chơng 5
móng, trụ, mố và gối
5.1. Giới thiệu chung
Các quy định chung về thiết kế móng cho mố trụ cầu của AASHTO có nhiều điểm gần t-
ơng tự với quy trình hiện hành ở Việt nam, nhng cũng quy định cụ thể thì có nhiều điểm khác
biệt. Tài liệu AASHTO đề cập đến các loại móng nông, móng cọc đóng và móng cọc khoan.
Một số điểm quy định chung cần chú ý là :
- Chọn loại móng phải căn cứ và đánh giá độ lớn và phơng của tải trọng, chiều sâu tầng
đất chịu lực phù hợp, dấu hiệu về lũ lụt trong quá khứ, khả năng hang castơ xuất hiện bên dới,
khả năng xói mòn, trơng nở, khả năng thi công dễ dàng và giảm chi phí xây dựng.
- Khả năng chịu tải của móng phải đủ thích hợp với yêu cầu. Độ lún cho phép và độ ổn
định chung cho phép phải đợc lấy có xét đến đặc điểm của các mái dốc tiếp giáp với móng. Mức
độ biến dạng kết cấu cho phép đợc khống chế tuỳ theo kiểu loại và chiều dài nhịp của kết cấu
bên trên.
- Phải xét kỹ các điều kiện địa chất và môi trờng có ảnh hởng đến móng. Xem bảng
4.2.3A Quy trình AASHTO và danh mục các nghiên cứu đặc biệt.
5.2. Khảo sát địa kỹ thuật
Ngời thiết kế đề ra các yêu cầu về thăm dò khảo sát và thí nghiệm địa kỹ thuật tuỳ theo
nội dung đồ án và sao cho phù hợp điều kiện địa chất ở công trình.
Tuy nhiên vẫn phải tuân theo các yêu cầu tối thiểu về những vấn đề cần khảo sát sau
đây :
1) Các tầng lớp (độ sâu, chiều dầy, sự biến đổi, nhận dạng đất, phân loại, cờng độ cắt,
tính nén lún.
Độ cứng, khả năng thấm nớc, khả năng dãn nở hoặc sụt nở ...
2) Các tầng đá (chiều sâu đá, nhận dạng và phân loại, chất lợng nh tình trạng bền chắc,
độ cứng, thớ nứt, sức chống phong hóa, chống hoà tan, khả năng trơng nở.)
3) Cao độ mực nớc ngầm
4) Cao độ mặt đất
5) Các vấn đề cần xem xét đặc biệt
Nhật ký khảo sát thăm dò phải ghi rõ :
- Mô tả các tầng đất đá

- Sức chống đâm xuyên đối với đất (ví dụ SPT hoặc qc) việc bao bọc mẫu thử và RQD đối
với các tầng đá
- Thiết bị và phơng pháp khoan, việc sử dụng vữa xét khoan, loại dầu SPT (nghĩa là loại
an toàn, điện tử, thuỷ lực) hoặc chùng xuyên (cơ khí hay dùng điện)
- Các điều kiện bất thờng dới đất nh áp lực nớc ngầm, tảng đá lăn hoặc các hang động
Trong mục này còn quy định chiều sâu, quy mô của việc thăm dò, các thí nghiệm tiến
hành trong phòng thí nghiệm thăm dò hay nghiên cứu về xoí mòn.
5.3 Móng
5.3.1. Móng mở rộng (móng nông)
Trong mục này có đề cập đến các vấn đề sau :
1) Phạm vi áp dụng loại móng này (để thiết kế các đế móng đơn lẻ, móng đỡ nhiều cột
trụ hoặc tờng, móng trong nền đắp, móng nằm trong các phần mái dốc của nền đắp...)
2) Lựa chọn tính chất của đất và đá
3) Xác định chiều sâu đặt móng
4) Neo
5) Thiết kế địa kỹ thuật trên đất bao gồm các vấn đề khả năng chịu lực nén, độ lún, độ ổn
định động của đất.
6) Thiết kế địa kỹ thuật trên đá
7) Độ ổn định chung
8) Thiết kế động lực/ động đất
9) Thiết kế kết cấu
ở đây giới thiệu chi tiết một số vấn đề có liên quan đến thiết kế móng nh lựa chọn tính
chất của đất và đá, khả năng chịu lực nén, độ lún...
* Lựa chọn tính chất của đất đá: Phải dựa trên các kết quả thử nghiệm tại hiện trờng
và/hoặc trong phòng thí nghiệm để tính ổn định và độ lún của móng.
* Độ sùi đặt móng: Phải thoả mãn sức chịu nén thích hợp, độ chôn sâu và chiều rộng
thềm tối thiểu, bảo vệ chống xói.
* Khả năng chịu lực nén
Khả năng chịu lực nén cho phép xác định nh sau :
q

ult
q
all
= --------
FS
Trong đó q
ult
là khả năng chịu lực nén cực hạn
FS là hệ số an toàn (tối thiểu có giá trị bằng3)
+ Đối với các bệ móng liên tục (chiều dài móng lớn hơn 5 lần chiều rộng móng) khả
năng chịu lực nén cực hạn xác định bằng biểu thức (4.4.7-1-1)
q
ult
= C N
c
+ 0.5 .B.N + q.N
q
Trong đó :
C : Lực dính kết của đất (Ksf)
q : Ap lực gia tải trớc hữu hiệu tại đáy móng
165
: Tổng trọng lợng đơn vị của đất hoặc đá (Kcf)
: Bề rộng của móng (ft)
N
c
, N , N
q
: Các hệ số khả năng chịu lực nén dựa trên giá trị lực nội ma sát của
đất móng (tra bảng 4.4.7.1A Quy trình AASHTO)
+ Khi xét đến ảnh hởng của hình dạng móng, độ dốc mặt đất, độ nghiêng của móng và tải

trọng nghiêng ngời ta đa vào các hệ số độ nghiêng mặt đáy b
c
, b , b
q
, hệ số hình dạng móng s
c
,
s , s
q
và các hệ số độ nghiêng của tải trọng i
c,
i ,i
q
q
ult
= C.N
c
s
c
b
c
i
c
+ 0,5 .N .s b i + qN
q
.s
q
.i
q


(4.4.7.1.1-1)
Các hệ số kể trên có hớng dẫn xác định cụ thể.
* Độ lún:
Tổng độ lún S
t
đợc xác định bằng biểu thức:
S
t
= S
e
+ S
c
+ S
s
Trong đó:
S
e
- Độ lún đàn hồi đợc xác định bằng cách dùng tĩnh tải trong thân hệ số, cộng
với thành phần của hạ tải và lực xung kích không nhân hệ số đợc giả định truyền tới cao độ đáy
móng.
S
c
; S
s+
- Độ lún cố kết và độ lún thứ cấp xác định bằng cách chỉ sử dụng toàn bộ
tĩnh tải không nhân hệ số.
* Thiết kế kết cấu:
Móng phải đợc xem xét chui tác động của các lực hớng xuống dới do các tải trọng cộng
tác dụng lên nhau đợc chống lại bởi áp lực hớng lèn trên do các vật liệu nền tác động và áp lực
này đợc phân phối trên diện tích của đế móng tuỳ theo độ lệch tâm của hợp lực các lực hớng

xuống dới. Khi dới đế móng dùng các cọc, phản lực hớng lên trên của nền móng phải đợc xem
nh là một loạt các tải trọng tập trung đặt tại các tim cọc, mỗi cọc đợc giả định là chịu một phần
của tổng tải trọng đế móng.
Khi một đế móng đơn độc đỡ một cột, trụ hoặc trờng đế móng phải giả định làm việc nh
một dầm hẫng. Khi đế móng đỡ nhiều hơn một cột, trụ hoặc tờng, thì tấm bản đế móng phải đợc
thiết kế theo các điều kiện thực tế về tính liên tục và cỡng bức.
Tính toán mô men hoặc chụi lực cắt phải tiến hành ở tiết diện nguy hiểm quy định cho
từng loại. Việc phân bố cốt thép hoặc triển khai chiều dài cốt thép phải theo quy định của các
mục đó.
Trong quy trình còn đề cập đến vấn đề truyền lực tại đế cột và tính toán đế móng bê tông
không cốt thép.
5.3.2. Móng cọc:
Trong phần này giới thiệu 2 loại: Móng cọc đóng và móng cọc khoan.
5.3.2.1. Cọc đóng
5.3.2.1.1. Giới thiệu chung:
+ Cọc có thể đợc dùng khi đế móng không thể xây trên đá, khi không thể dùng móng
nông.
166
+ Vật liệu dùng làm cọc có thể là thép, gỗ, bê tông hoặc tổ hợp các vật liệu. Cọc có thể
bằng tiết diện thép kết cấu, ống thép, bê tông đúc sẵn, bê tông đúc tại chỗ bê tông ứng suất trớc.
+ Chiều sâu đóng cọc ( Phần cọc nằm trong đất) phải đợc xác định dựa trên khả năng
chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang của cả cọc và đất bên dới. Nói chung chiêu sâu đóng
cọc bất kỳ trờng hợp nào cũng không đợc nhỏ hơn 10ft (3m) trong đất dính, rắn chắc hoặc vật
liệu hạt chặt và không nhỏ hơn 20ft (6m) trong đất dính mềm hoặc vật liệu tơi xốp. ở nơi chiều
sâu tới đất chặt chẽ hoặc đá nhỏ hơn 10ft (3m) nên xét dùng loại móng mở rộng (móng nông).
Các cọc dùng cho trụ cầu hoặc các giàn cọc phải đáp ứng các yêu cầu trên, ngoài ra trừ
khi đóng đã tới độ chối, chiều dài phần cọc nằm trong đất không ít hơn 1/3 chiều dài phần cọc
tự do.
+ Cọc thử: Phải xét đến cọc thử cho mỗi đơn nguyên kết cấu hạ tầng (xem điều 4.1.1Quy
trình AASHTO) định nghĩa về đơn nguyên kết cấu hạ tầng) để xác định các đặc trng đóng cọc,

đánh giá khả năng cọc thep chiều sâu và xác định chiều dài cọc đặt hàng của nhà thầu.
Cọc có thể thử bằng cách chất tải tĩnh, hoặctiến hành các nghiên cứu về khả năng đóng
cọc, hoặc kết hợp các cách đó dựa trên sự hiểu biết các điều kiện dới đất. CCó thể tăng số lợng
cọc thử cần thiết trong điều kiện dới đất không đồng đều.
Không cần thử cọc khi đã có kinh nghiệm trớc đây với cùng một loại cọc và cùng khả
năng cực hạn của cọc trong các điều kiện đất tơng tự.
5.3.2.1.2. Các loại cọc:
Các loại cọc gồm có:
- Cọc ma sát
- Cọc chống
- Tổ hợp cọc ma sát và cọc chống
- Cọc xiên
5.3.2.1.3.Tính toán thiết kế cọc:
a/ Chọn các đặc tính của đất, đá:
Các đặc tính của đất, đá cần phải xác định để biết các đặc trng về cờng độ và tính nén lún
của đất nền trong thiết kế cọc đóng. Xem điều 4.3 về các hớng dẫn đối với việc khảo sát, thăm
dò dới mặt đất đẻ có đợc các đặc tính của đất và đá.
b/ Chọn khả năng chụi tải thiết kế của cọc:
Khả năng chụi tải thiết kế của cọc là tải trọng tối đa mà cọc phải chịu với chuyển vị chấp
nhận đợc. Khi xác định khả năng chụi tải thiết kế của cọc vần phải xét:
+ Khả năng chụi tải cực hạn của đất.
+ Khả năng chụi tải kết cấu của tiết diện cọc.
Khả năng chụi tải , dọc trục thiết kế cho phép Q
all
đợc xác định nh sau:
Q
all
Q
all
= --------

FS
Trong đó:
Q
all
= Q
s
+ Q
T
- Khả năng cực hạn của cọc (K)
Q
s
- Lực kháng cực hạn thêm cọc (K)
167
Q
T
- lực kháng cực hạn mũi cọc (K)
FS - Hệ số an toàn (không thứ nguyên) xem mục 4.5.6.2 Quy trình AASHTO.
Trong mục này có giới thiệu các yếu tố ảnh hởng đến khả năng chụi tải dọc trục, khả
năng chụi tải trong dọc trục trong đất dính, đất không dính và trên đá.
c/ Độ lún:
Phải ớc tính độ lún của các cọc và nhóm cọc chụi tải trọng dọc trục với các tải trọng cho
phép. Có thể sử dụng các phân tích đàn hồi, các kỹ thuật truyền tải trọng và hoặc phần tử hữu
hạn (ví dụ Vesie, 1977 hoặc Poulos và Davis , 1980). Độ lún của cọc hoặc nhóm cọc không đợc
vợt quá các giới hạn chuyển vị cho phép của kết cấu.
d/ Các vấn đề khác:
Xem các hạng mục dới đây:
- Tải trọng cọc trong nhóm Mục 4.5.6.4 Quy trình AASHTO
- Tải trọng bên truyền vào cọc trong mục 4.5.6.5 Quy trình AASHTO
- Tải trọng nâng tác dụng lên cọc (nhóm cọc) mục 4.5.6.6 Quy trình AASHTO
- Chuyển vị thẳng đứng của đất mục 4.5.6.7 Quy trình AASHTO

- Thiết kế động/động đất mục 4.5.6.8 Quy trình AASHTO
e/ Thiết kế khả năng chụi tải của kết cấu cọc:
Cọc phải đợc thiết kế nh các cấu kiện kết cấu có khả năng chịu một các an toàn tất cat
các tải trọng đặt lên chúng do kết cấu hoặc do đất xung quanh. Đối với phần cọc không khí hoặc
nớc hoặc trong đất không có khả năng tạo ra lực chống đỡ bên thích hợp trên suốt chiều dài cọc
để chống oằn, phải áp dụng các quy trình thiết kế kết cấu đối với các kết cấu chịu nén của các
chơng 8,9,10 và 13 trừ: Các cọc gỗ phải thiết kế theo điều 13.3 Quy trình AASHTO dùng các
ứng suất đơn vị cho phép cho trong điều 13.2 đối với gỗ xẻ và trong bảng 4.4.7.3A Quy trình
AASHTO
+ ứng suất cho phép trong cọc (xem điều 4.5.7.3 Quy trình AASHTO)
Có quy định đối với cọc thép định hình, cọc ống thép không nhồi, ống thép nhồi bê tông,
cọc bê tông đúc sẵn, bê tông ứng suất trớc, cọc gỗ tròn (ví dụ : Đối với cọc bê tông đúc sẵn, ứng
suất cho phép lớn nhất không đợc vợt quá 0,33 f
'
c trên tổng diện tích mặt cắt ngang của bê tông).
+ Điều chỉnh tiết diện ngang đối với ăn mòn (điều 4.5.7.4 Quy trình AASHTO)
+ Xói (xem điều 4.5.7.5 (Quy trình AASHTO)
f/ Vấn đề chống ăn mòn và mài mòn cọc (xem điều 4.5.8 Quy trình AASHTO)
g/ Phân tích phơng trình sóng (điều 4.5.9 Quy trình AASHTO)
h/ Kiểm chứng động lực học :
áp dụng đối với cọc đóng trong các điều kiện dới mặt đất khó khăn nh đất có các vật ch-
ớng ngại và các tảng đá lăn (đá mồ côi) hoặc một mặt đá gốc rất dốc để đánh giá sự phù hợp với
khả năng kết cấu của cọc. Cũng có thể xét đến việc kiểm chứng động lực học để kiểm tra khả
năng địa kỹ thuật khi quy mô đồ án hoặc các hạn chế khác cản trở việc thử tải trọng tĩnh.
i/ ứng suất đóng cọc lớn nhất cho phép:
ứng suất đóng cọc lớn nhất cho phép trong vật liệu cọc đối với các cọc ở đầu không đợc
vợt quá các giới hạn sau đây:
+ Cọc thép: 0,9Fy (nén) 0,9Fy (kéo)
168
Trong đó: Fy - Cờng độ chảy của thép (K

si
)
+ Cọc bê tông : 0,85 f
'
c
(nén) 0,7 Fy của cốt thép (kéo)
F
'
c
- Cờng độ nén của bê tông (K
si
)
+ Cọc bê tông ứng suất trớc: 0,85 f
'
c
- f
pe
(nén)
Môi trờng bình thờng: f
'
c
+ f
pe
(kéo)
Môi trờng ăn mòn nghiên trọng: f
pe
(kéo)
f
pe
- ứng suất nén của bê tông do tạo ứng suất trớc sau mọi tổn thất (K

si
)
+ Cọc gỗ: 3
r
(nén) Trong đó :
r
- ứng suất cho phép (K
si
)
3
a
(kéo)
Các ứng suất đóng cọc có thể đợc đánh giá bằng cách tiến hành phân tích phơng trình
sóng hoặc bằng kiểm chứng động lực học của lực và gia tốc ở đầu cọc trong lúc đóng cọc.
k/ Khoảng cách , khoảng trống và độ chôn sâu: ( điều4.5.15 Quy trình AASHTO)
- Khoảng cách tim tới tim cọc phải lớn hơn các trị số 2ft 6in và 2,5 đờng kính/bề rộng.
- Khoảng cách của mặt cạnh cọc tới mép gần nhất của đế móng cọc không đợc nhỏ hơn 9
in (23cm)
- Các đầu cọc phải ngập sâu vào trong bê tông , mỗi cọc không ít hơn 12 in (30,5cm) sau
khi đã phá bỏ mọi vật liệu bị h hại, nhng trong trờng hợp đặc biệt có thể giảm tới 6 in (15cm)
- Khi đúc tại chỗ một dầm bê tông cốt thép và dúng nh một dầm mũ đổ bởi các cọc, lớp
phủ bê tông tại các cạnh của cọc tối thiểu phải là 6 in ( 15cm). Cọc phải đâm vào trong mũ ít
nhất 6invà tối thiểu là 9 in (23cm), tuy nhiên các cọc bê tông có thể đâm sâu vào trong mũ cọc
một đoạn nhỏ hơn nếu cốt thép cọc đâm vào đủ để tạo ra một lực dính bám thích đáng.
l/ Các yêu cầu đối với cọc bê tông đúc sẵn (điều 4.5.16 Quy trình AASHTO)
m/ Các yêu cầu đối với cọc bê tông đúc tại chỗ (điều 4.5.17 Quy trình AASHTO)
n/ Các yêu cầu đối với cọc thép chữ H (điều 4.5.18 Quy trình AASHTO)
o/ Các yêu cầu đối với cọc ống thép không nhồi (điều 4.5.19 Quy trình AASHTO)
p/ Các yêu cầu đối với cọc bê tông cốt thép ứng suất trớc (điều 4.5.20 Quy trình
AASHTO)

q/ Các yêu cầu đối với cọc gỗ (điều 4.5.21 Quy trình AASHTO)
5.3.2.2. Cọc khoan: (xem điều 4.6 Quy trình AASHTO)
5.3.2.2.1. Giới thiệu chung:
- Các quy định ở phần này phải áp dụng cho việc thiết kế các cọc khoan trong đất hoặc
kéo dài xuyên qua đất tới đá hoặc vào trong đá chụi tải trọng dọc trục và tải trọng bên.
- Phạm vi áp dụng: Cọc khoan có thể sử dụng khi không thể xây dựng món mở rộng
(móng nông) hoặc cọc đóng (lý do kinh tế hay trở ngại trong việc đóng cọc). Cọc khoan có thể
đợc dùng thay cho móng mở rộng để bảo vệ chống xói hoặc dùng để chống lại các tải trọng bên
lớn hoặc lực nâng lớn khi biến dạng cho phép có trị số nhỏ.
- Vật liệu: Cọc khoan phải bằng bê tông đúc tại chỗ và có thể gồm có cốt thép thanh chó
gờ, tiết diện thép kết cấu và/hoặc vách thép vĩnh cửu theo yêu cầu của thiết kế. Vật liệu phải tuân
theo các quy định của bản tiêu chuẩn này.
169