Thiết kế tường vây tầng hầm cho chung cư FOUR ACES

Thiết kế tường vây tầng hầm cho chung cư FOUR ACES

I.1 MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 2

I.1 PHẠM VI CÔNG VIỆC 2

I.2 THÔNG TIN DỰ ÁN 2

I.2.1 Vị trí 2

I.2.2 Mô tả công trình 2

I.2.3 Kết cấu tường hầm 3

I.2.4 Vật liệu sử dụng 3

I.2.5 Tiêu chuẩn áp dụng 3

I.2.6 Hồ sơ tham khảo 4

I.2.7 Phần mềm tính toán và đơn vị sử dụng 4

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC 4

II.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 4

II.2 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SPT CHO TỪNG LỚP ĐẤT 5

II.3 PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 5

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY 10

III.1 CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 10

III.1.1 Các giai đoạn thi công 10

III.1.2 Số liệu tính toán 10

III.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 10

III.3 TÍNH TOÁN CHIỀU DÀI TƯỜNG VÂY THEO PHƯƠNG PHÁP DẦM ĐẲNG TRỊ 11

III.4 MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 14

III.4.1 Thông số địa chất 15

III.4.2 Thông số văng chống 15

III.4.3 Thông số về diaphragm wall 15

III.4.4 Tải trọng công trình dọc biên tường vây 16

III.5 MÔ HÌNH PLASXIC v8.6 17

III.6 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO TƯỜNG VÂY 30

III.6.1 Vật liệu làm tường vây 30

III.6.2 Tính toán thép chủ nằm về phía bên trong hố đào 30

III.6.3 Tính toán thép chủ nằm về phía bên ngoài hố đào 31

III.6.4 Tính toán khả năng chống cắt của bê tông 31

III.7 KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỐ MÓNG TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG 31

III.7.1 Kiểm tra ổn định chống phun trào 31

III.7.2 Kiểm tra chống trồi của khối đất ở đáy hố móng 34

CHƯƠNG IV THI CÔNG TƯỜNG VÂY 37

IV.1 TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TƯỜNG VÂY 37

IV.2 THI CÔNG TƯỜNG DẪN 37

IV.2.1 Nhiệm vụ của tường dẫn 37

IV.2.2 Hình thức cấu tạo tường dẫn 37

IV.2.3 Tính toán cốp pha tường dẫn 38

IV.2.4 QUI TRÌNH THI CÔNG TƯỜNG DẪN 40

IV.3 CHUẨN BỊ DUNG DỊCH BENTONITE GIỮ VÁCH 41

IV.3.1 PHA CHẾ DUNG DỊCH BENTONITE 42

IV.4 THI CÔNG ĐÀO TƯỜNG VÂY 45

IV.4.1 LẬP TRÌNH TỰ THỰC HIỆN CÁC ĐƠN NGUYÊN 45

IV.4.2 THIẾT BỊ ĐÀO 46

IV.4.3 ĐÀO KHOAN BẰNG MÁY ĐÀO GẦU NGOẠM 47

IV.4.4 CHỐNG SỤT LỞ CHO THÀNH HỐ ĐÀO 48

IV.4.5 CÔNG TÁC LÀM SẠCH ĐÁY HỐ ĐÀO 48

IV.4.6 KIỂM TRA VÁCH ĐẤT CỦA TƯỜNG VÂY 49

IV.5 BỘ GÁ LẮP GIOĂNG CHỐNG THẤM CWS 49

IV.5.2 LẮP ĐẶT GIOĂNG CWS 50

IV.5.3 ƯU ĐIỂM CỦA GIOĂNG CHỐNG THẤM CWS 51

IV.6 GIA CÔNG VÀ LẮP DỰNG LỒNG CỐT THÉP 51

IV.6.1 GIA CÔNG LỒNG THÉP 51

IV.6.2 LẮP DỰNG, HẠ LỒNG THÉP VÀO VỊ TRÍ KHOAN ĐÀO 53

IV.6.3 TRÌNH TỰ LẮP DỰNG VÀ HẠ LỒNG THÉP 59

IV.7 ĐỔ BÊ TÔNG CHO KHOAN ĐÀO 61

IV.8 HOÀN THÀNH KHOAN ĐÀO TƯỜNG VÂY 62

THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY TẦNG HẦM CHO CHUNG CƯ FOUR ACES

CHƯƠNG II TỔNG QUAN

II.1 PHẠM VI CÔNG VIỆC

- Phạm vị của thuyết minh này là cung cấp một yêu cầu tối thiểu cho việc thiết kế kết cấu

và biện pháp thi công tường vây tầng hầm của “CHUNG CƯ FOURS ACE”

- Đặc điểm kỹ thuật này quy định tiêu chuẩn thiết kế được đưa vào xem xét trong giai đoạnthiết kế kết cấu Các thông tin và tải trọng của vật liệu sử dụng khi thi công của các cấutrúc khác nhau

- Danh sách các quy định và các tiêu chuẩn và các giả định thiết kế nhằm đạt được hiệuquả tốt nhất về tối ưu hóa khối lượng kết cấu và giữ cho chi phí xây dựng là hợp lý nhất

Vì nằm trên các trục đường giao thông chính nên thuận tiện cho việc vận chuyển máy mócthiết bị, xe chở vật liệu xây dựng ra vào công trình một cách dễ dàng

Hệ thống cơ sở hạ tầng khu vực xây dựng: cấp điện, cấp nước đã hoàn chỉnh, tạo điều kiệnthuận lợi trong thi công

Hiện trạng khu đất xây dựng trên nền chung cư cũ đã tháo dỡ, gặp một số khó khăn ban đầutrong công tác thi công móng, tuy nhiên những trở ngại trên đã được tiên đoán và khắc phục

II.2.2 Mô tả công trình

Chung cư Four Aces bao gồm 20 tầng (17 tầng nổi và 3 tầng hầm) với những đặc điểm nhưsau:

- Chiều cao tầng điển hình 3.4m; tổng chiều cao 58m (chưa kể tầng hầm);

- Mặt bằng hình chữ nhật có kích thước 40x49m

Chức năng của từng khối nhà:

- Tầng hầm được sử dụng làm bãi giữ xe cho toàn bộ chung cư và khu vực lân cận, trong

đó tầng hầm 1 được sử dụng để giữ xe gắn máy, tầng hầm 2 và 3 được sử dụng để giữ xe

ô tô, bên cạnh đó tầng hầm cũng là nơi chứa các trang thiết bị phục vụ cho chiếu sáng dựphòng như máy phát điện, bể nước ngầm, bể tự hoại, v.v…

- Tầng trệt và tầng lửng chủ yếu dùng để kinh doanh dịch vụ, cửa hàng buôn bán giống

- Tầng thượng gồm các kho của chung cư, v.v…

Bảng chi tiêu quy hoạch khu đất của chung cư Four Aces

ST

Diện tích đất xây dựng (m 2 )

Mật độ xây dựng (%)

Diện tích sàn xây dựng (m 2 )

Số căn hộ

Dân số (người)

II.2.3 Kết cấu tường hầm

Công trình có 3 mặt giáp đường, 1 mặt còn lại giáp nhà dân cao khoảng 1-2 tầng Chiều sâuđào trung bình của công trình khoảng 11.0m Chúng tôi chọn tường vây barrete dày 800mm sâu25m

II.2.5 Tiêu chuẩn áp dụng

- TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXD 5575:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép

- TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động

- TCXD 229:1999: Tải trọng gió tác động theo TCVN 2737:1995

- TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- BS 8110-1997: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (Anh)

- BS 8002-1994: Tiêu chuẩn thiết kế tường chắn đất (Anh)

- ACI 318 – 2008: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép (Mỹ)

Và các TCXD hiện hành khác

II.2.6 Hồ sơ tham khảo

- Báo cáo khảo sát địa chất do Đại học Bách Khoa thực hiện

- Các bản vẽ kiến trúc

II.2.7 Phần mềm tính toán và đơn vị sử dụng.

- SAP2000 : Phân tích và kiểm tra hệ chống tầng hầm

- PLASXIC 8.6 : Thiết kế tường vây

- MICROSOFT OFFICE 2013: Soạn thảo, trình chiếu

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC

III.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT

Theo kết quả khảo sát địa chất cho thấy các lớp đất tại khu vực xây dựng có những đặc điểmsau:

Lớp 1: sét pha nặng lẫn bụi, màu xám nhạt, dẻo mềm;

Lớp 2: sét lẫn bụi, màu nâu hồng, nửa cứng;

Lớp 3: cát mịn, màu xám đen, kém chặt;

Lớp 4: cát pha sét nhẹ, hạt mịn lẫn bụi, màu hồng nhạt, chặt vừa;

Trong thời gian khảo sát, mực nước ngầm xuất hiện và ổn định trong hố khoan ở độ sâu 3.9m Kết quả phân tích 01 mẫu nước lấy trong hố khoan cho thấy nước ngầm trong khu vực xâydựng ăn mòn yếu bê tông theo giá trị độ cứng tổng cộng

-III.2 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SPT CHO TỪNG LỚP ĐẤT

02468101214161820222426283032343638404244464850

Hình 1 Sự phân bố các lớp đất trong hố khoang và số liệu thí nghiệm SPT

III.3 PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

Độ dốc các lớp đất nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đấttại mọi điểm của công trình như mặt cắt địa chất điển hình

Lớp 4: cát pha sét nhẹ, hạt

mịn lẫn bụi, màu hồng nhạt,chặt vừa;

Lớp 1: sét pha nặng lẫn bụi, màu xám nhạt, dẻo mềm;

Lớp 2: sét lẫn bụi, màu nâu hồng, nửa cứng;

Lớp 4: cát pha sét nhẹ hạt mịn lẫn bụi, màu hồng nhạt, chặt vừa;

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY

IV.1 CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

IV.1.1 Các giai đoạn thi công

Các giai đoạn thi công phần ngầm bằng thi công ngược theo phương pháp hở sơ bộ đượcđịnh hướng như sau:

• Giai đoạn 1a: thi công cọc khoan nhồi (với cột chống tạm bằng thép hình)

• Giai đoạn 1b: thi công tường vây;

• Giai đoạn 2: đào đất đến cao độ - 3.11m;

• Giai đoạn 3: thi công sàn tầng hầm 1;

• Giai đoạn 4: đào đất đến cao độ - 6.51m;

• Giai đoạn 5: thi công sàn tầng hầm 2;

• Giai đoạn 6: đào đất đến cao độ - 11.66m;

• Giai đoạn 7: thi công đài móng và sàn tầng hầm 3;

• Giai đoạn 8: thi công sàn tầng trệt và chuyển sang giai đoạn thi công phần thân;

Dự trù giai đoạn nguy hiểm nhất là giai đoạn 6

Tùy theo kết quả khảo sát sẽ điều chỉnh lại hướng thi công cho hợp lý

IV.1.2 Số liệu tính toán

• Tường liên tục trong đất dày 800mm bằng bê tông cốt thép

• Vật liệu làm tường: bê tông M300 và cốt thép A.III

• Mực nước ngầm bên ngoài hố đào ổn định tại cao độ -3.9m Mực nước ngầm trong hốđào thay đổi theo trình tự thi công phần ngầm, giả thiết luôn thấp hơn mặt đất trong hố đào 0.5m

• Lượng phụ tải trên mặt đất lấy bằng 1.5 (T/m2 )

IV.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

Những quy trình thiết kế cổ điển (phương pháp cân bằng tĩnh,…) dựa vào những giả thiếtđơn giản hóa và thường mâu thuẫn với ứng xử thực giữa tường và đất, điển hình là sự khôngtương thích giữa áp lực và chuyển vị Khi thiết kế tường trong đất theo các phương pháp cổ điểnthì áp lực đất được tách riêng thành áp lực đất bị động hay áp lực đất chủ động giới hạn tại tất cảcác điểm trên tường chắn mà không xem xét đến độ lớn và chiều chuyển vị của tường và của đất.Trong trường hợp thiết kế tường có neo/thanh chống, khuynh hướng dịch chuyển của tường tạo

ra các điều kiện bị động bên trên neo bị bỏ qua Tác động do khả năng uốn của tường bị bỏ qua.Cho nên những chuyển vị được tính toán dựa trên các giả thuyết, khó phản ánh hợp lý sự làmviệc thực của kết cấu

Phương pháp phân tích sự làm việc đồng thời giữa tường và kết cấu Trong mô hình đơngiản nhất, tường vây được mô hình như thanh dầm và đất nền được mô hình như một chuỗi các

cho kết quả các chuyển vị của tường, mômen uốn, lực cắt, phản lực trong hệ giằng chống ngang.Tuy nhiên, phương pháp này có một số hạn chế chính là đã lý tưởng hóa sự làm việc của đất nềnđược sử dụng, hệ số phản lực của đất nền theo phương ngang khó được đánh giá một cách chínhxác, chuyển vị của đất nền xung quanh kết cấu không được tính toán, độ cứng và sự làm việc của

hệ giằng chống ngang khó được mô hình chính xác như điều kiện thực tế

Dựa trên những phân tích trên đưa ra quy trình tính toán như sau: áp dụng phương pháp dầmđẳng trị (tham khảo “Thiết kế và thi công hố móng sâu” - PGS.TS Nguyễn Bá Kế) để tính toán

sơ bộ ra chiều sâu chôn tường, dùng chương trình PLAXIS 2D V8.5 để mô phỏng tường vây vàkhảo sát các thời điểm trong quá trình thi công, từ đây lấy ra các thông số cần thiết để thiết kế

