Đồ án nền móng Trường Đại học Giao thông vận tải Tp.Hcm. Kèm bản vẽ

ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

PHỤ LỤC
A. PHỤ LỤC BÀI ĐỌC:
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................5
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI................................................................................................6
PHẦN I: BÁO CÁO KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT........................................8
I.

Điều kiện địa chất công trình:.......................................................................8
1.

Bảng tổng hợp :..........................................................................................8

2.

Nhận xét sơ bộ địa kĩ thuật:.......................................................................9

3.

Kiến nghị:................................................................................................10

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT...........................................................................11
PHƯƠNG ÁN: MÓNG CỌC VUÔNG 450 x 450.....................................................S
I.

Chọn lựa kích thước công trình:..................................................................11
1.

Kích thước bệ cọc:...................................................................................11

2.

Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc:..................................................11

II.

Số liệu thiết kế:..............................................................................................12

1.

Số liệu tải trọng: (tại vị trí tim đỉnh trụ theo phương dọc cầu).................12

2.

Số liệu thủy văn và kí kiệu sử dụng trong tính toán:................................12

3.

Tải trọng của trụ đặt tại CĐĐB tính toán theo MNTN:............................13

4.

Xác định sức chịu tải dọc trục cực hạn của cọc:.......................................14

III.

Tính toán thiết kế:........................................................................................15

1.

Sức chịu tải cực hạn dọc trục theo vật liệu:..............................................15

2.

Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền (theo chỉ tiêu cơ học):..........15

3.
Sức chịu tải dọc trục cho phép của cọc tính theo kết quả thí nghiệp xuyên
động chuẩn (SPT) (Theo công thức của Meyerhof 1956).....................................18
4.

Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong bệ:..........................................19

5.

Tổ hợp tổng tải trọng thiết kế về đáy bệ cọc:...........................................20

6.

Kiểm toán sức chịu tải của cọc:...............................................................21

IV.
Tính toán nội lực đầu cọc tại vị trí đáy bệ cọc (Theo trạng thái giới
hạn thứ nhất):......................................................................................................23
1.

Tính toán theo phương pháp chuyển vị của đầu cọc theo cơ học kết cấu.23

2.

Xác định các chuyển vị của đài cọc ( v; u; w)..........................................27

3.

Tính nội lực từng cọc:..............................................................................27

3.

Tính toán về cọc:......................................................................................37

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 1


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

V.

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Kiểm toán theo trạng thái giới hạn 2:.........................................................46
1.

Xác định kích thước khối móng quy ước.................................................46

2.
Xác định trọng lượng của khối móng qui ước đặt tại tâm đáy của khối
móng qui ước........................................................................................................46
3.

Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn về tâm đáy khối móng qui ước:...................47

4.

Xác định giá trị ứng suất tại khối móng qui ước:.....................................47

5.

Xác định sức chịu tải của nền đất dưới đáy khối móng qui ước: .............48

6.

Kiểm toán độ lún của nền dưới đáy móng:..............................................49

VI.

Kiểm toán nội lực cọc:..................................................................................51

1.

Kiểm toán nội lực cọc trong quá trình cẩu cọc và trong giai đoạn sử dụng:
51

2.

Kiểm toán cường độ đường hàn:..............................................................52

3.

Kiểm toán bệ cọc theo điều kiện xuyên thủng:........................................53

4.

Chọn thiết bị ép cọc và tính toán độ chối thiết kế....................................54

VII. Tính toán và bố trí cốt thép cho bệ cọc:......................................................55
1.

Tính toán và bố trí cốt thép cho bệ cọc theo phương dọc cầu:.................55

2.

Tính toán và bố trí cốt thép cho bệ cọc theo phương ngang cầu:.............56

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT.........................................................................59
PHƯƠNG ÁN: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI D1500.............................................59
I.

Chọn kích thước công trình:........................................................................59
1.

Kích thước bệ cọc:...................................................................................59

2.

Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc:..................................................59

II.

Số liệu thiết kế:..............................................................................................59

III.

Tính toán thiết kế:........................................................................................60

1.

Sức chịu tải dọc trục thiết kế của cọc:......................................................60

2.

Tính toán số lượng cọc trong móng và bố trí cọc.....................................65

3.

Tổ hợp tổng tải trọng thiết kế về đáy bệ cọc:...........................................66

4.

Kiểm toán sức chịu tải của cọc:...............................................................67

IV.

Kiểm toán theo trạng thái thứ nhất:...........................................................69

1.

Kiểm tra sức chịu tải của cọc:..................................................................69

2.

Kiểm tra nội lực dọc trục:.........................................................................76

3.

Kiểm tra tải trọng ngang của cọc:............................................................77

4.

Tính toán cọc chịu đồng thời H – P – M..................................................77

5.

Tính toán nội lực trong cọc:.....................................................................79

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 2


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

V.

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Kiểm toán theo trạng thái giới hạn 2:.........................................................85
1.

Xác định kích thước khối móng quy ước.................................................85

2.
Xác định trọng lượng của khối móng qui ước đặt tại tâm đáy của khối
móng qui ước:...........................................................................................................
86
3.

Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn về tâm đáy khối móng qui ước:...................86

4.

Xác định giá trị ứng suất tại khối móng qui ước:.....................................87

5.

Xác định sức chịu tải của nền đất dưới đáy khối móng qui ước: .............87

6.

Kiểm toán độ lún của nền dưới đáy móng:..............................................88

VI.

Kiểm toán nội lực cọc:..................................................................................91

1.

Kiểm toán bệ cọc theo điều kiện chọc thủng:...........................................91

VII. Tính toán và bố trí cốt thép cho bệ cọc:......................................................92
1.

Tính toán và bố trí cốt thép cho bệ cọc theo phương dọc cầu:.................92

2.

Tính toán và bố trí cốt thép cho bệ cọc theo phương ngang cầu:.............92

VIII. So sánh và lựa chọn phương án tối ưu........................................................94
1.

Phương án móng cọc khoan nhồi.............................................................94

2.

Cọc đóng 450 x 450.................................................................................94

B. PHỤ LỤC BẢNG:
I.

THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÓNG 450 x 450
Bảng 1: Bảng tổng hợp
.......................................................................................................
8
Bảng 2: Số liệu tải trọng
.......................................................................................................
12
Bảng 3: Số liệu thủy văn
.......................................................................................................
12
Bảng 4: Bảng tổ hợp tổng tải thiết kế

.......................................................................................................
14
Bảng 5: Bảng tổ hợp tổng tải trọng thiết kế tại đáy bệ
.......................................................................................................
21

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 3


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Bảng 6: Sức chịu tải đầu cọc
.......................................................................................................
21
Bảng 7: Bảng tính hệ số các phương trình chính tắc
.......................................................................................................
30
Bảng 8: Bảng tính lực cắt
.......................................................................................................
32
Bảng 9: Bảng tính lực dọc
.......................................................................................................
33
Bảng 10: Bảng tính moment tại vị trí ngàm vào đài
.......................................................................................................
34
Bảng 11: Bảng tính moment tại vị trí ngàm vào đất
.......................................................................................................

35
Bảng 12: Kiểm tra kết quả tính toán
.......................................................................................................
36
Bảng 13: Bảng tính ứng suất  z dọc thân trục
.......................................................................................................
40
Bảng 14: Bảng tính moment dọc trục
.......................................................................................................
41
Bảng 15: Bảng tính lực cắt dọc trục
.......................................................................................................
43
Bảng 16: Bảng tổ hợp tải trọng tại tâm đáy móng qui ước
.......................................................................................................
47
Bảng 17: Bảng tính toán độ lún của móng
.......................................................................................................
50
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 4


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

II.

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI D1500
Bảng 1: Bảng tổ hợp tổng tải thiết kế

.......................................................................................................
59
Bảng 2: Sức chịu tải dọc trục theo đất nền
.......................................................................................................
62
Bảng 3: Sức chịu tải đất nền theo kết quả SPT
.......................................................................................................
64
Bảng 4: Bảng tổ hợp tổng tải trọng thiết kế tại đáy bệ
.......................................................................................................
67
Bảng 5: Sức chịu tải đầu cọc
.......................................................................................................
68
Bảng 6: Bảng tính lực dọc
.......................................................................................................
73
Bảng 7: Bảng tính lực cắt
.......................................................................................................
73
Bảng 8: Bảng tính moment tại vị trí ngàm vào đài
.......................................................................................................
74
Bảng 9: Bảng tính moment tại vị trí ngàm vào đất
.......................................................................................................
74
Bảng 10: Kiểm tra kết quả tính toán
.......................................................................................................
75
Bảng 11: Bảng tính ứng suất  z dọc thân trục

.......................................................................................................
79

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 5


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Bảng 12: Bảng tính moment dọc trục
.......................................................................................................
80
Bảng 13: Bảng tính lực cắt dọc trục
.......................................................................................................
82
Bảng 14: Bảng tổ hợp tải trọng tại tâm đáy móng qui ước
.......................................................................................................
86
Bảng 17: Bảng tính toán độ lún của móng
.......................................................................................................
89
III.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bài giảng môn học Nền móng, TS. Nguyễn Thành Đạt,
Trường ĐH Giao thông vận tải TP HCM
2. Nền móng, Châu Ngọc Ẩn, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
TP.HCM – 2012
3. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05

4. Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10304: 2014

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 6


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án môn học nền móng” là một môn học rất quan trọng và rất cần thiết đối
với sinh viên ngành xây dựng. Nó là môn học tổng hợp của hai môn học” CƠ
HỌC ĐẤT” và môn“ NỀN MÓNG”. Nó giúp cho sinh viên làm quen với công
tác tính toán và thiết kế móng trên nền đất tốt cũng như trên nền đất yếu. Để làm
đồ án môn học nầy đòi hỏi sinh viên phải tham khảo nhiều tài liệu về nền móng,
các tiêu chuẩn quy phạm về xây dựng và các kinh nghiệm của những người đi
trước để lại, cũng như đồ án môn học của các khóa trước. Nhưng quan trọng
nhất vẫn là người thầy hướng dẫn thầy chỉ ra hướng đi, cách xác định phương
án và giải quyết mọi thắc mắc.
Trong đồ án môn học này em nhận được là thiết kế 2 phương án móng cho
công trình: “XÂY DỰNG MỚI CẦU PHONG MỸ II TRÊN XA LỘ HÀ NỘI
QUẬN 2, QUẬN 9 VÀ QUẬN THỦ ĐỨC – TP HỒ CHÍ MINH’’.
Sau khi nghiên cứu và thống kê các số liệu địa chất em quyết định chọn 2
phương án sau móng cọc đóng 450 x 450 và cọc khoan nhồi D1500. Mỗi
phương án đều có ưu nhược điểm của nó. Quyết định chọn phương án nào là
công việc của người thiết kế sao cho tối ưu về mặt kinh tế, khả thi về mặt thi
công.
Do lần đầu tiên làm đồ án nên không có kinh nghiệm trong tính toán thiết kế
em đã phải làm lại rất nhiều lần và bản vẽ sẽ không tránh khỏi nhiều sai sót

mong thầy bỏ qua và chỉ dẫn thêm, để em có thể hoàn thành tốt hơn trong
những đồ án tiếp theo.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Cơ địa chất Nền móng đã hướng dẫn, giải quyết cho em nhưng thắc mắc trong tính toán,
thiết kế, đặc biệt là thầy hướng dẫn chính: TS Nguyễn Thành Đạt đã giúp em
hoàn thành đồ án này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Cảnh
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 7


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 8

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
  
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG
THIẾT KẾ MÓNG CẦU
---------PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên:

NGUYỄN NGỌC CẢNH

Lớp:

CD13CLCA

Mã số sinh viên:

1351090174

Số thứ tự trong danh sách:

02

Giảng viên hướng dẫn:

TS. NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Đề số:

02

SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
-

Số liệu tải trọng (cho tại vị trí tim đỉnh trụ theo phương dọc):
Tải trọng

Giá trị

Đơn vị

Pttc - Tĩnh tải thẳng đứng

8500  30 �2  8560

kN

Phttc - Hoạt tải thẳng đứng

6500+15 �2=6530

kN

Hx - Hoạy tải ngang

350  0.1�2  350.2

kN

My - Moment hoạt tải

350+0.1 �2=350.2

kNm

-

Địa chất công trình:

Địa chất 2: Cầu Phong Mỹ II
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCA Page 9


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

-

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Số liệu thủy văn và chiều dài nhịp:

Hạng mục

Giá trị

Đơn vị

Mực nước cao nhất (MNCN)
Mực nước thấp nhất (MNTN)
Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)
Cao độ mặt đất (CĐMĐ)
Cao độ mặt đất sau xói (CĐMĐSX)
Chiều dài nhịp

5.5
2
6.5
0
-1.5

30

m
m
m
m
m
m

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 10


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

PHẦN I: BÁO CÁO KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT
CÔNG TRÌNH: XÂY DỰNG MỚI CẦU PHONG MỸ II
ĐỊA ĐIỂM: TP CAO LÃNH – HUYỆN TAM NÔNG – TỈNH ĐỒNG THÁP

I.

Điều kiện địa chất công trình:

Căn cứ vào kết quả khảo sát hiện trường và kết quả thí nghiệm trong phòng, địa tầng
tại công trình: Xây mới cầu Phong Mỹ II tại vị trí khảo sát hố khoan M1PM có thể
chia làm các lớp đất chính như sau:
1. Bảng tổng hợp :
BẢNG 1: BẢNG TỔNG HỢP
Lớp đất

Lớp 1:
Số
TT

Chỉ tiêu thí nghiệm

Kí
hiệu

Đơn vị
tính

Cát
-đất cát
san lấp

Lớp 2:

Lớp 3:

Lớp 4:

Bùn sét,

Sét-sét

Cát mịn

xám

pha, nâu,

thô lẫn

xanh,

dẻo

sạn, vành

chảy

cứng

nâu, chặt

1

Hạt sạn

%

0

1

5.1

2

Hạt cát

%

12.8

25.2

80.3

3

Hạt bụi

%

38.1

30.5

6.6

4

Hạt sét

%

49.1

43.3

8.0

5

Độ ẩm

W

%

76.53

24.97

18.04

6

Dung trọng tự nhiên



kN/m3

15.2

19.7

20.2

7

Dung trọng khô

d

kN/m3

8.6

15.8

17.1

8

Dung trọng đẩy nổi

’

kN/m3

5.3

10

10.7

9

Tỷ trọng

Gs

2.62

2.72

2.66

2.040

0.723

0.560

10

Hệ số rỗng

eo

11

Độ rỗng

N

%

67.1

42

35.9

12

Độ bão hòa

Sr

%

98.1

94

85.8

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 11


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

13

Giới hạn chảy

%

71.2

37.9

14

Giới hạn dẻo

%

41.9

20.3

15

Chỉ số dẻo

%

29.3

17.6

16

Độ sệt

B

1.18

0.27

17

Lực dính kết

c

kPa

5.8

29.3

3.7

18

Góc ma sát trong



độ

3o42’

13o55’

29o42’

19

Hệ số nén lún

A

10-2/kPa

0.204

0.028

0.013

20

Modun biến dạng

E

kPa

1329.7

6255.2

12773

21

Chiều dày

h

m

15.9

9.1

>43

2

2. Nhận xét sơ bộ địa kĩ thuật:
Nhìn chung, khu vực khảo sát phát hiện các đơn nguyện và phụ đơn nguyên địa
chất công trình. Cụ thể như sau:
Lớp 1: Sét màu vàng loang xám xanh, trạng thái dẻo mềm.
Lớp 2: bún sét kẹp cát màu xám xanh,.
Lớp 3: Cát hạt mịn – nhỏ lẫn bột sét, màu xám xanh, kết cấu rời – chặc vừa.
Lớp 4: Sét pha – sét, màu xám nâu, trạng thái dẻo chảy – dẻo mềm.
Lớp 5: Sét màu xám xanh loang xám nâu, trạng thái nữa cứng – cứng.
Lớp 6: Sét pha, màu xám nâu, nâu vàng,xám xanh, trạng thái nữa cứng – cứng.

Lớp 1,3,4 là các lớp đất yếu, hệ số rỗng lớn có tính nén lún cao. Vậy khi thiết kế
công trình cầu cần có biện pháp xử lí thích hợp.
Với chiều sâu khảo sát hiện tại thì lớp đất số 2 là lớp đất có sức chịu tải trung bình,
lớp 5 và 6 là các lớp đất có sức chịu tải tốt, tuy nhiên bề dày lớp đất số 3 mõng, không
nên đặt móng vào tầng đất này, nên cọc được đặt vào lớp 6 với độ sâu 50m trở xuống.
3. Kiến nghị:

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 12


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Móng công trình: Xây mới cầu Phong Mỹ II có thể sử dụng móng cọc đóng, ép
hoặc cọc khoan nhồi vào lớp 6 đến độ sâu hơn 50m.

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 13


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT
PHƯƠNG ÁN: MÓNG CỌC VUÔNG 450 x 450
I.
Chọn lựa kích thước công trình:
1. Kích thước bệ cọc:
- Chiều cao bệ cọc: hb

Hb  3d = 3x0.45= 1.35 (m). (d: cạnh cọc)
CĐĐB: +1.75 (m)
CĐMĐSX: -1.5 (m)
Chọn móng cầu thiết kế là móng bệ cao.
-

Lngàm  200 (mm), móng bệ cao.
Chọn Lngàm = 0.2 (m)

2.
-

Lneo = 0.8 (m)
Chọn h bệ = 2 (m)
Cao độ đỉnh bệ: +1.75 (m)
Cao độ đáy bệ: 1.75 – 0.25 – 2 = -0.5 (m)
Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc:
Cọc được chọn để thiết kế là cọc vuông 450 x 450 mm. Cọc được ép vào sâu

-

vào lớp số 6.
Chiều cao đoạn cọc ngàm vào đáy bệ cọc: Lngàm = 0.2 m
Chiều dài cọc chọn được 53 (m)
Thép neo vào đài : 0.8 (m)

Kiểm tra độ mảnh:
-



 �L
53
 0.7 �
 82.44  120
D
0.45
đảm bảo yêu cầu độ mảnh.

Chiều dài của đoạn cọc tính từ đáy bệ cọc đến mặt đất sau xói:
lo = CĐĐB – CĐMĐSX = -0.5 – (-1.5) = 1 (m)

-

Chiều dài của đoạn cọc ngàm trong đất:
L1 = L – L0 - Lngam- Lneo = 53-1-0.2-0.8 = 51 (m)

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 14


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Nên ta chọn chiều sâu cắm vào lớp thứ 6 là 5.9 m
Tổ hợp cọc thiết kế: 53 (m) = đoạn mũi ( 9m) + 3 đoạn giữa (11m) + đoạn đầu (11m).
Các đốt cọc nối với nhau bằng liên kết hàn trong quá trình thi công cọc.
II.

Số liệu thiết kế:

1. Tải trọng của trụ đặt tại CĐĐB tính toán theo MNTN:
+6.5 (CÐÐT)
+5.5 (MNCN)

2000

750 1000

14000

500 500 500 500

5000

500 500 500 500

200

Htr

200

+2

(MNTN)

250

+1.75 (CÐÐB)

H

+0.00 (CÐMÐ)

-1.5

-

(

CÐMÐSX)

Chiều cao cột trụ: Hcột
Hcột = CĐĐT – CDMT – CĐĐB = 6.5 – 1.75 -1.75 = 3 (m)
V1  14 �2 �1  28 (m3)

V2 

0.75 �
14 �2  9.4 �1.4  14 �2 �9.4 �1.4 �
� 15.089
3 �

V3  2 �  �R 2  1�1 �H cot  2 �  �0.52  1�1 �3  10.712

-

(m3)

Tổng thể tích trụ:

Vtr = V1+V2 +V3= 28+15.089+ 10.712 = 53.801 (m3)

-

Thể tích phần trụ ngập trong nước (MNTN)



Vtrụ ngập =
= ( 2 – 1.5) ×2×( π × 0.52 + 1 × 1 ) = 1.785 m3
Tổ hợp tổng tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu đặt tại CĐĐB :
 Tải trọng thẳng đứng
�2 � �R 2  1�1

-

N tc1h

= Pttc + Phtc +

Vtr � BT  Vtru ngap � n

= 6530 + 8560 + 25 �53.801  10 �1.785 = 16417.2 (kN)
 Tải trọng ngang theo phương dọc cầu
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 15


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG
H tc1h

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

= Hhtc = 350.2 (kN)

 Moment do hoạt tải gây ra theo phương dọc cầu
M tc1h

= Mhy + Hhtc �(CĐĐT – CĐĐB)
= 350.2+350.2 �(6.5-1.5) =2101.2 (kNm)

-

Tổ hợp tổng tải tính toán theo phương dọc cầu đặt tại CĐĐB :

Chọn:
Hệ số vượt tải tĩnh tải: ntĩnh = 1.1
Hệ số vượt tải hoạt tải: nhoạt = 1.4
 Tải trọng thẳng đứng:
V �  V
�
Ntt = ntĩnh �(Pttc + tr BT tru ngap n ) + nhoạt �Phtc

= 1.1 �(8560+ 25 �53.801  10 �1.785 )+1.4×6530 = 20017.89 (kN)
 Tải trọng ngang theo phương dọc cầu:
Htt = nhoạt×Hhtc= 1.4×350.2=490.28 (kN)
 Moment thep phương dọc cầu:
Mtt = nhoạt × Mtc= 1.4×2101.2= 2941.68 (kNm)
BẢNG 4: BẢNG TỔ HỢP TỔNG TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
Tải trọng thiết kế
Tải trọng tiêu chuẩn

Tải trọng thẳng đứng N (kN)
16417.2
Tải trọng ngang H (kN)
350.2
Moment My (kNm)
2101.2
2. Xác định sức chịu tải dọc trục cực hạn của cọc:
- Tính chất vật lý của bê tông
 Cọc bê tông cốt thép vuông 450 x 450 mm;
 Hệ số điều kiện làm việc của bê tông: γb = 0,9
 Móng được đúc bằng bê tông M250
 Cường độ chịu nén tính toán Rb = 11.5 (MPa)
 Cường độ chịu kéo tính toán Rbt = 0.9 (MPa)
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 16

Tải trọng tính toán
20017.89
490.28
2941.68


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

-

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

 Mô-đun đàn hồi Eb = 27×103 (MPa)
Tính chất vật lý của thép chủ chịu lực
 Cọc thiết kế thép chủ chịu lực 822

Cốt thép trong móng loại CII có cường độ chịu kéo tính toán cốt thép dọc:
Ra = 280 (MPa).

III. Tính toán thiết kế:
1. Sức chịu tải cực hạn dọc trục theo vật liệu:
Ta có:
Trong đó:
: hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc,
v �L 0.7 �52

 80.89
0.45
Hệ số độ mảnh:  = d
2
= 1.028  0.0000288  0.0016  0.710

Rb = 11.5 Mpa

Fb  0.45 �0.45  8 �3.801 �10 4  0.1995 m2
Ra = 280 Mpa
 �222
 3.801
4
Fa =
(cm2)
VL
4
� Qa  0.710 �(0.1995 �11500  8 �3.801 �10 �280000)  2233.43 (kN)

2. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền (theo chỉ tiêu cơ học):

Qu = Qp + Qs = Ap.qp + Asi.fsi
Qp

: thành phần sức chống ở mũi cọc (kN).

Qs

: thành phần ma sát bên (kN).

Asi

: chu vi của cọc tại vị trí xét (m).

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 17


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Sức chịu tải cho phép của cọc:
Qa = + = +
FSp

: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 3.

FSs

: hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 2.

Biểu thức chung để xác định ma sát: fsi = ca + .tg
ca và φa: lực dính và góc ma sát trong giữa đất nền và cọc.
Với cọc BTCT, lấy φa = φ; ca = c.
-

Thành phần ma sát bên Qs:
 Thành phần ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất số 1:
fs1 = c1 + (1-sinφ1) �tg
= 20+ [1 – sin(10.2o)] �8.6 �tg(10.2o) = 21.3 (kN/m2).
Qs1 = AS1.fs1 = 4 �0.45 �2.1 �21.3= 80.51 (kN).
 Thành phần ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất số 2:
fs2 = c2 + (1-sinφ2) �tg
= 6.5+ [1 – sin(5.8o)] �57.4 �tg(5.8o) = 11.74 (kN/m2).
Qs2 = AS2.fs1 = 4 �0.45 �14.1 �11.74= 297.96 (kN).
 Thành phần ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất số 3:
fs3 = 0 kN/m2
Qs3= 0 kN
 Thành phần ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất số 4:
fs4 = c4 + (1-sinφ4) .tg = 14.1+[1-sin(6.90)] �206.5 �tg(6.90) =36.09
Qs4= As4.fs4 = 4 �0.45 �18.7 �36.09 = 1214.79 (kN).
 Thành phần ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất số 5:
fs5 = c5 + (1-sinφ5) .tg
= 22.9+[1-sin(17.90)] �295.7 �tg(17.9 0) =89.05 (kN/m2)
Qs5= As5.fs4 = 4 �0.45 �3.9 �89.05 = 625.13 (kN).

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 18


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

 Thành phần ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất số 6:
fs6 = c6 + (1-sinφ6) .tg= 22.9+[1-sin(17.90)] �341.9 �tg(17.9 0) = 99.39
Qs6= As6.fs6 = 4 �0.45 �5.9 �99.39 = 1055.52 (kN).
Vậy ta có cường độ ma sát của đất nền tác dụng xung quanh cọc là:
Qs = Qs1 + Qs2 + Qs3 +Qs4+ Qs5 + Qs6= 3273.91(kN)
-

Thành phần sức chống ở mũi cọc Qp:
 Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc theo Terzaghi:
qp = 1,3.c.Nc + .Nq + α.γ.dp.Nγ
Trong đó:
Nc, Nq, Nγ: Các hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của

đất dưới mũi cọc theo TTGH I (tra bảng 1.22a trang 80, sách Nền móng – Châu Ngọc
Ẩn)
: ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng
lượng bản thân đất, kPa.
α: hệ số phụ thuộc hình dạng cọc; lấy bằng 0,4 đối với cọc vuông.
dp: cạnh cọc vuông (m).
γ: trọng lượng riêng của đất ở độ sâu mũi cọc (kN/m3).
Với φ = 17.90, tra bảng và nội suy ta được Nc =15.425 ; Nq = 5.983; Nγ = 4.08
qp = 1.3 �22.9 �15.425+ 369.9 �5.983 + 0,4 �19.5 �0.45 �4.08 = 2679.29 (kN/m2).
Qp = Ap.qp = 0.2025 �2679.29 = 542.56 (kN).
ch
dn

Q

3273.91 542.56

 1817.8
2
3
=
(kN)

3. Sức chịu tải dọc trục cho phép của cọc tính theo kết quả thí nghiệp
xuyên động chuẩn (SPT)
Q  Qs  Q p
Công thức tính toán : u
Qp= Ap ×qp= Ap×400N
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 19


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

=0.45 �0.45 �400 �27.5=2227.5 (kN)
Qs=fs �As= u∑fsili=4 �0.45 �2 �N �(2.1+14.1+6.3+18.7+3.9+5.9)
= 5049 (kN)
N – Chỉ số SPT, lấy trung bình khoảng 4D trên mũi cọc và 1D dưới mũi cọc
Qaspt

Qu 2227.5  5049.5

 2910.6
2.5

= FS
(kN)

4. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền (theo chỉ tiêu trạng thái):

Qdn 

Qs  Q p
k

Trong đó:

 Qp = mR.Ap.qp
mR = 1: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc
Ap : diện tích mũi cọc (m2).
qp: sức kháng mũi cực hạn của cọc (kN/m2).
 Qs = u
fsi : ma sát bên tác dụng lên cọc tại điểm giữa của phân lớp (kN/m2)
li : chiều dày phân lớp thứ i (m).
Sức kháng mũi cực hạn của cọc ( tra bảng 3.20 trang 240, sách Nền móng – Châu
Ngọc Ẩn)
q p  1200T / m 2

� Q p  q p �Ap  1200 �0.452  243 (kN)
-

Sức kháng thân cọc (Qs):
Qs  u ��m f �f si �li

BẢNG: SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN

Lớp đất
Lớp 1
B=0.51
Lớp2
B=1.730

Độ sâu ztb
từng lớp
(m)
0.5
1.55
3.1
5.1
7.1
9.1

Bề dày li
(m)

Ma sát fi
(kN/m2)

mf

mf*fsi*li
(kN/m)

1
1.1
2

2
2
2

0.915
0.143
0
0
0
0

1
1
1
1
1
1

0.915
0.1573
0
0
0
0

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 20


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

Lớp 3
B=0

Lớp 4
B=0.78

Lớp 5
B=0.09
Lớp 6
B=0.06

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT
11.1
13.1
14.6
15.65
17.2
19.2
20.7
21.85
23.5
25.5
27.5
29.5
31.5
33.5
35.5
37.5

2

2
1
1.1
2
2
1
1.3
2
2
2
2
2
2
2
2

0
0
0
0
10
10
10
10
0.88
089
0.92
0.95
0.97
0.97

0.99
1.05

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

0
0
0
0
20
20
10
13
1.76
1.78

1.84
1.9
1.94
1.94
1.98
2.1

39

1

1.09

1

1.09

40.35

1.7

1.13

1

1.921

42.2
44.15
46.1

48.1
50.05

2
1.9
2
2
1.9

10
10
10
10
10

1
1
1
1
1

20
19
20
20
19

� fi �mf �li = 180.3233
� Qs= 4 �0.45 �180.3233 = 324.582 (T)

Vậy

Qdntt 

Qs  Q p
k



324.582  243
 324.33
1.75
(T)

tt
ch
spt
� Ptk = min(Qvla ; Qdn ; Qdn ; Qa )= min( 2233.43 ; 1817.8; 3243.3; 2910.6 )

= 1817.8 kN
5. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong bệ:
a. Số lượng cọc:
Số lượng cọc được xác định theo công thức:
N
20017.89
nc   � tt  1.4 �
 15.43
Ptk
1817.8
(cọc)

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 21


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Vậy chọn số lượng cọc nc = 24 cọc.
b. Bố trí cọc trong móng:
Tổng số cọc trong móng nc = 24 cọc.
 Số hàng cọc theo phương dọc cầu n = 3, khoảng cách tim các hàng cọc theo
phương dọc cầu là a = 1.4 m.
 Số hàng cọc theo phương ngang cầu m = 8, khoảng cách tim các hàng cọc
theo phương ngang cầu là b = 1.4 m
 Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng tới mép bệ theo phương dọc cầu và
phương ngang cầu là c = 0.5 m.
 Kích thước bệ cọc: L =10.8 m; B = 3.8 m.
c. Kích thước bệ cọc sau khi bố trí:

6. Tổ hợp tổng tải trọng thiết kế về đáy bệ cọc:
-

Thể tích bệ cọc: Vbe  V4  V5
V4 =

0.25 �
10.8 �3.8  9.2 �1.2  10.8 �3.8 �9.2 �1.2 �
� 6.114
3 �

V5 = 10.8 × 3.8 × 2 = 82.08
� Vbe = 6.114 + 82.08 = 88.194 m3

-

Tổ hợp tổng tải trong tiêu chuẩn về đáy bệ:
 Tải trọng thẳng đứng

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 22


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

N tc  Ntc1h  ( bt   n ) �Vbe

= 16417.2+(25-10) �88.194=17740.11 kN

 Tải trọng ngang theo phương dọc cầu
H tc  350.2

(kN)

 Moment theo phương dọc cầu
M tc  M h tc  H tc1h

-

hbệ  2101.2  350.2 �2  2801.6 (kNm)

Tổ hợp tổng tải tính toán về đáy bệ:
 Tải trọng thẳng đứng
N tt  20017.89  (1.1�25  10) �88.194  21473.091 (kN)

 Tải trọng ngang theo phương dọc cầu
H tt  490.28

(kN)

 Moment theo phương dọc cầu
M tt  2941.68  490.28 �2  3922.24 (kNm)
BẢNG 5: BẢNG TỔ HỢP TỔNG TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐÁY BỆ
Tải trọng thiết kế
Tải trọng thẳng đứng N (kN)
Tải trọng ngang H (kN)
Moment My (kNm)

Tải trọng tiêu chuẩn
17740.11
350.2
2801.6

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 23

Tải trọng tính toán
21473.091
490.28
3922.24

2000

ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

N
M

L

L

1000

H

1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400

SƠ ĐỒ TÍNH

-

7. Kiểm toán sức chịu tải của cọc:
Kiểm toán cọc đơn
Lực tác dụng lên cọc
Pmax �Ptk

Điều kiện ổn định: Pmin �Pn
Pn: sức chịu nhổ an toàn của cọc.
-

Sức chịu tải đầu cọc:
P x , y 

tt
N tt M y �xi M xtt �yi
� 

n
�xi2 �yi2

Ta có bảng tính toán sau:
BẢNG 6: BẢNG SỨC CHỊU TẢI ĐẦU CỌC

SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 24


ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

GVHD: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Cọc
1

xi (m)
-4.9

yi (m)
1.4

-116.733
�x

M xtt �yi
0.000
�yi2

Pi (kN)
777.979

24.010

1.960

2

-3.5

1.4

12.250

1.960

-83.381

0.000

811.331

3

-2.1

1.4

4.410

1.960

-50.029

0.000

844.684

4

-0.7

1.4

0.490

1.960

-16.676

0.000

878.036

5

0.7

1.4

0.490

1.960

16.676

0.000

911.388

6

2.1

1.4

4.410

1.960

50.029

0.000

944.741

7

3.5

1.4

12.250

1.960

83.381

0.000

978.093

8

4.9

1.4

24.010

1.960

116.733

0.000

1011.445

9

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

10

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

11

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

12

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

13

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

14

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

15

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

16

0

0

0.000

1.960

0.000

0.000

894.712

17

-4.9

-1.4

24.010

1.960

-116.733

0.000

777.979

18

-3.5

-1.4

12.250

1.960

-83.381

0.000

811.331

19

-2.1

-1.4

4.410

1.960

-50.029

0.000

844.684

20

-0.7

-1.4

0.490

1.960

-16.676

0.000

878.036

21

0.7

-1.4

0.490

1.960

16.676

0.000

911.388

22

2.1

-1.4

4.410

1.960

50.029

0.000

944.741

23

3.5

-1.4

12.250

1.960

83.381

0.000

978.093

24

4.9

-1.4

24.010

1.960

116.733

0.000

1011.445

Tổng

164.640

47.040

xi2

yi2

M ytt �xi
2
i

Ta thấy : Pmax = 1011.445 (kN) Pmin = 777.979 (kN) >0
SVTH: NGUYỄN NGỌC CẢNH – CD13CLCAPage 25

21473.091