Hướng dẫn làm bài tập lớn cơ học đất

H

NG DẪN

BÀI TẬP L N
Ths. Võ Thanh Toàn


TRANG BÌA
1. Có thể dùng trang bìa này
2. Hoặc có thể đánh máy
L u ý: Nội dung viết tay

1


2

N I DUNG BÀI TẬP L N
Họ và tên:

NGUYỄN VĂN A

MS:………

Lớp:

D12X….

A. SỐ LIỆU
Đề số:

67

(Số thứ tự của SV)

Tải trọng tính toán tác dụng dưới chân cột:
Ntc =

100 (T) = 1000kN Mtc = 0

Móng có kích thước: lxb =

4m x 2m

Độ sâu chôn móng: h =
Nền đất:

2,4 m

L pđ t

(phần C. CHO BIẾT)

(cột cuối cùng)

STT l p đ t

Bề dày (m)

1

24

5m

2

29

> 10m


3

BẢNG SỐ LIỆU BÀI TẬP L N
L pđ t

STT l p đ t

Bề dày (m)

1

24

5m

2

29

> 10m

Lớp
đất

STT
lớp
đất

1

24

30.8

50.3

2

29

27.2

32.1

Lớp STT
đất lớp
đất

1

24

2

29

Độ ẩm Giới
Giới
tự
hạn
hạn dẻo
nhiên
nhão
Wd(%)
W(%) Wnh(%)

Dung
trọng tự
nhiên
3
γ(T/m )

Tỷ
trọng
hạt
Δ

Góc ma Lực dính

2
c(kG/cm )
sát
trong
φ

22.5

1.88

2.7

11o55’

0.18

25.9

1.86

2.68

17o35’

0.2

Kết quả thí nghiệm nén ép
Áp lực nén p (Kpa)
0

50
0.876
0.804

100

150

200

400

0.845
0.778

0.818
0.754

0.794
0.733

0.782
0.727


4

N I DUNG
1. XÁC ĐỊNH TÊN VÀ TRẠNG THÁI CỦA CÁC L P Đ T

* L p 1:

- Tên đất:

A  Wnh  Wd

 A  50.3  22.5  27.8 (%)

 A  17

Kết luận: Đất sét

- Trạng thái c a đất:

W  Wd
B
A

30.8  22.5
 B
 0.298
27.8

 0.25  B  0.50

Kết luận: Đất sét, ở trạng thái dẻo c ng
* L p 2: (t ơng tự) Kết luận: Đất cát pha, ở trạng thái dẻo


5

N I DUNG
2. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU BIẾN DẠNG CỦA CÁC L P Đ T
p2  200 kPa
p1  100 kPa

* L p 1:

Cho biết:

- Hệ số nén lún:

e1  0.845

e2  0.794

e1  e2
a
p2  p1

0.845  0.794
 a
 0.051x 102 (m2 /kN)  0.051 (cm2 /kG)
200  100

Kết luận: Đất có tính nén lún mạnh
- Hệ số nén lún tương đối: a0 
- Mô đun biến dạng:
 E

E


a0

a
0.051

 0.028 (cm2 /kG)
1  e1 1  0.845

với:

2 2
2 x 0, 422
 1
 0.392
  1
1 
1  0.42

0.392
= 14 (kG/cm2 ) = 1400 (kN/m2 ) = 1400 (kPa)
0.028

* L p 2: (t ơng tự)


6

N I DUNG
3. TÍNH Đ
B

LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG

c 1: Xác định các ng suất gây lún (pgl) do tải ngoài gây ra

- XĐ ng suất do tải trọng ngoài tác dụng lên nền tại đáy móng:
p

Ntc
  tb h
F

Với:

 N tc  100 (T )  1000 ( kN )

2
 F  2x4  8 ( m )

3
 tb  20 (kN/m )
h  2, 4 ( m)


