Đồ án nền MóNG – TíNH TOáN MóNG đề VIII 4

Đồ áN NềN MóNG TíNH TOáN MóNG- Đề VIII - 4

Cho một tờng chắn đất dài 50 m.chiều rộng đáy tờng bt=2,5 m.Lng
tờng nghiêng với phơng thẳng đứng 1 góc . Đất sau lng tờng là sét
pha dẻo cứng,đồng nhất, nghiêng với phơng ngang góc . Kích thớc
của tờng,trọng lợng của tờng và các chỉ tiêu cơ lý của đất sau lng tờng
nh sau.

H(m)
9

(độ)
11

(độ)
12

(độ)
21

(độ) C(kg/cm2) (/m3)
15
0,22
1,88





H

bt


0,62

E(kg/cm2) G(T/m)
177,50
88


A -Tính toán áp lực chủ động bằng các phơng pháp
1 -Theo phơng pháp giải tích của Coulomb:
Do đất sau lng tòng có lực dính nên ta coi đất sau lng tờng chỉ có lực ma
sát
còn áp lực dính đợc tính riêng.
Ta có:
AB= H/cos =H/cos11o =9/ 0,98=9,18
áp lực của đất lên lng tờng khi chỉ có lực ma sát đợc tính theo công thức
E= 1/2 .c..H 2 với :

c=

Cos 2(-)
Cos2.sin.(1+z

)2

=90o-o- =90o -15o-11o = 64o
Sin(+o).sin(-)
Sin (21o+15o).Sin(21o-12o)

Z=
=
Sin.cos(-)
Sin64o.Cos (11o-12o)

= 0,105

Cos2 (21o-11o)
=> c =

= 0,65
Cos 11 .Sin 64 .1,75
2

o

o

=> E = 1/2 .0,64 .1,88 .9 2 = 49,49 ( T/m)
E = 1/2. 2. AB 2 =2E/AB = 2 .49,49 / 9,18 = 11,78 (T/m2)
Thành phần áp lực dính đợc tính theo công thức :

2c =

2,2 .Cos 21 o

C .Cos

= 2,68(T/m 2)

=
Cos2 (45o- ( +)/2 )

Cos229o

2 = 2 - 2c = 10,78 - 2,68 = 8,1(T/m2)


A

D

C
E1
Ecđ

K

E2

B

2
B1

2

2c

O'

Hình 1
Từ hình vẽ 1 ta thấy :
Do hai tam giác ABC và DB1C đồng dạng nên
DB1 /AB = 2/2 DB1 = AB. 2/2 = 9,18 .8.1/11,04 = 6,73(m)
áp lực chủ động của đất lên tờng chắn chính là diện tích của tam giác DB1C
Ecđ = DB1.2/2 = 6,74. 8,1/2 = 27,3( T/m)

2 - Theo phơng pháp đồ thị của Coulomb

Từ chân tờng B ta kẻ các mặt trơt giả định BC1 , BC2 , BC3 , BC4 , BC5 , BC6 ,
BC7 , BC8 , BC9 , BC10
BC1 hợp với BC2 là 5o , BC3 hợp với BC2 là 5oCho đến BC10
Trong Autocad tại dòng Command đánh lệnh Area để tính diện tích của các
lăng thể trợt là ABC1, ABC2, ABC3, ABC4, ABC5, ABC6, ABC7, ABC8, ABC9,
ABC10
Diện tích các tam giác đó dợc tính nh bảng 1.Lấy các diện tích các tam giác
nhân với thì đợc trọng lợng các lăng thể tơng ứng (Hình 2)
Lăng thể

ABC1 ABC2 ABC3 ABC4 ABC5

ABC6

ABC7

ABC8

ABC9

ABC10

Diện tích

22,393

56,593

68,498

85,164

107,692

143,011

27,419

32,998

39,595

Bảng 1
* Biểu diễn lên đồ thị:

47,286


- Góc hợp bởi E1 và G1 là = 64o
- Đo góc hợp bởi R1 và G1 là 52.66o

- Trọng lợng của các lăng thể đợc biểu diễn theo tỉ lệ bằng đồ thị (Hình3)
Đo khoảng cách MK .MK chính là áp lực lớn nhất của đất lên tờng chắn khi
cha kể đến lực dính : MK = 49,6976 T/m
So sánh khi tính theo phơng pháp đồ thị và giải tích ta thấy
Sai số a =(49,6976 49,49) / 49,6976 .100% = 0,4% < 2%
Cũng tơng tự nh trên ta cũng tính đợc áp lực chủ động của đất lên tờng chắn khi
có kể đến lực dính là diện tích tam giác DB1C ta tính đợc là : Ecđ = 27,46 (T/m)

B Thiết kế móng
1 Tính chiều rộng của móng và chọn chiều sâu chôn móng :
Ta chọn móng thiết kế cho tờng chắn là móng nông,chiều sâu chôn móng là 1m
áp lực chủ động của đất lên tờng là 29,33 (T/m)
áp lực này đợc phân tích tành hai thành phần là theo phơng thẳng đứng E2 và
theo phơng ngang E1.
E1 là lực làm cho móng bị trợt ,còn E2 là áp lực truyền xuống móng.
Ta có :E2 = Ecđ . Cos = 27,3 .Cos64o = 11,97(T/m)
Lực này cộng với trọng lợng của tờng là G truyền xuống đáy móng
Lúc đó :
PH = E2 + G = 11,97 + 88 = 99,97 ( T/m )
Chiều rộng của móng b (b>0 )là nghiệm của phơng trình bậc hai:
b2 + k1b k2 = 0
Trong đó k1 = M1h + M2.C/ - M3.m. h/m
( do đất trên móng và dới đáy móng đồng nhất nên II = , CII = C )
M1 = (Cotg + )/0,25 + 2 =5,82
M2 = 4 Cotg = 10,52
M3 = M1- 4 = 1,82
m hệ số làm việc của đất nền ,lấy m = 1
m - khối lợng trung bình của móng và đất ở trên móng ,lấy m = 2 T/m3
k1 = 5,82 . 1 + 10,52 . 2,2/1,88 1,82.2.1/1.1,88 = 16,19
k2 = M3. PH /m . = 1,82.99,97/1.1,88 = 96,8

Nh trên ta có b là nghiệm của phơng trình :
b2 + 16,19b 96,8 = 0
Giải phơng trình này ta đợc b1 = 4,7 , b2 = -20,8 (loại)
Vậy chọn chiều rộng của móng là b = 4,7 m

2- Kiểm tra kích thớc móng và điều kiện làm việc của đất nền :

- Chọn chiều cao của móng là hm = 0,8 m, vật liệu làm móng là bê tông cốt thép
nên
tgtk phải thoả mãn : 1 < tgtk <2 (1)


Từ hình vẽ 4 ta thấy a = (b bt)/2 = (4,7- 2,5)/2 =1,1 m
Ta có tgtk = a/hm = 1,1/ 0,8 = 1,375 nên thoả mãn điều kiện (1)
- Điều kiện làm việc của đất nền:
Tổng tải trọng truyền xuống đáy móng gồm có P H và khối lợng thể tích trung
bình của móng và đất ở trên móng G1
Theo điều kiện cân bằng về lực ta có N = PH + G1
Với G1 = m .F.h = m. b.h (l=1) =4,7 . 1 .2 = 9,4 (T/m)
N = 99,97 + 9,4 = 109,37T /m
áp lực truyền xuống đáy móng là :
P = N/b = 23,27(T/m2)
Theo quy phạm sức chịu tải của nền đất là :
RH = m (A b +Bh + D.c) ( m lấy bằng 1)
= 21o A = 0,6 , B = 3,3 , D = 5,9
RH = 0,6 .1,88. 4,7 + 3,3.1.1,88 +5,9.2,2 = 24,5 T /m2
Do RH = 24,5 T /m2 > P = 23,27(T/m2) nên nền đất ổn định không bị trợt

