BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ KỸ CƠ THUẬT TP.HCM BÀIPHẠM TẬP LỚN: HỌC ĐẤT KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN: CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG GVHD: Thầy NGUYỄN SỸ HÙNG SVTH: Hồ Thái Duy MSSV: 12149019 Page BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT I 111Equation Chapter Section 1SỐ LIỆU: Công trình: Tải trọng tính toán chân công trình cốt mặt đất: N0 = 51.6 (T) M0= 6.3 (Tm) Nền đất: Lớp đất Số hiệu 59 16 99 Chiều dày (m) 4.2 2.7 6.3 Chiều sâu mực nước ngầm tính từ mặt đất: Hnn= 6.3m II YÊU CẦU: Lập trụ địa chất (xác định tên trạng thái đất), chọn chiều sâu đặt móng Xác định kích thước đáy móng (bxl) theo điều kiện bền ptb < [p] - Áp lực tiếp xúc trung bình đáy móng ptb: - Tải trọng cho phép [p] Tính vẽ biểu đồ ứng suất hữu hiệu phân bố do: - tải trọng thân - tải trọng Dự báo độ lún ổn định tâm móng Page BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT CÂU 1:  Xác định tên – trạng thái đất: Bảng 1: BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 59 (Lớp 1) 16 (Lớp 2) 99 (Lớp 3) Độ ẩm tự nhiên W(%) 30,9 36,8 13,12 Giới hạn nhão Wnh(%) 48,8 37,4 - Giới hạn dẻo Wd(%) 27,6 33,7 - Dung trọng tự nhiên γ(T/m3) 1,91 1,71 1,96 Tỷ trọng hạt ∆ 2,73 2,66 2,64 Góc ma sát φ 16o40 9o40 36o10 Lực dính c (Tg/m2) 3,3 - Số hiệu địa chất Kq thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén p (KPa) 50 0,835 50 1,063 - 100 0,810 100 1,012 - 200 0,787 200 0,972 - 400 0,768 400 0,940 - Kết xuyên tĩnh qc(MPa) 2,59 1,10 16,10 Kết xuyên tiêu chuẩn N 18 33 Bảng 2: THÀNH PHẦN % ỨNG VỚI ĐƯỜNG KÍNH CỠ HẠT (MM) – SỐ HIỆU 99 2-1 15,5 1-0,5 23 0,5-0,25 19 0,25-0,1 16,5 0,1-0,05 12 Page 0,05-0,01 0,01-0,002 6,5 17 17≥A>7 7≥A≥1  Trạng thái đất xác định dựa vào độ sệt B: 313\* MERGEFORMAT (.) Bảng 4: Tiêu chuẩn đánh giá trạng thái đất dính Tên đất trạng thái Rắn Á cát Dẻo Chảy Rắn Nửa rắn Dẻo Á sét sét Dẻo mềm Dẻo chảy Chảy Page Độ sệt B 100 Đất tốt BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Lập hình trụ địa chất: Đất sét, trạng thái nửa rắn • γ=1,91(T/m3) • ∆=2,73 • B=0,156 • Nspt=18 • Qc=2,59 MPa • φ=16040 Lớp 1: đất tốt cho xây dựng Đất cát, trạng thái dẻo • γ=1,71(T/m3) • ∆=2,66 • B=0,84 • Nspt=6 • Qc=1,1 MPa • φ=9040 Lớp 2: có tính chất xây dựng tương đối Đất cát vừa, trạng thái chặt • γ=1,96(T/m3) • ∆=2,64 • Nspt=33 • Qc=16,1 MPa • φ=36010 Lớp 3: lớp đất tốt cho xây dựng Hình : Trụ cắt địa chất Page 11 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT  Chọn chiều sâu đặt móng (hm):  Thông số đầu vào: lớp lớp đất có tính chất xây dựng tương đối tốt – dày 4.2m, bên lớp đất yếu (dày 2.7m) mực nước ngầm độ sâu 6.3m Tải trọng M0 = 6.3 Tm N0 = 51.6 T  Nguyên tắc sở: o Móng nông: hm ≤ 3m o Nên đặt vào đất tốt sâu tối thiểu 0.2m Trong trường hợp lớp đất bên lớp đất đặt móng lớp đất yếu nên chọn hm cho ảnh hưởng tải trọng công trình lên lớp đất yếu bên nhỏ o Ngoài ra, nên đặt mực nước ngầm tối thiểu 0.5m  Chọn hm=1m (đặt lớp đất 1) Hình : Chiều sâu đặt kích thước móng Page 12 