CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Đồ án nền & móng



0



0-1.5



1.5



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



Đất



TC



san



GH I



lấp



GH II



Sét



TC



100



200



40



0.59



0.573



0.545



0.5



0.51



0.50



0.485



0.4



0.54



0.53



0.515



0.5



18



20.87



28.45



19.44



12.43 ÷



22.3



44.47



19.95



lẫn

sỏi

1



1.55.7



sạn;

4.2



GH I



trạng



-0.11



thái

cứng

- nửa



GH II



20.21



19.20 ÷



21.53



37.70



cứng

Sét



TC



15.07



pha;

2



5.79.7



trạng

4



cứng

9.737.7



0.015

20.4



26.43



cứng

- nửa



3



GH I



thái



3.71 ÷



28



Cát

thô;



GH II



TC



trạng

thái



GH I



chặtchặt

vừa



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



8.51÷



GH II



21.63



20.64



0.005



8.97



12.02

÷

27.16

15.48

÷

24.2

26.22

21.21

÷

30.88

23.36

÷

28.97

30.33

29.29



20.4



6.55 ÷



20.88



11.39



20.49



7.46 ÷



29.68



20.79



10.48



÷



Trang 67



÷

31.34



Đồ án nền & móng



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng

30.95



- Mực nước ngầm tại mặt đất tự nhiên.

- Vật liệu.

3. Lưu đồ:



Start



Địa chất tải trọng, SCT thiết kế R c,d



n=k



Sơ bộ số lượng cọc:



N tc

Rsd



Bố trí cọc và chọn kích thước đài



Pi =



Tính toán phản lực đầu cọc



N dtt M x × yi

±

n

∑ yi2



γ0

Rc ,d

γn

≥0



Pmax ≤



No



Pmin



Xác định khối móng qui ước



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 68



Đồ án nền & móng



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



Tính áp lực dưới khối móng quy ước



Pmax ≤ 1, 2 × RII (or Rtc )

Pmin ≥ 0



No



Ptb ≤ RII (or Rtc )



Tính lún

No

S ≤ [S ] = 8cm



Tính



Pcx , Pxt



Pcx ≥ Pxt



Tính thép và bố trí



End



4. Tính toán, thiết kế:

SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 69



R tc ( RII )



Đồ án nền & móng



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



4.1. Số liệu tính toán:

4.1.1. Nội lực dưới chân cột:



 Mặt bằng I, cột 1-E:

 Hệ số vượt tải n = 1.2



Giá trị tính toán

N (KN)

M (KNm) Q (KN)

1242.12

92.09

69.18



Tên cột

1-E



Giá trị tiêu chuẩn

N (KN)

M (KNm)

Q (KN)

1035.1

76.74

57.65



4.1.2. Thống kê vật liệu:



 Bê tông sử dụng B20 có: Rb = 11.5 Mpa, Rbt = 0.9 Mpa.

 Cốt thép sử dụng AII có: Rs = Rsc = 280 Mpa.

4.2. Tính toán, thiết kế:

4.2.1. Chiều sâu chôn đài:



Chọn chiều sâu đáy đài sao cho tải trọng ngang bị triệt tiêu bởi áp lực bị động ở mặt

bên đài. Có thể dùng công thức sau:



ϕ 2H

Df ≥ 0.7 tan(45° − )

2 γBd

Trong đó :



H = Qtt = 69.18 KN

ϕ : góc ma sát trong của phần đất nằm trên đáy đài

γ : dung trọng của đất nằm trên đài móng.

Sơ bộ lấy Bd = 1.5 m

Do đó :

D f ≥ 0,7 tan(45° −



→



19.95°

2× 69.18

)

= 1.04(m)

2

20.87 ×1.5



 Chọn Df = 2.0 m

4.2.2. Xác định sức chịu tải của cọc:



a/ Sức chịu tải theo vật liệu QVL:

Lựa chọn sơ bộ kích thước cọc là : 300x300 (mm).



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 70



Đồ án nền & móng



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng

A s = 8.04 (cm 2 )



Thép 4 Ø16 có



; lớp bê tông bảo vệ 30 mm.



Dựa vào điều kiện địa chất, ta chọn chiều sâu chôn cọc nằm trong vùng đất có chỉ số

SPT lớn hơn 10 → chọn chiều dài cọc L = 16 m (gồm 2 đoạn cọc, mỗi đoạn dài 8 m).

Cọc được ngàm vào đài móng 0.5m.

Do đó chiều dài làm việc của cọc là:

Lc = L − 0.5 = 16 − 0.5 = 15.5m



Chiều sâu mũi cọc là :



Zc = L c + Df = 15.5 + 2 = 17.5 m



Với chiều sâu mũi cọc như trên cọc được cắm vào lớp đất số 3 một đoạn 7.8 (m) .

L tt = l0 +



Cọc đài thấp :



2

αε



Trong đó : l0 = 0 đài thấp)

αε



αε = 5



kb p

γ c EI



được tính theo công thức :



k = 18000kN/m4 lấy theo bảng A.1 trong TCVN 10304, phụ thuộc vào đặc trưng của

đất bao quanh cọc.

γ c = 3:



Hệ số điều kiện làm việc của cọc (Đối với cọc độc lập lấy bằng 3).



E : Môđun đàn hồi của vật liệu làm cọc, lấy bằng 27.106 kPa.

I : Môment quán tính của tiết diện ngang cọc, tính bằng 6,75.10 -4 m4.

bp : Chiều rộng quy ước thân cọc. Vì đường kính thân cọc d < 0.8m, lấy

b p = 1.5d + 0.5 = 1.5×0.3 + 0.5 = 0.95 (m)



αε = 5



Suy ra :



18×103×0.95

= 2.8

3×27×106 ×6.75×10-4



⇒ L tt =



2

= 0,714 m

2.8



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 71



Đồ án nền & móng



⇒λ=

⇒



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



L tt 0.714

=

= 2.38

D

0.3



ϕ = 1.028 – 0.0000288λ2 – 0.0016λ = 1.024

φ=1



Chọn

Diện tích của cọc:



.



A coc = b × h = 0.3 × 0.3 = 0.09 m 2



Diện tích thép trong cọc:



As = 8.04

A BT



cm2

= A coc − A thep = 0.09 − 8.04 × 10−4 = 0.089 m 2



Diện tích bê tông trong cọc:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Qvl =ϕ ( RbAb + RsAs )

Trong đó :

Rb= 11.5 Mpa: cường độ chịu nén tính toán của bê tông

Rs = 280 Mpa: cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

8, 04 ×10 −4 m 2

As =

: tổng diện tích cốt thép trong cọc

2

Ab = 0.089m : diện tích tiết diện ngang của bê tông thân cọc



⇒ Q vl = 1× ( 11.5 × 103 × 0.089 + 280 × 103 × 8.04 × 10 −4 ) = 1248.62(KN)

b/ Sức chịu tải theo chỉ tiêu vật lí của đất nền :

Theo TCVN 10304-2014 ta có sức chịu tải của cọc:

R c,u = γ c ( γ cq q b A b + u ∑ γ cf f i li )

•



Trong đó:

γc = 1



: Hệ số điều kiện làm việc của cọc đóng.

γ cq = 1



: Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công và loại đất.



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 72



Đồ án nền & móng

γ cf = 1



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



: Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công và loại đất.



u = 1.2m: Chu vi tiết diện ngang thân cọc

li: Chiều dày lớp đất cọc đi qua

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (tra bảng phụ lục + nội suy):

I L = 0.005

⇒ q p = 11960 (KPa)



 Zcoc = 17.5 m



fi : cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc

Ap = 0.09m2: Tiết diện ngang của cọc



±0.000m (MNN)



-1.500m

-2.000m



-5.700m



-9.700m



-17.500m



-37.700m



Mũi cọc ở độ sâu 17.5m.

SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 73



Đồ án nền & móng

•



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



Ta có bảng sau:

Độ sâu



Lớp



li (m)



Trạng thái



1a

1b

2a

2b

3a

3b

3c

3d



2

1.7

2

2

2

2

2

1.8



Sét lẫn sỏi sạn

Sét lẫn sỏi sạn

Sét pha

Sét pha

Cát hạt vừa

Cát hạt vừa

Cát hạt vừa

Cát hạt vừa



(m)



Độ sệt IL



γcf



fi



-0.11

-0.11

0.015

0.015

0.005

0.005

0.005

0.005



1

1

1

1

1

1

1

1



53

57.4

61.4

64.6

67.4

70.2

73

75.5



4

5.7

7.7

9.7

11.7

13.7

15.7

17.5

Tổng



fili

(kN/m2)

106

97.58

122.8

129.2

134.8

140.4

146

135.9

1012.68



R clc,u = γ c ( γ cq q b A b + u ∑ γ cf f i li ) = 1× ( 1×11960 × 0.09 + 1.2 ×1012.68 ) = 2291.62(KN)



c/ Sức chịu tải theo cường độ đất nền:

Sức chịu tải cực hạn của cọc chịu theo đất nền:

R c,u 2 = γ c ( γ cq q b A b + u ∑ γ cf f i li )

Sức chịu tải cực hạn của cọc do lực chống tại mũi cọc:

R b = qb Ab

Trong đó:

f i = σ h,i tanφ a,i + ca,i



σ h,i = ( 1 - sinφ a,i ) σ v,i



Ta có bảng thống kê sức chống thân cọc:

Chiều sâu

chôn cọc (m)

4

5.7



li(m)



σv,i(Kpa)



ϕa,i



σh,i(Kpa)



ca,i(Kpa)



fi



γcf



γcffili



2

1.7



65.88

98.93



12.02

12.02



52.16

78.33



12.43

12.43



23.54

29.11



1

1



47.07

49.48



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 74



Đồ án nền & móng



7.7

9.7

11.7

13.7

15.7

17.5

Tổng



2

2

2

2

2

1.8

15.5



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



139.73

180.61

221.49

262.37

303.25

340.04



21.21

21.21

29.29

29.29

29.29

29.29



Tính sức kháng của đất dưới mũi cọc:



89.18

115.27

113.13

134.01

154.89

173.68



3.71

3.71

6.55

6.55

6.55

6.55



38.32

48.44

70.01

81.72

93.43

103.98



1

1

1

1

1

1



'

Q p = ( cN cγ,p

+ qq' Nb' ) A



φ = 29.290 ;c = 6.55 KPa

 N q = 28



⇒  N c = 30

 Nγ = 14





q 'γ,p :



Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc.

q 'γ,p = ( 18×1.5 + 19.44×4.2 + 20.4×4 + 20.4×7.8 ) - 10×(1.5 + 4.2 + 4 + 7.8) = 174.37 (KPa)

'

⇒ Q p = ( cN cγ,p

+ qq' Nb' ) A = (6.55×30 + 174.37×28)×0.09 = 457.10 KN



⇒ R cd

= γ c ( γ cq q b A b + u ∑ γ cf f i li ) = 1× ( 457.10 + 1.2×947.56 ) = 1594.17 KN

c,u



d/ Sức chịu tải theo công thức Nhật Bản:

R c,u = q p A p + u ∑ ( f c,i lc,i + f s,i ls,i )



Trong đó:

qp : Cường độ sức kháng của đất mũi. Do ta sử dụng cọc đóng nên:

+ qp = 300Np (Khi mũi cọc nằm trong đất rời)

+ qp = 9cu (Khi mũi cọc nằm trong đất dính).



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 75



76.63

96.88

140.02

163.44

186.87

187.16

947.56



Đồ án nền & móng



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



Đối với cọc đóng, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ

f s,i =



“i” là:



10N s,i

3

f c,i = α p f Lc u,i



c u,i = 6.25N c,i



Và lớp đất dính thứ “i” là:

với

NP là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc.

K2 = 2 : hệ số cho cọc đóng.

u = 1.2m : Chu vi tiết diện ngang cọc.

h = : Chiều sâu hạ cọc.

Ns,i là chỉ số SPT trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc.



Ta có bảng thống kê sức chống thân cọc trong đất dính

Chiều sâu

chôn cọc

(m)

4

5.7

7.7

9.7

Tổng



lc,i (m)



Nci



σ 'v



2

1.7

2

2

7.7



6.5

11.5

15

11



75.6

108.65

149.45

190.25



αp



fL



cui



fci



0.63

0.42

0.46

0.98



0.93

0.93

0.93

0.93



40.63

71.88

93.75

68.75



23.80

28.07

40.11

62.66



Ta có bảng thống kê sức chống thân cọc trong đất rời



SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 76



f ci lci

47.60

47.73

80.21

125.32

300.86



Đồ án nền & móng



Chiều sâu

chôn cọc

(m)

11.7

13.7

15.7

17.5

Tổng



GVHD: ThS. Nguyễn Tổng



ls,i (m)



Nsi



fsi



2

2

2

1.8

7.8



10.5

11.5

14

15.5



35.00

38.33

46.67

51.67



q p = 300N p = 300×



Do mũi cọc nằm trong đất rời nên



f si .lsi

70.00

76.67

93.33

93.00

333.00



6.5 + 15.5

= 3300 (KPa)

2



⇒ R SPT

= q p A p + u ∑ ( f c,i lc,i + f s,i ls,i ) = 3300×0.09 + 1.2×(300.86 + 333) = 1057.63 (KN)

c,u



e/ Sức chịu tải thiết kế:

cd



R c,k = min  R clc,u ; R c,u

; R SPT

c,u  = min [ 2291.62; 1594.17; 1057.63] =1057.63 (KN)



R c,d =



R c,k

γk



=



1057.63

= 604.36 (KN)

1.75



Trong đó:

- γk là hệ số tin cậy theo đất nền, trị số γk lấy phụ thộc vào số lượng nhóm cọc như sau:



+ Móng có ít nhất 21 cọc:



γ k = 1.4



+ Móng có từ 11 đến 20 cọc:

+ Móng có từ 6 đến 10 cọc:

+ Móng có từ 1 đến 5 cọc:



γ k = 1.55



γ k = 1.65



γ k = 1.75



⇒ PVL = ( 2÷3) R c,d = ( 2÷3) ×604.36 = ( 1208.72÷1813.08 ) KN



Chọn



PVL = 1500 KN



.

4.2.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc:

SVTH: Nguyễn Hoàng Tấn Vũ



Trang 77