BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT LỚP 05X ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

Trường : Đại học Kiến Trúc TPHCM
Bộ môn : Cơ học Đất

BÀI TẬP LỚN
Đề bài:
- Móng
đ
ơn cứng dưới cột (tải trọng có vị trí như hình vẽ)
Yêu cầu:
1. Phân loại đất (xác định tên và trạng thái). Chọn chiều sâu chôn móng.
2. Vẽ đường cong nén e-p, e-lgp, xác định:
0
, , ,
c s
a a C C
cho các lớp đất.
3. Xác định sơ bộ kích thướt đáy móng(bxl) theo các điều kiện:


Điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:
tc tc
tb
p R≤


Điều kiện về ứng suất cho phép:
[ ]
tt
ult
tb
s

p
p p
F
≤ =
4. Xác định ứng suất dưới đáy móng. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố
trong nền do tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra.
5. Tính độ lún ổn định tại tâm móng, tại trung điểm hai cạnh bề rộng của móng theo
biểu đồ e-p.Tính độ nghiêng của móng .
Họ Tên: Lưu Hán Vinh
Mã số SV: X052661
STT: 82
GVHD: T. Trương Quang
Thành
4.5
62T
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Bảng số liệu:
STT Tải trọng Các lớp đất
No (T) Mo (Tm) Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
Số hiệu h
1
(m) Số hiệu h
2
(m) Số hiệu
82 62 4.5 40 1.5 58 6 79
BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
Bảng 1
Lớp Số
hiệu
Độ ẩm

tự
nhiên
W%
Giới
hạn
nhão
W
nh
%
Giới
hạn
dẻo
W
d
%
Dung
trọng
tự
nhiên
γ T/m³
Tỷ
trọng
hạt Δ
Góc
ma sát
trong
φ
o
Lực
dính c

Kg/cm²
Kết quả thí nghiệm nén ép e - p
với tải trọng nén p (Kpa)
Kết
quả
xuyên
tĩnh q
c
(Mpa)
Kết
quả
xuyên
tiêu
chuẩn
N
50 100 150 200
1 40 29.9 30.4 24.5 1.78 2.66 8
o
50’ 0.06 0.825 0.779 0.761 0.741 0.42 4
Bảng 2
Lớp Số
hiệu
Độ ẩm
tự
nhiên
W%
Giới
hạn
nhão
W

nh
%
Giới
hạn
dẻo
W
d
%
Dung
trọng
tự
nhiên
γ T/m³
Tỷ
trọng
hạt Δ
Góc
ma sát
trong
φ
o
Lực
dính c
Kg/cm²
Kết quả thí nghiệm nén ép e - p
với tải trọng nén p (Kpa)
Kết
quả
xuyên
tĩnh q

c
(Mpa)
Kết
quả
xuyên
tiêu
chuẩn
N
2
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
100 200 300 400
2 58 36.5 44.9 24.3 1.85 2.69 8
o
25’ 0.15 0.943 0.909 0.881 0.858 1.36 7
Bảng 3
Lớp Số
hiệu
Độ ẩm
tự
nhiên
W%
Giới
hạn
nhão
W
nh
%
Giới
hạn
dẻo

W
d
%
Dung
trọng
tự
nhiên
γ T/m³
Tỷ
trọng
hạt Δ
Góc
ma sát
trong
φ
o
Lực
dính c
Kg/cm²
Kết quả thí nghiệm nén ép e - p
với tải trọng nén p (Kpa)
Kết
quả
xuyên
tĩnh q
c
(Mpa)
Kết
quả
xuyên

tiêu
chuẩn
N
100 200 300 400
7 79 29.5 41.5 26.9 1.9 2.71 17
o
00’ 0.3 0.827 0.804 0.785 0.768 4.34 21
BÀI THUYẾT MINH
1. Phân loại đ ất (xác đ ịnh tên và trạng thái). Chọn chiều sâu chôn móng.

Lớp 1: h
1
=1.5
m
Lớp Số
hiệu
Độ ẩm
tự
nhiên
W%
Giới
hạn
nhão
W
nh
%
Giới
hạn
dẻo
W

d
%
Dung
trọng
tự
nhiên
γ T/m³
Tỷ
trọng
hạt Δ
Góc
ma sát
trong
φ
o
Lực
dính c
Kg/cm²
Kết quả thí nghiệm nén ép e - p
với tải trọng nén p (Kpa)
Kết
quả
xuyên
tĩnh q
c
(Mpa)
Kết
quả
xuyên
tiêu

chuẩn
50 100 150 200
3
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
N
1 40 29.9 30.4 24.5 1.78 2.66 8
o
50’ 0.06 0.825 0.779 0.761 0.741 0.42 4
Kết luận: Lớp đất 1 là loại đất pha cát ở trạng thái dẻo.

