trình ngầm và mỏ, ngoài việc học trên lớp giáo trình Nền vàMóng còn có đồ án môn học,nó giúp cho mỗi sinh viên :

 Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào các công việc cụ thể

 Biết các bước thực hiện việc thiết kế và kiểm tra móng

 Làm cơ sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau này.Với mục đích như vậy thầy giáo đã giao cho mỗi sinh viên một đề tài vớinhững yêu cầu và nhiệm vụ khác nhau

Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy NhữViệt Hà, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung sau :

 Mở đầu

 Đề bài

 Chương I : thiết kế móng

 Chương II : kiểm tra ổn định trượt sâu

 Chương III : xác định tải trọng giới hạn

 Chương IV : tính độ lún cuối cùng

 Kết luận

Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế và thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong đồ

Đề bài :

Cho một mố cầu có kích thước 5x7m, chịu tác dụng của tải trọng đúng tâmnghiêng với phương thẳng đứng một góc δ = 55̊ và tải trọng ngang H Mố cầu đặt trênnền đất gồm 2 lớp :

 Lớp 1 : sét pha dẻo cứng dày 6m

Góc

ma sát

Lực dính kết

k.lg thể tích TN

Hệ số rỗng

Hệ số nén lún

Góc

ma sát

Lực dính kết

C Kg/cm 2

C Kg/cm 2

Sét cứng

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ MÓNG

Căn cứ vào chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất phía dưới và điều kiện làm việc củacông trình, các điều kiện về kinh tế kỹ thuật nên tôi quyết định chọn loại móng đơncứng hữu hạn Ta đặt móng trong lớp sét cứng.Chiều rộng của móng được tính sơ bộtheo phương trình bậc 3 sau :

0

=K-b.K+

1 3

Trong đó

w

m 3 w

2 1

h.βγ.M-γ

C.M+h.M

=K

w

tc 3

P.M

=KVới M1,M2,M3 được xác định bằng cách tra bảng theo góc nội ma sát φ.

-Lớp sét cứng có φ = 185̊ tra bảng ta có :

32,2

=M

31,12

=M

32,6

=M

3 2 1

-Chọn chiều sâu chôn móng h = 6m

2,2

=

βγm

T38,946

=5cos.P

02,2

-5.31,12+6.32,6

=

K1

1087

=02,2

38,946.32,2

=

K2Thay vào phương trình bậc 3 ta được b = 4,3 < b ⇒ cần chọn lại b.c

Do móng là móng đơn cứng hữu hạn nên :

≤ 2.h

b -b

≤ 1

⇔

m c

m c

m

c + 2.h ≤ b ≤ b + 2.2.h b

⇔ Chọn h = 2mm

13

≤ b

≤ 9

⇔ Chọn b = 10m tgαgh =2

13

= 2 2 2 + 5

= α tg h 2 + b

=

gh

b

<

b

Khi thiết kế móng đơn dưới cột ta cần chú ý :

m 14

= b 4 , 1

= a

⇒ 4 , 1

= 5

7

= b

a

= b

a

c c

Điều kiện chịu lực

Sơ đồ chịu lực :

H

1m

P h

G hm

maximin b

a a c

bc

 Sức chịu tải của nền đất : đối với công trình cầu cống ta dùng công thức

=k

04,0

=k

2 1

2,1

=R

= 78,41 ( T/m2 )

m tc

tc

m140

=14.10

=F

<

51,14

=6.2,2-41,78

38,946

=h.βγ-R

G+P

=σ

tc tc

tc max

H+2

h.5sin.P

40+2

2.950.sin5o

w là mômen chống uốn của móng =233,3 (m )

6

10.14

=6

a.b

=

2 2

)m/T(34,21

=3,233

8,322+140

1848+38,946

=σ

max

⇒1,94

=R.2,1

<

MG+

∑

= = 18,58 (T/m )>0⇒

3,233

8,322-140

1848+

=

tc min

tc max tc

Vậy với kích thước móng đã chọn hoàn toàn thoả mãn điều kiện chịu lực

Tính bê tông và cốy thép:

