THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG. docx

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 1

Mục lục
Trang

PHẦN 1: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4
1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG. 4
1.1. Các ký hiệu sử dụng trong tính toán. 4
1.2. Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực xây dựng. 4
2. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ. 5
2.1. Nhận xét. 5
2.2. Kiến nghị. 5
PHẦN 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT 6
1. BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH. 6
2. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH. 7
2.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc. 7
2.2. Lựa chọn kích thước và cao độ cọc. 8
3. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ. 9
3.1. Trọng lượng bản thân trụ. 9
3.2. Lập các tỏ hợp tải trọng thiết kế với MNTN. 10
3.3. Lập bảng tổ hợp tải trọng. 11
4. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC 11
4.1. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu. 11
4.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền. 13
4.3. Sức kháng tính toán của cọc đơn. 17
5. CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG. 17
5.1. Tính số lượng cọc: 17
5.2. Bố trí cọc trong móng : 18

5.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ: 19
6. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ. 20
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 2
6.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn. 20
6.2. Kiểm toán sức kháng nhóm cọc. 20
7. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG. 23
7.1. Xác định độ lún ổn định. 23
7.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc. 26
8. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC, TÍNH MỐI NỐI THI CÔNG
CỌC. 27
8.1. Cường độ cốt thép cho cọc và bệ cọc. 27
8.2. Tính mối nối thi công cọc. 34
PHẦN 3 : BẢN VẼ 35
1. Bản vẽ bố trí chung. 35
2. Bản vẽ cốt thép cọc. 35
3. Bản vẽ mối nối cọc. 35
4. Bản vẽ cốt thép bệ. 35



Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 3

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

Sinh viên: Nguyễn Hữu Dân.
Lớp: Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50.
Trường: Đại học giao thông vận tải.
Mã sinh viên: 0901958
Đề bài: 7-5-3








Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 4
PHẦN 1: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG.
1.1. Các ký hiệu sử dụng trong tính toán.


: Trọng lượng riêng của đất tự nhiên. (kN/m
3
)

s

: Trọng lượng riêng của hạt đất. (kN/m
3

)

n

: Trọng lượng riêng của nước (

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 hòa.
c
: Lực dính của đất. (kN/m
2
)

: Tỷ trọng của đất. (độ)

: Tỷ trọng của đất.

1.2. Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực xây dựng.
Tại lỗ khoan BH3, khoan xuống cao độ là -40m, gặp 4 lớp đất như sau:
 Lớp 1:
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 5
Lớp 1 là lớp cát xãm, xám đen, kết cấu rời rạc. Chiều dày của lớp xác định được ở BH3 là
4.30m. Cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ mặt đáy là -4.30m. Chiều sâu xói của lớp đất
này là 1.70m.
 Lớp 2:
Lớp 2 là lớp sét, xám nâu, xám đen, trạng thái chảy, phân bố dưới lớp 1. Chiều dày
của lớp là 3.90m, cao độ mặt lớp là -4.30m, cao độ đáy lớp là -8.20m.

 Lớp 3:
Lớp 3 là lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa, phân bố dưới lớp 2. Có chiều dày là
28.80m, cao độ mặt lớp là -8.20m, cao độ đáy lớp là -37.00m.
 Lớp 4:
Lớp 4 là lớp cát hạt trung, màu xám, kết cấu rất chặt, phân bố dưới lớp 3. Chiều
dày của lớp là 3m, cao độ mặt lớp là -37.00m, cao độ đáy lớp là 40.00m.
2. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ.
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và quy mô dự kiến
xây dựng, ta có một số nhận xét và kiến nghị sau:
2.1.Nhận xét.
 Điều kiện địa chất công trình nhìn chung khá phức tạp. có 4 lớp đất phân bố và
thay đổi từ trên mặt đất xuống độ sâu của mũi khoan.
 Lớp đất 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 lớn.
 Lớp đất số 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đó.
2.2.Kiến nghị.
 Với đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên chọn giải pháp móng cọc ma sát
bằng bê tong cốt thép cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa cọc.
 Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất sô 3 để tận dụng được khả năng chịu ma sát
của cọc.

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 6
PHẦN 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT

1. BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH.

BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH

Phó Yªn
4600
3@1200=3600
22
8200
6@1200=7200
500
500
P
500
H¹ l-u
2524
P
23
P P
28
P
27
P
26
P
15
P
Quy Nh¬n
8
P
500
1
P
21

P
20
P
19
P
18
P
17
P
16
P
1110
P
9
P P
14
P
13
P
12
P
43
P
2
P P
7
P
6
P
5

P
C¸t mÞn
-21.00
C¸t mÞn
SÐt pha
-18.00
-16.00
1000
2000
3@1200
500
28 cäc BTCT 400 X 400
L = 28,00 m
6@1200
500
500
3000
7000
1900
250
1750
2000
250
2000
1750
200
200
1900
1600
200

2300
1000
1000
1000
2000
2300
200
4000200
200
1000
9000
500
-6.00
SÐt pha
SÐt pha
-4.00
-2.00
SÐt pha
0.00(C§M§)
+8.50(C§§T)
3000
7000
2000
+1.50
1600
+4.00(MNTN)
200
2000
200
+3.50(C§§B)

+1.50(C§§B)
3000
8200
+8.00(MNTN)
4600
300
300
-2.00(M§SX)
8100
2300
4400
2300
9000
mÆt b»ng cäc
mÆt b»ng trô
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 7
2. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH.
2.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc.
 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 nước
giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông ta chọn giá
trị các cao độ như sau:
Cao độ đỉnh trụ được chọn như sau: max 
 + 1
 + 

 – 0.3m.

Trong đó:
MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 6.20m.
MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT = 4.80m.
H
tt
: Chiều cao thông thuyền, H
tt
= 2,50m.

Ta có: Max 
6.20 + 1.00
4.80 + 2.50
 - 0.3 = max 
7.20
7.30
 - 0.30 = 7.00m.
 Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7.00m.

 Cao độ đỉnh bệ( CĐĐB).
Cao độ đỉnh bệ ≤ MNTN – 0.5m = 3.10 – 0.5 = 2.6m.
 Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2,0m.
 Bề dày đáy móng (H
b
).
Bề dày bệ móng : H
b
= 1.5m ÷ 3.0m.
Chọn bề dày bệ móng : H
b
= 2.0m.

 Cao độ đáy bệ(CĐĐaB).
CĐĐaB = CĐĐB – H
b
= 2.0 – 2.0 = 0m.

Vậy các thông số thiết kế được chọn như sau:
Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 7.00m.
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2.0m.
Bề dày đáy móng: H
b
= 2.0m.
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIT K MễN HC NN V MểNG.
Nguyn Hu Dõn
Lp K thut h tng ụ th - Khúa 50 Trang 8
Cao ỏy b : CaB = 0 m.


2.2. La chn kớch thc v cao cc.
Theo tớnh cht ca cụng trỡnh l cu cú ti trng truyn xuụng múng l ln, a cht cú
lp t chu lc nm cỏch mt t 8.20m v khụng phi l tng ỏ gc nen chn gii phỏp
l múng cc ma sỏt bờ tong ct thộp.
Chn cc bờ tụng ỳc sn, cc cú kớch thc l 0.45x0.45
2
; c úng vo lp t
s 3 l lp cỏt ht nh, kt cu cht va. Cao mi cc l -31.0m. nh vy cc ngp sõu
vo lp t s 3 l 22.80m.
Chiu di ca cc c xỏc nh nh sau:
L
c

= CaB CMC
= 0.0 (-31.0) = 31.0m.
Trong ú:
CaB : Cao ỏy b, CaB = 0.0m.
CMC : Cao mi cc, CMC = -31.0m.

Kim tra :
Ta cú: 30 <



=
31
0.45
= 68.89 < 70
Tha món yờu cu v mnh
Tng chiu di ỳc cc s l : L = L
c
+1m = 31.0 + 1.0 = 32.0m. Cc c t hp t 3
t cc vi tng chiu di ỳc cc l: 32m = 11m +11m +10m. Nh vy 2 t than cc cú
450
800
Cao độ mặt đất sau khi đã tính xói lở
H t-thuyền
2525
150
25
Httr = ?
a = ?
a = ?

Hb = ?
120
MNTN
MNTT
b = ?
Cao độ MĐ sau khi xói lở
Cao độ đỉnh trụ
80
60
y
m
x
h
170
N
MNCN
Cao độ đáy dầm
30
x
y
h
m
N
25
150
Httr = ?
b = ?
Hb = ?
80
60

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 9
chiều dài 11m và đốt mũi cọc có chiều dài 10m. Các cọc được nối với nhau bằng phương
pháp hàn trong quá trình thi công đóng cọc.
3. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ.
3.1. Trọng lượng bản thân trụ.
 Tính chiều cao thân trụ.
Chiều cao thân trụ H
tr
:
H
tr
= CĐĐT – CĐĐB – CDMT
= 7.0 – 2.0 – 1.4
=3.6m.
Trong đó:
Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = 7.0m.
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = 2.0m.
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m.
 Thể tích toàn phần ( không kể bệ cọc).



Thể tích toàn phần của trụ V
tr
:
V
tr

= V
1
+ V
2
+ V
3
= 0.8 x 1.7 x 8 +

8 + 4.5 +2  0.25

 0.6  1.7
2
+ (3.3 x 1.2 x 3.6 +
 1.2
2
4
x 3.6)
= 10.98 + 6.63 + 18.33
= 35.94 .
3

V1
V2
V3
V1
V2
V3
MNCN
Cao ®é ®¸y dÇm
30

H t-thuyÒn
MNTN
MNTT
Cao ®é ®Ønh trô
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 10
 Thể tích phần trụ ngập nước ( không kể phần bệ cọc).
Thẻ tích trụ ngập nướcV
tn
:
V
tn
= S
tr
x (MNTN – CĐĐB)
= (3.3 X 1.2 +
  1.2
2
4
) X (3.10 – 2.0)
= 5.6 
3
.
Trong đó:
S
tr
:Diện tichsmawtj cắt ngang thân trụ.
MNTN : Mực nước thấp nhất.

CĐĐB : Cao độ đỉnh bệ.
3.2. Lập các tỏ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.
Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD



- tĩnh tải thẳng đứng.
KN
5800



- hoạt tải thẳng đứng.
KN
4000



- hoạt tải nằm ngang.
KN
110


-hoạt tải momen.
KN.m
700

Hệ số tải trọng:
Hoạt tải : n = 1.75
Tĩnh tải : n = 1.25


= 24.50 KN/
3
: trọng lượng riêng của bê tông.


= 9.81 KN/
3
: trọng lượng riêng của nước.
 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHSD:
- Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu.

1

= 


+ (


+ 

x V
tr
) - 


x V
tn
.
= 4000 + ( 5800 + 24.5 x 35.94) – 9.81 x 5.6
= 10625.59 KN

- Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu.
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 11

1

= 


= 110 KN
- Mômen tiêu chuẩn dọc cầu.

1

= 

+ 


x (CĐĐT – CĐĐB)
= 700 + 110 x (7 – 2)
= 1250 KN.m

 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ:
- Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu.

1

= 1.75 x 


+ 1.25 x ( 


+ 

x V
tr
) - 

x V
tn

= 1.75 x 4000 + 1.25 x ( 5800 + 24.50 x 35.94) – 9.81 x 5.6
= 15295.73 KN
- Tải trọng ngang tính toán dọc cầu.

1

= 1.75 


= 1.75 x 110 = 192.5 KN

 Mômen tính toán dọc cầu.

1

= 1.75 x 

+ 1.75 x 


x ( CĐĐT – CĐĐB)
= 1.75 x 700 + 1.75 x 110 x (7.0 – 2.0)
= 2187.5 KN.m
3.3. Lập bảng tổ hợp tải trọng.

TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐI
Tải trọng thẳng đứng.
KN
10625.59
15295.73
Tải trọng nằm ngang.
KN
110
192.5
Mômen
KN.m
1250

2187.5

4. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC.
4.1. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu.
 Chọn vật liệu:
- Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông : 0.45 x 0.45 (
2
).
- Bê tông có : 


= 32 MPa.
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 12
- Thép ASTM A615, có 

= 345 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 thường, ta có :
P

R
= φ x P
n
= φ x 0.8 x [0.85 x 


x (A
g
– A
st
) + 

x A
st
]
Trong đó :
φ : Hệ số sức kháng của bê tông, φ = 0.75.



: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày ( MPa).


: Giới hạn chảy tối thiểu của thanh cốt thép (MPa).
A
g
: Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, A
g
= 450 x 450 = 202500 (
2

).
A
st
: Diện tích cốt thép, A
st
= 8 x 387 = 3096 (
2
).
Vậy :
P
R
= 0.75 x 0.8 x [ 0.85 x 28 x (202500 – 3096) + 420 x 3096]
= 3627681.12 N
≈ 3627.68 KN
50
2 x 17550
50 2 x 175 50
Ø8
#22
450
450
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 13
4.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền.
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: Q
R =



x Q
p
+ 

x Q
s
.
Với :
sss
A.qQ 
;
ppp
A.qQ 

Trong đó:
Q
p
: sức kháng mũi cọc (MPa)
q
p
: sứ 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


vqs
45.0 
trong đất cát với
8.0
v


ta có :
36.0
qs


vq
45.0 
trong đất cát với
8.0
v

ta có :
36.0
q


 Sức kháng ma sát.
Do thân cọc được ngàm trong 3 lớp đất, có cả lớp đất dính và lớp đất rời nên ta tính Q
s

theo 2 phương pháp:
Đối với lớp đất sét : tính theo phương phap α.
Đối với lớp đất cát : tính theo phương pháp SPT.
- Đối với lớp đất xét.
Theo phương pháp α, sức kháng đơn vị q
s
được xác định như sau:
q
s

= α x S
u.

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 14
Trong đó :
S
u
: cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình ( MPa), S
u
= C
uu.

α : hệ số kết dính phụ thuộc vào S
u
và tỷ số



và hệ số dính được tra bảng theo tiêu chuẩn
thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05.
Đồng thời ta cũng tham khao công thức xác định α của API như sau:
Nếu S
u
≤ 25 KPa  α = 1.0
Nếu 25 KPa < S
u
< 75 KPa  α = 1.0 – 0.5 x



 25 
50 
.
Nếu S
u
≥ 75 KPa  α = 0.5.
Xét lớp đất số 2:
Ta có : S
u
= 17.2 KN/
2
=17.2 KPa = 0.0172 MPa.
D
b
= 3.9 m.
Tham khảo công thức xác định α của API ta có :
S
u
= 17.2 KPa < 25 KPa  α = 1.0.
Do đó ta lấy hệ số dính α = 1.0

Tên
lớp
Độ
sâu
(m)
Chiều
dày

(m)
Chu
vi
(m)
Cường độ
kháng cắt
S
u

(N/
2
)
Hệ số
α


q
s

(N/
2
)
Q
s

(KN)
Lớp 2
8.20
3.90
1.80

0.0172
1.0
0.0172
120.744

- Đối với lớp đất cát.
Sức kháng cọc ma sát được xác định như sau:
Q
s
= q
s
x A
s
với q
s
= 0.0019

.

Trong đó :
A
s
: diện tích bề mặt thân cọc (
2
).


: số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc ( búa / 300 mm).

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 15
Tên
lớp
Độ
sâu
(m)
Chiều
dày
(m)
Chu
vi
(m)
Chỉ
số
SPT
Chỉ số
SPT
trung
bình.
q
s
.10
3

(N)
A
s
.10

6

(
2
)
Q
si

(KN)
Lớp 1
2.0
0
1.8
2
0
0
0
0
4.0
2.0
1.8
2
2.0
3.8
3.6
13.68
4.3
0.3
1.8
1.85

1.925
3.6535
0.54
1.975
Q
sl
=




15.655
Lớp 3
8.2
0
1.8
4.85
0
0
0
0
10.0
1.8
1.8
8
6.425
12.2075
3.24
39.552
13.0

3.0
1.8
11
9.5
18.05
5.4
97.47
16.0
3.0
1.8
11
11
20.9
5.4
112.86
19.0
3.0
1.8
14
12.5
23.75
5.4
128.25
22.0
3.0
1.8
20
17
32.3
5.4

174.42
24.0
2.0
1.8
12
16
30.4
3.6
109.44
27.0
3.0
1.8
22
17
32.3
5.4
174.42
29.0
2.0
1.8
23
22.5
42.75
3.6
153.9
31.0
2.0
1.8
27
25

47.5
3.6
171.0
Q
si
=




1161.312

Vậy sức kháng thân cọc như sau:
Lớp
Q
qs

(KN)
Hệ số sức kháng





.


(KN)

1

15.655
0.36
5.636
2
120.744
0.56
67.617
3
1161.312
0.36
418.072
Tổng
491.325
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 16

 Sức kháng mũi cọc.
Q
p
= q
p
x A
p
, với

q
D
N

q
corr
p

b
D038,0

Và N
corr
= 0.77log
10

1.92


  N
Trong đó:
A
p
: diện tích mũi cọc ( 
2
).
N
corr
: số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, 

( búa/300mm).
N : số đếm SPT đo được (búa/300mm), lấy số SPT tại mũi cọc.



: ứng suất có hiệu (N/
2
), 

=  – u.
 : ứng suất tổng ( KN/
2
).
u : áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 3.1m.
D : chiều rộng hay đường kính cọc (mm).
D
b
: chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực ( tầng đất 3) (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 

:
Lớp 1:
 

   
 
 
 
 
1 1 1
(1)
11
1
(1)
1
h bh h n
bh
bh n
e
e
e
   


  
  


=
26.7 1.04 9.81
18.09
1 1.04




KN/m
3

Lớp 3:
 
   
 
 
 
 
3 3 3
(3)
33
3
(3)
1
h bh h n
bh
bh n
e
e
e
   


  
  



=
27.6+0.952 ×9.81
1+0.952
= 18.92 KN/m
3

Ta có :  = γ
1
× (h
1
– h
x
) + γ
2
× h
2
+ γ
3
× h
3

= 18.09 × (4.3 – 2.0 ) + 16.8 × 3.9 + 18.92 × 22.80.
= 538.503.
Áp lực lượng nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 3.1m là:
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 17
u = (3.1 + h
1

+ h
2
+ h
3
) × γ
n
.
= (3.1 + 4.3 + 3.9 + 22.8) × 9.81
= 334.521
Vậy ứng suất có hiệu là:




=  - u = 538.503 – 334.521 = 203.982 KN/
2
= 0.204 N/ 
2
.
- Tính N
corr
:
Ta có N = 27  N
corr
= 0.77 × 
10

1.92
0.204
 × 27

= 20.24
- Tính q
p
:
Ta có D
b
= 22800mm, D = 450 mm.
 q
p
=
0.038 ×20.24 ×22800
450
= 38.97 N/
2

- Tính q
l
:
q
l
= 0.4 × N
corr
= 0.4 × 20.24 = 8.096 < q
p

 lấy q
p
= 8.096.
 với A
p

= 202500 
2
thì sức kháng mũi cọc:
Q
p
= 8.096 × 202500 = 1639440 N.
φ
qs
× Q
p
= 0.36 × 1639440 = 590198.4 N
Vậy sức chịu tải của cọc theo đất nền là:
Q
R
= 491325 + 590198.4 = 1081523.4 (N) = 1081.52(KN).
4.3. Sức kháng tính toán của cọc đơn.
Sức kháng tính toán của cọc đơn được xác định như sau:
P
tt
= min (P
R
; Q
R
) = min (3627.68 ; 1081.52) = 1081.52 KN.
5. CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG.
5.1. Tính số lượng cọc:
Số lượng cọc được xác định như sau: n ≥




Trong đó :
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 18
N : Tải trọng thắng đứng ở TTGHCĐ (KN)
P
tt
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn ( KN).
Thay số: n ≥
15295 .73
1081 .52
= 14.
 chọn n = 20 cọc.
5.2. Bố trí cọc trong móng :
 Bố trí cọc trên mặt bằng.
Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 quy định:
- Khoảng cách từ mặt bên của bất kỳ cọc nào đến mép gần nhất của móng phải lớn hơn
225 mm.
- Khoảng cách giữa các tim cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2.5 lân đường kính
cọc hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn nhất.
Với n = 20 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng
đứng trên các mặt đứng, với các thông số :
 Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 5, khoảng cách tim giữa các hàng cọc theo
phương dọc cầu là 1200mm.
 Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4, khoảng cách tim giữa các hàng cọc theo
phương ngang cầu là 1200 mm.
 Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép cọc theo cả 2 phương ngang và dọc cầu
là 500 mm.

4 x 120 50
503 x 12032
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8 P12 P16 P20
P19
P18
P17P13
P14
P15
P11
P10
P9
460
580
50
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 19
 Tính thể tích bệ.
Với 20 cọc được bố trí như hình vẽ ta có các kích thước bệ là : 4600mm x 5800mm.
 thể tích của bệ là: V
b

= 4600 x 5800 x 2000 = 5.336 x 10
10

3
= 53.36 
3

5.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ:
 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD.
- Tải trọng thẳng đứng:

2

= 
1

+ (γ
bt
– γ
n
) x V
b
= 10625.59 + (24.50 – 9.81) x 53.36
= 11409.45 KN

- Tải trọng ngang.

2

= 

1

= 110 KN
- Mômen.

2

= 
1

+ 
1

x H
b
= 1250 + 110 x 2 = 1470 KN.m
 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ.
- Tải trọng thẳng đứng.

2

= 
1

+ (1.25 x γ
bt
– γ
n
) x V
b

= 15295.73 + (1.25 x 24.50 – 9.81) x 53.36
= 16406.42 KN
- Tải trọng ngang.

2

= 
1

= 192.5 KN
- Mômen.

2

= 
1

+ 
1

x H
b
= 2187.5 + 192.5 x 2 = 2572.5 KN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
Tải trọng thẳng

đứng
KN
11409.45
16406.42
Tải trọng ngang
KN
110
192.5
Mômen
KN.m
1470
2572.5

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 20
6. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ.
6.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn.
 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc.
Sử dụng chương trình FB-Pier ta tính được nội lực tác dụng lên đầu cọc như sau :
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction 0.2425E+02 KN 1 0 15
Max shear in 3 direction -0.3302E+01 KN 1 0 3
Max moment about 2 axis -0.7065E+00 KN-M 1 0 3
Max moment about 3 axis -0.4253E+01 KN-M 1 0 15
Max axial force -0.8244E+03 KN 1 0 13
Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0
Max demand/capacity ratio 0.2268E+00 1 0 13
Vậy : Nội lực dọc trục lớn nhất trong cọc là N

max
= 824.4 KN
Lực cắt là 24.25 KN
Momen là 4.253 KN.m
 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn.
Công thức kiểm toán : N
max
+ ∆N ≤ P
tt

Trong đó :
N
max
: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc ( lực dọc trục).
∆N : Trọng lượng bản thân cọc (KN).
P
tt
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Ta có :
P
tt
= 1081.52 KN
∆N = L
c
× 
2
× (

- 


) = 31 × 0.45
2
× ( 24.5 ˗ 9.81) = 92.22 KN
Vậy : N
max
+ ∆N = 824.4 + 92.22 =916.62 < 1081.52 = P
tt
 Đạt.
6.2. Kiểm toán sức kháng nhóm cọc.
Công thức kiểm toán sức kháng của nhóm cọc là :
ggRc
QQV 
=
1g

Q
g1
+
2g

Q
g2

Trong đó :
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 21
V
C

: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. V
C
= 16406.42 (kN)
Q
R
: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc.
g

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc.
Q
g
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc.
φ
g1
, φ
g2
: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc trong đất dính, đất rời.
Q
g1,
Q
g2
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính, đất rời.
 Với đất dính.
Q
g1
= min{η x tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương tương}
= min{Q
1
; Q
2

}
Trong đó :
η : Hệ số hữu hiệu.
Q
1
: η x tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn trong đất dính.
Q
2
: Sức kháng trụ tương đương.
Ta có :
Cao độ mặt đất sau xói là : -2.0m.
Cao độ đáy bệ là : 0.0m.
Do vậy sau khi xói nở đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất trên bề mặt là mềm yếu
nên sức chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải được nhân hệ số hữu hiệu, được lấy như sau :
η = 0.65 Với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính.
η = 1.00 Với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính.
Mà khoảng cách tim đến tim các cọc là 1200mm

1200
450
= 2.67 hay khoảng cách tim đến tim bằng 2.67d nên ta nội suy để tìm η
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 22
η = 0.65 +
1 󰂽 0.65
6 󰂽 2.5
× (
1200

450
˗ 2.5) = 0.667.
- Xác định Q
1
:
Tổng sức kháng danh định dọc trục của cọc đơn trong đất sét :
Q
s
= 120744 N
Vậy Q
1
= n× η × Q
s
= 20 × 0.667 × 120744 = 1610724.96 N = 1610.72 KN.
- Xác định Q
2
:
Tính với lớp đất 2, sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác định theo công thức :
Q
2
=
 
uc
u
SXYNSZYX  22
.
Trong đó:
X : Chiều rộng của nhóm cọc.
Y : Chiều dài của nhóm cọc.
Z : Chiều sâu của nhóm cọc.