1000
+ 20 x 2,4 = 173 (kN/m2 )
8

- XĐ ng suất gây lún (pgl) do tải trọng ngoài gây ra tại đáy móng:
 p

pgl  p   .h

3
3
Với:   1,88 (T/m )  18,8 (kN/m )

 pgl  173 - 18,8 x 2,4 = 127,88 (kN/m2 )


7

N I DUNG
3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 2: Vẽ biểu đồ phân bố US TLBT đất và US gây lún:
- Chia nền đất thành các lớp phân tố có chiều dày: hi = 0,4b
Với:

b  2 (m)

 hi  0, 4 x 2  0,8 ( m)

- Tính ng suất bản thân c a đất:  bti   i zi
Tại điểm 0:

 bt0 = 2,4 x 18,8

Tại điểm 1:

Tại điểm 2:

 bt1 = 45,12 + 0,2 x 18,8  48,88 (kN/m2 )
 bt2 = 48,88 + 0,8 x 18,8  63,92 (kN/m2 )

Tại điểm 3:

 bt3 = 63,92 + 0,8x 18,8  78,96 (kN/m2 )

Tại điểm 4:

 bt4 = 78,96 + 0,8 x 18,8  94,00 (kN/m2 )
 bt5 = 94,00 + 0,8x 18,6  108,88 (kN/m2 )

Tại điểm 5:
Tại điểm 6:
Tại điểm 7:

 45,12 (kN/m2 )

 bt6 = 108,88 + 0,8 x 18,6  123,76 (kN/m2 )
 bt7 = 123,76 + 0,8x 18,6  138,64 (kN/m2 )


N I DUNG

8

3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
- ng suất gây lún do tải trọng ngoài gây ra:  gli  k0 . pgl

Với:

l 4
 2
b 2
z 0
Tại điểm 0:   0  k0  1
b 2
z 0, 2
 0,1  k0  0,988
Tại điểm 1: 
2
b
z 1, 0
 0,5  k0  0, 7985
Tại điểm 2: 
b 2
z 1,8

 0,9  k0  0,537
Tại điểm 3:
b 2
z 2,6

 1,3  k0  0,357
Tại điểm 4:
b
2
z 3, 4
 1, 7  k0  0, 2455

Tại điểm 5: 
2
b
z 4, 2

 2,1  k0  0,1765
Tại điểm 6:
b
2
z 5, 0
Tại điểm 7: b  2  2,5  k0  0,132

 gl0 = 1 x 127,88  127, 88 (kN/m2 )

 1gl = 0,988 x 127,88  126,34 (kN/m2 )
 gl2 = 0,7985 x 127,88  102,11 (kN/m2 )

 gl3 = 0,537 x 127,88  68, 67 (kN/m2 )

 gl4 = 0,357 x 127,88  45, 65 (kN/m2 )
 gl5 = 0,2455 x 127,88  31,39 (kN/m2 )
 gl6 = 0,1765 x 127,88  22,57 (kN/m2 )

 gl7 = 0,132 x 127,88  16,88 (kN/m 2 )


N I DUNG
3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 3: Xác định phạm vi chịu lún: Hn
Từ kết quả tính toán, ta thấy tại z = 4,2 m có:

 bt  123, 76 (kN/m 2 )

2

22,57
(kN/m
)

 gl

  bt  5 gl

Vậy phạm vi chịu nén: Hn = 4,2 (m) tính từ đáy móng

9


N I DUNG
3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 4: Xác định ng suất trung bình c a từng lớp phân tố
- ng suất bản thân trung bình (p1i) c a lớp đất phân tố th i
Lớp phân tố 1:

Lớp phân tố 2:
Lớp phân tố 3:
Lớp phân tố 4:

