BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT LỚP 06X ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

Bài tập lớn: CƠ HỌC ĐẤT
Đề bài:
Móng đơn cứng dưới cột (tải trọng như hình vẽ)
Yêu cầu:
1.Phân loại đất (xác đònh tên và trạng thái). Chọn chiều sâu chôn móng
2.Vẽ đường cong nén e-p, e-lgp, xác đònh: a, a0, Cc , Cs cho các lớp đất
3.Xác đònh sơ bộ kích thước đáy móng (bxl) theo các điều kiện:
Điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:

tctc
tb
Rp
≤
Điều kiện về ứng suất cho phép:
[ ]
s
ult
tt
tb
F
p
pp =≤
4.Xác đònh 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 đònh tại tâm móng, tại trung điểm hai cạnh bề rộng của móng theo biểu đồ e-p và e-
lgp. Tính độ nghiêng của móng.
1
BÀI LÀM
¤ SỐ LIỆU
STT
Tải trọng Các lớp đất

No (T) Mo (Tm)
Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
Số hiệu h1 (m) Số hiệu h2 (m) Số hiệu
36 60 21,8 37 1,1 94 5,0 1
¤ BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
1 37 29,6 30,9 24,9 1,78 2,64 8
o
10’ 0,08 0,850 0,816 0,788 0,768 0,58 4
2 94 24,0 57,0 25,0 1,91 2,72 18
o
45’ 0,41 0,719 0,701 0,690 0,686 5,1 28
Lớp
S
ố
hiệu
Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt
Hạt sỏi Hạt cát Hạt bụi Hạt sét
Thô To Vừa Nhỏ Mịn
Đường kính hạt (mm)
3 1 5 6,5 17 19 28,5 13 9,5 1,5 23,2 2,65 4,4 14
1. Phân loại đất (xác đònh tên và trạng thái đất) và chọn chiều sâu chôn móng:
1.1. Lớp 1&2:
2
Lớp W(%) W
dẻo
(%) W
nhão
(%)
1 29,6 24.9 30,9
2 24,0 25,0 57,0

Với * chỉ số dẻo: A = W
nhão
– W
dẻo
.
* Độ sệt: B =
deo
nhao deo
W W
W W
−
−
.
Ta được:
Lớp Chỉ số dẻo
A(%)
Độ sệt
B(%)
TCVN45-78 Tên và trạng thái
1 6 0,78
Đất pha cát
(Á cát)
Đất dẻo
2 32 -0,03 Đất sét Đất rắn
1.2. Lớp 3:
Từ bảng số liệu đòa chất của lớp đất 3 ta lập bảng sau:
Đường kính hạt d (mm)
2≤
1≤
5,0≤

25,0≤
1,0≤
05,0≤
01,0≤
002,0≤
Hàm lượng tích luỹ (%) 100 95 88,5 71,5 52,5 24 11 1,5
Đường kính hạt d (mm)
2≥
1≥
5,0≥
25,0≥
1,0≥
05,0≥
01,0≥
002,0≥
Hàm lượng tích luỹ (%) 0 5 11,5 28,5 47,5 76 89 98,5
* Phân loại đất theo TCXD 45 - 78 :
Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 1mm là: 47,5(%)< 50(%) => Tên:cát bột.( Tra bảng I-9 trang 16)
Trạng thái: nội suy ta được độ chặt tương đối là D = 0,44 => chặt vừa.
1.3. Chọn chiều sâu chôn móng:
Nhận xét: Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì lớp đất 2 là lớp đất tốt và có thể chôn móng trong lớp đất
này => chọn chiều sâu chôn móng Hcm = 2m
2. Vẽ đường cong nén e_p và e_logp.Xác đònh a, ao, Cc, Cs cho các lớp đất:
2.1. Lớp 1:
Hệ số rỗng ban đầu e
0
khi chưa có tải tác dụng (P = 0 KN/m² )
Ta có:
_ Δ = 2,64
_ W = 29,6%

_ γ = 17,8(KN/m³)
Vậy
0
* *(1 0,01 )
2,64*1*(1 0,01*24)
1 1
1,78
nuoc
w
W
e
γ
γ
∆ +
+
= − = −
=0,922.
a) Đường cong nén e-p:
● Bảng số liệu kết quả nén:
3
Lực nén p
(KN/m²)
0 50 100 150 200
Hệ số rỗng e 0,922 0,850 0,816 0,788 0,768
● Biểu đồ đường nén e-p:
● Bảng tính a
i-j


và a

0
i-j
:
0-50 50-100 100-150 150-200
a
i-j
(m
2
/T) 1,44.10
-3
0,68.10
-3
0,56.10
-3
0,4.10
-3
a
0
i-j
(m
2
/T) 0,75.10
-3
0,37.10
-3
0,31.10
-3
2,2.10
-3
b) Đường cong nén e-logp:

● Bảng số liệu kết quả nén:
Lực nén p (KN/m²) 50 100 150 200
lgp 1.7 2 2.2 2.3
Hệ số rỗng e 0.850 0.816 0.788 0.768
4
● Biểu đồ đường nén e-p:
● Tính c
s
và c
c
:
_ Khi áp lực còn nhỏ:
50 100
0,85 0,816
0,11
lg100 lg50 2 1,7
s
e e
c
−
−
= = =
− −
_ Khi áp lực nén lớn:
150 200
e
0,788 0,768
0,2
lg 200 lg150 2,3 2,2
c

e
c
−
−
= = =
− −
2.2. Lớp 2:
Hệ số rỗng ban đầu eo khi chưa có tải tác dụng (P = 0 KN/m² )
Ta có:
_ Δ = 2,72
_ W = 24%
_ γ = 1,91(KN/m³)
Vậy
0
* *(1 0,01 )
2,72*1*(1 0,01*24)
1 1
1,91
nuoc
w
W
e
γ
γ
∆ +
+
= − = −
=0,77.
a) Đường cong nén e-p:
● Bảng số liệu kết quả nén:

5
Lực nén p
(KN/m²)
0 100 200 300 400
Hệ số rỗng e 0,77 0,789 0,701 0,690 0,686
● Biểu đồ đường nén e-p:
● Bảng tính a
i-j


và a
0
i-j
:
0-100 100-200 200-300 300-400
a
i-j
(m
2
/T) 0,51. 10
-3
0,18. 10
-3
0,11. 10
-3
0,04. 10
-3
a
0
i-j

(m
2
/T) 0,29. 10
-3
0,11. 10
-3
0,07. 10
-3
0,002. 10
-3
b. Đường cong nén e-lgp:
● Bảng số liệu kết quả nén:
Lực nén p
(KN/m²)
100 200 300 400
Hệ số rỗng e 0,789 0,701 0,690 0,686
lgp 2 2,3 2,5 2,6
● Biểu đồ đường nén e-p:
6
● Tính c
s
và c
c
:
_ Khi áp lực còn nhỏ:
100 200
0,77 0,719
0,17
lg 200 lg100 2,3 2
s

e e
c
−
−
= = =
− −
.
_ Khi áp lực lớn:
300 400
e
0,69 0,686
0,04
lg 400 lg300 2,6 2,5
c
e
c
−
−
= = =
− −
.
2.3. Lớp 3:
Tính
0
e
:
Nội suy từ bảng I-6: D = 0,44 =>
max
e
= 0,8 và

min
e
= 0,6.
Ta có:
+) D=
max
max min
e e
e e
−
−
=> e =
max
e
- D*(
max
e
-
min
e
)= 0,8-0,44*(0,8-0,6)= 0,712.
+) n=
e 0,712
*100 *100 41,6
1+e 1 0,712
= =
+
+) γ
k
= ∆* γ

n
*(1-0,01*n)= 2,65*1*(1-0,01*41,6)= 1,5476 (T/m³)
+) γ
w
= γ
k
*(1+ 0,01W)= 1,5476*(1+0,01*23,2)= 1,907 (T/m³)
Suy ra
0
* *(1 0,01 )
2,65*1*(1 0,01*23,2)
1 1 0,712
1,907
nuoc
w
W
e
γ
γ
∆ +
+
= − = − =
3. Xác đònh sơ bộ kích thước móng (b x l):
Chọn sơ bộ kích thước đáy móng: b= 2 m; l= 3 m.
7
a) Theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:
tctc
tb
Rp
≤

tc
P
= γ*h +
0 0
N M
F F
±
Với
_ γ = 2 (T/m³) = 20 (KN/ m³).
_ h = 2 m (chiều sâu chôn móng).
_ n = 1,15 (hệ số an toàn).
_ F = b*l = 2*3 = 6 (
2
m
).
_W =
2 2
* 2*3
6 6
b l
=
= 3 (m³).
=>
tc
P
=
60 21,8
2*2
6 3
+ ±

*
max
tc
P
= 21,267 (T/
2
m
).
*
min
tc
P
= 6,733 (T/
2
m
).
Suy ra:
max min
14
2
tc tc
tc
tb
P P
P
−
= =
(T/
2
m

).
• Xác đònh
tc
R
sức chòu tải theo giới hạn I:
Do chiều sâu chôn móng h = 2m -> móng nằm hoàn toàn trong lớp đất 2
Theo tiêu chuẩn Việt Nam:

2 2
2
2
2 2
* *(0,25* *cot )
*
cot
2
tc
c
b h g
R h
g
π γ ϕ
γ
γ
π
ϕ ϕ
+ +
= +
+ −
=

0
0
0
0
4,1
*1,91*(0,25*2 2 *cot 18 45')
1,91
1,91*2
18 45'*
cot 18 45'
180 2
g
g
π
π π
+ +
+
+ −
= 34,92 (T/
2
m
).
Với * c = 0,41 (kG/
2
cm
) = 4,1 (T/
2
m
).
* φ

2
= 18
o
45’.
* γ
2
= 1,91 (T/m³).
Vậy
tc tc
tb
P R≤
: thỏa điều kiện.
b) Theo điều kiện về ứng suất cho phép :
Theo công thức Terzaghi cho móng chữ nhật có chiều rộng b =2m và chiều dài l = 3m là :
gh
P
=0,4*N
γ
* γ*b + N
q
* γ’*h + 1,13*N
c
*c
8
Lớp 1 :
• γ
1
= 1,78 (T/m³).
• h
1

= 1,1 (m).
• φ
1
= 8
o
10’.
Lớp 2 :
• γ
2
= 1,91 (T/m³).
•
'
2
h
= 2 – 1,1 = 0,9 (m).
• c = 0,41 (kG/
2
cm
) = 4,1 (T/
2
m
).
Suy ra : γ’ =
1,78*1,1 1,91*0.9
1,1 0,9
+
+
=2,8175 (T/m³).
Nội suy : N
γ

= 4,14 ; Nq = 5,6625 ; N
c
= 13,7.
=>
gh
P
= 0,4*4,14*1,91*2 + 5,6625*2,8175*2 + 1,13*13,7*4,1 = 101,106 (T/
2
m
).
Mặt khác :
tt
P
= γ
tb
*h*n +
0 0
* *N n M n
F F
±
= 2*2*1,15 +
60*1,15 21,8*1,15
6 3
±
.
Suy ra :
max
tt
P
= 24,457 (T/

2
m
).
min
tt
P
= 7,743 (T/
2
m
).
tt
tb
P
= 16,1 (T/
2
m
).
Vậy
101,706
4,158 2
24,457
gh
tt
tb
P
P
= = ≥
thỏa.
4. Xác đònh ứng suất dưới đáy móng. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hiệu quả phân bố trong
nền cho tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra.

a. Vẽ biểu đồ ứng suất bản thân :
- tại mặt đất :
z
= 0 m ; σ
bt
= 0 (T/
2
m
).
- tại vò trí giữa 2 lớp 1 & 2 :
z
= 1,1 m ; σ
bt
= z* γ
1
= 1,1*1,78 = 1.958 (T/
2
m
).
- tại vò trí giữa 2 lớp 2 & 3 : z = 6,1 m ; σ
bt
= 1,78*1,1 + 5*1,91 = 11,508 (T/
2
m
).
- tại đáy móng : z = 2 m ; σ
bt
= 1,1*1,78 + (2-1,1)*1,91 = 3,677 (T/
2
m

).

b. Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trong đất cho tải trọng ngoài :
-P
gl
max
= P
tc
max

-

γ’*h = 21,267 – 2,8175*2 = 15,632 (T/
2
m
).
-P
gl
min

= P
tc
min

- γ’*h = 6,733 - 2,8175*2 = 1,098 (T/
2
m
).
- P
gl

tb
= P
tc
tb

- γ’*h = 14 - 2,8175*2 = 8,365 (T/
2
m
).
-P
gl
tg
= P
gl
max
- P
gl
min
= 15,632 - 1,098 = 14,534 (T/
2
m
).
¶ Bảng tính toán σ
zp
và σ
zy :
9
ẹieồm ẹoọ saõu tửứ
ủaựy(m)
l

b
z
b
K
g

zp
= 4* K
g
*
P
gl
tb

zy
=
i
h
i
?zy
?zp
0 0 1,5 0 0,2500
0
8,3650 3,6770 0,43
1 0,5 1,5 0,5 0,2320 7,6772 4,6320 0,60
2 1 1,5 1 0,1933 6,6478 5,5870 0,84
3 1,5 1,5 1,5 0,1451 5,1562 6,5420 1,27
4 2 1,5 2 0,1069 3,5769 7,4970 2,1
5 2,5 1,5 2,5 0,0801 2,6801 8,4520 3,15
6 3 1,5 3,0 0,0612 2,0478 9,4070 4,59

7 3,5 1,5 3,5 0,0479 1,6027 10,3620 6,47
10
5. Độ lún ổn đònh tại tâm móng, tai trung điểm bề rộng 2 cạnh móng. Tính độ
nghiêng của móng :
¶ Bảng tính toán đô lún mỗi phân lớp tại tâm móng:
Lớp 2 : Sét rắn
• α = 4,5.
• β = 0,43.
• E
0
= 4,5*510 = 2295 (T/
2
m
).
Lớp đất Lớp phân
tố
Chiều
dày
(m)
β
E
0i
σ
zi
(T/
2
m
).
zi
σ

(T/
2
m
).
S
i
2
0-1 0,5 0,43 2295 8,3650
7,6772
8,0211 0,75.10
-3
1-2 0,5 0,43 2295 7,6772
6,6478
7,1625 0,67.10
-3
2-3 0,5 0,43 2295 6,6478
5,1562
5,902 0,55.10
-3
3-4 0,5 0,43 2295 5,1562
3,5769
4,3666 0,41.10
-3
4-5 0,5 0,43 2295 3,5769
2,6801
3,1285 0,29.10
-3
5-6 0,5 0,43 2295 2,6801
2,0478
2,3640 0,2210

-3
6-7 0,5 0,43 2295 2,0478
1,6027
1,8253 0,17.10
-3
Vây độ lún tại tâm móng là : S
i
= 0,306 (m).
11
¶ Bảng tính toán đô lún mỗi phân lớp tại tâm móng:
Đ
iể
Độ
sâu
Tải phân bố đều
l
b
=
3
1
= 3
Tải phân bố tam giác
l
b
=
1
3
= 0,33
ƯS
Tải phân bố tam giác

l
b
=
1
3
= 0,33
ƯS
tổng
z
b
(b=1)
K
g
σ = 2
*K
g
*
P
gl
min
(T/
2
m
)
.
z
b
(b=3)
K
T

,
σ = 2*
K
T
,
*P
tg
(T/
2
m
).
z
b

(b=3)
K
T
σ = 2*
K
T
*P
tg
(T/
2
m
)
.
0 0 0 0,2500 0,549 0 0 0 0,549 0 0,25 7,267 7,816
1 0,5 0,5 0,2391 0,525 0,17 0,0214 0,6221 1,147 0,17 0,2078 6,0403 6,565
2 1,0 1,0 0,2034 0,447 0,33 0,0337 0,9796 1,427 0,33 0,1164 4,8370 5,284

3 1,5 1,5 0,1634 0,359 0,50 0,0450 1,3081 1,667 0,50 0,138 4,0114 4,370
4 2,0 2,0 0,1312 0,288 0,67 0,0358 1,0406 1,329 0,67 0,098 2,8487 3,137
5 2,5 2,5 0,1063 0,228 0,83 0,0331 0,9622 1,190 0,83 0,0768 2,2324 2,460
6 3,0 3,0 0,0869 0,191 1,00 0,0395 1,1482 1,339 1,00 0,0487 1,9766 2,168
7 3,5 3,5 0,0720 0,158 1,17 0,0274 0,7965 0,955 1,17 0,0376 1,3284 1,486
¶ Bảng tính toán đô lún mỗi phân lớp tại M
1
và M
2
:
Lớp đất Lớp
phân tố
Chiều
dày(m)
β
E
0i
zi
σ
(T/
2
m
).
S
i
M1
(m)
zi
σ
(T/

2
m
).
S
i
M2
(m)
2
0-1 0,5 0,43 2295 0,848 0,08.10
-3
7,191 0,67.10
-3
1-2 0,5 0,43 2295 1,287 0,12.10
-3
5,925 0,50.10
-3
2-3 0,5 0,43 2295 1,547 0,14.10
-3
4,827 0,45.10
-3
3-4 0,5 0,43 2295 1,498 0,14.10
-3
3,754 0,35.10
-3
4-5 0,5 0,43 2295 1,260 0,12.10
-3
2,799 0,26.10
-3
5-6 0,5 0,43 2295 1,265 0,12.10
-3

2,314 0,22.10
-3
6-7 0,5 0,43 2295 1,147 0,11.10
-3
1,827 0,17.10
-3
Độ lún tai M
1
là 0,83.10
-3
(m) và tại M
2
là 2,62.10
-3
(m) => độ nghiêng là
tgθ =
-3
-3
2,62.10 0,83.10
3
t
= 0,6.10
-3
=> θ = 0
o
0’12,38”
12