Đề bài : Cho một mố cầu có kích thước 5x7m, chịu tác dụng của tải trọng đúng tâm nghiêng với phương thẳng đứng một góc δ = 5̊ và tải trọng ngang H. Mố cầu đặt trên nền đất gồm 2 lớp : Lớp 1: Sét pha dẻo cứng dày 6m Lớp 2 : Sét cứng dày vô tận. Tải trọng P = 980 T H = 48 T Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 và lớp 2 được cho theo bảng sau : Lớp sét pha dẻo cứng Lớp sét cứng k.lg thể tích TN Hệ số rỗng Hệ số nén lún Góc ma sát Lực dính kết k.lg thể tích TN Hệ số rỗng Hệ số nén lún Góc ma sát Lực dính kết γw (Tm3) εo a12 cm2kg φ (độ) C Kgcm γw (Tm ) εo a12 cm2kg φ (độ) C Kgcm 1,80 0,806 0,024 20 0,25 1,95 0,668 0,019 19 0,55
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT – NỀN MÓNG Đề số IV- Sinh viên: Trần Xuân Ba Lớp: ĐCCT – ĐKT B K58 Thầy hướng dẫn: Nhữ Việt Hà HÀ NỘI, Tháng 05, năm 2017 MỞ ĐẦU Cơ học đất, móng công trình hai môn học thiếu sinh viên khoa công trình trường đại học kỹ thuật Hiểu biết sâu sắc đất nền,về trình học xảy tác dụng tải trọng để từ thiết kế giải pháp móng hợp lý yêu cầu bắt buộc kỹ sư xây dựng.các kỹ sư địa chất công trình – địa kỹ thuật Trong chương trình đào tạo trường Đại học Mỏ- Địa chất sinh viên chuyên ngành địa chất công trình – địa kỹ thuật, việc học lớp giáo trình Nền Móng có đồ án môn học, giúp cho sinh viên: - Củng cố kiến thức học vận dụng vào công việc cụ thể - Biết bước thực việc thiết kế kiểm tra móng - Làm sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau Với mục đích thầy giáo giao cho sinh viên đề tài với yêu cầu nhiệm vụ khác Sau thời gian làm việc nghiêm túc với hướng dẫn tận tình thầy giáo Nhữ Việt Hà, em hoàn thành đồ án môn học với nội dung sau : - Mở đầu - Đề - 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 - Kết luận Tuy nhiên kiến thức hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án nhiều sai sót Rất mong nhận xét, đánh giá góp ý thầy Đề : Trần Xuân Ba - 1321020017 Page Cho mố cầu có kích thước 5x7m, chịu tác dụng tải trọng tâm nghiêng với phương thẳng đứng góc δ = 55̊ tải trọng ngang H Mố cầu đặt đất gồm lớp : - Lớp 1: Sét pha dẻo cứng dày 6m - Lớp : Sét cứng dày vô tận Tải trọng P = 980 T H = 48 T Các tiêu lý lớp lớp cho theo bảng sau : k.lg thể Lớp sét pha dẻo cứng Hệ số Hệ số Góc Lực k.lg thể Lớp sét cứng Hệ Hệ số Góc tích TN rỗng ma dính tích TN số nén sát kết C rỗng lún a1-2 w o (T/m3) 1,80 nén lún a1-2 cm2/kg 0,806 0,024 (độ) 20 w o Kg/cm (T/m ) 0,25 1,95 0,66 CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MÓNG Trần Xuân Ba - 1321020017 Page Lực ma sát dính kết C cm2/kg (độ) 0,019 19 Kg/cm 0,55 Căn vào tiêu lý lớp đất phía điều kiện làm việc công trình, điều kiện kinh tế kỹ thuật nên định chọn loại móng đơn cứng hữu hạn Ta đặt móng lớp sét cứng.Chiều rộng móng tính sơ theo phương trình bậc sau : b + K1 b - K = K = M h + Trong M C βγ h - M3 m γw γw P tc K = M3 γw Với M1 , M , M xác định cách tra bảng theo góc nội ma sát φ M = 6,13 M = 11,65 -Lớp sét cứng có φ = 19 tra bảng ta có : -Chọn chiều sâu chôn móng: M = 2,13 h = 6m βγ m = 2,0 ÷ 2,2 T/m3 Lấy m = 2,2 T/m3 P tc = P cos o = 980 cos o = 976,27 K = 6,13.6 + Ta có : K = 2,13 T 11,65.5 2,2.6 - 2,13 = 52,23 1,95 1,95 976,27 = 1066 1,95 Thay vào phương trình bậc ba ta b = 4,34 < Trần Xuân Ba - 1321020017 Page bc ⇒ Cần chọn lại b Do móng móng đơn cứng hữu hạn nên : ≤ tgα tk ≤ ⇔ 1≤ b - bc 2.h m ≤ ⇔ b c + 2.hm ≤ b ≤ bc + 2.2.hm Chọn hm = 2m ⇔ 9≤ b ≤ 13 , bc = 5m tgα gh = Chọn b = 10m b gh = bc + 2.hm tgα gh = + 2.2.2 = 13 ⇒ b < b gh (thoả mãn ) Khi thiết kế móng đơn cột ta cần ý : ac = bc a = b = 1,4 ⇒ a = 1,4.b = 14 m Điều kiện chịu lực Sơ đồ chịu lực : H 1m d h P h m i max Trần Xuân Ba - 1321020017 Page ac a bc b - Sức chịu tải đất : công trình cầu cống ta dùng công thức R tc = 1,2{ R ' [1 + k1 (b - 2)] + 10.k γ (h - 3)} Trong R’, k , k hệ số tra theo bảng với đất sét cứng có o = 0,668 ⇒ R’ = 425 k = 0,04 k = 0,20 ⇒ R tc = 1,2{ 425.0,1.[1 + 0,04.(10 - 2)] + 10.0,2.1,95(6 - 3)} ∑P tc R - βγ m h tc - Kiểm tra tc σ max = ∑P - Kiểm tra Trong đó: = 79,02 T/m 976,27 = 14,83 < F = 10.14 = 140m 79,02 - 2,2.6 = (thoả mãn ) tc +G F tc + M w < 1,2Rtc G - trọng lượng móng đất móng G= M tc F.h βγ m = 140.6.2,2 = 1848 (T ) - mômen tiêu chuẩn lấy trọng tâm móng Trần Xuân Ba - 1321020017 Page M tc = P.sin 5o = hm h + H.(1 + h - m ) 2 2 980.sin5o + 48.(1 + - ) = 373,4(T m) 2 w= w mômen chống uốn móng tc ⇒ σ max = a.b 14.10 = = 233,3 (m ) 6 976,27 + 1848 373,4 + = 21,77 (T / m ) 140 233,3 tc σ max < 1,2.R tc = 94,82 ⇒ tc σ = - Kiểm tra = σ tbtc = - Kiểm tra ∑P thoả mãn + G M tc F w tc 976,27 + 1848 373,4 = 18,57 (T / m ) > ⇒ 140 233,3 thoả mãn tc tc σ max + σ 21,77 + 18,57 = = 20,17 (T / m ) ⇒ 2 thoả mãn nhỏ Rtc Vậy với kích thước móng chọn bxa = 10x14 hoàn toàn thoả mãn điều kiện chịu lực Tính bê tông cốt thép: - Chiều dày làm việc bê tông h0 > P 2( a c + b c ).m.R cp Trong P = n.P tc = 1,1.976,27 = 1073 T Trần Xuân Ba - 1321020017 Page , n = 1,11,2 R cp cường độ kháng cắt bêtông.Chọn bê tông mác 200# móng chịu R cp ép uốn nên ta lấy = 100 m hệ số làm việc móng, lấy m = ⇒ ho > 1073 = 0,44 (m) 2(7 + 5).1.100 - Tính cốt