Đề cương sau đại học thiét kế nhà cao tầng

Đề cương sau đại học thiét kế nhà cao tầng

_ VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DUNG

ĐỀ CƯƠNG TẬP HUẤN KHON SAU ĐẠI HỌC |

air KA ˆ _ NHÀ CAO TANG

TP.HCM, 6- 2004

- BỘ XÂV DỰNG

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG -

ĐỀ CƯƠNG TAP HUAN KHCN SAU ĐẠI HỌC

THIÊT KÊ NHÀ CAO TẦNG

TỦ SÁCH KUỔNGT TOÀN

TP.HCM, 6 - 2004

1 VỊ TRÍ CỦA MÓNG TRONG NHÀ CAO TẦNG

_ Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao o lớn, trọng

“ lugng nang chịu tác động của tải trọng ngang Hiện nay, ở nước ta đã xây dựng một số công trình cao tầng đáng chú ý như tháp Hỏa Lò - Hà Nội, 26 |

tầng; Trung tâm thương mại Lavico (Thành phố Hồ Chí Minh), cao 36 tầng,

Trung tâm thương mại hàng hải quốc tế (Hà Nội) cao 18 tầng và trong tương lai gần SẼ CÓ những công trình đến 40 tầng với chiều cao trên 100m Ở nước ngoài trước đây đã có những công trình xây dựng hơn 100 tầng, gần 500m Hình 1.1 nêu ra trên mười toà kiến trúc cao tầng có tính đại biểu ở nước ngoài nhằm tạo ra một ấn tượng về độ cao và trọng lượng của chúng

Một số công trình vừa xây xong gần dây hoặc sắp đưa vào khai thác, trong đó đáng chú ý có:

1 Tòa nhà Kim Mậu | (421m, 88 tầng, Thượng Hải)

2 Tòa nha Scars (443m, 110 tầng, Chicago)

3 Tháp đôi Petronas (451,9m, 88 tầng, Kualla Lampure)

4 Tòa nhà Ecotower | (452,7m, London):

5 To’ nha Lotte World IT (464m,107 tầng, Pusan, Hàn Quốc)

6 Trung tâm tài chính thế giới (460m, 98 tầng, Thượng Hải)

7: Trung tâm Tài chính Đài Bắc (448m, I01 tầng, Đài Loan)

8 Toa nha Grollo Towe (557m, Melbourne)

9 Tòa nhà đường 7 South Dearborn (602m, Chicago)

(L) Phiên bẩn 2

‘2 Trung tâm mậu dịch quốc tế

3 Dai lầu quốc tế Quảng Đông

4 Tòa lầu Kinh Quảng

5s Tòa lầu Dương Quang -

6 Toà lầu hội triển lãm

2 Tòa thị chính mới

§ Tháp Ép phen

10 Ngân hàng Trung Quốc

11 Trung tam John Hancook

13 Đại lầu đế quốc

ˆ14 Trung tâm mau địch thế giới

15 Đại lầu Seal

Lún nghiêng của một toa nl

Nam Mỹ trên mon

12 13

nh cao tang

Thuong Hai) Thâm Quyến)

Quảng Châu)

Bac Kinh)

Tokyo) Frankfurt)

Chicago)

Hinh 1.2

g coc

-_-Một số dự án về những nhà tháp : siêu cao tầng (sẽ hoàn thành trong 10 -

15 năm tới) ở Tokyo có X - Seed 4000 cao 4000m,Try 2004 cao 2004m; Aeropolis 2001 cao 2001m; Mother cao 1321m; Super Pyramid cao 1000m;_

Skycity cao 1000m; ở Chicago (My) có Mile Highy IHinois cao 1690m; ở

Singapore có Pyramid - in *yran amid cao 1500m; ở Hồng Kông (Tr ung Quốc)

có Bionic Tower cao 1128m V.V

Do công trình vươn lên rất cao, không những t tải trọng đứng lớn và tập - '- trưng mà mômen lật do tải trong gid và tải trọng động đất gây ra cũng tăng lên gấp bội, do đó, đòi hỏi mồng và nền đất phải có khả năng chịu lực đứng và ngang càng lớn, đồng thời phải làm cho lún và nghiêng được khống chế trong một phạm vi cho phép, lại phải đảm bảo cho công trình có đủ tính ổn định dưới tải trọng gid va tai trọng động đất Điều đó đã đặt ra cho công tác thiết kế

va thi công móng những yêu cầu nâng cao và càng nghiêm khắc hơn

Trong nhiều trường hợp, hình thức móng, lý thuyết thiết kế và phương

pháp thi công đã quen dùng trong nhà nhiều tầng không thể vận dụng giản đơn vào nhà cao tầng được, mà bắt buộc phải lựa chọn và sáng tạo ra những hình thức móng, lý thuyết thiết kế và phương pháp thi công thích ứng với những yêu cầu nói trên, Đối với bất cứ một mặt nào trong ba mặt trên: mà nghiên cứu không cẩn thận, xử lý không thỏa đáng đều sẽ dẫn đến những hậu

quả xấu, thậm chí là nghiêm trọng: Nhẹ thì gay ra lún, nghiêng quá lớn và lún

không đều, làm kết cấu bị phá hỏng cục bộ hoặc ảnh hưởng Công năng, mỹ quan, nặng thì gây ra nghiêng lật hoặc phá hủy cả công trình Ví dụ, một khách sạn ở Thượng Hải, nền dat là loại đất mềm sâu và dây, dùng coc da dam

‘chan dong để gia cố nền, móng hình hộp Do lý thuyết tính toán của phương |

| pháp gia cố này trong đất yếu còn chưa chín mudi, chưa có biện pháp kiểm tra hoàn hảo đối với chất lượng thi công và hiệu quả gia cd, them vào đó là bên

nhận thầu quản lý thi công không chặt chẽ, bớt công giảm vật liệu, làm cho s

Công trình này sau khi xây xong bị lún, nghiêng quá giới hạn cho phép, khối

thấp tầng có chỗ bị chèn vỡ hỏng, buộc phải áp dụng những biện pháp gia cố

gia cố nên rất tốn kém lại như một tòa nhà ở Nam Mỹ, khi thiết kế không

điều tra rõ ràng tình hình địa chất cọc ngắn không đưa sâu tới tầng đất cứng

- khả năng chịu lực của nên cọc cũng không đủ, kết quả là khi kết cấu vừa thí công tới đỉnh trong khi chưa kịp trang trí hoàn thiện đã bất đầu bị nghiêng sau mấy ngày trone một đêm, toàn bộ tòa nhà đổ lật xuống mặt đất, như thể hiện trong hình 1.2 Những ví dụ này đã chứng minh mạnh mẽ là, chất lượng thiết

kế và thi công công trình móng là một vin dé hệ trọng trong việc đảm bảo an toàn của nhà cao tầng mà người thiết kế và người thi công đều không được xem thường

Thi công công trình móng nhà cao tầng có một đặc điểm cực kỳ quan trọng phải được đặc biệt chú ý đó là vấn để hiệu ứng môi trường Móng nhà cao tầng thường có độ chôn sâu khá lớn, có khi trên hàn chục mét đó là vì để

đá ấp ứng công năng kiến trúc (làm các gian ngầm dưới mật đất) và cũng là để ữến định cho công trình Điều đó cũng tức là bắt buộc phải đào hố móng rất sâu và phải có biện pháp hạ nước ngầm tương ứng (như hạ nước bằng giếng điểm) Mặt khác, nếu dùng loại cọc ép đất thì sẽ sinh ra chấn động và ảnh hưởng của đất chèn Hơn nữa do nhà cao tầng thường được xây dựng trong đô thị có mật độ xây dựng lớn để để phòng khi đào hố móng hoặc kÌ" ép cọc chèn đất chấn động nguy hại đến các công trình xung quanh, đường ống ngầm hoặc sự an toàn vận hành của đường giao thông lân cận, nhất thiết phải

có phương pháp chống giữ nghiêm ngặt, ví dụ:như kết cấu chống giữ thành hố kiêm cả chức năng chắn đất và chống thấm, làm mương cách chấn giếng cát thoát nước hoặc bản nhựa thoát nước Ví đự một tòa nhà làm việc của Cục Điện thoại Thượng Hải khi thí công cọc đóng đúc sẵn đã làm hư hại nghiêm trọng nhà bên cạnh, tiển bồi thường đã tới 400 ngàn lệ, nhiều hơn chỉ phí cho công trình móng cọc của ngôi nhà là 120 ngần tệ Lại như móng máy của nhà máy điện ở Thượng Hải đóng cọc xong rồi đào hố móng làm cho đầu coc bi chuyển dịch rất lớn, có trường hợp hơn 200cm, tất cả đến 70 cây cọc bị chuyển dịch đến mức không thể sử dụng được đành phải hủy bó Lạt như một nhà cao tầng ở Thượng Hải khi đào hố móng chống giữ bằng cọc bản thép móng làm xong chưa lấp di dat di nhé coc di kết quả là một nhà xưởng cách

