NLTKCT đ t PHÚ đ x QUYỀN lớp CHIỀU t5

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ: NGUN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH PHẦN 1: NỘI DUNG LÝ THUYẾT “TÌM HIỂU VỀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU MÓNG CHO NHÀ CAO TẦNG” PHẦN 2: NỘI DUNG BÀI TẬP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU HIẾU SVTH: ĐƯỜNG THANH PHÚ MSSV: 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN MSSV: 17520800386 TP.HCM, ngày 17 tháng 12 năm 2020 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU MỤC LỤC PHẦN A: LÝ THUYẾT I ĐẶT VẤN ĐỀ Giải pháp móng số nhà cao tầng Một số cố móng cơng trình - II LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CỌC CHO NHÀ CAO TẦNG Khái niệm sở thiết kế móng 1.1 Tổng quan móng cọc: - 1.2 Ý nghĩa cơng tác thiết kế móng 1.3 Nội dung công tác thiết kế móng - Thiết kế móng cọc - Thiết kế móng cọc khoan nhồi - 3.1 Kích thước cọc thường dùng cho nhà cao tầng 3.2 Bê tông cọc nhồi 3.3 Cốt thép cọc nhồi - 3.5 Thiết kế đài cọc khoan nhồi 12 Những đặc điểm thiết kế móng cọc cho nhà cao tầng - 14 Một số công nghệ thi cơng móng cọc thường dùng - 14 5.1 Cọc đóng, rung 14 5.2 Cọc ép (Ép trước ép sau) - 14 5.3 Cọc nhồi (khoan nhồi hay đóng nhồi) 14 Những để lựa chọn giải pháp thi công cọc 15 6.1 Các điều kiện cụ thể để lựa chọn giải pháp thi công cọc - 15 6.2 Nguyên tắc lựa chọn giải pháp thi công cọc - 15 Những phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc thường sử dụng - 15 III KẾT LUẬN - 16 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO - 16 PHẦN B: PHẦN BÀI TẬP 17 Câu 2(**) 17 Câu 3(**) 18 Câu 4(*) - 19 ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU Câu 5(**) - 21 Câu 10(*) 23 Câu 11(***) - 24 Phương án - 24 Phương án - 31 So sánh phương án - 36 Câu 14(*) 37 Câu 15(*) 38 ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU PHẦN A: LÝ THUYẾT TÌM HIỂU VỀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU MÓNG CHO NHÀ CAO TẦNG Đối với nhà cao tầng, thông thường tải trọng lớn, có cố cơng trình gây hậu nghiêm trọng Vì việc lựa chọn giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng tất yếu, cơng trình đặt vùng chịu ảnh hưởng động đất hay đất yếu Vấn đề chọn giải pháp móng cọc (đóng, ép hay cọc nhồi) cho vừa đảm bảo tính ổn định, vừa đảm bảo tính kinh tế an tồn thi cơng cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà cần phải nghiên cứu tính tốn kỹ Qua tóm tắt lý thuyết này, chúng em muốn đưa số vấn đề lựa chọn giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng I ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, đường cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước nói chung, cơng trình xây dựng đã, phát triển mạnh số lượng lẫn quy mô Thực tế cho thấy, số lượng quy mơ cơng trình tăng cố cơng trình tăng theo, nhiều cố gây hậu nghiêm trọng Theo thống kê, cố cơng trình có khoảng 70% liên quan đến móng, nhà cao tầng cơng trình đặt đất yếu hay vùng chịu ảnh hưởng động đất Cũng theo thống kê, giá trị phần móng cơng trình chiếm từ (10 ÷ 50)% giá thành xây dựng cơng trình Vì việc lựa chọn giải pháp móng cho nhà cao tầng để thi cơng cho vừa đảm bảo tính ổn định, vừa kinh tế an toàn vấn đề phải xem xét tính tốn kỹ, mà đơi việc lựa chọn khó khăn, cơng trình đặt vùng chịu động đất hay khu vực xây chen Giải pháp móng số nhà cao tầng Đặc điểm nhà cao tầng tải trọng lớn tập trung, mặc khác trọng tâm nhà cách mặt đất đáng kể nên nhạy tượng nghiêng lệch Khi chịu tác động tải trọng ngang (gió động đất) sinh mơmen lật lớn nên có u cầu khắc khe việc tính tốn cơng trình theo TTGH khả chịu lực, tính ổn định chênh lệch lún móng nhà Vì yêu cầu giải pháp Nền Móng nhà cao tầng phải chịu tải trọng lớn, có khả chống lún lệch chống lật tốt Chúng ta tham khảo qua giải pháp Nền móng cho số cơng trình sau: - Dùng giải pháp móng bè thiên nhiên: + Cao ốc 163 Nguyễn Văn Trỗi, Quận Phú Nhuận + Cao ốc 15 tầng 8A Nguyễn Bỉnh Khiêm, TP.HCM ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU + Khách sạn Tân Đào Viên tầng , Trần Hưng Đạo, Q5 -TP.HCM + Văn phòng Hàng Hải 11 tầng, 211 Nguyễn Văn Trổi, Q.Phú Nhuận - Dùng giải pháp móng cọc tiền chế tiết diện nhỏ thi cơng đóng, ép: + Chung cư Phạm Viết Chánh, TP.HCM cao 15 tầng dùng cọc 300x300 dài 18m + Chung cư Ngô Tất Tố 15 tầng dùng cọc 300x300 dài 36m + Các cao ốc đến 20 tầng Phú Mỹ Hưng, Q7 dùng cọc d = 0,35m d = 0,4m dài 30m, - Dùng giải pháp móng cọc nhồi, cọc Barrette: + Móng khách sạn Royal - Hà Nội dùng cọc nhồi đường kính 1200mm dài 42÷43m, với sức chịu tải cọc 3850 kN + Móng khách sạn Centrol - Hà Nội dùng cọc nhồi đường kính 1000mm dài 39m, với sức chịu tải cọc 3000 kN + Móng cao ốc Ocean place, 80 Đơng Du - TP Hồ Chí Minh dùng cọc nhồi đường kính 1200mm dài 50 ÷ 56m với sức chịu tải cọc 8000 kN - Dùng giải pháp cọc Barrette: + Tháp đơi Petronas Malaysia Cơng trình dùng 29.000m² tường đất betông cốt thép dày 0.8m sâu 30m để làm tường tầng hầm Đã dùng loại cọc barrette 1.2x2.8m sâu từ 60÷125m cọc 0.8x2.8m sâu từ 40÷60m Đài cọc loại móng bè dày 4.5m làm bê tơng cốt thép ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU + Cao ốc View Tower TP Hồ Chí Minh cao 19 tầng dùng 3210m² tường đất dày 0.6m sâu 30m để làm tầng hầm Dùng cọc Barrette 0.8x2.8m sâu 44.5÷46.5m Thực tế cho thấy rằng, nhiều lý khác mà dẫn đến việc lựa chọn giải pháp móng khơng hợp lý, điều gây cố cho cơng trình, mà đơi việc khắc phục cố khó khăn, tốn kém, có phải phá bỏ cơng trình Một số cố móng cơng trình Hình 1: Cao ốc Trung Quốc bị gãy ngang hệ cọc móng cơng trình Hình 2: Cơng trình bị nghiêng lún lệch q mức móng Hình 3: Sự cố nứt nhà lân cận sử dụng giải pháp móng sâu khơng hợp lý Hình 4: Cơng trình lật ngang giải pháp móng phù hợp ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐỒN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU II LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CỌC CHO NHÀ CAO TẦNG Thực tế cho thấy thiết kế giải pháp móng nơng cho nhà cao tầng dùng móng bè đất tốt, nhiều tài liệu nghiên cứu kết luận không nên chọn giải pháp móng bè cho nhà cao tầng móng bè có nhiều rủi ro, thiếu an toàn dễ lún nghiêng gây ảnh hưởng cơng trình lân cận, vùng chịu ảnh hưởng động đất Vì thiết kế thực tế móng cơng trình nhà cao tầng, giải pháp móng cọc thường lựa chọn, móng cọc chiếm vị trí quan trọng khơng đảm bảo chất lượng cơng trình mà cịn có ý nghĩa kinh tế dễ đạt mục tiêu tiến độ đề Nhưng thiết kế móng cọc cho hợp lý vấn đề phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà phải xem xét kỹ Khái niệm sở thiết kế móng 1.1 Tổng quan móng cọc: Ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật nói chung, móng cọc ngày cải tiến, hoàn thiện, đa dạng chủng loại phương pháp thi công, phù hợp với yêu cầu cơng trình xây dựng Móng cọc có ưu điểm sau: - Giảm chi phí, vật liệu, giảm khối lượng công tác đất - Tránh ảnh hưởng mực nước ngầm công tác thi công, giới hóa cao thường lún - Tăng tính ổn định cho cơng trình có chiều cao lớn, tải trọng ngang lớn nhà cao tầng, nhà tháp… Kinh nghiệm nước gần cho thấy, xây dựng nhà khơng có tầng hầm móng cọc tỏ có nhiều hiệu kinh tế Móng cọc gồm phận cọc đài cọc - Cọc kết cấu có chiều dài lớn so với bề rộng tiết diện ngang, đóng hay thi cơng chỗ vào lịng đất, đá, để truyền tải trọng cơng trình xuống tầng đất đá sâu đảm bảo cho cơng trình ổn định - Đài cọc kết cấu dùng để liên kết cột lại với phân bố tải trọng cơng trình lên cọc Hình 5: Bộ phận móng cọc ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU 1.2 Ý nghĩa cơng tác thiết kế móng Khi tính tốn, thiết kế xây dựng cơng trình, phải đảm bảo thỏa mãn ba yêu cầu sau: - Bảo đảm làm việc bình thường cơng trình q trình xây dựng sử dụng lâu dài sau - Bảo đảm ổn định mặt cường độ biến dạng kết cấu tồn cơng trình - Bảo đảm thời gian xây dựng ngắn với giá thành hợp lý 1.3 Nội dung công tác thiết kế móng Trong tính tốn thiết kế móng cơng trình, người ta chủ yếu tính theo trạng thái giới hạn (TTGH) Trạng thái giới hạn trạng thái mà vượt q kết cấu khơng cịn thỏa mãn yêu cầu đề thiết kế Việc tính tốn móng tiến hành tính tốn theo trạng thái giới hạn sau: - Trạng thái giới hạn thứ I: Tính tốn cường độ ổn định móng - Trạng thái giới hạn thứ II: Tính toán biến dạng - Trạng thái giới hạn thứ III: Tính tốn hình thành phát triển khe nứt (chỉ áp dụng cho kết cấu đặc biệt tường tầng hầm, đáy chứa chất lỏng ) Thiết kế móng cọc Phương pháp tính toán dựa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10304-2014 “Móng Cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” - Khảo sát địa chất nhà cao tầng - Xác định sức chịu tải cọc + Xác định sức chịu tải cọc theo điều kiện vật liệu + Xác định sức chịu tải cọc theo đất - Thiết kế móng cọc - Kiểm tra móng cọc theo TTGH thứ I - Kiểm tra móng cọc ma sát theo TTGH thứ II - Thiết kế thép cho đài cọc - Vận chuyển để thi cơng ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐỒN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU Thiết kế móng cọc khoan nhồi Cọc nhồi sử dụng trường hợp tải trọng cơng trình lớn (nhà cao tầng, cầu,…) cơng trình xây dựng khu dân cư Cọc nhồi có ưu điểm sức chịu tải lớn, thi công không gây chấn động mạnh tiếng ồn lớn Tuy cọc nhồi có nhược điểm giá thành cao việc kiểm tra chất lượng phức tạp Ở nước ta cơng trình nhà cao tầng xây dựng thành phố lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh hầu hết dùng móng cọc nhồi Thực tế cho thấy việc sử dụng móng cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng hợp lý 3.1 Kích thước cọc thường dùng cho nhà cao tầng Đường kính cọc 0,60m; 0,80m; 1,00m; 1,20m; 1,40m Chiều dài cọc tuỳ theo điều kiện địa chất cơng trình địa điểm xây dựng - Thí dụ Hà Nội, cọc nhồi thường cắm vào tầng cát lẫn cuội sỏi độ sâu 40 ÷ 50m; thành phố Hồ Chí Minh, cọc nhồi thường cắm vào tầng sét pha nửa cứng độ sâu 30 ÷ 50m 3.2 Bê tơng cọc nhồi Bê tơng phải có mác R ≥ 250#, thường dùng mác 300#, dùng khoảng 425 kg xi măng cho 1m3 bê tông Độ sụt thông thường từ 12 đến 17 3.3 Cốt thép cọc nhồi Cốt thép thiết kế theo quy định sau đây: - Cốt thép bố trí theo tính tốn - Nếu cọc chịu nén tâm cốt thép cần bố trí đến 1/3 chiều dài cọc (ở phía đầu cọc) - Nếu cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ cần bố trí cốt thép hết chiều dài cọc - Cọc chịu nén có hàm lượng thép chủ (thép dọc) ≥ 0,2 ÷ 0,4 (%) - Cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ có hàm lượng thép chủ ≥ 0,4 ÷ 0,65% - Cốt thép chủ bố trí theo chu vi cọc có đường kính tối thiểu Φ ≥ 12mm - Cốt thép đai Φ6 ÷ 10mm đặt cách 200 ÷ 300mm dùng cốt đai đơn vòng xoắn liên tục Vòng xoắn liên tục nên dùng cho loại cọc nhỏ (D = 60cm 80cm) ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CƠNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU - Nếu lồng cốt thép dài 4m cách đoạn 2m cần bổ sung thép đai có đường kính lớn (thí dụ Φ12 Φ14) để tăng cường cho lồng cốt thép, đồng thời để gắn miếng kê bảo vệ cốt thép bê tông - Lớp bê tông bảo vệ cốt thép không nhỏ 5cm, thông thường 7cm - Khoảng cách cốt thép dọc (thép chủ) không nhỏ 10cm - Nếu tiết diện cọc nhỏ 0,5m2, hàm lượng cốt thép dọc khơng nhỏ 0,5% Nếu tiết diện cọc từ 0,5m2 ÷ 1m2, hàm lượng cốt thép dọc thường vào khoảng 0,25% - Để chống đẩy trồi lồng cốt thép đổ bê tơng (bằng phương pháp vữa dâng) cần bố trí hai khung thép hình đầu mũi cọc cách 2m - Nối cốt thép cọc không hàn hơi, buộc hàn chấm điện ĐƯỜNG THANH PHÚ – 17520800356 ĐOÀN XUÂN QUYỀN – 17520800386 10 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ - KẾT CẤU CÔNG TRÌNH GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU Câu 11(***) Một sàn công tác 8x15m gồm sàn dầm thép tựa lên cột thép, chịu hoạt tải 10 kPa Hãy đề xuất tính tốn số phương án kết cấu sàn khác chiều dày sàn, khoảng cách dầm, kích thước tiết diện dầm phụ, kích thước tiết diện dầm So sánh trọng lượng thép phương án Bài làm: Phương án 1: a) Xác định kích thước sàn Căn vào hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn pc = 1000 daN/m2, tra bảng chọn trước chiều dày sàn t = 8mm Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn: qc = gc + pc = (γT.t) + pc = (7850 x 0,008) + 1000 = 62,8 + 1000 = 1063 daN/m2 Tổng trọng tính tốn lên sàn: qtt = gtt + ptt = (gtt x γg) + (ptt x γp) = (62,8 x 1,1) + (1000 x 1,2) = 1269 daN/m2 Xác định tỉ số 𝑙 𝑡 Theo công thức gần A.L.Teloian: 𝑙 4𝑛𝑜 𝐸1 × 150 2,31 × 106 = × (1 + 72 ) = 166 (1 + 72 ) = 𝑡 15 𝑛𝑜 𝑞𝑐 15 1504 × 0,1047 Trong đó: 𝑙 no = [ ] =150 E1 = ∆ 𝐸 1−𝑣 = 2,1×106 1−0,32 = 2,31 × 106 daN/cm2 𝑙 Nếu lấy t = 8mm tỉ số = 170 nhịp là: l= x 130 = 1020mm 𝑡 Chọn l = 1250mm - Kiểm tra độ võng bản: ∆ = ∆𝑜 1+𝛼 Với: ∆o = = 3,43 × qcs ×l4 384 E1 ×I = 1+3,17 384 × ∆ 0,82 l 125 = 0,82 𝑐𝑚; = 0,1063×1254 ×12 2,31×106 ×0,83 𝛼 tính từ cơng thức: α(1 + α)2 = 3∆2 o t2 = 152 ∆