Nghiên cứu so sánh khả năng ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và cọc bê tông cốt thép thông thường cho các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh kon tum

Đề tài này đã tiến hành nghiên cứu khả năng ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước cho các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Kon Tum thông qua việc tính toán 2 phương án cọc cho một công trình cụ thể Dựa vào tổ hợp tải trọng tính được từ đặc điểm công trình và các điều kiện địa chất tại tỉnh Kon Tum tác giả đã thiết kế phương án móng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước và so sánh với phương án móng cọc thông thường Kết quả nghiên cứu cho thấy với cùng các điều kiện như nhau phương án cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có nhiều ưu điểm vượt trội cả về kỹ thuật và giá thành thi công so với phương án móng cọc thông thường Như vậy có thể sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước thay thế cho phương án móng cọc thông thường của các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Kon Tum

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH VĂN ĐỨC NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LI TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP THƠNG THƯỜNG CHO CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trịnh Văn Đức MỤC LỤC TRANG BÌA MỤC LỤC TRANG TĨM TẮT LUẬ VĂ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Ở ẦU ý chọn đề tài 2 ục tiêu nghiên cứu ối tượng, phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu ội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn u t c u n văn HƯƠ G TỔ G QU VỀ Ọ BÊ TÔ G ỐT THÉP Ú SẴ VÀ Ọ BÊ TÔ G TÂ Ứ G SUẤT TRƯỚ 1.1 Tổng quan cọc bê tông cốt thép đ c sẵn 1.1.1 ọc bê tông cốt thép tiết diên vuông 1.1.2 ọc bê tông cốt thép tiết diện vuông với ỗ ỗng trịn 1.1.3 ọc bê tơng cốt thép với tiết diện khác 1.2 Tổng quan cọc bê tông i t m ứng su t t ước 1.2.1 ặc điểm chịu ực cọc bê tông i t m ứng su t t ước 1.2.2 Ph n oại cọc bê tông i t m ứng su t t ước 1.2.3 u tạo cọc bê tông i t m ứng su t t ước 8 8 1.2.4 hế tạo cọc bê tông i t m ƯST 1.3 Thi công cọc BT T đ c sẵn cọc bê tông i t m ứng su t t ước 12 1.3.1 Ép tĩnh 13 1.3.2 óng cọc 14 1.3.3 Phương pháp khoan thả (Nakabory) 15 1.4 Nhân xét chương 16 HƯƠ G Ơ SỞ Ý THUYẾT TÍ H T Á Ọ BÊ TÔ G Ú SẴ VÀ Ọ BÊ TÔ G TÂ Ứ G SUẤT TRƯỚ 17 2.1 Thiết kế móng cọc thông thường 17 2.1.1 hững dẫn tính tốn 2.1.2 ột số điểm ưu ý tính tốn móng cọc 17 17 2.1.3 Trình tự tính tốn móng cọc 20 2.2 Tính tốn, thiết kế cọc bê tông i t m ứng su t t ước (BT ƯST) 39 2.2.1 ánh giá tổn hao ứng su t t ong BT ƯST 2.2.2 Tính tốn cọc BT ƯST 2.3 Nhân xét chương HƯƠ G 3.TÍ H T Á Á PHƯƠ G Á Ú SẴ VÀ Ọ BÊ TƠ G Ụ THỂ 3.1 Giới thiệu cơng trình TÂ 39 44 46 Ĩ G Ọ BÊ TƠ G ỐT THÉP Ứ G SUẤT TRƯỚ TRÊ Ơ G TRÌ H 48 48 3.1.1 Giới thiệu chung 48 3.1.2 Quy mô dự án 48 3.1.3 Giải pháp kỹ thuật chung tồ nhà 3.2 Phương án cọc bê tơng cốt thép đ c sẵn 3.2.1 Quan niệm tính tốn 3.2.2 Thiết kế móng điển hình 3.3 Phương án cọc bê tông i t m ứng su t t ước 50 50 50 51 66 3.3.1 Tính sức chịu tải cọc 3.3.2 Tính tốn, kiểm t a phương án móng cọc BT ƯST 66 72 3.4 Ph n tích, đánh giá đề xu t 3.4.1 Về mặt kỹ thuật 3.4.2 Về mặt kinh tế 3.4.3 ề xu t 3.5 hận xét chương KẾT UẬ VÀ K Ế GHỊ Kết uận Kiến nghị TÀ ỆU THAM KHẢ 72 72 74 77 78 79 79 80 81 PHỤ Ụ QUYẾT Ị H G Ề TÀI LUẬ VĂ THẠ SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘ ỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN 82 TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THÔNG THƯỜNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KON TUM Học viên: T ịnh Văn ức huyên ngành: Kỹ thuật X y dựng ơng t ình D n dụng ơng nghiệp ã số: 60.58.02.08 Khóa: K34.XDD.KT, T ường ại học Bách khoa H Tóm tắt: ề tài tiến hành nghiên cứu khả ứng dụng cọc bê tông y t m ứng su t t ước cho cơng trình xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum thơng qua viêc tính tốn phương án cọc cho mơt cơng t ình cụ thể Dựa vào tổ hợp tải t ọng tính từ đăc điểm cơng t ình điều kiên địa ch t tỉnh Kon Tum, tác giả thiết kế phương án móng cọc bê tông li tâm ứng su t t ước so sánh với phương án móng cọc thơng thường Kết nghiên cứu cho th y, với điều kiên nhau, phương án cọc bê tông y t m ứng su t t ước có nhiều ưu điểm vượt t ôi kỹ thu t giá thành thi cơng so với phương án móng cọc thơng thường hư v y sử dụng cọc bê tông y t m ứng su t t ước thay cho phương án móng cọc thơng thường cơng t ình x y dựng t ên địa bàn tỉnh Kon Tum Từ khóa: ọc bê tơng cốt thép, cọc bê tông y t m ứng su t t ước, cọc ỗng, sức chịu tải cọc bê tông y t m ứng su t t ước, thi công ép cọc bê tông COMPARISON STUDYING OF APPLICABILITY OF PRESTRESSED SPUN CONCRETE PILE AND NORMAL CONCRETE PILE FOR CONSTRUCTION WORKS IN KON TUM PROVINCE Summary: This topic has studied the applicability of the prestressed concrete pile for construction works in Kontum province through the design of two different foundation plans with a certain construction work Based on calculated load combination from the work characteristics and the geological conditions in Kontum province, the author has designed the prestressed spun concrete pile plan and compared with the normal concrete pile plan Research result show that, with the same conditions, the prestressed spun concrete pile plan has many outstanding advantages in both engineering and construction cost compared to the normal concrete pile plan Thus, it is possible to use prestressed spun concrete piles to replace the normal precast reinforced concrete piles of construction works in Kontum provice Keywords: precast reinforced concrete pile, prestressed spun concrete pile, hollow pile, the bearing capacity of the prestressed spun concrete pile, to drive the precast concrete pile DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc cọc Bảng 2.1 T ị số hệ số k μ 42 Bảng 3.1 Dự kiến quy mơ diện tích khối cơng trình 49 Bảng 3.2 Bảng thống kê diện tích nhà làm việc 50 Bảng 3.3 ơị ực tính tốn móng 51 Bảng 3.4 Bảng tính ực ma sát ớp đ t mà cọc qua 61 Bảng 3.5 Bảng tính cường độ sức kháng t ên thân cọc 64 Bảng 3.6 Bảng tính ứng su t hữu hiệu 65 Bảng Bảng tính cường độ sức kháng t ên thân cọc 65 Bảng 3.8 Thông số cọc bê tông i t m ƯST Ø350 67 Bảng 3.9 Thông số cọc ống ƯST Ø350 67 Bảng 3.10 Thông số cáp cường đô cao dung tạo ứng su t t ước 68 Bảng 3.11 Bảng so sánh thông số kỹ thuật điều kiện kiểm tra 73 Bảng 3.12 Bảng so sánh chi phí xây ắp 74 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 u tạo chi tiết cốt thép cọc BT T tiết diên vng (kích thước-cm) Hình 1.2 hi tiết nối cọc Hình 1.3 ác dạng tiết diện ngang th n cọc BT T đ c sẵn Hình 1.4 ăng kéo cốt thép để tạo ứng su t chịu nén t ước Hình 1.5 ọc bê tông ứng su t t ước P , PHC [1] Hình 1.6 hi tiết c u tạo cọc bê tông i t m ứng su t t ước Hình huẩn bị cốt thép chế tạo cọc BT ƯST nhà máy 10 Hình 1.8 huẩn bị khn đ c cọc 10 Hình 1.9 10 c cọc BT ƯST Hình 1.10 ăng cáp ƯST 11 Hình 1.11 Quay li tâm 11 Hình 1.12 Bể bảo dưỡng cọc bê tơng 12 Hình 1.13 ưu kho bãi 12 Hình 1.14 13 áy ép tĩnh đỉnh cọc Hình 1.15 Rơ bốt ép cọc 14 Hình 1.16 Máy đóng cọc 14 Hình 1.1 15 áy khoan tạo ỗ hạ cọc BT ƯST phương pháp khoan thả Hình 2.1 ác cách bố t í cọc t ong đài 25 Hình 2.2 26 ột số cách bố t í cọc t ên mặt (cọc ma sát) Hình 2.3 họn sơ chiều cao đài 28 Hình 2.4 Kiểm t a ổn định mũi cọc 30 Hình 2.5 Xác định kích thước móng quy ước 33 Hình 2.6 Kiểm t a chọc thủng đài 36 Hình Kiểm t a tiết diện nghiêng 37 Hình 2.8 Biến dạng cốt thép c u kiện, tổn th t ứng su t 39 Hình 3.1 Phối cảnh cơng t ình khối tổng hợp 49 Hình 3.2 ặt bố t í đài cọc 52 Hình 3.3 ịa tầng khu vực thiết kế móng cọc 53 Hình 3.4 Biểu đồ mơ men t ong cọc vận chuyển cọc 55 Hình 3.5 Biểu đồ mô men t ong cọc t eo cọc 56 Hình 3.6 Hình xác định hệ số uốn dọc thi cơng 58 Hình Hình xác định hệ số uốn dọc chịu tải 58 Hình 3.8 hia ớp đ t tính tốn sức chịu tải theo điều kiện đ t 60 Hình 3.9 Biểu đồ t a số α phụ thuộc đặc điểm ớp đ t dính Hình 3.10 hi tiết c u tạo cọc ống ƯST Ø350 63 67 Hình 3.11 Kích thước đài móng bố t í cọc BT T thường 350×350 72 Hình 3.12 Kích thước đài móng bố t í cọc bê tơng i t m ƯST Ø350 73 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đối với cơng trình xây dựng đất yếu, phương án móng nơng thơng thường khơng đáp ứng yêu cầu chịu lực giải pháp móng cọc lựa chọn tối ưu kỹ sư thiết kế Móng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn giải pháp kết cấu móng ưu tiên áp dụng cho cơng trình có chiều cao tải trọng xuống móng khơng q lớn Khoảng mười năm trở lại đây, phương án móng cọc bê tơng li tâm ứng suất trước kỹ sư thiết kế ứng dụng nhiều nhiều cơng trình xây dựng thay cho phương án móng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn thơng thường Do bê tông cọc tạo ứng suất trước, kết hợp với quay li tâm làm cho cọc đặc chắc, chịu tải trọng cao, không nứt, tăng khả chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mịn sulphate Do sử dụng bê tơng cường độ cao để chế tạo cọc nên tiết diện cốt thép giảm, dẫn đến trọng lượng cọc giảm, thuận lợi cho việc vận chủn, thi cơng Ngồi ra, cọc bê tơng li tâm ứng suất trước có độ cứng lớn cọc bê tơng cốt thép thường nên có thể đóng sâu vào đất hơn, tận dụng khả chịu tải đất nền, sử dụng cọc đài móng hơn, phí xây dựng móng giảm, đờng nghĩa với có lợi kinh tế Năm 2014, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7888:2014 - Cọc bê tông li tâm ứng suất trước ban hành [1], làm sở thiết kế, thi công nghiệm thu loại cọc Đối với công trình cụ thể, để lựa chọn phương án móng cọc hợp lí địi hỏi phân tích dựa nhiều yếu tố khác nhau, yếu tố kỹ thuật, thi công, hiệu kinh tế thời gian thi công yếu tố quan trọng dùng để so sánh lựa chọn Kon Tum tỉnh thuộc vùng cực bắc Tây Ngun Việt Nam, có vị trí địa lý nằm ngã ba Đơng Dương, phần lớn nằm phía Tây dãy Trường Sơn Trong đó, thành phố Kon Tum trung tâm kinh tế - văn hoá tỉnh Kon Tum, nằm vùng địa hình lịng chảo phía Nam tỉnh Căn Quyết định số 1335/QĐ-UBND ngày 01/11/2016 Ủy ban Nhân dân tỉnh Kon Tum việc phê duyệt đồ án điều chỉnh phê duyệt chung thành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum đến năm 2030, theo đó, xây dựng thành phố Kon Tum thị tỉnh lỵ, trung tâm trị - kinh tế, văn hóa - xã hội khoa học - kỹ thuật tỉnh Kon Tum; trung tâm kinh tế động lực vùng Bắc Tây Nguyên thương mại, dịch vụ, du lịch, công nghiệp chế biến; đầu mối giao thông quan trọng khu vực miền Trung, Tây Nguyên giao lưu quốc tế; đô thị sinh thái, mang đậm sắc văn hóa, lịch sử, dân tộc vùng Tây Nguyên; có vị trí an ninh quốc phịng quan trọng vùng Bắc Tây Ngun Mơ hình phát triển cấu trúc thị là: phát triển thành phố Kon Tum thành thành phố đại, sôi động bền vững theo mơ hình “Thành phố xanh - New Green City” Cấu trúc đô thị đa trung tâm, dựa hệ thống giao thông tổ chức dạng hướng tâm, vành đai hành lang xanh dọc sông Đăk Bla suối Với định hướng phát triển nêu, địa bàn tỉnh Kon Tum nói chung thành phố Kon Tum nói riêng triển khai nhiều dự án, cơng trình xây dựng có quy mơ lớn như: cơng trình Trụ sở VIETCOMBANK Kon Tum với qui mơ tầng; cơng trình Trung tâm hành - thương mại ngân hàng TMCP Cơng Thương Việt Nam Kon Tum với qui mô 10 tầng; cơng trình Trụ sở làm việc sở, ban ngành thuộc khối tổng hợp với qui mô tầng; cơng trình trụ sở làm việc sở, ban ngành thuộc khối văn hóa - xã hội với qui mơ tầng; dự án tòa nhà VIETTEL Kon Tum với qui mơ 07 tầng, v.v Hiện nay, cơng trình xây dựng địa bàn chủ yếu sử dụng phương án móng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn thi công công nghệ ép tĩnh Nghiên cứu luận văn đề cập đến khả sử dụng cọc bê tông li tâm ứng suất trước thay cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, thông qua việc thiết kế hai phương án móng khác nhau, ứng với điều kiện địa chất khí hậu Kon Tum cho cơng trình cụ thể, từ so sánh, đánh giá dựa tiêu chí kỹ thuật, thi công, hiệu kinh tế thời gian thi cơng, qua đề xuất khả ứng dụng loại cọc bê tông li tâm ứng suất trước cho cơng trình xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum Mục tiêu nghiên cứu - Tính tốn phương án móng cọc: cọc bê tơng cốt thép thường cọc bê tông li tâm ứng suất trước (BT ƯST) cơng trình cụ thể Kon Tum; - Đánh giá hiệu kinh tế, kỹ thuật móng cọc bê tông li tâm ứng suất trước so với móng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn; - Đề xuất khả sử dụng cọc bê tông li tâm ứng suất trước cho cơng trình địa bàn tỉnh Kon Tum Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: cọc bê tông li tâm ứng suất trước cọc bê tông cốt thép đúc sẵn - Phạm vi nghiên cứu: áp dụng cho cơng trình xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum sử dụng phương án móng cọc đúc sẵn Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: tìm hiểu tài liệu, phương pháp tính tốn móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn cọc bê tông li tâm ứng suất trước, áp dụng tính tốn cơng trình thực địa phương ... TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƠNG THƯỜNG CHO CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KON TUM Học viên: T ịnh... tượng nghiên cứu: cọc bê tông li tâm ứng suất trước cọc bê tông cốt thép đúc sẵn - Phạm vi nghiên cứu: áp dụng cho cơng trình xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum sử dụng phương án móng cọc đúc... tơng li tâm ứng suất trước so với móng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn; - Đề xuất khả sử dụng cọc bê tông li tâm ứng suất trước cho cơng trình địa bàn tỉnh Kon Tum Đối tượng, phạm vi nghiên cứu