Thiết kế móng cọc ép và cọc khoang nhồi, so sánh hai phương án móng

CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG.
Thiết kế bên dưới nhà cao tầng bao gồm các tính tốn liên quan đến nền móng cơng
trình. Việc thiết kế nền móng phải đảm bảo các tiêu chí sau:
+ Áp lực của bất cứ vùng nào trong nền đều không vượt quá khả năng chịu lực của
đất (điều kiện cường độ của đất nền).
+ Ứng suất trong kết cấu đều không vượt quá khả năng chịu lực trong suốt quá trình
tồn tại của kết cấu (điều kiện cường độ kết cấu).
+ Chuyển vị biến dạng của kết cấu (độ lún của móng, độ lún lệch giữa các móng)
được khống chế khơng vượt q giá trị cho phép.
+ Ảnh hưởng của việc xây dựng cơng trình đến các cơng trình lân cận được khống
chế.
+ Đảm bảo tính hợp lý của các chỉ tiêu kỹ thuật, khả năng thi công và thời gian thi
công.
1.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, NỘI LỰC TÍNH TOÁN
VÀ VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG THIẾT KẾ MÓNG.
1.1.1. Vị trí địa chất khu vực.
- Mã số hồ sơ địa chất: 067
- Báo cáo khảo sát địa chất được lấy từ công trình: Trụ sở ngân hàng – MP Bank.
- Địa điểm: đường Pasteur, phường Nguyễn Thái Bình, quận 1, TP. HCM.
- Cấu trúc địa chất: Địa tầng khu vực khảo sát có cấu trúc tương đối phức tạp, bao gồm
nhiều lớp có khả năng chịu tải khác nhau.
1.1.2. Phân loại và mô tả các lớp đất.
- Lớp đất san lấp: từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu 1.0 m /.2 m.
- Lớp đất 1: bùn sét lẫn hữu cơ (OH), trạng thái dẻo chảy.
+ Nằm ngay bên dưới lớp đất san lấp đến độ sâu 5.1 m /5.2 m (đáy lớp). Bề dày thay
đổi từ 4.0 m/4.1 m.
+ Thành phần chính của lớp đất là sét, bụi lẫn ít cát mịn. Đất có trạng thái dẻo chảy,
màu xám xanh.
+ Đây là lớp đất có tính năng cơ lý thấp, khả năng chịu tải thấp, tính nén lún cxao.
- Lớp đất 2: cát mịn lẫn nhiều sét (SC), mật độ chặt kém.
+ Từ độ sâu 5.1 m/5.2 m đến 13.0 m/13.5 m. Bề dày lớp thay đổi từ 7.9 m/8.3 m.

+ Thành phần chính của lớp đất là cát mịn lẫn nhiều sét, bụi. Đất màu nâu vàng,
xám trắng.
+ Đây là lớp đất có tính năng cơ lý trung bình, khả năng chịu tải và tính nén lún
trung bình.
- Lớp đất 3: cát mịn lẫn sét, bụi ( SC – SM), mật độ chặt vừa. Đất màu hồng, xám
vàng.
+ Từ độ sâu 13.0 m/3. 5 m đến 39.4 m/40.5 m. Bề dày lớp đất thay đổi từ 26.4
m/27.0 m.
+ Đây là lớp đất có tính năng cơ lý trung bình, độ chặt tự nhiên trung bình, khả năng
chịu tải và tính nén lún trung bình.
- Lớp đất 4: sét dẻo/sét rất dẻo (CL/CH), trạng thái cứng.
+ Từ độ sâu 39.4 m/40.5 m đến 50 m (độ sâu kết thúc hố khoan). Bề dày lớp lớn
hơn 9.5 m.
+ Thành phần chính của lớp đất là cát sét, bụi lẫn ít cát mịn. Lớp đất này có trạng
thái cứng, màu nâu đỏ, nâu vàng.
+ Đây là lớp đất có tính năng cơ lý tốt, độ chặt tự nhiên cao, khả năng chịu tải cao
và ít hoặc khơng gây biến dạng lún.
- Tại hiện trường, độ sâu mực nước ngầm bắt gặp ở độ sâu khoảng 1.3 m – 1.4m.

Hình 9.1 Trụ địa chất cơng trình.


1.1.3. Tổng hợp số liệu địa chất.
Bảng 9.1 Bảng tổng hợp số liệu từ hồ sơ khảo sát địa chất.
STT
1

Thông số

Bề dày lớp đất

2
3
4

Thành phần hạt

5

Kí hiệu
H

Đơn vị
m

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Lớp 4

5.2

8.3

27

9.5

Sạn sỏi

%

1

Cát

%

12

68

82

11

Bụi

%

55

13

8

27

Sét

%

33

19

9

62

Độ ẩm



%

61.34

24.89

17.83

19.96

7

Dung trọng tự nhiên



g/cm3

1.5

1.85

1.90

2.06

8

Dung trọng khô

d

g/cm3

0.97

1.48

1.62

1.72

9

Tỷ trọng hạt

Gs

2.61

2.68

2.66

2.71

10

Hệ số rỡng

1.686

0.807

0.650

0.577

11

Độ rỡng

e
n

%

63

45

39

36

12

Độ bão hòa

Sr

%

95

82

73

93

13

Giới hạn chảy

LL

%

66.1

29.4

21.8

47.0

14

Giới hạn dẻo

PL

%

37.6

17.3

15.5

22.9

6

Tính chất vật lí


15

Chỉ số dẻo

PI

16

Chỉ số chảy

LI

17

Góc ma sát trong



Lực dính

18
19
20

Thí nghiệm cắt trực tiếp

Thí nghiệm nén nhanh

%

28.5

12.0

6.3

24.1

0.83

0.63

0.37

-0.13

(o)

4o29’

15o51’

24o06’

19o41’

C

kg/cm2

0.108

0.157

0.087

0.497

Chỉ số nén lún

a1.0 2.0

cm2/kg

0.137

0.032

0.022

0.016

Mơ đun biến dạng

E1.0 2.0

kg/cm2

22.7

121.4

194.9

237.3

21

Áp lực tính tốn qui ước

R0

kg/cm2

0.6

1.5

2.5

5.5

22

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

N SPT

Búa

0-1

4-9

11-30

37-37


1.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG.
Quy mơ cơng trình với 1 tầng hầm 15 tầng nổi, nhịp 5.5 m/7 m/7m/7 m/5.5 m nên có
thể xét đến các giải pháp móng như sau:
+ Móng nơng: lớp đất số 2 ngay dưới mặt đáy tầng hầm là đất có sức chịu tải trung
bình nên chọn phương án móng đơn và móng băng trên nền đất tự nhiên cho cơng
trình có tải trọng lớn là khơng khả thi. Chỉ có thể sử dụng phương án móng bè, tuy
nhiên để khảo sát tính khả thi, sinh viên cần phải kiểm tra cường độ đất nền.
+ Móng sâu: có thể sử dụng phương án móng cọc ép hoặc cọc khoan nhồi.
1.2.1. Phương án móng nông – móng bè.
Móng bè vừa là kết cấu móng, vừa là kết cấu sàn tầng hầm.
Sơ bộ móng bè có kích thước: chiều dày h = 1.5 m, chiều sâu đáy móng -2.3 m, kích
thước móng 18 m × 32 m (bằng với kích thước sàn tầng hầm).
Theo mục 4.6.9, trang 24 TCVN 9362:2012: quy định áp lực trung bình tác dụng dưới
đáy móng khơng vượt q áp lực tính tốn R (kN/m²) tính theo cơng thức:
R

m1m 2
A b II  B h 'II  D c II  II h 0 

k tc

Trong đó:
+ m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm
việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo mục 4.6.10:
 Ta có: độ sệt

IL =

W  PL 61.34  37.6

0.83  0.5
LL  PL
66.1  37.6
→ m1 = 1.1

Với: W = 61.34 %: độ ẩm.
PL = 37.6 %: giới hạn dẻo.
LL = 66.1 %: giới hạn chảy.
 Công trình có sơ đồ kết cấu mềm.→ m2 = 1.0
+ ktc là hệ số tin cậy lấy theo mục 4.6.11, ktc = 1 (Các kết quả thí nghiệm lấy trực
tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng).
+ A, B, D: hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong nền được lấy theo bảng 14 phụ
thuộc vào góc ma sát trong được xác định theo điều 4.3.1 đến 4.3.7 của TCXD
9362:2012. Lớp đất 1 có góc ma sát trong là φ= 4o29’  A = 0.068, B = 1.282, D =
3.560

+ b là cạnh bé (bề rộng) của móng bè, b = 18 m.


3


6.03
kN
/
m
.

II
II
+ : dung trọng lớp đất từ đáy đáy bể trở xuống,
'
+ II là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên độ

15.7 1.3  6.03 (2.25  1.3)
'II 
11.62 kN / m 3
2.25
sâu đặt đáy bể nước:

+ cII là giá trị lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng, tính bằng kN/m 2.
Lớp đất 1 có lực dính cII = 10.8 kN/m2.
+ h là chiều sâu chơn móng với cốt ± 0.0, h = 0.75 + 1.5 = 2.25 m.
+ Theo mục 4.6.9 TCVN 9362-2012 thì:

h 0 h  h td 2.25  0.65 1.6 m : chiều sâu đến nền tầng hầm.

Với: h: chiều sâu chơn móng tính từ cốt + 0.00 (MĐTN).
htđ: chiều sâu đặt móng tính từ nền bên trong nhà có tầng hầm, tính theo công
thức:

25
h h1  h 2  kc' 0  0.3 
0.65m
II
11.62

(h1: chiều dày lớp đất phía trên đáy móng.
h2: chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm.

kc : trọng lượng thể tích trung bình của kết cấu sàn tầng hầm, kN/m3)
Ta được cường độ tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng:

1.1 1
 0.068 18 6.03 +1.282 2.25 11.62 + 3.560 10.8  11.62 1.6 
1
66.83 kN/m 2 .

R II tc =
R II tc

Ứng suất dưới đáy móng bè:
=

N

tc

+ Pmongbe

A mongbe

Trong đó:
+

A mongbe 18 32 576 m 2

+

Pmongbe

: diện tích móng bè.

: trọng lượng tiêu chuẩn của móng bè. Xác định như sau:

Pmongbe A mongbe h BTCT 576 1.5 25 21600 kN


N
+

tc

: tổng lực dọc tiêu chuẩn tác dụng xuống móng ứng với tổ hợp cho lực dọc
truyền xuống móng lớn nhất là CB I: TT(tc) + HT(tc).
Bảng 9.2 Giá trị Base reactions xuất từ CB I trong ETABS.
Table: Base Reactions

Load Case/Combo
CB I: 1TT(tc)+1HT(tc)

N
→

tc

FX

FY

FZ

MX

MY

MZ

kN

kN

kN

kN-m

kN-m

kN-m

132261.10

1209186

-2132246

0.002662

1.56E-06

-0.0004

FZ 132261.10 (kN)

Như vậy, ứng suất dưới đáy móng bè sẽ có giá trị là:

N
=

tc

+ Pmongbe

A mongbe

Ta so sánh:

132261.10  21600

267.12 kN/m 2
576

 = 267.12 kN/m 2 > R II tc 66.83 kN/m 2 .

Kết luận: Ta dễ dàng nhận thấy ứng suất đáy móng bè rất lớn so với cường độ tiêu
chuẩn của đất nền (> 75%). Nên dùng phương án móng bè cho cơng trình là hồn tồn
khơng khả thi cả về mặt kinh tế lẫn thi cơng.
Ta chọn phương án móng sâu để thiết kế móng cho cơng trình.
1.2.2. Phương án móng sâu.
1.2.2.1. Phương án cọc ép BTCT theo TCVN 10304:2014.
Xuất nội lực (giá trị Joint reactions) từ tất cả các Combo (trừ BAO) trong phần mềm
Etab để chọn ra các trường hợp nội lực nguy hiểm nhất.
 Sơ bộ kích thước và số lượng cọc bê tơng cốt thép:
Chọn móng dưới chân cột C16 (tầng Hầm) có giá trị lực nén lớn nhất để sơ bộ:
Ntt = 8648 kN.
Chọn cọc ép thường được sử dụng ép loại tiết diện vuông 400mm 400mm .