Lớp phân tố 5:
Lớp phân tố 6:

p11 

 bt0   bt1

2
 bt1   bt2
p12 
2
 bt2   bt3
p13 
2
p14 

p15 
p16 

 bt3   bt4
2

 bt4   bt5
2

 bt5   bt6
2

45,12  48,88
 47,00 (kN/m2 )
2
48,88  63,92
 p12 

 56, 40 (kN/m2 )
2
 p11 

 p13 

63,92  78,96
 71, 44 (kN/m2 )
2

 p14 

78,96  94,00
 86, 48 (kN/m2 )
2

 p15 

94,00  108,88
 101, 44 (kN/m2 )
2

 p16 

108,88  123, 76
 116,32 (kN/m2 )
2

9

N I DUNG
3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 4: Xác định ng suất trung bình c a từng lớp phân tố
- ng suất gây lún trung bình (p2i) c a lớp đất phân tố th i
0
1



127,88 + 126,34
gl
Lớp phân tố 1:  1gl  gl

= 127,11 (kN/m2 )
2

2

 p21  p11   1gl = 47,00 + 127,11 = 174,11 (kN/m2 )
Lớp phân tố 2:  gl2 

 1gl   gl2
2

126,35 + 102,11

= 114,23 (kN/m2 )
2

 p22  p12   gl2 = 56,40 + 114,23 = 170,63 (kN/m2 )
Lớp phân tố 3:

 
3
gl

 gl2   gl3
2

102,11 + 68,67

= 85,39 (kN/m2 )
2

 p23  p13   gl3 = 71,44 + 85,39 = 156,83 (kN/m2 )

10


N I DUNG

11

3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 4: Xác định ng suất trung bình c a từng lớp phân tố
- ng suất gây lún trung bình (p2i) c a lớp đất phân tố th i
3
4




68,67 + 45,65
gl
Lớp phân tố 4:
 gl4  gl

= 57,16 (kN/m2 )
2

2

 p24  p14   gl4 = 86,48 + 57,16 = 143,64 (kN/m2 )
Lớp phân tố 5:

 
5
gl

 gl4   gl5
2

45,65 + 31,39

= 38,52 (kN/m2 )
2

 p25  p15   gl5 = 101,44 + 38,52 = 139,96 (kN/m2 )
Lớp phân tố 6:

 
6
gl

 gl5   gl6
2

31,39 + 22,57

= 26,98 (kN/m2 )
2

 p26  p16   gl6 = 116,32 + 26,98 = 143,30 (kN/m2 )


12

N I DUNG
3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 5: Xác định p1i  e1i và p2i  e2i cho từng lớp phân tố i
- Tính hệ số rỗng ban đầu:
Lớp đất 1:

e

 n (1  0,01W )

Lớp đất 2:

e

 n (1  0,01W )




1
1

e
e

- Xác định p1i  e1i và p2i  e2i :

2,7 x 10 x (1 + 0,01 x 30,8)
- 1 = 0,879
18,8

2,68 x 10 x (1 + 0,01 x 27,2)
- 1 = 0,833
18,6

p11 = 47,00 (kN/m2 )

 e11  0,8762 p21 = 174,11 (kN/m2 )

 e21  0,8064

p12 = 56,40 (kN/m2 )

 e12  0,8720 p22 = 170,63 (kN/m2 )

 e22  0,8081

p13 = 71,44 (kN/m2 )

 e13  0,8627 p23 = 156,83 (kN/m2 )

 e23  0,8147

p14 = 86,48 (kN/m2 )

 e14  0,8534 p24 = 143,64 (kN/m2 )

 e24  0,8214

p15 = 101,44 (kN/m2 )

 e15  0,7773 p25 = 139,96 (kN/m2 )

 e25  0,7617

p16 = 116,32 (kN/m2 )

 e16  0,7702 p26 = 143,30 (kN/m2 )

 e26  0,7572


13

N I DUNG
3. TÍNH Đ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG
B c 6: Tính độ lún ổn định c a tâm móng:

si 

e1i  e2i
hi
1  e1i

e11  e21
0,8762 - 0,8064
2
s

h

x
0,2
=
0,74.
10
Lớp phân tố 1: 1 1  e 1
1  0,8762
11
e e
0,8720  0,8081
Lớp phân tố 2: s2  12 22 h2 
x 0,8 = 2,73.102