N
C
: Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X.
u
S
: Cường độ chịu cắt không thoát nước dọc theo chiều sâu cọc (MPa).
S
u
: Cường độ chịu cắt không thoát nước ở đáy móng. (MPa).
Ta có : X = 3x1200 + 450 = 4050mm.
Y = 4x1200 + 450 = 5250mm.
Do mũi cọc đặt tại lớp đất 3 nên Q
2
=
 
u
SZYX 22 


Tác động của nhóm cọc như một móng khối.
Z
X
Y
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 23

Lớp đất 2 :
Z = - 4.3 – (8.2) = 3.9m.

 Lớp 2 có chiều dày 3.9m và S
u
=
u
S
= 17.2 KN/
2
= 0.0172MPa.
 
2
 2
= (2 × 4050 + 2 ×5250) × 3900 × 0.0172 = 1247688 N = 1247.688 KN
Vậy Q
g1
= min( 1610.72; 1247.688) = 1247.688 KN
Với φ
g1
= 0.65
 Với đất rời.
Q
g2
= η x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn.
Trong đó : η là hệ số hữu hiệu, lấy =1
- Sức kháng thân cọc của cọc đơn ở lớp 1 và lớp 3 là :
Q
s1
= 15655N ; Q
s3
= 1161312N
Vậy tổng sức kháng thân cọc của nhóm cọc trong đất cát là:




= 20 × (Q
s1
+ Q
s3
) = 20 × (15655 + 1161312) =23539340 N =23539.34KN
- Mũi cọc đặt ở lớp 3 và có cao độ là -31m, sức kháng mũi cọc của nhóm cọc là:



= n × Q
p
= 20 × 1639400 = 32788000N = 32788KN
Do đó : Q
g2
= 1 × (23539.34 + 32788) = 56327.34 KN
Với φ
g2
= 0.36
Vậy Q
R
= 0.65 × 1247.688 + 0.36 × 56327.34 = 21088.84KN
 Q
R
> V
c
Đạt
7. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG.

7.1. Xác định độ lún ổn định.
Do lớp đất 1 và 2 là các lớp đất yếu, lớp đất 3 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định của kết cấu
nhóm cọc được xác định theo móng tương đương, sơ đồ như hình vẽ:
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 24




Ta có : D
b
= 22800mm. Móng tương đương nằm trong lớp đất 3 và cách đỉnh lớp một
khoảng bằng
2

3
= 15200mm.
Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún của móng tương đương như sau :
Sử dụng kết quả SPT:

=
corr
N
BIq 30

Trong đó : I = 1 - 0.125
5.0
B

'D

và q =
S
N
o

Với :

: Độ lún của nhóm cọc (mm).
q : Áp lực tĩnh tác dụng tại
2

3
cho tại móng tương đương, áp lực này bằng với tải trọng
tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng tương đương và không bao
gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc.
N
0
: Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD, N
0
=11409.45 KN.
S : Diện tích móng tương đương.
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 25
B : chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), B = 4050 mm.
D
b

: Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực.


: Độ sâu hữu hiệu, lấy bằng
2

3
(mm), D’ = 15200 mm.
N
corr
: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu
B phía dưới đế mong tương đương (Búa/300mm).
I : Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm.
Ta có:
I = 1 – 0.125 ×
15200
4050
= 0.53 > 0.5
 Tính q:
Kích thước của móng tương đương.
- Chiều rộng móng tương đương chính là khoảng cách giữa tim của 2 cọc xa theo chiều
ngang cầu nhất cộng với đường kính cọc :
B
tđ
= 3 × 1.2 + 0.45 = 4.05 m.
- Chiều dài móng tương đương chính là khoảng cách giữa tim 2 cọc xa nhất theo chiều
dọc cầu cộng đường kính cọc :
L
tđ
= 4 × 1.2 + 0.45 = 5.25 m.

Diện tích móng tương đương là :
S = B
tđ
× L
tđ
= 4.05 × 5.25 = 21.2625 
2

Do đó : q =

0

=
11409.45
21.2625
=536.6 KN/
2
= 0.5366 N/
2

 Tính N
corr
:

NN
corr














'
10
92.1
log77.0


Trong đó :
N
corr
: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ.
'

: Ứng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm
2
).
N : Số đếm SPT trong khoảng tính lún. N được lấy bằng giá trị trung bình của số đếm
SPT của lớp đất được giới hạn từ đáy móng tương đương tới độ sâu một khoảng B =
4.05m .