Đồ án nền móng phần cọc khoan nhồi

CHƯƠNG 3 MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
3.1. Các thông số của cọc khoan nhồi
Từ thống kê địa chất ta có
Lớp 1:

Bùn sét, màu xám xanh - xám đen, trạng thái chảy
γI = 14.686 kN/m3 ; γI’ = 5.171 kN/m3
φI = 2.77 ; cI = 5.302 kN/m2
Bề dày: 8 m
SPT trung bình: 1
Cuu = 10.19 kN/m2 , φuu = 2019’

Lớp 2:

Sét pha, mùa xám trắng - nâu vàng - nâu hồng, trạng thái dẻo cứng
γI = 19.228 kN/m3 ; γI’ = 9.779 kN/m3
φI = 13.51 ; cI = 16.49 kN/m2
Bề dày: 2.2 m
SPT trung bình: 11
Cuu = 12.05 kN/m2 , φuu = 3016’

Lớp 3:

Cát pha, màu nâu vàng - xám trắng
Trạng thái dẻo
γI = 20.539 kN/m3 ; γI’= 11.039 kN/m3
φI = 23.77 ; cI = 3.608 kN/m2
Bề dày: 14.6m
SPT trung bình: 14
Cuu =28.55 kN/m2 , φuu = 7055’

Lớp 4:

Sét (bùn CK), màu xám đen trạng thái dẻo cứng
γI = 18.232 kN/m3 ; γI’= 8.589 kN/m3
φI = 11.489 ; cI = 21.986 kN/m2


Bề dày: 2.7 m
SPT trung bình: 18
Cuu = 26.16 kN/m2 , φuu = 609’
3.1.1 Vật liệu sử dụng
Bê tông: Móng được đúc bằng bê tông B30 ( M400 ) có:
Rb = 17 MPa (cường độ chịu nén của bê tông)
Rbt = 1.2 MPa (cường độ chịu kéo của bê tông)
Eb = 27.103 MPa = 27.107 KN/m2
γb = 1 Hệ số làm việc của bê tông
Cốt thép ( bảng 21 TCVN 5574-2012)
-

Đối với cốt thép đai sử dụng thép AI có các thông số sau:

+ Cường độ chịu kéo,nén tính toán Rs = 225 (Mpa)
+ Cường độ chịu kéo cột thép ngang Rsw = 175 (Mpa)
+ Modun đàn hồi của cốt thép AI; E = 21*104 (MPa)
-

Đối với cốt thép dọc sử dụng thép AIII có các thông số sau:

+ Cường độ chịu kéo,nén tính toán Rs = 365 (Mpa)
+ Cường độ chịu kéo cột thép ngang Rsw = 290 (Mpa)

+ Modun đàn hồi của cốt thép AI; E = 20*104 (MPa)
3.1.2 Chọn kích thước sơ bộ
Chọn cọc khoan nhồi có đường kính d = 0.8 m

Chu vi của cọc: uc = π x d = π x 0.8 = 2.51m
Chọn cốt thép: 12ϕ16: As = 2412.74 mm2

Đoạn cọc ngàm vào đài: H1 = 0.1m
Đoạn cọc đập bỏ neo vào thép đài: 0.5m
Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài là: 0.3m
Lớp bê tông bảo vệ: a = 0.1m
Dung trọng trung bình của đất và bê tông: γtb = 22 kN/m2


Chiều sâu chôn móng: Giả sử công trình không có tầng hầm, chọn Df = 2
m
Thiết kế móng cọc nằm gần hố khoan 2. Sơ bộ chọn chiều dài cọc đảm bảo điều kiện mũi cọc
nằm trong đất độ sâu là 31.5m, được đặt trong lớp đất 4: đất sét . Có số búa SPT N = 10 ÷ 23
búa.
Chiều dài cọc: Lc =29.5 m. Gồm 1 đoạn cọc 14.5m và 1 đoạn cọc 15 m
- Đoạn cọc nằm trong đài là 0.7m
- Đoạn cọc nằm trong đất là 28.8 m
3.2. Tính toán móng
3.2.1 Nội lực tính móng
Ntt
(kN)
5091

Mtt
(kNm)

53

Htt
(kN)
40

Ntc
(kN)
4427

Mtc
(kNm)
47

Htc
(kN)
35

Tiết diện
cột
300x1000

3.2.2 Tính toán sức chịu tải cọc
3.2.2.1 Theo điều kiện vật liệu
Sức chịu tải cọc theo vật liệu được xác định theo công thức sau:
Rvl =  . (.. + )
Trong đó
+ : hệ số điều kiện của vật liệu = 1 (7.1.9 TCVN 10304-2012)
+: kể đến phương pháp thi công cọc = 1
+ cường độ chịu nén của bê tông .

+ :diện tích bê tông trong mặt cắt ngang thân cọc
= A - = 0,5 – 0,00241274 = 0,49758726 (m2 )
+ : cường độ chịu nén của cốt thép = 365Mpa (Thép AIII)
+ : diện tích của toàn bộ cốt thép trong cọc As = 2412.74 mm2
+  : hệ số ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh cọc và lấy theo công thức thực
nghiệm

 = 1,028 – 0,0000288.λ2 – 0,0016 . 
 = 1,028 – 0,0000288. – 0,0016 .27,5 = 0,98


 Rvl =  . (.. + ) = 0,98*(1*1*17*0,49758726 + 365*0,00241274) *1000 =
9152.8(kN)
Lực ép lớn nhất (mục 3.5 TCVN 9394-2012)

3.2.2.2 Theo điều kiện đất nền
(tính theo 2 phương pháp: theo chỉ tiêu cường độ c,φ và thí
nghiệm SPT)
Théo chỉ tiêu cường độ c, φ:
Sức chịu tải cực hạn tính theo công thức ở mục G2 trang 80 TCVN 10304 –
2014:

Trong đó:
+ : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (đất dính) tại lớp đất thứ 4
= 1.3.c.+.+0.4.B.
=> qb = 1.3*21.986*10.46 + 18.232*2*3.135 +
0.4*8.589*0.4*1.71=415.63 kN
+ , tra theo  ( sách nền móng – thầy Châu Ngọc Ẩn )
Với φ = 11.489 =>

+ u : chu vi diện tích ngang cọc u = π * 0.8 = 2.51 m2
+ :chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i
+ : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc
Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc đối với đất dính:
fi = ɑ x cu,i
ɑ : hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp đất dính, loại cọc và phương pháp hạ
cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định cu . Khi không có đầy đủ
thông tin, xác định ɑ bằng cách tra sơ đồ G1.


Lớp
1

Trạng thái

γI

γI’

cI

8

(kN/m3
)
14.686

(kN/m3
)
5.171

(kN/m3
)
5.302

Độ dày
(m)

φI

SP
T

(độ)

búa

2.77

1

10.19

cu

2.2

19.228

9.779

16.49

13.51

11

12.05

3

Sét - nữa cứng
Sét pha - dẻo mềm,dẻo
cứng
Cát pha - dẻo

14.6

20.539

11.037

3.608

14

28.55

4

Sét - cứng

2.7

18.232

8.589

21.986

23.77
11.48
9

18

26.16

2

Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc đối với đất dính ( lớp 1,lớp 2 và lớp 4)
Lớp 1: Bùn sét l1 = 8m
cuu = 10.19 kN/m2
fi = ɑ.cu,i = 1 x 10.19 = 10.19 kN/m2
ɑ = 1 (hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ
cọc tra hình G.1 TCVN 10304-2014)
Lớp 4: Sét l4 =2.7m
fi = ɑ.cu,i = 0,3 x 26.16 = 7.848 kN/m2
ɑ = 0,3 (hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ
cọc tra hình G.1 TCVN 10304-2014)

Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc đối với cát pha/sét
pha
Lớp 2: Sét pha l2 = 7.1m
cu,2 = 43,75 kN/m2
fi = c + Ks . .tgδi
= 9.76 + 1.2*(1-sin3,180) x (3,2* 19,85 + 1,2*10,26 + * 9,58 ) tg3,180
=16.68 kN/m2
Lớp 3: Cát pha l3 = 14.6m
fi = c + Ks . .tgδi
= 3.608 + 1.2*(1-sin23.77) x (1.5* 14.686 + 0.5*5.171 + 2.2* 9.779 + * 11.039 ) tg23.77
= 43.58 kN/m2
-

Sức chịu tải cực hạn:

Rc,u = . + u. = 415.63 x 0.5 + 2.51x (101.19 x 8 + 16.68 x 7.1 + 43.58 x 14.6 + 7.848 x 2) =
4173.4 kN
-

Sức chịu tải cho phép


Theo thí nghiệm SPT (mục G.3.2 TCVN 10304-2012)
- Sức chịu tải cực hạn:

RSPT = . + u.)

Trong đó

+ : cường độ sức kháng mũi cọc
với cọc khoan nhồi =>
+ ; diện tích tiết diện ngang mũi cọc = = =0.5 (m2)
+ u : chu vi tiết diện ngang cọc u = (m2)
+ cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong đất
Đất rời

Đất dính

Lớp 1: đất dính

Tra hình G.2 TCVN 10304 => σ = 1


fL: Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh L/d cọc:

cọc nhồi m chọn d=0,8m rồi mà !, sửa rồi tra lại hết đám f
l nãy xong tính lại fsi nha!

Lớp 2: đất dính

Tra hình G.2 TCVN 10304 => σ = 1
fL: Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh L/d cọc:

Lớp 3:

Tra hình G.2 TCVN 10304 => σ = 0.8
fL: Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh L/d cọc:

Lớp 4:

Tra hình G.2 TCVN 10304 => σ = 0.6
fL: Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh L/d cọc:


- Sức chịu tải cực hạn:
RSPT = . + u.)
=159.96 x 0.5 +2.51 x (10.19 x 8 + 12.08 x 2.2 + 22.84 x 14.6 + 15.696 x 2)
= 1267.1 kN

Với : hệ số phụ thuộc vào số lượng cọc lấy theo mục 7.1.10 TCVN 10304-2012
Dự kiến số lượng cọc từ 6 – 10 cọc: = 1,65
+ kiểm tra điều kiện thi công cọc
P ep(max) = 2 . Ptk = 2 * 768= 1536 (kN)
P ep(min) = 1,5 . Ptk = 1.5* 768= 1152 (kN)
Ta có Rvl = 9152.8 > P ep(max) = 1536 > P ep(min) = 1152 > Ptk = 768 (kN)
=> Ptk = 768 (kN) thỏa điều kiện thi công
3.2.3 Tính toán sơ bộ số lượng cọc
từ 1,2 tới 1,4, m lấy 1,2 thôi cho số cọc nhỏ lại , số cọ khoan nhồi
khoảng 1 nữa, nhiều lắm là 2/3 số cọc ép là đẹp á.
 Chọn 10 cọc
Trong đó : tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đài cọc
:sức chịu tải thiết kế cọc
β : hệ số xét đến ảnh hưởng của momen và lực ngang (β = 1.2÷1.6)
a) Chọn sơ bộ đài cọc
Khoảng cách giữa 2 tâm cọc bằng 3d = 2400mm
Khoảng cách từ mép cọc tới đài cọc bằng 400mm (có thể lấy bằng d/2 ÷d/3)


Kích thước đài cọc

Bd = 6600 mm
Ld = 9000 mm
 Diện tích đài cọc Ad = Bd . Ld = 6.6 x 9=59.4 (m2)
Tọa độ tâm cọc so với tâm hình học đài cọc

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Trục X
(m)
-2.4
0
2.4
3.6
1.2
1.2
3.6
2.4
0
-2.4
51.84

Trục Y
(m)
2.4
2.4
2.4
0
0
0
0
-2.4
-2.4
-2.4
34.56

Tính lại số cọc rồi sửa lại hết tọa độ này theo bố trí số cọc mới nha


Kiểm tra lại điều kiện xuyên thủng đài cọc (6.2.5.4 TCVN 5574 -2012)
Dời lực về đáy đài móng
= + Wd
+ tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đài cọc = 5091 (kN)
+ Wd ; trong lượng đài cọc
Wd = Ad . Df . = 59.4 * 2 * 25 = 2970 (kN)
 = + Wd = 5091 + 2970 = 8061 (kN)
= + * Df = 53 + 40. 2 =133 (kN.m)

3.2.4 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc trong móng
Ảnh hưởng của nhóm cọc:

Trong đó

n1 ; số hàng trong nhóm cọc: n1 = 3
n2 ; số cọc trong hàng: n2 = 4
d: đường kính cọc d = 800 mm
s; khoảng cách giữa các tâm cọc: s = 3.d = 2400 mm

-Sức chịu tải nhóm cọc
η.n.Ptk = 0,709 . 10 . 768 = 5449.12 (kN) > Ntt = 5091 (kN)
=> cọc thỏa khả năng chịu tải
Tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lê cọc biên:

 Pmax = 518.4 kN < Ptk = 768kN (thỏa đk)

=> Pmin > 0 (thỏa đk)
Vậy cọc đơn đảm bảo khả năng chịu tải


3.2.5 Kiểm tra ứng suất dưới móng khối quy ước
Để kiểm tra xem nền đất dưới đáy móng khối quy ước có ổn định hay
không, tiến hành kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc.
Quan niệm nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải
trọng của móng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài
của cọc tại đáy đài và mở rộng nghiêng 1 góc bằng
Cọc xuyên qua các lớp đất gần vị trí hố khoan 2 có các thông số:
Lớp

Trạng thái

1

Bùn sét - chảy

Sét pha - dẻo
cứng

2

γII

γII’

cII

φII

SPT

8

(kN/m3)
14.84

(kN/m3)
5.302

(kN/m3)
5.522

(độ)
3.01

búa

1

10.19

2.2

19.472

10.011

17.524

13.76

11

12.05

14

28.55

18

26.16

Độ dày
(m)

3

Cát pha - dẻo

14.6

20.677

11.18

4.5

4

Sét - dẻocứng

2.7

18.307

8.655

23.5

23.96
9
11.89

cu

Xác định khối móng quy ước ( m tính lại tới đây đi, sửa tới đây rồi gửi

t tính khối móng quy ước cho), không thì có công thức dưới này
nè!

+ Chiều dài khối móng quy ước
Lqu = L1 + 2.Lc tan  = 6.6 + 2*29.5*tan4= 10.7 (m)
L1, b1 là chiều dài, rộng của cái đaig móng mà m tính ra sau khi m tính ra số lượng cọc
rồi bố trí nó vào đài.
Lc là chiều dài đoạn cọc tính từ đáy móng á ( tổng chiều dài cọc – chiều dài cọc nằm
trong bê tông – chiều dài cọc đập để nối thép)
Tan anpha bằng phi trung bình trên 4, phi trung bình m lấy phi theo ttghII của từng lớp
đất mà cọc nằm trong đó nhân với chiều dài cọc nằm trong từng lớp đó rồi đêm hết chia
cho tổng chiều dài cọc nằm trong đất á.
+ Chiều rộng khối móng quy ước
Bqu = B1 + 2.Lc tan  = 9 + 2* 29.5*tan4.375 = 13.1 (m)
+ Khối lượng đất trong khối móng quy ước:


+ Khối lượng đất bị cọc, đài chiếm chỗ:
= 10 * 0.5 *()+ 10.7 * 13.1 * 2*22 = 7341.9 kN
+ Khối lượng cọc và đài bê tông
Qc = nApγbtLc + γbtVđài = 10 * 0.5 * 25 * 29.5 + 10.7 * 13.1 * 2 * 25=10696 kN
Khối lượng tổng trên móng quy ước:
Qqu = Qđ + Qc - Qdc = 32925.2 + 10696 – 7341.9 = 36279.3 kN
Tải trọng truyền xuống đáy móng quy ước

Trong đó

+ Qqu ; khối lượng khối móng quy ước Qqu = 36279.3 (kN)

-Kiểm tra sức chịu tải đất nền dưới mũi cọc ( đáy móng quy ước)

 Tải trọng tiêu chuẩn lớn nhất tác dụng đáy móng quy ước:

 Tải trọng tiêu chuẩn nhỏ nhất tác dụng đáy móng quy ước:

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng đáy móng quy ước

Sức chịu tải đất nền dưới đấy móng quy ước:

 Lqu : chiều dài khối móng quy ước Lqu = 8.8 (m)
 m1 : hệ số làm việc của nền đất (tra bảng 15 TCVN 9362-2012) m1 = 1.1


 m2 :hệ số làm việc của nhà (tra bảng 15 TCVN 9362-2012) Giả thiết tỷ số L/H > 4
=> m2 =1
 ktc : hệ số tin cậy lấy theo (mục 4.6.11 TCVN 9362-2012) ktc = 1
 A , B ,D các hệ số không thứ nguyên (tra bảng 14 TCVN 9362-2012)

 CII : trị tính toán của lực dính đơn vị
CII = 23.5 (kN/m2)

Ta có:

=>Thỏa điều kiện sức chịu tải đất nền dưới đấy móng quy ước
3.2.6 Kiểm tra độ lún của móng cọc

Tính lún theo phương pháp cộng lún lớp phân tố



Tính lún theo phương pháp tổng độ phân tố, độ lún giới hạn: Sgh = 10cm

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất với chiều dày thỏa điều kiện: hi ≤ (0,4 ÷ 0,6)x





Bm
Vẽ biểu đồ ứng suất với:
Dừng tính lún tại chiều sâu có:
Tính áp lực:



-

Nội suy ( ngoại suy) e1i , e2i
Độ lún phân tố:

Tính toán cụ thể cho móng cọc:
Df = 2m ; γbt = 22 ( kN/m3)


( t gửi m file tính lún của t, còn pgl thì lát m tính tới tính thử đc k
o, ko đc thì nói t t tính cho)
3.2.7 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang theo mô hình Winkler (dùng phần
mềm).
Tính độ cứng lò xo theo công thức :K = Cz × A (kN/m)
(này là sài sap 2000 á, m difine thêm cái thiết diện trò 0.8m vô cái cọc ép bữa á, thay đổi tiết
diện lại là ra à )

Do Cz thay đổi tuyến tính theo độ sâu z nên trong đồ án nền móng này để đơn giản hóa
và thuận tiện trong quá trình mô hình, sinh viên có thể lấy giá trị Cz tại vị trí giữa mỗi lớp đất
làm giá trị hệ số nền để xác định độ cứng lò xo trung bình đại diện cho cả lớp đất. Chọn
khoảng cách giữa các lò xo là 0.1m.
=> Như vậy độ cứng lò xo :K =Cz*A
Trong đó A là diện tích hình chiếu ngang của cọc trên nền đất. Đối với ví dụ này thì A
=0.3*0.1 =0.04 (m2). Lưu ý: các lò xo ở mũi cọc và đầu cọc thì độ cứng giảm còn một nữa
cho các lò xo đó gánh chịu diện tích chỉ có 0.5A


Lớp đất

Trạng thái

1
2
3
4

Sét chảy
sét pha
cát pha
đất sét

Ki
(kN/m4)
7000
12000
18000
30000

Bề dày
8
2.2
14.6
2

Cz
3
3
3
3

18666.7
8800
87600
10000

k
(kN/m)
746.7
352
3504
400

3.2.8 Kiểm tra xuyên thủng
Pxt < Pcx
Trong đó
Pxt =
Pcx = α . Rbt . ubt . h0

Với α = 0.75
Cường độ chịu kéo tính toán = 1,2 (Mpa)
Ubt : giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi bị nén
thủng
Ubt = 2*(hc + bc + 2c ) =
hc :chiều dài cột
bc :chiều rộng cột
c : khoảng cách từ mép cột ra đáy ngoài tháp xuyên thủng lấy bằng h0 = 1400
h0 ; chiều cao làm việc của tiết diện h0 = H –a =
Pcx =
 Pxt =……. (kN) < Pcx = …… (kN)
 Chiều cao đài móng chọn hợp lý thỏa điều kiện xuyên thủng.
3.2.9 Tính cốt thép trong đài móng
Giả thiết xem đài cọc được ngàm tại mặt chân cột

Ta có: L = 1.9 m, n=
Tải trọng:
Ntt
(kN)

Mtt
(kNm)

Htt
(kN)

Ntc
(kN)

Mtc

(kNm)

Htc
(kN)

Tiết diện
cột


5091

53

40

4427

47

Thép lưới, xét bảng tiết diện 1mx1m ta có diện tích thép lưới:

Với a là khoảng cách thép lưới
D là đường kính thép chọn

35

300x1000