Đồ án tính toán móng trụ

TÍNH TOÁN MÓNG TRỤ
Do thời gian có hạn nên ta chỉ tính toán móng cho trụ chính.
I. TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC:
Đòa chất công trình:
Mô tả đòa chất
h
(m)
φ
γn
(T/m
3
)
γdn
(T/m
3
)
SPT
TB
c
(kG/cm
2
)
L1: Đất sét lẫn hữu cơ 3 7
0
10’ 1.738 0.812 3 0.175
L2: Đất sét pha màu xám xanh
6 4
0
30’ 1.407 0.404
7
0.207

L3: Đất sét lẫn bột cát mòn
5 25
0
20’ 1.959 0.979
2
0.493
L4: Cát mòn đến trung lẫn bột
8 23
0
10’ 1.853 1.018
40
0.032
L5: Cát hạt trung trạng thái cứng
- 24
0
10’ 1.85 1.012 62 0.015
Lựa chọn các thông số cơ bản của cọc
+ Đường kính D = 1 m
+ Chiều dài cọc L = 30 m tính từ đáy đài cọc trong đó chiều dài cọc từ đáy đài
cọc đến lớp đất đầu tiên là 1m, chiều cọc ngàm trong dất là 30m, chiều dài
cọc ngàm trong đài cọc là 200mm.
+ Chu vi mặt cắt ngang cọc: 6.28 m
+ Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0.785 m2
+ Đường kính cốt thép dọc: 25 mm
+ Khoảng cách tim đến tim giữa các cọc: d = 3.0 m
+ Trọng lượng riêng của vật liệu làm cọc:
γ
= 25 KN/m3.
+ Cường độ bêtông: f
c

’ = 30 MPa.
I.1.Tính toán sức chòu tải của cọc theo vật liệu
+ Sức chòu tải của cọc theo vật liệu cho bởi công thức sau(sử dungh cốt đai
xoắn):
'
coc c c y s
Q 0.85 (0.85f .A f .A )= ϕ× × +
+ Trong đó:
- ϕ = 0.75: Hệ số uốn dọc.
- f
c
’= 30MPa : Cường độ chòu nén của bêtông.
- Ac = 0.785 m2 : Diện tích của phần bêtông.
- fy = 280MPa: Cường độ chòu nén của cốt thép.
-
2
A = 0.0098125m
s
: Diện tích của thép.( 20 thanh
φ25
)
6 6
coc
Q 0.75 (0.85 0 0.785 10 280 0.0098125 10 )
14521678.5N 145527.85KN
= ×0.85× ×3 × × + × ×
= =
I.2.Tính toán sức chòu tải của cọc theo đất nền
+ Sức chòu tải của cọc theo đất nền được cho bởi công thức sau đây:
R pq p ps s

p p p
s s s
Q Q Q
Q q A
Q q A
= ϕ + ϕ
=
=

+ Trong đó:
- Q
p
: Sức kháng mũi cọc (N)
- A
p
: Diện tích mũi cọc (m
2
)
- Q
s
: Sức kháng thân cọc (N)
- A
s
: Diện tích bề mặt thân cọc (m
2
)
-
pq
ϕ
: hệ số sức kháng mũi trong đất cát

pq
ϕ
= 0.55 (Bảng 10.5.5-3)
-
ps
ϕ
: hệ số sức kháng thành bên trong đất sét:
ps
ϕ
= 0.65 (Bảng 10.5.5-3)
I.3.Tính sức kháng đơn vò của thân cọc q
s
(MPa)
+ Đất cát : (Tính theo Reese và Wright)
q
s
= 0.0028N (với N ≤ 53)
q
s
= 0.00021x(N – 53) + 0.15 (với 53<N ≤ 100)
N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất.
+ Đất dính : (Tính theo phương pháp
α
)
s u
q S= α
S
u
: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)

.
U
S c tg
δ ϕ
= +
α : Hệ số dính bám. (10.5.5-3)
+ Tính toán theo các quy tắc trên ta có kết quả sức kháng thân cọc như sau:
+ Bỏ qua sức kháng thành bên trong 1m đầu và chân cọc một đoạn bằng đường
kính cọc.
+ Đáy đài cọc nằm dưới mặt đất tự nhiên 1m
Tên lớp
Chiều
dày
Chiều
Loại đất
N Sui
α
q
s

qs
Q
s
đất
phân
lớp
sâu (m) (búa/30cm) ( Mpa)
( MPa
)
(N)

1 2 2 Sét 3 0.195 0.55 0.107 61125.563
1 3 Sét 3 0.206 0.49 0.101 57300.823
2 2 5 Sét 7 0.223 0.49 0.109 62144.883
2 7 Sét 7 0.229 0.49 0.112 63927.511
2 9 Sét 7 0.236 0.49 0.116 65710.139
3 2 11 Sét 28 1.003 0.31 0.311 176773.943
2 13 Sét 28 1.095 0.31 0.340 193110.649
2 15 Sét 28 1.188 0.31 0.368 209447.354
2 17 Sét 28 1.281 0.31 0.397 225784.060
4 2 19 Cát 40 0.112 63700.000
2 21 Cát 40 0.112 63700.000
2 23 Cát 40 0.112 63700.000
2 25 Cát 40 0.112 63700.000
5 2 27 Cát 62 0.152 86387.438
2 29 Cát 62 0.152 86387.438
2 31 Cát 62 0.152 86387.438
2 33 Cát 62 0.152 86387.438
Tổng cộng: 1715674.674
I.4.Tính sức kháng đơn vò của mũi cọc q
p
(MPa)
+ Đất cát: (Tính theo Reese và Wright)
q
p
= 0.064N (với N ≤ 60)
q
p
= 3.8 (với N >60)
N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất.
+ Đất dính:

q
p
= N
c
S
u
≤ 4
N
c
= 6[1+0.2(Z/D)]

≤

9
D : Đường kính cọc khoan
Z : Độ xuyên của cọc khoan
Nếu S
u
< 0.024 MPa thì giá trò của N
c
giảm 1/3
+ Loại đất tại mũi cọc là cát, chỉ số SPT là : 62, vậy sức kháng mũi cọc là:
q
p
= 3.8 MPa
Q
p
= q
p
x A

p
= 3.8x0.785x10
6
= 3.325x10
6
N
I.5.Tổng hợp sức kháng của cọc

(N)
Q
R
= ϕ
qp
Q
p
+ ϕ
qs
Q
s
= 0.55 x 3.325x10
6
+ 1715674.674 = 5.041x10
6
(N)
+ Xét đẩy nổi của cọc:
Trọng lượng của phần cọc ngập trong nước
W (25 10) 393.75(KN) 393750N= − ×30×0.785 = =
Vậy sức chòu tải theo đất nền của cọc:
Q
R

= 5.041x10
6
–393750= 4.64725 x10
6
(N)
+ So sánh với sức kháng của cọc theo vật liệu ta chọn sức chòu tải của cọc
theo đất nền để thiết kế cọc.
Q = 4.64725 x10
6
(N)
I.6.Tính toán số lượng cọc.
V
n
Q
= β
+ Trong đó:
- n : Số lượng cọc trong móng
- V: Tổng lực đứng tính tại đáy bệ V = 4.23E+07 (N)
- Q: Sức chòu tải tính toán của cọc theo đất nền
- β: Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và momen, β = 1.0 ÷ 1.5
chọn
β = 1.5
6
4.23E 07
n 1 9.1
4.64725 x10
+
= .5× =
+ Chọn 12 cọc và được bố trí như sau.
1400 3800 3800 3800 1400

14200
150045004500
12000
1500
Hỡnh 91: Maởt baống moựng truù.
5002000
2500
1500 1600 1600 1500
3800 1400
3100
3100
38001400 38003800
1000 1000 1000 1000
Hỡnh 92: Moựng truù theo phửụng ngang cau.
2500
1500 3000 3000 1500
1500 4500 4500 1500
12000
4500 4500
Hình 93: Móng trụ theo phương dọc cầu.
Xác đònh nội lực đầu cọc và chuyển vò đài cọc
+ Xác đònh chiều dài chòu uốn LM và chòu nén LN của cọc:

M o
N
L L (5 7)D
L L.cos
= + ÷
= α
+ Trong đó:

- L
o
: Khoảng cách từ đáy bệ đến mặt đất sau khi xói L
0
= 1,6m
- D: Đường kính cọc.
- L: Chiều dài cọc .
-
α
: Góc ngiêng của cọc
+ Vậy:
L
M
= 1.6 + 7 x 1 = 8.6 m
L
N
= Lcos(0
0
) = 30m
+ Mô đun đàn hồi của bêtông : (fc’ = 30 MPa)
1.5
c
E 0.043 2400 30 26899MPa= × × =
+ Diện tích tiết diện ngang :
6 2
A 0.785 10 mm= ×
+ Momen quán tính :
10 4
J 5 10 mm= ×
+ Các tổ hợp tải trọng nguy hiểm tại mặt cắt đáy bệ:

+ Các tổ hợp nội lực trong giai đoạn khai thác
TTGH Hệ số tải trọng P Ngang cầu Dọc cầu
DC DW LL,BR, WS WL WA CV (N)
CE,PL
Sử dụng 1 1 1 0.3 1 1 0 34024590 4.54E+05 8.49E+09 2.10E+05 3.59E+09
Cường
độ
I 1.25 1.5 1.75 0 0 1 0 4.23E+07 8.19E+04 8.24E+09 2.84E+05 5.80E+09
II 1.25 1.5 0 1.4 0 1 0 3.71E+07 1.26E+06 1.45E+10 2.38E+05 1.28E+09
III 1.25 1.5 1.35 0.4 1 1 0 4.11E+07 5.93E+05 1.18E+10 2.96E+05 4.91E+09
Đặt biệt 1.25 1.5 0.5 0 0 1 1 38606825 1.05E+07 7.83E+10 8.13E+04 1.66E+09
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
° Kiểm tra ở trạng thái giới hạn cường độ:
Đánh số thứ tự cọc:
Hình 8.2: Kí hiệu cọc trong đài
Đài cọc được xem như cứng tuyệt đối.
Ta tính toán trong hai mặt phẳng như hình vẽ, và nội lực lớn nhất trong cọc
được tính bằng cách cộng hai trường hợp lại với nhau.
Hình 8.3: Trường hợp 1(dọc cầu)
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
216
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Hình 8.4 Trường hợp 2(ngang cầu)
ª Tính cho trường hợp thứ nhất (dọc cầu)
Tải trọng tính toán:
+
7
1
4.23E 07
1.0575 10 ( )

4 4
tt
P
P N
+
= = = ×
+
1 5
8.19E 04
0.2 10 ( )
4 4
X
x
Q
H N
+
= = = ×
+
1 9
5.80E 09
1.45 10 ( . )
4 4
y
y
M
M N mm
+
= = = ×
Hệ phương trình chính tắc để xác đònh chuyển vò tại đáy bệ là:
r

vv
.v + r
vu
.u + r
vw
.ω = N
tt
r
uv
.v + r
uu
.u + r
uw
.ω = H
tt

r
wv
.v + r
wu
.u + r
ww
.ω = M
tt
u,v,ω : chuyển vò ngang , chuyển vò thẳng đứng , góc quay của bệ quang
điểm O ( trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)
r
ik
: phản lực trong liên kết i do chuyển vò đơn vò tại liên kết k gây ra
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM

217
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Tính các hệ số r
ik
:
r
vv
=
∑
i
Ni
i
L
A
E
β
2
cos
=
×
× × × =
6
0.785 10
3 E 1 87.5E
30000
r
uu
=
∑∑
+

i
Mi
i
i
Ni
i
L
J
E
L
A
E
ββ
2
3
2
cos12sin

=
×
+ × × × × =
3
10
5 10
0 12 3 E 1 2.83E
8600
r
ww
=
∑∑

+
Mi
i
ii
Ni
i
L
J
Ex
L
A
E 4cos
22
β

=
× ×
× × × × + × × ×
6 10
2
0.785 10 5 10
2 E 3000 1 4 3 E
30000 8600
= 0.595x10
9
E
r
uv
= r
vu

=
∑
ββ
cossin
Ni
L
A
E
= 0
r
vw
= r
wv
= 0 ( do cọc bố trí đối xứng nên ∑x
i
= 0)

i
uw wu i i i I
2
n
m
A
J
r r E. x sin cos 6E cos
l
L
= = Σ β β − Σ β
=
×

− × × × × = −
10
2
5 10
6 3 E 1 12168.7E
8600
Trong đó:
E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm
cọc
1.5
c
E 0.043 2400 30 26899MPa= × × =
Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:
5
v 5.34(mm)
u 0.97(mm)
w 7.2 10 (rad)
−

=

=


= ×

Tính nội lực từng cọc
Các cọc cùng 1 hàng theo phương ngang cầu đều có nội lực bằng nhau và được
tính theo công thức sau:
* Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

N
i
=
)cossincos(
iiii
Ni
i
xuv
L
EA
βωββ
++
* Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
218
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Q
i
=
ωβωββ
33
6
)sincossin(
12
M
i
iiii
M
i
L

EJ
xuv
L
EJ
−−+−
* Momen uốn lớn nhất ở đầu cọc thứ (i) tính theo công thức :
M
i
=
ωβωββ
M
i
iiii
M
i
L
EJ
xuv
L
EJ 4
)sincossin(
6
2
−−+−
Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng
LỰC DỌC TRỤC TRONG CÁC CỌC
Coc x sin cos Ln A v.cos u.sin x.cos N(N)
1 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 -0.367 3.235x10

6
2 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 -0.367 3.235x10
6
3 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 -0.367 3.235x10
6
4 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 -0.367 3.235x10
6
5 0 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0 3.674 x10
6
6 0 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0 3.674 x10
6
7 0 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0 3.674 x10
6
8 0 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0 3.674 x10
6
9 4500 0 1 30000 0.785x10

6
5.34 0 0.367 4.181 x10
6
10 4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0.367 4.181 x10
6
11 4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0.367 4.181 x10
6
12 4500 0 1 30000 0.785x10
6
5.34 0 0.367 4.181 x10
6
Kết quả tính toán lực cắt các cọc trong móng
Coc x J sin cos Lm v.sim u.cos x.w.sin w Q(N)
1 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
2 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
3 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10

-5
5620.1
4 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
5 0 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
6 0 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
7 0 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
8 0 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
9 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10

-5
5620.1
10 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
11 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
12 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
5620.1
Kết quả tính toán Momen tại đầu cọc
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
219
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
coc x J sin cos Lm v.sin u.cos x.w.sin w M(Nmm)
1 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
2 -4500
5x10

10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
3 -4500
5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
4 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
5 0
5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
6 0
5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5

4.236x10
7
7 0 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
8 0
5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
9 4500
5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
10 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
11 4500
5x10

10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
12 4500
5x10
10
0 1 8600 0 0.97 0 7.2x10
-5
4.236x10
7
 Tính cho trường hợp thứ hai (ngang cầu)
+ Tải trọng tính toán:
1
0( )=
tt
P N
1 5
2.84E 05
0.9 10 ( )
3 3
y
x
Q
H N
+
= = = ×
1 9
8.24E 09

2.06 10 ( . )
4 4
x
y
M
M N mm
+
= = = ×
+ Hệ phương trình chính tắc để xác đònh chuyển vò tại đáy bệ là:
r
vv
.v + r
vu
.u + r
vw
.ω = N
tt
r
uv
.v + r
uu
.u + r
uw
.ω = H
tt

r
wv
.v + r
wu

.u + r
ww
.ω = M
tt
- u,v,ω : chuyển vò ngang , chuyển vò thẳng đứng , góc quay của bệ quang
điểm O ( trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)
- r
ik
: phản lực trong liên kết i do chuyển vò đơn vò tại liên kết k gây ra
r
vv
=
∑
i
Ni
i
L
A
E
β
2
cos
=
×
× × × =
6
0.875 10
3 E 1 87.5E
30000
r

uu
=
∑∑
+
i
Mi
i
i
Ni
i
L
J
E
L
A
E
ββ
2
3
2
cos12sin

=
×
+ × × × × =
3
10
5 10
0 12 3 E 1 2.83E
8600

MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
220
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
r
ww
=
∑∑
+
Mi
i
ii
Ni
i
L
J
Ex
L
A
E 4cos
22
β

=
× ×
× × × × + × × ×
6 10
2
0.785 10 5 10
2 E 3000 1 4 3 E
30000 8600

= 0.595x10
9
E
r
uv
= r
vu
=
∑
ββ
cossin
Ni
L
A
E
= 0
r
vw
= r
wv
= 0 ( do cọc bố trí đối xứng nên ∑x
i
= 0)

i
uw wu i i i I
2
n
m
A

J
r r E. x sin cos 6E cos
l
L
= = Σ β β − Σ β
=
×
− × × × × = −
10
2
5 10
6 3 E 1 12168.7E
8600
Trong đó:
E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm
cọc
1.5
c
E 0.043 2400 30 26899MPa= × × =
+ Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:
−

=

=


= ×

4

v 0(mm)
u 0.857(mm)
w 0.86 10 (rad)
+ Tính nội lực từng cọc
Các cọc cùng 1 hàng theo phương ngang cầu đều có nội lực bằng nhau và được tính
theo công thức sau:
- Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :
N
i
=
)cossincos(
iiii
Ni
i
xuv
L
EA
βωββ
++
- Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :
Q
i
=
ωβωββ
33
6
)sincossin(
12
M
i

iiii
M
i
L
EJ
xuv
L
EJ
−−+−
- Momen uốn lớn nhất ở đầu cọc thứ (i) tính theo công thức :
M
i
=
ωβωββ
M
i
iiii
M
i
L
EJ
xuv
L
EJ 4
)sincossin(
6
2
−−+−

MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM

221
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng
LỰC DỌC TRỤC TRONG CÁC CỌC
Co
c
x sinβ cosβ Ln A v.cosβ u.sinβ x.ώ.cosβ N(N)
1 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 -0.75 -3.953 x10
5
5 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 -0.75 -3.953 x10
5
9 -4500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 -0.75 -3.953 x10
5
2 -1500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 -0.24 -2 371 x10
4
6 -1500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 -0.24 -2 371 x10
4
10 -1500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 -0.24 -2 371 x10

4
3 1500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 0.24 2 371 x10
4
7 1500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 0.24 2 371 x10
4
11 1500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 0.24 2 371 x10
4
4 4500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 0.75 3.953 x10
5
8 4500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 0.75 3.953 x10
5
12 4500 0 1 30000 0.785x10
6
0 0 0.75 3.953 x10
5

Kết quả tính toán lực cắt các cọc trong móng
LỰC CẮT TRONG CÁC CỌC
Coc x J sin cos Lm v.sim u.cos x.w.sin w Q(N)
1 -4500 0.875x10

6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
5 -4500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
9 -4500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
2 -1500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
6 -1500 0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
10 -1500
0.875x10
6

0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
3 1500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
7 1500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
11 1500 0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
4 4500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
8 4500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10

-4
2457.0
12 4500
0.875x10
6
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2457.0
Kết quả tính toán Momen tại đầu cọc
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
222
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
co
c
x J sin cos Lm v.sin u.cos x.w.sin w M(Nmm)
1 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
5 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
9 -4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10

-4
2.32x10
5
2 -1500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
6 -1500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
10 -1500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
3 1500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
7 1500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10

-4
2.32x10
5
11 1500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
4 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
8 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
12 4500 5x10
10
0 1 8600 0 0.857 0 0.86x10
-4
2.32x10
5
+ Tổng hợp hai trường hợp lại ta được kết quả nội lực trong đầu cọc số 12 ở trạng
thái giới hạn cường độ 1 là lớn nhất với giá trò nội lực như sau:
- Lực dọc trục lớn nhất trong cọc số 12 là:

N
12
4.181 x10
6
+ 3.953 x10
5
= 4.576 x10
6
(N)
- Tải trọng ngang theo phương dọc cầu là:
Q = 5620.1N
- Tải trọng ngang theo phương ngang cầu:
Q = 2457 N
- Momen theo phương dọc cầu là:
M = 4.236x10
7
Nmm
- Momen theo phương ngang cầu:
M = 2.32x10
5
Nmm
I.7Kiểm toán cọc
I.7.1.Kiểm tra sức chòu tải của cọc.
+ So sánh ta thấy :
N
n
=4.576 x10
6
(N) < Q = 4.64725 x10
6

(N))
Do đó cọc đảm bảo khả năng chòu lực.
I.7.2.Kiểm tra chuyển vò đỉnh trụ :
+ Chuyển vò ngang của đáy đài cọc theo phương doc cầu là 0,97mm
+ Chuyển vò ngang của đáy đài cọc theo phương ngang cầu là 0.857mm
+ Thỏa mản điều kiện chuyển vò ngang < 38mm
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
223
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
I.7.3.Kiểm toán cường độ nền đất tại vò trí mũi cọc
I.7.3.1. Xác đònh kích thước khối móng qui ước
CAO Ð? M? T Ð? T SAU XĨI
Tính góc mở cho khối móng qui ước
+ Góc mở được tính theo công thức:
4
tb
ϕ
α
=

Trong đó
tb
ϕ
là góc ma sát trong của đất nền được tính trung bình cho các lớp đất:
i i
tb
tb
l
L
ϕ

ϕ
×
=
∑
i
ϕ
là góc ma sát trong của các lớp đất
l
i
chiều dày của các lớp đất tương ứng
⇒
tb
ϕ
=19
o
5’
Vậy
α
=4
o
46’
Tính kích thước khối móng qui ước
+ Theo phương dọc cầu:
A
1
= a(n-1) + d + 2L
c
tg
α
+ Theo phương ngang cầu:

B
1
= b(m-1) + d +2L
c
tg
α
Với điều kiện:
2L
c
tg
α
< 2d
+ Trong đó:
a: khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương dọc cầu
a = 3m
n: số hàng cọc theo phương dọc cầu
n = 3
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
224
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
d đường kính cọc,
d = 1m
L
c
chiều sâu cọc ngàm trong đất,
L
c
=30m
b khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương ngang cầu
b = 3 m

m số hàng cọc theo phương ngang cầu
m = 4
+ Thay số vào tính ta đươc:
A
1
= 12m
B
1
= 15m
Tính diện tích khối móng qui ước
Diện tích được tính theo công thức:
F
qu
= A
1
x B
1
= 12 x 15 = 180 m
2
Xác đònh momen kháng uốn của khối móng qui ước
+ Momen kháng uốn theo phương dọc cầu:
2
2
3
1 1
15 12
W 360
6 6
d
A B

m
× ×
= = =
+ Momen kháng uốn theo phương ngang cầu:
W
n
=
2
2
3
1 1
12 15
450
6 6
B A
m
× ×
= =
I.7.3.2. Xác đònh khả năng chòu tải của đất nền dưới mũi cọc
+ Sức chòu tải tính toán của đất nền theo QPXD 45-78 được tính như sau:
'
1 2
( )= + +
II II f II II
tc
m m
R Ab BD Dc
k
γ γ
Trong đó:

- m
1
, m
2
lần lược là hệ số làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm
việc của công trình tác động qua lại với nền đất được chọn theo bảng 1.22
( Nền móng, Châu Ngọc Ẩn)
m
1
= 1.1
m
2
= 1
- k
tc
hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1 đối với các đặc trưng tính toán lấy từ thí
nghiệm.
- A, B, D giá trò sức chòu tải, lấy ứng với góc ma sát trong của đất nền là
23
o
10’
A = 1.447
B = 6.318
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
225
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
D = 8.983
- D
f
chiều sâu chôn móng

D
f
= 33.5m
-
II
γ
trọng lượng đơn vò thể tích của đất từ đáy móng trở xuống,
II
γ
= 18.53 kN/m
3
-
'
II
γ
trọng lượng đơn vò thể tích của đáy móng trở lên mặt đất
'
18.32
i i
II
i
h
h
γ
γ
= =
∑
∑
kN/m
3

- b bề rộng khối móng qui ước
b = 12m
- c lực dính đơn vò của đất dưới đáy móng,
c = 3.1 kN/m
2
Vậy sức chòu tải của đất nền dưới mũi cọc là:
R
II
= 4670.6 kN/m
2
= 467.06Mpa
I.7.3.3. Xác đònh ứng suất dưới đáy khối móng qui ước.
+ Tính toán trọng lượng thể tích của móng khối qui ước
c c c bt
qu tb
qu
n F L
V
γ
γ γ
= +
Trong đó:
tb
γ
trọng lượng đơn vò trung bình của đất từ mũi cọc trở lên
tb
γ
= 17.67 kN/m
3
bt

γ
=25kN/m
3
n
c
số lượng cọc,
n
c
= 12 cọc
F
c
diện tích tiết diện ngang của cọc
F
c
= 3.14x1
2
/4 = 0.785 m
2
L
c
chiều dài cọc
L
c
= 50m
V
qu
thể tích khối móng qui ước,
V
qu
= F

qu
x D
f
= 180 x 33.5 =6030 m
3
Vậy
qu
γ
= 19.2 kN/m
3
+ Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy móng qui ước.
- Tải trọng thẳng đứng tính toán:
N
0tt
= P
tt
+ 1.25x
qu
γ
x V
qu
= 4.23E+04+ 1.25 x 19.2 x6030
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
226
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
= 187020 kN
- Tải trọng ngang tính toán theo phương dọc cầu,
H
oxtt
= H

x
= 284kN
- Tải trọng ngang tính toán theo phương ngang cầu:
H
oytt
= H
y
= 81kN
- Momen tính toán theo phương dọc cầu
M
0ytt
= M
y
+ H
oxtt
xL= 5800 + 284 x 30
= 14320 kN.m
- Momen tính toán theo phương ngang câu:
M
oxtt
= M
x
+ H
oytt
x L
M
= 8240 +81 x 30
= 10670 kN.m
+ Ứng suất nén lớn nhất:
ox

ax
W W
oytt
ott tt
m
qu d n
M
N M
F
σ
= + +
=
187020 14320 10670
180 360 450
+ +
=1102.5 kN/m
2
+Ứng suất nén nhỏ nhất:
ox
min
W W
oytt
ott tt
qu d n
M
N M
F
σ
= − −
=

187020 14320 10670
180 360 450
− −
=975.5 kN/m
2
+ Ứng suất nén trung bình:
ax min
2
m
tb
σ σ
σ
+
=
=1039 kN/m
2
I.7.3.4. Kiểm toán ứng suất dưới đáy móng.
+ Điều kiện kiểm toán:
ax
1,2
m II
tb II
R
R
σ
σ
<


<


Thay vào ta có:
1102 kN/m
2
< 1.2 x 4670.6 kN/m
2
1039 kN/m
2
< 4670.6 kN/m
2
I.7.3.5. Kiểm tra độ lún của cọc.
+ Tải trọng thẳng đứng tính toán:
N
tc
= P
tt

= 34024.59 kN
P
tt
lực thẳng đứng tại đáy đài được tổ hợp ở trạng thái giới hạn sử dụng
+ Ứng suất do tải trọng thẳng đứng gây ra dưới đáy khối móng qui ước:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
227
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
34024.59 4860.7
216
180
tc coc
qu

N Q
F
σ
+
+
= = =
KN/m
2
Trong đó:
Q
cọc
trọng lượng cọc
Q
cọc
= V
cọc
x
bt
γ
= 3.14 x1
2
/4 x30 x8600x25 = 4860.7 KN
+ Ta chia đất dưới mũi cọc thành các lớp có chiều dày 1m để tính lún.
+ Độ biến dạng trong từng lớp được tính theo công thức:
1
1
= ∆
−
i
i

i
a
S q
e
h
i
Trong đó:
-
1
i
e
: hệ số rỗng của lớp đất phân tố thứ i ứng với trạng thái ban đầu khi chưa
có tải trọng tác dụng.
- a
i
: hệ số nén lún của lớp đất phân tố thứ i ứng với trạng thái khi chòu tải trọng
ngoài tác dụng.
- h
i
: chiều dày lớp phân tố thứ i.
+ Độ lún tổng cộng của nền đất dưới đáy móng được xác đònh:
S =
i
s
∑
+ Độ lún cho phép của công trình là:
[ ]
1.5S L=
(cm)
Trong đó L là chiều dài nhòp tính toán của cầu được tính bằng m

L = 70m
Vậy độ lún cho phép là: 12.5 cm
+ Chiều sâu lớp đất tính lún đước xác đònh tại vò trí ứng suất do tải trọng bản thân
lớn hơn 5 lần ứng suất do tải trọng ngoài gây ra.
+ Lập bảng tính lún như sau:
Trong đó:
- Z
i
cao độ trung bình của lớp phân tố thứ i
- b bề rộng khối móng qui ước
b = 12m
- l chiều dài khối móng qui ước
l = 15m
k
a
hệ số xác đònh ứng suất do tải trọng ngoài gây ra theo chiều sâu
z
σ
ứng suất do tải trọng thẳng đứng gây ra
bt
σ
ứng suất do trọng lượng bản thân
Vì số liệu thí nghiệm lớp dưới đáy khối móng qui ước không có nên các chỉ số
e
1i
, a
i
ta lấy ở lớp cuối cùng.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
228

ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
BẢNG TÍNH LÚN
Z z/b l/b K
a
z
σ
(KN)
bt
σ
(KN/m
2
)
σ
(KN/m
2
)
e
1
a
cm
2
/kG
h
i
(m)
s
i
(cm)
0.5 0.04 1.25 0.981 367.6 510 873.6 0.41 0.002 1 0.84
1.5 0.13 1.25 0.972 374.5 520.7 856.4 0.41 0.002 1 0.84

2.5 0.21 1.25 0.954 364.1 531.3 898.4 0.41 0.002 1 0.81
3.5 0.29 1.25 0.927 353.8 542 898.8 0.41 0.002 1 0.80
4.5 0.38 1.25 0.907 338.4 552.7 901.1 0.41 0.002 1 0.79
5.5 0.46 1.25 0.852 329.3 563.4 892.7 0.41 0.002 1 0.75
6.5 0.54 1.25 0.821 313.6 574.1 887.7 0.41 0.002 1 0.74
7.5 0.63 1.25 0.704 272.0 584.8 856.8 0.41 0.002 1 0.65
8.5 0.71 1.25 0.661 256.3 595.4 851.7 0.41 0.002 1 0.54
9.5 0.79 1.25 0.546 208.6 606.1 814.7 0.41 0.002 1 0.43
10.5 0.88 1.25 0.517 197.5 616.8 814.3 0.41 0.002 1 0.41
11.5 0.96 1.25 0.443 169.2 627.5 796.7 0.41 0.002 1 0.38
12.5 1.04 1.25 0.416 158.9 638.1 797 0.41 0.002 1 0.35
13.5 1.13 1.25 0.381 145.5 648.8 794.3 0.41 0.002 1 0.31
14.5 1.21 1.25 0.336 128.4 659.5 787.9 0.41 0.002 1 0.21
Độ lún tổng cộng của công trình là: 8.85 cm <
[ ]
1.5S L=
(cm)
Vậy điều kiện về chuyển vò thỏa mãn.
II.Thiết kế cốt thép cho đài cọc
+ Xem đài cọc như một dầm công xôn bò ngàm vào trụ, tiết diện tính toán đi qua
mép cột và bò uốn bởi các phản lực đầu cọc không nằm dưới chân trụ.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
229
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
1700
3000
14200
2500
12000
1000 1000 1000 1000

Các cánh tay đòn dùng để tính mômen lên bệ.
II.1.Theo phương ngang cầu:
+ Tiết diện tính toán:
b h 12 2.5× = ×
m
+ Phản lực đầu cọc trong giai đoạn khai thác đối với nhóm cọc ngoài cùng :
N
n
=3.953 x10
5
(N)
+ Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc thứ 4 đến mặt cắt xét là 500mm và
nhóm cọc thứ 4 gồm có 3 cọc, do đó momen lớn nhất tác dụng lên đài:
5 9
M 3 3.953 10 00 2 10 (Nmm)= × × ×17 = ×
+ Sức kháng uốn của cấu kiện:
r n
M .M= ϕ
.
+ Sử dụng hai lớp hai lớp thép
28 200a
φ
có f
y
= 400Mpa.
+ Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo đến mép chòu nén là:
s 0
d h a 2500 389 2111mm= − = − =
+ Diện tích cốt thép là:
2

2
s
3.14
A 72 88623mm
4
×28
= ×2× =
+ Chiều cao vùng nén của bêtông:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
230
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
s y
c
A f
88623 400
a 69.5mm
0.85 f ' b 0.85 50 00
×
×
= = =
× × × ×120
1
a 69.5
c 100.3mm
0.693
= = =
β
s
c 100.3
0.047

d 2111
= =
< 0.45
+ Mômen kháng uốn danh đònh:
n s y s
10
a 69.5
M A f (d ) 88623 400 (2111 )
2 2
7.36 10 Nmm
= × × − = × × −
= ×
+ Sức kháng uốn:
10 10
r n
M .M 0.9 10 6.624 10 Nmm= ϕ = × 7.36× = ×
+ Suy ra:
r x
M M>
. Vậy thoả mãn điều kiện chòu uốn
Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa
+ Điều kiện
s
c
0.42
d
≤
+ Theo tính toán ở trên ta có:
s
c 150

0.07
d 2111
= =
< 0.45
+ Thoả điều kiện cốt thép tối đa
Kiểm tra khả năng chòu nứt của tiết diện
+ Điều kiện chòu nứt
y
3
c
sa
s
f.6,0
A.d
Z
f
f
=
≤
( * )
+ Tiết diêïn tính toán b x h = 12000 x 2500mm,
s
d
= 2111 mm,
s
A
=
88623
mm
2

+ Tỷ số mun đàn hồi:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
231
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
c
s
E
E
n =
+ Trong đó:
MPa000 200 E
s
=
1,5 1.5
c c c
E 0.043 f 0.043 2400 50 35749MPa
′
= γ = × × =

s
c
E 200000
n 5.59
E 35749
= = =

+ Chiều dày làm việc của bêtông sau khi bò nứt:
s s
s
nA 2d b

x 1 2
b nA
5.59 88623 2 2111 00
1 2 505mm
8000 5.59 88623
 
= × + −
 ÷
 ÷
 
 
× × ×120
= × + − =
 ÷
×
 
+ Ta lần lượt tính các giá trò trong biểu thức ( * ) :
+ Tính f
s
( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ):
( )
n.xd
I
M
f
s
cr
s
s
−=

+ Momen quán tính của tiết diện nứt:
( )
3
2
cr s s
3
2 11 3
bx
I nA d x
3
5.59 05 5.1 10 mm
3
= + −
12000×505
= + ×12000×5 = ×
+ Ta kiểm toán nứt của bệ cọcï theo phương ngang ở trạng thái giới hạn sử dụng
trong giai đoạn thi công có N
n
= 7.2513x10
6
(N)
5 9
M 3 3.953 10 00 0.593 10 (Nmm)= × × ×5 = ×
+ Do đó:
( ) ( )
9
s
s s
11
cr

M 0.593 10
f d x n 2111 505 5.59 12.3MPa
I 5.1 10
×
= − = − × =
×
+ Tính f
sa

MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
232
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
3
c
sa
A.d
Z
f =
+ Thông số vết nứt :
Z = 30000 N/mm
+ d
c
khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo ngoài cùng đến mép ngoài của bê
tông chòu kéo và không được lớn hơn 50mm
+ Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:
n
A
A
c
=

c
2
A 12000
6224000mm
= ×(300 +14 +150 + 300 +14)
=
2
6224000
A 43222mm
72 2
⇒ = =
×
+ Tính
y
0.6 f×
y
0.6 f 0.6 400 240MP = × =
Vậy:
y
sa
s
f.6,0
f
f ≤
Thoả điều kiện chòu nứt
II.2. Theo phương dọc cầu:
+ Tiết diện tính toán:
b h 14.2 2.5× = ×
m

+ Phản lực đầu cọc trong giai đoạn khai thác đối với nhóm cọc thứ 3 :
N
n
= 4.181 x10
6
(N)
+ Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc thứ 3 đến mặt cắt xét là 1500mm và
nhóm cọc thứ 3 gồm có 4 cọc, do đó momen lớn nhất tác dụng lên đài:
6 10
M 4 4.181 x10 0 5.01 10 (Nmm)= × ×300 = ×
.
+ Sức kháng uốn của cấu kiện:
r n
M .M= ϕ
.
+ Sử dụng hai lớp hai lớp thép
28 200a
φ
có f
y
= 400Mpa.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
233
sa
3
3
c
Z 30000
f 232MPa
d .A 43222

= = =
50×