III/ THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP DƯỚI CỘT C2, C8:

Qoytt: lực cắt theo trục y.

Chọn 1 trong 3 tổ hợp để tính toán và kiểm tra với 2 tổ hợp còn lại : chọn tổ

hợp Nmax và các giá trị M, Q tương ứng để tính toán.

Do khung ngang trục 2 có các cột đối xứng nên tính toán và kiểm tra cho 2 cột:

cột C2 và cột C8.

Nội lực tính toán chân cột gồm Nott, Moxtt, Moytt, Qoxtt, Qoytt là tải trọng tính toán

tác dụng xuống móng ở cao độ mặt đài móng – cao độ chân cột xuất ra từ phần mềm

Etabs



( chưa bao gồm tải trọng sàn tầng hầm).



 Nội lực tính toán chân cột C8 :

Ntt



Mxtt



Mytt



Qx



Qy



T



T.m



T.m



T



T



COMB3



-802.97



-0.805



-1.038



-0.81



-1.11



COMB8



-717.89



2.38



2.359



-1.02



-1.09



COMB10



-716.89



1.659



7.768



-0.79



-3.21



Trường hợp tải



Tổ hợp



Nmax, Mxtu,Mytu, Qxty, Qytu

Mxtmax,Mytu Ntu, , Qxty, Qytu

Mymax ,Mxtu, Nmax, Qxty,

Qytu



Chọn tổ hợp Nmax tính toán sau đó kiểm tra với 2 tổ hợp còn lại: (lấy giá trị tuyệt

đối)

Trường hợp tải



Tổ hợp



Nmax, Mxtu,Mytu, Qxty, Qytu



COMB3



Ntt



Mxtt



Mytt



Qx



Qy



T



T.m



T.m



T



T



802.97



0.805



1.038



0.81



1.11



Ntt



Mxtt



Mytt



Qx



Qy



T



T.m



T.m



T



T



 Nội lực tính toán chân cột C2 :

Trường hợp tải



Tổ hợp



Nmax, Mxtu,Mytu, Qxty, Qytu



COMB3



-847.2



-3.069



-0.76



-0.76



-3.29



Mxtmax,Mytu Ntu, , Qxty, Qytu



COMB8



-783.66



5.121



1.488



-0.84



-3.27



Mymax ,Mxtu, Nmax, Qxty,

Qytu



COMB10



-773.7



9.029



1.137



-0.76



-5.24



Chọn tổ hợp Nmax tính toán sau đó kiểm tra với 2 tổ hợp còn lại: (lấy giá trị tuyệt

đối)

Trường hợp tải



Tổ hợp



Nmax, Mxtu,Mytu, Qxty, Qytu



COMB3



Ntt



Mxtt



Mytt



Qx



Qy



T



T.m



T.m



T



T



847.2



3.069



0.76



-0.76



-3.29



231



1.2.



Tải trọng tiêu chuẩn:



Tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng để tính toán nền móng theo trạng thái giới

hạn thứ hai.

Tải trọng lên móng đã xác định được là tải trọng tính toán, muốn có tổ hợp các

tải trọng tiêu chuẩn lên móng phải tiến hành làm bảng tổ hợp nội lực chân cột khác

bằng cách nhập tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên công trình. Tuy nhiên, để đơn giản

quy phạm cho phép dùng hệ số vượt tải trung bình n =1.15. Như vậy, tải trọng tiêu

chuẩn nhận được bằng cách lấy tổ hợp các tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải

trung bình.

 Nội lực tiêu chuẩn tại chân cột:

Ntc



Mxtc



Mytc



Qx



Qy



T



T.m



T.m



T



T



COMB3



698.235



0.7



0.903



0.704



0.965



COMB3



736.686



2.669



0.661



0.661



2.861



Cột



Tổ hợp



C8

C2



2. SƠ BỘ CHIỀU SÂU VÀ KÍCH THƯỚC ĐÀI:

-



Mốc cao độ chuẩn : ±0.00 m : mặt sàn tầng trệt.

Cao độ mặt sàn tầng hầm : -3.10 m tính từ sàn tầng trệt.

Cao độ mặt đất tự nhiên : -0.30 m tính từ sàn tầng trệt.

Chọn chiều cao đài móng sơ bộ : hđ = 1.5 m.



Đáy đài móng đặt tại cao độ -4.60 m, đặt lên lớp đất thứ 2 – Sét pha, dẻo cứngnửa cứng. Chiều sâu này chưa kể lớp bê tông lót dày 10cm.

Móng cọc được thiết kế là móng cọc đài thấp vì vậy độ chôn sâu của đài phải

thỏa điều kiện lực ngang tác động ở đáy công trình phải cân bằng với áp lực đất tác

động lên đài cọc.

Kiểm tra điều kiện lực xô ngang



232



N

M



Hm



Q



hñ



M1



-



Q



Ep-Ea



Điều kiện : chiều sâu đặt đáy H m phải lớn hơn hmin - chiều sâu đặt đáy đài nhỏ

nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang

hoàn toàn do lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận.

Dùng kết quả từ bảng nội lực do Etabs xuất ra Q max = 6.27 (T) để kiểm tra điều

kiện cân bằng áp lực ngang đáy đài theo công thức thực nghiệm sau:

Hm ≥ hmin



ϕ 2Q max

= 0.7tg (45 − )

2

γB d



tt



o



Với:













Hm chiều sâu chôn móng từ mặt đất thiên nhiên đến đáy đài : 4.3m.

ϕ : góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên.

γ : dung trọng của đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất.

Bđ : cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với tải ngang Q - ở đây là

bề rộng đài, sơ bộ chọn 2.5m.

hmin = 0, 7tg (45o −



15.27 2*6.27

)

= 0.846 m < Hm = 4.3m.

2

2* 2.5



Vậy hm thỏa điều kiện cân bằng áp lực ngang nên ta có thể tính toán móng

với giả thiết tải ngang hoàn toàn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận.





3. CHỌN CỌC ÉP:

3.1.



Sơ bộ :



Vật liệu :

 Bê tông : B25 (tương đương Mac350):R b = 14.5 (MPa); Rbt = 1.05

(MPa).

 Cốt thép : thép AIII : Rs = 365 (MPa).

Chiều dài cọc :

Sơ bộ chọn chiều dài đảm bảo hơn 1/3 chiều dài cọc đặt trong lớp đất tốt và tỉ lệ

giữa sức chịu tải vật liệu cọc với sức chịu tải đất nền (Pvl/Pđn) xấp xỉ bằng 2.



233



Như vậy để có được độ sâu chôn cọc, chiều dài cọc và kích thước cọc ép thích

hợp có thể lập bảng tính excel và xem xét độ sâu tại những vị trí mà P vl/Pđn xấp xỉ 2.

-



Công thức tính toán:

Giá trị Pvl được tính bằng công thức: Pvl = ϕ (RnFb + RaFa).

Sinh viên lựa chọn 2 loại cọc: 300x300, 400x400 để sơ bộ.

Tham khảo phụ lục A TCXD 195-1997 tài liệu tham khảo :

 Rn : cường độ tính toán của bêtông cọc ép.

 Ra : cường độ chịu nén tính toán cốt thép

 Fb: diện tích bê tông mặt cắt ngang cọc ép

 Fa: diện tích cốt thép dọc trong cọc

Sơ bộ: µ =



-



Fb

× 100 = 1.5% ⇒ Fa = Fb × 1.5%

Fa



Giá trị Pđn là giá trị sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục B –

TCXD 205-1998)



Cường độ chịu tải đất dưới mũi tính theo công thức (B.4)

Tính toán sơ bộ:

 Sức chịu tải theo vật liệu:

Loại

cọc



Fb



Fa



Qvl



( m2 )



( m2 )



(T)



30x30



0.09



0.00135 179.775



40x40



0.16



0.0024



319.6



 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền:

Lớp

đất

Lớp 2



Dày

m

7.5



Qa



Độ sâu từ

mặt đất



C30x30



C40x40



m



T



T



4.4



6.581



9.744



6.4

8.4



11.849



16.885



17.965



25.165



234



Lớp

đất



Lớp 3



Độ sâu từ

mặt đất



C30x30



C40x40



m



m



T



T



10.5



33.524



56.107



12.5



43.859



70.224



14.5



55.623



86.245



16.5



68.814



104.170



18.5



83.433



123.999



20.5



99.481



145.732



22.5



116.956 169.369



24.5



135.859 194.910



26.5



156.190 222.355



28.5



177.950 251.704



30.5



201.137 282.957



32.5



225.752 316.113



34.5



251.795 351.174



36.5



302.951 545.998



38.5



316.964 564.799



40.5



331.960 584.910



42.5



347.939 606.331



44.5



364.901 629.063



46.5



382.845 653.105



48.5



401.771 678.456



50.5



415.761 696.764



28



Lớp 4



Qa



Dày



14



 So sánh:

Độ sâu

từ mặt

đất



L cọc



m



m



Cọc 30x30

Pđn



Pvl



T



T

179.775



4.4



0



6.581



6.4



2



8.4

10.5



4

6.1



Tỉ lệ

Pđn/Pvl



Cọc40x40

Pđn



Pvl



T



T

319.6



Tỉ lệ

Pvl/ Pđn



27.315



9.744



32.800



11.849



15.173



16.885



18.928



17.965



10.007



25.165



12.700



33.524



5.363



56.107



5.696



235



Độ sâu

từ mặt

đất



L cọc



m



m



Cọc 30x30

Pđn



Pvl



T



T



Tỉ lệ

Pđn/Pvl



Cọc40x40

Pđn



Pvl



T



T



Tỉ lệ

Pvl/ Pđn



12.5



8.1



43.859



4.099



70.224



4.551



14.5



10.1



55.623



3.232



86.245



3.706



16.5



12.1



68.814



2.612



104.170



3.068



18.5



14.1



83.433



2.155



123.999



2.577



20.5



16.1



99.481



1.807



145.732



2.193



22.5



18.1



116.956



1.537



169.369



1.887



24.5



20.1



135.859



1.323



194.910



1.640



26.5



22.1



156.190



1.151



222.355



1.437



28.5



24.1



177.950



1.010



251.704



1.270



30.5



26.1



201.137



0.894



282.957



1.130



32.5



28.1



225.752



0.796



316.113



1.011



34.5



30.1



251.795



0.714



351.174



0.910



36.5



32.1



302.951



0.593



545.998



0.585



38.5



34.1



316.964



0.567



564.799



0.566



40.5



36.1



331.960



0.542



584.910



0.546



42.5



38.1



347.939



0.517



606.331



0.527



44.5



40.1



364.901



0.493



629.063



0.508



46.5



42.1



382.845



0.470



653.105



0.489



48.5



44.1



401.771



0.447



678.456



0.471



50.5



46.1



415.761



0.432



696.764



0.459



3.2.



Đánh giá – đề xuất:



So sánh các giá trị Pđn , Pvl trong bảng trên với nội lực cột C2 (Ntt = 847.2 T ) và

C8 (Ntt = 802.97 T ), dựa trên điều kiện Pvl/ Pđn xấp xỉ bằng 2, sinh viên đề xuất phương

án với từng loại cọc như sau:

Lọai cọc



Độ sâu ép cọc



Chiều dài

cọc



C30x30



21 m



16.9 m



C40x40



23 m



19.3 m



236



Nhận thấy sức chịu tải trong trường hợp sử dụng cọc C40x40 gần gấp 1.5 sức

chịu tải cọc C30x30 khi ở cùng 1 độ sâu, sinh viên chọn phương án cọc 400x400 với

chiều dài cọc 19.3m để giảm bớt số lượng cọc so với phương án cọc C30x30.

Chiều dài cọc Lcoc = 19.3 m (kể cả ngàm trong đài)

Đoạn nằm trong đài 0.6 m, đoạn nằm trong đất 18.7m. Cọc gồm 02 đoạn cọc:

đoạn 1 dài 11.7m, đoạn 2 dài 7.6m.

Mũi cọc nằm ở độ sâu -23.30 m

Thép dọc chọn sơ bộ 8ϕ18, As = 20.35 cm2. Hàm lượng µ= 1.27%



4. SỨC CHỊU TẢI CỌC ÉP:

4.1.



SỨC CHỊU TẢI THEO VẬT LIỆU LÀM CỌC:



Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau:

Pvl = ϕ (RnFb + RaFa)

Trong đó:

 ϕ: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc,

Cọc không xuyên qua lớp đát bùn nhão, lấy ϕ = 1

 Rn: Cường độ chịu nén của bêtông, Rb = 145 kG/cm2.

 Fb: Diện tích mặt cắt ngang của cọc.

 Ra: Cường độ tính toán của thép, Rs = 3650 kG/cm2.

 Fa: Diện tích tiết diện ngang cốt dọc. Fs = 20.35 cm2.

→ Pvl = 1*(145*1600 + 3650*20.35) = 306277 kG = 306.277 T.

4.2.



SỨC CHỊU TẢI THEO CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN:



 Sức chịu tải cực hạn của cọc :

Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp



Với :











As : tổng diện tích mặt bên cọc.



fs : ma sát thân cọc.

Ap : Diện tích tiết diện mũi cọc.

qp : cường độ chịu tải cực hạn của đất mũi cọc.

 Sức chịu tải cho phép của cọc :



237



Qa =



Qp

Qs

+

FS s FS p



Với :



 FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FSs = 1.5 ÷ 2.0.

 FSp : hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc, FSp = 2.0 ÷ 3.0.

Tính sức chịu do thành phần ma sát bên:



Qs = As fs = u ∑ l i fsi

-



u: chu vi cọc, với d =800cm => u = 2.5133 m

li: chiều dài cọc trong lớp đất thứ i

Dựa vào địa tầng và chiều sao chôn cọc, ta có bảng giá trị li

L



Bề



G



ớp đất



dày lớp



iá trị li



1



0.5



0



a 1



2.5



0



2



7.5



6.



3



28



1 12

.5







Công thức tính fs :

fsi = cai + σ’hi *tanφai



Với :



 Ca : lực dính giữa thân cọc và đất, T/m 2 , với cọc BTCT, ca = 0.7c trong

đó c là lực dính của đất nền.

 σ'h : ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc,

2

T/m .

 φa : góc ma sát giữa cọc và nền đất, với cọc BTCT lấy φ a = φ, với φ : góc

ma sát trong của đất nền.

Lớp 1a



c

T/m2

-



cai

T/m2

-



φai

độ

-



Lớp 1



2.92



2.044



15.97



Lớp 2



2.11



1.477



15.27



Lớp 3



0.88



0.616



25.78



Lớp đất



238



Giá trị ứng suất hữu hiệu trong đất

Lớp

đất

m

2

3







Độ

sâu

từ

đất

m

10.5

23



σ’v



φ



T/m2

15.686

29.311



Độ

15°16

25°47



sinφ



0.263

0.435



K0



σ’hi



0.737

0.565



T/m2

11.555

19.254



fs1 =1.477 + 11.555*tan(15.27) = 4.632 T/m2

fs2 =0.616 + 19.254*tan(25.78) = 9.915 T/m2

Vậy: Qs = 4*0.4*(6.1*4.632 + 12.5*9.915) = 243.508 (T)

Tính sức chịu tải do thành phần chống mũi cột:





Công thức tính qp :

qp = c*Nc + σ’vp *Nq + γ*dp *Nγ



Với :



 c : lực dính đất nền dưới mũi cọc, T/m2.

c =0.88 T/m2

 σ'vp : ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi

cọc do trọng lương bản thân đất, T/m2.

σ v' = γ 1a h1a + γ 1h1 + γ 2h2 + γ dn 2h2 ' + γ dn 3 h3 = 1.5 × 0.5 + 1.98 × 2.5 + 2.04 × 2.5 + 1.1× 5 + 1.09 × 12.5 = 29.925(T / m 2 )



 γ : trọng lượng thể tích đất ở độ sâu mũi cọc, T/m3.

γ = 1.09 T/m2s

 Nc , Nq, Nγ : hệ số SCT, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng

mũi cọc, phương pháp thi công cọc.



25.78

) × eπ tg 25.78 = 11.5796

2

Nc = (11.5796 − 1) × cot g 25.78 = 21.9044

Nq = tg 2 (45 +



Nγ = 2 × (11.5796 + 1) × tg 25.78 = 12.1516

Vậy:



Qp = 0.16 × (0.88 × 21.9044 + 29.925 × 11.5796 + 1.09 × 0.4 × 12.1516) = 59.375(T )



Sức chịu tải cho phép của cọc:



239



Sức chịu tải cực hạn của cọc: Qu = Qs + Qp = 243.508 + 59.375 = 302.883 (T)

Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa = Qs/2 + Qp/3 = 141.545 (T)

4.3.



SỨC CHỊU TẢI THIẾT KẾ:



Sức chịu tải thiết kế :

Ptk ≤ min (Pvl, Qa) = (306.28, 145.545) = 145.545 (T).

→ Chọn Ptk = 140 (T).

5. CHỌN MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC CHO CÁC MÓNG:

Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra:

ptt =



p tk

= 97.22 (T/m2).

(3d) 2



 Cột C2 :

N 0tt

847.92

=

= 9.126 (m2).

tt

p − nγ tb h 97.22 − 1.15*1.5* 2.5



-



Diện tích sơ bộ đáy đài : Fđ =



-



Trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên đài :

Nttđ = n*Fđ*h*γtb = 1.15*9.126*1.5*2.5 = 39.35 (T).

Số lượng cọc trong móng tính theo điều kiện chịu tải đúng tâm :



-



nc =

-



N 0tt + N dtt 847.92 + 39.35

=

= 6.34 cọc.

ptk

140



Xét đến ảnh hưởng của tải lệch tâm do Momen, tăng số cọc lên 1.3 lần :

nc = 6.34*1.2 = 8.242 cọc

Chọn số cọc dưới móng M1 : 9 cọc.

Diện tích đài cọc thực : Fđ = 3.6*3.6 = 12.96 (m2).



240



3800

3600

1200



1200



600



600



1200



3600



3800



1200



600



600



Mặt bằng móng C2



 Cột C8 :

- Diện tích sơ bộ đáy đài :

N 0tt

802.97

Fđ = tt

=

= 8.643 (m2).

p − nγ tb h 97.22 − 1.15*1.5* 2.5



-



Trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên đài :

Nttđ = n*Fđ*h*γtb = 1.15*8.643*1.5*2.5 = 37.27 (T).

Số lượng cọc trong móng tính theo điều kiện chịu tải đúng tâm :

nc =



-



N 0tt + N dtt 802.97 + 37.27

=

= 6.00 cọc.

ptk

140



Xét đến ảnh hưởng của tải lệch tâm do Momen, tăng số cọc lên 1.2 lần :

nc = 6.00*1.2 = 7.2 cọc.

Chọn số cọc trong đài dưới móng M2 : 8 cọc.

Diện tích đài cọc thực : Fđ = 3.6*3.6 = 12.96 (m2).



241