Lớp 2: h
2
=6
m
Lớp Số
hiệu
Độ ẩm
tự
nhiên
W%
Giới
hạn
nhão
W
nh
%
Giới
hạn
dẻo
W

d
%
Dung
trọng
tự
nhiên
γ T/m³
Tỷ
trọng
hạt Δ
Góc
ma sát
trong
φ
o
Lực
dính c
Kg/cm²
Kết quả thí nghiệm nén ép e - p
với tải trọng nén p (Kpa)
Kết
quả
xuyên
tĩnh q
c
(Mpa)
Kết
quả
xuyên
tiêu

chuẩn
N
100 200 300 400
2 58 36.5 44.9 24.3 1.85 2.69 8
o
25’ 0.15 0.943 0.909 0.881 0.858 1.36 7
Kết luận: Lớp đất 2 là loại đất sét ở trạng thái dẻo mềm
4
Chỉ số dẻo
A=W
nh
−
W
d
(%)
Độ sệt
B=
d
W W
A
−
30.4- 24.5 = 5.9
Đất pha cát (á cát)
=0.915
Trạng thái: cát pha dẻo
Chỉ số dẻo
A=W
nh
−
W

d
(%)
Độ sệt
B=
d
W W
A
−
44.9- 24.3 = 20.6 >17
Đất sét
=0.592
Trạng thái: dẻo mềm
Đất pha cát
Trạng thái: dẻo
Đất sét
Trạng thái dẻo mềm
Đất sét pha
Trạng thái nửa rắn
1.5m
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh

Lớp 3:
Lớp Số
hiệu
Độ ẩm
tự
nhiên
W%
Giới
hạn

nhão
W
nh
%
Giới
hạn
dẻo
W
d
%
Dung
trọng
tự
nhiên
γ T/m³
Tỷ
trọng
hạt Δ
Góc
ma sát
trong
φ
o
Lực
dính c
Kg/cm²
Kết quả thí nghiệm nén ép e - p
với tải trọng nén p (Kpa)
Kết
quả

xuyên
tĩnh q
c
(Mpa)
Kết
quả
xuyên
tiêu
chuẩn
N
100 200 300 400
7 79 29.5 41.5 26.9 1.9 2.71 17
o
00’ 0.3 0.827 0.804 0.785 0.768 4.34 21
Kết luận: Lớp đất 3 là loại đất sét pha ở trạng thái nửa rắn.
Ghi tên và trạng thái các lớp đất
5
Chỉ số dẻo
A=W
nh
−
W
d
(%)
Độ sệt
B=
d
W W
A
−

41.5- 26.9 = 14.6 <17
Đất sét pha (á sét)
=0.178
Trạng thái: nửa rắn
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh

Chọn chiều sâu chôn móng
Dựa vào trạng thái các loại đất và chiều cao của từng lớp đất, ta chọn chiều sâu chon
móng h=2
m
2. Vẽ
đ
ư ờng cong nén e-p, e-lgp, xác
đ
ịnh a,a
o
,C
c
,C
S
cho các lớp
đ
ất.

Lớp 1:
Hệ số rỗng ban
đ
ầu e
o
khi chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²)

e
o
=
-1 = - 1
= 0.9421
1Ma= 10
6
N/m
2
= 10
5
kg/m
2
= 100 T/m
2
1KPa= 10
3
N/m
2
= 100 kg/m
2
= 0.1 T/m
2
a)
Đ
ư ờng cong nén e-p:
Lực nén p

(T/m²)
0 5 10 15 20

Hệ số rỗng e
0.9421 0.825 0.779 0.761 0.741
Tính hệ số nén lún a, hệ số nén lún tương đối a
o
a
0-5
= = = 0.02324
()
= = = 0.01197
()
a
5-10
= = = 0.0092
()
6
(T/m
2
)
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
= = = 0.00504
()
a
10-15
= = = 0.0036
()
= = = 0.00202
()
a
15-20
= = = 0.004

()

= = = 0.00227
()
Khi lực nén còn nhỏ
Cs=
Khi lực nén lớn
Cc =

Lớp 2:
Hệ số rỗng ban
đ
ầu e
o
khi chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²)
e
o
=
- 1 = - 1
= 0.9848
a)
Đ
ư ờng cong nén e-p:
7
(T/m
2
)
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Lực nén p

