hệ số tỉ lệ giữa ||/
Vật Liệu tường Bê tông Thép Gỗ
Đất Nhẵn Nhám Nhẵn Nhám Nhẵn Nhám Đất khơng dính, xốp 0,85 0,9 0,7 0,8 0,75 0,80 Đất khơng dính, chặt 0,80 0,8 0,6 0,7 0,7 0,7 Đất khơng dính, đặc 0,7 0,7 0,5 0,7 0,65 0,65 Bùn 0,8 0,9 0,6 0,8 0,8 0,9 Đất pha sét 0,8 0,9 0,5 0,7 0,7 0,8 Sét 0,8 0,9 0,5 0,6 0,6 0,7
b. Các thông số về tường chắn:
Nhập các thông số về tường vây để chương trình tiến hành phân tích, tính tốn nội lực và chuyển vị. Trong việc thiết kế tường chắn, chúng ta cần tiến hành một bài toán lặp. Chúng ta lựa chọn trước chiều sâu, tiết diện của tường vây rồi phân tích nội lực cũng như chuyển vị của tường. Từ đó lựa chọn được tiết diện và chiều sâu hợp lý nhất của tường.
Các thông số cần thiết cho tường:
- Chiều dài của tường chắn (section length) L(m) (thông thường lựa chọn tường sâu hơn đáy hố đào (0,7 - 1)H, với H là chiều sâu hố đào.
- Chiều dày của tường (Web thickness). Chiều dày của tường thường lựa chọn 500, 600, 800, 1000, 1200...
- Vật liệu làm tường (bê tông hoặc thép) với các đặc trưng vật liệu như mô đun biến dạng E; môđun chống cắt G
b. Thông số về neo trong đất:
Các thông số về neo được chỉ rất rõ trong chương trình. Các số liệu cần thiết về neo trong đất như: chiều sâu đặt neo, chiều dài neo, chiều dài lớp bê tơng neo, góc nghiêng của neo, khoảng cách giữa các neo, đường kính của neo (hoặc diện tích); mơdun đàn hồi và lực nén trước trong neo. Các tham số đầu vào của neo trong chương trình GEO5 có thể được mơ tả như trong hình
c. Thơng số về thanh chống tường chắn:
- Các thông số về thanh chống cần có: Vị trí của thanh chống, chiều dài thanh chống, khoảng cách thanh chống, mơđun đàn hồi, diện tích tiết diện của thanh chống.
- Hiện nay, ở Việt Nam thường sử dụng chủ yếu 3 biện pháp sau để chống đỡ tường vây: sử dụng hệ dàn chống, sử dụng hệ thanh chống và biện pháp thi công Top - Down (dùng hệ dầm sàn bê tông cốt thép như một hệ chống đỡ tường).
+ Đối với trường hợp sử dụng hệ thống chống đỡ bằng thanh chống, việc xác định các thông số của thanh chống như khoảng cách thanh chống, mô đun đàn hôi, diện tích tiết diện là đơn giản.
+ Đối với trường hợp sử dụng hệ thống văng chống bằng dàn hay bằng sàn Top - Down, ta coi hệ sàn như một hệ thống các thanh chống tương đương, có khoảng cách là 1 đơn vị chiều dài. Để xác định diện tích tiết diện và mơđun đàn hồi của thanh chống tương đương, ta cần xác định độ cứng tổng thể của toàn bộ hệ chống đỡ, rồi phân chia theo từng đơn vị độ dài. Tuy nhiên, phương pháp trên là khá phức tạp. Một cách gần đúng, ta có thể coi hệ sàn (dàn) chống như một hệ thanh chống tương đương, có khoảng cách, cũng như bề rộng tiết diện là 1 đơn vị chiều dài. Khi đó, tiết diện thanh chống tương đương cũng như mơdun đàn hồi có thể xác định dễ dàng giống như một thanh chống thường.
d. Thông số về gối tựa:
- Các số liệu cần thiết về gối tựa được chương trình đưa ra khá tường minh. Ngoài các số liệu về độ sâu đặt gối tựa, khoảng cách gối; ta cần đưa ra những thơng tin về chuyển vị và góc xoay của gối tựa. Các giả thiết điều kiện biên cho các gối tựa được mơ tả như trong hình 4.7.
Hình 4.7. Hộp thoại khai báo gối tựa
Với các mơ hình sơ đồ, lý thuyết tính tốn đưa ra trong khn khổ để tài, tác giả xin thừa nhận phương pháp phần tử hữu hạn là phương án tối ưu, tác giả sẽ sử dụng phần mềm GEO 5 làm cơ sở để tính tốn các phương án.
4.4. Tính tốn lựa chọn chiều dày tường barrete hợp lí, áp dụng phần mềm GEO 5 cho cơng trình căn hộ bán và cho thuê 345 Đội Cấn - Hà Nội
Khi tính tốn cơng trình phần ngầm là một phần quan trọng trong thiết kế tính tốn cho tường tầm hầm là tường barrete, để tường barrêt có chiều dày và chiều sâu hợp lý phù hợp về kinh tế, khả năng chịu lực là cần thiết.
Khi tính tốn thiết kế tường barrete bằng BTCT cho tường tầng hầm cơng trình thường có nhiều dạng, dạng chữ nhật, chữ L, chữ T… tùy thuộc vào hình dạng cơng trình, chiều sâu mà có thể tăng cường trong tường sườn gia cường bằng khung dầm BTCT hoặc bằng thép trong thân tường để tăng chiều sâu cho tường và làm chiều dày cho tường.
Khi tính tốn thiết kế tường barrete là việc tìm chiều dày chiều sâu, tìm ứng suất, biến dạng của tường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hệ thống kết cấu chống
đỡ, tải trọng tác dụng, kích thước hình dạng hố đào, điều kiện địa chất biện pháp thi công, chiều dày , chiều sâu tường…
Trong khôn khổ nội dung của luận văn này chỉ nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến ảnh hưởng đến chiều dày từ đó đi tìm chiều dầy tường barrete hợp lí như sau:
- Chiều cao tầng chống: Chiều dày tường giữ nguyên, ta thay đổi chiều cao tầng chống, chiều cao tầng chống thay đổi thì nội lực thay đổi, biến dạng của tường cũng thay đổi từ đó tiết diện thép thay đổi, vậy nên chọn chiều cao tầng chống của thanh giằng thế nào cho hợp lý.
- Thay đổi chiều dày tường: Trong trường hợp này ta thay đổi độ cứng của tường bằng cách tăng hay giảm chiều dày, gia cường sườn thép để nghiên cứu xác định nghiên cứu nội lực, chọn được thép cho tường. Từ đó lựa chọn tường thế nào chọn cho tường vây chống giữ hợp lý. Sơ đồ mặt bằng tịa nhà cơng trình Tổ hợp nhà văn phòng, căn hộ bán và cho thuê 345 Đội Cấn được mơ tả như trong hình 4.8 và hình 4.9.
Hình 4.9. Mặt cắt của tịa nhà 345
* Thơng số đầu vào của cơng trình và giả thiết ban đầu của dự án.
Cơng trình có theo kiến trúc ban đầu thiết kế bao gồm có 2 tầng hầm, mặt đất tự nhiên ở cốt -0,7m, tầng hầm B1 ở cao độ -4,2m, tầng hầm B2 ở cao độ -7,5m, đáy đài cọc ở cao độ -10,5m đài cọc cao 3m, chiều dày sàn tầng hầm B1, B2 dày 20cm, mực nước ngầm ở độ sâu -4,2m so với mặt đất. Tường vây sử dụng bê tông B25, cốt thép chủ dùng thép AIII, cốt thép đai sử dụng thép AII, thanh chống sử dụng thép hình H350.
Xây dựng các giai đoạn tính tốn đào đất cho tường barrete (so với mặt đất tự nhiên).
Giai đoạn 1: Đào đất đến cos -0,5m
Giai đoạn 2: Chống đỡ tường bằng thanh chống hoạc neo ở độ cao -0,3m. Đào đất đến cos -4m
Giai đoạn 3: Đổ sàn tầng hầm 1 ở cos -3,5m, sau đó tiến hành đào đất đến cos -6,8m Giai đoạn 4: Thi công hệ chống 2 ở độ sâu -6,3m, đào đất đến đáy đài cos -9,8m Giai đoạn 5: Tiến hành đổ bê tông đài cọc, sàn hầm 2 ở độ sau -6,8m
Giai đoạn 6: Tháo thanh chống 2 ở cos -6,3m Giai đoạn 7: Tháo thanh chống 1 kết thúc dự án.
Xem xét phương án 1: Chọn chiều sâu tường barrete dài 13m cắm sâu vào lớp đất
thứ 3, chiều rộng tường B = 0,6m, chống 2 đợt chống bằng thép hình H350. Trình tự các bước thực hiện bằng mơ hình GEO 5 ở các giai đoạn được như trong hình 4.10.
a) Giai đoạn 1 b) Giai đoạn 2 c) Giai đoạn 3
d) Giai đoạn 4 e) Giai đoạn 5 f) Giai đoạn 6
g) Giai đoạn 7
Hình 4.10. Mơ hình các giai đoạn phân tích bằng GEO 5 theo phương án 1
Sau khi phân tích bằng GEO5 ta có thể thu được kết quả tính tốn ổn định cho tường cừ theo các giai đoạn như trong hình 4.11.
a) Giai đoạn 1
c) Giai đoạn 3
e) Giai đoạn 5
g) Giai đoạn 7
Hình 4.11. Kết quả các bước mơ hình cho bài tốn bằng phần mềm GEO 5
Hình 4.12. Biểu đồ chuyển vị, mơ men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5.
Xem xét phương án 2: tương tự như các bước mơ hình ở phương án trên, trong
phương án này tác giả chọn chiều sâu tường barrete h = 13m cắm sâu vào lớp đất thứ 3, chiều rộng tường B = 0,5m, chống 2 đợt chống bằng thép hình H350. Sau khi sử dụng GEO5 phân tích, chúng ta có thể thu được biểu đồ chuyển vị, mô men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5 cho dự án theo phương án 2 như trong hình 4.14 và kết quả kiểm tra thép theo TCVN theo hình 4.15.
Hình 4.14. Biểu đồ chuyển vị, mơ men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5 cho dự án theo phương án 2
Đối với phương án 3: Đối phương án này ta chọn chiều sâu tường barrete h = 13m
cắm sâu vào lớp đất thứ 3, chiều rộng tường B = 0,4m, chống 2 đợt chống bằng thép hình H350. Cũng tương tự như phương án 1 và 2, bằng việc sử dụng phần mềm GEO5 chúng ta thược các biểu đồ mô men, lực cắt cũng như kết quả việc kiểm tra cốt thép trong kết cấu tường vây của dự án như trong các hình 4.16 và 4.17.
Hình 4.16. Biểu đồ chuyển vị, mô men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5 cho dự án theo phương án 3
4.5. Nhận xét chương 4
Qua kết quả phân tích chúng ta có thể nhận thấy rằng, khi thay đổi chiều dày của tường chắn mà hệ chống vẫn giữ nguyên, áp lực đất tác dụng lên tường chắn không đổi ta nhận thấy chuyển vị của ở thân tường thay đổi lớn (tại vị trí hố đào khoảng cách giữa 2 tầng chống), chuyển vị ở chân tường vẫn lớn, do đó cần chú ý đến chiều dài tường.
Khi thay đổi chiều dày tường thì trọng lượng của tường tăng lên, mômen tác dụng tăng lên tường cũng tăng theo, lúc này cần xem xét đến chiều dày tường sao cho hàm lượng cốt thép trong tường không vượt quá quy định và chiều dày tường phải đảm bảo được yêu cầu chống thấm, về yêu cầu thuận tiện thi công.
Trong trường hợp khi chiều sâu hố đào không thay đổi, độ cứng của tường không đổi, thay đổi tăng khoảng cách chiều cao tầng chống ta thấy biến đổi chuyển vị ở đỉnh tường tăng ít do đỉnh tường dạng conson, còn thân tường chuyển vị rõ rệt chứng tỏ áp lực đất tác dụng lên tường ảnh hưởng lớn khi khoảng cách 2 thân tường càng lớn, chuyển vị ở chân tường không thay đổi chiều cao tầng chống, chân tường bị dịch chuyển nhiều chứng tỏ chân tường dịch chuyển nhiều do áp lực đẩy ngang của đất lớn. Nên khi tính tốn chú ý đến chiều sâu tường để hạn chế chuyển vị không vượt quá giới hạn cho phép.
Khi tăng khoảng cách các tầng chống thì momen trong thân tường tăng lên rõ rệt trị số càng lớn thì khoảng cách càng cao do vậy cần xác định khoảng cách tính tốn phù hợp để tính tốn lượng thép khơng vượt quá hàm lượng cho phép, và khoảng cách giữa các tầng chống đảm bảo thi công thuận lợi, không hẹp hoặc rộng quá.
Dựa vào kết quả mô men, lực dọc, lực cắt và chuyển vị và kiểm tra thép theo tiêu chuẩn (5574 - 2012) cho cả 3 phương án phân tích ở trên chúng ta có thể chọn tường barrete có chiều dày 600mm và chiều sâu 13m là phương án hợp lí về mặt kỹ thuật cho cơng trình tịa nhà căn hộ bán và cho th 345 Đội Cấn - Hà Nội.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
- Cơng trình tầng hầm nhà cao tầng đã được thiết kế và xây dựng nhiều tại các thành phố lớn trong và ngồi nước. Cùng theo đó là sự nghiên cứu phát triển áp dụng của các phương pháp chống giữ thành hố đào cũng như các phương pháp tính tốn ổn định thành hố đào. Tại mỗi cơng trình cần phân tích điều kiện cụ thể của cơng trình để có thiết kế số lượng tầng hầm, giải pháp chống giữ và tính ổn định cho thành hố đào.
- Tóm lại việc lựa chọn tường vây khi thi công xây dựng các tầng hầm nhà cao tầng phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố, bao gồm cả các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố kinh tế, các yếu tố khách quan cũng như các yếu tố chủ quan khi xây dựng chúng. Ngoài ra cần chú ý đến động đất, các dòng thấm, dòng chảy, trượt lở, các q trình và các hiện tượng địa chất cơng trình gắn với xây dựng các cơng trình lân cận.
- Trên cơ sở lựa chọn giải pháp tường vây hợp lý khi xây dựng hố móng tầng hầm nhà cao tầng tác giả đã lựa chọn sơ đồ tính tốn, kể đến ảnh hưởng của sơ đồ tính tốn, yếu tố thi cơng, kinh tế để đưa ra các giải pháp áp dụng tính tốn cho một cơng trình cụ thể và lựa chọn sơ đồ, phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm GEO5 để tính tốn và lựa chọn chiều dầy tường vây hợp lí cho cơng trình tầng hầm nhà cao tầng cơng trình Tịa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội”.
2. Kiến nghị
- Việc tính tốn phân tích lựa chọn các tham số tường vây barrete là cần thiết trong tính tốn phân tích ổn định các tầng hầm nhà cao tầng nói chung đặc biệt là cơng trình tịa nhà căn hộ bán và cho th 345 Đội Cấn - Hà Nội.
- Trong luận văn còn chưa tính tốn tường cắm trong nền đá. Chiều sâu hố đào trong luận văn chỉ áp dụng cho các cơng trình có từ 2-3 tầng hầm, cịn các cơng trình có số tầng hầm lớn hơn thì cần nghiên cứu thêm trong các nghiên cứu tiếp theo.
- Trong luận văn mới chỉ đề cập đến tăng cường độ cứng của tường cừ bằng cách tăng chiều dày tường, chưa đề cập đến tăng độ cứng của tường bằng cách gia cường thép hình trong thân tường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Tuấn Anh (2017), Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu lựa
chọn công nghệ thi công tầng hầm nhà cao tầng phù hợp với điều kiện thành phố vũng tàu, trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội.
2. Đỗ văn Đệ (2015), Tính tốn cơng trình tương tác với nền đất bằng phần mềm
GEO 5. NXB Xây Dựng.
3. Nguyễn Bá Kế (2012), Thiết kế và thi cơng hố móng sâu. NXB Xây dựng.
4. Nguyễn Bá Kế (biện soạn), Hướng dẫn thiết kế và thi công kết cấu chống giữ hố
đào, nguyên tắc chung.
5. Nguyễn Bá Kế (2006), Xây dựng cơng trình ngầm đơ thị bằng phương pháp đào mở, NXB Xây dựng.
6. Đặng Văn Khôi (2003), Luận văn thạc sỹ. Một số vấn đề về phương pháp tính
tốn tường cừ.
7. Trần Tuấn Minh (2014), Cơ học và tính tốn kết cấu chống giữ cơng trình ngầm, tập 1+2. NXB Xây Dựng.
8. Nguyễn Hồng Minh (2004), Luận văn thạc sỹ. Nghiên cứu biện pháp neo giữ
thành hố đào
9. Nguyễn Xuân Mãn (2006), Xây dựng cơng trình ngầm trong điều kiện đặc biệt, Bài giảng cao học, Đại học Mỏ địa chất
10. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2003), Móng cọc - Phân tích và thiết kế. NXB
Khoa học kỹ thuật.
11. Nguyễn Quang Phích (1999). Bài giảng xây dựng cơng trình ngầm dân dụng
và công nghiệp, Đại học Mỏ địa chất.
12. Nguyễn Quang Phích (2000), Bài giảng Cơ học cơng trình ngầm, Đại học
Mỏ địa chất.
13. Nguyễn Quang Phích, Dương Khánh Tồn (2008), Rủi ro và các biện pháp
phòng tránh trong xây dựng cơng trình ngầm thành phố, Hội thảo Những bài