Theo mục 3.3.3 TCXD 205:1998 hàm lượng cốt thép
 min 1.2% , khi đó ta có:

min  1 1.2  %

. Chọn


A s  min 0.4 0.4 0.012 0.4 0.4 1.92 10  3 m 2
A b A  A s 0.4 0.4  1.92 10  3 0.158 m 2

PVL  b R b A b  R s A s 0.85 17000 0.158  350000 1.92 10  3 2955.10 kN
 Ptkso bo 

PVL 2955.10

 1478 985  kN
k
 2 3

Số lượng cọc trong móng dưới chân cột giữa:

n coc 

N max k
8648 1.1

 7 10 
so bo
Ptk
 1478 985

Trong đó:
+ k = 1.1 móng dưới chân cột giữa.
+ k = 1.2 móng dưới chân cột biên.
+ k = 1.3 móng dưới chân cột góc.
+ ncoc số cọc trong móng.
Nhận xét: Số lượng cọc trong đài khơng q lớn. Phương án móng cọc bê tơng cốt
thép trong trường hợp này đối với cơng trình là khả thi.
1.2.2.2. Phương án cọ ép ly tâm ứng suất trước.

Sơ bộ kích thước cọc ly tâm ứng suất trước: Chọn cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
cường độ cao (PHC) cấp tải A, đường kính ngồi D = 400 có Qtk = 1480 kN (theo
catalouge công ty Phan Vũ).
n

N tt k 8648 1.1

7
Q TK
1480

Hình 9.2 Thơng số tiêu ch̉n cọc ống bê tông ly tâm dự ứng lực Công ty Phan Vũ.


1.2.2.3. Nhận xét và rút ra kết luận giải pháp móng cho công trình.
1. Nhận xét.
Cọc ly tâm ứng suất trước có những ưu điểm sau:
+ Sản xuất trong nhà máy nên chất lượng đồng đều được duy trì.
+ Sử dụng bê tơng mác cao, cùng với q trình quay ly tâm và tác động của ứng
suất trước làm cải thiện các tính năng như: chống nứt cọc, chống ăn mòn sulfate và
ăn mòn cốt thép, không xuất hiện ứng suất gây xoắn nứt trong q trình đóng/ép,
cho phép đóng xuyên qua các lớp địa tầng cứng, cọc dài hơn nên ít mối nối hơn.
+ Do sử dụng bê tơng và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm, dẫn đến
trọng lượng của cọc giảm rất nhiều, thuận lợi cho việc di dời, vận chuyển, thi công,
lắp dựng.
+ Cốt thép trong bê tông, là cốt thép cường độ cao, được kéo căng ra bằng máy kéo
ứng suất trước, đạt tới một giá trị ứng suất nhất định, được thiết kế trước, nằm trong
giới hạn đàn hồi của nó, trước khi các kết cấu bê tông cốt thép này chịu tải. Lực
căng cốt thép này làm cho kết cấu bê tông biến dạng ngược với biến dạng do tải
trọng gây ra sau này khi kết cấu làm việc. Nhờ đó, kết cấu bê tơng cốt thép ứng suất

trước có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với kết cấu này, khi không căng cốt
thép ứng suất trước.


2. Kết luận.
Từ kết quả so sánh và nhận xét trên, sinh viên chọn phương án móng cọc ly tâm ứng
suất trước tính tốn thiết kế móng cho khung trục 3.
1.3. NỘI LỰC DÙNG TRONG THIẾT KẾ MÓNG.
Ghi chú: Nội lực được xuất ra từ mơ hình trong ETABS, nội lực đã bao gồm tải trọng
sàn tầng hầm truyền vào.
Móng cơng trình được tính tốn dựa theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống
chân cột, vách. Tính tốn với 1 trong 5 trường hợp sau rồi kiểm tra với các trường hợp
còn lại.

