Bài tập lớn Môn Cơ học đất | Đại học Xây Dựng Hà Nội

lOMoAR cPSD| 58933639 BÀI TẬP LỚN
MÔN HỌC : CƠ HỌC ĐẤT Họ và tên : MSSV : Lớp
quản lý : Lớp môn học : Đề số : 25 I. SỐ LIỆU: 1. Công trình
Tải trọng tính toán dưới chân công trình tại cốt mặt đất :
N0 = 50,3 [T] ; M0 = 7,0 [Tm] 2.Nền đất Lớp đất Số hiệu Chiều dày 1 37 5,0 2 34 3,5 3 98 ∞
Chiều sâu mực nước ngầm : H = 6,5 (m) nn II. YÊU CẦU
1. Lập trụ địa chất ( xác định tên và trạng thái đất ) , chọn chiều sâu móng .
2. Xác định kích thước đáy móng ( b x l ) theo điều kiện bền ptb ≤[p] . N0 3
- Áp lực tiếp xúc trung bình dưới đáy móng ptb=
+γ tb .hm(γtb=2T /m ) b xl pgh
- Tải trọng cho phép của nền [p] = Fs , trong đó:
p - tải trọng giới hạn của nền gh
Fs – hệ số an toàn
3. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hữu hiệu phân bố đều trong nền do tải trọng bản
thân và tải trọng ngoài gây ra .
4. Dự báo độ lún ổn định tại tâm móng .
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN lOMoAR cPSD| 58933639
Bài tập lớn :
Tải trọng tiêu chuẩn tại chân cột :
NOTC=Nntt = 501,15,3=43,74T
M otc =MNtt =17,15,0 = 6,08Tm
Trong đó : Ntt , M tt là tải trọng vượt tính toán dưới chân công trình
n: Hệ số vượt tải ( n= 1,1 ÷ 1,2 )
1. Phân loại đất ( xác định tên và trạng thái của đất )
Lớp 1 : Có các chỉ tiêu cơ lý như sau : W W W φ (%) γ ( độ ) q nh d c
Kết quả TN nén ép e ứng c (%) (T/ ∆ (Kg/c N (%) (MPa cới p (kPa) m3¿ m2¿ ) 50 100 200 400 27, 31, 25, 1,83 2,6 17 0,18 0,81 0,78 0,76 0,74 2,05 1 2 7 2 6 °20 1 4 0 0 4
Tính các chỉ tiêu khác :
- Hệ số rỗng tự nhiên : e0= −1= – 1 = 0,849
- Chỉ số dẻo : A= W nh -W d = 31,7 – 25,2 = 6,5%
A < 7% → Cát pha ( VẼ HÌNH LỚP 1 ) W−W d 27,2−25,2 - Độ sệt : B = = = 0,307 A 6,5
0¿ B ¿ 1 → trạng thái dẻo - Kết quả CPT :
qc = 2,05 (MPa) = 205 (T/m2)
- Mô đun biến dạng : Eo=α.qc
Cát pha có qc=205(T /m2) gần đúng ta chọn α = 4 vậy : Eo=α.qc = 4.205 = 820 (T/m2)
Nhận xét : Cát pha , dẻo có : e0 = 0,849 B = 0,307 lOMoAR cPSD| 58933639
Eo = 820 (T/m2)
c = 0,18(Kg/cm2¿ ; φ = 17°20 qc
= 2,05 MPa = 205 (T/m2) N=14
Đất có tính chất xây dựng tương đối tốt đối với tải trọng nhỏ
Lớp 3 : Có các chỉ tiêu cơ lý như sau :
Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt W γ ∆ φ N % T/m3 (độ) 10 5÷ 2 qc -5 2 ÷1 1 0,5 0,25 0,1 0,05 0,01 < (Mpa ÷0, ÷0,2 ÷0, ÷0,0 ÷0,0 ÷0,00 0,00 ) 5 5 1 5 1 2 2 - - 16, 25,5 24,5 10 9 6,5 4,5 4,0 13, 1,94 2,6 35°5 15,7 3 0 8 3 0 2
Lượng cỡ hạt > 0,25 mm chiếm : 16,0 + 25,5 + 24,5 = 66% > 50% → cát vừa
Kết quả CPT : qc = 15,7 MPa = 1570 T/m2
Tra bảng chương thí nghiệm hiện trường – sách cơ đất
→ cát ở trạng thái chặt vừa
Hệ số rỗng ban đầu của đất : e0= −1 = −1=¿0,542 ∆.W 2,63.0,138
Độ bão hòa : G = e0 =
0,542 = 0,67 → Cát ẩm gần no nước
Môđun biến dạng : E0=α.qc
qc = 1570 T/m2 α = 2,5 E0 = 2,5 . 1570 = 3925 T/m2
Nhận xét : Cát vừa , chặt vừa : e0 = 0,667
Eo = 3925 (T/m2) φ = 35°50
qc = 15,7 MPa = 1570(T/m2) lOMoAR cPSD| 58933639 N = 32
Đất có tính chất xây dựng tốt
Lớp 2 : Có các chỉ tiêu cơ lý như sau : W W W d (%) φ c q nh (%) γ
Kết quả TN nén ép e ứng c (%) (T/ ∆ ( độ (Kg/c cới p (kPa) (Mpa N m3¿ ) m2¿ ) 50 100 200 400 38, 47, 23, 1,79 2,7 9 0,18 1,05 1,01 0,98 0,95 1,21 7 7 3 8 2 °25 3 7 5 9
Tính các chỉ tiêu khác : - Hệ số rỗng tự nhiên : e0= −1= - 1 = 1,107
- Chỉ số dẻo : A= W nh -W d = 47,3 – 23,8 = 23,5%
17 ≤ A →Đất sét ( VẼ HÌNH LỚP 2) W−W d 38,7−23,8 - Độ sệt : B = = = 0,634 A 23,5
0,5< B <0,75 → Trạng thái dẻo mềm - Kết quả CPT :
qc = 1,21 (MPa) = 121 (T/m2)
- Mô đun biến dạng : Eo=α.qc
Sét có qc=¿ 1,21 T/m2gần đúng ta chọn α = 7 vậy : Eo=α.qc = 7 . 121 = 847 T/m2
Nhận xét : Đất sét có e0 = 1,107 B = 0,634
Eo = 847 (T/m2)
c = 0,18 (Kg/cm2¿ ; φ = 9°25
qc = 1,21 MPa = 121 (T/m2) N = 7
Đất có tính chất xây dựng yếu Trụ địa chất lOMoAR cPSD| 58933639
VẼ HÌNH TRỤ ĐỊA CHẤT Nhận xét chung :
Lớp đất trên khá tốt dày 3,2m ; lớp 2 Và 3 tốt dần có khả năng làm nền cho công trình ; vậy ta chọn
chiều sâu chôn móng hm= 1,2m
2, Xác định kích thước đáy móng ( b x l ) theo điều kiện ptx ≤[ p]
+) Chọn móng hình chữ nhật: bxl =1.4 x 2.2
2.1) Tính toán áp lực ở dưới móng ptx= NFtc0 +γ
tb .hm=143,4,.742,2 + 2 . 1 ≈ 16,201 ( T/m2 ) pmax=ptx+ MWtc0 =ptx+
Mbtc0.l.26= 16,201 +
1,4.2,2 = 21,58 ( T/m2 )
M tc0 M tc0 .62 ) pmin=ptx− W =ptx− b.l2 = 16,210
- 1,4.2,2 = 10,817 ( T/m
Với W = b.l2 là momen kháng uốn 6
2.2) Tính toán sức chịu tải của nền đất :
Sức chịu tải của nền được tính theo công thức của Terzaghi : b 1,4
Trong đó : α1=1−0,2. l = 1 – 0,2 . 2,2 = 0,872 α2=1 b 1,4 lOMoAR cPSD| 58933639
α3=1+0,2. l = 1 + 0,2 . 2,2 = 1,127 φ = 17°20 Tra bảng
Terzaghi ta có : N γ = 3,25 ;Nq = 4,866 ;Nc = 12,46 Phụ tải q= γ'. hm =
1,83 . 1 = 1,83 ( T/m2 ) pgh= 0,5 . 0,872 . 1,83. 1,4 . 3,25 + 1 . 1,83 .
4,866 + 1,127 . 1,8 . 12,46 = 37,811 ( T/m2 ) 37,811 pFghs 2 18,90 ( T/m2 ) [p] = = = Fs=¿ 2
Kiểm tra : ptb =16,201 ( T/m2 ) < [p]= 18,90 ( T/m2 )
pmax = 21,58 ( T/m2 ) < 1,2 . [p] = 22,68 ( T/m2 ) ¿ =
=¿ 4,85 % < 10% → thỏa mãn điều kiện kinh tế )
Vậy kích thước đáy móng hợp lý là bxl = 1,4x2,2m
3.Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hữu hiệu phân bố trong nền do tải trọng bản thân và tải
trọng gây ra . Tải trọng gây lún :
pgl=ptx−γ' .hm= 16,201 – 1,83 . 1 = 14,371 ( T/m2 )
Chia các lớp đất dưới đáy móng trong phạm vi chiều dày nén lún thành các lớp nhân tố có b
chiều dày hi ≤ 4 ; ở đây móng có b= 1,4 m chia các lớp đất dày 0,3 m Vẽ
biểu đồ áp lực bản thân : бbti= γi . ( hm +zi)
Vẽ biểu đồ ứng suất gây lún tại tâm móng: б zi=¿ k o. p
(∆−1) .γn =
= 0.996 γđn= 1+e 1+0,686 lOMoAR cPSD| 58933639
VẼ BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT
Kết quả tính toán ứng suất tại tâm móng lập thành bản sau : Lớp Điểm tính zi(m) бbti ( T/m2) l 1,8 z k o б zi= k o. p = b b 1,5 I 0 0 2.256 1.385 0 1 25.54 1 0.3 2.82 1.385 0.231 0.9546 24.295 2 0.6 3.384 1.385 0.462 0.7983 20.316 3 0.9 3.948 1.385 0.7 0.6064 15.387 4 1.2 4.512 1.385 0.923 0.4534 11.54 5 1.5 5.076 1.385 1.154 0.3454 8.79 6 1.8 5.64 1.385 1.4 0.2631 6.695 7 2 6.016 1.385 1.538 0.2208 5.619 8 2,3 6.574 1.385 1.769 0.1746 4.444 II 9 2.6 7.132 1.385 2 0.14 3.563 10 2.9 7.69 1.385 2.231 0.1208 3.075 11 3.2 8.248 1.385 2.462 0.1017 2.587 12 3.5 8.806 1.385 2.692 0.0869 2.212 13 3.8 9.101 1.385 2.923 0.0823 1.860 14 4.1 9.396 1.385 3.154 0.068 1.609
4.Tính độ lún của nền đất tại tâm móng :
* Xác định chiều sâu cùng chịu nén ( vùng tính nún ) : ở chiều sâu z = 3,6m
ứng suất bản thân : бbt 12= 8,418 T/m2 ứng suất gây lún
: б z(12) = 1,47 T/m2
Thỏa mãn điều kiện : б z
. Vậy tắt lún ở độ sâu z = 3,6m *Tính độ lún : lOMoAR cPSD| 58933639 n
n e1i−e2i ∑ ∑
Lớp 1 : Sét pha-Đất dính : S= = Si= = 1+e1i .hi i 1 i 1
e1i,e2i : hệ số rỗng của đất ứng với p1i , p2i
p1i= бbt (i−1)+б bti
p2i=p1i+б zi б
zi=бz(i−1)+б zi 2
hi : chiều dày lớp đất thứ i
Kết quả tính toán bày trong bảng sau :
p2i=p1i+б zi Tầng h (m) i p1i б zi e1i e2i Si (cm) 1 0.3 2,538 24,873 27,411 0,7737 0,7097 1,082 2 0.3 3,102 22,306 25,408 0,7681 0,7117 0,957 3 0.3 3,666 17,852 21,518 0,7634 0,716 0,806 4 0.3 4,23 13,464 17,694 0,7595 0,7211 0,655 5 0.3 4,794 10,165 14,959 0,7561 0,7255 0,523 6 0,729 0.3 5,358 7,743 13,101 0,753 0,411 7 0,7313 5,828 0.2 6,157 11,985 0,7507 0,222 S = 4,656 1 cm n βi .hi ∑
Lớp 2 : Cát nhỏ : S= Eoi .б zi ; β=0,8 i=1 lOMoAR cPSD| 58933639 Tầng h (m) (cm) i б zi EO Si 8 0.3 5.032 1900 0.0636 9 0.3 4.004 1900 0.0506 10 0.3 3.319 1900 0.0419 11 0.3 2.831 1900 0.0358 12 0.3 2.4 1900 0.0303 13 0.3 2.036 1900 0.0257 14 0.3 1.735 1900 0.0219 S2 = 0,27 cm
Vậy độ lún : S = S + = 4,926 cm 1 S2