- Chiều dày làm việc của bê tông

cp c

R là cường độ kháng cắt của bêtông.Chọn bê tông mác 200# vàcp

móng chịu ép khi uốn nên ta lấy R = 100cp

M là hệ số làm việc của móng, lấy m = 1

100.1)

10+14(2

σ+σ)(

b+b2()a-a(24

1

=

M

)2

σ+σ)(

a+a2()b-b(24

1

=

M

min max

c

2 c a

i max c

2 c b

Trong đó

w

M

±F

G+P

=σ,

min max

)m.T(08,355

=8,322.1,1

=M.n

=M

)T(1041

=38,946.1,1

=P.n

=P

08,355+140

1848+1041

=

max

)m/T(11,19

=3.233

08,355-140

1848+1041

=

min

σ là ưng suất tiêu chẩn tại mép cột phía có σmax

)a

αtg.h-1)(

σ-σ(+σ

=

min max min

i

25,1

=2.2

5-10

=2.h

b-b

=

α

tg

m c

)m/T(62,21

=)14

25,1.2-1)(

11,1916,22(+11,19

=σ

i

)m.T(1053

=)2

11,19+16,22)(

5+2.10()7-14(24

1

=M

7+14.2()5-10(24

a a

o a a

b b

h.R.m.m

M

=

F

h.R.m.m

M

=

F

Với Fa,Fb là tổng diện tích cốt thép theo cạnh a,b

m,ma là hệ số làm việc của bê tông và cốt thép lấy bằng 1

ho là chiều cao làm việc của bê tông Nếu lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ

798

=F

a =0,0298m =298cm

96,1.10.1800.1.1

1053

=F

- Số thanh cốt thép theo chiều từng cạnh của móng :

Chọn thép Φ22 có fa = 3,801 cm2

Ta có : n = Ff = 3226,801=60

a b

=801,3

298

=f

F

=n

=60

4.2-100.14

=n

e2-a

=

C

cm18

=79

4.2-100.14

=n

e2-a

=

C

b b

a a

Vậy ta có sơ đồ bố trí cốt thép vào móng như sau :

d

h

ho 4 cm hm 4cm Cb Ca

ac a

bc

b

DẻomềmCát pha

(á cát)

Sét pha(á sét)

Sét và sét pha ở trạng thái dẻo 0,02 0,15

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯỢT SÂU

Để kiểm tra ổn định trượt sâu của móng,ta xác định hệ số ổn định trượt sâu

=

g - khối lượng mảnh thứ i,bao gồm khối lượng bản thân của mảnh đất vài

tải trọng do móng truyền xuống trong phạm vi mảnh đó

Do công trình còn chịu tác dụng của lực ngang H và thành phần lực ngang Pn

gây ra bởi lực nghiêng nên M còn phải cộng thêm mômen do 2 thành phần này gâygt

nên Khi đó Mgt =R.∑gi.sinαi +Pn.d+H.a

a- khoảng cách từ H đến tâm O1

d- khoảng cách từ P đến tâm n O1

gần mép C cách khoảng 0,4m ta vẽ trục Y-Y’ trên đó ta xác định một số tâmtrượt O1,O2,O3 và tìm trị số η tương ứng.

= 11,6.( 154,64 + 158,8 ) = 3635 ( T.m )

a.H+d.P+αsin.g.R

Như vậy tâm trượt O có hệ số ổn định nhỏ nhất qua 2 O kẻ đường thẳng X-X’2

song song với mặt bán không gian và xác định các hệ số ổn định trượt sâu tương ứngvới các tâm trượt '

3

' 2

'

1 O O

O như sau :

Tâm trượt '

1

O :

Có R = 9m chia ra ta được 17 mảnh với chiều rộng mỗi mảnh là 1m ta có :

Mảnh gi sinαi cosαi Δli tgαi ci gi.cosαi.tg i gi.sinαi ci.Δli

= 9 ( 118,29 + 126,65 ) = 2204 ( T.m )

a.H+d.P+αsin.g.R

CHƯƠNG III : TÍNH TẢI TRỌNG GIỚI HẠN

Để tiện tính toán ta quy tai trọng nghiêng P và tải trọng ngang H thành 1 tảitrọng nghiêng mới có trị số P’ và nghiêng 1 góc là δ Trong đó :'

P’ = 954 T δ = 75̊ '