thép : Mômen phản lực gây tính theo công thức : σ + σi (b - b c ) (2a + a c )( max ) 24 σ + σ M a = (a - a c ) (2b + b c )( max ) 24 Mb = σ max , σ = ∑P + G Trong ∑ P = n.P tc F ± M w = 1073 (T ) M = n.M tc = 1,1.373,4 = 410,74 (T m) σ max = Vậy σ = σi 1073 + 1848 410,74 + = 22,62 (T / m ) 140 233,3 1073 + 1848 410,74 = 19,10 (T / m ) 140 233.3 ứng suất tiêu chẩn mép cột phía có σ i = σ + (σ max - σ )(1 - Trần Xuân Ba - 1321020017 h m tgα ) a Page σ max tgα = b - b c 10 - = = 1,25 2.h m 2.2 ⇒σ i = 19,1 + (22,62 − 19,1)(1 ⇒M a = 2.1,25 ) = 21,99 (T / m ) 14 22,62 + 19,1 (14 - 7) (10.2 + 5)( ) = 1064 (T m) 24 22.62 + 21,99 (10 - 5) (2.14 + 7)( ) = 813 (T m) 24 Mb = Diện tích cốt thép theo chiều cạnh móng: Fb = Mb m.m a R a h o Fa = Ma m.m a R a h o Với Fa , Fb tổng diện tích cốt thép theo cạnh a,b a m,m hệ số làm việc bê tông cốt thép lấy o h chiều cao làm việc bê tông Nếu lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ e = 0.04m ta có : Ra h o = h m - e = - 0,04 = 1,96m - cường độ chịu kéo cốt thép lấy 1800 kG/cm Fb = 813 = 0,023m = 230cm 1.1.1800.10.1,96 Fa = 1064 = 0,03m = 300cm 1.1.1800.10.1,96 Vậy ta có - Số cốt thép theo chiều cạnh móng : Trần Xuân Ba - 1321020017 Page Chọn thép Φ a 16 có f = 2,01 cm nb = Ta có : na = Fb 230 = = 115 f a 2,01 Fa 300 = = 150 f a 2,01 thanh - Khoảng cách cốt thép : Ca = a - 2e 14.100 - 2.4 = = cm na 150 Cb = a - 2e 14.100 - 2.4 = = 12 cm nb 115 Ta chia móng làm bậc : Bậc : h Bậc : Bậc : = 70cm h = 70cm h = 60cm Vậy ta có sơ đồ bố trí cốt thép vào móng sau : d h ho hm Cb Ca Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 10 M gt = R.∑ g i sin α i + Pn d + H.a = 12,7.129,02 + 85,4.7 + 48.2 = 2332 ( T.m ) η= Hệ số ổn định trượt : M ct M gt = 1,59 η= M ct M gt Tâm trượt O2’ : Có chọn trùng với O3 ,vậy nên kết Tâm trượt O3 : Có R = 14,2m, chia làm 14 mảnh, mảnh cách 2m, ta có : Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 21 =1,53 Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 22 Vậy M ct = R ∑ (g i cosα i tg i + c i Δl i ) =14,2 ( 132,52 + 217,14 ) = 4965 ( T.m ) M gt = R.∑ g i sin α i + Pn d + H.a = 14,2.179,74 + 85,4.7 + 48.2 = 3246 ( T.m ) η= Hệ số ổn định trượt : M ct M gt = 1,52 Như tâm trượt có hệ số ổn định nhỏ bảo ổn định cho công trình Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 23 η2 ’ = 1,52 > 1, đảm CHƯƠNG III : TÍNH TẢI TRỌNG GIỚI HẠN Theo Sôcôlôvski ta có : Pgh = N q γ.h + N γ γ.y + N c C Nq , N γ , Nc Trong hệ số tra bảng phụ thuộc φ , δ N q = 5,136 Với φ = 19 δ = tra bảng nội suy ta được: N c = 11,824 N γ = 2,046 - Cường độ tải trọng giới hạn mép móng B ( y = ) Pgh( ) = N q γ h + N c C = 5,136.1,95.6 + 11,824.0,55.10 = 125,12 (T / m ) - Cường độ tải trọng giới hạn mép móng C ( y = 10 ) Pgh(8) = N q γ h + N γ γ y + N c C = 5,136.1,95.6 + 2,046.1,95.10 + 11,824.0,55.10 = 165 (T / m ) - Tổng tải trọng thảng đứng cho phép tác dụng lên móng : b Pgh = ( Pgh( 0) + Pgh(8) ) = 1450 T - Tải trọng ngang giới hạn : Tgh = Pgh tg δ = 126 T Khi P tt Pgh = 1,1.976,27 =1073 < Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 24 T tt Tgh = 1,1.85,4 = 94 < Vậy kích thước móng thoả mãn điều kiện cường độ Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 25 Nq , Nγ , Nc Bảng tra trị số để tính tải trọng giới hạn theo Xocolovxki cho móng băng nông chịu tải trọng nghiêng : 5o o 5o 10o Nq 1.5 Nc 6.4 N 0.1 Nq 1.2 Nc 2.7 N 0.0 Nq Nc N o 10o 15o 20o 25o 30o 35o 40o 45o 3.4 8.3 0.5 2.1 6.5 0.3 1.5 2.8 0.1 6.4 14 90 3.1 5.5 12 50 2.3 4.6 10 00 1.5 3.6 7.2 0.8 2.0 3.0 0.3 10 07 20 70 6.9 9.1 17 50 5.0 7.6 14 30 3.4 6.1 11 00 2.1 4.5 7.6 1.1 18 40 30 20 15 32 15 60 25 40 11 10 12 90 20 50 7.6 10 40 16 20 4.9 7.9 12 10 2.9 33 30 46 20 35 19 27 90 38 40 24 38 22 80 31 10 17 40 18 10 24 50 11 34 13 90 18 50 6.9 64 20 75 30 86 46 52 70 61 60 61 38 42 40 49 30 41 78 33 30 38 50 27 61 25 40 29 10 16 41 134 55 133 50 236 30 96.4 95.4 163 30 85.1 84.1 109 50 65.4 64.4 70.5 49.2 48.2 43,0 Nq 15 Nc N o Nq 20 Nc N Trần Xuân Ba - 1321020017 3.4 11 00 1.4 3.4 9.1 0.9 2.8 6.8 0.6 1.7 2.9 0.2 Page 26 o Nq 2.4 3.0 0.3 25 Nc N o Nq 30 Nc N o Nq 35 Nc N o Nq 40 Nc N o 45 Nq Nc N Trần Xuân Ba - 1321020017 5.6 8.0 1.5 2.7 3.0 0.4 10 20 13 20 3.8 6.9 8.4 1.8 3.0 2.9 0.4 18 70 21 10 9.5 13 10 14 40 4.9 8.4 8.8 2.2 3.4 2.8 0.4 36.7 35.7 24.8 25.4 24,4 13,3 16.7 15,7 6,41 10.1 9,15 2,60 3.78 2,78 0,50 Page 27 CHƯƠNG IV : TÍNH ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG I tính ứng suất tâm hai mép móng: Ứng suất tâm móng : a Do tải trọng thẳng đứng gây : Pgl = γ tb h + P 976,27 - γ w h = 2.6 + - 1,95.6 = 7,27 (T / m ) F 140 Theo phương pháp phân tầng lấy tổng ta chia đất móng thành lớp nhỏ có chiều dày h i = (0,2 ÷ 0,4)b tính đến lớp có σ z σ bt ≤ 0,2 Ta có h i = 0,2.b = 2m Điểm z i (m) σ bt = γ w h z b lb ko σ z = k o Pgl 1,95.(6+0) = 11,7 1,95.(6+2) = 15,6 1,95.(6+4) = 19,5 0,2 0,4 1,4 1,4 1,4 0,972 0,848 7,27 7,06 6,16 n b Do tải trọng ngang P gây : σz = Ta có : 3.Q y.z 2.π.R R = x + y2 + z2 với n Vì P đặt vào tâm móng nên x = , y = ,do σz =0 c Do tải trọng ngang H gây : Áp dụng công thức với điểm chia ta có Điểm x(m) y(m) z(m) R(m) σz 0 2,5 2,5 2,5 10 6,5 8,4 10,3 0,178 0,087 0,049 Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 28 Tổng ứng suất tâm móng tải trọng thẳng đứng tải trọng ngang gây điểm chia : Điểm Điểm Điểm : : : σ z1 = 7,448 (T / m ) σ z = 7,147 (T / m ) σ z = 6,209 (T / m ) Ứng suất mép C: a Do tải trọng thẳng đứng gây ra: Điểm z b lb kc σ z = k c Pgl 0,2 0,4 1,4 1,4 1,4 0,25 0,2490 0,2129 1,82 1,81 1,54 Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 29 n b Do tải trọng ngang P gây : Điểm x(m) y(m) z(m) R(m) σz 7 5 8,83 9,49 10,49 0,015 0,042 0,058 c Do tải trọng ngang H gây : Điểm x(m) y(m) z(m) R(m) σz 7 7,5 7,5 7,5 11 12,42 13,65 15,04 0,028 0,029 0,027 Vậy ứng suất mép C tải trọng ngang tải trọng thẳng đứng gây : Điểm Điểm Điểm : : : σ z1 = 1,863 (T / m ) σ z = 1,881 (T / m ) σ z = 1,625(T / m ) Ứng suất mép B : a Do tải trọng thẳng đứng gây : Do tính đối xứng nên ứng suất mép móng gây tải trọng thẳng đứng nhau, kết tính ứng suất mép B tải trọng thẳng đứng gây lấy mép C Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 30 b Do tải trọng ngang gây : Cũng tương tự mép C mang ngược dấu c Do tải trọng ngang H gây : Điểm x(m) y(m) z(m) R(m) σz 7 -2,5 -2,5 -2,5 11 10,21 11,67 13,27 -0,025 -0,021 -0,016 Vậy tổng ứng suất mép B tải trọng thẳng đứng tải trọng ngang gây : Điểm Điểm Điểm : : : σ z1 = 1,81 (T / m ) σ z = 1,83 (T / m ) σ z = 1,58 (T / m ) Sơ đồ ứng suất mép móng : Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 31 II Tính độ lún cuối tâm móng ta có S = ∑ Si Si độ lún lớp tương đương S i = A0i hi σ i A 0i - hệ số nén lún rút đổi lớp A0i = a1-2 0,019 = = 0,00114 + ε 10.(1 + 0,668) σi hi - ứng suất lớp - chiều dày lớp thứ i Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 32 7,448 + 7,147 = 0,016 m 6,209 + 7,147 S = 0,00114 = 0,015 m S1 = 0,00114 S A = S1 + S = 0,031 m = 3,1 cm Tại mép B 1,81 + 1,83 = 0,004 m 1,83 + 1,58 S = 0,00114 = 0,0038 m S1 = 0,00114 SB = 0,0078 m = 0,78 cm mép C 1,863 + 1,881 = 0,004 m 1,881 + 1,625 S = 0,00114 = 0,0039 m S1 = 0,00114 SC = 0,0049 m = 0,49 cm KẾT LUẬN Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 33 Mặc dù đồ án thời hạn yêu cầu, trình độ kinh nghiệm hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Mong thầy góp ý kiến để nhửng đồ án sau em làm tốt hơn! Tài liệu tham khảo 1- Giáo trình đồ án học đất, nhà xuất xây dựng Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 34 2- Giáo trình móng công trình, nhà xuất xây dựng 3- Giáo trình tập học đất, nhà xuất xây dựng Trần Xuân Ba - 1321020017 Page 35