TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA XÂY DỰNG Bộ môn: Cơ học đất - Nền móng

-------------------------

ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ I NĂM HỌC 2016-2017 Môn: NỀN MÓNG Mã môn học: SOME230318 Đề số/Mã đề: 01 Đề thi có 4 trang. Thời gian: 90 phút. Được phép sử dụng tài liệu.

Cho mặt bằng và nội lực chân cột cho 1 công trình như sau với moment chân cột nhỏ, có thể bỏ qua):

Cột 1 2 3 4 5

Ntt, kN 360 760 450 600 1320

Ntc, kN 313 661 391 522 1148

Cột 6 7 8 9

Ntt, kN 720 300 660 390

Ntc, kN 626 261 574 339

Địa chất với các lớp đất có chỉ tiêu cơ lý như sau:

Layer No. Soil type

Thickness (m)

Moisture Unit Weight

γ (kN/m3)

Friction angle φ0

Cohesion, c, KG/cm2

Undrain Shear Strength

Cu (MPa)

SPT N

1 CH, Soft clay 2.5 16.3 80 0.17 0.04 6

2 CL, Hard clay 6 17.4 180 0.22 0.07 10

3 SC, Medium sand

8 19.2 250 0.088 - 11

4 SP, medium sand

8 19.4 290 0.032 - 12

5 CL, Hard clay 10 19.6 190 0.295 0.06 13

6 SP, dense sand 12 19.5 280 0.034 - 25

Lưu ý : Các lớp đất có lực dính không thoát nước cu không xác định (ký hiệu “-“ như trong bảng) cho phép xem như đất rời. Mực nước ngầm ở cao độ +0.000 (mặt trên của lớp đất 1), dung trọng tự nhiên γ đồng thời cũng là dung trọng bão hòa γbh. Các chỉ tiêu cơ lý, bao gồm giá trị tiêu chuẩn và các giá trị tính toán xem như đồng nhất cho trong bảng.

1

Câu 1 (2.5 điểm): Dựa theo điều kiện địa chất và tải trọng công trình, áp dụng móng đơn đỡ chân cột số 7 cho công trình trên

a. .. Phân tích đưa ra 02 phương án chọn độ sâu chôn móng

b. . Thiết kế kích thước móng đơn với 02 phương án độ sâu chôn móng nói trên theo

TCVN 9362: 2012, với 1. 21 =tckmm ; kiểm tra lại điều kiện áp lực đáy móng theo điều

kiện ổn định (Rtc)

c. .. Phân tích, so sánh thể tích đào thi công 02 phương án móng từ đó đưa ra phương án móng hợp lý.

Đáp án:

a. Móng nông là móng có chiều sâu nhỏ hơn 3m, vì vậy có 2 phương án đặt móng như sau:

Lớp 1 sét mềm có chỉ số SPT = 6 > 5, không phải là đất yếu, có thể đặt móng nông vào lớp này, chiều sâu chôn móng chọn càng nông càng tốt, có thể chọn từ 1-1.5m. Không nên chọn sâu hơn. (0.25đ)

Lớp 2: Đất sét cứng, có chỉ số SPT = 10, lớp đất tốt, có thể đặt móng nông vào lớp này, cần phải ngập sâu vào lớp này tsf 0.2-0.5 m, chiều sâu chôn móng được chọn từ 2.7 - 3m (vẫn thỏa mãn điều kiện móng nông với chiều sâu nhỏ hơn 3m) chọn càng nông càng tốt. (0.25đ)

b. Thiết kế kích thước móng đơn với 02 phương án độ sâu chôn móng nói trên theo TCVN

9362: 2012, với 1. 21 =tckmm ; kiểm tra lại điều kiện áp lực đáy móng theo điều kiện ổn định

(Rtc)

Để thiết kế kích thước móng đỡ chân cột số 7 với các chiều sâu chôn móng Df, quá trình tính như sau:

PA1: chôn móng vào lớp 1 (0.75đ): Với b=1m ; tính sức chịu tải của đất nền theo theo TCVN 9362: 2012, mực nước nằm ở cốt 0.000:

).....(. '21IIIIfII

tc

tc cDDBbAk

mmR ++= γγ

Với φ=80 → tra bảng A=0.14 B=1.55 D= 3.93 Do đất ở dưới mực nước ngầm, )/(3.6103.16' 3mkNIIII =−== γγ c = 0.17 kG/cm2 = 17 kPa

( ) )/(77.97.671793.33.655.13.6114.01 3mkNDxDR fftc ×+=×+×+××=

Diện tích yêu cầu )(22

261 20

mDRDR

NFf

tcftb

tctc

×−=

×−≥

γ

Cột chịu nén đúng tâm Fbyc ≥⇒ Chọn móng vuông Tính lại Rtc với b đã chọn

).....(. '21IIIIfII

tc

tc cDDBbAk

mmR ++= γγ

Kiểm tra điều kiện đáy móng chịu nén đúng tâm tc

fftbtctc

tbtc RD

FD

FNPP <×+=×+==⇒ 222160

max γ

2

Quá trình tính toán với các giá trị khác nhau của Df cho PA1 - chôn móng vào lớp 1 Df, m Rtc với b = 1m, kPa Fyc b, m Rtc, kPa Ptc

max

1 77.5 4.7 2.2 78.5 75.9

1.1 78.4 4.8 2.2 79.5 78.1

1.2 79.4 4.9 2.3 80.6 75.7

1.3 80.4 5.0 2.3 81.5 77.9

1.4 81.4 5.2 2.3 82.5 80.1

1.5 82.3 5.3 2.3 83.5 82.3

1.6 83.3 5.4 2.4 84.6 80.5

1.7 84.3 5.6 2.4 85.5 82.7

1.8 85.3 5.7 2.4 86.5 84.9

1.9 86.2 5.9 2.5 87.6 83.6

2 87.2 6.0 2.5 88.5 85.8 PA2: chôn móng vào lớp 2: chiều sâu chôn móng từ 2.7-3m (0.75đ) Với b=1m ; tính sức chịu tải của đất nền theo theo TCVN 9362: 2012, mực nước nằm ở cốt 0.000:

).....(. '21IIIIfII

tctc cDDBbA

kmmR ++= γγ

Với φ=180 → tra bảng A=0.43 B=2.72 D= 5.31 Do đất ở dưới mực nước ngầm,

)/(75.24.7104.17)5.2(5.23.16

' 3mkNDD

D

ff

fII −=−

×−+×=γ

)/(4.7104.17 3mkNII =−=γ (0.25đ) c = 0.22 kG/cm2 = 22 kPa

)/(1.205.1122231.575.24.772.24.7143.01 3mkNDD

xDR ff

ftc ×+=

×+

−×+××=

Diện tích yêu cầu )(22

261 20

mDRDR

NFf

tcftb

tctc

×−=

×−≥

γ

Cột chịu nén đúng tâm Fbyc ≥⇒ Tính lại Rtc với b đã chọn

).....(. '21IIIIfII

tc

tc cDDBbAk

mmR ++= γγ

Kiểm tra điều kiện đáy móng chịu nén đúng tâm tc

fftbtctc

tbtc RD

FD

FNPP <×+=×+==⇒ 222160

max γ

3

Quá trình tính toán với các giá trị khác nhau của Df cho PA2- chôn móng vào lớp 2

Hướng dẫn cho điểm: mỗi phương án, nếu sinh viên tính toán đúng với giá trị cho trong bảng: 0.75đ; nếu không đúng giá trị cho: 0.5đ c. Phân tích, so sánh thể tích đào thi công 02 phương án móng từ đó đưa ra phương án móng hợp lý. Thể tích đào móng 2 phương án được tính toán dưới đây: (0.25đ)

STT PA Df, m b, m F, m2 V, m3 1 PA1 1 2.2 4.8 10.6 2 PA1 1.1 2.2 4.8 11.7 3 PA1 1.2 2.3 5.3 14.6 4 PA1 1.3 2.3 5.3 15.8 5 PA1 1.4 2.3 5.3 17.0 6 PA1 1.5 2.3 5.3 18.3 7 PA1 1.6 2.4 5.8 22.1 8 PA1 1.7 2.4 5.8 23.5 9 PA1 1.8 2.4 5.8 24.9

10 PA1 1.9 2.5 6.3 29.7 11 PA1 2 2.5 6.3 31.3 12 PA2 2.7 1.6 2.6 11.1 13 PA2 2.8 1.6 2.6 11.5 14 PA2 2.9 1.6 2.6 11.9 15 PA2 3 1.6 2.6 12.3

Nếu chọn móng nông, Df = 1.0, sẽ cho thể tích đào nhỏ nhất, chiều sâu chôn móng nhỏ

-> phương án tối ưu. Nếu buộc phải chọn chiều sâu chôn móng lớn hơn 1.0m, PA2 với độ sâu chôn móng

2.7 m cho thể tích đào nhỏ nhất. Tuy nhiên thi công hố móng sâu đòi hỏi phải chống thành tốt -> lựa chọn Df = 1.1m.

