Bài tập lớn nền móng UTC chỉ cần thay số

Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Mục lục
PHầN I
Báo cáo khảo sát địa chất công trình
I. Cấu trúc địa chất và đặc điểm các lớp đất............................3
II. Nhận xét và kiến nghị ..........................................................4
PHầN II
Thiết kế kĩ thuật
I. Lựa chọn kích thớc công trình....................................................6
1.1. Lựa chọn kích thớc và cao độ bệ cọc.....................................6
1.2. Chọn kích thớc cọc và cao độ mũi cọc...................................7
II. Lập các tổ hợp tải trọng Thiết kế...............................................8
2.1. Trọng lợng bản thân trụ.....................................................8
2.1.1.
Tính
chiều
cao
thân
trụ.......................................8
2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)........................8
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nớc (không kể bệ cọc)...........8
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.............................9
2.2.1. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHSD.........9
2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHCĐ.........9
III. Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc..................................10
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vËt liƯu PR...............................10
3.2. Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo đất nền QR.............................11
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs................................................12
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp.........................................14

3.3. Sức kháng dọc trục của cọc đơn...........................................16
IV. chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng..............................16
4.1. TÝnh sè lỵng cäc
……………………......................................16
4.2. Bè trÝ cäc trong mãng………………........................................16
4.2.1. Bè trí cọc trên mặt bằng............................................16
4.2.2. Tính thể tích bệ...............................................17
4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ....................................17
4.3.1. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD.........................................17
4.3.2. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ..........................................17
1


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

V. kiểm toán theo Trạng thái giới hạn cờng ®é I.............................18
5.1. KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa cäc đơn.........................18
5.1.1. Tính nội lực tác dụng đầu cọc....................................18
5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn................18
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc........................18
5.2.1. Với đất dính.............................18
5.2.2. Với đất rời
.............................................22
VI. kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng...............................22
6.1.
Xác
định
độ
lún

ổn
định..
.22
6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc.........................25
VII. cờng ®é cèt thÐp cho cäc vµ bƯ cäc.....................................26
7.1. TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc.....................................26
7.1.1. TÝnh m« men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc...........26
7.1.2. Tính và bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc...........................27
7.2. Bè trÝ cèt thÐp ®ai cho cäc……….........................................30
7.3. Chi tiÕt cèt thÐp cøng mịi cọc..............................................30
7.4. Lới cốt thép đầu cọc..............................................30
7.5. Vành đai thép đầu cọc........................................30
7.6. Cốt thép móc cẩu..................................................31
VIII. mối nối thi công cọc..................................................31
PHầN III
B¶n vÏ

2


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

PHầN I

Báo cáo khảo sát địa chất công trình
I. Cấu trúc địa chất và đặc điểm các lớp đất
Các ký hiệu sử dụng trong tính toán:

s

n

W
WL
Wp
a
k
n
e
Sr
c



: Trọng lợng riêng của đất tự nhiên
(kN/m3)
: Trọng lợng riêng của hạt đất (kN/m3
: Trọng lợng riêng của nớc (
3
n=9.81kN/m )
: Độ ẩm (%)
: Giới hạn chảy (%)
: Giới hạn dẻo (%)
: Hệ số nén (m2/kN)
: Hệ số thấm (m/s)
: Độ rỗng
: Hệ số rỗng
: Độ bÃo
: Lực dính đơn vị (kN/m2)
: Tỷ trọng của đất (độ)

: Tỷ trọng của đất

Tại lỗ khoan BH4, khoan xuống cao độ là - 37m, gặp 4 lớp
đất nh sau:
Lớp 1:
Lớp 1 là lớp sét pha, có màu xám. Chiều dày của lớp xác định
đợc ở BH4 là 2.20m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là
-2.20m. Chiều sâu xói của lớp đất này là 1.80m. Lớp đất có độ
ẩm W = 25.8%, độ bÃo hòa Sr = 85.3.
Lớp đất ở trạng thái dẻo mềm, có độ sệt IL = 0.51.
Lớp 2:
Lớp 2 là lớp cát hạt nhỏ, phân bố dới lớp 1. Chiều dày của lớp là
9.00m, cao độ mặt lớp là -2.20m, cao độ đáy là -11.20m.
Lớp 3:
Lớp thứ 3 gặp ở BH4 là lớp sét pha màu xám nâu, xám xanh,
phân bố dới lớp 2. Chiều dày của lớp là 4.30 m, cao độ mặt lớp là
-11.20 m, cao độ đáy lớp là -15.50m. Lớp đất có độ Èm W =

3


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

20.6%, độ bÃo hòa Sr = 80.9. Lớp đất ở trạng thái dẻo cứng có độ
sệt IL = 0.47.
Lớp 4:
Lớp thứ 4 là lớp cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt vừa, phân
bố dới lớp 3. Chiều dày của lớp là 21.50 m, cao độ mặt lớp là -15.50m,
cao độ đáy lớp là -37.00m.