3 - Cấu tạo móng
Chiều cao móng chọn là 80 cm nên móng có hai bậc ,chiều cao của mỗi bậc là

hi = 40 cm ,chọn chiều rộng của mỗi bậc móng là ci = 55 cm ( hình 4)

ci

hm
hi

h

bt

a
b
Hình 4 : Cấu tạo móng

4 - Tính toán lợng cốt thép và bố trí cốt thép vào móng :
=

n.PH + G1
= 25,73 (T/m2) n- hệ số vợt tải (lấy n =1,2)

b
Lực cắt : Q = . a ( l = 1) trong đó a là chiều dài tính từ mép ngoài của móng
đến chân tờng chắn a = 1,1m


Q = 25,73 . 1,1 = 28,3 T
Chọn bê tông mác 200 nên cờng độ kháng nén Rn của bê tông là 900 T/m2
Cờng độ kháng cắt của bê tông là Rc = 0,1. Rn = 90 T/m2
Chiều dày của bê tông phải thoả mãn :

ho Q / m. Rc(l = 1) = 28,3 / 90. 0,9 = 0,34 (m)
( m- hệ số làm việc của móng lấy bằng 0,9 )
Vậy chọn chiều dày của bê tông là ho = 0,76m = 76 cm chiều dày của lớp bê
tông bảo vệ là a = 4 cm
M = Q .a/2 = 28,3 . 1,1/2 = 15,57 Tm
Cốt thép đặt vào móng ta chọn cốt thép nhóm AII cờng độ kháng kéo của cốt
thép là Ra = 2800 kg/cm2
Fa = M/m . ma .Ra.ho = 15,57/ 0,9.0,9 .28000.0,76 = 9,03cm2
Chọn cốt thép chịu lực có đờng kính là 14 fa =1,540 cm2
Số lợng cốt thép cho 1m dài của móng :
n = Fa / fa = 9,03 / 1,540 6 thanh
Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chịu lực
C = (l 2 .a)/(n 1) = (100 2 .4) /(6 1) = 18,4 cm (l = 1m)
Do đất nền có tính nén lún thay đổi ít trong mặt bằng và do tờng có độ cứng lớn
nên móng sẽ lún khá đồng đều do đó thép dọc đáy móng chỉ đặt theo cấu tạo và
lúc đó thép ngắn cần đặt dới còn thép dài đặt theo chiều dài móng đợc đặt ở trên
(cốt thép cấu tạo ) . Cốt thép cấu tạo ta chọn các thanh có đờng kính 8mm

C- Tính ổn định chống lật ,trợt :
1- ổn định chống lật :

Các lực chống lật gồm có : thành phần thẳng đứng của áp lực chủ động là
E2,trọng lợng trung bình của móng và đất ở trên móngG1,trọng lợng của tờng
chắn G
Tổng cộng sẽ là :
Pt = E2 + G + G1 = 11,97 + 9,4 + 88 = 109,37 ( T/m)
Điểm đặt của lực tại tâm O của móng ,có cánh tay đòn là a 1 = b/2 = 4,7/2 =
2,35m
Mô men chống lật : Mcl = 109,37 . 2,35 = 257 Tm
Lực gây lật là thành phần nằm ngang của áp lực chủ động E1

E1= Ecđ.Sin = 27,3 . Sin 64o = 24,5 (T/m)
Điểm đặt của lực này tại mép móng O ,cánh tay đòn là tại điểm đặt K đến O
khoảng cách KO = 3,94m (Hình 1 )
Nh vậy mô men gây lật là Mgl= E1. KO = 24,5 .3,94 = 96,53 Tm
Hệ số ổn định lật :
Mcl
l =

= 257/96,53= 2,66 > 1,5


Mgl
Nh vậy móng ổn định không bị lật

2 ổn định chống trợt :
Lực gây trợt cho móng là thành phần theo phơng ngang của áp lực chủ động E2:
Pgt = E2 = Ecđ . Sin = 29,3 . Sin 64o = 26,3 (T/m)
Lực chống trợt là : Pct = Pt .tan = 109,37 .0,38 = 42 T
Hệ số ổn định trợt :
t = Pct / Pgt = 42 / 26,3 = 1,6 >1,5
Do đó móng ổn định không bị trợt.

