TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN & MÓNG
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN & MÓNG
THIẾT KẾ MÓNG TRỤ CẦU VỪA VÀ NHỎ.
A/ THUYẾT MINH,TÍNH TOÁN:
I/ Xác đònh số liệu đề bài:
Số liệu đề bài:Phương án 2-2-9
1.1-Tải trọng tác dụng :
Tải trọng Đơn vò Giá trò
N
t
tc
– Tónh tải tiêu chuẩn
kN 5400
N
h
tc
– Hoạt tải tiêu chuẩn
kN 1500
H
tc
x
– Hoạt tải tiêu chuẩn(dọc)
kN 160
H
tc
y
– Hoạt tải tiêu chuẩn(ngang)
kN 190
M

Bề dày lớp
W W
L
W
P
I
P
I
L
γ
γ
S
γ
C
e S
r
ϕ
C
(m) (%) (%) (%) (%) (-)
kN/m
3
kN/m
3
kN/m
3
(-) (-)
(Độ)
kN/m
2
1 10.0 32.1 39.4 21.1 18.3 0.6 18.2 27.3 13.78 0.982 0.893 8

W
L
(%) : Giới hạn chảy
W
P
(%) : Giới hạn dẻo
a (m
3
/kN) : Hệ số nén lún
k (m/s) : Hệ số thấm
n (%) : Độ rỗng
e : Hệ số rỗng
S
r
: Độ bão hoà
c (kN/m
2
) : Lực dính đơn vò
ϕ ( độ ) : Góc ma sát trong của đất
∆ : Tỷ trọng của đất .
1.Lơpù1: Bùn sét màu nâu vàng,nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm :
Chiều dày lớp là 10.0 m , cao độ tại mặt lớp là + 0,0 m , cao độ đáy lớp là – 10.0 m
Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) thay đổi từ 6 đến 8
Các chỉ tiêu cơ lý khác được xác đònh như sau :
- Chỉ số dẻo :
I
P
= W
L
– W

− = −
= 0.9815
- Độ rỗng :
n =
19815.0
9815.0
1 +
=
+e
e
= 0.495
- Độ bão hoà :
S
r
=
0.01
0.893
W
e
∆× ×
=

2.Lớp 2 : Sét màu nâu đỏ ,trạng thái cứng :
Chiều dày lớp là 2.3 m , cao độ tại mặt lớp là -10.0 m , cao độ đáy lớp là – 12.3m. Chỉ
số xuyên tiêu chuẩn (SPT) thay đổi từ 32 đến 11 , Các chỉ tiêu cơ lý khác được xác đònh
như sau :
- Chỉ số dẻo :
I
P
= W

-1 = 0.679
- Độ rỗng :
n =
1679.0
679.0
1 +
=
+e
e
= 0.4
- Độ bão hoà :
S
r
=
0.01W
e
∆×
=
0.797
3.Lớp 3 : Sét pha màu xám nâu ,xám trắng,trạng thái dẻo mềm:
Chiều dày lớp là 7.8 m , cao độ tại mặt lớp là –12.3 m , cao độ đáy lớp là -20.1m. Chỉ số
xuyên tiêu chuẩn (SPT) thay đổi từ 6 đến 11 .
- Chỉ số dẻo
I
P
= W
L
– W
P
=37.5 – 24.6=12.9%

− =
-1 = 0.914
- Độ rỗng :
n =
=
+
=
+ 1914.0
914.0
1e
e
0.48
- Độ bão hoà :
S
r
=
0.01W
e
∆×
=
0.930
4.Lớp 4 : Sét pha màu xám nâu ,xám trắng,trạng thái dẻo mềm:
Cao độ tại mặt lớp là –20.1 m . Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) thay đổi từ 19 đến 31 .
- Chỉ số dẻo
I
P
= W
L
– W
P

-1 = 0.777
- Độ rỗng
n =
=
+
=
+ 1777.0
777.0
1e
e
0.44
- Độ bão hoà :
S
r
=
0.01W
e
∆×
=
0.868
NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ :
1. Điều kiện đòa chất công trình:
Điều kiện đòa chất công trình trong phạm vi khảo sát đơn giản , chủ yếu là các lớp
sét, đặc biệt lớp 4 có khả năng chòu lực tốt.
Các lớp số 1 và 3 cóchỉ số SPT nhỏ,lớp 2 có sức chòu tải và chỉ số SPT khá cao
nhưng chiều dày nhỏ , lớp số 4 có khả năng chòu tải.
Từ các nhận xét trên nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát bằng BTCT và lấy lớp
đất số4 làm tầng tựa đầu cọc .
2. Đánh giá điều kiện thuỷ văn:
Khi ta xây dựng cầu, móng trụ cầu trở thành vật chắn dòng chảy tự nhiên của

bệ
= 2 (m)
Cao độ đáy bệ: CĐĐB = CĐMB - H
bệ
= 1.5 – 2 =- 0.5 (m)
Chiều cao cột trụ H
C
:
H
C
= CĐĐT – CDMT – CĐMB
=7.2– 1.4 – 1.5= 4.3 m
2.3-Xác đònh chiều rộng bệ trụ:
Ta có: a =
( )
0.2 1÷
(m)
b =
( )
0.2 1÷
(m)
Chọn :
a = 1m.
b = 1m.
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 5
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm

III/XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TẠI ĐÁY BỆ:
3.1-Xác đònh tải trọng tónh :
.Thể tích trụ toàn phần :

6.5
×
2 = 41.6 m
3

⇒
V
trụ
= 17.51 + 21.89 + 41.6 = 81 m
3

.Thể tích phần trụ ngập trong nước ứng với MNTN
V
’
tr
= S
tr
*(MNTN – CĐMB) +V
bệ

V
’
tr
= (3.14*1.2
2
/4 + 1.2*3.3)x(2.25 –1.5)+41.6= 45.418
Trọng lượng trụ: G
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 6
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm


= 24kN/m
3
: Trọng lượng riêng của bêtông
γ
n
= 10kN/m
3
: Trọng lượng riêng của nước
V
tr
= 81
3
m
: thể tích toàn phần trụ (chưa kể móng bệ)
V
tn
= 45.42m
3
:thể tích phần trụ ngậïp nước (chưa kể móng bệ)
n
h
= 1.4 : Hệ số tải trọng do hoạt tải
n
t
= 1.1 : Hệ số tải trọng do tónh tải
Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN :
(1) Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu :
N
1(tc)
= N

tc
+1.1* G
= 1.1*5400 + 1.4x1500+ 1.1*1489.85
= 9678.835 kN
(2) Tải trọng ngang tính toán dọc cầu :
H
tt
x
=1.4* H
tc
x
=1.4*160=224 KN
(3) Momen tính toán dọc cầu :
M
tt
= 1.4xM
tc
y
+ H
tt
x
x(CĐĐT – CĐĐB)
= 1.4*900 + 224*(7.2 + 0.5)
= 2984.8 kNm
-Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN :
(1) Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu :
P
tc
= N
t

=1.1*N
t
tc
+1.4* N
h
tc
+ 1.1*( γ
bt
*V
tr
- γ
n
*V
’
tr
)
= 1.1*5400 + 1.4*1500 + 1.1 *(24*81-10*45.4178)
= 9678.804 kN
(2) Tải trọng ngang tính toán ngang cầu :
H
tt
y
= 1,4* H
tc
y
=238 kN
(3) Momen tính toán ngang cầu :
M
tt
=1.4 *M

Mô men:
Do hoạt tải
Do lực ngang
2132 2984.8 2409 3372.6
900 1.4 1260 1100 1.4 1540
1232 1.4 1724.8 1309 1.4 1832.6
IV/XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỌC, TÍNH SỨC KHÁNG CỦA CỌC ĐƠN:
4.1-Chọn kích thước cọc:
- Chọn kíck thước mặt cắt ngang =
40 40×
cm
- Chọn cốt thép dọc chủ:
∅
= 22 mm
+ Cường độ chòu nén là f
y
=420(MPa)
+ Mô đun đàn hồi của thép là E
s
=
5
2 10×
(MPa)
+Số lượng 8 thanh.
+Diện tích cốt thép : A
s
=387 (mm
2
)
-Chọn mác bêtông cấp A

*Xác đònh cao độ mũi cọc căn cứ vào :
→
mặt cắt đòa chất

→
biểu đồ xuyên SPT
+Mũi cọc cắm sâu vào lớp đất tốt > 1 m
+Đất cát tri số N > 25
+Đất sét trò số N > 20
⇒
Tra thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn chọn cao độ mũi cọc = -28.2 ứng với giá trò xuyên N=24.
L
C
= CĐĐB – CĐMC = -0.5 - ( - 28.2)=27.7 m
Vậy chọn chiều dài cọc L
c
=28m (nội suy ta có N=23.9)
Từ đó ta có cao độ mũi cọc là : -0.5-28=-28.5 m.
Độ mảnh của cọc: L
C
/D = 28/0.4=70 thoả mãn yêu cầu về độ mảnh :
10030 ≤≤
D
L
C
Vậy tổng chiều dài cọc sẽ là L
cd
=28+1 =29 m (chiều sâu cọc ngàm vào bệ 1m )
Cọc được tổ hợp từ 03 đốt với tổng chiều dài đúc cọc là:
29m = 10 m+10 m+9 m .Như vậy hai đốt thâân có chiều dài 10 m , đốt mũi có chiều dài 9

2
) = 160000 ( mm
2
)
_ diện tích nguyên của cốt thép : A
st
=
8 387×
= 3096 (mm
2
)
_ cường độ giới hạn chảy quy đònh của cốt thép : f
y
= 420 Mpa
_ cường độ quy đònh của bê tông ở tuổi 28 ngày :f
c
’
= 28 Mpa
_ hệ số sức kháng
ϕ
= 0.75

⇒
Sức kháng lực dọc trục danh đònh
P
n
=
[ ]
0.8 0.85 28 (160000 3096) 420 3096× × × − + ×
=4027708.16 (N)

: sức kháng đơn vò mũi cọc (Mpa)
q
s
: sức kháng đơn vò thân cọc (Mpa)
A
s
: diện tích bề mặt thân cọc (mm
2
)
A
p
: diện tích mũi cọc (mm
2
)
Tra bảng 16 ta có:
56.08.0*7.0*7.0 ===
vqp
λϕ
:hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
56.08.0*7.0*7.0 ===
vqs
λϕ
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc
_ sức kháng đơn vò mũi cọc:
9 9 0.153 1.377
p u
q S= × = × =
(Mpa)
Trong đó: S
u

dímh cho cọc vào đất sét (theo Tomlinson,1987))
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 10
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm
.
si
A
: diện tích bề mặt thân cọc cắm trong lớp i
Lớp 1: D
b
=8400 mm
d=400 (mm)

1s
A
=4*400*(10000-2300)=12320000(mm
2
)
D
b
>20d=8000 mm
S
u1
= C
u1
= 26 kN/m
2
= 0.026 Mpa
Tra biểu đồ hình 50 – b ứng với lớp sét cứng ta được : α = 0.85

1 1 1

s u
q S
α
⇒ = × = × =
(Mpa)
Lớp 3: D
b
=8400 (mm)
d = 400 (mm)

3s
A
=4*400*7800=12480000(mm
2
)
D
b
>2d=8000 mm
S
u3
= C
u3
= 93 kN/m
2
= 0.093 Mpa
Tra biểu đồ hình 50 – c ứng với lớp sét cứng ta được : α = 0.90

3 3 3
0.90 0.093 0.0837(Mpa)
s u

α
⇒ = × = × =
(MPa)
Ta có bảng giá trị như sau :

Lớp
Độ sâu(mm)
α
S
u
q
si
A
si
(mm
2
) Q
si
(N)
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 11
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm
1 7700 0.85 0.026 0.0221 12320000 272272
2
2300 0.60 0.14 0.084 3680000 309120
3
7800 0.90 0.093 0.0837 12480000 1044576
4
8400 0.44 0.153 0.0673
2
13440000 904780.8

4.4- Tính sức kháng đỡ ngang của cọc đơn:

R u
P P
ϕ
=
Với :
u
P
=sức kháng đỡ ngang giới hạn (danh đònh)của cọc đơn(MPa)

ϕ
=hệ số sức kháng ngang của cọc =0.6
Dùng phương pháp Broms xác định P
u
:
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 12
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm
• Sức kháng đỡ ngang tới hạn
u
P
trong trường hợp đầu cọc tự do được tính
theo công thức sau :
Vì toàn bộ là đất sét thuộc loại đất dính :
P
u
=
( )
' ' ' '2
'

= L –
1.5B.
+)L
o
: Là chiều sâu tới tâm quay,
Và L
o
= (H + 23L)/(2H + L)
+)L
o
’
: Chiều sâu tới tâm quay, tính từ độ sâu tới mặt đất 1.5B, Hay L
o
’
= L
o
–
1.5B.
* Tính cho 4 lớp:
+)Lớp 1:vì cao độ mặt đất sau xói lở là :-2.3m
⇒
L
1
=10 – 2.3 = 7.7 m.
C
1
= 26(KN/
2
m
)

L
o2
= (10.5 + 23*2.3)/(2*10.5+2.3) = 2.72 (m)
L
o2
’
= 2.72 – 1.5*0.4 = 2.12 (m)
+)Lớp 3: L
3
= 7.8 m,
C
3
= 93 (KN/m
2
)
H
3
= 12.8 (m)
L
3
’
= 7.8 – 1.5*0.4 = 7.2 (m)
L
o3
= (12.8 + 23*7.8)/(2*12.8+7.8) = 5.76 (m)
L
o3
’
= 5.76 – 1.5*0.4 = 5.16 (m)
+)Lớp 4: L

− × × + ×
× × ×
 ÷
+ + ×
 
+
( )
2
2.12 2 1.7 2.12 0.5 1.7
9 140 0.4
1.7 10.5 1.5 0.4
 
− × × + ×
× × ×
 ÷
+ + ×
 
+
( )
2
5.16 2 7.2 5.16 0.5 7.2
9 93 0.4
7.2 12.8 1.5 0.4
 
− × × + ×
× × ×
 ÷
+ + ×
 
+

ui
C
: Cường độ chống cắt không thoát nước của đất
B : Cạnh hay đường kính cọc
:Chiều dài cọc ngập trong đất
Bảng tính Pu từng lớp:
Lớp đất B(m) C
ui
(KN/ m
2
) L
i
(m)
9 ( 1.5 )
ui ui i
P C B L B= −
1 0.4 26 7.7 664.56
2 0.4 140 2.3 856.8
3 0.4 93 7.8 2410.56
4 0.4 153 8.4 4296.24
Tổng
u ui
P P= =
∑
12524.4 (kN)
)(238),()(64.75146.04.12524 kNHHMaxkNP
yxR
=>=×=⇒

IV/XÁC ĐỊNH SỐ LƯNG CỌC, BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ, TÍNH NỘI LỰC

+Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau ít nhất là 2.5d
+Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ:
≥
225 mm
Nên ta bố trí cọc như sau:
Các cọc được bố trí theo hình thức lưới ô vuông trên mặt bằng và hoàn toàn thẳng đứng
trên mặt đứng , với các thông số :
Tổng số cọc trong móng n
c
= 15 cọc
Số hàng cọc theo phương ngang cầu n =5, bố trí tất cả các cọc thẳng đứng khoảng cách tim
các hàng cọc theo phương ngang cầu ở mặt phẳng đáy bệ b=1.35
m;khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ là 0.55 m
Số hàng cọc theo phương dọc cầu m = 3 tất cả bố trí cọc thẳng khoảng cách giữa tim các
hàng cọc theo phương dọc cầu ở mặt phẳng đáy bệ a=1.05 m
khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ là 0.55 m
MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC
4@1350=5400
550
550
2@1050=2100
550
550
Theo phương dọc cầu:
A=a*(n-1)+2* c
1
= 105*(3-1) + 2*55 = 320 cm
Theo phương ngang cầu:
B=b*(m-1)+2*c
2

bệ,trọng lượng riêng của bêtông.

- Khai báo vật liệu đặc trưng làm cọc:thuộc tính của bêtông và thép.
. Thuộc tính của bêtông:
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 17
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm

. Thuộc tính của cốt thép._Khai báo bố trí thép trong cọc:
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 18
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm

b/ Mơ hình tải trọng :

c/ Khai báo các lớp đất : trong đó sử dụng hệ số biến dạng
50
ε
(biến dạng
đất tương ứng với ứng suất bằng ½ ứng suất lệch tối đa) tra bảng ta được :
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 19
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm
Lớp số 1(cường độ khi cắt không thoát nước Cu=26kPa) có
50
ε
=0.01
Lớp số 2(cường độ khi cắt không thoát nước Cu=140kPa) có
50
ε

=986.80 kN
b-B¶ng gi¸ trÞ lùc c¾t theo ph¬ng dọc cầu lµ:
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 22
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâmc- B¶ng gi¸ trÞ lùc c¾t ph¬ng ngang cầu lµ: d- B¶ng gi¸ trÞ momen theo ph¬ng dọc cầu lµ
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 23
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm e- Bảng giá trị mơ men 5.4.3- Mô hình 3D của móng và biến dạng của nhóm cọc:
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 24
TKMH :Nền và Móng GVHD: Nguyễn Thanh Tâm5.4.4-V ẽ đường P-y theo mô hình của O’Neill(quan hệ giữa tải trọng ve
biến dạng ngang)
a- Đường cong P-y của lớp đất thứ 1:
SVTH: Nguyễn Văn Hưng_Lớp :Đường Bộ_K48 Trang 25