Việc tính toán tường vây cho từng dạng đất nền điển hình sẽ được thực hiện với các giả thiết chiều sâu tầng hầm khác nhau, từ 1 đến 5 tầng hầm.
Bảng 3-1: Các trườnghợp tính toán tường vây Trường hợp tính
toán Sàn tầng Cao độ sàn Chiều dầy sàn
(m) (m) 1 tầng hầm Tầng hầm 1 -4.30 0.30 2 tầng hầm Tầng hầm 1 -4.22 0.22 Tầng hầm 2 -8.35 0.35 3 tầng hầm Tầng hầm 1 -4.22 0.22 Tầng hầm 2 -8.22 0.22 Tầng hầm 3 -12.40 0.40 4 tầng hầm Tầng hầm 1 -4.22 0.22 Tầng hầm 2 -8.22 0.22 Tầng hầm 3 -12.22 0.22 Tầng hầm 4 -16.50 0.50 5 tầng hầm Tầng hầm 1 -4.22 0.22 Tầng hầm 2 -8.22 0.22 Tầng hầm 3 -12.22 0.22 Tầng hầm 4 -16.22 0.22 Tầng hầm 5 -20.60 0.60 3.2.3 Tải trọng và tác động
Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ chủ yếu bao gồm:
- Áp lực đất.
- Áp lực nước.
- Tải trọng móng các công trình lân cận trong phạm vi vùng ảnh hưởng.
- Tải trọng thi công: Máy móc thiết bị thi công, vật liệu xếp trên hiện trường, lực neo giữ tường cừ: Lấy tải trọng thi công là 15kN/m2.
- Nếu kết cấu chắn giữ là một bộ phận của kết cấu chủ thể thì phải xét đến tải trọng động đất.
Trong phạm vi luận văn, không xét đến tải trọng móng các công trình lân cận, tải trọng động đất, tải trọng phụ do sự biến đổi nhiệt độ và sự co ngót của bê tông.
3.2.4 Các giai đoạn thi công
3.2.4.1 Trường hợp nhà có 1 tầng hầm
- Phase 1: Thi công tường vây. - Phase 2: Thi công sàn tầng trệt. - Phase 3: Đào đất tầng hầm 1.
- Phase 4: Thi công sàn tầng hầm 1, đài, giằng móng.
3.2.4.2 Trường hợp nhà có 2 tầng hầm
- Phase 1: Thi công tường vây; - Phase 2: Thi công sàn tầng trệt; - Phase 3: Đào đất tầng hầm 1;
- Phase 4: Thi công sàn tầng hầm 1, đào đất tầng hầm 2; - Phase 5: Thi công sàn tầng hầm 2, đài, giằng móng.
3.2.4.3 Trường hợp nhà có 3 tầng hầm
- Phase 1: Thi công tường vây; - Phase 2: Thi công sàn tầng trệt; - Phase 3: Đào đất tầng hầm 1;
- Phase 4: Thi công sàn tầng hầm 1, đào đất tầng hầm 2; - Phase 5: Thi công sàn tầng hầm 2, đào đất tầng hầm 3; - Phase 6: Thi công sàn tầng hầm 3, đài, giằng móng.
3.2.4.4 Trường hợp nhà có 4 tầng hầm
- Phase 2: Thi công sàn tầng trệt; - Phase 3: Đào đất tầng hầm 1;
- Phase 4: Thi công sàn tầng hầm 1, đào đất tầng hầm 2; - Phase 5: Thi công sàn tầng hầm 2, đào đất tầng hầm 3; - Phase 6: Thi công sàn tầng hầm 3, đào đất tầng hầm 4; - Phase 7: Thi công sàn tầng hầm 4, đài, giằng móng.
3.2.4.5 Trường hợp nhà có 5 tầng hầm
- Phase 1: Thi công tường vây; - Phase 2: Thi công sàn tầng trệt; - Phase 3: Đào đất tầng hầm 1;
- Phase 4: Thi công sàn tầng hầm 1, đào đất tầng hầm 2; - Phase 5: Thi công sàn tầng hầm, đào đất tầng hầm 3; - Phase 6: Thi công sàn tầng hầm 3, đào đất tầng hầm 4; - Phase 7: Thi công sàn tầng hầm 4, đào đất tầng hầm 5; - Phase 8: Thi công sàn tầng hầm 5, đài, giằng móng
3.2.5 Vật liệu sử dụng cho tường vây và hệ kết cấu phần ngầm
Bê tông: Bê tông cọc nhồi, tường vây, đài, giằng, sàn đáy hầm: B22.5 (#300)
Bê tông cột, dầm, sàn: B30 (#400)
Cốt thép:Cốt thép dọc chịu lực, thép đai: CII (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3-2: Thông số vật liệu dùng cho kết cấu phần ngầm
3.2.6 Tính toán điển hình khả năng chịu lực của tường vây theo vật liệu
Cắt một dải tường bề rộng 1m, tính toán khả năng chịu lực cho tường như một cấu kiện chịu uốn với tiết diện chịu lực: (bxh).
Trong đó: b - Bề rộng tiết diện, b = 1m;
h – Chiều cao của tiết diện, h = bề dày tường vây.
Quá trình tính toán tường vây về cường độ tuân theo [11]: TCVN 5574:2012:
Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
B22.5 B30
Cường độ chịu nén tính toán Rb 13 17
Cường độ chịu kéo tính toán Rbt 1.00 1.20
Mô đun đàn hồi Eb 29000 32500
Trọng lượng riêng γw 0.025 0.025
Rs Rsw
Cường độ chịu nén tính toán Rsc
Mô đun đàn hồi Es
Trọng lượng riêng γw 0.0785 Cốt thép Bê tông 280 225 280 210000
Cường độ chịu kéo tính toán
Thông số kỹ thuật Ký hiệu Mác vật liệu
CII
Mác vật liệu
Thông số kỹ thuật Ký hiệu
a. Khả năng chịu lực cắt của tiết diện
* Khả năng chịu cắt của bê tông
(1)
Trong đó: um là chu vi trung bình của tháp chọc thủng
um = ho + hb
hb : Chiều cao dầm bo tường vây
hb = 0.6 (m)
* Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:
(2) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Khả năng chịu mô men của tiết diện
Cốt thép tường vây được cấu tạo thành lồng thép
Trong một tiết diện tường có cả cốt thép chịu kéo As và cốt thép chịu nén A's
Gọi µ : Hàm lượng cốt thép chịu kéo
µ' : Hàm lượng cốt thép chịu nén
Tính toán với hàm lượng cốt thép hiệu quả: µt = 1.00%
Hàm lượng cốt thép chịu nén: µ' = 0.50%
Hàm lượng cốt thép chịu kéo: µ = 0.50%
* Khả năng chịu mô men của tiết diện:
(3)
Trong đó: Rs : Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc chịu lực
As : Diện tích cốt thép dọc chịu lực
ho : Chiều cao làm việc của tiết diện
a' : Chiều dầy lớp bê tông bảo vệ cốt thép chịu nén
Hàm lượng cốt thép:
(4)
Từ (3) (4) ta tính được khả năng chịu mô men của tiết diện:
(5) 0 u bt m V = R u h 0 0, 3 o b V = R bh ( ') u s s o M = R A h −a s s o o A A = bh bh µ = ⇒ µ ( ') u o s o M =µbh R h −a
Kết quả tính toán khả năng chịu lực của tiết diện tương ứng với từng chiều dầy tường vây được tổng họp trong bảng 3-3:
Bảng 3-3: Khả năngchịu lực hiệu quả của tiết diện
Để đánh giá hiệu quả sử dụng tường vây, chúng tôi đưa ra tiêu chí đánh giá khả năng chịu lực của tường như sau:
Hình 3.1: Thang đánh giá khả năng chịu mô men của tường trong đất
Hình 3.2: Thang đánh giá khả năng chịu lực cắt của tường trong đất
Trong đó: Mu : Khả năng chịu mô men của tiết diện
Vu : Khả năng chịu lực cắt của tiết diện
M : Mô men tính toán của tường chắn
V : Lực cắt tính toán của tường chắn Khả năng Đơn vị
chịu lực 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50
Vu (kN/m) 582.40 950.40 1398.40 1926.40 2868.40 Vo (kN/m) 2028.00 2808.00 3588.00 4368.00 5538.00 Mu (kNm/m) 320.32 645.12 1081.92 1630.72 2663.92
3.3 Dạng nền loại A – Trung tâm công nghệ cao bưu chính viễn thông3.3.1 Giới thiệu công trình 3.3.1 Giới thiệu công trình (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.1.1 Vị trí công trình
Công trình được xây dựng trong khu vực cánh đồng thuộc phường Xuân La, quận Tây Hồ, Hà Nội.
Hình 3.3: Bản đồ vị trí công trình
3.3.1.2 Quy mô công trình
Công trình là loại công trình cấp I,bao gồm các khối chính như sau:
- Khối nhà văn phòng cao 21 tầng. Chiều cao khối văn phòng là 81m. - Khối nhà 5 tầngđồng thời là đế của cột ăngten.
Hình 3.4: Phối cảnh công trình
3.3.1.3 Điều kiện địa chất công trình
Căn cứ vào hồ sơ “Báo cáo khảo sát địa chất công trình” của dự án, phân chia
địa tầng khu vực khảo sát bao gồm các lớp đất như sau:
- Lớp 1: Đất san lấp, trạng thái chưa ổn định, chiều dầy chung của lớp thay đổi từ 0.8m đến 1.2m.
- Lớp 2: Sét màu xám, xám nâu, trạng thái dẻo mềm, dẻo cứng, chiều dầy
chung của lớp thay đổi từ 0.8m đến 6.5m. Chỉ số SPT: N30 = 5÷6.
- Lớp 3: Sét màu nâu vàng, đốm đỏ, trắng loang lổ, trạng thái dẻo mềm, dẻo cứng, chiều dầy chung của lớp thay đổi từ 3.1m đến 6.3m. Chỉ số SPT:
N30 = 6÷10.
- Lớp 4: Cát pha màu xám nâu, xám vàng, trạng thái dẻo mềm,dẻo cứng,
chiều dầy chung của lớp thay đổi từ 4.2m đến 7.6m. Chỉ số SPT: N30 = 7÷19. - Lớp 5: Cát hạt trung màu xám, xám vàng lẫn sỏi, trạng thái chặt vừa,
chiều dầy chung của lớp thay đổi từ 10.2m đến 12.1m. Chỉ số SPT: N30 = 16÷38.
- Lớp 6: Cát hạt thô màu xám vàng, lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt,chiều dầy chung của lớp thay đổi từ 3.7m đến 5.5m. Chỉ số SPT: N30 = 27÷45.
- Lớp 7: Cát hạt thô màu xám vàng, lẫn cuội sỏi, trạng thái rất chặt, chiều
dầy chung của lớp thay đổi từ 5.5m đến 6.0m. Chỉsố SPT: N30 = 51÷72. - Lớp 8: Cuội sỏi lẫn cát, cao độ mặt lớp từ -35.5m đến -38.0m, chiều dầy lớp chưa xác định. Chỉ số SPT: N30> 100.
Bảng 3-4: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại A
h z γw ∆ eo γsat Eoedref Eurref C' ϕ'
(m) (m) (KN/m3) (kN/m3) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (§é)
1 Đất san lấp 0.8 0.8 18 0.8 18.90 8100 24300 5 10
2 Sét màu xám, xám nâu, dẻo mềm-dẻo cứng 1.4 2.2 17.8 2.71 0.94 18.81 15714 47142 31 4.4
3 Sét nâu vàng, đốm đỏ, trắng, dẻo mềm-dẻo cứng 6.3 8.5 19.1 2.71 0.853 19.23 13342 40025 27 4.5
4 Cát pha xám nâu, xám vàng, dẻo mềm-dẻo cứng 7.6 16.1 19.8 2.68 0.657 20.14 14913 44739 28.5 19.2
5 Cát hạt trung màu xám vàng, chặt vừa 11 27.1 19.5 2.65 0.62 20.19 21870 65610 0 32
6 Cát hạt thô màu xám vàng, chặt 4.4 31.5 19.9 2.66 0.55 20.71 27900 83700 0 37 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
7 Cát hạt thô màu xám vàng, rất chặt 5 36.5 19.9 2.66 0.5 21.07 33750 101250 0 40
8 Cuội sỏi lẫn cát, trạng thái chặt 8.5 45 20 2.71 0.45 21.79 65250 195750 0 45
M« t¶ Líp
3.3.1.4 Điều kiện địa chất thủy văn
Nước dưới đất xuất hiện ở độ sâu từ -15m đến -16m.Mực nước này ổn định trong tất cả các hố khoan. Nước dưới đất là loại không ăn mòn bê tông.
3.3.1.5 Hệ kết cấu công trình
Kết cấu phần thân: Hệ kết cấu chịu lực bao gồm cột, vách, lõi, dầm, sàn bê tông cốt théptoàn khối, làm việc theo sơ đồ khung giằng, chịu cả tải trọng đứng và tải trọng ngang tác động lên công trình.
Kết cấu móng:Từ kết quả phân tích nội lực hệ kết cấu, kết hợp với điều kiện địa chất công trình lựa chọn phương án móng là móng cọc khoan nhồi. Mũi cọc được ngàm vào lớp cuội sỏi số 8.
3.3.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất
3.3.2.1 Trường hợp nhà có 1 tầng hầm
Trường hợp nhà có 1 tầng hầm, chiều sâu hố đào là -4.5m (đáy sàn tầng hầm 1), đào đất cục bộ tại vị trí đài, giằng móng. Chọn tường trong đất có chiều dày 600mm, chiều sâu 10m, chân tường cắm vào lớp cát pha, dẻo mềm - dẻocứng.
3.3.2.2 Trường hợp nhà có 2 tầng hầm
Trường hợp nhà có 2 tầng hầm, chiều sâu hố đào là -8.55 m (đáy sàn tầng hầm 2), đào đất cục bộ tại vị trí đài, giằng móng. Chọn tường trong đất có chiều dày 600mm, chiều sâu 14m, chân tường cắm vào lớp cát pha, dẻo mềm-dẻo cứng
3.3.2.3 Trường hợp nhà có 3 tầng hầm
Trường hợp nhà có 3 tầng hầm, chiều sâu hố đào là -12.6 m (đáy sàn tầng hầm 3), đào đất cục bộ tại vị trí đài, giằng móng. Chọn tường trong đất có chiều dày 600mm, chiều sâu 20m, chân tường cắm vào lớp cát hạt trung, chặt vừa.
3.3.2.4 Trường hợp nhà có 4 tầng hầm
Trường hợp nhà có 4 tầng hầm, chiều sâu hố đào là -16.7 m (đáy sàn tầng hầm 4), đào đất cục bộ tại vị trí đài, giằng móng. Chọn tường trong đất có chiều dày 800mm, chiều sâu 24m, chân tường cắm vào lớp cát hạt trung, chặt vừa.
3.3.2.5 Trường hợp nhà có 5 tầng hầm
Trường hợp nhà có 5 tầng hầm, chiều sâu hố đào là -20.8 m (tới cốt đáy sàn tầng hầm 5), đào đất cục bộ tại vị trí đài, giằng móng. Chọn tường trong đất có chiều dày 1000mm, chiều sâu 35m, chân tường cắm vào lớp cát hạt thô, rất chặt.
Kết quả chuyển vị của đất nền và nội lực của tường vây được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 3-5: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại A
Hố đào Mô men Lực cắt
Chiều dày Chiều sâu Chiều sâu Ux Uy M V N1 N2 N3 N4 N5
(m) (m) (m) (mm) (mm) (kNm/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) 1 TH Đào đất lần 1 0.60 12.00 4.50 -13.73 -5.29 -206.43 -95.13 -95.00 Đào đất lần 1 0.60 4.50 -12.92 -5.32 -263.10 -98.96 -98.10 Đào đất lần 2 0.60 8.50 -18.76 -6.96 -310.30 -156.71 -50.52 -218.10 Đào đất lần 1 0.60 4.50 -13.08 -5.37 -270.14 -96.91 -96.87 Đào đất lần 2 0.60 8.50 -18.52 -6.25 -339.37 -153.62 -42.24 -192.30 Đào đất lần 3 0.60 12.60 -21.49 -8.34 -382.84 -187.72 -39.16 -191.10 -299.90 Đào đất lần 1 0.80 4.50 -11.45 -4.39 -469.86 -136.07 -136.00 Đào đất lần 2 0.80 8.50 -16.21 -5.13 -578.74 -195.32 -66.44 -212.50 Đào đất lần 3 0.80 12.50 -18.28 -5.53 -649.02 22.17 -7.66 -210.20 -239.10 Đào đất lần 4 0.80 16.70 -21.36 -7.96 -645.94 -327.07 -60.70 -215.30 -283.00 -566.20 Đào đất lần 1 1.00 4.50 -10.08 -4.05 -688.15 -170.69 -170.70 Đào đất lần 2 1.00 8.50 -14.35 -4.87 -860.53 -237.18 -97.96 -230.80 Đào đất lần 3 1.00 12.50 -15.97 -5.02 -954.63 278.69 -68.88 -240.10 -203.50 Đào đất lần 4 1.00 16.50 -18.92 -5.43 -862.31 -300.36 -64.55 -219.60 -259.00 -503.90 Đào đất lần 5 1.00 20.80 -24.11 -6.26 -1010.00 -573.11 -73.57 -217.70 -232.10 -593.50 -865.10 Kết quả tính toán 5 TH Trường hợp tính toán 2 TH 3 TH 4 TH Nội lực thanh chống 15.00 20.00 24.00 35.00 Nội lực tường Chuyển vị đất nền Tường vây
3.3.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất - Nền loại A
Bảng 3-6: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down đối với đất nền loại A
Từ bảng 3-6, ta có các bảng đánh giá riêng cho khả năng chịu mô men và khả năng chịu lực cắt như sau:
Đơn vị: m, kN Bề dày tường 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 Mu 320.32 645.12 1081.92 1630.72 2663.92 Vu 582.40 950.40 1398.40 1926.40 2868.40 55.17% 212.51% 424.11% 689.96% 1190.47% _ _ _ _ _ _ _ _ _ 512.21% 899.05% 1369.99% 1925.02% 2915.24% + + + + + 3.23% 107.90% 248.67% 425.53% 758.50% + + _ _ _ _ _ _ _ _ 271.64% 506.47% 792.35% 1129.28% 1730.39% + + + + + -16.33% 68.51% 182.60% 325.95% 595.83% + + _ _ _ _ _ _ _ 210.25% 406.29% 644.94% 926.21% 1428.02% + + + + + -50.65% -0.60% 66.70% 151.26% 310.45% _ + + _ _ _ _ _ 78.07% 190.58% 327.55% 488.99% 777.00% + + + + + -68.29% -36.13% 7.12% 61.46% 163.75% _ + + + _ _ _ 1.62% 65.83% 144.00% 236.13% 400.50% + + + + + Khả năng chịu lực của tiết diện
(µ=0.5%) 5TH Mmax 206.43 95.13 Vmax Mmax Vmax Mmax Vmax Mmax 1010.00 573.11 Vmax Vmax
Tỉ lệ dư so với khả năng chịu lực (Qu-Q)/Q (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
156.71 649.02 187.72 327.07 310.30 382.84 Nội lực tính toán Mmax 1TH 2TH 3TH 4TH
Bảng 3-7: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại A