Bài tập thiết kế móng cọc BTCT

HD: TS. Phan Trường Sơn
Page 1 of 15

THIẾT KẾ MÓNG CỌC BTCT
I. Nội lực tại chân cột 500x500:
N
max
= 2106,23 KN ; Q
max
=24,057 KN.
M
xtư
= 0,0768 KNm ; M
ytư
= 32,578 KNm.

II. Mặt cắt đòa chất thủy văn & bảng tổng hợp các chỉ tiêu:

Số
lớp
Ký
hiệu
Độ
sâu
z
i
(m)
Độ
ẩm

D
A
B
ϕ

C
(%) kN/m
3
% % % (
0
) kN/m
2
1
OH 9
96,2 14,72 2,7
99
2,550 65 35 30 1,95 5 06,40
2
MH 18
81,7 15,20 2,7
99
2,228 65 35 30 1,56 5 06,77
3
SC 34
17,1 21,55 2,7
99
0,467 40 10 25 0,084 19 33,17
4
CL 50
28,2 19,56 2,7

2. Kích thước đài móng
- Chọn bề rộng đài b
đ
= 2m.
- Mặt trên của đài -5m.
- Chọn chiều cao đài: h
đ
= 1m.
- Chiều sâu chôn đài móng h
min
được chọn theo công thức :
0
max
m min
d
2xQ
φ
h h = 0,7.tg(45 - )
2
γ
'.b
tt
≥

Với :
ϕ = 4
0
52’36’’; γ’ = 14,72 kN/m
2
.

.
* Chiều dài cọc :
- Phần đầu cọc bò đập vỡ, lấy thép ngàm vào đài = 0,8m.
- Phần cọc ngàm vào đài = 0,2m.
- Chiều dài cọc = 24m.
Σl cọc = 25m
- Mũi cọc ở độ sâu:
Z
m
= 6 + 24 = 30m.
* Phương pháp hạ cọc :
- Ép tónh.

Sơ đồ đòa chất và cọc khi được ép vào trong đất: Bài tập thiết kế móng cọc BTCT

HD: TS. Phan Trường Sơn
Page 3 of 15

3. TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC :
3.2 Sức chòu tải của cọc theo vật liệu :
- Sức chòu tải theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau:
P
vl
= ϕ(R
b
A
p

2
– 0,0016x60 ≈ 0,83
A
s
= 8,044x10
-4
m
2
, R
s
= 365000 kN/m
2
.

A
p
= 0,09 m
2
, R
b
=14500 kN/m
2
.
P
vl
= 0,83x(14500x0,09 + 365000x8,044x10
-4
)
P
vl


với :
• m hệ số điều kiện làm việc, m = 1.
• m
R
-hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc (cát), m
R
= 1 (bảng A3).
• m
f
-hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông cọc( hạ cọc đặc bằng búa), m
f
= 1 (b.A3).
• A
p
diện

tích mặt cắt ngang cọc, A
p
= 0,09 m
2
.
• u chu vi cọc, u = 1,2 m.
• q
m
-khả năng chòu mũi của cọc, tra bảng A
1
, với độ sâu mũi cọc 32m – cát mòn:
q
p

1
1
B = 1,95
7,0 0 2
0
2 8,5
2
3
B = 1,56
10,0
0
2
0
4 12,0 2
5 14,0 2
6 16,9 2
7 17,5 1
3
8
cát mòn
19,0 55,0 2 110
9 21,0 57,0 2 114
10 23,0 59,0 2 118
11 25,0 61,0 2 122
12 27,0 63,0 2 126
13 29,0 65,0 2 130
14 31,0 66,8 2 133,6
Σ
853,6


= 1,4 (sức chòu tải xác đònh bằng tính toán).

3.3.2 Theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (phụ lục B):
- Sức chòu tải cực hạn của cọc trong đất tính theo công thức :

u
Q= Q+ Q
sp

- Tính Q
s
:
Q
s
= A
s
f
s
= uΣf
si
l
i
với
f
s
= c
a
+ σ’
h
tgϕ

p

Điểm
Z
i

(m)
γ
đn
=γ-γ
n

(kN/m
3
)
σ’
v

(kN/m
2
)
σ’
v

giữa
lớp
ϕ
a

(


(kN/m
2
)
Q
si
(kN)
1
trên
dưới
6
9
4,72
28,32
42,48
35,4 5 0,0872 0,0875 0,9128 06,40 9,23 33,22
2
trên
dưới
9
18
5,2
42,48
89,28
65,88 5 0,0872 0,0875 0,9128 06,77 12,03 129,92
3
trên
dưới
18
32 11,55

= 6,7; N
c
= 16,558; N
γ
= 4,5.
Ư q
p
= 1,3c N
c
+ σ
’vp
N
q
+ 0,4γd
p
N
γ
=
= 1,3 x 37 x 16,558 + 331,83 x 6,7 + 0,4 x 11,55 x 0,3 x 4,5 = 3025,94kN/m
2
.
Ư Q
p
= 0,09 x 3025,94 = 272,33kN.

- Sức chòu tải cực hạn của cọc:

2
QQ
QQ

=
⎧⎫
⎪⎪
== =
⎨⎬
⎪⎪
=
⎩⎭

3.1 Tính toán cốt thép trong cọc :
- Dựa vào sơ đồ cẩu cọc khi vận chuyển, sắp xếp cọc trong bãi, cẩu cọc khi đóng cọc để tính cốt
thép trong cọc. Tải trọng tác dụng lên cọc chủ yếu là do trọng lượng bản thân cọc.
- Tải tác dụng lên cọc :

γ
tt
cbt đ
q= F nk

Với: q
tt
– là tải trọng tính toán tác dụng lên cọc
F
c
– là diện tích tiết diện ngang của cọc
n – là hệ số vượt tải, n=1.1
γ
bt
– là khối lượng riêng của bêtông, γ
bt

qL
25
=
2,723.9
25
= 1kN.

- Biểu đồ moment khi cẩu lắp để treo cọc :
* Trường hợp 1 : khi móc cẩu tại vò trí 0,29L . - Ta có:
M
max
=
2
qL
24
=
2
2,723.9

.
- Chọn a = 3 cm
⇒
h
o
= 30 - 3 = 27 cm.

α
m
=
2
bo
M
Rbh
=
6
2
9,22.10
14,5.300.270
= 0.029 <
α
R
= 0,404

ξ
= 1 -
α
m
1 - 2
= 1 - 1 - 2.0,029 = 0,015.

= 3,43cọc.
=> bố trí 4 cọc.
Bài tập thiết kế móng cọc BTCT

HD: TS. Phan Trường Sơn
Page 7 of 15

- Khoảng cách các cọc ( tính từ tâm cột) :
a = 3D = 3.0,3 = 0,9 m.
- Kích thước đài:
B
đ
= L
đ
= 0,5D +1D +2D+1D + 0,5D = 6.0,3 = 1,8m => kích thước chọn ban đầu là hợp lý.
- Sơ đồ bố trí cọc, đài. - Xác đònh tải trọng tác dụng lên đầu cọc:
Tọa độ của các cọc:
x
1
= x
2
=

0,7.
x
3
= x

- Khối lương móng khối quy ước W
qư
:
W
qư
= B
đ
.L
đ
.h
m
.γ
tb

= 2 x 2 x 3,5 x (20-10)
= 140kN.
⇒
Tải tác dụng lên đài cọc:
• N
đ
tt
= N
tt
+ W
qư
= 2106,23 + 140 = 2246,23kN.
• M
tt
x
= M

+
∑∑
11
22
ii
M
M
P + .x .y
x
tt
tt
y
x
tb
y

=
0,0768 32,578
561,6 + .(0,7)+ .(0,7)
1,96 1,96

= 573,3kN.
- Cọc 2 :P
2
=
+
∑∑
22
22
ii

tt
y
x
tb
y

=
0,0768 32,578
561,6 + .(-0,7)+ .(-0,7)
1,96 1,96

= 550,6kN.
- Cọc 4 :P
4
=
+
∑∑
44
22
ii
M
M
P + .x .y
x
tt
tt
y
x
tb
y

=
2106,23
1, 2
= 1755,193 KN.

=
MM
M=
1,2
tt tt
tc
x
x
x
n
=
0,0768
1, 2
= 0,064 KNm.

=
MM
M=
1,2
tt tt
yy
tc
y
n
=
⇒
ϕ
tb
= 12
0
=>
ϕ
=
0
3
4
tb

- Ta có kh
oảng cách giữa hai mép cọc ngồi = 2 – 0,15 x 2= 1,7m. - Kích thước móng khối quy ước tại mũi cọc:
L
m
= B
m
= 1,7 + 2(
∑
i
L
). tan(
ϕ

) x h
1
x γ
1
đn
]

=[( 4,22
2
– 4 x 0,09) x 3 x
(14,72-10)]
N
tc
2
= 247,1
Lớp 2 – phần cọc [(B
2

m
– 4A
c
) x h
2
x γ
2
đn
]

=[( 4,22
2

c
x γ
b
t
= 4 x 0,09 x 26 x 24 N
tc
5
= 224,64
Σ N
tc
= 6246,7
Bài tập thiết kế móng cọc BTCT

HD: TS. Phan Trường Sơn
Page 10 of 15

- Tải trọng tại đáy mũi cọc:

tc
m
N
= N
tc
+ W
qưm

= 1755,193 + 6246,7
= 8002kN.

tc

N
y
y
=
27,149
8002
=3,4.10
-3
m.
- Ứng suất dưới móng khối quy ước:

tc
m
tb
2
N
P=
B
m
=
2
8002
4,22
= 449,3kN/m
2max tb
mm
6e

x
B

= 449,3 (
−
−
−−
63
63,410
1
4,22 4,2
6810
2
xxxx
)
= 447,2kN/m
2

- Tải trọng tiêu chuẩn dưới móng khối quy ước:

γγ
tc ' '
12
m2 m1
tc
mm
R= (A.B. + B.H. + D.c)
k
trong đó:
• m

= 21,55 -10 = 11,55 KN/m
2
.
•
γ
'
m1
H
= 331,83kN/m
2

( đã tính ở phần trên).
Vậy :
R
tc
=
1,2.1,3
[(0,4664x4,22x11,55) + (2,8656x331,83) + (5,4647x33,167)]
1,1

= 1637,8kN/m
2
.
Bài tập thiết kế móng cọc BTCT

HD: TS. Phan Trường Sơn
Page 11 of 15

Kiểm tra :
P

m
).
-
Độ sâu dừng tính lún là nơi σ
gl
≤ 0,2σ
bt
.
- Ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước:
σ
gl
= P
tb
- γ
1
. h
m
= 449,3 - [(14,72 x 2,5) + (14,72-10)3,5] = 395,9kN/m
2
.
- Ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ước (điểm 0):
σ
0
bt
= (2,5x14,72) + (6,5x4,72) + (9x5,2) + (14x11,55) = 275,98kN/m
2
.
- Tỷ lệ L
m
/B

(kN/m
2
)
3
1
0
1
0
1
0
0,24
1
0,928
275,98
275,98 + (1x11,55)
= 275,98
= 278,53
395,9 x 1
395,9 x 0,928
= 395,9
= 367,4
2
1
2
1
2
0,24
0,47
0,928
0,732

4
0,71
0,95
0,52
0,364

318,64+ (1x19,56)
= 318,64
= 338,2

395,9 x 0,364
= 205,87
= 144,12
5
4
5
4
5
0,95
1,18
0,364
0,265

338,2 + (1x19,56)
= 338,2
= 357,76

395,9 x 0,265
= 144,12
= 104,91


395,9 x 0,151
= 78
= 59,8

Ư ngừng tính lún tại điểm 7.
Bi tp thit k múng cc BTCT

HD: TS. Phan Trng Sn
Page 12 of 15 S
xỏc nh vựng nộn lỳn
- ẹoọ luựn cuỷa moựng (TCVN 45 78):


=

gl
0
tbi i
1
oi
S = .h
E
n
i

v


(kN/m
2
)

tb
gl

(kN/m
2
)

i

0i
E
i

(kN/m
2
)


gl
0
tbi i
oi
S = .h
E
i

20000
0,917
4
3
4
1
205,87
144,12
175
0,648
5
4
5
1
144,12
104,91
124,52
0,461
6
5
6
1
104,91
78
91,5
0,339
7
6
7
1

= 0,9m.
- Chọn lớp bê tông bảo vệ a = 0,1 m.
- Do chọn chiều cao làm việc của đài theo điều kiện tuyệt đối cứng nên không cần kiểm tra điều
kiện xuyên thủng đài cọc.

4.3.2 Tính cốt thép cho đài cọc
: S
ơ đồ tính cốt thép cho đài

- Xem đài cọc được ngàm tại chân cột (như hình).
- Giá trò của P
1
+ P
4
sẽ được dùng để tính cốt thép dọc.
- Giá trò của P
1
+ P
2
sẽ được dùng để tính cốt thép ngang.

- Cốt thép dọc :
M
d
=
∑
itđ


- Cốt thép ngang :
M
n
=
∑
itđ
(a .P )
= a(P
1
+ P
2
) = 0,45.( 573,3 + 550) = 505,5Nm.
Bài tập thiết kế móng cọc BTCT

HD: TS. Phan Trường Sơn
Page 14 of 15

Fa
n
=
n
s0
M
0,9.R .h
=
505,5
0,9 365000 0,893xx
= 1,72.10
-3