BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT Đề bài: Móng đơn cứng cột (tải trọng có vị trí hình vẽ) 62T 4.5 H1 H2 Yêu cầu: Phân loại đất (xác định tên trạng thái) Chọn chiều sâu chơn móng Vẽ đường cong nén e-p, e-lgp, xác định: a, a0 , Cc , Cs cho lớp đất Xác định sơ kích thướt đáy móng(bxl) theo điều kiện: tc Điều kiện cường độ tiêu chuẩn: ptb ≤ R tc tt Điều kiện ứng suất cho phép: ptb ≤ [ p ] = pult Fs Xác định ứng suất đáy móng Tính vẽ biểu đồ ứng suất hiệu phân bố tải trọng thân tải trọng gây Tính độ lún ổn định tâm móng, trung điểm hai cạnh bề rộng móng theo biểu đồ e-p.Tính độ nghiêng móng Trang Bảng số liệu: STT Tải trọng Các lớp đất No (T) Mo (Tm) Lớp Lớp Số hiệu h1 (m) Số hiệu 83 50 15 60 Lớp h2 (m) Số hiệu 80 BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Bảng Lớp Số hiệu Thành phần hạt (%) tương ứng với cỡ hạt Hạt sỏi Hạt cát Hạt bụi Thơ To Vừa Nhỏ Mịn Đường kính hạt (mm) 15 11 21.5 38 20 3.5 Độ Tỷ Sức Kết Hạt sét ẩm trọng kháng tự hạt xuyên xuyên nhiên tĩnh tiêu W% qc chuẩn (Mpa) N 14.5 2.65 10.2 26 Bảng 2 60 35.5 42.1 23.7 1.86 2.69 8o25’ 0.17 0.922 0.891 0.866 0.847 1.33 Bảng 3 80 28.8 41.9 25.7 1.9 2.72 16o45’ 0.29 0.815 0.793 0.773 0.755 4.28 Trang 20 BÀI THUYẾT MINH: Phân loại đất (xác định tên trạng thái) Chọn chiều sâu chơn móng Lớp 1: Từ bảng số liệu địa chất lớp đất ta lập bảng sau: Đường kính hạt d (mm) ≥ ≥1 ≥ 0,5 ≥ 0,25 ≥ 0,1 ≥ 0,05 ≥ 0,01 ≥ 0,002 Hàm lượng tích luỹ (%) 11 32.5 70.5 90.5 96.5 100 100 100 Tra bảng I-9 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ: Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 0.5 mm là: 70.5% > 50% => Tên: cát thơ Ta có : qc=10.2 MPa = 102 kG/cm2 => trạng thái: chặt vừa Lớp lớp cát thô trạng thái chặt vừa Lớp 2: số hiệu 60 Tra bảng I-8 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ: Chỉ số dẻo : A=Wnh − Wd =42.1 – 23.7 = 18.4 > 17 => đất sét Độ sệt: B = W − Wd 35.5 − 23.7 = = 0.641 => dẻo mềm A 18.4 => Lớp lớp đất sét trạng thái dẻo mềm Lớp 3: số hiệu 80 Tra bảng I-8 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ: Chỉ số dẻo : A=Wnh − Wd = 41.9 – 25.7 = 16.2 => đất sét pha (á sét) Độ sệt: B = W − Wd 28.8 − 25.7 = = 0.191 => nửa rắn A 16.2 => Lớp lớp đất sét trạng thái nửa rắn Đất sét Trạng thái dẻo mềm m Đất cát thô Trạng thái chặt vừa Chọn chiều sâu chơn móng: h = 2,5m 2m Ghi tên trạng thái lớp đất Đất sét pha Trạng thái nửa rắn Trang Vẽ đường cong nén e-p, e-lgp, xác định a,ao,Cc,CS cho lớp đất Lớp Nội suy từ bảng I-6: D = 0,555 => emax = 0,7 emin = 0,55 Ta có: emax − e D= => e= emax - D*( emax - emin )= 0.7–0.555*(0.7 – 0.55) = 0.61675 emax − emin e 0,712 0.61675 *100 = 41,6 * 100% = 38.1475 % n= *100 = 1+e + 0,712 + 0.61675 γ h = ∆ γ n = 2.65 (T/m³) γ k = γ h (1- 0,01n) = 2.65*(1-0.01*38.1475)= 1.639 (T/m³) γ w = γ k (1+ 0,01W) = 1.639*(1+0.01*14.5)=1.87675 (T/m 3) => e0 = n 38.1475 = = 0.61674 100 − n 100 − 38.1475 Lớp 2: Hệ số rỗng ban đầu eo chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²) ∆.γ n (1 + 0.01.W ) 2.69 * * (1 + 0.01 * 35.5) − = 0.959 eo = -1 = γ 1.86 Lực nén p (KN/m²) Hệ số rỗng e 0.959 20 30 40 lgp 10 1.301 1.477 1.602 0,922 0.891 0.866 0.847 Đường cong nén e-p Trang Đường cong nén e-lgp Bảng tính a i-j i-j a : a i− j = ei − e j p j − pi a i− j = a i− j + ei 0-10 i-j a0 (m /T) 30-40 0.0031 0.0025 0.0019 0.00188 20-30 0.037 ai-j(m2/T) 10-20 0.001612 0.001322 0.001018 Khi lực nén nhỏ e10 − e 20 0.922 − 0.891 = = 0.102 Cs = lg 20 − lg 10 0.301 Khi lực nén lớn e30 − e 40 0.866 − 0.847 = = 0.152 Cc = lg 40 − lg 30 0.1249 Lớp 3: số hiệu 80 Hệ số rỗng ban đầu eo chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²) ∆.γ n (1 + 0.01.W ) 2.72 * * (1 + 0.01 * 28.8) − = 0.843 eo = -1 = γ 1.861.9 Lực nén p (KN/m²) Hệ số rỗng e 0.843 20 30 40 lgp 10 1.301 1.477 1.602 0.815 0.793 0.773 0.755 Trang Đường cong nén e-p Đường cong nén e-lgp Bảng tính a i-j i-j a : a i− j = ei − e j p j − pi a i− j = a i− j + ei 0-10 ai-j(m2/T) i-j a0 (m /T) 10-20 20-30 30-40 0.0028 0.0022 0.002 0.0018 0.0151 0.0012 0.00111 0.01015 Khi lực nén nhỏ e10 − e 20 0.815 − 0793 = = 0.073 Cs = lg 20 − lg 10 0.301 Khi lực nén lớn e30 − e 40 0.773 − 0.755 = = 0.144 Cc = lg 40 − lg 30 0.1249 Trang Xác định sơ kích thướt đáy móng: Sơ chọn kích thước đáy móng b=3m, l=3m Ứng suất phân bố đáy móng: bt (1) = T/m3 ; h = 2.5m ; F=b*l=9m2 bl = 4.5m3 (Với n hệ số vượt tải ,chọn n= 1.5) 50 = 33.333 T ; M0 = = 1.333 Tm N0 = 1.5 1.5 W= => p0tb= 8.7037 T/m2 a) Kiểm tra theo điều kiện cường độ tiêu chuẩn: Rtc c *cot gϕ ) γ2 + γ2 *h π cot gϕ + ϕ − π * γ *(0, 25* b + h + Theo tiêu chuẩn Việt Nam : R tc = Với c = 0,29 kG/ cm = 2.9 T/ m ; φo = 16o45’ = 0.292 rad γ = 1,91 T/m³ ; h = 2.5m ; b = 3m => Rtc = 43.932 T/m2 > p0tb (thỏa điều kiện giới hạn 1) tt b) Kiểm tra theo điều kiện ứng suất cho phép ptb ≤ [ p ] = Ứng suất phân bố đáy móng : tb = tb pult Fs h+ = T/m3 ; h = 2,5m ; F=b*l=9m2 ; bl W= = 4.5m3 N0=50 T ; M0= Tm => p0max = 11 T/m2 p0min = 10.111 T/m2 => tt ptb = 10.555 T/m2 Xác định sức chịu tải giới hạn Theo công thức Terzaghi: Pult= 0.4*N * *b + Nq* *h + 1.3*Nc*c Trong = 1.8891 T/m2 ; c = 0.17 kg/cm2=1.7 T/m2 Trang Nγ Nq Nc 5o 1.56 6,47 o 25' 2.1955 7.823 10o Tra bảng V-2 trang 259 sách BT CHĐ- Vũ Công Ngữ nội suy, ta được: 2.49 8.45 => Pult=0.4*1*1.86*3+2.1956*1.8891*2.5+7.8233*1.7*1.3 = 29.89 T/m2 = ⇒ Fs= = 2.83 >2 thỏa Trang Xác định ứng suất đáy móng Tính vẽ biểu đồ ứng suất hiệu phân bố tải trọng thân tải trọng gây a/ Do tải trọng thân: Ở mặt đất : bt =0 Tại vị trí giửa lớp đất thứ thứ hai: bt = h1 γ =2*1.87675 = 3.7535 (T/m2) Tại đáy móng: z = 2.5m bt = h1 γ + (z-h1) γ = 2*1.87675+ (2.5-2)*1.86 = 4.6835 (T/m 2) Tại vị giửa lớp đất thứ hai thứ ba: bt = γ h1 + γ h2 = 2*1.87675+4*1.86=11.1935 (T/m 2) b/ Do tải trọng ngoài: Theo phần 3b trình bày ứng phân phân bố đáy móng khơng đồng Pmax= 11 T/m2 , Pmin=10.111 T/m2 ,do ứng suất gây lún phân bố không đồng Ứng suất gây lún tâm móng là: = 10.555 – 1.8891*2.5 = 5.8328 T/m Điểm z l =1 b (m) kg =4*kg*pgl gl = bt (T/m2) 1 10 (T/m2) 0.00000 0.250000 5.832800 4.6835 0.5 0.16667 0.248833 5.805580 5.6528 0.33333 0.242933 5.667926 6.5828 1.5 0.50000 0.231500 5.401173 7.5128 0.66667 0.215233 5.021652 8.4428 2.5 0.83333 0.195783 4.567860 9.3328 1.00000 0.175200 4.087626 10.2828 3.5 1.16667 0.155533 3.628779 11.2328 1.33333 0.137733 3.213484 12.1828 4.5 1.50000 0.121550 2.835907 13.1328 1.749840 16.8128 2.16667 0.075000 Biểu đồ phân bố ứng suất tải trọng ngồi gây tâm móng Biểu đồ phân bố ứng suất trục qua điểm tâm Trang M2 M 1 10 Trang 10 5- Tính độ lún ổn định tâm móng, trung điểm cạnh bề rộng móng theo biểu đồ e-p Tính độ nghiêng móng: Tính lún phương pháp phân tầng cộng lún lớp phân tố: S = ∑S i Theo biểu đồ phân bố ứng suất trục qua tâm móng, độ sâu z=4.5m tính từ = 2.835 T/m2 đáy móng, lớp đất thứ 3, Ứng suất gây lún gl =2.626 T/m2 bt Như xem độ sâu chấm dứt phạm vi chịu nén: H cn = 4.5m Dựa vào đường nén lún, ta có cơng thức tính lún là: e1 − e p c h S = lg h1 S= + e1 + e1 p1 Chia diện chịu tải (móng) thành hình chử nhật có bề rộng 1m bề dài 3m, phân tải thành thành phần: phân bố phân bố tam giác móng chử nhật = M1 M2 Trang 11 Đi Đ Tải trọng phân bố ểm ộ l = =2 h 1.5 s Tải trọng phân bố tam giác ứng với M1 : l 1.5 = = 0.5 h â z/b Kg δ z/b Kt 0.00000 0.25 5.0555 0.00000 0 56 0 tổng M1 (T/m ) δ Ứng suất Tải trọng phân bố tam giác ứng với M2 : l 1.5 = = 0.5 h Ứng suất tổng z/b Kt’ δ M2 5.05555555 0.00000 0 5.0555 56 0.02244 0.0399 5.0071 33 52 39 01 53 0.66666 0.2278 4.6066 0.33333 0.18133 0.322 4.928992 0.33333 0.03833 0.0681 4.6747 00 22 3 37 3 48 1.00000 0.1999 4.0424 0.50000 0.14533 0.258 0.50000 0.04766 0.0847 4.1271 00 22 37 41 63 1.33333 0.1702 3.4418 0.66666 0.12144 0.215 3.65772266 0.66666 0.04622 0.0821 3.5239 00 22 7 73 95 1.66666 0.1432 2.8971 0.83333 0.09755 0.173 3.07060148 0.83333 0.04477 0.0796 2.9767 67 70 43 05 75 2.00000 0.1202 2.4307 1.00000 0.07366 0.130 2.56167288 1.00000 0.04333 0.0770 2.5077 00 11 96 37 48 2.33333 0.1014 2.0505 1.16666 0.06317 0.112 2.16284859 1.16666 0.03977 0.0707 2.1212 00 33 7 32 16 49 2.66666 0.0859 1.7384 1.33333 0.05268 0.093 1.83210577 1.33333 0.03622 0.0643 1.8028 67 37 67 95 32 3.00000 0.0732 1.4802 1.50000 0.04220 0.075 1.55528888 1.50000 0.03266 0.0580 1.5383 10 0.16666 5.35164651 0.384 0.21622 0.16666 4.9672 0.2456 0.33333 0 00 67 0 02 74 41 3.33333 0.0630 1.2740 1.66666 0.03691 0.065 1.33961955 1.66666 0.02966 0.0527 1.3267 00 00 62 7 41 41 4.300792 Trang 11 11 3.66666 0.0546 1.1041 1.83333 0.03162 0.056 1.16035022 1.83333 0.02666 0.0474 1.1515 00 33 22 07 41 Trang 12 Bảng số liệu tính tốn với đường cong e – p L Lớp Chi phâ 0.5 e1 ều P1 pgl Trên trục qua P2 e2 Si pgl 0.5 0.5 78 94 01 6.11 0.9363 5.73675 11.85455 0.9162 0.0051 5.1403 3 51 94 19 7.04 0.9329 5.53454 12.58234 0.9139 0.0048 4.6148 9 95 96 92 7.97 0.9294 5.21141 13.18921 0.9121 0.0045 3.9792 2 13 01 57 8.90 0.9260 4.79475 13.70255 0.9105 0.0040 3.3641 6 22 29 62 9.83 0.9226 4.32774 14.16554 0.9090 0.0035 2.8161 3 87 14 37 10.7 0.9196 3.85820 14.62600 0.9076 0.0031 2.3622 3 59 15 61 11.6 0.8112 3.42113 15.11893 0.8037 0.0020 1.9974 2 38 78 77 12.6 0.8092 3.02469 15.65249 0.8025 0.0018 1.6936 278 978 0.5 678 0.5 5.2036 78 0.5 0.0053 78 0.5 0.9188 78 0.5 11.00699 78 5.81919 78 0.5 0.9398 78 5.18 6 65 39 97 Trên trục qua M1 P2 e2 Si 10.391401 pgl Trên trục qua M2 P2 e2 Si 10.219 0.9213 0.0047 154 21 65 0.9181 0.00471 4.84096 10.958 0.9190 0.0044 762 28 77 0.9168 0.00415 4.40096 11.448 0.9175 0.0039 46 11.957057 5.03135 00 11.662692 0.00490 87 11.258119 0.9207 767 09 87 0.9159 0.003511 3.82557 11.803 0.9164 0.0033 379 10 88 33 12.271962 0.9153 0.0027 185 10 86 0.9137 0.00229 2.74226 12.580 0.9140 0.0022 062 02 36 0.9122 0.00190 2.31449 13.082 0.9124 0.0018 299 45 69 0.8068 0.00121 1.96204 13.659 0.8069 0.0011 70 14.321497 12.158 97 13.695277 3.25038 73 13.130061 0.00287 57 12.653937 0.9149 841 48 92 0.8054 0.00103 1.67058 14.298 0.8055 0.0010 93 386 44 16 0.0345 0.02661 0.0257 60 14 Suy ra: S0=0.03456m =3.456cm Trang 13 SM1=0.026612m=2.6612cm SM2=0.025714m=2.5714cm Trang 14 Bảng số liệu tính tốn với đường cong e - lgp 5.20360103 10.3914 0.00793 5.03135 10.219 90 01 18 43 154 0.936364 5.7367532 11.8545 0.00756664 5.14031925 11.25811 0.00697 4.84096 10.958 0.006667 53 9 62 17 762 0.932923 5.5345494 12.5823 0.00664129 4.614892 11.66269 0.00577 4.40096 11.4487 0.005559 49 16 67 67 0.929482 5.2114123 13.1892 0.00577104 3.97925733 11.95705 0.00464 3.82557 11.8033 0.004496 12 52 79 0.9260411 4.7947560 13.7025 0.00495243 3.36416207 12.2719 0.00368 3.25038 12.158 0.003577 56 62 44 52 185 0.922600 4.3277431 14.1655 0.00420009 2.81613718 12.6539 0.00290 2.74226 12.580 0.002832 43 37 01 17 062 10.767 0.919619 3.8582027 14.6260 0.00353347 2.36226074 13.1300 0.00228 2.31449 13.082 0.002246 82 03 61 85 88 299 11.697 0.8112648 3.4211316 15.1189 0.00252886 1.99747718 13.6952 0.00137 1.96204 13.659 0.001357 32 77 97 07 841 12.627 0.809218 3.0246956 15.6524 0.00224523 1.69369733 14.3214 0.00110 1.67058 14.298 0.001088 0.5 0.00858898 14 11.0069 84 96 97 28 64 386 u 5.8191901 phâ 0.939805 14 5.1878 14 Chiề e1 14 Lớp P1 14 L 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 6.1178 7.0478 7.9778 8.9078 9.8378 Trên trục qua pgl P2 Si Trên trục qua M1 pgl P2 Si Trên trục qua M2 pgl P2 Si 0.007741 0.04602806 0.03668 0.035567 03 Suy ra: Trang 15 S0 = 0.046028m = 4.6028cm SM1 = 0.03668m = 3.668cm SM2 = 0.0355671m = 3.5567cm Độ nghiêng móng: tg= S M − S M 2.6612 − 2.5714 = = 0.00029933 => φ = b 300 001’1.74’’ Trang 16 ... trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ: Chỉ số dẻo : A=Wnh − Wd =42.1 – 23.7 = 18.4 > 17 => đất sét Độ sệt: B = W − Wd 35.5 − 23.7 = = 0.641 => dẻo mềm A 18.4 => Lớp lớp đất sét trạng... Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ: Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 0.5 mm là: 70.5% > 50% => Tên: cát thô Ta có : qc=10.2 MPa = 102 kG/cm2 => trạng thái: chặt vừa Lớp lớp cát thô trạng thái chặt vừa Lớp. .. nửa rắn A 16.2 => Lớp lớp đất sét trạng thái nửa rắn Đất sét Trạng thái dẻo mềm m Đất cát thô Trạng thái chặt vừa Chọn chiều sâu chơn móng: h = 2,5m 2m Ghi tên trạng thái lớp đất Đất sét pha Trạng