đồ án kĩ thuật nền móng

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

KỸ THUẬT NỀN MĨNG
Ngành

: KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Chun ngành

: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: TS. THU TRÀ
SVTH: X
MSSV: X
LỚPX


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2021

LỜI CẢM ƠN

Bài thuyết minh Đồ án môn học Kĩ thuật Nền Móng này được thực hiện dựa trên
nhiều nguồn tài liệu và tiêu chuẩn khác nhau.

Để hoàn thành đồ án Kĩ thuật Nền Móng này, thật sự có rất nhiều người em cảm
thấy biết ơn. Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Thu Trà , giảng
viên khoa Cơng Trình Giao Thơng . Người đã hướng dẫn mơn Kĩ thuật Nền Móng cho
lớp em và trực tiếp chỉ bảo em thực hiện đồ án này. Cảm ơn cơ về sự nhiệt tình giảng
dạy và trong q trình hướng dẫn và duyệt đồ án, giúp cho chúng em có sự chịu khó,
khắc khe trong trình bày. Những kiến thức cơ đã truyền thụ chắc chắn sẽ cịn đi theo
em sau này. Trong quá trình thực hiện đồ án, em cũng gặp rất nhiều điều khó khăn vì
cịn một số kiến thức em còn chưa biết hoặc chưa nắm vững.
Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI CAO ( TRỤ CẦU)
1.Giới thiệu chung
1.1.Địa chất khu vực
Địa điểm: huyện Đơ Lương, Nghệ An
Vùng gió: I.A
Địa tầng từ trên xuống đến độ sâu 58m gồm 7 lớp đất sau:
+ Lớp 1: Bùn sét xám xanh - xám đen, chảy;(3,8m)
+ Lớp 2: Bùn sét xám xanh - xám nâu, trạng thái chảy;(3,6m)
+ Lớp 3: Sét lẫn bột, xám nâu, xám đen, trạng thái dẻo cứng;(12,5m)
+ Lớp 4: Sét nâu vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng;(6,3m)
+ Lớp 5: Cát pha, xám trắng, trạng thái chặt vừa;(8,5m)
+ Lớp 6: Sét pha, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng;(15,8m)
+ Lớp 7: cát hạt trung, thô, trạng thái chặt;(7,5m)

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

1.2.Lựa chọn thơng số cọc
1.2.1.Tải trọng tính tốn
Tải trọng tính tốn
Ngang cầu

Dọc cầu

Mx (kNm)

Hy (kN)

My (kNm)

Hx (kN)

Nén N
(kN)

11282

3090

34084

51

27001

SVTH: X - MSSV:X

Vị trí đáy
cọc (m)
1.5


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

1.2.2.Vật liệu làm cọc
Cốt thép: CT3 có
Bê tơng: C40 có

,

, cốt đai xoắn

,

1.2.3.Lựa chọn kích thước sơ bộ
Chọn cọc khoan nhồi có các thơng số sau:
+ Đường kính cọc: 1,2m

+ Cốt thép chịu lực 16Ø30
+ Chiều dài dự kiến: L=59,15m
+ Ngàm vào đài 150mm
+ Đập đầu cọc
Chiều dài thực tế cọc cắm vào đất là 55m.
2.Tính tốn sức chịu tải của cọc
2.1.SCT cọc theo vật liệu
Cột chịu nén lệch tâm, SCT cọc được tính như sau:

Trong đó:

+ Ag diện tích tồn tiết diện (mm2),
+

cường độ chịu nén của betong,

+

giới hạn chảy cốt thép,

+

hàm lượng cốt thép trong cột,

Điều kiện bỏ qua ảnh hưởng của độ mảnh:
Trong đó:
+ k hệ số chiều dài tính tốn,

SVTH: X - MSSV:X

( 2 đầu ngàm)


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

+ r bán kính hồi chuyển của tiết diện,

.

+ lu chiều dài cấu kiện tính bằng khoảng cách giữa hai liên kết chống chuyển
vị ngoài mặt phẳng của cấu kiện,

: tỷ số moment 2 đầu cọc (

),

=> Thỏa điều kiện bỏ qua ảnh hưởng của độ mảnh
2.2.SCT cọc theo đất nền
2.2.1.SCT cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (mục 7.2.3 TCVN 10304-2014)

Trong đó:
+

hệ số làm việc của cọc trong đất,

+ qp cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (bảng 7 TCVN 10304-2014),
(độ sâu mũi cọc 45m)
+ u chu vi tiết diện ngang thân cọc,

+

hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc,

+

hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, phụ thuộc vào phương

pháp tạo lỗ và điều kiện đổ betong (bảng 5);

+ Ap diện tích tiết diện ngang mũi cọc,
+ li chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i
+ fi cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (bảng 3)
Chia lớp đất thành các phân lớp đồng chất ta được bảng sau:

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

Rc,u=

GVHD: TS. THU TRÀ

=9229,261kN
2.2.2.Phương pháp bán thực nghiệm
Sức chịu tải danh nghĩa của cọc xác định theo công thức:

SVTH: X - MSSV:X

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MĨNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Trong đó:
+ Rs sức kháng ma sát thành bên cọc (kN)
+ Rp sức kháng chống mũi cọc (kN)
+ As diện tích bề mặt thành bên cọc (m2)
+ qs sức kháng ma sát bên đơn vị thành bên cọc (kN/m2)
+ Ap diện tích mũi cọc (m2)
+ qp sức kháng chống đơn vị của mũi cọc (kN/m2)
• Sức kháng ma sát thành bên cọc Rs (TCVN 11823-2017)

Với

(

khi

;

khi

(Su: cường độ kháng cắt khơng thốt nước; Pa=101 kPa : áp suất khí quyển)
Tính tốn với trình tự trên, ta được bảng tính sau:

SVTH: X - MSSV:X

)

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

SUY RA Rs=4071,414kN
• Sức kháng mũi Rp
qp=Nc.Su=9.19,1=171,9Kn/m2
(Nc = 6(1+0,2. )=6(1+0,2.55/1,2)=61≥9; Nc=9)

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Rp=Ap.qp=1,1304.171,9=194,316kN
Rn=Rs+Rp=4071,414+194,316=4265,73kN
()
2.2.3.Phương pháp SPT (TCVN 11823-2017)
Sức chịu tải cọc:

• Sức kháng mũi
qp=0,038.N601.Db/d.1000=0,038.34.2,5/1,2.1000=2691,667kN/m2
(
chiều dài cọc ngập trong tầng đất chịu lực;
của cọc đã hiệu chỉnh)
Rp=qp.Ap=2691,677.1,1304=3042,66kN

• Sức kháng hơng

Với
( N- số nhát búa chưa chỉnh lý )

- áp lực có hiệu thẳng đứng (Mpa)

Ta có bảng tính sau:

SVTH: X - MSSV:X

chỉ sơ SPT trung bình


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Suy ra Rsi=1421,893kN
Rc,u=Rp+Rsi=3042,66+1421,893=4464,533kN

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

3.Tổng hợp sức chịu tải cọc
Sức chịu tải cọc theo vật liệu:

Sức chịu tải cọc theo đất nền:
+ Theo chỉ tiêu cơ lý đất (10304-2014): Rc=9226kN
+ Bán thực nghiệm (11823-2017): Rc=4266kN
+ Theo phương pháp SPT (11823-2017): Rc=4465kN
=>Sức chịu tải tiêu chuẩn: Ptc=4266kN
=>Sức chịu tải tính tốn: Pa===2133kN
4.Xác định nội lực đầu cọc
4.1.Chọn số lượng cọc, bố trí cọc trong đài
4.1.1. Chọn số lượng cọc
nc=(N/Pa)β=(27001/2133).1,2=16
Chọn

cọc (6 hàng, 6 cột)

4.2.2. Bố trí cọc trong đài
Khoảng cách giữa các cọc theo hàng ngang và dọc (tim – tim):

Khoảng cách từ mép ngoài cọc đến mép ngồi đái đài:
, chọn
4.2. Kích thước đài móng

Chiều dày
4.3.Nội lực đầu cọc
Chuyển ngoại lực tác dụng về đáy đài tại trọng tâm nhóm cọc (tâm đáy đài trùng
tâm nhóm cọc):
27001+25.19.19.1,7=42343,5kN

SVTH: X - MSSV:X

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

11282+3090.1,7=16535kN.m
34084+51.1,7=34170,7 kN.m
Tải trọng tác dụng lên cọc:

Trong đó: n: số cọc trong một đài
: tọa độ tim cọc thứ i tại cao trình đáy đài
Ta có bảng tổng hợp nội lực đầu cọc sau:

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

suy ra Rmax=1345kN
Rmin=674kN

SVTH: X - MSSV:X

GVHD: TS. THU TRÀ


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MĨNG

GVHD: TS. THU TRÀ

5.Kiểm tốn cọc

5.1.Kiểm tra sức chịu tải dọc trục theo đất nền
Rmin=674kN>0 : không cần kiểm tra sức chịu tải dọc trục chịu nhổ
Rmax=1345kN ≤ Pa=2133kN
5.2.Kiểm tra sức chịu tải và chuyển vị cọc chịu lực ngang
5.2.1.Xác định các hệ số
Lực cắt lớn nhất tại chân đài: Hmax=3090kN
Lực cắt tác dụng lên một cọc: H=Hmax/n=3090/36=85,833
Chiều sâu tính đổi tính hạ cọc trong đất:
Trong đó:
L=56m- chiều sâu hạ cọc thực tế trong đất, tính từ mặt đất tới mũi cọc
- hệ số biến dạng

– hệ số tỷ lệ, lấy theo bảng G.1 (phụ lục G, TCVN 2051998), (sét pha, nửa cứng

)
– module đàn hồi ban đầu của bê tông khi kéo và

nén

– moment quán tính tiết diện cọc
bc – chiều rộng quy ước cọc
(

)

Vậy Le=0,3166.56=17,73, tra bảng G.2, TCXD 205-1998 khi cọc tựa trên đất có:

SVTH: X - MSSV:X

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

5.2.2.Xác định chuyển vị ngang và góc xoay
Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi lực

:

2,2249.10-5m/kN

Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi

:

Góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi lực

Góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi

:

:

Khi cọc ngàm cứng trong đài và đầu cọc không bị xoay (mục G8-TCXD 2051998), momemt ngàm tính tốn được tính:
(l0 : khoảng cách từ đáy đài đến mặt đất,l0=1,5m)
Lực cắt và moment uốn tại cao trình mặt đất :
H0=H=85,83Kn
M0=Mng+H.l0=-312,455+85,83.1,5=-183,71kN.m
Chuyển vị ngang và góc xoay tại cao trình mặt đất :
85,83.2,2249.10-5-183,71.4,676.10-6=0,00105m

85,83.4,676.10-5-183,71.1,599.10-6=0,0037rad
=>Chuyển vị ngang ở cao trình mặt đất y0=0,00105=1,05mm≤38mm (thỏa)
Góc xoay

=0,0037rad rất nhỏ, khơng cần kiểm tra

Chuyển vị ngang và góc xoay ở cao trình đáy đài :

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

0,0013(m)
0,0002rad
Áp lực tính tốn (kN/m2), moment uốn Mz (kN.m), lực cắt Qz (kN), lực dọc
Nz (kN) trong các tiết diện cọc được tính như sau :

Trong đó: K hệ số tỷ lệ (bảng G1- TCXD 205-1998)
là các hệ số không thứ
nguyên (bảng G3- TCXD 205-1998)
Z e chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất,
Momen dọc thân cọc biểu thị qua bảng sau:

SVTH: X - MSSV:X

với

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

SVTH: X - MSSV:X

GVHD: TS. THU TRÀ


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Momen lớn nhất do tải trọng gây ra : Mmax=93,826KN.m
Lực cắt dọc thân cọc biểu thị qua bảng tính sau :

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

SVTH: X - MSSV:X

GVHD: TS. THU TRÀ


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Lực cắt lớn nhất trên thân cọc : Qmax=85,833KN

Áp lực ngang thân cọc biểu thị qua bảng tính sau :

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

SVTH: X - MSSV:X

GVHD: TS. THU TRÀ


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

5.3.Kiểm tra sức chịu tải nhóm cọc
Hệ số nhóm:

với
Trong đó: n1 số hàng cọc,
n2 số cọc trong 1 hàng,
s khoảng cách giữa các cọc,

Sức chịu tải nhóm cọc:
Pg=n.n.Pa=0,659.36.2133=50603≤42343,5kN(khơng thỏa)
Mặc dù khơng thỏa điều kiện nhưng khi chọn SCT cho cọc đơn ta đã chọn
phương pháp có SCT nhỏ nhất, vì vậy do điều kiện kinh tế và hiệu ứng nhóm cọc vẫn
cho kết quả có tính gần đúng nên có thể chấp nhận được.
6.Tính tốn cốt thép cọc

Giả thiết:
=>N=16 thanh Ø30.
Theo ACI 318 mục 7.7.1, bề dày lớp bê tông bảo vệ là abv=60mm.
Bán kính đường trịn qua tim thép:
r = – abv - = 1200/2 – 60 – 30/2 = 525mm
Góc ɣsi là góc hợp bởi phương đứng với từng thanh thép
Khoảng cách từ tim cọc đến tim thép:
tim thép:

SVTH: X - MSSV:X

, khoảng cách từ mép cọc tới


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

6.1. Xác định khả năng chịu tải trọng nén, uốn trong điều kiện lệch tâm nhỏ
6.1.1. Nén đúng tâm

Trong đó:

(ACI 318)

6.1.2. Uốn thuần túy
Chiều cao vùng nén:
a = ==116,42mm
Vị trí trục trung hòa:
c = = 152,39mm

Hệ số chiết giảm:
0,65+0,15(1,61>0,9
Chọn

SVTH: X - MSSV:X


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT NỀN MÓNG

GVHD: TS. THU TRÀ

Mr= Mn=0,9.(0,85.fc.a.d(ds-))=0,9.(0,85.40.116,42.1200(1125-= 4558417926 Kn.m
6.2. Xác định khả năng chịu nén, uốn trong điều kiện lệch tâm lớn
6.2.1.Trường hợp
Vị trí trục trung hịa:

1125. =1125 (mm)
Chiều cao vùng nén:
1125.0,764=859,5(mm)
Biến dạng của cốt thép:

Ứng suất trong cốt thép:

Khi

và

:
2,019(rad)

Diện tích vùng bê tơng chịu nén:
891532.265(mm2)
Khoảng cách từ trọng tâm hinh tròn đến trọng tâm vùng chịu nén:

26,41(mm)
Hệ số chiết giảm cường độ:
0,65+0,15(0,65>0,75
Chọn

=0,75

Hợp lực nén:
Fc=0,85.Ac.fc=0,85.891532,265.40=30312097.01(N)

SVTH: X - MSSV:X