II. Nhận xét và kiến nghị
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên
cứu và qui mô công trình dự kiến xây dựng, ta có một số nhận
xét và kiến nghị sau:
Nhận xét:
+ Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát
nhìn chung là khá phức tạp, có nhiều lớp đất phân bố và thay
đổi khá phức tạp.
+ Lớp đất số 1, 2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn
và sức chịu tải nhỏ, lớp 3 có trị số SPT trung bình, lớp 4 có trị số
SPT và sức chịu tải khá cao.
+ Lớp đất số 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.
Kiến nghị
+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử
dụng giải pháp móng cọc ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và
lấy lớp đất số 4 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 4 để tận dụng
khả năng chịu ma sat của cọc.

4


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

PHầN II

Thiết kế kĩ thuật
Bố trí chung công trình
bố t r Ý c hung c « ng t r ì

nh
Dọc c ầu
Nga ng c ầu

150 25

450

60 80

60 80

+8.70(CĐ Đ T)
+7.90(MNCN)

25 150

25 120 25
170

800

530
+3.60(MNTN)

125

125

170

870

530

870

+5.50(MNTT)

170

200

200

+2.00(C§ § B)

0.00(C§ M§ )

0.00(C§ § AB)

5@120=600

50

50

50

700

3@120=360
460

50

SÐt pha

-1.80(M§ SX)

-1.80(M§ SX)
-2.20

24 cäc BTCT 450 X 450
L = 23.00 m

Cát hạ t nhỏ

-11.20

Sét pha
-15.50

Cát hạ t nhỏ

-23.00

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P12

P13

P14

P15

P16

P17

P18

P19

P20

P21

P22

P23

P24

700

P3

500

P2

800

P1

50
50

5@120=600

50

150

460

3@120=360

50

150

-23.00

700

460

mặt bằ ng c äc

mỈt b» ng t r ơ

5


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

I. Lựa chọn kích thớc công trình
1.1. Lựa chọn kích thớc và cao độ bệ cọc
ã Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)
Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông
thuyền và sự thay đổi mực nớc giữa MNCN và MNTN là tơng đối
cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao

độ nh sau:
MNCN + 1m
Cao độ đỉnh trụ chọn nh sau: max
 − 0.3m.
MNTT
+
H

tt 
Trong ®ã:
MNCN: Mùc níc cao nhÊt, MNCN = 3,0 m
MNTT : Mùc níc thÊp nhÊt, MNTT = 1,5m
H tt

: ChiỊu cao th«ng thun, H tt không được xét.

Ta cã: max(3,0+1 ; 1,5) - 0.3 = max(4,0 ; 1,5) - 0.3 = 3,7(m)
=> Cao ®é ®Ønh trụ: CĐĐT = + 3,7m.
ã Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB)
Cao ®é ®Ønh bÖ ≤ MNTN - 1,5m = 1,5 - 0.5 = 0 (m)
=> Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +0 m
ã Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb
Hb : Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m÷ 2m). Chän Hb = 2 m
=> Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = 0 - 2.00 = -2.00 m
Vậy chọn các thông số thiết kế nh sau:

6

Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü tht
C ao ®é ®Ø
nh trơ

Httr = ?

Httr = ?

MNTT
MNTN

b=?

450

Cao ®é ®Ønh trô:

b=?

Hb = ?

a =?
Hb = ?

a =?

150 25

Htt

25 120 25

60 80

800

60 80

170

CĐĐT

= + 3,70 m
Cao độ đỉnh bệ

: CĐĐB

=

: CĐĐAB

=

+ 0,00 m
Cao độ đáy bệ là
-2,00 m
Bề dầy bƯ mãng :

Hb

= 2 m.
1.2. Chän kÝch thíc cäc vµ cao độ mũi cọc
Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền
xuống móng là lớn, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt
đất 15.50m và không phải là tầng đá gốc, nên chọn giải pháp
móng là móng cọc ma sát BTCT.
Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thớc là
0.45x0.45m; đợc đóng vào lớp số 4 là lớp cát hạt nhỏ, kết cấu
chặt vừa. Cao độ mũi cọc là -29.00m. Nh vậy cọc đợc đóng vào
trong lớp đất số 4 cã chiỊu dµy lµ 13.50m.
 ChiỊu dµi cđa cäc (Lc) đợc xác định nh sau:
Lc = CĐĐB - Hb - C§MC
Lc = 0 - 2.0 - (- 29.0) = 27.00 m.
Trong đó:
CĐĐB =0.00 m : Cao độ đỉnh bệ.
Hb = 2.00 m : ChiỊu dµy bƯ mãng
7


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

CĐMC = -27.00m : Cao độ mũi cọc.
Kiểm tra:

Lc
27
=
= 60 70

d 0, 45

=> Thoả mÃn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = L c + 1m = 27 + 1 = 28
m. Cọc đợc tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là:
28m = 10m +10m + 8m. Nh vậy mỗi cọc có chiều dài 10 m,10
m,8 m. Các đốt cọc sẽ đợc nối với nhau bằng hàn trong quá trình
thi công đóng cọc.
II. Lập các tổ hợp tải trọng Thiết kế
2.1. Trọng lợng bản thân trơ
2.1.1. TÝnh chiỊu cao th©n trơ
ChiỊu cao th©n trơ Htr:
Htr = C§§T - C§§B - CDMT
Htr = 3,7 - 0 - 1.4 = 2,3 m.
Trong đó:
Cao độ đỉnh trụ

: CĐĐT = + 3,7 m

Cao độ đỉnh bệ

: CĐĐB = + 0 m

ChiỊu dµy mị trơ

: CDMT

=

0.8 + 0.6 = 1.40 m

C ao độ đỉ
nh trụ

MNC N

C ao độ đá y dầm

V1
V2

Htt

V1
V2

30

2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)

V3

V3
MNTT
MNTN

Thể tích trụ toàn phần Vtr :
Vtr = V1 + V2 + V3
8 x1, 7 x 0,8 +

=

(8 + 4,5 + 0, 25 x 2)
π x1, 2 2
x1, 7 x0, 6 + (
+ 3,3 x1, 2) x 2,3
2
4

8


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü thuËt

= 10,88 + 6,63 + 11,71 = 29,22 m3.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nớc (không kể bệ cọc)
Thể tÝch trơ ngËp níc Vtn:
Vtn = Str x (MNTN - C§§B)
= (

π x1, 22
+ 3,3 x1, 2) x(1,5 − 0) = 7, 64m3
4

Trong®ã:
MNTN = 1,5 m : Mùc níc thÊp nhất
CĐĐB = 0 m : Cao độ đỉnh bệ
: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2)

Str

2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Các tổ hợp tải trọng đề bài ra nh sau:
N ot

Tải trọng
- Tĩnh tảI thẳng

Đơn vị

TTGHSD

kN

6000

kN

4200

kN

120

KN.m

750

đứng

N oh - Hoạt tảI thẳng đứng
H oh - Hoạt tảI nằm ngang
M o - Hoạt tải mômen

Hệ số tải trọng: Hoạt tải
n = 1.75
Tĩnh tải : n = 1.25
bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lợng riêng của bê tông
n = 9,81 kN/m3 : Trọng lợng riêng của nớc

:

2.2.1. Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu ở TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu:
o
o
N SD
1 = N h + (N t + γ btxVtr ) − γ nxVtn

= 4200 + (6000 + 24.50x29.22) – 9.81x7.64 =
10840.94 kN
Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu:

9


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

H1SD = Ho = 120 kN

Mômen tiêu chuẩn ngang cầu:
M 1SD = M o + H ohx(CĐ Đ T − C§ § B)
= 750 + 120 x(3, 7 0) = 1194 kN.m

2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu ở TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu
N1CĐ = 1.75xNoh + 1.25x(N ot + btxVtr ) − γ nxVtn
= 1,75x4200 + 1,25x(6000 + 24,50x29,22)
9,81x7,64
= 15669,9 kN
Tải trọng ngang tính toán ngang cầu:
H1CĐ = 1.75x H oh = 1.75x120 =210 kN.
 M«men tÝnh toán ngang cầu:
M 1CĐ = 1.75xMo + 1.75xHohx(CĐ Đ T − C§ § B)
= 1, 75 x750 + 1, 75 x120 x(3, 7 0) = 2089,5 kN.m

Tổ hợp tải trọng thiết kế TạI ĐỉNH Bệ
Tải trọng
Đơn vị TTGHSD
TảI trọng thẳng
10840,9
kN
đứng
4
TảI trọng ngang
kN
120
Mômen
kN.m 1194

TTGHCĐ
15669,9
210
2089,5

III. Xác định sức chịu tải dọc trơc cđa cäc
3.1. Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo vËt liệu PR
Chọn vật liệu:
+ Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông:
0.45m x 0.45m
+ Bê tông cã fc' = 28MPa
10


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü thuËt

+ ThÐp ASTM A615, cã fy = 420 MPa
 Bè trÝ cèt thÐp trong cäc :
+ Cèt chñ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.

450

50 2@175=350 50

+ Cốt đai : Chọn thép 8

50 2@175=350 50
450
Mặt cắt ngang cọc BTCT

Sức kháng nén dọc trục theo vật liƯu: PR



Dïng cèt ®ai thêng, ta cã: PR = ϕxPn = ϕx0.8x{0.85x fc' x(Ag –
Ast) + fyxAst}
Trong ®ã:
ϕ : HƯ số sức kháng của bê tông, = 0.75
fc' : Cờng độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày
(MPa)
fy : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép
(MPa).
Ag : Diện tích mặt cắt nguyên cđa cäc, A g = 450x450 =
202500mm2
Ast
VËy: PR

: DiƯn tÝch cèt thÐp, Ast = 8x387=3096mm2
= 0.75x0.8x{0.85x28x(202500-3096) + 420x3096}

= 3627681,12 N = 3627,68 KN .
3.2. Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo ®Êt nÒn QR

11


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR = ϕ qpQp + ϕ qsQs

Víi: Qs = qs.A s ; Qp = qp.A p
Trong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (MPa)
qp

: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Qs : Sức kháng thân cọc (MPa)
qs

: Sức kháng đơn vị th©n cäc (MPa)

Ap

: DiƯn tÝch mịi cäc (mm2)

As

: DiƯn tÝch bề mặt thân cọc (mm2)

qp : Hệ số sức kháng ®èi víi søc kh¸ng mịi cäc
ϕ qs : HƯ sè sức kháng đối với sức kháng thân cọc
qs = 0.7λ v trong ®Êt sÐt víi λ v = 0.8 ta cã: ϕ qs = 0.56
ϕ qs = 0.45λ v trong đất cát với v = 0.8 ta có: ϕ qs = 0.36
ϕ q = 0.45λ v trong ®Êt c¸t víi λ v = 0.8 ta cã: ϕ q = 0.36
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs
Do thân cọc ngàm trong 4 lớp đất, có cả lớp đất dính và lớp
đất rời, nên ta tính Qs theo hai phơng pháp:

Đối với lớp đất cát: Tính theo phơng pháp SPT
Đối với lớp đất sét: Tính theo phơng pháp


Đối với lớp đất sét:

Theo phơng pháp , sức kháng đơn vị thân cọc qs nh sau:
qs = Su

Trong đó:
Su: Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa), Su
= Cuu
Db
và hệ số
D
dính đợc tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.
Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác ®Þnh α cđa API nh
sau :
α : HƯ sè kÕt dÝnh phơ thc vµo Su vµ tû sè

- NÕu Su ≤ 25 Kpa

⇒ α = 1.0

12


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü thuËt

 S − 25KPa
- NÕu 25 Kpa < Su < 75 Kpa ⇒ α = 1− 0.5 u

 50KPa 
- NÕu Su ≥ 75 Kpa ⇒ α = 0.5
Líp 1:
Ta

cã:

Su

=

23.4KN/m 2 =

23.4KPa

=

0.0234

Mpa.

Db = 2, 2 − hx = 2, 2 − 2, 4 = −0, 20m

hx

: ChiỊu s©u xãi, hx = 2,4 m.
Db 0, 20 4

=
=
D
0, 45
9

Tra sơ đồ 3 vi
Ta có:

=1

Tham khảo công thức xác định cña API ta cã :
Su = 23.4Kpa< 25Kpa⇒ α = 1
Do ®ã ta lÊy hƯ sè dÝnh: α =1
Líp 3 :
Ta cã: Su = 30.8KN/m 2 = 30.8Kpa = 0.0308Mpa. Db = 4.3m
Tra sơ đồ 1 có :

 Db = 10 D ⇒ α = 1.0
 Db = 20 D ⇒ α = 1.0

⇒

Db 4.3 86
=
=
=9.56 < 10
D 0.45 9

⇒ Ta có : α =0,942

Do ®ã ta lÊy hƯ sè dính: =0,942

Độ
Tên lớp

sâu
(m)

