đỒ án nền MÓNG cong trinh xay dung dan dung

LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian học tập và rèn luyện tại Trường Đại Học Cần Thơ, được sự chỉ
bảo nhiệt tình của quý thầy cô, đặc biệt là quý thầy cô ở khoa Công Nghệ đã cùng
với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báo cho chúng
em trong suốt thời gian học tập và tạo điều kiện thuận lợi nhất để chúng em có thể
hoàn thành tốt tiểu luận môn học này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Anh Du đã hết lòng truyền đạt
kiến thức và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình giảng dạy để chúng em hoàn
thành thật tốt bài đồ án của mình. Thầy đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ chúng em có
thể hoàn thành thật tốt bài đồ án này.
Trong suốt quá trình làm đồ án. Chúng em khó có thể tránh khỏi sai sót rất
mong quý thầy cô bỏ qua. Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm
thực tiễn còn hạn chế nên đồ án này không thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô để chúng em có thể
học hỏi nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành thật tốt đồ án này.
Cuối lời, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất
đến tất cả những thầy cô, gia đình, và những người đã hổ trợ, cung cấp cho chúng
em những thông tin chi tiết để có thể hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất.

2


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

CÔNG TRÌNH : NHÀ HỌC CHÍNH –VĂN PHÒNG –THƯ VIỆN –GIẢNG ĐƯỜNG
KHOA THỦY SẢN –KHU 2 – ĐẠI HỌC CẦN THƠ
tt
tt
tt
SỐ LIỆU ĐỀ TÀI : N o =145 T; M o =7.5 T.m; H≈ Qo =3 ;ĐỊA CHẤT : H3

CHƯƠNG I:
ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆNCHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH
1.1. Số liệu địa chất:
- Lớp SM: Lớp cát san lấp màu vàng đến
đen, hạt mịn đến hạt trung.
- Lớp CH2: Lớp đất sét, màu xám xanh,
xám đen. Trạng thái nhão.
- Lớp CL1: Lớp đất sét màu xám xanh lẩn
ít bột cát và ít hữu cơ, trạng thái nhão.
- Lớp CL2: Lớp đất sét màu xám xanh ,
xen kẹp vài lớp cát mịn, trạng thái dẻo
nhão.
- Lớp CL3: Sét đất sét màu xám vàng đen
nâu đỏ lẩn ít lớp cát mịn màu vàng, trạng
thái cứng.
- Mực nước ngầm tự nhiên ở độ sâu -0,9 m
so với mặt đất tự nhiên.

Lớp đất
SM
CH2
CL1
CL2
CL3

Bề dày (m)
1.8
1.5
6.2

20.0
15.5

Bảng chiều dày và vị trí xuất hiện các lớp đất.
3


Vị trí xuất hiện tại đồ sâu từ mặt đất

Lớp đất

Chiều dày (m)

SM

1.8

0 → -1.8 m

CH2

2.3

-1.8 → -3.3 m

CL1

9.2

-3.3 → -9.5 m

CL2

14.8

-9.5 → -29.5 m

CL3

17.2

-29.5 → -45.0 m

(m)

Bảng các tính chất đặc trưng của các lớp đất
Ký
hiệu

Đơn vị

Độ ẩm tự nhiên

�

Dung trọng ướt
Dung trọng khô
Tỉ trọng
Tỉ số rỗng
Độ rỗng

Độ bảo hòa
Dung trọng
đẩy nổi
Sức chịu nén
Ứng suất dính
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo
Góc nội sát
Độ sệt

Tính chất cơ lý

γ đn =

Lớp đất
SM

CH2

CL1

CL2

CL3

%

3 6.78

63.20

71.50

45.23

25.19

γt

g/cm3

1.735

1.498

1.519

1.659

1.845

γd
Gs
eo
no
S

g/cm3
%

%

1.280
2.685
1.130
52.33
86.68

0.917
2.692
1.936
65.94
0.887

2.035
66.94
94.33

1.146
2.686
1.358
57.3
89.66

1.474
2.692
0.827
45.24
81.99

γdn

g/cm3

0.803

0.576

0.557

0.719

0.926

qu

kg/cm2
kg/cm2
%
%
%
Độ
-

0.261
0.078
30.100
-

0.218

0.110
51.86
26.40
25.46
3.220
1.445

0.228
0.114
48.95
29.87
19.08
3.5950
2.202

0.267
0.124
47.99
30.06
17.93
7.3420
0.846

0.843
0.329
47.15
29.96
17.19
15.430
-0.277

C
�L
�p
Ip

ϕ
B

Gs − 1
1+ e

1.2. Đánh giá địa cất công trình
Mô tả đặc điểm từng lớp đất và nhận xét
4


- Lớp đất CH2,CL1: là lớp bùn sét lẫn hữu cơ , và ít cát mịn , lớp này rất yếu , , sức
chịu tải thấp , độ lún nhiều .Người thiết kế cần có biện pháp gia cố lại lớp bùn này
để nâng sức chịu tải của đất nền lên.
- Lớp CL2: lớp này là lớp sét lẫn ít cát mịn , tính nén lún trung bình , sức chịu tải
trung bình đến yếu, khả năng chịu lực mũi cọc thấp .
- Lớp CL3 :là lớp đất tốt , có sức chịu tải cao , tính nén lún thấp , khả năng chịu lức
lớn . Lớp này thích hợp để chịu mũi cho móng cọc bê tơng cốt thép và nhà có tải
trọng trung đến tương đối lớn .
- Có thể dung lớp CL3 làm lớp chịu lực ở mũi cọc .
Tuy nhiên , tùy theo tải trọng cụ thể của từng cơng trình mà nhà thiết kế cần kết
hợp với số liệu địa chất từng vị trí hố khoan để tính tốn chọn và xử lý móng cho
phù hợp .
1.3. Lực tác dụng của cơng trình truyền xuống móng

1.3.1. Tải trọng tính toán:
Ntt = 145 T
Mtt = 7.5 Tm
Htt = Q0tt = 3 T
1.3.2. Tải trọng tiêu chuẩn :
Với hệ số vượt tải n = 1.15 ta tính được tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên
móng:
N tt
= 126.09 T
1.15
M tt
Mtc=
= 6.52 T.m
1.15
H tt
Htc =
= 2.61 T
1.15

Ntc=

5


CHƯƠNG 2:
CƠ SỞ CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG
2.1. Xác định cường độ của đất nền ( Rtc ứng với b = 1m)
Theo quy phạm TCXD 45 - 70 ta có:
-

Đối với công trình không có tầng hầm:
Rtc = m(Ab γ + Bhγ’ + Dc)
• Trong đó:
m = 1 hệ số điều kiện làm việc
b = 1 m bề rộng cạnh móng nhỏ nhất (giả định)
h = 1.8 m độ sâu chôn móng
c = 1.10 T/m2 : lực dính đơn vị nằm dưới đáy móng (lớp CH2)
γ: dung trọng đất dưới đáy móng. (= γt – γn = 1.498-1 =0.498 g/cm3)
γ’: trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng
γ tb =

γ 1 h1 + γ 2 h2 1.735 x0.9 + (0.803) x 0.9
=
= 1.269 g / cm 3
h1 + h2
0.9 + 0.9

A,B,D: các giá trị phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất nằm dưới
đáy móng.
Với φ = 3.22o theo TCXD 45 - 70 ta có:
A = 0.048
φ = 3.22

o

B = 1.199
D = 3.397

Cường độ đất nền
Rtc = 1(0.048x1x0.576 +1.199x1.8x1.269 +3.397x1.10) = 6.51 T/m2

Việc xác định kích thước móng trong giai đoạn chọn phương án móng chỉ dựa
trên tải trọng thẳng đứng lớn nhất và xem như đúng tâm. Ở đây ta chọn nội
lực cột có giá trị lực dọc Ntcmax=126.09 T để tính sơ bộ kích thước móng từ đó
tìm ra phương án móng hợp lý.
2.2. Xem xét phương án móng cọc bê tông cốt thép:
- Thông qua kết quả tính toán và bảng báo cáo thí nghiệm lớp địa chất, ta thấy
những lớp đất ở trên như CH2, CL1.. , đều ở trạng thái nhão, sức chịu tải thấp, nên
không thể chọn các phương án móng nông trên nền tự nhiên được.
- Vậy ta chọn phương án móng cọc . Dùng cọc Bê tông cốt thép 35x35 , mũi cọc hạ
sâu xuống lớp CL3 khoảng 2-4 m .Thi công bằng phương pháp ép .
- Ta nhận thấy đây là phương án rất phù hợp về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật.
6


- Đây là phương án rất phổ biến và đạt hiệu quả cao.
- Ưu Điểm :
• Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc ép với đường kính lớn và chiều
sâu lớn có thể chịu tải hàng trăm tấn.
• Không gây ảnh hưởng chấn động với các công trình xung quanh, thích hợp với
việc xây chen ở các đô thị lớn.
• Giá thành rẻ so với các loại móng cọc khác.
• Công nghệ thi công không đòi hỏi kỹ thuật cao.
- Khuyết Điểm :
• Cọc ép sử dụng lực tĩnh để ép cọc xuống đất, do đó chỉ thi công được trong
những loại đất :sét mềm , sét pha cát . Đối với những loại đất như sét cứng, cát
có bề dày lớn thì không thể thi công được .
• Một trong những loại cọc BTCT chế tạo sẵn hiện nay được dùng phổ biến nhất
là cọc có tiết diện vuông.
• Tùy theo tính chất làm việc, cọc được chia làm 2 loại : cọc chống và cọc ma sát.
Trong phạm vi đồ án chỉ đề cập đến cọc ma sát, vì nó phù hợp với điều kiện địa

chất của khu vực ĐBSCL.
• Vậy ta chọn phương án móng cọc bê tông cốt thép để thiết kế .

7


CHƯƠNG 3:
TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN
MÓNG CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP
3.1. Cơ sở tính toán.
-

Để thiết kế và tính toán cọc BTCT, trước hết ta phải lựa chọn cọc và chiều dài cọc.
Từ đó ta sẽ tính toán sức chịu tải của cọc và xác định số lượng cọc cần bố trí. Tuy
nhiên để chủ động hơn trong tính toán cũng như để việc lựa chọn cọc, tiết diện cọc
được dễ dàng và có cơ sở hơn ta có thể làm như sau:
• Chọn các loại tiết diện cọc có thể dùng để thiết kế.
• Xác định sức chịu tải theo đất nền của từng loại cọc qua các lớp đất nền (vì sức
chịu tải của cọc theo đất nền thường nhỏ hơn sức chịu tải của cọc theo vật liệu và
được lấy làm sức chịu tải tính toán của cọc). Từ đó vẽ được biểu đồ mối quan gệ
giữa sức chịu tải của cọc và chiều dài của cọc.
• Từ tổng tải ở chân cột, ta ước lượng số lượng cọc sơ bộ, từ đó tính được sức chịu
tải trung bình cần thiết của một cọc đơn.
• Dựa vào biểu đồ tra chiều dài chịu lực cần thiết ứng với mỗi loại tiết diện cọc.
• Chọn loại tiết diện có mối quan hệ thích hợp giữa L và d (với cách làm này ta
cũng có thể dễ dàng thay đổi tiết diện và chiều dài cọc, thay đổi các phương án để
tìm ra loại cọc hợp lý nhất: về tiết diện và chiều dài)

3.2. Chọn tiết diện và vật liệu làm cọc, tính cốt thép làm móc cẩu:
3.2.1. Tiết diện cọc: Sử dụng cọc BTCT tiết diện 30x30cm.

3.2.2. Vật liệu làm cọc:
- Bêtông: B20 có: Rb = 115 kg/cm2, Rbt = 9 kg/cm2.
- Thép dọc AII có: Rs = 2800 kg/cm2, Es = 2.1x106 kg/cm2.
- Thép đai AI có: Rs = 2250 kg/cm2, Es = 2.1x106 kg/cm2.
- Đặt đáy đài cao trình -1.8m so với mặt đất tự nhiên.
- Ta chọn chiều dài thực của cọc là: 30m
(Theo kinh nghiệm ta có thể chọn chiều dài cọc L theo chiều rộng d như sau)
L
L
= (30 − 70), (max) = 100
d
d


Đối với đài cứng và có độ cao chôn đài h >1m thì ta có điều kiện để chọn độ
dài đoạn ngàm như sau:
d ≤ 60cm => zng ≥ 2d
8


d > 60cm => zng > 1.2m


Độ ngàm cọc vào đài không nhỏ hơn 2 lần cạnh cọc: 2x30 = 60 cm
• Trong đó:
Đoạn đập đầu cọc: 60 cm.
Đoạn có cả bê tông ngàm vào đài: 10 cm. (lớp bê tông lót 10cm)

Chiều dài làm việc của cọc là: 29.3m (tính từ cao trình đáy đài)
29.3

= 98 < 100 (thỏa)
0,30



Độ mảnh của cọc được chọn: λ =



Chiều dài của cọc là: L = 30m (chia làm 3 đoạn, mỗi đoạn 10m)



Cao trình mũi cọc so với mặt đất tự nhiên là – 31.1m



Chọn cốt thép 4ø18 có As = 10.18 cm2



Lớp bảo vệ: a = 4cm
ho = 30 – 4 = 26cm



Kiểm tra hàm lượng thép:
µ=

As

10.18
.100 =
.100 = 1.3%
bh0
30 * 26

µmin = 0.1% < µ = 1.3% < µmax = 2.56%
=> Thỏa điều kiện hàm lượng thép

Mặt cắt cột địa chất của H3
3.2.3. Kiểm tra thép trong cọc theo điều kiện cẩu lắp
3.2.3.1. Khi vận chuyển cọc:
9


q
0.207L

0.207L
L
M

M

M



Tìm vị trí đặt móc thân cọc một khoảng cách a sao cho Mnhịp =Mgối .
Trọng lượng trên một mét dài cọc

q = nAP γ bt = 1.2 * 0.30 * 0.30 * 2.5 = 0.27T / m

Momen lớn nhất khi cẩu lắp cọc là:
Mmax = M = 0.068qL2
Mtt1 = Mmax.Kn=0.068*0.27*102*2=3.672T.m

Khi vận chuyển cọc có kể đến hệ số động K n=2 nên giá trị tính toán
khi vận chuyển cọc lớn nhất là:
Mtt1 = Mmax.Kn=0.068*0.27*102*2=3.672T.m
3.2.3.2. Khi dựng cọc:


q
0.294L
L
M



Momen lớn nhất khi dựng cọc là:
Mmax = 0.043qL2
= 0.043*0.27*102 = 1.161 T.m
M ttmax = max (Mtt1, Mtt2) = 3.672 T.m
⇒ As =




M1

tt
M max
3.672 *10 2
=
= 5.6cm 2
γRa h0 0.9 x 2.8 x 26

Diện tích thép cần thiết cho toàn bộ cọc là: As = 7.09 cm2
Thép chọn 4φ18 có diện tích As = 10.18 cm2 > 7.09 cm2
 Vậy thép chọn như ban đầu thoả điều kiện vận chuyển và cẩu lắp.

3.2.4. Tính cốt thép làm móc cẩu


Trọng lượng bản thân của toàn cọc khi đứng yên:
10


Pcoc = Vcoc .γ bt = 10 * 0.30 * 0.30 * 2.5 = 2.25T


Trọng lượng bản thân tính toán của cọc (thiên về an toàn khi cẩu lắp):
tt
Pcoc
= n.Pcoc = 1.4 * 2.25 = 3.115T

(Với n = 1,4 là hệ số động trong quá trình cẩu cọc)


tt

πφ 2
4.Pcoc
4 x3.115 x1000
.Ra ⇒ φ =
=
= 1.19cm
Ta có: P =
4
πRa
3.14 x 2800



Chọn thép làm móc cẩu là 16 nhóm AII.

tt
coc

- Tính chiều dài cốt thép neo trong cọc:
l neo ≥ 35d , ⇒ l = 56cm

3.3. Xác định sức chịu tải của cọc
3.3.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định
theo công thức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc. Sự uốn dọc được xét như
tính một cột trong tính toán bê tông.
Pvl = φ(RbFb + RsFs)= φ[Rs.As+(Ab-As).Rb]
Trong đó:
Rb - Cường độ chịu nén của bê tông ( T/m2 )
Fb - Diện tích tiết diện ngang của cọc ( m2 )

Rs - Cường độ chịu kéo của thép (T/m2 )
Fs - Diện tích cốt thép dọc trong cọc ( m2 )
ϕ - Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, phụ thuộc độ mảnh.

Đầu cọc ngàm
trong đài và mũi
cọc tựa lên đất
cứng hoặc đá

Đầu cọc ngàm
trong đài và mũi
cọc nằm trong
đất mềm

ν=2

ν = 0.7

Đầu cọc ngàm
trong đài và mũi
cọc ngàm trong
đá

ν =0.5

Trường hợp : l01 = v1l1 = 1 x 10 = 10 m
Trong đó: v1 = 1 ( thiên về an toàn xem tại vị trí nối cọc là liên kết
khớp, tại vị trí lực tác dụng khi ép cọc như tựa đơn).
l1 là chiều dài đoạn cọc lớn nhất khi chưa ép vào đất.

11


Độ mảnh cọc : � =

= 33.33 Tra bảng 2.2 ta được ϕ = 0.93

Pvl = 0.93x[2800*10.18 + (900-10.18)*115] = 121674 kg = 121.674 T
3.3.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền
- Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền Qs được xác định theo công thức
sau :
n

Qu = Qs + Qp = u.∑ f si .li + Ap x qp
i =1

Trong đó:
Fsi: Ma sát bên tác dụng lên cọc ( T/m2 ) .
Ap: Diện tích tiết diện ngang mũi cọc (m 2 ) .
Qp: Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc ( T/m2 ) .
- Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức:
Qp
Q
Qa = s +
FSs FS p
Trong đó:
FSs: Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng
1.5÷2.0.
 Chọn FSs = 2.0
FSp - Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng

2.0÷3.0.
 Chọn FSp = 3.0
- Ứng mỗi lớp đất, ta tính áp lực ma sát xung quanh thân cọc f s và cường độ
của đất dưới mũi cọc qp cho từng lớp đất (khi cọc dừng lại ở lớp đất đó)


Tính thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs:
n

Qs = u.∑ f si .li
i =1

Trong đó:
u: chu vi tiết diện cọc
fsi: Áp lực ma sát quanh thân cọc
li: chiều dài ma sát của đoạn cọc nằm trong lớp thứ i
- Công thức tính ma sát bên đơn vị tác dụng lên cọc:
fs1 = [1-sin(�)] σ’v1 x tan(�)+ ca
Trong đó:
ca: Lực dính giữa thân cọc và đất. Lấy ca=c
1-sinϕ: Ηệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i

σ’v1 : Ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương
vuông góc với mặt bên cọc.

φ: góc ma sát giữa cọc và đất nền.
12


Xác định QS

- Lớp 1: Ứng với lớp CH2 dày 1.5 m.
L1 = 1.5 m
φ = 3.220
c = 0.110 kg/cm2 = 1.10 T/m2
γđn = 0.701 g/cm3 = 0.701 T/m3
σ’v1 = 1.735*0.9 + 0.803*0.9 + 0.576*(1.5/2) = 2.716 T/m2
fs1 = [1-sin(3.220)]x2.716xtan(3.220)+1.10 =1.244 T/m2
- Lớp 2: Ứng với lớp đất CL1 dày 6.2 m.
L2 = 6.2 m
φ = 3.5950
c = 0.114 kg/cm2 = 1.14 T/m2
γđn = 0.557 g/cm3 = 0.557 T/m3
σ’v2 =1.735*0.9+0.803*0.9+ 0.576*1.5+ 0.557*6.2/2 = 4.875 T/m2
fs2 = [1-sin(3.5950)]*4.875*tan(3.15950)+1.4 = 1.427 T/m2
- Lớp 3: Ứng với lớp đất CL2 dày 20 m.
L3 = 20 m
φ = 7.3420
c = 0.124 kg/cm2 = 1.24 T/m2
γđn = 0.719 g/cm3 = 0.719 T/m3
σ’v3 = 1.735*0.9 + 0.803*0.9 + 0.576*1.5 + 0.557*6.2 + 0.719*(20/2)
= 13.792 T/m2

fs3 = [1-sin(7.3420)]*13.792*tan(7.3420)+ 1.24 = 2.79 T/m2
- Lớp 4: Ứng với lớp đất CL3 dày 15.5 m
L4 = 1.6 m
φ = 15.430
c = 0.329 kg/cm2 = 3.29 T/m2
γđn = 0.926 g/cm3 = 0.926 T/m3
σ’v4 = 1.735*0.9 + 0.803*0.9 + 0.576*1.5 + 0.557*6.2 + 0.719*20 +
0.926*(1.6/2)

= 21.722 T/m2
fs4 = [1-sin(15.430)]*21.722*tan(15.430)+ 3.29 = 7.69 T/m2

13


n

Qs = U ∑ f si li
i =1

= 0.30*4(1.244*1.5 + 1.427*6.2+ 2.79*20 + 7.69*1.6)

= 94.581 T/m2


Tính thành phần sức chịu tải của đất ở mũi cọc Qp:
Q p = Ap .q p

Trong đó:
p:

A là diện tích của mũi cọc.
p:

q là cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc.
- Công thức tính cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc: theo Vesic
qp = γ*dp*Nγ + σ’vp*Nq + c*Nc
Trong đó:
c: Lực dính đơn vị của lớp đất chứa mũi cọc

γ: Trọng lượng thể tích của đất tự nhiên ở độ sâu mũi cọc.
Nc, Nq, Nγ: Hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của
đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc, có
thể tra bảng 2.8 Giá trị các hệ số sức chịu tải theo φ của
Vesic – Sách phân tích và tính toán móng cọc của Võ
Phán và Hoàng Thế Thao.
'
σ vp : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu
mũi cọc do trọng lượng bản thân đất (T/m2 ).
dp: bề rộng tiết diện mũi cọc. dp=Rp( bán kính cọc tròn) hay
dp=Bp (cạnh cọc vuông).
- Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc:
σ’vp =1.735*0.9+0.803*0.9+0.576*1.5+0.557*6.2+0.719*20+0.926*1.6
= 22.46 T/m2
- Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc:
Nγ = 2.826
φ = 15.43 =>

Nq = 4.112
Nc = 11.26

qp = 0.926*0.30*2.826 + 22.46 *4.112 + 3.29*11.26 = 130.19 T/m2
Qp = 0.30*0.30*130.19 = 11.72 T
Qu = Qs + Qp = 94.581 + 11.72 = 106.301 T

14


Qa =

Qp
Qs
94.456 11.72
+
=
+
= 51.134T
FS s FS p
2
3

Qa = 51.134


<

Pvl =

121.674 T

Vậy ta chọn sức chịu tải của cọc là: Ptt = Qa = 51.134 T

15


Bảng tổng hợp tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

16

SVTH:TRẦN VĂN CẦN

MSSV:B1408873


3.4. Tính toán móng cọc đài thấp
Thiết kế điển hình móng H3 có các cặp nội lực sau:
Ntt = 145 T;

Mtt = 7.5 Tm;

Htt = 3 T

3.4.1. Xác định kích thước đài cọc
- Áp lực tính toán tác dụng lên đế đài do phản lực của đầu cọc ( khả năng chịu
tải của cọc).
P
51.134
σtt =

tt

(3d ) 2

=

(3 x 0.30) 2

= 63.13 / m 2

- Diện tích sơ bộ của đài:
Fd =

N 0tt
145
=
= 2.467 m 2
tt
σ − γ tb * nt * h 63.13 − 2.2 * 1.1 * 1.8

Trong đó:
N0tt = 145 T : tải trọng công trình tác dụng tại đỉnh đài
n = 1.1: hệ số vượt tải
γtb = 2.2 T/m3: trọng lượng riêng trung bình giữa đất và móng
h = 1.8 m : độ sâu chôn đài
- Suy ra chọn tiết diện của đài là 1.6x1.6m.
- Diện tích thực của đáy đài cọc: F = 1.6x1.6 =2.56 m2
3.4.2. Xác định số lượng cọc
- Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài
N dtt = Fd γ tb nt * h = 2.56 * 2.2 * 1.1 * 1.8 = 11.15(T )

- Số lượng cọc trong móng được xác định như sau:
tt

N + N tt d
ΣN
145 + 11.15
nc = β
=β 0
= 1.3 *
= 3.96
Ptt

Ptt
51.134

Trong đó:
β: Hệ số khi kể đến ảnh hưởng của lực ngang và moment,Chọn
β = 1.3 (β = 1 – 1.5)
Ptt: Sức chịu tải tính toán của cọc Ptt = 51.134 T
ΣN: Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại trọng tâm tiết diện
đài cọc (T)
- Vậy ta chọn số lượng cọc là 4 cọc.
3.4.3. Bố trí cọc
- Mặt bằng:
17
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


- Khoảng cách giữa hai tiêm cọc phải thỏa điều kiện sau:
3d ≤ lc ≤ 6d  3*0.30 ≤ lc ≤ 6*0.30  0.9 ≤ lc ≤ 1.8
Chọn lc = 1 m
- Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài: 0,7d = 0.21 m, lấy bằng 30 cm
- Khoảng cách của mép ngoài cọc lớn hơn hoặc bang mép ngoài đài:
d d
÷ ( chọn 0.15m)
3 2
- Chiều cao đài cọc chọn: ho + z ng = 0,7 + 0.1 = 0,8m

3.5. Tính toán kiểm tra móng cọc đài thấp:
3.5.1. Kiểm tra độ sâu chôn đài:
- Móng cọc được xem là móng cọc đài thấp khi tải trọng ngang hoàn toàn do

các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận (tức là tổng lực ngang nhỏ hơn trị số áp
lực đất bị động Ep), vì vậy điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp:
h ≥ 0.7hmin
ϕ 2 H
- Với hmin = tan  450 − ÷ ∑
2
γb


Trong đó:
ϕ =3.22o : góc ma sát trong của lớp đất CH2, tính từ đáy đài trở lên.

γ ' =(0.9*1.735+0.9*0.803)/1.8=1.269T/m3: dung trọng đẩy nổi của

lớp đất CH2, tính từ đáy đài.
b = 1.6m: bề rộng móng.

18
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


ϕ  2 H tt
3.22
2*3

hmin = D f ≥ tg  450 − 
= tg (450 −
)
= 1.63m

2  γ .b
2
1.269 *1.6


0.7hmin = 0.7*1.63 = 1.411 m
- Ta có h = 1.8 m > 0.7hmin = 1.064m => thỏa điều kiện
3.5.2. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc
- Đối với móng chịu tải trọng lệch tâm ta có điều kiện sau:
Pomax + Pc < Pn
Pomin > 0
Trong đó:
P0max và P0min: Tải trọng công trình tác dụng lên cọc chịu nén
nhiều nhất và cọc chịu kéo nhiều nhất.
Pn: Sức chịu tải tính toán của cọc khi chịu nén: Pn = Ptt = 61.96 T
Pomax =

∑N + M x
n
∑x
y

max

n

c

2
i

1

Pomin =

∑N − M x
n
∑x
y

n

c

max
2
i

1

Trong đó:
ΣN: Tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm hệ
thống cọc.
nc: Số lượng cọc bố trí trong móng.
My: Tổng moment tính toán đối với trục chính y, trục
đi qua trọng tâm của hệ
thống cọc.
xi: Khoảng cách từ trục chính y đến trục cọc thứ i.
xmax: Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu
nén ngoài cùng.

xmin: Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu
kéo ngoài cùng.


Kiểm tra với lực Ntt = 145 T; Mtt = 7.5 Tm; Htt = 3 T
- Trọng lượng thực tế của đài cọc và đất trên đài (gồm cả lớp đất đắp)
Nñ = Fd γ tb nth = 2.56*2.2*1.1*1.8=11.15 T
- Tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm hệ thống cọc
19

SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


ΣN = Ntt = N0tt + Ndtt = 145 + 11.15 = 156.15T
- Số lượng cọc trong đài: n = 4
- Tổng moment tính toán đối với trục chính y đi qua trọng tâm của hệ
thống cọc:
Mtty = tổng momen tính toán đối với trục chính y đi qua trọng tâm đáy đài.
Mtty = My0 + Q.Hd = Mtt + Qtt.Hd = 7.5 + 3x0.8 =9.9 Tm
Xnmax = Xmin = 0.50m: Khoảng cách từ trục chính đối với trục cọc chịu nén
và chịu kéo ngoài cùng.

Max
0

P

∑N
=

tt

+

nc

M ytt X nMax
4

∑X

=

155.75 9.9 * 0.50
+
= 43.89T
4
4 * 0.50 2

=

155.75 9.9 * 0.50
−
= 33.99T
4
4 * 0.50 2

2
i

1

Min
0

P

∑N
=

tt

nc

−

M ytt X nMax
4

∑X

2
i

1

- Trọng lương tính toán của bản thân cọc:
Pc = Fc*lc*γc*n = 0.30*0.30*29.3*2.5*1.1 = 7.25 T
P0max + Pc = 43.89 + 7.25 = 51.14 T < Qa = 51.134

=> thỏa điều kiện cọc làm việc
P0min = 37.21 T > 0 => không có cọc nào trong hệ thống chịu kéo
=> không cần kiểm tra điều kiện cọc bị nhổ.
3.5.3. Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc
H 0 = H ngang =

∑H
nc

≤ Pngang (trường hợp cọc đứng)

Trong đó:
H0: Tải trọng ngang tác dụng lên đầu cọc.
Hngang: Tải trọng tác dụng thẳng góc với trục cọc
ΣH: Tổng tải trọng ngang của công trình: ΣH = Qmax = 3T
nc: số lượng cọc bố trí trong móng: n = 4 cọc

20
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


Png: sức chịu tải tính toán theo phương ngang thẳng góc với
trục cọc, xác định bằng thí nghiệm hoặc tham khảo
bảng số liệu đã lập sẵn.

∑H

H 0 = H ngang =

nc

=

3
= 0.75 ≤ Pngang = 2.5T
4

→ Thỏa điều kiện tải ngang
3.5.4. Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc
- Để kiểm tra cường độ đất nền tại mũi cọc, ta xem đài cọc, cọc và phần đất
giữa các cọc là một khối móng quy ước. Móng khối quy ước này có chiều
sâu đặt móng bằng khoảng cách từ mặt đất đến cao trình mũi cọc.
- Diện tích móng khối quy ước được xác định như sau:
Fqu = Aqu*Bqu = (A1+2*L*tanα)(B1+2*L*tanα)
Trong đó:
A1,B1: khoảng cách giữa các mép ngoài của các cọc biên theo
chiều rộng và chiều dài đài cọc: A1=B1=1+0.3=1.3 m
L: Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc: L = 29.3 m
α: góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài của hàng
cọc biên (góc truyền lực)
α=

ϕtb
(đối với cọc đứng)
4
n

ϕtb =

∑ϕ h
i =1
n

i i

∑h
i =1

i

φi: góc ma sát trong của lớp đất thứ i mà cọc đi qua
hi: Bề dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua
n

ϕ tb =

∑ϕ h
i =1
n

∑h
i =1

α=

i i

=

3.22 *1.5 + 3.595 * 6.2 + 7.342 * 20 + 15.43 *1.6
= 6.78
1.5 + 6.2 + 20 + 1.6

i

ϕ tb 6.78
=
= 1.70 0
4
4

Fqu = (1.3+2*29.3*tan(1.700))*(1.3+2*29.3*tan(1.700)) = 9.24 m2

21
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


Aqu

Bqu

B1

A1

- Sau khi xem móng cọc như một khối móng quy ước thì việc kiểm tra cường
độ của đất nền ở mũi cọc được tiến hành như đối với móng nông nền thiên
nhiên. Trường hợp móng chịu tải lệch tâm:

σmax ≤ 1.2Rtc
N
σ=∑
Fqu

tc

=

σ max + σ min
≤ R tc
2

Trong đó:
ΣNtc: tổng tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng tại đáy móng quy ước, kể
cả trọng lượng đài cọc, trọng lượng cọc, trọng lượng đất trong
phạm vi cọc.
Fqu: diện tích móng khối quy ước.
Rtc: áp lực tiêu chuẩn nền tại đáy móng quy ước.
σmax,σmin: ứng suất dưới đáy móng quy ước.
σ max

∑N
=
Fqu

tc


6e 

 1 +
÷
÷;
 Bqu 

σ max

∑N
=
Fqu

tc


6e
 1 −
 Bqu


÷
÷;


∑M
e=
∑N

tc
tc

22
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873




Kiểm tra đối với nội lực Ntt = 145T, Mtt = 7.5Tm, Htt = 3T
- Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất nằm trên mũi cọc:

γ tb =

1.735 * 0.9 + 0.803 * 0.9 + 0.576 *1.5 + 0.557 * 6.2 + 0.719 * 20 + 0.926 *1.6
31.1

= 0.72T / m 3

- Trọng lượng đài cọc.
Ndtt = 1.1*Fđ*γtb *h = 1.1*1.6 *1.6 * 2.5 * 0.8 = 5.63T
- Trọng lượng đất từ cao trình đáy đài đến mũi cọc:
N đat = γ tb * Fqu * (hđ + L) = 0.72 * 9.24 * 31.1 = 206.9T

- Trọng lượng cọc mà trong các lớp đất mà cọc đi qua.
N c = n*Fc*L*γbt *1.1= 4*(0.3*0.3)*29.3*2.5*1.1 = 29.007T

- Trọng lượng móng khối quy ước.
tc
N qu
= N dtt + N dat + N c = 5.63 + 206.9 + 29.007 = 241.537T

- Tổng tải trọng tác dụng tại cao trình đáy móng quy ước

∑N

tc

tc
= N 0tc + N qu
= 126.09 + 241.537 = 367.627T

- Tổng moment tác dụng tại trọng tâm đáy khối móng quy ước

∑M

tc

= M 0tc + H 0tc * ( H d + L) =6.52 + 2.61(0.8 + 29.3) = 85.081T .m

∑M
- Độ lệch tâm e =
∑N

tc
tc

=

85.081
= 0.23m
367.624

- Ứng suất dưới đáy móng quy ước
σ max

∑N
=

tc

(1 +

Fqu

6e
367.624
6 * 0.23
)=
(1 +
) = 57.66T / m 2
Bqu
9.24
3.05

Bqu=B1+2*L*tg α =1.3+2*29.3*tg(1.700)=3.05m
σ min =
σ=

∑N

tc

(1 −

Fqu

∑N

tc

=

2

6e
367.624
6 * 0.23
)=
(1 −
) = 21.74T / m 2
Bqu
9.26
3.05

σ max + σ min 57.66 + 21.74
=
= 39.7T / m 2
2
2

- Cường độ đất nền (áp lực tiêu chuẩn) tại đáy khối móng quy ước.

R tc = m[( A.Bqu + B.h)γ + D.c] (TCXD 45-70)

Trong đó:
m=1
23
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


φ=15.43 tra bảng ta có A = 0.34; B = 2.36; D = 4.91
Bqu=B1+2*L*tg α =1.3+2*29.3*tg(1.700)=3.05m
c = 0.329 kg/cm2
γ: Trọng lượng riêng trung bình của đất nằm trên đáy
móng khối quy ước:


Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất nằm trên
mũi cọc:

γ tb =

1.735 * 0.9 + 0.803 * 0.9 + 0.576 * 1.5 + 0.557 * 6.2 + 0.719 * 20 + 0.926 *1.6
= 0.72T / m 3
31.1

Rtc = 1[(0.34*3.05+2.36*31.1)*0.72+(4.91*3.29)] = 69.75T/m2
- Ta có:
σmax = 57.66 T/m2 < 1.2Rtc = 1.2*68.7 = 83.70 T/m2
σ = 39.57T/m2 < Rtc = 69.75 T/m2
→ Thỏa điều kiện cường độ đất nền

3.6. Kiểm tra và tính toán khi vận chuyển cẩu lắp cọc:
3.6.1 Kiểm tra lượng cốt thép
- Trong móng cọc đài thấp, thường thì cọc làm việc chịu nén hay chịu kéo nên
kết cấu cọc đư ợc tính toán và kiểm tra theo điều kiện vận chuyển và thi công.
Khi vận chuyển cọc từ vị trí chế tạo ra hiện trường và khi treo cọc lên giá búa
thì cọc chịu lực theo sơ đồ:

24
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873


- Trong hai sơ đồ này, muốn bảo đảm điều kiện chịu lực tốt thì các móc neo
phải ở vị trí sao cho momen dương lớn nhất bằng trị số momen âm nhỏ nhất.
- Từ điều kiện này ta có:
25
SVTH:TRẦN VĂN CẦN
MSSV:B1408873