GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐÀI THẤP
II.1 – Thiết kế và tính tốn Móng cọc cột giữa :
1- Vật liệu làm cọc và đài cọc:
-Bêtơng đài M200 có:
Rn= 90 kG/cm2 ; Rk=7,5 kG/cm2.
Bê tông cọc Mac 250 có
Rn= 110 kG/cm2 ; Rk=8,8 kG/cm2
Cốt thép C I (dung làm thép đai)
Ra = 2000 kG/cm2
R’a = 2000 kG/cm2
Rad = Rax = 1600 kG/cm2
Cốt thép CII (dùng làm thép chịu lực)
Ra = 2600 kG/cm2
R’a = 2600 kG/cm2
Rad = Rax = 2100 kG/cm2
2- Chọn kích thước cọc và đài cọc:
2.1 Chọn kích thước và tiết diện cọc
Chọn cọc hình vuông có tiết diện 30 x 30 cm .
Chiều dài của cọc là 8,5 m . Ngàm vào đài 0.5m, đập vỡ 0.35m để neo thép.
Cốt thép dọc chòu lực chọn 4 φ 16 có F = 8,04 cm2
Sơ đồ 4 cọc.
2.2- Sơ bộ xác định kích thước đài cọc:
Kích thước đài sơ bộ : 1,5 × 1,5m
3 – Xác định chiều sâu chôn đài cọc :
Dùng tải trọng tính tốn của tổ hợp bổ sung:
tt
N tt =85.9 (T) ; ; M tt =4.50(Tm) Q =2.50(T)

GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

4- Tính tốn sức chòu tải của cọc đơn BTCT:
4.1 – Tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm móng :
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm móng được tính theo cơng thức:
Pvl = ϕ (RaFa + RbFb)
Trong đó:
Pvl là sức chịu tải tính tốn của cọc theo vật liệu
ϕ : hệ số uốn dọc, móng cọc đài thấp không xuyên qua than bùn chọn ϕ = 1
Ra , Fa là cường độ chịu nén tính tốn và diện tích cốt thép dọc trong cọc
+ Fa= 4φ16 = 8,04 cm2
Thép CII có Ra=2600 kG/cm2
+ Rb-cường độ chịu nén của bêtơng Rb=110 kG/cm2
Fb-diện tích mặt cắt ngang thân cọc ( phần bê tơng )
Fb=Fcoc - Fa=900-8,04=891,96 cm2
Thay tất cả vào ta được kết quả:
Pvl = 1.(2600 × 8,04 + 110 × 891,96) = 119019.6 (kG)
⇒ Pvl = 109.02 (T)
4.2– Tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền :
Như trên đã chọn chiều dài cọc L=8,5. Như vậy mũi cọc sẽ được đặt vào lớp đất thứ 3 là
lớp á cát. Cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát.
Sức chòu tải của cọc theo đất nền được xác đònh theo công thức sau :
n

φ n = m(mrRF + U ∑ mfi fi li )
i =1

m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất m=1

thái

fi

fi.li

R(T/m2)
Trang: 2


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

Cạt

1

set

2
3
4
5
tổng

Asét

2


5.1
2.625
21.835

Trang: 3


Đồ án môn học Nền và Móng

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Trang: 4


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

N

MNN

Set
day 3m

7m

1.0 1.5 1.5 1.0 2.0

n
Pmin= min{Pvl, φ }= φ =39.41T)
P min 39.41
=
= 28.15(T )
Pđnn =
Ktc
1,4

Ở đây ta tính được:

5- Xác định số lượng cọc trong đài và bố trí cọc trong móng:
5.1 Xác định số lượng cọc trong đài
Dùng tải trọng tính tốn của tổ hợp bổ sung :
N tt =85.9 ; ; M tt =4.5 Q =2.5
tt

∑N
n=β

tt

Pđnn

∑ N - tổng tải trọng thẳng đứng tính tốn tại đáy đài
∑ N =Ntt + G
tt

trong đó:


Dùng tải trọng tính tốn của tổ hợp bổ sung :
N tt =85.9(T) ; M tt =4.5(T) ;

Q tt =2.5(Tm)

Điều kiện kiểm tra :
P0max < Pđnn
P0min < Pđnk
max
min
Trong đó : P0 , P0 là tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén và chịu kéo nhiều nhất.
Pđnn , Pđnk Sức chịu tải tính tốn theo đất nền của cọc chịu nén và chịu kéo
max
min
Các trị số P0 , P0 được xác định như sau :

P0max =

P0min =

∑N

tt

+

n

∑N
n

M là tổng mơ men của tải trọng ngồi so với trụ đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc
tính tại đáy đài
M = M tt + Q tt .h= 4.5+2.5.1 = 7 (Tm)
n
n
x max
, xmin
khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu nén nhiều nhất (2,3) và cọc chịu kéo
nhiều nhất (1,2) đến trục x
n
n
x max
= xmin
=0,45mm
xi = 0,45 là khoảng cách từ tâm cọc thứ i đến trục x
Thay tất cả các giá trị trên vào ta được :
P0max = 26.6 (T)
P0min = 18.82 (T)
SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 6


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

Theo điều kiện kiểm tra :
P0max = 26.6 (T) < Pđnn = 28.15 (T)
P0min >0

Hng : sức chòu tải trọng ngang của cọc, tra bảng 3.16 ứng với chuyển vò
ngang của cọc là ∆ ng =1 cm, đất ở nhóm thứ 2 và tiết diện ngang của cọc 30 × 30 được
Hng = 2.5
m-hệ số điều kiện làm việc m ∈ số cọc n=4 → m=0,85
⇒ Hng=0,85 × 2.5=2.125 (T)
Thay tất cả vào điều kiện kiểm tra ta được:
tb
H0 = 0.625 < H ng = 2.125
⇒ thõa mãn
Vậy cọc đủ sức chịu tải trọng ngang.
8. Kiểm tra cường độ của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc:
Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn .
80.60

Ntc = 1,2 = 67.17 T
2.6

Mtc = 1,2 = 2.17 TM
2

Qtc = 1,2 = 1,67 T
Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc, người ta xem cọc, đài cọc và
phần đất giữa các cọc làm thành một móng khối quy ước. Móng khối này có chiều sâu
đấy móng từ mặt đất đến mp đi qua mũi cọc.
Giả thiết ta có móng khối quy ước ABCD với kích thứơc là A qu, Bqu, Hqu .
Fqu = Aqu × Bqu

Aqu = A1 + 2 Ltgα
Bqu = B1 + 2 Ltgα


0
⇒ α =20/4 = 5

ϕ tb =

Chiều dài và chiều rộng của đáy khối
quy ước :
Aqu = Bqu = 1,2+ 2.8.tg(50)=2,6
(m)
Diện tích móng khối quy ước:
Fqu=AquBqu=2.6*2.6=6,76(m2)
Độ chơn sâu móng khối quy ước:
Hqu = hm + (Lc-c) = 1 + (8,5-0,5)
=9 (m)
Sau khi đã coi móng cọc như một móng
khối quy ước thì việc kiểm tra cường độ
của đất nền ở mp mũi cọc được tiến hành
như đối với móng nơng trên nền thiên
nhiên, nghĩa là phải thõa mãn điều kiện
sau:
đqu
qu
- σ tb ≤ Rtc
đ max
qu
- σ tb ≤ 1,2 R tc
Rtcqu = f (ϕtcđqu , c tc , γ ...)
đ min
- σ tb ≥ 0
σ tbđqu =

= (6.76 – 4.0,09)*1.0106*.3 =19.40T
*Trọng lượng của lớp sét G3 :
G3 = (Fqu – 4Fc) γ đn3.h3
= (6.76 – 4.0,09).0.9816.3 = 18.85 T
*Trọng lượng của cọc G4:
G4 = 4Fchc γ bt = 4.0,09.8.2,5 = 7.2 T
Vậy trọng lượng củakhối móng quy ước là :
Gqu= 39.96 +19.40+18.85 +7.2 = 85.41(T)
Từ đó: Error! Not a valid embedded object.
⇒ σ tbđqu = 21.62 (T / m 2 )

• Tính σ max ,σ min :
đqu

đqu

đqu
σ max,
min =

N

đ

Fqu

±

M


2,9 3
= 4.06m 3
6

Thay số liệu vào ta được:
181.82 14.05
±
8.41
4.06
= 25.08(T / m 2 )

đqu
σ max,
min =
đqu
σ max

(T/m2)

đqu
σ min
= 18.16(T / m 2 )
• Ta cần xác định thêm cường độ tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng quy ước:
m1 * m2
γ
Rtcqu =
γ ` γ đn3+ D.ctc)
Công thức :
K tc (A Bqu +B Hqu


qu
2
- σ max = 25.08 ≤ 1,2 R tc = 64.01(T / m )
đqu
= 18.16T / m 2 ≥ 0
- σ min
* Kết luận: nền đất tại mp mũi cọc đảm bảo khả năng chịu tải.
9- Tính tốn và kiểm tra độ lún của móng cọc:
Khi tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc ta xem móng cọc như khối móng quy
ước và tính giống như với móng nông . Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp .
Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn .
9.1. Chia nền đất dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày
hi ≤

2
Bqu = 0,4 × 2,90 = 1,16m → chọn hi=1m
5

9.2. tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra
σ zbt = ∑ γ i hi
γ i , hi là dung trọng và chiều cao của lớp đất phân tố thứ i
ứng suất do trọng lượng bản thân đất ở lớp thứ 1 trên mực nước ngầm gây ra :
σ 11bt = 3*1.94 = 5.82 (T/m2)
ứng suất do trọng lượng bản thân đất trên lớp thứ hai :
σ 12bt = 5.82+0.10067*1 = 6.8267 (T/m2)
ứng suất do trọng lượng bản thân đất trên lớp thứ ba :
σ 2bt = 6.8267+0.101*3 = 9.8567 (T/m2)
ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại đáy móng quy ước :
σ bt = 9.8567+0.9982*2 = 11.853(T/m2)
9.3 . p lực gây lún tại đáy móng khối quy ước:

= 4m và
có γ =
1.94,γdn=
1.0067

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :
σ zibt
Mực nước Điểm tính
zi

ngầm
Chưa có
Chưa có
Chưa có
có
Có
Có
Có

0
1
2
3
4
5
6

0
1
2


8.222

13.8490

1.00

1.3793

0.5356

5.217

14.8470

1.00

2.0690

0.3224

3.140

15.8450

1.00

2.7586

0.2068

Si =

e1i − e2i
hi
1+ e1i

Trong đó e1i , e2i là các hệ số rỗng ứng với các cấp áp lực P1i và P2i
σ 1bti+1 + σ 1bti
Với
P1i =
2
Kết quả tính tốn được cho ở bảng sau:

Tầng

Chiều
dày
1
1
1
1

1
2
3
4

P2i = P1i +

σ 2i +1 + σ 2i


0.641

0.0073

14.348

18.526

0.651

0.643

0.0048

15.346

17.923

0.649

0.644

0.003

9.7 tính độ lún tổng cộng
n

n


Pnp ≤ ( ak + b )ho.k.Rp

Trong đó: ak-cạnh ngắn của tiết diện cột. ak=0,3m
`
Rp-cường độ chịu kéo tính tốn của bêtơng Rp=7,5 kG/cm 2=75 T/m2
Pnp-tổng nội lực tại các đỉnh cọc nằm ngồi mp nghiêng. Nhận xét rằng
mặt phá hoại nghiêng khơng trùm hết các đỉnh cọc, chỉ có 2 cọc ở cạnh mép cột bị còn hai
cọc còn lại ko bị, như vậy Pnp=2Pmax=60.22 (Tm)

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 12


Đồ án môn học Nền và Móng

GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

K phụ thuộc vào tỷ số C/ho
C=

1,5 − 0.45
− 0,45 = 0,075 ; tra bảng⇒ k = 1,38
2

Thay tất cả vào ta được:
60.22 ≤ (ak + b)ho.k.Rp = (0,3 + 1.5)0,6.1,38.75 = 149,04
60,22 < 111.78 thõa mãn
Chiều cao làm việc của đài là 0.6m thõa mãn điều kiện chọc thủng
Vậy chiều cao đài bằng: h đ = 0.6 + 0.15 = 0.75 m

Vậy bước cốt thép theo phương cạnh dài của cột(phương ak):
a=

150 − 2 × 3,5
= 17.87cm chọn a=175mm
8

*Diện tích cốt thép theo phương y (phương bk)
M II − II
16.27.10 4
=
= 11.59 cm2
FaII =
0,9h0 Ra 0,9.0,6.26000

(cốt thép loại CII có Rct=26000 T/m2)
chọn 11 φ 12 có Fa=12.44 cm2
⇒ bước thép theo phương cạnh ngắn của cột là

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 13


Đồ án môn học Nền và Móng
a=

GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

150 − 2 × 3,5

2
⇒ Fa=4,02 cm ≥ ∑ f ctc t = 1,79(cm )
Fa ≥ ∑ f ct =

Vậy đảm bảo u cầu khi vận chuyển

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 14


Đồ án môn học Nền và Móng

GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

b – Khi treo cọc lên giá búa :
Cọc có chiều dài bằng 8,5 m > 8m nên cần bố trí
thêm móc cẩu thứ 3 để khi thi cơng cọc treo lên giá búa .Từ
điếu kiện cân bằng momen tính được khoảng cách b :
b= 0,294L= 0,294.8,5=2,499m
Momen:
Mơ men tại gối A:
M A = 0.3375 *1.7595 2 /2= 0.5224
Mơ men giữa hai gối
M = 0.3375*(8.5-1.7595)/8-0.5224/2=1.66(Tm)
⇒ Mmax =1.66(Tm)
Lượng thép chịu uốn
M max
1.66.10 4
=


-1.00

Á
sét
dày
4m

150

Bêtơng M250

L=7000

100

150

600

400

600

4Φ18

250

-8.00


100

275

100

1

100

150 250

9F 12
a165

2

II - Móng cọc đài thấp cho cột biên :
SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 16


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

1- Vật liệu làm cọc và đài cọc:
-Bêtơng đài M200 có:
Rn= 90 kG/cm2 ; Rk=7,5 kG/cm2.

ϕ , γ : góc ma sát trong và dung trọng tại đáy đài
H :tổng lực xô ngang tính đến đáy đài

H = Qtt +
b

3,85
M tt
= 2.00+ 1,0 = 5,85 T
h

: bề rộng của đáy đài vuông góc với lực xô ngang b = 1,5 m

hmin = tg(450 – 230/2)

2 × 5,85
= 1.33 m =>
1,94 × 1,5

0,7 hmin = 0,931m

Kết quả :
1m = h ≥ 0,7 hmin=0,931m thỏa mãn.
4.2– Tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền :
SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 17


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất như trong hình vẽ trên . Cường độ tính toán
của ma sát xung quanh cọc và đất bao quanh fi tra bảng, nội suy có
lớp
đất lớp phân tố
á cát
1
2
cát
3
hạt
4
sét
5
tổng

li(m)
2
1
2
1
2
8

Zi(m)
2
3.5
5
6.5
8




Đồ án môn học Nền và Móng

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Trang: 19


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng

N

Set
day 3m

Á cat

MNN

7m

1.0 1.5 1.5 1.0 2.0

Á set
day 4m

Pđnn =
Ktc
1,4

Ở đây ta tính được:

5- Xác định số lượng cọc trong đài và bố trí cọc trong móng:
5.1 Xác định số lượng cọc trong đài
Dùng tải trọng tính tốn của tổ hợp bổ sung :
tt
N tt =94,60 (T) ; Q =2.00(T) ; M tt =3.85(Tm)

∑N
n=β

tt

Pđnn

∑ N - tổng tải trọng thẳng đứng tính tốn tại đáy đài
∑ N =Ntt + G
tt

trong đó:

tt

Với :Ntt=94.60(T)

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A


Điều kiện kiểm tra :
P0max < Pđnn
P0min < Pđnk
Trong đó : P0max , P0min là tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén và chịu kéo nhiều nhất.
Pđnn , Pđnk Sức chịu tải tính tốn theo đất nền của cọc chịu nén và chịu kéo

Các trị số P0max , P0min được xác định như sau :
P0max =

P0min =

∑N

tt

n

∑ N tt
n

+

n
M .xmax
n

∑x

2

n
x max
= xmin
=0,45mm
xi = 0,45 là khoảng cách từ tâm cọc thứ i đến trục x
Thay tất cả các giá trị trên vào ta được :
SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 21


GVHD: Th.s Đỗ Hữu Đạo

Đồ án môn học Nền và Móng
P0max = 28.14 (T)
P0min = 24.89 (T)

Theo điều kiện kiểm tra :
P0max = 28.14 (T) < Pđnn = 37,72 (T)
P0min >0
⇒ thõa mãn
Vậy cọc đủ khả năng chịu nén.
7. Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc
Theo quy phạm về móng cọc (sách BGNM/119) việc kiểm tra móng cọc đài thấp chịu
tải trọng ngang được tiến hành như sau:
tb
• Điều kiện :
H0 < H ng
Ho-lực ngang tác dụng lên mỗi cọc. Người ta giả thiết tải trọng ngang phân bố đều lên
các cọc trong móng

Hng = 2.5
m-hệ số điều kiện làm việc m ∈ số cọc n=4 → m=0,85
⇒ Hng=0,85 × 2.5=2.125 (T)
Thay tất cả vào điều kiện kiểm tra ta được:
tb
H0 = 1.46 < H ng = 2.125
⇒ thõa mãn
Vậy cọc đủ sức chịu tải trọng ngang.
8.2 Kiểm tra cường độ của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc:
Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn .
84.50

Ntc = 1,2 = 70.42 T
2,25

Mtc = 1,2 = 1.875 T
1,5

Ntc = 1,2 = 1,25 T
Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mp mũi cọc, người ta xem cọc, đài cọc và phần
đất giữa các cọc làm thành một móng khối quy ước. Móng khối này có chiều sâu đấy
móng từ mặt đất đến mp đi qua mũi cọc.
Giả thiết ta có móng khối quy ước ABCD với kích thứơc là A qu, Bqu, Hqu .
Fqu = Aqu × Bqu

Aqu = A1 + 2 Ltgα

SVTH: Nguyễn Ngọc Danh -Lớp 07X3A

Trang: 22

4∑ hi

ϕ tb =

Chiều dài và chiều rộng của đáy khối
quy ước :
Aqu
=
Bqu
=
1,2+
0
2.8.tg(6.06 )=2,90 (m)
Diện tích móng khối quy ước:
Fqu=AquBqu=2,90.2,90=8.41(m2)
Độ chơn sâu móng khối quy ước:
Hqu = hm + (Lc-c) = 1 + (8,5-0,5)
=9 (m)
Sau khi đã coi móng cọc như một móng
khối quy ước thì việc kiểm tra cường độ
của đất nền ở mp mũi cọc được tiến hành
như đối với móng nơng trên nền thiên
nhiên, nghĩa là phải thõa mãn điều kiện
sau:
đqu
qu
- σ tb ≤ Rtc
đ max
qu
- σ tb ≤ 1,2 R tc

đn
G12 = (Fqu – 4Fc). γ 1h13
= (8.41 – 4.0,09).1,0067.1,0 = 8.10 T
⇒
G1=18.50+31.23+8.10 =57.83 (T)
*Trọng lượng của lớp đất cát hạt vừa G 2 :
G2 = (Fqu – 4Fc) γ đn2.h2
= (8.41 – 4.0,09).1,01.3 = 24.39T
*Trọng lượng của lớp sét G3 :
G3 = (Fqu – 4Fc) γ đn3.h3
= (8.41 – 4.0,09).0.9982.2 = 16.07 T
*Trọng lượng của cọc G4:
G4 = 4Fchc γ bt = 4.0,09.8.2,5 = 7.2 T
Vậy trọng lượng củakhối móng quy ước là :
Gqu= 57.83+24.39+16.07+7.2 = 105.49 (T)
Từ đó:

σ

N otc + G qu 70.42 + 105.49
=
=
= 20.92(T / m 2 )
Aqu × Bqu
2,9 × 2,9

đqu
tb

⇒ σ tbđqu = 20.92 (T / m 2 )





6



trong đó: Ntc và Mtc-tải trọng thẳng đứng và momen tính đến tận đáy đài.
N đ = N otc + G qu = 70.42 + 105.49 = 175.91(T )
M tc = M otc + Qotc .H qu = 2,08 + 1,33.9 = 13.125(Tm)

Wđqu-momen kháng uốn của td móng quy ước.
Wđqu =

Bqu × Aqu2
6

2,9 3
=
= 4.06m 3
6

Thay số liệu vào ta được:
đqu
σ max,
min =

175.91 13.125
±

Bqu = 2,9m, Hqu =9,0 m
γ = γ đn3 = 0.9982T/m3; c = 0,31KG/cm2 = 3,1 T/m2

3 *1.94 + 1.0067 *1 + 1.01* 3 + 0.9982 * 2
= 1,32 T/m3
9
qu
R
Kết quả :
tc = 1,2.(0,36.2,9.0.9982+2,43.9.1,32+ 4,69.3,1)

γ` =

= 53.34 T/m2
* Đối chiếu với đk ở trên:
đqu
qu
2
- σ tb = 20.92 ≤ Rtc = 53.34(T / m )
đqu
= 24.15 ≤ 1,2 R qu tc = 64.01(T / m 2 )
- σ max
đqu
= 17.68T / m 2 ≥ 0
- σ min
* Kết luận: nền đất tại mp mũi cọc đảm bảo khả năng chịu tải.
9- Tính tốn và kiểm tra độ lún của móng cọc:
Khi tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc ta xem móng cọc như khối móng quy
ước và tính giống như với móng nông . Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp .
Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn .