đồ án môn học nền và móng Th.s Lê Văn Hiệp

Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BỘ MÔN CƠ ĐẤT – VLXD
ĐỒ ÁN NỀN MÓNG
Số liệu thiết kế:

Sinh viên thực hiện:

Tải trọng tác dụng:

4

Điều kiện thủy văn, Lnhịp:

8;
41,4m

Điều kiện địa chất:

Lớp:
GVHD:

Th.Sĩ Cao Văn Đoàn

BH4

1

Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

MỤC LỤC
CHƯƠNG I : BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH...............................................................................2
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ KĨ THUẬT....................................................................................................... 6
7.1Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc........................................................................................ 26
7.1.1 Tính mơmen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m...............................................................26
CHƯƠNG III : BẢN VẼ........................................................................................................................ 34

CHƯƠNG I : BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH
I. CẤU TRÚC VÀ ĐỊA CHẤT CÁC LỚP ĐẤT
Tại lỗ khoan BH4, khoan xuống cao độ là - 37m, gặp 4 lớp đất như sau:
Lớp 1: Chiều dày 2,2m, cao độ của mặt lớp là 0m, cao độ đáy lớp là -2,2m.
Lớp 1 có các chỉ tiêu vật lý sau:
STT

1.
2.
3.

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Độ ẩm
Trọng lượng thể tích tự
nhiên

Trọng lượng thể tích khơ

γk =

Giá trị Đơn vị

W

25,8

%

γ

18,6

KN/m3

γ
1+W

14,8

KN/m3
2


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

4.

Trọng lượng riêng

5.

Hệ số rỗng tự nhiên

γh
γh

e0 =

γ

KN/m3

26,8
0,81

k

e0
1 + e0

0,45

∆.W
e0

0,87

6.

Độ rỗng

n=

7.

Độ bão hòa

Sr =

8.
9.

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wp

17,5

%

Độ ẩm giới hạn chảy

WL

33,8

%

10.

Chỉ số dẻo

I p = WL − WP

16,3

%

11.

Độ sệt của đất dính

IL =

W − WP
WL − WP

0,51

%

Bảng1

-các chỉ tiêu vật lý của lớp 1

Lớp 1 là đất á sét trạng thái dẻo mềm.

Lớp 2: có chiều dày 9m, cao độ mặt lớp là -2,2m, cao độ đáy lớp là -11,2m
Thành phần hạt:
Hạt cát

Hạt sỏi

Thơ

to

Đường kính cỡ hạt (mm)
0,25
1÷
0,5 ÷
0,1 ÷
÷
0,5
0,25
0,05
0,1
4,9
6,6
21,1 36,9

Lớp
>10
2

10 ÷
5

5÷
2

2÷
1

2,5

1,6

6,5

Bảng2

vừa

nhỏ

Hạt
bụi

mịn
0,05
÷
0,01
19,9

Hạt
sét

0,01 ÷
0,002

<0,002

- Thành phần hạt của lớp 2

Lượng hạt lớn hơn 0,25mm: 2,5 + 1,6 + 6,5 + 4,9 + 6,6 = 15,6%< 50%
Lượng hạt lớn hơn 0,1mm: 2,5 + 1,6 + 6,5 + 4,9 + 6,6+21,1 = 36,7 <75%
Đây là cát hạt bụi
Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 2:
3


Thiết kế mơn học nền và móng

STT

Bộ mơn Địa KỹThuật

Chỉ tiêu

Ký hiệu

1.

Trọng lượng riêng

2.

Trọng lượng thể tích
bão hịa

γ bh 2 =

γh
γ h + e.γ n
(1 + e)

Giá trị

Đơn vị

26,6

KN/m3

17,88

KN/m2

3.
4.
5.

Hệ số rỗng tự nhiên

e0

1,08

Hệ số rỗng lớn nhất

emax

1,172

Hệ số rỗng nhỏ nhất

emin

0,754

6.

Độ chặt của đất rời
Bảng3

ID =

emax − e
emax − emin

0,22

-Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 2

Lớp đất 2 là lớp đất cát ở trạng thái rời rạc

Lớp 3: Chiều dày 4,3m, cao độ của mặt lớp là -11,2m, cao độ đáy lớp là -15,5m
Lớp 3 có các chỉ tiêu vật lý sau:
STT

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Giá trị Đơn vị

12.

Độ ẩm

W

20,6

%

13.

Trọng lượng thể tích tự
nhiên

γ

19,3

KN/m3

14.

Trọng lượng thể tích khơ

16

KN/m3

15.

Trọng lượng riêng

27,0

KN/m3

16.

Hệ số rỗng tự nhiên

17.

Độ rỗng

n=

e
1+ e

0,41

18.

Độ bão hòa

Sr =

∆.W
e

0,82

19.
20.

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wp

14,0

%

Độ ẩm giới hạn chảy

WL

27,9

%

γk =

γ
1+W

γh
γ
e0 = h
γk

0,69

4


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

21.

Chỉ số dẻo

I p = WL − WP

13,9

%

22.

Độ sệt của đất dính

IL =

W − WP
WL − WP

0,47

%

Bảng4

- Các chỉ tiêu vật lý của lớp 4

Lớp 3 là đất á sét trạng thái dẻo cứng.Lớp 4: có chiều dày 21,5m, cao độ mặt lớp
là -15,5m, cao độ đáy lớp là -37,0m
Thành phần hạt:
Bảng5

Hạt cát

Hạt sỏi

Thơ

to

5÷
2

2÷
1

0,5

0,5

Đường kính cỡ hạt (mm)
0,25
1÷
0,5 ÷
0,1 ÷
÷
0,5
0,25
0,05
0,1
3,2
42,9 40,6 12,3

Lớp
>10

10 ÷
5

4

vừa

nhỏ

Hạt
bụi

mịn
0,05
÷
0,01

Hạt
sét

0,01 ÷
0,002

-

<0,002

Thành phần hạt của lớp 4
Lượng hạt lớn hơn 0,25mm: 0,5 + 0,5 + 3,2 + 42,9 = 47,1%< 50%
Lượng hạt lớn hơn 0,1mm: 0,5 + 0,5 + 3,2 + 42,9 + 40,6 =87,7 >75%

Đây là cát hạt nhỏ
Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 4:
STT

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị

7.

Trọng lượng riêng

γh

26,6

KN/m3

8.

Trọng lượng thể tích
bão hịa

γ h + e.γ n
1+ e

18, 69

KN/m2

Hệ số rỗng tự nhiên

e0

0,89

γ bh 4 =

9.
10.
11.

Hệ số rỗng lớn nhất

emax

1,136

Hệ số rỗng nhỏ nhất

emin

0,727

12.

Độ chặt của đất rời
Bảng6

ID =

emax − e
emax − emin

0,60

- Các chỉ tiêu vật lý của lớp đất 4

Lớp đất 4 là lớp đất cát ở trạng thái chặt vừa.
II. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ
Theo tài liệu khảo sát địa chất cơng trình, phạm vi nghiên cứu và quy mơ cơng
trình dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:
5


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

Nhận xét:
+ Điều kiện địa chất cơng trình trong phạm vi khảo sát nhìn chung là khá phức
tạp, có nhiều lớp đất phân bố và thay đổi khá phức tạp.
+ Lớp đất số 1, 2,3 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải
nhỏ, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao.
+ Lớp đất số 1, 2,3 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.
Kiến nghị:

+ Với các đặc điểm địa chất cơng trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc
ma sát bằng BTCT cho cơng trình cầu và lấy lớp đất số 4 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 4 để tận dụng khả năng chịu ma sát
của cọc.

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ KĨ THUẬT
BỐ TRÍ CHUNG CƠNG TRÌNH

6


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

+9.6 (C§ §T)
+8.8(MNCN)

+2.8 (MNTN)

+2.00 (C§ §B)

0.00 (C§§aB)
- 1.7 (M§SX)

- 2.20

- 11.20

- 15.50

36 c?c 45cmx45cm
L=28 m

- 28.00

- 37.00

P1

P2

P3

P10

P11

P12

P19

P20

P28

P29

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P13

P14

P15

P16

P17

P18

P21

P22

P23

P24

P25

P26

P27

P30

P31

P32

P33

P34

P35

- 37.00

P36

Hình1 - Bố trí chung cơng trình
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠNG TRÌNH
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc
7


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)

Vị trí xây dựng trụ cầu ở sơng khơng có nhiệm vụ phục vụ giao thơng đường
thủy và sự thay đổi mực nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều
kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ như sau:
Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = MNCN + 1 -0.3
Trong đó:
MNCN : Mực nước cao nhất, MNCN = 4,3m
Ta có: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT =MNCN + 1 – 0.3
=> Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = 4.3 + 1 – 0.3 = 5 m.
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB)

Cao độ đỉnh bệ ≤ MNTN - 0.5m = 2.2 - 0.5 = 1,7m
=> Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +1.5m
1.1.3. Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)

Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb

MERGEFORMAT

Hb : Chiều dày bệ móng Chọn Hb = 2.0m
=> Cao độ đáy bệ: CĐĐaB = 1.5 – 2.0 = - 0.5m
Vậy: chọn các thông số thiết kế như sau:

Cao ®é ®Ønh trơ

MNTT
b=?

450

b=?

Hb = ?

MNTN

a=?
Hb = ?

a=?

150 25

Httr = ?

Httr = ?

Htt

25 120 25

60 80

800

60 80

170

Hình2 -Thông số thiết kế trụ cầu
Cao độ đỉnh trụ
Cao độ đỉnh bệ

: CĐĐT
: CĐĐB

= + 5m
= + 1.5 m
8


Thiết kế mơn học nền và móng

Cao độ đáy bệ là : CĐĐaB
Bề dầy bệ móng : Hb

Bộ mơn Địa KỹThuật

=- 0.5 m
= 2m.

1.2. Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc
Theo tính chất của cơng trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địa chất có
lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất 15.50m và khơng phải là tầng đá gốc, nên chọn giải
pháp móng là móng cọc ma sát BTCT.
Chọn cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45x0.45m, được đóng
vào lớp số 4 là lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa. Cao độ mũi cọc là -29,50m. Như vậy

cọc được đóng vào trong lớp đất số 4 có chiều dày là 14m.
Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:
Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC
Lc = 1.5 - 2.0 - (- 31,50) = 31m.
Trong đó:
CĐĐB = +2.00m : Cao độ đỉnh bệ.
Hb

= 2.00m

: Chiều dày bệ móng.

CĐMC = -31,50m : Cao độ mũi cọc.
Kiểm tra độ mảnh của cọc: λ =

Lc
31
=
= 68,89 < 70
D 0, 45

=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = Lc + 1m = 31,00 + 1m = 32,00m. Cọc được tổ
hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 30m = 11m + 11m + 10m. Các đốt cọc
sẽ được nối với nhau bằng hàn trong q trình thi cơng đóng cọc.
II. LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
2.1. Trọng lượng bản thân trụ
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ

Chiều cao thân trụ Htr:

Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT
Htr = 5.0 – 1.5 – 1.4 = 2.1m.

Trong đó:
Cao độ đỉnh trụ

:CĐĐT = +5.0m
9


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

Cao độ đỉnh bệ

: CĐĐB = +1.5m

Chiều dày mũ trụ

: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m

2.1.2. Thể tích tồn phần (khơng kể b cc)

Cao độ đáy dầm

30

Cao độ đỉnh trụ

V1
V2

H tt

MNCN

V3

V1
V2
V3

MNTT
MNTN

Th tớch trụ toàn phần Vtr :
Vtr = V1 + V2 + V3 =

 π × 1.22
 (8 + 4.5 + 0.25 × 2) × 0.6 
8 ×1.7 × 0.8 + 
×
1.7
+
+ 3.3 ì1.2 ữì 2,1


2

4


= 10.88 + 6.63 + 10,69 = 28,2 m3.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (khơng kể bệ cọc)

Thể tích trụ ngập nước Vtn:
Vtn

= Str.(MNTN - CB)
ì 1, 22


ữì (2, 2 1,5) = 3,56m3
+
3,3
ì
1,
2
=
ữ
4



Trongú:
MNTN

= +2.2 m

: Mc nc thp nht

CB

= +1.5 m

: Cao độ đỉnh bệ

Str

: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2)

2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
10


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:
Tải trọng
N - Tĩnh tải thẳng đứng

Đơn vị
KN

TTGHSD
5600

N h0 - Hoạt tải thẳng đứng

KN
KN
KN.m

3700
110
600

0
t

0
h

H - Hoạt tải nằm ngang
M 0 - Hoạt tải mômen

Bảng7
Hệ số tải trọng:

- Ttổ hợp tải trọng đề bài
Hoạt tải

: 1,75

Tĩnh tải

: 1,25

γbt = 24,50 kN/m3 : Trọng lượng thể tích của bê tơng
γn = 9,81 kN/m3 : Trọng lượng riêng của nước
2.2.1. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu ở TTGHSD

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu:
N1SD = N ho + ( N to + γ bt .Vtr ) − γ n .Vtn

= 3700 + (5600 + 24,50 x 28,2) – 9,81 x 3,56= 9955,98 KN
Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu:
H1SD = H h 0 = 110 KN

Mômen tiêu chuẩn ngang cầu:
M 1SD = M 0 + H h0 .(CĐĐT − CĐĐB)

= 600 + 110 x (5,0 – 1,5) = 985 KN.m
2.2.2. Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương ngang cầu ở TTGHCĐ

Tải trọng thẳng đứng tính tốn ngang cầu
N1CÐ = 1, 75.N h0 + 1, 25.( N t0 + γ bt .Vtr ) − γ n .Vtn

= 1,75x3700 + 1,25x(5600 + 24,50. 28,2) – 9,81. 3,56= 14303,7 KN
Tải trọng ngang tính tốn ngang cầu:
H1CÐ = 1, 75 × H 0h = 1, 75 ×110 = 192,5 KN

Mơmen tính tốn ngang cầu:
M 1CÐ = 1, 75.M 0 + 1, 75.H h0 .(CÐÐT − CÐÐB )

=1,75x600 + 1,75x110.(5,0 – 1,5)= 1723,75KN.m

TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ
Tải trọng

Đơn vị

TTGHSD

TTGHCĐ
11


Thiết kế mơn học nền và móng

Tải trọng thẳng đứng
Tải trọng ngang
Mômen
Bảng8

Bộ môn Địa KỹThuật

KN
KN
KN.m

9955,98
110
985

14303,7
192,5

1723,75

- Tổ hợp tải trọng thiết kế tại đỉnh bệ

III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR
3.1.1. Chọn vật liệu:

Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vng: 0,45m x 0,45m
Bê tơng có f c' =28MPa
Thép ASTM A615, có f y = 420MPa
3.1.2. Bố trí cốt thép trong cọc :

Cốt chủ : Chọn 8∅22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.
Cốt đai : Chọn thép ∅ 8

Hình3 - Mặt cắt ngang cọc btct
3.1.3. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR
'

Dùng cốt đai thường, ta có: PR = ϕ.Pn = ϕ.0,8.{0,85. f c (Ag - Ast) + fy.Ast)}
Trong đó: ϕ

: Hệ số sức kháng của bê tông, ϕ = 0,75

f c'

: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)

fy

: Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (MPa).

Ag

: Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450.450 = 202500mm2

Ast

: Diện tích cốt thép, Ast = 8x380,125= 3041mm2
12


Thiết kế mơn học nền và móng

Vậy: PR

Bộ mơn Địa KỹThuật

= 0,75x0,8x{0,85x28x(202500– 3041) + 420x3041}
= 3614606,52N ≈ 3614,607kN.

3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: Q r = ϕqp .Q p + ϕqs .Qs

Trong đó:

Với:

Qs = qs . As ; Q p = q p . Ap

Qp

: Sức kháng mũi cọc (MPa)

qp

: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Qs

: Sức kháng thân cọc (MPa)

qs

: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

Ap

: Diện tích mũi cọc (mm2)

As

: Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

ϕqp

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

ϕqs

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc

ϕqs = 0, 7λv trong đất sét với λv = 0,8 ta có: ϕqs = 0,56
ϕqs = 0, 45λv trong đất cát với λv = 0,8 ta có: ϕqs = 0,36
ϕqp = 0, 7λv trong đất cát với λv = 0,8 ta có: ϕqp = 0,56
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs

Do thân cọc ngàm trong 4 lớp đất, có cả lớp đất dính và lớp đất rời, nên ta tính
Qs theo hai phương pháp:
Đối với lớp đất cát: Tính theo phương pháp SPT
Đối với lớp đất sét: Tính theo phương pháp α
a. Đối với lớp đất sét:

Theo phương pháp α, sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau: qs = α Su
Trong đó:
Su: Cường độ kháng cắt khơng thốt nước trung bình (Mpa), Su = cuu
α : Hệ số kết dính phụ thuộc vào S u và tỷ số

Db
và hệ số kết dính được
D

tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Đồng thời ta cũng
tham khảo công thức xác định α của API như sau :
Nếu Su ≤ 25 Kpa ⇒ α = 1.0

13

Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật
 Su − 25kPa 

 50kPa 

Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa ⇒ α = 1 − 0.5 
Nếu Su ≥ 75 Kpa ⇒ α = 0,5
Lớp 1 và Lớp 3 là đất sét. Lập bảng tính tốn
Tên
lớp

Độ sâu Chiều dày
(m)
(m)

Lớp 1
Lớp 3

0
11,2

Cường độ
kháng cắt
Su
(N/mm2)
0,0234
0,0308

Chu
vi
(m)

0
4,3

1,8
1,8

Hệ số
α
1
0,942

qS

Qs

(N/mm2)

(N)

0,0234
0,0290

0
224565

b. Đối với lớp đất cát:

Sức kháng thân cọc Qs như sau:

Qs = qs .As với qs = 0,0019 N
Trong đó :

Tên
lớp

Lớp 2

As

: Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

N

: Số đếm búa SPT trung bình dọc theo than cọc (búa/300mm)

Độ sâu
(m)
2,2
3
6
9
11,2

Chiều
dày

Chu

(m)

(m)

Chỉ số
Chỉ số SPT
SPT
trung
bình

0
0,8
3
3
2,2

1,8
1,8
1,8
1,8
1,8

0
9
3
5
10,13

vi

0
4,5
6
4
7,565

qs

0
0,00855
0,0114
0,0076
0,014374

As (mm2)

Qsi
(N)

0
1440000
5400000
5400000
3960000

0
12312
61560
41040

56921

Qs 2 = ∑ Qsi

Lớp
4

171833

15,5

0

1,8

15,5

7,75

0,0147

0

0

17
20
23
25
27

29

1,5
3
3
2
2
2

1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8

17
20
21
21
20
21

16,25
18,5
20,5
21
20,5
20,5

0,030875
0,03515
0,03895
0,0399
0,03895
0,03895

2700000
5400000
5400000
3600000
3600000
3600000

83362,5
189810
210330
143640
140220
140220

14


Thiết kế mơn học nền và móng

31
31,5

2

0,5

Bộ mơn Địa KỹThuật

1,8
1,8

21
21

21
21

0,0399
0,0399

3600000
900000

Qs 4 = ∑ Qsi

Bảng9

143640
35910
9469152,5

–Tính sức kháng thân cọc Qs lớp 2 và lớp 4

Vậy sức kháng thân cọc như sau:

Lớp
1
2
3
4

Qqs (N)

Hệ số sức kháng ϕqs

0
171833
224565
9469152,5
Tổng
Bảng10

0,56
0,36
0,56
0,36

ϕqs Qqs (N)

0
61859,88
125756,5
339657,3
528504,88

– sức kháng thân cọc

3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp3

Sức kháng mũi cọc Qp:
Qp = qp . Ap với q p =

0, 038 N corr Db
≤ ql
D


 1,92  


÷ N
N
=
0,
77
lg
Với: corr
 σ ' ÷

 v 

Trong đó:
Ap

: Diện tích mũi cọc (mm2).

Ncorr

: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, σ v'

σ v'

'
: Ứng suất có hiệu (N/mm2), σ v = σ − u

σ

: Ứng suất tổng (KN/m2)

u

: Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 2,2m

N

: Số đếm SPT đo được (búa/300mm)

D

: Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

Db

: Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực (mm)

ql

: Sức kháng điểm giới hạn (MPa)

ql

= 0,4Ncorr cho cát và ql = 0,3Ncorr cho bùn khơng dẻo

'
Tính σ v

Ta có: σ = γ n .(h x + MNTN ) + γ 1.(h1 − hx ) + γ bh 2 .h2 + γ 3 .h3 + γ bh 4 .h4
15


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

= 9,81x(2,2+2,2)+18,6x(2,2-2,2)+17,88x9+19,3x4,3+18,69x16
= 586,11KN/m2
u = (2, 2 + h1 + h2 + h3 + h4 )γ n
= (2,2+2,2+9,0+4,3+16).9,81
= 384,552 KN/m2
Vậy: σ v' = 586,11-330,597 = 255,52KN/m2 = 0,256N/mm2
Tính Ncorr:

Ta có: N = 21, D = 450mm, Ap = 202500mm2
Db = 31500 - 15500 = 16000mm

Thay số vào ta có:

 1,92  
N corr =  0, 77 l o g10 
÷ 22, 25 = 14,99
 0, 256  

0, 038.14,99.16000
qp =
= 20, 25 N / mm 2
450
ql = 0, 4 N corr = 0, 4.14,99 = 5,996 N/ mm2 < qp = 14,75N/mm2

Chọn: qp = 5,996 N/mm2
Vậy Qp = qp.Ap = 5,996x202500 = 1214190N
=> ϕ qp Q p = 0,56x1214190 =679946,4 N
Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
QR = 528504,88+ 679946,4 = 1023836,08N =1208,45KN
Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt
Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác đinh như sau: Ptt = Min ( Pr ; Qr )
Ptt =Min(3614,607 KN; 1208,45KN) = 1208,45KN

IV. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC
4.1. Số lượng cọc được xác định như sau:
n = β.

N
Ptt

Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (kN).

Ptt: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN).
Thay số: n ≥ 1, 2.

14303, 7
= 14, 20 Chọn n =28 cọc.
1208, 45
16


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

4.2. Bố trí cọc trong móng
4.2.1. Bố trí cọc trên mặt bằng

Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:
• Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phải
lớn hơn 225mm.
• Khoảng cách tim đến tim các cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2,5 lần
đường kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn.
Với n = 28 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng
đứng trên mặt đứng, với các thơng số :
• Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 7. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo
phương dọc cầu là 1200 mm.
• Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4. Khoảng cách tim các hàng cọc theo
phương ngang cầu là 1200 mm.

3x120=360 50
50

460

• Khoảng cách từ tim cọc ngồi cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và
ngang cầu là 500 mm.

6x120=720
50

50

720

Hình4 –Mặt bằng cọc
4.2.2. Tính thể tích bệ.

Với 28 cọc bố trí như hình vẽ ta có:
Kích bệ là: 4600mm .8200mm.
Trong đó :

a = 1700mm.
b = 1850mm.

Thể tích bệ là: Vb = 8200.4600.2000 = 75,44.109mm3 = 75,44m3
4.3.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
Tải trọng thẳng đứng:
N 2SD = N1SD + (γ bt − γ n ).Vb

17

Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

= 9955,98+ (24,5 – 9,81) x 75,44 = 11064,19 KN.
Tải trọng ngang:
SD
H SD
2 = H 1 = 110 KN

Mômen:
M 2SD = M 1SD + H1SD .H b

= 985 + 110 x 2 = 1205 KN.m
4.3.2. Trạng thái giới hạn cường độ
Tải trọng thẳng đứng:
N 2CÐ = N1CÐ + (1, 25.γ bt − γ n ).Vb

= 14303,7+ (1,25 x 24,5 – 9,81) x 75,44 = 15873,98 KN
Tải trọng ngang:
H C2 § = H1C § = 192,5 KN

Mơmen:
M 2CÐ = M 1CÐ + H1CÐ .H b

= 1723,75+ 192,5 x 2 = 2108,75 KN.m

TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ
Tải trọng

Tải trọng thẳng đứng
Tải trọng ngang
Mơmen

Đơn vị
KN
KN
KN.m

TTGHSD
11064,19
110
1205

TTGHCĐ
15873,98
192,5
2108,75

V. KIỂM TỐN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I
5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng đầu cọc
Được tính ở bảng excel dưới đây :

18


Thiết kế mơn học nền và móng

Bảng11

Bộ mơn Địa KỹThuật

- Tính nội lực tác dụng đầu cọc Nmax

Vậy, Nmax = 642,55KN, Chọn giá trị lớn nhất để kiểm toán Nmax= 642,55KN
5.1.2. Kiểm tốn sức kháng dọc trục của cọc đơn
Cơng thức kiểm tốn: N max + ∆N ≤ Ptt
Trong đó:

Ta có:

Nmax

: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục).

∆N

: Trọng lượng bản thân cọc (KN)

Ptt

: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Ptt = 1208,45KN.

∆N = Lc .d 2 .(γ bt − γ n ) = 31× 0, 452 × (24,5 − 9,81) = 92, 22kN

Vậy: N max + ∆N = 642,55+ 92,22 = 734,77 KN ≤ Ptt = 1208,45 KN => Đạt
19

Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

5.2. Kiểm tốn sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Cơng thức kiểm tốn sức kháng dọc trục của nhóm cọc :
Vc ≤ Q R = ϕ g Q g = ϕg (Qg1 + Qg2)
Trong đó:
VC

: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 15873,98 (KN)

QR

: Sức kháng đỡ dọc trục tính tốn của nhóm cọc

ϕg

: Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Ta có: ϕ g = 0, 65

Qg

: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc

Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính, đất rời
Qg1

= min{ηxTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương
đương}

= min{Q1; Q2}

Với:

η

: Hệ số hữu hiệu

Ta có : Cao độ mặt đất sau xói là : -2,2 m
Cao độ đáy bệ là

: -0,5 m

Do vậy sau khi xói lở, đáy bệ khơng tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất trên bề mặt là mềm
yếu, khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu,
lấy như sau :
η = 0,65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính
η = 1,00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính
Mà khoảng cách tim đến tim bằng
η = 0, 65 +

1200
= 2, 67 lần đường kính cọc do đó ta nội suy η :
450

1, 2 − 2,5d
1, 2 − 2,5.0, 45
( 1 − 0, 65) = 0,65 +
( 1 − 0, 65 ) = 0, 67
6d − 2,5d

6.0, 45 − 2,5.0, 45

Xác định Q1

20


Thiết kế mơn học nền và móng

Tên lớp
Lớp 1
Lớp 3

Bộ mơn Địa KỹThuật

Độ
sâu
(m)

Chiều
dày
(m)

Chu
vi
(m)

0
11,2

0
4,3

1,8
1,8

Cường độ kháng
cắt
Su
(N/mm2)
0,0234
0,0308

Hệ số
α
1
1

qS

Qs

(N/mm2)

(N)

0,0234
0,0290

0

224565
224565

Bảng12

– Tính Q1

Vậy, tổng sức kháng tính tốn dọc trục của nhóm cọc trong đất sét:
Q1 = n.Qs.η = 28 x 224565 x 0,67 = 4212839,4N =4212,84KN
Xác định Q2

Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác theo công thức:
Q2= ( 2X + 2Y ) ZS u + XYN C S u

Trong đó:
X

: Chiều rộng của nhóm cọc

Y

: Chiều dài của nhóm cọc

Z

: Chiều sâu của nhóm cọc

NC

: Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X

Ta có: X = 3.1200 + 450 = 4050mm
Y = 6.1200 + 450 = 7650mm
z = -2.2 - (-2.2)= 0.0m vì lớp 1 có chiều dày 0.0 m do đó nó sang lớp thứ 2 vậy nên
Su = Su = 0 KN / m 2 = 0MPa

=> Q2lop1 = (2x4050+2x7650)x200x0= 0 n
Lớp 3:

21


Thiết kế mơn học nền và móng
Z = −11, 20 – ( −15,50 ) = 4,3m ;
 0, 2 X
⇒ N c = 5 × 1 +
Y


Bộ mơn Địa KỹThuật
Z 4,30
=
= 1, 06 < 2,5
X 4, 05

 0, 2 × 4, 05  0, 2 × 4,3 
  0, 2 Z
1+
= 6, 70
ữì 1 +

ữ = 5 ì 1 +
X 
7, 65 ÷
4, 05 ÷
 



Vì lớp 1 có chiều dày 4,3 m nên Su = Su = 30.8kN / m 2 = 0.0308MPa
lop 3
Vậy: Q2 = ( 2 × 4050 + 2 × 7650 ) × 4300 × 0, 0308 + 4050 × 7650 × 6, 70 × 0, 0308

= 9492644,7 N = 9492, 645 kN
Sức kháng trụ tương đương: = 9492644,7 N = 9492, 645 kN
lop1
lop 3
( Q2 = (Q2 + Q2 ) = (0 +9492,645) = 9492,645 KN

Do đó: Qg1 = min{Q1; Q2} = min{4212,84; 9492,645 } = 4212,84 KN
5.2.2. Với đất rời

Qg2 = ηxTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn
Trong đó:
η

: Hệ số hữu hiệu lấy =1

Sức kháng thân cọc của cọc đơn ở lớp 2 và lớp 4 là:
Qs2 = 171833N
Qs4 = 9469152,5 N

Vậy: Sức kháng thân cọc của các cọc đơn:
∑ Qs = n.(Qs 2 + Qs 4 ) = 18.(171835 + 9469152,5) = 9640985,5 N = 940,99 KN

Mũi cọc đặ tại cao độ -31,5m của lớp 4, sức kháng mũi cọc của các cọc đơn:
∑ Q p = n.Q p = 28 × 4,368 × 450 × 450 = 24766560 N = 24766,56 KN

Do đó:

Qg2 = 26767,860+ 28499,04 = 55266,9 KN

Vậy:

QR = ϕg (Qg1 + Qg 2 ) = 0, 65.(4212,84 + 55266,9) = 38661,83KN
QR = 38661,83KN > VC = 15873,98 KN=> Đạt

VI. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG
6.1. Xác định độ lún ổn định
Do lớp đất 1, 2, 3 là các lớp đất yếu, lớp 4 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định của kết
cấu móng được xác định theo móng tương đương, theo sơ đồ như hình vẽ:

22


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

Hình5

-Sơ đờ tính lún

Ta có: Db=16000mm. Móng tương đương nằm trong lớp đất 4 và cách đỉnh lớp một
khoảng

2
Db ≈ 10, 67 mm.
3

Biểu thức kiểm toán : S ≤  S gh 
Trong đó:  S gh  : Độ lún giới hạn cho phép của cơng trình.  S gh  = 25, 4mm
S (mm): Độ lún của cơng trình.
Với lớp đất rời ta có cơng thức xác định độ lún của móng như sau :
Sử dụng kết quả SPT:
Trong đó:

S=ρ=

30q.I. X
N corr

I = 1 − 0,125

D'
≥ 0,5
X


 1,92  
÷ N
N corr = 0, 77 lg 

 σ ' ÷

 v 

Với:
ρ

q=

: Độ lún của nhóm cọc (mm)
V
: Áp lực đáy tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại đáy móng tương đương, áp lực
Atd

này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc chia bởi diện tích móng tương
đương và khơng bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc (MPa).
V
: Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD, V=11064,19 KN
X = B : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm)
23


Thiết kế mơn học nền và móng

Bộ mơn Địa KỹThuật

I
: Hệ số ảnh hưởng chiều sâu chon hữu hiệu của nhóm.
D’
: Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), 2Db/3 = 10,67(mm)

Db
: Độ sâu chon cọc trong lớp đất chịu lực.
Ncorr
: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ
trên độ sâu X phủ dưới đế móng tương đương (Búa/300mm).
Ta có: I = 1 − 0,125

D'
10666, 7
= 1 − 0,125
= 0, 67 ≥ 0,5
X
4050

 Xác định q:
Kích thước của móng tương đương:
+ KÝch thớc của móng tơng đơng :
+ Chiều rộng móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa nhất theo
chiều dọc cầu + đờng kính cọc:
Btđ = 3.1,2+ 0,45 = 4,05 m
+ Chiều dài móng tơng đơng chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa nhất theo
chiều dọc cầu + ®êng kÝnh cäc:
Lt® = 6.1,2 + 0,45 = 7,65 m
Diện tích móng tơng đơng là S = Btđ. Ltđ = 4,05.7,65 = 30,9825m2

Do đó q =

11064,19
= 320, 05KN / m 2 = 0,320 N / mm 2
30,98

 Xác định Ncorr:

 1,92  
÷ N
N corr = 0, 77 lg 
 σ ' ÷

 v 

Trong đó:
Ncorr : Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ.
σ v'

: Ứng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm2).

N : số đếm SPT trong khoảng tính lún. Được tính bằng chỉ số SPT trung bình tính từ

cao độ đáy móng tương đương tới đáy lớp 4
Cao độ đỉnh lớp tính lún là: −15,5 − D ' = −15,5 − 10, 67 = −26,17 m
Cao độ đáy lớp tính lún: -37m
Cao

-26,17

-27

-29

-31

-33

-35

-37

độ
24


Thiết kế mơn học nền và móng

N

20,33

N

20
N=

Bộ mơn Địa KỹThuật

21

21

26

27

28

20,33 + 20 + 21 + 21 + 26 + 27 + 28
= 23,33
7

ta đợc N = 23,33(Búa/300mm)
Xỏc nh v' : Tính từ mặt đất sau xói đến độ sâu dưới móng tương đương một
khoảng X.
Trong đó:
σ v'

'
: Ứng suất có hiệu (N/mm2), σ v = σ − u

σ

: Ứng suất tổng (kN/m2)

u

: Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN (kN/m2), MNTN = 2,2m

Ta có: σ = γ n (hx + MNTN ) + γ 1.(h1 − hx ) + γ bh 2 .h2 + γ 3 .h3 + γ bh 4 .h4
= 9,81(2,2+2,2) + 18,6.(2,2-2,2)+17,88.9+19,3.4,3+18,69.10,75)
= 487,99 KN/m2
u = (2, 2 + h1 + h2 + h3 + h4 )γ n = (2, 2 + 2, 2 + 9, 0 + 4,3 + 10, 75).9,81
= 279,09KN/m2

=> σ v' = 487,99 – 279,09 = 208,89KN/m2 = 0,209N/mm2
Thay số vào ta có:

 1,92  
N corr = 0, 77 lg 
÷ 23,33 = 17,38 ( Búa / 300mm )
0,
208



S=ρ=

30q.I. X 30.0,325.0, 67. 4050
=
= 23,9(mm)
N corr
17,38

S= 23,9 (mm) <  S gh  = 25, 4mm
 Vậy đảm bảo yêu cầu về lún
6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc.
Biểu thức kiểm toán : u ≤ U gh 
u

: Chuyển vị ngang của kết cấu.

U gh  : Chuyển vị ngang giới hạn cho phép của cơng trình, U gh  = 38mm .

Theo bảng execl ta có :

25