thiết kế móng, kiểm tra ổn định trượt sâu xác định tải trọng giới hạn và tính độ lún cuối cùng của mỏ

Cơ học đất, nền và móng công trình là hai môn học không thể thiếu đối với sinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc về đất nền,về các 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.

MỞ ĐẦU

Cơ học đất, nền và móng công trình là hai môn học không thể thiếu đốivới sinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc vềđất nền,về các quá trình cơ học xảy ra trong nền dưới tác dụng của tải trọngngoài để từ đó thiết kế giải pháp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối vớicác 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 sinhviên ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ, ngoài việc học trên lớp giáo trìnhNền và Móng 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 cụthể

 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 saunày

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 thầyNhữ Việt 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

Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế và thiếu kinh nghiệm thực tế nêntrong đồ án còn nhiều sai sót Rất mong được sự nhận sét, đánh giá và góp ý củathầy

Đề bài :

Cho một mố cầu có kích thước 5x7m, chịu tác dụng của tải trọng đúngtâm nghiêng với phương thẳng đứng một góc δ = 5̊ và tải trọng ngang H Mốcầu đặt trên nền đất gồm 2 lớp :

 Lớp 1 : sét pha dẻo cứng dày 6m

Gócmasát

Lựcdínhkết

k.lgthểtíchTN

Hệsốrỗng

Hệ sốnén lún

Gócmasát

Lựcdínhkết

(độ)

CKg/cm

(độ)

CKg/cm

 H

P 1m

6m

Sét pha dẻo cứng

Sét cứng

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ MÓNG

Căn cứ vào chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất phía dưới và điều kiện làm việccủa công trình, các điều kiện về kinh tế kỹ thuật nên tôi quyết định chọn loạimóng đơn cứng hữu hạn Ta đặt móng trong lớp sét cứng.Chiều rộng của móngđược tính sơ bộ theo 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

=

Thay 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 :

≤ α tg

≤

2

≤ 2.h

b -b

≤ 1

⇔

m c

m c

m

c + 2 h ≤ b ≤ b + 2 2 h b

⇔

Chọn h m = 2m

13

≤ b

≤ 9

⇔

Chọn b = 10m tg αgh = 2

13

= 2 2 2 + 5

= α tg h 2 + b

=

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

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

G + P

= σ

tc tc

tc max

H + 2

h 5 sin P

40 + 2

2

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:

- Chiều dày làm việc của bê tông

cp c

R cp là cường độ kháng cắt của bêtông.Chọn bê tông mác 200#

và móng 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 2 ( ) 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

) 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 tôngbảo vệ là e = 0.04 m ta có : ho = hm - e = 2 - 0 , 04 = 1 , 96 m

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

a a

- Khoảng cách giữa các thanh cốt thép :

cm 17

= 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

b

Cứng

Dẻocứng

Dẻo

mềmCát pha

(á cát)

Sét pha(á sét)

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

D

a

Tâm trượt O1:

Tâm O1có R 1= 11,6m cách mặt đất 0,5m chia trụ đất thành các mảnhmỗi mảnh rộng 1 m, ta được 21 mảnh

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

a H + d P + α sin g R

Vậy : Mct = R∑( gi cos αi tg i + ci Δ li)

= 12,2 (158,03 + 152,2 ) = 3785 ( T.m )

a H + d P + α sin g R

3 ' 2 '

1 O O

O như sau :

0.325

0.325

0.325

0.325

0

7 9 5 5

0.325

0.325

0.325

0.325

0.325

0.325

=

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

a H + d P + α sin g R

=

= 9.108,95 + 83.5,5 + 40.0,5 = 1457 ( T.m )

Hệ số ổn định trượt

=

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 1tải trọng 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 )

= 2

b ).

P + P (

=

Pgh gh(0) gh(8)

- Tải trọng ngang giới hạn :

T 147

= δ tg P

Vậy kích thước móng thoả mãn điều kiện về cường độ.

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

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

Tổng ứng suất tại tâm móng do tải trọng thẳng đứng và tải trọng nganggây ra tại các điểm chia là :

Điểm 1 : σ = 6 , 788 ( T / m 2 )

1 z

Điểm 2 : σ = 5 , 703 ( T / m 2 )

2 z

3.571

12.12 16.16

20.2

H

Vậy ứng suất tại mép C do tải trọng ngang và tải trọng thẳng đứng gây ra

là :

Điểm 1 : σ = 1 , 699 ( T / m 2 )

1 z

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 thẳngđứng là bằng nhau, do đó kết quả tính ứng suất tại mép B do tải trọng thẳngđứng gây ra lấy 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 :

Vậy tổng ứng suất tại mép B do tải trọng thẳng đứng và tải trọng nganggây ra là :

Điểm 1 : σ = 1 , 624 ( T / m 2 )

1 z

Điểm 2 : σ = 1 , 551 ( T / m 2 )

2 z

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 kinhnghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Mong thầy góp ý kiến đẻnhửng 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 )