B. NỘI DUNG PHẦN THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG - PHẦN NGẦM
1.4. Giải pháp kết cấu
1.4.1. Phần móng
1.4.1.1. Địa chất công trình:
Theo Tài liệu Báo cáo khảo sát địa chất Công trình : Đầu tư xây dựng tổ hợp văn phòng, dịch vụ thương mại và nhà ở cao tầng HANOVID do Công ty Cổ phần Dịch vụ Địa chất khoáng sản Việt lập năm 2014, điều kiện địa chất tại khu vực xây dựng công trình có cấu tạo đặc trưng các lớp đất được mô tả sơ lược theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau (Chi tiết xem Báo cáo khảo sát địa chất công trình):
STT Mô tả loại đất Φ
(độ)
C (kG/cm2)
E0
(kG/cm2)
Bề dày (m)
SPT (N30)
Lớp KQ
Lớp đất lấp: Sét pha màu nâu đỏ lẫn gạch vỡ, bê tông,...
0.4÷1.1
Lớp 1 Sét pha, màu xám nâu, xám vàng, trạng thái
dẻo cứng 16o51’ 0.27 120.5 1.5÷3.3 6÷ 12
Lớp 2
Sét pha (xen kẹp cát pha), màu xám nâu, nâu vàng, trạng thái dẻo mềm
14o17’ 0.211 95.0 1.9÷2.5 6÷ 8
Lớp 3
Cát pha, màu xám nâu, nâu vàng, trạng thái
dẻo 21o10’ 0.080 105.0 1.4÷2.2 6÷ 7
Lớp 4
Cát hạt nhỏ màu xám xanh, xám ghi, xám, đôi chỗ lẫn hữu cơ, kết cấu xốp
Khô:
33o49’
Ướt:
24o38’
- 110.0 4.8÷7.1 7÷ 10
Lớp 5
Cát hạt vừa màu xám, xám xanh, xám ghi, đôi chỗ lẫn hữu cơ, kết cấu chặt vừa
Khô:
33o48’
Ướt:
25o37’
- 200 22.0÷23.2 11÷ 23
Lớp 6 Sét pha, màu nâu, xám nâu, trạng thái dẻo
11o36’ 0.186 115.5 1.5÷2.4 4÷ 7
STT Mô tả loại đất Φ (độ)
C (kG/cm2)
E0
(kG/cm2)
Bề dày (m)
SPT (N30)
mềm Lớp 7
Cát hạt vừa màu xám, xám xanh, xám ghi, đôi chỗ lẫn hữu cơ, kết cấu chặt vừa
Khô:
33o36’
Ướt:
25o22’
- 250 16.9÷18.7 17÷ 32
Lớp 8
Cuội sỏi, sạn đa
khoáng, nhiều màu sắc,
kết cấu rất chặt - - >1000
> 12 chưa khoan hết
lớp >100 Nước dưới đất: mực nước dưới đất xuất hiện ở độ sâu khoảng từ 2.80 ÷ 3.20m.
1.4.1.2. Giải pháp thiết kế móng công trình :
Căn cứ vào quy mô, tính chất, tải trọng và điều kiện địa chất công trình, phương án móng sẽ được đưa ra trên cơ sở đảm bảo tính kỹ thuật, an toàn đồng thời có cân nhắc đến điều kiện kinh tế và tính khả thi của phương án. Chúng tôi chọn giải pháp móng cho công trình như sau:
Sử dụng phương án Móng đài đơn trên hệ cọc khoan nhồi, trong đó đài cọc được chống đỡ bởi hệ cọc khoan nhồi gồm cọc có đường kính 1.5(m) được thổi rửa đáy và bơm vữa xi măng gia cường mũi cọc, chiều dài cọc 56.5(m) kể từ cốt tự nhiên, mũi cọc được đặt vào lớp đất 8 (ký hiệu Lớp 8) là lớp “Cuội sỏi, sạn đa khoáng, nhiều màu sắc, kết cấu rất chặt” một đoạn tối thiểu 3m và cọc có đường kính 0.8(m) chiều dài cọc 55.5(m) kể từ cốt tự nhiên, mũi cọc được đặt vào lớp đất 8 (Lớp 8) một đoạn tối thiểu 2m. Thông qua tính toán khả năng chịu tải của một cọc đường kính 1.5m dự tính khoảng 1800 tấn và một cọc đường kính 0.8m dự tính khoảng 400 tấn. Các đài cọc đơn sẽ được liên kết với nhau thông qua hệ dầm móng kích thước 0.6x1.2(m) theo hai phương và sàn đáy tầng hầm. Đây là giải pháp móng phổ biến đối với các công trình cao tầng, đặc biệt là các công trình xây chen trong đô thị. Ưu điểm của phương án: Độ tin cậy cao nếu được kiểm soát chất lượng chặt chẽ, không làm ảnh hưởng tới các công trình lân cận trong quá trình thi công, thời gian thi công nhanh, giá thành vừa phải. Nhược điểm: Qui trình kiểm soát chất lượng tương đối khó khăn, chi phí khá cao.
