File Word Bài Tập Lớn Cơ Học đấc Tính Lún ổn định Tại đáy Móng

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (18 trang)

Trang chủ

Giáo án - Bài giảng

Cao đẳng - Đại học

File Word Bài Tập Lớn cơ học đất.doc tính lún ổn định tại đáy móng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (325.91 KB, 18 trang )

Bài tập lớn Cơ học đất A. Yêu cầu 1. Phân loại đất, xác định tên và trạng thái đất.2. Kiểm tra sức chịu tải của nền.3. Tính toán lún ổn định tại tâm móng O và 2 điểm A, B.hm=1 ma=5mb=4m21TN3MotcNotcOA B2,2 m0,8m50 m1,2 mMotc=29,5 TmNotc=264 THình 1: Sơ đồ móng và các lớp đất11B. Số liệuSTTTải trọng Các lớp đấtN0 (t)M0 (Tm)Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3Ch.sâu chôn móngSố hiệuh1 (m)Số hiệuh2 (m)Số hiệuHm(m)1 264 29.5 1 2.2 3 0.8 3341.0- Số liệu địa chất:+ Lớp 1: Số TT 1STT m t nhiờn Gii hn Gii hn do Dung trng t T trng Gúc ma sỏt Lc dớnh c Kg/cmH s rng e ng vi cỏc cp ti trng nộn P (Kg/cm2)`1 2 3 41 23.1 53 18 1.85 2.72 32 0.49 0.70 0.65 0.60 0.57+ Lớp 2 : Số TT 3STT m t nhiờn Gii hn Gii hn do Dung trng t T trng Gúc ma sỏt Lc dớnh c Kg/cmH s rng e ng vi cỏc cp ti trng nộn P (Kg/cm2)`1 2 3 43 28.8 54.4 24 1.83 2.72 34 0.56 0.824 0.754 0.704 0.674+ Lớp 3: Số TT 334Thành phần hạt (%) tơng ứng với cỡ hạt Khối lợng riêngHệ số rỗng cátKL thể tích cát(g/cm3)Số SPTHạt cát Hạt bụi SétThô To Vừa Nhỏ MịnĐờng kính (mm)2-11-0.50.0-0.250.25-0.10.1-0.050.05-0.010.01-0.002< 0.002g/cm3e maxe min max minN0.32 0.98 42.3 55.01 1.06 0 0 0 2.7171.0130.6581.6391.3501122Nội dungI. Phân loại đất, trạng thái đất: - Lớp 1: Số TT 01+ Hệ số rỗng tự nhiên : 0. .(1 )2.72 1 (1 0.231)1 1 0.8101.85nwe +ì ì += = = + Chỉ số dẻo: A=Wnh-Wd = 53-18= 35(%) > 17(%) Đất sét + Độ sệt: 23.1 180.14653 18dnh dW WBW W= = = 0<B<0.25 : Đất sét nửa cứng00.570.600.650.700.81100 200 300 400p(kPa)eHình 2: Biểu đồ đờng cong (e -p) của lớp đất 1 - Lớp 2: Số TT 03.+ Hệ số rỗng tự nhiên: 0. .(1 )2.72 1 (1 0.288)1 1 0.9141.83nwe +ì ì += = = + Chỉ số dẻo: A=Wnh-Wd = 54.4 -24 = 30.4(%) >17(%) Đất sét + Độ sệt: 28.8 240.15854.4 24dnh dW WBW W= = = 0<B<0.25 Đất sét nửa cứng.3300.6740.7040.7540.8240.914100 200 300 400p(kPa)eHình 3: Biểu đồ đờng cong (e -p) của lớp đất 2 - Lớp 3: Số TT 334. Khối lợng hạt có đờng kính > 2 mm : 0.33 (%) Khối lợng hạt có đờng kính > 1mm : 0.65(%) Khối lợng hạt có đờng kính > 0.5 mm : 1.63 (%) Khối lợng hạt có đờng kính > 0.25 mm : 43.93 (%) Khối lợng hạt có đờng kính > 0.1 mm : 98.94(%) Khối lợng hạt có đờng kính > 0.05 mm : 100 (%)Độ chặt tơng đôi của đất cát xác định dựa trên kq thí nghiệm xuyên tĩnh SPT (N=11), tra bảng ta có kết luận D 0.35, là đất cát chặt vừa.Tra bảng phân loại kích thớc hạt ta có d > 0.1 mm: 98.94% >75% Kết luận:Đất cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa. Nhận xét: + Nh vậy nền đất gồm có 3 lớp: 44Cỡ hạt(mm) <2 <1 <0.5 <0.25 <0.1 <0.05 <0.01 <0.002Hàm lợng tích lũy(%)99.67 99.35 98.37 56.07 1.06 0 0 0 - Líp 1: §Êt sÐt nöa cøng dµy 2.2 m. - Líp 2: §Êt sÐt nöa cøng dµy 0.8 m. - Líp 3: C¸t nhá chÆt võa .55II. Tính sức chịu tải của nềnKích thớc móng là: 4x5 (m). Độ sâu chôn móng là 1.0 m , nằm hoàn toàn trong lớp đất thứ nhất.*. Xác định ứng suất dới đế móng: Tại tâm O:Xem móng là cứng tuyệt đối, giả thiết tính biến dạng của nền nh mô hình Winkler, ứng suất tiếp xúc phân bố theo luật bậc nhất. Khi đó ứng suất dới đế móng xác định theo công thức:0 00.tbN Mp hF W= + Trong đó:+ tb - trọng lợng riêng trung bình của vật liệu móng và đất đắp trên móng, ta lấy tb = 2 T/m3.+ h chiều sâu chôn móng.+ F,W diện tích và mômen chống uốn của tiết diện đáy móng.Ta có:02642 1 15,24 5tbp = ì + =ì p0tb = 15.2 T/m2. Tại A và B: 0 00.tbN Mp hF W= + 0 0264 29,5. 2.1 13,4320 50 / 3A tb mN Mp hF W= + = + =T/m20 0264 29,5. 2.1 16,9720 50 / 3B tb mN Mp hF W= + + = + + =T/m2MminMmax 13,43 T/m23,54 T/m2BA0Hình 4: ng suất tiếp xúc tại A,O,B66*. Tính áp lực tiêu chuẩn Rtc lên lớp đất đặt móng:Theo công thức:Rtc =1 2( )d ttcm mAb Bh Dck + + Trong đó:+ A,B,D là các hệ số tra bảng phụ thuộc góc má sát trong của lớp đất đặt móng + b,h: chiều rộng và sâu chôn móng+ t/d: dung trọng đất từ đế móng trở lên/ trở xuống+ c: lực dính của đất đặt móng+ m1,m2,ktc: hệ số, tạm lấy bằng 1,0.Lớp đất thứ 1: Móng nằm hoàn toàn trong lớp đất thứ nhấtng sut tỏc dng lờn lp t 1 bng ng sut trung bỡnh ỏy múngz1 = po=15.2 T/m2 p lc tiờu chun ca lp 1:Với 1=32o, tra bảng ta đc: A=1,34, B=6,35, D=8,55t d = = 1,85 T/m2 Thay số ta có:Rtc = 1,34.4.1,85+6,35.1.1,85+8,55.0,49 = 25,853 T/m2- z1 < Rtc, tha món iu kin ỏp lc tiờu chunNhận xét: z1 < Rtc : Vậy ta có thể tính toán ứng suất biến dạng theo các kết quả của lý thuyết đàn hồi .77III. Tính toán lún và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trong nền đất: Tính toán ứng suất do tải trọng ngoài: - ứng suất gây lún tại đáy móng : Ptb = potb- 1.hm = (15,2 1,0ì1,85) = 13,35 (T/m2)Pmax=0 1.omMp hW+ =15,2 +29,550 / 3 -1,0x1,85= 15,12 (T/m2)Pmin=0 1.omMp hW = 15,2 -29,550 / 3 -1,0x1,85 =11,58 (T/m2) -ứng suất gây lún của các điểm nằm trên trục O đợc tính với ứng suất gây lún ở đáy móng phân bố đều bằng p = 13,35 (T/m2). Lớp 1: chia 5 lớp mỗi lớp dày 0.44 mLớp 2: 0.8 m chia làm 1 lớp duy nhất.Lớp 3: Chia ra các lớp dày 0.8m.Chia nền đất dới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày nhỏ hi*) Tại tâm móng: Dùng hệ số K0 để tính, ta có bảng sau: Lớp đấtĐiểmĐộ sâu z (m)l/b 2z/b K0bt (T/m2)gl=K0ì13,35 (T/m2) 0 0 1.25 0 1,000 1,85 13,351 0,44 1.25 0,22 0,983 2,664 13,12312 0,88 1.25 0,44 0,956 3,478 12,7623 1,32 1.25 0,66 0,895 4,292 11,9484 1,76 1.25 0,88 0,799 5,106 10,6665 2,2 1.25 1,1 0,704 5,92 9,39826 3,0 1.25 1,5 0.544 7,32 7,2627 3,8 1.25 1,9 0,427 13,042 5,7038 4,6 1.25 2,3 0,327 15,215 4,3659 5,4 1.25 2,7 0,231 17,389 3,083Bng 1: ng sut ti tõm múng88*)T¹i 2 ®iÓm A vµ BBảng 2: Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra tại A và B99Lớp đấtLớp phân z(m)Ứng suất l/b z/b K’T σ’AKTσ’BỨng suất l/b z/b KgA Bbt btσ σ=Ứng suất tổngAglσ Bglσ 1 1 0 1,85 0.625 0 0 0 0,25 1,77 1,6 0 0,250 5,79 5,79 7,562 0,44 0,11 0,0154 0,1090 0,2307 1,6335 0,176 0,2492 5,77 5,88 7,4043 0,88 0,22 0,0329 0,2187 0,2115 1,4974 0,352 0,2450 5,674 5,893 7,1714 1,32 0,33 0.0409 0.2896 0,1916 1,3565 0,528 0,2357 5,459 5,749 6,8164 1,76 0,44 0.0490 0,3469 0,1716 1,2149 0,704 0,2212 5,123 5,470 6,3385 2,2 0.55 0.0533 0,3774 0,1532 1,0847 0,88 0,2052 4,752 5,129 5,8372 6 3,0 1,83 0,75 0,0527 0,3731 0,1235 0,8744 1,2 0,1758 4,072 4,445 4,9463 7 3,8 2,717 0,95 0,0522 0,3696 0,0939 0,6648 1,52 0,1473 3,411 3,781 4,0768 4,6 1,15 0,0525 0,3717 0,0759 0,5374 1,84 0,1213 2,809 3,181 3,3469 5,4 1,35 0,0532 0,3767 0,0618 0,4375 2,16 0,1008 2,334 2,711 2,772Trong c hai bng 1 v bng 2, ta cú: +ng sut gõy lỳn ti O : 13,35 T/m2+T l din tớch : + i vi phn tớnh ng sut ti O: 51,254ab= = + i vi phn tớnh ng sut ti A v B thỡ khi xột phn ng sut phõn b u ' 41,6' 2,5a bb a= = = khi xột phn ng sut phõn b tam giỏc ' 2,50,625' 4a ab b= = = z, z ln lt l sõu tớnh t mt t v t ỏy múng n im ang xột. : ng sut bn thõn ti O cng nh ti A v B Agl, Bgl : ng sut do ti trng ngoi gõy ra ti A v B (n v T/m2)i vi A thỡ ta dựng h s kT tớnh, cũn B thỡ dựng h s kT tớnh.Cỏc s liu tớnh toỏn ghi bng 2. Theo TCXD 45-78 thì chiều sâu vùng chịu nén đợc tính từ đế móng đến điểm có = gl btzi zi20% Từ bảng 1, phạm vi tính lún và chiều sâu vùng chịu nén của móng là H1= 5,4 m, có = = <glzibtzi3,0830,177 0,217,389. 15.12T/m11.58T/ma = 5 m0b' = 4ma' = 2.5mb=4 mA B0zAzBzPgl(tb) = 13.35 (T/m) Hỡnh 5: S tớnh toỏn ng sut1111BiÓu ®å øng suÊt do träng lîng b¶n th©n vµ øng suÊt g©y lón:21§TNM0 = 29.5 (Tm)N0 = 264 (T)AOB2.2 m0.8 m50 m1.852.6643.4784.2925.1065.927.3213.04215.21517.38913.3513.12312.76211.94810.6669.3987.2625.7004.3653.0835.795.885.8935.7495.475.1294.4453.7813.1812.7117.567.4047.1716.8166.3385.8374.9464.0763.3462.7721.0 m30+0.000123456789BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT1313IV. Tính toán lún ổn định tại tâm móng: Ta sử dụng phơng pháp cộng lún từng lớp. - Trên lớp đất thứ 1 và 2 là lớp đất sét, sử dụng công thức:heees1211 += Trong đó:+ e1 hệ số rỗng của đất tại điểm giữa lớp đang xét, ứng với ứng suất do trọng lợng bản thân.+ e2 hệ số rỗng của đất tại điểm giữa lớp đang xét, ứng với ứng suất do trọng lợng bản thân và tải trọng ngoài.Các hệ số e1, e2 đợc tính dựa trên biểu đồ nén ép e - p LớpPi (T/m2) ei 0 10 20 30 4010.81 0.70 0.65 0.6 0.5720.914 0.824 0.754 0.704 0.674Bảng tính lún lớp 1 và 2 :Phõn Lpim hi(m) bt gl p1i p2i e1i e2iSi(cm)1 0 0 1.85 13.35 2.257 15.4935 0.7852 0.6725 2.77771 0.44 2.664 13.12322 0.44 3.478 12.7623 3.885 16.24 0.7673 0.6688 2.45233 0.44 4.292 11.94844 0.44 5.106 10.66655 0.44 5.92 9.39866 0.8 7.32 7.26277 0.8 13.042 5.788 0.8 15.215 4.36599 0.8 17.389 3.083S Tổng độ lún của lớp 1 và 2 tại tâm móng : S14,814 (cm)1515- Trên lớp đất thứ 3 là lớp cát nhỏ, sử dụng công thức:hEsglìì=0 Trong đó: + s - độ lún lớp đất đang xét. + gl - ứng suất gây lún tại điểm giữa lớp đang xét. + E0 - môđun biến dạng của đất, ở đây ta cóE0 = .( 6)6.(11 6)10.210 10sptc N ++= =Mpa = 1020 T/m2 + c -lấy =6 cho cát nhỏ + -hệ số tính từ hệ số Poisson của đất. Với đất cát ta lấy = 0.76 + h - chiều cao của lớp đất đang xét.Ta có bảng tính độ lún tại tâm móng cho lớp 3 nh sau Tổng độ lún của lớp thứ 3 tại tâm móng : S =0.784 (cm) Vậy tổng độ lún tại tâm móng O là: S0 =14,814+0,784 = 15,598 cm 1616Lớp đấtLớp phân tốChiều dàyhi (m)bt (T/m2)gl (T/m2)0100gli is hE= ì ì ì (cm)7 0.8 13.042 5.7 0.3403 8 0.8 15.215 4.365 0.2609 0.8 17.389 3.083 0.184S 0.784V. Tính toán lún ổn định tại điểm A . Ta sử dụng phơng pháp cộng lún từng lớp. - Trên lớp đất thứ 1 và 2 là lớp đất sét, sử dụng công thức:heees1211 +=Bảng tính lún lớp 1 và 2 :Phõn Lpim hi(m) bt gl p1i p2i e1i e2iSi(cm)10 0 5.79 5.795.78 11.615 0.7464 0.6919 1.37311 0.44 5.77 5.8822 0.44 5.674 5.89333 0.44 5.459 5.74944 0.44 5.123 5.4755 0.44 4.752 5.12966 0.8 4.072 4.44577 0.8 3.411 3.78188 0.8 2.809 3.18199 0.8 2.334 2.711S Tổng độ lún tại A do lớp 1 và 2 gây ra là: S = 8,842 cm- Trên lớp đất thứ 3 là lớp cát nhỏ, sử dụng công thức:hEsglìì=0 Trong đó: + s - độ lún lớp đất đang xét. + gl - ứng suất gây lún tại điểm giữa lớp đang xét. + E0 - môđun biến dạng của đất, ở đây ta cóE0 = .( 6)6.(11 6)10.210 10sptc N ++= =Mpa = 1020 T/m2 + -hệ số tính từ hệ số Poisson của đất. Với đất cát ta lấy = 0.76+ h - chiều cao của lớp đất đang xét.Ta có bảng tính độ lún tại A cho lớp 3 nh sau1717 Tổng độ lún của lớp thứ 3 tại A : S =0,576 (cm) Vậy tổng độ lún tại A là: SA =8,842+0,576 = 9,418 cmVI. Tính toán ổn định lún tại điểm BTa sử dụng phơng pháp cộng lún từng lớp. - Trên lớp đất thứ 1 và 2 là lớp đất sét, sử dụng công thức:heees1211 +=Bảng tính lún lớp 1 và 2 :Phõn Lpim hi(m) bt gl p1i p2i e1i e2iSi(cm)1 0 0 5.79 7.56 5.78 13.262 0.7464 0.6837 1.57971 0.44 5.77 7.40422 0.44 5.674 7.1713 5.5665 12.56 0.7488 0.6872 1.54993 0.44 5.459 6.81644 0.44 5.123 6.33855 0.44 4.752 5.83766 0.8 4.072 4.94671818Lớp đấtLớp phân tốChiều dàyhi (m)bt (T/m2)gl (T/m2)0100gli is hE= ì ì ì (cm)7 0.8 3.411 3.781 0.2253 8 0.8 2.809 3.181 0.1899 0.8 2.334 2.711 0.162S 0.5767 0.8 3.411 4.07688 0.8 2.809 3.34699 0.8 2.334 2.772ΣS Tæng ®é lón do líp 1 vµ 2 g©y ra t¹i B: S = 9,822 cm1919- Trên lớp đất thứ 3 là lớp cát nhỏ, sử dụng công thức:hEsglìì=0 Trong đó: + s - độ lún lớp đất đang xét. + gl - ứng suất gây lún tại điểm giữa lớp đang xét. + E0 - môđun biến dạng của đất, ở đây ta cóE0 = .( 6)6.(11 6)10.210 10sptc N ++= =Mpa = 1020 T/m2 + -hệ số tính từ hệ số Poisson của đất. Với đất cát ta lấy = 0.76+ h - chiều cao của lớp đất đang xét.Ta có bảng tính độ lún tại B cho lớp 3 nh sau Tổng độ lún của lớp thứ 3 tại B : S =0,607 (cm) Vậy tổng độ lún tại B là: SB = 9,822+0,607 = 10,429 cmKết luận: Độ lún tại O: So = 15,598 cmĐộ lún tại A : SA = 9,418 cmĐộ lún tại B : SB = 10,429 cm2020Lớp đấtLớp phân tốChiều dàyhi (m)bt (T/m2)gl (T/m2)0100gli is hE= ì ì ì (cm)7 0.8 3.411 4.076 0.2433 8 0.8 2.809 3.346 0.1999 0.8 2.334 2.772 0.165S 0.607END2121