(T/m²)
0 10 20 30 40
Hệ số rỗng e
0.9848 0.943 0.909 0.881 0.858
Tính hệ số nén lún a, hệ số nén lún tương đối a
o
a
0-10
= = = 0.00418
()


= = = 0.00211
()
a
10-20
= = = 0.0034
()

= = = 0.00175
()
a
20-30
= = = 0.0028
()
= = = 0.00147
()
a
30-40
= = = 0.0023

()
= = = 0.00122
()
8
(T/m
2
)
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Khi lực nén còn nhỏ
Cs=
Khi lực nén lớn
Cc =

Lớp 3:
Hệ số rỗng ban
đ
ầu e
o
khi chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²)
e
o
=
-1 = - 1
= 0.847
a)
Đ
ư ờng cong nén e-p:
Lực nén p

(T/m²)

0 10 20 30 40
Hệ số rỗng e
0.847 0.827 0.804 0.785 0.768
Tính hệ số nén lún a, hệ số nén lún tương đối a
o
a
0-10
= = = 0.002
()


= = = 0.00108
()
a
10-20
= = = 0.0023
()
9
lgp(T/m
2
)
p (T/m
2
)
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
= = = 0.00126
()
a
20-30
= = = 0.0019

()

= = = 0.00105
()
a
30-40
= = = 0.0017
()

= = = 0.000952
()
Khi lực nén còn nhỏ
Cs=
Khi lực nén lớn
Cc =
3. Xác
đ
ịnh s ơ bộ kích th ư ớt
đ
áy móng:
Sơ bộ chọn kích thước đáy móng b=3
m
, l=3
m
Ứng suất phân bố dưới đáy móng:

(1)
tb
= 2 T/m
3

h = 2
m
;
F=b*l=9m
2
W=4.5m
3
Với n là hệ số vượt tải ,chọn n= 1.15
N
0
=
M
0
=
Từ (1) suy ra = 2*2+
= 10.86 T/m
2



=9.12 T/m
2
==9.99 T/m
2
a)
Kiểm tra theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:

R
tc
10

lgp(T/m
2
)
2=1.85 T/m3
h2= 2-1.5=0.5m
2=8o25’
c=1.5 T/m2
1=1.78 T/m3
h1= 1.5m
1=8o50’
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Với
tc
R
:cường độ tiêu chuẩn được xác định theo công thức(TCVN):
Vì chiều sâu chôn móng h=2 (m) nên ta chọn lớp
đ
ất 2
đ
ể kiểm tra sức chịu tải
tc
R
:
R
tc
=m[(Ab+Bh) + Dc]
Với A,B,D là các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong (tra bảng V-5 trang
269 Bài Tập Cơ Học Đất-Vũ Công Ngữ).Lớp đất thứ 2 là lớp đất sét, trạng
thái dẻo mềm có = 8
o

25’ và có c= 0.15kg/cm
2
= 1.5T/m
2
,
=
1.85 T/m
3
,
b=3
m
,
m=1
Từ = 8
o
25’ suy ra A=0.1483 , B= 1.5875, D= 3.98
Rtc=[0.1483*3+1.5875*2]*1.85 + 3.98*1.5 = 12.622 T/m
2
⇒

R
tc
=12.622 T/m
2
b) Kiểm tra theo điều kiện về ứng suất cho phép
[ ]
tt
ult
tb
s

p
p p
F
≤ =
Ứng suất phân bố dưới đáy móng (không nhân hệ số vượt tải)
=
tb
h+
tb
= 2 T/m
3
h = 2
m
; F=b*l=9m
2
W=4.5m
3

N= T ; M
0
= Tm
= 2*2+
= 11.889 T/m
2



=9.889 T/m
2
==10.889 T/m

2

Xác định sức chịu tải giới hạn 2
Theo công thức Terzaghi: P
ult
= 0.4*N**b + N
q
**h + 1.3*N
c
*c
Trong đó :
, ,
p c
N N N
γ
là các hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào góc ma sát trong
ϕ
.
Lớp thứ 1: Lớp thứ 2:
= T/m
2
Tra bảng V-2 (trang 259 sách BT CHĐ- Vũ Công Ngữ) và nội suy,ta được:
11
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
N
γ
Np Nc
5
o
1 1.56 6,47

8
o
25' 1 2.1955 7.823
10
o
1 2.49 8.45
Suy ra P
ult
=0.4*1**3 + 2.1995**2 + 1.3*7.823*1.5 = 25.368 T/m
2
.
=
⇒
Fs= ==2.3297 >2 thỏa
4. Xác đ ịnh ứng suất dưới đ áy móng. Tính và vẽ biểu đ ồ ứng suất hiệu quả phân
bố trong nền do tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra.

Ứng suất dưới đáy móng (như phần 3b đã trình bày)

Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố trong nền do tải trọng bản thân và
tải trọng ngoài gây ra.
Theo như phần 3b đã trình bày thì ứng phân phân bố dưới đáy móng không đồng đều
P
max
= 11.889 T/m
2
, P
min
=9.889 T/m
2

,do đó ứng suất gây lún cũng phân bố không
đồng đều.
= P
max
- (
1
h
1
+
2
h
2
) = 11.889 – (1.78*1.5+1.85*0.5)= 8.294 T/m2
= P
min
- (
1
h
1
+
2
h
2
) = 9.889 – (1.78*1.5+1.85*0.5)= 6.294 T/m2
Ứng suất gây lún tại tâm móng sẽ là:
= =7.294 T/m
2
Điểm z
(m)
k

g gl
=4kg*7.294
(T/m
2)
h=2+z
(m)
bt
=
(T/m
2
)
0 1 0 0 0.25 7.294 2 3.595
1 1 0.6 0.4 0.2424
5
7.0737 2.6 4.705
2 1 1.2 0.8 0.1999 5.8323 3.2 5.815
3 1 1.8 1.2 0.1516 4.4231 3.8 6.925
4 1 2.4 1.6 0.1123 3.2765 4.4 8.035
12
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
5 1 3 2 0.0840 2.4508 5 9.145
6 1 3.3 2.2 0.0732 2.1357 5.3 9.7
7 1 3.45 2.3 0.0687 2.0044 5.45 9.9775
Biểu đồ phân bố ứng suất và tải trọng ngoài gây ra tại tâm móng
5- Tính độ lún ổn định tại tâm móng, tại trung điểm 2 cạnh bề rộng của
móng theo biểu đồ e-p
a)Tính độ lún tại tâm móng
13
Biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua điểm tâm 0
M2M1 0

GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Theo biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua tâm móng, ở độ sâu z=3.95
m
trong lớp
đất thứ 2, ứng suất gây lún
gl
=2.0044T/m
2

bt
=1.9955 (T/m
2
). Như vậy xem như ở độ
sâu đó chấm dứt phạm vi chịu nén.
Chia nền đất trong phạm vi chịu nén thành 7 lớp: độ lún tại tâm móng
Lớp
phân
tố
Chiều
dày (m)
p
1i
=
(T/m
2
)
e
1i
p
2i

=p
1i
+
gl
(T/m
2
)
e
2i
Si=
1 0.6 4.15 0.96745
3
11.33385 0.9385 0.883
2 0.6 5.26 0.9628 11.713 0.9372 0.7825
3 0.6 6.37 0.9582 11.4977 0.9379 0.62
4 0.6 7.48 0.9535 11.3298 0.9385 0.4607
5 0.6 8.59 0.9489 11.45365 0.9380
5
0.334
6 0.3 9.4225 0.9454 11.71575 0.9372 0.12645
7 0.15 9.83875 0.9437 11.9088 0.9365 0.05556
Độ lún tại tâm
b)Tính độ nghiêng của móng
14
=
=
8.294-6.294=2T/m
2
=6.294T/m
2

GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Để xác định độ nghiêng của móng, ta tính độ lún tại trung điểm hai cạnh bề rộng của
móng là M
1
và M
2
theo sơ đồ e-p . Từ đó suy ra độ nghiêng của móng
Để tính độ lún tại M
1
và M
2
ta phải tính ứng suất của móng gây ra tại 2 điểm này.
-Số liệu tính toán ứng tại M
1
Độ
sâu
điể
m z
(m)
Tải trọng phân bố đều, tỷ số cạnh
Tải trọng phân bố tam giác ,tỷ số
cạnh