Chiề
u
dày
(m)

Cờng độ
Chu

kháng

vi

cắt

(m)

Su

Hệ số

qS
(N/mm

2

)

Qs
(N)

(N/mm2)

Lớp 1

2,2

-0,4

1,8

0,0234

Lớp 3

15,5

4,3

1,8

0,0308
13

1,00
0
0,94
2

0,0234

0

0,029

22446
0


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Đối với lớp đất cát: Sức kháng thân cäc Qs nh sau:
Qs = qs x As vµ qs = 0.0019 N
Trong ®ã : As : DiƯn tÝch bỊ mặt thân cọc (mm2)
N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc
(búa/300mm)
Chỉ số

Tên lớp

Chiề

Chu

u dày

vi

(m)

(m)

SPT
trung
bình

As(mm)

qS

Qs

(N/mm2)

(N)

0.0171

30780

0.0114

61560

0.0076

41040

(búa/300
m)

1.2

1.80

9

3

1.8

6

3

1.8

4

2

1.8

8.5

1.5

1.8

15

3

1.8

18.5

3

1.8

20.5

2

1.8

21

2

1.8

20.5

2

1.8

20.5

Lớp 2

Lớp 4

180000
0
540000
0
540000
0
396000
0
270000
0
540000
0
540000
0
360000

0
360000
0
360000
0

Vậy sức kháng thân cọc nh sau:
14

0.0161
5

63954

0.0152

41040

0.019

102600

0.0314

169560

0.0399

143640

0.0391

140760

0.0391

140760


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü tht

(N)

HƯ sè
søc
kh¸ng

1
2

16848
197334

0.56
0.36

3

224460

0.56

4

738360

0.36

Líp

Q qs

ϕ qsQqs
(N)

ϕ qs

Tỉng

0
71040.2
125809.
6
265809.
6
471094
.4

3.2.2. Søc kh¸ng mịi cäc Qp

Søc kh¸ng mịi cäc Qp: Qp = qp x Ap vµ qp =

0.038N corrDb
≤ql
D


 1.92
Víi: N corr = 0.77log  '  N
σ v 

10
Trong ®ã:
Ap : DiƯn tÝch mịi cọc (mm2).
Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đà hiệu chỉnh cho áp lực
tầng phủ, 'v
'v : ng suất cã hiÖu (N/mm2), σ'v = σ − u
σ

: Ứng suÊt tổng (KN/m2)

u : p lực nớc lỗ rỗng ứng với MNTN = 2.8m
N : Số đếm SPT đo đợc (búa/300mm)
D : ChiỊu réng hay ®êng kÝnh cäc (mm)
Db : ChiỊu sâu xuyên trong tầng đất chịu lực ( lớp đất 4)

(mm)
ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa)
ql = 0.4Ncorr cho cát và ql = 0.3Ncorr cho bùn không dẻo
TÝnh σ 'v :

15


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü thuËt

Líp 2:
( 2)

e =

( 2)

γh

( 2)

− γ bh

( 2)

γ bh − γ n

( 2)

( 2)

γh

( 4)

γh

⇒ γ bh =

+ γ n 26.6 + 1.08× 9.81
= 17.88
=
(1+ e)
1+ 1.08

KN/m2
Líp 4:
( 4)

e =

( 4)

γh

( 4)

γ bh

( 4)

− γ bh

− γn

⇒ γ bh

=

( 4)

+ e× γ n
(1+ e)

=

26.6 + 0.89× 9.81
= 18.69
1+ 0.89

KN/m2
Ta cã: σ = γ n (1.5 + hx ) + γ 1 (h1 − hx ) + γ 2 h2 + γ 3 h3 + γ 4 h4
= 9.81x(1.5+2.4) + 18.6 x(0) + 17.88x(9-0,2) + 19.3x4.3
+ 18.69x7.5
= 403.624 KN/m2
u = (1.5 + h1 + h2 + h3 + h4 )γ n = (1.5 + 2.2 + 9.0 + 4.3 + 7.5) x9.81
= 240.345KN/m2
VËy: σ v' = 403.624 – 240.345 = 163.279 KN/m2 ≈0.163 N/mm2
 TÝnh Ncorr:
Ta cã: N = 21 , D = 450mm, Ap = 202500mm2
Db =28-2.4=25.6m=25600 mm
Thay sè vµo ta cã:

 1.92

N corr = 0.77 log 
10  0.163

qp =


÷ 21 = 17.32


0.038 x17.32 x 25600
= 37.44 N / mm 2
450

ql = 0.4 N corr = 0.4 ×17.32 = 6.928 N/ mm2 < qp = 37.44 N/mm2

Chän: qp = 6.928 N/mm2

=> ϕ qpQp =0.36X6.928x202500 = 505051 N=505.051 kN
Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
QR =472094.4 + 505051 = 977145.4 N = 977.1454 KN

16


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật
3.3.

Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt
Sức kháng dọc trục của cọc đơn đợc xác đinh nh sau:

Ptt = min(PR ,Q R ) =min(3627.68 ; 977.1454) = 977.1454 KN

IV. chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng
4.1. Tính số lợng cọc n:
Số lợng cọc n đợc xác định nh sau: n

N
Ptt

Trong đó: N : Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (KN).
Ptt : Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Thay số: n

15669,9
= 16.04
977.1454

Chọn n = 24 cäc.

4.2. Bè trÝ cäc trong mãng
4.2.1. Bè trí cọc trên mặt bằng
Tiêu chuẩn 22TCN 272 05 quy định:
Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần
nhất của móng phải
lớn hơn 225mm.


Khoảng cách tim đến tim các cọc không đợc nhỏ hơn

750mm hoặc 2.5 lần đờng kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị

nào lớn hơn
Với n = 24 cọc đợc bố trí theo dạng lới ô vuông trên mặt bằng
và đợc bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :
+ Số hàng cọc theo phơng dọc cầu là 6. Khoảng cách tìm
các hàng cọc theo phơng dọc cầu là 1200 mm.
+ Số hàng cọc theo phơng ngang cầu là 4. Khoảng cách tim
các hàng cọc theo phơng ngang cầu là 1200 mm.
+ Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả
hai phơng dọc cầu và ngang cầu là 500 mm.

17


50 3@120=360 50

460

Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn §Þa - kü tht
P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P12

P13

P14

P15

P16

P17

P18

P19

P20

P21

P22

P23

P24

50

5@120=600

50

700

4.2.2. TÝnh thĨ tÝch bƯ
Víi 24 cäc bố trí nh hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x
7000mm.
Trong đó : a = 1700mm.
b = 1250mm.
Thể tÝch bƯ lµ: Vb = 7000x4600x2000 = 64.4x109mm3 = 64.4m3.
4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
4.3.1. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD
Tải trọng thẳng đứng:
SD
N SD
2 = N1 + (γ bt − γ n )xVb

= 10840,94 + (24.5 - 9.81)x64.4 = 11786,98 KN
 T¶i träng ngang:

SD
HSD
2 = H1 = 120 KN.

 M«men
SD
SD
M SD
2 = M 1 + H1 xHb = 1194 + 120x2 = 1434 KN.m

4.3.2. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng:
N C2§ = N1C§ + (1.25xγ bt − γ n )xVb
= 15669,9 + (1.25x24.5 - 9.81)x64.4=17010,4 KN
Tải trọng ngang:
HC2Đ = H1C§ = 210 KN.
18


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Mômen
M C2Đ = M 1CĐ + H1CĐ xHb = 2089,5 + 210x2 = 2509,5 KN.m
Tổ hợp tải trọng tác dụng Lờn Đáy Bệ

TảI trọng

Đơn vị TTGHSD

TảI trọng
đứng

thẳng

TTGHCĐ

kN

11786,9
8

17010,4

TảI trọng ngang

kN

120

210

Mômen

kN.m

1434

2509,5

V. kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ i
5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng đầu cọc
Cỏch 1: Tớnh theo móng cọc bệ cao
Lập bảng Excel để tính nội lực tác dụng lên đầu cọc, chú ý ở đây tải
trọng ngang cầu, kết quả như sau:
Bảng tính nội lực dọc trục lên cọc
Cäc

Xn

sinαn

cosα
n

LNn

Fn

v

u

w

Nn

1

1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

819.29

2

1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

819.29

3

1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

819.29

4

1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

819.29

5

1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

819.29

6

1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

819.29

7

0.60

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

745.61

8

0.60

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

745.61

9

0.60

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

745.61

10

0.60

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

745.61

11

0.60

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

745.61

12

0.60
0.60
0.60
0.60
0.60

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

745.61

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

671.93

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

671.93

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

671.93

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

671.93

13
14
15
16

19


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü thuËt
17
18
19
20
21
22
23
24

0.60
0.60
1.80
1.80
1.80

1.80
1.80
1.80

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

671.93

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

671.93

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

598.24

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

598.24

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

598.24

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

598.24

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

598.24

0.00

1.00

27.00

0.20

0.03

0.01

0.00

598.24

Nội lực cọc lớn nhất Nmax= 819.29 kN.
Cách 2 : Tớnh theo chng trỡnh FB-Pier ;
Sử dụng chơng trình FB PIER V3 ta tính đợc nội lực của cäc nh
sau:
Result Type

Value

Load

Comb.

Pile
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction

0.1120E+02 KN

1

0

1

0

12
Max shear in 3 direction

-0.8731E-01 KN

4
Max moment about 2 axis

-0.1002E-01

KN-M

1

0

-0.1612E+01

KN-M

1

0

1

0

10
Max moment about 3 axis
12
Max axial force

-0.7309E+03 KN

7
Max torsional force

0.0000E+00

KN-M

0

0

0
Max demand/capacity ratio

0.1627E+00

7

VËy, Nmax = 730.9 kN,
20

1

0


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

-> Chọn giá trị lớn nhất để kiểm toán Nmax= 819.29 kN.

5.1.2. KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa cọc đơn
Công thức kiểm toán: N max + N Ptt
Trong đó: Nmax: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc (lực dọc
trục).
N : Trọng lợng bản thân cọc (kN)
Ptt : Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN).
Ta cã: Ptt = 977.1454 KN.
∆N = 27 x 0.452 x 24.5 = 133.95kN

VËy: N max+ ∆N =819.29 + 133.95= 953.24KN Ptt = 977.1454 KN
=> Đạt

5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Công thức kiểm toán sức kháng däc trơc cđa nhãm cäc :
Vc ≤ QR = ϕ gQg = ϕ g1 Qg1 + ϕ g 2 Qg2
Trong ®ã:
VC

: Tỉng lùc g©y nÐn nhãm cäc ®· nh©n hƯ số. V C =
17010.4 (kN)
QR

: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc.

g
Qg

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc.
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định cđa nhãm cäc .

g1, g2 : HƯ sè søc kh¸ng ®ì cđa nhãm cäc trong ®Êt dÝnh,
®Êt rêi.
Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc
trong ®Êt dÝnh, ®Êt rêi.
5.2.1. Víi ®Êt dÝnh
Qg1 = min{xTỉng søc kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng
trụ tơng đơng}
= min{Q1; Q2}
Với:



Hệ số hữu hiệu
21


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kü tht

Q1

: xTỉng søc kh¸ng däc trơc cđa c¸c cäc đơn trong đất

Q2

: Sức kháng trụ tơng đơng

dính.
Ta có : Cao độ mặt đất sau xói là : -2.4 m
Cao độ đáy bệ là

: +0.00 m

Do vậy sau khi xói lở, đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với
đất, đất trên bề mặt là mềm yếu, khi đó khả năng chịu tải
riêng rẽ của từng cọc phải đợc nhân với hệ số hữu hiệu, lấy nh
sau :
Vi 0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đờng kính
1.00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đờng kính
Mà khoảng cách tim đến tim bằng
nội suy :
= 0.65+


1200
= 2.67d, cäc do ®ã ta
450

1.2 − 2.5d
(1− 0.65) = 0.65+ 1.2 − 2.5× 0.45 (1− 0.65) = 0.653
6d − 2.5d
6ì 0.45 2.5ì 0.45

Xác định Q1

Tổng sức kháng danh định dọc trục của cọc đơn trong đất sét:
Qs = Qs1 + Qs3 = 16848 + 224460 = 241308 N
VËy: Q1 = η x N x ϕ qs x QS =0.653x21x0.56x241380 = 1853624.6
N
=1853.624 KN


Xác định Q2:

Tính với lớp đất 1 và lớp đất 3. Sức
kháng đỡ của phá hoại khối đợc xác
theo công thức:
Q2 = ( 2X + 2Y ) ZSu + XYN cSu
Trong ®ã:
X

: ChiỊu réng cđa nhãm cäc

Y

: ChiỊu dài của nhóm cọc

Z

: Chiều sâu của nhóm cọc

NC : HƯ sè phơ thc tû sè Z/X
22


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc dọc theo chiều sâu
cọc (MPa).
Su
: Cờng độ chịu cắt không thoát nớc ở đáy móng (MPa).
Ta có: X = 3x1200 + 450 = 4050mm
Y = 5x1200 + 450 = 6450mm
Do mũi cọc đặt tại lớp đất 4, nên Q2 = ( 2X + 2Y ) ZSu
Líp 1:
Z = -2.4 - (-2.2)= -0.2 m
Vì lớp 1 có chiều dày -0.2 m ,do đó nó sang lớp thứ 2 vậy nªn
Su = Su = 0 KN / m 2 = 0MPa

=> Q2lop1= (2x4050+2x6450)x200x0= 0 N
Líp 3:
Z = -11.20 – (-15.50) = 4.30 m
Vì lớp 3 có chiều dày 4.3 m nên Su = Su = 30.8KN / m2 = 0.0308
MPa
=>

Q2lop3 = (2x4050+2x6450)x4300x0.0308 = 2781240N =

2781.24KN
Do v©y:
Q 2 = 0+2781.24 = 2781.24 KN
Søc kháng trụ tơng đơng:
Do đó:

Qg1 = min{Q1; Q2} = min{1853.624 ; 2781.24 } =

1853.624 KN
Víi:

ϕ g1 = 0.65

5.2.2. Víi ®Êt rêi
Qg2 = η xTỉng søc kh¸ng däc trơc cđa c¸c cọc đơn
Trong đó: Hệ số hữu hiệu lấy =1


Sức kháng thân cọc của cọc đơn ở lớp 2 và líp 4 lµ:
Qs2 = 197334 N vµ Qs4 = 738360 N

Vậy: Tổng sức kháng thân cọc của nhóm cọc trong ®Êt c¸t:
∑ Qs = nx(Qs1 + Qs 4 ) = 24 x (197334 + 738360) = 22456656 N = 22456.656 KN

23


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Mũi cọc đặt tại cao độ -27 m của líp 4, søc kh¸ng mịi cäc

cđa nhãm cäc:
∑ Q p = nxQ p = 24 x6.928 x 202500 = 33670080 N = 33670.08KN

Do ®ã: Qg2
Víi:

= 22456.656+33670.08 = 56126.736KN

ϕ g2 = Hệ số sức kháng của cọc đơn, g2= 0.36

Vậy søc kh¸ng däc trơc cđa nhãm cäc:
QR = 0.65x1853.624+ 0.36x56126.736= 21410.48 KN >VC =
17010.4 KN => Đạt
VI. kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng
6.1. Xác định độ lún ổn định
Do lớp đất 1, 2, 3, là các lớp đất yếu, lớp đất 4 là lớp đất tốt
nên độ lún ổn định của kết cấu móng đợc xác định theo móng
tơng đơng, theo sơ đồ nh hình vẽ:

Ta có: Db = 11500mm. Móng tơng đơng nằm trong lớp đất 4
và cách đỉnh lớp t 1 khoảng

2
Db = 7666.6 mm.
3

Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lón cđa mãng nh
sau:
30q.I . X
Sư dơng kÕt qu¶ SPT: ρ =
N corr

24


Thiết kế môn học nền và móng
Bộ môn Địa - kỹ thuật

Trong đó:

I = 1- 0.125

Với:

No
D'
0.5 và q =
X
S

: §é lón cđa nhãm cäc (mm).

q

: Áp lùc tÜnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại móng tơng đ-

ơng, áp lực này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm
cọc đợc chia bởi diện tích móng tơng đơng và không bao gồm
trọng lợng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc.
N0 : Tải trọng thẳng đứng tại ®¸y bƯ ë TTGHSD, N 0
=11786,98 KN
S
X

: DiƯn tÝch mãng tơng đơng.
: Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), X =

4050 mm.
Db : Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực.
D : Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), D = 7666.6 mm.
Ncorr: Giá trị trung bình đại diện đà hiệu chỉnh cho số đếm
SPT của tầng phủ trên độ sâu X phía dới đế móng tơng đơng
(Búa/300mm).
I

: Hệ số ảnh hởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của

nhóm.
D'
7666.6
= 0.76 > 0.5
Ta có: I = 1 − 0.125 = 1 − 0.125 x
X



4050

TÝnh q:

KÝch thíc của móng tơng đơng :
+ Chiều rộng móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2
tim cọc xa nhất theo chiều ngang cầu + đờng kính cọc:
Btđ = 3x1.2 + 0.45 = 4.05 m
+ Chiều dài móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2 tim
cọc xa nhất theo chiều dọc cầu + ®êng kÝnh cäc:
Lt® = 5x1.2 + 0.45 = 6.45 m
Diện tích móng tơng đơng là S = Btđ x Lt® = 4.05x6.45 =24.50
m2
Do ®ã: q =


7666.6
= 312.9 KN/m2 = 0.313 N/mm2
24.50

TÝnh Ncorr:
25