Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng ngang

r

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC TRONG MÓNG
CỌC BỆ THẤP..........................................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC TRONG MÓNG
CỌC BỆ THẤP..........................................................................................................................2
1.1. Khái niệm móng cọc bệ thấp.........................................................................................2
1.2. Kiểm tra khả năng chịu tải trọng ngang của cọc trong móng cọc bệ thấp...................3
1.2.1. Nội lực ngang trục trong cọc của móng bệ thấp kiểm tra theo Tiêu chuẩn thiết kế
cầu 22TCN 272 – 05..........................................................................................................3
1.2.2. Nội lực ngang trục trong cọc của móng bệ thấp kiểm tra theo TCVN 205 -1998. 4
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA CỌC TIẾT
DIỆN NHỎ TRONG MÓNG CỌC BỆ CAO...........................................................................6
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA CỌC TIẾT
DIỆN NHỎ TRONG MÓNG CỌC BỆ CAO...........................................................................6
2.1. Khái niệm móng cọc bệ cao..........................................................................................6
2.2. Nội lực ngang trục trong cọc của móng bệ cao.............................................................6
2.2.1. Sơ đồ tính toán và cơ sở lí thuyết............................................................................6
2.2.2. Trình tự tính toán.....................................................................................................8
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA CỌC TIẾT
DIỆN LỚN TRONG MÓNG CỌC BỆ CAO.........................................................................13
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA CỌC TIẾT
DIỆN LỚN TRONG MÓNG CỌC BỆ CAO.........................................................................13
3.1. Khái niệm về cọc tiết diện lớn.....................................................................................13
3.1.1. Ưu điểm của cọc tiết diện lớn................................................................................13
3.1.2. Phân loại cọc theo đường kính..............................................................................13
3.2. Sơ đồ tính toán ............................................................................................................13
3.3. Tính cọc dưới tác dụng đồng thời của tải trọng đứng, tải trọng ngang và mô men –

Theo Phụ lục G – TCVN 205-1998.....................................................................................14
3.3.1. Nguyên lí tính toán................................................................................................14
3.3.2. Trình tự tính toán...................................................................................................16
3.3.2. Kiểm toán sự ổn định của nền quanh cọc.............................................................19


r

CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP 2000 V14 ĐỂ TÍNH TOÁN KẾT CẤU
BẾN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC DƯỚI BẾN CẦU TÀU LOẠI NHỎ...........21
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP 2000 V14 ĐỂ TÍNH TOÁN KẾT CẤU
BẾN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC DƯỚI BẾN CẦU TÀU LOẠI NHỎ...........21
4.1. Tính toán kết cấu bến cầu tàu loại nhỏ........................................................................21
4.1.1.Giải pháp kết cấu công trình...................................................................................21
4.1.2. Đặc trưng vật liệu.................................................................................................22
4.1.3. Tính toán chiều dài cọc chịu uốn và nén của cọc.................................................23
4.1.4. Hệ số đàn hồi theo phương đứng..........................................................................24
4.1.5. Tải trọng tác dụng lên cầu tàu...............................................................................25
4.1.6. Tổ hợp tải trọng.....................................................................................................26
4.1.7. Mô hình tính toán..................................................................................................26
4.1.8. Các thành phần nội lực cần xác định khi giải bài toán........................................26
4.1.9. Các bước mô hình bài toán...................................................................................26
4.1.10. Xem kết quả.........................................................................................................35
4.1.11. Tính toán bố trí thép............................................................................................39
4.1.12. Kiểm tra khả năng chịu cắt của kết cấu...............................................................42
4.1.13. Kiểm tra nứt.........................................................................................................42
4.1.14. Tính bề rộng khe nứt theo công thức thực nghiệm (TCVN 4116 – 1985 - Thiết
kế kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công ).........................................................43
4.2. Tính toán khả năng chịu tải trọng ngang của cọc tiết diện nhỏ trong móng cọc bệ
cao........................................................................................................................................44

4.2.1. Tổ hợp tải trọng.....................................................................................................44
4.2.2. Trình tự và kết quả tính toán.................................................................................45
4.3. Tính toán khả năng chịu tải trọng ngang của cọc tiết diện lớn trong móng cọc bệ cao.
..............................................................................................................................................53
4.3.1. Tổ hợp tải trọng.....................................................................................................53
4.3.2. Trình tự và kết quả tính toán.................................................................................54
4.3.3. Kết quả tính toán....................................................................................................56
4.3.4. Kiểm toán khả năng chịu tải trọng ngang của cọc................................................61


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

LỜI MỞ ĐẦU
Cọc trong móng không những chịu lực tác dụng dọc trục mà còn có thể chịu cả
những lực ngang hoặc mômen uốn ở đầu cọc.
Dưới tác dụng của lực ngang, cọc có hai khả năng bị phá hoại. Đối với những cọc
ngắn chế tạo bằng vật liệu cứng khả năng chịu lực thường bị hạn chế do biến dạng ngang
quá lớn, khi đó mặt đất ở mặt bên phía sau của cọc bị phá hoại và phồng lên. Đối với những
cọc dài theo kinh nghiệm tính toán thực tế cho thấy rằng cọc thường bị hỏng do ứng suất
quá lớn dưới tác dụng của lực ngang trước khi đất ở mặt bên phía sau bị phá hoại.
Tóm lại, khi tính toán cọc dưới tác dụng của lực ngang phải đảm bảo hai vấn đề. Đầu
tiên là xem xét cọc có ổn định hay không, nghĩa là áp lực truyền lên đất do lực ngang sinh ra
phải nhỏ hơn áp lực ngang tính toán của đất, thứ hai là cường độ và biến dạng của cọc phải
nhỏ hơn cường độ và biến dạng tính toán của cọc.

Những cọc cứng thường l/d<20 (l là chiều sâu của cọc trong đất, d là đường kính của
cọc tròn hay cạnh của cọc vuông) người ta cho phép giả thiết cọc là tuyệt đối cứng và tính
toán cọc dưới tác dụng của các áp lực đất theo các giả thiết của tường chắn đất. (Tính toán
tường cừ dự ứng lực).
Những cọc có tỷ số l/d≥20 gọi là những cọc mềm thường được tính toán với giả thiết
là một dầm trên nền đàn hồi. (Coi đất như một vật thể biến dạng đàn hồi, tính chất đàn hồi
của đất được đặc trưng bằng hệ số nền Cz và tăng theo độ sâu).
Khi tính toán với các cọc mềm, chia làm hai trường hợp:
1. Móng cọc bệ thấp
2. Móng cọc bệ cao. Có thể phân thành các trường hợp sau:
+ Móng cọc bệ cứng hay bệ mềm.
+ Cọc tiết diện lớn hay tiết diện nhỏ.
Trong phạm vị hướng dẫn này, sẽ trình bày các phương pháp tính toán cọc chịu tải
trọng ngang trong các chương 1,2,3; chương 4 sẽ trình bày một bài toán ứng dụng phần
mềm SAP2000 V14 để tính toán kết cấu và tính toán khả năng chịu tải trọng ngang của cọc
dưới bến cầu tàu loại nhỏ.
Tài liệu tham khảo:
1. GS.TSKH. Bùi Anh Định (Chủ biên) – Nền và móng công trình cầu đường - Nhà
xuất bản xây dựng, 2005.
2. TCVN 205-1998 –Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc.
3. Ks. Vũ Minh Tuấn – Thiết kế công trình bến cảng – Nhà xuất bản xấy dựng.
4. 22TCN 219-94 – Công trình bến cảng sông – Tiêu chuẩn thiết kế.
5. 22TCN 207-92 – Công trình bến cảng biển – Tiêu chuẩn thiết kế.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 1

QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC
TRONG MÓNG CỌC BỆ THẤP
1.1. Khái niệm móng cọc bệ thấp
Móng cọc bệ thấp là loại có đáy bệ nằm thấp hơn mặt đất. Trong tính toán thiết kế
hiện nay thường giả định để cho an toàn là toàn bộ lực ngang tác dụng lên móng cọc sẽ
được truyền cho đất ở phía sau bệ chịu.

Hình 7: Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bệ móng
Để đảm bảo yêu cầu này đáy bệ phải được đặt đến độ sâu nhất định, độ sâu này xác
định theo công thức:
1
ϕ

H x = .γ .h 2 .a.tg 2  45 0 + 
2
2


Trong đó:
Hx : Lực ngoài tác dụng theo chiều trục x, có kể đến áp lực đất chủ động phía
trước bệ.
γ : Trọng lượng riêng của lớp đất từ đáy bệ trở lên.

h : Độ chôn sâu đáy bệ.
a : Cạnh của đáy bệ thẳng góc với mặt phẳng tác dụng của lực.
ϕ : Góc ma sát trong của lớp đất từ đáy bệ trở lên.

Từ công thức suy ra được độ sâu tối thiểu để đặt đáy bệ cọc thấp:
φ  2 × Hx

h min = tg  450 − ÷
2
γa


Có nghĩa là khi thiết kế nếu độ chôn sâu đáy bệ cọc đảm bảo điều kiện:

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 2


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

h ≥ hmin  Tính theo móng cọc đài thấp

Để xét thêm lực ma sát mặt bên và đáy của bệ với đất, cho thêm một hệ số f.
φ  2 × Hx

h > h min = f .tg  450 − ÷
2
γa


1.2. Kiểm tra khả năng chịu tải trọng ngang của cọc trong móng cọc bệ thấp
1.2.1. Nội lực ngang trục trong cọc của móng bệ thấp kiểm tra theo Tiêu chuẩn thiết kế
cầu 22TCN 272 – 05.
Hx
≤ m2
kP + ∑ Tx
tc

Trong đó:
Hx : Ngoại lực ngang tác dụng lên bệ cọc.
k : Số cọc.
Ptc : Lực ngang tiêu chuẩn của một cọc, xác định như sau (Tính sức chịu lực ngang
của một cọc theo công thức thực nghiệm). Theo qui phạm kỹ thuật 69-04 của viện thiết kế
Bộ Giao thông vận tải Việt Nam.
tc
Đối với cọc có đầu ngàm trong bệ: Pn = β

12 EJ
u
l 03

tc
Đối với cọc có đầu liên kết chốt trong bệ: Pn = β

3EJ
u
l 03

Với:
EJ : Độ cứng của tiết diện ngang thân cọc.
β : Hệ số tính đến sức kháng của đất chung quanh cọc. (Bảng 1)
l o3

: Độ sâu mà từ đó trở xuống coi như cọc bị giữ chặt không biến dạng (Chiều dài

chịu uốn của cọc bệ thấp).
Ptc : Tính theo chuyển vị ngang u của đầu cọc tùy theo yêu cầu thiết kế:
Nếu u = 1cm thì giá trị Ptc có thể lấy theo (bảng 2).
Nếu u < 1cm thì giá trị Ptc tính theo giá trị nội suy từ (bảng 2).
Nếu u > 1cm, Ptc phải xác định theo thí nghiệm tải trọng tĩnh.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 3


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

∑T

x

: Tổng số hình chiếu trên trục ngang Ox của nội lực dọc trục trong các cọc.

m2 : Hệ số điều kiện làm việc. (Bảng 3)

Bảng 1: Gía trị hệ số sức kháng của đất β
-

Loại đất (kể từ đáy bệ đến độ sâu l0)
Cát chặt vừa, đất sét dẻo cứng
Cũng loại trên nhưng nằm dưới mực nước ngầm
Cát rời rạc, đất sét dẻo mềm thấp hơn mực nước ngầm
Bùn, sét dẻo chảy

β
0,20
0,16
0,12
0,08

Bảng 2: Gía trị của l0 và PTc
l0

Loại đất (kể từ đáy bệ đến 1,5l0)

- Cát (trừ cát bụi) độ chặt trung bình: Sét
pha và sét dẻo cứng
- Cát rời và cát bụi: cát pha dẻo sét pha và
sét dẻo mềm
- Sét pha và sét dẻo chảy bùn

Lực tiêu chuẩn (kN)
Cọc bê tông cốt thép
Cọc gỗ (d,cm)
40x4
30x30 35x35
28
30
32
0

Cọc
bêtông

Cọc
gỗ

6d

4,5d

60

70

80

26

28

28

7d

5d

25

30

35

14

15

16

8d

6d

10

15

20

5

5

6

Bảng 3: Hệ số điều kiện làm việc m2
Số cọc trong bệ

Loại bệ
Bệ cao
Bệ thấp

1÷5

6 ÷ 10

11 ÷ 20

2l và nhiều hơn

0,8

0,85

0,90

1,00

0,85

0,90

1,00

1,00

1.2.2. Nội lực ngang trục trong cọc của móng bệ thấp kiểm tra theo TCVN 205 -1998
Để giới hạn trị số tiêu chuẩn của tải trọng ngang P tcngang tác dụng lên cọc từ công trình
tại mặt đáy của đài cọc, tính toán cọc ngàm vào đài cọc và chịu tải trọng ngang theo trạng
thái giới hạn thứ hai (theo biến dạng dịch chuyển).
tc
Điều kiện cần đảm bảo là: N ngang ≤ Pngang

Trong đó:
tc
Pngang
: Cường độ tiêu chuẩn của cọc thẳng đứng chịu tải trọng ngang. Chọn theo trị

số kinh nghiệm, xác định theo chuyển vị ngang của đầu cọc Δng = 1cm.
N ngang : Theo điều 6.1.7 TCVN 205-1998 (Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc) thì tải trong

ngang tác dụng lên từng cọc trong gồm các cọc thẳng đứng và có cùng tiết diện thì được
phân bố đều lên các cọc trong nhóm.

N ng =

Png
n
CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 4


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Với Pngang là lực ngang lớn nhất tác dụng lên công trình.
n : Số lượng cọc trong móng.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 5


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng

ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA
CỌC TIẾT DIỆN NHỎ TRONG MÓNG CỌC BỆ CAO
2.1. Khái niệm móng cọc bệ cao
Móng cọc bệ cao là loại có đáy bệ nằm cao hơn mặt đất. Đứng về phương diện thiết
kế, móng cọc bệ cao là móng cọc có đáy bệ chôn sâu không thỏa mãn yêu cầu theo công
thức:
ϕ  Hx

h > hmin = f .tg  45 0 − 
2  γb


2.2. Nội lực ngang trục trong cọc của móng bệ cao
Theo điều (6.2.5) - TCVN 205 – 1998, việc phân bố tải trọng ngang giữa các cọc của
móng cọc đài cao nên xác định bằng cách tính chúng như kết cấu khung.
Tham khảo sách “Nền và móng công trình cầu đường” – (GS.TSKH. Bùi Anh Định,
PGS.TS. Nguyễn Sỹ Ngọc), tiến hành tính toán theo trình tự sau:
2.2.1. Sơ đồ tính toán và cơ sở lí thuyết
Móng cọc bệ cao là kết cấu khung không gian nhiều bậc siêu tĩnh. Các cọc của khung
không phải là những thanh đàn hồi đơn giản mà là những cọc cắm sâu vào trong đất, các cọc
này khi chịu tải trọng không những có biến dạng đàn hồi của bản thân mà còn có những
biến dạng do đất sinh ra.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 6


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Hình 8: Mô hình móng cọc đài cao
Sơ đồ tính toán của bệ cao là sơ đồ khung phẳng có thanh ngang là tuyệt đối cứng và
các cột có hai liên kết qui ước.
Các giả thiết cơ bản để tính nội lực của cọc trong móng cọc đài cao có mấy điểm sau:
1.Giả thiết 1: Tính toán móng cọc đài cao theo sơ đồ phẳng
Mặt phẳng tính toán là mặt phẳng đối xứng của bệ cọc. Mục đích đơn giản hóa việc
tính toán nhưng kết quả không sai số nhiều.

Hình 9: Mặt phẳng tính toán móng cọc đài cao
2.Giả thiết 2: Thay đất chung quanh cọc bằng 2 liên kết qui ước
Mục đích là để đơn giản hóa việc tính toán nhưng vẫn đảm bảo cho các cột của
khung là những thanh đàn hồi thuần túy và biến dạng của chúng trong khung là tương
đương như biến dạng của cọc trong thực tế.
3.Giả thiết 3: Gỉa định bệ cọc là cứng vô cùng.
Mục đích là để đơn giản hóa việc tính toán nhưng vẫn đảm bảo phù hợp với điều
kiện thực tế.
Bệ cứng là bệ có kích thước của bệ rất lớn so với cọc, đồng thời kích thước các chiều
của bản thân bệ cũng gần tương đương nhau. Khi chịu tải thì biến dạng của bệ có thể coi là

rất nhỏ. Tức là, khi móng chịu tải trọng bệ chỉ có chuyển vị do các cọc biến dạng, còn bản
thân bệ không biến dạng, đáy bệ vẫn là 1 mặt phẳng giữ nguyên kích thước. Khi chịu tải
trọng vị trí chuyển dịch của bệ được xác định bằng 3 tọa độ là: chuyển vị theo chiều thẳng
đứng v, chuyển vị theo chiều ngang u, và cọc quay ω .

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 7


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

2.2.2. Trình tự tính toán
1. Xác định chiều dài chịu nén tính toán và chịu uốn của cọc:
- Chiều dài chịu nén:
Khi cọc chịu lực dọc trục có biến dạng lún ở đất và biến dạng nén đàn hồi của bản
thân, trong sơ đồ tính toán cọc được thay bằng một thanh thẳng có một liên kết chốt ở đầu
với chiều dài nào đó, cho biến dạng đàn hồi của nó bằng biến dạng thực của cọc.
Theo qui phạm chiều dài nén này lấy bằng chiều dài thực của cọc: L N = L.

Hình 10: Sơ đồ xác định chiều dài chịu nén của cọc
- Chiều dài chịu uốn:
Khi cọc chiu tải trong ngang thì có một đoạn trên của cọc chịu uốn và có chuyển vị

ngang trục. Gọi khoảng cách từ đáy bệ đến độ sâu mà cọc bị giữ chặt là chiều dài chịu uốn
LM, thay đất bằng một liên kết ngàm di động tại vị trí đó.

Hình 11: Sơ đồ xác định chiều dài chịu uốn của cọc

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 8


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

LM – xác định theo qui ước sau:
- Khi L1 < 2ηd lấy: LM = L0 + 2ηd −

L1
2

- Khi L1 ≥ 2ηd lấy: LM = L0 + 2ηd
Trong đó:
L0 : Đoạn dài tự do từ đáy bệ đến mặt đất.
L1 : Chiều dài cọc nằm trong đất.
d : Đường kính cọc hay là cạnh của cọc.

η : Hệ số thường lấy bằng 5 – 7 ( Đất càng chặt cứng lấy càng nhỏ). Tuy nhiên, cần

cẩn thận với giá trị này khi cọc đóng trong đất nền yếu. Để an toàn, nếu cọc qua nền bùn
xem như đoạn tự do.
2. Tính toán nội lực trong móng cọc bệ cao:
Xét sơ đồ tính toán của móng cọc bệ cao. Lấy gốc tọa độ và các trục có hướng dương
quy ước như hình vẽ.

Hình 12: Sơ đồ tính toán móng cọc đài cao
Trong đó:
P – Tổng tải trọng theo phưng đứng tác dụng tại đáy đài. (Chiều dương hướng
xuống)
Hx – Tổng tải trọng ngang theo chiều Ox. (Chiều dương theo chiều quay của trục
OxMy làm cho bệ quay theo chiều kim đồng hồ).
My – Tổng momen tác dụng.
u, v, ω : Chuyển vị ngang, chuyển vị đứng, góc xoay của đài tuyệt đối cứng.( u
dương khi chuyển vị theo hướng Hx hay theo chiều của Ox).
CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 9


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Theo phương pháp chuyển vị trong cơ học kết cấu: Tổng số phản lực sinh ra trong
một liên kết phụ do chuyển vị của chính nó, cũng như do chuyển vị của các liên kết khác và
ngoại lực bằng không. Vì vậy, viết được phương trình chính tắc sau:
rvv .v + rvu u + rvω ω = P

ruv v + ruu u + ruω ω = H x
r v + r u + r ω = M
ωu
ωω
x
 ωv

Trong đó:
rii: Phản lực đơn vị tại các liên kết của hệ cơ bản. (Phản lực trong liên kết phụ i do
chuyển vị của chính nó bằng 1 sinh ra ).
rik: Phản lực đơn vị tại các liên kết của hệ cơ bản. (Phản lực trong liên kết phụ i do
chuyển vị của liên kết v =1 sinh ra ).
Như vậy, muốn tìm các hệ số của phương trình chính tắc trên phải tìm được công
thức tính nội lực trong các cọc do nội lực sinh ra. Sau đó xác định chuyển vị của hệ và xác
định nội lực đầu cọc.
a. Tính các phản lực đơn vị trong các liên kết:
n
Fn
J
sin 2 δ n + 12∑ 3n cos 2 δ n
LNn
1 LMn

n

ruu = E ∑
1

n

ruω = rωu = E ∑
1

n

rωω = E ∑
1

n

rvv = E ∑
1

n
n
Fn
J
J
xn sin δ n cos δ n − 12 E ∑ 3n xn sin δ n cos δ n − 6 E ∑ 2n cos δ n
LNn
1 LMn
1 LMn

n

n
n
Fn 2
J
J
J
x n cos 2 δ n + 4 E ∑ n + 12 E ∑ 3n x n2 sin 2 δ n + 12 E ∑ 2n x n sin δ n
LNn
1 LMn
1 LMn
1 LMn

n
Fn
J
cos 2 δ n + 12 E ∑ 3n sin 2 δ n
LNn
1 LMn
n

ruv = rvu = E ∑
1

n

rvω = rωv = E ∑
1

n
Fn

J
sin δ n cos δ n − 12 E ∑ 3n sin δ n cos δ n
LNn
1 LMn
n
n
Fn
J
J
x n cos 2 δ n + 12 E ∑ 3n xn sin 2 δ n + 6 E ∑ 2n sin δ n
LNn
1 LMn
1 LMn

Trong đó:
E: Modun đàn hồi của vật liệu làm cọc (T/m2).
F: Diện tích tiết diện ngang của cọc(m2).
J: Momen quán tính của tiết diện cọc ứng với trục qua trọng tâm tiết diện cọc.
δ n : Góc nghiêng của cọc n so với phương thẳng đứng, δ n > 0 - Khi ở bên phải đường
thẳng đứng kể từ đầu cọc.
n : Số lượng cọc trong sơ đồ tính toán.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 10


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

LN, LM : Chiều dài chịu nén và chịu uốn tính toán của cọc.
xn : Tọa độ tim cọc tại cao trình đáy đài so với tâm đài.
b. Giải phương trình chính tắc để tìm các chuyển vị của hệ:
rvv .v + rvu u + rvω ω = P

ruv v + ruu u + ruω ω = H x
r v + r u + r ω = M
ωu
ωω
x
 ωv

Trong đó:
rik : Phản lực đơn vị tại các liên kết của hệ cơ bản.
u, v, ω : Chuyển vị ngang, chuyển vị đứng, góc xoay của đài tuyệt đối cứng.
N – Tổng tải trọng theo phưng đứng tác dụng tại đáy đài.
H – Tổng tải trọng ngang .
M – Tổng momen tác dụng.
v=

Với:

A
B

C
u=
ω=
B;
D;
D

P
A = Hx

rvu

rvω

rvv

ruu

r uω

My

rωu

rωω

rvv

rvu

P

C = ruv

ruu

rωv

rωu

rvω

B = ruv

P
Hx

rωv

My

rωω

rvv

rvu

rvω

Hx

D = ruv

ruu

r uω

My

rωv

rωu

rωω

r uω

3. Xác định nội lực trong từng cọc.
Nn =

EFn
( v cos δ n + u sin δ n + xnω cos δ n )
LNn

QTn = QDn =
M Tn =

12 EJ n
n
( − v sin δ n + u cos δ n − xnω sin δ n ) − 6 EJ

ω
3
2
L Mn
LMn

6 EJ n
( − v sin δ n + u cos δ n − xnω sin δ n ) − 4 EJ n ω
2
L Mn
LMn

M Dn = −

6 EJ n
( − v sin δ n + u cos δ n − xnω sin δ n ) + 2 EJ n ω
2
L Mn
LMn

Trong đó:
Nn – Nội lực dọc trục.
MTn – Momen sinh ra trong cọc khi đầu cọc có chuyển vị ngang trục.
QTn – Nội lực ngang trục sinh ra tại đầu cọc, khi đầu cọc có chuyển vị ngang trục.
CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 11

QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

MDn – Momen sinh ra tại liên kết ngàm của cọc với đất.
QTn – Nội lực ngang trục sinh ra tại tại liên kết ngàm của cọc với đất.
4. Kiểm toán móng cọc bệ cao theo trạng thái giới hạn:
Sau khi tính toán ra nội lực và biến dạng của cọc và bệ cao, cần kiểm tra móng cọc
theo ba trạng thái giới hạn.
a. Theo trạng thái giới hạn thứ nhất:
Kiểm toán cọc dưới tác dụng của các nội lực lớn nhất và đảm bảo yêu cầu:
'
N bt + N max
≤ N ttdatnen

Trong đó:
N tt : Tải trọng tính toán của cọc theo đất nền. (Tính theo TCVN 205-1998).
N bt : Trọng lương bản thân cọc.
'
N max
: Nội lực lớn nhất trong hệ cọc.

Xét về mặt tính toán theo vật liệu làm cọc thì:
'
N max
≤ N ttvatlieu

Trong đó: N ttvatlieu : Tải trọng tính toán theo vật liệu làm cọc. (Tính theo TCVN 2051998).
b. Theo trạng thái giới hạn thứ hai:(Kiểm toán cho cầu giao thông)
Đối với móng cọc bệ cao ngoài việc đảm bảo yêu cầu về độ lún thẳng đứng như đối
với móng cọc bệ thấp, còn phải đảm bảo chuyển vị ngang cảu móng nhỏ hơn qui định.
U = u + ωhtru + δ tru ≤ 0,5 L (cm)

Trong đó:
u : Chuyển vị ngang của bệ theo tính toán.

ω : Góc quay theo tính toán.
htru : Chiều cao từ đáy bệ đến đỉnh.

δ tru : Biến dạng ngang đàn hồi của thân bệ.
L : Chiều dài nhịp ngắn gác lên trụ.

c. Theo trạng thái giới hạn thứ ba: Đảm bảo điều kiện chống nứt cho cọc.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 12


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT

Số hiệu: HD – 17 -05 -07

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA
CỌC TIẾT DIỆN LỚN TRONG MÓNG CỌC BỆ CAO
3.1. Khái niệm về cọc tiết diện lớn
3.1.1. Ưu điểm của cọc tiết diện lớn
- Sử dụng trong các công trình cầu, nhà cao tầng, giàn khoan… có tải trọng lớn.
- Chiều dài cọc lớn, cọc có khả năng chịu lực nén, lực ngang và mômen uốn lớn.
3.1.2. Phân loại cọc theo đường kính
- Cọc nhỏ khi đường kính:
D ≤ 60cm.
- Cọc vừa khi có đường kính:
60 < D ≤ 90cm.
- Cọc đường kính lớn:
90 < D ≤ 200cm.
- Giếng vỏ mỏng:
200 < D ≤ 500cm.
Phạm vi ứng dụng tốt nhất của mỗi loại cọc khi tỷ lệ độ sâu hạ cọc (l) so với đường
kính tiết diện ngang trung bình (D) nằm trong khoảng

l
= 30 ÷ 50 .
D

Đối với cọc tiết diện lớn, bài toán sẽ phụ thuộc vào độ cứng của cọc, dựa vào chiều
sâu tính đổi phân loại như sau:
h = αh ≤ 2,5 : Độ cứng của cọc rất lớn, biến dạng của cọc nhỏ so với chuyển vị, xem

như cọc tuyệt đối cứng. Ứng dụng vào tính toán móng giếng chìm.
h = αh > 2,5 : Biến dạng của cọc lớn so với chuyển vị, gọi là cọc có độ cứng hạn chế.

Ứng dụng vào tính toán móng cọc khoan nhồi, cọc ống có D < 60cm.

3.2. Sơ đồ tính toán
Tính toán móng cọc đường kính lớn thường được chia làm hai trường hợp:

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 13


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Hình 7: Sơ đồ chịu lực của khung
- Tính khung phẳng ngang: Khung gồm một hàng cọc chịu tác dụng của tải trong
thẳng góc với mặt phẳng của khung.
- Tính khung phẳng dọc: Khung phẳng chịu tác dụng của tải trọng nằm trong một
mặt phẳng của khung.
- Coi cọc là thanh có bề rộng tính toán att được đóng trong một nền đàn hồi Winkle
- Có xét đến tác dụng của đất ở chung quanh nền cọc.
3.3. Tính cọc dưới tác dụng đồng thời của tải trọng đứng, tải trọng ngang và mô men –
Theo Phụ lục G – TCVN 205-1998
3.3.1. Nguyên lí tính toán
Theo phụ lục G - TCVN 205-1998, tính toán cho khung phẳng ngang và giả thiết tải

trọng phân đều cho các cọc trong khung, nên bài toán sẽ đưa về xét một cọc đơn.
Xét một cọc chịu tác dụng của những lực ngang và mômen đặt ở ngang mặt đất ( Tất
cả các lục tác dụng ở bên trên đều chuyển về thành một hệ lực H 0 và M0 tác dụng ở mặt
đất).

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 14


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Hình 8: Sơ đồ lực và chuyển vị của cọc
Để tìm chuyển vị và nội lực trong cọc ống do H 0 và M0 , dựa vào phương trình vi
phân đường cong đàn hồi của cọc như sau:
EJ

d4y
+ matt zy = 0 (*)
dz 4

Trong đó:
y : Biến dạng ngang của cọc.

z : Độ sâu của điểm đang xét.

m : Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất của đất.
att : Bề rộng tính toán của cọc.

EJ : Môdun đàn hồi và môdun quán tính tiết diện cọc.
EJ

d4y
: Xuất phát từ nguyên lí đạo hàm bậc bốn của biến dạng thì bằng cường độ
dz 4

phân bố của tải trọng.
matt zy : Áp lực đất lên trên mặt bên của cọc trên một đơn vị chiều dài ở độ sâu z kể

từ mặt đất.
Giải (*) bằng phương pháp thông số ban đầu theo Urban sẽ được các công thức để
tính chuyển vị và nội lực trong cọc.
y z = y 0 A1 +

ϕ0
M
H
B1 + 2 0 C1 + 3 0 D1
α
α EJ
α EJ

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC

THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 15


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

ϕ
M
H
ϕz
= y 0 A2 + 0 B2 + 2 0 C 2 + 3 0 D2
α
α
α EJ
α EJ

ϕ
M
H
Mz
= y 0 A3 + 0 B3 + 2 0 C 3 + 3 0 D3
2
α

α EJ
α EJ
α EJ
ϕ0
M0
H0
Qz
=
y
A
+
B
+
C
+
D4
0
4
4
4
α
α 3 EJ
α 2 EJ
α 3 EJ

Trong đó:
y 0 : Chuyển vị ngang và góc quay của tiết diện cọc ở z = 0.
M 0 , H 0 : Mômen và lực ngang ở O.

y z : Chuyển vị ngang và góc quay của tiết diện cọc ở z.

M z , H z : Mômen và lực ngang ở độ sâu z.

EJ : Độ cứng của cọc ống.

α : Hệ số xác định theo công thức.
A1 , B1 , C1 , D1 …..: Các hàm số ảnh hưởng biểu thị qua biến số độ sâu tính đổi của

các điểm trên thân cọc z = αz .
3.3.2. Trình tự tính toán
1. Xác định hệ số nền:
Theo TCXD 205-1998, tính toán cọc chịu tải trọng ngang, đất quanh cọc xem như
môi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính, đặc trưng bằng hệ số nền Cz:
C z = K .z

Trong đó:
z – Độ sâu của vị trí tiết diện cọc, kể từ mặt đất đối với móng cọc đài cao, kể từ đáy
đài đối với móng cọc đài thấp.
K – Hệ số tỉ lệ T/m4,tra bảng.
Bảng 4: Hệ số tỷ lệ K
Loại đất quanh cọc và đặc trưng của
nó
Sét, á sét dẻo chảy (0,75 < IL ≤ 1)
Sét, á sét dẻo mềm (0,5 < I L ≤ 0,75) á sét
dẻo (0 ≤ IL ≤ 1),
cát bụi (0,6 ≤ e ≤ 0,8)

Hệ số tỉ lệ K, T / m 4 cho cọc
Nhồi, cọc ống và cọc
Đóng

chống
65 - 250
50 - 200
200 - 500

200 - 400

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 16


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Sét, á sét gần dẻo và nửa cứng (0 ≤ I L ≤
0,5),
á sét cứng (IL< 0), cát nhỏ (0,6 ≤ e ≤
500 - 800
400 - 600
0,75),
cát hạt trung (0,55 ≤ e ≤ 0,7).
Sét và á sét cứng (IL < 0),
800 - 1300

600 - 1000
cát hạt thô (0,55 ≤ e ≤ 0,7)
Chú thích:
1. Giá trị nhỏ của hệ số K trong bảng G.1 tương ứng với giá trị lớn của trị số sệt I L của đất sét và
hệ số rỗng e của đất cát được ghi trong dấu ngoặc đơn, còn giá trị lớn của hệ số K tương ứng
với giá tri nhỏ của IL và e. Đối với các đất có những đặc trưng I L và e ở khoảng trung gian thì hệ
số K được xác định bằng cách nội suy.
2. Hệ số K đối với cát chặt lấy cao hơn 30% so với giá trị lớn nhất ghi trong bảng cho loại đất
dạng sét.

Hoặc tính K – Hệ số tỉ lệ (T/m4),tra bảng, hoặc xác định K theo công thức:
K s = 40( cN c + 0.5γBN γ ) + 40γN q Z

Với:
c – Lực dính của đất
γ - Dung trong đất.

B – Bề rộng tính toán.
N c , N q , N γ - Hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất.

2.Chiều sâu tính đổi của tiết diện cọc trong đất:
Z e = α bd Z , Le = α bd L

Trong đó:
Z, L –Chiều sâu thực tế tiết diện cọc trong đất và chiều sâu hạ cọc thực tế (mũi cọc)
trong đất tính từ mặt đất với cọc đài cao và từ đáy đài với cọc đài thấp.
α bd - Hệ số biến dạng, α bd = 5

Kbc
Eb J

K – Hệ số tỉ lệ (Để an toàn, lấy Kmin).
Eb – Mô dun đàn hồi ban đầu của bê tông cọc khi nén và kéo.
bh 3
J – Mô men quán tính tiết diện ngang cọc, cọc chữ nhật J =
.
12

bc – Chiều rộng qui ước của cọc:
Theo TCXD 205-1998:
-Khi d≥0.8 thì bc = d+1m.
CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 17


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

- Khi d<0.8 thì bc = 1.5d+0.5m.
3.Các chuyển vị của cọc ở cao trình mặt đất:
Để xác định các chuyển vi y 0 , ϕ 0 cần xác định chuyển vị ngang và góc quay của hệ ở
điểm O do các lực đơn vị M0 = 1 và H0 = 1 gây ra.

Hình 9: Sơ đồ chuyển vị cọc ở cao trình mặt đất
Theo TCXD 205-1998, từ Le = α bd L - xác định chuyển vị theo công thức:
δ HH =

1
A0
α Eb J
3
bd

δ MH = δ HM =
δ MM =

1
B0
α Eb J
2
bd

1
C0
α bd E b J

Trong đó:
A0, B0, C0 – Những hệ số không thứ nguyên - tra bảng.
δ HH - Chuyển vị ngang của tiết diện, m/T, bởi lực H0=1
δ MH - Chuyển vị ngang của tiết diện,1/T, bởi lực M0 = 1
δ MM - Góc xoay của tiết diện, 1/T, bởi lực H0 =1.

4.Mô men uốn và lực cắt của cọc tại cao trình mặt đất:

H 0= H
M 0= M + Hl 0

Trong đó:
H và M – Gía trị tính toán của lực cắt và mô men tại đầu cọc.
l0 – Chiều dài đoạn cọc, bằng khoảng cách từ đáy đài cọc đến mặt đất.

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 18


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

5.Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất:
y 0 = H 0δ HH + M 0δ HM

ψ 0 = H 0δ MH + M 0δ MM

6. Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc ở cao trình đặt lực:
Hl 03
Ml 02
∆ n = y0 + ψ 0l0 +

+
3E b J 2 E b J
Hl 02
Ml
ψ =ψ 0 +
+ 0
2 Eb J E b J

7. Áp lực tính toán, mô men uốn, lực cắt trong tiết diện của cọc:

σz =


ψ
M
H
K 
z e  yo A1 − o B1 + 2 o C1 + 3 o D1  (**)
α bd 
α bd
α bd EI
α bd Eb I 

2
M z = α bd
Eb Iyo A3 − α bd Eb Iψ o B3 + M o C3 +

Ho

α bd

D3

3
2
Qz = α bd
Eb Iyo A4 − α bd
Eb Iψ o B4 + α bd M o C 4 + H o D4

Nz = N
Trong đó:

z e - Chiều sâu tính đổi xác định theo công thức Z e = α bd Z , tuỳ theo độ sâu thực tế z
mà ở đó xác định σ z , M z , Q z .
A1, B1, C1 và D1
A3, B3, C3 và D3

- Các hệ số tra bảng

A4, B4, C4 và D4
N - Tải trọng tính toán dọc trục tại đầu cọc.
3.3.2. Kiểm toán sự ổn định của nền quanh cọc
Kiểm tra theo điều kiện khống chế áp lực tính toán σ z lên đất ở mặt bên của cọc theo
công thức:
4
(σ v' .tgϕ1 + ξC1 )
σ z ≤ η1η 2
cosϕ1
Trong đó:

σ z -Áp lực tính toán lên đất, T/m2, ở mặt bên cọc, xác định theo công thức (**) tại độ
sâu z, kể từ mặt đất cho cọc đài cao và từ đáy dài cho cọc thấp:
- Khi Le ≤ 2,5: tại 2 độ sâu z = L/3 và z = L;
CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 19


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

- Khi Le > 2,5: tại độ sâu z = 0,85/ α bd .

γ 1 - Khối lượng thể tích tính toán của đất, T/m3;

σ v' - ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng trong đất tại độ sâu z, T/m2;
ϕ1 , C1 - Giá trị tính toán của góc ma sát trong, và lực dính của đất (T/m2);
ξ - Hệ số lấy bằng 0,6 cho cọc nhồi và cọc ống, bằng 0,3 cho các loại cọc còn lại;

η1 - Hệ số lấy bằng 1, trừ trường hợp tính móng của các công trình chắn lấy bằng 0,7
η 2 - Hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo công
thức: η 2 =

M p + Mv

nM p + M v

Trong đó:

M p - Mômen do tải trọng ngoài thường xuyên, tính toán tại tiết diện móng ở mức
mũi cọc (T.m);

M v - Mômen do tải trọng tạm thời (T.m);
n , hệ số, lấy bằng 2,5 trừ các trường hợp sau đây:
a) Những công trình quan trọng:
+ Khi Le ≤ 2,5 lấy n = 4;
+ Khi Le ≥ 5 lấy n = 2,5;
+ Khi Le nằm giữa các trị số trên thì nội suy n .
b) Móng một hàng cọc chịu tải trọng lệch tâm thẳng đứng nên lấy n = 4, không phụ
thuộc vào Le .

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 20


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP 2000 V14 ĐỂ TÍNH TOÁN KẾT
CẤU BẾN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC DƯỚI BẾN CẦU TÀU LOẠI
NHỎ
Trích dự án : Xây dựng bến cá Trần Đề 250CV – Huyện Trần Đề.
4.1. Tính toán kết cấu bến cầu tàu loại nhỏ
4.1.1.Giải pháp kết cấu công trình
- Tổng chiều dài bến: 221,16m.
- Bề rộng bến kể cả đường giao thông : 13,90m.
- Bản giảm tải rộng 6,60m, bằng BTCT M300 dày 25cm, bến dưới là hệ thống giằng
ngang và dọc có tiết diện (60x85)cm, khoảng cách giữa các giằng ngang và dọc là 3,00m.
Cao trình mặt bến là +2,50m. Tường chắn phía sông cao 1,80m. Tại vị trí liên kết với đệm
tựa tàu chiều cao tường là 4,00m.
- Cao trình mặt bản giảm tải là +0,70m. Bên trên bản giảm tải là lớp cát, cấp phối sỏi
đỏ dày 50cm, cấp phối đá dăm dày 20cm và bê tông dày 25cm.
- Móng bến là cọc ống BTCT dự ứng lực ф400 dài 24m, bố trí 4 cọc xiên 1:6 theo
phương ngang, khoảng cách các cọc theo phương ngang và dọc là 3,0m.
- Tường chắn đất là cừ BTCT dự ứng lực SW400 dài 12m, lăng thể đá hộc giảm áp
lực ngang lên tường cừ có kích thước hình thang 1,00x3,40x2,60m.
- Bảo vệ mái (hệ số mái m = 1,50) là lớp thảm đá dày 30cm, bên dưới là lớp đá dăm
dày 20cm và vải địa kỹ thuật.
- Đệm lốp cao su chống va, bố trí cách 3m/1 đệm.
- Dọc theo cảng là đường giao thông rộng 7,5m

Hình 10: Mặt bằng bố trí cọc cho 1 đơn nguyên bến

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 21

QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

Hình 11: Mặt cắt ngang bến cầu tàu
4.1.2. Đặc trưng vật liệu
Bêtông sử dụng cho dầm và bản là BTCT M300 có các đặc trưng vật liệu:
- Modun đàn hồi của bêtông

:

E = 2,90x10 6T/m2

- Trọng lượng riêng của bêtông :

γ = 2,50T / m 3

- Modun đàn hồi của thép

:

E = 2,10x10 7T/m2

- Trọng lượng riêng của thép

:

γ = 7,84T / m 3

Vật liệu lớp gia cố trên mặt bến:
- Trọng lượng riêng của bê tông thường: γ = 2,20T / m 3
- Trọng lượng riêng của đá dăm

: γ = 1,60T / m 3

CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 22


QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Hướng dẫn các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng
ngang và ứng dụng trong thiết kế công trình

TẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT
Số hiệu: HD – 17 -05 -07

- Trọng lượng riêng của sỏi đỏ

: γ = 1,56T / m 3

- Trọng lượng riêng của cát đắp

: γ = 1,80T / m 3

Cọc BTCT ƯST PRA400, M600:
- Đường kính ngoài : D = 400mm.
- Đường kính trong : d = 320mm.
- Chiều dày bê rông : t = 80mm.
- Môdun đàn hồi của bê tông : E = 3,80x106T/m2.
4.1.3. Tính toán chiều dài cọc chịu uốn và nén của cọc
1. Mô hình tính toán:
Quan niệm về mô hình làm việc giữa cọc và đất nền: Cọc được cố định tại một điểm
(điểm ngàm giả đinh) nhưng không ngăn cản chuyển cị dọc trục. tại điểm ngàm giả định sẽ
đặt một liên kết gối theo phương đứng.
2. Chiều dài chịu uốn của cọc:
Cách 1: Chiều dài chịu uốn của cọc được xác định theo công thức MJ. Tomlinsion
“Thiết kế cọc và kinh nghiệm thi công” :
L z = L0 + z f

Trong đó:
L0 : Chiều dài tự do của cọc kể từ đáy đến mặt đất tự nhiên (m).
zf : Chiều dài cố định của cọc (m), z f = 1,8T (m).
T : Hệ số độ cứng, thông thường với các lớp đất sét cố kết: T = 5

EJ
nh

E : Môdun đàn hồi của vật liệu làm cọc.
J: Mômen quán tính tiết diện ngang của cọc (m4).
nh : Hệ số kể đến sự thay đổi môdun của nền đất.
Với sét yếu cố kết thông thường , nh = 35÷70(T/m3).
Với bùn sét hữu cơ : nh = 15(T/m3)

Cách 2: Theo TCVN 205-1998
a. Chiều dài chịu uốn của cọc
Chiều dài chịu uốn của cọc được xác định theo công thức: Lu = L0 +

2
α bd

Trong đó:
CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAM

Trang 23