tính toán móng D4

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
B. Tính tốn móng D4
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
= -419.80 (T)
M
tt
= -39.490 (Tm)
Q
tt
= -16.360 (T)
Lấy hệ số an toàn n=1.15
N
tc
= -365.04 (T).
M
tc
= -34.34 (Tm)
Q
tc
= -14.23 ( 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
=15.85(độ)
γ : dung trọng của đất
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
200
100 800
1000
-4050
0.0
-2050
1000
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
==
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
36.162
x
x
= 2.7m
h ≥ 0.7h
min
= 0.7x2.7 = 1.89m
Chọn h = 2m
Chọn chiều cao đài h
đ
= 1m.
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:
Tương tự như nhóm 1
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).
Tra bảng 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:
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
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)với độ sâu mui cọc –25.2m 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 5.95m): 2x2m+1.95m
Lớp 3 (17.25m) :8x2m+1.25m
l
i
:chiều dày của lớp thứ i (m)
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
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 5.1 10.2
2 16.95 5.3 10.6
2 18.95 5.5 11
2 20.95 5.7 11.4
2 22.95 5.9 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)
Sức chòu tải cho phép :
Q
a
=
tc
tc
K
Q
K
tc

:hệ số an toàn được lấy như sau:
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
5.95m
LƠP 3
LƠP 2
2m
-2050
SÀN TẦNG HẦM
17.25m
-27250
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
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(1.1x351.2x0.09 + 1.2x1x102.56) = 157.8 (T)
Dự đònh móng có từ 6÷ 10 cọc ⇒ K
tc
= 1.65

Q
a
=
65.1
tc
Q
=
65.1
8.157
= 95.7 (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
). Theo giáo trình Nền-Móng trang 62, với cọc ép 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
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+5.95/2)]
= 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 )
= 5.61 T/m
2
⇒ Q
s
= A
s

f
s
= uΣf
si
l
i

= 1.2(2.79x5.95 + 5.61x17.25) = 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
= 15.1
N

γ

= 9.7
q
P
= 0.24*28 + 21.13x15.1 + 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)
7.5.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.
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
Chọn β = 1.4
ΣN : tổng lực dọc truyền đến đáy đài

ΣN = 668.55 (T)
⇒ n = 1.4
86.77
8.419
= 7.55
Chọn n = 9 cọc.
7.6.Bố trí cọc trong đài:
1000
350
1000
1850
100
350
D
1000
2700
1350
1000
1350
100350
1850
y
x
350
2700
4
Khoảng cách giữa mép cọc hàng biên đến mép đài là
2
d
÷

3
d

Chọn 0.2 m.
Khoảng cách giữa các cọc từ 3d ÷ 6d. Chọn 1m.
Lớp bê tông lót phủ ra khỏi mép đài một đoạn là 100 mm.
Bố trí cọc trên mặt bằng như hình trên.
7.7.Kiểm tra móng cọc:
7.7.1.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:
Khi giải bài toán khung ta đã giả đònh mặt ngàm móng cacùh đáy
tầng hầm 1.5m >1m(mặt ngàm móng tính toán).Thiên về an toàn ta coi
các lưc Q,M,N đặt tại mặt móng cách đáy tầng hầm 1m
Điều kiện kiểm tra:
Q
max
≤ Q
n
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
Q
min
≤ Q
k
Q
max
=
max
2
n

i
y
d
x
x
M
n
N
∑
∑
+
∑

Q
min
=
−
∑
n
N
d
max
2
n
i
y
x
x
M
∑

∑
Q
max
, Q
min
:tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên cọc (T).
Q
n
, Q
k
: sức chòu tải của cọc chòu nén và chòu kéo.(T)
ΣN
d
= ΣN + W
đài
+ W
đất
+W
cọc
:tổng tải trọng tác dụng lên cọc (T).
n:số lượng cọc trong đài.
ΣM
y
:tổng momen quay quanh trục y, tại đáy đài. (Tm).
x
max
n
, x
max
k

:khoảng cách từ tâm móng đến cọc chòu nén, kéo max (m).
x
i
:khoảng cách từ tâm móng đến cọc thứ i (m).
Trọng lượng của đài và đất trên đài:
W = W
đài
+ W
đất
+W
cọc

= 2.7x2.7x1x1.5 + 2.7x2.7x1x0.835+9*0.09*1.5*23.2 =45.21 (T)
ΣN
đ
= 419.8 + 45.21 = 465 (T)
ΣM
y
= M
y
+ Q
x
h
đ
= 39.49 + 16.36x1= 55.85 Tm.
Q
max
=
2
)1(3

185.55
9
465 x
+
= 70.3 (T)
Q
min
=
2
)1(3
185.55
9
465 x
−
= 33.05 (T)
Q
max
= 70.3 (T) < Q
a
= 77.86 (T) ⇒ Cọc thỏa khả năng chòu lực.
Q
min
= 33.05(T) > 0 ⇒ cọc chòu nén.
7.7.2.Kiểm tra ổn đònh nền dưới đáy móng khối qui ước:
Điều kiện kiểm tra:
P
tctc
tb
R
<

P
IItc
R2.1
max
≤
P
0
tc
min
≥
P
tc
tb
, P
tc
max
, P
tc
min
:ứng suất trung bình,cực đại,cực tiểu tiêu chuẩn tại đáy
móng khối qui ước.
R
II
:sức chòu tải ở trạng thái giới hạn II của đất nền tại đáy móng khối qui
ước.
Góc nội ma sát trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc:
Sinh viên: Hồ Đức Anh
Lớp: XDD47 - ĐH2