ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 01

Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
PHầN I
Báo cáo khảo sát
địa chất công trình
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
1
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
I. Cấu trúc địa chất và đặc điểm các lớp đất.
Tại lỗ khoan BH1, khoan xuống cao độ là - 34m, gặp 3 lớp đất nh sau:
Lớp 1:
Lớp 1 là lớp bùn sét, có màu xám, xám đen, lẫn hữu cơ. Chiều dày của lớp xác
định đợc ở BH1 là 11.30m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là -11.30. Lớp đất
có độ ẩm W = 59.1%, độ bão hòa S
r
= 98.4%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt
I
L
= 1.14
Lớp 2:
Lớp 2 là lớp sét màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng, phân bố dới lớp 1. Chiều
dày của lớp là 15.40m, cao độ mặt lớp là -11.30m, cao độ đáy là -26.70m. Lớp đất
có độ ẩm W = 29.7%, độ bão hòa S
r
= 98.8%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt
I
L
= 0.33
Lớp 3:

Lớp thứ 3 gặp ở BH1 là lớp sét, màu xám vàng, xám xanh, nâu đỏ loang lổ,
trạng thái nửa cứng, phân bố dới lớp 2. Chiều dày của lớp là 7.3 m, cao độ mặt lớp
là -26.7 m, cao độ đáy lớp là -34.00. Lớp đất có độ ẩm W = 21.5%, độ bão hòa S
r
=
97.2%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt I
L
= 0.14
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, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:
Nhận xét:
+ Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát nhìn chug 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 và sức chịu tải khá cao.
+ Lớp đất số 1, 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 3 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu ma
sát của cọc.
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
2
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
PHầN II
Thiết kế kĩ thuật
Chu Mi nh Tuấn

Cầu - Đờng bộ B k46
3
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Bố trí chung công trình







Ngang cầu
Dọc cầu












mặt bằng cọc
mặt bằng trụ

1
P
P
7
P
13
P
19
P
2
P
8
P
14
P
20

P
3
P
9
P
15
P
21
P
4
P
10
P
16
P
22
P
5
P
11
P
17
P
23
P
6
P
12
P
18

P
24









!"#$%&'(

!"')*&'(
+', !



Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
4
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
1. Lựa chọn kích thớc công trình và bố trí cọc trong móng
1.1. Lựa chọn kích thớc và cao độ bệ móng, mũi cọc.
1.1.1. 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:
Cao độ đỉnh trụ chọn nh sau:

.m3.0
HMNTT
m1MNCN
max
tt







+
+
Trong đó:
+ MNCN: Mực nớc cao nhất, MNCN = 8.8m
+ MNTT: Mực nớc thông thuyền, MNTT = 3.9m
+
tt
H
: Chiều cao thông thuyền,
tt
H
= 6 m.
Ta có : max(8.8+1; 3.9+6) - 0.3 = max(9.8; 9.9) - 0.3 = 9.6m
=> Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 9.6m.
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB).
Cao độ đỉnh bệ

MNTN - 0.5m = 2.8 - 0.5 = 2.3 m

=> Chọn cao độ đỉnh bệ là: + 2.0m.
1.1.3. Cao độ đáy bệ.
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - H
b
Trong đó: H
b
: Chiều dày bệ móng (H
b
=
m2m5.1
ữ
). Chọn H
b
= 2 m.
=> Cao độ đáy bệ = 2.0 - 2.0 = 0.0 m.
Vậy chọn các thông số thiết kế nh sau:
b=?
450
H
ttr
= ?
8060Hb = ?
800
MNTT
Cao độ đỉnh trụ
H
tt
H
ttr
= ?

150 25
a = ?
Hb = ?
a = ?
MNTN
b=?
170
60 80
120 2525
Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 9.6m
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
5
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2.0m
Cao độ đáy bệ là: + 0.0m
Bề dầy bệ móng: H
b
= 2 m.
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m.
1.1.4. Chọn kích thớc và cao độ mũi cọc.
Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thớc là 0.45x0.45m; đợc
đóng vào lớp số 3 là lớp sét ở trạng thái nửa cứng. Ngoài ra mũi cọc đợc đặt vào
trong lớp đất chịu lực tối thiểu là 5d.
Vậy, chọn cao độ mũi cọc là -29.00m. Nh vậy cọc đợc đóng vào trong lớp đất
3 có chiều sâu là 2.3m.
Chiều dài của cọc (L
c
) đợc xác định nh sau:

L
c
= CĐĐB - H
b
- CĐMC
L
c
= 2.0 - 2.0 - (- 29.00) = 29.00 m.
Trong đó:
CĐĐB = 2.0 m : Cao độ đỉnh bệ
H
b
= 2.0 m : Chiều dày bệ móng
CĐMC = -29.0m : Cao độ mũi cọc
Kiểm tra:
7044.64
45.0
29
d
L
c
==
=> thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L
cd
= L
c
+ 1m = 29 + 1m = 30m. Cọc đợc tổ
hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 30m = 10m + 10m + 10m. Nh vậy
hai đốt thân cọc chiều dài là 10m và đốt mũi có chiều dài 10m. Các đốt cọc sẽ đợc

nối với nhau bằng hàn trong qúa trình thi công đóng cọc.
2. Lập tổ hợp tải trọng tác tại đỉnh bệ với MNTN
2.1. Tính toán thể tích trụ
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ
Chiều cao thân trụ H
tr
:
H
tr
= CĐĐT - CĐĐB - CDMT.
H
tr
= 9.6 2.0 - 1.4 = 6.2m.
Trong đó: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 9.6m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2.0m
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m.
2.1.2. Thể tích toànphần (không kể bệ cọc).
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
6
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
MNTN
MNTT
Cao độ đỉnh trụ
H
tt
V
1
V

2
V
3
V
3
V
2
V
1
t
tr
B
2
h
2
h
2
Thể tích trụ toàn phần V
tr
:
V
tr
= V
1
+ V
2
+ V
3
= =
2.6x)2.1x3.3

4
2.1x
(6.0x7.1x
2
)2x25.05.48(
8.0x7.1x8
2
+

+
++
+
= 10.88 + 6.63 + 31.56 = 49.07 m
3
.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nớc(không kể bệ cọc).
Thể tích trụ toàn phần V
tn
:
V
tn
= S
tr
x (MNTN - CĐĐB)
=
3
2
m07.4)0.28.2(x)2.1x3.3
4
2.1x

( =+

Trong đó: MNTN = +2.8 m : Mực nớc thấp nhất.
CĐĐB = +2.0 m : Cao độ đỉnh bệ.
S
tr
: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m
2
.
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Tải trọng Đơn vị TTSD
o
t
N
- Tĩnh tải thẳng đứng kN 4500
o
h
N
- Hoạt tải thẳng đứng kN 2000
h
H
- Hoạt tải nằm ngang kN 100
o
M
- Hoạt tải mômen KN.m 800
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
7
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật

Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1.75
Tĩnh tải: n = 1.25

bt
= 24,50 (kN/m
3
): Trọng lợng riêng của bê tông.

n
= 9,81 (kN/m
3
): Trọng lợng riêng của nớc
2.2.1. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc ở TTSD.
Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: N
tt
tnntrbt
o
t
o
h
tc
xV)xVN(NN ++=
=
tc
N
2000 + (4500 + 24.50x49.07) 9.81x4.07 = 7662.29 kN.
Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu:
H
tc
= H

o
= 100 kN
Mômen tiêu chuẩn dọc cầu:
)BĐĐCTĐĐC(xHMM
o
h
otc
+=
)0.26.9(x100800M
tc
+=
= 1560 kN.m
2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHCĐ.
Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu
tnntrbt
o
t
o
h
tt
xV)xVN(x25.1xN75.1N ++=
=
tt
N
1.75x2000 + 1.25x(4500 + 24.50x49.07) 9.81x4.07
=
tt
N
10587.84 kN.
Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:

H
tt
= 1.75x
o
h
H

= 1.75x100 =175 kN.
Mômen tính toán dọc cầu:
)BĐĐCTĐĐC(xxH75.1xM75.1M
o
h
ott
+=
)0.26.9(x100x75.1800x75.1M
tt
+=
= 2730 kN.m
Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng theo phơng dọc cầu vơi MNTN
Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng kN 7662.29 10587.84
Tải trọng ngang kN 100.00 175.00
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
8
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Mômen kN.m 1560 2730
3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu.

Chọn vật liệu
+ Cọc bê tông cốt thép
+ Tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m
+ Bê tông có
'
c
f
= 28MPa
+ Thép ASTM A615, có
y
f
= 420 MPa
Bố trí cốt thép trong cọc
+ Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
+ Cốt đai : Chọn thép 8









Mặt cắt ngang cọc BTCT
Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu P
R
Dùng cốt đai thờng, ta có: P
R
= xP

n
= x0.8x{0.85x
'
c
f
x(A
g
A
st
) + f
y
xA
st
}
Trong đó:
: Hệ số sức kháng của bê tông, = 0.75
'
c
f
:
Cờng độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (
MPa)
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
9
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật

y
f

:
Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (
MPa).
A
g
: Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, A
g
= 450x450 = 202500mm
2
A
st
: Diện tích cốt thép, A
st
: Diện tích cốt thép, A
st

= 8x387=3096mm
2
Vậy: P
R
= 0.75x0.8x{0.85x28x(2025000 3096) + 420x3096}
= 3925422.78 N

3925.23KN.
3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền Q
R
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền đợc xác định nh sau: Q
R
=
sqspqp

QQ +
Với:
sss
A.qQ =
;
ppp
A.qQ =
Trong đó: Q
p
: Sức kháng mũi cọc (MPa)
q
p
: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Q
s
: Sức kháng thân cọc (MPa)
q
s
: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
A
p
: Diện tích mũi cọc ( mm
2
)
A
s
: Diện tích bề mặt thân cọc ( mm
2
)

qp

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc.

qs

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc.
vqs
7.0 =
trong đất sét với
8.0
v
=
ta có:
56.0
qs
=
vq
7.0 =
trong đất sét với
8.0
v
=
ta có:
56.0
q
=
3.2.1. Sức kháng thân cọc Q
s
Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, đều là lớp đất sét nên ta tính Q

s
phơng
theo phơng pháp .
Theo phơng pháp : Sức kháng đơn vị thân cọc q
s
nh sau:
us
Sq =
Trong đó:
S
u
: Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa), S
u
= C
uu
: Hệ số kết dính phụ thuộc vào S
u
và tỷ số D
b
/D và hệ số dính đợc tra bảng
theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.
Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định

của API nh sau :
- Nếu S
u


25 Kpa
0.1=

- Nếu 25 Kpa < S
u
< 75 Kpa







=
KPa50
KPa25S
5.01
u
- Nếu S
u


75 Kpa
5.0=
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
10
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Lớp 1:
Ta có: S
u
=15.7KN/m

2
=15.7KPa = 0.0157 Mpa.
m6.97.13.11h3.11D
xb
===
Tra sơ đồ 3 ta có:

3
64
45.0
6.9
D
D
b
==
=> D
b
>20D. Do đó:

=1
Tham khảo công thức xác định của API ta có :
Kpa25Kpa7.15S
u
<=
=>

=1. Vậy, ta lấy hệ số dính:

=1
Lớp 2:

Ta có: S
u

= 34.7KN/m
2
= 34.7Kpa = 0.0347Mpa.
m4.15D
b
=
Tra sơ đồ 2 ta có:
9
308
45.0
4.15
D
D
b
==
=> D
b
>20D. Do đó:

=0.84
Tham khảo công thức xác định của API ta có :
Kpa75Kpa7.34SKpa25
u
<=<
903.0
50
257.34

5.01 =







=
. Vậy, ta lấy hệ số dính:

=0.84
Lớp 3:
Ta có: S
u

= 48.9KN/m
2
= 48.9Kpa = 0.0489Mpa.
mD
b
7.174.153.2 =+=
Tra sơ đồ 2 ta có:
3
118
45.0
7.17
==
D
D

b
=>. D
b
>20D. Do đó:

=0.76
Tham khảo công thức xác định của API ta có :
Kpa75Kpa9.48SKpa25
u
<=<
76.0
50
259.48
5.01 =







=
. Vậy, ta lấy hệ số dính:

=0.76
Tên lớp
Độ
sâu
lớp đất
(m)

Chiều
dày
lớp đất
(m)
Chu
vi
cọc
(m)
Cờng độ
kháng cắt
S
u
(N/mm
2
)
Hệ số
kết
dính

q
S
(N/mm
2
)
Q
s
(N)
Lớp 1
11.30 9.60 1.8
0,0157

1.00
0,0157 271296
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
11
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Lớp 2
26.70 15.40 1.8
0,0347
0.84
0,0291 806652
Lớp 3
29.00 2.30 1.8
0,0489
0.76 0.0372 154008
Sức kháng thân cọc nh sau: Q
s
= 271296 + 806652 + 154008 = 1231956 N
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Q
p
Sức khángđơn vị mũi cọc trong đất sét bão hòa q
p
xác định nh sau: q
p
= 9.S
u
Trong đó: S
u
: Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa), S

u
= C
uu
Mũi cọc đặt tại lớp 3 có: S
u

= 48.9KN/m
2
= 0.0489Mpa
=> Q
p
= A
p
q
p
= 450
2
x9x0.0489 = 89120N
Vậy Sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
Q
R
=
sqspqp
QQ +
= 0.56(1231956 + 89120) = 739803 N

739.80 KN
3.3. Sức kháng dọc trục của cọc đơn :

)QPmin(P

R,Rtt
=
=min(3627.68; 739.80) = 739.80KN.
4. Xác định số lợng cọc và bố trí cọc
4.1. Số lợng cọc đợc xác định nh sau:
tt
P
N
n =
Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (KN).
P
tt
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Thay số:
31.14
80.739
10587.84
==n
. Chọn n = 24 cọc.
4.2. Bố trí cọc trong móng
4.2.1. Bố 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 đ-
ờng 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 :
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46

12
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
+ 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.
1
P
P
7
P
13
P
19
P
2
P
8
P
14
P
20
P
3
P
9
P

15
P
21
P
4
P
10
P
16
P
22
P
5
P
11
P
17
P
23
P
6
P
12
P
18
P
24

4.2.2. Tính thể tích bệ.
Với 24cọc bố trí nh hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x 7000mm. Trong
đó : a = 1700mm.
b = 1250mm.
Thể tích bệ là: V
b
= 7000x4600x2000 = 64.4x10
9
mm
3
= 64.4m
3
.
4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
4.3.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
Tải trọng thẳng đứng:

bnbt
SD
1
SD
2
xV)(NN +=
= 7662.29+ (24.5 - 9.81)x64.4 = 8608.33 KN.
Tải trọng ngang:

==
SD
1
SD
2
HH
100.00 KN.
Mômen

b
SD
1
SD
1
SD
2
xHHMM +=
= 1560 + 100x2 = 1760 KN.m
4.3.2. Trạng thái giới hạn cờng độ
Tải trọng thẳng đứng:

bnbt
ĐC
1
ĐC
2
xV)x25.1(NN +=
= 10587.84 + (1.25x24.5 - 9.81)x64.4= 11928.33 KN
Chu Mi nh Tuấn

Cầu - Đờng bộ B k46
13
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Tải trọng ngang:

==
ĐC
1
ĐC
2
HH
175KN.
Mômen

b
ĐC
1
ĐC
1
ĐC
2
xHHMM +=
= 2730 + 175x2 = 3080 KN.m
Tổ hợp tải trọng tác dụng LÊN ĐáY Bệ
Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng kN 8608.33 11928.33
Tải trọng ngang kN 100 175
Mômen kN.m 1760 3080
5. kiểm toán theo trạng tháI giới hạn cờng độ I

5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc
**********************************************
***** Final Maximums for all load cases *****
**********************************************
Result Type Value Load Comb Pile
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction -0.2976E+01 KN 1 0 13
Max shear in 3 direction -0.1301E+02 KN 1 0 3
Max moment about 2 axis -0.2085E+01 KN-M 1 0 3
Max moment about 3 axis 0.4666E+00 KN-M 1 0 13
Max axial force -0.5617E+03 KN 1 0 10
Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0
Max demand/capacity ratio 0.1225E+00 1 0 3
Do đó: N
max
= 561.7KN
5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:
N
max
+ N

P
tt
Trong đó:
P
tt
: Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn
N

max
: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc, N
max
= 561.7 KN.
N: Trọng lợng bản thân cọc
Ta có: N = 0.45 x 0.45 x 29 x 24.5= 143.88 KN
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
14
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Kiểm toán: N
max
+ N = 561.7 + 143.88 = 705.58KN

P
tt
= 739.80 KN => Đạt
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc :
ggRc
QQV =
Trong đó :
V
C
: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. V
C
= 11928.33 (kN)
Q
R

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

Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Ta có:
65.0
g
=
Q
g
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, đợc xác định nh sau
Với đất dính:
Q
g
= min{xTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tơng đơng}
= min{Q
g1
; Q
g2
}
Ta có: Cao độ mặt đất sau xói là : -1.70 m
Cao độ đáy bệ là : 0 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 :
= 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
67.2
450

1200
=
lần đờng kính cọc do đó ta
nội suy :
( ) ( )
653.065.01
45.05.245.06
45.05.22.1
65.065.01
d5.2d6
d5.22.1
65.0 =
ìì
ì
+=


+=
Xác định Q
g1
Nh đã xác định ở trên, sức kháng thân cọc danh định Q
s
= 1231.96 KN
Sức kháng mũi cọc danh định Q
p
= 891.20KN
Vậy, tổng sức kháng tính toán dọc trục của nhóm
cọc trong đất sét:
Q
g1

= nx(Q
s
+ Q
p
) x = 24x(1231.96 +
891.20)x0.653 = 33274.16KN
Xác định Q
g2
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
15
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Sức kháng đỡ của phá hoại khối đợc xác theo công thức:
Q
g2
=
( )
uC
u
SXYNSZY2X2 ++
Trong đó :
X : Chiều rộng của nhóm cọc X = 4.05m
Y : Chiều dài của nhóm cọc Y = 6.45m
N
C
: Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X
Z : Chiều sâu của khối đất dới bệ cọc, Z = (-1.7) (-29) = 27.30m
Ta có:
5.274.6

05.4
3.27
X
Z
>==
Do đó:
44.8
45.6
05.4x2.0
15.7
Y
X2.0
15.7N
c
=






+=






+=
u

S
: Cờng độ chịu cắt không thoát nớc trung bình dọc theo chiều sâu của cọc
MPa03.0
3.24.156.9
3.2x0489.04.15x0347.06.9x0157.0
S
u
=
++
++
=
S
u
: Cờng độ chịu cắt không thoát nớc tại đáy móng(Mpa). S
u
= 0.0489 Mpa
=> Q
g2
= (2x4050+2x6450)x27300x0.03 + 4050x6450x8.44x0.0489
= 2789017 = 27890.17KN
Vậy, Q
g
= min{Q
g1
; Q
g
2
} = min {33274.16; 27890.17} = 27890.17 KN
Sức kháng dọc trục của nhóm cọc:
Q

R
=
KN11928.33VKN61.1812817.27890x65.0Q.
cgg
=>==
=> Đạt
6. kiểm toán móng theo ttghSD
6.1. Xác định độ lún ổn định
6.1.1. Xác định ứng suất có hiệu do trọng lợng bản thân các lớp đất theo chiều
sâu, tính đến trọng tâm của lớp đất tính lún.
Với mục đích tính toán độ lún của nhóm cọc, tải trọng đợc giả định tác động
lên móng tơng đơng đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực (2D
b
/3) .Tải
trọng phân bố theo đờng 1:2 theo móng tơng đơng nh hình vẽ.
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
16
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Ta có: D
b
= ( -1.70 ) - ( -29.00 ) = 27.30 m

2D
b
/3 = 18.20 m.
Nh vậy móng tơng đơng nằm trong lớp 2, cách đáy lớp 2 là 6.80m. Lớp đất
tính lún ở bên dới móng tơng đơng, có chiều dày nh hình vẽ sau:

/'(!01'(201'(


23!!4'567'!5&
23!!4'567'!5&



8
9
:


8
;

ng suất có hiệu do trọng lợng bản thân các lớp đất theo tính đến trọng tâm
lớp đất tính lún:
Lớp đất tính lún thứ 1:
[ ] [ ]
n
xhhxhh +++= )8.65.0(5.1)8.65.0(
212211
'

01
=
[ ] [ ]
81.9)8.65.04.15(3.118.2)8.65.04.15(8.183.113.16 xxxxx +++
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
17
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
= 152.09KN/m
2
Lớp đất tính lún thứ 2:
[ ] [ ]
n
hhhhhh +++++= )5.08.25.0
321332211
'
02
=
[ ] [ ]
81.93.75.04.153.118.23.75.03.194.158.183.113.16 xxxxxx +++++
= 218.95KN/m
2
6.1.2. Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở TTGHSD gây ra
Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ở trạng thái sử dụng gây
ra đợc xác định theo công thức sau :
)zL)(zB(
V
igig
'

++
=
Trong đó :

'

: Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra
V: Tải trọng thẳng đứng theo trạng thái giới hạn sử dụng, V = 8608.33 KN
B
g
: Chiều rộng trên mặt bằng của nhóm cọc.
L
g
: Chiều dài trên mặt bằng của nhóm cọc.
Z
i
: Khoảng cách từ vị trí 2D
b
/3 đến trọng tâm lớp đất cần tính lún
Tên lớp B
g
(m) L
g
(m) Z
i
(m)
'

(kN/m
2

)
1 4.05 6.45 3.40 117.31
2 4.05 6.45 10.45 35.13
6.1.2. Tính độ lún
So sánh giữa
'
o

và
'
p

:
Lớp đất thứ 1:
'
1o

= 152.09 KN/m
2
<
'
1p

= 227.0 KN/m
2
=> Đất quá cố kết.
'
2o

= 218.95 KN/m

2
<
'
2p

= 356.0 KN/m
2
=> Đất quá cố kết.
S
ci
=










+

+
'
'
'
'
0
loglog
1
p
f
cr
o
p
cr
c
CC
e
H
Trong đó:
H
c
: Chiều cao của lớp đất chịu nén (m)
e
0
: Tỉ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu,
C
c
: Chỉ số nén ép,đợc xác định từ thí nghiệm,
C
cr

: Chỉ số nén ép lại, đợc xác định từ thí nghiệm,
'
p

: p lực tiền cố kết (KN/m
2
).
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
18
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
'
f

: ng suất hữu hiệu thẳng đứng cuối cùng tại điểm giữa lớp đất đang xét
'
f

=
'
0
'
+
Độ lún của lớp đất thứ 1:
S
c1
=
mxx 11.0
227

)31.11709.152(
log31.0
09.152
0.227
log043.0
903.01
8.6
=






+
+






+
Độ lún của lớp đất thứ 2:
S
c2
=
mxx 10.0
0.356
)13.3595.218(

log22.0
95.218
0.356
log028.0
698.01
30.7
=






+
+






+
<0
Vậy độ lún của móng là : S
c
= 0.11m = 11cm.
6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc
Sử dụng phần mền tính toán nền móng FB-PIER ta tính đợc chuyển vị theo
các phơng dọc cầu (X), phơng ngang cầu (Y), phơng thẳng đứng (Z) tại vị trí đầu
mỗi cọc nh sau :

**********************************************
*** Maximum pile head displacements ***
Result Type Value Load Comb Pile
Max displacement in axial 0.1519E-02 M 1 0 10
Max displacement in x 0.1554E-05 M 1 0 17
Max displacement in y 0.6577E-03 M 1 0 15
Kết luận chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là:
Theo phơng (X):

y
= 0.66 .10
-3
m = 0.66 mm

38mm
Theo phơng (Y):

x
= 0.16 .10
-5
m = 0.16 .10
-2
mm

38mm
Vậy đảm bảo yêu cầu về chuyển vị ngang
7. cờng độ cốt thép cho cọc và bệ cọc
7.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc
Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều dài đúc cọc :
Chu Mi nh Tuấn

Cầu - Đờng bộ B k46
19
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
L = 30 (m). Đợc chia thành 3 đốt, mỗi đốt có chiều dài L
d
= 10 m. Ta đi tính toán
và bố trí cho từng đốt cọc.
7.1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc
Mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép
M
tt
= max(M
max(1)
; M
max(2)
)
Trong đó:
M
max(1)
: Mômen trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc
M
max(2)
: Mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc
Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L
d
= 10 m
Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc
Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :
)m(210x2.0L2.0

d
==
Trọng lợng bản thân cọc đợc xem nh tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn
cọc
q
1
=
bt
.A = 24,5*0,45
2

= 4,96 (KN/m)
Dới tác dụng của trọng lợng bản thân ta có biểu đồ mô men nh sau :
2
6
2
12.4
9.929.92
Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : M
max(1)
= 12.4KN.m
Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc:
Móc đợc đặt cách đầu cọc một đoạn:
0.294L
d
= 0.294 x 10 = 2.94(m)
Dới tác dụng của trọng lợng bản thân ta có biểu đồ mô men nh sau :
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
20

Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
7
.
0
6
2
.
9
4
21.44
20.18
Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :
M
max(2)
= 21.44 KN.m
Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là :
M
tt
= max(M
max(1)
; M
max(2)
) = max(12.4; 21.44) = 21.44 KN.m
7.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc
Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực là thép ASTM A615M
Gồm 8

22 có f
y

= 420 MPa đợc bố trí trên mặt cắt ngang của cọc nh hình vẽ :








Ta đi tính duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trờng hợp bất lợi nhất là mặt cắt
có mô men lớn nhất trong trờng hợp treo cọc:
+) Cọc có chiều dài L
d
= 10 m thì M
tt
= 21.44 KN.m
Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trong quá trình cẩu và treo cọc
+) Cờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông là :
)MPa(334.32863.0'f63.0f
cr
=ì=ì=
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
21
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật

0.8.f
r
= 0.8x3.334 = 2.667 (MPa)

ng suất kéo tại thớ ngoài cùng của mặt cắt nguyên :
+) Cọc có chiều dài L
d
= 10 m:
g
tt
ct
I
M
f =
x
41.1
450
10x44.21x6
d
M6
2
d
3
6
3
tt
===
(MPa)
Vậy:
rct
f8.0f <
Cọc không bị nứt khi cẩu và treo cọc
Tính duyệt khả năng chịu lực
Nhận xét : Do cốt thép đợc bố trí đối xứng, mặt khác ta đã biết bê tông có cờng độ

chịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cờng độ chịu nén vì vậy trục trung hòa lệch về phía
trên trục đối xứng.
+ Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo


ys
'
s
fff ==
Phơng trình cân bằng nội lực theo phơng trục dầm :
y
'
s
'
cy2sy1s
fAf.d.a85.0fAfA +=+
Trong đó :
A
s1
và A
s2
: Diện tích cốt thép chịu kéo (mm
2
)
'
s
A
: Diện tích cốt thép chịu nén (mm
2
)

)mm(1161387x3AA
2'
s1s
===
)mm(774387x2A
2
2s
==
'
c
f
: Cờng độ chịu nén của bê tông (Mpa),
'
c
f
= 30 (Mpa)
f
y
: Cờng độ chảy của côt thép, f
y
= 420 (Mpa)
a : Chiều cao vùng nén tơng đơng
d : Đờng kính cọc, d = 450 (mm)
E : Mô đun đàn hồi của cốt thép,
)Mpa(10x2E
5
=
Chiều cao vùng nén tơng đơng đợc xác định theo công thức :
mm35.30
28x450x85.0

420x)11617741161(
f.d.85.0
fAfAfA
a
'
c
y
'
sy2sy1s
=
+
=
+
=
Do f
c
=28 MPa


1
= 0,85

Vị trí của trục trung hòa đợc xác định :
mm71.35
85.0
35.30a
c ==

=
+ Kiểm tra sự chảy dẻo của cốt thép chịu kéo và chịu nén theo điều kiện :

Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
22
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
s
'
y
'
y
'
s
'
s
E
f
c
dc
003.0 =

=
s
y
y
1s
1s
E
f
c
cd

003.0 =

=
s
y
y
2s
2s
E
f
c
cd
003.0 =

=
Trong đó :
d
s1
và d
s2
: Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông
chịu nén ngoài cùng
'
s
d
: Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu nén
ngoai cùng
Ta có :
3
5

s
y
y
'
y
10x1.2
10x2
420
E
f

====
3'
s
10x2.1
71.35
5071.35
003.0

=

=
03.0
71.35
)71.35400(
003.0
1s
=

=

016.0
71.35
)71.35225(
003.0
2s
=

=
Vậy tất cả các cốt thép đều chảy

Giả thiết là đúng
+ Mô men kháng uốn danh định là :
( )
( )
'
s1sy
'
s2s1sy2s1s
'
cn
ddfAddfA
2
a
df.d.a85.0M +

=
( ) ( )
50400420x1161225400420x774
2
35.30
40028x450x35.30x85.0M
n
+






=

= 238.86x10
6
N.mm = 238.86 KN.m
+ Mô men kháng uốn tính toán là :
M
r
=
f
.M
n
= 0.9x238.86 =214.98 (KN.m) > M
tt
= 21.44 (KN.m)

Đạt
Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối đa và hàm lợng cốt thép tối thiểu
42.0158.0
225
71.35
d
c
2s
<==
=> Đạt
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
23
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
017.0
450)50450(
387x8
bxd
A
s
=

==
002.0
420
28
03.0
f
'f

03,0
y
c
min
=ì=ì=
=>
min
>
=> Đạt
Kết luận : Cốt thép đợc chọn và bố trí nh trên là đảm bảo khả năng chịu lực
7.2. Bố trí cốt thép đai cho cọc
Do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cờng độ của cốt
thép đai. Vì vậy cốt thép đai đợc bố trí theo yêu cầu về cấu tạo.
+ Đầu mỗi cọc ta bố trí với bớc cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là: 1350 mm.
+ Tiếp theo ta bố trí với bớc cốt thép đai là 100 mm trên một chiều dài là:1100mm
+ Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bớc cốt đai
là : 150 mm
7.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc
Cốt thép mũi cọc có đờng kính

40, với chiều dài 100 mm
Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm
7.4. Lới cốt thép đầu cọc
đầu cọc bố trí một số lới cốt thép đầu cọc có đờng kính

6 mm ,với mắt lới
a = 50
ì
50mm. Lới đợc bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do
chịu ứng suất cục bộ trong quá trình đóng cọc

7.5. Vành đai thép đầu cọc
Đầu cọc đợc bọc bằng một vành đai thép bằng thép bản có chiều dày = 10 mm
nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng khi đóng cọc và ngoài ra còn
có tác dụng để hàn nối các đốt cọc trong khi thi công với nhau.
7.6. Cốt thép móc cẩu
Cốt thép móc cẩu đợc chọn có đờng kính

22. Do cốt thép bố trí trong cọc
rất thừa vì vậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta
không cần phải làm móc thứ 3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và để cọc
trong bãi
Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là a = 2m = 2000 mm
8. tính mối nối thi công cọc
Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau. Mối nối phải đảm
bảo cờng độ mối nối tơng đơng hoặc lớn hơn cờng độ cọc tại tiết diện có mối nối
Chu Mi nh Tuấn
Cầu - Đờng bộ B k46
24
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa kỹ
thuật
Để nối các đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-100
ì
100
ì
12 táp vào
4 góc của cọc rồi sử dụng đờng hàn để liên kết hai đầu cọc. Ngoài ra để tăng thêm
an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản 500x100x10mm đợc táp vào
khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối.

Chu Mi nh Tuấn

Cầu - Đờng bộ B k46
25