Tài liệu Nen Mong I - Quyen doc

Tính Toán ổn Định Tờng chắn đấtCần xây một tờng chắn trọng lực có mặt cắt nh hình vẽ.Tờng đặt ở độ sâu hm=1m ngang mực nớc ngầm, trên nền có các lớp đất nh sau: - Lớp trên là mùn hữu cơ

Tính Toán ổn Định Tờng chắn đất

Cần xây một tờng chắn trọng lực có mặt cắt nh hình vẽ.Tờng đặt ở độ sâu hm=1m ngang mực nớc ngầm, trên nền có các lớp đất nh sau:

- Lớp trên là mùn hữu cơ dầy 1m = 18KN/m3

- Lớp dới đất á sétở trạng thái dầy vô hạn:

bh=19,5 KN/m3 ; 0=0,76 ;  = 150 ; c- 15 KN/m2; 0= 0,4; K = 1,5.10-7cm/s

Thí nghiệm nén nở hông đất nền á sét nhận đợc kết quả sau

Đất đắp sau tờng dùng loại đất á sét  =18 KN/m3  = 240 c = 10 KN/m2

Vật liệu làm tờng bằng bê tông mác 200 ; bt =24 KN/m3 ;

Thời gian thi công tờng là 6 tháng

Yêu cầu :

1 Tính áp lực đáy móng

2 Kiểm tra ổ định về trợt của nền móng tờng chắn

3 Tính độ lún của móng tờng chắn

I.Tính áp suất đáy móng.

1 Tính áp lực đất lên tờng chắn theo phơng pháp của RanKin.

Đất đắp sau tờng là loại đất á sét

áp lực đất chủ động cd

cd =  z tg 2 )

2 45 ( 2 ) 2 45





Kcd= )

2 45 ( 2 0 



tg

cd =  .z c – 2c K cd

Dựa vào biểu đồ phân bố áp lực ta có:

z= z0 có c= 0

=> z0=

Kcd

c

 2

Trong đó Kcd= tg2(KN/m450

-2



) = tg2(KN/m450

-2

24 0 ) =0.422

=>z0=

422 0 18

10 2

=1.71 (KN/mm) +) Tại mặt đất thì z=0 => cd = -2c K cd = -2.10 0 422= -12.99 (KN/mKN/m2)

cd tại z = H = 7,2 m => cd =  H c –2c K cd

=> cd = 18 7,2 0,422 – 12,99 = 41,70 (KN/mKN/m2)

Tổng áp lực đất chủ động tác dụng lên tờng có trị số bằng diện tích biểu đồ phân

bố lực:

Ecd =

2

1  H2 Kcd - 2c.H K cd +



2

2c

 Ecd =

18

10 2 422 , 0 2 , 7 10 2 422 0 2 , 7 18 2

2





 Ecd = 114.45 KN/m

Điểm đặt của Ecd so với đáy móng là: y=

3

1 (KN/mH-Z0) =

3

1 (KN/m7,2- 1,71) = 1,83 m

2 Tính các trọng lợng của tờng chắn và cả khối đất sau tờng lên đáy

móng :(KN/mTính cho 1m chiều dài tờng ).

bt =24 KN/m3

đ =18 KN/m3

B= a+b+c = 0,66 + 1,85 + 0,45 = 2,96 m

H1 = H-1 = 7,2-1 = 6,2 m

G0= bt B hm 1 = 24 2,96 1 1 = 71,04 (KN/mKN)

G1= đ H1 c 1 = 18 6,2 0,45 1 = 50,22 (KN/mKN)

G2= bt.H1 d 1 = 24 6,2 0,38 1 = 56,544 (KN/mKN)

G3 =

2

1 

bt H1.(KN/mb-d) =

2

1 24 6,2 (KN/m1,85- 0,38 ) = 109,368 (KN/mKN) Lập bảng:

Độ lệch tâm so

3 Xác định trị số lệch tâm của tổ hợp tải trọng thẳng đứng:

Độ lệch tâm e là : e = M/G

G= G0 + G1+ G2 + G3 = 287,172 (KN/mKN)

e1=2,96.0,5-0,45.0,5 = 1,255 m

e2 = 0.5.2,96 - 0,45 - 0,5.0,38 = 0,84m

e3 = 2,96 -0,45-0,38 -(KN/m2,96-0,45-0,38-0,66-2/3.1,47) = 0,16m

Độ lệch tâm e của G :

e =











G

y E e G e G e G e

G0. 0 1. 1 2. 2 3. 3 c.

= 71,04.050,22.1,25556,544287.0,172,84109,368.0,16 114,45.1,83

= - 81287.5568,172

= - 0.284 (KN/mm)

Dấu (KN/m-) chứng tỏ Mt có chiều từ phải qua trái G lệch tâm về phía trọng tâm của móng

Vì tờng có chiều dài khá lớn nên tính theo bài toán phẳng.

