Đồ án cơ học đất và nền móng

MỤC LỤCMỞ ĐẦU1Đề bài I7:2CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MÓNG41.1.Xác định kích thước móng41.2.Kiểm tra kích thước móng41.3.Xác định sức chịu tải của nền đất dưới đáy móng.41.4.Kiểm tra tiết diện đáy móng.51.5.Kiểm tra điều kiện chịu lực của nền đất dưới đáy móng.51.6.Tính toán bê tông – cốt thép.51.7.Bản vẽ thi công.8CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIỚI HẠN92.1.Xác định tải trọng tới hạn tại tâm móng ( y = b2 ).92.2.Xác định tải trọng tới hạn tại (y = 0 ).92.3.Xác định tải trọng tới hạn tại (y = b = 2,5 ).10CHƯƠNG 3: TÍNH LÚN THEO THỜI GIAN113.1.Tính độ lún cuối cùng tại tâm móng.113.2.Tính lún theo thời gian.13KẾT LUẬN16TÀI LIỆU THAM KHẢO17

ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG MỤC LỤC [Type text] Page ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nước ta trình đổi phát triển, đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa đát nước xây dựng sở hạ tầng, hàng loạt cơng trình xây dựng mọc lên nhằm phục vụ mục đích khác kinh tế, văn hóa xã hội an ninh quốc phòng… Đó cơng trình như: Cầu vượt, đường giao thơng, nhà cao tầng, khu trung cư, khu đô thị, khu công nghiệp… Một phận quan trọng cơng trình xây dựng móng cơng trình, cơng trình bền vững, có độ ổn định cao, sử dụng an tồn lâu dài phụ thuộc nhiều vào chất lượng móng cơng trình việc lựa chọn giải pháp móng thích hợp cho cơng trình Trên thực tế kỹ sư Địa chất cơng trình thường có kiến thức tốt đất ngược lại kiến thức thiết kế kết cấu móng hạn chế Trên sở Bộ mơn Địa chất cơng trình, Trường đại học Mỏ - Địa chất dựa vào chương trình đào tạo mơn Cơ học đất, Nền móng cho sinh viên ngành địa chất cơng trình, bên cạnh đồ án kèm để sinh viên nắm rõ học bước đầu làm quen với việc thiết kế đưa giải pháp móng thích hợp cho cơng trình nhằm đảm bảo an tồn cho cơng trình mang lại hiệu kinh tế cao Nội dung đồ án gồm phần sau: Mở đầu Chương 1: Thiết kế móng Chương 2: Xác định tải trọng giới hạn Chương 3: Tính lún theo thời gian Kết Luận Hà Nội, Tháng 5, Năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Đức Chiều Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MĨNG Đề I-7: Hình 1: Nền đất cơng trình - Cho tường nhà cơng nghiệp kích thước 60 x 60 cm; trọng lượng tường Ptc1 = 50 (T/m); trọng lượng cầu chạy vật treo P tc2 = (T/m) Tường đặt - đất gồm lớp: Lớp 1: Sét pha dày 4m; Lớp 2: Cát pha dày vô tận; Các số liệu đất cho bảng: Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG Bảng 1: Bảng tiêu lý K.lg thể tích TN Lớp đất K.lg riêng Độ ẩm W 1.00 1,92 γs (T/m3 ) 2,7 2.00 1,84 2,7 γw (T/m3) Góc Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực ma sát P = 1; 2; 3; kG/cm2 ε1 ε2 ε3 ε4 20.00 0,665 0,610 0,586 0,565 21.00 0,743 0,699 0,668 0,652 (%) Lực dính kết Hệ số thấm φ C K (độ) (kG/cm2) (cm/s) 21.00 0,22 1,1.10-7 1,1.10-4 Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế móng tường nhà cơng nghiệp Xác định tải trọng giới hạn đất tâm mép móng theo lý thuyết cân giới hạn Tính tốn vẽ biểu đồ độ lún đất đáy móng theo thời gian CHƯƠNG THIẾT KẾ MĨNG 1.1 - Xác định kích thước móng Theo yêu cầu đề ta chọn giải pháp móng đơn chịu tải trọng thẳng đứng lệch tâm Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MĨNG - Đặt móng vào lớp sét pha - Chọn độ sâu đặt móng sơ h = 1.5m - Xác định chiều rộng móng sơ Trong đó: b chiều rộng móng Với: - Các hệ số M1, M2, M3 tra bảng, M1, M2, M3 phụ thuộc vào góc ma sát Ta có: φ = 21o suy ra: M1= 5,8; M2= 10,45; M3 = 1,79; Ptc = Ptc1 + Ptc2 = 50 + = 58 (T/m) βγm = γtb = 2,2 (T/m3) Chọn m = Suy ra: Với k1, k2 giải (1) ta b = 1.62 (m) Chọn b = 2,5 (m) Chọn chiều dày móng hm = 0,6 (m) 1.2 Kiểm tra kích thước móng Móng vơng: a = b = 2,5m chọn hm = 0,6m ; d = 0,9m Đk: a = b > agh = bgh = ac +2hm.tgαgh Ta có: agh = bgh = 0,6 + 2.0,6.1 = 1,8 Vậy a = b = 2,5 > agh = bgh = 1,8 ( thỏa mãn ) 1.3 Xác định sức chịu tải đất đáy móng Theo quy phạm: φ = 21o tra bảng được: A = 0,56; B = 3,25; D = 5,85; → (T/m3) 1.4 Kiểm tra tiết diện đáy móng F = a.b = 6,25 > = = 2,8 ( thoảm mãn ) 1.5 Kiểm tra điều kiện chịu lực đất đáy móng  Momen tải trọng lệch tâm gây ra: M = Ptc2.0,5 = 8.0,5 = (T.m) Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG  Momen chống uốn móng: = 2,604 (m3)  Ứng suất đáy móng: - ứng suất trung bình: (T/m2) - ứng suất lớn nhất: (T/m2) - ứng suất nhỏ nhất: (T/m2)  Kiểm tra điều kiện chống lật móng khả chịu lực : - Như đủ khả chịu lực Ta chọn móng có kích thước a × b = 2,5 × 2,5 tgα = = = 1,58 thỏa mãn điều kiện 1≤ tgαtk ≤ 1.6 Tính tốn bê tơng – cốt thép - Tải trọng tính tốn: (lấy hệ số vượt tải n = 1,1) Ptt = n.Ptc =1,1.58 = 63,8 (T/m) M = 1,1.4 = 4,4 ( T.m ) 1.6.1 Tính chiều dày làm việc tối thiểu bê tông ( homin) - ho - Chiều dày làm việc bê tông ho = hm – e chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ e = 0,04 m ho = 0,6 – 0,04 = 0,56 m Đk: ho > Trong đó: m – hệ số làm việc bê tông lấy m = 0,9 Chọn mac bê tông 200 Rcp = 115 (T/m2) = n = 1,2× 58 = 69,6 T Vậy: = = 0,28 < ho = 0,56 ( thỏa mãn ) 1.6.2 Tính cốt thép Cốt thép trường hợp móng chịu tải trọng thẳng đứng lệch tâm phải nhiều trường hợp chịu tải tâm - Momen phản lực gây tính sau: = = 14,25 = = 10,87 = + (.( 1- ) = 10,87 + ( 14,25 – 10,87) (1 - = 12,97 (T/m2) Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MĨNG Hình 2: Áp lực Ma =.(a-ac)2.( 2.b + bc) ( ) = 11,46 (T.m) Mb =.(b-bc)2.( 2.a + ac) ( ) = 10,58 (T.m) 1.6.3 Tính số lượng cốt thép theo chiều cạnh a b Chọn thép CT3: Ra = 21.103 T/m2 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: cm Diện tích cốt thép cần thiết tính theo cơng thức: ( m2 ) ( m2 ) m,ma hệ số làm việc bê tông thép lấy =0,9  Số thép chiều dài cạnh a: Chọn thép Ф 12: fa = 1,13.10-4 m2 10,65 Chọn na = 11 Khoảng cách bố trí cốt thép: cm Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG - Ta thấy, khoảng cách thép vượt phạm vi cho phép thuộc khoảng 1520 cm thỏa mãn điều kiện để bê tông cốt thép làm việc đồng thời  Vậy ta chọn số thép Ф 12 theo cạnh a tăng lên 13 : cm Chọn khoảng cách bố trí thép 20 cm  Số thép chiều dài cạnh b: Chọn thép Ф 12: fa = 1,13.10-4 m2 9,82 Chọn na = 10 Khoảng cách bố trí cốt thép: cm - Ta thấy, khoảng cách thép vượt phạm vi cho phép thuộc khoảng 1520 cm thỏa mãn điều kiện để bê tông cốt thép làm việc đồng thời  Vậy ta bố trí thép chiều cạnh a hợp lý độ an toàn phù hợp với điều kiện làm việc bê tông cốt thép cm 1.7 Bản vẽ thi công Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG CHƯƠNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIỚI HẠN  Ta xác định tải trọng giới hạn đất theo phương pháp Xocolovxki: Trước hết, ta xác định YT theo biểu thức sau : YT = Từ YT tra bảng để xác định Pgh điểm có tọa độ y sau Pgh = PT.( c + + γ h Hình 3: Lực phân bố tải trọng giới hạn 2.1 Xác định tải trọng tới hạn tâm móng ( y = b/2 ) Ta có: YT = = 0,72 Tra bảng ta có : PT = 21,14 Vậy Pgh = 21,14.( 2,2 + + 1,92 1,5 = 72,76 ( T/m2)  Nhận xét ta thấy: σtbtc = 11,04 ( T/m2) < Pgh = 72,76 ( T/m2) Vậy tâm móng ổn định 2.2 Xác định tải trọng tới hạn (y = ) Ta có: YT = = Tra bảng ta có : PT = 15,98 Vậy Pgh = 15,98.( 2,2 + + 1,92 1,5 = 55,70 ( T/m2)  Nhận xét ta thấy: σmintc = 9,5 ( T/m2) < Pgh = 55,70 ( T/m2 Vậy mép móng ( y = ) ổn định 2.3 Xác định tải trọng tới hạn (y = b = 2,5 ) Ta có: YT = 2,5 = 1,45 Tra bảng ta có : PT = 25,62 Vậy Pgh = 25,62.( 2,2 + + 1,92 1,5 = 87,57( T/m2)  Nhận xét ta thấy: σmaxtc = 12,58 ( T/m2) < Pgh = 87,57 ( T/m2) Vậy mép móng ( y = b =2,5 ) ổn định Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG Svth: Nguyễn Đức Chiều 10 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG CHƯƠNG TÍNH LÚN THEO THỜI GIAN 3.1 Tính độ lún cuối tâm móng - Ta xem tải trọng hình thang tải trọng phân bố với σtctb = = 11,04 (T/m2) - Áp lực gây lún Pgl = σtctb - γ1.h = 11,04 – 1,92.1,5 = 8,16 (T/m2) - Giá trị ứng suất gây lún điểm nằm trục qua tâm móng tính theo công thức: - σz = k0.Pgl với ko hệ số tra bảng Ta chia thành lớp phân tố lớp dày 0,5m, trị số ứng xuất trung bình lớp xác định biểu đồ sau: Biểu đồ 1: Ứng suất thân ứng suất gây lún lớp1 ( sét pha ) lớp ( cát pha) độ sâu z 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 z/b 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 l/b 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 k0 1.000 0.949 0.756 0.547 0.390 0.285 0.214 0.165 σgl σbt 8.16 7.74 6.17 4.46 3.18 2.33 1.75 1.35 2.88 3.84 4.80 5.76 6.72 7.36 8.28 9.20 0,2 σbt 0.58 0.77 0.96 1.15 1.34 1.47 1.66 1.84 Bảng : Ứng suất thân ứng suất gây lún theo độ sâu tâm móng Svth: Nguyễn Đức Chiều 11 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG  Như với điều kiện: σgl ≤ 0,2σbt ta xác định chiều dày hoạt động nén ép 3,5m tính từ tâm móng tức 5m tính từ mặt đất Biểu đồ 2: Biểu đồ nén lún lớp - Biểu đồ 3: Biểu đồ nén lún lớp Xác định hệ số lỗ rỗng ứng với ứng suất trên đường cong nén lún, kết thể bảng sau: Lớp phân tố Chiều dày 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 P1i = σbt (T/m2) 3.84 4.80 5.76 6.72 7.36 8.28 9.20 e1i P2i = σgl + P1i e2i Si 0.680 0.679 0.672 0.671 0.755 0.754 0.753 12.00 12.54 11.93 11.18 10.54 10.61 10.95 0.658 0.661 0.663 0.665 0.740 0.738 0.737 Tổng Si 0.007 0.005 0.003 0.002 0.004 0.005 0.005 0.030 Bảng 3: Kết tính lún  Vậy độ lún cuối tính 3,0 cm  Việc thiết kế móng hợp lý kích thước chiều sâu chơn móng nên lún cơng trình đảm bảo cho kết cấu bên cơng trình hoạt động bình thường  Tuy nhiên việc thiết kế kích thước móng có kích thước lớn 2,5× 2,5 m gây tốn - kinh tế 3.2 Tính lún theo thời gian Với Chiều sâu hoạt động nén ép đến 3,5m tính từ tâm móng nước thấm chiều Vậy ta tính tốn theo “ TH0” Svth: Nguyễn Đức Chiều 12 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MĨNG Hình 4: Sơ đồ thấm  Trong lớp sét pha - Với hệ số nén lún a1 = = 0,002 ( m2/T ) ; ao1 = 0,0011( m2/T ) Trong : P1 = σzbt = 4.1,92 = 7,68 (T/m2); ε1 = 0,670 P2 = σzbt + σztc = 7,68 + 2,33 =10,01 (T/m2); ε2 = 0,665( m2/T )  Trong lớp cát pha - Với hệ số nén lún a1 = = 0,0047( m2/T ); a02 = 0,0028 Trong : P1 = σzbt = 9,2 (T/m2); ε1 = 0,745 P2 = σzbt + σztc = 9,2 + 1,35 =10,67 (T/m2); ε2 = 0,738 Ta có: h1 – 2,5m ; h2 = H –h1 = 1m Z1 = H – h/2 = 2,25 m Z1 =h2/2 = 0,5m Khi đó: am = = 0,00124 ( m2/T ) Km = = =1,54 ( cm/s ) = 4,62 ( m/năm ) Cvm = = 37,26 (m/năm) Nhân cố kết Vậy t =0,03.N Svth: Nguyễn Đức Chiều 13 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MĨNG - Kết tính lún theo thời gian bảng kết sau: STT θt N t = 0,03N( năm) 0.10 0.25 0.50 0.75 0.90 0.95 0.02 0.12 0.49 1.18 2.09 2.80 6,00.10-4 3,60.10-3 1,47.10-2 3,54.10-2 6,27.10-2 8,40.10-2 St = θt.S∞ (cm) 0.30 0.75 1.50 2.25 2.70 2.85 Bảng 4: Kết tính lún theo thời gian - Từ bảng kết ta vẽ biểu đồ lún theo thời gian đất: KẾT LUẬN Đồ án trình bày nội dung, nhiệm vụ, phương pháp tính tốn móng đơn cho nhà cơng nghiệp Tính tốn thiết kế giải pháp móng đảm bảo yêu cẩu kỹ thuật kinh tế, xác định tải trọng giới hạn theo tác giả khác nhau, tính vẽ biểu đồ lún theo thời gian cơng trình Việc tích lũy kiến thức hai mơn học học đất móng cơng trình giúp tơi nhiều việc thực đồ án Tuy nhiên yếu tố kinh nhiệm chưa có nên việc thiết kế tính tốn chưa hợp lý kính mong thầy bạn góp ý thêm để tơi hồn thiện kiến thức kinh nghiệm thực tế Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, góp ý thầy hướng dẫn: T.S: Nguyễn Văn Phóng số bạn bè lớp giúp đỡ tơi q trình thực đồ án Svth: Nguyễn Đức Chiều 14 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Whitlow R (1996), Cơ học đất, ( T1 T2), Nxb Giáo dục Hà Nội [2] Tạ Đức Thịnh (2002), Giáo trình Cơ học đất, Nxb Xây dựng, Hà Nội [3] Tạ Đức Thịnh (2009), Nền Móng cơng trình, Nxb Xây dựng, Hà Nội [4] Tạ Đức Thịnh (2009), Đồ án Cơ học đất móng, Nxb Xây dựng, Hà Nội [5] Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng, Bài tập Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội Svth: Nguyễn Đức Chiều 15 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG [6] TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9362:2012 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ NỀN NHÀ VÀ CƠNG TRÌNH Specifications for design of foundation for buildings and structures Svth: Nguyễn Đức Chiều 16 Lớp : ĐCCT-A-K58 ... ( T/m2) Vậy mép móng ( y = b =2,5 ) ổn định Svth: Nguyễn Đức Chiều Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG Svth: Nguyễn Đức Chiều 10 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MĨNG CHƯƠNG... Bài tập Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội Svth: Nguyễn Đức Chiều 15 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG [6] TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9362:2012 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ NỀN NHÀ VÀ CƠNG TRÌNH... bè lớp giúp đỡ tơi q trình thực đồ án Svth: Nguyễn Đức Chiều 14 Lớp : ĐCCT-A-K58 ĐỒ ÁN CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Whitlow R (1996), Cơ học đất, ( T1 T2), Nxb Giáo dục Hà Nội