Đất là một loại vật chất phức tạp, rất không đồng nhất. Tính chất của đất ở mỗi nơi mỗi khác, phụ thuộc vào nguồn gốc và quá trình hình thành nó.
Các công trình xây dựng đều tựa lên đất. Đất là nền đỡ công trình, tiếp nhận toàn bộ tải trọng công trình truyền xuống. Nếu biến dạng của đất vượt quá giới hạn cho phép đối với kết cấu công trình và điều kiện sử dụng sẽ phát sinh các hiện tượng lún, nghiêng lệch hoặc nứt nẻ thậm chí sụp đổ cả công trình gây nguy hiểm cho ngưởi sử dụng.
Bài giảng “Cơ học đất” do tác giả Hồ Viết Chương biên soạn cung cấp cho bạn đọc những kiến thức cơ bản về đất như: tính chất vật lý, cơ học của đất; cách xác định sự phân bố ứng suất trong đất; các phương pháp tính lún, tính sức chịu tải của nền công trình; các phương pháp giải quyết các bài toán ổn định mái dốc và áp lực lên tường chắn…Đồng thời mỗi chương còn có các ví dụ minh họa và bài tập giúp các bạn sinh viên tiện tham khảo, ôn tập.
Trong quá trình học tập nếu gặp các vấn đề vướng mắc hãy nêu câu hỏi tại đây, tôi sẽ cố gắng cùng các bạn giải quyết
- 1. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN TƯỜNG CHẮN ĐẤT 1 Giáo viên hướng dẫn : Ts Dương Hồng Thẩm Sinh viên thực hiện : SVTH: - Trang 1 -
- 2. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm MỤC LỤC Phần I: Phần thuyết minh tính toán: 1/ Chọn sơ bộ kích thước tường chắn……………………………………trang 3 2/ Tính toán các hệ số và áp lực lên tường……………………………….trang 4 3/ Tinh toán các giá trị áp lực……………………………………………..trang 6 4/ Bảng tính các giá trị Moment chống lật và Moment gây lật…………. trang 7 5/ Kiểm tra ổn định của tường chắn……………………………………....trang 8 6/ Tính toán kết cấu cho tường…………………………………………….trang 13 Phần II: Bản vẽ Tài liệu tham khảo ....1/ Bài tập cơ học đất : Vũ Công Ngữ - Nguyễn Văn Thông [ NXB Giáo Dục Việt Nam ] 2/ Tập bài giảng Cơ học đất : GV.TS Lê Trọng Nghĩa 3/ Kết cấu bê tông cốt thép – Phần cấu kiện đặc biệt : Võ Bá Tầm [NXB Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh ] 4/ Nền móng công trình: Châu Ngọc ẩn [ NXB Xây Dựng Hà Nội – 2010 ] 4/ Sổ tay tực hành Kết Cấu Công Trình: PGS- PTS Vũ Mạnh Hùng [NXB Xây Dựng Hà Nội – 1999 ] 5/ TCXDVN 356-2005 :Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế. SVTH: - Trang 2 -
- 3. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm BÀI TẬP LỚN TƯỜNG CHẮN ĐẤT SỐ LIỆU ĐỀ BÀI Mã đề: A075010 - Loại đề bài: Tường chắn BTCT - Tải trọng bề mặt q = 0; độ sâu MNN cách MDTN z1 = 1.5m. - Góc ma sát lưng tường δ = 0; góc nghiêng mặt đất với phương ngang: 100 - Số liệu địa chất sau tường: C = 0; φ = 300 ; γ = 17 KN/m3; γ1 = 21 KN/m3; C2 = 0; φ2 = 300 ; γ2 = 21 KN/m3. - Tường chắn BTCT, Bê tông B20, nhóm cốt thép CII, A-II - Chiều sâu chắn đất H = 5.5m. I. Phần thuyết minh tính toán: ? = 30 C = 0 ? = 21 kN/m3 ? = 17 kN/m3 1 1 1 0 ? = 30 C = 0 ? = 21 kN/m3 2 2 0 Df H=5.5m C D B hm t1 ?=10° Z=1.5m SVTH: - Trang 3 -
- 4. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm 1/ CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN • Chọn chiều sâu chôn móng: Df = 1.5m • Chiều cao của tường chắn: H = H1 + Df = 5 + 1.5 = 7m H1 = 5.5m là chiều cao đất đắp [số liệu đề bài] • Bề rộng bản móng B: B = m H ] 9 . 4 6 . 2 [ ] 7 . 0 4 . 0 [ ÷ = × ÷ Chọn B = 4.6 m • Chọn sơ bộ chiều cao móng t2: t2 = m H ] 58 . 0 7 . 0 [ ] 12 1 10 1 [ ÷ = × ÷ Chọn t2 = 0.7m • Chọn sơ bộ bề rộng tường chắn t1 : Đỉnh tường chọn t = 0.3m Chân tường: t1 = m H ] 58 . 0 7 . 0 [ ] 12 1 10 1 [ ÷ = × ÷ Chọn t = 0.5m. • Chọn kích thước bản mũi trước tường a: a = m B ] 15 . 1 53 . 1 [ ] 4 1 3 1 [ ÷ = × ÷ Chọn a = 1.1 m. • Kích thước bản gót sau tường b: b = m B ] 45 . 3 06 . 3 [ ] 4 3 3 2 [ ÷ = × ÷ Chọn b = 3.0 m SVTH: - Trang 4 -
- 5. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm • Hình vẽ tường chắn sau khi chọn sơ bộ kích thước. ? = 30 C = 0 ? = 21 kN/m3 ? = 17 kN/m3 1 1 1 0 ? = 30 C = 0 ? = 21 kN/m3 2 2 0 1.5m H=5.5m 1.1m 3m 4.6m 0.7 z=1.5m 500 ?=10° 500 2/ TÍNH TOÁN CÁC HỆ SỐ VÀ TÍNH ÁP LỰC LÊN TƯỜNG. • Phân tích : Bỏ áp lực ngang bị động trước tường để thiên về an toàn. SVTH: - Trang 5 -
- 6. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm Ta xem lưng tường là thẳng đứng: α = 0ο Góc ngoại ma sát của đất [góc ma sát giữa đất và lưng tường ] thiên về an toàn lấy δ = 0ο Góc nghiêng của mặt đất so mặt phẳng ngang: β = 10ο Theo đề bài lớp đất đắp sau lưng tường chắn gồm 2 lớp đất khác nhau . Muốn xác định được áp lực đất chủ động lớn nhất của đất lên lưng tường , người ta thường coi áp lực của mỗi lớp đất cần xác định không phụ thuộc vào áp lực của các lớp đất khác ; nghĩa là khi xác định áp lực đất ta có thể xác định cho từng đoạn tường tương ứng với mỗi lớp đất có tính chất cơ lý khác nhau. Mặt đất nằm ngang, lưng tường thẳng đứng → Áp dụng lý thuyết Rankin. Hệ số áp lực ngang chủ động của đất sau lưng tường chắn : 3 . 0 30 sin 1 30 sin 1 sin 1 sin 1 0 0 = + − = + − = ϕ ϕ a k Khi tính toán áp lực đất lên tường chắn, đối với tầng đất nằm trên mực nước ngầm ta dùng trọng lượng riêng tự nhiên, đối với tầng dưới mực nước ngầm tính dung trọng riêng đẩy nổi. Do đất đắp sau tường có C = 0 tính cường độ áp lực theo công thức : Pa = m KN H ka 1 06 . 175 9 . 7 17 33 . 0 2 1 2 1 2 2 = × × = ′ × ×γ tới → Áp lực nằm ngang: m KN Pa 1 61 . 151 30 cos 06 . 175 cos 0 1 = × = × ϕ tới • cường độ áp lực của đất tại Z = 1.5 m 2 / 65 . 7 5 . 1 17 3 . 0 m KN Z k P a a = × × = × × = γ • Cường độ áp lực của đất tại Z = 7m [tại chân tường]. 2 / 8 . 25 5 . 5 11 3 . 0 5 . 1 17 3 . 0 m KN Z k Z k P đn a a a = × × + × × = × × + × × = γ γ • Ngoài ra còn phải xét áp lực của nước lên tường. Pn = γn x H2 = 10 x 5.5 =55 KN/m SVTH: - Trang 6 -
- 7. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm • Biểu đồ moment gây lật, lực ngang Ea: 4600 700 80 0 5500 1000 3000 500 MNN ? = 30 C =0 kPa ? = 21 kN/m3 ? = 17 kN/m3 1 1 1 0 ? = 30 C = 0 ? = 21 kN/m3 2 2 2 0 1 2 3 o 500 25.8 7.65 E1 E2 E3 55 E4 Ea 3/ TÍNH TOÁN CÁC GIÁ TRỊ ÁP LỰC: - 1 1 .1,5.7,65 5,74 2 E KN = = - 2 7,65.5,5 42.08 E KN = = - 3 1 .5,5.[28,5 7,65] 49,9 2 E KN = − = - 4 1 .5,5.55 151,3 2 E aKN = = SVTH: - Trang 7 -
- 8. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm 4/ BẢNG TÍNH CÁC GIÁ TRỊ MOMENT GÂY LẬT VÀ MOMENT CHỐNG LẬT. • Bảng tính moment gây lật, lực ngang Ea: Tổng các lực ngang: H = Ea = E2+E3+E4+E4 = 249,02 KN Moment gây lật: Mgl = 486.79 KNm • Tính vị trí đặt lực Ea: Ea.y = 486,79 249,02y = 486,79 => y = 1,95m Vậy Ea đặt cách chân tường chắn một đoạn y = 1,95 m 4600 700 80 0 5500 1100 3000 500 MNN ? = 30 C =0 kPa ? = 21 kN/m3 ? = 17 kN/m3 1 1 1 0 ? = 30 C = 0 ? = 21 kN/m3 2 2 2 0 7000 7 8 500 Z=1,5m 1 3 4 6 2 5 O Biểu đồ tính moment lực gây trượt và lực đứng SVTH: - Trang 8 -
- 9. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm • Bảng tính moment gây lực trượt và lực đứng: Tổng các lực trượt H R [ theo phương ngang ] [ ] [ ] [ ] [ ] 1 2 3 4 41,405 H R = + + + = Tổng các lực theo phương đứng: v R ∑ [ ] [ ] [ ] [ ] 5 6 7 8 519,92 v v R ∑ = ∑ = + + + = Moment chống lật: Mcl = 1018,48 KNm 5/ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA TƯỜNG CHẮN. • Tính hệ số an toàn lật: ât /l Mcl HSAT Mgl = = 1018,48 2,09 486,79 = > 2 [thỏa] Mcl = 1018,48 KNm là moment chống lật. Mgl = 486,79 KNm là moment gây lật quanh điểm O. Vậy tường chắn ổn định chống lật quanh điểm O. • Tính hệ số an toàn trượt ngang: _ _ / _ _ truot luc chong truot HSAT luc gay truot ∑ = ∑ = 2 2 . . . v H tg C B R δ α ∑ + = 519,92 0,364 4,6 1,5 41,405 × = 〉 [thỏa] Lực bám dính dưới đáy móng C2 = 0 SVTH: - Trang 9 -
- 10. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm α.C2.B = 0 v R ∑ là tổng các lực theo phương đứng: v R ∑ = 519,92 KN H R là tổng các lực theo phương ngang gây trượt phẳng. tgδ2 là hệ số ma sát giữa tường và đất tgδ2 = tg[ 3 2 φ] = tg[ 3 2 .30] = 0.364 Vậy tường chắn ổn định trượt ngang. • Tính điểm đặt hợp lực và lệch tâm e: Điểm đặt của hợp lực R cách điểm gót bản đáy: X = 1018,48 1,96 519,92 net v M X m ∑ = = = ∑ → Độ lệch tâm e: / 2 2,3 1,96 0,34 e B X m = − = − = Nhận xét: e = 0,34 < 6 B = 0.77 → Phản lực đất nền dưới móng có dạng hình thang • Tính áp lực đáy móng qmax; qmin: 2 max 6. 519.92 6.0,4 [1 ] [1 ] 171,99 / 1. 1.4,6 4,6 v e q KN m B B ∑ = + = + = 2 min 6. 535,55 6.0,4 [1 ] [1 ] 54,06 / 1. 1.4,6 4,6 v e q KN m B B ∑ = − = − = • Tính khả năng chịu tải của nền: Áp dụng công thức tính toán khả năng tính toán chịu tải của đất nền chiu tải trọng vừa thẳng đứng vừa có tải ngang SF = KNCT cực hạn u q / Áp lực thẳng đứng lên nền max / 3 q 〉 2 0 c = SVTH: - Trang 10 - Tải bản FULL [22 trang]: //bit.ly/3A3avrD Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net
- 11. đất GVHD: TS Dương Hồng Thẩm 1 ' 2 u q qd qi d i q qN F F B N F F γ γ γ γ ⇒ = + Trong đó: ' 2 4,6 2.0,34 3,92 B B e = − = − = m 2 0 0 2 2 2 1,5 1 2tan [1 sin ] . 1 2tan30 [1 sin30 ] . 1,1 ' 3,92 qd D F B ϕ ϕ = + − = + − = 1 d Fγ = 0 2 2 0 0 3,79 [1 ] [1 ] 0,9 90 90 ci qi F F ψ = = − = − = 0 2 2 0 0 2 3,79 [1 ] [1 ] 0,76 30 o i Fγ ψ ϕ = − = − = 0 0 1 1 0 cos 41,405cos30 tan t[ ] tan [ ] 3,79 535,55 a P V α ψ − − = = = ∑ 0 30 ϕ = tra bảng ta được [tra bảng 2.26.Giá trị các hệ số sức chịu tải của Vesic [1973] – sách NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH của Châu Ngọc Ẩn, NXB xây dựng Hà Nội 2010 ] 18,40 30,14 22,40 q c N N Nγ = = = 1274,5 7,4 3 171,99 SP ⇒ = = 〉 [ thỏa ] Nhận xét: Vậy nền đủ khả năng chịu lực Độ lệch tâm e nhỏ, ứng suất đáy móng tường phân bố tương đối đều SVTH: - Trang 11 - 2. 21.1,5 31,5 q D γ = = = 31,5.18,40.1,1.0,9 0,5.21.3,92.22,40.1.0,76 1274,5 u q KN ⇒ = + = 2303999