Bài tập lớn: CƠ HỌC ĐẤT Đề bài: Móng đơn cứng cột (tải trọng hình vẽ) Yêu cầu: 1.Phân loại đất (xác định tên trạng thái) Chọn chiều sâu chôn móng 2.Vẽ đường cong nén e-p, e-lgp, xác định: a, a0, Cc , Cs cho lớp đất 3.Xác định sơ kích thước đáy móng (bxl) theo điều kiện: Điều kiện cường độ tiêu chuaån: tc ptb ≤ R tc tt ptb ≤ [ p ] = p ult Fs Điều kiện ứng suất cho phép: 4.Xác định ứng suất đáy móng Tính vẽ biểu đồ ứng suất hiệu phân bố tải trọng thân tải trọng gây 5.Tính độ lún ổn định tâm móng, trung điểm hai cạnh bề rộng móng theo biểu đồ e-p elgp Tính độ nghiêng cuỷa moựng BAỉI LAỉM Ô SO LIEU Ti trng STT 36 Các lớp đất Lớp Lớp No (T) Mo (Tm) Số hiệu h1 (m) Số hiệu h2 (m) 60 21,8 37 1,1 94 5,0 Lớp Số hiu Ô BANG SO LIEU ẹềA CHAT 37 29,6 30,9 24,9 1,78 2,64 o10’ 0,08 0,850 0,816 0,788 0,768 0,58 94 24,0 57,0 25,0 1,91 2,72 18 o45’ 0,41 0,719 0,701 0,690 0,686 28 Lớp Số hiệu 5,1 Thaønh phần hạt (%) tương ứng với cỡ hạt Hạt sỏi Hạt cát Hạt bụi Hạt sét Thô To Vừa Nhỏ Mịn Đường kính hạt (mm) 6,5 17 19 28,5 13 9,5 1,5 23,2 2,65 4,4 Phân loại đất (xác định tên trạng thái đất) chọn chiều sâu chôn móng: 1.1 Lớp 1&2: 14 Lớp W(%) Wdẻo (%) Wnhão (%) 29,6 24.9 30,9 24,0 25,0 57,0 Với * số dẻo: A = Wnhão – Wdẻo W − Wdeo * Độ sệt: B = Wnhao − Wdeo Ta được: Lớp Chỉ số dẻo A(%) Độ sệt B(%) TCVN45-78 Tên trạng thái 0,78 Đất pha cát (Á cát) Đất dẻo 32 -0,03 Đất sét Đất rắn 1.2 Lớp 3: Từ bảng số liệu địa chất lớp đất ta lập bảng sau: Đường kính hạt d (mm) ≤ ≤ ≤ 0,5 ≤ 0,25 ≤ 0,1 ≤ 0,05 ≤ 0,01 ≤ 0,002 Hàm lượng tích luỹ (%) 100 95 88,5 71,5 52,5 24 11 1,5 Đường kính hạt d (mm) ≥ ≥ ≥ 0,5 ≥ 0,25 ≥ 0,1 ≥ 0,05 ≥ 0,01 ≥ 0,002 Hàm lượng tích luỹ (%) 11,5 28,5 47,5 76 89 98,5 * Phaân loại đất theo TCXD 45 - 78 : Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 1mm là: 47,5(%)< 50(%) => Tên:cát bột.( Tra bảng I-9 trang 16) Trạng thái: nội suy ta độ chặt tương đối D = 0,44 => chặt vừa 1.3 Chọn chiều sâu chôn móng: Nhận xét: Theo tiêu chuẩn Việt Nam lớp đất lớp đất tốt chôn móng lớp đất => chọn chiều sâu chôn móng Hcm = 2m Vẽ đường cong nén e_p e_logp.Xác định a, ao, Cc, Cs cho lớp đất : 2.1 Lớp 1: Hệ số rỗng ban đầu e0 chưa có tải tác dụng (P = KN/m² ) Ta coù: _ Δ = 2,64 _ W = 29,6% _ γ = 17,8(KN/m³) ∆ * γ nuoc *(1 + 0, 01W ) 2, 64*1*(1 + 0, 01* 24) −1 = − =0,922 Vaäy e0 = γw 1, 78 a) Đường cong nén e-p: ● Bảng số liệu kết nén: Lực nén p (KN/m²) 50 100 150 200 Hệ số rỗng e 0,922 0,850 0,816 0,788 0,768 ● Biểu đồ đường nén e-p: ● Bảng tính ai-j vaø a0i-j : i-j a (m /T) a0i-j(m2/T) 0-50 1,44.10-3 0,75.10-3 50-100 0,68.10-3 0,37.10-3 100-150 0,56.10-3 0,31.10-3 150-200 0,4.10-3 2,2.10-3 b) Đường cong nén e-logp: ● Bảng số liệu kết nén: Lực nén p (KN/m²) 50 100 150 200 lgp 1.7 2.2 2.3 Hệ số rỗng e 0.850 0.816 0.788 0.768 ● Biểu đồ đường nén e-p: ● Tính cs cc : _ Khi áp lực nhỏ: e50 − e100 0,85 − 0,816 cs = = = 0,11 lg100 − lg 50 − 1, _ Khi áp lực nén lớn: e150 − e200 0, 788 − 0, 768 cc = = = 0, lg 200 − lg150 2,3 − 2, 2.2 Lớp 2: Hệ số rỗng ban đầu eo chưa có tải tác dụng (P = KN/m² ) Ta coù: _ Δ = 2,72 _ W = 24% _ γ = 1,91(KN/m³) ∆ * γ nuoc *(1 + 0, 01W ) 2, 72*1*(1 + 0, 01* 24) −1 = − =0,77 Vaäy e0 = γw 1,91 a) Đường cong nén e-p: ● Bảng số liệu kết nén: Lực nén p (KN/m²) 100 200 300 400 Hệ số rỗng e 0,77 0,789 0,701 0,690 0,686 ● Biểu đồ đường nén e-p: ● Bảng tính ai-j vaø a0i-j : i-j a (m /T) a0i-j(m2/T) 0-100 0,51 10-3 0,29 10-3 100-200 0,18 10-3 0,11 10-3 200-300 0,11 10-3 0,07 10-3 b Đường cong nén e-lgp: ● Bảng số liệu kết nén: Lực nén p (KN/m²) 100 200 300 400 Hệ số rỗng e 0,789 0,701 0,690 0,686 lgp 2,3 2,5 2,6 ● Bieåu đồ đường nén e-p: 300-400 0,04 10-3 0,002 10-3 ● Tính cs cc : _ Khi áp lực nhỏ: e100 − e200 0, 77 − 0, 719 cs = = = 0,17 lg 200 − lg100 2,3 − _ Khi áp lực lớn: e300 − e400 0, 69 − 0, 686 cc = = = 0, 04 lg 400 − lg 300 2, − 2,5 2.3 Lớp 3: Tính e0 : Nội suy từ bảng I-6: D = 0,44 => emax = 0,8 emin = 0,6 Ta có: emax − e +) D= => e = emax - D*( emax - emin )= 0,8-0,44*(0,8-0,6)= 0,712 emax − emin e 0, 712 *100 = *100 = 41, +) n= 1+e + 0, 712 +) γk = ∆* γn *(1-0,01*n)= 2,65*1*(1-0,01*41,6)= 1,5476 (T/m³) +) γw = γk *(1+ 0,01W)= 1,5476*(1+0,01*23,2)= 1,907 (T/m³) ∆ * γ nuoc *(1 + 0, 01W ) 2, 65*1*(1 + 0, 01* 23, 2) −1 = − = 0, 712 Suy e0 = γw 1,907 Xác định sơ kích thước móng (b x l): Chọn sơ kích thước đáy móng: b= m; l= m a) Theo điều kiện cường độ tiêu chuẩn: tc ptb ≤ R tc N0 M ± P tc = γ*h + F F Với _ γ = (T/m³) = 20 (KN/ m³) _ h = m (chiều sâu chôn móng) _ n = 1,15 (hệ số an toàn) _ F = b*l = 2*3 = ( m ) b * l 2*32 = _W = = (m³) 6 => P tc = 2* + 60 21,8 ± tc * P max = 21,267 (T/ m ) tc * P = 6,733 (T/ m ) tc Suy ra: Ptb = tc tc Pmax − Pmin = 14 (T/ m ) • Xác định R tc sức chịu tải theo giới hạn I: Do chiều sâu chôn móng h = 2m -> móng nằm hoàn toàn lớp đất Theo tiêu chuẩn Việt Nam: c *cot gϕ ) γ2 tc R = + γ2 *h π cot gϕ + ϕ − 4,1 π *1,91*(0, 25* + + *cot g180 45') 1,91 + 1,91* = 18 45'* π π cot g18 45'+ − 1800 2 = 34,92 (T/ m ) π * γ *(0, 25* b + h + Với * c = 0,41 (kG/ cm ) = 4,1 (T/ m ) * φ2 = 18o45’ * γ2 = 1,91 (T/m³) tc tc Vaäy Ptb ≤ R : thỏa điều kiện b) Theo điều kiện ứng suất cho phép : Theo công thức Terzaghi cho móng chữ nhật có chiều rộng b =2m chiều dài l = 3m laø : Pgh =0,4*Nγ* γ*b + Nq* γ’*h + 1,13*Nc*c Lớp : • γ1 = 1,78 (T/m³) • h1 = 1,1 (m) • φ1 = 8o10’ Lớp : • γ2 = 1,91 (T/m³) ' • h2 = – 1,1 = 0,9 (m) • c = 0,41 (kG/ cm ) = 4,1 (T/ m ) Suy : γ’ = 1, 78*1,1 + 1,91*0.9 =2,8175 (T/m³) 1,1 + 0,9 Noäi suy : Nγ = 4,14 ; Nq = 5,6625 ; Nc = 13,7 => Pgh = 0,4*4,14*1,91*2 + 5,6625*2,8175*2 + 1,13*13,7*4,1 = 101,106 (T/ m ) Mặt khác : P tt = γtb*h*n + N0 * n M * n 60*1,15 21,8*1,15 ± ± = 2*2*1,15 + F F tt Suy : Pmax = 24,457 (T/ m ) tt Pmin = 7,743 (T/ m ) tt Ptb = 16,1 (T/ m ) Vaäy Pgh tt tb P = 101, 706 = 4,158 ≥ thỏa 24, 457 Xác định ứng suất đáy móng Tính vẽ biểu đồ ứng suất hiệu phân bố cho tải trọng thân tải trọng gây a Vẽ biểu đồ ứng suất thân : - mặt đất : z = m ; σbt = (T/ m ) - vị trí lớp & : z = 1,1 m ; σbt = z* γ1 = 1,1*1,78 = 1.958 (T/ m ) - vị trí lớp & : z = 6,1 m ; σbt = 1,78*1,1 + 5*1,91 = 11,508 (T/ m ) - đáy móng : z = m ; σbt = 1,1*1,78 + (2-1,1)*1,91 = 3,677 (T/ m ) b Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất đất cho tải trọng ngoaøi : -Pglmax = Ptcmax - γ’*h = 21,267 – 2,8175*2 = 15,632 (T/ m ) -Pglmin = Ptcmin - γ’*h = 6,733 - 2,8175*2 = 1,098 (T/ m ) - Pgltb = Ptctb - γ’*h = 14 - 2,8175*2 = 8,365 (T/ m ) -Pgltg = Pglmax - Pglmin = 15,632 - 1,098 = 14,534 (T/ m ) ¶ Bảng tính toán σzp σzy : Điểm Độ sâu từ đáy(m) 0 0,5 1,5 2,5 3,5 l b z b 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 0,5 1,5 2,5 3,0 3,5 σzp = 4* Kg* Pgltb 8,3650 0,2500 0,2320 0,1933 0,1451 0,1069 0,0801 0,0612 0,0479 10 3,6770 0,43 7,6772 6,6478 5,1562 3,5769 2,6801 2,0478 1,6027 Kg σzy = Σγihi 4,6320 5,5870 6,5420 7,4970 8,4520 9,4070 10,3620 0,60 0,84 1,27 2,1 3,15 4,59 6,47 ?zy ?zp Độ lún ổn định tâm móng, tai trung điểm bề rộng cạnh móng Tính độ nghiêng móng : ¶ Bảng tính toán đô lún phân lớp tâm móng: Lớp : Sét rắn • • • α = 4,5 β = 0,43 E0 = 4,5*510 = 2295 (T/ m ) β E0i σzi(T/ m ) σ zi (T/ m ) Si 0,43 2295 0,75.10-3 0,5 0,43 2295 7,1625 0,67.10-3 0,5 0,43 2295 5,902 0,55.10-3 3-4 0,5 0,43 2295 4,3666 0,41.10-3 4-5 0,5 0,43 2295 3,1285 0,29.10-3 5-6 0,5 0,43 2295 2,3640 0,2210-3 6-7 0,5 0,43 2295 8,3650 7,6772 7,6772 6,6478 6,6478 5,1562 5,1562 3,5769 3,5769 2,6801 2,6801 2,0478 2,0478 1,6027 8,0211 2-3 Lớp phân tố 0-1 1-2 Lớp đất Chiều dày (m) 0,5 1,8253 0,17.10-3 Vây độ lún tâm móng : Si = 0,306 (m) 11 ¶ Bảng tính toán đô lún phân lớp tâm móng: Đ iể Độ sâu Tải phân bố l = =3 b z b (b=1) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Kg 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 0,2500 0,2391 0,2034 0,1634 0,1312 0,1063 0,0869 0,0720 σ=2 *Kg* Pglmin (T/ m ) 0,549 0,525 0,447 0,359 0,288 0,228 0,191 0,158 Tải phân bố tam giác l = = 0,33 b z b (b=3) K 0,17 0,33 0,50 0,67 0,83 1,00 1,17 0,0214 0,0337 0,0450 0,0358 0,0331 0,0395 0,0274 , T σ = 2* KT,*Ptg (T/ m ) 0,6221 0,9796 1,3081 1,0406 0,9622 1,1482 0,7965 Tải phân bố tam giác l = = 0,33 b ÖS z b (b=3) 0,549 1,147 1,427 1,667 1,329 1,190 1,339 0,955 KT 0,17 0,33 0,50 0,67 0,83 1,00 1,17 0,25 0,2078 0,1164 0,138 0,098 0,0768 0,0487 0,0376 σ = 2* KT*Ptg (T/ m ) 7,267 6,0403 4,8370 4,0114 2,8487 2,2324 1,9766 1,3284 ¶ Bảng tính toán đô lún phân lớp M1 M2 : Lớp đất Lớp phân tố Chiều dày(m) β E0i 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 2295 2295 2295 2295 2295 2295 2295 σ zi (T/ m ) 0,848 1,287 1,547 1,498 1,260 1,265 1,147 M1 Si (m) 0,08.10-3 0,12.10-3 0,14.10-3 0,14.10-3 0,12.10-3 0,12.10-3 0,11.10-3 Độ lún tai M1 0,83.10-3(m) M2 2,62.10-3(m) => độ nghiêng -3 2,62.10-3t 0,83.10 tgθ = = 0,6.10-3 => θ = 0o0’12,38” 12 σ zi (T/ m ) 7,191 5,925 4,827 3,754 2,799 2,314 1,827 SiM2(m) 0,67.10-3 0,50.10-3 0,45.10-3 0,35.10-3 0,26.10-3 0,22.10-3 0,17.10-3 ƯS tổng 7,816 6,565 5,284 4,370 3,137 2,460 2,168 1,486 ... Theo tiêu chuẩn Việt Nam lớp đất lớp đất tốt chôn móng lớp đất => chọn chiều sâu chôn móng Hcm = 2m Vẽ đường cong nén e_p e_logp.Xác định a, ao, Cc, Cs cho lớp đất : 2.1 Lớp 1: Hệ số rỗng ban đầu... dẻo A(%) Độ sệt B(%) TCVN45-78 Tên trạng thái 0,78 Đất pha cát (Á cát) Đất dẻo 32 -0,03 Đất sét Đất rắn 1.2 Lớp 3: Từ bảng số liệu địa chất lớp đất ta lập bảng sau: Đường kính hạt d (mm) ≤ ≤ ≤... thái đất) chọn chiều sâu chôn móng: 1.1 Lớp 1&2: 14 Lớp W(%) Wdẻo (%) Wnhão (%) 29,6 24.9 30,9 24,0 25,0 57,0 Với * số dẻo: A = Wnhão – Wdẻo W − Wdeo * Độ sệt: B = Wnhao − Wdeo Ta được: Lớp Chỉ