Hướng dẫn làm bài tập lớn cơ học đất

H NG DẪN BÀI TẬP L N Ths Võ Thanh Toàn TRANG BÌA Có thể dùng trang bìa Hoặc đánh máy L u ý: Nội dung viết tay N I DUNG BÀI TẬP L N Họ tên: NGUYỄN VĂN A MS:……… Lớp: D12X… A SỐ LIỆU Đề số: 67 (Số thứ tự SV) Tải trọng tính toán tác dụng chân cột: Ntc = 100 (T) = 1000kN Mtc = Móng có kích thước: lxb = 4m x 2m Độ sâu chôn móng: h = Nền đất: 2,4 m L pđ t (phần C CHO BIẾT) (cột cuối cùng) STT l p đ t Bề dày (m) 24 5m 29 > 10m BẢNG SỐ LIỆU BÀI TẬP L N L pđ t STT l p đ t Bề dày (m) 24 5m 29 > 10m Lớp đất STT lớp đất 24 30.8 50.3 29 27.2 32.1 Lớp STT đất lớp đất 24 29 Độ ẩm Giới Giới tự hạn hạn dẻo nhiên nhão Wd(%) W(%) Wnh(%) Dung trọng tự nhiên γ(T/m ) Tỷ trọng hạt Δ Góc ma Lực dính c(kG/cm ) sát φ 22.5 1.88 2.7 11o55’ 0.18 25.9 1.86 2.68 17o35’ 0.2 Kết thí nghiệm nén ép Áp lực nén p (Kpa) 50 0.876 0.804 100 150 200 400 0.845 0.778 0.818 0.754 0.794 0.733 0.782 0.727 N I DUNG XÁC ĐỊNH TÊN VÀ TRẠNG THÁI CỦA CÁC L P Đ T * L p 1: - Tên đất: A  Wnh  Wd  A  50.3  22.5  27.8 (%)  A  17 Kết luận: Đất sét - Trạng thái c a đất: W  Wd B A 30.8  22.5  B  0.298 27.8  0.25  B  0.50 Kết luận: Đất sét, trạng thái dẻo c ng * L p 2: (t ơng tự) Kết luận: Đất cát pha, trạng thái dẻo N I DUNG XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU BIẾN DẠNG CỦA CÁC L P Đ T p2  200 kPa p1  100 kPa * L p 1: Cho biết: - Hệ số nén lún: e1  0.845 e2  0.794 e1  e2 a p2  p1 0.845  0.794  a  0.051x 102 (m2 /kN)  0.051 (cm2 /kG) 200  100 Kết luận: Đất có tính nén lún mạnh - Hệ số nén lún tương đối: a0  - Mô đun biến dạng:  E E  a0 a 0.051   0.028 (cm2 /kG)  e1  0.845 với: 2 2 x 0, 422  1  0.392   1 1   0.42 0.392 = 14 (kG/cm2 ) = 1400 (kN/m2 ) = 1400 (kPa) 0.028 * L p 2: (t ơng tự) N I DUNG TÍNH Đ B LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG c 1: Xác định ng suất gây lún (pgl) tải gây - XĐ ng suất tải trọng tác dụng lên đáy móng: p Ntc   tb h F Với:  N tc  100 (T )  1000 ( kN )   F  2x4  ( m )   tb  20 (kN/m ) h  2, ( m)  1000 + 20 x 2,4 = 173 (kN/m2 ) - XĐ ng suất gây lún (pgl) tải trọng gây đáy móng:  p pgl  p   h 3 Với:   1,88 (T/m )  18,8 (kN/m )  pgl  173 - 18,8 x 2,4 = 127,88 (kN/m2 ) N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 2: Vẽ biểu đồ phân bố US TLBT đất US gây lún: - Chia đất thành lớp phân tố có chiều dày: hi = 0,4b Với: b  (m)  hi  0, x  0,8 ( m) - Tính ng suất thân c a đất:  bti   i zi Tại điểm 0:  bt0 = 2,4 x 18,8 Tại điểm 1: Tại điểm 2:  bt1 = 45,12 + 0,2 x 18,8  48,88 (kN/m2 )  bt2 = 48,88 + 0,8 x 18,8  63,92 (kN/m2 ) Tại điểm 3:  bt3 = 63,92 + 0,8x 18,8  78,96 (kN/m2 ) Tại điểm 4:  bt4 = 78,96 + 0,8 x 18,8  94,00 (kN/m2 )  bt5 = 94,00 + 0,8x 18,6  108,88 (kN/m2 ) Tại điểm 5: Tại điểm 6: Tại điểm 7:  45,12 (kN/m2 )  bt6 = 108,88 + 0,8 x 18,6  123,76 (kN/m2 )  bt7 = 123,76 + 0,8x 18,6  138,64 (kN/m2 ) N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG - ng suất gây lún tải trọng gây ra:  gli  k0 pgl Với: l  2 b z Tại điểm 0:    k0  b z 0,  0,1  k0  0,988 Tại điểm 1:  b z 1,  0,5  k0  0, 7985 Tại điểm 2:  b z 1,8   0,9  k0  0,537 Tại điểm 3: b z 2,6   1,3  k0  0,357 Tại điểm 4: b z 3,  1,  k0  0, 2455 Tại điểm 5:  b z 4,   2,1  k0  0,1765 Tại điểm 6: b z 5, Tại điểm 7: b   2,5  k0  0,132  gl0 = x 127,88  127, 88 (kN/m2 )  1gl = 0,988 x 127,88  126,34 (kN/m2 )  gl2 = 0,7985 x 127,88  102,11 (kN/m2 )  gl3 = 0,537 x 127,88  68, 67 (kN/m2 )  gl4 = 0,357 x 127,88  45, 65 (kN/m2 )  gl5 = 0,2455 x 127,88  31,39 (kN/m2 )  gl6 = 0,1765 x 127,88  22,57 (kN/m2 )  gl7 = 0,132 x 127,88  16,88 (kN/m ) N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 3: Xác định phạm vi chịu lún: Hn Từ kết tính toán, ta thấy z = 4,2 m có:  bt  123, 76 (kN/m )   22,57 (kN/m )   gl   bt  5 gl Vậy phạm vi chịu nén: Hn = 4,2 (m) tính từ đáy móng N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 4: Xác định ng suất trung bình c a lớp phân tố - ng suất thân trung bình (p1i) c a lớp đất phân tố th i Lớp phân tố 1: Lớp phân tố 2: Lớp phân tố 3: Lớp phân tố 4: Lớp phân tố 5: Lớp phân tố 6: p11   bt0   bt1  bt1   bt2 p12   bt2   bt3 p13  p14  p15  p16   bt3   bt4  bt4   bt5  bt5   bt6 45,12  48,88  47,00 (kN/m2 ) 48,88  63,92  p12   56, 40 (kN/m2 )  p11   p13  63,92  78,96  71, 44 (kN/m2 )  p14  78,96  94,00  86, 48 (kN/m2 )  p15  94,00  108,88  101, 44 (kN/m2 )  p16  108,88  123, 76  116,32 (kN/m2 ) N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 4: Xác định ng suất trung bình c a lớp phân tố - ng suất gây lún trung bình (p2i) c a lớp đất phân tố th i    127,88 + 126,34 gl Lớp phân tố 1:  1gl  gl  = 127,11 (kN/m2 ) 2  p21  p11   1gl = 47,00 + 127,11 = 174,11 (kN/m2 ) Lớp phân tố 2:  gl2   1gl   gl2 126,35 + 102,11  = 114,23 (kN/m2 )  p22  p12   gl2 = 56,40 + 114,23 = 170,63 (kN/m2 ) Lớp phân tố 3:   gl  gl2   gl3 102,11 + 68,67  = 85,39 (kN/m2 )  p23  p13   gl3 = 71,44 + 85,39 = 156,83 (kN/m2 ) 10 N I DUNG 11 TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 4: Xác định ng suất trung bình c a lớp phân tố - ng suất gây lún trung bình (p2i) c a lớp đất phân tố th i    68,67 + 45,65 gl Lớp phân tố 4:  gl4  gl  = 57,16 (kN/m2 ) 2  p24  p14   gl4 = 86,48 + 57,16 = 143,64 (kN/m2 ) Lớp phân tố 5:   gl  gl4   gl5 45,65 + 31,39  = 38,52 (kN/m2 )  p25  p15   gl5 = 101,44 + 38,52 = 139,96 (kN/m2 ) Lớp phân tố 6:   gl  gl5   gl6 31,39 + 22,57  = 26,98 (kN/m2 )  p26  p16   gl6 = 116,32 + 26,98 = 143,30 (kN/m2 ) 12 N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 5: Xác định p1i  e1i p2i  e2i cho lớp phân tố i - Tính hệ số rỗng ban đầu: Lớp đất 1: e  n (1  0,01W ) Lớp đất 2: e  n (1  0,01W )   1 1 e e - Xác định p1i  e1i p2i  e2i : 2,7 x 10 x (1 + 0,01 x 30,8) - = 0,879 18,8 2,68 x 10 x (1 + 0,01 x 27,2) - = 0,833 18,6 p11 = 47,00 (kN/m2 )  e11  0,8762 p21 = 174,11 (kN/m2 )  e21  0,8064 p12 = 56,40 (kN/m2 )  e12  0,8720 p22 = 170,63 (kN/m2 )  e22  0,8081 p13 = 71,44 (kN/m2 )  e13  0,8627 p23 = 156,83 (kN/m2 )  e23  0,8147 p14 = 86,48 (kN/m2 )  e14  0,8534 p24 = 143,64 (kN/m2 )  e24  0,8214 p15 = 101,44 (kN/m2 )  e15  0,7773 p25 = 139,96 (kN/m2 )  e25  0,7617 p16 = 116,32 (kN/m2 )  e16  0,7702 p26 = 143,30 (kN/m2 )  e26  0,7572 13 N I DUNG TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG B c 6: Tính độ lún ổn định c a tâm móng: si  e1i  e2i hi  e1i e11  e21 0,8762 - 0,8064 2 s  h  x 0,2 = 0,74 10 Lớp phân tố 1: 1  e 1  0,8762 11 e e 0,8720  0,8081 Lớp phân tố 2: s2  12 22 h2  x 0,8 = 2,73.102  e12  0,8720 e e 0,8627  0,8147 Lớp phân tố 3: s3  13 23 h3  x 0,8 = 2,06.102  e13  0,8627 e14  e24 0,8534  0,8214 s h   x 0,8 = 1,38.102 Lớp phân tố 4: 4  e14  0,8534 (m) = 0,74 (cm) (m) = 2,73 (cm) (m) = 2,06 (cm) (m) = 1,38 (cm) e15  e25 0, 7773  0, 7617 h5  x 0,8 = 0,70.102 (m) = 0,70 (cm)  e15  0, 7773 e16  e26 0, 7702  0, 7572 2 s h  x 0,8  = 0,59 (m) = 0,59 (cm) Lớp phân tố 6:  e  0, 7702 16 Lớp phân tố 5: s5   S   si  0, 74  2, 73  2, 06  1,38  0, 70  0,59  8, 20 (cm) Vậy độ lún móng là: S  8, 20 (cm) 14 15 N I DUNG TÍNH Đ 16 LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG Phần nâng cao: - Có xét đến mực nước ngầm đ sâu 5m tính từ mặt đất - Có xét đến móng lệch tâm theo ph ơng l Chúc làm tập tốt! a > 0.01 (cm2/kG) a > x 10-4 (m2/kN) 0.001 ≤ a ≤ 0.01 (cm2/kG) 0.1x10-4 ≤ a ≤ 1x10-4 (m2/kN) a < 0.001 (cm2/kG) a < 0.1x10-4 (m2/kN) Đất cát:  = 0,27 Đất sét pha:  = 0,35 Đất có tính nén lún mạnh Đất có tính nén lún trung bình Đất có tính nén lún yếu Đất cát pha:  = 0,30 Đất sét:  = 0,42 Lớp đất Kết thí nghiệm nén ép STT lớp đất 24 29 Áp lực nén p (Kpa) 50 100 150 200 400 0.876 0.804 0.845 0.778 0.818 0.754 0.794 0.733 0.782 0.727 * Nội suy e11: Ta có: * Nội suy e15: p11 = 47,00 (kN/m2 ) (Thuộc lớp đất 1), nên: Ta có: p15 = 101,44 (kN/m2 ) (Thuộc lớp đất 2), nên: 47 50 100 101,44 150 0,879 e11 0,876 0,778 e15 0,754 (0  47)  e11  0,879  (0,879  0,876)  e15  0,778  (100  101, 44) (0,778  0,754) (0  50) (100  150)  e11  0,8762  e15  0, 7773 Lớp đất STT lớp đất 24 29 Kết thí nghiệm nén ép Áp lực nén p (Kpa) 50 100 150 200 400 0.876 0.804 0.845 0.778 0.818 0.754 0.794 0.733 0.782 0.727 * Nội suy e21: Ta có: (tiếp theo) * Nội suy e25: p21 = 174,11 (kN/m2 ) (Thuộc lớp đất 1), nên: Ta có: p25 = 133,96 (kN/m ) (Thuộc lớp đất 2), nên: 150 174,11 200 100 133,96 150 0,818 e21 0,794 0,778 e25 0,754  e21  0,818  (150  174,11) (100  133,96) (0,818  0,794)  e25  0,778  (0,778  0,754) (150  200) (100  150)  e21  0,8064  e25  0, 7617 ... 0.1x10-4 (m2/kN) Đất cát:  = 0,27 Đất sét pha:  = 0,35 Đất có tính nén lún mạnh Đất có tính nén lún trung bình Đất có tính nén lún yếu Đất cát pha:  = 0,30 Đất sét:  = 0,42 Lớp đất Kết thí nghiệm... h = Nền đất: 2,4 m L pđ t (phần C CHO BIẾT) (cột cuối cùng) STT l p đ t Bề dày (m) 24 5m 29 > 10m BẢNG SỐ LIỆU BÀI TẬP L N L pđ t STT l p đ t Bề dày (m) 24 5m 29 > 10m Lớp đất STT lớp đất 24 30.8... L p 1: - Tên đất: A  Wnh  Wd  A  50.3  22.5  27.8 (%)  A  17 Kết luận: Đất sét - Trạng thái c a đất: W  Wd B A 30.8  22.5  B  0.298 27.8  0.25  B  0.50 Kết luận: Đất sét, trạng