Bài tập lớn cơ học đất

Bµi tËp lín c¬ häc ®Êt gvhd: Vũ Thị Chi SV:Bùi Ngọc Lâm 1 Líp: KCD52 -§H Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi Đề Bài BàI TP lớn cơ học đất Phần 1: Đề bài I.Số liệu ban đầu. Thiết kế một tờng chắn trọng lực bằng bê tông; dùng bê tông mác 200, trọng l- ợng riêng bê tông bê tông = 24KN/m 3 . A X O Y O min ' 3m 1m 1m 4m 0,4m 0,4m Lớp đất 1 Lớp đất 2 Lớp đất 2 q 0.00 II. Yêu cầu. 1. Xác định các tải trọng tác dụng lên công trình (trọng lợng bản thân công trình, áp lực đất chủ động và bị động tác dụng lên tờng chắn, trọng lợng đất đè hai bên cánh t- ờng); 2. Kiểm tra điều kiện sức chịu tải của đất nền dới chân tờng; 3. Tính toán độ lún của nền đất dới chân tờng theo phơng pháp cộng lún phân tố; SV:Bựi Ngc Lõm 2 Lớp: KCD52 -ĐH Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi Phần 2: Trình tự tính toán 2.1. Số liệu tính toán ' ( / )q T m Lớp 1 Lớp2 Số Độ sâu MNN Tọa độ tâm trợt Số hiệu Chiều dày X(m) Y(m) 10 5 2,1 18 3,2 79 2,3 5 0 2.2. Xử lý số liệu đất Bng s liu lp 1: s hiu 18 Thnh phn ht (%) tng ng vi c ht Ht si Ht cỏt Ht bi Ht cỏt Thụ To Va Nh Mn >10 10ữ5 5ữ2 2ữ1 1ữ0,5 0,5ữ0,25 0,25ữ0,1 0,1ữ0,05 0,05ữ0,01 0,01ữ0,00 2 0,002 7 10,4 18,4 28,9 14,4 11,6 6,3 3 m t nhiờn W(%) T trng ht Dung trng t nhiờn w (kN/m 3 ) Modun bin dng E(kN/m 3 ) 18,6 2,65 18,58 3950 Bng s liu lp 2: s hiu 79 m t nhiờn W(%) Gii hn nhóo W nh (%) Gii hn do W d (%) Dung trng t nhiờn w (T/m 3 ) T trng ht Gúc ma sỏt trong () Lc dớnh C(kg/cm 2 ) 27,9 29,2 25,5 1,89 2,69 1750 0,226 Kt qu thớ nghim nộn ộp e ~ p vi ỏp lc nộn P(Kpa) Sc khỏng xuyờn tnh Ch s NPT 100 200 300 400 0,809 0,797 0,787 0,748 3,83 29 SV:Bựi Ngc Lõm 3 Lớp: KCD52 -ĐH Bµi tËp lín c¬ häc ®Êt gvhd: Vũ Thị Chi Phân loại đất *Lớp 1: Tổng trọng lượng của mẫu phân tích: Hạt có đường kính d (mm) >1 >0,5 >0,25 >0,1 >0,05 >0,01 >0,002 Hàm lượng tích lũy (%) 35,8 64,7 79,1 90,7 97 100 100 => Đất cát nhỏ ( hàm lượng chứa hạt lớn hơn 0,1 trên 75%) e 1 = n w (1 0,01W) 1 ∆γ + − γ = 2,65 10(1 0,01 18,6) 18,58 × + × − 1= 0,692 γ đn1 = n ( 1) 1 e ∆ − γ + = (2,65 1).10 1 0,692 − + = 9,752 kN/m 3 γ nn1 = γ đn1 + γ n = 9,752 + 10 = 19,752 kN/m 3 E = a×q c => q c = E a Đất cát a = (1,5 ÷ 2): Chọn a = 2 => q c = 3950 2 = 1975 kN/m 2 = 19,75 kg/cm Theo bảng VII – 4/SBT-342 => ϕ 1 = 29 0 ' 57 Líp 2: Chỉ số dẻo của đất: I d = W nh – W d = 29,2 – 25,5 = 3,7 % => Đất cát pha SV:Bùi Ngọc Lâm 4 Líp: KCD52 -§H Q=7+ 10,4+ 18,4+ 28,9+ 14,4+ 11,6+ 6,3 3=100 Bµi tËp lín c¬ häc ®Êt gvhd: Vũ Thị Chi Chỉ số sệt của đất I s = d nh d W W W W − − = 27,9 25,5 29,2 25,5 − = − 0,65% => Đất ở trạng thái dẻo e 2 = n w (1 0,01W) 1 ∆γ + − γ = 2,69 10(1 0,01 27,9) 1 18,9 × + × − = 0,82 γ đn2 = n ( 1) 1 e ∆ − γ + = (2,69 1) 10 1 0,82 − × + = 9,29 kN/m 3 γ nn2 = γ đn2 + γ n = 9,29 + 10 = 19,29 kN/m 3 SV:Bùi Ngọc Lâm 5 Líp: KCD52 -§H Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi 2.3. Xác định các tải trọng tác dụng lên công trình. 2.3.1. Tải trọng bản thân công trình. Ta chia tờng chắn thành các mảnh hình tam giác và chữ nhật.Trọng lợng bản thân của tờng là tổng trọng lợng bản thân của các phần đã chia. Cắt 1m chiều dày của tờng để tính toán ta có hình vẽ. 1 3 2 4 3.0 0.4 5 1 0 1.0 5.0 0.4 áp dụng công thức : ( ) .P T V = Với : 3 2,4 /T m = Số liệu tính toán đợc ghi vào bảng Mảnh Thể tích V (m 3 ) Tải trọng (T) 1 3 7,2 2 0,8 1,92 3 2,204 5,29 4 1,094 2,62 17,03 SV:Bựi Ngc Lõm 6 Lớp: KCD52 -ĐH Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi 2.3.2. Trọng lợng đất đè tác dụng lên công trình. Ta chia đất đề quanh tờng chắn thành các mảnh hình tam giác và chữ nhật nh hình vẽ.Trọng lợng bản thân của đất đè là tổng trọng lợng bản thân của các phần đã chia. Cắt 1m chiều dày của tờng để tính toán ta có hình vẽ. Số liệu tính toán trọng lợng đất đè đợc ghi vào bảng Mảnh Thể tích V (m 3 ) 3 ( / )T m Trọng lợng (T) 5 2,015 1 1,858 w = 3,744 6 0,466 1 1,858 w = 0,866 7 0,071 1 0,9752 = đn 0,069 8 0,646 1 0,9752 = đn 0,63 9 0,286 0,929 = đn2 0,266 10 0,72 0,929 = đn2 0,669 11 0,881 0,929 = đn2 0,818 12 0,044 0,929 = đn2 0,041 Vậy tổng tải trọng đất đè tác dụng lên công trình là : 7,103 T SV:Bựi Ngc Lõm 7 Lớp: KCD52 -ĐH 12 MNN 2.30.92.8 l p 1 l p 2 10 8 5 6 9 7 11 1.0 0.4 Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi 2.3.3. áp lực đất chủ động tác dụng lên tờng chắn. a, áp lực đất chủ động do lớp 1 gây ra. Lớp đất 1 có góc ma sát trong : = 0 ' 1 29 57 + Hệ số áp lực đất chủ động : = = = 0 ' 2 0 2 0 1 a1 29 57 tan (45 ) tan (45 ) 0,334 2 2 + Cờng độ áp lực đất chủ động. a1 w1 a1 1 a1 .z. 2C = - Khi z = 0 = = a11 (z 0) 0 - Khi z = 3,2 = = ì ì = 2 a11 (z 3,2) 18,58 3,2 0,334 19,858(kN/ m ) E a11 = a11 11 1 H 2 = 1 19,858 3,2 2 ì ì = 31,773 kN/m Cỏch chõn tng 1 on: 11 11 1 H (6 H ) 3 + = 1 3,2 (6 3,2) 3 ì + = 3,867 m + Mc nc ngm a12 = a11 + n1 H 12 a1 Vi H = 0 m => a12 = 19,858 kN/m 2 Vi H = 0,9 m => a12 = 19,858 + 9,752ì0,9ì0,334 = 22,789 kN/m 2 E a12 = 1 (19,858 22,789) 0,9 2 + ì = 19,191 kN/m Cỏch chõn tng 1 on: 0,9 22,789 2 19,858 (6 4,1) 3 22,789 19,858 + ì ì + = + 2,340m b, áp lực đất chủ động do lớp 2 gây ra. Lớp đất 2 có góc ma sát trong : = 0 ' 1 17 50 + Hệ số áp lực đất chủ động : SV:Bựi Ngc Lõm 8 Lớp: KCD52 -ĐH Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi = = = 0 ' 2 0 2 0 2 a2 17 50 tan (45 ) tan (45 ) 0,531 2 2 + Cờng độ áp lực đất chủ động. Với q 1 là trọng lợng phần đất của lớp 1. = ì + ì = ì + ì = 1 w1 11 đn1 12 q h h 2 18,58 3,2 19,752 0,9 77,233(kN/ m ) Có C 2 = 0,226 kg/cm 2 = 22,6kN/m 2 2 1 2 2 2 2 2 2 a a dn a a q H C = ì + ì ì ì Khi H = 0 m 2 2 77,233 0,531 2 22,6 0,531 8,074 / a kN m = ì ì ì = Khi H = 2,8m 2 2 77,233 0,531 9,29 2,8 0,531 2 22,6 0,531 21,886 / a kN m = ì + ì ì ì ì = c, áp lực đất chủ động do tải trọng phân bố q gây ra. - Lp 1 : = ì = ì = 2 q1 a1 q 21 0,334 7,014(kN/ m ) = ì = ì = q1 q1 E H 7,014 3,2 22,445(kN/ m ) Cỏch chõn tng mt on : 3,2 (6 3,2) (6 3,2) 4,4 2 2 H m+ = + = - Lp 2 : = = ì = 2 q2 a2 q. 21 0,531 11,151(kN/ m ) = ì = ì = q2 q2 E H 11,151 2,8 31,223(kN/ m ) Cỏch chõn tng mt on : 2,8 1,4 2 2 H m= = * p lc nc : n = n (H 3,2) Vi H = 3,2: n = 0 SV:Bựi Ngc Lõm 9 Lớp: KCD52 -ĐH Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi Vi H = 4,1: n = 2 10 0,9 9 /kN mì = Vi H = 6 : n = 2 10 2,8 28 /kN mì = E nb = n 1 H 2 = 1 28 2,8 39,2kN / m 2 ì = Cỏch chõn tng 1 on: 1 1 H 2,8 0,933 3 3 = = m 2.3.4. áp lực đất bị động tác dụng lên tờng chắn. + Hệ số áp lực đất bị động : Do bn thõn t gõy ra = + = + = 0 ' 2 0 2 0 2 b 17 50 tan (45 ) tan (45 ) 1,883 2 2 + Cờng độ áp lực đất bị động. = ì ì + b đn2 b 2 b z 2C - Khi H = 0 = = ì ì = 2 b1 (H 0) 2 22,6 1,883 62,025(kN/ m ) - Khi H = 2 = = ì ì + ì ì = 2 b2 (H 2) 9,29 2 1,883 2 22,6 1,883 97,01(kN/ m ) E b = E b1 + E b2 = ( ) b1 b2 1 H 2 + = ( ) 1 62,025 97,01 2 2 + ì = 159,035 kN/m Cỏch chõn tng 1 on: b2 b1 b1 b2 H 2 3 + ì + = 2 79,01 2 62,025 3 79,01 62,025 + ì ì + = 0,96m * p lc nc: n = n (H 4) Vi H = 4: n = 0 Vi H = 6: n = 10ì2 = 20kN/m 2 SV:Bựi Ngc Lõm 10 Lớp: KCD52 -ĐH [...].. .Bài tập lớn cơ học đất Enb = gvhd: V Th Chi 1 1 n ì H = 20 ì 2 = 20kN/m 2 2 Cỏch chõn tng 1 on: 1 1 H = ì 2 = 0,667 m 3 3 Do áp lực đất chủ động của lớp 2 và tải trọng phân bố q gây ra có giá trị âm nên ở phần biểu đồ ta bỏ phần biểu đồ âm đi Ta có giá biểu đồ nh hình... hình dới 7,014 31,773 22,445 19,858 8,074 9 22,789 62,025 31,223 19,191 39,2 159,035 20 20 97,01 28 11,151 21,886 1.0 2 2.7 2.3.5 Nc ố lờn ỏy múng 1 Pn = V.n SV:Bựi Ngc Lõm Lớp: KCD52 -ĐH 11 Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi Din tớch (m2) Th tớch (m3) n (kN/m3) Ti trng (kN) 1 0,484 0,484 10 4,84 2 1,723 1,723 10 17,23 Ti trng nc ố: Pn = P ni = 22,07 kN Ti trng ố lờn ỏy múng: Pq = qì(5ìtan+0,4)=... 2.4 Kim tra sc chu ti ca nn t di cụng trỡnh Xột im B l tõm mt ct chõn tng 5 6 2 7 3 4 8 1 B Py (kN) Px (kN) Cỏnh tay H s i ũn chiu M (kN.m) Tng v t ố 1 SV:Bựi Ngc Lõm Lớp: KCD52 -ĐH 72 0 0 12 Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi 2 19,2 0 3 52,9 0,493 4 26,2 5 46,1 6 0 1 26,08 -1 -9,065 0,951 1 43,841 6,99 0,65 1 4,544 7 9,35 1,092 1 10,21 8 8,59 1,211 -1 -10,403 q 26,914 0,64 1 0,346 17,225 Trng lng... 22,445 4,4 -1 -98,758 Eq2 31,223 1,4 -1 -43,712 Ena 39,2 0,933 -1 -36,574 Eb 159,035 0,96 1 152,674 Enb 20 0,667 1 13,34 N =290,314kN M = -113,572kN.m B 1m 3m SV:Bựi Ngc Lõm Lớp: KCD52 -ĐH 13 Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi * ng sut tip xỳc tt Pmax = min N M F W F = bl = 1ì3 = 3m2 bl2 1 ì 32 W= = = 1,5m3 6 6 tt Pmax = 290,314 113,572 + = 172,486 kN/m2 3 1,5 tt Pmin = 290,314 113,572 = 21,057... m 2 < R = 207,929kN / m 2 Cú tt 2 2 PTB = 96,772kN / m < 1,2R = 249,515kN / m => Tng n nh 3 Tớnh toỏn lỳn ca nn t di chõn tng theo phng phỏp cng lỳn phõn t SV:Bựi Ngc Lõm Lớp: KCD52 -ĐH 14 Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi tớnh cỏc tr s ng sut gõy lỳn ta chia t din ỏy múng, tớnh cho 1 ỏy múng 4 ri nhõn kt qu cho 4 H s kg tra bng III-3 SBT/136-137 im l 1,5 = b 0,5 z z b kg gl = 4k g ìPTB(kN/m2)... 78,734 9,29 50,786 13,935 33,638 18,58 23,38 23,225 16,8 27,87 12,58 Bn thõn gõy lỳn * Tớnh toỏn lỳn P (kN/m2) 0 100 200 300 400 e 0,82 0,809 0,797 0,787 0,748 SV:Bựi Ngc Lõm Lớp: KCD52 -ĐH 15 Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi Chia t thnh 7 phõn lp, mi phõn lp cú h = 0,5m Kt qu trong bng sau: Si = e1i e 2i hi 1 + e1i Lp Chiu phõn dy t hi(m) 1 0,5 bt P1i (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) 4,645 6,967 9,29 2... 16,8 12,58 0,0013 0,815 0,0009 1 20,09 40,993 0,8177 0,815 0,0006 5 16,8 25,548 0,814 1 23,38 23,225 5 trung 33,638 18,58 4 78,734 gl 50,786 13,935 3 gl 14,69 40,238 0,8172 0,815 6 16 0,0004 Bài tập lớn cơ học đất 6 0,5 27,87 gvhd: V Th Chi 30,193 12,58 32,515 lỳn ca múng l: S = SV:Bựi Ngc Lõm Lớp: KCD52 -ĐH 11,139 9,697 41,332 0,8167 0,815 4 S = 0,0056 m i 17 0,0004 . 1,211 -1 -2 0,866 Áp lực đất, tải trọng và nước lên tường chắn E a11 31,773 3,867 -1 -1 22,866 E a12 19,191 2,34 -1 -4 4,91 E q1 22,445 4,4 -1 -9 8,758 E q2 31,223 1,4 -1 -4 3,712 E na 39,2 0,933 -1 -3 6,574 E b 159,035. KCD52 - H Bµi tËp lín c¬ häc ®Êt gvhd: Vũ Thị Chi 2 19,2 0 0 3 52,9 0,493 1 26,08 4 26,2 0,346 -1 -9 ,065 5 46,1 0,951 1 43,841 6 6,99 0,65 1 4,544 7 9,35 1,092 1 10,21 8 8,59 1,211 -1 -1 0,403 q. 14 Lớp: KCD52 - H Bài tập lớn cơ học đất gvhd: V Th Chi tớnh cỏc tr s ng sut gõy lỳn ta chia t din ỏy múng, tớnh cho 1 4 ỏy múng. ri nhõn kt qu cho 4. H s k g tra bng III-3 SBT/13 6-1 37. im l