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT CÂU 2: • Chọn kích thước đáy móng (bxl):  Tải trọng tính toán chân cột: M0 = 6.3 Tm N0 = 51.6 T Chọn b=1.5m Cường độ tính toán đất nền:  Đất sét có B≤0.5 nên m1=1.2; Giả sử công trình nhà gia đình có kết cấu cứng m2=1  Với φ=1604 tra bảng nội suy ta có A=0.36, B=2.43, D=5  ktc=1  (T/m2) Diện tích sơ đáy móng: (m2)  Ta có: suy [(1+e);(1+2e)] = [1,12;1,24] Chọn α đoạn [(1+e);(1+2e)] => Chọn KF=1,2 đoạn 1,1 – 1,5 Vậy (thỏa chọn b ban đầu b=1.4m) Page 13 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Chọn b=1.5m l=1.8m Page 14 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Kiểm tra ứng suất đáy móng: Để đảm báo móng làm việc tốt theo kích thước chọn ta tiến hành kiểm tra điều kiện sau: (T/m2) (T/m2) (T/m2) (m3) ta có: Với: (T/m2)  (T/m2)  (T/m2)  KẾT LUẬN: Móng với bxl=1.5x1.8 đảm bảo khả làm việc tốt (có thể xem lún bên đáy móng với áp lực quan hệ tuyến tính tính lún) Kiểm tra điều kiện kinh tế: Nhầm giúp tiết kiệm chi phí cách tối ưu ta phải chọn móng cho an toàn cho công trình với mức chi phí thấp Ta có: Page 15 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT KẾT LUẬN: đảm bảo khả tiết kiệm chi phí Page 16 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT • Tải trọng cho phép đất nền: Tải trọng giới hạn đất tính theo công thức: Trong đó: - Pgh: sức chịu tải đất γ = 1,91: dung trọng lớp đất đặt móng (T/m3) q = γ *hm = 1,91: trọng lượng trung bình lớp đất phía c =3,3 T/m2: lực dính lớp đất đặt móng α=l/b = 1,8/1,5 = 1,2; α1=1-0,2/ α=0,83;α2=1+0,2/ α=1,67 Nγ Nq Nc hệ số tra bảng dựa vào góc ma sát φ lớp đất đặt móng lên φ Nγ Nq Nc 15 2,5 4,4 12,9 φ =16o40 nội suy 3,33 5,4 14,5 200 5,0 7,4 17,7 Vậy: Hệ số an toàn là: Page 17 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT CÂU 3+4: • Tính vẽ biều đồ ứng suất hữu hiệu phân bố đất tải trọng thân-σ, tải trọng công trình-∆σ  Để tính toán xác đảm bảo biến dạng đất lực tác dụng quan hệ tuyến tính ta cần chia đất thành lớp nhỏ-phân tố với chiều dày lớp hi ≤ b/4 (tính toán theo mô hình cộng lún phân tố)  Yêu cầu: o Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn lớp đất o Mỗi lớp phân tố phải nằm hoàn toàn trên, hoàn toàn mực nước ngầm o Chia lớp phân tố nhỏ xác cao  Với b/4=0,375 nên ta chọn hi=0,3 (việc chọn chiều dày lớp phân tố cần ý cho tránh phải nội suy) Có thể thay đổi chiều dày lớp phân tố thay đổi cần thiết cho tiện lợi tính toán cần phải đảm bảo hợp lý cho không dày  Thông thường tắt lún độ sâu 3b, nhiên dừng độ sâu có o ∆σ=0,2σ đất tốt o ∆σ=0,1σ đất yếu o Nếu sau 3b mà không thỏa ta cần tính thêm số lớp  Độ lún cho phép 8cm  Ứng suất hữu hiệu đất tải trọng thân: Trong đó: - σ’z ứng suất đất độ sâu z γi dung trọng tự nhiên lớp, trường hợp lớp đất nằm bên mực nước ngầm - hi chiều dày lớp đất Page 18 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT  Ứng suất tăng thêm đất tải trọng công trình gây ra: Trong đó: - Áp lực gây lún pgl tính: Với γ’ dung trọng riêng trung bình phần đất bị lấy Page 19 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT - K0 tra bảng nội suy theo z/b l/b  Dự báo độ lún ổn định tâm móng (tính theo phương pháp cộng lún phân tố) Page 20 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Trong đó: - e1i độ rỗng đất tải trọng P1 e2i độ rỗng đất tải trọng P2  Tính độ rỗng đất dựa vào biểu đồ e-p vẽ từ thí nghiệm nén lún: ♠ Lớp 1: ♠ Lớp 2: Lớp p 50 100 200 400 e 1.063 1.012 0.972 0.94 Page 21 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Bảng :Tính lún đất Lớp đất lớp Lớp STT lớp phân tố Chiều dày lớp phân tố hi(m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Độ sâu tính từ mặt đất z0i(m) Độ sâu tính từ đáy móng z1i(m) 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 2.8 3.1 3.4 3.7 4.2 4.3 4.6 4.9 5.2 5.5 5.8 6.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.2 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1 Tại tâm lớp phân tố e1i Ứng Ứng Ứng (ứng với suất suất suất P1i) tăng tổng thân thêm P2i=(σi P1i=σ ∆σ +∆σi) (T/m2) (T/m2) (T/m2) 2.20 18.89 21.09 0.935 2.77 17.26 20.03 0.927 3.34 14.22 17.56 0.921 3.92 11.01 14.93 0.916 4.49 8.40 12.89 0.912 5.06 6.46 11.52 0.908 5.63 5.05 10.68 0.905 6.21 4.02 10.23 0.902 6.78 3.26 10.04 0.899 7.35 2.69 10.04 0.896 7.83 2.31 10.14 0.894 8.11 2.12 10.23 1.165 8.45 1.90 10.35 1.163 8.96 1.63 10.59 1.160 9.48 1.42 10.90 1.156 9.99 1.24 11.23 1.153 10.50 1.08 11.59 1.150 11.01 0.96 11.97 1.147 e21 (ứng với P2i) 0.862 0.864 0.868 0.873 0.878 0.882 0.884 0.886 0.886 0.886 0.886 1.152 1.151 1.150 1.148 1.146 1.144 1.142 Si (cm) 0.000 1.122 0.986 0.829 0.670 0.530 0.414 0.323 0.252 0.199 0.158 0.087 0.063 0.166 0.137 0.115 0.096 0.081 0.069 Tại lớp phân tố thứ 18 nên ta dừng tính lún Độ lún đất S=6,296 < cm THỎA Page 22 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Hình: Ứng suất đất (ứng suất thân, ứng suất gây lún, ứng suất tổng) Page 23 [...]... có: Page 15 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT KẾT LUẬN: đảm bảo khả năng tiết kiệm chi phí Page 16 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT • Tải trọng cho phép của đất nền: Tải trọng giới hạn của đất nền được tính theo công thức: Trong đó: - Pgh: sức chịu tải của đất nền γ = 1,91: dung trọng của lớp đất đặt móng (T/m3) q = γ *hm = 1,91: trọng lượng trung bình của các lớp đất phía trên c =3,3 T/m2: lực dính của lớp đất đặt móng... trong đất nền do tải trọng công trình gây ra: Trong đó: - Áp lực gây lún pgl được tính: Với γ’ là dung trọng riêng trung bình phần đất bị lấy đi Page 19 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT - K0 tra bảng và nội suy theo z/b và l/b  Dự báo độ lún ổn định tại tâm móng (tính theo phương pháp cộng lún từng phân tố) Page 20 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Trong đó: - e1i độ rỗng của đất ở tải trọng P1 e2i độ rỗng của đất ở... với đất tốt o ∆σ=0,1σ đối với đất yếu hơn o Nếu sau hơn 3b mà vẫn không thỏa thì ta cần tính thêm một số lớp nữa  Độ lún cho phép là 8cm  Ứng suất hữu hiệu trong đất nền do tải trọng bản thân: Trong đó: - σ’z là ứng suất của đất tại độ sâu z γi là dung trọng tự nhiên của từng lớp, trong trường hợp lớp đất nằm bên dưới mực nước ngầm thì - hi là chiều dày của mỗi lớp đất Page 18 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT... nền đất tốt sâu tối thiểu là 0.2m Trong trường hợp lớp đất bên dưới lớp đất đặt móng là lớp đất yếu thì nên chọn hm sao cho ảnh hưởng của tải trọng công trình lên lớp đất yếu bên dưới là nhỏ nhất o Ngoài ra, nên đặt trên mực nước ngầm tối thiểu 0.5m  Chọn hm=1m (đặt trên lớp đất 1) Hình : Chiều sâu đặt và kích thước móng Page 12 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT CÂU 2: • Chọn kích thước đáy móng (bxl):  Tải trọng... Lớp 3: là lớp đất tốt cho xây dựng Hình : Trụ cắt địa chất Page 11 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT  Chọn chiều sâu đặt móng (hm):  Thông số đầu vào: lớp trên cùng là lớp đất có tính chất xây dựng tương đối tốt – dày 4.2m, bên dưới là lớp đất yếu hơn (dày 2.7m) và mực nước ngầm ở độ sâu là 6.3m Tải trọng M0 = 6.3 Tm và N0 = 51.6 T  Nguyên tắc cơ sở: o Móng nông: hm ≤ 3m o Nên đặt vào trong nền đất tốt sâu...BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Lập hình trụ địa chất: Đất sét, trạng thái nửa rắn • γ=1,91(T/m3) • ∆=2,73 • B=0,156 • Nspt=18 • Qc=2,59 MPa • φ=16040 Lớp 1: đất tốt cho xây dựng Đất á cát, trạng thái dẻo • γ=1,71(T/m3) • ∆=2,66 • B=0,84 • Nspt=6 • Qc=1,1 MPa • φ=9040 Lớp 2: có tính chất xây dựng tương đối Đất cát vừa, trạng thái chặt • γ=1,96(T/m3) • ∆=2,64... trong φ của lớp đất đặt móng lên φ Nγ Nq Nc 0 15 2,5 4,4 12,9 φ =16o40 nội suy 3,33 5,4 14,5 200 5,0 7,4 17,7 Vậy: Hệ số an toàn là: Page 17 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT CÂU 3+4: • Tính và vẽ biều đồ ứng suất hữu hiệu phân bố trong đất nền do tải trọng bản thân-σ, tải trọng công trình-∆σ  Để tính toán chính xác đảm bảo sự biến dạng trong đất nền và lực tác dụng là quan hệ tuyến tính ta cần chia đất thành từng... rỗng của đất nền dựa vào biểu đồ e-p vẽ được từ thí nghiệm nén lún: ♠ Lớp 1: ♠ Lớp 2: Lớp 2 p 50 100 200 400 e 1.063 1.012 0.972 0.94 Page 21 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Bảng :Tính lún trong đất Lớp đất lớp 1 Lớp 2 STT lớp phân tố Chiều dày 1 lớp phân tố hi(m) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Độ sâu tính từ mặt đất z0i(m)... của đất nền:  Đất sét có B≤0.5 nên m1=1.2; Giả sử đây là công trình nhà ở gia đình có kết cấu cứng thì m2=1  Với φ=1604 tra bảng và nội suy ta có A=0.36, B=2.43, D=5  ktc=1  (T/m2) 3 Diện tích sơ bộ đáy móng: (m2)  Ta có: suy ra [(1+e);(1+2e)] = [1,12;1,24] Chọn α trong đoạn ra [(1+e);(1+2e)] => Chọn KF=1,2 trong đoạn 1,1 – 1,5 Vậy (thỏa vì chọn b ban đầu là b=1.4m) Page 13 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT... 0.829 0.670 0.530 0.414 0.323 0.252 0.199 0.158 0.087 0.063 0.166 0.137 0.115 0.096 0.081 0.069 Tại lớp phân tố thứ 18 nên ta dừng tính lún tại đây Độ lún của đất nền là S=6,296 < 8 cm THỎA Page 22 BÀI TẬP LỚN: CƠ HỌC ĐẤT Hình: Ứng suất trong đất nền (ứng suất bản thân, ứng suất gây lún, ứng suất tổng) Page 23