Đồ án cơ học đất - nền móng pps

Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng MỞ ĐẦU Sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất – nền móng gắn liền với lịch sử đấu tranh phát triển sản xuất của loài người.Từ thời cổ đại, loài người đã biết sử dụng đất vào mục đích xây dựng các công trình cho mình, nhằm phục vụ các nhu cầu về đi lại, về ở, vui chơi giải trí Nhưng để tạo nên được một công trình thì bước đầu tiên đóng vai trò quyết định là ta phải xây dựng được phần móng của nó. Bởi lẽ móng và bản thân nền có ổn định thì công trình bên trên mới tồn tại và sử dụng một cách bình thường. Người thiết kế chỉ có thể chọn được phương án nền móng đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế khi có sự hiểu biết sâu sắc về cơ học đất, nền và móng cũng như kỹ thuật thi công nền móng. Chính vì vậy mà hai lĩnh vực cơ học đất – nền móng luôn có mối quan hệ chặt chẽ bổ trợ cho nhau. Cùng với sự phát triển của xã hội, các công trình xây dựng ngày càng có quy mô lớn hơn cả về chiều rộng, chiều cao và chiều sâu.Đồng thời cũng đòi hỏi việc xây dựng cần có những kỹ thuật tiên tiến đảm bảo sự ổn định cho các công trình.Do đó việc nghiên cứu, thiết kế móng cho các công trình này cũng đòi hỏi phải có những kiến thức sâu rộng về cơ học đất- nền móng và đưa ra những phương án thiết kế phù hợp với quy mô, tải trọng công trình đó. Là một kỹ sư địa chất công trình trong tương lai, tôi cũng như toàn thể các sinh viên nghành ĐCCT- ĐKT đã và đang có điều kiện được các thầy cô giáo thuộc bộ môn Địa chất công trình truyền đạt và giảng dạy những kiến thức về môn cơ học đất – nền móng. Theo phương châm : “ học đi đôi với hành’’ , nhằm phục vụ cho việc nâng cao hiểu biết và áp dụng vào tính toán thiết kế, tôi được các thầy cô giáo giao SV: Nguyễn Tất Thìn 1 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng cho nghiên cứu và viết đồ án môn học cơ học đất - nền móng trong kỳ thứ II năm học thứ 4 ( 2009-2010 ) Đồ án của tôi ký hiệu III.3 với nội dung như sau : Một khu vực cú nền đất như sau (hỡnh III.1): - Lớp 1:Lớp đất lấp cú thành phần hỗn tạp,dày 1.5m - Lớp 2:Sột pha dẻo cứng,dày 4m - Lớp 3:Bựn sột,dày vụ tận Chỉ tiêu cơ lý của cỏc lớp đất cho trong bảng III.1: Bảng III.1: Cỏc chỉ tiêu cơ lý của lớp đất Lớp Độ ẩm Khối lượng thể tớch Khối lượng riờng Hệ số nộn lỳn Lực dớnh kết Gúc ma sỏt trong Hệ số thấm W(%) ó w (g/cm 3 ) ó s (g/cm 3 ) a 1-2 (cm 2 /kG) c (kG/cm 2 ) K 10 - 7cm /s 2 23.1 2.01 2.73 0.031 0.34 15 3 3 69 1.49 2.49 0.094 0.08 5.5 0.1 Trờn khu vực này,người ta dự kiến xõy dựng một cụng trỡnh nhà kho cú tường rộng 0.4m,tải trọng tỏc dụng đúng tâm trờn một mét dài tường là P tc =26 (T/m). Nhiệm vụ thiết kế: 1.Thiết kế móng dưới tường nhà kho. 2.Xõy dựng các đường cựng ứng suất nộn ộp thẳng đứng dưới đáy móng: ú z =0.6kG/cm 2 ; ú z =0.4kG/cm 2 ; ú z =0.2kG/cm 2 . 3.Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn. 4.Tớnh toỏn và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thời gian. SV: Nguyễn Tất Thìn 2 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS Nguyễn Văn Phóng, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung như sau: Mở đầu Chương 1: Thiết kế móng dưới tường Chương 2: Xây dựng các đường cựng ứng suất Chương 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn Chương 4: Tớnh toỏn và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thời gian. Kết luận Bản đố án không những là điều kiện để tôi trau dồi, ôn luyện mở rộng thêm kiến thức mà nó còn là điều kiền để tôi tập làm quen dần với những đồ án tiếp theo lớn hơn, với yêu cầu cao hơn mà cụ thể là đồ án tốt nghiệp sau này Do trình độ còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn đồng nghiệp Xin chân thành cám ơn ! Hà Nội , tháng 3 năm 2010. Sinh viên thực hiện Nguyễn Tất Thỡn SV: Nguyễn Tất Thìn 3 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Chương 1: Thiết kế móng dưới tường Thiết kế móng là một công việc phức tạp liên quan đến nhiều vấn đề . Căn cứ vào điều kiện của đất nền khi xây dựng công trình : bên dưới là lớp bựn sột,dày vụ tận , lớp đất đắp bên trên là lớp sột pha dẻo cứng,dày 4m. Căn cứ vào đặc điểm của công trình khi xõy dựng một cụng trỡnh nhà kho cú tường rộng 0.4m,tải trọng tỏc dụng đúng tâm trên một mét dài tường là P tc =26 (T/m). Tôi đi đến quyết định chọn loại móng băng có độ cứng hữu hạn với chiều sâu chôn móng là h=1,7(m) .Bởi nếu đặt móng vào lớp sột pha dẻo cứng công trình sẽ đảm bảo ổn định hơn so với lớp bựn sột bên dưới . Ta cú: b 2 + k 1 .b – k 2 = 0 (1) với : k 1 = M 1 .h + M 2 . w c γ - M 3 . . . tb w h m γ γ k 2 = 3 H w M P m γ × × Trong đó: - γ tb là khối lượng thể tích trung bình của vật liệu làm móng và đất ở trên móng, γ tb = 2,2 (T/m 3 ) - c là lực dính của khối đất đắp c = 0,34 (kG/cm 2 ) =3,4(T/m 2 ) - γ w là khối lượng thể tích của khối đất đắp, γ w = 2,01 (T/m 3 ) - P H là tải trọng tác dụng lên móng băng lấy cho 1(m) dài : ta có : P H = P tc = 26 (T) Lớp sét pha dẻo cứng cú j = 15 o nên ta có : M 1 = 7,11 M 2 = 14,995 SV: Nguyễn Tất Thìn 4 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng M 3 = 3,11 Ta cú : k 1 =7,11.1,7 + 14,995. 3,4 2,01 -3,11 . 2,2.1,7 1.2,01 = 31,66 k 2 = 3,11.26 1.2.01 =40,23 Giải phường trỡnh (1) ta cú: b 1 =1,22 (thỏa món), b 2 =-32,88 (loại) Chọn : chiều rộng móng băng b = 1,3 ( m ) Mặt khác, do móng băng có độ cứng hữu hạn thì có 1< tgα tk <2 Gọi d là chiều sâu chôn tường (m) Suy ra: 1 < 2( ) t b b h d − − <2 ⇒ 1< 1,3 0.4 2(1,7 )d − − <2 ⇒ 1,25 < d < 1,475 Chọn d=1,4 => h m =h-d = 1,7-1,4= 0,3(m) Do h m =0,3m<0,35m nờn múng thiết kế là 1 bậc Chọn bề rộng mặt trờn múng>bề rộng tường từ 30-40 cm nờn ta chọn chiều rộng mặt trờn múng là 0,7(m) Kiểm tra kích thước móng, ta có b gh = b t + 2.h m. tgα gh = 0,4 + 2 . 0,3 .tgα gh Suy ra b gh1 = 1,0 (m) < b=1,3 (m) < b gh2 =1,6 (m) => thỏa mãn yêu cầu. Do đây là công trỡnh cú quy mụ vừa và nhỏ nờn ta cú: F= w tc tc β.Rγ .h P − Trong đó: R tc = m(A.b + B.h ). γ w +c.D Với: m = tc k mm 21 . m 1 là hệ số điều kiện làm việc của nền, m 1 =1,1 m 2 là hệ số điều kiện làm việc của công trình m 2 =1 k tc là hệ số tin cậy, lấy bằng 1,1 . SV: Nguyễn Tất Thìn 5 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng A,B,D là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong của khối đất đắp, với ϕ = 15 o , ta có : A=0,325 ; B=2,3 ; D= 4,84 Ta chọn õ. γ w =2,2 (T/m 3 ) => R tc =(0,325.1,3+2,3.1,7).2,01 + 3,4.4,84 =25,16(T/m 2 ) Xột cho 1m chiều dài múng: F ≥ w tc tc β.Rγ .h P − => b.1 ≥ 26 25,16 2,2.1,7 − =>1,3 ≥ 1,2 (Thỏa món) Tính bêtông và cốt thép : - Tính chiều dày lớp bêtông phủ trờn cốt thộp: h 0 ≥ cp .m.R Q L Trong đó: Q = a.ú.L L chiều dài múng lấy =1m a là khoảng cỏch từ mép móng đến mép tường a = 2 t b b − = 1,3 0,4 2 − =0.45(m) ú là ứng suất tiếp xúc dưới đế múng, ú = P F P –ỏp lực tớnh toỏn cú kể đến hệ số vượt tải n=1,1-1,2, P=P tc .n m-hệ số điều kiện làm việc của múng lấy m=1 SV: Nguyễn Tất Thìn 6 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng R cp - Cường độ khỏng cắt cho phộp của bê tông thường chọn bờ tụng mỏc 100#-200#.Tra bảng được R cp = 65kG/cm 2 = 650T/m 2 => ú = 26.1,2 1,3 = 24(T/m 2 ) Q=0,45.24.1 = 10,8(T) Ta cú: h 0 ≥ 10,8 1.65.1 = 0,17(m) Nờn chọn h o = 0,2(m) Ta cú Số lượng cốt thộp : F a = a a o M m m R h× × × Trong đó: M= 2 .a . 2 L σ = 2 24.0,45 .1 2 =2,43(T.m) m-hệ số làm việc của bờ tụng,m=0,9-1 lấy m=1 m a -hệ số làm việc của cốt thộp,m a =0,9-1 lấy=1 R a -Cường độ chịu kộo của cốt thộp. Chọn R a =2100(kG/cm 2 ) = 21000 (T/m 2 ) => F a = 2,43 1 1 21000 0,2 × × × =5,8 (cm 2 ) Chọn cốt thộp chịu lực là ϕ10, cốt thộp phõn bố là ϕ6 Số thanh cốt thép cho 1 đơn vị chiều dài là: n = a a f F = 2 5,8 3,14 0,5 × = 7,4(cm) Ta chọn số thanh cốt thép cho 1 đơn vị dài là 8 thanh ϕ10 Khoảng cỏch giữa cỏc cốt thộp chịu lực là C = L-2e N-1 = 1-2.0,03 8-1 =0,13(m) SV: Nguyễn Tất Thìn 7 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Chương 2: Xây dựng các đường cựng ứng suất Áp lực dưới đáy móng: Xét 1 đơn vị chiều dài múng: P= tc G P F + = G F + tc P F Trong đó: G là trọng lượng móng và đất phủ trên móng : G = F.h. õ. γ w => G F =1.1,7.2,2 = 3,74(T/m 2 ) P tc /F =26/(1.1,3)=20(T/m 2 ) => P=3,74+20=23,74(T/m 2 ) SV: Nguyễn Tất Thìn 8 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Áp lực gõy lỳn: P gl = P-h.γ w =23,74 – 1,7.2,01= 20,32(T/m 2 )=2,03(kG/cm 2 ) Để xây dựng các đường cùng ứng suất ta sẽ chia nền đất dưới đáy móng thành các ô vuông, kích thước tùy ý, tính ú z tại các điểm mắt lưới và ghi giá trị đó vào các mắt lưới. Ta có: ú z =0,6 ( KG/cm 2 ) ú z =0,4 ( KG/cm 2 ) ú z = 0,2 ( KG/cm 2 ) ứng suất dưới đáy móng được tính theo công thức. ú z = k. P gl Nhưng trong quá trình làm tôi thấy có thể xây dựng các đường cùng ứng suất bằng cách sau : Do ú z và P gl là các hằng số nên ta sẽ tìm được cụ thể giá trị k. Từ đó ta có thể tìm được chính xác độ sâu của các điểm có cùng ứng suất. Sau đó ta nối các điểm có cùng ứng suất lại với nhau sẽ được đường cùng ứng suất. I. Với ú z =0,6 ( KG/cm 2 ) => k = z gl p σ = 0,6 2,03 = 0,296 ứng với k = 0,296 ta sẽ có các cặp nghiệm tương ứng sau : 1, 0= b y → y = 0 , 2,0014 z b = → z = 2,6 ( m ) 2, 0,25 y b = → y = 0,325 , 2,0014 z b = → z = 2,6 ( m ) SV: Nguyễn Tất Thìn 9 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng 3, 0,5 y b = → y = 0,65 , 1,75 z b = → z = 2,28( m ) 4, 0,75 y b = → y = 0,975 , 1,45 z b = → z = 1,885( m ) II. Với ú z =0,4 ( KG/cm 2 ) => k = z gl p σ = 0,4 2,03 = 0,197 ứng với k = 0,197 ta sẽ có các cặp nghiệm tương ứng sau : 1, 0= b y → y = 0 , 3,002 z b = → z = 3,9 ( m ) 2, 0,25 y b = → y = 0,325 , 3,002 z b = → z = 3,9 ( m ) 3, 0,5 y b = → y = 0,65 , 3,00235 z b = → z = 3,9 ( m ) 4, 1 y b = → y = 1,3 , 2 z b = → z = 2,6 ( m ) III. Với ú z =0,2 ( KG/cm 2 ) => k = z gl p σ = 0,2 2,03 = 0,1 ứng với k = 0,296 ta sẽ có các cặp nghiệm tương ứng sau : 1, 0= b y → y = 0 , 6,03 z b = → z = 7,84 ( m ) 2, 0,25 y b = → y = 0,325 , 6 z b = → z = 7,8 ( m ) SV: Nguyễn Tất Thìn 10 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 [...]... N2 0,005 0,04 0,29 0,88 1,771 2,54 16 t(năm) 0,038 0,308 2,23 6,767 13,619 19,533 St=S ẩt(cm) 1,29 3,225 6,45 9,675 11,61 12,255 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Kết luận Đồ án môn học Cơ học đất – Nền và móng là một đồ án quan trọng, nó giúp cho sinh viên củng cố thêm kiến thức một cách vững chắc và hiểu thêm về các công việc của một người kỹ sư Địa chất công...Bộ môn địa chất công trình 3, y = 0,5 b 4, y = 1 → y = 1,3 b → y = 0,65 Đồ án cơ học đất - nền móng , z =6 b → z = 7,8( m ) , z =6 b → z = 7,8 ( m ) Từ các giá trị tính toán ở trên ta vẽ được đường cùng ứng suất như hình sau: SV: Nguyễn Tất Thìn 11 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Chương 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn Kiểm tra hệ... Nguyễn Tất Thìn 13 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng 27,87 Vậy : k= 11, 055 − 4, 42 =4,2≥ [k] =1,2 => Lớp bùn đảm bảo ổn định về cường độ Chương 4: Tính toán và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thời gian Ta cú : Lớp 2 cú k2 = 3.1 0-7 (cm/s) Lớp 3 cú k3 = 0,1.1 0-7 (cm/s) => k2 >k3 nên nước thoỏt từ dưới lờn trờn chọn sơ đồ tớnh là sơ đồ “2” với h=2hs Chiều... thể lớp ĐCCT- ĐKT B.K51, đến nay tôi đã hoàn thành bản đồ án theo đúng thời gian quy định Đây là một trong những bản đồ án đầu tiên mà tôi hoàn thành, do trình độ cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án chỉ dừng lại ở mức SV: Nguyễn Tất Thìn 17 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng là làm bài tập và làm quen với công việc thiết kế Do đó không thể tránh khỏi... thấm của nền đất giảm dần theo chiều sâu nên nước thoỏt ra từ dưới lên trên.Do đó độ lỳn theo thời gian tính theo sơ đồ “2” nờn nhõn cố kết: П2 N2= 2 Cvm.t 4.h SV: Nguyễn Tất Thìn 15 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng km Với : Cvm= a γ om n -8 H 811, 2 k = h1 /k1 +h1 / k 2 = 380 / 3.10−7 + 431, 2 / 0,1.10 −7 =1,83.10 (cm/s) m 1,83.10−8 => Cvm= =1,144.1 0-3 (cm2/s)=36069,3(cm2/năm)... nờn hs=Aw0.b Móng băng nên ỡ=0,3 tra bảng được Aw0 = 3,12 =>hs=3,12.1,3=4,056(m) Chiều dày vựng hoạt động nộn ộp:H = 2hs=2.4,056=8,112(m) Độ lỳn cuối cựng của móng được xác định theo phương phỏp lớp tương đương: S = aom.Pgl.hs SV: Nguyễn Tất Thìn 14 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Ta cú :aomlà hệ số nén lún rút đổi: aom = Σa oi hi.Zi 2h s 3 w 3 s -Với lớp 2... Tất Thìn 12 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Trong ÄABC cú AB = 4-0 ,2=3,8(m) Ta cú : tgử= AC => AC= AB.tgử = 3,8.tg15=1,02(m) AB => bqu=b+2AC = 1,3+2.1,02=3,34(m) Vậy: Rqutc= 0,09.3,34.1,49+1,355.5,5.2.01+3,4.3,66 = 27,87(T/m2) - úbtz là ứng suất bản thân đặt tại lớp bựn úbtz=γw.hqu=2,01.5,5=11,055(T/m2) - úz là ứng suất phụ thờm của cụng trỡnh gõy ra tại mặt... ) , 2 1-2 a =0,031(cm /kG) =>εo1 = γ s (1 + 0,01w) 2,73.(1 + 0,01.23,1) = = 1,67 γW 2,01 a 0, 031 ao1 = 1 + ε = 1 + 1, 67 = 0,012(cm2/kG) 01 -Với lớp 3 : w=69% , ów=1,49(T/m3) ; ós=2,49(T/m3) 2 1-2 a =0,094 (cm /kG) =>εo1 = γ s (1 + 0,01w) 2, 49.(1 + 0,01.69) = = 2,82 γW 1, 49 a 0, 094 ao2 = 1 + ε = 1 + 2,82 = 0,025(cm2/kG) 02 Ta cú : h1=3,8 (m) => h2=H- h1=8,11 2-3 ,8=4,312(m) Z1=H- h1/2=8.11 2-3 ,8/2=6,212(m)... Trong đó: - Rqutc là sức chịu tải tiờu chuẩn của múng khối quy ước đặt trờn mặt lớp bựn Rqutc = A.bqu.ó2 + B.hqu.ó1 + c.D ó2 – Khối lượng thể tớch của lớp bựn ó2=1,49(g/cm3)=1,49(T/m3) ó 1- Khối lượng thể tớch trung bỡnh của lớp 1 và lớp 2.Lấy ó của lớp 2 => ó1 = 2,01(T/m3) Cỏc hệ số A,B,D tra bảng theo gúc ử của lớp 3 Với ử=5,5 => A=0,09 ; B=1,355 ; D=3,66 SV: Nguyễn Tất Thìn 12 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51... được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn để tôi ngày một hoàn thiện hơn Một lần nữa, Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 18 tháng 3 năm 2010 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tất Thỡn SV: Nguyễn Tất Thìn 18 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 . 12,255 SV: Nguyễn Tất Thìn 16 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Kết luận Đồ án môn học Cơ học đất – Nền và móng là một đồ án quan trọng, nó giúp cho sinh viên. toán thiết kế, tôi được các thầy cô giáo giao SV: Nguyễn Tất Thìn 1 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng cho nghiên cứu và viết đồ án môn học cơ học đất -. L-2e N-1 = 1-2 .0,03 8-1 =0,13(m) SV: Nguyễn Tất Thìn 7 Lớp: ĐCCT-ĐKT B.k51 Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Chương 2: Xây dựng các đường cựng ứng suất Áp lực dưới đáy móng: Xét