Hình 9.3 Qui ước chiều nội lực khi tính móng.
Trong đó:
+ Mx là momen quay quanh trục X.
+ My là momen quay quanh trục Y.
+ Qx là lực cắt theo phương X.
+ Qy là lực cắt theo phương Y.
+ Chiều dương như trên hình vẽ.
Bảng 9.3 Cách chọn nội lực để tính tốn.
Trường hợp

Nợi lực
max

TH1

Nmax

MX

MY

QX

QY

TH2

MXmax

N

MY

QX

QY

TH3

MYmax

N

MX

QX

QY

TH4

QXmax

N

MX

MY

QY

Các nợi lực lấy tương ứng trong cùng một Combo


TH5

QYmax

N

MX

MY

QX

1.3.1. Tải trọng tính tốn.
Tải trọng tính tốn được sử dụng để tính tốn nền móng theo TTGH I.
Trong đồ án này sinh viên trình bày tính tốn móng khung trục 3, cụ thể gồm:
+ Móng cột biên M1 và M4.
+ Móng cột giữa M2 và M3.

Hình 9.4 Mặt bằng tính tốn móng khung trục 3 và lõi cứng.
Sinh viên chọn cặp nội lực có lực dọc max của từng móng để đi tính tốn và kiểm tra
cho các trường hợp còn lại. Đối với móng lõi sẽ tính tốn nội lực trên đài và phản lực
đầu cọc theo phần tử hữu hạn bằng phần mềm ETABS.
Tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất cho móng được lọc từ kết quả nội lực trong ETABS lọc
theo các trường hợp đã được trình bày ở trên:
Bảng 9.4 Giá trị nội tính tốn của móng M1 dưới chân cột biên C8.
Trườn
g hợp

Tở hợp nội lực
(móng M1 – cột biên C8)

N

MX

MY

QX

QY

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

TH1

CB2.4:1TT+0.9HT+0.9Gio YY

5610

306

-23

-19

75

TH2

CB2.3:1TT+0.9HT+0.9Gio Y

4992

431

-1

-10

42

TH3

CB1.2: 1TT+1Gio X

4308

253

-34

-23

35

TH4

CB1.2: 1TT+1Gio X

4308

253

-34

-23

35

TH5

CB2.4:1TT+0.9HT+0.9Gio YY

5610

306

-23

-19

75

Bảng 9.5 Giá trị nội tính tốn của móng M2 dưới chân cột giữa C16.
Trườn
g hợp
TH1

Tở hợp nội lực
(móng M2 – cột giữa C16)

CB1.1: 1TT+1HT

N

MX

MY

QX

QY

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

8648

-115

1

-1

-22


TH2

CB2.4:1TT+0.9HT+0.9Gio YY

8532

-242

-6

-3

14

TH3

CB1.2: 1TT+1Gio X

6439

-77

-47

-15

-14

TH4

CB1.2: 1TT+1Gio X

6439

-77

-47

-15

-14

TH5

CB2.3:1TT+0.9HT+0.9Gio Y

8319

21

9

1

-56

Bảng 9.6 Giá trị nội tính tốn của móng M3 dưới chân cột giữa C17.
Trườn
g hợp

Tổ hợp nội lực
(móng M3 – cột giữa C17)

N

MX

MY

QX

QY

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

TH1

CB1.1: 1TT+1HT

7447

-81

-1

1

-7

TH2

CB2.4:1TT+0.9HT+0.9Gio YY

7332

-212

7

3

30

TH3

CB1.2: 1TT+1Gio X

5860

-61

-51

-18

1

TH4

CB1.2: 1TT+1Gio X

5860

-61

-51

-18

1

TH5

CB2.3:1TT+0.9HT+0.9Gio Y

7228

55

-10

-3

-43

Bảng 9.7 Giá trị nội tính tốn của móng M4 dưới chân cột biên C2.
N

MX

MY

QX

QY

(móng M4 – cột giữa C2)

(kN)

