Báo cáo thiết kế môn học nền móng cao độ âm 45m 4 lớp đất SV nguyễn tuấn anh

Thiết kế môn học Nền & Móng Bộ Môn Địa Kỹ Thuật
Báo cáo Thiết kế môn học Nền Móng
cao độ âm 45m 4 lớp đất
SV Nguyễn Tuấn Anh
Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT Thủy-K49
1
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
Mục lục
Phn 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
Phn II
Thiết kế kĩ thuật
I. Lựa chọn kích thớc công trình và bố trí cọc trong móng
1.1. Lựa chọn kích thớc và cao độ bệ móng, mũi cọc6
1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) 6
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) 6
1.1.3. Cao độ đáy bệ .6
1.1.4. Chọn kích thớc và cao độ mũi cọc 7
1.2. Lập tổ hợp tải trọng tác tại đỉnh bệ với MNTN 7
1.2.1. Tính toán thể tích trụ.7
1.2.1.1. Tính chiều cao thân trụ 7
1.2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)7
1.2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.8
1.2.2.1. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc ở TTSD.9
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
2
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
1.2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHC . .9
1.3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn10

1.3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu 10
1.3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đát nền:QR11
1.3.2.1. Sức kháng thân cọc Q
s
.11
1.3.2.2. Sức kháng danh định tại mũi cọc Qp13
1.4. Xác định số lợng cọc và bố trí cọc.15
1.5. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ16
1.5.1. Tính thể tích bệ 16
1.5.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ.16
1.5.2.1. Trạng thái giới hạn sử dụng16
1.5.2.2. Trạng thái giới hạn cờng độ 17
II. kiểm toán theo trạng tháI giới hạn cờng đ
2.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 18
2.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc 18
2.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn20
2.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc 20
III. kiểm toán theo trạng tháI giới hạn sử dụng
3.1. Xác định độ lún ổn định 23
3.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc 25
IV. CNG CT THẫP CHO CC V B
4.1. Tớnh v b trớ ct thộp dc cho cc26
4.1.1. Tớnh mụ men theo s cu cc v treo cc 26
4.1.2. Tớnh v b trớ ct thộp dc cho cc 29
4.2. B trớ ct thộp ai cho cc 32
4.3. Chi tit ct thộp cng mi cc.32
4.4. Li ct thộp u cc 32
4.5. Vnh ai thộp u cc 32
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
3

Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
4.6. Ct thộp múc cu 32
V. TNH MI NI THI CễNG

Ph n III
Bản vẽ
Phn 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:


: Trọng lợng riêng của đất tự nhiên (kN/m
3
)

s
: Trọng lợng riêng của hạt đất (kN/m
3

n
: Trọng lợng riêng của nớc (

n
=9.81kN/m
3
)
W : Độ ẩm (%)
W
L

: Giới hạn chảy (%)
W
p
: Giới hạn dẻo (%)
a : Hệ số nén (m
2
/kN)
k : Hệ số thấm (m/s)
n : Độ rỗng
e : Hệ số rỗng
S
r
: Độ bão
c : Lực dính đơn vị (kN/m
2
)

: Tỷ trọng của đất (độ)

: Tỷ trọng của đất
Tại lỗ khoan BH3, khoan xuống cao độ là - 45m, gặp 4 lớp đất nh sau:
Lớp 1:
Lớp 1 là lớp cát bụi, có màu xám, xám đen, kết cấu rời rạc. Chiều dày của lớp
xác định đợc ở BH3 là 4.30m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là -4.30.
Lớp 2:
Lớp 2 là lớp sét màu xám nâu, xám đen, phân bố dới lớp 1. Chiều dày của lớp là
3.90m, cao độ mặt lớp là -4.30m, cao độ đáy là -8.20m. Lớp đất có độ ẩm W =
52.2%, độ bão hòa S
r
= 99.2. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt I

L
= 1.46
Lớp 3:
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
4
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
Lớp thứ 3 gặp ở BH3 là lớp cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt vừa, phân bố d-
ới lớp 2. Chiều dày của lớp xác định ở BH3 là 28.8 m, cao độ mặt lớp là -8.20 m,
cao độ đáy lớp là -37.00.
Lớp 4:
Lớp thứ 4 là lớp cát hạt trung, màu xám, kết cấu rất chặt, phân bố dới lớp 3.
Chiều dày của lớp là 3.00 m, cao độ mặt lớp là -37.00, cao độ đáy lớp là -40.00m.
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, 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 trung bình, lớp 4 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 4 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 hoặc 4 để tận dụng khả năng
chịu ma sát của cọc.
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
5
Thiết kế môn học Nền & Móng Bộ Môn Địa Kỹ Thuật
PhÇn II