Các PA2 với độ sâu chôn móng từ 2.7 đến 3.0m cho thể tích đào nhỏ nhưng thi công hố móng sâu đòi hỏi phải chống sập thành hố đào

Hướng dẫn cho điểm: SV phân tích được 1 trong 3 ý trên sẽ được 0.25đ

Df, m Rtc với b = 1m, kPa Fyc b, m Rtc, kPa Ptc max

2.7 166.9 2.4 1.6 168.8 161.4

2.8 168.9 2.4 1.6 170.8 163.6

2.9 170.9 2.4 1.6 172.8 165.8

3 172.9 2.4 1.6 174.8 168.0

4

Câu 2 (1.5 điểm): Dự kiến sẽ gia cố đất nền bằng đệm cát (với điều kiện địa chất như trong bảng). Giả sử móng đặt ở độ sâu 1m, thay hết lớp đất 1 bằng đệm cát được đầm chặt với Rtc = 250 kPa. Thiết kế kích thước đệm cát cho cột số 8 biết thành hố đào được thi công theo mái taluy với m=1.

Đáp án: Kích thước móng yêu cầu:

122250574

×−=

−≥

ftbtc

tc

DRNF

γ=2.5 (m2) (0.25đ)

Cột chịu nén đúng tâm Fbyc =≥⇒ = 1.58m (0.25đ)

Chọn b=1.6m×1.6m

Vẽ điệm cát với hình góc mở α=300 (1đ)

1.6 + 2*(1.5*tan300)

3.4 m

3.4 m 8.4 m

5

Câu 3 (1.5 điểm): Với phương án móng bè, kiểm tra điều kiện chống chọc thủng của móng bè tại chân cột số 5 (kích thước cột 30cm x 30cm) với chiều dày móng bè, h = 0.8m, bê tông nặng B30

Đáp án: Kiểm tra cọc 5 điều kiện chọc thủng. Lực chọc thủng

tbcttt

ct PFNP ×−= 0 (0.25đ) Do cột 5 vị trí trung tâm, x = y = 0 nên:

)(6.381445560

12123906603007201320600450760360 kPa

lbNP

tt

tb ==×

++++++++=

×Σ

= (0.25đ)

( ) ( ) ( ) )(24.31057523022 22200 mhbhaF ccct ==×+=+×+= (0.25đ)

)(6.119524.36.381320 kNPct =×−=⇒ (0.25đ)

btccbttbcx RhhhbRhUP 000 )422(75.075.0 ++×== (0.25đ) Rbt=1200(kN/m2)

( ) ctcx FkNP >=×××+×+××= )(2835120075.075.043.023.0275.0 (0. 5đ)

Câu 4 (2.5 điểm): Lựa chọn phương án móng cọc ép (cọc đài thấp) đỡ chân cột số 5 sử dụng đài 5 cọc. Lựa chọn tiết diện cọc (tiết diện hình vuông) hợp lý, thiết kế chiều sâu chôn đài cọc và kích thước đài cọc với lực ngang tính toán chân cột, Qtt= 80 kN.

Đáp án:

Với sức chịu tải vật liệu ( ) ( )n

NQtt

vl 4.1132 ÷×÷= (0.25đ)

Do cột chịu nén đúng tâm, chọn hệ số thứ 2 bằng 1 (0.25đ)

Từ đó ( ) )(7925285

1320132 kNQvl ÷=×÷= (0.25đ)

→ Chọn cọc 25x25 với số liệu sức chịu tải theo vật liệu cọc tham khảo (0.25đ) →Đài cọc (1.0đ)

3√2D = 1100250 250

250

250

1100

1600

1600

Chiều sâu chôn đài thỏa mãn điều kiện móng cọc đài thấp (giả sử đài chôn vào lớp 1, chiều sâu chôn đài, Df <2.5m:

6

d

tto

f BQDγ

φ 22

45tan7.0 0

−≥ (0.25đ)

)(51.16.13.16

8022845tan7.0 0 mD f ≥

××

−≥ (0.25đ)

Chọn h=1.6(m)

Câu 5 (2 điểm) Tính sức chịu tải của cọc theo công thức Nhật Bản (TCVN 10304 :2012) biết cọc tiết diện vuông, 25x25cm, cọc ngàm vào đài với chiều sâu chôn đài, h = 2.5m, chiều dài tính toán của cọc là 20m (chiều dài cọc tính từ đáy đài với chiều sâu đáy đài).

