intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Đồ án cơ học đất - nền móng

Chia sẻ: Nguyen Van Son | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:20

699
lượt xem
279
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất – nền móng gắn liền với lịch sử đấu tranh phát triển sản xuất của loài người.Từ thời cổ đại, loài người đã biết sử dụng đất vào mục đích xây dựng các công trình cho mình, nhằm phục vụ các nhu cầu về đi lại, về ở, vui chơi giải trí ... Nhưng để tạo nên được một công trình thì bước đầu tiên đóng vai trò quyết định là ta phải xây dựng được phần móng của nó....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án cơ học đất - nền móng

  1. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng MỞ ĐẦU Sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất – nền móng gắn liền với lịch sử đấu tranh phát triển sản xuất của loài người.Từ thời cổ đại, loài người đã biết sử dụng đất vào mục đích xây dựng các công trình cho mình, nh ằm phục vụ các nhu cầu về đi lại, về ở, vui chơi giải trí ... Nhưng để t ạo nên được một công trình thì bước đầu tiên đóng vai trò quyết định là ta ph ải xây dựng được phần móng của nó. Bởi lẽ móng và bản thân n ền có ổn đ ịnh thì công trình bên trên mới tồn tại và sử dụng một cách bình th ường. Người thiết kế chỉ có thể chọn được phương án nền móng đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế khi có sự hiểu biết sâu sắc về cơ học đ ất, n ền và móng cũng như kỹ thuật thi công nền móng. Chính vì vậy mà hai lĩnh v ực c ơ h ọc đất – nền móng luôn có mối quan hệ chặt chẽ bổ trợ cho nhau. Cùng với sự phát triển của xã hội, các công trình xây dựng ngày càng có quy mô lớn hơn cả về chiều rộng, chiều cao và chiều sâu.Đồng thời cũng đòi hỏi việc xây dựng cần có những kỹ thuật tiên tiến đảm b ảo s ự ổn đ ịnh cho các công trình.Do đó việc nghiên cứu, thiết kế móng cho các công trình này cũng đòi hỏi phải có những kiến thức sâu rộng về cơ học đất- nền móng và đưa ra những phương án thiết kế phù hợp với quy mô, tải trọng công trình đó. Là một kỹ sư địa chất công trình trong tương lai, tôi cũng nh ư toàn th ể các sinh viên nghành ĐCCT- ĐKT đã và đang có điều kiện được các thầy cô giáo thuộc bộ môn Địa chất công trình truyền đạt và gi ảng d ạy nh ững ki ến thức về môn cơ học đất – nền móng. SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 1 B.k51
  2. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Theo phương châm : “ học đi đôi với hành’’ , nhằm ph ục vụ cho vi ệc nâng cao hiểu biết và áp dụng vào tính toán thiết kế, tôi được các thầy cô giáo giao cho nghiên cứu và viết đồ án môn học cơ h ọc đất - n ền móng trong kỳ thứ II năm học thứ 4 ( 2009-2010 ) Đồ án của tôi ký hiệu III.3 với nội dung như sau : Một khu vực cú nền đất như sau (hỡnh III.1): - Lớp 1:Lớp đất lấp cú thành phần hỗn tạp,dày 1.5m - Lớp 2:Sột pha dẻo cứng,dày 4m - Lớp 3:Bựn sột,dày vụ tận Chỉ tiêu cơ lý của cỏc lớp đất cho trong bảng III.1: Bảng III.1: Cỏc chỉ tiêu cơ lý của lớp đất Lớp Độ Khối Khối Hệ số Lực Hệ số Gúc ma ẩm lượng lượng nộn lỳn dớnh sỏt trong t h ấm thể tớch riờng kết W(%) ów ós a1-2 c K (g/cm3) (g/cm3) (cm /kG) (kG/cm2) 2 10- 7cm /s 2 23.1 2.01 2.73 0.031 0.34 15 3 3 69 1.49 2.49 0.094 0.08 5.5 0.1 Trờn khu vực này,người ta dự kiến xõy dựng một cụng trỡnh nhà kho cú tường rộng 0.4m,tải trọng tỏc dụng đúng tâm trờn một mét dài t ường là Ptc=26 (T/m). Nhiệm vụ thiết kế: 1.Thiết kế móng dưới tường nhà kho. 2.Xõy dựng các đường cựng ứng suất nộn ộp thẳng đứng dưới đáy móng: úz=0.6kG/cm2; úz=0.4kG/cm2; úz=0.2kG/cm2. 3.Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn. SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 2 B.k51
  3. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng 4.Tớnh toỏn và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thời gian. Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS Nguyễn Văn Phóng, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung nh ư sau: Mở đầu Chương 1: Thiết kế móng dưới tường Chương 2: Xây dựng các đường cựng ứng suất Chương 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn Chương 4: Tớnh toỏn và vẽ biểu đồ độ lỳn c ủa n ền đất d ưới múng theo thời gian. Kết luận Bản đố án không những là điều kiện để tôi trau dồi, ôn luy ện m ở r ộng thêm kiến thức mà nó còn là điều kiền để tôi tập làm quen dần với những đồ án tiếp theo lớn hơn, với yêu cầu cao h ơn mà c ụ th ể là đ ồ án t ốt nghi ệp sau này Do trình độ còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này không th ể tránh kh ỏi những sai sót, rất mong được sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn đồng nghiệp Xin chân thành cám ơn ! Hà Nội , tháng 3 năm 2010. Sinh viên thực hiện Nguyễn Tất Thỡn SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 3 B.k51
  4. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Chương 1: Thiết kế móng dưới tường Thiết kế móng là một công việc phức tạp liên quan đến nhiều vấn đề . Căn cứ vào điều kiện của đất nền khi xây dựng công trình : bên dưới là l ớp bựn sột,dày vụ tận , lớp đất đắp bên trên là lớp sột pha dẻo cứng,dày 4m. Căn cứ vào đặc điểm của công trình khi xõy dựng một cụng trỡnh nhà kho cú tường rộng 0.4m,tải trọng tỏc dụng đúng tâm trên một mét dài tường là Ptc=26 (T/m). Tôi đi đến quyết định chọn loại móng băng có độ cứng hữu hạn với chiều sâu chôn móng là h=1,7(m) .Bởi nếu đặt móng vào lớp sột pha dẻo cứng công trình sẽ đảm bảo ổn định hơn so với lớp bựn sột bên dưới . b2 + k1.b – k2 = 0 (1) Ta cú: γ tb .h c với : k1= M1.h + M2. γ - M3 . m.γ w w M3 × PH k2 = m×γ w Trong đó: - γ tb là khối lượng thể tích trung bình của vật liệu làm móng và đất ở trên móng, γ tb = 2,2 (T/m3) - c là lực dính của khối đất đắp c = 0,34 (kG/cm2) =3,4(T/m2) - γ w là khối lượng thể tích của khối đất đắp, γ w= 2,01 (T/m3) SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 4 B.k51
  5. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng - PH là tải trọng tác dụng lên móng băng lấy cho 1(m) dài : ta có : PH = Ptc = 26 (T) Lớp sét pha dẻo cứng cú j = 15o nên ta có : M1 = 7,11 M2= 14,995 M3 = 3,11 3, 4 2, 2.1, 7 Ta cú : k1=7,11.1,7 + 14,995. 2, 01 -3,11 . 1.2, 01 = 31,66 3,11.26 k2 = =40,23 1.2.01 Giải phường trỡnh (1) ta cú: b1=1,22 (thỏa món), b2=-32,88 (loại) Chọn : chiều rộng móng băng b = 1,3 ( m ) Mặt khác, do móng băng có độ cứng hữu hạn thì có 1< tgαtk
  6. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng m1 .m2 Với: m= k tc m1 là hệ số điều kiện làm việc của nền, m1=1,1 m2 là hệ số điều kiện làm việc của công trình m2=1 ktc là hệ số tin cậy, lấy bằng 1,1 . A,B,D là các h ệ số tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát c ủa kh ối đ ất đ ắp, v ới ϕ = 15o , ta có : trong A=0,325 ; B=2,3 ; D= 4,84 Ta chọn õ. γ w=2,2 (T/m3) => Rtc=(0,325.1,3+2,3.1,7).2,01 + 3,4.4,84 =25,16(T/m2) Xột cho 1m chiều dài múng: P tc 26 => b.1 ≥ 25,16 − 2, 2.1, 7 =>1,3 ≥ 1,2 (Thỏa món) F ≥ tc Rγ − β. .h w Tính bêtông và cốt thép : - Tính chiều dày lớp bêtông phủ trờn cốt thộp: Q h0 ≥ m.R .L cp Trong đó: Q = a.ú.L L chiều dài múng lấy =1m a là khoảng cỏch từ mép móng đến mép tường b − bt 1,3 − 0, 4 a= = =0.45(m) 2 2 ú là ứng suất tiếp xúc dưới đế múng, ú = P F SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 6 B.k51
  7. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng P –ỏp lực tớnh toỏn cú k ể đ ến h ệ s ố vượt t ải n=1,1-1,2, tc P=P .n m-hệ số điều kiện làm việc của múng lấy m=1 cp R - Cường độ khỏng cắt cho phộp của bê tông thường 2 2 cp chọn bờ tụng mỏc 100#-200#.Tra bảng được R = 65kG/cm = 650T/m 26.1, 2 24(T/m2) => ú = = 1,3 Q=0,45.24.1 = 10,8(T) 10,8 Ta cú: h0 ≥ = 0,17(m) 1.65.1 Nờn chọn ho= 0,2(m) Ta cú Số lượng cốt thộp : M F a= m × m × R × h a a o σ .a 2 .L 24.0,452 .1 Trong đó: M= = =2,43(T.m) 2 2 m-hệ số làm việc của bờ tụng,m=0,9-1 lấy m=1 ma-hệ số làm việc của cốt thộp,ma=0,9-1 lấy=1 Ra-Cường độ chịu kộo của cốt thộp. Chọn Ra=2100(kG/cm2) = 21000 (T/m2) 2, 43 => Fa= 1×1× 21000 × 0, 2 =5,8 (cm2) Chọn cốt thộp chịu lực là ϕ10, cốt thộp phõn bố là ϕ6 SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 7 B.k51
  8. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Số thanh cốt thép cho 1 đơn vị chiều dài là: Fa 5,8 n = f = 3,14 × 0,52 = 7,4(cm) a Ta chọn số thanh cốt thép cho 1 đơn vị dài là 8 thanh ϕ10 Khoảng cỏch giữa cỏc cốt thộp chịu lực là L-2e 1-2.0,03 C= = =0,13(m) N-1 8-1 Chương 2: Xây dựng các đường cựng ứng suất Áp lực dưới đáy móng: Xét 1 đơn vị chiều dài múng: G + P tc G P tc P= =+ F F F SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 8 B.k51
  9. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Trong đó: G là trọng lượng móng và đất phủ trên móng : G G = F.h. õ. γ w => =1.1,7.2,2 = 3,74(T/m2) F tc 2 P /F =26/(1.1,3)=20(T/m ) => P=3,74+20=23,74(T/m2) Áp lực gõy lỳn: Pgl= P-h.γ w =23,74 – 1,7.2,01= 20,32(T/m2)=2,03(kG/cm2) Để xây dựng các đường cùng ứng suất ta sẽ chia nền đất dưới đáy móng thành các ô vuông, kích thước tùy ý, tính úz tại các điểm mắt lưới và ghi giá trị đó vào các mắt lưới. Ta có: úz =0,6 ( KG/cm2 ) úz =0,4 ( KG/cm2 ) úz = 0,2 ( KG/cm2 ) ứng suất dưới đáy móng được tính theo công thức. úz = k. Pgl Nhưng trong quá trình làm tôi thấy có thể xây dựng các đường cùng ứng suất bằng cách sau : Do úz và Pgl là các hằng số nên ta sẽ tìm được cụ thể giá trị k. Từ đó ta có thể tìm được chính xác độ sâu của các điểm có cùng ứng suất. Sau đó ta nối các điểm có cùng ứng suất lại với nhau s ẽ đ ược đường cùng ứng suất. I. Với úz =0,6 ( KG/cm2 ) SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 9 B.k51
  10. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng σz 0, 6 => k = p = 2, 03 = 0,296 gl ứng với k = 0,296 ta sẽ có các cặp nghiệm tương ứng sau : y z = 0 →y = 0 → z = 2,6 ( m ) = 2, 0014 1, , b b y z = 0, 25 → y = 0,325 → z = 2,6 ( m ) = 2, 0014 2, , b b y z → y = 0,65 → z = 2,28( m ) = 0,5 = 1, 75 3, , b b y z = 0, 75 → y = 0,975 → z = 1,885( m ) = 1, 45 4, , b b II. Với úz =0,4 ( KG/cm2 ) σz 0, 4 => k = p = 2, 03 = 0,197 gl ứng với k = 0,197 ta sẽ có các cặp nghiệm tương ứng sau : y z = 0 →y = 0 → z = 3,9 ( m ) = 3, 002 1, , b b y z = 0, 25 → y = 0,325 → z = 3,9 ( m ) = 3, 002 2, , b b y z → y = 0,65 → z = 3,9 ( m ) = 0,5 = 3, 00235 3, , b b y z = 1 → y = 1,3 → z = 2,6 ( m ) =2 4, , b b III. Với úz =0,2 ( KG/cm2 ) SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 10 B.k51
  11. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng σz 0, 2 => k = p = 2, 03 = 0,1 gl ứng với k = 0,296 ta sẽ có các cặp nghiệm tương ứng sau : y z = 0 →y = 0 → z = 7,84 ( m ) = 6, 03 1, , b b y z = 0, 25 → y = 0,325 → z = 7,8 ( m ) =6 2, , b b y z → y = 0,65 → z = 7,8( m ) = 0,5 =6 3, , b b y z = 1 → y = 1,3 → z = 7,8 ( m ) =6 4, , b b Từ các giá trị tính toán ở trên ta vẽ được đường cùng ứng suất nh ư hình sau: SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 11 B.k51
  12. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 12 B.k51
  13. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Chương 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bựn Kiểm tra hệ số ổn định k đối với múng khối quy ước đặt đến mặt lớp R qu tc bựn là: k= ≥ [k] =1,2 σ bt z − σ bt Trong đó: - Rqutc là sức chịu tải tiờu chuẩn của múng khối quy ước đặt trờn mặt lớp bựn. Rqutc = A.bqu.ó2 + B.hqu.ó1 + c.D ó2 – Khối lượng thể tớch của lớp bựn. ó2=1,49(g/cm3)=1,49(T/m3) ó1- Khối lượng thể tớch trung bỡnh của lớp 1 và lớp 2.L ấy ó của lớp 2 => ó1 = 2,01(T/m3) Cỏc hệ số A,B,D tra bảng theo gúc ử của lớp 3 Với ử=5,5 => A=0,09 ; B=1,355 ; D=3,66 SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 13 B.k51
  14. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Trong ÄABC cú AB = 4-0,2=3,8(m) AC Ta cú : tgử= => AC= AB.tgử = 3,8.tg15=1,02(m) AB => bqu=b+2AC = 1,3+2.1,02=3,34(m) Vậy: Rqutc= 0,09.3,34.1,49+1,355.5,5.2.01+3,4.3,66 = 27,87(T/m2) - úbtz là ứng suất bản thân đặt tại lớp bựn. úbtz=γ w.hqu=2,01.5,5=11,055(T/m2) - úz là ứng suất phụ thờm của cụng trỡnh gõy ra tại mặt lớp bựn. với Pgl=20,32(T/m2) Ta cú:úz=kz.Pgl Ta xột những điểm nằm trờn trục đi qua tâm múng vỡ t ại nh ững đi ểm này ứng suất phụ thờm do tải trọng cụng trỡnh gõy ra là max nờn ta cú: y/b=0 ; z/b=3,8/1,3=2,923 Tra bảng=> kz=0,2177 SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 14 B.k51
  15. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Nờn : úz=0,2177.20,32= 4,42(T/m2) 27,87 Vậy : k= 11, 055 − 4, 42 =4,2≥ [k] =1,2 => Lớp bùn đảm bảo ổn định về cường độ Chương 4: Tính toán và vẽ biểu đồ độ lỳn của nền đất dưới múng theo thời gian. Ta cú : Lớp 2 cú k2 = 3.10-7(cm/s) Lớp 3 cú k3 = 0,1.10-7(cm/s) => k2 >k3 nên nước thoỏt từ dưới lờn trờn chọn sơ đồ tớnh là sơ đồ “2” với h=2hs Chiều dày lớp tương đương hs do múng là múng mềm nờn hs=Aw0.b Móng băng nên ỡ=0,3 tra bảng được Aw0 = 3,12 =>hs=3,12.1,3=4,056(m) Chiều dày vựng hoạt động nộn ộp:H = 2hs=2.4,056=8,112(m) SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 15 B.k51
  16. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Độ lỳn cuối cựng của móng được xác định theo phương ph ỏp lớp t ương đương: S = aom.Pgl.hs Ta cú :aomlà hệ số nén lún rút đổi: aom = Σa oi .hi.Zi 2h s 3 3 w s -Với lớp 2 : w=23,1% , ó =2,01(T/m ) , ó =2,73(T/m ) , 2 1-2 a =0,031(cm /kG) γ s .(1 + 0,01w) 2,73.(1 + 0,01.23,1) =>εo1 = = = 1,67 γW 2,01 a 0, 031 ao1 = 1 + ε = 1 + 1, 67 = 0,012(cm2/kG) 01 -Với lớp 3 : w=69% , ów=1,49(T/m3) ; ós=2,49(T/m3) 2 1-2 a =0,094 (cm /kG) γ s .(1 + 0,01w) 2, 49.(1 + 0,01.69) =>εo1 = = = 2,82 γW 1, 49 a 0, 094 ao2 = 1 + ε = 1 + 2,82 = 0,025(cm2/kG) 02 Ta cú : h1=3,8 (m) => h2=H- h1=8,112-3,8=4,312(m) Z1=H- h1/2=8.112-3,8/2=6,212(m) Z2=h2/2=4,312/2=2,156(m) Σa oi .hi.Zi Vậy hệ số nộn lún rút đổi: aom= 8,1122 2h s 2 0,012.3,8.6, 212 0, 025.4,312.2,156 =0,016(cm2/kG) aom= + 2.4, 0562 2.4, 0562 =>S = aom.Pgl.hs= 0,016.2,032.4,056=0,129(m)=12,9(cm) SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 16 B.k51
  17. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Vỡ hệ số thấm của nền đất giảm dần theo chiều sâu nên nước thoỏt ra từ dưới lên trên.Do đó độ lỳn theo thời gian tính theo sơ đồ “2” n ờn nhõn c ố kết: П2 N2= 2 .Cvm.t 4.h km Với : Cvm= a .γ om n H -8 811, 2 m k = h1 /k1 +h1 / k 2 = 380 / 3.10−7 + 431, 2 / 0,1.10 −7 =1,83.10 (cm/s) 1,83.10 −8 =1,144.10-3(cm2/s)=36069,3(cm2/năm) => Cvm= 0, 016.0, 001 3,142 П2 Ta cú: N2= 2 .Cvm.t= .36069,3.t = 0,13.t 4.8,1122 .10 4 4.h => t=7,69. N2 ẩt St=S. ẩt(cm) STT N2 t(năm) 1 0,1 0,005 0,038 1,29 2 0,25 0,04 0,308 3,225 3 0,5 0,29 2,23 6,45 4 0,75 0,88 6,767 9,675 5 0,9 1,771 13,619 11,61 6 0,95 2,54 19,533 12,255 SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 17 B.k51
  18. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 18 B.k51
  19. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng Kết luận Đồ án môn học Cơ học đất – Nền và móng là một đồ án quan trọng, nó giúp cho sinh viên củng cố thêm kiến thức một cách vững chắc và hi ểu thêm về các công việc của một người kỹ sư Địa chất công trình. Sau một thời gian làm việc tích cực và nghiêm túc của bản thân, với sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo trong bộ môn Đ ịa ch ất công trình và sự góp ý của các bạn trong tập thể lớp ĐCCT- ĐKT B.K51, đ ến nay tôi đã hoàn thành bản đồ án theo đúng thời gian quy định. Đây là một trong những bản đồ án đầu tiên mà tôi hoàn thành, do trình độ cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án chỉ dừng lại ở mức là làm bài tập và làm quen với công việc thiết kế. Do đó không th ể tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong tiếp tục được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn để tôi ngày một hoàn thi ện hơn. Một lần nữa, Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 18 tháng 3 năm 2010 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tất Thỡn SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 19 B.k51
  20. Bộ môn địa chất công trình Đồ án cơ học đất - nền móng SV: Nguyễn Tất Thìn Lớp: ĐCCT-ĐKT 20 B.k51
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2