Như vậy, với qui mô công trình đang thiết kế có chiều cao lớn (1 tầng hầm, 32 tầng nổi), điều kiện địa hình gần khu dân cư và đường giao thông đô thị, tải trọng đứng tại chân cột từ 300 ~ 3500 (Tấn), tải trọng đứng tại chân hệ vách lõi thang máy ~ 29000 (Tấn) Tư vấn thiết kế đề xuất phương án móng là : Móng đài đơn và đài hợp khối trên hệ cọc khoan nhồi. Đây là phương án hợp lý về mặt kinh tế - kỹ thuật. Sử dụng cọc khoan nhồi công trình sẽ có độ lún nhỏ vì mũi cọc được tựa vào lớp cuội sỏi rất chặt, đảm bảo cho công trình bền vững lâu dài.
Tiến hành thí nghiệm nén tĩnh trên 01 cọc đường kính 1.5(m) với tải trọng thí nghiệm là 3600 tấn và 01 cọc đường kính 0.8(m) với tải trọng thí nghiệm là 800 tấn. Sau khi có kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc, dựa vào sức chịu tải thực tế của cọc, Đơn vị thiết kế có thể sẽ điều chỉnh chiều dài cọc hoặc số lượng cọc cho phù hợp. Cọc chỉ được phép thi công đại trà khi có ý kiến chính thức của Đơn vị thiết kế bằng văn bản. Quy trình thí nghiệm cọc tuân theo tiêu chuẩn “TCVN 9393: 2012, Cọc - Phương pháp thử nghiệm tại
hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục”. Quy trình này sẽ do đơn vị thí nghiệm được Chủ đầu tư chỉ định cung cấp. Quy trình này là căn cứ cho việc theo dõi giám sát chất lượng thí nghiệm cọc.
1.4.1.3. Thiết kế các cấu kiện phần ngầm:
a. Đài cọc:
Chiều dày đài cọc (Hđài cọc) được lựa chọn chủ yếu dựa trên khả năng chọc thủng tại vị trí chân cột – vách, theo tiêu chuẩn thiết kế: Hđài cọc ≥ 2xDcọc, đơn vị tư vấn thiết kế lựa chọn: Hđài cọc = 3.0 (m) cho các đài có cọc đường kính 1.5(m) và Hđài cọc = 1.6 (m) cho các đài có cọc đường kính 0.8(m); Việc lựa chọn chiều dày đài cọc đã có tính đến khả năng tăng cường chống chọc thủng do tác động tương hỗ của toàn đài. Đối với đài cọc dưới vách thang máy, do có tải trọng tập trung lớn nên chiều dày đài cọc là 4.0(m). Chi tiết xem thêm bản vẽ đài cọc.
b. Dầm móng:
Hệ dầm móng liên kết các đài đơn với nhau theo hai phương có nhằm tạo ra một hệ móng cứng và ổn định dưới tác dụng của tải trọng ngang. Ngoài ra, hệ thống dầm móng còn có tác dụng hạn chế độ lún lệch giữa các đài móng đơn, làm tăng độ cứng tổng thể của sàn đáy tầng hầm dưới tác dụng của các tải trọng đứng tác dụng lên sàn như hoạt tải xe cộ, áp lực nước ngầm, áp lực đất …. Với bề rộng của nhịp cột điển hình từ 7.8m, 8.4m đến 9.6m, Tư vấn thiết kế lựa chọn kích thước của hệ dầm móng chính là 0.6x1.2(m). Chi tiết xem thêm bản vẽ dầm móng.
c. Tường tầng hầm và sàn tầng hầm:
Sàn tầng hầm là cấu kiện nằm ngang của công trình, nằm tương đối sâu dưới mặt đất (Cốt đáy tầng hầm sâu -5.0(m) so với cốt sàn tầng 1). Chiều dày sàn tầng hầm được thiết kế chủ yếu dựa trên yêu cầu cấu tạo chống thấm (theo điều kiện giới hạn mở rộng vết nứt), bảo đảm khả năng chịu áp lực đẩy nổi của nước ngầm, khả năng chống chọc thủng, vì vậy Tư vấn thiết kế lựa chọn chiều dày sàn Hs = 0.30 (m).
