tham khảo thiết kế đồ án Thiết kế móng cộc

Thiết kế Móng Cọc GVHD: Thầy Trần Tuấn Anh
SV: Nguyễn Thị Hoài Thương
1
Chương 3


THIẾT KẾ MÓNG CỌC


3.1.Các dữ liệu tính toán :
1.Số liệu địa chất :


Lớp
Đất
Dung trọng tự nhiên
(kN/m
3
)
Dung trọng đẩy nổi
(kN/m
3
)
Lực dính C (kN/m
2
)
Góc ma sát trong ϕ (
o
)
γ
tc

γ
I
γ
II
γ'
tc
γ'
I
γ'
II
C
tc
C
I
C
II

ϕ
tc

ϕ
Ι
ϕ
ΙΙ

2a 18.99
18.99 18.99
9.26
0.00 0.00
9.54

6.88 8.05
12
ο
1’
10
ο
17’ 11
ο
3’
18.99 18.99 0.00 0.00 12.20 11.02
13
ο
43’ 12
ο
58’
2b 20.03
19.89 19.97
10.41
10.23 10.32
18.26
16.14 17.01
15
ο
24’
14
ο
52’ 15
ο
5’
20.18 20.10 10.59 10.49 20.38 19.51

15
ο
56’ 15
ο
43’
3 19.81
19.69 19.74
10.04
9.90 9.96
22.88
20.46 21.40
14
ο
40’
14
ο
0’ 14
ο
16’
19.93 19.88 10.18 10.12 25.30 24.36
15
ο
19’ 15
ο
3’
4 19.44
19.31 19.36
9.82
9.73 9.77
14.24

12.50 13.16
14
ο
4’
13
ο
25’ 13
ο
40’
19.57 19.52 9.91 9.87 15.98 15.32
14
ο
44’ 14
ο
29’
5 19.40
19.27 19.32
9.88
9.77 9.82
7.29
3.80 5.16
13
ο
49’
12
ο
57’ 13
ο
17’
19.53 19.48 9.99 9.94 10.78 9.42

14
ο
41’ 14
ο
21’
6a 18.51
18.44 18.47
9.30
9.25 9.27
2.73
0.30 1.21
26
ο
50’
26
ο
19’ 26
ο
31’
18.58 18.55 9.35 9.33 5.17 4.26
27
ο
20’ 27
ο
9’
6b 19.24
19.18 19.20
9.90
9.85 9.87
2.89

1.32 1.90
29
ο
35’
29
ο
16’29
ο
23’
19.30 19.28 9.95 9.93 4.46 3.88
29
ο
55’29
ο
47’
7 20.22
20.19 20.20
10.53
10.48 10.50
38.23
33.93 35.57
16
ο
45’
15
ο
40’ 15
ο
5’
20.25 20.24 10.58 10.56 42.54 40.90

17
ο
49’ 17
ο
25’



Ngoại lực tác dụng:

)(kNN
tt
)(kNmM
tt
)(kNQ
tt
)(kNN
tc
)(kNmM
tc

Q
tc
(kN)
2136 230 172 1857.4 200 149.6

Thiết kế Móng Cọc GVHD: Thầy Trần Tuấn Anh
SV: Nguyễn Thị Hoài Thương
2
Mặt cắt địa chất:

3.2. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC :
3.2.1. Chọn chiều sâu đặt móng D
f
và kích thước cọc sơ bộ

Chọn chiều sâu đặt đài cọc:
Chọn D
f
= 2.0m

Chọn các thông số về cọc :
• Chọn cọc bêtông cốt thép có tiết diện vuông là: 35x35 cm Æ A
p
= 0.35x 0.35 =0.1225 m
2

• Chọn chiều dài cọc là: 23m.
• Chiều dài của một đoạn cọc : l = 11.8m
• Với chiều dài của cọc như vậy, thì mũi cọc sẽ cắm vào lớp 6b là lớp đất cát có khả năng chịu
lực khá lớn.
• Cọc neo vào đài là : 0.1 m
• Đoạn đập đầu cọc là : 0.6 m.
Chọn vật liệu :
• Chọn mác bêtông B20 :
R
b

= 11.5 MPa = 11500 kN/m
2
, E
b
= 27000000 kN
R
bt
= 900 kN/m
2

Thiết kế Móng Cọc GVHD: Thầy Trần Tuấn Anh
SV: Nguyễn Thị Hoài Thương
3
• Chọn cốt thép trong cọc :
Chọn cốt dọc: 8φ18 (thép CII có R
s
= 2250000 kN/m
2
)
Diện tích thép trong cọc là: A
s
= 8x
4
2
d
π
=20.35 cm
2
Chọn cốt đai: φ6 (có R
a

= 210000 kN/m
2
)

3.2.2. Xác định sức chịu tải cho phép của cọc P
c
:
3.2.2.1. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu vật liệu:


()
(VL)assbb
QRARA
ϕ
=+

Trong đó :
A
s
: diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trong cọc (m
2
)
A
b
: diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc đã trừ diện tích cốt thép(m
2
)
ϕ : hệ số uốn dọc của cọc
Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm :

λλϕ
0016.00000288.0028.1
2
−−=

Với
0
22.3
63.7
0.35
L
r
λ
== =

=>
ϕ
= 0.809
Trong đó :
r

: bán kính cọc vuông
b

: bề rộng tiết diện vuông
l
o
: chiều dài tính toán của cọc được xác định như sau:
l
o

= υxl = 1.0x22.3 = 22.3m
2
0.1225 0.002035 0.12047
bps
A AA m=−= − =

Æ
()
(VL)assbb
QRARA
ϕ
=+
= 0.809x10
3
x(225x0.002035

+ 11.5x0.12047) = 1865 kN

3.2.2.2.Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền


(DN)
ppp
isi
s
a
s ps p
QAq
ufh
Q

Q
FS FS FS FS
=+ = +
∑

Trong đó:
Q
s
: sức kháng hông cực hạn (kN)
Q
p
: Sức kháng mũi cực hạn(kN)
FS
s
: hệ số an toàn của ma sát hông (FS
s
= 2)
FS
p
: hệ số an toàn của sức kháng mũi cọc (FS
p
= 3)
u: chu vi ngoài của tiết diện cọc
h
si
: bề dày của lớp đất thứ i
f
si
: ma sát hông của lớp đất thứ i ( )
σ

h
’: ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc:
σ
v
’: ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân đất
C
a
: lực dính giữa thân cọc và đất , cọc BTCT lấy c
a
= c
ϕ
a
: góc ma sát giữa cọc và đất nền, cọc BTCT lấy ϕ
a
=ϕ
'
sia h a
f ctg
σϕ
=+
sisis
fhuQ
∑
=
ppp
AqQ =
' ' 1.2*(1 sin ) '
hsv v
k
σσ ϕσ

== −
γνρ
γσ
NdNCNq
pqcp
++= '
Thit k Múng Cc GVHD: Thy Trn Tun Anh
SV: Nguyn Th Hoi Thng
4
q
p
: cng chu ti ca t di mi cc:
A
p
: tit din cc

Tớnh ln lt cho tng lp t:
Bỏo cỏo kho sỏt a cht HK3.
Mc nc ngm H
MNN
= -1.8m


STT Z
ủ
Lụựp H
i
(m)

tn

(kN/m)



(kN/m)

C (kN/m)

(ủoọ)
0 -1.3 maởt 1.3 19 10 0 0
1 -3.4 2a 2.1 18.99 9.26 12.3 11
2
-5.0
3 1.6 19.8 10.04 25.6 14
3
-8.6
4 3.6 19.44 9.82 16 13.1
4
-11.0
5 2.4 19.4 9.88 7.5 13.7
5
-15.0
6a 4 18.51 9.3 3 26.5
6
-40.7
6b 25.7 19.24 9.9 2.6 29.4
L
tc
= 40.7m 9.808

tb
=
25.1

Phn ma sỏt hụng:

STT Z (m) H
i
(m) C
a
(kN/m
2
)

(ủoọ)

k
s



v


h

f
s
Q
s

(T)

1 -2.0 1.4 12.30 11.0 0.81 37.7 30.5 18.2 35.7
2 -4.2 1.6 25.60 14.0 0.76 52.2 39.6 35.5 79.4
3 -6.8 3.6 16.00 13.1 0.77 77.9 60.2 30.0 151.3
4 -9.8 2.4 7.50 13.7 0.76 107.4 82.0 27.5 92.3
5 -13.0 4 3.00 26.5 0.55 137.9 76.4 41.1 230.0
6 -19.7 9.3 2.60 29.4 0.51 202.5 103.1 60.7 790.2
L
ms
= 22.3 Toồng Q
s
=
1379
(kN)

Phn mi cc:
Z
mc


(ủoọ)

C
a
(kN/m) Nc


vp
(kN/m)

Nq


(kN/m)

d
p
(m)
N

-24.3 29.4 2.6 35.37 248.5 20.93 9.9 0.35 18.5
CxN
c
= 92.0


vp
xN
q
=

5203

*d
p
*N

=64.1

5359 (kN/m
2
)
Q
p
= q
p
xA
p
= 656.4 (kN)


Vy sc chu ti cc hn ca cc theo t nn:
Q
u
= Q
S
+Q
P
-G
c
= 1965 (kN)

Vi G
c
: trng lng bn thõn ca cc. G
c
=n A
p

l
c

bt
= 1x 0.1225x22.3x25 =68.3 (kN)
=> Sc chu ti cho phộp cc theo t nn:
Q
a
= Q
S
/FSs+Q
P
/FSp-G
c
= 837 (kN)


=++=


NdNCNq
pqcp
'
Thiết kế Móng Cọc GVHD: Thầy Trần Tuấn Anh
SV: Nguyễn Thị Hoài Thương
5
3.2.2.3. Sức chịu tải của cọc theo SPT
()
1
[0.2 ]

3
aapssc
QNANLcL
α
=++Ω

Với:
α: hệ số phương pháp thi công cọc, cọc ép BTCT có α = 30
N
a
: số SPT của đất dưới mũi cọc
A
p
: diện tích tiết diện cọc = 0.1225m
2

N
s
: số SPT của lớp cát bên thân cọc
L
s
: chiều dài cọc trong đất cát
c : lực dính của đất sét bên thân cọc
L
c
: chiều dài cọc trong đất sét
Ω
: chu vi tiết diện cọc = 0.35x4 = 1.4m
()
1/ 3[30*30*0.1225 (0.2*22*14 5.6*8.3)*1.4] 87.2 872

aSPT
QTkN=++==


Vậy sức chịu tải cho phép của cọc:
P
c
= min(Q
a(VL)
; Q
a(DN)
; Q
a(SPT)
) = 837 (kN)

3.2.3. Xác định sơ bộ số lượng cọc:

2136
1.3 3.32
837
tt
c
N
n
P
β
=×= ×=

Chọn số cọc là 4.
2

cot
2136
1.3 0.241( )
11500
tt
b
N
F m
R
β
==× =

Chọn b
c
xh
c
= 0.4 x 0.6 (m)
Khoảng cách bố trí cọc là 3d = 1.2m, mép đài cách mép cọc một khoảng ~d/2 = 0.175m
350 525 350
1750
350525350
1750
350
350
600
300
525
525

F

d
=1.75 x1.75 =3.06 m
2
Chọn h
d
= 0.8m

Thiết kế Móng Cọc GVHD: Thầy Trần Tuấn Anh
SV: Nguyễn Thị Hoài Thương
6
3.3.Kiểm tra :
3.3.1.Kiểm tra sức chịu tải của cọc:

350
350
350 525 350
1750
350525350
1750
525
525

Ngoại lực quy đổi về tâm đài móng :
2136 3.06 22 2.0 2270.64( )
tt
tt
dtb f
NNFD kN
γ
=+ = + ××=

∑

230 172 0.8 316( )
tt
tt tt
yxd
y
M MHh kNm=+ =+×=
∑

Phản lực đầu cọc lớn nhất ở cọc 2,4 và nhỏ nhất ở cọc 1,3 :
min 1
22
2270.64 316
0.525 417.22( ) 0
4 4 0.525
tt
tt
y
tt
i
M
N
Px kN
nx
=− = − ×= >
×
∑
∑
∑

max 3
22
2270.64 316
0.525 718.1( ) 837
4 4 0.525
tt
tt
y
tt
c
i
M
N
Px kNPkN
nx
=+ = + ×= <=
×
∑
∑
∑


3.3.2.Kiểm tra sức chịu tải của cọc làm việc trong nhóm:
Hệ số nhóm η: η =
()()
⎥
⎦
⎤
⎢

⎣
⎡
−+−
−
21
1221
90
11
1
nn
nnnn
θ

Trong đó :
0.35
18.43
1.05
o
d
arctg arctg
s
θ
⎛⎞ ⎛ ⎞
== =
⎜⎟ ⎜ ⎟
⎝⎠ ⎝ ⎠

→ η =
() ()
21 2 21 2

1 18.43 0.7952
9022
−×+ −×
⎡⎤
−=
⎢⎥
××
⎣⎦

P
nh
= η. n
c
.P
c
= 0.7952x4x837 = 2662kN >
ftbd
tt
DFN
γ
+
= 2270.64 kN

3.3.3. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc(móng khối qui ước):

Diện tích móng khối qui ước:
F
qu
= L
qu

B
qu
Trong đó:

II
ii
tb
i
l
l
ϕ
ϕ
=
∑
∑

12.58 1.4 15.3 1.6 14.29 3.6 14.21 2.4 27.9 4 29.47 9.3
25 1
23
o
tb
xx x x xx
ϕ
++ + ++
==

Thiết kế Móng Cọc GVHD: Thầy Trần Tuấn Anh
SV: Nguyễn Thị Hoài Thương
7
25.1

6.275
4
o
o
α
==


L
qu
= L- 2x + 2l
c
tanα = 1.75 – 2x 0.175 +2x 22.3xtan6.275
o
= 6.31 m

L
qu
= 1.75 – 2x 0.175 +2x 22.3xtan6.275
o
= 6.31 m
B
qu
= B- 2y + 2l
c
tanα = 1.75 – 2x 0.175 +2x 22.3xtan6.275
o
= 6.31 m

B

qu
= 1.75 – 2x 0.175 +2x 22.3xtan6.275
o
= 6.31 m

=>F
qu
= L
qu
B
qu
= 6.31x6.31 = 40m
Ngoại lực qui đổi về tâm móng khối qui ước:

tc '
qu qu qu
tc
qu
()
1857.4 40 218.2 (1.75 1.75 0.9 4 0.1225 22.3) 25
10599.1
tc
iII i d d d p c bt
NNBL hBLhnAL
NkN
γγ
=+ + +
=+×+××+×××
=
∑∑

∑

200 149.6 0.9 334.6( )
tc
tc tc
d
qu
M MQh kNm=+ =+ ×=
∑

3.3.4. Kiểm tra ổn định đất nền dưới mũi cọc:
Ta có: σ
max
≤ 1.2 R
II

Trong đó:
*
12
(())
IIqucfII
tc
mm
R Ab B l D DC
k
γγ
=+++

Với: C = 2.6 kN/m
2

φ =29.4
o
(A = 1.095 ; B = 5.381 ; D = 7.776)
và
tc
k
mm
21
×
= 1
=>
1 (1.095 6.31 9.9 5.381 24.3 9.808 7.776 2.6)
II
R =× × × + × × + ×

=>
2
1371.1( / )
II
RKNm=

22
10599.1
265( / ) 1371.1( / )
40
tc
qu
tc
tb II

qu
N
p kN m R kN m
F
== = <=
∑

22
max
2
10599.1 334.6
273( / ) 1.2 1.2 1371.1 /
40 6.31 6.31 / 6
tc
tc
qu
tc
x
II
qu x
N
M
pkNmRxkNm
FW x
=+= + = <=
∑
2
min
2
10599.1 334.6

257( / ) 0
40 6.31 6.31 / 6
tc
tc
qu
tc
x
qu x
N
M
pkNm
FW x
=−= − = >
∑

Vậy đất nền dưới mũi cọc thỏa điều kiện ổn định.

3.3.5.kiểm tra lún theo móng khối qui ước

Áp lực gây lún:
'2
10599.1
( ) (22.3 2) 9.808 26.66( / )
40
tc
qu
gl c f tb
qu
N
p lD x kNm

F
γ
=−+= −+ =
∑

Chia lớp đất dưới móng khối qui ước thành nhiều lớp phân tố h
i
= 0.2b
qu
= 0.2x6.13 = 1.3m