ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
CHƯƠNG III :
TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
 ĐẶC ĐIỂM CỦA CỌC KHOAN NHỒI VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG :
- Cọc khoan nhồi là loại cọc được đổ bêtông tại chỗ và thi công bằng các
phương pháp khác nhau tùy theo yêu cầu truyền tải của công trình .
- Trong những năm 80, ở nước ta đã sử dụng loại cọc khoan nhồi bằng
phương pháp tạo lỗ thủ công để tạo nên cọc, cho đến nay đã sử dụng các thiết bò
hiện đại để tạo lỗ và nhồi bêtông vào lỗ khoan theo các biện pháp và qui trình thi
công khác nhau .
- Cọc khoan nhồi được sử dụng rộng rãi trong các ngành cầu đường , trong
các công trình thủy lợi, trong những công trình dân dụng và công nghiệp . Đối với
việc xây dựng nhà cao tầng ở các đô thò lớn trong điều kiện xây chen, khả năng áp
dụng cọc khoan nhồi đã được phát triển và có những tiến bộ đáng kể .
- Những ưu, khuyết điểm của cọc khoan nhồi :
 Những ưu điểm chính cần phát huy triệt đe å :
- Có khả năng chòu tải lớn. Sức chòu tải của cọc khoan nhồi với đường kính
lớn và chiều sâu lớn có thể đạt đến ngàn tấn.
- Không gây ra ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh,
thích hợp với việc xây chen ở các đô thò lớn, khắc phục được các nhược điểm của
các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này
- Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện
nay có thể sử dụng loại đường kính cọc khoan nhồi từ 60cm đến 250cm hoặc lớn
hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sâu 100m. Trong điều kiện thi
công cho phép, có thể mở rộng đáy hoặc mở rộng bên thân cọc với các hình dạng
khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm.
- Lượng cốt thép bố trí trong cọc khoan nhồi thướng ít hơn so với cọc đóng
(đối với cọc đài thấp).
-Có khả năng thi công cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẽ.
 Những nhược điểm chủ yếu :

 Tổ hợp tải trọng phụ : bao gồm các tải trọng thường xuyên, các tải tải
trọng tạm thời tác dụng lâu dài và ít nhất là hai tải trọng tạm thời tác dụng ngắn
hạn
 Tổ hợp tải trọng đặc biệt : bao gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng
tạm thời tác dụng lâu dài , một vài tải trọng tạm thời tác dụng ngắn hạn và một số
tải trọng đặc biệt tạm thời như động đất, nổ, đòa chấn …
Theo kết quả giải nội lực khung, ta có giá trò nội lực tại mặt cắt chân cột
110:
N
o
tt
= 767.653 ( T )
M
tt
ox
= 6.44 ( T.m )
M
tt
oy
= 4.54 ( T.m )
Q
tt
ox
= Q
tt
oy
= 3.05 ( T )
1) Chọn kích thước và vật liệu làm cọc :
Chọn cọc dài 24m ; đường kính 1m ; đáy cọc mở rộng với đường kính 1,2m
Vật liệu : - Bêtông mác #300 (R

   
∑
=0.48 m
⇒ h
m
= 2.5m ≥ 0.48h
min

Vậy thỏa điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp .
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
119
Thứ tự
lớp đất
cọc đi qua
Q
N
-5800
-4300
M
-3300
Hầm
Bùn sét : 8.45 m
Lớp sét : 10 m
Cát mòn : 6 m
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
3) Sức chòu tải của cọc theo vật liệu :
P
C
VL

: giới hạn chảy của thép
R
an
=
3000
1.5 1.5
c
R
=
= 2000 (KG/cm
2
) < 2200 (KG/cm
2
)
F
a
= 38.01 (cm
2
) ; F
b
=
2
.
4
d
π
= 7850 (m
2
)
Vậy : khả năng chòu tải theo vật liệu của cọc là

m : hệ số điều kiện làm việc , m=1 .
m’ : hệ số xét đến chất lượng của dung dòch Betonite, m’ = 0.9
m
R
: hệ số làm việc của đất dưới mủi cọc m
R
=1
m’
R
: hệ sốxét đến các yếu tố làm giảm khả năng chòu tải giới hạn R
của đất nền ở ngay dưới chân cọc khoan nhồi, lấy m’
R
=0.9
L = 24m chiều dài cọc
d
p
= đường kính đáy cọc, d
p
=1.2m
q
p
: cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc
Vi dưới mũi cọc là đất cát nên q
p
xác đònh theo công thức sau:
q
p
= 0.75β(γ’
1
d

(T/m
3
)
'
( 1) (2.65 1)1
0.928
1 1 0.778
n
dn
γ
γ γ
ε
∆ − −
= = = =
+ +
(T/m
3
)
Vậy q
p
=0.75×0.226×(0.928×1.2×16.36 + 0.53×1.524×24×31.2)=105.6(T/m
2
)
Chu vi cọc: u = π.D = 3.14x1 =3.14m
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
120
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
Diện tích tiết diện mũi cọc: A
p

i
: ma sát bên cọc f
i
xác đònh bằng cách tra bảng phụ thuộc vào độ
sâu trung bình của các phân lớp đất z
i
. Các lớp đất được chia thành các phân lớp
có bề dày không quá 2m
Cọc xuyên qua các lớp đất có các phân lớp như sau: Tra bảng A.2 TCVN
205:
Lớp đất Z
I
l
i
f
I
f
i
*l
i
Bùn sét 4 2 0.5 1
6 2 0.6 1.2
8 2 0.6 1.2
10 2 0.6 1.2
11.225 0.45 0.6 0.27
Sét 12.45 2 1.751 3.502
14.45 2 1.791 3.582
16.45 2 1.831 3.662
18.45 2 1.871 3.742
20.45 2 1.911 3.822

Phản lực đầu cọc :
2 2
213
53.25
( 1) 2
dn
Q
p
d
= = =
+
(T/m
2
)
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
121
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
Diện tích sơ bộ của đáy đài được xác đònh :
767.653
16.076
. 53.25 2.2 2.5
tt
sb
tb
N
F
p h
γ
= = =

max
max
max,min
2 2
.
.
tt
tt
tt
y
x
C
C i i
M x
M yN
N W
n y x
= ± ± +
∑ ∑
Diện tích của đài cọc chọn : F
đ
= 5.5×3.5= 19.25 (m
2
)
Trọng lượng của đất và đài :
N
đđ
= 1.1 × F
đ
× γ

= 1 (m)
Σx
i
2
= 4×2
2
= 16 m
2
; Σy
i
2
= 6 ×1
2
=6 m
2
Vậy : lực tác dụng lên đầu cọc
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
122
3500
2000750
750
750
750
2000
5500
2000
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
max
884.11 14.065 1 12.165 2

o o o
i i
tb
i
h
h
ϕ
ϕ
× + × + ×
= =
+ +
∑
∑
=17.56
o
Góc truyền lực :
17.56
4.39
4 4
o
o
tb
ϕ
α
= = =
Kích thước móng quy ước :
F
qư
= (L
M

)
Lớp sét :
( 1) (2.667 1)1
0.837
1 1 1.0012
n
dn
γ
γ
ε
∆ − −
= = =
+ +
( T/m
3
)
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
123
L
=
2
6
.
5
m
d
L
M =
5.5m
c

W
c
+ Q
đđ
+F
qư
Σγ
i
l
i
Q
M
= 6×51.81 + 116.46 + 66 (0.578×8.45+0.837×10+0.928×5.55) = 1642 (T)
d/ Xác đònh trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên
1642
. 66 26.5
M
tb
qu qu
Q
F h
γ
= =
×
=0.938 (T/m
3
)
e/ Xác đònh áp lực tính toán ở đáy khối móng quy ước :
1 2
.

M
= 24 + 2.5 = 26.5 m
Thay các giá trò vào , ta có áp lực tính toán dưới đáy khối móng quy ước
[ ]
1 (0.91 7.18 4.65 26.5)0.918 7.15 0.456
tt
R = × + × + ×
= 122.38 (T/m
2
)
f/ Ứng suất trung bình thực tế dưới đáy móng quy ước :
(767.653 /1.2) 1642
66
tc
tc
M
tb
qu
N Q
F
σ
+ +
= = =
34.57 (T/m
2
) < R
tt
g/ Ứng suất lớn nhất ở mép khối móng quy ước :
max
2

8) Kiểm tra lún :
Ứng suất bản thân tại các lớp đất :
 Lớp đất bùn sét ( dày 10.45 m ) :
10.45
10.45 0.578 6.04
bt
z
σ
=
= × =
(T/m
2
)
 Lớp đất sét ( dày 10 m ) :
20.45
10 0.837
bt
z
σ
=
= ×
= 8.37 (T/m
2
)
 Tại lớp cát mòn tính đến đầu mũi cọc:
29.8
9.35 0.928
bt
z
σ

9.18
7.18
M
M
L
B
=
= 1.28
Chia đất nền dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng
1.436
5
M
B
m=
Bảng tính lún cho khối móng quy ước :
Điểm Độ sâu z L
M
/B
M
2z/B
M
K
o
σ
gl
σ
bt
0 0 1.28 0 1 11.48 23.08
1 1.436 1.28 0.4 0.9696 11.131 24.41
2 2.872 1.28 0.8 0.8372 9.611 25.745

gh
=8 cm
Vậy độ lún của khối móng quy ước thỏa .
9) Tính toán và bố trí cốt thép cho đài cọc :
a/ Sơ đồ tính :
Xem đài cọc như một dầm công xôn bò ngàm và tiết diện đi qua mép
cột và bò uốn bởi các phản lực đầu cọc
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
125
3500
2000750
750
750
750
2000
5500
2000
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
Moment tại ngàm xác đònh theo công thức :
1
.
n
i i
i
M r P
=
=
∑
Trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn

Chiều cao đài 1,5m ; lớp bêtông bảo vệ 5 cm ; cọc ngàm vào đài 30φ= 660
* Moment theo phương cạnh dài :
M
1
= 2×(P
max
×r
I
) = 2×203×1.7 = 690.2 (T.m)
Diện tích cốt thép :
5
1
1
690.2 10
0.9. . 0.9 2600 145
o o
M
Fa
R h
×
= =
× ×
= 203,42 (cm
2
)
Chọn 29 cây φ30 đặt @125 để bố trí ( Fa
chọn
= 205cm
2
); mỗi cây dài 5,4m .

= =
× ×
= 176.8 (cm
2
)
Chọn 35φ26 đặt @160 để bố trí (Fa
chọn
= 185.8 cm
2
); mỗi cây dài 3,4m
Tổng khối lượng thép bố trí trong đài cọc móng M1: 156,6 m thép φ30 và
119m thép φ26 có khối lượng là :
156.6×5.549 + 119×4.168 = 1361.64 (kg)
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
126
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
II /. TÍNH TOÁN MÓNG M2 :
Theo kết quả giải nội lực khung, ta có giá trò nội lực tại mặt cắt chân cột
109:
N
o
tt
= 471.754 ( T )
M
tt
ox
= 3.28 ( T.m )
M
tt

2 . 2 1.568 3.5
o o
m
H
h h tg tg
b
ϕ
γ
   
≥ = − = −
   
×
   
∑
=0.484 m
⇒ h
m
= 2.5m ≥ 0.484 m
Vậy thỏa điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp .
3) Sức chòu tải của cọc theo vật liệu :
P
C
VL
= R
U
× F
b
+ R
an
× F

2
) → lấy R
U
= 60 (KG/cm
2
)
R
an
: cường độ tính toán của thép ; R
c
: giới hạn chảy của thép
R
an
=
3000
1.5 1.5
c
R
=
= 2000 (KG/cm
2
) < 2200 (KG/cm
2
)
F
a
= 38.01 (cm
2
) ; F
b

+ uΣm
f
.m’
f
.f
i
.l
I
)
Trong đó :
m : hệ số điều kiện làm việc , m=1 .
m’ : hệ số xét đến chất lượng của dung dòch Betonite, m’ = 0.9
m
R
: hệ số làm việc của đất dưới mủi cọc m
R
=1
m’
R
: hệ sốxét đến các yếu tố làm giảm khả năng chòu tải giới hạn R
của đất nền ở ngay dưới chân cọc khoan nhồi, lấy m’
R
=0.9
L = 24m chiều dài cọc
d
p
= đường kính đáy cọc, d
p
=1.2m
q

0
=31.2
1
1.568 8.45 1.819 10 0.928 5.55
1.524
8.45 10 5.55
γ
× + × + ×
= =
+ +
(T/m
3
)
'
( 1) (2.65 1)1
0.928
1 1 0.778
n
dn
γ
γ γ
ε
∆ − −
= = = =
+ +
(T/m
3
)
Vậy q
p

f
: hệ số xét đến các yếu tố cơ bản làm giảm hệ số ma sát giới hạn
ở xung quanh hông cọc nhồi, lấy m’
f
=0.8
PHẦN NỀN MÓNG – Chương 3: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI Trang
128