TỔNG QUAN
Giới thiệu
Dự án “Vinhomes Grand Park” toạ lạc tại Phường Long Bình và Long Thạnh Mỹ, Quận 9, thành phố
Thuyết minh này tính toán các hạng mục phục vụ thi công bao gồm:
- Tính toán hố đào tổng thể
- Kiểm tra khả năng chịu lực hệ cừ larsen khi thi công hố đào
- Kiểm tra khả năng chịu lực hệ giằng bằng thép hình
- Kiểm tra khả năng chịu lực hệ kingpost bằng thép hình
- Kiểm tra xuyên thủng cho sàn
- Kiểm tra khả năng chịu lực sàn hệ sàn thao tác.
Cơ sở tính toán
- Báo cáo khảo sát địa chất do chủ đầu tư cung cấp
- Các bản vẽ do chủ đầu tư cung cấp
- Các tiêu chuẩn Việt Nam:
TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 9351:2012 Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm hiện trường - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
TÍNH TOÁN HỐ ĐÀO TỔNG THỂ
Thông số đầu vào
Tuỳ thuộc vào từng vị trí tính toán, mặt địa chất được chọn sẽ có địa chất yếu nhất tương ứng với từng vị trí tính toán đó
Loại đất Bùn sét Sét Cát Sét
Tính chất của đất Chảy Dẻo cứng Chặt vừa -
Type HSM HSM HSM HSM
UnDrained UnDrained Drained UnDrained γunsat (kN/m 3 ) 15.20 19.60 19.60 19.90 γsat (kN/m 3 ) 15.82 20.00 20.00 20.53 e 1.87 0.70 0.67 0.62
IP 0.315 0.198 0.059 0.201 kx (m/day) 0.0002 0.0002 8 0.0002 ky (m/day) 0.0001 0.0001 8 0.0001
Eur ref (kN/m 2 ) 8100 47700 126600 91500 power m (m) 0.95 0.75 0.5 0.67 su (kN/m 2 ) 15.60 52.65 45.72 70.75 cDS (kN/m 2 ) 8.40 27.50 7.60 40.30 φDS (độ) 4.12 14.12 20.87 16.93 cref (kN/m 2 ) 15.60 52.65 7.60 70.75 φ (độ) 0.00 0.00 20.87 0.00 ψ (độ) 0.00 0.00 0.00 0.00 υ' 0.32 0.29 0.27 0.30 υur 0.2 0.2 0.2 0.2
2.1.2 Thông số cừ larsen SP-IV
Thông số cừ Larsen SP-IV
Tên cấu kiện Đặc trưng chịu lực Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Tính chất vật liệu Elastic -
Diện tích mặt cắt ngang A 242.5 cm 2 /m
Larsen SP-IV Moment quán tính I 38600 cm 4 /m
L = 11±1 m Độ cứng chống nén EA 5,092,500 kN/m Độ cứng chống uốn EI 81,060 kNm 2 /m
2.1.3 Thông số hệ giằng chống thép hình H350
Thông số hệ giằng chống thép hình H350x350x12x19
Tên cấu kiện Đặc trưng chịu lực Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Cây chống bằng thép hình tiết diện
Tính chất vật liệu - Elastic -
Modulus đàn hồi E 210,000 MPa h b tw tf Diện tích mặt cắt ngang A 170.44 cm 2
350 350 12 19 Độ cứng chống nén EA 3,579,240 kN
2.1.4 Hoạt tải do các loại xe phục vụ thi công
- Diện truyền tải của xe: S= 26.17 m 2
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 285.22 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 10.90 kN/m 2
- Diện truyền tải của xe: S= 16.35 m 2
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 131.82 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 8.06 kN/m 2
- Diện truyền tải của xe: S= 11.43 m 2
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 74.49 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 6.51 kN/m 2
- Diện truyền tải của xe: S= 18.95 m 2
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 338.78 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 17.88 kN/m 2
- Diện truyền tải của xe: S= 20.73 m 2
- Trọng lượng bê tông: W2= 162.45 kN
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 362.51 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 17.48 kN/m 2
- Diện truyền tải của xe: S= 30.55 m 2
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 383.76 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 12.56 kN/m 2
- Diện truyền tải của xe: S= 30.30 m 2
- Hệ số độ tin cậy: γQ= 1.30
- Tổng trọng lượng tính toán: W= 582.40 kN
- Hoạt tải tính toán phân bố đều: q= 19.22 kN/m 2
Nhà thầu đã chọn giá trị hoạt tải phân bố đều cho các loại xe phục vụ thi công là 20 kN/m² dựa trên các loại xe dự kiến sử dụng.
Phụ tải ngoài hố đào lấy 20 kN/m 2 (khu vực cho phép đặt các bãi gia công, cho phép các xe thi công đậu và xem như tải dài hạn)
2.1.6 Mặt cắt tính toán Để giữ ổn định của hố đào trong suốt quá trình thi công, nhà thầu kiểm tra mặt cắt điển hình qua hố đào sâu nhất của mặt bằng bên dưới để kiểm tra khả năng chịu lực của tường vây và tính toán áp lực đất vào sàn (Mặt cắt 1-1 qua vị trí có sàn thao tác và mặt cắt 2-2 qua vị trí không có sàn thao tác)
Hình 1A Mặt bằng Vincity Grand Park Phân Khu 3 giai đoạn thi 1 (Có ram dốc đất)
Hình 2 Mặt bằng Vincity Grand Park Phân Khu 3 và vị trí mặt cắt điển hình
Hình 3 Mặt cắt đào đất điển hình 1-1
Mô hình và kết quả tính toán mặt cắt 1-1 (Mặt cắt khu vực CÓ SÀN THAO TÁC)
Mặt cắt 1-1 là một mặt cắt tiêu biểu đi qua các khối tháp, trong đó nhà thầu đã sử dụng địa chất yếu nhất từ các hố khoan CT3-HK7, CT3-HK10, CT3-HK11 và CT3-HK12 để tiến hành tính toán.
Hình 4 Mô hình hố đào trong phần mềm
Trình tự thi công được mô hình như sau (lấy cao độ giả định mặt đất tự nhiên (MĐTN) là -1.40m):
- Bước 1: Thi công hệ cừ larsen, hạ ta-luy hố đào sâu 2m và rộng 4m Phụ tải ngoài hố đào là xe chở đất 20 kN/m 2 và cách cừ Larsen 10m
- Bước 2: Thi công đào đất đợt 1 đến cao độ -5.0 m
- Bước 3: Thi công sàn hầm 1 tại cao độ -4.65 m Thi công hệ giằng bằng thép hình chống ngang vào sàn hầm 1
- Bước 4: Thi công đào đất đợt 2 đến cao độ, đáy sàn hầm -8.65m Vát ta luy tới -10.55m với các vị trí có móng
2.2.2 Kết quả mô hình tính toán – Trình tự thi công bước 2
- Bước 2: Thi công đào đất đợt 1 đến cao độ -5.0 m
Hình 5 Kết quả mô hình tính toán
Kết quả nội lực cừ larsen:
Hình 6 Chuyển vị ngang cừ larsen
Hình 7 Biểu đồ moment cừ larsen
Hình 8 Biểu đồ lực cắt cừ larsen
2.2.3 Kết quả mô hình tính toán – Trình tự thi công bước 4
- Bước 4: Thi công đào đất đợt 2 đến cao độ -10.55 m
Hình 9 Kết quả mô hình tính toán
Kết quả nội lực tường vây barrette:
Hình 10 Chuyển vị ngang cừ larsen
Hình 11 Biểu đồ moment cừ larsen
Hình 12 Biểu đồ lực cắt cừ larsen
2.2.4 Kết quả mô hình tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực cừ larsen – Biểu đồ bao
2.2.4.1 Kết quả nội lực cừ larsen
Hình 13 Chuyển vị ngang cừ larsen
Hình 14 Biểu đồ moment cừ larsen
Hình 15 Biểu đồ lực cắt cừ larsen
2.2.4.2 Kiểm tra khả năng chịu lực cừ Larsen
TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỪ LARSEN
A VẬT LIỆU VÀ TIẾT DIỆN
Loại cừ thép: Larsen SP-IV
Diện tích tiết diện: A= 242.50 cm 2 /m
Mác thép: CCT34 - t nhỏ hơn 40
Cường độ tiêu chuẩn: fy= 210 MPa
Hệ số độ tin cậy: γM= 1.05
Hệ số điều kiện làm việc: γc= 0.9
Cường độ chịu kéo, nén, uốn: f= 200 MPa
Cường độ chịu cắt: fv= 116 MPa
B KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC
○ Ngoại lực nguy hiểm tác dụng
Lực cắt nguy hiểm: V= 98.38 kN/m
○ Kiểm tra ứng suất pháp Điều kiện kiểm tra: σ ≤ fγ c
55.15 (MPa) < 180.00 (MPa) Kết luận: Thoả mãn điều kiện kiểm tra ứng suất pháp
○ Kiểm tra ứng suất tiếp Điều kiện kiểm tra: τ ≤ f v γ c
4.06 (MPa) < 104.40 (MPa) Kết luận: Thoả mãn điều kiện kiểm tra ứng suất tiếp
○ Kiểm tra ứng suất tương đương Điều kiện kiểm tra: σ tđ =(σ 2 +3τ 2 ) 0.5 ≤ 1.15fγ c
55.60 (MPa) < 207.00 (MPa) Kết luận: Thoả mãn điều kiện kiểm tra ứng suất tương đương
2.2.4.3 Kết quả tải trọng ngang từ áp lực đất vào hệ giằng bằng thép hình
Hình 16 Kết quả tải trọng ngang từ áp lực đất
Cừ Larsen đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chịu lực khi thi công hố đào Trong quá trình thi công, cần quan trắc chuyển vị ngang của cừ Larsen; nếu chuyển vị vượt quá 10 cm, việc theo dõi và ghi chép số liệu hàng ngày là bắt buộc Khi phát hiện tốc độ phát triển chuyển vị ngang bất thường, cần thực hiện các biện pháp giảm chuyển vị, bao gồm việc sử dụng cát và xi măng để gia cố đất dọc tường vây, áp dụng chống tạm, và giảm tải xung quanh hố đào.
2.2.5 Hệ số an toàn đào đất
Hệ số an toàn thi công đào đất: HSAT = 1.709 > 1 Vậy quá trình đào đất an toàn.
Mô hình và kết quả tính toán mặt cắt 2-2 (Mặt cắt khu vực KHÔNG SÀN THAO TÁC)
Mặt cắt 1-1 là một ví dụ tiêu biểu đi qua các khối tháp, trong đó nhà thầu đã sử dụng địa chất yếu nhất từ các hố khoan CT3-HK7, CT3-HK10, CT3-HK11 và CT3-HK12 để thực hiện tính toán.
Hình 17 Mô hình hố đào trong phần mềm
Trình tự thi công được mô hình như sau (lấy cao độ giả định mặt đất tự nhiên (MĐTN) là -1.40m):
Để bắt đầu thi công, cần thực hiện bước lắp đặt hệ cừ larsen và hạ ta-luy cho hố đào có độ sâu 2m và chiều rộng 4m Phụ tải bên ngoài hố đào được xác định là 5 kN/m² và cách mép ta-luy 3m, với phụ tải này có thể là vật tư thi công hoặc các thiết bị thi công khác.
- Bước 2: Thi công đào đất đợt 1 đến cao độ -5.0 m
- Bước 3: Thi công sàn hầm 1 tại cao độ -4.65 m Thi công hệ giằng bằng thép hình chống ngang vào sàn hầm 1
- Bước 4: Thi công đào đất đợt 2 đến cao độ, đáy sàn hầm -8.65m Vát ta luy tới -10.55m với các vị trí có móng
2.3.2 Kết quả mô hình tính toán – Trình tự thi công bước 2
- Bước 2: Thi công đào đất đợt 1 đến cao độ -5.0 m
Hình 18 Kết quả mô hình tính toán
Kết quả nội lực cừ larsen:
Hình 19 Chuyển vị ngang cừ larsen
Hình 20 Biểu đồ moment cừ larsen
Hình 21 Biểu đồ lực cắt cừ larsen
2.3.3 Kết quả mô hình tính toán – Trình tự thi công bước 4
- Bước 4: Thi công đào đất đợt 2 đến cao độ -10.55 m
Hình 22 Kết quả mô hình tính toán
Kết quả nội lực tường vây barrette:
Hình 23 Chuyển vị ngang cừ larsen
Hình 24 Biểu đồ moment cừ larsen
Hình 25 Biểu đồ lực cắt cừ larsen
2.3.4 Kết quả mô hình tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực cừ larsen – Biểu đồ bao
2.3.4.1 Kết quả nội lực cừ larsen
Hình 26 Chuyển vị ngang cừ larsen
Hình 27 Biểu đồ moment cừ larsen
Hình 28 Biểu đồ lực cắt cừ larsen
2.3.4.2 Kiểm tra khả năng chịu lực cừ Larsen
TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỪ LARSEN
A VẬT LIỆU VÀ TIẾT DIỆN
Loại cừ thép: Larsen SP-IV
Diện tích tiết diện: A= 242.50 cm 2 /m
Mác thép: CCT34 - t nhỏ hơn 40
Cường độ tiêu chuẩn: fy= 210 MPa
Hệ số độ tin cậy: γM= 1.05
Hệ số điều kiện làm việc: γc= 0.9
Cường độ chịu kéo, nén, uốn: f= 200 MPa
Cường độ chịu cắt: fv= 116 MPa
B KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC
○ Ngoại lực nguy hiểm tác dụng
Lực cắt nguy hiểm: V= 94.38 kN/m
○ Kiểm tra ứng suất pháp Điều kiện kiểm tra: σ ≤ fγ c
54.27 (MPa) < 180.00 (MPa) Kết luận: Thoả mãn điều kiện kiểm tra ứng suất pháp
○ Kiểm tra ứng suất tiếp Điều kiện kiểm tra: τ ≤ f v γ c
3.89 (MPa) < 104.40 (MPa) Kết luận: Thoả mãn điều kiện kiểm tra ứng suất tiếp
○ Kiểm tra ứng suất tương đương Điều kiện kiểm tra: σ tđ =(σ 2 +3τ 2 ) 0.5 ≤ 1.15fγ c
54.69 (MPa) < 207.00 (MPa) Kết luận: Thoả mãn điều kiện kiểm tra ứng suất tương đương
2.3.4.3 Kết quả tải trọng ngang từ áp lực đất vào hệ giằng bằng thép hình
Hình 29 Kết quả tải trọng ngang từ áp lực đất
Cừ Larsen đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chịu lực khi thi công hố đào Trong quá trình thi công, cần quan trắc chuyển vị ngang của cừ Larsen; nếu chuyển vị vượt quá 10 cm, việc theo dõi và ghi chép số liệu hàng ngày là cần thiết Nếu phát hiện tốc độ phát triển chuyển vị ngang bất thường, cần thực hiện các biện pháp giảm chuyển vị như sử dụng cát và xi măng để gia cố đất dọc tường vây, áp dụng chống tạm, và giảm tải xung quanh khu vực hố đào.
2.3.5 Hệ số an toàn đào đất
Hệ số an toàn thi công đào đất: HSAT = 1.769 > 1 Vậy quá trình đào đất an toàn.
KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC HỆ SHORING LỚP 2 NGOÀI KHU VỰC HẦM
Mô hình tính toán
Hình 30A Mô hình tính toán hệ shoring tại hầm 1 giai đoạn 1
(Giai đoạn sử dụng ram dốc đất)
Hình 31 Mô hình tính toán hệ shoring tại hầm 1 giai đoạn 2
(Giai đoạn không sử dụng ram dốc đất)
Cả hai giai đoạn hệ shoring chỉ khác nhau ở việc điều chỉnh khu vực ram dốc đất, trong khi mô hình truyền tải vẫn tương tự Do đó, nhà thầu chỉ cần mô hình hóa hệ shoring cho một giai đoạn để thực hiện tính toán và kiểm tra.
Thông số đầu vào
- Shoring sử dụng thép CCT34 có:
Giới hạn chảy: fy = 210 MPa.
Tải trọng ngang từ áp lực đất
Dựa trên kết quả mô hình tính toán hố đào tổng thể bằng phần mềm PLAXIS 2019 đã được phân tích trước đó, nhà thầu đã xác định giá trị tải trọng ngang từ áp lực đất.
Tổng hợp áp lực ngang của đất tác dụng vào sàn và hệ shoring (kN)
Mặt cắt Áp lực ngang của đất tác dụng vào hệ shoring (kN)
* Khoảng cách lớn nhất giữa các cây shoring là 7m Tổng hợp áp lực ngang của đất tác dụng vào sàn và hệ shoring (kN/m)
Mặt cắt Áp lực ngang của đất tác dụng vào hệ shoring (kN/m)
Mặc dù chỉ có một số ít vị trí là sàn thao tác (mặt cắt 1-1), nhưng để đảm bảo an toàn, nhà thầu vẫn sử dụng áp lực từ mặt cắt 1-1 để tính toán cho hệ thống shoring.
Hình 32 Áp lực ngang của đất tại hầm 1 được gán trong mô hình
Kết quả nội lực
Hình 33 Kết quả lực dọc hệ shoring (kN)
Hình 34 Kết quả moment 2-2 (kN.m)
Hình 35 Kết quả moment 3-3 (kN.m)
Kiểm tra tự động khả năng chịu lực hệ giằng thép hình theo EC3 - 2005
Hình 36 Kết quả kiểm tra hệ shoring theo EC3-2005
Kết luận: Các hệ số đều bé hơn 1, hệ shoring đảm bảo khả năng chịu lực trong suốt quá trình thi công hố đào.
Kiểm tính shoring H350 nguy hiểm nhất theo TCVN 5575:2012
Hình 37 Nội lực của cây shoring nguy hiểm nhất
Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 5575:2012: Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế
Bề dày bản bụng tw = 12
Bề dày bản cánh tf = 19
Mác thép: CCT34 - t nhỏ hơn 40 1
Cường độ tiêu chuẩn: fy= 210 MPa
Hệ số độ tin cậy về vật liệu: γM= 1.05
Cường độ tính toán: f = 200 MPa
Mô đun đàn hồi: E = 210000 MPa
Chiều dài theo phương X: Lx = 8 m
Chiều dài theo phương Y: Ly = 8 m
Hệ số chiều dài tính toán: μx = 0.7 μy = 0.7
Chiều dài tính toán: Lox = 5.6 m
Loy = 5.6 m Kích thước tiết diện: b = 35 cm tf = 1.9 cm hw = 31.2 cm tw = 1.2 cm
C Các đặc trưng tiết diện hình học
Diện tích tiết diện: A = 170.4 cm 2
Diện tích tiết diện phần cánh: Ac = 66.5 cm 2
Diện tích tiết diện phần bụng: Ab = 37.4 cm 2
Bán kính quán tính của tiết diện theo trục X: rx = ix = 15.22 cm
Bán kính quán tính của tiết diện theo trục Y: ry = iy = 8.93 cm
Mô men quán tính của tiết diện theo trục X: Jx = 39506 cm 4
Mô men quán tính của tiết diện theo trục Y: Jy = 13582 cm 4
Mô men chống uốn theo phương X: Wx = 2257 cm 3
Mô men chống uốn theo phương Y: Wy = 776 cm 3
Chiều dài theo phương X: Lox = 5.60 m
Chiều dài theo phương Y: Loy = 5.60 m Độ mảnh theo phương X: λx = 36.8 Độ mảnh theo phương Y: λy = 62.7 Độ mảnh quy ước theo phương X: λx' = 1.14 Độ mảnh quy ước theo phương Y: λy' = 1.94 Độ mảnh giới hạn: [λ]= 120
Kết luận: Thỏa mãn điều kiện độ mảnh giới hạn
D Nội lực tại tiết diện tính toán
Mô men tại tiết diện tính toán theo phương X: Mx = 22.6 kNm
Mô men tại tiết diện tính toán theo phương Y: My = 5.5 kNm
Lực dọc tại tiết diện tính toán: N = 1137 kN
Phương X Y Độ lệch tâm của cấu kiện: ett: 1.99 0.48 cm Độ lệch tâm tương đối: m: 0.15 0.11 Độ lệch tâm tính đổi: me = η.m: 0.26 0.18
Trong đó: η là hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện (Tra bảng) η = 1.752 1.661
E Kiểm tra độ bền Điều kiện kiểm tra độ bền của cột chịu nén, uốn (theo mục 7.4.1 TCVN 5575:2012):
Tiết diện không khoét lỗ và và me