BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT LỚP 07X ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

BÀI TẬP LỚN
CƠ HỌC ĐẤT

Đề bài:
Móng đơn 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 .
Trang 1
62T
4.5
H
1
H
2
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
83 50 2 15 2 60 4 80
BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
Bảng 1
Lớp Số
hiệu
Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt Độ
ẩm
tự
nhiên

W%
Tỷ
trọng
hạt
Sức
kháng
xuyên
tĩnh
qc
(Mpa)
Kết
quả
xuyên
tiêu
chuẩn
N
Hạt sỏi Hạt cát Hạt bụi Hạt sét
Thô To Vừa Nhỏ Mịn
Đường kính hạt (mm)
1 15 11 21.5 38 20 6 3.5 14.5 2.65 10.2 26
Bảng 2
2 60 35.5 42.1 23.7 1.86 2.69 8
o
25’ 0.17 0.922 0.891 0.866 0.847 1.33 7
Bảng 3
3 80 28.8 41.9 25.7 1.9 2.72 16
o
45’ 0.29 0.815 0.793 0.773 0.755 4.28 20
Trang 2
BÀI THUYẾT MINH:

1. Phân loại đ ất (xác đ ịnh tên và trạng thái). Chọn chiều sâu chôn móng.
Lớp 1:
Từ bảng số liệu địa chất của lớp đất 1 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 (%) 11 32.5 70.5 90.5 96.5 100 100 100
Tra bảng I-9 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ:
Hàm lượng cỡ hạt: d ≥ 0.5 mm là: 70.5% > 50% => Tên: cát thô.
Ta có : q
c
=10.2 MPa = 102 kG/cm
2
=> trạng thái: chặt vừa
 Lớp 1 là lớp cát thô ở trạng thái chặt vừa.
Lớp 2: số hiệu 60
Tra bảng I-8 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ:
Chỉ số dẻo : A=W
nh
−
W
d
=42.1 – 23.7 = 18.4 > 17 => đất sét
Độ sệt: B =

641.0
4.18
7.235.35
=
−
=
−
A
WdW
=> dẻo mềm
=> Lớp 2 là lớp đất sét ở trạng thái dẻo mềm
Lớp 3: số hiệu 80
Tra bảng I-8 trang 16 sách Bài Tập Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ:
Chỉ số dẻo : A=W
nh
−
W
d
= 41.9 – 25.7 = 16.2 => đất sét pha (á sét)
Độ sệt: B =
191.0
2.16
7.258.28
=
−
=
−
A
WdW
=> nửa rắn

=> Lớp 3 là lớp đất á sét ở trạng thái nửa rắn
Ghi tên và trạng thái các lớp đất
Chọn chiều sâu chôn móng: h = 2,5m
Trang 3
Đất cát thô
Trạng thái chặt vừa
Đất sét
Trạng thái dẻo mềm
Đất sét pha
Trạng thái nửa rắn
2
m
4
m
2. Vẽ đ ường cong nén e-p, e-lgp, xác đ ịnh a,a
o
,C
c
,C
S
cho các lớp đ ất .
L ớp 1
Nội suy từ bảng I-6: D = 0,555 => e
max
= 0,7 và e
min
= 0,55
Ta có:
D=
max

max min
e e
e e
−
−
=> e=
max
e
- D*(
max
e
-
min
e
)= 0.7–0.555*(0.7 – 0.55) = 0.61675
n=
e 0,712
*100 *100 41, 6
1+e 1 0,712
= =
+
1475.38%100*
61675.01
61675.0
=
+
%
h
γ
= ∆

n
γ
= 2.65

(T/m³)
k
γ
=
h
γ
(1- 0,01n) = 2.65*(1-0.01*38.1475)= 1.639 (T/m³)
w
γ
=
k
γ
(1+ 0,01W) = 1.639*(1+0.01*14.5)=1.87675 (T/m
3
)
=> e
0
=
61674.0
1475.38100
1475.38
100
=
−
=
− n

n
Lớp 2:
Hệ số rỗng ban đầu e
o
khi chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²)
e
o
=
γ
γ
).01.01.(. W
n
+∆
-1 =
959.01
86.1
)5.35*01.01(*1*69.2
=−
+
Lực nén p (KN/m²) 0 10 20 30 40
lgp 1 1.301 1.477 1.602
Hệ số rỗng e 0.959 0,922 0.891 0.866 0.847
Trang 4
Đường cong nén e-p
Bảng tính a
i-j

và a
0
i-j

:
và
pp
ee
a
ij
ji
ji
−
−
=
−

i
ji
ji
e
a
a
+
=
−
−
1
0
0-10 10-20 20-30 30-40
a
i-j
(m
2

/T) 0.037 0.0031 0.0025 0.0019
a
0
i-j
(m
2
/T) 0.00188 0.001612 0.001322 0.001018
Khi lực nén còn nhỏ
C
s
=
102.0
301.0
891.0922.0
10lg20lg
2010
=
−
=
−
− ee

Khi lực nén lớn
C
c
=
152.0
1249.0
847.0866.0
30lg40lg

4030
=
−
=
−
− ee
Lớp 3 : số hiệu 80
Hệ số rỗng ban đầu e
o
khi chưa có tải tác dụng (p=0 T/m²)
e
o
=
γ
γ
).01.01.(. W
n
+∆
-1 =
843.01
9.861.1
)8.28*01.01(*1*72.2
=−
+
Lực nén p (KN/m²) 0 10 20 30 40
lgp 1 1.301 1.477 1.602
Hệ số rỗng e 0.843 0.815 0.793 0.773 0.755
Trang 5
Đường cong nén e-lgp
Bảng tính a

i-j

và a
0
i-j
:
và
pp
ee
a
ij
ji
ji
−
−
=
−

i
ji
ji
e
a
a
+
=
−
−
1
0

0-10 10-20 20-30 30-40
a
i-j
(m
2
/T) 0.0028 0.0022 0.002 0.0018
a
0
i-j
(m
2
/T) 0.0151 0.0012 0.00111 0.01015
Khi lực nén còn nhỏ
C
s
=
073.0
301.0
0793815.0
10lg20lg
2010
=
−
=
−
− ee

Khi lực nén lớn
C
c

=
144.0
1249.0
755.0773.0
30lg40lg
4030
=
−
=
−
− ee
Trang 6
Đường cong nén e-p
Đường cong nén e-lgp
3. Xác đ ịnh sơ bộ kích thướt đ áy móng:
Sơ bộ chọn kích thước đáy móng b=3
m
, l=3
m
Ứng suất phân bố dưới đáy móng:

(1)
bt
= 2 T/m
3
; h = 2.5m

; F=b*l=9m
2
W =

6
2
bl
= 4.5m
3
(Với n là hệ số vượt tải ,chọn n= 1.5)
N
0
=
333.33
5.1
50
=
T ; M
0
=
=
5.1
2
1.333 Tm
=> p
0tb
= 8.7037 T/m
2
a) Kiểm tra theo điều kiện về cường độ tiêu chuẩn:

R
tc
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
+ +
= +
+ −
Với c = 0,29 kG/
2
cm
= 2.9 T/
2
m
; φ
o
= 16
o

45’ = 0.292 rad

γ
= 1,91 T/m³ ; h = 2.5m ; b = 3m
=> R
tc
= 43.932 T/m
2
> p
0tb
(thỏa điều kiện giới hạn 1)
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 : =
tb
h+
tb
= 2 T/m
3
; h = 2,5
m
; F=b*l=9m

2
;
W=
6
2
bl
= 4.5m
3

N
0
=50 T ; M
0
= 2 Tm
=> p
0max
= 11 T/m
2
và p
0min
= 10.111 T/m
2
=>
tt
tb
p

555.10
=
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 = 1.8891 T/m
2
; c = 0.17 kg/cm
2
=1.7 T/m
2
Trang 7
Tra bảng V-2 trang 259
sách BT CHĐ- Vũ Công
Ngữ và nội suy, ta được:

N
γ
N
q
N
c
5
o
1 1.56 6,47
8

o
25' 1 2.1955 7.823
10
o
1 2.49 8.45
=> P
ult
=0.4*1*1.86*3+2.1956*1.8891*2.5+7.8233*1.7*1.3 = 29.89 T/m
2
.
=
⇒
Fs= = 2.83 >2 thỏa
Trang 8
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.
a/. Do tải trọng bản thân:
Ở mặt đất :
bt
= 0
Tại vị trí giửa 2 lớp đất thứ nhất và thứ hai:
bt
= h
1
1
γ
=2*1.87675 = 3.7535 (T/m
2
)
Tại đáy móng: z = 2.5m

bt
= h
1
1
γ
+ (z-h
1
)

2
γ
= 2*1.87675+ (2.5-2)*1.86 = 4.6835 (T/m
2
)
Tại vị giửa 2 lớp đất thứ hai và thứ ba:

bt
=
1
γ
h
1
+
2
γ
h
2
= 2*1.87675+4*1.86=11.1935 (T/m
2
)

b/. Do tải trọng ngoài:
Theo như phần 3b đã trình bày thì ứng phân phân bố dưới đáy móng không đồng
đều P
max
= 11 T/m
2
, P
min
=10.111 T/m
2
,do đó ứng suất gây lún cũng phân bố không
đồng đều.
Ứng suất gây lún tại tâm móng sẽ là:
= 10.555 – 1.8891*2.5 = 5.8328 T/m
2
Điểm
1=
b
l
z
(m)
k
g
gl
=4*k
g
*p
gl
(T/m
2)

bt
=
(T/m
2
)
0 1 0 0.00000 0.250000 5.832800 4.6835
1 1 0.5 0.16667 0.248833 5.805580 5.6528
2 1 1 0.33333 0.242933 5.667926 6.5828
3 1 1.5 0.50000 0.231500 5.401173 7.5128
4 1 2 0.66667 0.215233 5.021652 8.4428
5 1 2.5 0.83333 0.195783 4.567860 9.3328
6 1 3 1.00000 0.175200 4.087626 10.2828
7 1 3.5 1.16667 0.155533 3.628779 11.2328
8 1 4 1.33333 0.137733 3.213484 12.1828
9 1 4.5 1.50000 0.121550 2.835907 13.1328
10 1 5 2.16667 0.075000 1.749840 16.8128
Biểu đồ phân bố ứng suất và tải trọng ngoài gây ra tại tâm móng
Trang 9
Biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua điểm tâm 0
Trang 10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
M
1
M
2
5- Tính độ lún ổn định tại tâm móng, tại trung điểm 2 cạnh bề rộng của
móng theo biểu đồ e-p. Tính độ nghiêng của móng:
Tính lún bằng phương pháp phân tầng cộng lún các lớp phân tố: S =
∑
i
S
Theo biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua tâm móng, ở độ sâu z=4.5m tính từ
đáy móng, trong lớp đất thứ 3, Ứng suất gây lún
gl
= 2.835 T/m
2

bt
=2.626 T/m
2
Như vậy xem như ở độ sâu đó chấm dứt phạm vi chịu nén: H
cn
= 4.5m
Dựa vào đường con nén lún, ta có công thức tính lún là:
S =
h
e
ee
1
21

1 +
−
và S =
1
1
2
1
lg
1
h
p
p
e
c
+
Chia diện chịu tải (móng) thành 2 hình chử nhật có bề rộng 1m và bề dài 3m, phân
tải thành 2 thành phần: phân bố đều và phân bố tam giác trên móng chử nhật
Trang 11
=

M
2
M
1
0
Đi
ểm
Đ
ộ
s

â
Tải trọng phân bố đều
2
5.1
3
==
h
l
Tải trọng phân bố tam giác
ứng với M
1
:
5.0
3
5.1
==
h
l
Ứng suất
tổng tại M
1
(T/m
2
)
Tải trọng phân bố tam giác
ứng với M
2
:

5.0

3
5.1
==
h
l
Ứng
suất
tổng
tại M
2
z/b K
g
δ
z/b K
t
δ
z/b
K
t’
δ
0 0 0.00000
0
0.25 5.0555
56
0.00000
0
0 0 5.05555555
6
0.00000
0

0 0 5.0555
56
1 0.
5
0.33333
3
0.2456
33
4.9672
52
0.16666
7
0.21622
2
0.384
39
5.35164651
9
0.16666
7
0.02244
4
0.0399
01
5.0071
53
2 1 0.66666
7
0.2278
00

4.6066
22
0.33333
3
0.18133
3
0.322
37
4.928992 0.33333
3
0.03833
3
0.0681
48
4.6747
7
3 1.
5
1.00000
0
0.1999
00
4.0424
22
0.50000
0
0.14533
3
0.258
37

4.300792 0.50000
0
0.04766
7
0.0847
41
4.1271
63
4 2 1.33333
3
0.1702
00
3.4418
22
0.66666
7
0.12144
4
0.215
9
3.65772266
7
0.66666
7
0.04622
2
0.0821
73
3.5239
95

5 2.
5
1.66666
7
0.1432
67
2.8971
70
0.83333
3
0.09755
5
0.173
43
3.07060148
1
0.83333
3
0.04477
8
0.0796
05
2.9767
75
6 3 2.00000
0
0.1202
00
2.4307
11

1.00000
0
0.07366
6
0.130
96
2.56167288
9
1.00000
0
0.04333
3
0.0770
37
2.5077
48
7 3.
5
2.33333
3
0.1014
00
2.0505
33
1.16666
7
0.06317
7
0.112
32

2.16284859
3
1.16666
7
0.03977
8
0.0707
16
2.1212
49
8 4 2.66666
7
0.0859
67
1.7384
37
1.33333
3
0.05268
9
0.093
67
1.83210577
8
1.33333
3
0.03622
2
0.0643
95

1.8028
32
9 4.
5
3.00000
0
0.0732
00
1.4802
67
1.50000
0
0.04220
0
0.075
02
1.55528888
9
1.50000
0
0.03266
7
0.0580
74
1.5383
41
10 5 3.33333
3
0.0630
00

1.2740
00
1.66666
7
0.03691
1
0.065
62
1.33961955
6
1.66666
7
0.02966
7
0.0527
41
1.3267
41
Trang 11
11 5.
5
3.66666
7
0.0546
00
1.1041
33
1.83333
3
0.03162

2
0.056
22
1.16035022
2
1.83333
3
0.02666
7
0.0474
07
1.1515
41
Trang 12
Bảng số liệu tính toán với đường cong e – p

L
ớ
Lớp
phâ
Chi
ều
P
1
e
1
Trên trục qua 0 Trên trục qua M
1
Trên trục qua M
2

p
gl
P
2
e
2
S
i
p
gl
P
2
e
2
S
i
p
gl
P
2
e
2
S
i
2
1 0.5 5.18
78
0.9398
0
5.81919

0
11.00699
0
0.9188
78
0.0053
94
5.2036
01
10.391401 0.9207
87
0.00490
2
5.03135
4
10.219
154
0.9213
21
0.0047
65
2 0.5 6.11
78
0.9363
6
5.73675
3
11.85455
3
0.9162

51
0.0051
94
5.1403
19
11.258119 0.9181
00
0.00471
6
4.84096
2
10.958
762
0.9190
28
0.0044
77
3 0.5 7.04
78
0.9329
2
5.53454
9
12.58234
9
0.9139
95
0.0048
96
4.6148

92
11.662692 0.9168
46
0.00415
9
4.40096
7
11.448
767
0.9175
09
0.0039
87
4 0.5 7.97
78
0.9294
8
5.21141
2
13.18921
2
0.9121
13
0.0045
01
3.9792
57
11.957057 0.9159
33
0.003511 3.82557

9
11.803
379
0.9164
10
0.0033
88
5 0.5 8.90
78
0.9260
4
4.79475
6
13.70255
6
0.9105
22
0.0040
29
3.3641
62
12.271962 0.9149
57
0.00287
7
3.25038
5
12.158
185
0.9153

10
0.0027
86
6 0.5 9.83
78
0.9226
0
4.32774
3
14.16554
3
0.9090
87
0.0035
14
2.8161
37
12.653937 0.9137
73
0.00229
6
2.74226
2
12.580
062
0.9140
02
0.0022
36
7 0.5 10.7

678
0.9196
2
3.85820
3
14.62600
3
0.9076
59
0.0031
15
2.3622
61
13.130061 0.9122
97
0.00190
7
2.31449
9
13.082
299
0.9124
45
0.0018
69
3
8 0.5 11.6
978
0.8112
6

3.42113
2
15.11893
2
0.8037
38
0.0020
78
1.9974
77
13.695277 0.8068
70
0.00121
3
1.96204
1
13.659
841
0.8069
48
0.0011
92
9 0.5 12.6
278
0.8092
1
3.02469
6
15.65249
6

0.8025
65
0.0018
39
1.6936
97
14.321497 0.8054
93
0.00103
0
1.67058
6
14.298
386
0.8055
44
0.0010
16
0.0345
60
0.02661
2
0.0257
14
Suy ra:

S
0
=0.03456m =3.456cm
Trang 13

S
M1
=0.026612m=2.6612cm
S
M2
=0.025714m=2.5714cm
Trang 14
Bảng số liệu tính toán với đường cong e - lgp

L
ớ
Lớp
phâ
Chiề
u
P
1
e
1
Trên trục qua 0 Trên trục qua M
1
Trên trục qua M
2
p
gl
P
2
S
i
p

gl
P
2
S
i
p
gl
P
2
S
i
2
1 0.5 5.1878 0.939805
14
5.8191901
3
11.0069
90
0.00858898
3
5.20360103
7
10.3914
01
0.00793
18
5.03135
43
10.219
154

0.007741
2 0.5 6.1178 0.936364
14
5.7367532
3
11.8545
53
0.00756664
8
5.14031925
9
11.25811
9
0.00697
62
4.84096
17
10.958
762
0.006667
9
3 0.5 7.0478 0.932923
14
5.5345494
9
12.5823
49
0.00664129
7
4.614892 11.66269

2
0.00577
16
4.40096
67
11.4487
67
0.005559
4
4 0.5 7.9778 0.929482
14
5.2114123
7
13.1892
12
0.00577104
2
3.97925733
3
11.95705
7
0.00464
52
3.82557
9
11.8033
79
0.004496
7
5 0.5 8.9078 0.9260411

4
4.7947560
3
13.7025
56
0.00495243
2
3.36416207
4
12.2719
62
0.00368
44
3.25038
52
12.158
185
0.003577
3
6 0.5 9.8378 0.922600
14
4.3277431
7
14.1655
43
0.00420009
2
2.81613718
5
12.6539

37
0.00290
01
2.74226
17
12.580
062
0.002832
6
7 0.5 10.767
8
0.919619
82
3.8582027
7
14.6260
03
0.00353347
7
2.36226074
1
13.1300
61
0.00228
85
2.31449
88
13.082
299
0.002246

5
3
8 0.5 11.697
8
0.8112648
4
3.4211316
3
15.1189
32
0.00252886
1
1.99747718
5
13.6952
77
0.00137
97
1.96204
07
13.659
841
0.001357
9 0.5 12.627
8
0.809218
84
3.0246956
5
15.6524

96
0.00224523
6
1.69369733
3
14.3214
97
0.00110
28
1.67058
64
14.298
386
0.001088
6
0.04602806
7
0.03668
03
0.035567
1
Suy ra:

Trang 15
S
0
= 0.046028m = 4.6028cm
S
M1
= 0.03668m = 3.668cm

S
M2
= 0.0355671m = 3.5567cm
Độ nghiêng của móng: tg=
==>=
−
=
−
φ
00029933.0
300
5714.26612.2
21
b
SS
MM
0
0
1’1.74’’
Trang 16