thiết kế móng cọc

THUYẾT MINH THIẾT KẾ MÓNG CỌC
I. TỔ HP TẢI TRỌNG
Ta tính các thành phần nội lực tại mặt đất tự nhiên do các tải trọng gây ra
Các lực tác dụng
- Tónh tải tác dụng lên đỉnh cột : P
a
= 285 (KN)
- Hoạt tải gió tại đỉnh cột : P
g
= 32,8 (KN)
- Lực hãm cầu trục ngang : T
c1
= 2,5 (KN)
- Lực hãm cầu trục dọc : P
c2
= 2,0 (KN)
- Tải trọng cầu trục : P
c
= 311 (KN)
- Tải trọng bản thân cột G = 25.0,5.0,3.9.1,1
= 37,13 (KN)
Tổ hợp
tt
N
0
(KN)
tt
x
Q
0
(KN)

tt
y
Q
0
(KN)
tt
x
M
0
(KNm)
tt
y
M
0
(KNm)
P
a
+P
c
+G

+P
g
+ T
c2
633,1
3
32,8
0
2,0 13,8 450,700

P
a
+P
c
+G+ T
c1
+ T
c2
633,1
3
2,50 2,0 13,8 172,750
P
a
+P
c
+G

+0,9(T
c1
+P
g
)+T
c2
633,1
3
31,7
7
2,0 13,8 436,705
Tổ hợp nguy hiểm nhất : P
a

+P
c
+G

+P
g
+ T
c2
tt
N
0
= 633,13 (KN)
tt
x
Q
0

= 32,80 (KN) ;
tt
y
Q
0

= 2,0 (KN)
tt
x
M
0
= 13,8(KNm);

tt
y
M
0
= 450,700(KNm)


II. XỬ LÍ SỐ LIỆU.
Số liệu đòa chất :
STT
Số
hiệu
Độdà
y
(m)
W(%) W
nh
(%) W
d
(%)
W
γ
(KN/m
3
)
∆
ϕ
C
(KN/m

3
)
q
c
(KN/m
3
)
N
60
1 46 4 41,6 44,5 23,7 17,8 2,69 5
o
55’ 13 210 2
2 66 5 28,5 35,4 22,9 18,6 2,70 13
o
25’ 19 1800 8
3 3 4 19,2 - - - 2,64 - - 4600 12
4 21
∞
15 - - - 2,63 - - 1900 37
a. Lớp 1
- Chỉ số dẻo : A = W
nh
- W
d
= 45,5% - 23,7% = 21,8% > 17%, đất này là đất sét.
- Độ đặc : B =
821,0
8,21
7,236,41
=

−
=
−
A
WW
d
0,75 < B < 1 , đất ở trạng thái dẻo sệt.
- Hệ số rỗng :

( )
( )
14,11
8,17
416,01.10.69,2
1
1
0
=−
+
=−
+∆
=
w
n
W
e
γ
γ
b. Lớp 2
- Chỉ số dẻo : A = W

nh
- W
d
= 35,4% - 22,9% = 12,5%; 7%<A< 17%, đất này là đất sét pha.
- Độ đặc : B =
448,0
5,12
9,225,28
=
−
=
−
A
WW
d
0,25 < B < 0,5 , đất ở trạng thái dẻo.
- Hệ số rỗng :
1
Hm
Hd
500
300
Pc
0.0m
+9,0m
+6,9m
G
Pg
Pa
Tc2

Tc1
y
x

( )
( )
865,01
5,12
285,01.10.7,2
1
1
0
=−
+
=−
+∆
=
w
n
W
e
γ
γ
c. Lớp 3
Thành phần hạt :
d
(mm)
> 2 2 - 1 1 - 0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,01 0,01-0,002 <0,002
0 0,5 2 20 28,5 16 14,5 13 5,5
- % hạt đường kính

≥
0,1mm = 0,5 + 2 + 20 + 28,5 = 80% < 70%, đất là cát bụi
- Xuyên tiêu chuẩn N = 12 thuộc khoảng (10 , 29) , nên ở trạng thái chặt vừa.
Lớp đất 1 là đất cát chặt vừa.
- N
∈

[ ]
1029
÷
ứng với e
∈

[ ]
7,055,0
÷
, với N = 12 thì
e
0
=
833,0)1029(
1029
55,07,0
7,0
=−
−
−
+
- Dung trọng tự nhiên :
( )

2,17)192,01(
833,01
10.64,2
1
1
0
=+
+
=+
+
∆
=
w
e
n
w
γ
γ
(KN/m
3
)
-Môđun biên dạng :
E
o
=
9200.4600.2
==
co
q
α

(KN/m
2
)
Với cát bụi chặt vừa, chọn
25,1
0
÷=
α
, ta chọn
2
0
=
α
-góc ma sát :
Trò số SPT N =12
⇒
ϕ
= 35,5
o
d. Lớp 4
Thành phần hạt :
d
(mm)
> 10
10 -
5
5 - 2 2 -1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05
0,05
-0,01
% 1 7,5 21 37,5 19 10 3 2 0

- % hạt đường kính
≥
2mm = 1 +7,5+ 21=29,5 % >25%, đất là sỏi sạn
- Xuyên tiêu chuẩn N = 12 thuộc khoảng (30 , 50) , nên ở trạng thái chặt
Lớp đất 1 là sỏi sạn trạng thái chặt
- N
∈

[ ]
3050
÷
ứng với e
∈

[ ]
55,0,0
÷
, với N = 37 thì
e
0
=
53075,0)3037(
20
55,0
55,0
=−−
- Dung trọng tự nhiên :
( )
76,19)15,01(
53075,01

10.64,2
1
1
0
=+
+
=+
+
∆
=
w
e
n
w
γ
γ
(KN/m
3
)
-Góc ma sát :
Trò số SPT N =37
⇒
ϕ
= 41,75
o
2
Mặt cắt đòa chất
III. PHƯƠNG ÁN MÓNG
Lớp đất 1 là đất sét dẻo sệt
ϕ

, c, qc , N đều rất nhỏ, lớp đất 2 thì tố hơn nhưng vẫn còn yếu,
lớp đất 3 là cát bụi chặt vừa, là lớp đất tốt, còn lớp 4 là sỏi sạn – chặt, là lớp đất rất tốt. Do đó ta có
thể chọn 2 phương án móng :
- Phương án 1 : Đài cọc đặt trong lớp 1, cọc xuyên qua lớp 1,2 và đặt chân cọc trong lớp 3
- Phương án 2 : Giống phương án 1 nhưng tăng thêm chiều dài cọc để xuyên qua hết lớp đất 3
để mũi cọc đến lớp đất tốt là lớp sỏi sạn.
IV. THIẾT KẾ
Thiết kế theo Phương án 1
1. Chiều sâu đài cọc
hm > 0,7
dp
BK
Q
γ
Q = Q
x
= 32,8 KN
K
p
= tg
2

)45
2
(
0
+
ϕ
= tg
2

)45
2
'555
(
0
0
+
= 1,23
γ
=
γ
w1
=17,8 KN/m
3
Giả thiết chiều rộng đài cọc b
đ
= 1,5m
hm > 0,7
5,1.23,1.8,17
8,32
= 0,7 m
Chọn hm = 1,1m, lớp bê tông dưới đế móng dày 0,1m
3

5000 4000
1
4000
2
3

4
Đất sét dẻo sệt;
0
e

= 1,14
w
γ
= 17,8 KN/m
3
, W = 41,6%
c = 13 KN/m
2
;
ϕ
= 5
o
55’
Đất sét pha, trạng thái dẻo
w
γ
= 18,6 KN/m
3
, w = 28,5 %

0
e

= 0,865
ϕ

= 13
o
25’
c = 19 KN/m
2
Cát bụi – chặt vừa
w
γ
= 17,2 KN/m
3
, w = 19,2%

0
e

= 0,833;
ϕ
= 35,5
o

Đất sỏi sạn – chặt;
w
γ
=22,3KN/m
3
;
W = 15%;
0
e

= 0,8105;
ϕ
= 41,75
o
2. Chọn cọc.
Chọn cọc dài 10m tiết diện 300 x300, thép 4
φ
14 A
I
, BT#250, được hạ bằng búa Diensel
không khoan dẫn. Sau khi đóng cọc đập bể đầu cọc để chìa ra 0,4m thép leo vào đài cọc, vì cọc
chòu mômen lớn nên chôn cọc vào đài cọc 0,1m. Trên thân cọc có 2 móc thép để móng thép
trong quá trình vận chuyển dũng như thi công, 2 móc này đặt ở 2 đầu các 1 đầu cọc 1 đọan ¼
chiều dài cọc
3. Xách đònh sức chòu tải của cọc.
a) Theo vật liệu làm cọc
- Chòu nén
P
v
=
ϕ
(R
n
F
b
+ R
a
F
a
) = 1(11000.0,09 + 2,3.10

5
. 6,15. 10
-4
) = 1131,45(KN)
Trong đó : Cọc không xuyên qua lớp bùn
ϕ
= 1
BT#250 : R
n
= 11000KN/m
2
Cọc 300x300 : F
b
=0,09m
2

Thép A
I
: R
a
= 2,3.10
5
KN/m
2
4
φ
14 : F
a
= 6,15. 10
-4

m
2
- Khả năng chòu uốn của cọc:
a = 4 m
⇒
h
0
= 0,3 – 0,04 = 0,26 m
α
=
0
bhR
FR
n
aa
=
0,2611000.0,3.
10 6,15..10.3,2
-45
= 0,165 < 0.58
A =
α
(1 – 0,5
α
) = 0,165(1 – 0,5. 0,165) = 0,151
γ
= 0,5(1 +
A21
−
= 0,5(1 +

151,0.21
−
) = 0,9176
[ M ] =
γ
R
a
F
a
h
0
= 0,9176. 2,3.10
5
. 6,15. 10
-4

.0,26 = 33,74 (KNm)
- Kiểm tra chòu uốn khi cẩu lắp
q =
γ
F. k
d
= 25.0,09. 2 = 4,5 (KN/m)
M
A
= M
B
=
2
6,1.

2
q
=
2
6,1.5,4
2

= 5,76(KNm)
M
C
=
8
5.
2
q
- M
A
=
8
3,3.5,4
2
- 5,76
= 0,37 (KNm)
- Khi dựng để đưa cọc vào vò trí móng:
M
B
=
2
5,2.
2

q
=
2
6,1.5,4
2
= 5,76 < [ M]
M
C
=
8
9,4.
2
q
-
2
1
M
B
=
8
9,4.5,4
2
-
2
1
.5,76
= 10,63 < [ M]
- Chòu kéo nếu cọc chòu nhổ
P
k

= R
a
F
a
= 230000.6,15.10
-4

= 141,45 (KN)
b) Trọng nén của cọc masát, theo kết quả thí nghiệm đất trong phòng
4
Q
q
A B
C
1600
1600
2500
3300
A
B
C
C
B
1
6
0
0
1
6
0

0
3
3
0
0
13300
12000
10000
600 2000 2000
8000
6250
4750
3300
1900
2000 1500 1500 1400 1400 1200
4
3
2
4000
1
40005000
P
đ
= m(m
R
RF + u
∑
=
6
1i

ifi
lfm
)
Cọc vuông : m = 1
Đóng bằng búa Diensel: m
R
, m
fi
= 1
độ sâu z = 13,3m trong đất sỏi sạn chặt thì sức kháng mũi cọc R = 9708 (KPa)
F = 0,3.0,3 = 0,09 (m
2
)
u = 0,3.4 (m)
Lớp I
L
Z
i
(m) m
fi
H
i
(m)
1 0,821 1,90 4,24 1,4
2 0,821 3,30 5,39 1,4
3 0,448 4,75 26,90 1,5
4 0,448 6,25 28,31 1,5
5 0,448 8,00 29,84 2,0
6 Cát bụi 10,00 34,00 2,0
7 Cát bụi 12,00 35,6 2,0

8 Sỏi sạn 13,3 69,62 0,6
P
đ
= 9708.0,09 + 1,2(4,24.1,4 + 5,39.1,4 + 26,9.1,5 + 28,31.1,5 +
29,84.2 + 34.2 + 35,5.2 + 69,62.0,6)
= 1278 (KN)
c) Sức chòu tải của cọc theo tiêu chuẩn SPT
P = mNF + n
N
F
s
Cọc đóng: m = 400, n = 2
Chân cọc ở lớp 4 có N = 37
Trò số SPT trung bình:
N
=
3
371282
+++
= 14,75
F = 0,3.0,3 = 0,09 m
2
F
s
: diện tích xung quanh cọc, F
s
= (2,8 + 5 + 4 + 0,6).0,3.4 = 14,88(m
2
)
P = 400.37.0,09 + 2.14,75.14,88 = 1770,96 (KN)

Sức chòu tải cho phép :
5