+ áp lực đất theo phơng đứng:

96 , 2

284 , 0 6 1 ( 96 , 2

172 , 287 )

6 1

B

e B

G









96 , 2

284 , 0 6 1 (

96 , 2

172 , 287 )

6 1

B

e B

G







 + áp lực đất theo phơng ngang:

96 , 2

45 ,

m KN B

E cd









II Kiểm tra ổn định về cờng độ :

1 Phán đoán hình thức trợt :

Để phán đoán hình thức trợt ta dựa vào các chỉ tiêu QP 4253-86 :

a)Chỉ số mô hình :

N = max / (KN/mB.) = Pmax /(KN/mB đn)

B =a + b+ c = 2,96 m

đn = bh - n = 19.5 -10 =9.5 (KN/mkN/m3)

tmax = 152,87 kN/m

 N =1212,98.533.9,5 = 5.436

[ N ] = 3 (KN/m đất dới công trình là loại á sét )

N > [ N]

 Nền công trình không thoả mãn điều kiện ổn định

b) Hệ số kháng cắt :

tg = tg + c/tb > 0.45

tg : Hệ số kháng cắt của nền

tg : Hệ số ma sát trong của đất nền ,

 : Góc ma sát trong của đất , = 150

c : Lực dính của đất nền , c = 15 KN/m2

2

17 , 41 87 , 152

p p

p tb

02 , 97

15

15 0





tg

Nền công trình không thoả mãn điều kiện về hệ số kháng cắt

c) Hệ số mức độ cố kết :

Trong đó : k =1,5.10-7 (KN/mcm/s) = 1,5 10-9 (KN/mm/s)

ho = B = 2,96 m

c =15 kN/m2

n =10 kN/m3

to =6 30 24 3600 =15552.103 (KN/ms)

- Xác định a từ thí nghiệm nén không nở hông

o = 0,76

a = p



 

0 50

708 , 0 76

,

0







 a = 0,00104 (KN/mm2/kN)

2

3 9

96 , 2 10 00104 ,

0

10 15552

76 0 1 10

.

5

,

=1,334 < 4

 nền công trình không thoả mãn điều kiện hệ số cố kết

Nh vậy nền công trình không thoả mãn 3 điều kiện: điều kiện chỉ số mô hình ,

điều kiện về hệ số kháng cắt ,điều kiện về hệ số cố kết mà công trình lại thờng xuyên chịu tải trọng thẳng đứng (KN/m trọng lợng bản thân công trình) và áp lực đất đắp

sau tờng (KN/m Ecđ ) nên công trình có thể xảy ra trợt hỗn hợp.

2 Kiểm tra trợt hỗn hợp :

Công trình không bị trợt :

nc.NTT 

n

hh

k

R m.

chọn :

+ hệ số vợt tải: nc =1 ,

+hệ số điều kiện làm việc :m =1 ,

+hệ số an toàn :kn =1,15 (KN/m theo tiêu chuẩn 4253 -86 )

a Tải trọng tính toán lực gây trợt :

Nhh = Ecđ = 114,45 (KN/mkN)

(KN/m Để an toàn ta không kể đến áp lực đất bị động phía dới hạ lu công trình )

b Lực chống trợt giới hạn :

tt gh tt tt

hh P tg c b b

R  (   ). 2   1

- Xác định b1 và b2 : chiều rộng của phần trợt sâu chiều rộng phần trợt phẳng của móng :

Vẽ quan hệ với

b

b1



theo trên ta lại có :

tg = 0,423 < 0,45

  = 0  p =pgh =0

 = 1 (KN/m b1 =b) , p = pgh = n

B

R gh

 ' cos

Ta có : Rgh =N đn B2 + Nq.mùn hữucơ.hm.B + Nc c B

Với  =đn = bh -n =19.5-10 =9.5 (KN/mkN/m3)

BTT =B -2e =2.96 - 2.0,284=2,392 m

q =đ hm = 18 1 =18 (KN/mkN/m2)

c = 15kN/m3

Từ : ’ = 0 ,  = 150 tra phụ lục II-2 trang 124 GT nền móng ta đợc:

N = 1,366 Nq = 3,961 Nc= 14,749

 Rgh = 1,366.9,5.2,962 + 3,961.18.1.2,96 + 14,749.15.2,96

= 979,597 (KN/mKN/m)

Pgh = 0

15

15 96

, 2

1 597 , 979

tg

 = 274,964 (KN/mkN)

- Từ kết quả tính toán ở trên ta có biểu đồ quan hệ p nh hình vẽ:

Từ Ptb = tb = 97,02 (KN/mkN/m2)

  = 0,353

- Tính gh và vẽ quan hệ gh pgh

B1tt=  BTT = 0,355 2,33 = 0.844

B2tt = Btt - b1tt = 2,392 – 0,844 = 2,088(KN/mm)

Do tải trọng lệch về phía hạ lu nên ta phảI đa về trung tâm để tính :

Btt = B – 2e = 2,96-2.0,284

= 2,392

áp suất tính toán trên mặt nền :

Ptt = tb

tt

B

B

= 97,02 22,392,96 = 120,058 (KN/mkN/m2) = tt

Ta có :

pgh= n

B

R

tt

gh

 ' cos

gh =

tt

gh

B

Với :  = 150 , ’ = 0

Giả thiết : ’ = 0 , 0,1 , 0,3 , 0,5  , 0,7 , 0,9

Từ đó ta tra bảng : N ,Nc ,Nq ta tính đợc Rgh

Rgh =N  Btt2 + Nc c Btt + Nq.q.Btt

Với q =18 kN/m2

c =15 kN/m3

đn = 9.5 kN/m3

Btt = 2,392 m

n = c/tg150 = 55,981

- Ta có bảng sau :

Từ đờng quan hệ gh pgh ứng với

Ptt = 120,058 (KN/mkN/m2)

 gh =41,71 (KN/mkN/m2)

Thay vào ta có : Rhh =(KN/m120,058 tg150 +15 ) 2,392 +41,71 0,844

= 148,03 (KN/mkN)

Thay vào điều kiện trên ta có :

nc.Ntt 

n

hh

k

R m.

Ta có : nc.NTT = 1.114,45 =114,45 (KN/mKN)

n

hh

k

R

m.

=

15 , 1

03 , 148 1

= 128,72 (KN/mKN)

 nc Ntt < m

n

gh

K R

Vậy công trình không bị trợt (an toàn).

III Tính độ lún của móng tờng chắn (tính theo TTGH II)

Vì biểu đồ phân bố tải trọng ngoài phức tạp nên ta dùng phơng pháp cộng lún từng phần : S = 



n i i

S

1

1 Tính lún cho điểm O giữa móng

- Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất bản thân Zđ

Ta có Zđ = i.h i

i ; hi là trọnglợng riêng và chiều dày lớp đất thứ i

đn = bh - n = 19,5 – 10 = 9,5 KN/m3

- Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún có trị số là Z (KN/mứng suất tăng thêm) Cùng trục với ứng suất bản thân cho điểm giữa móng ta có :

Z = 2 k1.Ptb = 2.k1.(KN/m

2

min

P 

) Trong đó : k1 = f(KN/m

2 /

B

Z

) Ngay tại đáy móng áp lực gây lún có trị só là : Ptb = 97,02KN/m2

 Z = 2k1.97,02 = 194,04.k1

n = 2z/

4 1.78 16.872 1.2 0.3777 73.289

Theo TCVN 4253 – 86 ta chØ tÝnh tíi z = 0,5 z®

Ha = 5,13 (KN/mm)

Chia nền đất trong phạm vi vùng chịu nén làm 10 phần: hi = Ha /10 = 0.513 m Độ lún của mỗi lớp ấy Si tính thao công thức sau:

Si = 0,8

i

i z

qd

tb

E

h E

E i.

.

Quy phạm cho phép lấy Etb = Eqđ

Vì công trình có độ sâu đặt móng (KN/mhm < 5 m)  Si =

i

i Z

E

h

o i .



 = 0,8: Hệ số phụ thuộc vào hệ số nở hông của đất

Ei ; hi : Mô đuyn biến dạng và chiều dày lớp đất thứ i

Z : ứng suất gây lún ở lớp thứ i mà tính lún lấy giá trị giữa lớp hi

Ei = E i.0.m0 ; 0 =1 -

0

2 0 1

2





 = 0,467

m0 = mc mbc (KN/mtheo quy phạm công trình có chiều rông móng Bmóng < 20 m thì

mc = 1 Đất sét trạng thái dẻo mbc= 1)

 Ei = E i. ; .( 1 1 )

2 1

1 2

i i

i

i i i

















Trong đó :

1i : Hệ số rỗng của đất ứng với ứng suất do trọng lợng bản thân cẩu đất ở giữa lớp thứ i của nền 1i   Z i

2i :Hệ số rỗng của đất ứng với tổng ứng suất 2i  Zi   Z i ,trong đó Zi là ứng suất tăng thêm do công trình gây ra ở giữa lớp thứ i

Có 1i và 2i tra quan hệ (KN/m) vẽ theo số liệu thí nghiệm đã cho  1i và 2i tơng ứng thay các yếu tố vào ta xác định đợc Ei và Zi có chiều dày lớp đất hi vào công thức  Si

Cuối cùng xác định độ lún của móng bằng tổng độ lún của các lớp đất hi

So

S = 0.263

Độ lún tại điểm O giữa móng là : S0 = 0,263 m

2 Tính lún cho điểm A:

- Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất bản thân

i

E

zđ = I hi

I hi là trọng lợng riêng và chiều dày lớp thứ i

- Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún cùng trục với ứng suất bản thân cho

điểm góc móng (KN/m điểm A ) :

 zA = k1 max – k2 (KN/mmax -min) +k3 

Trong đó k1 ,k2 ,k3 là hàm của z/B

max =152.87 (KN/mkN/m2)

min = 41,17 (KN/mkN/m2)

 = 38,67 (KN/mkN/m2)

max - min = 111,7 (KN/mkN/m2)

Ta có bảng sau:

5 2.368 0.8 22.496 0.441 67.339 0.155 17.347 0.194 7.506 57.498

Theo TCVN 4253 – 86 : z = 0.5z®  Ha’ = 5,41 (KN/mm)

So

.

i

E

2 0.541 10.276 74.570 84.846 10.276 0.749 0.672 1682.032 785.509 0.041

 S = 0.299

Vậy độ lún tại A là  SA =0.299 m

3 Tính lún cho điểm B

Tơng tự ta có:

zB =k1 min +k2 (KN/m max - min) –k3 

2 0.592 0.2 5.624 0.4984 20.519 0.0612 6.836 0.3061 11.837 15.518

3 1.184 0.4 11.248 0.4886 20.116 0.1088 12.153 0.2744 10.611 21.658

4 1.776 0.6 16.872 0.4684 19.284 0.1404 15.683 0.2341 9.053 25.914

5 2.368 0.8 22.496 0.4405 18.135 0.1553 17.347 0.1941 7.506 27.977

6 2.96 1 28.120 0.4092 16.847 0.1592 17.783 0.1592 6.156 28.473

7 3.552 1.2 33.744 0.3777 15.550 0.1565 17.481 0.1305 5.046 27.985

8 4.144 1.4 39.368 0.348 14.327 0.1506 16.822 0.1075 4.157 26.992

9 4.736 1.6 44.992 0.32 13.174 0.1431 15.984 0.0894 3.457 25.702

11 5.92 2 56.240 0.2749 11.318 0.1293 14.443 0.0637 2.463 23.297

12 6.512 2.2 61.864 0.2557 10.527 0.1199 13.393 0.0545 2.108 21.812

13 7.104 2.4 67.488 0.2387 9.827 0.113 12.622 0.0471 1.821 20.628

Theo TCVN 4253 – 86 : z = 0.5zđ  Ha’’ = 5,193 (KN/mm)

so

lop

chieu

day бzdzd бzdz бzdz2 бzdzd ε1 ε2 Etb E S

1 0.5139 4.934 14.668 19.602 4.934 0.755 0.740 1687.374 788.004 0.008

2 0.5139 9.866 20.300 30.166 9.866 0.750 0.729 1682.442 785.700 0.011

3 0.5139 14.8 24.604 39.404 14.800 0.745 0.719 1677.508 783.396 0.013

4 0.5139 19.733 27.204 46.937 19.733 0.739 0.711 1672.575 781.092 0.014

5 0.5139 24.666 28.318 52.984 24.666 0.734 0.706 1705.662 796.544 0.015

6 0.5139 29.6 28.418 58.018 29.600 0.729 0.701 1768.245 825.770 0.014

7 0.5139 34.532 27.868 62.400 34.532 0.724 0.698 1830.027 854.623 0.013

8 0.5139 39.466 26.972 66.438 39.466 0.719 0.695 1897.466 886.116 0.013

9 0.5139 44.4 25.846 70.246 44.400 0.714 0.691 1975.209 922.423 0.012

10 0.5139 53.332 24.666 77.998 53.332 0.705 0.685 2156.871 1007.259 0.010

 S B = 0.122

Vậy độ lún tại B là  SB =0,122 m

4 Tính độ chênh lệch lún của móng:

- Độ nghiêng của móng là:

tb

E B

M K

tg

) 2 (

) 1 (

.

3

2 0



Trong đó: k = f(KN/m

B

l

) do

B

l

> l lớn nên k = 1

M : là mô men lấy đối với điểm giữa đáy móng

Etb ; 0 : mô đuyn biến dạng và hệ số nở hông của đất nền

Etb =

10

E i

=

10

282 961 007 927 946 891 179 902 339 910 496 899 875 887 732 895 951 1184

281

.

=934.9088

M = 81.5568

3  )3 

2

96 2 ( ) 2

9088 , 934 242 , 3

) 4 , 0 1 (

5568 , 81







- Độ chênh lún giữa 2 điểm A và B là S:









S B.tg S 2,96.0.0226 = 0,0667 (KN/mm) /