Theo xocolovxki ta có :

C.N+y.γ.N+h.γ.N

=

Trong đó Nq,Nγ,Nc là các hệ số tra bảng phụ thuộc φ , δ

Với φ = 185̊ và δ = 75̊ tra bảng và nội suy ta được Nq =4,39

18,10

=

Nc

53,1

=

Nγ

- Cường độ tải trọng giới hạn tại mép móng B ( y = 0 )

)m/T(104

=10.5,0.18,10+6.02,2.39,4

=C.N+h.γ.N

=

c q

)

0

(

gh

- Cường độ tải trọng giới hạn tại mép móng C ( y = 10 )

)m/T(135

=

10.5,0.18,10+10.02,2.53,1+6.02,2.39,4

=C.N+y.γ.N+h.γ.N

=

P

2

c γ

q )

=2

b)

P+P(

=

Pgh gh(0) gh(8)

- Tải trọng ngang giới hạn :

T147

=δtg.P

Bảng tra trị sốNq,Nγ,Nc để tính tải trọng giới hạn theo Xocolovxki cho

móng băng nông chịu tải trọng nghiêng :

33.30

64.20

134.55

Nc 6.49 8.34 11.00 14.9

0

20.70

30.20

46.20

75.30133.50

N 0.17 0.56 1.40 3.16 6.92 15.3

2

35.19

86.46

52.70

96.40

Nc 2.72 6.56 9.12 12.5

0

17.50

25.40

38.40

61.60

95.40

N 0.09 0.38 0.99 2.31 5.02 11.10 24.3

8

61.38163.30

10o

0

22.80

42.40

85.10

0

14.30

20.50

31.10

49.30

84.10

0

41.78109.50

15o

0

18.10

33.30

65.40

0

24.50

38.50

49.20

0

18.50

29.10

36.75

0

21.10

35.75

CHƯƠNG IV : TÍNH ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG

I tính ứng suất tại tâm và hai mép móng:

1 Ứng suất tại tâm móng :

a.Do tải trọng thẳng đứng gây ra :

)m/T(64,6

=6.02,2-140

38,946+6.2

=h.γ-F

P+h.γ

=

w tb

gl

Theo phương pháp phân tầng lấy tổng ta chia nền đất dưới móng thành các lớpnhỏ có chiều dày hi =(0,2÷0,4)b và chỉ tính đến lớp có σz σbt ≤0,2 Ta có

m2

Q.3

=

σ với R = x2 +y2 +z2

Vì Pn đặt vào tâm móng nên x = 0 , y = 0 ,do đó σ = 0z

c.Do tải trọng ngang H gây ra :

áp dụng công thức trên với các điểm đã chia ta có

12.12 16.16

a.Do tải trọng thẳng đứng gây ra :

Do tính đối xứng nên ứng suất tại 2 mép móng gây ra bởi tải trọng thẳng đứng

là bằng nhau, do đó kết quả tính ứng suất tại mép B do tải trọng thẳng đứng gây ralấy như của mép C ở trên

b.Do tải trọng ngang gây ra :

cũng tương tự như mép C nhưng mang ngược dấu

c.Do tải trọng ngang H gây ra :

Sơ đồ ứng suất tại 2 mép móng :

H

B 1.624 1.551 1.34

C 1.699 1.675 1.489

P

II Tính độ lún cuối cùng.

1 tại tâm móng

ta có S=∑ Si trong đó S là độ lún của các lớp tương đương.i

i i i 0

i =A h σS

i

0

A - hệ số nén lún rút đổi của từng lớp

00106,

0

=)604,0+1.(

10

017,0

=ε+1

=2

571,3+703,5.2.00106,

0

=S

m0132,0

=2

703,5+788,6.2.00106,

0

=S

2 1

cm3,2

=m023,0

=S+S

KẾT LUẬN

Mặc dù đồ án này đúng thời hạn và yêu cầu , nhưng do trình độ và kinhnghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Mong thầy góp ý kiến đẻ nhửng đồ

án sau em có thể làm tốt hơn

Tài liệu tham khảo

1- giáo trình cơ học đất ( nhà xuất bản xây dựng )

2- giáo trình nền và móng công trình ( nhà xuất bản xây dựng )