Đồ án tốt nghiệp hầm đỗ xe ngầm và dịch vụ công cộng vạn xuân gồm 7 tầng hầm, mỗi tầng cao 3 0 3 2m

Điểm đặc biệt công trình là một tổ hợp của gara ngầm và dịch vụ công cộng dạnghình hộp chữ nhật nằm chìm trong đất ở độ sâu -23.5m tính tới cốt trên bản sàn đáy, trong khi đó trên mặt đấ

Chơng 1- giới thiệu công trình.

rong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, việc xây dựng hạ tầng kĩ thuật

đóng vai trò rất quan trọng Trớc hết phải hiện đại hoá các đô thị lớn

T

Hiện nay tại các đô thị lớn đất đai ngày càng trở lên rất quí và rất đắt Trong khi đó, tốc độxây dựng nhà ở, các công trình công cộng không ngừng gia tăng, sự liên tục phát triển giaothông đờng bộ, sự hình thành các cụm công nghiệp mới đang yêu cầu đô thị dành riêng chonhững khu đất lớn Mặt khác, diện tích đất để xây dựng các bồn hoa, công viên, các khu vực đi

bộ, dạo chơi sân thể thao vẫn phải đảm bảo Vì vậy nhất thiết phải tăng mật độ xây dựng, tạolập những cốt cao độ mới, sử dụng tối đa các giải pháp không gian đô thị

Tất cả những bất cập đó, đòi hỏi cấp bách phải sử dụng không gian ngầm đô thị để giảiquyết các vấn đệ rộng lớn của xây dựng đô thị, giao thông vận tải, các bài toán kĩ thuật và xãhội Khi sử dụng hiệu quả không gian ngầm cho phép:

• Tăng cờng cấu trúc qui hoạch, kiến trúc, tiết kiệm đợc đáng kể quĩ đất đai quí giá của đôthị

• Giải phóng nhiều công trình có tính chất phụ trợ khỏi mặt đất

• Sử dụng đất đô thị hợp lí cho việc xây dựng nhà ở, tạo ra các công viên, bồn hoa, sân vận

động, khu cây xanh, các vùng "không có ô tô"

• Tăng cờng vệ sinh môi trờng đô thị Giảm bớt tiếng ồn và khí thải trên các đờng phố đôthị

• Giữ gìn đợc kiến trúc, cảnh quan đô thị, những di sản văn hoá lich sử quí báu

• Bố trí hiệu quả các cụm kĩ thuật

• Nâng cao mức độ tiện nghi, an toàn cho hoạt động sống của con ngời

• Đảm bảo an toàn do các tác động từ bên ngoài ( do thiên nhiên, khủng bố, chiến tranh )

• Giảm đợc những tác động xấu của các ngành sản xuất tiềm ẩn nguy hiểm

• Trong giao thông: đảm bảo sự liên tục và tốc độ cao của các phơng tiện giao thông, phânluồng tuyến giao thông, tạo nên các nút giao thông thuận tiện, tổ chức tốt các bến đỗ xe ôtô

Một số dạng công trình ngầm trên thế giới: Công trình ngầm trên thế giới phát triển rất

sớm, hiện khá phổ biến và đợc xây dựng hiện đại trong các khu đô thì lớn

- Một trong những loại công trình ngầm phổ biến nhất là hệ thống giao thông ngầm nay đã

có hơn 70 đô thị lớn xây dựng hệ thống này Liên Xô bị ấn tợng mạnh mẽ bởi những ga tàu

điện ngầm Tại Tokyo ( Nhật Bản) hệ thống tàu điện ngầm khá hiện đại với 177 chiều dài cáctuyến khai thác với 164 nhà ga, mỗi năm vận chuyển nghìn triệu lợt khách Hiện Hàn Quốccũng đang hoàn thành 415 km đờng xe điện ngầm ở các thành phố Seoul, Busan, Daegu,Incheun…

- Phức hợp tổ hợp ngầm Sharev ở Matxcơva với điều kiện địa chất công trình , địa chất thuỷvăn rất phức tạp và công trình liền kề với khối nhà 9 tầng trên mặt đất có tầng hầm chứa ô tôsâu 4 tầng, độ sâu đáy móng tới 15m Phơng án sử dụng tờng trong đất dày 800mm, sâu 18m

và thi công theo phơng pháp "trên xuống" với các tấm sàn đợc đặt lên tờng bằng các bơm phunximăng Sàn và cột đợc liên kết cứng với nhau còn chân cột cũng đợc liên kết cứng với bè dày1000mm Móng các công trình tiếp giáp phía Tây đợc gia cố bằng cọc đất xi măng D800mm cócốt thép tạo nên một tờng đặc ngăn cách sụt lở đất xuống phía dới khi thi công Các thiết bịquan trắc cũng đợc lắp đặt nhắm theo dõi các biến động của môi trờng nh chế độ thuỷ văn,thành phần hoá học của đất và nớc trong khu vực xây dựng

- Ga ra ngầm đặt tại quảng trờng cách mạng gần điện Kremlin, xung quanh là hệ thống cáckhách sạn cao cấp và lăng tẩm Lê nin Gara đợc xây trọng điều kiện chật hẹp Nằm ngay phíadới móng công trình ở cốt -10m có đờng ống dẫn dầu chạy qua Với kích thớc 17,6x 82,5mcông trình chứa đợc 184 xe, xe đợc đa xuống cốt âm nhờ đờng chuyển tầng hình xoắn ốc Hìnhdới

- Một số hình ảnh công trình ngầm trên thế giới thể hiện dới đây

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

The NakuroTunnel,Japan Underground Shopping, Japan Gara Package

Trong quốc phòng, xây dựng một số hầm trú ẩn, kho chứa vũ khí, hầm chiến đấu

Trong giao thông, đờng hầm giao thông đờng bộ qua đèo Ngang là do Việt Nam hoàn toànthiết kế và thi công Đờng hầm giao thông bánh hơi qua đèo Hải Vân dài hơn 6km là do Nhậtthiết kế, tiêu biểu cho tính hiện đại cũng nh về qui mô không chỉ trong nớc ta mà trên tầm cảkhu vực

Công trình ngầm đô thị nớc ta phổ biến mới chỉ là các tầng hầm trong các nhà cao tầng( Sửdụng làm tầng kĩ thuật hoặc chỗ để xe), các đờng đi bộ tính đế nay đã đợc triển khai tại nútgiao thông Kim Liên, Ngã T Sở…Một số dự án đang ở giai đoạn gọi vốn và thiết kế cơ sở nh

Dự án xây dựng 2 tuyến tầu điện ngầm tại Tp HCM, dự án đờng hầm Thủ Thiên qua sông SàiGòn, dự án tuyến xe điện vừa trên cao vừa ngầm Mai Dịch- Trần Hng Đạo –HN, các dự án xâydựng bãi đỗ xe ngầm ở HN ở phố Hàng Đậu, Hàng Khoai, vờn hoa Chí Linh …

A

Trong tơng lai không xa chúng ta phải nghĩ tới việc xây dựng các tổ hợp công trình ngầm ởcác thành phố lớn

Hình 1.2 - Sự cần thiết phải xây dựng các công trình ngầm tại các đô thị lớn

a) Đờng hầm Hải Vân b) Hầm trong nhà máy điện Đa Ninh

Hình 1.3 – Một số công trình ngầm đã triển khai tại VN

Công trình " Hầm đỗ xe ngầm và dịch vụ công cộng " tại vờn hoa Vạn Xuân đợc thiết kế

và xây dựng theo định hớng hiện đại hoá và phát triển bền vững hứa hẹn sẽ là một hớng đi mớicho qui hoạch và phát triển đô thị tại VN

1.1- QUI MÔ Và ĐặC ĐIểM kiến trúc CÔNG TRìNH:

Hầm đỗ xe ngầm và dịch vụ công cộng Vạn Xuân: Gồm 7 tầng hầm, mỗi tầng cao

3.0ữ3.2m Điểm đặc biệt công trình là một tổ hợp của gara ngầm và dịch vụ công cộng dạnghình hộp chữ nhật nằm chìm trong đất ở độ sâu -23.5m (tính tới cốt trên bản sàn đáy), trong khi

đó trên mặt đất vẫn giữ đợc cảnh quan và xây dựng các công trình dịch vụ khác

- Vị trí xây dựng : Vờn hoa Vạn Xuân- quận Hoàn Kiếm- Hà Nội

- Diện tích giao thông mặt đất: 250 m2

- Diện tích xây dựng dới mặt đất: 3200 m2

- Diện tích khu dịch vụ: 12044 m2

- Diện tích khu kĩ thuật: 6261 m2

- Diện tích đỗ xe: 8080 m2, sức chứa xe 270 xe

- Tổng diện tích sàn xây dựng: 26385 m2

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Hình 1.4 – Phối cảnh tổng thể Hầm đỗ xe ngầm và dịch vụ công cộng Vạn Xuân

Tầng 1: Không gian đỗ xe chung, bảo quản tạm thời (1ữ2 giờ),

dịch vụ rửa , bảo dỡng kĩ thuật Đóng vai trò nh là nhịp nối giữa

không gian trên mặt đất với các tầng sử dụng chính của công trình

phía dới

Tầng 2,3: Không gian công cộng nh các phòng trng bày, rạp

chiếu phim, các khu mua sắm, quán cafe

Tầng 4,5,6: Không gian công cộng ở giữa, hai bên hông dùng

để chứa xe

Tầng 7: Không gian kĩ thuật ở giữa (phòng điều hành chung ,

hệ thống điện,nớc, thông gió ), hai bên hông dùng để chứa xe

Theo công năng sử dụng có thể phân công trình ra hai khu:

-Không gian công cộng: Để phân tán cảm giác không gian kín,

các phòng đợc tạo dáng kiến trúc mỹ thuật đặc biệt bằng cách tạo

cho chúng nét mẫn cảm, nhẹ nhàng và bền vững: xây dựng các

cửa sổ giả, các lỗ trên tấm trần, chiếu sáng nhân tạo, thông gió,

trao đổi không khí Nhằm sử dụng các phòng đợc linh hoạt, dùng

các vách ngăn nhẹ ngăn giữa các phòng

-Không gian chứa xe: Tận dụng thế mạnh của công trình là

loại gara-bến đỗ tự động hoàn toàn nên chiều cao tầng thuộc phân

khu chứa xe không cần lớn nh gara thông thờng (chỉ khoảng

2,4ữ2,7m) Công trình đang xét thiết kế khu để xe gồm 5 tầng: 3

tầng trên chiều cao 2,4m; 2 tầng dới cao 2,7m

Underground Shopping Mall in Sakae, Nogoya City, Japan

Underground package

Technical area

Hệ thống giao thông: Gồm:

-Vận chuyển ngời và hàng hoá: 1 hệ thống thang cuốn, 4 thang máy, 2 thang bộ, các hành

lang phục vụ di chuyển theo phơng ngang

- Chuyển xe: 2 thang quay 3600

Các lối vào và lối ra ô tô đợc bố trí 2 làn xe đảm bảo đủ rộng cho 2 luồng xe di chuyển

ng-ợc chiều Bên hông bố trí phần đờng dành cho ngời đi bộ vào trong tầng 1 đi vào hệ thống giaothông theo phơng đứng Phía ngoài lối đi đợc mở rộng tăng độ an toàn cho lái xe, phối hợp tốtvới cảnh quan trên mặt đất giảm độ khô cứng vốn là nhợc điểm của công trình ngầm

Hệ thống thang nâng di chuyển ô tô Hệ thống thang cuốn giữa nhà

Hình 1.6 - Hệ thống giao thông trong công trình.

Gara, bến đỗ đợc cơ giới hoá hoàn toàn Hệ thống vận chuyển ôtô hàng đầu thế giới , lần

đầu tiên đợc áp dụng tại VN, mang lại dáng vẻ hiện đại cho công trình Tất cả các thao tác đợcthực hiện không cần lái xe; ô tô đợc đa tới các tầng cần thiết bằng 2 thang nâng có sàn quay

3600, sau đó đợc tời đa vào chỗ trống Gara cơ giới hoá chiếm diện tích ít hơn gara đờng rẽ,loại trừ đợc ô tô đi lại trong gara do đó giảm đợc lợng khí thải rất nhiều, giảm đợc chi phí thônggió nhân tạo, chiếu sáng và cấp nhiệt

Thang cuốn đặt ở giữa công trình kết hợp với 2 cụm thang máy 2 bên tạo thuận lợi cho ng ời

sử dụng toả đi các hớng với khoảng cách ngắn nhất, góp phần tích cực trong công tác thoáthiểm, đồng thời tạo cho công trình nét hoành tráng, thanh thoát, hiện đại

1.2- CáC Hệ THốNG Kĩ THUậT CHíNH TRONG CÔNG TRìNH:

1.2.1-Hệ thống điện kĩ thuật và chiếu sáng:

Do dặc điểm công trình sử dụng hệ thống vận chuyển cơ giới hoá, việc lấy ánh sáng tựnhiên cho chiếu sáng bị hạn chế nên nhu cầu về điện năng là rất lớn

Sử dụng chủ yếu hệ thống chiếu sáng nhân tạo, theo tiêu

chí không gây tiếng động, không nguy hiểm, ở mức độ gần

nhất với ánh sáng tự nhiên trên mặt đất và đợc thay đổi theo

ngày và đêm cho phù hợp với ánh sáng bên ngoài để tránh hiệu

ứng chói sáng cũng nh "lỗ đen" có thể gây nguy hiểm cho lái

xe

Chiếu sáng ban ngày theo hai vùng: độ chiếu sáng cao lối vào

ra, độ chiếu sáng bình thờng cho những không gian còn lại

Ban đêm mức độ chiếu sáng đợc thực hiện đồng đều

Chiếu sáng cho công trình

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

1.2.2- Hệ thống điện lạnh - thông gió:

Để tạo điều kiện môi trờng bình thờng trong công trình

ngầm, ta bố trí hệ thống thông gió theo chu kì chuyển động

không khí trong lành vào và đa không khí nhiễm bẩn ra

Gara đang thiết kế thuộc loại cơ giới cỡ trung bình nên

tầng 1 có thể thông gió tự nhiên, trong đó không khí nóng và

nhiễm bẩn đợc nâng lên trên và đợc đấy ra qua các khu vực

lối vào gara các lỗ đặc biệt ở trên mái, còn khí sạch từ mặt đất

vào gara Còn lại tất cả các tầng còn lại thực hiện thông gió

nhân tạo bằng cách bố trí các quạt cấp và hút gió công suất

lớn kết hợp hệ thống điều hoà không khí tại những vị trí thích

- Sử dụng hệ thống thông tin, chỉ dẫn hớng thoát hiểm khi cháy: Trạm điều độ hớng cháy,thiết bị loa phóng thanh và đờng thông tin, chỉ dẫn bằng ánh sáng đờng chạy ra cửa thoát

- Các kết cấu chịu lực : tờng, cột, dầm, mái sàn đợc bảo vệ bằng các lớp phủ chống cháy.Giới hạn chịu lửa không dới 120 phút

Hình 1.7 – Các tín hiệu và thiết bị phòng cháy, chữa cháy.

1.2.4- Giải pháp chống ồn:

Các thiết bị, cơ cấu trong công trình ngầm cũng nh hoạt động đi lại mua sắm của con ngờilàm xuất hiện tiếng ồn mạnh tạo nên nhiều bất tiện cho ngời có mặt lâu dài ở đó Do vậy trongcông trình dùng các vật liệu có đặc điểm tiêu âm cao để ốp trần, tờng ( khoáng chất, amiăng,các tấm kêramíc, gạch cách âm )

Ngoài tiếng động, các thiết bị làm việc trong công trình cũng tạo ra độ rung lớn gây ảnh ởng bất lợi nên cần chọn giải pháp kết cấu có khả năng hấp thụ dao động cao: tăng chiều dàycác cấu kiện của kết cấu, tăng độ cứng và trọng lợng của chúng tạo điều kiện giảm tần số dao

h-động riêng cho chúng

1.2.5- Hệ thống thoát nớc:

Hình 1.8 – Một số nguồn tạo nớc thải- Hệ thống ống dẫn- Trung tâm xử lí

Trong quá trình khai thác và sử dụng công trình ngầm các nguồn nớc thâm nhập vào côngtrình gồm: nớc ma chảy qua cửa chính, cầu thang, nớc thấm qua các kết cấu từ khối đất xungquanh, nớc rửa các mặt ốp, phần đờng xe chạy, sàn, khu rửa xe, nớc thoát ra từ các khu vệsinh

Trong công trình đợc bố trí hệ thống thoát nớc hợp lí gồm: mạng ống thoát nớc, trạm bơmnớc cạnh cửa chính, đờng ống áp thuỷ lực, máy bơm, giếng thăm, các hố thu nớc, các bể tậptrung Từ bể tập trung nớc đợc xử lí, đợc máy bơm nớc thải chuyển theo đờng ống áp lực vào

hệ thoát nớc đô thị hoặc trực tiếp vào dòng chảy công trình tiếp cận

Gara, bến đỗ có các thiết bị chuyên dùng để thu các chất lỏng nh dầu mỡ, xăng chảy vàocác chỗ đỗ, lối xe chạy Để đạt đợc điều đó sàn của các tầng gara đợc thiết kế với độ dốc 10%

để chất lỏng có thể chảy đợc Để ngăn ngừa nớc chảy tràn trên mặt sàn gara đặt các nắn dòngchảy bằng thép- rãnh nớc hớng dòng chảy về phòng chuyên dùng Cũng cần bố trí các thiết bịlàm sạch chuyên dùng để tách nớc, nhiên liệu mỡ, bộ phận lắng cặn, bộ phận thu gom dầumỡ

Việc điều khiển toàn bộ quá trình cấp và thoát nớc đợc điều khiển hoàn toàn tự động

Ngoài các hệ thống và thiết bị xét trên công trình ngầm đô thị còn đợc bố trí hệ thống cấpnhiệt, cấp năng lợng cũng nh các mạng kĩ thuật khác

Một số Dự án xây dựng hầm đỗ xe ngầm của công ty Đông Dơng đã đợc UBND thành phốphê duyệt:

§Ò TµI: HÇM §ç XE NGÇM Vµ DÞCH Vô C¤NG CéNG 3 thiÕt kÕ c¸c cÊu kiÖn

Hầm đậu xe ngầm và dịch vụ công cộng Vạn Xuân:

Vị trí xây dựng tại vườn hoa Vạn Xuân, Ba Đình, Hà Nội

- Diện tích giao thông mặt đất: 250m2

- Diện tích xây dựng dưới mặt đất: 3200m2

Tổng số vốn đầu tư: 8 triệu USD.

Thời gian dự kiến hoàn thành: tháng 12/2007

Hầm đậu xe ngầm và dịch vụ công cộng Thành Công:

Vị trí xây dựng tại Hồ Thành Công, Ba Đình, Hà Nội

- Diện tích giao thông mặt đất: 440m2

- Diện tích xây dựng dưới mặt đất: 6600m2

Tổng số vốn đầu tư: 20 triệu USD.

Thời gian dự kiến hoàn thành: tháng 7/2009

Hầm đậu xe ngầm và dịch vụ công cộng Thồng Nhất:

Vị trí xây dựng tại đường Trần Nhân Tông, Hai Bà Trưng, Hà Nội

- Diện tích giao thông mặt đất: 250m2

- Diện tích xây dựng dưới mặt đất: 7120m2

Tổng số vốn đầu tư: 24 triệu USD.

Thời gian dự kiến hoàn thành: tháng 12/2007

Hầm đậu xe ngầm và dịch vụ cụng cộng Lam Sơn:

Vị trớ xõy dưng tại cụng trường Lam Sơn,Quận IT,P.HCM

- Diện tớch giao thụng bề mặt: 110m2

- Diện tớch xõy dựng dưới mặt đất: 1620m2

- Diện tớch khu dịch vụ: 4440m2

- Diện tớch khu kỹ thuật: 3840m2

- Diện tớch đậu xe: 6035m2

- Số lượng xe chứa tối đa: 280

- Tổng diện tớch xõy dựng: 15.740m2

Tổng số vốn đầu tư: 114,93,847,196VNĐ.

Thời gian dự kiến hoàn thành: thỏng 12/2007

Hầm đậu xe ngầm và dịch vụ cụng cộng Nguyễn Huệ

Vị trớ xõy dựng tại đường Nguyễn Huệ, quận I, TP.HCM

- Diện tớch giao thụng mặt đất: 700m2

- Diện tớch xõy dựng dưới mặt đất: 20.000m2

Tổng số vốn đầu tư: 50 triệu USD.

Thời gian dự kiến hoàn thành: thỏng 09/2009

Hầm đậu xe ngầm và dịch vụ cụng cộng Hoa Lư:

Vị trớ xõy dựng tại sõn vận động Hoa Lư, quận I, TP.HCM

- Diện tớch giao thụng mặt đất: 700m2

- Diện tớch xõy dựng dưới mặt đất: 14900m2

- Diện tớch khu dịch vụ: 26500m2

- Diện tớch kỹ thuật và để xe: 56900m2

- Tổng số xe: 1520 xe

- Tổng diện tớch sàn xõy dựng: 89400m2

Tổng số vốn đầu tư: 34 triệu USD.

Thời gian dự kiến hoàn thành: thỏng 09/2009

Chơng 2- kHảo sát địa chất công trình.

Sơ lợc điều kiện đất nền Hà nội:

Thành phố Hà nội nằm gần trung tâm vùng trũng đồng bằng miền Bắc, phần lớn diện tíchcủa nó đợc cấu tạo từ các trầm tích mềm rời hệ thứ T có bề dày khá lớn thay đổi trong khoảng30-40 đến 80-100m Phần địa chất phía trên bề dày 35-50m đợc cấu thành bởi các đất mềm rời

có nguồn gốc, thành phần, tính chất rất khác nhau, phân bố theo diện và chiều sâu phức tạp

Về điều kiện thuỷ văn Hà nội: Các đất đá tạo nên phần trên của địa tầng HN đều cách nớchoặc chứa nớc không đáng kể, phần dới lại bao gồm các đất hạt rời chứa nhiều nớc và là nớc có

áp Mực thuỷ áp của tầng chứa nớc phía dới là khác nhau tại các khu vực khác nhau Tại khuvực phía nam sông Hồng ( Từ Liêm, Thanh Trì, nội thành) mực thuỷ áp nằm ở độ sâu hơn cỡ

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

10-15m, các khu vực còn lại (Đông Anh và Gia Lâm) mực thuỷ áp nằm nông hơn chừng 10m

5-Trên cơ sở những đặc điểm khái quát ở trên ta đi vào khảo sát cụ thể địa chất cho công trình

cũng nh lựa chọn giải pháp thiết

kế, thi công hợp lí để giảm thiểu

ảnh hởng của việc xây dựng công

trình tới những công trình hiện có

Điểm thuận lợi cần kể tới do vị

trí địa lí mang lại là công trình

nằm ngay phía cửa ngõ đi vào thủ

đô nên thuận lợi cho việc tập kết

vật liệu, máy móc, thiết bị thi

2.2- Cấu trúc địa chất dới lòng đất:

Trong chiều sâu nghiên cứu 66,4m cấu trúc địa chất dới nền đất công viên Vạn Xuân đợcxác định bởi 9 lớp đất sau:

1 Lớp đất trồng trọt:

Lớp đất trồng trọt phân bố trên toàn bộ phạm vi khảo sát, nằm ngay trên mặt, bề dày trungbình của lớp đất khoảng 1,5m Đất có thành phần là cát mịn, chứa ít tàn tích thực vật, kết cấuxốp, bão hoà nớc Đây là lớp đất yếu cần phải xử lý

2 Lớp sét pha nâu hồng xám vàng- Dẻo cứng:

Ký hiệu 2 trên mặt cắt địa chất với bề dày thay đổi từ 1,0m -1,3m Thành phần vật chất

đồng chất, hàm lợng cát, sét trung bình Trạng thái tự nhiên của đất đầu lớp gần nửa cứng, phầncòn lại dẻo cứng Đất biến dạng ít và có khả năng mang tải cho các công trình có tải rọng nhỏ

và vừa Trong lớp lấy 2 mẫu thí nghiệm Sau đây là các chỉ tỉêu cơ bản:

Ký hiệu 3 trên mặt cắt địa chất, với bề dày thay đổi từ 0,8m -1,0m Thành phần vật chất

đồng nhất, hàm lợng cát lớn hơn so với lớp trên Trạng thái tự nhiên toàn lớp dẻo mềm, đất biếndạng trung bình Đây là lớp có khả năng mang tải nhỏ và là lớp truyền tải cho lớp trên với côngtrình có tải trọng nhỏ và vừa Trong lớp lấy 1 mẫu thí nghiệm Sau đây là các chỉ tiêu cơ bản

- Dung trọng tự nhiên γw = 1,87 g/cm3

- Sức chịu tải tiêu chuẩn Ro = 1,2 Kg/cm2

- Mô đun biến dạng Eo = 90 kg/cm2

4 Lớp sét pha xám hồng kẹp ít hữu cơ-Dẻo mềm:

Ký hiệu trên 4 mặt cắt địa chất Với bề dày từ 1,2m đến 1,5m Thành phần vật chất tơng đối

đồng nhất, do trong đất có tồn tại ít hữu cơ phân hủy Trạng thái tự nhiên thờng dẻo mềm đếngần dẻo chảy Đất yếu và biến dạng nhiều, do đó ít có khả năng mang tải Sau đây là các chỉtiêu cơ bản

- Dung trọng tự nhiên γw = 1,77 g/cm3

- Sức chịu tải tiêu chuẩn Ro = 0,6 Kg/cm2

- Mô đun biến dạng Eo = 39 kg/cm2

5 Lớp sét pha xám hồng- Dẻo mềm kẹp ổ cát hạt nhỏ:

Ký hiệu 5 trên mặt cắt địa chất Với bề dày thayđổi 1,7m -2,0m Thành phần vật chất không

đồng nhất do trong đất có kẹp ổ cát phân bố không đều Trạng thái tự nhiên thờng dẻo mềm

Do có các ổ cát tồn tại trong đất nên khả năng mang tải lớp này trung bình Sau đây là các chỉtiêu cơ bản

- Dung trọng tự nhiên γw = 1,82 g/cm3

- Sức chịu tải tiêu chuẩn Ro = 1,1 Kg/cm2

6 Lớp sét pha xám hồng-Dẻo chảy:

Ký hiệu 6 trên mặt cắt địa chất Với bề dày thay đổi 7,1m -7,6m Thành phần vật chất đồngnhất, hàm lợng cát sét trung bình Trạng thái tự nhiên của đất rất yếu, thờng dẻo chảy đến gầnchảy Đất biến dạng mạnh và không có khả năng mang tải cho công trình vì bề dày lớp lớn nênlấy 4 mẫu thí nghiệm Sau đây là các chỉ tiêu cơ bản

- Dung trọng tự nhiên γw = 1,72 g/cm3

- Sức chịu tải tiêu chuẩn Ro = 0,5 Kg/cm2

7 Lớp sét pha nâu hồng- Dẻo mềm:

Ký hiệu 7 trên mặt cắt địa chất, với bề dày trung bình 16,2m Thành phần vật chất đồngnhất, hàm lợng cát tăng dần Trạng thái tự nhiên thừơng dẻo mềm Đất biến dạng trung bình và

có khả năng mang tải nhỏ Sau đây là các chỉ tiêu cơ bản theo 2 mẫu thí nghiệm

Ký hiệu 9 mặt cắt địa chất, gặp trên toàn bộ phạm vi khảo sát, ở độ sâu -46,4m trở xuống,

bề dày của lớp này lên tới 20m vẫn cha khoan hết Đất có thành phần vật chất và thành phầnhạt ít đồng đều do lẫn cuội sỏi, cuội có thành phần chủ yếu là thạch anh và cát kết, trạng tháichặt Do đó khả năng mang tải lớp này cao nhất trong cấu trúc địa chất đã nghiên cứu Các chỉtiêu cơ lý cơ bản:

§Ò TµI: HÇM §ç XE NGÇM Vµ DÞCH Vô C¤NG CéNG 3 thiÕt kÕ c¸c cÊu kiÖn

­BÒ­DµY LíP­­(m)

­§é­S¢U

§¸Y­LíP

­­­­(­M) m·­líp

­1 2 3 5 6

-2,8 -3,8 -5,3

-14,1

-30,3 -7,0

2.3- điều kiện thuỷ văn :

Nghiên cứu mẫu nớc và mẫu đất (Bảng 2.2) nhận thấy môi trờng đất- nớc đang xét thuộcmôi trờng có tính xâm thực trung bình- phân loại theo TCVN 3994- 1985 về "Chống ăn mòn trong xây dựng-Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Phân loại môi trờng xâm thực" Nớc ngầm

với axit, khí cacbonic hoà tan, ion SO4– tạo nên độ xâm thực phá hoại phần bêtông và kim loạicủa công trình

Mức độ xâm thực của môi trờng đất

Lợng Sunfat SO4- tính bằng mg trong 1kg đất : 700 mg/kg đấtQua cấu trúc địa chất và xem xét mực nớc tĩnh trong hố khoan, đa ra nhận xét sau:

1 Lớp đất sét pha- dẻo cứng số 2 với trạng thái tự nhiên tốt là lớp cách nớc cho lớp đấttrồng trọt ( tầng chứa nớc thải trong khu vực vì sinh hoạt của cơ quan và dân c trong vùng)

2 Mực nớc ngầm ở độ sâu 8,5m với tính xâm thực trung bình gây khó khăn lớn cho côngtác thiết kế, thi công, chống thấm, bảo dỡng công trình

-Lớp cát pha số 8, cát hạt trung lẫn sỏi sạn số 9 là những đất ít dính, nằm dới mực nớcngầm, là tầng chứa nớc phong phú, dễ xuất hiện hiện tợng cát chảy, gây khó khăn cho thi côngcũng nh chống thấm cho công trình

- áp lực thuỷ tĩnh từ phía dới lên đáy công trình chôn sâu sẽ đẩy công trình lên trên Khitrọng lợng không đủ và không có hệ thống neo giữ công trình có thể bị nổi lên

3 Công trình đặt ở thành phố Hà nội Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt là mùa m a

và mùa khô Mùa ma từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Độ

ẩm trung bình từ 75% đến 80% Nh vậy vào mùa ma nguồn nớc bổ sung là tơng đối lớn gây bấtlợi cho trạng thái làm việc của kết cấu công trình

4 Nhiệt độ của đất và nớc ngầm tăng theo chiều sâu với gradien nhiệt – 2,50 trên 100mchiều sâu Số liệu này đợc tính đến khi thiết kế đông lạnh, hệ thống thông gió, gia nhiệt chocông trình

Chơng 3- tính toán các cấu kiện trong công

trình.

3.1- tổng quan về tính toán thiết kế kết cấu công trình ngầm:

3.1.1- đặc điểm THIếT Kế kết cấu– lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình:

Kết cấu công trình ngầm phụ thuộc vào các giải pháp qui hoạch không gian, chiều sâu chônngầm, các điều kiện địa chất công trình và các tác động xâm thực của môi trờng xung quanh,

điều kiện khí hậu, tải trọng, trạng thái bề mặt cũng nh các biện pháp thi công

• Toàn bộ công trình ăn sâu trong đất tới -23,5m ( tính tới cốt trên mặt sàn bản đáy) tác

động của tải trọng ngang vô cùng lớn và biến đổi phức tạp theo giai đoạn thi công, thờigian, thời tiết: áp lực đất chủ động, bị động, áp lực thuỷ tĩnh tác động lên toàn bộ chu vithành bên công trình (ảnh hởng bất lợi tăng dần theo độ sâu) Mực nớc ngầm tơng đối cao-8,5m nên áp lực đẩy nổi của nớc lên toàn bộ bản đáy quá lớn, tải này cùng với tải nganggây cho công trình trạng thái chịu lực phức tạp, đặt ra thách thức lớn cho ngời thiết kế.Ngoài ra trong môi trờng đất – nớc công trình còn chịu ăn mòn, xâm thực lớn làm giảm

đáng kể tuổi thọ công trình nếu không có giải pháp xử lí thích hợp

• Không nh những công trình dân dụng thông thờng, chi phí đầu t xây dựng công trìnhngầm rất lớn nhằm đảm bảo tuổi thọ vĩnh cửu cho công trình

• Công trình đợc thiết kế trong điều kiện chật hẹp do yêu cầu của việc giữ gìn một số côngtrình hiện có: Bốt Hàng Đậu, truyền hình quân đội nhân dân, báo quân đội nhân dân…

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

• Một lợi thế cần kể tới đối với ngời thiết kế là những công nghệ thi công tiên tiến nh : Thicông Top-down, thi công cọc barret, sử dụng neo trong đất không còn quá mới mẻ trong

điều kiện VN hiện nay, hoàn toàn có thể áp dụng linh hoạt để mang lại độ bền vững, ổn

định cũng nh tuổi thọ bền lâu cho công trình

Nhìn chung việc xây dựng công trình ngầm gặp rất nhiều khó khăn, và còn khá mới mẻtrong hoàn cảnh VN hiện nay, đòi hỏi ngời thiết kế phải mạnh dạn đa ra những giải pháp kếtcấu chịu lực táo bạo, thích hợp nhằm đạt đợc hiệu quả kinh tế, xã hội cao nhất

Dựa vào những đặc điểm kể trên ta đa ra phân tích sơ bộ một số hệ chịu lực cơ bản từ đó lựachọn hệ chịu lực chính cho công trình nh sau:

a) Hệ khung giằng (Khung-vách):

Hệ kết cấu khung-giằng đợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng

Hệ thống vách cứng thờng đợc tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinhchung hoặc ở các tờng biên, là các khu vực có tờng liên tục nhiều tầng Hệ thống khung đợc bốtrí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Hai hệ thống khung và vách đợc liên kết với nhau qua

hệ kết cấu sàn Trong trờng hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn Thờng trong hệ kết cấunày hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu đợc thiết kế đểchịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối u hoá các cấu kiện,giảm bớt kích thớc cột, dầm, đáp ứng đợc yêu cầu của kiến trúc

Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối u cho nhiều loại công trình chịu tải ngang lớn

b) Hệ vách cứng và lõi cứng:

Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống theo một phơng, hai phơng hoặc liênkết lại thành hệ không gian gọi là lõi cứng Loại kết cấu này có khả năng chịu lực ngang tốtnên thờng đợc sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng Tuy nhiên, hệ thống váchcứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra không gian rộng

c) Hệ khung-Lõi:

Hệ khung-Lõi thờng sử dụng có hiệu quả cho nhà chịu tải ngang tơng đối lớn và có mặtbằng đơn giản dạng hình chữ nhật, hình vuông Lõi (ống ) có thể đặt trong hoặc ngoài biên trênmặt bằng Hệ sàn các tầng đợc gối trực tiếp vào các lõi- hộp hoặc qua các hệ cột trung gian.Phần trong lõi thờng đợc bố trí thang máy, cầu thang, các hệ thống kĩ thuật của nhà

d.Kết luận:

Dựa vào những phân tích kể trên nhận thấy giải pháp hệ khung-vách là sự lựa chọn phù

hợp cho công trình Hệ kết cấu chắn giữ bao quanh chu vi công trình đóng vai trò là hệ thống vách biên phối hợp cùng hai lõi thang máy chịu chủ yếu tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do sàn cứng truyền vào Còn các cột trung gian chịu chủ yếu tải trọng đứng, truyền xuống hệ chịu lực móng.

-Phần tích và lựa chọn kết cấu chắn giữ:

• Nguyên tắc và căn cứ lựa chọn kết cấu chắn giữ:

- An toàn tin cậy: Đáp ứng yêu cầu về cờng độ bản thân, tính ổn định và sự biến dạng của ờng chắn, đảm bảo an toàn cho công trình xung quanh

t Thuận lợi và đảm bảo thời gian cho thi công: Trên nguyên tắc an toàn tin cậy và kinh tếhợp lí, đáp ứng tối đa những điều kiện thuận lợi cho thi công ( bố trí chắn giữ hợp lí, thuận tiệncho việc đào đất ), rút ngắn thời gian thi công

• Lựa chọn kết cấu chắn giữ:

Công trình nằm trong đất tới cốt -23,5 m nên hố móng thuộc loại hố móng sâu Do đó cầnlựa chọn đợc kết cấu chắn giữ phù hợp Có loại chỉ đơn thuần là kết cấu chắn giữ hố móng, khimóng thi công xong là hết tác dụng, cũng có loại thi công xong trở thành một bộ phận vĩnhcửu, tham gia chịu lực cho công trình

Có một số loại tờng vây chủ yếu sau:

(1) Cọc bản thép: Dùng thép máng, thép sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản thép khoámiệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U,Z D dùng phơng pháp đóng hoặc rung để hạ chúngvào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ, có thể thu chúng để sử dụng lại

- Thích hợp trong đất yếu với mực nớc ngầm cao (do kết cấu này vừa chắn đợc đất vừangăn đợc nớc), thi công không phức tạp Nếu sử dụng ống thép thì độ cứng của tờng khá lớn vàthích hợp với hố móng tơng đối lớn, với độ sâu chừng 3-10m

- Độ cứng của cọc bản thép tơng đối thấp, không phù hợp khi sử dụng chắn đất gần cáccông trình hiện hữu (vì gây chuyển vị ngang lớn) Cần bảo quản tốt và có biện pháp thi côngthích hợp tránh h hỏng bản thép để có thể sử dụng lại lần sau.

(2) Tờng chắn bằng cọc khoan nhồi: đờng kính φ 600-1000mm, cọc dài 15-30m làm thànhtờng chắn theo kiểu hàng cọc trên đỉnh đổ dầm vòng bằng BTCT Dùng cho loại hố móng có độsâu 6-13m

- Thích hợp cho loại đất sét hoặc đất cát có mực nớc ngầm tơng đối thấp Thi công đơngiản, thuận tiện trong điều kiện địa chất phức tạp, tiếng ồn ít Thờng sử dụng kết hợp với neo

đất hoặc thanh chống neo giữ tại lng tờng Khoảng cách giữa các cọc tuỳ theo mục đích sửdụng thờng không quá 1m Giá thành cao

(3) Tờng liên tục trong đất: Sau khi đào thành hào móng thì đổ bêtông, làm thành hào tờngchắn đất bằng bêtông có cờng độ tơng đối cao Dùng cho hố móng có độ sâu trên 10m hoặctrong điều kiên thi công tơng đối khó khăn

-Thích hợp cho nhiều điều kiện địa chất Cờng độ cao, chống thấm tốt, công nghệ thi cônghiện đại, có khả năng làm móng hoặc các kết cấu cho công trình vĩnh cửu, ít ồn và chấn độngkhi thi công Tuy nhiên, giá thành cao và có thể thay đổi điều kiện thuỷ văn của nớc dới đất.Chất lợng mặt tờng và bản thân tờng cần đợc theo dõi chặt chẽ trong quá trình thi công

Qui mô công trình lớn, đặt trong điều kiện địa chất Hà nội tơng đối yếu, điều kiện thi công

chật hẹp nên giải pháp tờng liên tục trong đất là hợp lí.

-Phân tích và lựa chọn giải pháp sàn:

Trong công trình hệ sàn có ảnh hởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việclựa chọn phơng án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng đểlựa chọn ra phơng án phù hợp với kết cấu của công trình Ta xét các phơng án sàn sau:

• Chiều cao tầng nhỏ nên giảm đợc chiều sâu công trình

• Chiều dày sàn lớn tạo hai lợi thế: độ cứng theo phơng ngang lớn nên khả năng chịu tảingang tốt; việc bố trí các hệ thông điều hoà trung tâm, điện, cứu hoả, thông tin liên lạc trong sàn mang lại hiệu quả thẩm mĩ cũng nh kinh tế cao

• Tiết kiệm đợc không gian sử dụng Dễ phân chia không gian

• Việc thi công phơng án này nhanh hơn so với phơng án sàn dầm bởi : việc lắp dựng vánkhuôn và cốp pha cũng đơn giản ( không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm)

• Do các cột không có dầm liên kết lại thành khung, do đó tổng độ cứng của các xà ngangtheo các phơng chịu lực nhỏ hơn nhiều so với sàn dầm Vì vậy, khi cùng chịu tải trọngngang thì độ cứng của các cột rất nhỏ so với độ cứng của lõi và vách cứng Nh vậy, khi tínhtoán bỏ qua tải trọng ngang tác dụng vào cột, các cột hầu nh chỉ chịu tải trọng đứng, cònvách và lõi chịu tải trọng ngang

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

- Ưu điểm: Lí thuyết và kinh nghiệm tính toán hoàn thiện, đợc sử dụng phổ biến ở nớc ta

với công nghệ thi công phong phú nên chất lợng đảm bảo

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

• Đợc định hình, môđun hoá nên đẩy nhanh đợc tiến độ thi công mà vẫn đảm bảo chất lợngcông trình

• Phù hợp với công trình có mặt bằng sàn tơng đối đơn giản

• Khó khăn trong việc đảm bảo chất lợng các mối nối giữa các cấu kiện: panel-dầm

Kết luận:

Phơng án sàn nấm BTCT thờng tỏ ra u việt hơn hẳn nhờ tạo ra không gian sử dụng khoáng đạt, giảm đợc chiều sâu công trình, hơn nữa chiều dày sàn lớn, độ cứng và khối lợng lớn nên lợi cho đảm bảo ổn định kết cấu chắn giữ cũng nh chống đẩy nổi- hai vấn đề lớn cần giải quyết đối với các dạng công trình ngầm Chọn giải pháp:

+ Sàn nấm cho toàn bộ không gian công cộng thuộc các tầng.

+ Sàn sờn BTCT thờng cho khu để xe các tầng.

t ờng liên tục trong đất

Hình 3.1- Kết cấu chịu lực chính cho công trình.

3.1.2- Phân tích và lựa chọn vật liệu sử dụng:

Hiện nay tại VN cũng nh trên thế giới hai loại vật liệu sau đợc sử dụng phổ biến, mang lạihiệu quả kinh tế lớn cho các công trình xây dựng:

Vật liệu thép:

• Là vật liệu đồng nhất Khả năng chịu lực lớn ( cờng độ cao)

• Tính đàn hồi, biến dạng lớn, dẻo dai nên chịu tải ngang tốt: tải gió, tải động đất

• Nhợc điểm lớn là kém bền với nhiệt độ ( Khi hoả hoạn, cháy nổ thì thép dễ chảydẻo gây nguy hiểm cho công trình), dễ bị ăn mòn Khó tạo các mối nối, giá thànhcao nên thích hợp với các công trình: nhà cao tầng, nhà công nghiệp, nhà thi đấu,nhà triển lãm

Vật liệu bê tông cốt thép:

• Là vật liệu không đồng nhất, rẻ tiền, tận dụng u thế của hai loại vật liệu: Khả năngchịu nén của bê tông và khả năng chịu kéo của thép tạo ra loại vật liệu mới có tính

năng cơ lí hoàn hảo Khác với các loại vật liệu khác, cờng độ của nó không nhữngkhông giảm mà còn tăng theo thời gian.

• Bền với môi trờng và nhiệt độ, tăng tuổi thọ công trình

• Lí thuyết và kinh nghiệm thi công hoàn thiện nên thời gian thi công nhanh, dễ đảmbảo chất lợng

• Bê tông là vật liệu đàn dẻo nên có khả năng phân phối lại nội lực trong các kết cấu,

sử dụng hiệu quả khi chịu tải trọng lặp lại Bê tông có tính liền khối cao nên thuậnlợi cho việc tạo ra hệ chịu lực thống nhất có bậc siêu tĩnh cao Tuy vậy trọng lợngbản thân lớn nên cần cân nhắc sử dụng cho thích hợp

Từ yêu cầu thiết kế kết cấu cụ thể của công trình cùng với những phân tích kể trên thì vật

liệu bê tông cốt thép là hoàn toàn phù hợp cho công trình đang xét

Ngoài ra, để nâng cao tính chống thấm và giảm áp lực ngợc của nớc sử dụng bê tông có độ

đặc chắc, có khả năng chống thấm, chống ăn mòn cao ở mặt chịu áp và các mặt ngoài các cấukiện nh : kết cấu chắn giữ, móng công trình, bản sàn đáy Bê tông cốt thép sử dụng (Theo

TCVN 149: 1978 bảo vệ kết cấu khỏi bị ăn mòn):

- Loại chất kết dính : ximăng pooclăng bền sunfát, ximăng ít toả nhiệt

- Loại cốt liệu nhỏ- cát sạch ( với các tạp chất không quá 1% khối lợng) với môđun cỡ hạt

từ 2-2,5

- Loại cốt liệu thô- đá dăm nhỏ từ đá phún xuất không bị phong hoá

- Sử dụng nớc sạch trộn bêtông, không cho phép dùng nớc đầm lầy, nớc bẩn để trộn

Những lựa chọn cụ thể về vật liệu nh: mác bêtông, mác thép sẽ nói rõ trong từng phần thiết

kế cấu kiện dới đây

3.1.3- Phơng pháp và công cụ tính toán:

a) Sơ đồ tính:

Nói chung, khi xác định nội lực trong công trình, nếu xét một cách chính xác và đầy đủ tấtcả các yếu tố hình học của các cấu kiện thì bài toán quá phức tạp Do đó cần thay thế côngtrình thực bằng sơ đồ tính của nó

Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá mà vẫn đảm bảo phản ánh đựơc sát với sự làm việc thựccủa công trình Việc lựa chọn sơ đồ tính phụ thuộc vào hình dạng, tầm quan trọng, khả năngtính toán, quan hệ tỉ lệ độ cứng giữa các cấu kiện, tải trọng và tính chất tác dụng của tải trọng…Nhờ sự phát triển của máy tính điện tử mà công việc thiết kế của ngời kĩ s đã nhanh hơnnhiều, cho phép tính toán với khối lợng lớn, hệ kết cấu phức tạp Trong đồ án này đã khai thácmột cách có hiệu quả những phần mềm thông dụng sau: Sap, Excel, Project

Sự làm việc của vật liệu cũng đợc đơn giản hoá, cho rằng nó làm việc trong giai đoạn đànhồi, tuân theo định luật Hooke

b) Nội lực và chuyển vị:

Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng một số chơng trình tính kết cấu nh: SAP200,SAFE Đây là những chơng trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay, dựa trên cơ sở của phơngpháp phần tử hữu hạn, sơ đồ đàn hồi Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phơng ántải trọng, tổ hợp theo tiêu chuẩn VN để tìm ra cặp nội lực bất lợi nhất đa vào tính toán

c) Tính thép:

Sử dụng một số chơng trình tính toán tự lập bằng ngôn ngữ EXCEL Chơng trình này có u

điểm là tính toán đơn giản, ngắn gọn, in đẹp, dễ dàng và thuận tiện khi sử dụng

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

a Sơ bộ chiều dày khu để xe (Giải pháp sàn sờn BTCT thờng):

Bản đợc liên kết ng m với tà ờng vây, dầm ở bốn cạnh, tính toán các ô sàn theo dạng đan

đơn l m việc hai phà ơng Kích thớc và trạng thái chịu lực các ô sàn O2, O3 tơng đối giống nhaunên chỉ thiết kế cho hai bản sàn điển hình O1 & O3 (Hình vẽ bên)

Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức:

hb= l

mD

• D=(0,8ữ1,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,2

• m=(40ữ45) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 45

• l: là chiều dài theo phơng chịu lực

O1: Có l1xl2= 9,65 x 6,4m; hb = 965 x

45

0,

1 = 21 cm

O3: Có l1xl2= 7,4 x 6,4m; hb = 740 x

45

0,

1 = 16,5 cm

Sơ bộ chọn thống nhất chiều dầy bản sàn cho toàn bộ khu để

xe là h b = 14 cm Tính hợp lí về mặt chịu lực đợc đánh giá sau

khi tính toán, bố trí thép và dựa vào tỉ lệ phần trăm cốt thép

Từ (2) ⇒ hb≥ l2 / [ 3

1

1 1

1

]1)

5.3879.8(

1

733,6

5,8[

+ = 0,28m = 28cm.

Từ (1) , (2) chọn sơ bộ h b = 28cm Tính hợp lí về mặt chịu lực đợc đánh giá sau khi tính

toán, bố trí thép và dựa vào tỉ lệ phần trăm cốt thép

c Sơ bộ chiều dày bản mái và bản đáy.

Bản mái và bản đáy cùng với tờng chắn đất tạo thành hệ kết cấu có độ ổn định cao để chốnglại những tác động bất lợi của môi trờng ngoài Do đó các kết cấu này cần đủ độ cứng, độ bền

để đồng thời tham gia chịu lực, chống thấm

-Bản mái: Căn cứ vào tải trọng tác dụng theo Bảng 3.1 và Bảng 3.8 lựa chọn sơ bộ chiều

dày bản là 500mm

-Bản đáy: Trong công trình ngầm bản đáy đóng vai trò quan trọng, là một thách thức với

ngời thiết kế, đặc biệt với công trình đặt trong vùng địa chất phức tạp, mực nớc ngầm cao vìbản đáy đón nhận trực tiếp những bất lợi do môi trờng gây ra: lực đẩy acsimet, đẩy trồi hốmóng…

Một số giải pháp cho bản đáy công trình ngầm:

- Bản BTCT phẳng thông thờng

- Dạng vòm

Với công trình cụ thể đang xét chọn bản đáy là bản BTCT liền khối liên kết ngàm xungquanh chu vi với giằng tiết diện sơ bộ bxh = 1500 x1000 (m) Các ô sàn làm việc theo bản kê 4cạnh

- Kích thớc ô sàn điển hình: l1xl2 = 8500x7334 (mm)

- Tải trọng tác dụng gồm: Lực đẩy Acimet của nớc ở cốt -24m theo Bảng 3.13

Tải trọng thờng xuyên theo Bảng3.4–

Hoạt tải sàn theo Bảng 3.8Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy 800mm

Bản mái và bản đáy với kích thớc sơ bộ vừa chọn thuộc loại bản dày, việc tính toán thép chobản cần tuân theo lí thuyết tính toán bản dày mà một số học giả đã đề xuất nh: Timocenco…Trong giới hạn về thời gian và kiến thức, xin chỉ dừng ở mức độ giả thiết chiều dày sơ bộ đểphục vụ cho các bớc tính toán về sau

3.2.1.2- sơ bộ kích thớc cột:

Xác định sơ bộ kích thớc cột theo công thức: F= k

nR N

Kể tới tải trọng trên mái là rất lớn, giá trị tính toán: N = 2.362,50= 725 (T)

Diện tích tiết diện ngang cột:

130

10

725 3

5576,92 ( cm2)Theo chiều cao nhà từ móng đến mái lực nén trong cột giảm dần Để đảm bảo sự hợp lí về

sử dụng vật liệu thì càng lên cao nên giảm khả năng chịu lực của cột Việc giảm này có thểbằng:

- Giảm kích thớc tiết diện cột

- Giảm cốt thép trong cột

- Giảm mác bêtông

Trong ba cách trên cách giảm kích thớc tiết diện có vẻ hợp lí hơn về mặt chịu lực nhng làmphức tạp cho thi công và ảnh hởng không tốt tới sự làm việc tổng thể của ngôi nhà Thông th-

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

ờng thì nên kết hợp cả ba cách trên Với công trình đang xét theo chiều cao nội lực cột thay đổikhông quá lớn nên để đơn giản ta chọn tiết diện cột đồng nhất cho tất cả các tầng 800 x 800

mm và giảm cốt thép trong cột.

3.2.1.3- sơ bộ chiều dày tờng chắn- lõi vách:

Theo "TCXD 198-1997 Nhà cao tầng-Thiết kế kết cấu BTCT toàn khối":

Độ dày của lõi (vách) không nhỏ hơn 150 mm và 1/20 chiều cao tầng = 160mm

Ngoài yêu cầu về mặt chịu lực chiều dày vách thang máy còn phải đảm bảo chống ồn,chống rung động tốt (phát sinh do hệ thống nâng hạ ô tô tự động hoạt động liên tục) Riêng t-ờng chắn đất, khả năng chống thấm cần đợc quan tâm thích đáng Chiều dày vách thang máy, t-ờng chắn nên chọn tơng đối lớn để đảm bảo những yêu cầu trên đồng thời tạo thuận lợi cho vấn

đề chống đẩy nổi công trình ( Trọng lợng bản thân các cấu kiện tham gia tích cực vào việc ngăn

sự đẩy trồi công trình do lực đẩy Acsimet tác động lên bản đáy- xem chơng 4) Dựa vào phântích kể trên chọn chiều dày vách thang máy và tờng chắn nh sau:

c1(800x800)

c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800) c1(800x800)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B C D E F

c1(800x800) c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800)

c1(800x800)

c1(800x800) c1(800x800)

11 12

2 2

δ = 300; l=­39200

δ = 300; l=­79200

9

vtm-4 δ = 300; l=­14300 2 10

§Ò TµI: HÇM §ç XE NGÇM Vµ DÞCH Vô C¤NG CéNG 3 thiÕt kÕ c¸c cÊu kiÖn

B¶ng 3.5- TÜnh t¶i sµn khu vÖ sinh

CÊu t¹o c¸c líp sµn khu vÖ sinh §¬n vÞ q tc §¬n vÞ n g tc g tt

Q =4.b.l.qtt= 4.1,6 3,32 +1,62 0,5032= 11,81 (T)Trọng lợng bản chiếu nghỉ: bxl= 2,8x 3,5 m2.

tt cn

Q = b.l.qtt= 2,8.3,5.0,3802= 3,750 (T)

Trọng lợng cốn thang bxhxl= 0,22x0,35x3,667

tt ct

Q = 4.1,1.0,22.0,35.3,667.2,5 = 3,106 (T)

Trọng lợng của dầm chân thang và dầm chiếu nghỉ: D1 (bxhxl) = (0.3x0.6x8.5 )

tt D

A

Q

=

334,7.5,8

75,58

1

1

6 5

Hình 3.5- Hệ thang tại trung tâm nhà

b- Tải trọng tác dụng tạm thời:

b.1- Hoạt tải sàn:

Theo TCVN 2737-1995 về “Tải trọng và tác động” quy định: khi tính dầm chính, dầm phụ,bản sàn, cột và móng tải trọng toàn phần trong bảng 5 (TCVN 2737-1995) đợc giảm nh sau

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

+ Đối với phòng nêu ở các mục 5 trong bảng trên nhân với hệ số ψA1 (khi A>A1=9m2)

1 1

6.04.0

A A

6.0

x = 0.7577 Trong đó A là diện tích chịu tải

+ Đối với phòng nêu ở mục 2 trong bảng trên nhân với hệ số ψA2 (khi A>A2=36m2)

2 2

5.05.0

6.0

x = 0.728.Trong đó A là diện tích chịu tải

Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn,ta chỉ xét ta chỉ xét đến sự giảm tải khi tínhsàn còn cột ta không xét Sau khi có hệ số ψA1, ψA2 ta lập bảng để tính hoạt tải nh sau

Bảng 3.8- Hoạt tải trên sàn.

2 Khu công cộng (Triển lãm, trng bày, cửa hàng) - 0.4 1.2 0.48 0.35

" 4.3.2 Tải trọng do khối lợng và vách ngăn tạm thời phải lấy theo cấu tạo, vị trí, đặc điểm tựa

trên sàn và treo vào tờng của chúng Khi tính các bộ phận khác nhau, tải trọng này cóthể lấy :

4.3.2.1 Theo tác dụng thực tế;

4.3.2.2 Nh một tải phân bố đều khác Khi đó tải trọng phụ này đợc thiết lập bằng tính toán

theo sơ đồ dự kiến sắp xếp các vách ngăn và lấy không dới 75 daN/m2."

Với công trình tính toán lấy 75 kG/m2

3.2.3- tảI ngang:

3.2.3.1 Tải áp lực đất:

Khi tính toán kết cấu chắn giữ, áp lực tác động vào bề mặt tiếp xúc của kết cấu chắn giữ vớithể đất tức là áp lực đất Độ lớn và quy luật phân bố của áp lực đất có liên quan với các nhân tốhớng và độ lớn của chuyển vị ngang của kết cấu chắn giữ, tính chất của đất, độ cứng và độ caocủa vật kết cấu chắn giữ, nhng do việc xác định chúng khá phức tạp ngay trong trờng hợp đơngiản nhất nên hiện nay vẫn dùng lí thuyết Coulomb với những hiệu chỉnh bằng số liệu thựcnghiệm

a1 áp lực đất tĩnh (hình 3.6a) Nh tờng chắn đất cứng duy trì ở vị trí tĩnh tại bất động

( không bị dịch chuyển ) thì áp lực đất tác dụng vào tờng gọi là áp lực đất tĩnh Hợp lực của áplực đất tĩnh tác động trên mỗi mét dài tờng chắn đất biểu thị bằng Eo( kN/m ), cờng độ áp lực

đất tĩnh biểu thị bằng Po( Kpa.)

a2 áp lực đất chủ động ( hình 3.6b) Nếu tờng chắn đất dới tác động của áp lực đất lấp mà

tờng dịch chuyển theo chiều đất lấp, khi đó áp lực đất tác động vào tờng sẽ từ áp lực đất tĩnh

mà giảm dần đi, khi thể đất ở sau tờng đạt đến giới hạn cân bằng, đồng thời xuất mặt trợt liêntục làm cho thể đất trợt xuống, khi đó áp lực đất giảm đến trị nhỏ nhất, gọi là áp lực chủ động,biểu thị bằng EA (kN/m) và pa (kPa)

a3 áp lực đất bị động (hình 3.6c) Nếu tờng chắn đất dới tác dụng của ngoại lực di động

theo chiều đất lấp, khi đó áp lực đất tác động vào tờng sẽ từ áp lực đất tĩnh mà tằng dần lên,liên tục cho đến khi thể đất đạt giới hạn cân bằng, đồng thời xuất hiện mặt trợt liên tục, thể đất

ở phía sau tờng bị chèn đẩy lên Khi đó, áp lực đất tăng tới trị số lớn nhất, gọi là áp lực đất bị

động, biểu thị bằng EP (kN/m) và pp (kPa)

a) áp lực đất tĩnh; b) áp lực đất chủ động; c) áp lực đất bị động

Hình 3.6- Ba loại áp lực đất

Qua trình bày nh trên có thể thấy, trong

ba loại áp lực đất thì áp lực đất bị động lớn

hơn áp lực đất tĩnh, và áp lực đất chủ động là

nhỏ nhất Từ phân tích lí luận và thử nghiệm

thực tiễn cho thấy, chuyển vị cần thiết khi

phía sau tờng chắn đất đạt đến áp lực đất bị

động lớn hơn rất nhêìu áp lực đất chủ động

Hình 2.2 chỉ rõ mối quan hệ giữa áp lực đất

với chuyển vị của tờng chắn đất

tư ờngưdi

độngưvề phíaưđấtưlấp

tư ờngưbất

động

Hình 3.7- Quan hệ giữa áp lực đất với tờng chắn đất

a1 Tải áp lực đất tĩnh:

Nếu tờng chắn duy trì tĩnh tải bất động ở nguyên vị trí của nó thì áp lực đất tác động vào t ờng gọi là áp lực đất tĩnh Đất ở sau lng tờng chắn ở trạng thái cân bằng đàn hồi, áp lực đất tĩnhtính theo công thức sau:

-p0= (∑γihi+q)K0 (*)Trong đó:

• p0 – Cờng độ áp lực đất tĩnh tại điểm tính toán (kPa)

• γi – Trọng lợng đơn vị của tầng đất thứ i bên trên điểm

tính toán (kN/m3)

• hI- Độ dày tầng đất thử i bên trên điểm tính toán (m)

• q – Tải trọng phân bố đều trên mặt đất Để kể tới việc

chất tải thi công ở bờ hố móng sâu và các yếu tố nh: xe cộ

chạy qua vv thông thờng lấy q=10ữ20 kPa Chọn q= 10

kPa đa vào tính toán

• K0 – Hệ số áp lực tĩnh của đất ở tại điểm tính toán Do

không có tài liệu thí nghiệm nên tra Bảng 2.3 tài liệu

"Thiết kế hố móng sâu" của tác giả Nguyễn Bá Kế Kết

quả tra K0 cho ở Bảng3.9 bên

+Trong công thức (*), đại lợng γi lấy nh sau ::

-Là trọng lợng riêng tự nhiên γwvới những lớp đất nằm trên mực nớc ngầm (MNN).-Là trọng lợng riêng đẩy nổi γđn với những lớp đất nằm dới MNN

+ Đối với công trình đô thị hoặc khi có yêu cầu khắt khe của công trình xây dựng ở xungquanh đối với chuyển vị của kết cấu chắn đất và của nền có thể tính theo áp lực đất tĩnh.+ Cần nói thêm về hệ số áp lực đất tĩnh nh sau (Trích dẫn từ tài liệu "Thiết kế hố móng sâu"của tác giả Nguyễn Bá Kế):

"Nói chung hệ số áp lực đất tĩnh Ko nên xác định bằng thí nghiệm:

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Lần đầu tiên vào những năm 40 Jaky đa ra, sau đó thí nghiệm của Bishop v,v chứng thực,với đất cố kết bình thờng có thể lấy gần đúng là: Ko = 1 – sinϕ’

ϕ’ là góc ma sát trong hữu hiệu của đất, xác định bằng thí nghiệm đo áp lực nớc lỗ rỗng cắtkhông thoát nớc cắt chậm hoặc cốkết ba trục

Với đất siêu cố kết có thể lấy: KoOCR = Ko ( OCR)0,5 (OCR – hệ số siêu cố kết của

đất)

Khi không có tài liệu thí nghiệm, có thể tham khảo ở các bảng 2.2 đến 2.4

Bảng 3.10- Trị tham khảo hệ số áp lực đất tĩnh K o

Loại đất Đất cứng rắn Sét dẻo - dẻo cứng, đất bột đất cát Sét dẻo - sét dẻo mềm Sét dẻo mềm Sét dẻo chảy

a2 Tải áp lực đất chủ động Rạnkine:

a.2.1 Lí thuyết áp lực đất Rankine

• Lí thuyết cân bằng giới hạn của đất:

Hình 3.8- Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn

Hình 3.8 đem đờng cong cờng độ chống cắt và trạng thái ứng suất ở một điểm nào đó trong

đất vẽ thành một hình tròn ứng suất Morh, khi vòng ứng suất O1 với đờng cờng độ τf = c +

σtanϕ tiếp xúc nhau ở điểm A thì mặt cắt qua điểm này đều ở vào trạng thái cân bằng giới hạn

Từ tam giác ∆ABO1, ta có:

ϕ+

σ

−σ

σ

−σ

=

=ϕ

cot.c2

2BO

AOsin

3 1

3 1

Bằng cách biến đổi hàm số lợng giác, ta có mối quan hệ của các ứng xuất chính khi một

điểm nào đó trong dất ở trạng thái cân bằng giới hạn là:

σ1 = σ3 tan2 ( 450 +ϕ2) -2ctan ( 450 +ϕ2 ) (3.2)Hoặc:

σ3 = σ1tan2 ( 450 - ϕ2) -2ctan ( 450 - ϕ2) (3.3)Trong đó:

σ1 – ứng xuất chính lớn nhất của 1 điểm nào đó trong đất;

σ3 – ứng xuất chính nhỏ nhất của 1 điểm nào đó trong đất;

C – lực dính kết của đất;

ϕ - góc ma sát trong của đất;

Khi điểm nào đó trong đất ở trạng thái phá huỷ cắt, thì trị α của góc kẹp giữa mặt cắt vớimặt tác dụng của ứng suất chính lớn O1 là :

ϕ+

• Nguyên lí cơ bản của lí thuyết áp lực đất Rankine:

Nh hình 2.4a cho thấy, nếu trong thể đất bán vô hạn lấy một mặt cắt thẳng đứng, ở độ sâu zcủa mặt AB lấy một phân tố nhỏ,ứng suất hớng pháp tuyến là αz , αx lần lợt là ứng suất chínhlớn nhất và nhỏ nhất, khi đó ta có trạng thái chủ động Rankine, trong thể đất hai tổ mặt trợtthành góc kẹp 45o + ϕ/2 với mặt phẳng ngang (nh hình 3.9c) Khi αz không đổi, αx tăng lớndần, vòng tròn ứng suất O3 cũng tiếp xúc với đờng bao cờng độ, thể đất đạt đến cân bằng giớihạn Khi đó αz là ứng suất chính nhỏ nhất còn αx là ứng suất chính lớn nhất, trong thể đất, hai

tổ mặt trợt làm thành góc 45o - ϕ/2 với mặt nằm ngang (nh hình 3.9d), khi đó ta có trạng thái bị

động Rankine

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Hình 3.9- Trạng thái chủ động và bị động Rankine.

áp lực đất tác động lên lng tờng AB của tờng chắn đất, tức là tình trạng ứng suất rên mặt

AB ứng với phơng chiều, độ dài lng tờng trong thể đất bán vô hạn khi đạt đến trạng thái cânbằng giới hạn (hình 3.9a)

Lí thuyết Rankine cho rằng có thể dùng tờng chắn đất dể thay thế một bộ phận của thể đấtbán vô hạn mà không ảnh hởng đến tình trạng ứng suất trong thể đất Do đó, cân bằng giới hạntheo lí thuyết Rankine, chỉ có một điều kiện biên tức là tình trạng bề mặt của thể đất vô hạn màkhông thể kể đến điều kiện biên trên mặt tiếp xúc lng tởng với thể đất

Hình 3.10 - Lí thuyết áp lực đất Rankine.

ở đây chỉ thảo luận với tính huống đơn giản nhất: lng tờng là thẳng, đứng, mặt đất lấp làmặt phẳng ngang(hình 3.10b) Do đó có thể dùng quan hệ giữa ứng suất chính lớn nhất và nhỏnhất khi để đất ở vào trạng thái cân bằng giới hạn công thức (3.2), công thức (3.3) để tính toán

áp lực đất tác động trên lng tờng

a.2.2-Tính áp lực đất chủ động Rankine

Khi lng tờng là thẳng đứng, mặt đất lấp là nằm ngang thì có thể vận dụng lí thuyết cân bằnggiới hạn nói trên để tính áp lực của đất chủ động, nh thể hiện trong hình 2.6a nếu lơng tờng ABdới tác động của lực đất của mà làm cho lng tờng tách khỏi đất lấp di động ra ngoài tới A’B’,khi đó có thể đất sau tờng đạt đến trang thái cân bằng giới hạn, tức là trạng thái chủ độngRankine Lấy một phân tố đất ở độ sâu Z chỗ lng tờng, thì ứng suất theo chiều đứng của nó σz

= γz là ứng suất chính lớn nhất σ1, ứng suất theo chiều ngang σx là ứng suất nhỏ nhất σ3 cũngtức là áp lực đất chủ động cần tính toán pa lấy σ3 = pa σ1 = γz thay vào công thức (3.3) sẽ cócông thức tính áp lực đất chủ động Rankine:

Đất có tính sét:

245tan22

'45

γ - trong lợng đất (kN/m3)

c, ϕ - lực dính kết (kPa) và góc ma sát trong của đất;

z - độ sâu từ điển tíh toán đến mặt đất lấp (m)

a) Tờng chắn dịch chuyển ra ngoài; b) Đất cát c) Đất sét

Hình 3.11- Tính áp lực đất chủ động Rankine

Từ công thức nói trên và hình 3.11b,c có thể thấy, áp lực đất chủ động pa phân bố đờngthẳng theo độ sâu z Hợp lực EA của áp lực đất chủ động tác động trên lng tờng sẽ là diện tíchcủa hình phân bố pa, vị trí của điểm tác động ở chỗ trọng tâm của hình phân bố Khi đất có tínhcát:

)/(2

1 2

m kN K H

E A = γ a (3.7)

EA tác động ở chỗ H/3 cách mặt đất tờng chắn đất

Đất có tính sét: Khi Z = 0 , từ công thức (3.6) biết p a =−2c K a , tức là xuất hiện vùng lựckéo Cho pa trong công thức (3.6) bằng 0, có thể giải đợc độ cao của vùng chụi kéo là:

a

K

c h

γ

2

0 = (3.8)Vì giữa đất lấp và lng tờng không thể chịu ứng xuất kéo, do đó, trong phạm vi lực kéo sẽkhông xét đến tác động của vùng lực kéo, nên:

γγ

γ

2 2

2 0

22

2

1)(

2

K cH K

H h

H K

Hình 3.12- Tính áp lực chủ dộng của nhiều lớp đất

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Điểm a: p a1 =−2c K a1

Trên điểm b ( trong tầng đất thứ nhất ): p a2 =γ1h1K a1 −2c1 K a1

Dới điểm b ( trong tầng đất thứ hai ): p ''a2=γ1h1K a2 −2c2 K a2

Điểm c: P a3 =(γ1h1 +γ2h2)K a2 −2c2 K a2

Trong đó:

;2

'45tan2 0

ý nghĩa của các kĩ hiệu khác xem ở hình 3.12.

Nh hình 3.12 cho thấy, khi bề mặt đất lấp phía sau tờng chắn có tải trọng phân bố đều liêntục q tác động, khi tính toán có thể cho ứng suất đứng σz ở độ sâu z tăng thêm một vị trí q, thay

γz trong công thức (3.5), công thức (3.6) bằng (q + γz), sẽ có công thức tính toán áp lực đất chủ

động khi có siêu tải trên mặt đất lấp:

Đất tính cát: Pa = (γz + q)Ka (3.10)

Đất tính sét: Pa = (γz + q)Ka – 2c K a

(3.11)

Trong đó: q – siêu tải trên mặt

Khi không có siêu tải cố định, để kể đến việc có thể chất tải thi công xảy ra bất kì lúc nào ở

bờ hố móng sâu, và các yếu tố nh xe cộ chạy qua … thông thờng có thể lấy q = 10 – 20kPa

Hình 3.13- Tính áp lực đất chủ động khi trên đất lấp có siêu tải a3 Tải áp lực đất bị động Rankine:

Hình 3.14 thể hiện một tờng chắn đất có lng tờng thẳng đứng, mặt đất nằm ngang, nếu tờng

đẩy về phía đất lấp dới tác động của ngoại lực, khi đất phía sau tờng đất phía sau tờng đạt đếntrạng thái cân bằng giới hạn ta sẽ có trạng thái bị động Rankine Xét một phân tố đất ở độ sâu zcủa lng tờng thì ứng xuất đứng σz = γz là ứng suất chính nhỏ nhất σ3, ứng suất ngang σx là ứngsuất chính lớn nhất σ1 cũng tức là áp lực đất bị động Pp Cho σ1 = pp, σz = γz thay vào công thức(3.2) sẽ đợc công thức tính áp lực đất bị động Rankine:

245tan22

'45

'45tan2 0 

Từ công thức trên ta có thể biết, áp lực đất bị động pp phân bố thành đờng thẳng theo độ sâu

z, nh hình 3.14b.c Hợp lực Ep của áp lực đất bị động tác dụng trên lng tờng có thể tìm đợcbằng diện tích hình phân bố của pp:

Nếu mặt đất lấp thành từng lớp, trên mặt đất lấp có siêu tải thì phơng pháp tính áp lực đất bị

động cũng giống nh tính áp lực đất chủ động nói trên

a) Tờng chắn đất dịch chuyển về phía đất lấp; b) Đất cát; c) Đất sét.

Hình 3.14 - Tính áp lực đất bị động Rankine

3.2.3.2 Tải áp lực n ớc:

Tải trọng tác động lên kết cấu chắn đất, ngoài áp lực đất ra còn có áp lực nớc của nớc ngầmdới mặt đất Khi tính áp lực nớc, lấy trọng lợng nớc γw = 10 kN/m3 áp lực nớc có liên quan đếncác nhân tố nh lợng cấp bổ sung nớc ngầm, sự thay đổi mùa, độ kín của nớc của tờng chắntrong thời gian thi công đào hố, độ sâu của tờng trong đất, phơng pháp xử lí thoát nớc…

Tính áp lực nớc, đất dới mực nớc ngầm thờng dùng 2 phơng pháp là “nớc đất tính riêng”(tức

áp lực nớc, đất lần lợt tính riêng rồi cộng lại) và “nớc đất tính chung” Đối với đất tính cát và

đất bột, có thể tính theo nớc đất tính riêng, tức lần lợt tính áp lực nớc rồi áp lực đất, sau đó cộngchúng với nhau Với đất có tính sét thì có thể căn cứ vào tình hình ở hiện trờng và kinh nghiệmtrong thi công để xem tính chung hoặc tính riêng

a Phơng pháp tính riêng áp lực nớc đất.

Phơng pháp nớc đất tính riêng áp dụng trọng lợng đẩy nổi để tính áp lực đất Dùng áp lực

n-ớc tĩnh để tính áp lực nn-ớc, sau đó cộng hai loại với nhau thì sẽ có tổng áp lực bên (hình 3.15)

Hình 3.15 - Tính áp lực đất và áp lực nớc.

Lợi dụng nguyên lý ứng suất hiệu dụng để tính áp lực đất, tính riêng áp lực nớc, đất, tức là:

H K

c HK

P a =γ' a −2 ' a' +γw (3.15)

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

H K

c HK

P p =γ' p −2 ' p' +γw (3.16)Trong đó:

γ’ – trọng lợng đẩy nổi của đất;

Ka – hệ số áp lự đất chủ động tính theo chỉ tiêu cờng độ ứng suất hữu hiệu

;2

'4tan2

'4tan2

c HK

P a =γ' a −2 a' +γw (3.17)

H K

c HK

P p =γ' p −2 p' +γw (3.18)Trong đó:

Ka – hệ số áp lực đất chủ động tính theo chỉ tiêu cờng độ ứng suất tổng của đất:

;2

'4

'4

a a

sat

p p

Bảng 3.12 - áp lực đất và nớc tính riêng tính tới cốt -36.5m.

70.285 33.892

56.621 80.647 100.486

234.237 203.420

417.575

627.174 500.573

572.521

bảnưsànưđáy

mnn

áp cưn

ư ớ cưđ

Hình 3.16 - Biểu đồ áp lực nớc đất tính riêng tới cốt -36.5m

Để tiện cho tính toán sau này, ta thể hiện chung áp lực đất tĩnh và áp lực nớc trên Bảng3.13– và Hình 3.17 dới đây:

Bảng 3.13- Bảng tính áp lực đất tĩnh-áp lực nớc lên tờng chắn tính tới cốt -23,5m.

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

ápưlực

ưđấ tưtĩnh

Hình 3.17- Biểu đồ áp lực đất-nớc tác dụng lên tờng chắn tính tới cốt -23,5m

3.3- Thiết kế các cấu kiện bên trong công trình :

Các cấu kiện chịu lực trong bên công trình gồm:

- Hệ sàn: Trực tiếp chịu tải trọng sử dụng công trình

- Cột: Chịu phần lớn tải trọng đứng, truyền lên hệ kết cấu móng

- Lõi ( Khu thang máy + hệ thống nâng hạ ô tô): Chịu cả tải ngang và tải đứng

3.3.1 hệ sàn:

Chia hai phân khu tính toán nh hình – 3.1 :

3.3.1.1.Thiết kế sàn khu để xe (Giải pháp sàn s ờn BTCT th ờng):

Mặt bằng công trình có tính đối xứng theo cả hai phơng nên chỉ cần tính toán với 2 ô sàn

O1, O3, nh đã chỉ ra trong hình vẽ mặt bằng kết cấu Kích thớc hai ô bản tơng đơng nhau nêntính toán với O1, bố trí cho cả hai ô bản

Tính toán theo "Sổ tay thực hành kết cấu công trình" của tác giả Vũ Mạnh Hùng

Với gối tựa liên kết cứng, nhịp tính toán l01, l02 của mỗi ô bản theo cả hai phơng là khoảngcách giữa hai mép tờng chắn:

0 = 8,85 (m)

P=(g+p) l01l02 = (0,14.2,5.1,1+ 0,6) 8,85.5,6= 49,53 (T)

Mômen ở nhịp trong phơng cạnh ngắn: M1 = m1P = 0,0208 49,53 = 1,03 (T/m)

Mômen ở nhịp trong phơng cạnh dài : M2 = m2P = 0,0093 49,53 = 0,461 (T/m)

Mômen ở gối trong phơng cạnh ngắn : M'

1= -k1P = 0,0464 49,53 = -2,011(T/m)

Mômen ở gối trong phơng cạnh dài : M'2= -k1P = 0,0206 49,53 = -1,0303T/m)

Các hệ số mi1,mi2,ki1,ki2 tra bảng 1-19 theo sơ đồ 9 với 1,51

4,6

65,9

1

l l

0 = 6,6 (m)

P=(g+p) l1l2 = (0,14.2,5.1,1+ 0,6) 6,6.5,6= 34,41 (T)

Mômen ở nhịp trong phơng cạnh ngắn: M1 = m1P = 0,02 34,41 = 0,688 (T/m)

Mômen ở nhịp trong phơng cạnh dài : M2 = m2P = 0,015 34,41 = 0,516 (T/m)

Mômen ở gối trong phơng cạnh ngắn : M'

1= -k1P = 0,0461 34,41 =-1,586 (T/m)

Mômen ở gối trong phơng cạnh dài : M'2= -k1P = 0,0349 34,41 =-1,200 (T/m)

Các hệ số mi1,mi2,ki1,ki2 tra bảng 1-19 theo sơ đồ 19 với 1,16

4,6

4,7

M

b n

Khi lợng thép tính ra có hàm lợng nhỏ hơn àmin thì lấy diện tích cốt thép: Fa = àmin.b.h0

Kết quả tính toán cho trong Bảng – dới đây:

Bảng 3.14- Thép cho ô sàn O 1 tính cho dải 1m

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Chiều dài đoạn cốt thép chịu mômen âm theo qui định về cấu tạo nh đối với sàn dầm nhngthay l bằng l0i

Dầm D1,D2 :

Do: - Chiều cao tầng khu để xe thấp (2,4m)

- Nhịp tơng đối lớn (9,65m; 7,4m)

Nên sơ bộ chiều cao dầm khoảng 70ữ 100cm là quá lớn, hạn chế về công năng sử dụng của

khu để xe Do vậy, chọn giải pháp dầm bẹt kích, thớc sơ bộ D1( bxh)= 700x350,D2( bxh)=

400x350 Tính hợp lí về mặt chịu lực đợc đánh giá sau khi tính toán, bố trí thép và dựa vào tỉ lệ

Hình 3.19 - Sơ đồ chất tải và nội lực dầm D1,D2

Dùng mômen cực đại ở mỗi nhịp và trên gối tựa để tính toán

M

b n

Mnhịp 13.480 0.209 0.881 17.068 0.762 4φ 25, a135(Fa=19.64)D2 Mgối 12.030 0.326 0.795 16.895 1.320 4φ 25, a135(Fa=19.64)

Mnhịp 6.990 0.190 0.894 8.727 0.682 4φ 18, a135(Fa=10.18)

Từ hàm lợng à tính toán ở bảng trên ⇒ tiết diện dầm đã chọn tơng đối hợp lí

3.3.1.2.Thiết kế sàn khu công cộng ( Giải pháp sàn nầm BTCT th ờng):

Tính toán theo tình tự:

- Tính toán theo phơng pháp khung thay thế

- Kiểm tra lại với tải ngang ( áp lực đất, áp lực nớc)

a Kiểm tra điều kiện chọc thủng:

Khi chịu tải trọng thẳng đứng, bản sàn có thể bị phá

hoại về cắt theo kiểu bị cột đâm thủng Kiểm tra điều kiện

chọc thủng theo công thức: Ftt ≤ 0,75.Rs.B.h (*)

Trong đó :

+ Rs- Cờng độ chịu kéo của bê tông, Rs = 100 (T/m2)

+ B – Chu vi trung bình của mặt đâm thủng

B= [ (4.0.8) (4.0.8 2.0.28) ]

2

+ h – Chiều dày hữu ích của mặt đâm thủng, h= 0,28m

+ F – Tải trọng gây lên sự phá hoại theo kiểu đâm thủng

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Thực tế sự tồn tại của mũ cột làm giảm nhịp tính toán đồng thời tăng khả năng chống chọcthủng Trong tính toán để thiên về an toàn và đơn giản, tính toán nh bình thờng, tức coi nhkhông có mũ cột

b Tính toán theo phơng pháp khung thay thế:

Trong tính toán và cấu tạo bản sàn nấm ngời ta thờng chia bản ra thành dải trên đầu cột vàdải giữa nhịp, hai dải này có chiều rộng bằng 1/2 bớc cột nh hình (3.22)

b

dảiưgiữa

ưnhịp dảiưtrên

mưư 4

mưư 2 mư 3

3 5

Hình 3.22 -Hình ảnh biến dạng và mô men trong các dải bản

a/Hình ảnh biến dạng của dải bản trên đậu cột và dải giữa nhịp b/ Mômen dải trên đầu cột; c/ Mômen dải giữa nhịp

Để tính nội lực trên toà sàn ta cần tính đợc giá trị mômen uốn trong các dải bản trên đầu cột

và dải bản giữa nhịp theo cả hai phơng của hệ lới cột

Tính giá trị nội lực ở một tiết diện nào đó của bản có thể dùng nhiều cách khác nhau dựatheo lí thuyết đàn hồi hoặc lí thuyết cân băng giới hạn, có thể dùng phơng pháp giải tích hoặc

phơng pháp số ở đây ta trình bày cách hay dùng trong thực tế : Phơng pháp khung thay thế.

Nội dung của phơng pháp: là phơng pháp dùng để xác định nội lực (mômen và lực cắt ) chobản sàn và cho cột khi chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang, nhịp của bản có thể đềuhoặc không đều.Coi sàn nh ghép từ hai hệ khung phẳng vuông góc với nhau để tính toán nộilực một cách riêng biệt, cột khung là cột nhà còn xà ngang khung là bản sàn với chiều rộngbằng khoảng cách giữa hai trục của hai ô bản lân cận với cột Tải trọng trên mỗi khung thay thế

là toàn bộ tải trọng tác dụng lên sàn.Dùng các phơng pháp cơ học kết cấu khác nhau để xác

định mômen uốn trong ô bản và trong cột Việc phân chia mômen tính đợc cho các dải bản trên

đầu cột và dải giữa nhịp lấy theo bảng (3.17)

Bảng 3.17 - Tỷ lệ phân phối mômen cho các dải bản

Theo bề rộng mỗi dải cũng nh giữa các dải mômen thay đổi theo một đờng cong nào đấynhng để đơn giản tính toán coi rằng mômen bằng nhau theo cả bề rộng dải và có bớc nhảy giữacác dải

c Thiết kế:

Các bớc thực hiện có thể tổng quát qua mô hình sau:

Chia dải Xác định khung tính toán Nội lực Phân phối mômen cho các dải Thép

1 c-Chia d¶i tÝnh to¸n: H×nh 3.23 :

7750 6900

Đề TàI: HầM Đỗ XE NGầM Và DịCH Vụ CÔNG CộNG 3 thiết kế các cấu kiện

Hình 3.25- Lấy đối xứng kết quả tính toán.

Tải trong tác dụng lên mỗi khung tính toán : Gồm:

Bảng 3.18- Bảng tính tải trọng tác dụng lên các khung thay thế