Bảng Tính Toán Móng Cẩu Tháp Cọc Khoan Nhồi (Kèm File Excel Chi Tiết)

06-10-2025 KXD Team

1. Giới thiệu tổng quan

Móng cẩu tháp là hạng mục tối quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và ổn định của cẩu tháp trong suốt quá trình thi công. Đặc biệt với các công trình có nền đất yếu hoặc tải trọng cẩu lớn, giải pháp sử dụng móng trên hệ cọc khoan nhồi là lựa chọn phổ biến và đáng tin cậy.

Bài viết này, Blog KXD, sẽ đi sâu vào quy trình tính toán, kiểm toán một đài móng cẩu tháp điển hình trên nền cọc khoan nhồi, dựa trên một file tính Excel thực tế. Chúng tôi không chỉ trình bày công thức mà còn lồng ghép những kinh nghiệm và cảnh báo rủi ro từ công trường để các kỹ sư có cái nhìn toàn diện nhất.

2. Quy trình 5 bước tính toán móng cẩu tháp cọc khoan nhồi

Dưới đây là quy trình chuẩn để thiết kế và kiểm toán, được thể hiện chi tiết trong file Excel tính toán đi kèm.

2.1. Bước 1: Xác định thông số đầu vào

Mô tả: Đây là bước thu thập toàn bộ dữ liệu cơ sở cho việc tính toán, bao gồm:
- Thông số cẩu tháp: Lấy từ catalogue của nhà sản xuất (moment làm việc, moment không làm việc, lực ngang, lực đứng...).
- Thông số vật liệu: Cấp độ bền bê tông (B22.5, B25...), nhóm cốt thép (CB300-V, CB400-V).
- Thông số cọc & đài móng: Kích thước đài móng (dài, rộng, cao), đường kính và chiều dài cọc, bố trí cọc.
- Thông số địa chất: Sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu (Pvl) và theo đất nền (Pđn).
Lưu ý chuyên gia: Cần đặc biệt chú ý đến tài liệu kỹ thuật của cẩu tháp. Sai sót trong việc lấy tải trọng đầu vào (ví dụ nhầm lẫn giữa moment ở trạng thái làm việc và không làm việc) sẽ dẫn đến sai lầm nghiêm trọng trong toàn bộ quá trình tính toán.

2.2. Bước 2: Phân tích và tổ hợp tải trọng

Mô tả: Từ các thông số của nhà sản xuất, ta cần xác định và tổ hợp các tải trọng tác dụng xuống đỉnh đài cọc. Các trường hợp tải trọng nguy hiểm nhất cần được xét đến:
- Tải trọng đứng (N): Bao gồm trọng lượng bản thân cẩu tháp và các đối trọng.
- Lực ngang (H): Chủ yếu do tác động của gió ở trạng thái làm việc và không làm việc.
- Moment lật (M): Là thành phần nguy hiểm nhất, gây ra bởi tải trọng nâng và tác động của gió. Phải xét cả hai trường hợp: moment khi cẩu làm việc (in-service) và moment khi cẩu không làm việc (out-of-service).
Lưu ý chuyên gia: Trường hợp gió bão khi cẩu không làm việc (out-of-service) thường tạo ra moment và lực ngang lớn nhất. Nhiều kỹ sư thiếu kinh nghiệm thường bỏ qua trường hợp này, dẫn đến thiết kế không đủ an toàn.

2.3. Bước 3: Kiểm tra ổn định tổng thể (Lật, Trượt)

Mô tả: Trước khi tính toán cốt thép, cần đảm bảo móng không bị phá hoại tổng thể.
- Kiểm tra lật: Moment chống lật (do trọng lượng bản thân đài móng, đất trên đài) phải lớn hơn moment gây lật (do cẩu tháp) một hệ số an toàn. Kcho^ˊnglật=Mgiữ/Mlật≥[Kcl]=1.5.
- Kiểm tra trượt: Lực chống trượt (lực ma sát giữa đáy đài và đất nền) phải lớn hơn lực gây trượt (lực ngang H). Kcho^ˊngtrượt=Fms/Htt≥[Kct]=1.2−1.5.
Lưu ý chuyên gia: Việc bỏ qua trọng lượng đất trên đài khi tính toán chống lật sẽ cho kết quả thiên về an toàn nhưng gây lãng phí. Cần tính toán đúng và đủ các thành phần tham gia chống lật, trượt.

2.4. Bước 4: Tính toán và bố trí cốt thép đài móng

Mô tả: Sau khi xác định được lực tác dụng lên đầu mỗi cọc, ta tiến hành tính toán cốt thép cho đài cọc như một cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn và chịu cắt.
- Thép chịu uốn (thép lớp dưới): Tính toán theo moment uốn lớn nhất tại ngàm (mép cột/khung chân cẩu).
- Kiểm tra điều kiện chọc thủng: Đây là điều kiện cực kỳ quan trọng, kiểm tra khả năng đài móng chống lại phá hoại cắt do phản lực đầu cọc (punching shear).
Lưu ý chuyên gia: Đối với đài móng cẩu tháp, phản lực đầu cọc có thể bao gồm cả lực nén và lực nhổ. Cần kiểm tra chọc thủng cho cả hai trường hợp: cọc chịu nén lớn nhất ở một phía và cọc chịu nhổ lớn nhất ở phía đối diện.

2.5. Bước 5: Kiểm toán sức chịu tải của cọc

Mô tả: Kiểm tra lực tác dụng lên các cọc biên (chịu tải lớn nhất) có vượt quá sức chịu tải cho phép của cọc hay không.
- Cọc chịu nén lớn nhất: Pmax≤PVLXD và Pmax≤Pđa^ˊtne^ˋn.
- Cọc chịu nhổ lớn nhất: Pnhổ≤ Sức chịu tải nhổ cho phép của cọc.
Lưu ý chuyên gia: Sức chịu tải của cọc khoan nhồi phải được xác định bởi đơn vị thiết kế địa kỹ thuật dựa trên hồ sơ khảo sát và phải được kiểm chứng bằng thí nghiệm nén tĩnh hoặc thí nghiệm động (PDA) tại hiện trường. Không được tự ý giả định.

3. Các lỗi thường gặp và cách khắc phục

Lỗi 1: Sử dụng sai thông số tải trọng từ catalogue cẩu tháp.
- Hậu quả: Toàn bộ kết quả tính toán sai, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn nghiêm trọng.
- Giải pháp: Luôn yêu cầu catalogue chuẩn từ nhà cung cấp cẩu tháp, kiểm tra kỹ các thông số và đơn vị trước khi nhập vào bảng tính.
Lỗi 2: Bỏ qua kiểm tra điều kiện chọc thủng (punching shear).
- Hậu quả: Đài móng có thể bị phá hoại đột ngột do lực cắt, dù đã đủ khả năng chịu uốn.
- Giải pháp: Luôn thực hiện kiểm tra chọc thủng theo TCVN 5574:2018 tại các vị trí cọc biên chịu tải lớn.
Lỗi 3: Không xét đến lực nhổ trong cọc.
- Hậu quả: Cọc có thể bị nhổ khỏi đất nền, gây lật toàn bộ hệ thống.
- Giải pháp: Luôn xác định lực tác dụng lên từng cọc, kiểm tra các cọc chịu nhổ và đảm bảo chúng được thiết kế đủ khả năng chịu nhổ.

4. Tải ngay bộ tài liệu đầy đủ

Là kỹ sư kết cấu, việc sở hữu một file tính toán được chuẩn hóa và kiểm chứng giúp bạn tiết kiệm hàng giờ làm việc và đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình. Đừng bỏ lỡ bộ tài liệu độc quyền từ Kênh Xây Dựng!

5. FAQ – Giải đáp thắc mắc thường gặp

Câu hỏi 1: Các loại tải trọng nào là quan trọng nhất khi tính móng cẩu tháp?
- Trả lời: Moment gây lật (đặc biệt là moment ở trạng thái không làm việc có gió bão) và lực nén/nhổ thẳng đứng là hai thông số quan trọng nhất quyết định đến kích thước móng và khả năng chịu tải của cọc.
Câu hỏi 2: Hệ số an toàn chống lật cho móng cẩu tháp nên lấy bằng bao nhiêu?
- Trả lời: Theo thực hành thiết kế phổ biến và để đảm bảo an toàn, hệ số an toàn chống lật nên lấy tối thiểu là 1.5.
Câu hỏi 3: Khi nào nên chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi cho cẩu tháp?
- Trả lời: Khi tải trọng cẩu tháp rất lớn (cẩu leo, cẩu có tầm với xa) hoặc khi lớp đất bề mặt yếu, không đủ khả năng chịu tải cho phương án móng nông (móng đơn, móng băng).