Thiết kế kĩ thuật
Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT Thủy-K49
6
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
0.00(CĐMĐ)
-4.30
Lớp 2 :
Sét - chảy
+2.70(MNTN)
+7.10(MNCN)
Ngang cầu
Dọc cầu
28 cọc BTCT 400 X 400
L = 27.00 m
-27.00
450
1
P
P
8
P
15
P
22
P
2
P
9
P
16

P
23
P
3
P
10
P
17
P
24
P
4
P
11
P
18
P
25
P
5
P
12
P
19
P
26
P
6
P
13

P
20
P
27
120
mặt bằng cọc
mặt bằng trụ
450
800
150
+7.80(CĐĐT)
6x120=720
185
3x120=360
170170
50 50
460
6x120=720
50
3x120=360
50
460
150
185
50 50
820
50
720
50
0.00(CĐĐaB)

2525
P
7
P
14
P
21
P
28
bố trí chung công trình
800
150
25
150
25
820
-1.90(CĐMĐSX)
2.00(CĐĐB)
170
-27.00
8060440200
780
8060440200
25
25
780
Lớp 1 :
cát bui
Lớp 3 :
Sét - Cứng

460
170
-8.20
+4.40(MNTT)
30
+8.10(CĐĐD)
Htt=350
I. 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).
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
7
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
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 = 7.1m
+ MNTT: Mực nớc thông thyền, MNTT = 4.4m
+
tt
H
: Chiều cao thông thuyền,
tt
H
= 3.5m.
Ta có : max(7.1+1; 4.4+3.5) - 0.3 = max(8.1; 7.9) - 0.3 =7.8m
=> Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = +7.8m.
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB).
Cao độ đỉnh bệ

MNTN - 0.5m = 2.7 - 0.5 = 2.2 m
=> Chọn cao độ đỉnh bệ là: + 2m.
1.1.3. Cao độ đáy bệ.
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - H
b
Trong đó: H
b
: Chiều dày bệ móng (H
b
=
mm 5.25.1
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:
80
60
170
25120
25
200
80
60
440
200
-1,9 (cao độ mặt đất sau xói lở)
-1,9 (cao độ mặt đất sau xói lở)
+4,40 (MNTT)
+2,70 (MNTN)
+7,80 (CĐĐT)
+7,10 (MNCN)
150
25
150
25
cao độ đáy dầm
30
450
b=?b=?
800
a=?a=?
Httr = 440

hình chiếu dọc trụ cầu
hình chiếu ngang trụ cầu
330
Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7.8m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2.0m
Cao độ đáy bệ là: 0.0 m
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
8
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
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 0.40x0.40m; đợc
đóng vào lớp số 3 là lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa. Cao độ mũi cọc là -27.0m.
Nh vậy cọc đợc đóng vào trong lớp đất số 3 có chiều dày là 18.8m.
Chiều dài của cọc (L
c
) đợc xác định nh sau:
L
c
= CĐĐB- H
b
- CĐMC
L
c
= 2-2 - (- 27.0) = 27.0 m
Trong đó:
CĐĐB = 2.0 m : Cao độ nh b.

CĐMC = -27.0m : Cao độ mũi cọc.
Kiểm tra:
27.0
67.50 70
0.40
c
L
d
= =
=> thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L
cd
= L
c
+ phn u cc trong b = 27+1m = 28
m. Cọc đợc tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 28m = 9m + 9m + 10
m. Nh vậy hai đốt thân cọc chiều dài là 9m v t mi cc cú chiu di l 10 m.
Các đốt cọc sẽ đợc nối với nhau bằng hàn trong qúa trình thi công đóng cọc.
1.2. Lập tổ hợp tải trọng tác tại đỉnh bệ với MNTN
1.2.1. Tính toán thể tích trụ
1.2.1.1. Tính chiều cao thân trụ
Chiều cao thân trụ H
tr
:
H
tr
= CĐĐT - CĐĐB - CDMT.
H
tr
=7.8-2 - 1.4 = 4.4 m.

Trong đó: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7.8m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2m
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m.
1.2.1.2. Thể tích toànphần (không kể bệ cọc).
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
9
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
170
25120
25
80
60
+4,40 (MNTT)
+2,70 (MNTN)
+7,80 (CĐĐT)
+7,10 (MNCN)
330
80
60
440
v1
v2
v3
v1
v2
v3
440
150
25
150

25
800
Thể tích trụ toàn phần V
tr
:
V
tr
= V
1
+ V
2
+ V
3
= =
2
(8 4.5 0.25 2) 1.2
8 1.7 0.8 1.7 0.6 ( 3.3 1.2) 4.4
2 4

+ + ì ì
ì ì + ì ì + + ì ì
= 10.88 + 6.63 + 23.40 = 40.91 m
3
.
1.2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nớc(không kể bệ cọc).
Thể tích trụ toàn phần V
tn
:
V
tn

= S
tr
x (MNTN - CĐĐB)
=
2
3
1.2
( 3.3 1.2) (2.7 2.0) 3.56
4
m

ì
+ ì ì =
Trong đó: MNTN = +2.7 m : Mực nớc thấp nhất.
CĐĐB = +2.0 m : Cao độ đỉnh bệ.
S
tr
: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m
2
.
1.2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.
Tải trọng Đơn vị TTSD
o
t
N
- Tĩnh tải thẳng đứng kN 6200
o
h
N
- Hoạt tải thẳng đứng kN 4500

o
h
H
- Hoạt tải nằm ngang kN 130
o
M
- Hoạt tải mômen KN.m 800
Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1.75
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
10
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
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
1.2.2.1. 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
4500 + (6200 + 24.50x40.91) 9.81x3.56= 11667.37 kN.
Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu:
H
tc
= H
o
= 130 kN
Mômen tiêu chuẩn dọc cầu:
)BĐĐCTĐĐC(xHMM
o
h
otc
+=
= 800 + 130 x (7.8 2.0)
= 1554 kN.m
1.2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHCĐ.
Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu
1.75 1.25 ( )
tt o o
h t bt tr n tn
N N N V V

= ì + ì + ì ì
=
tt

N
1.75 x 4500 + 1.25 x (6200 + 24.5 x 40.91) 9.81 x 3.56
=
tt
N
16842.9 kN.
Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:
H
tt
= 1.75x
o
h
H

= 1.75x130 =227.5 kN.
Mômen tính toán dọc cầu:
)BĐĐCTĐĐC(xxH75.1xM75.1M
o
h
ott
+=

=
tt
M
1.75 x 800 + 1.75 X 130 (7.8 2.0 )
= 2719.5 kN.m
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
11
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut

Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng theo phơng dọc cầu vơi MNTN
Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng kN 11667.37 16842.9
Tải trọng ngang kN 130 227.5
Mômen kN.m 1554 2719.5
1.3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn
1.3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu.
Chọn vật liệu:
+ Cọc bê tông cốt thép
+ Tiết diện của cọc hình vuông: 0.40m x 0.40m
+ Bê tông có
'
c
f
= 28MPa
+ Thép ASTM A615, có
y
f
= 420 MPa
o Bố trí cốt thép trong cọc :
+ Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
+ Cốt đai : Chọn thép 8

ỉ22
ỉ8
50 2x150=300 50
502x150=30050
Mặt cắt ngang cọc BTCT
Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: P
R

Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
12
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
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)

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
= 400x400 =160 000mm
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(160 000 3096) + 420x3096}
= 3020781.12 N

3020.78 KN.
1.3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đát nền: Q
R
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: Q
R
=

sqspqp
xQxQ +
Trong đó:
qp

: Hệ số sức kháng tại mũi theo quy định

qs

: Hệ số sức kháng tại thân cọc trong cát
1.3.2.1. Sức kháng thân cọc Q
s
.
Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, có cả lớp đất dính và lớp đất rời, nên ta
tính Q
s
theo hai phơng pháp:
Đối với lớp đất cát: Tính theo phơng pháp SPT.
Đối với lớp đất sét: Tính theo phơng pháp .
o Đối với lớp đất cát: Sức kháng thân cọc Q
s
nh sau:
Q
s
= q
s
x A
s