2.5m

6.0m

8.0m

6.0m

Đât sét yêu CH -Soft clay

Đât sét cư ng CL -Hard clay

Cát hat trung lân sétSC medium sand

Cát hat trungSP medium sand

20m

MNN

)(...31

11kNlflfuAqQ ci

m

icisi

n

isippa

++= ∑∑

==

(0.25đ)

Sức chống mũi cọc - Lớp cát trung Ap = 0.25 × 0.25 = 0.0625 (m2) Với cọc đóng pp Nq .300= = 300 × 12 = 3600 (kPa) (0.25đ) Sức ma sát thân cọc Chu vi thân cọc: u = 4 × 0.25 = 1 (m) Lớp 1: Sét cứng, bề dày l2 = 6m (phần dưới mực nước ngầm) Lực dính cọc-đất: )(5.621025.625.6 11 kPaNc cu =×== Ứng suất hữu hiệu tại tâm phân tố, σ’vp được xác định từ:

uvpvp −= σσ ' ;

∑= iivp hγσ =2.5×20 + 6/2×17.4 = 102.2 (kPa) (0.25đ)

u = (2.5+6/2) ×10 = 55 (kPa) uvpvp −= σσ ' = 102.2 - 55 = 47.2 (kPa) (0.25đ)

αP tra và nội suy theo cu1/σ’vp = 1.32; αP = 0.5 Chiều sâu cọc, L = 2.5 +20 = 22.5 (m)

7

fL tra theo L/d = 22.5/0.25 = 90; fL = 0.829 22 .. uLpc cff α= =0.5× 0.829 × 102.2 = 42.3 (kPa) (0.25đ)

Lớp 2: Cát trung lẫn sét, bề dày l3 = 8m (dưới mực nước ngầm)

31110

3.10 4

3×

== ss

Nf =36.7 (kPa) (0.25đ)

Lớp 4: Cát trung, bề dày l4 = 6m (dưới mực nước ngầm)

31210

3.10 4

4×

== ss

Nf =40 (kPa) (0.25đ)

Sức chịu tải cho phép:

)(5.337)4.7870625.03600(31...

31

11kNlflfuAqQ ci

m

icisi

n

isippa =+×=

++= ∑∑

==

= 33.7 (tấn)

(0.25đ) Quá trình tính thể hiện trong bảng dưới

i li (m) fci (fsi) (kPa) li × fci (fsi) 1 6 42.3 253.8 2 8 36.7 293.6 3 6 40 240

ci

m

icisi

n

isi lflf ..

11∑∑

==

+ 787.4

+ ∑∑

==ci

m

icisi

n

isi lflfu ..

11

(kN) 787.4

Chuẩn đầu ra

HP

Mô tả (Sau khi học xong môn học này, người học có thể:)

Câu hỏi

G1 G1.2 Giải thích được nguyên lý làm việc và phạm vi sử dụng và công nghệ thi công của các loại nền móng. Trình bày được nguyên lý và phương pháp thí nghiệm để kiểm tra chất lượng nền móng;

1, 2, 3, 4, 5, 6

G2 G2.1

Phân tích được sự tương tác công trình - đất nền, sự ảnh hưởng đến công trình liền kề trong quá trình thi công và tồn tại của công trình, sự ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết và địa hình và các yếu tố khác đến hệ nền móng công trình

1, 5

G3 G3.2 Đọc hiểu được các thuật ngữ cơ bản và một số tài liệu Nền móng bằng tiếng Anh.

1, 2, 3, 4, 5, 6

G4

G4.1 Đánh giá được điều kiện địa chất công trình và tải trọng công trình, từ đó đề ra phương án nền móng phù hợp.

1, 4

G4.2 Tính toán, thiết kế, kiểm tra an toàn và ổn định cho các loại nền móng khác nhau theo các tiêu chuẩn Việt Nam.

1, 2, 3, 4

G4.3 Đề ra được các biện pháp và phương pháp thí nghiệm thích hợp để kiểm tra nền móng sau thi công;

1,4

Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi.

Ngày tháng năm 2015

Trưởng bộ môn

8

KT cọc(cm)

Chiều dàicọc, l (m)

Độ mảnh, λvới v = 0.7 ϕ Bố trí cốt thép Sức chịu tải vật

liệu, Qvl (tấn)

20x2010 35.0 0.944 4 φ14 5920 70.0 0.804 4 φ14 5025 87.5 0.713 4 φ14 45

25x2510 28.0 0.965 4 φ16 9020 56.0 0.867 4 φ16 8125 70.0 0.804 4 φ16 75

30x3010 23.3 0.978 4 φ20 13420 46.7 0.904 4 φ20 12425 58.3 0.857 4 φ20 118

35x3510 20.0 0.987 8 φ14 17220 40.0 0.928 8 φ14 16125 50.0 0.891 8 φ14 155

40x4010 17.5 0.891 8 φ14 21620 35.0 0.970 8 φ14 20525 43.8 0.944 8 φ14 198

4φ14

4φ16

4φ20

8φ14

9

BẢNG TRA HỆ SỐ A, B, D

10