Ví dụ Bài Tập Lớn Cơ học Đất

Đây là mẫu: Ví dụ Bài Tập Lớn Cơ học Đất Ngành Đại kĩ thuật Trường Đại Học Xây Dựng Tài liệu hoàn toàn miễn phí mong các bạn sinh viên quan tâm và góp ý chỉnh sửa, chúc các bạn học tập thật tốt I. Tµi liÖu thiÕt kÕ: I.1. Tµi liÖu c«ng tr×nh: T¶i träng tÝnh to¸n d­íi ch©n c«ng tr×nh t¹i cèt mÆt ®Êt: Nott  117T; M ott  16,0Tm; T¶i träng tiªu chuÈn: Nn N tt tc o o  Mn M tt tc o o  ( n: HÖ sè v­ît = 1,1 ®Õn 1,25; ë ®©y lÊy = 1,15) KÕt qu¶: N tc T o  102 M otc  13,91Tm I.2 Tµi liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh: Ph­¬ng ph¸p kh¶o s¸t: Khoan lÊy mÉu thÝ nghiÖm trong phßng ThÝ nghiÖm hiÖn tr­êng: CPT; SPT Khu vùc x©y dùng, nÒn ®Êt gåm 3 líp nh­ sau: Líp 1: Sè hiÖu 200 dµy h1=1,3m Líp 2: Sè hiÖu 400 dµy h2= 4m Líp 3: Sè hiÖu 100 rÊt dµy. Mùc n­íc ngÇm ë ®é s©u 10 m II. §¸nh gi¸ nÒn ®Êt Líp 1: Sè hiÖu 200 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh­ sau: TÝnh c¸c chØ tiªu kh¸c: HÖ sè rçng tù nhiªn: 1 0,913 1,8 2,68.1.(1 0,285)  . (1 ) 1       W e n o HÖ sè nÐn lón: a12  ? kpa a 1 0,031.10 200 100 0,772 0,741 2 1 2       ChØ sè dÎo: A=  Wnh Wd  30%  23,5%  6,5% → ®Êt c¸t pha W % W nh % W d %  Tm3   ®é c Kgcm2 KÕt qu¶ TN nÐn Ðp e øng víi P(Kpa) qc (MPa) N60 50 100 150 200 28,5 30 23,5 1,80 2,68 100 0,08 0,819 0,772 0,755 0,741 0,4 33 §é sÖt: 0,77 6,5 28,5 23,5      A W W B d → tr¹ng th¸i: dÎo KÕt qu¶ CPT: qc  0,4Mpa  40T m2 KÕt qu¶ SPT: N60  3 M« ®uyn biÕn d¹ng: Eo  .qc C¸t pha cã qc  40T m2 gÇn ®óng ta chän   5 vËy : Eo  .qc  5.40T m2  200T m2 NhËn xÐt: ®Êt c¸t pha cã: eo  0,913 B  0,77 E 200T m2 o  c  0,08kg cm2 ;   10o 2 qc  0,4Mpa  40T m 3 N60  §Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng kh«ng tèt Líp 2: Sè hiÖu 400 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh­ sau: TÝnh c¸c chØ tiªu kh¸c: HÖ sè rçng tù nhiªn: 1 0,845 1,88 2,71.1.(1 0,28)  . (1 ) 1       W e n o HÖ sè nÐn lón: a12 kpa a 1 0,021.10 200 100 0,813 0,792 2 1 2       ChØ sè dÎo:    41%  25%  16%  Wnh Wd → ®Êt sÐt pha §é sÖt: 0,19 16 28 25      A W W B d → tr¹ng th¸i: nöa cøng KÕt qu¶ CPT: qc  2Mpa  200T m2 KÕt qu¶ SPT: N60  14 M« ®uyn biÕn d¹ng: Eo  .qc SÐt pha cã qc  200T m2 gÇn ®óng ta chän   6 vËy : Eo  .qc  6.200T m2  1200T m2 NhËn xÐt: ®Êt sÐt pha cã: eo  0,845; B  0,19 E 1200T m2 o  c  0,28kg cm2 ;   17o qc  2Mpa  200T m2 16 N60  §Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng t­¬ng ®èi tèt W % Wnh % Wd %  Tm3   ®é c kgcm2 KÕt qu¶ TN nÐn Ðp e øng víi P(Kpa) qc (Mpa) N60 100 200 300 400 28 41 25 1,88 2,71 170 0,28 0,813 0,792 0,778 0,768 2,0 164 Líp 3: Sè hiÖu 100 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh­ sau: L­îng cì h¹t > 0,5mm chiÕm: 1+2+21+36=60%>50% c¸t th« KÕt qu¶ CPT: qc  7,8Mpa  780T m2 Tra b¶ng ch­¬ng thÝ nghiÖm hiÖn tr­êng – s¸ch c¬ ®Êt c¸t ë tr¹ng th¸i chÆt võa Do c¸t ë s©u kh«ng lÊy ®­îc mÉu nguyªn d¹ng do ®ã dung träng tù nhiªn cña c¸t cã thÓ tÝnh dùa vµo e trong ®ã e gÇn ®óng chän dùa vµo b¶ng ph©n lo¹i ®é chÆt cña c¸t Th¹ch anh: B¶ng ch­¬ng 1 – S¸ch C¬ ®Êt C¸t chÆt võa qc  780T m2 eo  0,67  . (1 ) 1   W e n o  1,89 3 1 0,67 . .(1 ) 2,63.1.(1 0,2) T m e W o n          §é b·o hoµ: 0,785 0,67 . 2,63.0,2     eo W G ®Êt Èm gÇn no n­íc M« ®uyn biÕn d¹ng: Eo  .qc 2 qc 780T m   2 Eo  2.780  1560T m2 ë ®é s©u >5m cã thÓ chän   33o C¸t th«, chÆt võa: qc  7,8Mpa  780T m2 17 N60    33o 2 E 1560T m o  §Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng tè

trường đại học

bộ môn cơ học đất - nền móng

-  -

bài tập lớn cơ học đất

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Mã số sinh viên:

Lớp quản lý:

Lớp cũ (nếu có):

Đề số:

2 01 3

bài tập lớn

Họ và tên : Mã số :

Lớp :

I Số LIệU :

Móng đơn cứng dưới cột ( tải trọng có vị trí như hình vẽ )

II yêu cầu :

1 Phân loại đất (xác định tên đất và trạng thái), chọn chiều sâu chôn móng h

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

- áp lực trung bình dưới móng p =

b a

N0

 + γtb.h (γtb= 2 T/m3 )

- Sức chịu tải của nền [p] =

s

u

F

p

, trong đó pu – tải trọng cực hạn của nền

Fs – hệ số an toàn

3 Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố trong nền do tải trọng bản

thân và tải trọng ngoài gây ra

4 Tính lún ổn định tại tâm móng

giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Đỡnh Cảnh

Trụ địa chất ( nền 3 lớp)

I Tài liệu thiết kế:

I.1 Tài liệu công trình:

Tải trọng tính toán dưới chân công trình tại cốt mặt đất:

o tt

Tải trọng tiêu chuẩn:

n

N

N

tt o tc

n

M M

tt o tc

( n: Hệ số vượt = 1,1 đến 1,25; ở đây lấy = 1,15)

Kết quả:

N o tc  102T M o tc  13 , 91Tm

I.2 Tài liệu địa chất công trình:

Phương pháp khảo sát: Khoan lấy mẫu thí nghiệm trong phòng

Thí nghiệm hiện trường: CPT; SPT Khu vực xây dựng, nền đất gồm 3 lớp như sau:

Lớp 3: Số hiệu 100 rất dày

Mực nước ngầm ở độ sâu 10 m

II Đánh giá nền đất

Lớp 1: Số hiệu 200 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Tính các chỉ tiêu khác:

- Hệ số rỗng tự nhiên:

913 , 0 1 8

, 1

) 285 , 0 1 (

1 68 , 2 1 ) 1

(

.



















e o n

- Hệ số nén lún: a12?

kpa

100 200

741 , 0 772

,

2







- Chỉ số dẻo:

A= W nh W d  30 %  23 , 5 %  6 , 5 %

→ đất cát pha

W

%

Wnh

%

Wd

%

 T/m 3 



độ

c Kg/cm 2

Kết quả TN nén ép e ứng với

(MPa) N60

50 100 150 200 28,5 30 23,5 1,80 2,68 10 0 0,08 0,819 0,772 0,755 0,741 0,4 3

- Độ sệt: 0 , 77

5 , 6

5 , 23 5 , 28











A

W W

- Mô đuyn biến dạng: E o .q c

/

40T m

/ 200 /

40 5

Nhận xét: đất cát pha có: e o  0 , 913 B 0 , 77

/

200T m

c 0 , 08kg/cm2;   10o

q c  0 , 4Mpa 40T/m2

N60  3

Lớp 2: Số hiệu 400 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Tính các chỉ tiêu khác:

- Hệ số rỗng tự nhiên:

845 , 0 1 88

, 1

) 28 , 0 1 (

1 71 , 2 1 ) 1

(

.



















e o n

- Hệ số nén lún: a12

kpa

100 200

792 , 0 813

,

2







- Chỉ số dẻo: W nh W d  41 %  25 %  16 %

→ đất sét pha

16

25 28











A

W W

/ 200

- Mô đuyn biến dạng: E o .q c

/

200T m

/ 1200 /

200 6

Nhận xét: đất sét pha có: e o  0 , 845; B 0 , 19

/

1200T m

E o 

c 0 , 28kg/cm2;   17o

/ 200

q c  

N60  16

Đất có tính chất xây dựng tương đối tốt

W

%

Wnh

%

Wd

%

 T/m 3 



độ

c kg/cm 2

Kết quả TN nén ép e ứng với

(Mpa) N60

100 200 300 400

28 41 25 1,88 2,71 170 0,28 0,813 0,792 0,778 0,768 2,0 16

Lớp 3: Số hiệu 100 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Lượng cỡ hạt > 0,5mm chiếm: 1+2+21+36=60%>50% cát thô

Kết quả CPT: q c  7 , 8Mpa 780T/m2

Tra bảng chương thí nghiệm hiện trường – sách cơ đất

cát ở trạng thái chặt vừa

Do cát ở sâu không lấy được mẫu nguyên dạng do đó dung trọng tự nhiên của cát có thể tính dựa vào e trong đó e gần đúng chọn dựa vào bảng phân loại độ chặt của cát Thạch anh:

Bảng chương 1 – Sách Cơ đất

Cát chặt vừa q c  780T/m2

e o  0 , 67

1 ) 1 (











67 , 0 1

) 2 , 0 1 (

1 63 , 2 ) 1 (

.

m T e

W

o











 



67 , 0

2 , 0 63 , 2









o

e

W

Mô đuyn biến dạng: E o .q c

2

/

780T m

q c   2 E o  2 780  1560T/m2

ở độ sâu >5m có thể chọn   33o

/ 780 8

,

17

60 

N

o

33





2

/

1560T m

E o 

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

W

% 

qc

Mpa N 60

>10 10 5 5  2 2

1

1  0,5

0,5

0,25

0,25

0,1

0,1

0,05

0,05

0,02

<0,0

2

Trụ Địa chất:

Cát pha

200

dẻo

Sét pha

Nửa cứng

Cát thô

Chặt vừa

400

100

Nhận xét chung:

Lớp đất trên khá yếu, nhưng mỏng, chỉ dày 1,3m; lớp 2 và 3 tốt dần có khả năng làm nền cho công trình

II Tính toán thiết kế:

II.1 Phương án nền móng:

II.3.Chọn chiều sâu đặt móng:

II.4.Sơ bộ xác định kích thước cột và đáy móng:

trong đó:  ( 1 e)  ( 1  2e); e: là độ lệch tâm

117

16







N

M e

 = 1,2; vậy l = .b = 1,2 2m = 2,4m Chọn l=2,4m

1.Tính toán áp lực tiếp xúc dưới đáy móng:

1, Do tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

2

/ 24 8

,

2

25

,

21

4 , 1 2 4 , 2 2

102

m T

h

F

N

tc

o





















2 2

4 , 2 2

6 91 , 13

W

M

p

p

tc







2 2

4 , 2 2

6 91 , 13

W

M

p

p

tc

o













2, áp lực gây lún:

2

1 h 24 1 , 8 1 , 4 24 2 , 52 21 , 5T /m

p





2 Kiểm tra kích thước đáy móng:

2.1: Kiểm tra theo điều kiện sức chịu tải của nền:



R

pmax  1 , 2

của Terzaghi:

c c q q

P  0 , 5 . .   

4 , 2

2 2 , 0 1 2 , 0



l

b

S 

1



q

S

17 , 1 4 , 2

2 2 , 0 1 2 , 0



l

b

S c

o

17



 tra bảng sách cơ đất: N   3 , 14; N q  4 , 77; N c  12 , 3

2

/ 2 , 57 3 , 40 12 9 , 4 3 , 12 8 , 2 17 , 1 77 , 4 4 , 1 8 , 1 1 14 , 3 2 88 , 1

83

,

0

.

5

,

;

s

gh

F

P

/ 6 , 28 2

2 , 57

m T

2 2

/ 6 , 28 /



2 2

2 max 31 , 25T/m 1 , 2 R 1 , 2 28 , 6T/m 34 , 3T/m

Vậy kích thước trên đạt về yêu cầu cường độ

2.2.Kiểm tra theo điều kiện biến dạng của nền:

Dùng phương pháp cộng lún từng lớp để tính độ lún tuyệt đối của móng









n i

i i

i i n

i

e

e e S

S

1 1

2 1

2400

±0.000

-1.400

Với đất có không kết quả nén ép - Đất rời: 





n i

gl zi oi

i i

E

h S

1





Chia các lớp đất dưới đáy móng trong phạm vi chiều dày nén lún thành các lớp phân tố có chiều dày

4

b

áp lực gây lún trung bình tại đáy móng: p gl  21 , 5T/m2

Cát pha

200 dẻo

Sét pha

Nửa cứng

Cát thô

Chặt vừa

400

100

tc

Q o

tc

N o tc

M o ±0.000

-1.400

2,52T/m2 3,46T/m2 4,4T/m2 5,34T/m2 6,28T/m2 7,22T/m2 8,16T/m2 9,1T/m2 10,04T/m2 10,985T/m2

21,5T/m2 20,19T/m2 15,91T/m2 11,46T/m2 8,15T/m2 5,29T/m2 4,47T/m2 3,46T/m2 2,73T/m2 2,13T/m2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Kết quả tính toán ứng suất lập thành bảng sau:

tính

)

(m

m T

bt



b

a

b

z k o  zik o p

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,5

1 1,5

2 2,5

3 3,5

4

2,52 3,46 4,4 5,34 6,28 7,22 8,16 9,1 10,04

1,2

-

-

-

-

-

-

-

-

0 0,25 0,5 0,75

1 1,25 1,5 1,75

2

1 0,939 0,74 0,533 0,379 0,246 0,208 0,161 0,127

21,5 20,19 15,91 11,46 8,15 5,29 4,47 3,46 2,73

Tính độ lún:

a, Xác định chiều sâu vùng chịu nén: ở chiều sâu z=4,5m ( ứng với điểm 9)

ứng suất bản thân  bt9  10 , 985T/m2

ứng suất phụ thêm  z9  2 , 13T/m2

5

1

b, Tính độ lún:









n i

i i

i i n

i

e

e e S

S

1 1

2 1

i

i e

e1; 2 hệ số rỗng của đất ứng với p1i;p2i

2

) 1 ( 1

bti i

bt i





2

2

) 1 (i zi z

zi







i







n i

zi oi

i i

E

h S

1





;   0 , 8

Kết quả tính toán trình bày trong bảng sau:

Tầng h i (m) p1i

zi







2

i

e1 e2i S i (m)

1

2

3

4

5

6

7

8

0,5

-

-

-

-

-

-

-

2,99 3,93 4,87 5,81 6,75 7,69 8,63 9,57

20,845 18,05 13,685 9,805 6,72 4,88 3,965 3,095

23,835 21,98 18,555 15,615 13,47 12,57 12,565 12,545

0,824 0,823 0,822 0,821 0,820 0,819 0,817 0,814

0,788 0,790 0,796 0,802 0,806 0,808 0,811 0,812

0,009 0,009 0,007 0,005 0,004 0,003 0,002 0,0006

S1= 0,0396m

Tầng h i (m)

zi



S2= 0,0001m S=S1+S2 4cm < S  8cm