BÀI tập lớn cơ học đất1

Chọn chiều sâu chôn móng Qua kết quả phân loại đất và trạng thái của 3 lớp đất trên, móng thiết kế là móng nông , ta thấy lớp đất 1 là sét pha ở trạng thái nhão, lớp 3 là sét pha ở trạng

BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên : Nguyễn Thái Bình

Số thứ tự : 05 Lớp : XD07A3

SỐ LIỆU:

Móng đơn cứng dưới cột ( Số liệu cho bên dưới)

BẢNG SỐ LIỆU

Số hiệu Chiều dày h 1 Số hiệu Chiều dày h 2 Số hiệu

I.1 Phân loại đất

Theo đề bài cho, móng trên là móng nông đặt trên nền đất gồm 3 lớp Ta phân loại

các lớp đất dựa vào các đặc trưng về cấp phối, các chỉ tiêu trạng thái Atterberg

I.1.1 Phân loại lớp 1

Ta có bảng số liệu của lớp đất thứ nhất (trên cùng):

STT

Độ ẩm tự

nhiên

w (%)

Giới hạn nhão w L (%)

Giới hạn dẻo

w P (%)

Dung trọng

tự nhiên (T/m 3 )

Tỷ trọng hạt

G s

Kết quả xuyên tĩnh q c

(Mpa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

Phân loại lớp 1 theo TCXD 45-78.

Đây lớp đất dính, ta phân loại dựa vào các giới hạn Anterbeg

Chỉ số dẻo của đất:

Độ sệt :

Theo TCXD 45-78, ta có:

Đây là lớp đất sét pha( á sét)

Đất ở trạng thái nhão

Như vậy, đây là lớp đất sét pha (á sét) ở trạng thái nhão.

I.1.2 Phân loại lớp 2

Ta có bảng số liệu của lớp đất thứ hai:

STT

Thành phần hạt (%) tương ứng các cỡ hạt

Độ

ẩm tự nhiên W%

Tỷ trọng hạt

G S

Sức kháng xuyên tĩnh q c

(Mpa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

Hạt bụi Hạt sét Thô To Vừa Nhỏ Mịn

Đường kính hạt (mm)

>10 10-5 5-2 2-1 1-0.5

0.5-0.25

0.25-0.1

0.1-0.05

0.05-0.01 0.01-0.002 < 0.002

6 7.5 7 30 35 15.5 3.5 1.5 19.5 2.64 6.8 15

Phân loại theo TCXD 45-78:

Hàm lượng cỡ hạt được cho trong bảng sau:

Đường

kính hạt

(mm)

Hàm

lượng cỡ

Mẫu đất trên có hàm lượng các hạt có chiếm hơn 75% nên đây thuộc

loại đất cát nhỏ

Theo kết quả của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT và thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, ta

có:

Đất cát này ở trạng thái chặt vừa

( Theo bảng tra trang 15, sách Bài tập cơ học đất, Vũ Công Ngữ- Nguyễn Văn

Thông)

Như vậy, đây là lớp đất cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa.

I.1.3 Phân loại lớp 3

Ta có bảng số liệu của lớp đất thứ ba:

STT

Độ ẩm

tự

nhiên

w%

Giới hạn nhão

wL(%)

Giới hạn dẻo

wP(%)

Dung trọng tự nhiên T/m³

Tỷ trọng hạt

GS

Góc

ma sát trong

φ0 (độ)

Lực dính c Kg/cm²

Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với tải trọng nén

P(KPa) Kết quảxuyên

tĩnh qc

(Mpa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

100 200 300 400

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 là lớp đất dính

Chỉ số dẻo của đất:

Độ sệt :

Như vậy, theo TCXD 45-78, ta có:

Đây là lớp đất sét pha( á sét)

Đất ở trạng thái rắn (cứng)

Như vậy, đây là lớp đất sét pha (á sét) ở trạng thái rắn (cứng).

I.2 Chọn chiều sâu chôn móng

Qua kết quả phân loại đất và trạng thái của 3 lớp đất trên, móng thiết kế là móng

nông , ta thấy lớp đất 1 là sét pha ở trạng thái nhão, lớp 3 là sét pha ở trạng thái

cứng nhưng độ sâu quá lớn ( 4.8 m), khi đó lớp 2 là cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa,

có thể đặt móng được.Vậy ta có thể chọn chiều sâu chôn móng là D f = 1.5 m (nằm

trên mặt lớp đất thứ 2)

II.1 Vẽ đường cong nén e – p, e – lgp

Ta vẽ đường cong nén ép e-p, e-lgp cho lớp đất số 3 (Số hiệu 90)

Độ rỗng tự nhiên của đất khi chưa có tải trọng tác dụng:

Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với tải trọng nén p(kPa)

Căn cứ vào bảng kết quả thí nghiệm trên, ta vẽ được 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, a o , C c , C s cho lớp đất

Chỉ số nén:

Chỉ số nở :

Ta xác định hệ số nén a và ao theo công thức sau:

Lớp đất Cấp tải trọng(kPa) e i 𝛥e i =e i+1 -e i Hệ số nén a i (cm 2 /

kN)

Hệ số nén tương đối a oi

(cm 2 /kN)

300 0,680

II Xác định sơ bộ kích thước đáy móng

Giả thiết tỷ lệ kích thước chiều dài và chiều rộng ban đầu của móng là:

Dựa trên tỉ lệ này, ta đi tính toán kích thước móng với 2 điều kiện sau đây:

III.1 Theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn

III.1.1 Tính giá trị R tc

Móng đặt trên lớp đất thứ 2 (Số hiệu 6)

Từ kết quả thí nghiệm CPT và SPT, sử dụng bảng tra ( I - 6 trang 15 – bài tập Cơ

học đất – tác giả: Vũ Công Ngữ) suy ra các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 2 :

Góc nội ma sát

Cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa độ rỗng giả thiết

Dung trọng tự nhiên của lớp 2:

Sức chịu tải của đất nền dưới đáy móng được xác định theo TCXD 45-70:

Từ giá trị , tính các hệ số A, B, D trong (1) theo công thức:

( Do lớp 2 là đất cát (rời))

Dung trọng của lớp đất trên móng:

(Lớp đất trên cùng- số hiệu 32)

Dung trọng của lớp đất ngay dưới 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 về cường độ tiêu chuẩn cho móng :

Trong đó,

Ứng suất tiêu chuẩn cực đại và cực tiểu dưới đáy móng được tính theo công thức:

Với:

k là hệ số vượt tải, lấy bằng 1.2

là dung trọng trung bình của đất và bê tông phía trên móng, được phép lấy bằng

20(kN/m3)

F,W là diện tích và modun chống uốn của tiết diện đáy móng,

Vậy ta có

III.2 Theo điều kiện về ứng suất cho phép

Ta có điều kiện về ứng suất cho phép:

Sử dụng thức tính sức chịu tải của lớp đất dưới nền móng nông của Terzaghi :

Với

Trọng lượng lớp đất phủ lên móng:

(kN/m2)

Giá trị ta có giá trị của các hệ số sức chịu tải theo bảng tra V-2 sách

bài tập Cơ học đất của Vũ Công Ngữ:

Sức chịu tải cực hạn:

Chọn hệ số an toàn Fs = 3 Sức chịu tải cho phép:

Mặt khác, tải trọng tiêu chuẩn trung bình được tính:

Biểu thức (3) được viết lại là:

Từ phương pháp tính toán theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn và sức chịu tải

cực hạn của nền đất, ta thấy để đảm bảo an toàn cho móng, ta chọn móng theo điều

kiện cường độ tiêu chuẩn là phù hơp Vậy chọn b = 1.6 (m), l = 1.4b = 2.24 (m) Tuy

nhiên để cho dễ tính toán ta lấy l = 2.3 (m)

Kết luận: Vậy ta chọn:

III Xác định ứng suất dưới đáy móng Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu

quả.

Như đã biết, các phương pháp tính toán độ lún ( biến dạng) của nền đất thường dựa

trên cơ sở giả thiết đất là một vật liệu đàn hồi ( biến dạng tuyến tính) Muốn đảm bảo

như vậy, ta kiểm tra để ứng suất tác dụng lên mỗi lớp đất phải nhỏ hơn áp lực tiêu

chuẩn Rtc của lớp đất ấy( theo TCXD 45-70)

Ứng suất tác dụng

Lớp thứ nhất ( số hiệu 32): Lớp thứ nhất là lớp đất không chịu tải trọng của

móng, chỉ chịu tác dụng của tải trọng bản thân chính nó Do đó, ta không cần thiết

phải đi kiểm tra lớp đất này

Lớp thứ hai (số hiệu 6): Ta chọn móng từ điều kiện đảm bảo về điều kiện tiêu

chuẩn từ lớp đất này nên đương nhiên thỏa

Lớp thứ ba (số hiệu 90):

Ứng suất tác dụng lên bề mặt lớp 3 bằng tổng ứng suất bản thân của 2 lớp trên

truyền xuống cộng với ứng suất gây lún tại điểm có độ sâu 4.8 (m) kể từ mặt đất:

Cường độ tiêu chuẩn lớp 3: Có , tra bảng V-5 sách bài tập Cơ học đât –

Vũ Công Ngữ, ta được: A = 0.48, B = 2.9325, D = 5.4613

Vậy:

Vậy ta có : áp lực tác dụng lên lớp 3 cường độ tiêu chuẩn

của nó Vậy có thể xác định độ lún bằng các phương pháp

đã học

IV.1 Xác định ứng suất dưới đáy móng.

Xét các điểm có độ sâu như bảng bên dưới

Ứng suất bản thân: Do không có nước ngầm trong phạm vi các lớp đất đang xét do

đó ứng suất do tải trọng bản thân được tính: , z’ là độ sâu điểm đang

xét tính từ mặt đất

Ứng suất do tải trọng ngoài:

Ta xem toàn bộ diện tích chịu tải chịu tác dụng của tải trọng:

Trong đó:

Tải trọng gây lún:

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 kg)

Các số liệu tính toán ghi ở bảng 1

Để tính ứng suất trên trục đi qua trung điểm M1 và M2 của 2 cạnh bề rộng móng : Ta

chia diện chịu tải thành 2 hình chữ nhật như hình vẽ Sau 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

17.4

0

1.4375

2

18.558

Bảng 1: Ứng suất tại tâm móng

Trong cả hai bảng 1 và bảng 2, ta có:

Ứng suất gây lún tại O :

Tỷ lệ diện tích :

+ Đối với phần tính ứng suất tại O:

+ Đối với phần tính ứng suất tại M1 và M2 thì khi xét phần ứng suất

phân bố đều , khi xét phần ứng suất phân bố tam giác

z’, z lần lượt là độ sâu tính từ mặt đất và từ đáy móng đến điểm đang xét

: Ứng suất bản thân tại O cũng như tại M1 và M2

: Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra tại M1 và M2 (đơn vị )

đất

Điểm

m z (kN/m2 )

1

1

17.4

2

3

2

18.558

M 1 : Trung điểm cạnh ngắn của móng, tại đó có tải trọng cực tiểu.

M 2 : Trung điểm cạnh ngắn của móng, tại đó có tải trọng cực đại.

IV Tính độ lún ổn định theo biểu đồ e – p và e – lgp Tính độ nghiêng

của móng.

Tính toán độ lún móng theo phương pháp tổng phân tố

Chia nền 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)

hơn 5 Mpa, nên ta tính đến độ sâu z’ = 5.3 (m), tại đó có 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

z

E



 

Lớp đất 2: dựa vào kết quả thí nghiệm (đường e-p và e-log(p)) tính theo công thức:

1

e e

1 e







p C

 

