Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 1

Mục lục
Trang

PHẦN 1: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4
1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG. 4
1.1. Các ký hiệu sử dụng trong tính toán. 4
1.2. Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực xây dựng. 4
2. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ. 5
2.1. Nhận xét. 5
2.2. Kiến nghị. 5
PHẦN 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT 6
1. BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH. 6
2. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH. 7
2.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc. 7
2.2. Lựa chọn kích thước và cao độ cọc. 8
3. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ. 9
3.1. Trọng lượng bản thân trụ. 9
3.2. Lập các tỏ hợp tải trọng thiết kế với MNTN. 10
3.3. Lập bảng tổ hợp tải trọng. 11
4. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC 11
4.1. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu. 11
4.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền. 13
4.3. Sức kháng tính toán của cọc đơn. 17
5. CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG. 17
5.1. Tính số lượng cọc: 17
5.2. Bố trí cọc trong móng : 18


THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

Sinh viên: Nguyễn Hữu Dân.
Lớp: Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50.
Trường: Đại học giao thông vận tải.
Mã sinh viên: 0901958
Đề bài: 7-5-3 Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 4
PHẦN 1: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG.
1.1. Các ký hiệu sử dụng trong tính toán.


: Trọng lượng riêng của đất tự nhiên. (kN/m
3
)

s

n
: Độ rỗng.
e
: Hệ số rỗng.
S
r

: Độ bão hòa.
c
: Lực dính của đất. (kN/m
2
)

: Tỷ trọng của đất. (độ)

: Tỷ trọng của đất.

1.2. Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực xây dựng.
Tại lỗ khoan BH3, khoan xuống cao độ là -40m, gặp 4 lớp đất như sau:
 Lớp 1:
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 5
Lớp 1 là lớp cát xãm, xám đen, kết cấu rời rạc. Chiều dày của lớp xác định được ở BH3 là
4.30m. Cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ mặt đáy là -4.30m. Chiều sâu xói của lớp đất
này là 1.70m.
 Lớp 2:
Lớp 2 là lớp sét, xám nâu, xám đen, trạng thái chảy, phân bố dưới lớp 1. Chiều dày
của lớp là 3.90m, cao độ mặt lớp là -4.30m, cao độ đáy lớp là -8.20m.

Phó Yªn
4600
3@1200=3600
22
8200
6@1200=7200
500
500
P
500
H¹ l-u
2524
P
23
P P
28
P
27
P
26
P
15
P
Quy Nh¬n
8
P
500
1
P
21

P
C¸t mÞn
-21.00
C¸t mÞn
SÐt pha
-18.00
-16.00
1000
2000
3@1200
500
28 cäc BTCT 400 X 400
L = 28,00 m
6@1200
500
500
3000
7000
1900
250
1750
2000
250
2000
1750
200
200
1900
1600
200

+1.50(C§§B)
3000
8200
+8.00(MNTN)
4600
300
300
-2.00(M§SX)
8100
2300
4400
2300
9000
mÆt b»ng cäc
mÆt b»ng trô
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 7
2. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH.
2.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc.
 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT).
Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mực nước
giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông ta chọn giá
trị các cao độ như sau:
Cao độ đỉnh trụ được chọn như sau: max 
 + 1
 + 

 – 0.3m.

 Cao độ đáy bệ(CĐĐaB).
CĐĐaB = CĐĐB – H
b
= 2.0 – 2.0 = 0m.

Vậy các thông số thiết kế được chọn như sau:
Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 7.00m.
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2.0m.
Bề dày đáy móng: H
b
= 2.0m.
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIT K MễN HC NN V MểNG.
Nguyn Hu Dõn
Lp K thut h tng ụ th - Khúa 50 Trang 8
Cao ỏy b : CaB = 0 m. 2.2. La chn kớch thc v cao cc.
Theo tớnh cht ca cụng trỡnh l cu cú ti trng truyn xuụng múng l ln, a cht cú
lp t chu lc nm cỏch mt t 8.20m v khụng phi l tng ỏ gc nen chn gii phỏp
l múng cc ma sỏt bờ tong ct thộp.
Chn cc bờ tụng ỳc sn, cc cú kớch thc l 0.45x0.45
2
; c úng vo lp t
s 3 l lp cỏt ht nh, kt cu cht va. Cao mi cc l -31.0m. nh vy cc ngp sõu
vo lp t s 3 l 22.80m.
Chiu di ca cc c xỏc nh nh sau:
L
c

Hb = ?
120
MNTN
MNTT
b = ?
Cao độ MĐ sau khi xói lở
Cao độ đỉnh trụ
80
60
y
m
x
h
170
N
MNCN
Cao độ đáy dầm
30
x
y
h
m
N
25
150
Httr = ?
b = ?
Hb = ?
80
60

= V
1
+ V
2
+ V
3
= 0.8 x 1.7 x 8 +

8 + 4.5 +2  0.25

 0.6  1.7
2
+ (3.3 x 1.2 x 3.6 +
 1.2
2
4
x 3.6)
= 10.98 + 6.63 + 18.33
= 35.94 .
3

V1
V2
V3
V1
V2
V3
MNCN
Cao ®é ®¸y dÇm
30

CĐĐB : Cao độ đỉnh bệ.
3.2. Lập các tỏ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.
Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD



- tĩnh tải thẳng đứng.
KN
5800



- hoạt tải thẳng đứng.
KN
4000



- hoạt tải nằm ngang.
KN
110


-hoạt tải momen.
KN.m
700


x V
tn
.
= 4000 + ( 5800 + 24.5 x 35.94) – 9.81 x 5.6
= 10625.59 KN

- Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu.
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 11

1

= 


= 110 KN
- Mômen tiêu chuẩn dọc cầu.

1

= 

+ 


x (CĐĐT – CĐĐB)
= 700 + 110 x (7 – 2)
= 1250 KN.m

 Mômen tính toán dọc cầu.

1

= 1.75 x 

+ 1.75 x 


x ( CĐĐT – CĐĐB)
= 1.75 x 700 + 1.75 x 110 x (7.0 – 2.0)
= 2187.5 KN.m
3.3. Lập bảng tổ hợp tải trọng.

TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐI
Tải trọng thẳng đứng.
KN
10625.59
15295.73
Tải trọng nằm ngang.
KN
110
192.5
Mômen
KN.m
1250

R
= φ x P
n
= φ x 0.8 x [0.85 x 


x (A
g
– A
st
) + 

x A
st
]
Trong đó :
φ : Hệ số sức kháng của bê tông, φ = 0.75.



: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày ( MPa).


: Giới hạn chảy tối thiểu của thanh cốt thép (MPa).
A
g
: Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, A
g
= 450 x 450 = 202500 (
2

x Q
p
+ 

x Q
s
.
Với :
sss
A.qQ 
;
ppp
A.qQ 

Trong đó:
Q
p
: sức kháng mũi cọc (MPa)
q
p
: sứ kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Q
s
: sức kháng thân cọc (MPa)
q
s
: sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
A
p
: diện tích mũi cọc (mm


ta có :
36.0
qs


vq
45.0 
trong đất cát với
8.0
v

ta có :
36.0
q


 Sức kháng ma sát.
Do thân cọc được ngàm trong 3 lớp đất, có cả lớp đất dính và lớp đất rời nên ta tính Q
s

theo 2 phương pháp:
Đối với lớp đất sét : tính theo phương phap α.
Đối với lớp đất cát : tính theo phương pháp SPT.
- Đối với lớp đất xét.
Theo phương pháp α, sức kháng đơn vị q
s
được xác định như sau:
q
s



 25 
50 
.
Nếu S
u
≥ 75 KPa  α = 0.5.
Xét lớp đất số 2:
Ta có : S
u
= 17.2 KN/
2
=17.2 KPa = 0.0172 MPa.
D
b
= 3.9 m.
Tham khảo công thức xác định α của API ta có :
S
u
= 17.2 KPa < 25 KPa  α = 1.0.
Do đó ta lấy hệ số dính α = 1.0

Tên
lớp
Độ
sâu
(m)
Chiều
dày

0.0172
1.0
0.0172
120.744

- Đối với lớp đất cát.
Sức kháng cọc ma sát được xác định như sau:
Q
s
= q
s
x A
s
với q
s
= 0.0019

.

Trong đó :
A
s
: diện tích bề mặt thân cọc (
2
).


: số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc ( búa / 300 mm).

Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!

6

(
2
)
Q
si

(KN)
Lớp 1
2.0
0
1.8
2
0
0
0
0
4.0
2.0
1.8
2
2.0
3.8
3.6
13.68
4.3
0.3
1.8
1.85

3.0
1.8
11
9.5
18.05
5.4
97.47
16.0
3.0
1.8
11
11
20.9
5.4
112.86
19.0
3.0
1.8
14
12.5
23.75
5.4
128.25
22.0
3.0
1.8
20
17
32.3
5.4

47.5
3.6
171.0
Q
si
=




1161.312

Vậy sức kháng thân cọc như sau:
Lớp
Q
qs

(KN)
Hệ số sức kháng





.


(KN)

1

q
corr
p

b
D038,0

Và N
corr
= 0.77log
10

1.92


  N
Trong đó:
A
p
: diện tích mũi cọc ( 
2
).
N
corr
: số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, 

( búa/300mm).
N : số đếm SPT đo được (búa/300mm), lấy số SPT tại mũi cọc.



   
 
 
 
 
1 1 1
(1)
11
1
(1)
1
h bh h n
bh
bh n
e
e
e
   


  
  


=
26.7 1.04 9.81
18.09
1 1.04



=
27.6+0.952 ×9.81
1+0.952
= 18.92 KN/m
3

Ta có :  = γ
1
× (h
1
– h
x
) + γ
2
× h
2
+ γ
3
× h
3

= 18.09 × (4.3 – 2.0 ) + 16.8 × 3.9 + 18.92 × 22.80.
= 538.503.
Áp lực lượng nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 3.1m là:
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 17
u = (3.1 + h
1

= 20.24
- Tính q
p
:
Ta có D
b
= 22800mm, D = 450 mm.
 q
p
=
0.038 ×20.24 ×22800
450
= 38.97 N/
2

- Tính q
l
:
q
l
= 0.4 × N
corr
= 0.4 × 20.24 = 8.096 < q
p

 lấy q
p
= 8.096.
 với A
p


Trong đó :
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 18
N : Tải trọng thắng đứng ở TTGHCĐ (KN)
P
tt
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn ( KN).
Thay số: n ≥
15295 .73
1081 .52
= 14.
 chọn n = 20 cọc.
5.2. Bố trí cọc trong móng :
 Bố trí cọc trên mặt bằng.
Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 quy định:
- Khoảng cách từ mặt bên của bất kỳ cọc nào đến mép gần nhất của móng phải lớn hơn
225 mm.
- Khoảng cách giữa các tim cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2.5 lân đường kính
cọc hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn nhất.
Với n = 20 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng
đứng trên các mặt đứng, với các thông số :
 Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 5, khoảng cách tim giữa các hàng cọc theo
phương dọc cầu là 1200mm.
 Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4, khoảng cách tim giữa các hàng cọc theo
phương ngang cầu là 1200 mm.
 Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép cọc theo cả 2 phương ngang và dọc cầu
là 500 mm.

= 4600 x 5800 x 2000 = 5.336 x 10
10

3
= 53.36 
3

5.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ:
 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD.
- Tải trọng thẳng đứng:

2

= 
1

+ (γ
bt
– γ
n
) x V
b
= 10625.59 + (24.50 – 9.81) x 53.36
= 11409.45 KN

- Tải trọng ngang.

2

= 


= 15295.73 + (1.25 x 24.50 – 9.81) x 53.36
= 16406.42 KN
- Tải trọng ngang.

2

= 
1

= 192.5 KN
- Mômen.

2

= 
1

+ 
1

x H
b
= 2187.5 + 192.5 x 2 = 2572.5 KN.m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ
Tải trọng
Đơn vị
TTGHSD
TTGHCĐ
Tải trọng thẳng

max
= 824.4 KN
Lực cắt là 24.25 KN
Momen là 4.253 KN.m
 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn.
Công thức kiểm toán : N
max
+ ∆N ≤ P
tt

Trong đó :
N
max
: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc ( lực dọc trục).
∆N : Trọng lượng bản thân cọc (KN).
P
tt
: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN).
Ta có :
P
tt
= 1081.52 KN
∆N = L
c
× 
2
× (

- 


: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. V
C
= 16406.42 (kN)
Q
R
: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc.
g

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc.
Q
g
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc.
φ
g1
, φ
g2
: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc trong đất dính, đất rời.
Q
g1,
Q
g2
: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính, đất rời.
 Với đất dính.
Q
g1
= min{η x tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương tương}
= min{Q
1
; Q
2

450
˗ 2.5) = 0.667.
- Xác định Q
1
:
Tổng sức kháng danh định dọc trục của cọc đơn trong đất sét :
Q
s
= 120744 N
Vậy Q
1
= n× η × Q
s
= 20 × 0.667 × 120744 = 1610724.96 N = 1610.72 KN.
- Xác định Q
2
:
Tính với lớp đất 2, sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác định theo công thức :
Q
2
=
 
uc
u
SXYNSZYX  22
.
Trong đó:
X : Chiều rộng của nhóm cọc.
Y : Chiều dài của nhóm cọc.
Z : Chiều sâu của nhóm cọc.

 Lớp 2 có chiều dày 3.9m và S
u
=
u
S
= 17.2 KN/
2
= 0.0172MPa.
 
2
 2
= (2 × 4050 + 2 ×5250) × 3900 × 0.0172 = 1247688 N = 1247.688 KN
Vậy Q
g1
= min( 1610.72; 1247.688) = 1247.688 KN
Với φ
g1
= 0.65
 Với đất rời.
Q
g2
= η x Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn.
Trong đó : η là hệ số hữu hiệu, lấy =1
- Sức kháng thân cọc của cọc đơn ở lớp 1 và lớp 3 là :
Q
s1
= 15655N ; Q
s3
= 1161312N
Vậy tổng sức kháng thân cọc của nhóm cọc trong đất cát là:

7.1. Xác định độ lún ổn định.
Do lớp đất 1 và 2 là các lớp đất yếu, lớp đất 3 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định của kết cấu
nhóm cọc được xác định theo móng tương đương, sơ đồ như hình vẽ:
Generated by Unregistered Batch DOC TO PDF Converter 2011.3.1006.1517, please register!
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG.
Nguyễn Hữu Dân
Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị - Khóa 50 Trang 24

Ta có : D
b
= 22800mm. Móng tương đương nằm trong lớp đất 3 và cách đỉnh lớp một
khoảng bằng
2

3
= 15200mm.
Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún của móng tương đương như sau :
Sử dụng kết quả SPT:

=
corr
N
BIq 30

Trong đó : I = 1 - 0.125
5.0
B

: Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực.


: Độ sâu hữu hiệu, lấy bằng
2

3
(mm), D’ = 15200 mm.
N
corr
: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu
B phía dưới đế mong tương đương (Búa/300mm).
I : Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm.
Ta có:
I = 1 – 0.125 ×
15200
4050
= 0.53 > 0.5
 Tính q:
Kích thước của móng tương đương.
- Chiều rộng móng tương đương chính là khoảng cách giữa tim của 2 cọc xa theo chiều
ngang cầu nhất cộng với đường kính cọc :
B
tđ
= 3 × 1.2 + 0.45 = 4.05 m.
- Chiều dài móng tương đương chính là khoảng cách giữa tim 2 cọc xa nhất theo chiều
dọc cầu cộng đường kính cọc :
L
tđ
= 4 × 1.2 + 0.45 = 5.25 m.










'
10
92.1
log77.0


Trong đó :
N
corr
: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ.
'

: Ứng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm
2
).
N : Số đếm SPT trong khoảng tính lún. N được lấy bằng giá trị trung bình của số đếm
SPT của lớp đất được giới hạn từ đáy móng tương đương tới độ sâu một khoảng B =
4.05m .