hố móng 13m hị lún nghiêm trọng không thể không đỡ đi xây lại, tiền bồi

thường là 300 ngàn tệ Một nhà ngân hàng ở Nam Kinh cũng vì vấn để quây

giữ hố móng sâu mà gây ra hư hại nghiêm trọng cho một rạp điện ảnh ở gần, - phải đỡ đi xây lại Thực tiễn chứng minh, kết cấu chống giữ và các biện pháp phòng ngừa hố móng hợp lý về kinh tế là một bộ phận không thể tách rời được

của công trình móng nhà cao tầng

|

Ti lệ của giá thành và thời gian thi công phần móng chiếm trong tổng giá thành và tổng thời gian thi công của nhà cao tầng có liên quan với nhiều nhân tố như hình thức và số tầng của kết cấu bên trên, hình thức kết cấu móng,

kiểu cọc và mức độ phức tạp của địa chất, cũng như điều kiện môi trường

Trừ kết cấu thép và móng nông đặt trực tiếp trên nền đá và loại móng cọc ở chỗ có nền đá nằm rất nông ra, với kết cấu bê tông cốt thép tong điều kiện địa chất bình thường thì nhà cao tầng dùng móng hình hộp hoặc móng bè sẽ chỉ phí cho công trình móng (bao gồm cả chống giữ và đào hố móng) chiếm từ 10% ~ 20% tổng giá thành Công trình, thời gian thị công tương ứng ước chiếm

20 ~ 25% tổng thời gian thi cong công trình Nhà cao tầng dùng móng cọc thì

tÍ lệ của hai hạng mục trên lần lượt chiếm khoảng 20% ~ 30% và 30% ~ 40%

Tóm lại, về vai trò của móng trong công trình nhà cao tầng có thể khái

quát lại thành hai câu sau:

Thiết kế và thị Công móng là việc cực kỳ quan trọng đối với bản thân

nhà cao tầng và môi trường xung quanh, giá thành và thời hạn thi công của nó cũng có ảnh hưởng đủ lớn đối với tổng giá thành và tổng thời hạn thị công của

nhà cao tầng

2 QUÁ TRÌNH VÀ NỘI DỤNG THIẾT KẾ MÓNG NHÀ CAO TẦNG

2.1 Một số khâu chủ yếu trong thiết kế công trình móng

Thiết kế công trình móng nhà cao tầng bao gồm hai bộ phận có liên

quan mật thiết với nhau đó là thiết kế nền và thiết kế móng, nó đề cập đến nhiều nhân tố như công năng kiến trúc và hình thức kết cấu, điều kiện địa chất Công trình, tính hợp lý và đánh giá kinh tế trong lựa chọn kiểu móng, trình độ thành thạo và tính khả thị trong kỹ thuật thí công, tính tương hợp với các kiến trúc ở lân cận và môi trường, v.v phải tiến hành so sánh phương án tổng thể

về kinh tế kỹ thuật, phân tích và có quyết sách nhiều lần về thiết kế kết cấu,

thường phải trải qua nhiều lần sửa đổi và nghiên cứu so sánh, do đó, là một

quá trình rất phức tạp, trong đó các khâu chủ yếu và mối liên quan như thể

hiện trong hình 2.]

Với nhà cao tầng, khâu cốt lõi quyết định tính an toàn, tính kinh tế và thời hạn thi công của công trình móng (thậm chí là toàn bộ công trình) là lựa chọn kiểu móng, thiết kế nên đất và khâu phải làm trước đó là khảo sát và đánh giá về địa chất công trình Theo cách đặt vấn để hiện nay, hai khâu này

có thể gọi là phân tích công trình đất đá Thiết kế chỉ tiết kết cấu móng cố

nhiên là rất quan trọng, nhưng hình thức, kích thước móng đã được xác định trong khâu trên Trong bất cứ khâu nào mà gặp phải vấn dé quan trọng đều có

thể gây ra những việc phải làm lại, những việc phải làm lại nay phan nhiều đề

cập đến khâu phân tích công trình đất đá Ngoài ra, vấn để gặp phải trong phân tích công trình đất đá có khả năng dẫn đến thay đổi lớn trong thiết kế

công trình

Thiết kế móng phải đáp ứng được các yêu cầu sat đây:

(1) Áp lực thêm ở đáy móng không vượt quá khả năng chịu lực của nên

đất hoặc khả năng chịu lực của móng cọc;

(2) Tổng lượng lún và chênh lệch lún của móng nhỏ hơn trị số cho phép: (3) Đáp ứng yêu cầu chống thấm đối với các phần ngầm của công trình: (4) Việc thi công móng phải tránh và giảm ảnh hưởng tới các công trình

xây dựng ở lân cận, dự báo tác hại đến môi trường cách phòng chống: ˆ (5) Phải tính toán tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, tính toán về điều kiện sử dụng, điều kiện thi công và thời hạn thi công

:

:

Đ®_:: :— @ ï @ — @

Nhiém vu 3 Khảo sát và| : | Chọn kiểu Ệ ? | Quan trắc |:

hu than wile đánh giá đị g [kế sơ bộ vàt : lết kết cz a :

—_ thu thập tai % chat céng Vig kế nền tra Vet ke Cap, A liệu cơbản| quan tac fy

› trình (sơ bộ A phan tich vé z+ | mong, thiết; | lau dai, thu}

Hình 2.1 Các khát chủ yÊU và mối quan hệ trong thiết kế công trình trồng

“

Móng nhà cao tầng chiếm một khối lượng cong việc lớn, giá thành cao,

sử dụng nhiều vật liệu, ảnh hưởng lớn tới thời hạn thi công của Công trình,

thường thì thời hạn thi công móng của một nhà cao tầng chung cư dân dụng

Cao 9 ~ 6 tầng chiếm khoảng 1/3 của tổng thời hạn thị Công, giá thành cũng

chiếm 1/3 của tổng giá thành Công trình Do đó, việc thiết kế móng có ảnh

hưởng rất lớn tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tòa nhà

2.2 Yêu cầu đặc biệt của khảo sát địa chất công trình

Tiến hành Công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng nhà cao

tầng ngoài phải tuân theo qui phạm quy trình khảo sát thiết kế ra còn phải đáp

ứng những yêu cầu đặc biệt dưới đây

2.2.1 Các đặc điểm chính _

với nên đất cũng rất lớn, thường phải qua phân tích lún để xem xét ảnh hưởng

của độ lớn và lệch tâm của tải trọng đối với móng và công trình lân cận

(2) Nhà cao tầng thường vươn lên tương đối cao, ngoài lệch tâm của tải

trọng đứng ra còn phải xem xét đến khả năng nghiêng và lật do tính không

đều của nền đất do tải trọng gió và động đất gây ra

(3) Bề rộng và độ sâu của móng nhà cao tầng đều rất lớn, nên phải xem

xét tính chất đàn hồi của nền đất, tính ổn định của thành hố móng do việc đào

hố móng gây ra và ảnh hưởng của nó đối với các công trình lân cận và đối với

môi trường xung quanh

(4) Nhà cao tầng thường tương đối quan trọng, có niên hạn sử dụng rất

đài, phải tính đến khả nang bi an mon lau dai của đất nền và của nước ngầm

2.2.2 Những yêu cầu đặc biệt đối với công tác khảo sát

(1) Ngoài việc phải xác định tính chất cơ lý hóa các lớp đất trong phạm

vi công trình xây dựng và vùng lân cận trực tiếp còn phải xem xét tính ổn định

dai han va tinh ổn dinh chống động đất của cả vùng đất chủ yếu phải điều tra

kỹ xem ở vùng đất có các đồng suối cổ, hang động nhân tạo không có địa tầng có thể hóa lỏng không (xem phần nói về hóa lỏng) Khi cần thiết còn phải tìm hiểu về cấu tạo địa chất ở tầng sâu và có tồn tại những dải đứt gây đang hoạt động không

mỗi ngôi nhà cao tầng riêng lẻ thường là không được ít hơn 5 trong đó lỗ khoan khống chế ở dưới sâu không được ít hơn 2 Cự ly lỗ khoan phải căn cứ _ vào mức độ phức tạp của biến đổi tầng đất và tình hình cụ thể của công trình xây đựng (hình dạng và kích thước mặt bằng hình thức kết cấu độ lớn và phân

bổ tải trọng và những yêu cầu đặc biệt) để xác định, nhằm bảo đảm độ chính

xác của các tài liệu thu được có thể đáp ứng được yêu cầu của thiết kế móng

(3) Phải bảo đảm độ sâu khảo sát cần thiết, độ sâu của lỗ khoan khống”

chế phải đáp ứng được yêu cầu vẻ độ sâu của tầng nén co trong việc tính lún,

Có thể lấy độ sâu của tỉ số giữa ứng suất thêm với ứng suất đo trọng lượng bản

thân bằng 0,1 làm giới hạn dưới của tầng nén co để xac dinh (oz = 0,1YZ)

Thường nếu độ sâu của lớp đá gốc là không lớn lắm thì độ sâu thăm dò cần

xuống tới đá gốc

(4) Phải chú ý đến vận dụng tổng hợp và kiểm chứng lẫn nhau giữa các

loại phương p § pháp pháp thí nghiệm ở hiên trườn và ở trong phòng, nhằm bảo đảm 8 g

tính hoàn hảo và tính tin Cậy của các tài liệu

(5) Với loại công trình xây dựng có diện tích và độ sâu đào là rất lớn,

phải tính đến việc quan trắc biến dạng đàn hồi của đáy hố móng, để có được

những tài liệu tin cậy hữu quan về mô hình biến dang và mô đun tính toán của nền đất Còn phải chú ý cung cấp các tài liệu về loại và tính chất nước ngầm lượng nước trào tính thấm nước của đất ở thành hố móng, độ đốc thủy lực và

kha năng có thể sinh ra áp lực thủy động, v.v để có thể tiến hành việc thiết

kế thi công chống giữ và chống thấm cho thành và đáy hố móng

2.2.3 Những yêt cầu đặc biệt trong việc đánh giá địa chát công trình nền đáf

Đánh giá nền đất để xây dựng nhà cao tầng chủ yếu phải nhấn mạnh

các nội dung sau đây:

(1) Đánh giá tính ổn định lâu đài và tính ổn định chống động đất của

toàn bộ vùng đất và đánh giá tính ổn định chống än mòn lâu dài trong điều kiện địa chất có tính ăn mòn

(2) Khi có thể sử dụng được nền đất tự nhiên thì phải để ra được độ sâu |

chôn móng hữu quan và lựa chọn được tầng chịu lực thích hợp (bao gồm khả năng chịu lực của nền đất và các chỉ tiêu cường độ hữu quan), đánh giá và Kiến nghị về tính không đồng đều và mô dun biến dạng của nền đát

(3) Khi có thể sử dụng móng cọc thì phải nói rõ được độ sâu và độ dầy _ của tầng chịu lực ở mũi cọc có thể trong phạm vi độ sâu mà cọc vươn tới được,

ước lượng về các chỉ tiêu lực ma sát của tầng đất, phán đoán xem có 16n tai

tầng mềm yếu nằm dưới mũi cọc đồng thời cũng đánh giá về sự tồn tại của

tầng đất ít cố kết và khả năng phát sinh lực ma sắt âm đối với cọc

(4) Căn cứ nhu cầu để để ra việc đánh giá và kiến nghị hữu quan về hạ

mực nước khi thi công, xử lý đáy hố, việc ổn định thành hố và ảnh hưởng dối

với các công trình xây dựng ở lân cận

(5) Căn cứ vào yêu cầu đặc biệt của công trình hoặc điều kiện đặc biệt

của địa chất để có những đánh giá và kiến nghị tương ứng

2.3 Lựa chọn kiểu móng và thiết kế nền

Lựa chọn kiểu móng có ý nghĩa quyết định đối với toàn bộ công trình

móng và phải xét đến nhiều nhân tố Đối với một công trình nhất định và điều

kiện địa chất nền không nhức tạp lắm đã có thể có mấy phương án hợp lý, đáp

ứng yêu cầu thiết kế móng, đồng thời phải xem xét tính khả thi về mặt kỹ

thuật của chúng cuối cùng quyết định từ sự đánh giá tổng hợp về mặt an toàn,

về tốc độ thi công nhanh về môi trường và kinh tế

2.3.1 Đán ứng yêu cầu công năng của công trình, chú ý lợi dụng phần

không gian dưới mặt đái

Rất nhiều những công nãng phụ thuộc của nhà cao tầng: ngoài việc tận

dụng phần nhà thấp tầng ra, hiện nay ngày căng coi trọng việc lợi dụng phần

không gian dưới mặt đất, điều này là thống nhất với yêu cầu chôn sâu và

nguyên tắc giảm thấp áp lực thêm lên nền, v.v Cho nên, nhà cao tầng hiện đại ngày càng có xu hướng mở rộng các cône năng ở bên dưới mật đất Khi

tòa nhà có những yêu cầu ấy thì phải tìm cách đáp ứng đầy đủ Như vậy, hình thức của móng hoặc theo nghĩa rộng là kết cấu của đài móng đã do công năng của công trình quyết định

Ví dụ một toà nhà cao tầng ở Hồng Kông, trên mặt đất 38 tầng, ngầm 5 tầng; đã kết hợp ngầm dưới mặt đất cả gara ô tô, nha hang, ga tau

điên ngầm, v.v thành một tổ hợp nhiều loại công : năng nên đã quyết q

10

định làm một mồng bè ngầm nhiều tầng” trên cọc đường kính lớn thi công |

bằng cách đào 1ö Dùng tường ngầm liên tục trong đất làm đường ngoài của phần ngầm, thi công theo phương pháp làm sàn từ trên xuống dưới (top down) nên giải quyết được cả vấn đề chống giữ khi đào hố móng, hạn chế ảnh hưởng xấu (như chuyển vị ngang, biến dạng lún ) đối với các công trình ở xung quanh Đây là một ví dụ rất tốt về tổng hợp hiệu ích kinh tế với hiệu ích xây dựng, (xem hình 2.2)

2.3.2 Đáp ứng yêu cầu của thiết kế nên trong điêu kiện địa chất nhất định 2.3.2.1 Tính khu vực của điển kiện địa chất cong trinh va những kinh nghiệm

địa phương khi chọn kiểu móng

Nên căn cứ vào điều kiện địa chất công trình của từng địa phương cụ

thể (nhất là lớp đất chịu lực chính) để lựa chọn móng nhà cao tầng Xem xét một số trường hợp có tính đại biểu sau đây:

(1) Trên lớp cuội sỏi có nhủ đất mềm sâu và dầy như các vùng trầm tích đồng bằng Bắc Bọ Do cường độ nền đất thấp tính nén co cao, đá gốc ở sâu,

công việc cần phải làm để chọn kiểu móng là khá nhiều Lấy ví dụ là thành phố Hỏ Chí Minh, tầng đất mềm có lịch sử địa chất ngắn, độ cố kết không cao, lớp trên cùng là đất sét mịn dày 2 ~ 3m, tầng thứ hai là đất tính sét bùn

dày khoảng trên 20m Móng của không ít những ngôi nhà cao tầng phải đặt

trong lớp này; lớp thứ ba là đất sét màu nâu dưới nữa là đất sét đẻo cứng, dày

2 ~ 6m, độ sâu tính từ mặt đất xuống khoảng hơn 30m, là tầng chịu lực ở đầu cọc tốt; lớp sâu nữa là đất cát hoặc đất cát và sét mềm xuất hiện lẫn lộn Đất cuội sỏi nằm rất sâu, có thể cả trăm mét Do đó, với nhà ở 5-6 tầng trở xuống

có thể dùng móng hộp; trên 5-6 tầng dùng móng cọc, bè cọc hoặc móng hộp cọc Đáng chú ý là những ngôi nhà có số tầng vừa phải (14 ~ 20 tang) là loại nhà có số lượng nhiều nên chọn kiểu móng sao cho thích hợp phải được đặc biệt chú ý nghiên cứu, kiểu móng quá độ cọc và đất cùng chịu lực là một trong

những phương án tương đối hợp lý về kinh tế

Il

Cần chú ý là đối với một vùng đất nào đó, diéu kiện địa-chất cũng sẽ có

những biến đổi, phải phân tích cá biệt từng van dé cu thể Ví dụ một số vùng

ở Hà Nội, lớp mặt có tồn tại một tầng cát nông, dày khoảng 5 ~ 10m, két

qua xuyén tinh cho thấy rõ là khả năng chịu lực của cọc ngắn có thể đạt

200 ~ 400kN, cho nên công trình nhà ở dưới 10 tầng có thể nghĩ đến dùng

cọc ngắn, nhưng phải chú ý đến phân tích lún

(2) Tầng đất phủ trên đá gốc là tầng hồng tích hoặc tầng xung tích

như đất sét pha cát, cát mịn thô, tầng cát sỏi hoặc đá cuội và tầng lẫn lộn

của chúng, như ở các vùng trung du miền Bắc hoặc Quảng Ninh, v.v Do

cường độ lớp đất tương đối cao, tính nén co tương đối thấp, đã tạo điều kiện

cho việc có thể triệt để lợi dụng nên đất tự nhiên Nhà cao tầng có số tầng

loại vừa và loại thấp có thể áp dụng nền đất tự nhiên thông qua móng hình

hộp hoặc móng bè

(3) Trên đất cuội sỏi có phủ tầng đất mềm với ¡độ sâu biến đổi như 6

các vùng Hà Nội, Hải Phòng, v.V Hình thức móng phải căn cứ vào độ sâu

của tầng đất mềm, số tầng của tòa nhà để xử lý cho thích hợp với từng

trường hợp cụ thể Khi số tầng tương đối nhiều mà đất đá gốc ở không sâu

lắm thì thường hay dùng cọc chống; Ngược lại thì xử lý như vùng có đất

mềm sâu đây

Ninh Bình, Thanh Hóa nham thạch phong hóa Ít sẽ là nên đất tự nhiên tốt,

có thể dùng móng độc lập dưới cột hoặc móng băng, trực tiếp đỡ bằng đá gốc

Nhưng phải chú ý, mặc dù là mặt đất bằng phẳng nhưng độ nằm sâu của đá

_ gốc lại không giống nhau, vẫn phải áp dụng các phương pháp như điện thám,

'khoan lỗ để thăm đò cho kỹ lưỡng Khi giữa đáy móng với đất đá có thể có

xuất hiện lực kéo thì phải bố trí thanh neo, cho móng neo đặt tới đá gốc

Ngoài ra, còn phải chú ý đến tầng phong hóa mạnh, vỡ vụn, nếu có, phải được

don sạch và xử lý Mặt khác, trong vùng đất đá như thế phải khảo sát sự nứt nẻ

12

_ của đá và hang hốc Castơ, nếu có phải dùng móng cọc đúc sin, khoan thả hoặc :

cọc khoan nhồi giữ thành bằng ống vách không nhổ lên Tố ẽ 2.3.2.2 Đáp ứng yêu cầu cường độ, phát huy đẩy đủ khả năng chịu lực của nên

đất tt nhiên

Bất kể là dat công trình kiến trúc lên đất hoặc lên cọc, đều phải dap tng

yêu cầu thứ nhất của đất nền: yêu cầu về cường độ, về tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực tổng thể của hệ thống nền đất hoặc đất cọc dưới các loại móng (xin xem chỉ tiết ở các phần tương ứng của bài giảng này) Trong mọi tình huống đều phải chú ý phát huy đầy đủ khả năng chịu lực của nền đất tự

nhiên, đây là nhân tố mấu chốt của việc bảo đảm kinh tế hợp lý trong lựa chọn

kiểu móng Dưới đây là một số kiến nghị để tham khảo

(1) Khi lớp đất chịu lực rắn chắc vào loại trung, nằm không sâu, tính thấm nước của đất nền thấp mà về công năng kiến trúc yêu cầu phải bố trí

phần ngầm thì phải hết sức cố gắng sử dụng móng bè hoặc móng hộp kiểu bổ

sung, không tùy tiện dùng móng bè cọc hoặc hộp cọc

Đại lầu Kinh Thành (Trung Quốc) gồm 52 tang, cao tới 183,5m, do có

4 tầng ngầm dưới đất, chôn sâu 23,5m, được đặt trên nền đất tự nhiên, hiện nay là ngôi nhà cao tầng cao nhất sử dụng nền đất tự nhiên làm móng

Trên thế giới, tòa nhà cao nhất dat trên nền đất là Lâu thương nghiệp

Texas, Houston, cao 75 tầng; tòa nhà siêu cao tầng này được Xây dựng từ năm

1981 đã dùng móng hình hộp, chôn sâu 16,5m, dưới mực nước ngầm khoảng 7m Áp lực bình quân đáy móng là 525kPa, trừ đi trọng lượng đất đào, áp lực

tịnh là 320kPa Nhà ngầm có đặt hệ thống thoát nước vĩnh cửu, lượng hút

nước là 75l/min vừa khéo dùng để cấp nước

(2) Khi tầng đất chịu lực tốt nằm tương đối nông, có thể dùng móng cột độc lập hoặc móng băng dưới tường, không tùy tiện dùng móng hình hộp

Ví dụ ở Thẩm Dương (Trung Quốc) điều kiện địa chất khá tốt, tầng cát

thô hoặc sỏi cát chỉ ở dưới đất 5 ~ 6m, đá gốc ở độ sâu 40 ~ 60m Từ mặt đất

13

đến đá gốc không có tầng mềm yếu mực nước ngầm ở dưới mặt đất lÔm Do

đó phải hết sức lợi dụng tầng đất cát lầm tầng chịu lực của nhà cao tầng Nếu

đùng móng hình hộp thì sẽ không lợi dụng hết khả năng chịu lực của nền đất

nén gay ra lãng phí, trong khi đó nếu đùng móng độc lập dưới cột hoặc móng

băng dưới tường đã có thể đáp ứng yêu cầu khả nãne chịu lực rồi So sánh mấy

loại tình huống như trong bảng 2.1 Nhà mua hàng và vui chơi Tân thế giới Ở

Thẩm Dương đã dùng móng độc lập dưới cột, thường có đạng bậc thang; Ở

góc đo thiết kế kiến trúc yêu cầu phải có công xôn lớn nên có bố trí cột to

đường kính 2m tải trọng tới 30MN, cũng dùng móng độc lập dưới cột Đề tiết

kiệm bê tong da ding móng vỏ nón tròn xoay, đường kính đáy 9,6m cao 3m

chỗ mỏng nhất chi 0.5m so với móng hình bậc thang tiết kiệm 50% bê tông

4 :

Bố trí lưới cột ở các góc và móng vỏ nón tròn xoay lần lượt xem ở hình 2.3

(3) Xem xét việc phân chia tải trọng giữa cọc và đất trone điều kiện có

thể khống chế lún: Khi nên đất là tầng đất không bị hóa lỏng mà không phải

là đất chưa cố kết có thể tính đến dùng đất ở giữa các cọc để chịu một tử lệ tải

trọng nhất định nhưng lượng lún thì phải được dự tính và khống chế trước

(4) Lợi dụng hợp lý khả năng chịu lực của tường liên tục trong đất và ưu

điểm của việc hợp nhất kết cấu chắn đất với kết cấu chịu lực Ở vùng có công

trình kiến trúc đầy đặc thì phải ưu tiên coi trọng giá trị của chúng Ngoài ra,

ki giảm kết cấu chỉ chuyên làm tường chắn sẽ thuận tiện cho việc thị công

ˆ c¿¡ø trình đường ống ở xung quanh sẽ phải làm tiếp sau đó Trong điều kiện

có thể thì nên cố gắng mở rộng áp dụng giải nháp này

14

_^_ | Ấp lực bình quân đáy móng (kPa) 216 | 270 | 324 | 396

mong bang (in)

4 | Trị thiết kế khả nẵng chịu lực của nền đất

Khi dùng móng hình hộp (đã tính đến việc | 610 | 685 | 750 821

35,0 | 39,4 | 43,2 | 482

kha nang chịu lực của nền đất tự nhiên

6 | Khi là móng độc lận dưới cột, móng băng

dưới tường, khả năng chịu lực của nền đất 410/ |478/ | 546/ 614/

đã hiệu chỉnh bẻ rộng và độ sâu/ áp lực tính | 246 | 287 328 | 363

toán dưới đáy món g (kPa)

bang, suat lui dung (%) kha nang chiu luc} 87,8 | 94,1 98,7 | 107,0

của nền đất tự nhiên

Ù, Trị tiêu chuẩn khả trăng chịu li của cát tụ "tp, (hô Lez = 240kPa

2 Móng hộp réng B= Yin, móng độc lập và mong bang B = 3in

tích đáy là 0.6

2.3.2.3 Thỏa man Yêu cẩn biển dang, diéu chinh hợp lý hín và lún không đều

Yêu cầu đối với biến dạng của việc thiết kế nền chủ yếu bao gồm ba mặt: độ lún trung bình của mong, độ nghiêng tổng thể và lún không đều (hoặc

lệ thuận với nhau, do đó, mấu chốt là ở chỗ khống chế độ lún trung bình Khi

độ lún trung bình không phải là nhân tố khống chế khi lựa chọn kiểu móng thì lún chênh lệch giữa nhà chính với nhà vây quanh (khối thấp tầng) có thể lại

trở thành nhân tố chủ yếu Với vùng dat mém việc khống chế lượng lún lại có

(2) Khống chế lún chênh lệch giữa cột và nhà vây ngày càng được coi trọng phương pháp hợp lý nhất không phải là tăng thêm dộ cứng tổng thể của

móng hoặc cho hai hệ thong móng này hoàn toàn tách rời nhau để giải quyết

mà là cố ý làm tăng hợp lý lún của nhà vây, giảm lún của nhà chính xem vi

dụ ở phần sau

2.3.3 Khả thi về kỹ thuật, được phép về môi trường xáy dựng

Kha thi về mặt kỹ thuật có hai hàm nghĩa, thứ nhất là về thiết kế phù

hợp với yêu cầu của qui phạm hiện hành: hoặc là, cơ sở của lý luận tính toán

là tương đối chín muỗi đồng thời đã qua khảo nghiệm trong thực tiên; hoặc là

có sự sáng tạo nhất định nhưng phương án tổng thể, quá trình tính toán, tham

số lựa chọn đã đi sâu phân tích luận chứng, đồng thời có những căn cứ thực nghiệm ở hiện trường Thứ hai là về kỹ thuật thị công tương ứng, dây chuyển công nghệ tương đối thành thạo các biện pháp giám sát tương đối hoàn chính chất lượng thi công có bảo đảm

Hình 2.2 Tổ hợp nhà cao

tầng với đường tầu điện

_ ngắm, siêu thị rà gara ôtô

Hình 2.3 Sơ đồ kết cấu ở gÚc và móng tại

Trung âm mua hang va vui choi Tan thé gidt 6 Tham Duong

(a) Bố trí lưới cột ở vùng góc

(b) Sơ đồ móng vỏ nón tròn XOaV của cột góc

2.3.4 Giá thành hợp lý, tiết kiệm vát liệu và rút

ngắn thỏi hạn thi cong

Giá thành của công trình móng (bao gồm cả đào và chống giữ hố móng)

chiếm tỷ lệ tương đối lớn trong tổng giá thành, thường

thì nhà càng cao tỉ lệ chiếm cũng càng lớn, chỉ phí cho công trình móng

của mỗi mét vuông điện tích công trình cũng càng cao Do đó, tính kinh tế

cũng là một nhân tố quan trọng trong lựa chọn kiểu móng, thời hạn thi công

đài hay ngắn cũng là một tiêu chuẩn để cân nhac

Tóm lại lựa chọn kiểu móng có liên quan tới nhiều

nhân tố đáp ứng

yêu cầu của thiết kế nên đất cố nhiên là cơ bản nhất , nhưng

cũng không được chỉ thiên về mật bảo hiểm mà gây ra lãng phí Mọi nhân

tố đều phải được xem

thống tối ưu hóa

3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG

Sau khi xác định phương ấn móng, thiết kế kết cấu móng

sẽ trở thành

một khâu quan trọng bảo đâm cho nhương ấn được

thực thi, khi thiết kế phải

chú ý mấy vấn dé sau:

3.1 Bảo đâm cho tải trọng được truyền dẫn đủ tin cậy

Kết cấu móng phải có du cường độ và độ cứng cần thiết, để

cho đất nền hoặc đỉnh cọc rồi cọc sẽ truyền xuống

cho nên đất Vì thế đối với các loại hình móng đều phải áp dụng các biện pháp

bảo đảm và yêu cầu cấu tạo những vấn để này sẽ giới thiệu thông qua các

vi dụ công trình thực để

tham khảo

3.2 Góp phần điều chỉnh biến đạng, giảm thiểu lún

không đều Kết cấu móng nằm giữa kết cấu bên trên với đất nên, nên

độ cứng của chúng lớn hay nhỏ và cách bố trí trên mặt bằng hợp

lý hay không sẽ CÓ ý nghĩa cực kỳ quan trong đối với việc diéu chỉnh lún không đều, giảm thiểu

võng uốn tổng thể hoặc cục bộ Dưới đây sẽ nêu 2 ví dụ

minh họa:

18 - ` ne

Khách sạn Tĩnh An - Hilton Thuong Hai, trén mat dat 43 tầng, cao tới

-143m, điểu kiện địa chất xem hình 3.1, là vùng đất mềm có bề dày lớn Do đó,

ngoài việc tính toán tải trọng động đất và tải trọng gió ra, tổng trọng lượng của

_ công trình trực tiếp liên quan tới giá thành của công trình và tổng lượng lún =

“

Vì vậy, nguyên tắc thiết kế là hế

kết cấu đã sử dụng kết cấu khung ống, tức trung tâm là thân ống bê tông cốt thép đổ tại chỗ, mat bằng kết cấu xem hình 3.2 Hiển nhiên, thân ống cứng và

khung thép mềm sẽ làm cho độ cứng chung không cao trên sẽ vô cùng nhạy -

cảm với lún không đều

Do diều kiện địa chất đã quyết định dùng móng cọc 360 Cây cọc ống thép cường độ cao mở miệng, dường kính 60.96cm đài 45m cự li tịnh giữa các cọc là 2,24m Khả nãng chịu lực của cọc đơn là 2,3MN Ước tổng lượng lún là I5cm, 45% độ lún này sẽ xảy ra trong thời gian thị công Để giảm bớt

lứn không đều của bản thân nhà chính, ngoài việc làm cho trung tâm của

nhóm cọc trùng với trung tâm của tải trọng, biện pháp quan trọng là dùng một

bệ dày 3m làm đài móng Sơ đồ kết cấu và mặt cắt móng xem hình 3.3 Nhà

vây quanh (khối thấp tầng) dùng cọc đúc sẩn 45 x 45em lún chênh lệch với

nhà chính được giải quyết bằng bản mỏng ở chỗ hàng cột thứ nhất của nhà

vây, bản mỏng này khi thiết kế đã tính đến có thể chịu được quay do chênh lệch lún gây ra Trong công trình này, dùng bể dày của đài móng cọc để

truyền tải trọng, giảm bớt lún không đều

Một nhà văn phòng ở Chu Hải (vừa khéo là đối xứng) làm ví dụ: Nhà

_ cao 33 tầng, kết cấu khung ống BTCT mặt bằng kết cấu móng như hình 3.4,

ém nam dudi mat dat 18m nén quyết định dùng cọc khoan nhồi

ngàm vào trong nền nham 2m, đường kính cọc Im và 1,2m, mật độ đặt thép

0.6%, khả năng chịu lực lần lượt là 5,0MN và 7,0MN Do là cọc chống, kết

cấu đài không làm nhiệm vụ phân bố lún không đều mà chủ yếu là để truyền tắt trọng một cách chắc chắn Do đó, phần đáy đài có làm lớp bê tông cốt thép

dày 0,8m để làm bản đáy chỉ có ở dưới cột và ống là tăng dày cục bộ lên 3m

để làm kết cấu đài, mặt cắt kết cấu móng xem hình 3.5,

t sức cố gắng giảm trọng lượng bản thân của :

lõi bing bê tông

Hình 3.1 Mat cdt nén dat Hình 3.2 Bố trí mặt bằng kết cấu

1 Dat sét min, mem, mau tro

3 Đất xét mềm nưàn tro

3 Đất sét màu trò, mềm tới hơi cing

A, Dat séf min, man (ro, mềm lời lợi cứng

3.3 Phân tích nội lực có tính đến sự cùng làm việc của kết cấu móng với kết cấu bên trên và đất nền(Tham khảo chương 6,7,8 và [ I từ tài liệu[3)

(1) Phân tích nội lực dưới tác động của tải trọng đứng

Sự cùng làm việc của kết cấu móng với kết cấu bên trên và đất nền là khách quan tồn tại Đương nhiên, trong thiết kế công trình thực tế, thường không đễ làm được tất cả, đặc biệt là mô hình nền đất và việc lựa chọn các tham số của nó ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tính toán về tác dụng đồng thời vừa nêu; nhưng về cấu tạo và bố trí thép có tính đến phản ánh kết quả của tác dụng đồng thời thì hoàn toàn có thể và cần thiết

(2) Phân tích nội lực dưới tác động của tải trọng ngang

Ví dụ, khi theo chiều tác động của tải trọng ngang kết cấu không gian

có thể phân ly thành kết cấu phẳng có tính đại biểu, sau khi cho tải trọng ngang (tải trọng gió, tải trọng động đất tác động), mô phỏng thành tĩnh hóa,

có thể tạo thành mô hình phân tích như hình 3.6

Do trong mặt phẳng có thể coi là tồn tại một lớp đất cứng nên chuyển vị ngang của các điểm ở trung tâm của đài là như nhau Sau khi thiết lập quan hệ phản lực (tức hệ số độ cứng) tại các điểm tr ung tâm mặt trên của đài cứng với chuyển vị đơn vị theo Các phương ngang , đỨng Và xoay và căn cứ vào nguyên

lý chuyển vị liên tực tại điểm trung tâm dính đài cứng của kết cấu bên trên với kết cấu móng (các điểm tai trung tâm đỉnh đài cứng làm nút biên như các điểm I,2 và 3 trong hình 3.6) ta sẽ có được phương trình cộng tác dụng:

[Ka + Ko}(Ug} = [Qs) + {Sp} (3.1)

Trong đó:

[Kạsl, (Sg]_ - lần lượt là ma trận độ cứng biên và véctơ độ cứng biên

của kết cấu bên trên nút biên;

(Us}, {Qa} - lần lượt là véctơ chuyển vị và véctơ tải trọng của nút biên;

{Kp} -là ma trận độ cứng của cọc và hệ thống đài cứng đối với nút

biên (cũng tức là điểm trung tâm tại mặt đỉnh đài cứng), tổ

thành của các hệ số độ cứng nói trên là ma trận đối góc

21

Tải trọng Q¿ ~ Q, tác động vào các tầng nhà thể hiện trên hình 3.6 như

sau: Đối với tải trọng gió theo trị thiết kế của tải trọng gió trong mỗi tầng

được chuyển đổi thành lực tập trung: Đối với tải trọng động đất thì áp dụng

phương nháp lực cất Ở đáy hoặc phương pháp phổ phản ứng để tính theo “quy

phạm thiết kế chống dộng đất” (ví dụ theo GBI 11 - 89) Đệ cứng của kết cấu

tên trên (hình 3.6 chỉ thể hiện hằng nét đứ) và sự liên kết tại các nút biên theo

hướng tải trọng được tính theo các phương pháp quen biết

Công thức (3-1) cũng có thể dùng với tải ưọng dứng (chỉ tải trọng

tĩnh hoặc tải tưọng thường xuyên, khi đó, đất nền được thể hiện qua mô đun,

biến dang)

(3) Khái niệm hệ cách chấn móng

Phản ứng động đất của mặt đất làm cho nhà cao tầng có móng cổ định

trên mặt đất cũng phát sinh phản ứng động mạnh lên từng cấp thco chiều cao

của tòa nhà kể từ dưới lên trên, từ đó có thể gây ra phá hỏng kết cấu chịu lực

và nhiêu tác hại thứ sinh khác Để tránh những tac hai do động đất người ta

tìm cách thực hiện việc khống chế phản ứng của động đất; qua một quá trình

đã lần lượt áp dụng nhiều loại phương pháp như hệ kết cấu cứne, hệ kết cấu

mềm, hệ kết cấu có tính dãn, hệ kết cấu mềm ở tầng dưới, lớp vật liệu đệm

giữa mặt đài và kết cấu bên trên V.V nhưng đều chưa đáp ứng được yêu cầu

_ ngày càng cao đối với vấn để chống động đất của nhà cao tầng đang phát triển

nhanh chóng Hệ cách chấn móng đã đổi cấu kiện có tính co dãn hoặc tầng

dưới có tính mềm thành một hệ cách chấn đặt trên mặt đài móng, vừa có thể

piảm chấn tiêu năng, vừa có thể tránh cho kết cấu bên trên khỏi bị phá hủy phi

đàn hổi, là một loại phương pháp mới hữu hiệu, kinh tế, giản đơn để chống

đông đất cho nha cao tang nye c

Như thể hiện trone hình 3.7, hệ cách chấn móng có thể làm cho kết cấu

di trượt mềm trên mặt móng, kéo dài chủ kỳ dao động của kết cấu, eid thap

một cách bữu hiệu phần ứng gia tốc của kết cấu: có đủ độ cúng ban đầu và

khả năng khôi phục đàn hồi, dưới tác động của tải trọng, pió và động dất nhẹ,

22-

hệ vẫn có đủ độ cứng đàn hồi đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường, sau

động đất mạnh vẫn có thể trên cơ bản khôi | phục vị trí cũ: có đủ năng lực ngân

cách tiêu hao năng lượng Ngoài ra, biện pháp cách chấn lại giản đơn, rõ ràng,

thi công thuận lợi, dé dàng sửa chữa

Hiện nay hệ cách chấn móng nhà cao tầng có đệm cao su, đệm cao su

đổ chì, cầu lăn hoặc trục lăn bản trượt ma sát hoặc tầng đệm bằng bột hạt,

Thue nghiệm mô phỏng trên bàn rung địa chấn cho thấy, phản ứng gia

tốc giảm từ 1/3 ~ 1/10, hiệu quả rất rõ rệt, trong hình 3.8 đã thể hiện kết qua

thí nghiệm mô hình Khái niệm cách chấn này đã bát đầu áp dụng trong công

trình có tính thực nghiệm, do đó, hệ chống động đất mới này đã đề ra cho việc

thiết kế móng nhà cao tầng một đề tài mới Lý luận sâu hơn nữa về vấn đề này

nên được các nhà Xây dựng coi trọng

3.4 Hoàn thiện thiết kế thi công kết cấu móng

Công trình móng nhà cao tầng đòi hỏi một công nghệ thi công phức tạp,

trong quá trình thi công sẽ gặp rất nhiều vấn để đặc biệt, nên trong thiết kế thị

Công phải xem xét cho toàn diện Ví dụ: đối với một công nghệ thi công được

ấp dụng phải dể ra tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng, quy định các tiêu chuẩn

kiểm tra cần thiết; Phải có dự đoán và đưa ra giải pháp tương ứng cho

những vấn để như: trồi đất do đóng cọc và đào đất, lún do hạ mực nước

ngầm, chống nổi lên của móng sau khi ngừng hạ mực nước ngầm; Tính toán

kết cấu chin dat khi dio dat vi tính ổn định của thành hố, đặc biệt là hệ

thống tường ngoài của phần ngầm hợp nhất với tường chắn đất trở thành

tường liên tục trong đất và việc ứng dụng kỹ thuật thi công theo phương

pháp ngược (top down) tương ứng, v.v

4 GIAM SAT THI CONG VA QUAN TRAC DAI HAN

44 Coi trọng quá trình thi công và giám sát chất lượng

Thực tiền chứng minh,chất lượng và giá thành của công trình móng có quan hệ rất lớn với việc giám sát và quản lý chất lượng trong quá trình thị công Trong quá trình thi công mà tiến hành giám sát theo dõi toàn diện về độ

lún, mực nước ngầm, chuyển dịch tường chắn đất, ổn định thành liố, phản ứng

của các công trình lân cận, v.v sẽ có lợi cho việc phòng ngừa các loại sự cố

có thể xảy ra Móng là loại công việc có tính kín khuất, chất lượng từng giai đoạn mà không được kịp thời khống chế và ghi chép sẽ rất khó bổ cứu Kịp

thời phát hiện vấn để mới có thể kịp thời xử lý, nếu không sẽ để lại ẩn họa khó

lường Ngoài ra phải thiết thực làm tốt việc hảo vệ các điểm đo và đường ốn g dùng để do

4.2 Làm tốt việc quan trắc dài hạn

Thời hạn thi công nhà cao tầng khá dài chất lượng thiết kế và thị công Công trình móng phải chờ hoàn tất kết cấu bên trên và quan sát tình trạng làm việc của chúng trong một thời gian sử dụng đủ dài mới có thể phán định được

Ổn định lún thường phải qua một thời gian khá dài nên quan trắc dài hạn là

bắt buộc phải làm N goài ra, việc hoàn thiện lý luận thiết kế cũng đòi hỏi phải

có tài liệu quan sát phong phú, xác thực Nội dung chủ yếu của quan trắc dài hạn là: lún, nghiêng, phân bố lực ở đáy móng và đầu cọc, ứng suất cốt thép ở những bộ phận chủ yếu Khi có điều kiện, nếu có được tài liệu về quan trắc

dài hạn lún của từng lớp dat nén thì sẽ cực kỳ quý báu và hữu ích

S MỘT SỐ YÊU CẦU YỀ CẤU TẠO MÓNG NHÀ CAO TẦNG

(4) Móng cọc (kể cả cọc đúc sẵn và cọc nhồi);

(5) Móng liên hợn (sử dụng liên hợp móng cọc với móng hộp, móng

cọc với móng bè )-

Kiểu loại móng của nhà cao tầng phải được lựa chọn theo các điều kiện

sau đây trên Cơ SỞ tổng hợp của các nhân tố:

(1) Kiểu loại, tính chỉnh thể và độ cứng của kết cấu bên trên;

(2) Điều kiện và tính chất của nền đất;

(3) Yêu cầu chống động đất;

(4) Kỹ thuật thi cong:

(5) Các công trình và điều kiện môi trường xung quanh

Trong các tình huống thông thường, nhà cao tầng nên ưu tiên sử dụng

kiểu móng hộp và móng bè vì chúng có tính chỉnh thể cao hơn; khi số tầng

không nhiều, độ cao không lớn yêu cầu chống động đất không quá nghiêm

ngặt mà nền đất tương đối đồng đều thì có thể dùng móng dầm giao nhau, nhà

cao tầng thường không nên dùng móng cột độc lập

Khi khả năng chịu lực của nên đất không đủ lượng lún lớn có thể dùng

loại móng liên hợp được tổ hợp từ móng cọc

Khi móng nhà cao tầng trực tiếp đặt trên nền nham cứng, có thể sử dụng

móng băng hoặc móng độc lập

Nhà vây có số tầng ít tải trọng nhẹ, diện tích lớn, thường không yêu

cầu có tầng ngầm, có thể sử dụng loại móng đầm giao nhau và móng độc lập

có giầng chịu kéo

26 -

_3-2 Độ sâu đặt móng ¬¬

Nhà cao tầng nhất thiết phải có đủ độ sâu đặt mồng, chủ yếu là để:

(L) Đề phòng tác dụng của lực gió đẩy ngang và lực tác động ngang của động đất làm cho móng di trượt hoặc bị nghiêng lệch, nâng cao tính ổn định

của móng;

(2) Tăng độ chôn sâu có thể nâng cao khả năng chịu lực của nền đất, giảm lún cho móng:

(3) Tăng độ chón sâu, do tăng áp lực đất và lực ma sát ở mặt ngoài của -

tường móng hộp sẽ hạn chế nghiêng lệch của móng, phân bố của phản lực đất dưới đầy móng có thể đều hơn giảm thấp mức độ tập trung;

(4) Tăng độ chôn sâu, khi mặt đất bị chuyển động sẽ tăng thêm lực cản giảm gia tốc truyền dẫn, có thể giảm tác hạt của động đất

Do đó, độ chôn sâu của móng nhà cao tầng thường là:

Nền đất tự nhiên không nên nhỏ hơn 1/12 độ cao của ngôi nhà; Móng _- cọc không nên nhỏ hơn 1/15 độ cao của ngôi nhà Khi không thiết kế chống

động đất hoặc chống động đất ở cấp 6 MSK thì độ chôn sâu có thể giảm bớt tùy theo tình hình cụ thể Khi móng trực tiếp đặt trên nền nham nông, để giảm

khối lượng đào phá đá có thể lấy nhỏ hơn các trị số trên, nhưng phải làm neo

đất để bảo đảm cho móng ổn định a

tính từ mặt đất phía ngoài nhà trở xuống, nền tự nhiên thì tính đến cốt mặt

dưới bản đáy của móng hộp, móng bè; móng cọc thì tính đến cốt mặt dưới của

_ đầi cọc Khi mặt đất ngoài nhà cao thấp khác nhau thì phải tính theo bên có

- nối thành bên của tầng ngắm với tường chắn đất, để bảo đảm

Trong trường hợp bất đắc đi, ( có thể nhồi các loại vật liệu rời, cứng, rắn

(như cát thô) vào trong khe lún giữa nhà chính với nhà vây để có

thể truyền

lực ngang giữa chúng, nhưng không được làm trở ngại đến lún giữa hai

nhà

5.3 Tiếp giáp giữa móng khối cao tâng với khối ít tang

Móng giữa các phần nhà cao thấp khác nhau cớ phải tách ra hay không

phải căn cứ vào tính chất đất nền, kiểu loại móng, hình dáng mặt bằng

ra lún giữa các phần nhà cao thấp là đủ độ tin cậy: trị số lún tương đối nhỏ

thì có thể làm móng liền thành một khối, không làm khe lún (hình 5.5)

Khi không làm khe lún, để giảm nội lực trong kết cấu do lún không

công móng thì chưa đồ bê tông bang đồ sau, cốt thép tốt nhất là đầu tiên hãy

cắt đứt ra (Nếu sau này nối chồng thì cốt thép thừa ra đủ độ dài nối

Hình 5.3 Anh hưởng của khe lún đối với độ chôn sâu hữu hiệu

a) Độ chôn sâu hữu hiệu bằng không b) Tăng độ chôn sâu nhà chính hình thành

Hình 5.4 Để khe lún giữa nhà- — Hình 5.5 Bang đổ sau của móng

cao và thấp khách san Tay Uyển -

29

Bê tông chỗ bang đổ sau phải chờ cho lún ồn định rồi mới đổ Khi dùng

nên đất tự nhiên, phải chờ cho phần kết cấu nhà chính đã làm xong tới đỉnh

thì đổ bê tông, nếu ding móng cọc chống là chính, vì nên đất tốt, lượng lún

ít, có thể căn cứ vào kết quả quan trắc lún trong khi thí công để có thể đổ

bê tông băng đổ sau sớm hơn Bê tông đổ vào băng đổ sau nên dùng loại xi

măng đổ tại chỗ hoặc xi măng Suffát Aluminat, cường độ tăng sớm, rắn

nhanh, không co ngót

Hình 5.5 là cách xử lý băng đổ sau ở khách sạn Tây Uyén, Bac Kinh,

nhà chính 28 tầng, cao 93,5 1m, phần ngầm 3 tầng; Nhà vây phần ngầm 2 tầng

phần nồi 2 - 3 tầng Nhà chính dùng móng hộp trên nền đất tự nhiên, cốt đáy -

12m, nhà nằm trên tầng đá cuội cát; Nhà vây dùng móng dầm giao nhau cốt

đáy - 7,55m ~ -9,5m, trên tầng cát bột Nền đất dưới móng rất tốt, lượng lún

nhỏ nên không phân cách móng mà dùng băng đổ sau, chờ cho nhà chính thi

công tới tầng thứ 23 thì nối thành một chỉnh thể

6 MÓNG CỌC NHÀ CAO TẦNG

Đặc điểm của nhà cao tầng là cao, do đó tải trọng đứng lớn và tập trung:

mặt khác trọng tâm nhà cách mặt đất đáng kể nên rất nhậy đối với nghiêng

lệch, khi chịu tác động của tải trọng ngang (gió và động đất) sẽ sinh ra mômen

lật cực lớn nên có yêu cầu rất khắt khe đối với khả năng chịu lực, tính ổn định

và chênh lệch lún của móng nhà Móng cọc có sức chịu tải lớn, khả năng

chống chịu những tải trọng phức tạp cũng như tính thích ứng tốt đối với các

điều kiện địa chất khác nhau của nên nên nó trở thành hình thức móng lý

tưởng của nhà cao tang |

Yêu cầu cơ bản của nhà cao tầng đối với móng cọc là: có khả năng chịu

lực đứng, chịu lực ngang và độ cứng trên mức bình thường, và có tính chỉnh

thể cao

6.1 Hình thức cơ bản của móng cọc ở nhà cao tầng

6.1.1 Đặc điểm tác dụng của móng cọc ở nhà cao tầng

(1) Cọc cần chống vào tầng chịu lực cứng rắn (đá gốc, tang cudi, soi

vững chắc) hoặc tương đối rắn (đất sét dẻo rắn, cát chật vừa ) c6 kha nang

30

chịu lực đứng của cọc đơn hoặc của nhóng cọc rất cao, đủ để mang toàn bộ tải ˆ

trọng đứng của nhà cao tầng (bao gồm tải trọng lệch tâm) Ví dụ điển hình của -

hai loại tình huống mang tải này xem hình 6 | và hình 6.2 Đại lầu Quốc Mậu

ở Thâm quyến tất cả có 58 tảng, áp lực ở đáy móng tới 752,5 kPa, chỉ dùng 58

cây cọc đào lỗ bằng nhân công có đường kính lớn, đầy cọc ngàm vào nham sa

vôi kết, cường độ chịu nén cho phép của nó là 7500 kPa, do đó khả năng chịu

đực của cọc đơn rất lớn cọc ¿3100mm là 40205kN, Đại lầu điện tín Thượng

Hải 24 tầng, áp lực bình quân ở đầy móng ước 53IkPa Dùng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn hình vuông đài 33m, tiết diện 500 x 500mm, kha nang chịu lực

cho phép của cọc đơn là 2059kN, tuy chỉ bằng 1/20 khả năng chịu lực của cọc chống nêu trong ví dự trên nhưng với 408 cây cọc bố trí khắp nhà thành một

nhóm cọc lớn vẫn đáp ứng được yêu cầu thiết kế

(2) Móng cọc có độ cứng cọc đơn (cọc chống) theo chiều đứng hoặc độ

cứng nhóm cọc (cọc ma sát) rất lớn, dưới ảnh hưởng của trọng lượng bản thân hoặc tải trọng lân cận không sinh ra lún không đều quá nhiều, bảo đầm cho độ

nghiêng của công trình không vượt quá phạm vi cho phép

(3) Nhờ độ cứng theo chiều ngang của cọc đơn (cọc đường kính lớn) và

độ cứng theo chiều ngang của nhóm cọc cling như năng lực chống nghiêng lật

tổng thể rất lớn, nên chịu được tải trọng ngang và mômen do gid va dong đất 8Ây ra, bảo đảm được tính ổn định chống nghiêng lật của nhà cao tầng

(4) Thân cọc xuyên qua tầng đất có thể hóa lỏng để chống vào tầng đất

ran chắc ổn định hoặc ngàm chặt vào trong đá gốc, trong trường hợp động đất

làm cho tầng đất nông bị hóa lỏng và lún sụt xuống thì móng cọc vẫn có thể

có đủ khả năng chịu nén và chịu nhổ, bảo đảm cho nhà cao tầng được ổn định

và không sinh ra sụt lún hoặc nghiêng lệch quá lớn Sa

6.1.2 Một số hình thức cơ bắn của móng coc

Hình thức kết cấu của móng cọc chủ yếu quyết định từ hai mặt:

- Hình thức và bố trí của kết cấu bên trên móng;

- Điều kiện địa chất và kiểu cọc

3]

Trước những năm 70, nhà cao tầng thường chủ yếu

và kết cấu tổ hợp nhóm ống Trước khi xuất hiện cọc đường kính lớn, móng

đổi linh hoạt và đa

dạng Nói chung, chủ yếu có mấy loại sau đây: móng

CỌC - cột, móng Cọc đầm, móng cọc - tường, móng cọc - bè, móng cọc - hộp Dưới đây lần lượt

nêu

một số đặc điểm và điều kiện thích dụng của chúng

6.1.2.1 Mong coc - col

Móng cọc - cột chính là móng cọc độc lập dưới cột, CÓ thể

là một cây cọc đơn cũng có thể do mấy cây cọc hợp lại mà thành,

để tăng cường tính chỉnh thể của kết cấu móng, đặc biệt là nâng cao khả

năng chống tải trọng ngang của móng, giữa các móng cọc - cột thường dùng

dâm kéo để liên kết,

hoặc là tăng cường thỏa đáng bản đáy của tầng ngầm

Móng cọc - cột là hình thức kết cấu móng có giá thành tương đối

thấp

đối với nhà cao tầng kết cấu khung hoặc có phần kết cấu

khung (như kết cấu khung tường, kết cấu khung đỡ tường hoặc khung ống),

nhưng nó có điều kiện thích dụng rất là chặt chẽ

| Móng cột coc đơn thường chỉ thích hợp với cọc chống

Bởi vì giữa các móng chỉ có dâm kéo liên kết, hầu như không có khả

móng cột trên cỌC đơn ở Xà Khẩu, Thâm Quyến

Tòa nhà này là kết cấu khung 21 tầng, có 12 cột to và 1Ô cột nhỏ tựa trên

22 cây cọc móng đào lỗ

bằng nhân công

32-

: .7 -160.0 ,

Hình 6.1 Nhà cao tầng trên Hình 6.2 Nhà cao tầng trên móng cọc

mong coc chống: - ma sát:

Mũi cọc ngàm vào trong tâng phong hóa của nham

gốc rắn chắc, cực kỳ

ổn định nên dầm kéo giữa trục (B) VỚI trục (C) đã

giảm bo

Do coc ngam vao nham đường kính lớn có khả năng

chịu lực rat cao,

hơn nữa lại có thể căn cứ vào độ lớn của tải trọng cột

để thiết kế đường kính

cọc tương ung nhầm đáp ứng yêu cầu của móng cột

dơn dưới cột, do đó nhiều nhà -siêu cao tầng cũng hay dùng kiểu móng này

Ví dụ Đại lầu trung tâm ngoại mậu Thâm Quyến, 39 tầng, cao 135,5m, dưới

24 cột của khung ống

ngoài là móng CỌC đơn đào lỗ (2600 va ÿ1600mm); Đại

lầu Trung tâm mau

dịch Quốc tế, 50 tang, cao 160m, móng cột của khung

ống ngoài cũng là

móng CỌC đơn đào lỗ ÿ2200mm, xem hình 6.7

Móng cọc trên nhóm cọc chủ yếu dùng trong trường hợp cọc ma sất và

phải thận trọng Thường chỉ được dùng khi tầng chịu lực

chịu cất và 4 góc có bố trí tường lực cắt cục bộ ra còn

lại toàn bộ là kết cấu khung, tổng cộng có 24 cột đều dặt trên các nhóm móng

cọc nhỏ, số cọc là 3

~ 7 cây không đều nhau, tùy theo tai trong cột lớn hay nhỏ

Giữa các đài dược

liên kết bằng dầm kéo Công trình này dùng móng cột độc

lập với nhóm cọc

ma sát là căn cứ vào các lý do sau đây: một là, tải trọng

của công trình xây

dựng là loại trung, dùng cọc ma sát về căn bản đã có thể

đáp ứng được yêu cầu chịu lực; Hai là, lớp chịu lực là đất có tính nén co thấn, vả

lại không tồn tại lớp đất có thể nén co nằm bên dưới, nên lún và chênh lệch lún đều rất nhỏ; Ba 1a,

so với dùng móng CỌC nhỏi đường kính lớn xuyên qua

nham phong hóa mạnh

34

liền bằng các dầm móng có độ cứng lớn để có thể phân phối đều tải trọng của

lưới cột cho mỗi Cây cọc Loại móng này so với móng coc - cột chỉ được nối

lại bằng dầm kéo thì có tính ồn định và độ cứng tổng thể tương đối cao hơn, ở

một mức độ nhất định nó có khả năng điều chỉnh lún không đều

Nói chung, móng cọc - đầm chủ yếu thích hợp với tình huống coc

chống Bởi vì, cọc chống khả năng chịu lực cao, số lượng cọc có thể giảm bớt,

đầm đài không bắt buộc phải rộng quá, nếu không thì sẽ mất đi tính kinh tế;

mặt khác, nếu dùng cọc ma sát vì để điều chỉnh lún không đều phải tăng tiết

diện của dầm móng nên không kinh tế,

Hình 6.5 là ví dụ một toà nhà cao tầng cục bộ dùng móng cọc dầm Cột

khung và tường lực cắt của toàn bộ công trình đều thông qua dầm móng để

truyền tải trọng xuống cho cọc được bố trí một hàng theo đường trục của

đầm, Trong đó chỉ có móng theo trụ(E) - Œ) là thuộc về móng cọc - dầm

tương đối điển hình, còn các cọc khác đều trực tiếp đặt dưới cột hoặc tường

lực cắt Khoảng cách của cột khung theo truc(F) là 3,9m, khoảng cách của

cọc là 2,6m Tải trọng từ cột thông qua dầm móng cao 1.4m phân phối cho các cọc nhồi, đường kính lớn Thân CỌC Xuyên qua nham phong hóa mạnh rồi

ngàm chặt vào tầng nham phong hóa nhẹ

6.1.2.3 Mong coc - tường

Móng cọc - tường là loại móng một hàng cọc hoặc nhiều hàng cọc ở |

bên dưới của tường lực cắt hoặc thành ống đặc bụng Tường lực cắt có thể xem

là dầm cao đặc biệt, nó có độ cứng rất lớn đủ để đem tải trọng truyền tương

- đối đều cho các cọc chống, không cần phải làm dầm móng, nhưng vì độ dầy của tường lực cắt là tương đối nhỏ (200 ~ 800mm), độ dầy của thành ống cũng

không lớn (500 ~ 1000mm), mà đường kính cọc thường là 1000mm, thậm chí

tới 3000mm nên để đảm bảo làm việc đồng thời một cách tin cay giữa cọc với

thân tường hoặc thân ống thường trên đỉnh cọc làm một đài hình băng dài, kích thước theo yêu cầu cấu tạo

35

` A ++ ® Nhà ở tại Công viên kỹ thuật

_ hoa cương phong hóa mạnh

36