ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC NHỒI BTCT
THIẾT KẾ MÓNG M1 (CỘT C3 TẦNG 1)
--------------------------

4.1. MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
 Các yêu cầu về cấu tạo

- Cọc khoan nhồi là cọc được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước
trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông. Việc tạo lỗ được thực hiện bằng
phương pháp khoan, đóng ống hay phương pháp đào khác. Cọc khoan nhồi có
đường kính thông thường hiện nay là 600, 800, 1000, 1200, 1500, 1800, 2000,
2500,..(mm)
- Khi thiết kế và thi công cần nắm vững về điều kiện đất nền cũng như đặc
điểm của công nghệ thi công để đảm bảo các quy định về chất lượng của cọc
- Thông thường bê tông của cọc khoan nhồi có hàm lượng xi măng không
nhỏ hơn 350kg/m3. Để tránh sự phân tầng do bê tông có độ sụt lớn hoặc bê tông bị
mất nước trong điều kiện nhiệt độ cao, nên sử dụng các loại phụ gia phù hợp.
 Những ưu điểm chính của cọc khoan nhồi
- Có sức chịu tải lớn, với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể tới hàng
nghìn tấn.
- Khoan xoắn ốc tạo lỗ khi thi công không gây ra chấn động mạnh và tiếng
ồn lớn đến công trình và môi trường ở xung quanh nên khắc phục được nhược điểm
này của cọc đóng.
- Có thể mở rộng đường kính và tăng chiều dài cọc đến độ sâu tuỳ ý (đường
kính phổ biến hiện nay từ 60 - 250cm, chiều sâu đến 100m). Khi điều kiện địa chất

- Giá thành cao hơn so với các phương án cọc đóng và cọc ép khi xây dựng
các công trình thấp tầng (theo thống kê: khi công trình dưới 12 tầng giá thành
phương án cọc khoan nhồi có thể cao hơn 2 – 2.5 lần so với phương án khác –
nhưng khi xây dựng nhà cao tầng hay các cầu lớn, thì phương án cọc khoan nhồi lại
hợp lý hơn).
4.2. CÁC GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN:
Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thuyết chủ yếu sau:
- Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận.
- Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng
riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc.
- Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực
tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc.
- Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì
ta coi móng cọc như một móng khối quy ước bao gồm cọc và các phần đất giữa các
cọc.
- Việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền
thiên nhiên (bỏ qua ma sát ở bên móng).
- Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi nén không đều,
làm tăng cường độ và độ cứng không gian của kết cấu. Tuy nhiên, khi mô hình tính
khung ta xem cột như ngàm cứng vào móng nên ta đã bỏ qua sự làm việc của hệ
giằng.

4.3. THIẾT KẾ MÓNG ĐIỂN HÌNH
4.3.1. Cấu tạo đài cọc và cọc
4.3.1.1. Đài cọc
- Móng cọc được thiết kế là móng cọc đài thấp vì vậy độ chôn sâu của đài
phải thỏa mãn điều kiện lực ngang tác động ở đáy công trình phải cân bằng với áp
lực đất tác động lên đài cọc.

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

- Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 4 (lớp cát pha) là 18 m. Chiều sâu mũi cọc từ
mặt đất tự nhiên là: 2.9 + 1.4 + 5.1 + 18 = 27.4 (m)
- Chiều dài tính toán của cọc (từ đáy đài trở xuống): 27.4 – 1.75 = 25.65 m
4.3.2. Xác định sức chịu tải của cọc.
4.3.2.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Do cọc nhồi được thi công đổ tại chổ vào các hố khoan, hố đào sẵn sau khi
đã đặt lượng cốt thép cần thiết vào hố khoan. Việc kiểm soát điều kiện chất lượng
bê tông khó khăn nên sức chịu tải của cọc nhồi không thể tính như cọc chế tạo sẵn
mà có khuynh hướng giảm đi.

Qa ( vl ) = Ru Ab + Ran As

+

Ru

: Cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi.

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 3

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY


Chọn thép cọc:

10φ16

, As = 20.01 cm2.

+ Ab: Diện tích tiết diện ngang của cọc, Ab =2826 – 20.01 = 2805.6 cm2
+ R: Mác thiết kế của bê tông.
+ Ru: Cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi, Ru = 0.6 (kN/cm2)
+ Ra: Cường độ tính toán của thép. Dùng thép CII: Ra = 22 (kN/cm2)
⇒ Qa (vl ) = 0.6 × 2805.6 + 22 × 20.16 = 2130.4( kN )
4.3.2.2. Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền (Phụ lục B – TCXD
205: 1998)

Qa =

Qs Q p
+
FS s FS p

+ FSs: Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 2.
+ FSp: Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.5.
Xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát Qs:
+ u: Chu vi tiết diện ngang cọc,

Qs = u ∑ f si × li

u = π × 0.6 = 1.884m.

+ fsi: Ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ i và được xác định theo theo công

: Hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i.

: Góc ma sát giữa cọc và đất nền
: Dung trọng đẩy nổi của đất nền
Bảng 4.1: Ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ i

Chiều
Lớp
dày lớp
đất
li (m)
Lớp 1 1.15
Lớp 2 1.4
Lớp 3 5.1
Lớp 4
18

z
(m)
2.325
3.6
6.85
18.4

γ'
C
3
(kN/m ) (kN/m2)
9.6
8.1

0.911
0.606

Trang 5

fsi
∑fsi . li
2
(kN/m ) (kN/m)
7.24
21.17
8.23
49.3

8.33
29.63
41.97
887.4
967.33

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


2900
18000

18400

5100

Th.S LÂM NGỌC QUÍ

⇒ QS = u ∑ li . f s = 1.884 ×967.33 =1822.44(kN )

+ Thành phần sức kháng mũi:
Với
*

qp

Q p = A p .q p (kN )

tính theo công thức của Vesic :

q p = c.N c + σ vp′ .N q + γ .d .Nγ (kN / m 2 )
c = 5.7 kN / m 2 ; ϕ = 23016'

Mũi cọc cấm vào lớp đất 4 có:
.
Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất
N q = 8.81; Nc = 18.25; N γ = 8.232
Trọng lượng trung bình các lớp đất phía trên cọc:
γI =

2.9 × 9.6 + 1.4 × 8.1 + 5.1× 7.9 + 18 × 9.5
= 9.16(kN / m3 )
2.9 + 1.4 + 5.1 + 18

Ứng suất hữu hiệu ứng theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc(lớp đất
thứ 4) do trong lượng bản thân đất:


(kN)

- N : Chỉ số xuyên tiêu chuẩn của đất

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 7

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

N

- : Chỉ số xuyên tiêu chuẩn trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi
cọc và 4d trên mũi cọc
- u :Chu vi tiết diện cọc (m)
- Ap : Diện tích tiết diện cọc, (m2)
- Lc : Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất dính, (m)
- Ls : Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất rời, (m)
- Giá trị SPT trung bình lớp đất rời : Ns
- Giá trị SPT trung bình lớp đất dính : Nc

để tính toán
4.3.3. Xác định số lượng cọc
4.3.3.1. Số lượng cọc trong đài:
- Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài là do phản lực đầu cọc, giả
thiết khoảng cách giữa tim 2 cọc là 3d:

ptt =

Qtk
1177.94
=
= 363.56(kN / m 2 )
2
2
(3d ) (3 × 0.6)

- Diện tích sơ bộ đáy đài:

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 8

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY


Trong đó: Chọn β = 1.2 trong khoảng (1.2÷1.5) là hệ số xét đến ảnh hưởng
của mômen tác dụng lên móng cọc.
Vậy chọn số cọc là: nc = 4 cọc.
4.3.3.2. Bố trí cọc trong đài:
+ Khoảng cách giữa các cọc theo phương x là:
+ Khoảng cách giữa các cọc theo phương y là:
+ Kích thước cạnh dài đài cọc (theo phương x):

s = 4d = 4 × 0.30 = 1.2m.

s = 3d = 3 × 0.30 = 0.9m.
L = 2.4 + 1 = 3.4m.

+ Kích thước cạnh ngắn đài cọc (theo phương y):

B = 1.8 + 1 = 2.80m.

( L × B) = (3.4 × 2.8) m.

Chọn
Sơ đồ mặt bằng bố trí cọc như sau:

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 9

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


d
s

số hàng cọc trong nhóm cọc
số cọc trong một hàng

n1 = 2

n2 = 2

khoảng cách 2 cọc tính từ tâm, thiên về an toàn lấy s = 3d

θ ( deg) = arctg

d 1
= = 18.4 0
s 3

 ( n − 1) n2 + ( n2 − 1) n1 
0  ( 2 − 1) 2 + ( 2 − 1) 2 
η = 1−θ  1
 = 1 − 18.4 
 = 0.795
90
×
n
×
n
90
×

4.3.5. Kiểm tra lực tác dụng lên cọc

M

M

hd

M

N

Hình 4.4: Lực tác dụng lên cọc
- Xác định tải trọng đặt tại tâm đáy đài cọc
+ Trọng lượng đài cọc:

N d = n × L × B × hd × γ bt = 1.1× 3.4 × 2.8 × 1.0 × 25 = 261.8( kN )
+ Tổng lực dọc và tổng mômen gây ra ở cao độ đáy đài cọc:

∑N

∑M
+

xmax , ymax

= N 0tt + N d = 3362.01 + 261.8 = 3623.8( kN )

tt



× xmax

Σxi2

⇒ Pmax =

3623.8 13.36 × 1.20
+
= 908.6(kN )
4
5.76

⇒ Pmin =

3623.8 13.36 × 1.20
−
= 903.1(kN )
4
5.76

∑N
P=
i

n

tt

∑M

Cọc
cọc
(kNm)
1
2
13.36
4
3
4

xi
(m)
-1.2
-1.2
1.2
1.2

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

yi
(m)
-0.9
0.9
-0.9
0.9

Σxi2

Σyi2


2766.57 + 261.8= 3028.37 (kN)

M tt = M ott + Qtt .hđ =
Pctb =

×

305.312 + 90.13 1= 395.4 (kNm)

N tt 3028.37
=
= 757.1( kN )
nc
4

tt
Pmax
= Pctb +

tt
Pmin
= Pctb −

M tt .xmax
395.4 ×1.2
= 757.1 +
= 839.5( kN )
2
2


Trang 12

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn nhất truyền xuống cọc giữa và
không phải kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ.
+ Kiểm tra với tổ hợp Mmin (Comb8):

N tt = N ott + N đtt =

2770.46 + 261.8 = 3032.3 (kN)

M tt = M ott + Qtt .hđ =
Pctb =

×

318.119 + 99.73 1= 417.8 (kNm)

N tt 3032.3
=

= 671.1( kN ) > 0

và

tt
Pmax
+ Pc = 845.1 + 205.16 = 1050.26(kN ) < Qtk = 1177.94( kN )

Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn nhất truyền xuống cọc giữa và
không phải kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ.
4.3.6. Kiểm tra nền dưới đáy khối móng quy ước
4.3.6.1. Kích thước khối móng quy ước
- Xác định khối móng quy ước:
n

ϕTB =
+ Góc mở :

∑ϕ × h
i

i =1

i

n

∑h
i =1


BM = b + 2 H .tgα = 2.8 + 2 × 25.65 × tg 405' = 6.8m
+ Diện tích khối móng qui ước:

Aqu = LM × BM = 7.4 × 6.8 = 50.32m 2

H M = H + hm = 25.65 + 1.75 = 27.4( m)

+ Chiều cao khối quy ước:
4.3.6.2. Trọng lượng khối móng quy ước
- Trong phạm vi từ đế đài trở lên:

Q1 = n. Aqu .γ tb .hm = 1.1× 50.32 × 22 ×1.75 = 2131.1( kN )

- Trong phạm vi từ đế đài trở xuống (trừ đi trọng lượng cọc chiếm chổ):

Qdd = ( Aqu − Ac ) × ( L1γ dn + L2γ dn + L3γ dn + L4γ dn )

= (50.32 − 4 × 0.2826) ×[(1.15 × 9.6) + (1.4 × 8.1) + (5.1× 7.9) + (18 × 9.5)]
= 11494.1( kN )
- Trọng lượng cọc tổng cộng:

Qc = n.nc .Lc . Ac .γ bt = 1.1× 4 × 25.65 × 0.2826 × 25 = 797.3( kN )
- Tổng trọng lượng khối móng qui ước:
Qqu = Q1 + Qc + Qdd = 2131.1 + 797.3 + 11494.1 = 14422.5( kN )
- Tải trọng tiêu chuẩn tại chân cột (đã tính ở trên):
Mtc = -6.83 (kN.m)
Ntc = -2923.48 (kN)
Qtc = -4.79 (kN)
- Tải trọng tiêu chuẩn tương ứng với trọng tâm đáy móng khối qui ước
tc

Th.S LÂM NGỌC QUÍ

138.1
= 0.0079
17345.9

- Độ lệch tâm e:
- Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối qui ước :

=
tc

p

N qutc
Aqu

.(1 ±

6e
)
LM

max; min

=

17345.9  6 × 0.0079 
2
× 1+

[ A.BM .γ II + B.H M .γ II′ + D.C II ]
K tc

+ Hệ số độ tin cậy Ktc = 1, vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí
nghiệm trực tiếp đối với đất.
+

γ II

: dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống.

γ ′II

+ : dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên.
+ m1, m2: tra bảng 15 TCVN 9362-2012 ta chọn m 1 = 1và m2 =1.0 vì công
trình không thuộc loại tuyệt đối cứng – hệ số điều kiện làm việc của nền đất và
điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại của đất nền.
Theo tài liệu địa chất thì lớp 4 có ϕII = 23016’ tra bảng, ta có:
A = 0.66; B= 3.68; D = 6.28.
C = 5.7(kN/m2)
γII = γIđn = 9.5 (kN/m3); Hm = 1.75 + 25.65 = 27.4m
γ II' = ∑

hi γi

∑h

=

γ '1 h1' +γ1h1 +γ2 h2 +γ3h3 +γ4 h4

K tc

= [(0.66 × 6.8 × 9.5) + (3.68 × 27.4 × 9.27) + (6.28 × 5.7)] = 1013.14(kN / m2 )
- Kiểm tra điều kiện :
+ ptctb
+ ptctb
tc

+p

≤R tc

:

= 344.4( kN / m 2 ) < R tc = 1013.14( kN / m 2 )
:

≤ 1.2 R tc
max

tc
max

thoả

:

= 346.7( kN / m 2 ) < R tc = 1.2 ×1013.14 = 1215.76( kN / m 2 )

+p

= 1.08 ; 1)
Bqu Bqu 6.8

z=0
gl

(ko phụ thuộc vào
- Tính ứng ứng do trọng lượng bản thân đất tại mặt các lớp phân tố:

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 16

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

σ ibt = σ bt + zi × γ = (253.9 + 1× 9.5 = 263.4)

- Xác định chiều cao vùng nền đất dưới đáy móng chịu ảnh hưởng của lún
(Hn), theo điều kiện tại mặt lớp đất phân tố thứ i có:

σibt ≥ 10σzigl

0.441
0.588

1
1
1
1
1

ko

γ
(kN/m3)

1
0.971
0.885
0.760
0.617
Tổng

9.5
9.5
9.5
9.5
9.5

σ zigl

β i zi

σ glzi 26.53

Ta có độ lún tại tâm của đáy móng khối quy ước: S = 1.98cm < [Sgh] = 8
cm

⇒

Thỏa quy định cho phép.

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 17

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

1750

18000

25650

5100

1400


Trang 18

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ
600

45°

6

D
Hình 4.6: Kiểm tra xuyên thủng
Lực gây xuyên thủng: Pxt = 3362.01
Pcx = α Rbt um h0

Lực chống xuyên thủng :
Với

h0
2

um = 2(hc + bc + 2c) = 2 × (0.4 + 0.6 + 2 × 0.5) = 4m

D

Hình 4.7: Sơ đồ tính
* Xét tại mặt cắt I-I:
- Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I:
M I − I = r1 × ( P3 + P4 ) = 0.9 × (908.6 + 908.6) = 1090.3( kN .m)

- Tính diện tích cốt thép cần thiết:
AsI =

⇒

M I −I
1090 × 100
=
= 54.06(cm 2 )
0.9 × Rs × ho 0.9 × 28 × 80

Chọn 22φ18có

Asch = 55.88(cm 2 )

+ Khoảng cách giữa 2 thanh thép :

2.8 − (0.05 × 2)
= 0.12(m) = 120(mm)
22 −1

3.4 − (0.05 × 2) = 3.3(m) = 3300(mm)


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY

+ Khoảng cách giữa 2 thanh thép :

GV HƯỚNG DẪN
Th.S LÂM NGỌC QUÍ

3.4 − (0.05 × 2)
= 0.137(m) = 140(mm)
25 − 1

2.8 − (0.05 × 2) = 2.7( m) = 2700(mm)

+ Chiều dài 1 thanh thép :
* Chọn thép cấu tạo cho mặt trên đài cọc:
Theo phương cạnh dài bố trí φ12a200.
Theo phương cạnh ngắn bố trí φ12a200.

Bố trí thép cho đài: thể hiện trong bản vẽ chi tiết

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
NỀN MÓNG

Trang 21

SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU
LỚP: XDLT13D01