MỞ ĐẦU Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành xây dựng cũng có những bước tiến ngày càng lớn, nhiều công trình được xây dựng với quy mô lớn và yêu cầu kỹ thuật cao. Quy mô phát triển của công trình càng lớn, yêu cầu kỹ thuật càng cao thì yêu cầu về chất lượng và sự làm việc ổn định của công trình theo thời gian cũng phải được đảm bảo.Cơ học đất và nền móng công trình là hai môn học không thể thiếu đối với sinh viên khóa Địa chất công trình của các trường đại học kỹ thuật. Hiểu biết sâu sắc về nền đất, về các quá trình cơ học xảy ra trong nền dưới tạc dụng của tải trọng ngoài để từ đó thiết kế các giải pháp nền móng hợp lý là yêu cầu bắt buộc đối với các kĩ sư xây dựng các kĩ sư địa chất công trình – địa kỹ thuật. Trong chương trình đào tạo của Trường Đại Học Mỏ Địa Chất đối với sinh viên ngành địa chất công trình, ngoài việc học trên lớp giáo trình nền và móng còn có đồ án môn học, nó giúp mỗi sinh viên: Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào các công việc cụ thể. Biết các bước thực hiện thiết kế và kiểm tra móng. Làm cơ sở cho các sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau này. Với mục đích như vậy thầy giáo đã giao cho mỗi sinh viên một đề tài với những yêu cầu và nhiệm vụ khác nhau Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nhữ Việt Hàem đã hoàn thành đồ án môn học vơi nội dung sau: 1. Tính áp lực chủ động của đất . 2. Thiết kế móng dưới tường chắn . 3. Tính toán độ lún cuối cùng lớn nhất của móng.
MỞ ĐẦU Hiện với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành xây dựng có bước tiến ngày lớn, nhiều công trình xây dựng với quy mô lớn yêu cầu kỹ thuật cao Quy mô phát triển công trình lớn, yêu cầu kỹ thuật cao yêu cầu chất lượng làm việc ổn định công trình theo thời gian phải đảm bảo Cơ học đất móng công trình hai môn học thiếu sinh viên khóa Địa chất công trình trường đại học kỹ thuật Hiểu biết sâu sắc đất, trình học xảy tạc dụng tải trọng để từ thiết kế giải pháp móng hợp lý yêu cầu bắt buộc kĩ sư xây dựng kĩ sư địa chất công trình – địa kỹ thuật Trong chương trình đào tạo Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất sinh viên ngành địa chất công trình, việc học lớp giáo trình móng có đồ án môn học, giúp sinh viên: - Củng cố kiến thức học vận dụng vào công việc cụ thể Biết bước thực thiết kế kiểm tra móng Làm sở 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 Nhữ Việt Hà em hoàn thành đồ án môn học vơi nội dung sau: Tính áp lực chủ động đất Thiết kế móng tường chắn Tính toán độ lún cuối lớn móng ĐỀ BÀI: VIII.6 Cho tường chắn dài 50m Tường chắn có chiều cao H Lưng tường gãy khúc, gồm đoạn thẳng đứng đoạn nghiêng với phương thẳng đứng góc = - 150 hình vẽ Góc ma sát đất lưng tường trọng lượng mét tường G t = 84T/m lệch với trục qua trọng tâm đáy tường khoảng e = 0,88m chiều rộng đáy tường bt đất sau lưng tường nằm ngang gồm lớp - Lớp : cát hạt nhỏ có bề dày h1 Lớp 2: sét dẻo cứng có chiều dày vô tận Lớp cát hạt nhỏ γw (T/m3) Độ Độ 1,88 27 18 γw (T/m3) 1,96 Độ 14 Lớp sét dẻo cứng C a 2 Độ kG/cm cm /kG 21 0,2 0,014 0,74 Chiều cao tường chắn H= 11m hệ số rỗng e = 0,88, bề dày tường bt = 2,9T/m Yêu cầu: Câu tính áp lực chủ động đất Câu Thiết kế móng tường chắn Câu Tính độ lún cuối lớn BÀI LÀM Câu Tính áp lực chủ động đât a Trong đoạn tường AB Áp dụng trường hợp tường thẳng đứng, lưng tưởng trơn nhẵn, mặt đất sau lưng tường đất rời, nằm ngang Ta có : C=0; = 27o = 18o hệ số áp lực đất chủ động = Với: - góc ma sát đất - góc nghiêng tường - góc ma sát đất tường – góc nghiêng đất sau lưng tường = 0,33 + điểm A: Za = =0 + điểm B cách điểm A đoạn 5m Zb = 5m = Zb = 0,33.1,88.5 = 2,82 T/m2 = + = 2,82 T/m2 Biểu đồ áp lực đoạn AB Áp lực chủ động lên tường chắn đoạn AB Ec1 = F = Z2 = 0,5.0,33.1,88.52 = 7,75T/m2 Xác định điểm đặt đoạn AB Xb = = 1,67 m tính từ điểm B b Trong đoạn BC Trong đoạn AB ta quy chiều cao lớp đất tương đương hs để tính toán đoạn BC hs = = = 4,3 m với = - = 2,74 - = 2,17 với khối lượng riêng cát nhỏ = 2,74 Trên đoạn BC áp dụng trường hợp lưng tường nghiêng sau lưng tường đất - dính nằm ngang Giá trị áp lực hông thành phần gây không phụ thuộc vào vị trí xét nên = Với = 14o = - 15o = 21o =0 = 2,61 T/m2 - Giá trị áp lực nở hông thành phần gây + xét điểm B = hs Với: = = 0,43 = 4,3.1,96.0,43 = 3,62 T/m2 = - = 3,62 – 2,61 = 1,1T/m2 + xét điểm C = (hs+ Z) = 1,96.(4,3 + 6).0,43 = 8,68 T/m2 = - =8,68– 2,61 = 6,07 T/m2 Biểu đồ áp lực hình ABC Áp lực chủ động Ec2 = ½ HBC.( HBC + 2hs) = 0,5.1,96.6.(6+4,3.2).0,43 = 36,91 T/m2 Điểm đặt Ec cách điêm C đoạn X = = = 2,3 m Câu Thiết kế móng tường chắn a Móng có chiều cao H =11m chiều rộng tường bt = 2,9m chiều dài tường 50m chịu tác dụng lực : lực đẩy ngang đất T, trọng lực móng G Bên tường lớp sét dẻo cứng Vậy ta thiết kế móng băng để đảm bảo yêu cầu làm việc tường chắn đồng thởi thiết kế móng đơn giản dễ thi công trường chi phí giảm b Chọn chiều sâu đặt móng Theo đề bài, ta có tường chạy dài 50m đặt lớp đất sét dẻo cứng, lớp đất có khả chịu tải tốt nên ta chọn giải pháp móng băng, móng có độ cứng hữu hạn, chọn độ sâu đặt móng h= 3m c Xác định chiều rộng móng - Chiều rộng móng b xác định theo công thức : b² + k1b – k2 = với: k1= M1.h + M2 – M3 k2 = M3 M1= M2 = 4cotgφ M3 = M1 - Theo ra; ta có φ = 14o nên tra bảng 2.3 ta được: M1 = 7,42 M2 = 16,04 M3 = 3,42 Có = 2,0 – 2,2 T/m3 (lấy 2) m= 0,9 G= 84 T/m k1 = 7,42.3 + 16,04 – 3,42 = 27 k2 = 3,42 = 162,8 Thay k1 k2 vào (1) ta : b2 + 25,9.b – 162,8 = b = 5,07 m chọn b = 5,2 m - Kiểm tra bgh Do móng có độ cứng hữu hạn nên thõa mãn điều kiện sau ≥ b bgh = bt + 2.hm.tag đó: bt - chiều rộng tường hm – chiều sâu đặt móng theo lý thuyết bê tông hay bê tông cốt thép tag = Theo ta có bt = 2,9 Vì móng có độ cứng hữu hạn nên : ≤ ≤ tg ⇔ ≤ ≤ ⇔ ≤ ≤ 0,575 hm 0,87 Chọn hm = 0,65 => = 4,2 Kiểm tra ; tagαtk = = = 1,78 Chọn hm cho tagα = 1,4 -1,9 hm = 0,65 Vậy chiều rộng móng b = 5,2 m - Xác đinh sức chịu tải = m.(A.b + B.h) + c.D Với m = Ta có φ = 14o nên tra bảng : - A = 0,29 B = 2,17 D = 4,69 = 1.(0,29.5,2 + 2,17.3).1,96 + 2.4,69= 25,1 (T/m2) Xác định kích thước móng kiểm tra + Xác định kích thước móng ( F ) F = = = 4,4 (m2) Kiểm tra : Theo có F = l.b = 50.4,4 = 220 (m2) F thỏa mãn điều kiện : ≥ F + Kiểm tra điều kiện chịu lực đáy móng xét cho mét dài = Trong đó: Gt – trọng lượng tường G = b.h γtb = 5,2.3.2 = 31,2 ( T/m ) F = b.L = 5,2.1 = 5,2 ( m2) σtbtc = 22,15 < T/m2 Tính toán bê tông cốt thép - - Chiều dày bê tông : Tính cho mét dài L =1m h0 > đó: m hệ số làm việc bê tông ; m = 0,9 Rcp cường độ kháng cắt cho phép bê tông (7-10% theo mác bê tông ) Chọn mác bê tông 200# => Rcp = 7%.200 = 140 T/m2 Q =() = 23,77.() = 27,34 T = = = 23,77 T/m = Gt.n = 84.1,1 =92,4 T/m n hệ số vượt tải = 1,1 - 1,2 h0 > = = 0,22 m Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ 0,04 m Chiều dày lớp bê tông tính toán h0 = hm – e = 0,65 – 0,05 = 0,6 m Tính toán số lượng cốt thép Fa = Trong : Ma = Q = 0,5.27,34.().1 = 15,7 m - hệ số làm việc bê tông m=0,9÷1 ( lấy m = 0,9 ) ma – hệ số làm việc cốt thép ma=0,9÷1 ( lấy m = 0,9 ) Ra: cường độ chịu kéo cốt thép , phụ thuộc vào chất lượng thép công trinh Chọn loại thép CT3 Ra=2100(kg/cm2) = 21000(T/m2) Fa = = 1,54.10-3 m2 Chọn thép chịu lực có đường kính 18(mm) Chọn thép đai có đường kính 14 (mm) fa = = = 2,01.10-4 ( m2) số thép cho mét dài : na = = 6,05 (thanh) Chọn na = 6(thanh) Khoảng cách thép chịu lực Ca= = 0,18(m) = 18 (cm) Chọn Ca = 18 cm Để bê tông cốt thép làm việc đồng thời khoảng cách thép ≤ ≤ 18 cm, thỏa mãn điều kiện 15(cm) Ca 20 (cm) Thiết kế móng tường chắn Câu Tính lún cuối Nền đất đáy móng sét pha đồng vận dụng phương pháp phân tầng lấy tổng để tính độ lún cuối Áp lực đáy móng tính cho 1m dài P= + Trong đó: F diện tích đáy móng tính cho 1m dài h: chiều sâu đặt móng = T/m3 q=Gt= 84 T/m P = 2.3 + = 22,15 T/m2 - Áp lực gây lún = P - = 22,15 – 1,96.3 = 16,27 T/m2 = 16,27 T/m2 - Chia đất thành phân tố có chiều dày zi = m Xác định ứng suất phụ thêm ứng suất thân đât = (h+zi) = k0 - Kết tính ứng suất trình bày bảng sau: STT zi (m) l/b (m) z/b (m) K0 (T/m2) (T/m2) 1 0.19 0.97 15.78 1.96 2 0.38 0.89 14.48 3.92 3 0.58 0.77 12.53 5.88 4 0.77 0.67 10.90 7.84 5 0.96 0.56 9.11 9.8 6 1.15 0.5 8.14 11.76 7 1.35 0.44 7.16 13.72 8 1.54 0.39 6.35 15.68 9 1.73 0.35 5.69 17.64 10 10 1.92 0.3 4.88 19.6 11 11 2.12 0.29 4.72 21.56 12 12 2.31 0.28 4.56 Ta thấy tai độ sâu 12 m có = 4,56 T/m2 , = 23,52 T/m2 thõa mãn điều kiện 0,2 vùng hoạt động nén ép 12 m Biểu đồ ứng suất thân ứng suất gây lún qua tâm móng công trình Ta có e0 = 74 a = 0,0014 cm2/kG = 0,0014 m2/T Hệ số nén lún tương đối a0 = = = 0.0008 m2/T - 23.52 - đất sét pha đồng nên hệ số nén lún lớp đất ai= 0,0008 m2/T Độ lún cuối cung đất S= Trong : hi – chiều dày phân tố thứ i - ứng suất phụ thêm ỡ lớp thứ i , tính trung bình cộng ứng suất phụ thêm đỉnh đáy phân tố thứ i a0 – hệ số nén lún tương đối Ta có bảng sau: STT hi (m) a0i m2/T (T/m ) Si (m) 1 0.0008 15.78 0.006 0.0008 14.48 0.012 0.0008 12.53 0.010 0.0008 10.90 0.009 0.0008 9.11 0.007 0.0008 8.14 0.007 0.0008 7.16 0.006 0.0008 6.35 0.005 0.0008 5.69 0.005 10 0.0008 4.88 0.004 11 0.0008 4.72 0.004 12 0.0008 4.56 0.002 Độ lún cuối đất S = = 0,075 m = 7,5cm Vậy tông độ lún cuối công trình 7,5 cm KẾT LUẬN Đồ án môn học đất nến móng đồ án quan trọng, giúp sinh viên củng cố thêm kiến thức cách vững giúp hiểu thêm công việc kỹ sư Địa chất công trình Trong trình làm đồ án, kết hợp việc học lý thuyết làm việc nghiêm túc nhà thân, với hướng dẫn tận tình thầy Nhữ Việt Hà thầy cô môn Địa chất công trình, đóng góp nhiệt tình bạn, đến e hoàn thành đồ án theo thời hạn đề Mặc dù cố gắng kinh nghiệm thực tế trình độ thân nhiều hạn chế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Em mong tiếp tục bảo, hướng dẫn thầy cô môn bạn để em dần hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương Giáo trình học đất, NXB Xây Dựng, 2012 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng Bài tập Cơ học đất, NXB Xây Dựng, Hà Nội Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Hồng, Nguyễn Văn Phóng Nền móng công trình, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2009 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Văn Phóng Đồ án Cơ học đất – Nền móng, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2009 TCVN 9362-2012 TCVN 356-2005