(kNm

)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

TH1

CB2.3:1TT+0.9HT+0.9Gio Y

4962

-111

-6

0

-43

TH2

CB2.4:1TT+0.9HT+0.9Gio YY

4033

-240

13

8

-5

TH3

CB2.2:1TT+0.9HT+0.9Gio XX

4438

-147

20

11

-24

TH4

CB2.2:1TT+0.9HT+0.9Gio XX

4438

-174

20

11

-24

TH5

CB2.3:1TT+0.9HT+0.9Gio Y

4962

-111

-6

0

-43

Trườn
g hợp

Tổ hợp nội lực

1.3.2. Tải trọng tiêu chuẩn.
Tải trọng tiêu ch̉n được sử dụng để tính tốn nền móng theo trạng thái giới hạn thứ
II. Tải trọng lên móng đã xác định là tải trọng tính tốn, muốn có tổ hợp các tải trọng
tiêu ch̉n lên móng thì ta tạo ra các tổ hợp nội lực mới với cấu trúc là các gái trị tải

trọng tiêu chuẩn. Xem ở mục Error: Reference source not found trang Error:
Reference source not found.
Bảng 9.8 Giá trị nội tiêu chuẩn của móng M1 dưới chân cột biên C8.
Trườn
g hợp

Tổ hợp nội lực
(móng M1 – cột biên C8)

N

MX

MY

QX

QY

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN

)

(kN
)
67

TH1

CB IX:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
YY(tc)

507
8

292

-19

-16

TH2

CB VIII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
Y(tc)

456
2

396

-0.5

-8

39

TH3

CB II: 1TT(tc)+1Gio X(tc)

399
5

247

-28

-19

33

TH4

CB II: 1TT(tc)+1Gio X(tc)

399
5

247

-28

-19

33

TH5

CB IX:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
YY(tc)

507
8

292

-19

-16

97

Bảng 9.9 Giá trị nội tiêu chuẩn của móng M2 dưới chân cột giữa C16.
Trườn
g hợp

Tổ hợp nội lực
(móng M2 – cột giữa C16)

N

MX

MY

QX

QY

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

TH1

CB I: 1TT(tc)+1HT(tc)

787
7

-106

1

-1

-20

TH2

CB IX:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
YY(tc)

778
1

-213

-5

-3

10

TH3

CB II: 1TT(tc)+1Gio X(tc)

604
2

-75

-39

-13

-13

TH4

CB II: 1TT(tc)+1Gio X(tc)

604
2

-75

-39

-13

-13

TH5

CB VIII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
Y(tc)

760

3

7

8

1

-49

Bảng 9.10 Giá trị nội tiêu chuẩn của móng M3 dưới chân cột giữa C17.


Trườn
g hợp

Tổ hợp nội lực
(móng M3 – cột giữa C17)

N

MX

MY

QX

QY

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

TH1

CB I: 1TT(tc)+1HT(tc)

677
4

-75

-1

1

TH2

CB IX:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
YY(tc)

667
8

-184

5

3

25

TH3

CB II: 1TT(tc)+1Gio X(tc)

545
5

-58

-42

-15

0

TH4

CB II: 1TT(tc)+1Gio X(tc)

545
5

-58

-42

-15

0

TH5

CB VIII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
Y(tc)

659
1

38

-8

-2

-37

-7

Bảng 9.11 Giá trị nội tiêu chuẩn của móng M4 dưới chân cột biên C2.
N

MX

MY

QX

QY

(móng M4 – cột giữa C2)

(kN)

(kNm
)

(kNm
)

(kN
)

(kN
)

TH1

CB VIII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio

Y(tc)

441
5

-110

-5

0

-37

TH2

CB I: 1TT(tc)+1HT(tc)

412
4

-168

3

4

-22

TH3

CB VII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
XX(tc)

401
5

-163

17

9

-22

TH4

CB VII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
XX(tc)

401
5

-163

17

9

-22

TH5

CB VIII:1TT(tc)+0.9HT(tc)+0.9Gio
Y(tc)

441
5

-110

-5

0

-37

Trườn
g hợp

Tổ hợp nội lực

1.4. PHƯƠNG ÁN: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP LY TÂM DỰ ỨNG
LỰC - MÓNG M2 - DƯỚI CHÂN CỘT GIỮA C16.
1.4.1. Vật liệu sử dụng cho đài cọc.
Vật liệu sử dụng cho đài cọc được trình bày trong bảng sau:


Bảng 9.12 Thông số vật liệu đài cọc.
Thông số vật liệu
Khối

lượng
riêng
 kN m 3

Vật liệu



Bê tông



Cường
độ Cường độ
chịu
nén chịu
kéo Module đàn hồi
tính
toán tính
toán (MPa)
(MPa)
(MPa)

B30

25

R b 17

CB400-V

78.5

R sc 350

Cốt thép
CB240-T

78.5

R sc 210

R bt 1.2
R s 350
R sw 280
R s 210
R sw 170

E b 32.5 103
E s 20 104

E s 20 104

1.4.2. Sơ bộ kích thước đài và cọc.
1.4.2.1. Sơ bộ chiều cao đài móng.
Chọn hiều cao đài cọc là H = 1.5 m, sau đó tiến hành tính tốn và kiểm tra lại.
Khoảng cách từ mặt đất tự nhiên đến mặt sàn tầng hầm là 0.75 m (Thiết kế mặt đài
trùng với mặt trên kết cấu sàn tầng hầm).
Chiều sâu chôn đài so với mặt đất tự nhiên: 0.75 + 1.5 = 2.25 m
1.4.2.2. Sơ bợ cọc.

Để chọn đường kính cọc và chiều sâu mũi thích hợp nhất cho điều kiện địa chất và tải
trọng cơng trình, cần phải đưa ra phương án kích thước khác nhau để so sánh và lựa
chọn. Ban đầu giả thiết chọn cọc ly tâm có đường kính Dcọc = 500 mm.
Theo TCVN 10304-2014 đối với móng cọc treo ta đặt mũi cọc ở lớp đất tốt hoặc
tương đối tốt, có chỉ số SPT tương đối (chọn lớp đất số 3).
Chọn cao trình mũi cọc so với mặt đất tự nhiên là: -38.15 m.
Chiều dài tính toán của cọc:

L tt 38.15  2.25 35.9 m
Chiều dài thực tế phải thi công cọc là:
Lthựctế = l1 + Ltt + lmũi = 0.1 + 35.9 + 0.1 = 36.1 m
Trong đó:


+ l1 là chiều dài đoạn cọc chôn trong đài, lấy l1 = 0.1 m.
+ lmũi là chiều dài đoạn mũi cọc, l mũi = 0.2 Dcọc = 0.2 0.35 = 0.07 m.
Kết luận: Cọc có chiều dài 36 m được chia làm 3 đoạn có 2 mối nối, mỡi đoạn cọc dài
12 m.
1.4.3. Tính sức chịu tải của cọc.
1.4.3.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước được sử dụng từ đơn vị cung cấp cọc – công ty
Phan Vũ. Từ catologue của nhà cung cấp như Hình 9 .2, ta tra được Rvl = 4580 kN.
1.4.3.2. Xác định sức chịu tải cực hạn Rc,u của cọc.
Có nhiều công thức để xác định sức chịu tải cực hạn của cọc trong đồ án này sinh viên
sẽ trình bày 3 cách xác định sức chịu tải của đất nền như sau:
+ Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền.
+ Xác định sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cường độ của đất nền.
+ Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT.
1. Sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lí của đất nền.
a. Lí thuyết tính toán sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lí đất nền.

Theo mục 7.2.2 TCVN 10304-2014, sức chịu tải cực hạn của cọc xác định như sau:

R c,u c  cq q b A b  u  cf f i li 
Trong đó:
+ c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c 1.
 ,
+ cq cf là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc, có xét
đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất, xem bảng 4 TCVN
10304-2014.

+ u : chu vi tiết diện ngang cọc, u D coc 3.14 0.35 1.099 m.

D2
0.352
A b   coc 3.14 
0.096 m 2 .
4
4
+ Ab : diện tích tiết diện ngang mũi cọc,
+ fi là cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) lớp đất thứ i trên thân cọc, lấy
theo bảng 3 TCVN 10304:2014.
+ li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i.


+ qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc lấy theo bảng 2 TCVN
10304:2014.
b. Thực hành tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền.
 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc qb theo bảng 2 TCVN 10304:2014. Đối
với đất số 3 là cát mịn lẫn sét, bụi, trạng thái chặt vừa có chỉ số sệt IL = 0.37 và chiều
sâu hạ cọc 38.15 m, ta tra bảng được qb = 4596.15 kPa.

 Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc fi×li. Chia lớp đất xung quanh cọc
thành những lớp đất có li 2 m (Chú thích (1) Bảng 3 TCVN 10304:2014) và tiến
hành nội suy giá trị fi từ bảng 3 TCVN 10304-2014 phụ thuộc vào loại đất và chiều
sâu trung bình của mỡi lớp đất thứ "i", tính từ MĐTN.


Hình 9.5 Phân chia các lớp phân tố để tính ma sát thành của cọc với đất.
Kết quả tính tốn được trình bày trong bảng sau: cf
Bảng 9.13 Bảng giá trị ma sát thân cọc theo chỉ têu cơ lí đất nền.


Lớp
đất
1

2

3

Loại
đất
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính

Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính
Dính

li
m
1.45
1.5
1
1.3
2
2
2
1
1.75
2
2
2
2
2
2
2

2
2
2
2

zi
(z = 0
MĐTN)
m
2.975
4.45
5.7
6.85
8.5
10.5
12.5
14
15.375
17.25
19.25
21.25
23.25
25.25
27.25
29.25
31.25
33.25
35.25
37.25

 f l
i

htb

IL

m
0.83
0.83
0.63
0.63
0.63
0.63
0.63
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37
0.37

fi

kN/m2
6.62
7.69
14.91
15.33
15.67
15.77
16.19
40.61
41.76
43.05
44.48
45.87
47.27
48.70
50.08
51.50
52.84
54.14
55.31
55.31

i

Như vậy, sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cơ lí đất nền sẽ là:
R c,u1 c  cq q b A b  u  cf fi li 
R c,u1  1 1.14596.15 0.096  1.099 1362.02 
R c,u1  485.35  1496.86
R c,u1 1982.21 kN
 R c,u1 1980 kN

2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền.
Theo phụ lục G2 TCVN 10304:2014, sức chịu tải cực hạn của cọc:

R c,u q b A b  u  f i li
Trong đó:

cf

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

cf fi l i

kN/m
9.60
11.54
14.91
19.93
31.34
31.54
32.38
40.61
73.08
86.10
88.96
91.74
94.54
97.40
100.16
103.00
105.68
108.28
110.62
110.62
1362.02


+ qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc.
+ Ab là diện tích tiết diện ngang mũi cọc.
+ u là chu vi tiết diện ngang cọc.
+ fi là cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” thân cọc.
+ li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”.

 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc qb theo mục G.2.1 TCVN 10304:2014.

Q b q b A b  c N 'c  q ',p N 'q  A b
Trong đó:
+ N’c = 9 đối với cọc đóng, ép.
+ N’q = 100 đối với đất chặt vừa của cọc đóng, ép (bảng G.1 TCVN 10304:2014).
+ c là lực dính của đất.
+ q’γ,p là áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc (có trị số bằng ứng suất pháp
hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc).
Với:
 Độ sâu giới hạn ZL xác định từ bảng G.1 TCVN 103047:2014.
Bảng 9.14 Giá trị các hệ số k, ZL và Nq’ cho cọc trong đất cát.
k
Trạng
thái đất

Độ chặt tương
đối Dr

Rời

Nq ’

ZL/d

Cọc
đóng

Cọc khoan
nhồi và

Barrette

Cọc
đóng

Cọc khoan
nhồi và
Barrette

Từ 0.2 đến 0.4

6

0.8

0.3

60

25

Chặt vừa

Từ 0.4 đến 0.75

8

1.0

0.5

100

60

Chặt

Từ 0.75 đến 0.9

15

1.5

0.8

180

100

Mũi cọc nằm trong lớp đất 3, trạng thái chặt vừa nên ta có:
ZL
8  ZL 8 D coc 8 0.5 4 m.
Dcoc

 Chiều sâu mũi cọc nằm trong lớp đất 3 là: 24.75 m.
Ta thấy: