Phương án móng cọc docx

C – Phương án móng cọc
Thiết kế móng cọc cột trục I của nhà bê tông cốt thép không có tường
chèn, tiết diện cột 300x200.Nền nhà Cos 0.00 cao hơn Cos ngoài nhà 0.60m,
Cos ngoài nhà cao hơn mặt đất tự nhiên 0,4m.Tải trọng tác dụng tại đỉnh
cột :

500
0
=
tt
N
(kN);
60
0
=
tt
M
(kNm);
4=
tt
Q
(kN)
Lực dọc tiêu chuẩn ở đỉnh móng:
7,416
2,1
500
0
0
===
n
N

N
tt
tc
(kN)
Mô men tiêu chuẩn ở đỉnh móng:
50
2
60
0
0
===
n
M
M
tt
tc
(kNm)
Lực cắt tiêu chuẩn ở đỉnh móng:
33,3
2,1
4
===
n
Q
Q
tt
tc
(kN)
I - Chọn loại cọc, kích thước cọc và phương pháp thi công:
Tải trọng tác dụng xuống móng không lớn lắm, ta dùng cọc cắm vào

lớp sét pha có chỉ tiêu cơ lý tốt hơn lớp cát pha ở bên trên.
Đáy đài đặt tại Cos – 2 m và cách Cos ngoài nhà 1,4m. Tức là nằm tại mặt
lớp thứ 2.
Dùng cọc C5 – 20 dài 5m,tiết diện cột 0,2 x 0,2 (m) Thép dọc chịu lực 4Φ10
có Ra =230000 Kpa, bê tông Mác 200 có Rb = 9000KPa. Đầu cọc có mặt
bích bằng thép .Cọc được đưa xuống bằng búa diezel không khoan dẫn
Cách thức liên kết cọc với đài:
Ngàm cọc với đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc cho trơ cốt
thép một đoạn: 20d=20x10= 200mm = 0,2m; và ngàm thêm một phần đầu
cọckhông bị phá vào đài là 0,1m
II- Xác định sức chịu tải của cọc
1 . xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc
Công thức xác định:
P
v
= ϕ.(R
b
.F
b
+ R
a
.F
a
)
Trong đó:
+Hệ số uốn dọc ϕ =1 (móng đài thấp không xuyên qua lớp bùn hay than
bùn)
+ Rb :cường độ chịu nén của bê tông
+ Ra: Cường độ chịu nén của thép
+ Fb: Diện tích tiết diện của bê tông (=0,04m2)

+ Fa: Diện tích tiết diện của thép dọc (=0.000314m2)
=> P
v
= ϕ.(R
b
.F
b
+ R
a
.F
a
)=1(9000x0,04 + 230000x0,000314)=432,22 KN
2.Xác định sức chịu tải của cọc theo cường đọ chịu nén của đất nền:
Chân cọn tỳ lên lớp sét pha dẻo cứng nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc
masat.Sức chịu tải của cọc theo đất nền xác định theo công thức:
) (
1
∑
+=
n
iifiRd
hfmuFRmmP
Trong đó :
+ m=1 : Hệ số làm việc của cọc trong đất.
+
R
m
=1,
f
i

=1 :do hạ bằng búa diezel không khoan dẫn
+ F : diện tích tiết diện ngang chân cọc = 0,04m2
+ u : Chu vi tiết diện ngang của cọc = 4x0,2 = 0,8
+
h
i
: Chiều dày lớp thứ i tiếp xúc với cọc
Ta chia nền đất thành các lớp đất có chiều dày như trong hình vẽ
m
h
i
2≤
Z
i
,H được tính từ Cos thiên nhiên
H = 5,6 (tra bảng 6.2 sách hướng dẫn đồ án) với sét pha, B= 3,8
bằng phương pháp nội suy: R= 2316Kpa
Tra bảng 6.3 ( sách hướng dẫn đồ án) có:
=
Z
1
1,6 B
≈
0,4
=
f
1
18,6
h
1

=1
=
Z
2
2,6 B
≈
0,4
=
f
2
23,4
h
2
=1
=
Z
3
3,55 B
≈
0,4
=
f
3
26,1
h
3
=0,9
=
Z
4

4,8 B
≈
0,4
=
f
4
28,6
h
4
=1,6
) (
1
∑
+=
n
iifiRd
hfmuFRmmP
=1(1x2316x0,04 +0,8(18,6x1+23,4x1+26,1x0,9+28,6x1,6))=181,64 KN
P
d
'
=
=
K
P
d
d
4,1
64,181
=129,74 KN

(
K
d
là hệ số an toàn của đất)
1
3
-1,4
-0,6
0,1
1,6
0,9
1
1
4,8
5,6
1
2
3
4,5
1,6
2,6
3,55
3.Xác định sức chịu tải trọng nén phương ngang theo thí nghiệm xuyên tĩnh
Sức phá hoại của cọc masat:

xqcxpmuix
PFqkPPP +=+=
'
P
mui

:Sức cản phá hoại của đất ở mũi
q
p
Sức cản phá hoại của đất ở chân cọc
Cọc xuyên qua lớp cát pha dày 3m có q
tb
c
=4000 KPa
Cọc xuyên qua lớp sét pha dày 1,6 m có q
tb
c
=1600KPa
tra
α
và K từ bảng 5.9 sách hướng dẫn đồ án có:
+ Cát pha :
α
=100
)(40
100
4000
100
KPa
q
q
c
s
===
+ Sét pha :
40

=
α
)(40
40
1600
40
KPa
q
q
c
s
===
Sức phá hoại của đất ở chân cọc:
)(720160045,0. KPaxqkq
cp
===
nên
)(6,17704,0720. KPaxFq
p
mui
P
===
)(2,147)6,140403(8,0 KPaxxhqu
isi
xq
P
=+=Σ=
Tải trọng cho phép truyền xuống cọc:
Theo tiêu chuẩn TCN112-84:
KPa

P
P
P
xq
mui
x
2,83
2
2,147
3
8,28
23
=+=+=
4.Xác định sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT
Bỏ qua ma sát thành :
F
N
P
s
nmNF
−
+=
'
+ n=2 vì cọc đóng.
+ m= 400 cho cọc đóng.
+ N= 9,Số SPT ở chân cọc
+ F=0,04 Tiết diện ngang chân cọc
+
F
s

=0,8x5=4 Diện tích mặt xung quanh cọc (m2)
+
N
−
=
9,13
9,19315
+
+ xx
=12,67
=>
P
'
=400x9x0,04 + 2x12,67x4 = 245,36KN
Tải trọng cho phép truyền xuống cọc:
P
spt
=
4
'
P
=
4
36,245
=61,34KN
5.Kết luận
22,432=
P
v
>

P
d
'
=129,74 (KN)
22,432=
P
v
>
2,83=
P
x
(KN)
22,432=
P
v
>
P
spt
=61,34 (KN)
Ta chọn phương pháp xác định sức chịu tải theo phương pháp xuyên tĩnh
2,83=
P
x
(KN) để tính toán.
III – Xác định số cọc và bố trí cọc cho móng:
a)Xác định kích thước sơ bộ đáy móng.
Áp lực giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra:
)(39,360
)2,0.3(
74,129

).3(
22
KN
d
P
P
x
tt
===
Diện tích sơ bộ đáy móng:
)(54,1
1,1.7,1.2039,360
500

2
m
nhP
N
F
tb
tt
tt
o
sb
=
−
=
−
=
γ

Vì
)(7,1
2
4,12
2
m
hh
h
ngoaitrong
=
+
=
+
=
Trọng lượng của đài và đất trên đài
)(59,5720.7,1.54,1.1,1 KPahFnN
tbsb
tt
d
===
γ
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài :
N
tt
)(59,55759,57500 KNNN
tt
d
tt
o
=+=+=

Số lượng cọc sơ bộ :
29,4
74,129
59,557
'
===
x
tt
c
P
N
n
cọc
Ta lấy
n
c
=6 cọc.Bố trí cọc như hình vẽ :
0,25
0,6
0,6
0,25
0,25
06
0,25
1,1
1,7
Bố trí cọc trong mặt bằng
Chọn khoảng cách giữa các tim cọc :
3D = 3x20 =60 (Cm)
b) Diện tích đế đài thực tế :

)(87,17,11,1
2'
mxF
d
==
Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài:

)(70207,187,11,1
'
KNxxxhFnN
tbd
tt
d
===
γ
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đài :
)(57070500 KNNNN
tt
d
tt
o
tt
=+=+=
Lực dọc do khối đất chênh lệch gây ra :
)(074,19177,11,16,0 KNxxx
N
d
==
Độ lệch tâm của khối đất chênh lệch:
)(5,0

4
3,07,1
4
m
ll
e
c
d
=
+
=
+
=
Mômen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các
cọc tại đế dài :
).(33,725,007,197,0460 mKNxxeNhQMM
dd
tttt
ott
=++=++=
Lực dọc truyền xuống dãy cọc biên:
)(13,125
6,0.4
6,03,72
6
570
.
22
max
'

max
KN
x
x
xM
n
N
p
i
tt
y
c
tt
tt
=+=
Σ
+=
)(87,64
6,0.4
6,03,72
6
570
.
22
min
'
min
KN
x
x

xM
n
N
p
i
tt
y
c
tt
tt
=−=
Σ
−=
Trọng lượng tính toán của cọc:
)(5,4255,41,12,02,0 KNxxxxP
c
==
Ở đây
)(74,12963,1295,413,125
'
max
KN
ppp
dc
tt
=<=+=+
Như vậy thoả mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống dãy cọc biên và p
tt
min
=64,87 KN > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chông nhổ.

IV - Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng
1) Áp lực đáy móng quy ước:
Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy
ước có mặt cắt là abcd.
Trong đó:
4
tb
ϕ
α
=
với
64,17
6,19,2
6,1179,218
.
32
332.2
=
+
+
=
+
+
=
xx
hh
hh
tb
ϕϕ
ϕ

(độ)
Nên
4,4
4
64,17
==
α
(độ)
1
3
-0,6
1
2
3
c
d
a
b
4,6
0,1
6,1
Chiều dài của đáy khối quy ước:
)(19,24,4.5,4.23,02,1 2 mtgtgHlLL
cM
=++=++=
α
Chiều rộng của đáy khối quy ước:
)(49,14,4.5,4.22,06,0 2 mtgtgHbBB
cM
=++=++=

α
Chiều cao khối móng quy ước H
m
=6,1 (m)
Xác định trọng lượng của khối quy ước trong phạm vi từ đế đài trở lên có
thể xác định theo công thức:
)(89,97205,149,119,2
1
KNxxxxhxxBLN
tbMM
tc
===
γ
Trọng lượng của khối quy ước thứ 2
KNxxxxxFxnxxBLN
hh
MM
tc
32,1682,19)604,09,29,249,119,2()(
2
22
2
=−=−=
γ
Trị tiêu chuẩn trọng lượng cọc 20x20 dài 5m:
5x0,2x0,2x25=5KN
Trọng lượng của 6 đoạn:
4,1769,2
5
5

=xx
KN
Trọng lượng của khối quy ước thứ 3
KNxxxxxFxnxxBLN
hh
MM
tc
03,882,18)604,06,16,149,119,2()(
3
33
3
=−=−=
γ
Trọng lượng của 6 đoạn:
6,966,1
5
5
=xx
KN
Vậy trọng lượng của khối quy ước abcd:
)(24,3816,903,884,17632,16889,97 KNN
tc
qu
=++++=

Trị tiêu chuẩn xác định tới đáy móng khối quy ước:
)(94,79724,3817,416 KNNNN
tc
qu
tc

otc
=+=+=
Mômen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm đáy khối quy ước:
).(31,701,633,350. mKNxHQMM
m
tctc
o
tc
=+=+=
Độ lệch tâm:
)(088,0
94,797
31,70
m
N
M
e
tc
tc
===
Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước:
)(49,303)
19,2
088,0.6
1(
49,119,2
94,797
)
.6
1(

.
max
KN
xL
e
BL
NN
P
mmm
tc
qu
tc
o
tc
=+=+
+
=
)(57,185)
19,2
088,0.6
1(
49,119,2
94,797
)
.6
1(
.
min
KN
xL

e
BL
NN
P
mmm
tc
qu
tc
o
tc
=−=−
+
=
)(53,244
2
57,18549,303
KNP
tc
tb
=
+
=
2)Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước:
) (
.
'
21
IIIImIIm
tc
m

cDHBBA
K
mm
R ++=
γγ
K
tc
=1 vì các chỉ tiêu cơ lý lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp với đất.
Tra bảng 3.1 :
m
1
=1,2 vì đầu cọc xuyên qua lớp sét pha
m
2
=1 vì công trình là không thuộc loại tuyệt đối cứng
17=
II
ϕ
tra bảng 3.2 có:A=0,39 B=2,57 D=5,15
)/(2,18
3
mKN
II
=
γ
42,18
6,1314,0
2,186,12,1931714,017
'
=

+++
+++
=
xxxx
II
γ
VËy
)(19,397)9,115,542,18.1,657,22,1849,139,0(
1
2,1.1
KNxxxxxR
m
=++=
1,2.R
m
=1,2x397,19 =476,62 (KN)
3) So sánh
)(62,476.2,1)(49,303
max
KNRKNp
m
tc
=<=
)(19,397)(53,244 KNRKNp
m
tc
tb
=<=
Thoả mãn điều kiện:
Vậy ta có thể tính toán độ lún theo quan điểm nền biến dạng tuyến tính,

trường hợp này đất nền từ chân cọc trở xuống có chiều dày lớn, đáy của khối
quy ước có diện tích bé nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến
dạng tuyến tính để tính toán .
V - Tính toán độ lún của nền theo quan niẹm tuyến tính:
=∆s
8 (Cm) (Đối nhà khung bê tông cốt thép không có tường chèn)
-ứng xuất bản thân:
+ ứng xuất bản thân tại đáy lớp đất đắp:
)(117171
1
KNx
bt
z
==
=
σ

+tại đáy lớp cát pha;
)(6,742,19317
31
KNx
bt
z
=+=
+=
σ
+Tại đáy khối quy ước:
)(72,1032,186,12,19317 KNxx
bt
=++=

σ
- Ứng xuất gây lún tại đáy khối quy ước:
)(81,14072,10353,244
0
KNp
bt
tc
tb
gl
z
=−=−=
=
σσ
Chia lớp đất dưới đáy móng quy ước
298,0
5
49,1
5
==<
m
i
B
h
Bảng ứng xuất
gl
zi
σ
và
bt
zi

σ
Lớp đất điểm Z
B
L
M
M
B
M
z2
k
0
bt
zi
σ
gl
zi
σ
Lớp 3
Có:
E=9000
0 0 1,46 0 1 103,72 140,81
1 0,298 1,46 0,4 0,9721 109,14 136,68
2 0,596 1,45 0,8 0,8486 114,56 119,49
3 0,894 1,45 1,2 0,6832 119,99 96,20
4 1,192 1,45 1,6 0,5335 125,41 75,12
5 1,49 1,45 2,0 0,4156 130,83 58,52
6 1,788 1,45 2,4 0,3266 136,26 45,98
7 2,086 1,45 2,8 0,2614 141,68 36,8
8 2,384 1,45 3,2 0,2113 147,10 29,75
9 2,682 3,6 0,1741 152,53 24,51

Giới hạn nền lấy tới điểm 9: z=2,682 m kể từ đáy móng quy ước trở
xuống
Độ lún của nền:
∑
=
=
n
i
i
i
gl
zi
E
h
S
1
8,0
σ

8,1)
2
51,24
75,29 88,136
2
81,140
(
9000
298,0
.8,0 =++++=S
(Cm)

Nhận thấy S= 1,77 <
S
∆
=8 (Cm) thoả mãn điều kiện nén lún.
biÓu ®å øng suÊt g©y lón
1
1
-1,4
0,7
1
2
3
103,72
114,56
125,41
136,26
147,10
140,81
119,49
75,12
45,98
VI- Tính toán độ bền và cấu tạo móng:
Dùng bê tông mác 200, thép AII
1)Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng.
7,07,04,1 =−=
h
m
65,005,07,0
0
=−=−=

ahh
bvm
(m)
Vẽ tháp đâm thủng thì đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục các cọc, như vậy đài
cọc khong bị đâm thủng.
2) Cấu tạo móng :
a)Tính thép cho mặt cắt I-I (Theo phương cạnh dài)
-Mô men ngàm tương ứng với mặt I-I
).(
631
PPrM
II
+=
−
Trong đó :
)(13,125
max63
KNPPP
tt
===
có
)(45,0
2
3,02,1
1
mr =
−
=
Vậy:
).(61,11213,125245,0 mKNxxM

II
==
−
Diện tích cốt thép tương ứng với mặt I-I
)(87,6
2865,09,0
61,122
9,0
2
0
1
cm
xxRh
M
F
a
II
a
===
−
Chọn 8Φ12
=
F
a
8x1,131=9,048 (
2
cm
)
Chiều dài mỗi thanh;
)(65,1025,0.27,1025,02

*
mxll =−=−=
Khoảng cách cần bố trí giữa các thanh thép:
)(008,1092,01,1)
2
012,0
025,0015,0(2
'
mxb
b
=−=++−=
Khoảng cách giữa các tim cốt thép:
a=
=
−
=
− 18
008,1
1
'
n
b
0,144 (m)
≈
15 (cm)
Vậy : ta bố trí 8 thanh thép 12 cách nhau 15 (cm)
b)Tính thép cho mặt cắt II-II (phương cạnh ngắn)
-Mô men ngàm tương ứng với mặt II-II
).(
3

212
PM
PPr
IIII
++=
−
Trong đó :
)(13,125
max3
KNPP
tt
==
)(87,64
min1
KNPP
tt
==
)(95
2
KNPP
tt
tb
==
có
)(2,0
2
2,06,0
2
mr =
−

=
Vậy:
).(57)13,1259587,64(2,0 mKNM
IIII
=++=
−
Diện tích cốt thép tương ứng với mặt II-II
)(47,3
2865,09,0
57
9,0
2
0
cm
xxRh
F
a
IIII
IIII
M
===
−
−
Chọn 7Φ10
=
F
a
7 x 0,785=5,495 (
2
cm

)
Chiều dài mỗi thanh:
)(05,1025,0.21,1025,02
*
mxbb =−=−=
Khoảng cách cần bố trí giữa các thanh thép:
)(608,1092,07,1)
2
012,0
025,0015,0(2
'
mxl
l
=−=++−=
Khoảng cách giữa các tim cốt thép:
a=
=
−
=
− 17
608,1
1
'
n
l
0,26 (m) =26 (cm)
* Vậy : ta sẽ dùng 7 thanh thép Φ10, mỗi thanh cách nhau 26 (cm.)
c) Hình vẽ:
1
2

7
Ø
1
0
1700
100
100
8
Ø
1
2
300
1100
100
100
2
1
phuong an mong coc
600 600
Ø6
50
thep cho cua cot