Đồ Án Cơ Học Đất-Nền Móng (NXB Xây Dựng 2011) - Tạ Đức Thịnh, 84 Trang

Hiểu biết sáu sắc về dất nền, về các quá trình cơ học xảy ra trong nén dưới tác dụng của rải trọng ngoài đ ể từ đó thiết k ế giải pììcìp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các

LỜI NÓI ĐẦU

C ơ học đất, Nền và móng công trình là hai môn học không thê thỉêh đối với sinh viên klìoa công trình các trường dại học kỹ thuật Hiểu biết sáu sắc

về dất nền, về các quá trình cơ học xảy ra trong nén dưới tác dụng của rải trọng ngoài đ ể từ đó thiết k ế giải pììcìp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các kỹ sư xây dựng, các kỹ sưcíịa cììấỉ công ỉrìnli - địa kỹ tliiiậl.

Thực hiện phương châm "học đi đôi với lìàiili ”, lý íìmyết gắn liên vớì thực tiễn, sau khi học xong lý thuyết các môn học Cơ học đất, N ền và móng công trình, các siiilì viên lĩgàiih Địa chất công trình - Địa kỹ thuật, Địa clìất công trình - Địa chất thủy văn, Xây dựng công Irìnlì ngấm và m ỏ của Trường Đại học M ỏ-Đ ịa chất phải tiến hành làm đồ án môn học Cơ học dất - Nên móng Ciiốn sách “Đ ổ án Cơ học đất - Nền móng " được biên soạn nhằm giúp sinlì viên vận dụní> các kiến ì hức Ị ỷ thuyết d ã học vào việc lính toán và thiểt k ế các gidi pháp nền móng công trìììh.

Trong quá trình biên soạn cuốn sách không tiáiỉli khỏi thiến sót Rất

m ong nhận được nlỉiểii ý kiến dóng góp, chỉ íUĩn của cúc nhà chuyên mòn và bạn đọc d ể lơn in sau được hoàn íhiện hơn.

Các tác giả

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp l (sét pha)

Độ ẩm

Hẻ số rỗng ứng với các cấp

áp l ự c P = 1 ;2 ;3 ;4 k G /c m '

Góc ma sát trong

Lực dính kết

Hệ số thấm

(T/m')

Ys (T/m^)

w

(độ)

c (kG/cm^)

k (cm/s)

K.lg thể

tích TN

K.lg riêng

Độ ẩm

Hệ số rỗng ứng với các cấp

áp lự cP = 1; 2; 3; 4 kG/cm^

Hê số thấm

(T/m')

Ys (T/m^)

Nhiệm vụ thiết kế:

, Thiết kế m óng dưới cột Iihà cỏn” i.-niệp

Vẽ biểu đồ ưng suất theo các trục thảng đứng qua tâm móng và qua các diêm: M(x = 0; y = b/4); N(x = 0; y = b/2); K(x = 0; y = - b/2).Xác định tải trọng giới hạn của nền đất dưới tâm và hai mép móng theo lý thuyết cân bằng giới hạn

4 Tính dộ lún theo ihời gian của móng

1.2 ĐỂ SỔ II

Cho một tường nhà công nghiệp kích thước 1 X 30m (hình II 1); trọng lương tường là P|“' (T/m); trọng lượng cầu chạy và vật treo (T/m) Tườngdai Irên nén đất gòin 3 lớp;

- Lớp 1; Cát pha dẻo, dày 3m;

Bảng II.2 Các chỉ tiêu cư lý của lóp 1 (cát pha)

Độ ẩm

Hệ số rỗng ứng với các cấp

áp lực p = 1; 2; 3 :4 kG/cm^

Góc ma Sát trong

Lực dính kết

Hệ số :hâm

(T/m')

Ys (T/m^)

w (%) S1 82 C3 £4 <p

(đô)

c (kG/cm^)

k (cm/s)

il.1 1,84 2,68 23 0,751 0,705 0,675 0,652 • 16 0,20 1.0.10'^

11.2 1,86 2,69 22 0,723 0,678 0,648 0,626 20 0,16 8 ,0 10-' 11,3 1,80 2,67 21 0,754 0,709 0,679 0,657 18 0,18 1,2 10'^ 11.4 1,82 2,65 20 0,705 0,661 0,633 0,612 14 0,26 7,0,10-' 11.5 1,78 '2,69 21 0,789 0,744 0,715 0,693 22 0,15 8 ,5 1 0 ' 11.6 1,88 2,68 19 0,658 0,611 0,580 0,557 15 0,21 1,1.10-^ 11.7 1,76 2,66 20 0,774 0,726 0,695 0,671 17 0,22 9 ,5 1 0 '

Hệ số nén lún

Hệ số thấm

K.lg thể tích TN

Hệ số rỗng

Hệ số nén lún

Hệ số thấm

Yw

(T/m')

^1-2 cm^/kG

k (cm/s)

Y (T/m^) Eo

3 i 2 cm^/kG

k (cm/s)

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp

2 Xây dựng các đường cùng ứng suất nén ép thẳng đứng dưới đáy móng:

Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong bảng III 1

Trên khu vực này, người ta dự kiến xây dựng một công trình nhà kho có tường rộng 0 ,4m, tải trọng tác dụng đúng tâm trên một m ét dài tường là

Số liệu cụ thể cho trong bảng III.2

H ìn h / / / /

Bảng III 1 Các chi tiêu cơ lý của các lớp đất

Bảng III.2 Các sở liệu tải trọng

Đé sô' 111,1 III.2 III.3 III.4 111.5 III.6 111,7 111,8 III.9

ỉ

Hi.10

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Thiết kế m óng dưới tường nhà kho

2 Xây dựng các đường cùng ứng suất nén ép thẳng đứng dưưi dáy móng:

= 0,6 kG /cm ^ = 0,4 kG/cm^; = 0,2 kG/cm ^

3 Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bùn

4 Tính toán và vẽ biểu đồ độ lún của nền đất dưới m óng theo thời gian

1.4 ĐÊ SỐ IV

Cho một mô' cầu có kích thước

5 X 7m , chịu tác d ụ n g tải trọng đúng tâm

nghiêng với phưoỉng thẳng đứng một góc

ô = 5" và tải trọng ngang H Mô' cầu đặt

trên nền đất gồm 2 lớp:

- Lớp 1: Sét pha dẻo cứng dày 6 m;

- Lớp 2: Sét cứng dày vô tận

Tải trọng và các chỉ tiêu cơ lý của đất

nền cho trong các bảng IV 1, IV.2, IV 3

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Thiết k ế m óng dưới mố cầu

2 K iểm tra ổn định trưọt sâu cùng với nền của mố cầu

3 Xác định tải trọng thẳng đứng giới hạn và tải trọn? ngang giới hạncho phép tác dụng lên móng theo lý ihuyết cân bằng giới hạn Từ đóxác định hệ số ạn toàn về ổn định của móng

4 Tính độ lún cuối cùng lại tâm và 2 mép móng của m ố cầu

Bảng IV.2 Các chỉ tiêu cơ lý của lóp 1 và lớp 2

c

(kG/cm^)

Yw (T/m^) Sũ

3 i -2 cm^/kG (đô)

Góc

ma sát

Lực dính kết

(T/m^)

9 (độ)

c

(kG/cm^)

9 (độ)

N hiệm vụ th iế t kế:

1 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp

2 Xác định vùng biến dạng dẻo trong nền đất, qua đó đánh giá mức độ

Bảng VI 1, Các í hông so về cong trình và đất nền

1 Thiết k ế móng dưới tường nhà cóng nghiệp

2 Xác định tải trọng giới hạn cùa nền đất theo lý thuyết cân bằng giới hạn (theo Bêrêzanxev và Terzaghi)

3 Tính hệ số ổn định của mái đất theo phương pháp mặt trượt cung tròn hình trụ

4 Tính độ lún cuối cùng lóín nhất của m óng nhà công nghiệp

1.7 ĐỂ SỐ VII

Trên một sườn đá hình gãy khúc (hình VII 1), người ta đắp một khòi đất sét pha và dự tính xây m ột nhà công nghiệp cách vai dốc 3m với chiều rộng của nhà 7m chạy dài theo mái dốc, chiều dày của tưcmg 0,4m

Các số liệu cho theo các bảng VII 1 và V II.2

K.ig riêng

Ys

Góc ma sát trong

Lực dính kết c

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Xác định áp lực trượt của khối đất trên sườn đá

2 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp

3 Vẽ đồ thị biểu diễn trạng thái ứng suất thẳng đứng và đường cùngứng suất = 0,6p“^; = 0,4p“'; = 0,2p’^

4 Tính độ lún cuối cùng lớn nhất của móng (bỏ qua ảnh hưcmg của lớp

đá cứng)

1.8 Đ Ể SỐ VIII

Cho một lường chắn đất dài 50m Tường chắn có chiều cao H Lưng tường gãy khúc, gồm 1 đoạn thẳng đứng và l đoạn nghiêng với phưcmg thẳng đứng 1 góc e = 15° như hình VIII 1 Góc ma sát giữa đất và lưng tưcmg

là cpo- Trọng lượng 1 mét dài tường là G( (T/m), lệch với irục đi qua trọng tâm 4 áy tường 1 khoảng e Chiều rộng đáy tường là bj Đ ất sau lưng tường nằm ngang gồm 2 lófp:

- Lớp 1: cát hạt nhỏ có bề dày là h,;

- Lớp 2: sét dẻo cứng có chiều dày vô tận

Các sô' liệu khác được cho trong các bảng VILl.l và V III.2

Bảng VIII.l

Đé số

Lớp cát hạt nhỏ Lớp sét dẻo cứng

Yw (T/m^)

9 (độ)

tPo

(độ) (T/m^) (độ)

(Po (độ)

Nhiệm vụ thiết kè:

1 Tính áp lực chủ động của đất tác dụng lên lưng tường theo phương pháp giải tích và đồ giải của Culông

2 Thiết kế móng dưới tường chắn

3 Kiểm tra độ ổn định trượt phảng theo đáy móng, trượt sâu theo phương pháp cung Iròn hình trụ

4 Tính độ lún cuối cùng lớn nhất theo phương pháp phân tầng lấy tổng

Tải trọng tác dụng bao gồm:

- Trọng lượng mô' và đất trên m ố P|’‘‘ tác dụng đúng tâm;

- Trọng lượng một nửa nhịp cầu tải tác dụng lệch tâm, cách trọng tâmcùa mố một khoảng e = 0,5m;

Các sô' liệu về tải trọng và chỉ tiêu cơ lý tương ứng với mỗi đề được cho trong các bảng x l và X.2

- Lớp 3; Cát hạt trung, dày vô tận.

Các chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm ngoài trời (xuyên tĩnh và xuyêntiêu chuẩn) trong các lớp đất cho trong bảng XI 1 và XI.2

Tải trọng của công trình truyền xuống chân cột là p“^ Số liệu cụ thể cho trong bảng X I.3

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Thiết k ế móng dưới cột nhà

2 Tính độ lún của m óng dưới cột nhà

Bảng X I.l

Lớp 1: Sét pha dẻo cứng Lớp 2: Bùn sét

(g/cm^) Độ Búa (kG/cm') (kG/cm^) (g/cm^) độ

B ảng XI.3 Sô liệu tải tro n g p'" cho các đề

Đé số XI,1 XI,2 XI.3 XI.4 XI.5 XI.6 XI.7 XI.8 XI.9 XI.10

P'^ (T) 440 4Q0 420 380 350 480 360 460 420 410

Ghi chú:

- Nj.pt là giá trị xuyên tiêu chuẩn trung bình cho lớp;

- q,, là sức kháng xuyên đầu mũi trong thí nghiệm xuyên tĩnh (giá trị trung bình lớp);

- là ma sát thành đơn vị trong thí nghiệm xuyên tĩnh (giá trị trung bình lớp);

1.12 ĐỂ SỐ XII

l ỉ i n h X I I.I

M ột khu vực có cấu trúc nền đất như sau (hình XII 1):

- Lớp 1: Sét pha dẻo cứng, dày 3m;

- Lớp 2: Cát hạt nhỏ trạng thái chặt vừa, dày 12m;

- Lớp 3: Cát hạt trung trạng thái chặt, dày vô tận

Mực nước dưới đất nằm cách mặt đất 3m Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong bảng XII 1.

Trên nền đất này, người ta dự kiến xây dựng một nhà cao tầng có tầng hầm Chiều sâu thi công tầng hầm là Hh- Tải trọng công trình truyền xuống mỗi cột là p“^ Trên thành hô' móng có tải trọng phân bố đều q (do phương tiện thi công gây ra) Số liệu cụ thể cho trong bảng XII.2

B ảng X II.l C hỉ tiêu cơ lý cua các lớp

Đé sô'

Yw (g/cm^)

c

(kG/cm^)

íp (độ)

Ybh (g/cm^)

tp (độ)

k

10'^ cm/s

Ybh (g/cm^) (độ)

3 Thiết k ế m óng với giải pháp móng cọc ma sát.

1.13 ĐỂ SỐ XIII

Trên nền đất cát hạt nhỏ, người ta xây dựng một nhà cao 5 tầng với 2 tầng hầm với chiều sâu ihi công tầng hầm là H[, Tải trọng công trình truyền xuống m ỗi cột là p'‘^ Trên thành hố móng có tải trọng phân bố đều q (hình XIII 1) Số liệu cụ thể cho trong bảng XIII 1

,tc

/.V: V

neo.

H ìn h X I l I l

B ảng X I I l.l Các thông sô của nền đ ấ t và công trìn h

(g/cm^)

9 (độ)

k 10'^ cm/s

- Lớp 2; Cát hạt nhỏ trạng thái chặt vừa, dày vô tận;

Mực nưóc có áp trong lófp 2 cách mặt đất Im Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong bảng XIV 1

Trên nền đất này, người ta dự kiến xây dựng một công trình quốc phòng

có tầng hầm Chiều sâu thi công tầng hầm là Tải trọng công trình truyền xuống m ặt đế m óng là Số liệu cụ thể cho trong bảng X IV 1

Hỉnh XIV 1

Bảng XIV 1 Các chí tiêu cơ lý và các thõng s ò tính toán

Lớp 1 Thông số công trinh

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Kiểm tra điều kiện ổn định thành hố móng và đáy hố móng

2 Thiết k ế chiểu sâu cắm tường cừ để thành hố m óng ổn định

3 Thiết k ế móng với giải pháp móng băng

1.15 Đ Ề SỐ XV

Lớp 2: Cất hạt nhỏ

H ìn h X V 1

M ột khu vực có cấu trúc nền đất như sau (hình XV 1):

- Lớp 1: Sét dẻo mềm, dày lOm;

- Lớp 2: Cát hạt nhỏ trạng thái chặt vừa, dày vô tận;

Mực nước có áp trong lớp 2 cách mặt đâì 2m Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong bảng XV 1

Trên nền đất này, rtgưởi ta dự kiến xây dựng một công trình có tầng hầm Chiều sâu thi công tẩng hầm là Tải trọng công trình truyền xuống mặt đế

móng là p ‘‘^ Trên thành hô móng có tải trọng phân bố đều q Số liệu cụ thể cho trong bảng XV 1.

1 Kiểm tra điều kiện bùng đáy hố móng

2 Xác định chiều sâu cắm tường cừ và lực neo giữ cần thiết của neo ở đỉnh tường

3 Thiết kế móng với giải pháp móng bảng

Tải trọng tác dụng lên nền đất bao gồm:

- Tải trọng đất đắp Pjj: = Yjh(j, vói là khối lượng thể tích của đất đắp,

hj là chiều cao của đường đắp;

- Tải trọng xe, p^.

Các thông số của đường và các chỉ tiêu cơ lý của lớp bùn sét pha được cho cụ thể trong các bảng XVI 1 và XVI.2

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Xác định vùng biến dạng dẻo dưới nền đường

2 Thiết kế giải pháp xử lý nền đất yếu bàng cọc cát

Bảng XVI.2

(%)

Yw (g/cm^)

Ys (g/cm^) (%)

Wp (%)

c

(kG/cm')

V (độ)

Tải trọng tác dụng lên nền đất bao gổm:

- Tải trọng đất đắp P^,; Pj = với là khối lượng thế tích cúa đất đắp,

hj là chiều cao của đường đắp;

- Tải trọng xe, p^

Các thòng số của đường và các chỉ tiêu cơ lý của lớp bùn sét pha được cho cụ Ihể trong các bảng XVII 1 và XVII.2

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Tính độ lún cuối cùng và thời gian để lớp bùn đạt độ cố kết 0J = 90%

2 Thiết k ế giải pháp xử lý nền đâì yếu bằng giếng cát với yẽù cầu sau ỏ

tháng nền đất sau xử lý phải đạt độ cố kết 0J = 90%

hệ số thấm của đất theo phưcmg thẳng đứng;

hệ số thấm theo của đất phương ngang

1.18 ĐỀ SỐ XVIII

Cho mộí iường nhà công nghiệp có chiều rộng tường bi = 0,5m, đặt trên một nền đất gồm 3 lớp:

- Lớp 1: Đất trồng trọt, dày 0,5m;

- Lóp 2: Sét pha dẻo chảy, dày 4m;

Các chí tiêu cơ lý của các lớp đất cho trong các bảng XVIII.2 và X V III.3.Tải trọng tác dụng lên móng được cho trong bảng XVIII 1

Căn cứ vào cấu trúc nền đất, tải trọng công trình, người ta dự kiến chọn giải pháp đệm cát (hình XVIII 1) và chiều sâu đặt móng là Im Cát được sử dụng làm đệm là cát hạt trung, khi được đầm chặt thì cát có góc ma sát trong CP(, cho trong bảng XVIII 1

Nhiệm vụ thiết kế:

1 Thiết kế nền m óng với giải pháp đệm cát

2 Tính độ lún cuối cùng của nền đất dưới đệm cát theo phương pháp phân tầng lấy tổng

Bảng X V III.l Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng p ‘'

Đé số XVIII.1 XVIII.2 XVIII.3 XVill.4 XVIII.5 XVIII.6 XVIII.7 XVIII.8 XVIII.9 XVIII.10 pto

cp (aộ)

Ys (g/cm^)

a ,-2 (cm'/kG)

Phán II

HƯỚNG DẪN

II 1 HƯỚNG DẪN CHUNG

I I l l Yêu cầu làm đồ án môn học

Sinh viên cần phải thực hiện tốt các yêu cầu sau đây:

- Thực hiện đầy đủ những nội dung theo yêu cầu của đề bài, không được sao chép, copy lại của đồ án khác;

- Hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định, đảm bảo chất lượng cả về nội dung và hình thức

II 1.2 Đề cương hướng dẫn đồ án môn học

M ở đầu

Nội dung mở đầu của đồ án cần nêu được:

- Sự cần thiết, mục đích, ý nghĩa của việc làm đồ án môn học;

- Đề bài đồ án được giao

N ội dung chính

Phần này cần được trình bày theo các chưcmg, mục tuỳ theo yêu cầu nhiệm

vụ của đề được hướng dẫn chi tiết trong phần “Hướng dẫn chuyên miôn”

K ết luận

Nội dung phần kết luận cần nêu rõ kết quả đồ án đã đạt được so với nhiệm vụ đề ra, sự quan tâm giúp đỡ của thày, cô và các bạn, lời cảm ơn và nhấn mạnh những kết quả thu nhận được từ việc làm đổ án môn h ọc Cơ học đất - nền móng

Tài liệu tham khảo

Nêu tất cả các tài liệu mà tác giả đã sử dụng trong quá trình làm đồ án Cách trình bày tài liệu tham khảo như mẫu sau (sắp xếp tên tác g i i theo vần

A , B , c , );

(H ư ớng dẫn cách trình bày tài liệu tham khảo)

1 W hitlow R (1996), Cơ học đất, (TI và T2), Nxb Giáo dục, Hà Nội.

2 Txưtôvich N A (1987), C ơ học đất, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

II.1.3 Quy định về hình thức đồ án

Về hình thức, đồ án có thể được viết bằng tay hay đánh máy vi tính trên giấy khổ A 4 , kiểu chữ VnTime, cỡ chữ 14, cỡ dòng 1,5 lines, không tẩy xoá, sửa chữa và đóng quyển bằng bìa mềm với trang bìa thể hiện theo mẫu (trình bày ở hình II 1) Các hình vẽ, công thức phải được đánh số đúng quy cách

II.1.4 Đánh giá kết quả làm đổ án

- Đồ án phải được hoàn thành trong tuần cuối cùng trước khi kết thúc môn học

- Kết quả đồ án được xác định bằng điểm bảo vệ do thầy (cô) hướng dẫn cùng với các thầy cô khác trong Bộ môn tổ chức đánh giá

- Những trường hợp phải làm lại, bảo vệ lại đồ án do thầy (cô) hướng dẫn trực tiếp tổ chức thực hiện trong thời gian quy định sau khi sinh viên đã hoàn thành đồ án, đảm bảo chất lượng theo yêu cầu và có sự đồng ý của Bộ môn.II.2 HƯỚNG DẪN CH U Y ÊN MÔN

II.2.1 Hướng dẫn đề sô I

1 Thiết k ế m óng

Việc thiết kế m óng phải theo c á c bước sau;

Xác định chiều sâu móng, kích thước móng;

tc , ic

_ ^max ^min Ị^lc

H ìn h II.2 Sơ đồ tính toán kiểm tra kích thước móng

Thiết kế cấu tạo móng (vẽ hình chiếu đứng và hình chiếu bằng của

m ó n g VỚI m ộ t tỉ l ệ t h íc h h ợ p );

- Tính toán khối lượng cốt thép bố trí vào móng;

- V ẽ cấu tạo móng (với sự bố trí cốt thép trong móng)

2 V ẽ biểu đồ CTj theo phương thẳng đứng

a )T ạ i tâm móng o

Để xác định tại tâm móng, có thể theo một trong hai cách sau:

Cách 1: Xem tải trọng hình thang là tổ hợp của tải trọng phân bố đều và

tải trọng tam giác:

- Tải trọng phân bố đều với cường độ gây ra tại O;

Cách 2: (tính gần đúng) xem tải trọng hình thang là tải trọng phân bố đều

b )T ạ i điểm N và K

Cũng xem tải trọng hình thang là tổ họp của tải trọng phân bố đều và tải trọng tam giác, dùng phương pháp điểm góc để xác định ơ , gây ra tại N và K

c )T ạ i điểm M

Phân tải trọng hình thang thành 4 tải trọng nhỏ: tải trọng 1, 4 phân bố đều

và tải trọng 2, 3 phân bố dạng tam giác (hình II.3)