IV.3 TÍNH TOÁN CHIỀU DÀI TƯỜNG VÂY THEO PHƯƠNG PHÁP DẦM ĐẲNG TRỊ

- Áp lực đất chủ động tác dụng lên tường vây ở độ sâu x nằm trong lớp đất thứ hai:

Điểm áp lực đất bằng không nằm cách mặt phân cách của lớp đất thứ hai 7.85m

Theo phương pháp dầm đẳng trị, coi điểm uốn trùng với điểm có áp lực đất bằng không,điểm uốn không chia tường chắn thành 2 phần, phần từ trên điểm uốn không trở lên là dầm liêntục có các gối đỡ là các thanh chống và chịu tác dụng của ngoại lực là áp lực đất và nước; phầndầm từ dưới điểm uốn không trở xuống Sau khi giải phần dầm liên tục có được phản lực gối tạiđiểm uốn không, giải phương trình cân bằng mômen của phần dầm dưới ta có được độ chôn sâucủa tường vây

Tính toán áp lực đất tác dụng lên phần dầm liên tục;

Tính toán áp lực đất tác dụng lên phần dầm liên tục;

9,72 15

90,66

120,54

58,75

78,11 67,62 31

27,37

27,37 47,94

31,38

81,74 50,68 164,16 92,1 77,6 47,94 121,76 194,02 108,85 109,5 47,8 170,41

121,76 36,31

Hình 6 Biểu đồ áp lực đất tác dụng lên dầm liên tục

Dùng phần mềm SAP2000 để giải bài toán trên, ta được kết quả như sau;

Hình 7 Biểu đồ mômen và phản lực của dầm liên tục

Giả thiết chân tường vây nằm trong lớp đất thứ ba;

Tính toán áp lực đất tác dụng vào tường vây phần dưới điểm uốn không;

Áp lực đất chủ động tại độ sâu z=- 21.2 (m); (lớp đất thứ hai)

Vậy tổng chiều dài của tường trong đất là: 7 14.2 3.935 25.135 (m)+ + = .

Ta chọn chiều sâu chôn tường là 25m

IV.4 MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS

Mô phỏng bằng chương trình Plaxis 2D v8.5 Xét một dải tường tầng hầm theo phương

ngắn Bài toán xem như đối xứng, chỉ mô phỏng một nửa hố (chiều rộng hố lấy bằng 20m)

143.20

6.35

x 0.66 1

14.8x 9.76- A

Soft Soil để phân biệt đầy đủ các chỉ số nén và nở của đất Các chỉ số này được tính toán từ kếtquả của thí nghiệm nén một trục - oedometer.

Đối với các lớp đất dính dùng mô hình ứng xử không thoát nước lỗ rỗng (undrained) Đốivới các lớp đất rời dùng mô hình thoát nước lỗ rỗng (drained)

Mực nước ngầm ngoài hố đào, theo báo cáo khảo sát địa chất ổn định ở độ sâu -3.9m Trong

hố đào, để thuận tiện cho công tác thi công, ta sẽ tiến hành bơm hút mực nước ngầm luôn thấphơn mặt hố đào - 0.5m Do độ chênh mực nước ở trong hố và ngoài hố sẽ xuất hiện dòng thấm từnơi có áp lực cao sang nơi có áp lực thấp, điều nảy ảnh hưởng tới tới áp lực đất trong các giaiđoạn thi công

Hệ số Rinter kể đến mực độ thô ráp/trơn nhẵn của bề mặt tiếp xúc tường - đất chi phối sự làm

việc đồng thời của tường và đất Theo kinh nghiệm, với bề mặt bê tông - sét: Rinter= 1.0 0.7 - ;

với bề mặt bê tông - cát: Rinter= 1.0 0.8 - Đơn giản, chọn Rinter= 0.8 cho tất cả các lớp đất.

IV.4.1 Thông số địa chất

IV.4.2 Thông số văng chống

Do thi công bằng biện pháp thi công ngược, nên các sàn tầng hầm trong lúc thi công sẽ đóngvai trò là văng chống Sàn có hai loại chiều dày: 250mm đối với sàn tầng trệt và sàn tầng hầm 1,

2 và 300mm đối với sàn tầng hầm 3

Sàn tầng trệt và hầm 1, 2: EA=2.9 10´ 7´ 0.25 1 7.25 10 (kN/m)´ = ´ 6 ;

Sàn tầng hầm 3: EA=2.9 10´ 7´ 0.3 1 8.7 10 (kN/m)´ = ´ 6 ;

IV.4.3 Thông số về diaphragm wall

Bề dày của tường là 800mm, làm bằng bê tông M300;

Tường làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic);

Hệ số poisson: n= 0.2;

IV.4.4 Tải trọng công trình dọc biên tường vây

- Mặt công trình tiếp giáp nhà dân là các công trình 1-2 tầng Giả định giải pháp móng củacác tòa nhà này là hệ móng nông trên nền thiên nhiên Tải trọng phân bố đều phía bênngoài tường vây của công trình là 15 KN/m2

IV.4.5 Trình tự đào đất và chống tường vây

IV.5 MÔ HÌNH PLASXIC v8.6

Vì công trình đối xứng nên ta chỉ mô hình 1 nữa hố đào ( 20m )

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY D800 DÀI 25M

Hình 8 Mô hình tường vây

Hình 9 Mesh đất chia lưới tính toán

Hình 10 Thông tin địa chất công trình

Hình 11 Thông số tường vây barret dày 800mm

Hình 12 Thuộc tính sàn tầng hầm 1.2

Hình 13 Thuộc tính sàn hầm tầng 3

Hình 14 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 1 )

Hình 15 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 2 )

Hình 16 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 3 )

Hình 17 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 4 )

Hình 19 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 6 )

Hình 20 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 7)

Hình 21 Chuyển vị - Moment – Lực cắt ( Phase 8)

Nhận xét:

- Chuyển vị lớn nhất tường vây 31.19 mm,

- Moment lớn nhất : 728.4 kN.m

- Lưc cắt lớn nhất: 540.84 kN

IV.6 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO TƯỜNG VÂY

IV.6.1 Vật liệu làm tường vây

- Bê tông M300: Rb = 13 MPa, Rbt = 1 MPa, Eb = 39000 Mpa

IV.6.2 Tính toán thép chủ nằm về phía bên trong hố đào

Tại độ sâu z=- 9.96 (m); ta có Mmax=728.4(kNm/m);

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là a=5 (cm);

2 0

IV.6.3 Tính toán thép chủ nằm về phía bên ngoài hố đào

Tại độ sâuz=- 6.385 (m); ta có Mmax=476.769 (kNm/m);

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là a=5 (cm);

Tính toán tương tự, ta được F s =18.69 (cm )2

IV.7 KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỐ MÓNG TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG

IV.7.1 Kiểm tra ổn định chống phun trào

Để đơn giản cho việc tính toán, có thể lấy gần đúng đường chảy ngắn nhất, tức là đườngchảy sát vào tường chắn để tìm lực chảy thấm lớn nhất

3.10

14.20

3.80 3.80

9.04 0.50

1

2

3 3

D : độ chênh cột nước áp từ đáy lớp 3 đến lớp 4;

Vì sự chảy qua các lớp đất là sự chảy liên tục nên có vận tốc bằng nhau ® v1= = =v2 v3 v4

k L

k L

-

k L

k L

-

1

0.129

0.043.1

2

4.967

0.3514.2

H i

L

D

;3

3 3

3

0.012

1.42 108.4

4

3.161

0.359.04

H i

IV.7.2 Kiểm tra chống trồi của khối đất ở đáy hố móng

IV.7.2.1 Phương Pháp Tính Chống Trồi Khi Đồng Thời Xem Xét Cả c Và f

q

H

D D

B

B' A'

Hình 23 Sơ đồ tính toán chống trồi khi đồng thời xem xét c và f

Xem mặt phẳng ở đáy tường là mặt chuẩn để tìm khả năng chịu lực giới hạn thì hình dạngcủa đường trượt như hình 23 Công thức được dùng để kiểm tra tính ổn định chống trồi của đáy:

2 1

Trong đó: D: độ chôn sâu của thân tường;D=13.34 (m)

H: độ đào sâu của hố móng; H=11.66 (m)