Đồ án môn học: Cơ học đất - nền móng docx

MỞ ĐẦUCơ 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 x

BỘ MÔN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Giáo viên hướng dẫn : NHỮ VIỆT HÀ

CẨM PHẢ, THÁNG 10 NĂM 2010

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

Cho một mố cầu có kích thước 5x7m, chịu tác dụng của tải trọng đúng tâmnghiêng với phương thẳng đứng một góc δ = 5̊ 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

= K

Với M 1 , M 2 , M 3 được xác định bằng cách tra bảng theo góc nội ma sát φ

-Lớp sét cứng có φ = 18̊ 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

T 38 , 946

= 5 cos 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 c ⇒ cần chọn lại b

Do móng là móng đơn cứng hữu hạn nên :

2

≤ α tg

≤

Chọn b = 10m tg αgh = 2

13

= 2 2 2 + 5

= α tg h 2 + b

=

bgh c m gh

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 c a

b c

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

{R'1+k (b-2) +10.k γ(h-3)}

2

,

1

=

Trong đó R’ ,k1 , k2 là các hệ số được tra theo bảng với nền là đất sét cứng

có ε 0 = 0,604 ⇒ R’ = 495

kk == 00,,042

2 1

{495 10 1 + 0 , 04 ( 10 - 2 ) + 10 2 ( 6 - 3 )}

2 , 1

= R

= 78,41 ( T/m2 )

m tc

tc

m 140

= 14 10

= F

<

51 , 14

= 6 2 , 2 - 41 , 78

38 , 946

= h βγ - R P

G + P

= σ

tc tc

tc max

H + 2

h 5 sin P

40 + 2

2 950.sin5 o

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

G + P

= σ

tc tc

tc min

∑

= = 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:

R cp là cường độ kháng cắt của bêtông.Chọn bê tông mác 200# vàmóng chịu ép khi uốn nên ta lấy R cp= 100

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

⇒ = 0 , 22 ( m )

100 1 ).

10 + 14 ( 2

σ + σ )(

b + b ( ) a - a ( 24

1

=

M

) 2

σ + σ )(

a + a 2 ( ) 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

α tg 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 , 19 16 , 22 ( + 11 , 19

= ) 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 F a , F b 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

798

= F

a = 0 , 0298 m = 298 cm

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

801 , 3

226

= f

F

= n

298

= f

F

= n

= 60

4 2 - 100 14

= n

e 2 - a

=

C

cm 18

= 79

4 2 - 100 14

= n

e 2 - a

=

C

b b

a a

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

d

h

h o 4 cm h m 4cm C b C a

a c a

b c

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

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

gây ra bởi lực nghiêng nên M gt còn phải cộng thêm mômen do 2 thành phần này gâynên Khi đó M gt = R ∑ g i sin α i + P n d + H a

a- khoảng cách từ H đến tâm O 1

d- khoảng cách từ P n đến tâm O 1

gần mép C cách khoảng 0,4m ta vẽ trục Y-Y’ trên đó ta xác định một số tâmtrượt O 1 , O 2 , O 3 và tìm trị số η tương ứng

Mct ∑ i i i i i

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

a H + d P + α sin g R

X-3 ' 2 '

1 O O

Tâm trượt '

1

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

Mảnh g i sinα i cosα i Δ li tgα i ci gi cos αi tg i gi sin αi ci Δ li

=

Mct ∑ i i i i i

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

a H + d P + α sin 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 ' = 7̊

Theo xocolovxki ta có :

C N + y γ N + h γ N

=

Trong đó N q , N γ , N c là các hệ số tra bảng phụ thuộc φ , δ

Với φ = 18̊ và δ = 7̊ 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

=

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 )

8

(

gh

Bảng tra trị sốN q , N γ , N c để tính tải trọng giới hạn theo Xocolovxki chomóng băng nông chịu tải trọng nghiêng :

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

m 2

Q 3

=

σ với R = x 2 + y 2 + z 2

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

c.Do tải trọng ngang H gây ra :

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

Điểm 2 : σ = 5 , 703 ( T / m 2 )

2 z

Điểm 3 : σ = 3 , 571 ( T / m 2 )

3

6.788 5.703

3.571

12.12 16.16

20.2

H

2 Ứng suất tại mép C:

b.Do tải trọng ngang Pn gây ra :

Điểm 2 : σ = 1 , 675 ( T / m 2 )

2 z

Điểm 3 : σ = 1 , 489 ( T / m 2 )

3 z

3 Ứng suất tại mép B :

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 :

Điểm 2 : σ = 1 , 551 ( T / m 2 )

2 z

Điểm 3 : σ = 1 , 34 ( T / m 2 )

3

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 =∑ S itrong đó S i là độ lún của các lớp tương đương

i i i 0

i = A h σ S

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

m 0132 , 0

= 2

703 , 5 + 788 , 6 2 00106 , 0

= S

2 1

cm 3 , 2

= m 023 , 0

= S + S

KẾT LUẬN

Mặc dù đồ án này đúng thời hạn và yêu cầu , nhưng do trình độ và kinh nghiệm 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 )

MỤC LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT 1

BỘ MÔN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1

CƠ HỌC ĐẤT – NỀN MÓNG 1

CẨM PHẢ, THÁNG 10 NĂM 2010 1

MỞ ĐẦU 2

Đề bài : 3

Sét pha dẻo cứng 3

Sét cứng 3

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ MÓNG 4

Điều kiện chịu lực 5

H 5

Tính bê tông và cốy thép: 7

Tâm trượt O1: 13

Tâm trượt O2: 15

Tâm trượt O 3 : 16

Tâm trượt ' 1 O : 18

Tâm trượt ' 2 O : 19

CHƯƠNG III : TÍNH TẢI TRỌNG GIỚI HẠN 22

CHƯƠNG IV : TÍNH ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG 24

KẾT LUẬN 30

Tài liệu tham khảo 30