ĐỀ TÀI: TỔ HỢP GA TÀU ĐIỆN NGẦM ĐỐNG ĐA - HN, PII - KẾT CẤU

NGUYỄN ĐỨC NGUÔN SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRẦN VĂN TOÀN NHIỆM VỤ:  KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH  GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH  LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN  TẢI TRỌNG VÀ TÁC Đ

Trang 1

PHẦN II : KẾT CẤU

(20%)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN ĐỨC NGUÔN

SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRẦN VĂN TOÀN

NHIỆM VỤ:

 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG HẦM 3

 TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN KHUNG TRỤC 13

 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DỐC LÊN XUỐNG CHO BÃI ĐẬU XE

Trang 2

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 3.1 ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ, ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO

- Phạm vi khảo sát hiện tại nằm trên dọc đường Cát Linh, tại khu vực gần khách sạn Horison Mặt bằng xung quanh có vườn hoa, bãi đỗ xe, khu dân cư phường Cát Linh có các nhà cao 1 đến 5 tầng

- Mặt bằng thi công nằm trên trục đường Cát Linh nên cần có biện pháp phân luồng giao thông hợp lí và lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công hợp lí để giảm thiểu ảnh hưởng của việc xây dựng công trình tới những công trình hiện có,môi trường sống và

sự đi lại của người dân

- Giao thông thuận tiện cho việc chuyên trở, tập kết vật liệu và thi công

3.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Trên cơ sở phân tích 6 trụ hố khoan, căn cứ vào tài liệu mô tả đất tại hiện trường, kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT và thí nghiệm mẫu đất trong phòng, địa tầng các lớp đất trong phạm vị khảo sát được phân chia và được thể hiện trên các mặt cắt địa chất công trình Theo thứ tự từ trên xuống dưới gặp các lớp đất như sau:

Lớp 1: Lớp đất lấp (1):

- Phủ khắp diện tích khảo sát xây dựng là lớp đất lấp có bề dày thay đổi từ 2.0m đến 2.6m Thành phần chính của đất lấp là cát hạt nhỏ, màu xám nâu, xám tro phần bên trên lẫn phế thải xây dựng

- Do đất lấp có thành phần và trạng thái không đồng nhất nên không lấy mẫu thí nghiệm

Lớp 2: Lớp sét xám nâu, xám đen, lẫn hữu cơ dẻo mềm (2):

- Xuất hiện sau lớp (1), ở độ sâu từ 2.0m đến 2.6m là lớp sét màu xám nâu, xám đen, lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo mềm

- Độ sâu kết thúc lớp thay đổi từ 18.5m đến 18.7m

Lớp 3: Lớp cát nhỏ, xám ghi, chặt vừa (3):

- Xuất hiện sau lớp (2), ở độ sâu 18.5m đến 18.7m là lớp cát hạt nhỏ, màu xám ghi, trạng thái chặt vừa

Lớp 4: Lớp sét, xám nâu, xám đen, lẫn hữu cơ, dẻo mềm (4):

- Xuất hiện sau lớp (3), ở độ sâu 27.8m đến 31.0m là lớp sét màu xám nâu, xám đen, lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo mềm

Lớp 5: Lớp cát nhỏ, xám ghi, ghi vàng, chặt vừa (5):

- Xuất hiện sau lớp (4), ở độ sâu 33.6m đến 34.0m là lớp cát hạt nhỏ, màu xám ghi, ghi vàng trạng thái chặt vừa

Trang 3

Lớp 6: Lớp sét pha, xám nâu, xám ghi, dẻo mềm (6):

- Xuất hiện sau lớp (5), ở độ sâu 37.0m đến 37.4m là lớp sét màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo mềm

Lớp 7: Lớp cát nhỏ, xám ghi, chặt vừa (7):

- Xuất hiện sau lớp (6), ở độ sâu 39.2m đến 40.4m là lớp cát hạt nhỏ, màu xám ghi, trạng thái chặt vừa

Lớp 8: Lớp sét pha, xám nâu, xám đen, lẫn hữu cơ, dẻo mềm (8):

- Xuất hiện sau lớp (7), ở độ sâu 41.2m đến 41.4m là lớp sét pha màu xám nâu, xám đen trạng thái dẻo mềm

Lớp 9: Cuội sỏi, rất chặt (9):

- Xuất hiện sau lớp (8), ở độ sâu 46.0m đến 46.2m Khoan đến 62.0m vẫn chƣa kết thúc Cuội sỏi thuộc loại tròn cạnh, màu xám ghi, trạng thái rất chặt

- Giá trị xuyên tiêu chuẩn qua 14 lần đều lớn hơn 100 nhát / 30cm cuối

Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Lớp Tên lớp

Chiều dày ( m )

h3

kNm

w3

kNm

k3

kNm

 (o) e0

E0

2

kNm

Trang 4

- E0 : Mô đun biến dạng

- R0 : Áp lực tính toán quy ước

- N30 : Sức kháng xuyên của các lớp đất qua TN xuyên tiêu chuẩn SPT

Bảng 3.2: Đặc trưng cơ lý của các loại đất sét

- WL : Độ ẩm giới hạn chảy của đất dính

- WP : Độ ẩm giới hạn dẻo của đất dính

- Trọng lượng riêng bão hòa:     bh đn n

- Chọn E,  theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, tham khảo theo TCVN 9351:2012 (thường áp dụng cho đất rời):

- Quan hệ giữa góc ma sát trong và sức kháng xuyên tiêu chuẩn (Theo Terzaghi, Peck, Meyerthof ):

spt12.N a

Trong đó: a là hệ số, lấy giá trị trong khoảng từ 15 đến 25

- Môđun biến dạng E, tính bằng MPa:

spt

a c.(N 6)E

10



Trong đó: + a là hệ số, được lấy bằng 40 khi Nspt > 15; bằng 0 khi Nspt < 15

+ c là hệ số, được lấy phụ thuộc vào loại đất:

Trang 5

Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (tiếp)

Lớp Tên lớp Chiều dày

( m ) đn

3

kNm

  bh 3

kNm

3.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

- Phạm vi khảo sát chỉ tồn tại nước dưới đất Nguồn cung cấp cho nước dưới đất ổn định cách mặt đất chừng -17.0m so với cao độ tự nhiên

- Mực nước ngầm thay đổi theo mùa: mùa mưa và mùa khô nên cần có biện pháp tổ chức thi công hợp lý

- Khi tiến hành thi công cần có biện pháp chống thấm cho tầng hầm, hạ mực nước ngầm hợp lý để không ảnh hưởng tới công trình lân cận Tránh để xảy ra các hiện tượng xói ngầm, cát chảy gây mất ổn định công trình

- Khi tính toán có kể đến áp lực nước lên tầng chắn Nước ngầm không có khả năng

ăn mòn đối với bê tông cốt thép

Trang 7

CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng rất tốt khi chịu các tải trọng lặp lại

- Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất

lặp lại không bị tách rời các bộ phận của công trình

- Vật liệu dễ chế tạo và giá thành hợp lí

- Trong điều kiện tại Việt Nam hiện nay thì vật liệu bê tông cốt thép hoặc vật liệu

thép là các loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu

+ Cường độ chịu kéo: Rbt = 1.05 MPa =10.5 kG/cm2 = 10.5×102 kN/m2

- Môđun đàn hồi: Eb = 30×103 MPa = 30×104 kG/cm2 = 30×106 kN/m2

+ Môđun đàn hồi Es = 20×104 MPa = 20×105 kG/cm2 = 20×107 kN/m2

4.2 HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH VÀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ KẾT CẤU

4.2.1 Đặc điểm thiết kế kết cấu

- Kết cấu công trình ngầm phụ thuộc vào các giải pháp qui hoạch không gian, chiều

sâu chôn ngầm, các điều kiện địa chất công trình và các tác động xâm thực của môi

trường xung quanh, điều kiện khí hậu, tải trọng, trạng thái bề mặt cũng như các biện

pháp thi công

- Với công trình "Tổ hợp ga tàu điện ngầm Đống Đa - HN" thì kết cấu công trình

thiết kế có các đặc điểm sau:

+ Toàn bộ công trình chôn sâu trong lòng đất tới 25m Tác động của tải trọng

ngang khá lớn và biến đổi phức tạp theo giai đoạn thi công Áp lực đẩy nổi của nước

lên toàn bộ bản đáy là lớn, tải này cùng với tải ngang gây cho công trình trạng thái

chịu lực phức tạp

+ Ngoài ra trong môi trường đất-nước công trình còn chịu ăn mòn, xâm thực lớn

làm giảm đáng kể tuổi thọ công trình nếu không có giải pháp xử lý thích hợp Kết cấu

công trình cần đảm bảo chắc chắn có khả năng chống thấm tốt Công trình cần có tuổi

thọ lâu dài

Trang 8

- Thiết kế các kết cấu công trình ngầm hiện nay có 2 hướng chính: hướng thứ nhất

sử dụng các phương pháp tính toán gần đúng khá đơn giản kết hợp với các phương pháp cơ học kết cấu

- Phương pháp tính toán thứ 2 dựa trên lời giải của các bài toán tiếp xúc theo lý thuyết môi trường liên tục, sử dụng lý thuyết đàn hồi dẻo hoặc cân bằng giới hạn Trạng thái ứng suất của kết cấu ngầm và khối đất được xác định từ điều kiện kết hợp chuyển vị của tường hầm và chu tuyến hầm đào

4.2.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu

4.2.2.1 Kết cấu ga

Ga Đống Đa thuộc đoạn đi sâu trong tuyến Nhổn - Ga Hà Nội, là nơi tập trung đông dân cư Để tận dụng quỹ đất và khai thác hợp lý không gian ngầm ga có thể kết hợp siêu thị và bãi đỗ xe ngầm phục phụ nhu cầu của người dân nên trong đồ án dự kiến sử dụng ga loại cột ba nhịp nhiều tầng với hệ chịu lực chính là khung bê tông cốt thép

4.2.2.2 Kết cấu chắn giữ

Lựa chọn giải pháp kết cấu chắn giữ bao xung quanh công trình là: Tường trong đất

và được dùng làm kết cấu công trình sau này, căn cứ vào các đặc điểm sau:

- Độ sâu công trình lớn và có công trình nổi lân cận

- Thích hợp cho nhiều điều kiện địa chất Cường độ cao, chống thấm tốt, công nghệ thi công hiện đại, có khả năng làm móng hoặc các kết cấu cho công trình vĩnh cửu

- Ít ồn và chấn động khi thi công Tuy nhiên, giá thành cao và có thể thay đổi điều kiện thuỷ văn của nước dưới đất Chất lượng mặt tường và bản thân tường cần được theo dõi chặt chẽ trong quá trình thi công

- Sử dụng hợp lý trong vùng xây chen do ảnh hưởng đến công trình bên cạnh.Có thẻ giảm bớt ảnh hưởng tới môi trường khi thi công công trình

4.2.2.3 Phương án kết cấu sàn

- Trong công trình việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Việc giảm chiều cao tầng không những tiết kiệm đáng kể vật liệu hoàn thiện, giảm thiểu chi phí thiết bị (như chi phí điều hoà thông gió do không gian kết cấu nhỏ hơn, chi phí vận hành thang máy giảm đi nhờ chiều cao tầng nhỏ….); đặc biệt giảm chiều sâu hố đào tăng hiệu quả kinh tế cho công trình Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

- Trong đồ án sẽ sự dụng phương án sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, căn cứ vào các đặc điểm sau:

+ Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

+ Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình

+ Lý thuyết và kinh nghiệm tính toán hoàn thiện, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên chất lượng đảm bảo Phù hợp với phương án thi công Top-down hay bán Top- down

4.2.2.4 Phương pháp tính toán hệ kết cấu

- Tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn dựa vào các phần mềm hỗ trợ như Etabs V9.7.4; Plaxis V8.2

- Sử dụng một số chương trình tính toán tự lập bằng ngôn ngữ Excel dùng để tính toán cốt thép cho các cấu kiện cột dầm sàn, tường vây

Trang 9

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

Để tính toán kết cấu, trước tiên chúng ta phải lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện theo công thức kinh nghiệm Sau đó sử dụng kích thước sơ bộ này để tính tải trọng, tìm nội lực trong cấu kiện và thiết kế cốt thép Trong trường hợp cốt thép tính toán được không thoả mãn, ta phải chọn lại kích thước cấu kiện và tính lại cốt thép Quá trình này lặp lại cho đến khi đạt được sự hợp lý

5.1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC GA TÀU

5.1.1 Khổ giới hạn của đoàn tàu

Khổ giới hạn của đoàn tàu chạy trong ga được xây dựng trên cơ sở khổ giới hạn trong đường hầm tiết diện hình hộp chạy trong khu gian Tại đường tàu đỗ, cự li giữa tim đường và mặt tường hầm có thể giảm đi 100mm Vì xét đến tốc độ tàu chạy trong

ga giảm đi nhiều so với chạy trong khu gian

Phía đối diện tường hầm là sân ke của ga để hành khách đứng đợi và lên tàu Sân

ke có phần congson nhô ra, phía dưới là không gian bổ trí ray thứ 3 tải điện, mặt sàn

áp sát với mặt sàn toa tàu Khổ giới hạn của đoàn tàu trong ga được kí hiệu là MS:

Hình 5.1: Khổ giới hạn của đoàn tàu (đường bao C mc ) đối với các ga

Trang 10

5.1.2 Xác định kích thước cơ bản của ga

Tham khảo theo tài liệu: "Công trình ga và đường tàu điện ngầm" _

GS.IU.S.FROLOP, GS.Đ.M.GOOLITSUNKI, GS.A.P.LÊDIAEP Người dịch TS NGUYỄN ĐỨC NGUÔN - Nhà xuất bản Xây Dựng

5.1.2.1 Các thông số liên quan đến hành khách

a) Dòng hành khách:

r

p k k kp

p - Giá trị trung bình ngày đêm dòng hành khách theo giờ trong tương lai trên

tuyến 2 hướng, theo tính toán đến năm 2030 trên tuyến Hà Nội - Nhổn:

Trang 11

c y h p B r

p k k k k kn

N : Khả năng thông thoát của đoàn tàu, N = 35 cặp tàu/giờ

W : Sức chứa của 1 toa tàu, W = 170 người/1 toa

+ Hai toa động lực ở hai đầu, một toa động lực ở giữa

+ Ba toa không có động cơ xen giữa các toa có động cơ

+ Tỷ lệ động lực của đoàn tàu là 50%

+ Thông số cơ bản liên quan đến hành khách là số lượng khách lên và xuống trong mỗi chuyến tàu:

170 - Là số hành khách của một toa tàu tiêu chuẩn

n - Là số toa ghép trong cấu trúc đoàn tàu thiết kế, n = 8 toa

pint - Là tỉ lệ hành khách lên tàu trong tổng số hành khách có mặt (%)

pout - Là tỉ lệ hành khách xuống tàu trong tổng số hành khách có mặt (%)

Tỉ lệ hành khách lên xuống trên mỗi ga tàu là khác nhau, để xác định chính xác phải dựa trên kết quả điều tra, thống kê các phương tiện giao thông khác lên xuống tại địa bàn bố trí ga tàu Kinh nghiệm khai thác cho thấy, tổng (pint + pout) = (20 – 50)% tổng số hành khách trên cả đoàn tàu Đặc biệt có một số trường hợp tỉ lệ lên xuống có thể đạt trên 50% như các ga lên nhà hát thành phố, ga tàu ở vào giờ cao điểm Thậm chí, đối với ga tàu lên sân vận động tỉ lệ đó có thể đạt 100%

5.1.2.2 Các kích thước cơ bản trên mặt bằng ga

a) Chiều dài đường đỗ của đoàn tàu:

L = lv×n+a Trong đó:

Trang 12

lv : Là chiều dài toa tàu tính từ tâm hai móc nối toa, chính là khoảng cách giữa hai đầu đấm, lv = 19166 (mm) = 19.166 (m)

a : Là giá trị dự trữ cho độ không chính xác dừng tàu, phụ thuộc vào mức độ chính xác của thiết bị hãm, ta lấy a = 8 (m)

Ta tính được:

L = 19.166×8+8 = 161.3328 (m) b) Chiều dài sân ke chờ tàu:

Chiều dài sử dụng của sân ke chờ tàu được tính bằng khoảng cách giữa hai cửa ra ở hai phía đầu và cuối của đoàn tàu:

Lefec = L - 7 Trong đó:

7 (m) : Là chiều dài không hiệu dụng ở hai phía đầu và cuối đoàn tàu, kể đến phần tính từ cửa ra đầu tiên đến đầu tàu và tính từ cửa ra cuối cùng đến đuôi tàu

 Lke = L - 7 = 162 -7 = 155 (m) c) Chiều rộng sân ke chờ tàu của mỗi hướng tàu:

- Diện tích nhỏ nhất của sàn để phục vụ một tuyến ga:

pA

: mật độ chất đầy sàn, trong tính toán lấy   0.5

N: khả năng thông thoát của đoàn tàu, N =35 (cặp tàu/h)

Trong đó:

 Là khoảng cách an toàn tính từ chỗ đứng đến mép ke đợi, nếu có vách ngăn bảo hiểm thì khoảng cách này chính là khoảng cách từ vách ngăn bảo hiểm đến mép ke đợi, = 0.5 (m)

b’ : Chiều rộng tính thêm cho dòng hành khách tới thang máy

b’’: Chiều rộng đến hàng cột, lấy 1(m) khi có 1 hàng cột, 2(m) khi có 2 hàng cột, nếu bước cột lớn hơn 4(m) thì giảm xuống 1.5 (m)

B= 2 × 3 + 2.5 + 1.5 = 10 (m)

Trang 13

Vậy kích thước của sàn ke ga được thiết kế với chiều rộng: B = 10 (m)

- Tầng hầm 2+3: Bãi đỗ xe ngầm, nằm tại cao độ -8.40 (m) và -11.40 (m)

- Tầng hầm 4: Tầng trung gian của nhà ga, bố trí phòng quản lý, điều hành, phòng dịch vụ, thu bán vé và các phòng kĩ thuật (hệ thống thông gió, thiết bị điện…), là tầng trung chuyển hành khách xuống sân ke ga chờ tàu, nằm tại cao độ -15.00 (m)

- Tầng hầm 5: Là sân ke ga chờ tàu, các quầy dịch vụ và các thiết bị kĩ thuật, nằm tại cao độ -20.40 (m)

5.2 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN

5.2.1 Chọn chiều dày Bản sàn

a) Sơ bộ chiều dày bản sàn tầng hầm:

- Chiều dày sàn được chọn sơ bộ theo công thức :

l : nhịp của bản theo phương chịu lực lớn hơn (cạnh ngắn)

D = 0.8÷1.4 hệ số phụ thuộc vào tải trọng, chọn D = 1.2

- Bản sàn loại bản kê 4 cạnh: kích thước ô bản lớn nhất là 4×7 (m) Do đó chiều dày bản sàn được chọn theo công thức kinh nghiệm:

- Ngoài ra, đối với công trình khá đặc biệt, tầng hầm được thiết kế tổ hợp giữa trung tâm thương mại, gara ô tô, ga tàu điện ngầm nơi tập trung đông người Mặt khác, sàn tầng hầm còn được sử dụng làm sàn biện pháp trong quá trính thi công công trình

Trang 14

và để thỏa mãn các yêu cầu về chống cháy, cách âm, đảm bảo độ cứng chung toàn nhà, chống thấm v.v… ta lựa chọn:

+ Chiều dày bản sàn các tầng hầm 1+2+3+4 là 200 (mm)

+ Chiều dày bản sàn tầng hầm 5 (Sàn ke ga) là 150 (mm)

b) Sơ bộ chiều dày bản mái và bản đáy:

- Bản mái và bản đáy cùng với tường chắn đất tạo thành hệ kết cấu có độ ổn định cao để chống lại những tác động bất lợi của môi trường bên ngoài vào công trình 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 (phía trên là nền đường giao thông), ta lựa chọn sơ bộ chiều dày bản mái là 500 (mm)

- Bản đáy: Trong công trình ngầm bản đáy đóng vai trò rất quan trọng, là một thách thức với người thiết kế, đặc biệt với công trình đặt trong vùng địa chất phức tạp, mực nước ngầm cao vì bản đáy đón nhận trực tiếp những bất lợi do môi trường gây ra: lực đẩy Acsimet, đẩy trồi hố móng

Với công trình cụ thể đang xét ta lựa chọn phương án bản đáy dạng phẳng, đài đơn móng cọc, sơ bộ chiều dày bản đáy là 1000 (mm)

Trong đó: lc ; lp là nhịp của dầm đang xét

- Với dầm khung (theo phương X) :

1 1

b hb.h

W

Trang 15

+ Dầm khung: b×h = 300×700 (mm)  Dầm bẹt: b×h = 600×500 (mm)

+ Dầm dọc: b×h = 300×800 (mm)  Dầm bẹt: b×h = 700×500 (mm)

- Các dầm thang, dầm ngăn giữa các phòng chọn kích thước tiết diện b×h = 200×350 (mm) và b×h = 150×300 (mm)

- Dầm bo biên tường vây chọn kích thước tiết diện b×h = 500×500 (mm)

- Các dầm bo đỉnh tường vây, các dầm được lợi dụng chiều cao do yêu cầu về mặt kiến trúc được lựa chọn linh hoạt và phù hợp

A – Diện tích tiết diện cột tính sơ bộ

Rb – Cường độ chịu nén của bê tông (Rb = 14500 kN/m2) với BT cấp độ bền B25

K = 1.2  1.5 – Hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men, chọn k = 1

N – Tổng lực dọc tính toán sơ bộ tác dụng lên chân cột tại tầng dưới cùng:

tt tt

NN F (g  p )Trong đó: F = 51.6 (m2) – Diện tích truyền tải của sàn lên cột

Hình 5.2: Diện nhận tải của 1 cột ( 8×6.45 m)

Trang 16

- Tải trọng truyền lên cột được tính toán sơ bộ trong bảng sau:

Bảng 5.1: Tải trọng sơ bộ truyền lên cột

- Chọn chiều dày vách: Ta chọn sơ bộ theo diện chịu tải giống như cột

- Vách V1 có diện chịu tải F = 92.3 (m2), đỡ thang bộ, đường dốc, lối thoát hiểm:

L = 3.9 (m)  chọn b = 0.6 (m)

- Vách chiều dài lớn chọn theo cấu tạo b = 0.3 (m)

(Chi tiết Mặt bằng kết cấu xem bản vẽ: KC-01 ÷ KC-05)

Trang 17

CHƯƠNG 6: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 6.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ

- Tải trọng và tác động được lấy theo TCVN 2737-1995 “Tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế”

- Tính toán kháng chấn theo TCVN 9386:2012 “Thiết kế công trình chịu động đất”

- QCVN 08-2009 Bộ Xây Dựng - Công trình ngầm đô thị - Gara

- QCVN 08-2009 Bộ Xây Dựng - Công trình ngầm đô thị - Ga tàu điện ngầm

6.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

Tải trọng tác dụng lên công trình gồm có:

+ Tĩnh tải: trọng lượng bản thân các bộ phận của công trình

+ Hoạt tải sử dụng, sửa chữa, thi công

qU = (86.5×2)/5.3 = 32.6 (kN/m)

qD = (81.5×2)/5.3 = 30.7(kN/m)

Hình 6.1: Tải trọng trục của thang cuốn XO-508-30 0 (H<6m)

c) Trọng lượng các lớp cấu tạo trên bề mặt kết cấu:

Trọng lượng này được bổ sung thành tải trọng phân bố đều trên bề mặt các phần tử thanh hoặc tấm trong phần mềm phan tích kết cấu theo phương lực tác dụng

Trang 18

Bảng 6.1: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn mái

i (mm)

i (kN/m³)

gtc (kN/m²) n

gtt (kN/m²)

Bảng 6.2: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn tầng hầm 1 (Sàn Siêu thị)

Các lớp cấu tạo Chiều dày

i (mm)

i (kN/m³)

gtc (kN/m²) n

gtt (kN/m²) Lát gạch Ceramic nhân tạo 400x400 10 20 0.2 1.1 0.22 Lớp vữa lót xi măng dày 25, 50# 25 18 0.45 1.3 0.59

Bảng 6.3: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn tầng hầm 2 (Sàn Gara)

Các lớp cấu tạo Chiều dày i (mm)

i (kN/m³)

gtc (kN/m²) n

gtt (kN/m²) Lớp Chapdur làm cứng mặt sàn 25 18 0.45 1.3 0.59

i (mm)

i (kN/m³)

gtc (kN/m²) n

Trang 19

Bảng 6.5: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn tầng hầm 4 (Sàn trung chuyển)

i(kN/m³)

gtc (kN/m²) n

Bảng 6.6: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn tầng hầm 5 (Sàn ke ga)

i(kN/m³)

gtc (kN/m²) n

Bảng 6.7: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn vệ sinh

i (mm)

i (kN/m³)

gtc (kN/m²) n

gtt (kN/m²) Lát gạch chống trơn Ceramic 250x250 10 20 0.2 1.1 0.22 Lớp vữa lót xi măng dày 30, 50# 30 18 0.54 1.3 0.7 Quét lớp chống thấm màng sơn Kova 10 10 0.1 1.3 0.13

Bảng 6.8: Trọng lượng các lớp cấu tạo Bản thang (15×30)

i (kN/m³)

gtc (kN/m²) n

gtt (kN/m2)

Bậc đổ BT xốp chịu lửa 100# (15x30) 67 12 0.8 1.3 1.05

Trát trần vữa xi măng dày 15, 75# 15 18 0.27 1.3 0.35

Trang 20

Bảng 6.9: Trọng lượng các lớp cấu tạo Bản thang (18×30)

i (mm)

i(kN/m³)

gtc (kN/m²) n

gtt (kN/m²)

Bậc đổ BT xốp chịu lửa 100# (18x30) 77 12 0.92 1.3 1.2

Trát trần vữa xi măng dày 15, 75# 15 18 0.27 1.3 0.35

Bảng 6.10: Trọng lượng các lớp cấu tạo Bản đường dốc

i (mm)

i(kN/m³)

gtc (kN/m²) n

i (kN/m3)

gtc (kN/m) n

gtt (kN/m)

Tải trọng tường phân bố trên 1m dài khi có cửa (lấy 75%) 4.51 5.54

(mm)

Chiều cao (m) i (kN/m3) g

tc

(kN/m) n

gtt (kN/m)

Bảng 6.12: Tường tầng hầm 2+3

(mm)

Chiều cao (m)

i (kN/m3)

gtc (kN/m) n

gtt (kN/m)

Trang 21

(mm)

Chiều cao (m)

i (kN/m3)

gtc (kN/m) n

gtt (kN/m)

Bảng 6.13: Tường tầng hầm 5

(mm)

Chiều cao (m)

i (kN/m3)

gtc (kN/m) n

gtt (kN/m)

(mm)

Chiều cao (m)

i (kN/m3)

gtc (kN/m) n

gtt (kN/m)

Bảng 6.14: Vách kính khung thép ngăn siêu thị

Các lớp cấu tạo Chiều cao

(m)

gtc (kN/m2) n

gtt (kN/m2)

Tải trọng vách kính phân bố trên 1m dài 1.87 (kN/m)

Bảng 6.15: Vách ngăn Ki-ốt khung thép

Các lớp cấu tạo Chiều cao

(m)

gtc (kN/m2) n

gtt (kN/m2)

Tải trọng vách ngăn phân bố trên 1m dài 1.71 (kN/m)

Bảng 6.16: Lan can

Các lớp cấu tạo gtc (kN/m) n gtt (kN/m)

Tải trọng lan can trên 1m dài 0.3 1.1 0.33

Bảng 6.17: Trụ bê tông đỡ dầm chiếu nghỉ thang bộ 200×200×2400

Cấu kiện Kích thước Chiều cao

H (m)



(kN/m³)

Gtc (kN) n

Gtt (kN)

b (mm) h (mm)

Trang 22

6.2.1.2 Hoạt tải

- Theo TCVN 2737-1995 ta có các loại hoạt tải sử dụng trên sàn

- Đối với kết cấu bản mái, thiết kế cho kết cấu chịu hoạt tải trọng động thẳng đứng của loại xe tải HL - 93 với tải trọng làn thiết kế là một tải trọng phân bố q = 9.3 (N/mm) trên dải phân bố rộng 3m và dài không hạn chế:

Hình 6.2: Xe tải thiết kế HL - 93

- Khi chiều sâu công trình lớn hơn 0.7÷0.8m và với kết cấu nằm ngang thì tải trọng tạm thời được quy thành tải trọng rải đều tác dụng lên kết cấu với sơ đồ truyền tải trọng của bánh xe qua lớp áo đường và lớp đất cát tôn nền đường xuống nóc hầm theo góc  = 450

với mặt đường rải bằng bê tông, còn với lớp đất cát nền có giá trị góc ma sát trong là  thì  = 450 - /2

- Áp dụng theo 22TCN 272-05 với tải trọng xe HL - 93 ta sơ bộ tính được hoạt tải tác dụng lên kết cấu là p = 7.64 (kN/m2)

- Hoạt tải tàu chạy: Tra trong bảng 2.1 sách "Địa kỹ thuật trong xây dựng công

trình ngầm dân dụng và công nghiệp" của TS.Nguyễn Đức Nguôn

p  24.5 (kN / m )    p 1.2 24.5 29.4 (kN / m ) 

- Ta bỏ qua ảnh hưởng của tải trọng động của đoàn xe và tàu chạy do được ngăn cách với kết cấu công trình bởi lớp nền đường

Trang 23

Bảng 6.18: Hoạt tải tác dụng lên sàn

STT Loại tải trọng

Giá trị tiêu chuẩn (KN/m2) n

Giá trị tính toán (KN/m2) Toàn phần Dài hạn Toàn phần Dài hạn

6.2.2 Xác định tải trọng theo phương ngang tác dụng lên công trình

Áp lực ngang tác dụng lên công trình được chia ra nhiều loại:

- Áp lực ngang tác động thường xuyên: áp lực đất, áp lực nước ngầm ổn định, áp lực từ công trình lân cận

- Áp lực ngang tác động tạm thời (ngắn hạn, dài hạn): áp lực từ các phương tiện giao thông, áp lực từ các thiết bị đặt bên trên công trình trong vùng khối trượt

- Áp lực ngang đặc biệt: áp lực động đất, áp lực trương nở đất, áp lực từ các đoàn người trên mặt đất tác dụng trong vùng khối trượt, áp lực do thay đổi nhiệt độ, các tác động và đập theo phương ngang

- Áp lực ngang lên công trình được chia thành áp lực chủ động, áp lực bị động và

áp lực tĩnh

6.2.2.1 Áp lực ngang tác động thường xuyên

a) Áp lực ngang của đất lên tường công trình

- Áp lực ngang của đất lên tường công trình được xác định có tính đến sự phân bố dạng tam giác theo chiều cao, còn hệ số áp lực ngang được biểu thị qua góc ma sát trong hoặc hệ số Poisson

- Tường công trình được tính toán chịu áp lực ngang của đất có xét đến tải trọng trên bề mặt nằm trong khu vực khối trượt Áp lực từ trọng lượng đất xung quanh thường được gọi là áp lực cơ bản, còn áp lực từ tải trọng bề mặt - áp lực bổ sung

- Áp lực đất phụ thuộc vào độ cứng, khả năng chuyển vị và xoay tường Khi kết cấu tường chuyển vị và xoay sẽ tạo ra áp lực chủ động của đất tác dụng lên mặt sau tường Còn mặt trước tường phía dưới đáy hố đào sẽ có áp lực bị động của đất

Trang 24

- Công thức tính áp lực đất tĩnh tại độ sâu z:

p   h q K (kN/m )

K0 là Hệ số ALĐ tĩnh, được tra bảng phụ thuộc vào loại đất

- Công thức tính áp lực đất chủ động tại độ sâu z:

+ C : Giá trị tính toán lực dính của đất

+ Kah; Kph : Các hệ số áp lực ngang chủ động và bị động của đất được xác định theo

2

cos ( )K

+  : Góc ma sát của đất tại mặt tiếp xúc với tường BTCT có thể tra bảng:

Hình 6.3: Quy ước tính toán áp lực đất Coulomb

Trang 25

Bảng 6.19: Xác định góc ma sát giữa đất và vật liệu làm bề mặt tiếp xúc

tg ()

Góc ma sát ()

Sỏi, sỏi trộn cát, cát thô 0.55 ÷ 0.6 29 ÷ 31

Cát hạt trung, bùn từ trung bình đến cát thô,

- Áp lực ngang của nước ngầm ổn định tác dụng lên phía sau tường chắn xác định theo công thức sau:

+ Cao hơn đáy hố đào:

pn = n× (Z - dn) + Thấp hơn đáy hố đào:

- Khi xác định áp lực ngang của đất và áp lực nước ngầm, trong giai đoạn thi công cần tính mực nước ngầm thấp nhất, còn khi khai thác công trình cần tính mực nước ngầm cao nhất

c) Tính toán áp lực đất

Trang 26

Bảng 6.20: Bảng tính áp lực đất chủ động tại các mức sàn

Độ sâu z

(m) Thuộc lớp

C (kN/m2)

 (Độ)

v

(kN/m2) Kah

pah (kN/m2)

-23.0 (Sàn Đáy) Lớp 3 - 33.8 361.61 0.29 104.87

6.2.2.2 Áp lực ngang tác động lên tường chắn khi chịu tải trọng động đất

- Tính toán công trình nằm trong vùng hoạt động mạnh của động đất được tiến hành với lực động đất cấp VII và lớn hơn Mức độ động đất của các vùng được xác định theo bản đồ phân vùng động đất

a) Áp lực đất chủ động/bị động lên tường chắn khi xét đến tải trọng động đất

Tổng lực thiết kế tác dụng lên tường chắn tại lưng tường Edd tính theo công thức:

Trang 27

 Đối với các trạng thái chủ động:

- Nếu   ' - 

2 d

d

cos ( ' )K

'

tg '' tg

 Khi có nước ngầm, hệ số áp lực đất được điều chỉnh như sau:

- Khi mực nước ngầm nằm dưới đáy tường chắn:

' lấy bằng trọng lượng riêng tự nhiên của đất

nd v

kh : Hệ số động đất theo phương ngang

- Khi đất không thấm nước nằm dưới mực nước ngầm chịu tải trọng động:

Trang 28

k : Trọng lượng riêng khô của đất

bh : Trọng lượng riêng bão hòa của đất

- Khi đất thấm nước (độ thấm cao) nằm dưới mực nước ngầm chịu tải trọng động:

kh : Hệ số động đất theo phương ngang với r = 1

h : Chiều cao mực nước tự do

z : Tọa độ thẳng đứng hướng xuống với gốc tọa độ tại bề mặt nước

 Các hệ số động đất theo phương ngang và phương đứng có thể tính theo các công thức sau:

h

Sk

-  : Tỷ số của gia tốc nền thiết kế ag (tra bảng) với gia tốc trọng trường g

- S : Hệ số nền (tra bảng) phụ thuộc vào loại nền đất

- r : Hệ số tra bảng phụ thuộc vào dạng kết cấy tường chắn:

Bảng 6.21: Các giá trị của hệ số r để tính toán hệ số động đất theo phương ngang

Tường bê tông cốt thép chịu uốn, tường được neo hoặc chống, tường bê tông

cốt thép trên cọc thẳng đứng, tường tầng hầm bị hạn chế chuyển vị và mố cầu 1

c) Tính toán áp lực ngang lên tường chắn dưới tác động của động đất

 Tính toán hệ số kv:

Trang 29

- Công trình thuộc quận Đống Đa nên có gia tốc nền thiết kế là: agR = 0.0983×g

- Cấp công trình đặc biệt, lấy hệ số tầm quan trọng 1 = 1.25

d

cos ( ' )K

Lớp 6 Sét pha (Dưới MNN) 7.43 6.0 0.4 17.7 13.3 1.179 Lớp 7 Cát nhỏ (Dưới MNN) 34.7 29.0 0.4 17.7 13.2 0.506 Lớp 8 Sét pha (Dưới MNN) 8 6.4 0.4 17.7 13.4 1.183 Lớp 9 Cuội sỏi (Dưới MNN) 50 43.6 0.55 23.7 12.2 0.294

Trang 30

 Tính toán áp lực đất chủ động tác dụng vào tường tại các mức sàn:

- Do lớp 1 là đất đắp, không có chỉ tiêu cơ lý cụ thể, chỉ chiếm 0.5m trong phạm vi công trình, để thuận tiện cho tính toán ta dùng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất thứ 2

 là trọng lượng riêng hiệu quả và chiều dày của từng lớp đất

+ Kahi là hệ số áp lực đất chủ động của lớp đất tại vị trí đang xét

+ q là hoạt tải người, xe cộ trên vỉa hè, ảnh hưởng của nhà dân, chọn sơ bộ: q = 10 (kN/m2)

- Kết quả tính toán như trong bảng sau:

end(z) (kN/m2)

en(z) (kN/m2)

Trang 31

Hình 6.6: Biểu đồ áp lực ngang tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tường

Trang 32

6.2.3 Tổ hợp tải trọng

- Tổ hợp tải trọng là sự thiết lập những phương án tác dụng đồng thời của tĩnh tải

và các hoạt tải khác nhau ( hoạt tải đứng, gió, động đất ) có thể xảy ra trên công trình,

nhằm xác định trường hợp tải gây ra nội lực nguy hiểm nhất đến từng phần tử của kết

cấu để định ra kích thước tiết diện đảm bảo theo yêu cầu của các trạng thái giới hạn

- Tổ hợp tải trọng gồm có tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt

- Tổ hợp cơ bản gồm tĩnh tải (TT) và hoạt tải (HT) Khi tổ hợp cơ bản gồm tĩnh tải,

một hoạt tải thì giá trị của hoạt tải lấy toàn bộ, khi tổ hợp cơ bản gồm tĩnh tải và có từ

hai hoạt tải trở lên thì giá trị của các hoạt tải phải nhân với hệ số tổ hợp 0,9

- Hệ số tổ hợp được dùng để giảm trị số hoạt tải nhằm kể đến xác suất có mặt đồng

thời của các trường hợp hoạt tải

- Tổ hợp đặc biệt gồm tĩnh tải, hoạt tải dài hạn, ngắn hạn có thể xảy ra và một trong

các tải trọng đặc biệt (động đất, nổ, sự cố thiết bị, cấu trúc đất thay đổi ) Tổ hợp đặc

biệt có một hoạt tải thì giá trị của hoạt tải được lấy toàn bộ Tổ hợp đặc biệt có hai hoạt

tải trở lên thì giá trị của tải trọng đặc biệt lấy toàn bộ, hoạt tải dài hạn nhân với hệ số

0,95 và hoạt tải ngắn hạn nhân với hệ số 0.8

Hình 6.7: Mô hình tính toán công trình bằng Etabs V9.7.4

Trang 33

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ SÀN TẦNG HẦM 3 7.1 MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN TẦNG HẦM 3

- Như trên đã chọn, chiều dày bản sàn lấy h = 20 cm Giải pháp kết cấu sàn sử dụng

hệ sàn sườn toàn khối Các dầm chính, dầm phụ chia hệ sàn thành các loại ô bản như

trong sơ đồ sàn Do một số ô sàn có hình dạng phức tạp và kích thước và tải trọng sử

dụng nhỏ hơn, các ô còn lại thì có kích thước tương đối giống nhau, tải trọng tác dụng

cũng gần giống nhau nên ta chỉ chọn ra một số ô điển hình để tính toán

- Từ mặt bằng tầng hầm 3, có thể chia ra các loại ô sàn như hình sau:

+ Cường độ chịu kéo: Rbt = 1.05 MPa =10.5 kG/cm2 = 10.5×102 kN/m2

- Môđun đàn hồi: Eb = 30×103 MPa = 30×104 kG/cm2 = 30×106 kN/m2

Trang 34

7.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

7.3.1 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng hầm 3

- Vì tại các vị trí có tường đều được đặt trên dầm , do vậy tĩnh tải tường sẽ được truyền trực tiếp xuống dầm, nên không có tải tường quy về trên sàn

- Kích thước của ô bản theo 2 phương, được tính từ tim 2 dầm mà nó kê lên

i (mm)

i(KN/m³)

gtc (KN/m²) n

gtt (KN/m²) Lớp Chapdur làm cứng mặt sàn 25 18 0.45 1.3 0.59

Bảng 7.2: Trọng lượng các lớp cấu tạo Sàn hành lang

i (mm)

i(KN/m³)

gtc (KN/m²) n

gtt (KN/m²) Lát gạch Ceramic nhân tạo 400x400 10 20 0.2 1.1 0.22 Lớp vữa lót xi măng dày 25, 50# 25 18 0.45 1.3 0.59

i (mm)

i

(KN/m³)

gtc (KN/m²) n

gtt (KN/m²) Lát gạch chống trơn Ceramic 250x250 10 20 0.2 1.1 0.22 Lớp vữa lót xi măng dày 30, 50# 30 18 0.54 1.3 0.7 Quét lớp chống thấm màng sơn Kova 10 10 0.1 1.3 0.13

Trang 35

7.3.2 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng hầm 3

Bảng 7.4: Hoạt tải tác dụng lên các ô sàn tầng hầm 3

7.3.3 Tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên sàn tầng hầm 3

l1(m)

l2(m) l2/l1 Loại bản S1 Sàn Gara 6.57 6 3 6.25 2.08 Bảm dầm

Trang 36

- Tính theo sơ đồ đàn hồi: áp dụng cho những ô sàn như sàn mái, sàn vệ sinh, sàn cầu thang hay lan can là những ô sàn không cho phép nứt, những ô sàn đặc biệt chịu tải trọng động lớn Nhịp tính toán từ tim dầm đến tim dầm

- Vì đây là kết cấu đặc biệt, gara ô tô ngầm, để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng cũng như thi công, chống thấm  Tính toán dải bản theo sơ đồ đàn hồi, có kể đến sự liên tục của các ô bản

7.4.1 Các trường hợp tính toán

Trường hợp < 2 ( bản làm việc theo 2 phương) tính theo sơ đồ đàn hồi

- Theo sơ đồ đàn hồi, ta dùng các bảng tính toán lập sẵn dùng cho các bản đơn và lợi dụng nó để tính toán cho dải bản liên tục

- Theo sách "Sàn sườn BTCT toàn khối _ GS Nguyễn

Đình Cống", ta có các công thức tính toán nội lực bản sau:

+ Mômen dương lớn nhất ở nhịp xuất hiện theo phương

l1 và l2 , ta lấy hoạt tải đặt cách ô:

+ Mômen âm lớn nhất ở gối xuất hiện theo phương l1 và

l2 , ta lấy hoạt tải trên toàn dải bản:

1; 2 là hệ số để xác định mômen ở nhịp theo phương l1 và l2 ứng với liên kết ngàm

01; 02 là hệ số 1; 2 để xác định mômen ở nhịp theo phương l1 và l2 ứng với liên

7.4.1.1 Trường hợp  2 (bản làm việc theo 1 phương) tính theo sơ đồ đàn hồi

- Là loại bản sàn có tỷ số 2 cạnh l2/l1 >2 Trong tính toán bản sàn này, bỏ qua sự làm việc uốn theo phương cạnh dài, coi bản chỉ chịu uốn theo phương cạnh ngắn

- Khi tính toán có thể tưởng tượng cắt ra 1 dải có chiều rộng 1m theo phương cạnh ngắn để xác định nội lực và tính cốt thép chịu lực theo phương l1, cốt thép đặt theo phương l2 sẽ là cốt thép phân bố

2 1

l l

2 1

l l

Trang 37

- Theo sách "Sàn sườn BTCT toàn khối _

GS Nguyễn Đình Cống", ta có các công thức

tính toán nội lực bản nhƣ sau:

- Mômen tại giữa nhịp :

2 1

q.lM24



- Mômen tại gối :

2 I

q.lM12

qttx l224

M1=q

tt

x l212

l1

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	2,26 MB