D Tính độ lún cuối cùng :
áp lực gây lún :
Pgl = P - .h = 23,27 1,88 . 1 = 21,39 (T/m 2),trong đó P là áp lực truyền
xuống đáy móng ,h là chiều sâu chôn móng .
Hệ số nén lún rút đổi :
ao = /E0 = 0,62 / 177,5 = 0,00349 (cm2/kg) = 0,000349 (m2/T)
Ta chia nền đất thành các lớp phân tố có chiều dày hi = 0,2 . b =0,2.4.7 = 0,94
m

Kết quả tính các thành phần ứng suất bt và z đợc tính nh bảng sau :

Điểm tính

zi

bt

l/b >10

z/b

ko

z

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14

0
0.94
1.88
2.82
3.76
4.7
5.64
6.58
7.52
8.46
9.4
10.34
11.28
12.22
13.16

1.880
3.647
5.414
7.182
8.949
10.716
12.483
14.250
16.018
17.785
19.552
21.319

23.086
24.854
26.621

-

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8

1
0.91
0.82
0.73
0.64
0.55
0.502
0.454

0.406
0.358
0.31
0.29
0.27
0.25
0.23

21.390
19.465
17.540
15.615
13.690
11.765
10.738
9.711
8.684
7.658
6.631
6.203
5.775
5.348
4.920

Ta thấy tại điểm 14 có z = 4.920(T/m2), bt =26.621(T/m2) thoả mãn điều kiện
z < 0,2.bt
Nên chiều dày của vùng hoạt động nén ép là 13,16 m


Độ lún cuối cùng là :

S =0,94 .0,000349. (21,390/2 +19,465+17,540+17,540+15,615+13,690+11,765
+10,738+9,711+8,684+7,658+6,631+6,203+6,203+5,775+5,348 +4,920/2) =
0,05m
= 5cm
Đồ thị phần bố ứng suất dới đáy móng đợc biểu diễn ( hình 5)


Mở đầu
Cơ học đất ,nền và móng là hai môn học kỹ thuật cơ sở không thể
thiếu đối với sinh viên khoa công trình của các trờng Đại học kỹ
thuật, và là kiến thức cơ bản của các kĩ s ,cán bộ kỹ thuật khi thi công
và thiết kế công trình .
Ngày nay các kĩ s thiết kế nền móng không hiều rõ lắm về đất
nền cũng nh các kĩ s địa chất công trình không hiểu rõ lắm về việc
thiết kế móng .Trên cơ sở đó các thầy giáo trong bộ môn địa chất công
trình đã giao cho chúng em đồ án môn học cơ học đất -nền móng
nhằm giúp chúng em hiểu rõ hơn về việc thiết kế móng dới công trình,
cũng nh điều kiện làm việc của đất nền ,để đa ra phơng án khảo sát
đất nền ,thiết kế móng đảm bảo về mặt kĩ thuật cũng nh đảm bảo về
mặt kinh tế
Nội dung của đồ án này gồm có bốn phần chính đó là :
- Tính áp lực của đất lên tờng chắn
- Thiết kế móng dới tờng chắn
- Tính ổn định chống lật ,trợt
- Tính độ lún cuối cùng
Trong quá trình làm đồ án ,với sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy
giáo hớng dẫn em đã hoàn thành đợc đồ án này .Vì vậy em xin có lời
cảm ơn chân thành dến các thầy.
Sinh viên : Nguyễn Hoàng Thúc
Lớp : ĐCCT A K46