và q

s
= 0.0019
N
Trong đó : A
s
: Diện tích bề mặt thân cọc (mm
2
).
N
: Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (búa/300mm).
1.Lớp 1: Vì lớp đất này là lớp đất yếu và có chiều dày bé nên trong tính
toán sức kháng ta có thể bỏ qua sức kháng của lớp này.
2. Lớp 3: Để tính số búa SPT trung bình (cha hiệu chỉnh) ta chia lớp đất
này ra thành nhiều lớp nhỏ và tính nh sau.
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
13
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
Tên lớp
Độ
sâu
(m)
Chiều
dày
(mm)
Chu
vi
(mm)
Chỉ số SPT
(búa/30cm)
N

Chỉ số
SPT trung
bình
(búa/30cm)
q
S
(N/mm
2
)
Q
S
(N)
8.20 0 1600 4.85 4.85 0.00922 0
10 1800 1600 8 6.425 0.01221 35164.8
13 3000 1600 11 9.5 0.01805 86640
16 3000 1600 11 11 0.0209 100320
19 3000 1600 14 12.5 0.02375 114000
22 3000 1600 20 17 0.0323 155040
24 2000 1600 12 16 0.0304 97280
27 3000 1600 22 17 0.0323 155040

s
Q
743484.8
=> Q
s
=743484.8 (N) = 743.485 (KN)
Mà
vqs
45.0 =

trong đất cát với
8.0
v
=
ta có:
36.0
qs
=
Do đó:
sqs
Q
= 0.36 x 743.485 = 267.66 (KN)
o Đối với đất sét: Theo phơng pháp , sức kháng thân cọc Q
s
nh sau:
s u
q S

=
Trong đó: S
u
: Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa), S
u
= C
uu
: Hệ số kết dính áp dụng cho S
u.
vqs
7.0 =
trong đất sét với

8.0
v
=
ta có:
56.0
qs
=
Hệ số kết dính () đợc xác định dựa vào đờng cong thiết kế về hệ số kết dính cho
cọc đóng vào đất sét ( theo Tomlinson, 1987 ), tra biểu đồ phụ thuộc vào D
b
/d .
(D
b
:chiều dài của cọc trong phần chiụ lực, phụ thuộc vào lớp đất phía trên)
Ta có: S
u

= 17.2KN/m
2
= 17.2KPa = 0.0172 Mpa.
m18800D
b
=
m


18.8
47
0.40
b

D
D
= =
Nội suy ta có:

=1
Đồng thời có tham khảo công thức của API ( Hiệp hội dầu khí Mỹ) nh sau:
S
u


25 KPa thì = 1
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
14
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
Tên lớp
Độ
sâu
(m)
Chiều
dày
(m)
Chu
vi
(m)
Cờng độ
kháng cắt
S
u
(N/mm

2
)
Hệ số

q
S
(N/mm
2
)
Q
s
(N)
Sét, chảy
8.20 3.90 1.60 0.0172 1 0.0172 107328
Do đó:
sqs
Q
= 0.56 x107328= 60103.68(N)

60.10 (KN)
Vậy:
sqs
Q
=267.66 + 60.10 = 327.76 (KN)
1.3.2.2. Sức kháng danh định tại mũi cọc Qp.
Sức kháng mũi cọc Q
p
: Q
p
= q

p
x A
p

và
l
bcorr
p
q
D
xDxN038.0
q =
Với:
xN
92.1
logx77.0N
'
v
10
corr

=
Trong đó: A
p
: Diện tích mũi cọc (mm
2
).
N
corr
: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,
'
v

(Búa/ 30cm)
u
'
v
=
: ng suất có hiệu (N/mm
2
)


: ng suất tổng (KN/m

2
)
u: p lực nớc lỗ rỗng ứng với MNTN. (KN/m
2
)
N: Số đếm SPT đo đợc (búa/300mm)
D : Chiều rộng hay đờng kính cọc (mm)
D
b
: Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực (mm)
q
l
: Sức kháng điểm giới hạn (MPa)
q
l
= 0.4N
corr
cho cát và q
l
= 0.3N
corr
cho bùn không dẻo
Tính
'
v

:
Lớp 1:
( )
( ) ( )

( )
( )
( )
( )
e1
e
e
n
1
h
1
bh
n
1
bh
1
bh
1
h
1
+
ì+
=


=
=
2
m/KN09.18
04.11

81.904.17.26
=
+
ì+
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
15
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
Lớp 3:
( )
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
e1
e
e
n
3
h
3
bh
n
3
bh
3
bh
3
h
3

+
ì+
=


=
=
2
m/KN46.18
952.01
81.9952.07.26
=
+
ì+
Ta có:

=
n
(h
x
+ MNTN) +
1
(h
1
h
x
) +
2
(h
2

) +
3
(h
3
)
=9.81x(1.9+2.7) + 18.09x(4.3-1.9) +16.9x8.2 + 18.64x18.8=577.554KN/m
2
u=(MNTN + h
1
+h
2
+ h
3
)
n
=(2.7+4.3+8.2+18.8)x9.81=333.540 KN/m
2
Ta có:
'
v

=
u

=577.554-333.540=224.014KN/m
2


0.224N/mm
2

.
N = 22, D = 400mm, D
b
= 18800mm, A
p
= 160000mm
2
Thay số vào ta có:
1.92
0.77lg 22 15.81(Bua/30cm)
0.224
corr
N


= =
ữ




2
0.038 15.81 18800
28.24 /
400
p
q N mm
ì ì
= =
Do đó:

p
q
= 28.24 (N/mm
2
)

0.4N
corr
= 0.4 x 18.05 = 7.22(N/mm
2
) nên lấy
p
q
= 7.22(N/mm
2
)
Mà
qp

v
45.0 =
trong đất cát với
8.0
v
=
ta có:
qp

=0.36
=>

pqp
Q
=
qp

.q
p
.A
p
= 0.36 x 7.22 x160 000 = 415 872 N = 415.87 (KN)
Vậy: Sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
Q
R
=327.76 + 415.87 = 743.63 kN.
Sức kháng dọc trục của cọc đơn :

)QPmin(P
R,Rtt
=
=min(3020.78; 743.63) = 743.63 KN.
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
16
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
1.4. Xác định số lợng cọc và bố trí cọc
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:
13067.94
17.57
743.63
n
= =
(cc) . Chn s cc bng 28 cc.
Bố trí cọc trên mặt bằng:
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 :
+ Tổng số cọc trong móng : n =28
+ Số hàng cọc theo phơng dọc cầu là 4. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo
phơng dọc cầu là 1200 mm.
+ Số hàng cọc theo phơng ngang cầu là 7. 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.

P22
P15
P8
P1
P23
P16
P9
P2

P24
P17
P10
P3
P25
P18
P11
P4
P26
P19
P12
P5
P27
P20
P13
P6
P28
P21
P14
P7
503x120=36050
50 6x120=720 50
Mặt bằng cọc
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
17
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
1.5. Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
1.5.1. Tính thể tích bệ.
Với 28 cọc bố trí nh hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x 8200mm. trong
đó : a = 1700mm.

b =1850mm.
Thể tích bệ là: V
b
=4600x8200x2000 = 75.44x10
9
mm
3
= 75.44m
3
.
1.5.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
25
150
25
800
dọc trụ cầu
ngang trụ cầu
170
25120
25
+4,40 (MNTT)
+2,70 (MNTN)
+7,80 (CĐĐT)
+7,10 (MNCN)
150
200
460
820
450
My

Hx
N
My?
Hx?
N?
My
Hx
N
My
N
My?
Hx?
N?
My
Hx
a=170
a=170
80
60
440
N
b=185
b=185
80
60
440
200
1.5.2.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
Tải trọng thẳng đứng:

bnbt
SD
1
SD
2
xV)(NN +=
= 11667.37 + (24.5 - 9.81)x75.44 = 12775.6 kN.
Tải trọng ngang:

==
SD
1
SD
2
HH
130.00 KN.
Mômen

b
SD
1
SD
1
SD
2
xHHMM +=
= 1554 + 130x2 = 1814 kN.m
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
18
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut

1.5.2.2. Trạng thái giới hạn cờng độ
Tải trọng thẳng đứng:

bnbt
ĐC
1
ĐC
2
xV)x25.1(NN +=
= 16842.9 + (1.25x24.5 - 9.81)x75.44= 18413.18 kN
Tải trọng ngang:

==
ĐC
1
ĐC
2
HH
227.5 kN.
Mômen

b
ĐC
1
ĐC
1
ĐC
2
xHHMM +=
= 2719.5 + 227.5x2 = 3174.5 kN.m

Bng 4: T hp ti trng tỏc dng lờn dỏy b
Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ
Tải trọng thẳng đứng kN 12775.6 18413.2
Tải trọng ngang kN 130 227.5
Mômen kN.m 1814 3174.5
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
19
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
II. kiểm toán theo trạng tháI giới hạn cờng độ I
2.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn.
2.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc:
Cỏch 1: Tớnh theo múng cc b cao
Lp bng Excel tớnh ni lc tỏc dng lờn u cc, chỳ ý õy ti trng dc cu,
kt qu nh sau:
Bng tớnh ni lc dc trc lờn cc
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
20
Thiết kế môn học Nền & Móng Bộ Môn Địa Kỹ Thuật
Nội lực cọc lớn nhất N
max
= 625.86 kN.
Cách 2 : Tính theo chương trình FB-Pier ;
Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT Thủy-K49
Cäc
Xn
sinαn cosαn
LNn Fn v u w Nn
1
1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
2

1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
3
1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
4
1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
5
1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
6
1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
7
1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 625.86
8
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
9
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
10
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
11
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
12
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
13
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
14
0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 557.15
15
-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
16
-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
17

-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
18
-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
19
-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
20
-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
21
-0.60 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 488.44
22
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
23
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
24
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
25
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
26
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
27
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
28
-1.80 0.00 1.00 27.00 0.16 0.03 0.01 0.00 419.73
21
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
- N
max
: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc
**********************************************
***** Final Maximums for all load cases *****

**********************************************
Result Type Value Load Comb. Pile
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction 0.1306E+02 KN 1 0 16
Max shear in 3 direction -0.6543E+01 KN 1 0 3
Max moment about 2 axis 0.1158E+01 KN-M 1 0 27
Max moment about 3 axis -0.1649E+01 KN-M 1 0 16
Max axial force -0.6040E+03 KN 1 0 15
Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0
Max demand/capacity ratio 0.1581E+00 1 0 16
Do đó: N
max
= 604KN, vy ly giỏ tr ln hn l N
max
= 625.86 KN kim toỏn.
2.1.2. 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
= 625.86 KN.
N: Trọng lợng bản thân cọc
Ta có: N = 0.40 x 0.40 x27 x 24.5= 105.84 KN
Kiểm toán: N
max
+ N =625.86+105.84 =734.7 KN

P
tt
= 743.64 KN => Đạt
2.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc.
V
c


Q
R
=
g

Q
g
Trong đó:
V
c
: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số
Q
R
: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc

g

: Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc, lấy bằng 0.65
Q
g
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, đối với đất rời xác định nh sau:
Để xác định sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc ta chia thành 2 phần:
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
22
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
+ Phần 1: Tính sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc ứng với phần nằm
trong đất dính (đất sét)
+ Phần 2: Tính sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc ứng với phần nằm
trong đất rời (đất cát)
a) Tính sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc ứng với phần nằm trong
đất dính (đất sét)
Q
g1
= min (

x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; Sức kháng trụ tơng đơng)
* Xác định Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn
Ta có: + Cao độ mặt đất sau xói là h
x
=-1.9 m
+ Cao độ đáy bệ là 0.0 m
Do vậy sau khi xói lở xảy ra đáy bệ tiếp xúc chặt chẽ với đất, đông thời lớp
đất trên bề mặt là lớp đất yếu. Do đó khả năng chịu taỉ riêng rẽ của từng cọc phải đ-
ợc nhân với hệ số hữu hiệu

. Do khoảng cách tim cọc tới tim cọc bằng 2.5d
<1200mm < 6d nên

=0.7
Sức kháng dọc trục cọc đơn là sức kháng thành bên do lớp đất sét tác dụng lúc và
nó đợc xác định theo phơng pháp

nh đã xác định ở phần trớc
Tên lớp
Độ
sâu
(m)
Chiều
dày
(m)
Chu
vi
(m)
Cờng độ
kháng cắt
S
u
(N/mm
2
)
Hệ số

q
S
(N/mm

2
)
Q
s
(N)
Sét, chảy
8.20 3.90 1.60 0.0172 1 0.0172 107328
Do đó:
s
Q
= 107328(N)

107.33 (KN)
Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn là
Q
g11
= * n* Q
s1
= 0,7 x 28 x 107.33 = 2103.67 (KN)
* Xác định sức kháng trụ tơng đơng:
Sức kháng trụ tơng đơng đợc tính theo công thức
Q
g12
=
( )
uC
u
SXYNSZYX ++ 22
(N)
Trong đó:

X Chiều rộng của nhóm cọc X= 4000 mm
Y Chiều dài của nhóm cọc Y=7600 mm
Z Chiều sâu của nhóm cọc trong đất dính Z= 3900 mm
N
C
hệ số phụ thuộc vào tỷ số Z/X
Ta có:
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
23
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
3,9
0.975 2,5
4.0
Z
X
= =
N
C
=
0,2 0,2 0,2 4 0,2 3,9
5 1 1 5 1 1 6.6
7.6 4
X Z
Y X
ì ì

+ + = + + =
ữ ữ ữ ữ

u

S
= Cờng độ chịu cắt không thoát nớc trung bình dọc theo chiều sâu của cọc
(MPa)
u
S
= 0.0172 MPa
S
u
= Cờng độ chịu cắt không thoát nớc tại đáy móng (MPa), Với chiều dày lớp đất
sét không dày lắm ta có thể lấy S
u
= 0 (MPa)
Thay số vào ta đợc:
Q
g12
=
( )
uC
u
SXYNSZYX ++ 22
= (2 x 4000 + 2 x 7600) x 3900 x 0.0172
=1556256 (N)

1556.27 (KN)
Ta có sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc ứng với phần nằm trong đất
dính là:
Q
g1
= min (Q
g11

; Q
g12
) = min (2103.67; 1556.27) =1556.27 (KN)
b) Tính sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc ứng với phần nằm trong
đất rời (đất cát)
Q
g2
=

x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn
Trong đó:

: hệ số hữu hiệu lấy = 1
Nhận thấy lớp đất 1 là lớp đất yếu có chiều dày khá nhỏ nên có thể bỏ qua
sức kháng dọc trục do lớp đất này tác dụng lên cọc.
Ta xét sức kháng dọc trục do lớp đất 3 tác dụng lên nhóm cọc. Bao gồm 2
phần là sức kháng mũi cọc và sức kháng thân cọc.
Sức kháng dọc trục của các cọc đơn:
Q
g2
=Q
mũi
+ Q
thân
Theo tính toán ở trên ta có:
Q
mũi
=
p
Q

= q
p
.A
p
= 7.22 x160 000 = 1155200N = 1155.2 (KN)
Q
thân
= Q
s
=743484.8 (N) = 743.48 (KN)
Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc do lớp 3 gây ra:
Q
g2
=Q
mũi
+ Q
thân
= 28x(1155.2 + 743.48) = 53163.04 (KN)
c) Tính sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc
Do đó:
Q
R
=
g1
*Q
g1
+
g2
*Q
g2

= 0.65 x 1556.27 + 0.36*53163.04 = 20150.27(KN)
=> Q
R
= 20150.27(KN) > V
C
= 18413.2 (KN) => Đạt
III. kiểm toán theo trạng tháI giới hạn sử dụng
3.1. Xác định độ lún ổn định:
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
24
Thit k mụn hc Nn & Múng B Mụn a K Thut
Độ lún ổn định của kết cấu móng đợc xác định theo móng tơng đơng.
Ta có trờng hợp này lớp đất tốt là lớp đất rời (lớp 3). Vì vậy móng tơng đơng nằm
trong lớp đất rời.
Với móng tơng đơng nằm trong lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún của
móng nh sau:
Sử dụng SPT:

=
corr
N
B.I.q30
Trong đó: I = 1 0.125
5.0
B
'D

q: áp lực tĩnh tác dụng tại 2D
b
/3 cho tại móng tơng đơng, 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 (MPa)
q =
S
N
o
Với: N
0
= Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD: N
0
=10275.58 KN
S = Diện tích móng tơng đơng
B: Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), B = 4000 mm

: Độ lún của nhóm cọc (mm)
I: Hệ số ảnh hởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm
D: Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2D
b
/3 (mm)
D
b
: Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực, D
b
= 18800 mm
N
corr
: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ
trên độ sâu B phía dới đế móng tơng đơng (Búa/300mm),
Nguyn Tun Anh Lp CTGT Thy-K49
25