Đồ án cơ học đất nền móng

PHẦN I : MỞ ĐẦU
Môn học “cơ học đất – nền móng ” là môn học không thể thiếu đối với
sinh viên khoa công trình các trường đại học kỹ thuật.Hiểu biết sâu sắc về đất
nền để thiết kế giải pháp nền móng công trình hợp lý, có tính khả thi,đảm bảo
tính kỹ thuật và tính kinh tế là yêu cầu bắt buộc đối với các kỹ sư xây dựng, các
kỹ sư địa chất công trình – địa kỹ thuật.
Trong quá trình học môn học này, giúp cho sinh viên hiểu biết về :
- Đối với môn “ cơ học đất ” :
+ Sự hình thành và tính chất cơ lý của đất;
+ Sự phân bố ứng suất trong khối đất;
+ Biến dạng của đất và sức chịu tải của nền đất;
+ Tính ổn định của mái đất và áp lực đất lên tường chắn;
-

Đối với môn “ nền và món công trình ” :
+ Những kiến thức cơ bản nhất về nền và móng công trình;
+ Các giải pháp gia cố, xử lý nền đất yếu;
+ Các giải pháp nền móng công trình;

Vì vậy, để làm sáng tỏ những nhận định trên, mỗi sinh viên lớp Địa chất công
trình- địa kỹ thuật A-K58 đã hoàn thành “ đồ án cơ học đất- nền móng ” dưới
sự chỉ đạo của thầy Nguyễn Văn Phóng- phó bộ môn Địa chất công trình trường
Đại học Mỏ- Địa chất


ĐỀ BÀI
Cho 1 tường nhà công nghiệp có kích thước 1x30m; trọng lượng tường là
P1tc (T/m); trọng lượng cầu chạy và vật treo P 2tc (T/m). Tường đặt trên nền đất
gồm 3 lớp :
Lớp 1: Cát pha dẻo, dày 3m;
Lớp 2: Sét pha, dày 3m;

Lớp 3: Sét dày vô tận;
Các số liệu cho trong bảng:
Các giá trị tải trọng
ĐỀ SÔ

Tải trọng
P (T/m)
P2tc (T/m)
30
7
tc
1

II.10

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 ( cát pha )
Lớp cát pha
Khối

Đề số

II.10

Góc

lượng

Khối

thể tích

lượng

tự

riêng

Độ
ẩm

nhiên
γw

γs

W

(T/m3)

(T/m3)

(%)

1,86

2,69

23

Hệ số rỗng ứng với các cấp

ma

áp lực P= 1;2;3;4 (KG/cm2)

sát
tron

ε1
0,739

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 và lớp 3

ε2
0,69
1

ε3

ε4

0,658 0,633

Lực kết
dính

Hệ số
thấm

g

Φ

C

K

(độ)

(kG/cm2)

(cm/s)

18

0,22

7,0.10-5


Lớp sét pha

Lớp sét

Khối
ĐỀ
SÔ

II.10

Khối

lượng

Hệ số

Hệ số

Hệ số

thể tích

rỗng

nén lún

thấm

tích tự

k

nhiên
γw

tự nhiên
γw
(T/m3)
1,80

εo

0,818

a1-2

(cm2/kG) (cm/s)
0,036
2,2.10-6

lượng thể Hệ số

(T/m3)
1,86

rỗng

εo

Hệ số
nén lún

Hệ số thấm

a1-2

(cm2/kG)
0,840
0,028

k
(cm/s)

0,8.10-7

YÊU CẦU:
1 : Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp
2 : Xác định tải trọng giới hạn của đất nền dưới đáy móng theo giả thiết nền
đất là bán không gian biến dạng tuyến tính
3 : Tính toán và vẽ biểu đồ độ lún của nền đất dưới đáy móng theo thời gian


BÀI LÀM
1, Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp.
a, Chọn chiều sâu đặt móng


- Theo đề bài, ta thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp có kích thước
1x30m, có tải trọng của tường và trọng lượng cầu chạy và vật
treo.Tường được đặt trên lớp đất gồm 3 lớp: cát pha, sét pha và lớp sét
dày vô tận.Các lớp đất này có khả năng chịu tải tốt nên ta chọn giải pháp
móng băng, móng có độ cứng hữu hạn, chọn độ sâu đặt móng h= 1.5m
b, Xác định chiều rộng móng
* Chiêu rông mong b đươc xac đinh theo công thưc :
b² + k 1b – k2 = 0

( II.1 )

vơi: k1= M1.h + M2. – M3.
k 2 = M 3.

M 1=
M2 = 4cotgφ

M 3 = M1 - 4
Theo bài ra :
Ta co φ = 18 ( đô ) ; cII = 0,22 ( kG/cm² ) ; γw = 1,86 ( T/m³ ) ;
h = 1,5 (m) ; βγm =γtb = 2,0 – 2,2 (T / m3 )
φ = 18 đô nên tra bang 2.3 ta đươc
M1 = 6,32


M2 = 12,31
M3 = 2,32
Co . = 2,0 – 2,2 (T/m3)

Chọn m= 1

= P1tc + P2tc

 k1 = 6,32.1,5 + 12,31. – 2,32. = 20,11
k2 = 2,32. = 46,15
Thay k1 và k2 vào (II.1) ta đươc :
b2 + 20,11.b – 46,15 = 0
 b = 2,1 m
chọn b = 3m

* KiÓm tra bgh.
Do mãng cã ®é cøng h÷u h¹n nªn chiÒu mãng ph¶i tho¶ m·n
®iÒu kiÖn sau :
b ≥ bgh = bt + 2.hm.tag
Trong ®ã: bt – chiÒu réng cña têng
hm- chiÒu dµy cña mãng
Theo lý thuyÕt th× ®èi víi bª t«ng hay bª t«ng cèt thÐp th× tag

=1
Theo bài ra ta co bt = 1
Vi mong co đô cưng hưu han nên :
1 ≤ tg α tk ≤ 2
⇔ 1 ≤ ≤2


⇔ 0,5 ≤ hm ≤ 1

Chọn hm = 0,7 => = 2,4

Kiêm tra ; tagαtk = = = 1,43

Chọn hm sao cho tagα = 1,4 -1,7
 hm = 0.7
Vây chiêu rông cua mong b = 3m
c, X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt
= m.(A.b + B.h). + c.D

Ta có φ = 18 độ nên tra bảng được :
A= 0,43
B= 2,73
D= 5,31
= 1.(0,43.3 + 2,73.1,5).1,86 + 0,22.10.5,31 = 21,69 (T/m2)
*Xác định kích thước móng và kiểm tra
- xác định kích thước móng ( F )
F = = = 1,99 (m2)
• Kiểm tra :
Theo bài ra có F = l.b = 30.3 = 90 (m2)

F thoa man iờu kiờn :
F
d, Kiểm tra điều kiện chịu lực của nền đất dới móng :
Xét cho một mét chiờu dài móng :
_ Lực tác dụng lên móng là lệch tâm nên cần xác định ứng
suất lớn nhất và bé nhất tại mép móng ;

P

P
tc

tb =

tc

+G

F

mintc =

tc

+G

F

maxtc =

P

tc

+G

F



M tc
+
1,2.R tc
W

M tc
0
W

R tc

Ptc = Ptc1 + P2tc = 30 + 7 = 37 ( T/m )
G = b.h. tb = 3.1,5.2,1 = 9,45 ( T/m )
F = b.L = 3.1 = 3 ( m2)
Mtc = P2tc . 0,3= 7.0,3 = 2,1 ( T .m )
L.b 2
W = 6 = 1,5 ( m3 )

maxtc = + = 17,48 < 1,2. (T/m2)

min tc =
tbtc

=

-

= 13,48 (T/m2)

= 15,48(T/m2)

Võy nờn õt u iờu kiờn chiu lc
e, Tinh toan bờ tụng - cụt thep
- Chiờu day bờ tụng :
h0 >
vi : m la hờ sụ lam viờc cua bờ tụng ; m = 1


R cp la cng ụ khang ct cho phep cua bờ tụng (7-10% theo
mac bờ tụng )
ac la chiờu rụng cua tng ; lõy ac = 1m
bc la chiờu dai cua mong ; lõy theo 1m n vi chiờu dai
Chon mac bờ tụng 200 => Rcp = 140 T/m2
Ta co :

P = P

tc

.n

= 37.1,2 = 44,4 (T/m2)

Vi : n la hờ sụ vt tai = 1,1 - 1,2
h0 > = = 0,08m

Chon chiờu day lp bờ tụng bao vờ la 0,04m
Chiờu day lp bờ tụng tinh toan la h0 = hm e = 0,7 0,04 = 0,66 m
Tính toán số lợng cốt thép :
Số lợng cốt thép bố trí vào móng sao cho móng đủ sức
chống lại mômen uốn của phản lực nền gây ra tại mép
móng :
F a=

Ma
m.ma .Ra .h0

Mb
Fb= m.ma .Ra .h0

Trong đó : ma hệ số liên quan đến sự đồng nhất của đất
đá ma=(0,9 ữ1,0)
Chọn ma=1
Ra: cờng độ chịu kéo của cốt thép; nó phụ thuộc vào chất lợng thép trong công trình.(theo trạng thái giới hạn)
- Chọn loại thép CT0
Ra=1800(kg/cm2) = 18000(T/m2)

Do móng chỉ chịu tải trọng lệch tâm theo phơng a do đó

chỉ tính mômen uốn Ma . còn mômen uốn theo phơng b coi
nh bằng không.
+ i
1
(a a c ) 2 .( 2b + bc ).( max
)
24
2

Ta có: Ma =

(1)

i : ứng suõt tiêu chuẩn tại mép tờng có phía max

i = min + ( max - min ).(1-

tg tk

Trong đó :

hm.tg tk
a
)

(2)

b bt
= 2hm = = 1,43

Vi : b- chiều rộng móng
bt- chiều rộng tờng
hm- chiều dày móng
Mặt khác

P


max

min

=

Thay a =3 m và

.n + G

F

=

P


tc

tc

.n + G

F

+

M tc .n
W
= = 17,48(T/m2)



M tc .n
W = = 13,48(T/m2)

tg tk = 1,43 ,

max

,

min

vào biểu thức

(2) ta đợc
i = 13,48 + (17,48-13,48).(1-)

=

16,14(T/m2)

Thay i , b và bc ,a và ac vào biểu thức (1)
Ma = .(3-1)2.(2.3+1).() = 19,61(T.m)
Vậy tổng diện tích tiết diện ngang của thép đợc bố trí vào
công trình là:
Fa= =

= 16,5.10-4 (m2)

Chọn thép có đờng kính là 12(mm)
fa = = = 1,13.10-4 ( m2)


Fa
Số thanh thép cho một đơn vị chiều dài là : n a = f a = 14,6

thanh
Chn na = 15 (thanh)
Khoảng cách giữa các thanh cốt thép là :
Ca= = 0,16(m) = 16 (cm)
Để bê tông và cốt thép làm việc đồng thời thì cốt thép chịu
lực phải có khoảng cách là 18(cm) ,thoả mãn điều kiện 15(cm)
Ca 20 (cm)

Mtc

15ỉ12

G

=17,48(T/)
= 13,48(T/

2, Xac inh tai trong gii han cua nờn õt di ay mong theo gia thiờt nờn
õt la ban khụng gian biờn dang tuyờn tinh
- Theo bai ra ta co:
(T/à3)

h (m)

(rad)

cotg

c (T/m2)


1,86

1,5

0,314

3,08

2,2

Theo cụng thc Maxlop:
Pgh = .h + = 17, 59(T/m2)
Theo cụng thc Purunovski:

P0 = .h. + = 21,71 (T/m2)

Theo cụng thc Iaropolxki:
Pgh = .h + = 19,52(T/m2)
Purunovski

Rtc

Maxlop

Iaropolxki

21,69(T/
21,71(T/m2)

19,52(T/

m2)

17,59(T/m2)

m2)

Kờt luõn :
+) So sánh các công thức ta thấy R tc nhỏ hơn so với Maxlop
va Iaropolxki
+)Sức chịu tải tính ở bảng trên tăng dần do vùng biến dạng dẻo
của từng công thức giả thuyết là tăng dần
3, Tớnh toỏn v v biu lỳn ca nn t di múng theo th i gian
a. Tớnh ụ lỳn cuụi cựng cua tõm mong

ụ l rng ban u
e0 = 1
= 1
= 0,778
Stt

Pi (t)

ei


0
1
2
3
4

0
1
2
3
4

0,778
0,739
0,691
0,658
0,633

Đồ Thi Đường Cong Nén Lún

Xác định hệ số lún a của lớp cát pha:
σHtb = = 15,48 (T/m2) = 1,548 (KG/cm2)
P1 = σzbt = 1,86 .1,5 = 2,79 (T/m2) = 0,279 (KG/cm2)
P2 = σHtb + σzbt =1,548 + 0,279

= 1,827 (KG/cm2)

a1 = = = 0,03

Tính đô lún cuôi cùng S∞ vơi S∞=aom.hs.Pgl


Ta có l/b = 10 ; µ = 0.3 suy ra A.wo=3,12
TÝnh chiÒu s©u hs =Aw0b =3,12 . 3 = 9,36 (m)
Ta cã Pgl = P - γτβh = - 2.1,5 =6,25 (T/m2) =0,625 (KG/cm2)

HÖ sè rót ®æi aoi cña tõng líp vµ hÖ sè a om b×nh
qu©n , ®é lón cuèi cïng
a0i(cm2/KG

hi

zi

ai(cm2/KG)

ei
0,7

)

(m)

(m) )
13,8

pha
sÐt

0,03

78
0,8

0,017

3

6
10,8

pha

0,036

18
0,8

0,02

3

6

sÐt

0,028

40

0,015

9,36

4,68

c¸t

ai
1 + ei

voi ao m
=

voi aoi=

S∞(

aom(cm2/KG

m)

0,012

0,07

Σa oi hi z i
2hs2

b) TÝnh lón theo th¬i gian
hi (m)
c¸t pha 3
sÐt
3

ki (cm/s)
7,0.10-5
2,2.10-6

H

km

(m)=2hs

(cm/s)

18,72

1.59.10-7

Cvm
(cm2/nam)
397500


pha
sét

9,36

0,8.

H
h
i
ki

km
aom n

voi km =

Cvm =

Vì hệ số thấm giảm dần theo chiều sâu nên ta chọn sơ đồ 2 voi h = H
= 18,72 (m)

3.14 2
.C vm .t
4h 2
N=

N=0,28t
t=3,5N
+) = 1-

Theo s nộn lỳn 2 (tra bang ta c)
STT
1
2
3
4
5
6


0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45

N
0,02
0,04
0,06

0,09
0,18
0,29

t (năm)
0,07
0,14
0,21
0,315
0,63
1,015

St =t. S
1,4
1,75
2,1
2,45
2,8
3,15



KT LUN
ồ án đã trình bày nội dung , nhiệm vụ , phơng pháp
tính toán tờng chắn đất . nhìn chung trong trờng hợp tờng
chắn này có nền tơng đối đồng nhất , không có mực nớc
ngầm gây áp lực đẩy nổi...nên tính toán không mang hoàn
toàn ý nghĩa đối với tính toán một tờng chắn thực tế mà chỉ
là một trờng hợp riêng.
Qua qua trinh tiờn hanh ụ an c hoc õt- nờn mong em rut ra c nhiờu

iờu bụ ich cho riờng minh . Em xin chõn thanh cam n thõy giao Nguyờn Vn
Phong a hng dn em hoan thanh ụ an nay !
Sinh viờn thc hiờn
V Quang Huy