Ứng suất
tổng
=
1
+
2
T/m

2
K
g
1
=2k
g
* (T/m
2
)
K
T’
2
=2k
T’
*
(T/m
2
)
0 0 0.25 3.147 0 0 0 3.147
0.6 0.4 0.2439 3.0702 0.2 0.02693 0.10772 3.17792
1.2 0.8 0.2176 2.7391 0.4 0.04207 0.16828 2.90738
1.8 1.2 0.1818 2.2885 0.6 0.048 0.192 2.4805
2.4 1.6 0.1482 1.8655 0.8 0.04507 0.18028 2.04578
3 2 0.1202 1.5131 1 0.04333 0.17332 1.68642
3.3 2.2 0.1084 1.3645 1.1 0.0412 0.1648 1.5293
3.45 2.3 0.10315 1.2985 1.15 0.04013 0.16052 1.45902
-Số liệu tính toán ứng tại M
2
Độ
sâu

điể
m z
Tải trọng phân bố đều, tỷ số cạnh
Tải trọng phân bố tam giác ,tỷ số
cạnh

Ứng suất
tổng
=
1
+
2
T/m
2
15
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
(m) K
g
1
=2k
g
*

(T/m
2
)
K
T
2
=2k

T
*
(T/m
2
)
0 0 0.25 3.147 0 0.25 1 4.147
0.6 0.4 0.2439 3.0702 0.2 0.2095 0.8379 3.9081
1.2 0.8 0.2176 2.7391 0.4 0.1669 0.6676 3.4067
1.8 1.2 0.1818 2.2885 0.6 0.131 0.524 2.8125
2.4 1.6 0.1482 1.8655 0.8 0.1023 0.4092 2.2747
3 2 0.1202 1.5131 1 0.07367 0.29468 1.80778
3.3 2.2 0.1084 1.3645 1.1 0.06737 0.26948 1.63398
3.45 2.3 0.10315 1.2985 1.15 0.06423 0.25692 1.55542
16
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
Tương tự như tính độ lún ở tâm móng, chia nền đất trong phạm vi chịu nén thành 7 lớp.
Bảng tính độ lún M
1
Lớp
phân
tố
Chi
ều
dày
(m)
bt
(T/m
2
) p
1i

(T/m
2
)
gl
(T/m
2
) (T/m
2
)
p
2i
e
1i
e
2i
Si=
cm
1 0.6 3.595
4.705
4.15 3.147
3.17792
3.162 7.312 0.96745 0.9542 0.404
2 0.6 4.705
5.815
5.26 3.17792
2.90738
3.043 8.303 0.9628 0.9501 0.388
3 0.6 5.815
6.925
6.37 2.90738

2.4805
2.69394 9.06394 0.9582 0.9469 0.346
17
Biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua điểm M
1
và trên
trục qua điểm M
2
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
4 0.6 6.925
8.035
7.48 2.4805
2.04578
2.26314 9.74314 0.9535 0.9441 0.2887
5 0.6 8.035
9.145
8.59 2.04578
1.68642
1.8661 10.4561 0.9489 0.9414 0.231
6 0.3 9.145
9.7
9.422
5
1.68642
1.5293
1.6078 11.0303 0.9454 0.9395 0.091
7 0.3 9.7
9.9775
9.838
75

1.5293
1.45902
1.49416 11.33291 0.9437 0.9395 0.04
Độ lún tại M
1
Bảng tính độ lún M
2
Lớp
phân
tố
Chi
ều
dày
(m)
bt
(T/m
2
) p
1i
(T/m
2
)
gl
(T/m
2
)
(T/m
2
)
p

2i
e
1i
e
2i
Si=
cm
1 0.6 3.595
4.705
4.15 4.147
3.9081
4.0276 8.1776 0.96745 0.9506 0.514
2 0.6 4.705
5.815
5.26 3.9081
3.4067
3.6574 8.9174 0.9628 0.9475 0.468
3 0.6 5.815
6.925
6.37 3.4067
2.8125
3.1096 9.4796 0.9582 0.9452 0.398
4 0.6 6.925
8.035
7.48 2.8125
2.2747
2.5436 10.0236 0.9535 0.9429 0.326
5 0.6 8.035
9.145
8.59 2.2747

1.80778
2.04124 10.63124 0.9489 0.9409 0.246
6 0.3 9.145
9.7
9.422
5
1.80778
1.63398
1.72063 11.14313 0.9454 0.9391 0.097
18
GVHD: T. Trương Quang Thành SVTH: Lưu Hán Vinh
7 0.3 9.7
9.9775
9.838
75
1.63398
1.55542
1.5947 11.43345 0.9437 0.9381 0.043
Độ lún tại M
2

Độ nghiêng của móng
tg=
Độ nghiêng của móng =0
o
3’29’’
19