Tường tầng hầm là cấu kiện đứng, chịu áp lực ngang của đất truyền sang, tải trọng đứng của sàn tầng 1 truyền xuống. Chiều cao tấm tường tầng hầm 5.0m. Với mặt bằng thi công chật hẹp nên Đơn vị tư vấn thiết kế chọn phương án thi công tường tầng hầm là phương án sử dụng cừ thép larsen và văng chống thép xung quanh khu vực tầng hầm để giữ đất để đào đất tầng hầm và thi công bê tông toàn khối hệ kết cấu phần ngầm công trình gồm đài cọc, dầm móng, sàn tầng hầm và tường tầng hầm,.... Chiều dày tường vây được thiết kế chủ yếu dựa trên yêu cầu cấu tạo chống thấm, công năng sử dụng và bảo đảm khả năng chịu lực do áp lực đất truyền sang, vì vậy Đơn vị tư vấn thiết kế chọn chiều dày tường vây Hv = 0.30(m).
Nhà thầu thi công sẽ phải phối hợp với đơn vị quan trắc để lắp đặt thiết bị quan trắc lún (lún nghiêng và lún ngang) cho tường tầng hầm.
1.4.1.4. Định hướng thi công phần ngầm công trình:
a. Giải pháp thi công hố đào:
Dự kiến sử dụng biện pháp thi công hố đào đất tầng hầm bằng phương pháp đào mở, vát dốc kết hợp sử dụng tường cừ bằng cọc khoan nhồi đường kính D400 chắn giữ đất tại một số khu vực gần nhà dân (trục Y1**) và một số hố đào đài cọc ĐC-1 trục Y1-X10 đến Y1-X14.
b. Quy trình thi công:
Giai đoạn thi công
Công việc thực hiện 1 + Thi công cọc khoan nhồi biện pháp D400;
+ Đào đất và thi công móng khu vực từ trục Y1 đến Y8, giữ taluy đất từ trục Y1 đến công trình lân cận (vị trí sát tường cừ bằng cọc khoan nhồi biện pháp D400), và đào đất khu vực sát tường cừ biện pháp này xuống tới cao độ -2.5(m);
+ Thi công kết cấu tầng hầm, và tầng 1 khu vực Y1 đến Y8 và X1 đến X15;
2 + Lắp đặt hệ chống từ sàn tầng hầm (khu vực đã thi công và đảm bảo cường độ) đến tường cừ biện pháp tại cao độ -2.5(m);
+ Đào đất khu vực này đến tiếp giáp với tường cừ;
3 + Thi công kết cấu hầm móng;
+ Tháo hệ chống;
+ Thi công kết cấu sàn tầng 1.
Ghi chú: Trong bảng quy trình thi công ở trên cốt ±0.000 của công trình tương ứng với cao độ tuyệt đối là +8.230;
c. Các bước thi công:
+ Mặt bằng phân chia khu vực thi công:
- Khu vực 1 ký hiệu: ZONE 1;
- Khu vực 2 ký hiệu: ZONE 2;
+ Bước 1; 2 & 3:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 1 &
2
+ Đào đất từ cao độ -0.5m đến cao độ -4.9m;
+ Thi công cọc khoan nhồi biện pháp;
+ Đào đất giật cấp ta luy từ cao độ -0.5m đến cao độ -2.5m;
+ Thi công dầm giằng đỉnh cọc;
Bước 3 + Đào đất cục bộ các vị trí móng;
+ Thi công móng;
Hình minh họa bước thi công 1; 2 và 3
+ Bước 4:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 4 + Thi công móng;
+ Thi công sàn hầm;
+ Đắp bao cát chống sạt;
Hình minh họa bước thi công 4
+ Bước 5:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 5 + Thi công cột vách tầng hầm;
+ Đóng kingpost H300, L=9m;
Hình minh họa bước thi công 5
+ Bước 6:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 6 + Thi công sàn tầng 1; + Đóng kingpost H300, L=9m;
+ Lấp đất;
Hình minh họa bước thi công 6
+ Bước 7:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 7 + Đào đất từ cao độ -3.5m đến cao
độ đáy móng;
+ Lắp đặt hệ chống xiên tại cao độ -2.5m;
+ Thi công móng;
Hình minh họa bước thi công 7
+ Bước 8:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 8 + Thi công phần thân; + Thi công sàn tầng hầm;
Hình minh họa bước thi công 8
+ Bước 9:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 9 + Thi công phần thân; + Thi công cột, vách tầng hầm đợt 1;
+ Tháo hệ chống;
+ Thi công cột, vách tầng hầm đợt 2;
Hình minh họa bước thi công 9
+ Bước 10:
Công tác thi công
Khu vực thi công
ZONE 1 ZONE 2
Bước 10 + Thi công phần thân; + Thi công sàn tầng 1;
+ Lấp đất;
Hình minh họa bước thi công 10 Các bước thi công chi tiết xem bản vẽ định hướng thi công;
Tính toán cọc khoan nhồi D400 làm tường cừ biện pháp xem phụ lục tính toán;
Kết cấu công trình được thiết kế với các tải trọng sau khi công trình đưa vào sử dụng, nếu trong quá trình thi công có tải trọng bất lợi hơn thì nhà thầu phải thiết kế gia cường;
Dựa trên quy trình thi công phần ngầm nêu trên của Tư vấn thiết kế, Nhà thầu thi công phần ngầm tuỳ theo công nghệ thi công, thiết bị máy móc thi công, khả năng cung cấp vật liệu, đánh giá tình hình hiện trạng các công trình xung quanh, tải trọng thi công..v.v.. để lập biện pháp thi công phần ngầm, hồ sơ biện pháp thi công phần ngầm phải được thẩm tra theo quy định hiện hành và được Chủ đầu tư phê duyệt trước khi tiến hành thi công.
1.4.2. Phần thân :
1.4.2.1. Giải pháp kết cấu :
Công trình: Nhà ở chung cư cao tầng CT1 thuộc dự án Khu trung tâm thương mại, nhà ở cao tầng và thấp tầng HANOVID là một khối: 1 tầng hầm và 32 tầng nổi.
Kích thước nhịp khung theo hai phương khá đa dạng: 3.6m, 6.6m, 7.8m, 8.4m, 9.6m,... ; toà nhà có 01 tầng hầm với chiều sâu là -4.5m so với cốt mặt nền tầng 1 (cốt ±0.000), tổng số tầng phía trên mặt đất là 32 tầng và một tầng tum kỹ thuật áp mái, chiều cao đỉnh là 113.8(m). Chiều cao các tầng khác như sau.
• Tổng số tầng hầm: 1 tầng
• Cao độ đáy tầng hầm: -4.5m
• Tổng số tầng phía trên: 32 tầng và 1 tầng kỹ thuật thang máy
• Chiều cao công trình (tính từ mặt đất): 113.8m
• Chiều cao tầng điển hình: 3.3m
• Chiều cao tầng 2: 3.6m & 5.25m
• Chiều cao tầng 3: 3.3m & 7.65m
• Chiều cao tầng 4: 4.0m
• Chiều cao tầng bể bơi: 1.65m
• Chiều cao tầng kỹ thuật thang máy: 3.0m
Căn cứ vào tính chất sử dụng, qui mô và tải trọng công trình, Tư vấn thiết kế đề xuất lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân cho công trình là: hệ hỗn hợp khung vách - lõi - sàn bê tông toàn khối đổ tại chỗ. Đây là dạng kết cấu khá phổ biến hiện nay tương ứng với qui mô từ 9-40 tầng, với ưu điểm là giá thành hợp lý, độ an toàn cao, nhiều nhà thầu thi công có đủ năng lực để thi công, đảm bảo cung ứng vật liệu xây dựng và có thời gian thi công tương đối nhanh.
1.4.2.2. Thiết kế các cấu kiện phần thân : Dựa trên các yêu cầu cơ bản sau:
1.4.2.2.1. Yêu cầu về mặt chịu lực:
Cấu kiện kết cấu phải đảm bảo khả năng chịu được các tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió bão + động đất) truyền lên công trình. Cụ thể như sau:
a. Cấu kiện ngang:
Trong sơ đồ tính toán, hệ sàn dầm bê tông cốt thép được giả thiết có độ cứng trong mặt phẳng vô cùng lớn, có khả năng phân phối lực ngang cho các cấu kiện đứng. Để đảm bảo điều kiện này, chiều dày tối thiểu của sàn dsàn>10(cm). Đối với công trình này, Tư vấn thiết kế lựa chọn chiều dày sàn 15÷25(cm). Chi tiết xem thêm bản vẽ.
Dựa trên tính toán của Đơn vị tư vấn thiết kế, phần lực cắt và mô men bổ sung lên dầm do tải trọng ngang gây ra có giá trị khá lớn so với tổ hợp tải trọng đứng. Do đó, Tư vấn thiết kế lựa chọn tiết diện các cấu kiện như sau:
Tầng 1 đến mái: dầm khung chính: bxh = 400x600(mm), bxh = 500x600(mm), bxh = 600x600(mm), bxh = 400x500(mm), bxh = 500x500 (mm), bxh = 600x500(mm); dầm phụ , bxh = 250x400, bxh = 300x500; dầm tạo hình kiến trúc bxh = 200x600.
(Chi tiết dầm xem thêm bản vẽ kết cấu)
b. Cấu kiện đứng:
Vách, lõi bê tông cốt thép là cấu kiện đứng tiếp nhận chủ yếu tải trọng ngang trong sơ đồ kết cấu và có nhiệm vụ truyền một phần tải trọng thẳng đứng (Tĩnh tải+Hoạt tải) của công trình xuống móng. Để đảm bảo độ cứng ổn định theo chiều cao công trình, Tùy theo khả năng chịu lực của mỗi vách Tư vấn thiết kế lựa chọn bề dày cho các vách như sau:
+ Thang máy: vách biên d = 400mm, 350mm; vách trung gian d = 200mm. Chi tiết xem thêm bản vẽ kết cấu.
+ Cột vách: d = 250mm, 300mm, 400mm, 600mm & 700mm;
Cấu kiện cột tiếp nhận hầu hết tải trọng đứng (Tĩnh tải+Hoạt tải) của công trình và một phần tải trọng ngang. Để đảm bảo khả năng chịu lực và độ ổn định cho công trình, Tư vấn thiết kế đã tính toán và chọn tiết diện cột chính là 900x1400mm, 700x1400mm, 600x800mm, 600x600mm. Chi tiết xem thêm bản vẽ kết cấu.
1.4.2.2.2. Yêu cầu về mặt sử dụng :
Khi công trình đưa vào sử dụng, nó phải đảm bảo các yêu cầu tối thiểu của con người sống hoặc hoạt động trong đó. Bao gồm:
Công trình phải đảm bảo ổn định dưới tác dụng của các tải trọng đứng: đảm bảo khống chế độ võng, độ nứt nẻ của sàn, dầm trong giới hạn cho phép
Công trình phải đảm bảo ổn định dưới tác dụng của các tải trọng ngang như gió, bão, động đất: đảm bảo khống chế độ võng, độ nứt nẻ của vách, tường, vách kính….trong giới hạn cho phép. Đảm bảo độ rung lắc, chuyển vị ngang của các tầng không vượt quá giới hạn cho phép.
1.4.2.2.3. Yêu cầu vè mặt thẩm mỹ kiến trúc :
Cấu kiện kết cấu phải thoả mãn công năng kiến trúc và tính thẩm mỹ của công trình, cụ thể như sau:
Đối với sàn tầng hầm: Chiều cao thông thuỷ của tầng hầm này theo tính toán là 3.95÷4.40(m) đảm bảo cho hoạt động của xe cộ và phương tiện phía dưới.
Đối với sàn tầng 1: Chiều cao thông thuỷ của tầng này theo tính toán là 3.0(m) – 4.65(m) đảm bảo cho hoạt động của Trung tâm thương mại.
Đối với sàn tầng lửng 1, tầng 2, tầng lửng 2, tầng 3: Chiều cao thông thuỷ của tầng này theo tính toán là 2.70÷3.60(m) đảm bảo cho hoạt động của xe cộ và phương tiện của gara.
Đối với sàn tầng lửng 3: Chiều cao thông thủy của tầng này theo tính toán là 5.4(m) đảm vảo cho hoạt động của phòng sinh hoạt cộng đồng và phòng tập GYM.
Đối với các sàn tầng 4-32: Chiều cao thông thuỷ của tầng theo tính toán là 2.8(m) đảm bảo cho hoạt động của con người không bị hạn chế và đảm bảo tuân thủ theo Tiêu chuẩn đã đề ra cho căn hộ chung cư.
1.4.2.2.4. Yêu cầu kỹ thuật công nghệ của công trình:
Ngoài các yêu cầu kể trên, các cấu kiện kết cấu còn phải đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật đối với các phần điện, nước, điều hòa, thông gió, thông tin … sao cho không ảnh hưởng đến công năng yêu cầu phải có của chúng và sự có mặt của các hệ thống này không làm ảnh hưởng đến công năng, thẩm mỹ của công trình.
1.4.3. Tính toán kết cấu : 1.4.3.1. Sơ đồ kết cấu: