Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG CỌC
1. Số liệu thiết kế và số liệu địa chất
I.1. Số liệu và trình tự thiết kế
I.1.1. Số liệu thiết kế

Bảng 6: Nội lực tính tốn dưới chân cột tại độ cao mặt đất
Nội lực
Nott
Moxtt
Qoxtt
Moytt
Qoytt

Đơn vị
kN
kN.m
kN
kN.m
kN

Giá trị
2800
350
18
380
25

Giá trị nội lực tiêu chuẩn được tính theo cơng thức :
A tt
A otc = o
n

; chọn hệ số vượt tải n = 1,15 ( Bảng 4 mục 3.1 TCVN 2737−1995 trang 4 )
Nội lực
Notc
Moxtc
Qoxtc
Moytc
Qoytc

I.1.2.

−
−
−
−
−
−
−
−
−

Đơn vị
kN
kN.m
kN
kN.m
kN

Giá trị
2434,8

304,35
15,65
330,44
21,74

Trình tự thiết kế móng cọc

Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn của khu vực xây dựng cơng trình
Xác định tải trọng tác dụng xuống móng
Xác định độ sâu đặt đế đài
Xác định các thông số về cọc
Xác định sức chịu tải của cọc
Xác định số lượng cọc trong móng
Tính tốn nền móng theo TTGH I (về cường độ)
Tính tốn nền móng theo TTGH II (về biến dạng)
Tính tốn độ bền và cấu tạo đài cọc


−
−

Tính tốn và bố trí thép cho đài cọc
Kiểm tra trong q trình vận chủn và lắp dựng, tính tốn móc cẩu (đối với cọc đúc sẵn)

2. Phân tích điều kiện địa chất
2.1. Quy trình thực hiện
− Khảo sát hiện trường
− Khoan khảo sát địa chất
− Lấy mẫu thí nghiệm
− Bảo quản và vận chuyển mẫu thí nghiệm


3. Xử lý, tổng kết chi tiết số liệu địa chất
3.1. Lớp đất 1a: Lớp san lấp, trọng lượng riêng 1,7 g/cm3, dày 1 m
3.2. Lớp đất 1: Sét pha nặng màu xám trắng – nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng, dày 2,5 m
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 1:
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−

Hàm lượng % hạt sỏi
Hàm lượng % hạt cát
Hàm lượng % hạt bụi
Hàm lượng % hạt sét
Độ ẩm (W%)

Dung trọng tự nhiên (γ kN/m3)
Dung trọng khô (γk kN/m3)
Dung trọng đẩy nổi (γđn kN/m3)
Tỉ trọng hạt (∆)
Độ bão hòa (Sr)
Độ rỗng (n)
Hệ số rỗng (eo)
Giới hạn chảy (WL)
Giới hạn dẻo (Wp)
Chỉ số dẻo (Ip)
Độ sệt (IL)
Góc ma sát trong (φ°)
Lực dính (C kG/cm2)
SPT

: 0,00
: 43,80
: 32,20
: 24,00
: 19,64
: 20,00
: 16,72
: 10,50
: 2,71
: 85,00
: 38,00
: 0,623
: 27,60
: 15,00
: 12,60

: 0,37
: 11°05
: 0,244
: 13

Các kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm nén nhanh
Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực nén εi
ε0-0,25

ε0,25-0,5

ε0,5-1,0

ε1,0-2,0

Hệ số nén
lún
(cm2/kG)

Mô đuyn
TBD
(kG/cm2)


ε0-0,5
0,591

ε0,5-1,0


ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

ε0-1,0

ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

0,571

0,541

0,517

ε4,0-8,0

a1-2

E1-2

0,030

33,5

3.3. Lớp đất 2a : Bùn sét, màu xám xanh đen- xám đen, trạng thái chảy, dày 5 m
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 2a:
−
−

−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−

Hàm lượng % hạt sỏi
Hàm lượng % hạt cát
Hàm lượng % hạt bụi
Hàm lượng % hạt sét
Độ ẩm (W%)
Dung trọng tự nhiên (γ kN/m3)
Dung trọng khô (γk kN/m3)
Dung trọng đẩy nổi (γđn kN/m3)
Tỉ trọng hạt (∆)
Độ bão hòa (Sr)
Độ rỗng (n)
Hệ số rỗng (eo)

Giới hạn chảy (WL)
Giới hạn dẻo (Wp)
Chỉ số dẻo (Ip)
Độ sệt (IL)
Góc ma sát trong (φ°)
Lực dính (C kG/cm2)
SPT

: 0,00
: 23,54
: 21,24
: 55,22
: 82,87
: 14,90
: 8,10
: 5,00
: 2,61
: 97,00
: 69,00
: 2,225
: 73,30
: 43,10
: 30,30
: 1,31
: 04°17’
: 0,09
: 1-4

Các kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm nén nhanh

Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực nén εi
ε0-0,25

ε0,25-0,5
ε0-0,5

ε0,5-1,0
ε0,5-1,0

ε1,0-2,0
ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

ε0-1,0

ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

ε4,0-8,0

Hệ số nén
lún
(cm2/Kg)

Mô đuyn
TBD
(Kg/cm2)


a1-2

E1-2
59,5

3.4. Lớp đất 3 : Sét pha, màu xám trắng- nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, dày 2,5 m
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 3:


−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−

Hàm lượng % hạt sỏi

Hàm lượng % hạt cát
Hàm lượng % hạt bụi
Hàm lượng % hạt sét
Độ ẩm (W%)
Dung trọng tự nhiên (γ Kn/m3)
Dung trọng khô (γk Kn/m3)
Dung trọng đẩy nổi (γđn Kn/m3)
Tỉ trọng hạt (∆)
Độ bão hòa (Sr)
Độ rỗng (n)
Hệ số rỗng (eo)
Giới hạn chảy (WL)
Giới hạn dẻo (Wp)
Chỉ số dẻo (Ip)
Độ sệt (IL)
Góc ma sát trong (φ°)
Lực dính (C Kg/cm2)
SPT

: 0,40
: 61,80
: 17,60
: 20,10
: 19,47
: 20,00
: 16,70
: 10,50
: 2,70
: 85,00
: 38,00

: 0,619
: 28,30
: 15,50
: 12,70
: 0,31
: 13°26’
: 0,229
: 8-15

Các kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm nén nhanh
Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực nén εi
ε0-0,25

ε0,25-0,5
ε0-0,5
0,589

ε0,5-1,0
ε0,5-1,0

ε1,0-2,0
ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

ε0-1,0

ε1,0-2,0


ε2,0-4,0

0,565

0,539

0,514

Hệ số nén
lún
(cm2/Kg)

Mô đuyn
TBD
(Kg/cm2)

a1-2

E1-2

0,025

39,9

ε4,0-8,0

3.5. Lớp đất 4 : Sét, màu nâu vàng- nâu đỏ, trạng thái cứng, dày 3 m
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 4:
−
−

−
−
−
−
−
−

Hàm lượng % hạt sỏi
Hàm lượng % hạt cát
Hàm lượng % hạt bụi
Hàm lượng % hạt sét
Độ ẩm (W%)
Dung trọng tự nhiên (γ Kn/m3)
Dung trọng khô (γk Kn/m3)
Dung trọng đẩy nổi (γđn Kn/m3)

: 0,00
: 37,10
: 24,70
: 38,10
: 19,14
: 20,30
: 17,00
: 10,80


−
−
−
−

−
−
−
−
−
−
−

Tỉ trọng hạt (∆)
Độ bão hòa (Sr)
Độ rỗng (n)
Hệ số rỗng (eo)
Giới hạn chảy (WL)
Giới hạn dẻo (Wp)
Chỉ số dẻo (Ip)
Độ sệt (IL)
Góc ma sát trong (φ°)
Lực dính (C Kg/cm2)
SPT

: 2,72
: 87,00
: 38,00
: 0,600
: 40,80
: 20,10
: 20,60
: -0,05
: 15°10’
: 0,376

: 18-45

Các kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm nén nhanh
Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực nén εi
ε0-0,25

ε0,25-0,5
ε0-0,5
0,578

ε0,5-1,0
ε0,5-1,0

ε1,0-2,0
ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

ε0-1,0

ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

0,561

0,539

0,511


ε4,0-8,0

Hệ số nén
lún
(cm2/Kg)

Mô đuyn
TBD
(Kg/cm2)

a1-2

E1-2

0,022

31,7

3.6. Lớp đất 5 : Cát nhỏ lẫn ít bụi màu nâu vàng, trạng thái chặt vừa, rất dày
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 5:
−
−
−
−
−
−
−
−
−

−
−
−
−
−
−

Hàm lượng % hạt sỏi
Hàm lượng % hạt cát
Hàm lượng % hạt bụi
Hàm lượng % hạt sét
Độ ẩm (W%)
Dung trọng tự nhiên (γ Kn/m3)
Dung trọng khô (γk Kn/m3)
Dung trọng đẩy nổi (γđn Kn/m3)
Tỉ trọng hạt (∆)
Độ bão hòa (Sr)
Độ rỗng (n)
Hệ số rỗng (eo)
Giới hạn chảy (WL)
Giới hạn dẻo (Wp)
Chỉ số dẻo (Ip)

: 0,30
: 83,00
: 10,20
: 6,50
: 18,48
: 20,20
: 17,00

: 10,60
: 2,67
: 86,00
: 36,00
: 0,571
:::-


−
−
−
−

Độ sệt (IL)
Góc ma sát trong (φ°)
Lực dính (C Kg/cm2)
SPT

:: 26°35’
: 0,058
: 20-53

Các kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm nén nhanh
Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực nén εi
ε0-0,25

ε0,25-0,5
ε0-0,5
0,547


ε0,5-1,0
ε0,5-1,0

ε1,0-2,0
ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

ε0-1,0

ε1,0-2,0

ε2,0-4,0

0,528

0,508

0,494

ε4,0-8,0

Hệ số nén
lún
(cm2/Kg)

Mô đuyn
TBD
(Kg/cm2)


a1-2

E1-2

0,021

62,4


1000

-1,0m

1a

2500

4. Kết quả trụ địa chất

1

Lớp san lấp, trọng lượng riêng 1,7 g/cm3
Sét pha nặng, màu xám trắng- nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng
γ = 20 kN/m3; C = 0,244 kG/cm2 ; IL = 0,37

-3,5m

φ = 11°05’


Bùn sét, màu xám xanh đen- xám đen, trạng thái chảy
γ = 14,9 kN/m3; C = 0,09 kG/cm2 ; IL = 1,31

5000

-6,0m

φ = 4°17’

MNN

2a

γđn = 5 kN/m3

2500

-8,5m

3

-11,0m

Sét pha, màu xám trắng- nâu vàng , trạng thái dẻo cứng

3000

γđn = 10,5 kN/m3; C = 0,229 kG/cm2 ; IL = 0,31; φ = 13°26’

4


Sét, màu nâu vàng- nâu đỏ, trạng thái cứng

γđn = 10,8 kN/m3; C = 0,376 kG/cm2 ; IL = -0,05; φ = 15°10’

.......

-14,0m

5

Cát nhỏ lẫn ít bụi màu nâu vàng , trạng thái chặt vừa, rất dày

γđn = 10,6 kN/m3; C = 0,058 kG/cm2 ; φ = 26°35’


Hình 1. Trụ địa chất
5. Thiết kế móng cọc
5.1. Vật liệu sử dụng
Bê tông B25: Rb = 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa ( Bảng 13 TCVN 5574−2012 trang 41 )
Thép chịu lực AII: Rs = 280 MPa ( Bảng 21 TCVN 5574−2012 trang 52 )
5.2. Đánh giá và đưa ra phương án
Tải trọng cơng trình lớn, trong nền có lớp bùn sét khá dày. Vì vậy chọn phương án móng cọc đài
thấp để đảm bảo an toàn. Đài cọc được chôn vào lớp đất 1, lớp đất thứ 5 là cát nhỏ, trạng thái
chặt vừa, rất dày, thích hợp cho việc đặt mũi cọc.
5.3. Xác định độ sâu đặt đáy đài:
Sơ bộ chọn độ sâu đặt đáy đài h = 2,0 (m)
Giả thiết chiều rộng đài B = 2,0 (m); tiến hành kiểm tra điều kiện cân bằng giữa áp lực đất bị
động ở mặt bên đài và tổng tải trọng ngang tính tốn tác dụng tại đỉnh ai:


ổ o ử 2Q0tt
h 0,7tg ỗ
ỗ45 - ữ
ữ
2B
ố
ứ
(Sỏch “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 120 – cơng thức 3.2)
Trong đó : φ là góc ma sát trong của đất tại đáy đài

γ

γ
là dung trọng của đất tại đáy đài, ở đây = 20 kN/m3
æ o 11o05' ử 2 25
ữ
0,7tg ỗ
ỗ45 - 2 ữ 20 ´ 2 =0, 64
è
ø
h=
m<2m
(Sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 194 – mục 3.16.1.3)

Vậy độ sâu đáy đài đã chọn thỏa điều kiện cân bằng áp lực
5.4. Lựa chọn sô bộ vật liệu làm cọc:
−

Cốt thép dọc loại A-II có Rs = 280000 kPa
Chọn 4 ∅20 có As = 12,57 cm2


−

Cốt đai ∅6 loại A-I có Rsw = 175000kPa


−

Sơ bộ bê tơng cọc cấp độ bền B25 có Rb = 14500 kPa; Rbt = 1050 kPa; Eb = 30000 MPa

5.5. Chiều dài và tiết diện cọc:
− Cao trình đặt mũi cọc: căn cứ vào trụ địa chất và đánh giá điều kiện đất nền ở trên, lựa chọn
lớp đất 5 để đặt mũi cọc và chôn vào lớp đất 5 là 2 (m) > 1 (m)
(mục 8.14 – TCVN 10304:2014 – trang 51)
×
− Chọn cọc có tiết diện vng, kích thước 30 (cm) 30 (cm)
Diện tích tiết diện ngang của cọc là Ab = 900 cm2 = 0,09 m2
−
−

Cao trình mũi cọc ở độ sâu –16,0 (m) (khơng kể phần vát nhọn của mũi cọc)
Chiều dài tính tốn của cọc:
Ltt = (1+2,5 – 2) + 5 + 2,5 + 3 + 2 = 14 m
− Chiều dài thực tế của cọc:
Lc = Ltt + Lng + Lm
Trong đó
+

Lng = L1 + L2
L1 – chiều dài đoạn cọc đập bỏ, lấy thép ngàm vào đài (giả sử chọn ∅=20)

×
L1 = 30∅= 30 2 = 60 cm = 0,6 m
L2 – chiều dài đoạn cọc chơn trong đài
→
÷
L2 = (10 20) cm
Chọn L2 = 15 cm = 0,15 m

+

Lm – chiều dài đoạn mũi cọc lấy bằng độ dài cạnh của cọc – d = 0,3 m
(sách “Nền và móng” – Tô Văn Lận – mục 3.5.2.1 – trang 121)

⇒ Lc = 14 + 0,6 + 0,15 + 0,3 = 15,05 m
Ta có thể lấy Lc = 15,1 m để thuận tiện cho việc thi công ( lấy L1 = 0,65 m )
5.6. Lựa chọn phương pháp hạ cọc:
Căn cứ vào địa tầng cho thấy, lớp đất 4 (Sét, trạng thái cứng,có góc ma sát trong φ = 15˚10’) có
tính chất cơ lí kém hơn lớp đất 5 (cát nhỏ, trạng thái chặt vừa, có góc ma sát trong φ = 26˚35’)
nên ta chọn lớp đất 5 là lớp đất đặt mũi cọc và chỉ chôn sâu vào 2 (m) vì vậy lựa chọn hạ cọc
bằng phương pháp ép.
5.7. Xác định sức chịu tải của cọc:
5.7.1 Sức chịu tải theo cường độ vật liệu:


Sức chịu tải theo cường độ vật liệu được tính theo công thức:
Rv = φ(RbAb + RsAs) (1) (sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – cơng thức 3.9 – trang 127)
+

Cách 1:


Vì cọc có xun qua lớp đất yếu (lớp đất 2a – bùn sét có IL = 1,31 >1,0 ) nên xác định hệ số uốn
dọc φ dựa vào độ mảnh λ = ly/b = 6,5/0,3 = 21,67 (với ly là khoảng cách từ đáy đài đến đáy lớp đất
yếu trong nền mà cọc đi qua – 6,5 m)
Tra bảng 3.4 (sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 127), ta được φ = 0,78
Thay số vào cơng thức (1), ta được:
×
×
×
×
Rv = φ(RbAb + RsAs) = 0,78 (14500 0,32 + 280000 12,57 10-4) = 1292,43 kN
+

Cách 2:
Hệ số uốn dọc được xác định theo công thức:
φ = 1,028 – 0,0000288 λ2 – 0,0016 λ (2)
l y v ´ ltt 0, 7 ´ 14
=
=
=32, 67
r
r
0,3
Trong đó λ =
Với v = 0,7 do mũi cọc treo
ltt – chiều dài tính tốn của cọc
r – độ dài của cạnh cọc vuông
Thay λ = 32,67 vào công thức (2), ta được: φ = 0,945
Thay số vào công thức (1), ta được:
×
×

×
×
Rv = φ(RbAb + RsAs) = 0,945 (14500 0,32 + 280000 12,57 10-4) = 1565,83 kN
Vậy ta chọn Rv = 1292,43 kN để tính tốn.
5.7.2 Sức chịu tải cực hạn theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền ( MĐTN ≡ MĐTT )

( Tham khảo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.6.4.2 )
Sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u (kN) được xác định theo công thức:
Rγc,u1 =
γ qc Acq bu b γ+ fål cf i i
(3)
Trong đó:
γc – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy γc = 1,0
qb – cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc tại độ sâu zM = 16,0 m
(Tra bảng 3.7 – trang 135, kết hợp nội suy với cát hạt nhỏ, chặt vừa ta được qb = 2960 kPa)
γcq – hệ số điều kiện làm việc của đất ở dưới mũi cọc
γcf – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc

(

)

(Tra bảng 3.9 – trang 137 với hạ cọc bằng phương pháp ép vào cát hạt nhỏ, chặt vừa ta được γcq =
1,1; γcf = 1,0)


Ab – diện tích tiết diện ngang của cọc, với Ab = 0,32 = 0,09 m2
×
u – chu vi tiết diện ngang của cọc, với u = 4 0,3 = 1,20 m
fi – cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, xác định bằng

cách chia các lớp đất thành các lớp phân tố đồng nhất có chiều dày

≤

2 m. Riêng lớp đất 2a là

bùn sét có fi = 0 nên khơng cần phải chia nhỏ (Tra bảng 3.8 – trang 136)

5,0m

31

2,0m

MNN

2a

2500

-8,5m

3000

-11,0m

3

32
0,5m

Hình 2. Sơ đờ tính sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền
2,0m
41
4
42

-14,0m

1,0m

Bảng 1: Bảng tính tổng thành phần ma sát γcf fi li
.......

-16,0m Lớp đất

1

I / Độ
chặt
0,37

5 L

5
Chiều dày
li (m)
1,5

Độ 2,0m
sâu

zi (m)
2,75

fi
(kPa)
26,9

γcf,i
1,0

γcffili
(kN/m)
40,40

z = 15,0m

2

z = 13,5m

1,5m

z = 12,0m

5000

-6,0m

1


z = 10,75m

-3,5m

z = 9,5m

1

z = 6,0m

1a

z = 2,75m

1000

-1,0m

2500

±0,0m


3
2

1,31

5


6

2,0

9,50

32

0,5

10,75

41

2,0

12,00

1,0

13,50

2,0

15,00

31

0


0,31

-0,05
42
Cát chặt
vừa, hạt
nhỏ

5

44,5
6
45,5
4
67,8
0
69,9
0
51,0
0

1,0

0,00

1,0

89,12

1,0


22,77

1,0

135,60

1,0

69,90

1,0

102,00

Tổng

459,79

Thay số vào công thức (3), ta được:

(

Rγc,u1 =
γ qc Acq bu b γ+ fål

)

×
×

×
×
= 1,0 (1,1 2960 0,09 + 1,2 459,79)
= 293,04 + 551,748 = 844,8 (kN)
cf i i

5.7.3 Sức chịu tải cực hạn theo công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988):
(Tham khảo “phụ lục G” – TCVN 10304:2014 – mục 6.3.2 – trang 82,83,84)
Sức chịu tải cực hạn theo công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản được xác định theo công
thức:

(

R c,u 2 =q b A b +uå f c,i lci +f s,ilsi

)

Trong đó:
+

qb – cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc
×
qb = 300 Np = 300 37 = 11100 (kPa) (mũi cọc nằm trong lớp đất rời theo phương pháp ép)
(Với NP – chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc, chỉ số SPT

trung bình của lớp đất số 5: 36,5 lấy bằng 37)
+

Ab – diện tích tiết diện ngang của cọc, với Ab = 0,32 = 0,09 m2
×

+ u – chu vi tiết diện ngang của cọc, với u = 4 0,3 = 1,2 m
+ fc,i là cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”:
× ×
fc,i = αP fL cu,i


Với:

cu,i – sức kháng cắt khơng thốt nước, lấy cu,i = 6,25 Nc,i
fL – hệ số điều chỉnh độ mảnh h/d của cọc đóng, phụ thuộc vào tỉ số giữa chiều sâu cọc
L và đường kính cọc d; L/d = 14/0,3 = 46,67
⇒ fL = 1 (Tra biểu đờ Hình G2 – TCVN 10304:2014 – mục 6.3.2 – trang 84)
αP – hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỉ số giữa sức kháng cắt khơng thốt
nước cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng
(Tra biểu đờ Hình G2 – TCVN 10304:2014 – mục 6.3.2 – trang 84)
f s,i
+

là cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”:
10 N s,i
fs,i =

3

Ở đây, các giá trị Ns,i và Nc,i lấy giá trị trung bình của chỉ số SPT ứng với lớp đất đó, làm trịn lên

Lớp
đất
1
21

22
3

Bảng 2: Bảng tính tổng thành phần ma sát fi li
cu i
Độ
li
σ 'v z
cu,i
sâu
(m
N
αP
σ 'v z
(kPa)
(m)
)
(kPa)

Loại đất
Sét pha dẻo
cứng
Bùn sét
(trên MNN)
Bùn sét
(dưới MNN)
Sét pha dẻo
cứng

4


Sét cứng

5

Cát nhỏ
chặt vừa

2,75

1,5

13

4,75

2,5

7,25

2,5

9,75

2,5

12

75,00


3

32

200,0
0

129,5
5
158,8
8

2

37

-

-

3

12,5
0
15,0
0

81,25

fi

(kPa)

fili
(kN/m)

51,68

1,57

0,50

40,63

60,95

85,30

0,22

1,00

18,75

46,88

110,18

0,17

1,00


18,75

46,88

0,58

0,78

58,50

146,25

1,26

0,50

-

-

18,75

100,0
0
123,3
3
Tổng

300,00

246,66
847,62

Tổng hợp sức chịu tải cực hạn của cọc như sau:

R c,u 2 =q b A b +uå ( f ci lci +f si lsi )
×
×
= 11100 0,09 + 1,2 847,62 = 2016,14 kN
5.8. Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải tính tốn của cọc:
−
−
−

Sức chịu tải theo điều kiện vật liệu: Rv = 1292,43 kN
Sức chịu tải cực hạn theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền: Rc,u1 = 844,8 kN
Sức chịu tải cực hạn theo công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988): Rc,u2 = 2016,14 kN


Vậy chọn giá trị sức chịu tải nhỏ nhất: Rc,u1 = 844,8 kN để tính tốn.
5.9. Sức chịu tải cho phép của cọc:
(Tham khảo – TCVN 10304:2014 – mục 7.1.11 – trang 18,19)
Sức chịu tải cho phép được tính theo cơng thức:
γ0
R c,u
γn γk
Rc tk =
Trong đó:
γ0 – hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đờng nhất của nền đất khi sử dụng
móng cọc, lấy γ0 = 1,15 trong móng nhiều cọc.

γn – hệ số tin cậy về tầm quan trọng của cơng trình, giả sử cơng trình là nhà ở nên tầm quan
→

trọng thuộc cấp II
γn = 1,15
γk – hệ số tin cậy lấy theo đất. Vì cọc treo chịu tải trọng nén trong móng cọc đài thấp có đáy đài
→

nằm trên lớp đất tốt (lớp đất 1 – sét pha dẻo cứng),
γn = 1,4
Thay số vào công thức, ta được:
γ0
1,15
Rcu
´ 844,8 =603, 43 kN
γn γk
1,15´ 1,4
Rc,tk =
=
Kiểm tra sự phù hợp của sức chịu tải theo cường độ vật liệu bằng cách xét tỉ số

R v 1292,43
=
=2,142
R c,tk 603,43
; như vậy tỉ số này nằm trong khoảng 2÷3
⇒ Cọc thỏa điều kiện khơng bị phá hoại trong q trình hạ cọc vào trong đất.
5.10. Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong móng:
Áp lực tính tốn do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài xác định theo công thức:
R

603,43
p tt = c,tk2 =
=744,98 kPa
2
3d
3
´
0,3
)
( ) (
(theo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.8.1 – trang 160)
Diện tích sơ bộ đáy đài:
N 0tt
2800
A = tt
=
=4 m 2
p - nγ tb h 744,98 - 1,1´ 20 ´ 2
sb
d


Tổng lực tính tốn tính đến đáy đài:
N 0tt

Ntt =

N dtt

+


N 0tt

=

sb

+n

× Ad ×

γtb

×

× × ×
h = 2800 + 1,1 4 20 2 = 2976 kN

Số lượng cọc trong móng:
nc = β

N tt
R c tk

Với β – hệ số kể đến momen, trường hợp móng chịu tải lệch tâm β = 1,2
nc =

N tt
(1,2
= 1,5)

á
R c,tk



2976
(5,=92
603,43

ữ

1,5

7,á4)

(Tham kho mc 3.8.1 sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 159)
⇒ Chọn sơ bộ 8 cọc.
×
Trên mặt bằng, khoảng cách giữa 2 tim cọc liền kề không được bé hơn 3d = 3 0,3 = 0,9m;

khoảng cách từ tim cọc ra mép đài không được nhỏ hơn d = 0,3 (m). Do momen quay quanh trục
Y lớn hơn so với momen quay quanh trục X vì vậy ta mở rộng theo phương X.


5.11. Kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc
Căn cứ vào số lượng cọc đã bố trí trong móng, tiến hành kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh
cọc, điều kiện kiểm tra tổng quát như sau:
tt
ìï Pmax
+Pctt £ R c,tk

í tt
ïỵ Pmin ³ 0

(theo sách “Nền và móng” – Tô Văn Lận – mục 3.8.2.1 – trang 161)
Trong đó:
Rc,tk – sức chịu tải thiết kế của cọc
Pctt

– trọng lượng tính tốn của cọc
tt
tt
Pmax
Pmin
;
– áp lực lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng xuống cọc

+

Lực dọc và momen tính tốn đến đáy đài:

N 0tt
Ntt =

N dtt
+

N

tt
0


× × ×
+ n Ad γtb h
×
× × ×
= 2800 + 1,1 2,2 3 20 2 = 3090,4 kN

=
M ttx

M tty

tt
M 0x

=

+

tt
Q 0y
×

×
h = 350 + 25 2 = 400 kN.m

M 0ytt

tt
Q 0x

×

Pktt =

tt
N tt M y x i M ttx yi
+
+
n
å x i2 å yi2

×
=
+
h = 380 + 18 2 = 416 kN.m
+ Áp lực tác dụng xuống đầu cọc trường hợp móng chịu tải lệch tâm theo 2 phương:

(kN)

Trong đó:
n – số lượng cọc trong móng
xi ; yi – tọa độ của cọc thứ i so với hệ trục đi qua trọng tâm của nhóm cọc (m)
(theo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.8.2.2 – trang 163)
Tính tốn áp lực xuống các đầu cọc được trình bày trong bảng sau:


Pktt
Bảng 3: Bảng tính các thành phần áp lực
Cọc


xi
(m)

yi
(m)

ứng với các cọc

∑ x i2

∑ y i2

M ttx

M tty

(m2)

(m2)

(kN.m)

(kN.m)

N tt
n
(kN)

Pitt
(kN)


1

–1,2

0,8

392,60

2

0

0,8

469,63

3

1,2

0,8

546,67

4

–0,6

0


5

0,6

0

6

–1,2

–0,8

225,93

7

0

–0,8

302,97

8

1,2

–0,8

380,00


* Nhận xét:

6,48

3,84

400

416

386,3

347,78
424,82

tt
ìï Pmax
=P3tt =546,67 kN
í tt
ïỵ Pmin =P6tt =225,93 kN

Ta có trọng lượng của cọc từ đáy đài đến mũi cọc:
Pctt

× × ×
×
× ×
= n Ac ltt γbt = 1,1 0,32 14 25 = 34,65 kN


Kiểm tra điều kiện:
tt
ìï Pmax
+Pctt = 546,67 + 34,65 = 581,32 kN < R c,tk =603, 43 kN
í tt
ïỵ Pmin = 225,93 kN > 0

(

tt
R c,tk - Pmax
+Pctt

R c,tk

)

603, 43 - 581,32
=
=3, 66% < 10%
603, 43

Với
Dựa vào kết quả kiểm tra ở trên, ta thấy khả năng chịu tải của cọc được tận dụng đáng kể, số lượng cọc
và khoảng cách cọc đã bố trí là hợp lí.
+

Kiểm tra sự làm việc của cọc trong nhóm theo cơng thức:

≥

× ×
R nhóm = η nc Rct,k
Ntt


Với
Trong đó:

d
η = 1 − arctg c
 lc

dc – cạnh cọc

→

 ( m − 1) n + ( n − 1) m

90mn


dc = 0,3 m

→

η

⇒

=


(công thức Labarre)

0, 62 +0,82 =1

lc – khoảng cách giữa các cọc
lc =
→
m – số hàng cọc
m=3
→
n – số cọc trong mỗi hàng
n=3
→
mn – tổng số cọc
mn = 8
ỉ0,3 ư ( 3 - 1) ´ 3 +( 3 - 1) 3
1 - arctg ỗ
=0, 72
ỗ ÷
÷´
90 ´ 8
è1 ø

m

× ×
⇒ R nhóm = η nc Rc,tk = 0,72 × 8 × 603,43 = 3475,76 kN > Ntt = 3090,4 kN

5.12. Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang:

5.12.1 Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc tại cao trình đáy đài:
Lực cắt tác dụng lên 1 cọc theo 2 phương lần lượt là:
tt
tt
Q 0y
Q0x
18
25
H1 =
= =2, 25 kN
H2 =
= =3,125 kN
nc
8
nc
8
;
4
0,3
3´ 107 ´
=20250 kN.m 2
12
Độ cứng EIx = EIy =
Chiều rộng quy ước của cọc:
→
≤
×
Vì dcọc = 0,3 m 0,8 m
bc,qu = 1,5d + 0,5 = 1,5 0,3 + 0,5 = 0,95 m
(Theo sách “Nền và móng “ – Tô Văn Lận – mục 3.9.2 – trang 167)

Xác định hệ số nền – K: được xác định bằng tam giác ảnh hưởng với độ dài 2 cạnh tam
±0,0m

1000

giác vng có giá trị lần lượt là 1 m và lah
×
Với1a lah = 2(d + 1) = 2 (0,3 + 1) = 2,6 m
2500

-2,0m
1

-3,5m

5000

-4,6m

2a


Vì mũi tam giác ảnh hưởng xuyên qua lớp đất 2, nên ta xác định hệ số nền K như sau:
K F + K 2 F2
K= 1 1
F1 + F2
Với K1 = 5780 (kN/m4) (với lớp đất 1 có IL = 0,37)
K2 = 650 (kN/m4) (với lớp đất 2a có IL = 1,31)
(Nội suy theo bảng 3.21 – sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 165)
ỉ1,1

ư
1
F2 = 1,1 ỗ
1, 0 ữ
=0, 233 m 2
ỗ
ữ
2
ố2, 6
ứ
1
F1 = ´ 2,6 ´ 1,0 - F2 =1, 067 m 2
2

Thay số vào công thức trên, ta được:
K F +K 2 F2 5780 ´ 1,067 +650 ´ 0,233
K= 1 1
=
=4860,55 kN/m 4
F1 +F2
1,067 +0,233
α bd =5

Kbc qu
EbI

=5

4860,55´ 0,95
=0, 744

20250

Hệ số biến dạng

(1/m)

Chiều sâu tính đổi:
×
×
le = αbd ltt = 0,744 14 = 10,42 > 4
(Tra bảng 3.23 – sách “Nền và móng “ – Tơ Văn Lận – trang 168), ta được:

→

A0 = 2,441 ; B0 = 1,621 ; C0 = 1,751

Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất do lực đơn vị H0 = 1 gây ra:

1
1
δ HH = 3
A0 =
´ 2, 441 =2,927 ´ 10- 4 ( m/kN)
3
α bd E b I
0,744 ´ 20250
Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất do lực đơn vị M0 = 1 gây ra:
1
1
δ HM =δ MH = 2

B0 =
´ 1, 621 =1, 446 ´ 10- 4 ( 1/kN)
2
α bd E b I
0,744 ´ 20250
Góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất do lực đơn vị M0 = 1 gây ra:
1
1
δ MM =
C0 =
´ 1, 751 =1,162 ´ 10 - 4 ( 1/kNm)
α bd E b I
0,744 ´ 20250


Momen và chuyển vị ngang tại cao trình đáy đài:
- δ HM
- 1, 446 ´ 10 - 4
´ H1 =
´ 2, 25 =- 2,80 ( kN.m)
δ MM
1,162´ 10- 4
Mng 1 =
- δ HM
- 1, 446´ 10- 4
´ H2 =
´ 3,125 =- 3,89 ( kN.m)
δ MM
1,162 ´ 10- 4
Mng 2 =

y01 = H1

× δ HH

+ Mng 1

× δ HM

×
×
×
×
−
= 2,25 2,927 10-4 + ( 2,80) 1,446 10-4

×
= 2,54 10-4 (m) = 0,254 (mm)

y02 = H2

× δ HH

+ Mng 2

× δ HM

×
×
×
×

−
= 3,125 2,927 10-4 + ( 3,89) 1,446 10-4

×
= 3,52 10-4 (m) = 0,352 (mm)

⇒ Chuyển vị ngang tổng:
2
2
y0 = y01
+y 02
= 0, 2542 +0,3522 =0, 434 (mm) < 10 (mm)

⇒ Thỏa điều kiện

5.12.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc:
5.12.2.1 Tính tốn giá trị momen uốn Mz:
Tính tốn giá trị momen uốn Mz (kN.m):
(Tham khảo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 166), ta có cơng thức:
H
M z = α 2bd .E b .I.y 0 A 3 − α bd .E b .I.ψ 0 B 3 + M 0 C 3 + 0 D 3
α bd
= 4,865.A3

−

0

Trong đó:
αbd = 0,744 (1/m)

20250 kN.m 2
EI =
0, 434 ´ 10- 3
y0 =
(m)

(

)

−

3,89.C3 + 4,2.D3 (kN.m)


ψ0
=0
(do đầu cọc ngàm vào đài nên khơng có góc xoay)
M0 = Mng2 = – 3,89 (kN.m)
(lấy theo phương có H lớn hơn)
H0 = H2 = 3,125 (kN)
Hệ số A3 ; B3 ; C3 ; D3 tra bảng 3.22 sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 167
Thay số, ta có bảng giá trị bên dưới, với ze = αbd.z = 0,744z
Bảng 4: Bảng tính momen uốn Mz (kN.m) dọc thân cọc
z

ze

A3


B3

C3

D3

Mz

-

-

0,000

0,000

1,000

0,000

-3,89

0,134

0,1

0,000

0,000


1,000

0,100

-3,47

0,269

0,2

-0,001

0,000

1,000

0,200

-3,05

0,403

0,3

-0,005

-0,001

1,000


0,300

-2,65

0,538

0,4

-0,011

-0,002

1,000

0,400

-2,26

0,672

0,5

-0,021

-0,005

0,999

0,500


-1,89

0,806

0,6

-0,036

-0,011

0,998

0,600

-1,54

0,941

0,7

-0,057

-0,020

0,996

0,699

-1,22


1,075

0,8

-0,085

-0,034

0,992

0,799

-0,92

1,210

0,9

-0,121

-0,055

0,985

0,897

-0,65

1,344


1,0

-0,167

-0,083

0,975

0,994

-0,43

1,478

1,1

-0,222

-0,122

0,960

1,090

-0,24

1,613

1,2


-0,287

-0,173

0,938

1,183

-0,08

1,747

1,3

-0,365

-0,238

0,907

1,273

0,04

1,882

1,4

-0,455


-0,319

0,866

1,358

0,12

2,016

1,5

-0,559

-0,420

0,881

1,437

-0,11

2,151

1,6

-0,676

-0,543


0,739

1,507

0,17

2,285

1,7

-0,808

-0,691

0,646

1,566

0,13

2,419

1,8

-0,956

-0,867

0,530


1,612

0,06

2,554

1,9

-1,116

-1,074

0,385

1,640

-0,05

2,688

2,0

-1,295

-1,314

0,207

1,646


-0,19

2,957

2,2

-1,693

-1,906

-0,271

1,575

-0,57

3,226

2,4

-2,141

-2,663

-0,941

1,352

-1,08


3,495

2,6

-2,621

-3,600

-1,877

0,917

-1,60

3,763

2,8

-3,103

-4,718

-3,408

0,197

-1,01

4,032


3,0

-3,541

-6,000

-4,688

-0,891

-2,73

4,704

3,5

-3,919

-9,554

-10,340

-5,854

-3,43

5,376

4,0


-1,614

-11,730

-17,910

-15,070

-1,48


5.12.2.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc:
Điều kiện kiểm tra:
Mzmax

≤

[M]

Tại độ sâu z = 0,00m – vị trí đáy đài có |Mz max| = 3,89 (kN.m)

×
Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc đã chọn với tiết diện 30 (cm) 30 (cm), thép dọc 4

cây ∅20 có As = 12,57 (cm2). Bê tơng cọc có cấp độ bền B25 có Rb = 14500 kPa
Chọn a = 5 cm; h0 = 30 – 5 = 25 cm = 0,25 m
Lượng thép dọc chịu uốn 2 ∅20 – As = 6,28 cm2 = 0,000628 m2

AR
0,000628´ 280000

ξ= s s =
=0,162
R b bh o 14500 ´ 0,30 ´ 0,25
α =ξ ( 1 - 0,5ξ) =0,162 ´ ( 1 - 0,5´ 0,162) =0,149

Khả năng chịu uốn của cọc:
2
14500
´
0,3
´ 0,25
´
o =
[ MαR
] = bhb 0,149

2
40,51
= (kN.m)

Ta thấy: |Mz max| = 3,89 (kN.m) < [M] = 40,51 (kN.m)
tt
Qoy

⇒Momen uốn do lực xô ngang lớn nhất

= 25 (kN) gây ra không đủ để phá hoại

tiết diện cọc.
Vậy cọc thỏa mãn điều kiện áp lực ngang.

5.13. Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc:
Điều kiện kiểm tra áp lực đất nền tại mặt phẳng mũi cọc như sau:


ìï p tctb £ R M
í tc
ïỵ p max £ 1,2R M
Trong đó:
p tctb

tc
p max

;
– áp lực tiêu chuẩn trung bình và lớn nhất tại mặt phẳng mũi cọc (kPa)
RM – sức chịu tải của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc (kPa)

5.13.1 Xác định kích thước của móng khối qui ước:
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:
ϕ l 11° 05'´ 1,5 +4° 17 '´ 5 +13° 26 '´ 2,5 +15° 10 '´ 3 +26° 35'´ 2
ϕtb =å i i =
=12° 10 '
1,5 +5 +2,5 +3 +2
å li
Cạnh dài của móng khối quy ước:
ỉ o 'ư
12 10 ÷
ỉϕtb ư
2 ´ 14 ´ tg ç
ç

÷
2H tg ç
ç 4 ÷
÷
ç ÷
è
ø
è4 ø
Aqu = A’+
= 2,7 +
= 4,2 m
Cạnh ngắn của móng khối quy ước:
ỉ o 'ử
ỗ12 10 ữ
ổtb ử
2

14

tg
ỗ
ữ
2H tg ỗ
ỗ 4 ữ
ữ
ỗ4 ữ
ố
ứ
ố ứ
Bqu = B’+

= 1,9 +
= 3,4 m


Hình 3. Ranh giới móng khối quy ước
5.13.2 Xác định trọng lượng của móng khối qui ước:
Trọng lượng móng khối quy ước bao gờm các bộ phận: cổ móng, đài cọc, cọc và các lớp
đất nằm trong phạm vi móng khối quy ước. Tính tốn như sau:


+

Trọng lượng cổ móng, đài cọc và đất trên đài (Gd):
×
× × ×
Gd = Vd γtb = 2,2 3 2 20 = 264 kN

+

Trọng lượng các lớp đất từ MĐTT đến mực nước ngầm (G1):
×
G1 = (Vqu1 – Vd ) γtb1
Trong đó:
Mực nước ngầm ở độ sâu – 6,0m so với mặt đất tính tốn

Vqu1 – thể tích khối đất trong phạm vi móng khối quy ước (từ MĐTT đến MNN)
→
×
×
Vqu1 = 4,2 3,4 6 = 85,68 m3

Vd – thể tích cổ móng, đài cọc và đất trên đài
→
× ×
Vd = 2,2 3 2 = 13,2 m3
γtb1 – dung trọng tự nhiên trung bình trong đoạn này
γ l 16,68´ 1 +20´ 2,5 +14,9 ´ 2, 5
γ tb 1-2 =å i i =
=17,32 kN/m 3
li
1 +2,5 +2,5
Với
Thay số vào công thức trên, ta được:
×
×
G1 = (Vqu1 – Vd ) γtb 1-2= (85,68 – 13,2 ) 17,32 = 1255,35 kN
+

Trọng lượng các lớp đất từ mực nước ngầm đến mũi cọc (G2):
G2 = Vqu2

×

γtb2

Trong đó:
Vqu2 – thể tích khối đất trong phạm vi móng khối quy ước (từ MNN đến mũi cọc)
→
×
×
Vqu2= 4,2 3,4 10 = 142,8 m3

γtb2 – dung trọng tự nhiên trung bình trong đoạn này (vì dưới MNN nên ta dùng γđn)

γ tb2 =å

γ dn,i li
li

5´ 2,5 +10,5´ 2,5 +10,8´ 3 +10, 6 ´ 2
=
=9, 24 kN/m3
2,5 +2,5 +3 +2

Với
Thay số vào cơng thức, ta được:
×
×
G2 = Vqu2 γtb2= 142,8 9,24 = 1319,47 kN
+

Trọng lượng toàn bộ các cọc trong các lớp đất (G3):

G 3 =0,3´ 0,3´ 8´ [ 4´ 25 +10´ (25 - 10)] =180

kN