Đồ án môn học Nền móng: Phần 1 - Móng cọc

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG
PHẦN I: MÓNG CỌC

I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
1.Cột (toàn khối)
­ Tiết diện cột Bc x Lc (cm): 30x50
­ Cao trình cầu trục (m) : 6,5m
­ Cao trình đỉnh cột (m): 8,5m
2.Tải trọng tính toán:
Thành phần

Ký hiệu

Đơn vị

Tải 
trọng
308
285
2.5
2.1
17.9

Tải trọng đứng tại đỉnh cột
Pa
kN
Tải trọng cầu trục
PC
kN

Lực hãm ngang cầu trục
TC1
kN
Lực hãm dọc cầu trục
TC 2
kN
Tải trọng ngang đỉnh cột và gió
Pg
kN
3.Nền đất:
CÁC LỚP ĐẤT
Lớp 1
Lớp 2
Lớp 3
Lớp 4
Số 
H(m) Số hiệu
H(m)
Số hiệu H(m) Số hiệu H(m)
hiệu
31
5.0
52
4.0
64
1.5
16
II.XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT; ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:
1.Xử lý số liệu địa chất:
a.Lớp 1: Có số hiệu là 31 căn cứ vào bảng tra số liệu tra ta có các giá trị địa chất như sau:

­Độ ẩm tự nhiên:  W = 38.1
­Giới hạn nhão ( hay còn gọi là giới hạn sệt):  WS = 34.4(%)
­Giới hạn dẻo ( hay còn gọi là giới hạn lăn):  Wd = 20.6(%)
­ Dung trọng tự nhiên: γ W = 1.77(T / m3 ) = 17.7( kN / m3 )
­Tỉ trọng hạt:  ∆ = 2.68
­Sức kháng xuyên tĩnh  qC (Mpa) :  qC = 0.21( MPa ) = 210(kN / m 2 )
­Kết quả xuyên tiêu chuẩn N60: N=1
Đánh giá loại đất trạng thái của đất ta căn cứ vào các chỉ tiêu đánh giá như sau:
Chỉ số dẻo:  A = Ws − Wd = 34.4 − 20.6 = 13.8  vì  7 < A = 13.8 < 17   Đất á sét 
Độ đặc của đất dính:  B =

W − Wd 38.1 − 20.6
=
= 1.268  vì  B > 1
Ws − Wd 34.4 − 20.6

 Đất á sét ở trạng thái 

lỏng
­Từ các số liệu thu thập được ta xác định thêm các chỉ số sau:
γw
17.7
=
= 12.8( kN / m3 )
+Dung trọng khô:  γ k =
1 + 0.01W

1 + 0.01 38.1

SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

1


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
∆γ n (1 + 0.01W )
2.68 10 (1 + 0.01 38.1)
−1 =
− 1 = 1.09  
γw
17.7
e
1.09
100 =
100 = 52.15%
+Độ rỗng của mẫu đất:  n =
1+ e
1 + 1.09
0.01W .∆ 0.01 38.1 2.68
=
= 0.936
+Độ no nước của mẫu đất :  G =
e
1.09
+Môdul tổng biến dạng:  E0 = α qc = 4 210 = 840(kN / m 2 ) (Ứng với sét pha ở trạng thái lỏng 

+Hệ số rỗng ban đầu cùa đất:  e =

với  qc < 7(kG / cm 2 )   � 3 < α < 6 )
b.Lớp 2: Có số hiệu là 52 căn cứ vào bảng tra số liệu tra ta có các giá trị địa chất như sau:

­Độ ẩm tự nhiên:  W = 29.4
­Giới hạn nhão ( hay còn gọi là giới hạn sệt):  WS = 31.7(%)
­Giới hạn dẻo ( hay còn gọi là giới hạn lăn):  Wd = 25.1(%)
­ Dung trọng tự nhiên: γ W = 1.81(T / m3 ) = 18.1(kN / m3 )
­Tỉ trọng hạt:  ∆ = 2.67
­Sức kháng xuyên tĩnh  qC (Mpa) :  qC = 1.37( MPa ) = 1370(kN / m 2 )
­Kết quả xuyên tiêu chuẩn N60: N=7
Đánh giá loại đất trạng thái của đất ta căn cứ vào các chỉ tiêu đánh giá như sau:
Chỉ số dẻo:  A = Ws − Wd = 31.7 − 25.1 = 6.6  vì  A = 6.6 < 7   Đất cát
Độ đặc của đất dính:  B =

W − Wd 29.4 − 25.1
=
= 0.65  vì  0 < B < 1
Ws − Wd 31.7 − 25.1

 Đất cát ở trạng thái 

dẻo
­Từ các số liệu thu thập được ta xác định thêm các chỉ số sau:
γw
18.1
=
= 12.98(kN / m3 )
+Dung trọng khô:  γ k =
1 + 0.01W

1 + 0.01 39.4
∆γ n (1 + 0.01W )
2.67 10 (1 + 0.01 29.4)

−1 =
− 1 = 0.9  
+Hệ số rỗng ban đầu cùa đất:  e =
γw
18.1
e
0.9
100 =
100 = 47.36%
+Độ rỗng của mẫu đất:  n =
1+ e
1 + 0.9
0.01W .∆ 0.01 29.4 2.67
=
= 0.872
+Độ no nước của mẫu đất :  G =
e
0.9
+Môdul tổng biến dạng:  E0 = α qc = 2 1370 = 2740(kN / m 2 )  (Ứng với đất cát   α = 2 )

c.Lớp 3: Có số hiệu là 64 căn cứ vào bảng tra số liệu tra ta có các giá trị địa chất như sau:
­Độ ẩm tự nhiên:  W = 29.9%
­Giới hạn nhão ( hay còn gọi là giới hạn sệt):  WS = 33(%)
­Giới hạn dẻo ( hay còn gọi là giới hạn lăn):  Wd = 26.8(%)
­ Dung trọng tự nhiên: γ W = 1.86(T / m3 ) = 18.6(kN / m3 )
­Tỉ trọng hạt:  ∆ = 2.68
­Góc ma sát trong:  ϕ = 180 20 '
­Lực dính: C = 0.15(kG / cm 2 ) = 15(kN / m 2 )
­ Kết quả thí nghiệm nén ép :
Lực nén 

e
SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

2


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN

P(kPa)
50
100
150
200

0.833
0.798
0.766
0.737

­Sức kháng xuyên tĩnh  qC (Mpa) :  qC = 2.08( MPa ) = 2080(kN / m 2 )
­Kết quả xuyên tiêu chuẩn N60: N=11
Đánh giá loại đất trạng thái của đất ta căn cứ vào các chỉ tiêu đánh giá như sau:
Chỉ số dẻo:  A = Ws − Wd = 33 − 26.8 = 6.2  vì  A = 6.2 < 7   Đất cát
Độ đặc của đất dính:  B =

W − Wd 29.9 − 26.8
=
= 0.5  vì  0 < B < 1
Ws − Wd
33 − 26.8

 Đất cát ở trạng thái dẻo

­Từ các số liệu thu thập được ta xác định thêm các chỉ số sau:
γw
18.6
=
= 14.31(kN / m3 )
+Dung trọng khô:  γ k =
1 + 0.01W

1 + 0.01 29.9
∆γ n (1 + 0.01W )
2.68 10 (1 + 0.01 29.9)
−1 =
− 1 = 0.87  
+Hệ số rỗng ban đầu cùa đất:  e =
γw
18.6
e
0.87
100 =
100 = 46.52%
+Độ rỗng của mẫu đất:  n =
1+ e
1 + 0.87
0.01W .∆ 0.01 29.9 2.68
=
= 0.92
+Độ no nước của mẫu đất :  G =

e
0.87
e1i − e2i
+Hệ số nén a :  ai =
p2i − p1i

Lực nén 
e
a
2
+Modul biến dạng: 
P(kPa)
(m /kN)
50
0.833
100
0.798
4.6x10­4
150
0.766
4x10­4
200
0.737
3.6x10­4
E0 = α qc = 2 2080 = 4160(kN / m 2 )  (Ứng với đất cát   α = 2 )
d.Lớp 4: Có số hiệu là 16 căn cứ vào bảng tra số liệu tra ta có các giá trị địa chất như sau:
­Độ ẩm tự nhiên:  W = 15
­Tỉ trọng hạt:  ∆ = 2.64
­Sức kháng xuyên tĩnh  qC (Mpa) :  qC = 11( MPa) = 11000(kN / m 2 )
­Kết quả xuyên tiêu chuẩn N60: N=28

­Thành phần hạt:
Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt
Hạt sỏi
Hạt cát
5­2
Thô
To
Vừa
Nhỏ 
Mịn
2­1
1­0.5
0.5­0.25
0.25­0.1
0.1­0.05
8
22
37
23
8
2
Hàm lượng  các hạt có d>2mm: 8%
SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

3


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN

Hàm lượng các hạt có d>0.5mm: 8+22+37=67%>50% Lớp 4 là đất cát thô

Từ kết quả xuyên tiêu chuẩn N60: N=28 ( 10chặt vừa.
+Modul biến dạng:  E0 = α qc = 2 11000 = 22000(kN / m 2 ) (Ứng với cát thô ở trạng thái chặt 
vừa cứng có  qC > 100(kG / cm 2 )   � α = 2 �3 )
­Sức kháng xuyên tĩnh  qC (Mpa) :  qC = 11( MPa) = 11000(kN / m 2 )  ứng với cát thô ở trạng 
thái chặt vừa gần về phí trạng thái chặt. e 0.6    ;    ϕ =380 52 '
(Theo bảng tra của tài liệu địa chất khi 10+Dung trọng tự nhiên: 
∆γ (1 + 0.01W )
∆γ (1 + 0.01W ) 2.64 10 (1 + 0.01 15)
e= n
−1 � γ w = n
=
= 18.96( kN / m3 )
γw
1+ e
1 + 0.6
Kết quả trụ địa chất như sau:

Đất sét pha ở trạng thái lỏng  γ W = 17.7(kN / m3 ) ; ϕ =

9,0m

C = ; qC = 210(kN / m 2 ) ;N=1;

Đất cát ở trạng thái dẻo  γ W = 18.1(kN / m3 ) ;

8,2 m

6,0m

; qC = 1370(kN / m 2 ) ;N=7;

Đất cát ở trạng thái dẻo  γ W = 18.6(kN / m3 ) ; ϕ = 180 20 '
C = 15( kN / m 2 ) ; qC = 2080(kN / m 2 ) ;N=11;

Đất cát thô ở trạng thái chặt vừa γ W = 18.96(kN / m3 ) ; ϕ = 38052 '
C = (kN / m 2 ) ; qC = 11000( kN / m 2 ) ;N=28;

Từ kết quả trên ta nhận thấy lớp 1là lớp đất yếu, lớp 2 đất khá tốt nhưng chiều dày 
không đảm bảo. Vậy lớp 3 và lớp 4 là hai lớp đất khá tốt có thể đặt mũi cọc.
SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

4


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN

8 40

Pa

Pg

Pc

2.Xử lí số liệu tải trọng: 
­ Tiết diện cột Bc x Lc (cm): 30x50
­ Cao trình cầu trục (m) : 6,5m
­ Cao trình đỉnh cột (m): 8,5m

T c2

Đơn vị

Tải trọng

Pa

kN
kN
kN
kN
kN

308
285
2.5
2.1
17.9

PC
TC1
TC 2
Pg

250

N0

Tải trọng tính toán t
ại 
±0.0 0 M0

chân cột:
Tải trọng do trọng lượng bản thân:
Pv = Bc Lc H c γ b n = 0.3 0.5 8.5 2.5 1.1 = 3.465(T ) = 34.65(kN )
Tổng lực dọc tính toán tại chân cột:

Q0

Hm

Ký 
hiệu

d

Tải trọng đứng tại đỉnh cột
Tải trọng cầu trục
Lực hãm ngang cầu trục
Lực hãm dọc cầu trục
Tải trọng ngang đỉnh cột và 
gió

T c1

H

Thành phần

630

N 0tt = Pa + Pc + Pv = 308 + 285 + 34.65 = 627.65(kN )

       = 285 0.5 + 0.9 (17.9 8.5 + 2.5 6.5) = 338.425( kN .m)
M 0tty = Tc 2 H ct = 2.1 6.5 = 13.86(kN .m)

d

= Pc Lc + 0.9( Pg H c + Tc1 H ct )

50
B

M

tt
0x

30

Mômen tính toán tại chân cột theo hai phương:

Ld

Lực cắt tính toán tại chân cột theo hai phương:
Q0ttx = Tc 2 = 2.1(kN )
Q0tty = Tc1 + Pg = 17.9 + 2.5 = 20.4(kN )

Tải trọng tiêu chuẩn tại chân cột:
Từ tải trọng tính toán ở trên ta có thể xác định tải trọng tiêu chuẩn tại chân cột như sau:
M tt
Qtt
N 0tt
M tt
Q tt
   ; M 0tcx = 0 x     ; M 0tcy = 0 y     ; Q0tcx = 0 x         ; Q0tcy = 0 y
n
n
n
n
n
Trong đó: n là hệ số vượt tải có thể lấy giá trị trung bình:  n = 1.15
N 0tc =

SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

5


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
N 0tt 627.65
N =
 =
= 545.78(kN )
n
1.15
M tt 338.425
M 0tcx = 0 x =

= 294.28(kN .m) 
n
1.15
M 0tty 13.86
tc
M0y =
=
= 12.05(kN .m) 
n
1.15
Q0ttx
2.1
tc
Q0 x =
=
= 1.91( kN ) 
n
1.15
Q0tty 20.4
Q0tcy =
=
= 17.7(kN )
n
1.15
tc
0

II.THIẾT KẾ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH:
1.Phương án móng 
­ Phương án 1: Dùng cọc BTCT 30x30 cm, đài đặt vào lớp 1,mũi cọc hạ sâu xuống lớp 3 

khoảng 2.4 m . Thi công bằng phương pháp ép
­ Phương án 2: Dùng cọc BTCT 30x30 cm, đài đặt vào lớp 1,mũi cọc hạ sâu xuống lớp 3 
khoảng 2.4 m . Thi công bằng phương pháp đóng.
Ờ đây ta chọn phương án 1
2.Vật liệu làm móng cọc:
Đài cọc: 
­ Chọn bêtông Mác 250: 
� Rn = 110(kG / cm 2 ) = 11000(kN / m 2 ); Rk = 8,8(kG / cm 2 ) = 880(kN / m 2 )

­ Thép chịu lực: chọn thép AII có  � Ra = 2800(kG / cm 2 ) = 280000( kN / m 2 )
­ Lớp lót bêtông đá 4x6 mác 100 dày 100
­Lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài ta chọn a=5cm
­ Đài liên kết ngàm vào cột.Cọc neo vào đài 10cm , cốt thép cọc neo vào trong đài  30d .
Cọc BTCT
­ Chọn bêtông Mác 250: 
� Rn = 110(kG / cm 2 ) = 11000(kN / m 2 ); Rk = 8,8(kG / cm 2 ) = 880(kN / m 2 )

­ Thép chịu lực: chọn thép AII có  � Ra = 2800(kG / cm 2 ) = 280000( kN / m 2 )
­ Thép đai: chọn thép AI � Ra = 2300(kG / cm 2 ) = 230000( kN / m 2 )
3.Thiết kế móng :
a.Chọn độ sâu đặt đài: 

SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

6


ĐỒ ÁN NỀN MÓNG                                                           GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN

Vì tính theo móng cọc đài thấp nên độ sâu đặt đài cọc phải thỏa mãn điều kiện:

ϕ
2.H
2 18.52
hd 0.7 hmin = 0.7 tg (450 − )
= 0.7 tg 450
= 0.73m
2
γB
17.0 2
Trong đó:  H = Q = 18.52(kN ) : Tổng lực ngang tiêu chuẩn
                  γ = 17.0(kN / m3 ) : Dung trọng tự nhiên của lớp đất đặt đài 
                   ϕ = 0 : Góc ma sát trong của lớp đất đặt đài 
                 Chọn  sơ bộ bề rộng đài B=2 m 
Vậy chọn độ sâu chôn đài :  H m = 1.5m
b. Chọn các đặc trưng của cọc:
­ Tiết diện cọc 30x30(cm) . Thép dọc AII chịu lực dùng  4φ18  (Fa = 10,18cm 2 )
­ Chiều dài cọc : cọc ngàm vào lớp đất 3 khoảng 2.4m:  lc = 9.0 − 1.5 + 0.1 + 6.0 + 2.4 = 16m
­Cọc được chia thành 2 đoạn dài 8m. Nối bằng hàn bản mã.
c.Xác định sức chịu tải của cọc:
c.1:Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:
Đối với cọc bê tông đúc sẵn : PVL = ϕ ( Ra Fa + Rb Fb )
Trong đó :  ϕ : Hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh của cọc.
ltt 13.5
=
= 45 � ϕ = 0.59 − 0.375 = 0.215
b 0.3
                    Ra = 280000(kN / m 2 ) ; Fa = 10,18cm 2

                    λ =

SVTH: NGUYỄN NGỌC THANH – TCDK 13B                                                  

7