BÀI tập lớn cơ học đất1

Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT Sinh viên : Nguyễn Thái Bình Số thứ tự : 05 Lớp : XD07A3 SỐ LIỆU: Móng đơn cứng cột ( Số liệu cho bên dưới) BẢNG SỐ LIỆU 74 I M0(Tm) 11.2 Lớp Lớp Lớp Số hiệu Chiều dày h1 Số hiệu Chiều dày h2 Số hiệu 32 1.5 3.3 90 Phân loại đất Chọn chiều sâu chôn móng N0(T) Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long I.1 Phân loại đất Theo đề cho, móng móng nông đặt đất gồm lớp Ta phân loại lớp đất dựa vào đặc trưng cấp phối, tiêu trạng thái Atterberg I.1.1 Phân loại lớp Ta có bảng số liệu lớp đất thứ (trên cùng): STT Độ ẩm tự nhiên w (%) Giới hạn nhão wL(%) Giới hạn dẻo wP (%) 37.8 33.9 21.8 32 Dung trọng tự nhiên (T/m3) 1.74 Tỷ trọng hạt Gs 2.69 Kết xuyên tĩnh qc (Mpa) 0.18 Kết xuyên tiêu chuẩn N Phân loại lớp theo TCXD 45-78 Đây lớp đất dính, ta phân loại dựa vào giới hạn Anterbeg Chỉ số dẻo đất: Độ sệt : Theo TCXD 45-78, ta có: Đây lớp đất sét pha( sét) Đất trạng thái nhão Như vậy, lớp đất sét pha (á sét) trạng thái nhão I.1.2 Phân loại lớp Ta có bảng số liệu lớp đất thứ hai: STT Hạt sỏi Hạt cát Thô To Vừa Nhỏ Mịn Đường kính hạt (mm) Hạt bụi Sức Kết Tỷ Độ kháng trọng ẩm tự Hạt sét nhiên hạt xuyên xuyên tĩnh qc tiêu W% G S (Mpa) chuẩn N Thành phần hạt (%) tương ứng cỡ hạt Bài tâp lớn Cơ học đất 7.5 30 GVHD: Võ Hoàng Long 35 15.5 3.5 1.5 19.5 2.64 6.8 15 Phân loại theo TCXD 45-78: Hàm lượng cỡ hạt cho bảng sau: Đường kính hạt (mm) Hàm lượng cỡ hạt (%) 7.5 14.5 44.5 Mẫu đất có hàm lượng hạt có 79.5 95 98.5 100 chiếm 75% nên thuộc loại đất cát nhỏ Theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, ta có: Đất cát trạng thái chặt vừa ( Theo bảng tra trang 15, sách Bài tập học đất, Vũ Công Ngữ- Nguyễn Văn Thông) Như vậy, lớp đất cát nhỏ trạng thái chặt vừa I.1.3 Phân loại lớp Ta có bảng số liệu lớp đất thứ ba: 90 22.8 41.3 24.4 1.92 2.72 19O15 0.32 0.700 0.689 0.680 0.676 5.53 30 Phân loại theo TCXD 45-78: Đây lớp đất dính Chỉ số dẻo đất: Bài tâp lớn Cơ học đất Độ sệt GVHD: Võ Hoàng Long : Như vậy, theo TCXD 45-78, ta có: Đây lớp đất sét pha( sét) Đất trạng thái rắn (cứng) Như vậy, lớp đất sét pha (á sét) trạng thái rắn (cứng) I.2 Chọn chiều sâu chôn móng Qua kết phân loại đất trạng thái lớp đất trên, móng thiết kế móng nông , ta thấy lớp đất sét pha trạng thái nhão, lớp sét pha trạng thái cứng độ sâu lớn ( 4.8 m), lớp cát nhỏ trạng thái chặt vừa, đặt móng được.Vậy ta chọn chiều sâu chôn móng Df = 1.5 m (nằm mặt lớp đất thứ 2) I Vẽ đường cong nén e – p, e – lgp, xác định: a, a o, Cc, Cs lớp đất II.1 Vẽ đường cong nén e – p, e – lgp Ta vẽ đường cong nén ép e-p, e-lgp cho lớp đất số (Số hiệu 90) Độ rỗng tự nhiên đất chưa có tải trọng tác dụng: Kết thí nghiệm nén ép e-p với tải trọng nén p(kPa) 0,74 100 0,7 200 0,689 300 0,680 400 0,676 Cấp tải trọng Hệ số rỗng e Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long Căn vào bảng kết thí nghiệm trên, ta vẽ đường cong nén lún sau: Từ đồ thị e-lgp, ta ước lượng áp lực tiền cố kết theo phương pháp Casagrande: ứng với độ rỗng II.2 Xác định a, ao, Cc, Cs cho lớp đất Chỉ số nén: Chỉ số nở : Ta xác định hệ số nén a ao theo công thức sau: Cấp tải trọng (kPa) ei 100 100 200 200 300 0,740 0,700 0,700 0,689 0,689 0,680 �ei =ei+1-ei Hệ số nén (cm2/kN) Hệ số nén tương đối aoi (cm2/kN) - 0,04 0.04 0.023 - 0,011 0.011 0,0065 - 0,009 0.009 0.0053 Lớp đất Bài tâp lớn Cơ học đất II 300 0,680 400 0,676 GVHD: Võ Hoàng Long Xác định sơ kích thước đáy móng Giả thiết tỷ lệ kích thước chiều dài chiều rộng ban đầu móng là: Dựa tỉ lệ này, ta tính toán kích thước móng với điều kiện sau đây: III.1 Theo điều kiện cường độ tiêu chuẩn III.1.1 Tính giá trị Rtc Móng đặt lớp đất thứ (Số hiệu 6) Từ kết thí nghiệm CPT SPT, sử dụng bảng tra ( I - trang 15 – tập Cơ học đất – tác giả: Vũ Công Ngữ) suy tiêu lý lớp đất : Góc nội ma sát Chọn góc Cát nhỏ trạng thái chặt vừa độ rỗng giả thiết Dung trọng tự nhiên lớp 2: Sức chịu tải đất đáy móng xác định theo TCXD 45-70: , tính hệ số A, B, D (1) theo công thức: Từ giá trị Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long ( Do lớp đất cát (rời)) Dung trọng lớp đất móng: (Lớp đất cùng- số hiệu 32) Dung trọng lớp đất đáy móng (lớp đất chịu tải - số hiệu 6) Cường độ tiêu chuẩn: III.1.2 Xác định kích thước móng Ta có điều kiện cường độ tiêu chuẩn cho móng : Trong đó, Ứng suất tiêu chuẩn cực đại cực tiểu đáy móng tính theo công thức: Với: k hệ số vượt tải, lấy 1.2 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long dung trọng trung bình đất bê tông phía móng, phép lấy 20(kN/m3) F,W diện tích modun chống uốn tiết diện đáy móng, Vậy ta có III.2 Theo điều kiện ứng suất cho phép Ta có điều kiện ứng suất cho phép: Sử dụng thức tính sức chịu tải lớp đất móng nông Terzaghi : Với Trọng lượng lớp đất phủ lên móng: (kN/m2) Giá trị ta có giá trị hệ số sức chịu tải theo bảng tra V-2 sách tập Cơ học đất Vũ Công Ngữ: Sức chịu tải cực hạn: Chọn hệ số an toàn Fs = Sức chịu tải cho phép: Mặt khác, tải trọng tiêu chuẩn trung bình tính: Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long Biểu thức (3) viết lại là: Từ phương pháp tính toán theo điều kiện cường độ tiêu chuẩn sức chịu tải cực hạn đất, ta thấy để đảm bảo an toàn cho móng, ta chọn móng theo điều kiện cường độ tiêu chuẩn phù hơp Vậy chọn b = 1.6 (m), l = 1.4b = 2.24 (m) Tuy nhiên dễ tính toán ta lấy l = 2.3 (m) Kết luận: Vậy ta chọn: III Xác định ứng suất đáy móng Tính vẽ biểu đồ ứng suất hiệu Như biết, phương pháp tính toán độ lún ( biến dạng) đất thường dựa sở giả thiết đất vật liệu đàn hồi ( biến dạng tuyến tính) Muốn đảm bảo vậy, ta kiểm tra để ứng suất tác dụng lên lớp đất phải nhỏ áp lực tiêu chuẩn Rtc lớp đất ấy( theo TCXD 45-70) Ứng suất tác dụng Lớp thứ ( số hiệu 32): Lớp thứ lớp đất không chịu tải trọng móng, chịu tác dụng tải trọng thân Do đó, ta không cần thiết phải kiểm tra lớp đất Lớp thứ hai (số hiệu 6): Ta chọn móng từ điều kiện đảm bảo điều kiện tiêu chuẩn từ lớp đất nên đương nhiên thỏa Lớp thứ ba (số hiệu 90): Ứng suất tác dụng lên bề mặt lớp tổng ứng suất thân lớp truyền xuống cộng với ứng suất gây lún điểm có độ sâu 4.8 (m) kể từ mặt đất: Cường độ tiêu chuẩn lớp 3: Có , tra bảng V-5 sách tập Cơ học đât – Vũ Công Ngữ, ta được: A = 0.48, B = 2.9325, D = 5.4613 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long Vậy: Vậy ta có : áp lực tác dụng lên lớp cường độ tiêu chuẩn Vậy xác định độ lún phương pháp học IV.1 Xác định ứng suất đáy móng Xét điểm có độ sâu bảng bên Ứng suất thân: Do nước ngầm phạm vi lớp đất xét ứng suất tải trọng thân tính: , z’ độ sâu điểm xét tính từ mặt đất Ứng suất tải trọng ngoài: Ta xem toàn diện tích chịu tải chịu tác dụng tải trọng: Trong đó: Tải trọng gây lún: Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long Để tính ứng suất tải trọng trục qua tâm móng: Ta chia diện chịu tải làm phần (như hình vẽ), tính toán cho phần cộng tác dụng ( Dùng hệ số k g) Các số liệu tính toán ghi bảng Để tính ứng suất trục qua trung điểm M1 M2 cạnh bề rộng móng : Ta chia diện chịu tải thành hình chữ nhật hình vẽ Sau chia tải trọng thành phần: - Phần phân bố có cường độ Ta dùng hệ số kg để tính - Phần phân bố tam giác có cường độ lớn Đối với M1 ta dùng hệ số k’T để tính, M2 dùng hệ số kT để tính Các số liệu tính toán ghi bảng Bài tâp lớn Cơ học đất Lớp đất z GVHD: Võ Hoàng Long Điểm z’ z/b kg 0.5 8.7 1.0 17.4 1.5 1.5 26.1 0.2500 171.48 2.0 0.5 35.38 0.625 0.2281 156.46 2.5 1.0 44.66 1.250 0.1666 114.27 3.0 1.5 53.94 1.875 0.1133 77.71 3.5 2.0 63.22 2.500 0.0801 54.94 4.0 2.5 72.50 3.125 0.0558 38.27 10 4.5 3.0 81.77 3.750 0.0413 28.33 11 4.8 3.3 87.34 4.125 0.0351 24.08 11 4.8 3.3 87.34 4.125 0.0351 24.08 12 5.3 3.8 96.94 4.750 0.0273 18.73 (kN/m2) 17.4 l/b 1.4375 26.1 18.558 19.2 Bảng 1: Ứng suất tâm móng Trong hai bảng bảng 2, ta có: Ứng suất gây lún O : Tỷ lệ diện tích : + Đối với phần tính ứng suất O: + Đối với phần tính ứng suất M1 M2 xét phần ứng suất phân bố , xét phần ứng suất phân bố tam giác z’, z độ sâu tính từ mặt đất từ đáy móng đến điểm xét Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long : Ứng suất thân O M1 M2 ) : Ứng suất tải trọng gây M1 M2 (đơn vị Điểm 1 z m 17.4 l/b z/b K'T GVHD: Võ Hoàng Long gỨn Lớp đất gỨn Bài tâp lớn Cơ học đất KT 0.348 l/b z/b Kg Ứng suất tổng 2.875 3 18.558 0 0.2500 66.20 0.25 52.64 52.64 118.84 0.5 0.217 0.0275 7.282 0.1971 52.19 0.625 0.232 48.85 56.13 101.04 1.0 0.435 0.0375 9.930 0.1403 37.15 1.25 0.1826 38.45 48.38 75.60 1.5 0.652 0.0372 9.850 0.1027 27.19 1.875 0.138 29.06 38.91 56.25 2.0 0.870 0.0337 8.923 0.0738 19.54 2.5 0.1039 21.87 30.8 41.42 2.5 1.087 0.0302 7.996 0.0518 13.72 3.125 0.0816 17.18 25.18 30.90 10 3.0 1.304 0.0264 6.990 0.0402 10.64 3.75 0.0644 13.56 20.55 24.20 11 3.3 1.435 0.0242 6.407 0.0333 8.817 4.125 0.0563 11.85 18.26 20.67 11 3.3 1.435 0.0242 6.407 0.0333 8.817 4.125 0.0563 11.85 18.26 20.67 12 3.8 1.652 0.0208 5.507 0.0263 6.964 4.75 0.0458 9.64 15.15 16.61 19.2 Bảng 2: Ứng suất tải trọng gây M1 M2 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long M1: Trung điểm cạnh ngắn móng, có tải trọng cực tiểu M2: Trung điểm cạnh ngắn móng, có tải trọng cực đại Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long IV Tính độ lún ổn định theo biểu đồ e – p e – lgp Tính độ nghiêng móng Tính toán độ lún móng theo phương pháp tổng phân tố Chia đất thành nhiều lớp nhỏ có độ dày Chia lóp thành lớp, lớp dày 0.5(m) lớp cuối dày 0.3(m) Đối với lớp 3, ta có modun biến dạng Mpa, nên ta tính đến độ sâu z’ = 5.3 (m), có lớn lớn 0.2 lần Chia lớp thành lớp, lớp dày 0,5m Lớp đất thí nghiệm nén e-p ta tính độ lún theo công thức s= β ∑ E σz h Lớp đất 2: dựa vào kết thí nghiệm (đường e-p e-log(p)) tính theo công thức: ∑ e1 − e2 h s = + e1 C ∑ 1+ e p  log  ÷h0  p0  s= [...]... tam giác z’, z lần lượt là độ sâu tính từ mặt đất và từ đáy móng đến điểm đang xét 1 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long : Ứng suất bản thân tại O cũng như tại M1 và M2 ) 1 : Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra tại M1 và M2 (đơn vị Điểm 1 1 z m 17.4 l/b z/b K'T GVHD: Võ Hoàng Long gỨn Lớp đất gỨn Bài tâp lớn Cơ học đất KT 0.348 l/b z/b Kg Ứng suất tổng 2.875 2 3 3 0 4 0 5 18.558 0 0 0 0.2500 66.20... 0.0263 6.964 4.75 0.0458 9.64 15.15 16.61 19.2 Bảng 2: Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra tại M1 và M2 1 2 4 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long M1: Trung điểm cạnh ngắn của móng, tại đó có tải trọng cực tiểu M2: Trung điểm cạnh ngắn của móng, tại đó có tải trọng cực đại 1 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long IV Tính độ lún ổn định theo biểu đồ e – p và e – lgp Tính độ nghiêng của móng Tính... đó chia tải trọng thành 2 phần: - Phần phân bố đều có cường độ bằng Ta dùng hệ số kg để tính - Phần phân bố tam giác có cường độ lớn nhất bằng Đối với M1 thì ta dùng hệ số k’T để tính, còn M2 thì dùng hệ số kT để tính Các số liệu tính toán ghi ở bảng 2 1 Bài tâp lớn Cơ học đất Lớp đất 1 2 3 z GVHD: Võ Hoàng Long Điểm z’ z/b kg 1 0 2 0.5 8.7 3 1.0 17.4 4 1.5 0 4 1.5 0 26.1 0 0.2500 171.48 5 2.0 0.5.. .Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long Để tính ứng suất do tải trọng ngoài trên trục qua tâm móng: Ta chia diện chịu tải làm 4 phần (như hình vẽ), tính toán cho mỗi phần và cộng tác dụng ( Dùng hệ số k g)... đất thành nhiều lớp nhỏ có độ dày Chia lóp 2 thành 7 lớp, mỗi lớp dày 0.5(m) lớp cuối cùng dày 0.3(m) Đối với lớp 3, ta có modun biến dạng hơn 5 Mpa, nên ta tính đến độ sâu z’ = 5.3 (m), tại đó có lớn lớn hơn 0.2 lần Chia lớp 3 thành 8 lớp, mỗi lớp dày 0,5m Lớp đất 1 không có thí nghiệm nén e-p do đó ta tính độ lún theo công thức s= β ∑ E σz h Lớp đất 2: dựa vào kết quả thí nghiệm (đường e-p và e-log(p)) ... xét Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long : Ứng suất thân O M1 M2 ) : Ứng suất tải trọng gây M1 M2 (đơn vị Điểm 1 z m 17.4 l/b z/b K'T GVHD: Võ Hoàng Long gỨn Lớp đất gỨn Bài tâp lớn Cơ học. .. trọng gây M1 M2 Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ Hoàng Long M1: Trung điểm cạnh ngắn móng, có tải trọng cực tiểu M2: Trung điểm cạnh ngắn móng, có tải trọng cực đại Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD:... bảng tra V-2 sách tập Cơ học đất Vũ Công Ngữ: Sức chịu tải cực hạn: Chọn hệ số an toàn Fs = Sức chịu tải cho phép: Mặt khác, tải trọng tiêu chuẩn trung bình tính: Bài tâp lớn Cơ học đất GVHD: Võ