tính móng cọc ép BTCT - móng D3, D4

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
Chương 7: TÍNH MÓNG CỌC ÉP BTCT-MĨNG D3, D4
∗ ∗ ∗
Để công trình tồn tại và sử dụng một cách bình thường thì không những các
kết cấu bên trên phải đủ độ bền, ổn đònh mà bản thân nền và móng công trình phải
ổn đònh, có độ bền cần thiết và biến dạng nằm trong phạm vi giới hạn cho phép.
Nền là chiều dày các lớp đất đá trực tiếp chòu tải trọng của công trình do
móng truyền xuống.
Móng là phần dưới đất của công trình làm nhiệm vụ truyền tải trọng của
công trình xuống nền.
Thiết kế nền móng là một công việc phức tạp vì nó liên quan đến đặc
điểm của công trình thiết kế, nền móng công trình lân cận, điều kiện đòa chất công
trình, đòa chất thuỷ văn của khu đất xây dựng.
Trong thực tiễn, phần nhiều các công trình bò sự cố là do sai sót trong công
tác nền và móng gây ra.
Nhiệm vụ của người thiết kế là phải lựa chọn được phương án nền móng
đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, khả thi, kinh tế nhất.
Căn cứ vào nội lực truyền xuống móng có được khi giải khung ta phân
nhóm móng trên mặt bằng dựa trên cơ sở sau:khi tải trọng chênh lệch nhau không
quá 10% thì xếp cùng một loại móng.
Như vậy công trình trong Đồ án tốt nghiệp này sẽ có 7 loại móng. Vì thời
gian có hạn và do tính chất yêu cầu của Đồ án nên ta chỉ tính toán cho 2 móng tiêu
biểu là M
1
, M
4
,

BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH
σσσ σσ σσσ
γ

TT
γ
TTTC
γ
W%
ϕ
TTTT
ϕϕ
TCTT
C
TT
C
TC
C
γ
TT
γ
TTTC
γ
2
3
1.84
1.845
1.577
1.608
1
1.857
1.835
I
1.491

1.495
1.842
1.489
0.0454
0.032
0.024
1.337
0.932
d
0.951
1.591
0.932
1.368
1.844
1.316
II
d
d
I
0.058
0.057
0.06
0.253
0.17 0.202
II I II
0.667
0.839
1.603
23.42126.98


26.53

26.53

0.774 0.6710.68
66.667
36.245
5.09

4.98

  
15.85

  
14.6

I II
1.6271.6581.813
0.967 0.856 0.844
1 2 3
50.55635.06419.071
49.85818.773
0.665
34.576
26.92115.1789.0941.596
0.834
4 5 1 2 3
GÓC NỘI MA SÁT
ϕ (

Độ)
3
DUNG TRỌNGTỰ
NHIÊN
γ (
g/cm )
LỚP
ĐẤT
DUNG TRỌNG
KHÔ
γ (
g/cm )
3
d
2
LỰC DÍNH
C
(
Kg/cm )
HỆ SỐ
RỖNG
e
ĐỘ ẨM
W
( %
)
MÔ ĐUN
BIẾN DẠNG
Eo (Kg/cm2)
Dựa vào kết quả nội lực giải khung ta chọn ra tổ hợp nội lực nguy hiểm

nhất để tính móng
Tải trọng truyền xuống móng:
N
tt
= -668.550 (T)
M
tt
= 44.600 (Tm)
Q
tt
= 13.169 (T)
Lấy hệ số an toàn n=1.15
N
tc
= 581.35 (T).
M
tc
= 38.78 (Tm)
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
72
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
Q
tc
=11.45 ( T)
7.1.Chọn chiều sâu đặt đài cọc:
Chiều sâu đài cọc được chọn theo điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực
bò động phía sau đài cọc:
E
P

≥
tt
Q
2
1
γh
2
tg
2
(45
0
-
2
ϕ
)b ≥
tt
Q
⇒ h
min
≥ tg(45
0
-
2
ϕ
)
b
Q
tt
γ
2

Với ϕ : góc ma sát của đất
ϕ=
2
ϕ
=17.85(độ)
γ : dung trọng của đất
==
dn
2
γγ
0.857(T/
3
m
)

tt
Q
: lực ngang
b : bề rộng đài cọc
Tuy nhiên trong quá trình làm việc thành phần ma sát dưới đáy móng tiếp
thu một phần lực ngang (khoảng 30%) nên chiều sâu đặt móng cần thiết là:
h ≥ 0.7h
min
Sơ bộchọn b = 3m
⇒ h
min
≥ tg(45 -
2
85.15

)
3857.0
169.132
x
x
= 2.4m
h ≥ 0.7h
min
= 0.7x2.4 = 1.7m
Chọn h = 2m
Chọn chiều cao đài h
đ
= 1.3m.
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
73
200
100
1100
1300
-4050
0.0
-2050
700
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
7.2.Chọn kích thước cọc,vật liệu làm cọc:
Chọn cọc vuông kích thước 300x300 mm.
Cọc được chế ngay tại công trường nên để cho việc sử dụng thép một cách
kinh tế ta chọn chiều dài mỗi đoạn cọc là 8m.
Dự đònh thiết kế cọc gồm 3 đoạn ⇒ L = 3x8 = 24 m

Chọn đoạn neo vào đài 0.2m.
Đoạn thép đầu cọc neo vào đài 30Φ = 30x0.02 = 0.6m (dự đònh dùng thép
Φ20).
Vậy chiều dài thực của cọc L
P
= 24 – 0.2 – 0.6 = 23.2m
Diện tích cọc : A
P
= d
2
= (0.30)
2
= 0.09 m
2
Bê tông dùng trong cọc Mác 300 R
n
= 130 kG/cm
2
R
k
= 10 kG/cm
2
7.3.Chọn cốt thép trong cọc:
Thép AII R
’
a
= 2800 kG/cm
2

- Khi cẩu cọc :

Ta tìm vò trí đặt móc cẩu cách chân cọc một khoảng a sao cho M
nhòp
=M
gối
. Sau
khi giải bài toán dầm đơn giản và cân bằng moment ta được a= 0.207L (Với L là
chiều dài cọc) .
Trọng lượng bản thân cọc :
q = n
×
b
×
h
×
γ
=1.5
×
0.3
×
0.3
×
2500 = 337.5 (Kg/m) .
Với : n=1.5 hệ số vượt tải kể đến khi vận chuyển cọc gặp đường xấu làm chấn
động mạnh cọc và các sự cố khác ở công trường khi thi công cọc.
γ=2500 KG/m
3
– dung trọng của bêtông
Giá trò moment tại gối :
M = q(0.207L)
2

/2 =337.5
×
(0.207
×
8)
2
/ 2
= 462.77 (Kg.m).

0.207L

0.207L

L

q

M=462.77 Kgm

BIỂU ĐỒ MOMENT KHI CẨU CỌC

- Khi dựng cọc :
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
74
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
Trọng lượng bản thân cọc :
q = n
×
b

×
h
×
γ
=1.1
×
0.3
×
0.3
×
2500 = 247.5(KG/m) .
Với : n=1.1 hệ số vượt tải kể đến khi dựng cọc (ít bò chấn động mạnh)
Khi dựng cọc ta có cọc một đầu tựa vào đất một đầu tựa vào dây cẩu.Ta chọn
luôn móc khi cẩu cọc làm móc dựng cọc.
Ta có sơ đồ tính như sau :

L

0.207L

M=0.34 T.m

BIỂU ĐỒ MOMENT KHI DỰNG CỌC

q

M=1.08T.m
Giá trò moment tại gối khi dựng cọc :
M
min

= 340 (Kg.m) .
Giá trò moment tại nhòp khi dựng cọc :
M
max
= 1080 (KG.m) .
Để an toàn , cốt thép được bố trí liên tục, do đó chọn giá trò mô men lớn nhất
khi dựng cọc và khi cẩu cọc để tính.
M
max
= 1080 KG.m
Chọn lớp bảo a=4 (cm)
⇒
h
0
= 30 – 4 =26 cm
A =
041.0
2630130
108000
22
=
××
=
××
o
n
hbR
M
979.0)211(
2

1
=−+=
A
γ
262800979.0
108000
××
==
oa
hR
M
Fa
γ
=1.52 (cm
2
) < 2φ16=4.02 (cm
2
).
Vậy chọn 4φ 16 (F
a
=8.04cm
2
) để bố trí cho cọc (bố trí đối xứng để tránh trường
hợp lật cọc trong quá trình thi công và vận chuyển cọc.
- Tính móc cẩu :
Trọng lượng cọc : P = 1.5*(337.5×8) = 4050 KG.
Chọn móc cẩu φ20, thép CII, ta có Fa=3.142 (cm
2
).
Lực kéo tối đa mà cốt thép chòu được : F = RaFa=2800×3.142=8800 (KG).

Ta có F=8.8 T > P=4.05 T , nên ta chọn 2 móc cẩu để bố trí.
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
75
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
- Tính chiều dài đoạn neo của móc cẩu :
Lực kéo mà 1 thanh thép phải chòu là : T=4.05/2=2.025(T)
Chiều dài đoạn neo : l
neo
=
32
210
2025
=
××
=
ππφ
k
R
T
cm và không nhỏ hơn 30φ=60
cm.
Ta chọn l
neo
=90 cm.
7.4.Tính sức chòu tải của cọc:
7.4.1.Theo vật liệu làm cọc:
Q
u
= ϕ(R

n
A
P
+ R’
n
A
at
)
ϕ : hệ số uốn dọc phụ thuộc vào chiều dài cọc và điều kiện liên kết ở 2
đầu cọc.
Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong lớp cát mòn (đất mềm). Ta
có v = 2.
Chiều dài tính toán của cọc:
l
0
= vL
P
= 2x8 = 16 m
λ
d
=
d
l
0
=
3.0
16
= 53.33
Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm:
ϕ = 1.028 – 0.0000288λ

2
d
– 0.0016λ
d

= 1.028 – 0.0000288(53.33)
2
– 0.0016x53.33 = 0.86
⇒ Q
u
= 0.86(1300x0.09 + 28000x8.04x10
-4
) = 120(T)
7.4.2.Theo đất nền:
7.4.2.1.Theo chỉ tiêu cơ lý:
Sức chòu tải tiêu chuẩn của cọc đơn:
Q
tc
= m(m
R
q
P
A
P
+ uΣm
f
f
si
l
i

)
m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy bằng 1
m
R
, m
f
: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi và mặt bên cọc có kể đến
ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất,xác đònh theo
bảng trang 20 (giáo trình NỀN MÓNG))
1.1
=
R
m

1
=
f
m

q
P
: sức chống của đất ở mũi cọc (T/m
2
) tra theo bảng trang 21 (giáo trình
NỀN MÓNG của Ts.Châu Ngọc Ẩn)với độ sâu mui cọc –27.2m so với đáy tầng
hầm
q
P
=351.2(
2

/ mT
)
f
si
:ma sát bên (T/m
2
) tại độ sâu trung bình của lớp thứ i mà cọc đi qua, tra
theo bảng trang 21 (giáo trình NỀN MÓNG )
Cọc đi qua 2 lớp đất khác nhau,trong mỗi lớp ta chia ra thành các lớp nhỏ
như sau:
Lớp 2 (dày 7.95m): 2x2m+1.95m
Lớp 3 (17.25m) :8x2m+1.25m
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
76
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
l
i
:chiều dày của lớp thứ i (m)
CHIỀU DÀY
(m)
ĐSTB
(m)
f
si
(T/
2
m
)
isi

lf *

(T/
m
)
2 3 1.7 3.4
2 5 2.05 4.1
1.95 6.98 2.2 4.29
2 8.95 4.5 9
2 10.95 4.7 9.4
2 12.95 4.9 9.8
2 14.95 7.1 10.2
2 16.95 7.3 10.6
2 18.95 7.5 11
2 20.95 7.7 11.4
2 22.95 7.9 11.8
1.25 24.58 6.06 7.57

)*(
isi
lf
∑
102.56
u:chu vi cọc (m)
u=0.3*4=1.2 (m)
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
77
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
Sức chòu tải cho phép :

Q
a
=
tc
tc
K
Q
K
tc
:hệ số an toàn được lấy như sau:
Móng có trên 21 cọc K
tc
= 1.4
Móng có từ 11÷ 20 cọc K
tc
= 1.55
Móng có từ 6 ÷ 10 cọc K
tc
= 1.65
Móng có từ 1 ÷ 5 cọc K
tc
= 1.75
⇒ Q
tc
= 1(1.1x339.2x0.09 + 1.2x1x102.56) = 156.65 (T)
Dự đònh móng có từ 11÷ 20 cọc ⇒ K
tc
= 1.55
Q
a

=
55.1
tc
Q
=
55.1
65.156
= 101.07 (T)
7.4.2.2.Theo chỉ tiêu cường độ:
Theo chỉ tiêu cường độ ta có:
Lớp đất 1:
BH
1
γ
=1.577 (T/
3
m
)
1
C
=0.057
)/(
2
cmKg
1
ϕ
=4.91 (Độ)
Lớp đất 2:
BH
2

γ
=1.835 (T/
3
m
)
2
C
=0.17
)/(
2
cmKg
2
ϕ
=13.8(Độ)
Lớp đất 3:
BH
3
γ
=1.84(T/
3
m
)
3
C
=0.024
)/(
2
cmKg
3
ϕ

=26.53(Độ)
Sức chòu tải cực hạn của cọc:
Q
u
= Q
s
+ Q
P
= A
s
f
s
+ A
P
q
P
Với
f
s
= c
a
+ σ
'
h
tgϕ
a
c
a
:lực dính giữa thân cọc và đất (T/m
2

),với cọc BTCT c
a
= c (lực dính của
đất )
ϕ
a
:góc ma sát giữa cọc và đất,cọc BTCT lấy ϕ
a
= ϕ (góc ma sát trong của
đất nền)
σ
'
h
:ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc
(T/m
2
). ta có
σ
'
h
= 1.4(1 - sinϕ)σ
'
v
σ
'
v
:ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại giữa lớp đất thứ i mà cọc đi
qua.
q
P

:cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc
q
P
= c’N
c
+ σ
'
vp
N
q
+ γd
P
Nγ
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
78
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
N
c
, N
q
, N
γ
:hệ số sức chòu tải phụ thuộc vào ma sát trong của đất ,hình dạng
mũi cọc, phương pháp thi công cọc tra bảng các hệ số sức chòu tải của Terzaghi.
(công thức bán thực nghiệm được phát triển trên cơ sở các công thức sức chiụ tải
của móng nông với sơ đồ trượt của đất dưới mũi cọc tương tự như sơ đồ trượt của
đất dưới móng nông, các hệ số được thiết lập cho móng nông tiết diện tròn hoặc
vuông).
σ

'
vp
:ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại mũi cọc.
γ : dung trọng của đất ở độ sâu mũi cọc.
Tính Q
s
:
Lớp 2: f
s2
= 1.7 + 1.4tg13.8
0
(1 – sin13.8
0
)[0.835x(2*7.95/2)]
= 2.79 T/m
2
Lớp 3: f
s3
= 0.24+1.4tg26.53
0
(1–sin26.53
0
)(17.25/2x0.84 + 7.95x0.835 )
= 7.61 T/m
2
⇒ Q
s
= A
s
f

s
= uΣf
si
l
i

= 1.2(2.79x7.95 + 7.61x17.25) = 136.03 (T)
Tính Q
P
:
σ
'
vp
= Σγ
I
h
i
= (7.95x0.835 + 0.84x17.25 ) = 21.13 T/m
2
Với ϕ = 26.53
0
ta có :
N
c
= 28
N
q
= 17.1
N
γ

= 9.7
q
P
= 0.24*28 + 21.13x17.1 + 0.84x0.3x9.7 = 328.2 T/m
2
⇒ Q
P
= A
P
q
P
= 0.09x328.2 = 29.54 (T)
Sức chòu tải cho phép của cọc:
Q
a
=
p
p
s
s
FS
Q
FS
Q
+
FS
s
:hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên lấy bằng 2
FS

P
:hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc lấy bằng 3
⇒ Q
a
=
3
54.29
2
136.03
+
= 77.86 (T)
7.7.Xác đònh số lượng cọc:
Từ kết quả tính sức chòu tải của cọc theo các chỉ tiêu ở mục trên ta chọn ra
giá trò nhỏ nhất để thiết kế.
Q
a
= 77.86 (T)
Số lượng cọc:
n= β
a
Q
N
∑
β = 1.2 ÷ 1.4 là hệ số xét đến ảnh hưởng của momen.
Chọn β = 1.4
ΣN : tổng lực dọc truyền đến đáy đài
ΣN = 668.55 (T)
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
79