ĐỀ TÀI: TỔ HỢP GA TÀU ĐIỆN NGẦM ĐỐNG ĐA - HN, PIII - NỀN MÓNG

NGUYỄN ĐỨC NGUÔN SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRẦN VĂN TOÀN NHIỆM VỤ:  ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH  XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRUYỀN XUỐNG MÓNG  LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG  THIẾT KẾ CỌC KHOAN

PHẦN III : NỀN MÓNG

(15%)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN ĐỨC NGUÔN

SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRẦN VĂN TOÀN

NHIỆM VỤ:

 ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH

 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRUYỀN XUỐNG MÓNG

 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG

 THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

 THIẾT KẾ MÓNG M1 (CHÂN CỘT C1) VÀ MÓNG M2 (CHÂN VÁCH V1)

CHƯƠNG 10: ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH

10.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

- Công trình "Tổ hợp ga tàu điện ngầm Đống Đa" nằm trong dự án xây dựng

tuyến Nhổn - Ga Hà Nội Nằm dọc trên đường Cát Linh, quận Đống Đa, HN

- Một bên là dân cư phường Cát Linh gồm các nhà cao từ 2- 5 tầng, một bên là giáp vườn hoa, bãi đỗ xe và viện kỹ thuật xây dựng

- Công trình ga tàu điện ngầm Đống Đa được xây dựng tại: phố Cát Linh, phường Cát Linh - quận Đống Đa - TP Hà Nội được xây dựng kiên cố bao gồm 5 tầng hầm: + Chiều dài công trình : 180m

+ Chiều rộng công trình : 20m

+ Chiều sâu công trình : -23m (tính đến bản đáy công trình )

+ Tầng hầm 1: nằm ở cao độ -5.4m là không gian của trung tâm thương mại, khách hàng có thể mua hàng trực tiếp tại đây

+ Tầng hầm 2 và 3: lần lượt nằm ở cao độ -8.4m và -11.4m là bãi đỗ xe ngầm, mỗi tầng có sức chứa 100 ô tô

+ Tầng hầm 4: nằm ở cao độ -15m là khu vực sảnh ga bao gồm khu bán vé, khu

kĩ thuật (phòng điều hành, hệ thống điện nước, thông gió ) và các quầy dịch vụ, nơi chuyển hướng của hành khách

+ Tầng hầm 5: là khu vực sân ke ga nằm tại cao độ -20.4m Sân ke ga là không gian để hành khách tiếp cận trực tiếp với đoàn tàu Chiều dài sân ke ga 160m

- Do công trình chủ yếu nằm dưới mặt đất, ở độ sâu rất lớn, vì vậy đòi hỏi móng và nền phải có khả năng chịu lực tốt, đồng thời phải đảm bảo cho độ lún và nghiêng của công trình được khống chế trong phạm vi cho phép Điều đó đã đặt ra cho công tác thiết kế và thi công móng những yêu cầu rất cao và khá nghiêm khắc

- Thiết kế móng phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây:

+ Áp lực thêm ở đáy móng không được vượt quá khả năng chịu lực của nền đất hoặc khả năng chịu lực của cọc

+ Tổng lượng lún và chênh lệch lún của móng cũng như độ nghiêng của công trình phải nhỏ hơn trị số cho phép theo TCVN 10304-2014 đối với công trình khung BTCT:

Độ lún tuyệt đối : S [S ] = 10 (cm)gh

Độ lún lệch tương đối : S/L   [ S/L] = 0.002

+ Đáp ứng các yêu cầu chống thấm đối với các phần ngầm của công trình

+ Việc thi công móng phải tránh hoặc tìm biện pháp để giảm ảnh hưởng tới công trình xây dựng lân cận, dự báo tác hại đến môi trường, cách phòng chống

10.2 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

10.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT XÂY DỰNG CỦA CÁC LỚP ĐẤT

- Để lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng, chọn giải pháp nền móng

và độ sâu chôn móng cần phải đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất

- Dựa vào các chỉ tiêu cơ lý đã tính toán

- Mô đun tổng biến dạng 5000 (kN/m2) < E = 7000 (kN/m2) < 10000 (kN/m2)

- Cường độ quy ước R = 40 (kN/m2)

 Đánh giá: Đây là lớp đất có tính chất xây dựng yếu, sức chịu tải rất nhỏ, không

nên sử dụng lớp đất này làm nền móng cho công trình

10.3.3 Lớp đất 3

- Lớp cát nhỏ, xám ghi, chặt vừa chiều dày 12.5m

- Hệ số rỗng tự nhiên: e = 0.807 > 0.75  Thuộc loại đất xốp

- Giá trị SPT: 10 < N30 = 16 < 30  Trạng thái chặt vừa

- Tỉ trọng hạt của đất: h

n

26.7

2.6710





- Góc ma sát trong  = 33.80

- Mô đun tổng biến dạng 10000 (kN/m2) < E = 17000 (kN/m2) < 50000 (kN/m2)

- Cường độ quy ước R = 150 (kN/m2)

 Đánh giá: Về mặt xây dựng đây là lớp đất có sức chịu tải trung bình, tính biến

dạng thấp, có thể sử dụng lớp đất này làm nền móng công trình có quy mô tải trọng không lớn

10.3.4 Lớp đất 4

- Lớp sét xám nâu, xám đen, lẫn hữu cơ dẻo chảy chiều dày 2.6m

- Mô đun tổng biến dạng 5000 (kN/m2) < E = 7000 (kN/m2) < 10000 (kN/m2)

- Cường độ quy ước R = 40 (kN/m2)

 Đánh giá: Giống như lớp đất số 2, đây là lớp đất có tính chất xây dựng yếu, sức

chịu tải rất nhỏ, không nên sử dụng lớp đất này làm nền móng cho công trình

10.3.5 Lớp đất 5

- Lớp cát nhỏ, xám ghi, ghi vàng, chặt vừa chiều dày 3.8m

 Đánh giá: Giống như lớp đất số 3, đây là lớp đất có sức chịu tải trung bình, tính

biến dạng thấp, có thể sử dụng lớp đất này làm nền móng công trình có quy mô tải trọng không lớn Nhưng độ sâu khá lớn nên không thích hợp sử dụng làm nền móng công trình

- Mô đun tổng biến dạng 5000 (kN/m2) < E = 7000 (kN/m2) < 10000 (kN/m2)

- Cường độ quy ước R = 100 (kN/m2)

 Đánh giá: Đây là lớp đất có tính chất xây dựng yếu, sức chịu tải nhỏ, chỉ phù

hợp gia cố nền để làm nền móng công trình quy mô nhỏ Tuy nhiên lớp đất lại ở khá sâu, chiều dày lại không lớn nên không được sử dụng

10.3.7 Lớp đất 7



- Góc ma sát trong  = 34.70

- Mô đun tổng biến dạng 10000 (kN/m2) < E = 17000 (kN/m2) < 50000 (kN/m2)

- Cường độ quy ước R = 150 (kN/m2)

 Đánh giá: Về mặt xây dựng đây là lớp đất có sức chịu tải trung bình, tính biến

dạng thấp, có thể sử dụng lớp đất này làm nền móng công trình có quy mô tải trọng không lớn Tuy nhiên lớp đất lại ở khá sâu, chiều dày lại không lớn nên không được

- Mô đun tổng biến dạng 5000 (kN/m2) < E = 7000 (kN/m2) < 10000 (kN/m2)

- Cường độ quy ước R = 70 (kN/m2)

 Đánh giá: Đây là lớp đất có tính chất xây dựng yếu, sức chịu tải rất nhỏ, lại ở

độ sâu lớn nên không được sử dụng làm nền móng cho công trình

10.3.9 Lớp đất 9

- Lớp Cuội sỏi, rất chặt chiều dày không giới hạn

 Đánh giá: Về mặt xây dựng đây là lớp đất có sức chịu tải lớn đến rất lớn, được

sử dụng làm nền móng cho các công trình có quy mô, tải trọng lớn Là lớp được lựa chọn để đặt mũi cọc khoan nhồi hoặc cọc, tường baret

Kết luận: Căn cứ vào quy mô công trình đã thiết kế, ta thấy tính chất lớp đất số 3

có thể xây dựng được, chiều dày lớp lại khá lớn, độ sâu hợp lý nên sẽ được chọn đặt nền móng công trình, Còn lớp cuội sỏi số 9 sẽ được lựa chọn để đặt mũi cọc khoan nhồi và chân tường vây

