Thiết kế móng cọc đài cao

N MễN HC: NN MểNG
N MễN HC
Ni dung :
Thit k múng cc i cao .
A-u bi :
Tit din cc 35x35cm
S liu
T
T

Họ và tên
sinh viên

Ai
h1
Bi
h2
Ci
(lớp 1) (m) (lớp 2) (m) (lớp 3)

5

o Duy Khỏnh

13

3.5

14

5.0

15

Ti

B
L CĐĐT MNCN MNTC
(m) (m)
(m)
(m)
(m)

5

8.5

5.5

11.30

4.00

MNTN
(m)

2.50

2.00

Độ ẩm

tự nhiên

w

Tỷ trọng
hạt đất

Giới
hạn nhão

Giới
hạn dẻo

Góc ma
sát trong

Lực
dính c

Mô đun biến
dạng E

H s thm

W(%)

(g/cm3)

Wnh(%)

Wd(%)

(độ)

kG/cm2

kG/cm2

cm/s

13

17.8

1.64

2.72

32.0

16.0

17

0.15

80

1.7

10-7

14

45.7

1.64

2.73

65.7

37.8

22

0.25

70

7.7

10-8

15

13.8

1.78

2.64

34

0.0

160

2.4

10-4

Số
lớp
đất

cát hạt vừa

Hỡnh 1 : S tr cu

Bng Ti Trng
Ti trng
Ti
5

Ntt
(T)
2410

Hxtt
(T)
195

Trang | 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
10.50
m8.9
m

CTĐT =
11.30m
Ntt/3

Ntt/3
Htt

600

0.71 m

8500

5500

200

MNCN =
4.0m
MNTC =
2.5m

L=3
m

MNTN =
2.0m

200

200

Ntt

H=
2.5
m

200

0.2
m

Ntt/3

CTMÐ =
0.0m

Hình 2 : Sơ đồ móng cọc đài cao

200

B-Đánh giá nền đất và sức chịu tải của cọc :
1- Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá :

W − Wd

Độ sệt B :

6000

- Lớp thứ 1 : Chỉ số dẻo Φ : Φ = Wnh - Wd = 32– 16 = 16%
B = W − W = 0.1125
nh
d

Tra bảng ta có : Lớp đất á sét; Trạng thái nửa cứng;
2.00

- Lớp thứ 2 : Chỉ số dẻo Φ : Φ = Wnh - Wd = 65.7-37.8 = 27.9
200

Độ sệt B : 9000

W − Wd

200

B = W − W =0.2832
nh
d

Tra bảng ta có : Lớp đất sét ; Trạng thái dẻo ;
- Lớp thứ 3: cát hạt vừa
Hệ số rỗng ε :

ε=

∆.γ nc ( 1 + W )
2.64.1( 1 + 13.8.0 ,01 )
−1 =
− 1 =0.6878
γw
1.78
Trang | 2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Tra bảng ta có : Lớp đất cát hạt vừa, chặt vừa.
⇒ Từ số liệu đề bài ta thấy lớp đất 3 là lớp đất tốt, nằm tương đối sâu → Dùng

móng sâu . Cụ thể ở đây ta dùng móng cọc đài cao , dùng cọc bê tông côt thép sẽ khắc
phục được ảnh hưởng của mực nước ngầm cao, khả năng chịu lực của cọc lớn . Phương
pháp này phổ biến với công nghệ thi công hạ cọc bằng máy ép thuỷ lực như hiện nay
không những cho thời gian thi công nhanh mà còn đem lại nhiều lợi ích khác nữa .
Cấu tạo đất sét nằm không qua sâu, có độ dày lớn → dùng cọc ma sát . Đóng cọc xuyên
qua lớp á sét nửa cứng và lớp sét dẻo xuống lớp cát hạt vừa .
2-Xác định tải trọng tác dụng lên đáy đài :

Htt= H0 =195 KN; Mtt= Htt. (0.6+5.8+2.5)= 195 x 8.9 = 1735.5 KN.m
Ntt=N0+Nbt
Nbt =γbt.(vđỉnh trụ +vtrụ + vđài)
vđỉnh trụ = ( x2,952+ 3 x 5,9)x0.6 =27 m3
vtrụ

= ( x3.042x

Vđài
Vậy

3.04
–
1 / 20

x2,752x

2.75
5.5 + 6.08
)+
x5,8x3 =559.03 m3
1 / 20
2

= 7.5x10.5x2.5 =196.875 m3

Ntt = 2410 +2.5x(27+559.03+196.875) =4367.26 T

3 -Xác định sức chịu tải của cọc :
Tải trọng tác dụng dọc trục : Tính cho cọc thẳng đứng .

a-Theo đất nền :
Sử dụng công theo chỉ tiêu cơ lý đất nền :
Pgh = mn(UΣmffili + FmRR)
Pd = Pgh / ktc
Hệ số ktc = 1.4
Hệ số mn = mf = mR = 1.0
Chu vi cọc U : U = 4*0.35 = 1.4 (m)

Trang | 3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Diện tích mặt cắt ngang F : F = 0.35*0.35 = 0.1225 (m2)
li là chiều dài cọc trong lớp đất thứ i (đối với các lớp đất lớn có chiều dày ≥ 2m thì
được chia làm các lớp đất nhỏ có chiều dày ≤ 2m) .
Theo sơ đồ hình 3 và các bảng tra , ta có : bảng thành phần ma sát xung quanh thân
cọc :
Lớp đất

A

B

C

Tổng

Lớp
phân
tố

Chiêu
dày lớp
phân tố
(m)

L1

Độ sệt B
(Trạng thái đất)

Hệ số

(m)

Chu
vi cọc
U(m)

Chiều
dài cọc
l i (m)

U .l i . f i
(T/ m 2 )

1

1.5

2.75

0.1125

5.7656

1.4

1.5

12.108

2

2

4.5

0.1125

6.8063

1.4

2

19.058

3

1.5

6.25

0.2832

4.498

1.4

1.5

9.446

4

1.5

7.75

0.2832

4.7024

1.4

1.5

9.875

5

2

9.5

0.2832

4.892

1.4

2

13.698

6

2

11.5

Cát vừa chặt vừa

6.745

1.4

2

18.886

7

2

13.5

Cát vừa chặt vừa

7.025

1.4

2

19.670

8

2

15.5

Cát vừa chặt vừa

7.305

1.4

2

20.454

14.5

123.194

Trang | 4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG

2750
4500
6250
7750
9500
11500
13500
15500

2000

2000

6000

2000

2000

5000

1500 1500

2000

3500

1500

2000

1000

L1

Hình 3 : Sơ đồ xác định SCT của cọc theo nền đất

Sức chống ở mũi cọc :
L2 = 16.5 m ; cát hạt vừa , Rtc = 452T/m2 .
Pgh = 1× (123.194+ 0.35*0.35*452)
= 178.564 (T)
Pd = 178.564 /1,4 =127.55(T)
b- Theo vật liệu :
Cọc dùng bê tông mác 300#. . Giả thiết dùng 8 Φ25 nhóm AIII (theo bảng 21-PL) có
Fa=39.27 cm2 ; Ra = 3650 (kG/cm2) ; lớp bảo vệ cốt thép ac = 3 cm .
PVL = φ (Rn ×Fb + Ra ×Fa)
Theo bảng 7 PL với đất á sét trạng thái nửa cứng , dẻo cứng , cát vừa chọn có :

Trang | 5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
ktb = 650 T/m4 ;
Fb = 0.35*0.35 = 0.1225m2 ;
E = 2.9*106 T/m2 (bảng 17-PL) ;
J = b*h3/12 = 0.354/12 = 0.00125 m4 ;
EJ = 2.9*106*0.00125 = 3625 Tm2 ;
bc = 1.5*dc + 0.5 = 1.5*0.35+ 0.5 = 1.025 m ;
Tính mẫu số của Le :

=

L e=

5

ktbbc
=
EJ

5

2

Le =
5

k tb .bc

EJ

650 ×1.025 5
= 0.184 = 0.713
3625

2
= 2.81 m → Lqu = 3 + 2.81 = 5.81 (m)
0.713

Lqu/dc = 5.81/0.35 = 16.6, tra bảng 9a PL ta có φ = 0.878
Thay số ta có :
PVL = 0.878×(130×35×35 + 3625×39.27) = 264809 (KG)
= 264.809 (T)
So sánh 2 trị số lấy Pc = Pd = 127.55T .
C – Xác định số lượng cọc và bố trí cọc :
β .N

1.Số lượng cọc n : n = P ;
c
β
=
1.3
β
Lấy
; (1.0≤ ≤1.5)
N = 4367.26 (T)
→ n = 1,3.

4367.26

127.55

=46.51 ; Ở đây ta bố trí 48 cọc ;

2.Bố trí cọc trong đài :
Trang | 6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
a.Kích thước đài
Chiều cao đài
H = 2.5 m
Cạnh của đài :
a = 10.5 m
b = 7.5m
b.Tính nội lực tại các đỉnh cọc :
Tính các độ cứng EJ , EF :
F = 0.35*0.35 = 0.1225 m2
E = 2.9*106 T/m2
J = b*h3/12 = 0.354/12 = 0.00125 m4 ;
EJ = 2.9*106*0.00125 = 3625 Tm2 ;
EF = 2.9*106*0.1225 = 355250 Tm2 ;
Chiều rộng tính toán của cọc :
att = 0.9 * (dc + 1) = 0.9*(0.35 + 1) = 1.215 m
3.Tính hệ số mtb
hm = 2 ×(b+1) = 2 ×(7.5+1) = 17 > chiều sâu đóng cọc=16.5m => lấy hm = 16.5 m
Tra bảng 7a phụ lục: m1 = m3 = 500(T/m4) ; m2 = 400 (T/m4)
m tb =

m1h1[2(h 2 +h 3 )+h1 ]+m 2 h 2 (h 2 +2h 3 )+m3h 32

h 2m
=

500.3.5[2( 5 + 6) + 3.5] + 400.5(5 + 2.6) + 500.6 2
= 354.91 (T/m4);
2
16.5

với chú ý hm= 16.5m;
Tính α=

5

mtb .att 5 354 ,91.1,215
=
=0.632
EJ
3625

4.Tính h = α

h = 0.632 X 14.5 =9.164 m

Trang | 7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Kh =

C h ×J h

( α×E×J )

Do đó

do Jh = J ; Ch = m3×h = 500×14.5= 7250 T/m3 ;

:

Kh =7250

0.00125/(0.632

3625) = 0.0039 ≈ 0

5.Tính chuyển vị đơn vị tại cao trình mặt đất : (trường hợp cọc đi qua các lớp đất
thông thường) theo công thức :
δ0HH =

1 ( B3 D 4 -B4 D3 ) +K h (B2 D 4 -B4 D 2 )
.
α EJ ( A 3B4 -A 4 B3 ) +K h ( A 2 B4 -A 4 B2 )
3

δ0MH =δ0HM =

δ0MM =

1 ( A 3D 4 -A 4 D3 ) +K h (A 2 D 4 -A 4 D 2 )
.
α EJ ( A 3 B4 -A 4 B3 ) +K h ( A 2 B4 -A 4 B2 )

2

1 ( A 3C 4 -A 4 C3 ) +K h (A 2 C 4 +A 4C 2 )
.
αEJ ( A 3 B4 -A 4 B3 ) +K h ( A 2 B4 -A 4 B2 )

αEJ = 0,632 3625 = 2291 T m2
α2EJ = 0,6322

3625 = 1447.9 T m2

α3EJ = 0,6323

3625 = 915.1 T m 2

Tra bảng 23- PL với giá trị h = 5.0 m (là giá trị lớn nhất của bảng) được hiệu các tích
số của tử số và mẫu số , thay vào công thức ta có :
0
δ HH
= 2382/(979.678*915.1 ) = 0.002657 m/T
0
0
δ MH
= δ HM
= 1588.4/(979.678*1447.9) = 0.00112m/T
0
δ MM
= 1713.28/(979.678*2291) = 0.000763 m/T

6.Tính chuyển vị đơn vị tại cao trình đỉnh cọc theo công thức :

δ PP =

L0 + h kn
+
EF
Ch F

δ HH =

L30
0
0
0
+ δ MM
L20 + 2δ HM
L0 + δ HH
3EJ

Trang | 8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
δ HM = δ MH =

L20
0
0
+ δ MM
L0 + δ HM
2 EJ

L0
0
+ δ MM
EJ

δ MM =

Thay số vào ta có :
k n = d c /5 = 0.35/5 = 0.07 ;
Ch = mh × h = 354.91 ×14.5= 5146.2 T/m3

δ PP = ((3 + 14.5) / 355250) + 0.07 / (0.1225
δ HH = (33 / (3

3625)) + 0.000763

δ HM = δ MH = (32/(2

32 + 2

3625)) + 0.000763

5146.2) = 0.00016 m/T
3

0.00112+ 0.002657 = 0.0175 m −1

3+ 0.00112= 0.00465 m −1

δ MM = (3/3625) + 0.000763 = 0.00159 T m −1

7.Xác định các phản lực tại đầu cọc theo công thức :
ρ HH =

δ MM
=0.00159 / (0.0175
2
δ HH δ MM − δ HM

0.00159 - 0.00465 2 ) = 256.348( T/m);

ρ MH =

δ HM
=0.00465 / (0.0175
2
δ HH δ MM − δ HM

0.00159 -0.00465 2 )

ρ MM =

δ HH
=0.0175 / (0.0175
2
δ HH δ MM − δ HM

ρ PP =

1

δ PP

=749.7(T/m);

0.00159 - 0.00465 2 ) =2821.443(T/m);

=1/0.00016 =6250 (T/m) ;

8. Xác định các phản lực đơn vị rik tại các liên kết của hệ cơ bản :
Các chỉ tiêu hình học của các nhóm được ghi trong bảng sau . Trong đó số thứ
tự các nhóm cọc được đánh số từ trái qua phải , trục toạ độ đi qua trọng tâm đáy bệ
(trọng tâm các cọc) . Do đó móng cọc là đố xứng qua trục toạ độ .

Trang | 9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Ký hiệu
nhóm cọc

Số cọc
trong
nhóm

X i (m)

δ i (độ)

sin δ i

cos δ i

Sin2 δ i

Cos2 δ i

1

6

-4.55

-9027’45”

-0.164

0.986

0.0270

0.973

2

6

-3.25

0

0

1

0

1

3

6

-1.95

0

0

1

0

1

4

6

-0.65

0

0

1

0

1

5

6

0.65

0

0

1

0

1

6

6

1.95

0

0

1

0

1

7

6

3.25

0

0

1

0

1

8

6

4.55

9027’45”

0.164

0.986

0.0270

0.973

Bảng 3

Ta đặt : ρ 0 = ρ PP − ρ HH thì các hệ số xác định theo công thức sau :
rVV = ∑ ρ 0 cos 2 δ i + ∑ ρ HH
ruu = ∑ ρ 0 sin 2 δ i + ∑ ρ HH
rωω = ∑ ρ 0 xi2 cos 2 δ i + ∑ ρ HH xi2 + 2 * ∑ ρ HM xi sin δ i + ∑ ρ MM
rvu = ruv = ∑ ρ 0 sin δ i cos δ i
ruω = rωu = ∑ ρ 0 x i sin δ i cos δ i − ∑ ρ MH cos δ i
rvω = rωv = ∑ ρ 0 x i cos 2 δ i + ∑ ρ HH cos δ i + ∑ ρ MH sin δ i ;

Thay các trị số vào công thức ta có :
ρ 0 = ρ PP − ρ HH = 6250– 256.348= 5993.652T/m
rvv = 5993.652× (12×0.973+ 36×1) + 48×256.348= 298058.057
ruu = 5993.652× (12× 0.027 + 36 × 0) + 48× 256.348= 14246.647

Trang | 10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
rωω = 5993.652*(12*4.55*4.55*0.973 + 12*3.25*3.25 + 12*1.95*1.95 +

12*0.65*0.65) +256.348*(12*4.55*4.55+ 12*3.25*3.25 + 12*1.95*1.95 +
12*0.65*0.65) + 2*749.7*12*4.55*0.164 + 48*2821.443=2770402.41
ruv = rvu = rvω = rωv = 0 (do móng đối xứng)
ruω = rωu =5993.652*12*4.55×0.164*0.986 – 749.7*(36×1 + 12×0.986)

= 17058.533
Ta có hệ phương trình chính tắc :
298058.057×v

= N

14246.647×u + 17058.533× ω

= Hx

17058.533×u + 2770402.41× ω

= My

Trong đó :

;

N = 4367.26 (T)

HX = 195 (T);
M =1735.5 (Tm)

9.Giải hệ phương trình ta có :
v = 0.01465 m ;
u = 0.01303 m ;
ω= 0.00055 rad ;

10.Xác định nội lực đỉnh cọc :
N i = (u * sin δ i + (v + ω * x i ) * cos δ i ) * ρ iPP
H i = (u * cos δ i − (v + ω * xi ) * sin δ i ) * ρ iHH − ω * ρ iHM

M i = ω * ρiMM − (u * cos δ i − (v + ω * xi ) sin δ i ) * ρ iHM

Lập bảng để tính nội lực :
Trang | 11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Kết quả được ghi ở bảng 4 .
11.Bảng kiểm tra kết quả tính toán :
Kết quả được ghi ở bảng 5
Chú ý : Khi tính toán kiểm tra cột Ni ; Hi ; Mi phải nhân với số lượng cọc trong nhóm
Bảng 5
Nhóm
cc

xi(m
)

sinδi

cosδi

v(m)

u(m)

<1>
1
2
3
4
5
6
7
8

<2>
-4.55
-3.25
-1.95
-0.65
0.65
1.95
3.25
4.55

<3>
-0.164

0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.164

<4>
0.986
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
0.986

<5>
0.01465
0.01465
0.01465
0.01465
0.01465
0.01465
0.01465
0.01465

<6>
0.01303

0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303

ω(rad)

u×sinδi
(m)

xi×ω

<7>
<8>
0.00055 -0.0021421
0.00055
0
0.00055
0
0.00055
0
0.00055
0
0.00055
0
0.00055
0

0.00055 0.00214212

<9>
-0.0025025
-0.0017875
-0.0010725
-0.0003575
0.0003575
0.0010725
0.0017875
0.0025025

v+xi×ω
<10>
0.0121475
0.0128625
0.0135775
0.0142925
0.0150075
0.0157225
0.0164375
0.0171525

(v+xi×ω)cosδi

(v+xi×ω)cosδi+v

ρPP

Pi(T)

u×cosδi

(v+xiω)sinδi

u×cosδi (v+xiω)sinδi

<11>
0.01198222
0.0128625
0.0135775
0.0142925
0.0150075
0.0157225
0.0164375
0.016919122

<12>
0.02663222
0.0275125
0.0282275
0.0289425
0.0296575
0.0303725
0.0310875
0.031569122

<13>
6250
6250

6250
6250
6250
6250
6250
6250

<14>
61.501
80.391
84.859
89.328
93.797
98.266
102.73
119.13

<15>
0.01285
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01285

<16>
-0.001997037
0

0
0
0
0
0
0.002819854

<17>
0.01484975
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01303
0.01003286

Trang | 12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG

ρHH x
ω×ρH
Hi(T)
ρHM
<17>× ρHM
(u×cosδiM
(v+xiω)sinδi
<19>

<20> ,<21>
<22>
<23>
<18>
11.13286
256.348 3.806703591 749.7 0.41234 3.3943686
ρHH

ρMM

ω×ρM
M

Mi(Tm)

<24>
3075

<25>
1.69125

<26>
-9.44160722

256.348

3.34021444

749.7 0.41234 2.9278794

9.768591

3075

1.69125

-8.077341

256.348

3.34021444

749.7 0.41234 2.9278794

9.768591

3075

1.69125

-8.077341

256.348

3.34021444

749.7 0.41234 2.9278794

9.768591

3075

1.69125

-8.077341

256.348

3.34021444

749.7 0.41234 2.9278794

9.768591

3075

1.69125

-8.077341

256.348

3.34021444

749.7 0.41234 2.9278794

9.768591

3075

1.69125

-8.077341

256.348

3.34021444

749.7 0.41234 2.9278794

9.768591

3075

1.69125

-8.077341

256.348

2.57190339

749.7 0.41234 2.1595684

7.521635

3075

1.69125 -5.830384541

11) Bảng kiểm tra kết quả tính toán.

Chú ý: Khi tính toán kiểm tra, cột Pn; Hn; Mn phải nhân với số lượng cọc trong nhóm.

Nhó
mcc

Ni(T)

Nicosδi

Ni sinδi

Nixicosδ
i

Mi

Hi

Hi cosδi

Hi sinδi

Hixisinδ
i

<1>

<2>

<3>

<4>

<5>

<6>

<7>

<8>

<9>

<10>
Trang | 13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
1

369.004

363.983

-60.664

-1656.1

-56.650

20.366

20.0891

-3.3482

15.2342

2

482.344

482.344

0

-1567.6

-48.464

17.567

17.5673

0

0

3

509.156

509.156

0

-992.85

-48.464

17.567

17.5673

0

0

4

535.969

535.969

0

-348.38

-48.464

17.567

17.5673

0

0

5

562.781

562.781

0

365.808

-48.464

17.567

17.5673

0

0

6

589.594

589.594

0

1149.71

-48.464

17.567

17.5673

0

0

7

616.406

616.406

0

2003.32

-48.464

17.567

17.5673

0

0

8

714.797

705.071

117.512

3208.07

-34.982

12.957

12.7811

2.1302

9.6923

T ng

4380.05

4365.304

56.848

2161.93

-382.416 138.727 138.2739 -1.217999416

24.9266

Tổng các lực theo phương thẳng đứng
3+(-9)

4366.522

Sai số

4367.26
-0.017%

Tổng các lực theo phương ngang
4+8

195.122

Sai số

195
0.063%

Tổng các mômen :
5-10+6

1754.59

Sai số

1735.5
1.088%

12.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :
+ Cọc chịu nén lớn nhất :
Theo bảng 4 tải trọng chịu nén lớn nhất là các cọc thuộc nhóm 8 với NMax = 119.13 (T)
, ta lấy trị số này để kiểm tra :
Trang | 14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Theo đất nền :
NMax + ∆ N ≤ P c
Vế trái = 119.13+ 0.35×0.35×17.5×2.5×1.1 = 125.03 (T)
Vế phải P c = 127.55 (T)
Điều kiện trên được thoả mãn .
Theo vật liệu : NMax ≤ PVL
Vế trái = 119.13 (T)
Vế phải : PVL = 264.809 T

Điểu kiện trên được thoả mãn .
13.Tính ứng suất tại đáy móng khối quy ước :
Góc mở móng khối quy ước α = ϕ tb /4
ϕtb =

ϕ1h1 + ϕ2 h2 + ϕ3h3
h1 + h2 + h3

= (3.5*17+5*22+6*34)/(3.5+5+6)= 25045’31”
ϕ tb /4 = 6026’23” < 9027’45” (góc nghiêng cọc xiên) do đó lấy δ =9027’45”

hqu = 14.5m
aqu = 10.5+ 2*(14.5 + 3)*tg δ = 10.5+ 2*17.5*0,166 = 16.31 m
bqu= 7.5 + 2*(14.5 + 3)*tg δ = 7.5 + 2*17.5*0.166 = 13.31 m
Trọng lượng các đoạn cọc L0 :
∆N 1 = 48*3*0.35*0.35*2.5*1.1 = 48.51 T

Trọng lượng của móng khối quy ước
∆N 2 = 16.31×13.31×14.5×2.0 = 6295.497 T

Tổng tải trọng tại cao trình mũi cọc :
Trang | 15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG

∑N

tt

∑M

tt

= N + ∆N1 + ∆N 2 = 4367.26 + 48.51 + 6295.497 = 10711.267(T)

=Mx + Hx*17.5= 1735.5 + 193×17.5 = 5113 Tm

σ tb = ∑ N tt / Fqu = 10711.267/(16.31*13.31)= 49.34 T/m 2
σ max = σ tb + ∑ M tt / Wqu = 49.34+

5113 * 6
= 58 T/m 2
16.31 2 * 13.31

Cường độ tính toán theo đất nền được xác định theo công thức
R = 1.2×{R’×[1+k 1 ×(b qu -2)] + k 2 × γ 3 ×(h qu -3)} + 0.1×H n
Theo PL ta có :
R’ = 2.5 KG/cm 2 = 25 T/m 2 ; k 1 = 0.1 ; k 2 = 3.0 ; H n = 2 m ;
bqu = 6 m (vì bqu =13.31>6 nên ta lấy bqu =6m)
Thay số vào ta có :
R = 1.2×{2.5×[1 + 0.1×(6 - 2)] + 3×1.78×(14.5 - 3)} + 0.1×2 = 78.1 T/m 2
Như vậy σ tb < R ; σ max < 1.2*R
Kết luận : nền đủ khả năng chịu tải .
14.Kiểm tra độ lún :

Trang | 16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG

MNTN
1000

1:6

3500
5000
6000

1:6

2000

2000 1000
5000
6000

1:6

1:6

3500

MNTN

21.770
23.228
24.685
26.143

20000

27.600
29.058

4000

30.515
31.973
33.430
34.888

21.134

0

20.760

1

20.103

2

18.48

3

16.478

4
14.014

5

12.211

6
10.723

7
9.32

8

7.974

9

36.346
6.955

10

z
Hình 4: Sơ đồ móng khối quy ước
tính lún

Hình 5: Sơ đồ

Trang | 17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG

Tính lún tại tâm móng theo phương pháp tổng các lớp phân tố, sau đó so sánh
với [S] = 64 = 8 cm
ƯS gây lún : (chú ý tính với tải trọng tiêu chuẩn)
σ gl = σ tb /1.15 - σ bt = 49.34/1.15 – 21.77 = 21.134 T/m 2

Tỷ số 2 cạnh móng khối quy ước :
m = aqu/bqu = 16.31/13.31 = 1.225
Chia nền đất dưới đế móng khối quy ước thành các lớp mỏng có chiều dài (0.1 –
0.4)bqu ; ở đây lấy hi = 1.5 m , tính ứng suất gây lún và ứng suất bản thân của các lớp
phân tố . Coi lớp đất 1 và lớp đất 2 không thấm nước , khi xác định ứng suất do trọng
lượng bản thân phải tính trọng lượng của nước . Lớp đất thứ 3 phải tính với dung
trọng đẩy nổi . Ví dụ ứng suất do trọng lượng đất tại đáy móng khối quy ước sẽ là :
σ bt = ∑ γ×h
i
i+γ×h
dn

n

= 1.64×3.5 + 1.64×5 +0.9717×6+1×2 = 21.77 T/m 2

Lớp thứ 3 có
γ dn =

(∆ − 1) × γ n
= (2.64-1)/(1+0.6878) = 0.9717 T/m3
(1 + ε 0 )

Lần lượt tính ứng suất ở đáy các lớp phân tố :
Ứng suất gây lún do tải trọng ngoài(phụ thêm) được tính theo công thức :
σ Z = k 0 * σ gl

Trong đó k0 là hệ số giảm ứng suất theo chiều sâu được tra trong phụ lục . Kết quả
tính ứng suất σ Z được ghi ở bảng 6 .
Xác định phạm vi tính lún H : tại đáy lớp phân tố thoả mãn điều kiện : σ Z ≤ 0.2 σ bt
Tại đáy lớp thứ 10 có σ Z = 6.955/m2 ;
Trang | 18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
0.2* σ bt = 0.2*36.346= 7.269 T/m2 ;
Như vậy phạm vi tính lún H = 15m
Độ lún tính theo công thức : S =

β
* σ ztb * hi
E

Trong đó β = 0.8 ; E = 160 kG/cm2

Lớp
đất

3

z

σ bt

a qu

b qu

aqu

σZ

hi

σ tb

E

(T/m 2
)

(T/m 2

si

(m)

(T/m 2 )

(m)

(m)

bqu

z
bqu

0

0

21.770

16.31

13.310

1.2254

0.0000

1

21.134

1

1.5

23.228

16.31

13.310

1.2254

0.1127

0.9823

20.760

1.5

20.947

1600

0.0157

2

3

24.685

16.31

13.310

1.2254

0.2254

0.9512

20.103

1.5

10.051

1600

0.0075

3

4.5

26.143

16.31

13.310

1.2254

0.3381

0.8744

18.480

1.5

19.620

1600

0.0147

4

6

27.600

16.31

13.310

1.2254

0.4508

0.7797

16.478

1.5

18.290

1600

0.0137

5

7.5

29.058

16.31

13.310

1.2254

0.5635

0.663

14.014

1.5

16.247

1600

0.0122

6

9

30.515

16.31

13.310

1.2254

0.6762

0.5778

12.211

1.5

14.345

1600

0.0108

7

10.5

31.973

16.31

13.310

1.2254

0.7889

0.5074

10.723

1.5

12.369

1600

0.0093

8

12

33.430

16.31

13.310

1.2254

0.9016

0.441

9.320

1.5

10.766

1600

0.0081

9

13.5

34.888

16.31

13.310

1.2254

1.0143

0.3773

7.974

1.5

9.349

1600

0.0070

10

15

36.346

16.31

13.310

1.2254

1.1270

0.3291

6.955

1.5

8.138

1600

0.0990

Điểm
tính

k0

(T/m 2 )

S

(m)

)

(m)

1600

0.1051

Độ lún của nền S = 0.1051m = 10.51 cm < [S] = 12 cm .
14.Vẽ biểu đồ M(z) và σ ( z ) ; y(z) của cọc nguy hiểm nhất .
Tính và vẽ cho cọc nhóm 1 :
Hi = 3.39 T ; Mi = 9.44 Tm ;
Chuyển cặp nội lực này về cao trình mặt đất, ta có :
H 0 = 3.39T ;
Trang | 19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
M 0 = Mn + Hn*L0 = -9.44+ 3.39*3 = 0.73 Tm
a. Xác định y0 ; ϕ 0 theo công thức :
y0 = δ 0 HH H 0 + δ 0 HM M 0

ϕ 0 = −(δ 0 MH H 0 + δ 0 MM M 0 )

Thay số :

y 0 = 0.002657 × 3.39 + 0.00112 × 0.73 = 0.00982 m
ϕ 0 = - (0.00112 × 3.39 + 0.000763 × 0.73)) = - 0.00435 rad.

b. Xác định M(z) và vẽ biểu đồ :
Trị số M(z) xác định theo công thức :
M ( z ) = α 2 EJ*(A 3 *y 0 + B 3 * ϕ 0 / α + C 3 *M0/ α 2 EJ + D 3 *H0/ α 3 EJ)

Với : α 2 EJ = 1447.9 ; α 3 EJ = 915.1 ; α =0,632;
M ( z ) =(1447.9 *(A 3 *0.00982 + B 3 *(- 0.00435 /0,632) + C 3 *0.73 /1447.9 + D 3
*3.39/915.1)
M ( z ) = 14.22 A3-9.96B3+0.73 C3+5.36 D3
Chia cọc theo chiều sâu với bước ∆ z = 1.58m;3.16m;4.74m;...; tương ứng ta có z* là
1.0;2.0;3.0;... và tra các hệ số A 3 ; B 3 ; C 3 ; D 3 ở bảng PL

Kết quả M(z) trình bày ở bảng 7

Bảng 7

Trang | 20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
z

z
*

A3

0

0

0

0

1

0

0

0

0.73

0.000

0.73

1.58

1

-0.167

-0.083

0.975

0.994

-2.375

0.827

0.712

5.328

4.49

3.16

2

-1.295

-1.314

0.207

1.646

-18.415

13.087

0.151

8.823

3.65

4.74

3

-3.54

-6

-4.681

-0.891

-50.339

59.760

-3.417

-4.776

1.23

6.32

4

-1.614 -11.737 -17.409 -15.076

-22.951

116.901

-12.709

-80.807

0.43

7.9

5

24.986

355.301

-114.610 -14.316 -222.140

4.24

B3

C3

D3

14.22 A

-9.96 B 3

0.73 C 3

5.36 D 3

(Tm)

3

11.507

-19.611 -41.444

M (z)

c. Xác định σ ( z ) ; y ( z ) theo công thức :
σ ( z ) = m*z*(A 1 *y 0 + B 1 * ϕ 0 / α + C 1 *M 0 / α 2 EJ + D 1 *H 0 / α 3 EJ)

y ( z ) = A 1 *y 0 + B 1 * ϕ 0 / α + C 1 *M 0 / α 2 EJ + D 1 *H 0 / α 3 EJ
với α =0.632;
αEJ = 0,632 3625 = 2291 T m2
α2EJ = 0,6322

3625 = 1447.9 T m2

α3EJ = 0,6323

3625 = 915.1 T m 2

m = 500 T/m 4
σ y ( z ) = m*z*(A 1 *0.00982 + B 1 *(-0.00435/0.632) + C 1 *0.73/1447.9 + D 1 *3.39/915.1

)

hay σ y ( z ) = m*z*(A 1 *0.00982 -0.00688B 1 + 0.0005C 1 + 0.0037D 1 )
Do σ y ( z ) = m*z* y ( z ) vì vậy :
y ( z ) = A 1 *0.00982 -0.00688B 1 + 0.0005C 1 + 0.0037D 1
Cũng chia cọc theo chiều sâu với bước ∆ z = 1.58m;3.16m;4.74m;...; tương ứng ta có
z* là 1.0;2.0;3.0;... và tra các hệ số A 3 ; B 3 ; C 3 ; D 3 ở bảng PL .
Trang | 21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Kết quả σ ( z ) ; y ( z ) trình bày ở bảng 8:

Bảng 8
z

z*

A1

B1

C1

D1

0.00982

-0.00688 B

0.0005 C

0.0037 D

σ (z)

A1

1

1

1

(T/m2)

y (z)
m

0

0

1

0

0

0

0.00982

0.00000

0.00000

0.00000

0.0000

0.00982

1.58

1

0.992

0.997

0.499

0.167

0.00974

-0.00686

0.00025

0.00062

2.9621

0.00375

3.16

2

0.735

1.823

1.924

1.308

0.00722

-0.01254

0.00096

0.00484

0.7538

0.00048

4.74

3

-0.928

1.037

3.255

3.858

-0.0091

-0.00713

0.00163

0.01427

-0.8186

-0.00035

6.32

4

-5.853

-5.941

-0.897

4.548

-0.0575

0.04087

-0.00045

0.01683

-0.7056

-0.00022

7.9

5

-10.39

-22.50

-22.43

-11.16

-0.1021

0.15482

-0.01122

-0.04130

0.9348

0.00024

Biểu đồ M(z), Ϭ(z) và y(z) trình bày ở hình 6:

Trang | 22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG

Hình 6: Các biểu đồ chuyển vị ngang, moomen và ứng suất theo phương ngang của
cọc
Kiểm tra áp suất mặt bên của cọc :
Theo biểu đồ ứng suất mặt bên của cọc ta thấy ứng suất lớn nhất xuất hiện
ở độ sâu z=1.58σ ( z ) ≤ η1η 2

4
(γ * z * tgϕ tt + c tt )
cos ϕ tt
Trang | 23

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Lấy η1 = η 2 =1 ; ϕ tt = 17 0 ; cos ϕ tt = 0.9563 ; tg ϕ tt = 0.3057 ; γ = 1.64 T/m 3
c tt = 0.15 KG/cm 2 = 1.5 T/m 2
Vế trái σ ( z ) = 2.962 T/m2
Vế phải = 1*1*4*(1.64*1.58*0.3057 + 1.5)/0.9563 = 9.58 T/m2
Kết luận : áp lực ngang thoả mãn điều kiện trên , cọc ổn định theo phương ngang .
16.Tính toán kiểm tra cọc :
a.Khi vận chuyển và treo lên giá búa
Có 2 loại cọc : cọc thẳng đứng dài 18.2 m ; loại cọc nghiêng dài 18.45 m
Cấu tạo cọc lam 2 đoạn :
Đoạn 1 : có mũi cọc dài 8.2m và 8.45m
Đoạn 2 : phía đầu cọc dài 10m dùng chung cho cả 2 loại cọc đứng và cọc nghiêng .
Kiểm tra cho đoạn cọc 10m :
Sơ đồ làm việc của cọc như dầm đơn giản có đầu mút thừa là
L1=0.207*10=2.07m chịu tác dụng của trọng lượng bản thân :
M = q* L12 /2 = 0.3369*2.07*2.07/2 = 0.7217 Tm ;
trong đó q = 0.35*0,35*2.5*1.1 = 0.3369 T/m ;
Fa = M/(0.9*h0*Ra) = 0.7217/(0.9*0.32*34000) = 0.000075 m2 = 0.75 cm2
Tương tự có thể kiểm tra cho trường hợp cọc treo lên giá búa .
b.Kiểm tra cọc khi làm việc trong móng :
Từ biểu đồ mômen đã vẽ hình 6 ta có nhận xét sau :
Đoạn cọc 2 có mômen rất lớn do đó có thể cấu tạo thép nhiều hơn để chịu mô
men , đoạn cọc 1 có mômen nhỏ hơn do đó có thể cấu tạo như ở phần tính sức chịu tải
của cọc .
Xét đoạn cọc 2 :

MMax = 9.44Tm ;
Trang | 24

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NỀN MÓNG
Fa = MMax/(0.9*h0*Ra) = 9.44/(0.9*0.32*34000) = 0.000964 m2 = 9.64cm2;
Ta bố trí mỗi cạnh cọc 3Φ22 có Fa = 11.39 cm2 . Như vậy đoạn cọc trên bố trí 8
thanh Φ22.
Xét đoạn cọc 1 :

MMax = 4.24 Tm ;

Fa = MMax/(0.9*h0*Ra) = 4,24/(0.9*0.32*34000) = 0.000433m2 = 4.33 cm2;
Ta bố trí mỗi cạnh cọc 3Φ16 có Fa = 6.02cm2 . Như vậy đoạn cọc trên bố trí 8
thanh Φ16 .
Cấu tạo cọc như hình vẽ dưới đây:

Trang | 25