1  e12
1  0,8720
e e
0,8627  0,8147
Lớp phân tố 3: s3  13 23 h3 
x 0,8 = 2,06.102
1  e13
1  0,8627
e14  e24
0,8534  0,8214
s
h


x 0,8 = 1,38.102
Lớp phân tố 4: 4
4
1  e14
1  0,8534

(m) = 0,74 (cm)
(m) = 2,73 (cm)
(m) = 2,06 (cm)
(m) = 1,38 (cm)

e15  e25
0, 7773  0, 7617
h5 
x 0,8 = 0,70.102 (m) = 0,70 (cm)
1  e15

1  0, 7773
e16  e26
0, 7702  0, 7572
2
s
h

x
0,8

=
0,59.
1
0
(m) = 0,59 (cm)
6
Lớp phân tố 6: 6 1  e
1  0, 7702
16

Lớp phân tố 5:

s5 

 S   si  0, 74  2, 73  2, 06  1,38  0, 70  0,59  8, 20 (cm)

Vậy độ lún móng là: S  8, 20 (cm)


14

15


N I DUNG
3. TÍNH Đ

16

LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MÓNG

Phần nâng cao:
- Có xét đến mực nước ngầm ở đ sâu 5m tính
từ mặt đất

- Có xét đến móng lệch tâm theo ph ơng l


Chúc làm bài tập
tốt!


a > 0.01 (cm2/kG)
a > 1 x 10-4 (m2/kN)
0.001 ≤ a ≤ 0.01 (cm2/kG)
0.1x10-4 ≤ a ≤ 1x10-4 (m2/kN)
a < 0.001 (cm2/kG)
a < 0.1x10-4 (m2/kN)

Đất cát:
 = 0,27
Đất sét pha:
 = 0,35

Đất có tính nén lún mạnh
Đất có tính nén lún trung bình

Đất có tính nén lún yếu

Đất cát pha:
 = 0,30
Đất sét:
 = 0,42


Lớp
đất

Kết quả thí nghiệm nén ép

STT
lớp
đất

1

24

2

29

Áp lực nén p (Kpa)

50

100

150

200

400

0.876
0.804

0.845
0.778

0.818
0.754

0.794
0.733

0.782
0.727

* Nội suy e11:
Ta có:

* Nội suy e15:

p11 = 47,00 (kN/m2 )

(Thuộc lớp đất 1), nên:

Ta có:

p15 = 101,44 (kN/m2 )

(Thuộc lớp đất 2), nên:

0

47

50

100

101,44

150

0,879

e11

0,876

0,778

e15

0,754

(0  47)
 e11  0,879 
(0,879  0,876)  e15  0,778  (100  101, 44) (0,778  0,754)
(0  50)
(100  150)

 e11  0,8762

 e15  0, 7773


Lớp
đất

STT
lớp
đất

1

24

2

29

Kết quả thí nghiệm nén ép
Áp lực nén p (Kpa)

50

100

150

200

400

0.876
0.804

0.845
0.778

0.818
0.754

0.794
0.733

0.782
0.727

* Nội suy e21:
Ta có:

(tiếp theo)

* Nội suy e25:

p21 = 174,11 (kN/m2 )

(Thuộc lớp đất 1), nên:

2
Ta có: p25 = 133,96 (kN/m )

(Thuộc lớp đất 2), nên:

150

174,11

200

100

133,96

150

0,818

e21

0,794

0,778

e25

0,754

 e21  0,818 

(150  174,11)
(100  133,96)
(0,818  0,794)  e25  0,778 
(0,778  0,754)
(150  200)
(100  150)

 e21  0,8064

 e25  0, 7617