1 GIỚI THIỆU CHUNG 7 1.1 Giới thiệu công trình 7 1.2 Nội dung tính toán 7 1.3 Cơ sở tính toán 7 2 THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 7 2.1 Thông số vật liệu 7 2.2 Tải trọng và tổ hợp tải trọng 9 2.2.1 Tĩnh tải 9 2.2.2 Hoạt tải 9 2.3 Tải trọng ngang từ áp lực đất 12 2.4 Tổ hợp tải trọng 13 3 KIỂM TRA HỆ KINGPOST 14 3.1 Mặt bằng bố trí Kingpost 14 3.2 Trình tự thi công phần hầm 14 3.3 Kiểm tra Kingpost giai đoạn 1 19 3.3.1 Mô hình tính toán 19 3.3.2 Kết quả từ mô hình 21 3.3.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost 22 3.4 Kiểm tra Kingpost giai đoạn 2 23 3.4.1 Mô hình tính toán 23 3.4.2 Kết quả từ mô hình 24 3.4.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost 26 3.5 Kiểm tra Kingpost giai đoạn 3 27 3.5.1 Mô hình tính toán 27 3.5.2 Kết quả từ mô hình 29 3.5.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost 30 3.6 Kiểm tra Kingpost giai đoạn 4 31 3.6.1 Mô hình tính toán 31 3.6.2 Kết quả từ mô hình 33 3.6.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost 35 3.7 Kiểm tra Kingpost giai đoạn 5 36 3.7.1 Mô hình tính toán 36 3.7.2 Kết quả từ mô hình 39 3.7.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost 40 3.8 Kết luận 41 4 KIỂM TRA ĐINH CHỐNG CẮT 41 4.1 Tổng quan 41 4.2 Kết quả tính toán 42 4.2.1 Dữ liệu đầu vào 42 4.2.2 Kết quả tính toán 42 5 KIỂM TRA DẦM BIÊN & DẦM GIA CƯỜNG LỖ MỞ 43 5.1 Mô hình tính và kết quả 46 5.2 Kết quả tính toán 49 6 TÍNH TOÁN KIỂM TRA KẾT CẤU DẦM SÀN TẦNG TRỆT – VỊ TRÍ SÀN ĐÀO TẠM 50 6.1 Mô hình tính & kết quả 51 6.2 Kết quả tính toán 56 7 TÍNH TOÁN KIỂM TRA & GIA CƯỜNG SÀN HẦM B1 - VỊ TRÍ BÃI GIA CÔNG VẬT LIỆU 57 7.1 Mô hình tính & kết quả 57 7.2 Kết quả tính toán 58
Giới thiệu công trình
Dự án Công trình hỗn hợp dịch vụ, văn phòng và nhà ở tọa lạc tại Lô số 1, ô đất
4.1 – CC Đường Lê Văn Lương, Thanh Xuân, Hà Nội Dự án bao gồm 35 tầng nổi là 5 tầng hầm Diện tích 1 sàn tầng hầm 7590m 2 Chủ đầu tư Công ty CP Dịch vụ và kinh doanh bất động sản Hà Nội.
Công trình được thi công theo công nghệ Semi-Topdown.
Nội dung tính toán
Trong quá trình thi công Topdown, trọng lượng bản thân kết cấu, hoạt tải thi công, vật tư, thiết bị, máy móc phục vụ thi công được đặt trên sàn tầng trệt và các tầng hầm Các tải trọng này tương đối lớn và được truyền tất cả lên kingpost và truyền xuống cọc Vì vậy, cần phải kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost và sàn dầm tầng trệt (dầm sàn tầng trệt chịu tải trọng lớn do các xe đào đất, vận chuyển đất… còn các sàn tầng khác chỉ có hoạt tải thi công thông thường) trong suốt quá trình thi công.
Cơ sở tính toán
- TCXDVN 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”.
- Plaxis 8.2: Tính toán tải trọng đất tác dụng lên công trình.
- Các kích thước kết cấu tuân theo bản vẽ thiết kế.
Thông số vật liệu
- Bê tông B30 cho dầm và sàn cho tất cả các tầng o E b = 32500 MPa o R b = 17.0 MPa
- Bê tông B30 cho tường vây o E = 32500 MPa o R b = 17.0 MPa
- Bê tông B40 cho cột, vách o E b = 36000 MPa o R b = 22 MPa
- Kingpost có tiết diện hình tổ hợp từ những thép tấm Q345B có bề dày 20, 30, 35mm Với các thông số về vật liệu sau: o Modun đàn hồi E: 200000 (Mpa) o Giới hạn chảy f y : 345 (Mpa) o Trọng lượng riêng 78.5 (kN/m2)
Hình 1 - Thông số tiết diện kingpost Bảng 1 Bảng thông số kĩ thuật của Kingpost
Tiết diện Aw Af A Af/Aw Jx Jy Wx Wy cm 2 cm 2 cm 2 - cm 4 cm 4 cm 3 cm 3
Tải trọng và tổ hợp tải trọng
Tĩnh tải
Tĩnh tải sẽ được tính đến trong mô hình ETABS 2016.
Hoạt tải
Hoạt tải do thi công (tải tiêu chuẩn) sẽ được tính toán bao gồm trọng lượng phương tiện và khả năng chuyên chở với phương tiện vận tải như bên dưới:
Vậy chọn tải phân bố trên sàn L1 khu vực giao thông là 20kN/m 2
Hoạt tải thi công các tầng hầm là 2.5 kN/m 2
Hoạt tải khu vực đặt bãi gia công cốp pha, cốt thép là 15 kN/m 2 (nếu có)
Hình 2– Mặt bằng hoạt tải thi công tác dụng lên sàn L1
Hình 3– Mặt bằng hoạt tải thi công tác dụng lên sàn B1
Tải trọng ngang từ áp lực đất
Tải trọng ngang tác dụng vào hệ kết cấu được tính toán từ mô hình Plaxis theo các trình tự thi công tương ứng Các giá trị tải trọng được thể hiện trong Bảng 2, Bảng 3, Bảng 4, Bảng 5
Bảng 2 - Áp lực ngang tác dụng vào các cạnh sàn tầng hầm phía mặt đường Hoàng Đạo Thúy theo từng giai đoạn
Giai đoạn Lực tác dụng lên sàn tầng hầm (kN/m)
Thi công đào xuống cao độ -11.75 SL 380.6
Thi công đào xuống cao độ -15.05 SL 188.8 625
Thi công đào xuống cao độ -18.35 SL 91.09 544.1 653.6
Thi công đào xuống cao độ đáy móng 54.56 390 456.3 1070
Bảng 3 - Áp lực ngang tác dụng vào các cạnh sàn tầng hầm phía đối diện mặt đường Hoàng Đạo Thúy theo từng giai đoạn
Giai đoạn Lực tác dụng lên sàn tầng hầm (kN/m)
Thi công đào xuống cao độ -11.75 SL 364.1
Thi công đào xuống cao độ -15.05 SL 254.1 536.7
Thi công đào xuống cao độ -18.35 SL 115.6 575.4 562.5
Thi công đào xuống cao độ đáy móng 51.1 485.6 663.6 732.4
Bảng 4 - Áp lực ngang tác dụng vào các cạnh sàn tầng hầm phía mặt đường Lê Văn Lương theo từng giai đoạn
Giai đoạn Lực tác dụng lên sàn tầng hầm (kN/m)
Thi công đào xuống cao độ -11.75 SL 300.1
Thi công đào xuống cao độ -15.05 SL 330.3 338.8
Thi công đào xuống cao độ -18.35 SL 237.9 403.6 413
Thi công đào xuống cao độ đáy móng 184 331.4 646.7 714.3
Bảng 5 - Áp lực ngang tác dụng vào các cạnh sàn tầng hầm phía đối diện mặt đường Lê Văn Lương theo từng giai đoạn
Giai đoạn Lực tác dụng lên sàn tầng hầm (kN/m)
Thi công đào xuống cao độ -11.75 SL 346.5
Thi công đào xuống cao độ -15.05 SL 335.9 419.3
Thi công đào xuống cao độ -18.35 SL 276.5 477.4 526.7
Thi công đào xuống cao độ đáy móng 107.2 381.5 500 874.2
Tổ hợp tải trọng
1.1Tĩnh tải + 1.2Hoạt tải + 1.2Áp lực ngang
Mặt bằng bố trí Kingpost
Hình 4 – Mặt bằng bố trí Kingpost.
Trình tự thi công phần hầm
Trình tự thi công phần ngầm của dự án được mô tả như bên dưới.
- Đào đất từ cao độ MĐTN -0.85mSL đến cao độ -7.05mSL.
- Thi công kết cấu dầm sàn tầng B1.
- Thi công kết cấu sàn đào tầng L1 (vị trí sàn đào tạm).
Hình 5 – Mặt cắt thi công giai đoạn 1
- Đào đất từ cao độ -7.05mSL đến cao độ -11.75mSL.
- Thi công kết cấu dầm sàn tầng B2.
Hình 6 – Mặt cắt thi công giai đoạn 2
- Đào đất từ cao độ -11.75mSL đến cao độ -15.05mSL.
- Thi công kết cấu dầm sàn tầng B3.
Hình 7 – Mặt cắt thi công giai đoạn 3
- Đào đất từ cao độ -15.05mSL đến cao độ -18.75mSL.
- Thi công kết cấu dầm sàn tầng B4.
Hình 8 – Mặt cắt thi công giai đoạn 4
- Đào đất từ cao độ -18.75mSL đến cao độ đáy móng 22.75mSL ~ 24.75mSL.
- Thi công đài móng & sàn hầm B5.
Theo trình tự thi công trên, ta cần kiểm tra sự làm việc của kingpost tại 4 giai đoạn làm việc với mỗi giai đoạn làm việc chiều dài tính toán và nội lực có sự khác nhau.
Với chiều dài tính toán kingpost được tính theo mục 7.1.8 TCVN
10304-2014 cho phép được ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy sàn một khoảng L xác định theo công thức:
+ L o : chiều dài đoạn cọc kể từ đáy sàn tới cao độ san nền bên dưới + : hệ số biến dạng được xác định theo công thức sau.
+ k: hệ số tỷ lệ, tính bằng kN/m 4 , được lấy phụ thuộc vào loại đất nền bao quanh Kingpost.
Bảng – Bảng hệ số tỷ lệ k theo TCVN 10304-2014
+ c : hệ số điều kiện làm việc (đối với kingpost độc lập lấy bằng 3).
+ E: modun đàn hồi vật liệu làm kingpost, kPa.
+ I: momen quán tính của tiết diện ngang kingpost, m4.
+ bp: chiều rộng quy ước của kingpost, tính bằng m Đối với đường kính thân kingpost dưới 0.8m ta có: bp=1.5d+0.5, m
+ d: đường kính ngoài của cọc, đối với kingpost lấy bằng chiều dài cạnh theo hướng tác dụng của lực.
Bảng 6 – Bảng giá trị l của Kingpost
Bảng 7 – Bảng thông số chiều dài tính toán của Kingpost theo các giai đoạn thi công
1 Tầng lửng + tầng trệt KP1 6.45 0 6.45 5.16
Tầng lửng + tầng trệt KP1,
Tầng lửng + tầng trệt KP1,
Tầng lửng + tầng trệt KP1,
Tầng lửng + tầng trệt KP1,
• 6.45m (giai đoạn 1) là khoảng cách từ mặt sàn tầng L1 đến đáy dầm, sàn B1.
• 5.3m (giai đoạn 2,3,4) là khoảng cách được tính từ mặt sàn hầm B1, B2,B3 đến cao độ đào đất thi công sàn B2, B3, B4.
• 7.4m (giai đoạn 5) là khoảng cách được tính từ mặt sàn hầm B4 đến cao độ đáy móng.
• Tải trọng ngang được quy ước lấy dấu dương khi hướng ra ngoài công trình.
• Chiều dài tính toán L tinhtoan = (L+L )x0.8 (một đầu ngàm và 1 đầu là khớp).
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 1
Mô hình tính toán
Hình 9 – Mô hình tính toán giai đoạn 1
Hình 10 – Mặt bằng kết cấu & hoạt tải thi công tác dụng tầng L1 (kN/m 2 )
Hình 11 – Mặt bằng kết cấu & hoạt tải thi công tác dụng tầng L1-1.65m (kN/m 2 )
Kết quả từ mô hình
Hình 12 – Lực dọc trong Kingpost – Giai đoạn 1 (kN)
Hình 13 – Momen M33 trong Kingpost – Giai đoạn 1 (kNm)
Hình 14 – Momen M22 trong Kingpost – Giai đoạn 1 (kNm)
Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 15 – Mặt bằng tên Kingpost trong mô hình – Giai đoạn 1 Bảng tính toán khả năng chịu lực của Kingpost – Giai đoạn 1
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 2
Mô hình tính toán
Hình 16 – Mô hình tính toán giai đoạn 2
Hình 17 – Mặt bằng kết cấu & hoạt tải thi công tác dụng tầng B1 (kN/m 2 ) Ghi chú: Tải trọng đứng tác dụng lên các tầng trên không đổi
Hình 18 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B1 – Giai đoạn 2 (kN/m)
Kết quả từ mô hình
Hình 19 – Lực dọc trong Kingpost – Giai đoạn 2 (kN)
Hình 20 – Momen M33 trong Kingpost – Giai đoạn 2 (kNm)
Hình 21 – Momen M22 trong Kingpost – Giai đoạn 2 (kNm)
Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 22 – Mặt bằng tên Kingpost trong mô hình – Giai đoạn 2 Bảng tính toán khả năng chịu lực của Kingpost – Giai đoạn 2
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 3
Mô hình tính toán
Hình 23 – Mô hình tính toán giai đoạn 3
Hình 24 – Mặt bằng kết cấu & hoạt tải thi công tác dụng tầng B2 (kN/m 2 ) Ghi chú: Tải trọng đứng tác dụng lên các tầng trên không đổi
Hình 25 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B1 – Giai đoạn 3 (kN/m)
Kết quả từ mô hình
Hình 27 – Lực dọc trong Kingpost – Giai đoạn 3 (kN)
Hình 28 – Momen M33 trong Kingpost – Giai đoạn 3 (kNm)
Hình 29 – Momen M22 trong Kingpost – Giai đoạn 3 (kNm)
Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 30 – Mặt bằng tên Kingpost trong mô hình – Giai đoạn 3 Bảng tính toán khả năng chịu lực của Kingpost – Giai đoạn 3
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 4
Mô hình tính toán
Hình 31 – Mô hình tính toán giai đoạn 4
Hình 32 – Mặt bằng kết cấu & hoạt tải thi công tác dụng tầng B3 (kN/m 2 ) Ghi chú: Tải trọng đứng tác dụng lên các tầng trên không đổi
Hình 33 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B1 – Giai đoạn 4 (kN/m)
Hình 35 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B3 – Giai đoạn 4 (kN/m)
Kết quả từ mô hình
Hình 36 – Lực dọc trong Kingpost – Giai đoạn 4 (kN)
Hình 37 – Momen M33 trong Kingpost – Giai đoạn 4 (kNm)
Hình 38 – Momen M22 trong Kingpost – Giai đoạn 4 (kNm)
Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 39 – Mặt bằng tên Kingpost trong mô hình – Giai đoạn 4 Bảng tính toán khả năng chịu lực của Kingpost – Giai đoạn 4
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 5
Mô hình tính toán
Hình 40 – Mô hình tính toán giai đoạn 5
Hình 41 – Mặt bằng kết cấu & hoạt tải thi công tác dụng tầng B4 (kN/m 2 )
Hình 42 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B1 – Giai đoạn 5 (kN/m)
Hình 43 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B2 – Giai đoạn 5 (kN/m)
Hình 44 – Mặt bằng áp lực ngang tác dụng lên tầng B3 – Giai đoạn 5 (kN/m)
Kết quả từ mô hình
Hình 46 – Lực dọc trong Kingpost – Giai đoạn 5 (kN)
Hình 47 – Momen M33 trong Kingpost – Giai đoạn 5 (kNm)
Hình 48 – Momen M22 trong Kingpost – Giai đoạn 5 (kNm)
Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 49 – Mặt bằng tên Kingpost trong mô hình – Giai đoạn 5
Tổng quan
Để đảm bảo hệ kết cấu dầm sàn các tầng hầm từ B1 đến B4 không bị xuyên thủng do phản lực cột tại vị trí đặt Kingpost, HBC tiến hành tính toán các đinh chống cắt cho từng loại Kingpost tại sàn L1 và các sàn hầm B1, B2, B3, B4.
Tính toán đinh chống cắt được tuân theo tiêu chuẩn Eurocode 4 Mục 1.
Khả năng chịu cắt của một đinh được lấy theo giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị sau:
• d: đường kính thân đinh 16mm < d < 25mm
• f u : sức bền kéo đứt của vật liệu làm đinh, nhưng không lớn hơn 500 N/mm 2
• f ck : sức bền chịu nén của bê tông theo mẫu trụ, không nhỏ hơn 1750 N/mm 2
• E cm : giá trị trung bình của mô đun đàn hồi của bê tông.
• γ V : hệ số an toàn, lấy γ V = 1,25.
Với h sc là chiều cao danh nghĩa của đinh, được tính từ mũ đinh tới chân đinh chống cắt.
- Số lượng đinh chống cắt cho mỗi Kingpost được xác định theo công thức
N p là số lượng đinh chống cắt
F p là lực gây xuyên thủng ở mỗi sàn L1, B1, B2, B3 và B4.
P Rd là khả năng chịu cắt của 1 đinh.
Kết quả tính toán
Dữ liệu đầu vào
a, Tiêu chuẩn và phần mềm tính toán
• Eurocode 4 : Design of composite steel and concrete
• Kết cấu dầm và sàn:
- Cường độ bê tông: B30: f cu = 25 MPa ; E cm = 30500 Mpa
- Cường độ thép: f u = 450 (N/mm 2 ) c, Tải trọng và tổ hợp tải trọng
Trọng lượng bản thân được tính toán trực tiếp từ phần mềm với trọng lượng riêng của bêtông là 25 kN/m 3 , của thép là 78.5 kN/m 3
Tải thi công: 20 kN/m2 và 2.5 kN/m 2 Xem phần thuyết minh tính toán Kingpost.
Tải ngang được lấy từ mô hình Plaxis, xem chi tiết ở thuyết minh biện pháp thi công tổng thể.
Kết quả tính toán
Nội lực tính toán xuất từ kết quả mô hình trong gia đoạn 5 ( Xem thêm mục 3.7 ).
Bảng tính toán khả năng chịu cắt của đinh chống cắt – Giai đoạn 5
5 KIỂM TRA DẦM BIÊN & DẦM GIA CƯỜNG LỖ MỞ
Nhà thầu tiến hành tính toán các hệ dầm biên lỗ mở để chịu tác động của áp lực đất theo phương ngang cho tầng hầm B1, B2, B3, B4.
Nội lực tính toán được lấy theo trường hợp nguy hiểm nhất đối với cấu kiện theo các giai đoạn đã được tính toán ở mục 3.
Hình 50 – Mặt bằng dầm biên & dầm gia cường lỗ mở B1
Hình 51 – Mặt bằng dầm biên & dầm gia cường lỗ mở B2
Hình 52 – Mặt bằng dầm biên & dầm gia cường lỗ mở B3
Hình 53 – Mặt bằng dầm biên & dầm gia cường lỗ mở B4
Mô hình tính và kết quả
Hình 54 – Mô men M33 dầm biên lỗ mở hầm B1
Hình 55 – Mô men M22 dầm biên lỗ mở hầm B1
Hình 56 – Mô men M33 dầm biên lỗ mở hầm B2
Hình 57 – Mô men M22 dầm biên lỗ mở hầm B2
Hình 58 – Mô men M33 dầm biên lỗ mở hầm B3
Hình 59 – Mô men M22 dầm biên lỗ mở hầm B3
Hình 60 – Mô men M33 dầm biên lỗ mở hầm B4
Hình 61 – Mô men M22 dầm biên lỗ mở hầm B4
Kết quả tính toán
Bảng tính toán khả năng chịu lực của dầm biên lỗ mở & dầm gia cường các tầng hầm
6 TÍNH TOÁN KIỂM TRA KẾT CẤU DẦM SÀN TẦNG TRỆT – VỊ TRÍ SÀN ĐÀO TẠM
Nhà thầu tiến hành tính toán gia cường hệ kết cấu dầm sàn tầng trệt theo vị trí bố trí sàn đào tạm ( xem Hình 2 ), đảm bảo an toàn cho hệ kết cấu trong quá trình máy móc thiết bị thi công.
Tải trọng tính toán & tổ hợp sử dụng đã được nêu trong mục 2.2
Hình 62 – Mặt bằng kết cấu vị trí sàn đào phía đường Lê Văn Lương
Hình 63 – Mặt bằng kết cấu sàn đào phía đường Hoàng Đạo Thúy
Mô hình tính & kết quả
Hình 64 – Mô men M33 dầm vị trí sàn đào tạm tầng trệt
Hình 65 – Lực cắt V22 dầm vị trí sàn đào tạm tầng trệt
Hình 66 - Dải strip tính toán vị trí sàn đào mặt đường Lê Văn Lương
Hình 67 - Dải strip tính toán vị trí sàn đào mặt đường Hoàng Đạo Thúy
Hình 68 – Mô men dải strip tính toán vị trí sàn đào mặt đường Lê Văn Lương
Hình 69 – Mô men dải strip tính toán vị trí sàn đào mặt đường Hoàng Đạo Thúy
Kết quả tính toán
Hình 70 – Diện tích cốt thép dầm yêu cầu vị trí sàn đào mặt đường Lê Văn Lương
Hình 71 – Diện tích cốt thép dầm yêu cầu vị trí sàn đào mặt đường Hoàng Đạo Thúy
Bảng tính toán gia cường & kiểm tra khả năng chịu lực của sàn tầng trệt - vị trí sàn đào
7 TÍNH TOÁN KIỂM TRA & GIA CƯỜNG SÀN HẦM B1 - VỊ TRÍ BÃI GIA CÔNG VẬT LIỆU
Nhà thầu tiến hành tính toán gia cường hệ kết cấu dầm sàn tầng hầm B1 vị trí dự kiến bố trí bãi gia công vật liệu ( xem Hình 3), đảm bảo an toàn cho hệ kết cấu trong quá trình thi công.
Tải trọng tính toán & tổ hợp sử dụng đã được nêu trong mục 2.2.
Mô hình tính & kết quả
Hình 72 – Dải strip tính toán sàn hàm B1 – Vị trí bãi gia công phía đối diện đường Hoàng Đạo Thúy
Hình 73 - Dải strip tính toán sàn hàm B1 – Vị trí bãi gia công phía đường Hoàng Đạo Thúy
Hình 74 – Mô men dải strip tính toán vị trí sàn gia công phía đối diện đường Hoàng Đạo Thúy
Hình 75 – Mô men dải strip tính toán vị trí sàn gia công phía mặt đường Hoàng Đạo Thúy