CHƯƠNG 11: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRUYỀN XUỐNG

MÓNG 11.1 TẢI TRỌNG DƯỚI CHÂN CỘT, VÁCH DO CÔNG TRÌNH TRUYỀN XUỐNG

- Kết quả tính toán các cặp nội ta xuất ra từ bảng "Support Reactions" trong Etabs

Ta có 2 cặp nội lực nguy hiểm nhất của chân cột và vách để tính toán như sau:

Bảng 11.1: Tải trọng tính toán ở chân cột, vách

Cột, Vách Point

tt ox

Q

(kN)

tt oy

Q

(kN)

tt o

N

(kN)

tt ox

M

(kN.m)

tt oy

M

(kN.m)C1 34 5.65 38.19 6100.71 67.05 5.81

V1 40+42 21.26 478.03 10676.21 32.97 2321.55

11.1.2 Tải trọng tiêu chuẩn

- Tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng để tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ hai

- Tải trọng đã tính được là tải trọng tính toán, muốn có tổ hợp các tải trọng tiêu chuẩn phải làm bảng tổ hợp khác bằng cách nhập tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên công trình Tuy nhiên, để đơn giản quy phạm cho phép dùng hệ số vượt tải trung bình

n = 1.15 Như vậy, tải trọng tiêu chuẩn nhận được bằng cách lấy tổ hợp các tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình

Bảng 11.2: Tải trọng tiêu chuẩn ở chân cột, vách

Cột, Vách

tc ox

Q

(kN)

tc oy

Q

(kN)

tc o

N

(kN)

tc ox

M

(kN.m)

tc oy

M

(kN.m) C1 4.91 33.21 5304.97 58.3 5.05 V1 18.49 415.68 9283.66 28.67 2018.74

11.2 TẢI TRỌNG DO BẢN ĐÁY TẦNG HẦM DÀY 1(M) TRUYỀN VÀO

Hình 11.2: Diện truyền tải của bán đáy vào cột C1 và vách V1

11.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn

- Tải trọng tiêu chuẩn của bản đáy tầng hầm truyền vào móng cột C1:

C B D

19 20 21 a

C B

11.3 TẢI TRỌNG DO GIẲNG MÓNG TRUYỀN VÀO

- Chọn kích thước giằng móng: bh = 50150 (cm) cho toàn bộ các giằng

11.3.2 Tải trọng tiêu chuẩn

- Tải trọng tiêu chuẩn của giằng móng truyền vào móng cột C1:

11.4 TỔNG TẢI TRỌNG TẠI CHÂN CỘT, VÁCH

Bảng 11.3: Tổng tải trọng tính toán ở chân cột, vách

Cột, Vách

tt ox

Q

(kN)

tt oy

Q

(kN)

tt o

N

(kN)

tt ox

M

(kN.m)

tt oy

Q

(kN)

tc oy

Q

(kN)

tc o

N

(kN)

tc ox

M

(kN.m)

tc oy

M

(kN.m)

V1 18.49 415.68 14230 28.67 2018.74

CHƯƠNG 12: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG

12.1 LOẠI NỀN MÓNG

- Với các đặc điểm địa chất công trình như đã giới thiệu, các lớp đất ở phía trên là đất sét yếu xen kẽ là các lớp cát trung bình, không ổn định nên khó có thể đặt nền móng của công trình lên được Chỉ có lớp cuối cùng là lớp cuội sỏi, rất chặt chiều dày không giới hạn tại đáy hố khoan là có khả năng đặt được móng chịu tải trọng lớn

- Với quy mô và tải trọng của công trình như đã nêu ở các phần trên, giải pháp móng sâu (móng cọc) là hợp lý hơn cả

12.1.1 Cọc ép

- Cọc ép trước có ưu điểm là giá thành rẻ, thích hợp với điều kiện xây chen, không gây chấn động đến các công trình xung quanh Dễ kiểm tra, chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép

- Nhược điểm của cọc ép trước là kích thước và sức chịu tải của cọc hạn chế

12.1.2 Cọc nhồi

- Nếu dùng móng cọc khoan nhồi, có thể đặt cọc lên lớp đất tốt nằm ở độ sâu lớn cho hệ số an toàn cao Ưu điểm của cọc khoan nhồi là có thể đạt đến chiều sâu hàng trăm mét, do đó phát huy được triệt để đường kính cọc và chiều dài cọc Chịu tải trọng lớn Có khả năng xuyên qua các lớp đất cứng Đường kính cọc lớn làm tăng độ cứng ngang của công trình Cọc nhồi khắc phục được các nhược điểm như tiếng ồn, chấn động ảnh hưởng đến công trình xung quanh

- Nhược điểm: giá thành cao, công nghệ thi công phức tạp, kiểm tra chất lượng bê tông cọc gặp nhiều khó khăn

12.1.3 Cọc baret

- Khi thi công cọc cũng như sử dụng cọc đảm bảo an toàn cho các công trình hiện

có chung quanh Loại cọc đặt sâu không gây lún ảnh hưởng đáng kể cho các công trình lân cận

- Đầu cọc có thể chọn ở độ cao tuỳ ý cho phù hợp với kết cấu công trình và quy hoạch kiến trúc mặt bằng

- Rất dễ dàng làm tầng hầm cho nhà cao tầng

12.1.4 Kết luận

- Lựa chọn hệ tường vây bằng cọc baret làm kết cấu bao che công trình

- Lựa chọn cọc khoan nhồi cho kết cấu móng công trình

12.2 GIẢI PHÁP MẶT BẰNG MÓNG

- Dựa vào đặc điểm của từng loại cọc móng, nội lực tại chân cột, ta đưa ra giải pháp mặt bằng móng như sau:

+ Dưới chân cột, vách: sử dụng giải pháp móng cọc nhồi

+ Giằng móng: Sơ bộ chọn tiết diện giằng móng là 0.5×1.5 (m) và 0.6×1.5 (m)

- Các móng được liên kết bởi các giằng móng nhằm giảm ảnh hưởng bất lợi do lún

lệch giữa các móng, liên kết các móng lại làm tăng độ cứng tổng thể cho móng

- Các giằng móng được coi là liên kết ngàm với móng và chịu tác động tải trọng:

do lún lệch giữa các móng, trọng bản thân, tải từ trên bản đáy truyền xuống

CHƯƠNG 13: THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

13.1 CHỌN VẬT LIỆU LÀM CỌC, TIẾT DIỆN CỌC, CHIỀU DÀI CỌC

có As = 62.83 (cm2), hàm lượng  = 0.8%

- Cốt thép đai dạng xoắn đ ≥ D/100 = 8 (mm)  Chọn 10a150 Do chiều dài lồng thép lớn > 4 (m), để tăng cường độ cứng tính toàn khối, ta bổ sung thép đai vòng tròn gia cường 18 khoảng cách 2.5 (m) Đồng thời cốt đai này được sử dụng để gắn các con kê bê tông tạo lớp bảo vệ cốt thép Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép dọc không nhỏ hơn 50 (mm)

- Sơ bộ chọn kích thước đài móng là hd 2 (m), đáy đài được đặt ở độ sâu -25 (m) so với cos 0.000

+ Phần đầu cọc đập vỡ 1m bê tông cho chòi râu thép một đoạn 0.8 (m) và ngàm vào đài Phần cọc ngàm vào đài 0.2 (m)

+ Đài móng được đặt trên lớp bê tông lót Mác 100 dày 0.1 (m) để tạo độ phẳng

và tránh mất nước xi măng, rộng hơn đài móng về mỗi phía 0.1 (m)

13.2 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI

13.2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

- Theo TCVN 10304-2014: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế:

VL cb cb b b s s

P = φ (    ' R A +R A )

- Theo tiêu chuẩn, đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ vật liệu cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện cách đáy đài một khoảng là l 1

+l là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền, 0 l0 0 (m)

+α là hệ số biến dạng, ε p

5 5

+ k là hệ số tỷ lệ, k = 50000 vì mũi cọc nằm trong lớp cuội sỏi

+bplà chiều rộng quy ước của cọc, vì cọc có đường kính 1.0 (m) nên:

b = D+1 = 1+1 = 2p (m) +γc 1.2 đối với cọc tiết diện đặc

+ Eb là mô đun đàn hồi của bê tông lấy theo tiêu chuẩn thiết kế Bê tông B25 có

Eb = 30×106 (kN/m2) +J là mô men quán tính của tiết diện cọc Với tiết diện tròn:

R  14.5 (MPa)  14500 (kN / m )

- Rs : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép cọc, với cốt thép nhóm AII:

2 s

13.2.2 Sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lý đất, đá

- Theo TCVN 10304-2014: Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế:

R     ( q A     u f l )

Trong đó:

- c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất,  c 1

- q = b 0.75           4 ( 1 '1 D 2 3 1 h) là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

- u là chu vi tiết diện ngang của cọc: u = 3.14 (m)

- f là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc i

- A là diện tích cọc tựa trên đất: b 2

b

A  0.785 (m )

- l là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i i

-cq= 0.9 là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc cho trường hợp dùng

phương pháp đổ bê tông dưới nước

- cf = 0.6 là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc trường hợp dùng phương pháp đổ bê tông dưới nước

- Cường độ sức kháng fi đối với cát chặt lấy tăng 30%

- i là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị số góc ma sát trong tính toán

- ’1 trọng lượng riêng hiệu dụng của lớp đất dưới mũi cọc ’1 = đn9 = 11 (kN/m3)

- 1 trọng lượng riêng hiệu dụng trung bình các lớp đất cọc đi qua

Hình 13.1: Sơ đồ xác định sức kháng trung bình của các lớp đất trên thân cọc

1

2

3

5 4

6 7

Bảng 13.1: Bảng tra và tính toán ma sát đất ở xung quanh thân cọc

cf×fsi×li(kN/m)

13.2.3 Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc (Rc,u) theo công thức của Viện kiến trúc

Nhật Bản (1988) "Phụ lục G.3.2 TCVN 10304-2014"

Rc,u = Rb + Rs = qbAb  u  f lc,i  c,i fs,ils,i

- u là chu vi tiết diện ngang cọc: u = 3.14 (m)

- lsi (m) : Chiều dày các lớp đất rời cọc xuyên qua

- lci (m): Chiều dày các lớp đất dính cọc xuyên qua

- fc,ivà f lần lượt là cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính và s.irời thứ i: fs.i 10 Ns,i

3



 ; fc,i    p fL Cu,i

- fL hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d, Đối với cọc khoan nhồi: fL = 1

- p hệ số điều chỉnh, phụ thuộc vào Cui/'v

 ứng suất bản thân hiệu quả trung bình của đất

+ Phạm vi lớp đất thứ 4 có ứng suất trung bình bằng ứng suất bản thân tại độ sâu 33.6 (m):

Hình 13.2: Biểu đồ xác định hệ số α p

- Cu,i: lực dính không thoát nước: Cu,i = 6.25×N30

Bảng 13.2: Bảng tra và tính toán ma sát đất ở xung quanh thân cọc

13.2.4 Trị tính toán sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải tính toán dự kiến của cọc: P = min(P ; R ; R ) = 7441 (kN) C VL 1 2

CHƯƠNG 14: THIẾT KẾ MÓNG CHO CỘT C1 VÀ VÁCH V1 14.1 THIẾT KẾ MÓNG M1 (CỘT C1)

N A



   

Trong đó:

+ n là hệ số tin cậy của trọng lượng đài và đất trên đài: n = 1.1

+ TB là trọng lượng riêng của đài và đất trên đài, do đài và bản đáy đổ toàn khối

 TB = BT = 25 (kN/m3) + hTB = 2m là chiều sâu đặt đáy đài kể từ cốt sàn tầng hầm

2 sb

 Chọn số lượng cọc là 2 cọc, sơ đồ mặt bằng cọc bố trí như hình vẽ:

Hình 14.1: Bố trí cọc trong đài

- Kích thước đài cọc là: bl = 1.74.4 (m)

- Khoảng cách giữa 2 tim cọc là 3.0 (m)  3D = 3 (m)

- Khoảng cách từ tim cọc biên ra mép đài: 0.7 (m)  0.7×D

 Thỏa mãn các yêu cầu về bố trí cọc trong đài

20

B

yx