Công trình hầm đậu xe công trường Lam sơn quy mô diện tích xây dựng dưới mặt đất 1629 m2diện tích giao thông dưới mặt đất 110 m2 khu dịch vụ 4440 m2diện tích đỗ xe 6820 m2

Với công trình “Hầm đậu xe công trHầm đậu xe công trờng Lam Sơn’’ thì kết cấu công trình thiết kế có các đặc điểm sau: Toàn bộ công trình chôn sâu trong đất tới gần 30m.Tác động của tải

Phần i: Kiến trúc

(10%)

Nhiệm vụ thiết kế:

 Hoàn thành bản vẽ công trình.

 Nghiên cứu công nghệ nâng hạ ôtô của Hàn Quốc.

 Chỉnh sửa và bổ sung các chi tiết còn thiếu.

Cơ sở thiết kế công trình

Hầm đậu xe công tr

“Hầm đậu xe công tr ờng lam sơn”

đồ án tốt nghiệp đề tài : hầm đậu xe công tr“Hầm đậu xe công tr ờng lam sơn’’ đợc thiết kế

theo các tiêu chuẩn mới nhất đang hiện hành

Các tiêu chuẩn đợc sử dụng trong đồ án này(Có tiêu chuẩn đợc áp dụng, cótiêu chuẩn tham khảo):

1.TCXDVN 2737- 1995: Tải trọng và tác động

2.TCXDVN 356- 2005 : Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế3.TCXDVN 205- 1998 : Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế

4.TCXDVN 206- 1998 : Cọc khoan nhồi- Yêu cầu chất lợng thi công

5.TCXDVN 198- 1997 : Nhà cao cao tầng- Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối

6.Tcxd 245- 2000 : Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm nớc

7.tcxd 5718- 1993 : MÌi sẾn bàtẬng cột thÐp trong cẬng trỨnh xẪy dỳng Yàu cầu

kị thuật chộng thấm nợc

8.tcvn 3116-1993 : BàtẬng- PhÈng phÌp xÌc ẼÞnh Ẽờ chộng thấm nợc

9.BSi: BS 8081- 1989- Neo trong Ẽất

10.Tởng trong Ẽất- Tiàu chuẩn thi cẬng vẾ nghiệm thu(ưang soỈn thảo)

11.TCXDVN 149- 1978 : Bảo vệ kết cấu khõi bÞ Ẩn mòn

12.TCXDVN 4453- 1995 : Kết cấu bàtẬng cột thÐp toẾn khội Quy phỈm thi cẬng

vẾ nghiệm thu

13.Tuyển tập tiàu chuẩn xẪy dỳng- Tập VII

14.TCXDVN 2683- 1991: ưất xẪy dỳng- PhÈng phÌp lấy, bao gọi, vận chuyển vẾbảo quản mẫu

15 TCXDVN 3254- 1991: An toẾn chÌy- Yàu cầu chung

16 TCXDVN 3972- 1985: CẬng tÌc tr¾c ẼÞa trong xẪy dỳng

17 TCXDVN 3991- 1985: Tiàu chuẩn phòng chÌy trong thiết kế xẪy dỳng

18 TCXDVN 4055- 1985: Tỗ chực thi cẬng

19 TCXDVN 4319- 1986: NhẾ vẾ cẬng trỨnh cẬng cờng- Nguyàn t¾c thiết kế

20 TCXDVN 79- 1980 : Thi cẬng vẾ nghiệm thu cẬng tÌc nền mọng

ChÈng 1 ẼÌnh giÌ Ẽiều kiện ẼÞa chất cẬng trỨnh

 i- khÌi quÌt VÞ trÝ ẼÞa lÝ -ưÞa hỨnh

 “Hầm Ẽậu xe cẬng trHầm Ẽậu xe cẬng tr ởng Lam SÈn ” nÍm trong cẬng trởng LamSÈn, giÌp vợi “Hầm Ẽậu xe cẬng trNhẾ hÌt thẾnh phộ” vẾ “Hầm Ẽậu xe cẬng trưởng Cao BÌ QuÌt”, “Hầm Ẽậu xe cẬng trưởng NguyễnSiàu”- ThẾnh phộ Hộ ChÝ Minh ẼẪy lẾ khu vỳc khu vỳc ẼẬng dẪn c sinh sộng

Ẽổng thởi cúng nhiều cÈ quan, trừ sỡ lẪn cận

 Nh vậy mặt bÍng thi cẬng tÈng Ẽội chật hẹp, cần cọ biện phÌp di dởi,

Ẽền bủ giải phọng mặt bÍng, cúng nh lỳa chồn giải phÌp thiết kế, thi cẬng hùp lÝ

Ẽể giảm thiểu ảnh hỡng cũa việc xẪy dỳng cẬng trỨnh tợi nhứng cẬng trỨnh hiệncọ

 Tuy nhiàn việc thi cẬng cẬng trỨnh cúng cọ mờt sộ thuận lùi: NÍmgần hai Ẽởng giao thẬng chÝnh nàn cẬng tÌc vận chuyển vẾ thu hổi Ẽất xẪy dỳng,cúng nh việc tập kết nguyàn vật liệu Ẽùc dễ dẾng

(Chi tiết mặt bÍng tỗng thể cẬng trỨnh xem bản vé KT-01)

 ii Cấu trục ẼÞa chất dợi lòng Ẽất

 -ưÞa chất cẬng trỨnh ẼỳÈc cung cấp bỡi cẬng ty:

CẬng ty thiết kế vẾ t

” vấn xẪy dỳng cẬng trỨnh hẾng khẬng- ADCC”

 Theo kết quả khảo sÌt ỡ cÌc hộ khoan thẨm dò ngoẾi hiện trởng vẾthÝ nghiệm mẫu Ẽất ỡ trong phòng thÝ nghiệm, tỈi khu vỳc khảo sÌt ẼÞa chất cẬngtrỨnh phừc vừ cho cẬng tÌc thiết kế KTTC cẬng trỨnh: “Hầm Ẽậu xe cẬng trhầm Ẽậu xe cẬng trởng

lam sơn” tại Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy địa tầng khu vực đợc cấu tạo theothứ tự từ trên xuống dới đợc phân thành các lớp nh sau:

Lớp 1: Đất lấp (Đất tôn nền)(BTXM, đá dăm lẫn cát, cát sét).

 Lớp 1 nằm phân bố rộng tại khu vực dự kiến xây dựng, bề dày là0,5(m)đến 1,2(m) Lớp 1 có thành phần là : BTXM, đá dăm lẫn cát, cát sét

Lớp 2: Đất sét pha, màu xám, xám vàng, nâu vàng, lẫn ít sỏi sạn, trạng thái dẻo cứng.

 Lớp này nằm dới lớp đất lấp, bề dày trung bình là 2,3(m) Thànhphần là đất sét pha, màu xám, lẫn ít sỏi sạn, trạng thái dẻo cứng Giá trị trungbình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 13 búa/30cm Trong lớp này đã lấy 03 mẫu

đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau

STT Tên các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá trị

STT Tên các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá trị

STT Tên các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá trị

 Lớp này nằm dới lớp sét pha màu xám trắng, xám vàng, nâu vàng,

trạng thái dẻo cứng Lớp 5 có bề dày trung bình là 8,7(m) thành phần cát hạt mịn

đến trung, màu xám vàng, nâu vàng, lẫn sỏi sạn, chặt vừa đến chặt Giá trị trungbình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 25 búa/30cm Trong lớp này đã lấy 07 mẫu

đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau:

STT Tên các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá trị

13 Góc nghỉ của cát khi khô kho Độ 36043’

14 Góc nghỉ của cát khi ớt uot Độ 28038’

Lớp 6: Cát pha màu xám vàng, nâu hồng, lẫn ít sỏi sạn, trạng thái dẻo.

 Lớp này nằm dới lớp cát hạt mịn đến trung, màu xám vàng, nâuvàng, lẫn sỏi sạn, chặt vừa đến chặt Lớp 6 có bề dày trung bình là 6(m) thànhphần Cát pha màu xám vàng, nâu hồng, lẫn ít sỏi sạn, trạng thái dẻo Giá trị trungbình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 18 búa/30cm Trong lớp này đã lấy 17 mẫu

đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau:

STT Tên các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá trị

định giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh trong bảng sau.

STT Tên các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá trị

 III điều kiện thuỷ văn :

 Tại thời điểm khảo sát đo mực nớc ngầm ở hố khoan, cho thấy mựcnớc ngầm xuất hiện khá sâu từ 8,1m đến 8,7m Qua nghiên cứu và tham khảo chothấy mực nớc ngầm tại khu vực kháo sát tàng trữ và lu thông chủ yếu trong lớpcát hạt mịn đến trung (lớp 5) Trong khu vực khảo sát đã lấy 03 mẫu nớc trong hốkhoan để thí nghiệm, nớc có thành phần hoá học đợc biểu thị theo công thứcCuốc lốp là:

 Tên nớc là Bicacbonat clorua Natri

 Qua kết quả thí nghiệm cho thấy thành phần hoá lý của nớc ngầm tạikhu vực khảo sát không có khả năng ăn mòn bêtông cốt thép

Chơng 2 Lựa chọn phơng án kết cấu và công cụ

tính toán cho công trình

 i đặc điểm THIếT Kế kết cấu

Kết cấu công trình ngầm phụ thuộc vào các giải pháp qui hoạch khônggian, chiều sâu chôn ngầm, các điều kiện địa chất công trình và các tác động xâmthực của môi trờng xung quanh, điều kiện khí hậu, tải trọng, trạng thái bề mặtcũng nh các biện pháp thi công

Với công trình “Hầm đậu xe công trHầm đậu xe công trờng Lam Sơn’’ thì kết cấu công trình

thiết kế có các đặc điểm sau:

Toàn bộ công trình chôn sâu trong đất tới gần 30(m).Tác động của tải

trọng ngang khá lớn và biến đổi phức tạp theo giai đoạn thi công Mực nớc ngầm

tơng đối cao (Tại cos -9,5m) nên áp lực đẩy nổi của nớc lên toàn bộ bản đáy là

t-ơng đối lớn, tải này cùng với tải ngang gây cho công trình trạng thái chịu lựcphức tạp Ngoài ra trong môi trờng đất – nớc công trình còn chịu ăn mòn, xâmthực lớn làm giảm đáng kể tuổi thọ công trình nếu không có giải pháp xử lý thíchhợp Kết cấu công trình cần đảm bảo chắc chắn có khả năng chống thấm tốt Công trình cần có tuổi thọ lâu dài

Công trình đợc thiết kế trong điều kiện chật hẹp do yêu cầu của việcgiữ gìn một số công trình hiện có: Nhà hát thành phố, công trờng Lam Sơn đã thicông…

Để tính toán kết cấu có thể sử dụng các phần mềm tính toán: Plaxis,Sap, Excel… đây là những phần mềm tính toán phổ biến đang đợc ứng dụng rộngrãi, cho ta kết quả tính toán tin tởng đợc

Có thể sử dụng các biện pháp thi công tiên tiến nhằm đảm bảo sơ đồlàm việc thực tế và tiết kiệm chi phí đầu t.

Nhìn chung việc xây dựng công trình ngầm gặp rất nhiều khó khăn, và cònkhá mới mẻ trong hoàn cảnh Việt Nam hiện nay, đòi hỏi ngời thiết kế phải mạnhdạn đa ra những giải pháp kết cấu chịu lực hợp lý, áp dụng phần mềm tính toánphù hợp

Dựa vào những đặc điểm kể trên ta đa ra phân tích sơ bộ một số hệ chịu lựccơ bản từ đó lựa chọn hệ chịu lực chính cho công trình nh sau:

 Ii lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

1 Lựa chọn hệ khung bên trong công trình

a) Hệ khung giằng (Khung-vách)

Hệ kết cấu khung-vách đợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệthống vách cứng Hệ thống vách cứng thờng đợc tạo ra tại khu vực cầu thang bộ,cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tờng biên, là các khu vực có tờngliên tục nhiều tầng Hệ thống khung đợc bố trí tại các khu vực còn lại của ngôinhà Hai hệ thống khung và vách đợc liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn Trongtrờng hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn Thờng trong hệ kết cấu này hệthống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu đợc thiết

kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối uhoá các cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột, dầm, đáp ứng đợc yêu cầu của kiến trúc

Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối u cho nhiều loại công trình chịu tảingang lớn

b) Hệ vách cứng và lõi cứng

Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống theo một phơng, haiphơng hoặc liên kết lại thành hệ không gian gọi là lõi cứng Loại kết cấu này cókhả năng chịu lực ngang tốt nên thờng đợc sử dụng cho các công trình có chiềucao trên 20 tầng Tuy nhiên, hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở đểtạo ra không gian rộng

d) Hệ khung-vách- lõi

Với giải pháp này ta nhận thấy mặt bằng kết cấu nhìn đơn giản Thi công

t-ơng đối thuận lợi mà hệ tờng trong đất kết hợp với hàng neo giữ ổn định và hệ lõihình tròn thi công theo phơng pháp giếng chìm cũng đảm bảo các điều kiện kếtcấu cho công trình

Kết luận:

Với những phân tích về hệ kết cấu ở trên ta chọn ra hệ khung bên trong

công trình là: hệ khung- vách.

2.Lựa chọn hệ kết cấu chắn giữ

Nguyên tắc và căn cứ lựa chọn kết cấu chắn giữ:

- An toàn tin cậy: Đáp ứng yêu cầu về cờng độ bản thân, tính ổn định và sựbiến dạng, đảm bảo an toàn cho công trình xung quanh

- Thuận lợi và đảm bảo thời gian cho thi công: Trên nguyên tắc an toàn tincậy và kinh tế hợp lí, đáp ứng tối đa những điều kiện thuận lợi cho thi công ( bốtrí chắn giữ hợp lí, thuận tiện cho việc đào đất ), rút ngắn thời gian thi công.

Lựa chọn kết cấu chắn giữ

Công trình nằm trong đất tới cốt -27,6 m(Tính đến cos mặt sàn tầng hầm10) nên hố móng thuộc loại hố móng sâu Do đó cần lựa chọn đợc kết cấu chắngiữ phù hợp Có loại chỉ đơn thuần là kết cấu chắn giữ hố móng, khi móng thicông xong là hết tác dụng, cũng có loại thi công xong trở thành một bộ phận vĩnhcửu, tham gia chịu lực cho công trình

Có một số loại tờng vây chủ yếu sau:

a Cọc bản thép: Dùng thép máng, thép sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc

bản thép khoá miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U, Z, D dùng phơng pháp

đóng hoặc rung để hạ chúng vào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ,

có thể thu chúng để sử dụng lại

- Thích hợp trong đất yếu với mực nớc ngầm cao (do kết cấu này vừa chắn

đợc đất vừa ngăn đợc nớc), thi công không phức tạp Nếu sử dụng ống thép thì độcứng của tờng khá lớn và thích hợp với hố móng tơng đối lớn, với độ sâu chừng 3-10m

- Độ cứng của cọc bản thép tơng đối thấp, không phù hợp khi sử dụng chắn

đất gần các công trình hiện hữu (vì gây chuyển vị ngang lớn) Cần bảo quản tốt và

có biện pháp thi công thích hợp tránh h hỏng bản thép để có thể sử dụng lại lầnsau

b Tờng chắn bằng cọc khoan nhồi: đờng kính  600- 1000mm, cọc dài

15- 30m làm thành tờng chắn theo kiểu hàng cọc trên đỉnh đổ dầm vòng bằngBTCT Dùng cho loại hố móng có độ sâu 6- 13m

- Thích hợp cho loại đất sét hoặc đất cát có mực nớc ngầm tơng đối thấp.Thi công đơn giản, thuận tiện trong điều kiện địa chất phức tạp, tiếng ồn ít Thờng

sử dụng kết hợp với neo đất hoặc thanh chống neo giữ tại lng tờng Khoảng cáchgiữa các cọc tuỳ theo mục đích sử dụng thờng không quá 1m Giá thành cao

c Tờng liên tục trong đất: Sau khi đào thành hào móng thì đổ bêtông, làm

thành hào tờng chắn đất bằng bêtông có cờng độ tơng đối cao Dùng cho hố móng

có độ sâu trên 10m hoặc trong điều kiên thi công tơng đối khó khăn

-Thích hợp cho nhiều điều kiện địa chất Cờng độ cao, chống thấm tốt,công nghệ thi công hiện đại, có khả năng làm móng hoặc các kết cấu cho côngtrình vĩnh cửu, ít ồn và chấn động khi thi công Tuy nhiên, giá thành cao và có thểthay đổi điều kiện thuỷ văn của nớc dới đất Chất lợng mặt tờng và bản thân tờngcần đợc theo dõi chặt chẽ trong quá trình thi công

d Hệ kết cấu giếng chìm: Đây là hệ kết cấu khá phức tạp và còn khá mới

mẻ ở Việt Nam Hiện nay tại nớc ta có Cầu Bãi Cháy là thi công theo phơng

pháp này Việc tính toán cũng nh thi công là gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên vớiphơng án này nó giúp cho công trình đảm bảo đợc về mặt kiến trúc, mĩ quan Khảnăng chịu lực giữa sơ đồ tính toán và sự làm việc thực tế là hoàn toàn hợp lý

Kết luận:

Với những phân tích về hệ kết cấu chắn giữ ở trên ta chọn ra:

-Phần kết cấu chắn giữ bao xung quanh công trình là: Tờng trong đất và

cọc khoan nhồi Trong đồ án này em có tính toán đến việc dùng cọc khoan nhồi

để chắn đất, từ đó em so sánh giữa 2 phơng án dùng cọc và dùng tờng chắn đất thìtrờng hợp nào ta có thể thực hiện đợc.(Phần tính toán này đợc trình bày tại phầnNền và Móng)

-Phần kết cấu bao xung quanh hai khu để xe là: Lõi giếng đợc thi công theo

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột, đầu cột đợc làm loe ra thành mũcột để cho bản liên kết chắc chắn với cột, đồng thời tăng khả năng chống chọcthủng, phù hợp với mặt bằng có hệ lới cột hình vuông, tơng đối đồng đều

Ưu điểm:

- Chiều cao tầng nhỏ nên giảm đợc chiều sâu công trình

- Tiết kiệm đợc không gian sử dụng Dễ phân chia không gian

- Lí thuyết và kinh nghiệm tính toán hoàn thiện, đợc sử dụng phổ biến ở

n-ớc ta với công nghệ thi công phong phú nên chất lợng đảm bảo

- Khó khăn trong việc đảm bảo chất lợng các mối nối giữa các cấu kiện:panel-dầm.

Kết luận:

Với những phân tích trên ta chọn ra hệ kết cấu sàn cho công trình này là:

Sàn BTCT toàn khối.

4 Lựa chọn kết cấu giữ tờng và cọc khoan nhồi chắn đất

Để thi công phần ngầm của công trình thì vấn đề cơ bản là giữ ổn địnhthành hố đào trong quá trình thi công Trong thực tế có nhiều phơng pháp giữthành hố đào tuỳ thuộc vào độ sâu hố đào, điều kiện địa chất, mặt bằng thi cônggiải pháp kết cấu Với công trình này, xung quanh có các công trình đã xâydựng nằm liền kề trong điều kiện địa chất tơng đối phức tạp Do đó, sử dụng tờngtrong đất làm kết cấu chắn giữ là hợp lý nhất Tờng tầng hầm dày 800mm đợc sửdụng làm vách chống hố đào trong quá trình thi công phần ngầm Vấn đề đặt ra làlàm thế nào để giữ vách hố đào trong suốt quá trình thi công phần ngầm Giảipháp quen thuộc và rất truyền thống đợc dùng là sử dụng hệ dầm thép chống tạm(Bracing system), tuy nhiên việc sử dụng phơng pháp này có một số nhợc điểm:

- Hệ thống kết cấu chống đỡ lớn, nhất là với nhà có mặt bằng lớn việc sửdụng phơng pháp ít có hiệu quả

- Việc thi công tầng hầm có nhiều khó khăn do có các hệ thống dầm cột

đỡ, đồng thời giải pháp này cha tận dụng hết đặc điểm kết cấu thuận lợi của côngtrình

Phơng pháp thứ hai để giữ tờng tầng hầm là khoan neo tờng vào đất(Anchors) bằng bơm phụt vữa bê tông Các bớc chủ yếu của phơng pháp này làdùng khoan thông qua tờng trong đất vào đất tới độ sâu thiết kế theo một góc tínhtoán để tạo neo (trong thiết kế)

Phơng pháp dùng thanh neo đem lại nhiều u điểm: tiết kiệm thời gian,không chiếm chỗ khi thi công, áp dụng cho công trình có diện tích mặt bằng lớn,rất phù hợp với công trình này nên ta chọn phơng pháp gia cố neo để giữ ổn địnhcho tờng chắn

Kết luận:

Phơng án giữ kết cấu chắn đất là: Neo trong đất

 iii Phân tích và lựa chọn vật liệu sử dụng:

Hiện nay tại Việt Nam cũng nh trên thế giới hai loại vật liệu sau đợc sửdụng phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế lớn cho các công trình xây dựng:

a.Vật liệu thép:

- Là vật liệu đồng nhất Khả năng chịu lực lớn ( cờng độ cao)

- Tính đàn hồi, biến dạng lớn, dẻo dai nên chịu tải ngang tốt: tải gió, tải

động đất

- Nhợc điểm lớn là kém bền với nhiệt độ ( Khi hoả hoạn, cháy nổ thì thép

dễ chảy dẻo gây nguy hiểm cho công trình), dễ bị ăn mòn Khó tạo các mối nối,giá thành cao nên thích hợp với các công trình: nhà cao tầng, nhà công nghiệp,nhà thi đấu, nhà triển lãm

b.Vật liệu bê tông cốt thép:

Là vật liệu không đồng nhất, rẻ tiền, tận dụng u thế của hai loại vật liệu:Khả năng chịu nén của bê tông và khả năng chịu kéo của thép tạo ra loại vật liệumới có tính năng cơ lí hoàn hảo Khác với các loại vật liệu khác, cờng độ của nókhông những không giảm mà còn tăng theo thời gian

Bền với môi trờng và nhiệt độ, tăng tuổi thọ công trình

Lí thuyết và kinh nghiệm thi công hoàn thiện nên thời gian thi công nhanh,

dễ đảm bảo chất lợng

Bê tông là vật liệu đàn dẻo nên có khả năng phân phối lại nội lực trong cáckết cấu, sử dụng hiệu quả khi chịu tải trọng lặp lại Bê tông có tính liền khối caonên thuận lợi cho việc tạo ra hệ chịu lực thống nhất có bậc siêu tĩnh cao Tuy vậytrọng lợng bản thân lớn nên cần cân nhắc sử dụng cho thích hợp

Kết luận:

Từ yêu cầu thiết kế kết cấu cụ thể của công trình cùng với những phân tích

kể trên thì vật liệu bê tông cốt thép là hoàn toàn phù hợp cho công trình đang xét.

Ngoài ra, để nâng cao tính chống thấm và giảm áp lực ngợc của nớc sửdụng bê tông có độ đặc chắc, có khả năng chống thấm, chống ăn mòn cao ở mặtchịu áp và các mặt ngoài các cấu kiện nh : kết cấu chắn giữ, móng công trình, bản

sàn đáy Bê tông cốt thép sử dụng (Theo TCVN[11]):

- Loại chất kết dính : ximăng pooclăng bền sunfát, ximăng ít toả nhiệt

- Loại cốt liệu nhỏ- cát sạch ( với các tạp chất không quá 1% khối lợng) vớimôđun cỡ hạt từ 2-2,5

- Loại cốt liệu thô- đá dăm nhỏ từ đá phún xuất không bị phong hoá

- Sử dụng nớc sạch trộn bêtông, không cho phép dùng nớc đầm lầy, nớcbẩn để trộn

Những lựa chọn cụ thể về vật liệu nh: mác bêtông, mác thép sẽ nói rõ trongtừng phần thiết kế cấu kiện dới đây

 iv- Phơng pháp và công cụ tính toán

Một vấn đề đặt ra khi thiết kế kết cấu công trình ngầm là: Thiết kế cấu kiệntrong trờng hợp nào là hợp lý, là cho ta kết quả tin cậy đợc Đây là một điểm khácbiệt giữa việc thiết kế công trình ngầm với các công trình xây dựng dân dụng cơbản là thiết kế trong giai đoạn công trình đã hoàn thành Vậy nên trong công trìnhnày có những cấu kiện thì đợc thiết kế trong giai đoạn thi công, có những cấukiện thì đợc thiết kế trong giai đoạn hoàn thành

Những cấu kiện thiết kế trong giai đoạn thi công, gồm có: Tờng trong đất,cọc khoan nhồi chắn đất, neo giữ tờng và cọc khoan nhồi.(Cụ thể việc thiết kế

đoạn thi công và giai đoạn hoàn thành Trờng hợp nào cho ta kết quả thép lớn

hơn, ta sẽ lấy trờng hợp đó để bố trí thép cho thành giếng.(Chi tiết thiết kế thành

Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá mà vẫn đảm bảo phản ánh đựơc sát với

sự làm việc thực của công trình Việc lựa chọn sơ đồ tính phụ thuộc vào hìnhdạng, tầm quan trọng, khả năng tính toán, quan hệ tỉ lệ độ cứng giữa các cấu kiện,tải trọng và tính chất tác dụng của tải trọng…

Nhờ sự phát triển của máy tính điện tử mà công việc thiết kế của ngời kĩ s

đã nhanh hơn nhiều, cho phép tính toán với khối lợng lớn, hệ kết cấu phức tạp.Trong đồ án này đã khai thác một cách có hiệu quả những phần mềm thông dụng

sau: Sap, Excel, Project, Plaxis

Sự làm việc của vật liệu cũng đợc đơn giản hoá, cho rằng nó làm việc tronggiai đoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke

b, Sơ đồ tính toán cụ thể

Sơ đồ tính đối với tờng trong đất và cọc khoan nhồi: Đây là hai cấu kiện

đ-ợc tính toán trong giai đoạn thi công Tính toán nội lực nhờ phần mềm Plaxis.Riêng phần tính toán nội lực tờng trong đất có tính thêm nội lực bằng phơng phápSachipana, rồi tiến hành so sánh nội lực với nội lực tính đợc bằng phần mềm đểtìm ra nội lực lớn nhất đi tính thép

Sơ đồ tính đối với thành giếng: Thành giếng đợc tính toán qua các giai

đoạn thi công và giai đoạn hoàn thành Vậy nên sơ đồ tính có khác nhau

Tính nội lực qua các giai đoạn thi công: Sơ đồ là những tấm cong đợc liênkết cứng với nhau và liên kết khớp với đất

Tính nội lực giai đoạn hoàn thành: Sơ đồ tính là những tấm cong đợc liênkết ngàm với đất

Sơ đồ tính cột, dầm, sàn: Nội lực của các cấu kiện này có đợc sau khi chạy

nội lực khung không gian toàn bộ công trình bắng phần mềm SAP Lúc này sơ đồ

tính của các cấu kiện nh sau:

Đối với tờng trong đất: Đợc ngàm tại cos -14,5(m)

Lí do: Tại cos -14,5(m) Phần tờng đợc liên kết với bản đáy tầng 4, bản đáy

có độ dày khá lớn(Độ dày của bản đáy này đợc trình bày trong chơng 4) Từ cos 14,5m trở xuống hai bên tờng hoàn toàn là đất Vậy nên trong quá trính tính toán

-áp lực ngang tác dụng lên 2 cấu kiện này sẽ tính từ cos -14,5(m) đến cos -0,50(Đây là cos tự nhiên của khu đất)

Đối với thành giếng: Đợc ngàm tại vị trí chân giếng

Lí do: bản đáy khu 10 tầng này có độ dày lớn, toàn bộ thành giếng nằmtrên bản đáy

Bề mặt ngoài giếng tiếp xúc với đất, bên trong là không gian sử dụng Vậynên trong quá trình tính toán áp lực ngang tác dụng lên thành giếng ta sẽ tính áplực này từ cos chân giếng đến cos mặt dới bản đáy tầng 4

Việc tính toán cụ thể các tải trọng này xem Chơng 4.

2) Tính thép:

Sử dụng một số chơng trình tính toán tự lập bằng ngôn ngữ EXCEL

Ch-ơng trình này có u điểm là tính toán đơn giản, ngắn gọn, in đẹp, dễ dàng và thuậntiện khi sử dụng

Chơng 3 Tổng quan về thiết kế và thi công công trình

Từ điều kiện địa chất và các phơng án kết cấu đã trình bày trong chơng 1

và chơng 2, ta có thể đa ra đợc quá trình thiết kế công trình này nh sau:

Mối quan hệ giữa bài toán thiết kế và bài toán thi công công trình ngầm

Bài toán thiết kế phải ứng với từng giai đoạn thi công công trình Bởi vìmỗi giai đoạn thi công áp lực cũng nh tải trọng tác dụng vào công trình là sẽ khácnhau Bởi vậy nên việc thiết kế cũng phải đi sát với việc thi công công trình ngầmnày nói riêng cũng nh là với bất kì một công trình ngầm nào khác

Kết hợp từ bản vẽ kiến trúc cũng nh mặt bằng kết cấu đã lập ta nhận thấyviệc thiết kế hệ tờng trong đất và hàng cọc khoan nhồi(Phơng án dùng cọc khoannhồi chắn đất là phơng án 2, sẽ trình bày tính toán và có đem so sánh với phơng

án tờng trong đất) bao xung quanh công trình là cần thiết và phải thi công hệ nàytrớc tiên Để đáp các yêu cầu thiết kế và thi công phải luôn gắn với nhau thì em sử

dụng phần mềm Plaxis để tính toán nội lực của hệ này Đây là một phần mềm

đang đợc ứng dụng rộng rãi trong việc thiết kế công trình ngầm Phần mềm này

đáp ứng đợc các yêu cầu khắt khe của bài toán thiết kế và thi công

Tiếp sau việc thiết kế và thi công hệ “Hầm đậu xe công trTờng trong đất và hệ hàng cọc khoan

nhồi” ta tiến hành đào đất 2 tầng hầm 1, 2 Chú ý là trong quá trình đào đất ta

phải có biện pháp chắn giữ cho hệ “Hầm đậu xe công trTờng trong đất và hệ hàng cọc khoan nhồi” ở

đây em sử dụng hệ neo để chắn giữ hệ này Việc sử dụng hệ neo ở đây cũng phải

kể đến trong quá trình thiết kế “Hầm đậu xe công trTờng trong đất và hệ hàng cọc khoan nhồi” Ta sẽ

đào hở 2 tầng hầm này đến cos mặt sàn tầng 2 Sở dĩ lúc này ta chọn phơng án

đào hở hai tầng hầm là do yêu cầu kiến trúc ở hai tầng này có khác so với các

tầng bên dới Đây là hai tầng “Hầm đậu xe công trKhông gian siêu thị và Phòng kĩ thuật”.

Sau khi đào đất hai tầng hầm 1,2 đến cos mặt sàn tầng 2 thì ta vẫn ch a làm

sàn tầng 2 mà sẽ là việc thi công “Hầm đậu xe công trHạ giếng” cho hai lõi chứa ôtô bên trong Việc

thiết kế và thi công hệ hai giếng bên trọng thực sự là khó khăn Bởi vì phơng ánhạ giếng ở đây là hạ giếng theo từng giai đoạn thi công đào đất Tiến hành làmtừng đốt giếng rồi hạ chúng xuống nhờ vào các thiết bị chuyên dụng cũng nhtrọng lợng bản thân của giếng Với công trình này việc hạ giếng đồng thời cùngmột lúc là không thể thực hiện đợc Bởi vì giếng ở đây có độ sâu rất lớn từ cos -8,50 đến cos -27,6 nên phơng án ở đây là phơng án hạ từng đốt giếng Các đốtgiếng có chiều cao bằng chiều cao tơng ứng của các tầng Hạ từng đốt giếng kếthợp với việc đào đất bên trong lòng giếng đến độ sâu thiết kế là: cos -27,6m Saukhi hai lõi giếng đã đảm bảo ổn định ta mới tiến hành làm phần bản đáy giếng vàthi công hệ móng cho khu 4 tầng phía trên Sau khi thi công hệ móng này xong tamới tiến hành thi công hệ sàn tầng 2 cho các khu xung quanh hai lõi

Làm phần đáy:

Việc thi công và thiết kế phần đáy này phải đảm bảo sao cho đáy có độ dàycần thiết để : chịu đợc áp lực đẩy nổi của công trình

chịu đợc tải trọng của công trình truyền xuống thông qua hệ cột

và thành giếng

Thi công sàn tầng 2:

Lúc này ta chọn phơng án thi công “Hầm đậu xe công trTop_Down” 2 tầng 3, 4 khu ”Không

gian siêu thị và Phòng kĩ thuật” Vậy nên sau khi hai thành giếng đã đảm bảo các

điều kiện ổn định ta mới tiến hành làm sàn tầng 2 này: Đổ bêtông sàn tầng 2 có

để các lỗ hở để thi công hai tầng 3, 4 bên dới

Đợi cho bêtông sàn tầng 2 đủ diều kiện cờng độ ta tiến hành việc đào đấttầng 3 Đào đất đến cos sàn tầng 3 rồi sau đó đổ bêtông sàn tầng 3(Có để các lỗhở) kết hợp với việc đổ bêtông cột tầng 3 đợi cho bêtông sàn tầng 3 đạt đủ các

điều kiện về cờng độ ta mới tiến hành việc đào đất tầng hầm 4 Đào đất đến coscủa bản đáy tầng 4 Sau đó ta sẽ tiến hành làm phần móng cho hệ 4 tầng phía trênnày rồi làm bản đáy cùng với việc đổ bêtông sàn tầng 4 và làm hệ cột tầng 4

Công việc thi công “Hầm đậu xe công trTop_Down” 2 tầng 3, 4 này ta tiến hành làm đồng thời

với việc thi công các tầng bên trong hai lõi giếng

Cho rằng khi ta thi công “Hầm đậu xe công trTop_Down” xong 2 tầng 3, 4 này thì ta cũng đã

làm các tầng trong hai lõi giếng đến cos mặt sàn tầng 2 Lúc này thì toàn bộ phầnkết cấu bên dới tầng 2 đã đợc thi công xong (Hoặc nếu một trong hai phần

là:”Hai tầng 3,4 ở Không gian siêu thị và các Phòng kĩ thuật ”; “Hầm đậu xe công trCác tầng bên

trong lõi hai giếng” Nếu phần nào cha làm xong thì ta đợi cho đến khi làm xong

thì ta mới tiến hành làm tầng 2, 1 nh sau đây)

Từ đây ta tiến hành làm hệ cột tầng 2 cho toàn bộ công trình một cách bìnhthờng Sau khi làm hệ cột tầng 2 xong ta lắp dựng giàn giáo và ván khuôn dầm,sàn tầng 1 Rồi tiến hành đổ bêtông dầm, sàn tầng 1 một cách bình thờng Đợicho bêtông dầm, sàn tầng 1 đạt đủ cờng độ ta tiến hành làm hệ cột tầng 1 Sau khilàm hệ cột tầng 1 xong ta tiến hành lắp dựng ván khuôn dầm, sàn tầng mái Sau

đó tiến hành đổ bê tông sàn mái

Công tác tháo dỡ ván khuôn ở các tầng đợc tiến hành sau khi bêtông ở tầng

đó đã đủ các điều kiện cần thiết

Nh vậy với trình tự nh trên ta đã thi công đợc công trình này một cách antoàn và đảm bảo nhất và việc thiết kế các cấu kiện bên trong đựơc thiết kế ứng vớitừng giai đoạn thi công công trình này

Tổng hợp lại ta có hình vẽ thể hiện những giai đoạn đã thi công công trình

nh sau:

Giai đoạn 1: Thi công T “Hầm đậu xe công tr ờng trong đất và hệ hàng cọc khoan nhồi kết hợp với ”

việc đào đất hai tầng 1, 2 chống giữ bằng neo

Giai đoạn 2: Thi công hạ giếng theo từng đốt

Giai đoạn 3: Thi công hệ móng của khu 4 tầng+ làm đáy tầng 10

Giai đoạn 4: Thi công sàn tầng hầm 2 và các sàn trong lõi

Giai đoạn 5: Thi công Top_Down tầng 3,4+ các sàn trong lõi đến cos -8.500

Giai đoạn 6: Thi công từ sàn tầng 2 đến bản mái và hoàn thiện công trình

Chơng 4 tính toán tảI trọng tác dụng lên công trình

Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình là rất quan trọng, đây là bớc

đầu tiên trong quá trình thiết kế các cấu kiện

Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm những tải trọng sau

-Tải đứng:

+Trọng lợng bản thân các cấu kiện(Tĩnh tải)

+Trọng lợng lớp đất đắp trên mái(Tĩnh tải)

+Hoạt tải sử dụng trên sàn

-Tải ngang:

+Tải áp lực đất

+Tải áp lực nớc vô cùng lớn tác dụng lên toàn bộ chi vi công trình, trị tăngdần theo độ sâu

Để tính đợc tĩnh tải, cần thiết phải giả thiết sơ bộ kích thớc các cấu kiện.Vậy ta tính toán theo trình tự dới đây:

 i lựa chọn sơ bộ kích thớc các cấu kiện

i.1- Hệ sàn

a. Sơ bộ chiều dày sàn khu để xe (Giải pháp sàn s ờn BTCT th ờng)

Sàn khu để xe có dạng hình đa giác 2 đầu cong Việc tính toán loại cấukiện này hiện nay vẫn cha có tài liệu nào và gặp nhiều khó khăn Để tính toán đợc

ta quy về việc tính toán ô sàn hình chữ nhật có kích thớc tơng đơng

Việc tính toán và quy đổi các ô sàn đó nh hình vẽ sau:

(Số 4320(mm) trong hình vẽ: Là trung bình cộng của 2 số: 6280(mm) và2355(mm) )

Nh vậy ô bản hình cánh quạt trên đợc quy thành ô bản hình chữ nhật cókích thớc: l1x l2=6000x4320(mm)

Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức:

hb= l.D

m

-D=(0,81,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0

-m=(4045) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40

-Vậy chiều dày sơ bộ của bản là:

hb= 4,32 1

40=0,108(m)

b. Sơ bộ chiều dày sàn khu Không gian đô thị và Phòng kĩ thuật” ” “Hầm đậu xe công tr ”

Kích thớc ô sàn điển hình: 6000 x 5100(mm)

Chiều dày sơ bộ của bản xác định theo công thức:

hb= l.D

m

-D=(0,81,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0

-m=(4045) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40

-Có 1

2

6000

1,176 25100

l

hb= 5,1.1, 0

40 = 0,128(m)

Với kích thớc ô bản của hai khu “Hầm đậu xe công trKhông gian đô thị” và Gara ôtô“Hầm đậu xe công tr ” ta

chọn chung bề dày sàn cho hai ô này là: h b =14(cm)

c. Sơ bộ chiều dày bản mái và bản đáy.

Bản mái và bản đáy cùng với tờng chắn đất tạo thành hệ kết cấu có độ ổn

định cao để chống lại những tác động bất lợi của môi trờng ngoài Do đó các kếtcấu này cần đủ độ cứng, độ bền để đồng thời tham gia chịu lực, chống thấm

-Bản mái: Căn cứ vào tải trọng tác dụng theo Bảng 1 lựa chọn sơ bộ chiều

dày bản là 500mm.

-Bản đáy: Trong công trình ngầm bản đáy đóng vai trò quan trọng, là một

thách thức với ngời thiết kế, đặc biệt với công trình đặt trong vùng địa chất phứctạp, mực nớc ngầm cao vì bản đáy đón nhận trực tiếp những bất lợi do môi trờnggây ra: lực đẩy acsimet, đẩy trồi hố móng

Một số giải pháp cho bản đáy công trình ngầm:

- Bản BTCT phẳng thông thờng

- Dạng vòm

Với công trình cụ thể đang xét chọn bản đáy là bản BTCT liền khối liên kếtngàm xung quanh chu vi

Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy khu 4 tầng là: t=600(mm)(Dạng đáy phẳng)

Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy khu 10 tầng :

Phơng án : Bản đáy dạng phẳng, độ dày t= 1500(mm).

Chi tiết tính toán bản đáy này trình bày trong chơng 12- Phần Nền Móng).Bản mái và bản đáy với kích thớc sơ bộ vừa chọn thuộc loại bản dày, việctính toán thép cho bản cần tuân theo lí thuyết tính toán bản dày mà một số học giả

-Hệ số k = (1,2 1,5) tính cho cột chịu nén lệch tâm.

-Rb = 14,5(MPa) (Bêtông cột cấp độ bền chịu nén B25)

-Hệ số điều kiện làm việc của bêtông  b 0,85

Cờng độ của bêtông đa vào tính toán là: Rb= 0,85.14,5= 12,3(MPa)

-N: Tải trọng tác dụng lên cột tại tầng dới cùng

 N=n.N1

Việc lựa chọn cụ thể các cấu kiện này nh sau :

a Đối với hệ cột bao xung quanh thang máy(Hệ cột trong 2 lõi giếng):

Đây là hệ thống cột chịu nén lệch tâm kéo dài suốt từ tầng 10 đến tầng 1, ởhai khu chứa ôtô (Trong đó có 8 tầng chứa ôtô, 2 tầng không gian đô thị,1 sànmái)

Chọn k= 1,2

-n: Số tầng, n = 10

-N1:Tải trọng tác dụng lên cột ở một tầng

N= n.[TLsàn + hoạt tải ]

Ta có trọng lợng của sàn chứa ôtô và sàn không gian đô thị tác dụng lên cộtlà:

F=1,2 174,4423

123.10  1701,86 ( cm2)

Lựa chọn tiết diện cột hình chữ nhật : bxh= 30x60(cm)

Theo chiều cao nhà từ móng đến mái lực nén trong cột giảm dần Để đảmbảo sự hợp lí về sử dụng vật liệu thì càng lên cao nên giảm khả năng chịu lực củacột Việc giảm này có thể bằng:

- Giảm kích thớc tiết diện cột

- Giảm cốt thép trong cột

- Giảm cấp độ chịu nén của bêtông

Trong ba cách trên cách giảm kích thớc tiết diện có vẻ hợp lí hơn về mặtchịu lực nhng làm phức tạp cho thi công và ảnh hởng không tốt tới sự làm việctổng thể của ngôi nhà Thông thờng thì nên kết hợp cả ba cách trên Với côngtrình đang xét theo chiều cao nội lực cột thay đổi không quá lớn nên để đơn giản

ta chọn tiết diện cột đồng nhất cho tất cả các tầng 30x60cm và giảm cốt thép

Nh vậy tổng tải trọng tác dụng lên cột khu 10 tầng này là :

N= 3.(12,714+ 19,02)+ 1.(45,4+ 19,02)= 159,62(T)

Diện tích tiết diện ngang cột:

F= 159,623123.10  1297,74 ( cm2)

Lựa chọn tiết diện cột vuông : b= 1297,74 = 36,02(cm)

Chọn cột có tiết diện b= 300(mm)

Theo chiều cao nhà từ móng đến mái lực nén trong cột giảm dần Để đảmbảo sự hợp lí về sử dụng vật liệu thì càng lên cao nên giảm khả năng chịu lực củacột Việc giảm này có thể bằng:

- Giảm kích thớc tiết diện cột

- Giảm cốt thép trong cột

- Giảm cấp độ chịu nén của bêtông

Trong ba cách trên cách giảm kích thớc tiết diện có vẻ hợp lí hơn về mặtchịu lực nhng làm phức tạp cho thi công và ảnh hởng không tốt tới sự làm việctổng thể của ngôi nhà Thông thờng thì nên kết hợp cả ba cách trên Với côngtrình đang xét theo chiều cao nội lực cột thay đổi không quá lớn nên để đơn giản

ta chọn tiết diện cột đồng nhất cho tất cả các tầng bx h= 30 x 30cmm và giảm

động liên tục) Riêng tờng chắn đất, khả năng chống thấm cần đợc quan tâm thích

đáng Chiều dày hai lõi chứa ôtô, tờng chắn nên chọn tơng đối lớn để đảm bảonhững yêu cầu trên đồng thời tạo thuận lợi cho vấn đề chống đẩy nổi công trình( Trọng lợng bản thân các cấu kiện tham gia tích cực vào việc ngăn sự đẩy trồicông trình do lực đẩy Acsimet tác động lên bản đáy- xem chơng 13) Cũng nhviệc lựa chọn máy thi công trong quá trình thi công công trình Dựa vào phân tích

kể trên chọn chiều dày vách, lõi giếng và tờng chắn nh sau:

 vách = 300 (mm);  lõi = 600 (mm);  Tờng, cọc khoan nhồi = 800 mm.

Líp tr¸t trÇn 0,015m - 1,6 1,3 0,024 0,0312

Céng 2,612 2,9442 B¶ng 2- TÜnh t¶i sµn tÇng 1,2,3_Kh«ng gian c«ng céng+ P.kÜ thuËt

B¶ng 6- TÜnh t¶i sµn khu vÖ sinh

CÊu t¹o c¸c líp sµn khu vÖ sinh §¬n vÞ q tc §¬n vÞ n g tc g tt

Tờng trong đất  =800(mm)

II.1.3- Tĩnh tải cầu thang bộ- 4 tầng đầu tiên

Bảng 11- Tĩnh tải cầu thang bộ

II.2- Tải trọng tác dụng tạm thời:

 II.2.1- Hoạt tải sàn:

A

A A

  

Trong đó A là diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông

+Đối với các phòng nêu ở các mục 6,7,8,10,12,14 bảng 3 nhân với hệ số ψ A2 (khi A>A 2 = 36m 2 )

2

0,50,5

A

A A

  

Trong đó A là diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông.

Tuy nhiên trong đồ án này các cấu kiện trên không nằm trong các quy địnhcủa tiêu chuẩn Vậy nên ta vẫn lấy nguyên tải trọng tính toán mà không nhân với

hệ số giảm tải

Nh vậy là sẽ an toàn hơn so với việc giảm tải

Bảng 12- Hoạt tải trên sàn(Lấy từ TCVN [1]).

1 Mái có thể tập trung đông ngời T/m 2 0,4 1,2 0,48 0,48

2 Khu công cộng (Triển lãm, trng bày, cửa hàng) - 0,4 1,2 0,48 0,48

3 Gara ôtô (dùng cho đờng xe chạy) - 0,5 1,2 0,60 0,60

" 4.3.2 Tải trọng do khối lợng và vách ngăn tạm thời phải lấy theo cấu tạo, vị

trí, đặc điểm tựa trên sàn và treo vào tờng của chúng Khi tính các bộ phận khác nhau, tải trọng này có thể lấy :

4.3.2.1 Theo tác dụng thực tế;

4.3.2.2 Nh một tải phân bố đều khác Khi đó tải trọng phụ này đợc thiết lập

bằng tính toán theo sơ đồ dự kiến sắp xếp các vách ngăn và lấy không dới

75 daN/m 2 "

Với công trình tính toán lấy 75 kG/m 2





 IIi tải trọng ngang

iii.1 Tải áp lực đất chủ động Rankine

iii.1.1 Lí thuyết áp lực đất Rankine

Lí thuyết cân bằng giới hạn của đất:

Hình 2.3- Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn

Hình 2.3 đem đờng cong cờng độ chống cắt và trạng thái ứng suất ở một

điểm nào đó trong đất vẽ thành một hình tròn ứng suất Morh, khi vòng ứng suất

O1 với đờng cờng độ f = c + tan tiếp xúc nhau ở điểm A thì mặt cắt qua điểmnày đều ở vào trạng thái cân bằng giới hạn Từ tam giác ABO1, ta có:

1 3 1

1

2sin

.cos2

2

) (2.6)

Hoặc: 3 = 1tan2 ( 450 -

2

) -2ctan ( 450 -

2

) (2.7)Trong đó:

1 – ứng xuất chính lớn nhất của 1 điểm nào đó trong đất;

3 – ứng xuất chính nhỏ nhất của 1 điểm nào đó trong đất;

C – lực dính kết của đất;

 - góc ma sát trong của đất;

Khi điểm nào đó trong đất ở trạng thái phá huỷ cắt, thì trị  của góc kẹpgiữa mặt cắt với mặt tác dụng của ứng suất chính lớn O1 là :

Iii.1.2.Nguyên lí cơ bản của lí thuyết áp lực đất Rankine:

Nh hình 2.4a cho thấy, nếu trong thể đất bán vô hạn lấy một mặt cắt thẳng

đứng, ở độ sâu z của mặt AB lấy một phân tố nhỏ,ứng suất hớng pháp tuyến là z ,

x lần lợt là ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất, khi đó ta có trạng thái chủ độngRankine, trong thể đất hai tổ mặt trợt thành góc kẹp 45o + /2 với mặt phẳngngang (nh hình 2.4c) Khi z không đổi, x tăng lớn dần, vòng tròn ứng suất O3

cũng tiếp xúc với đờng bao cờng độ, thể đất đạt đến cân bằng giới hạn Khi đó z

là ứng suất chính nhỏ nhất còn x là ứng suất chính lớn nhất, trong thể đất, hai tổmặt trợt làm thành góc 45o - /2 với mặt nằm ngang (nh hình 2.4d), khi đó ta cótrạng thái bị động Rankine

Hình 2.4- Trạng thái chủ động và bị động Rankine.

áp lực đất tác động lên lng tờng AB của tờng chắn đất, tức là tình trạng ứngsuất trên mặt AB ứng với phơng chiều, độ dài lng tờng trong thể đất bán vô hạnkhi đạt đến trạng thái cân bằng giới hạn (hình 2.5a)

Lí thuyết Rankine cho rằng có thể dùng tờng chắn đất dể thay thế một bộphận của thể đất bán vô hạn mà không ảnh hởng đến tình trạng ứng suất trong thể

đất Do đó, cân bằng giới hạn theo lí thuyết Rankine, chỉ có một điều kiện biêntức là tình trạng bề mặt của thể đất vô hạn mà không thể kể đến điều kiện biêntrên mặt tiếp xúc lng tờng với thể đất

Hình 2.5 - Lí thuyết áp lực đất Rankine.

ở đây chỉ thảo luận với tính huống đơn giản nhất: lng tờng là thẳng, đứng,mặt đất lấp là mặt phẳng ngang(hình 2.5b) Do đó có thể dùng quan hệ giữa ứngsuất chính lớn nhất và nhỏ nhất khi để đất ở vào trạng thái cân bằng giới hạn côngthức (2.6), công thức (2.7) để tính toán áp lực đất tác động trên lng tờng

iii.1.3 -Tính áp lực đất chủ động Rankine

Khi lng tờng là thẳng đứng, mặt đất lấp là nằm ngang thì có thể vận dụng líthuyết cân bằng giới hạn nói trên để tính áp lực của đất chủ động, nh thể hiệntrong hình 2.6a nếu lơng tờng AB dới tác động của lực đất của mà làm cho lng t-ờng tách khỏi đất lấp di động ra ngoài tới A’B’, khi đó có thể đất sau tờng đạt đếntrang thái cân bằng giới hạn, tức là trạng thái chủ động Rankine Lấy một phân tố

đất ở độ sâu Z chỗ lng tờng, thì ứng suất theo chiều đứng của nó z = z là ứngsuất chính lớn nhất 1, ứng suất theo chiều ngang x là ứng suất nhỏ nhất 3 cũngtức là áp lực đất chủ động cần tính toán pa lấy 3 = pa 1 = z thay vào công thức(2.7) sẽ có công thức tính áp lực đất chủ động Rankine:

c,  - lực dính kết (kPa) và góc ma sát trong của đất;

z - độ sâu từ điểm tính toán đến mặt đất lấp (m)

a) Tờng chắn dịch chuyển ra ngoài; b) Đất cát c) Đất sét

Hình 2.6- Tính áp lực đất chủ động Rankine

Từ công thức nói trên và hình 2.6.b,c có thể thấy, áp lực đất chủ động pa

phân bố đờng thẳng theo độ sâu z Hợp lực EA của áp lực đất chủ động tác độngtrên lng tờng sẽ là diện tích của hình phân bố pa, vị trí của điểm tác động ở chỗtrọng tâm của hình phân bố Khi đất có tính cát:

2

1

( / )2

EA tác động ở chỗ H/3 cách mặt đất tờng chắn đất

Đất có tính sét: Khi Z = 0 , từ công thức (2.10) biết p a 2c K a , tức làxuất hiện vùng lực kéo Cho pa trong công thức (2.10) bằng 0, có thể giải đợc độcao của vùng chụi kéo là:

0

2

a

c h

K



 (2.12)

Vì giữa đất lấp và lng tờng không thể chịu ứng xuất kéo, do đó, trong phạm

vi lực kéo sẽ không xét đến tác động của vùng lực kéo, nên:

Hình 2.7- Tính áp lực chủ động của nhiều lớp đất

Điểm a: p a1 2c K a1

Trên điểm b ( trong tầng đất thứ nhất ): p a2 1 1h K a1  2c1 K a1

Dới điểm b ( trong tầng đất thứ hai ): p''a2 1 1h K a2  2c2 K a2

ý nghĩa của các kĩ hiệu khác xem ở hình 2.7

Nh hình 2.8 cho thấy, khi bề mặt đất lấp phía sau tờng chắn có tải trọngphân bố đều liên tục q tác động, khi tính toán có thể cho ứng suất đứng z ở độsâu z tăng thêm một vị trí q, thay z trong công thức (2.9), công thức (2.10) bằng(q + z), sẽ có công thức tính toán áp lực đất chủ động khi có siêu tải trên mặt đấtlấp:

Đất tính cát: Pa = (z + q)Ka (2.15)

Đất tính sét: Pa = (z + q)Ka – 2c K a

(2.16)

Trong đó: q – siêu tải trên mặt

Khi không có siêu tải cố định, để kể đến việc có thể chất tải thi công xảy rabất kì lúc nào ở bờ hố móng sâu, và các yếu tố nh xe cộ chạy qua thông thờng cóthể lấy q = 10 – 20kPa

Hình 2.8- Tính áp lực đất chủ động khi trên đất lấp có siêu tải

iii.2.áp dụng lý thuyết trên để tính toán

III.2.1 Tính toán áp lực đất chủ động lên hệ t“Hầm đậu xe công tr ờng trong đất và hàng cọc khoan nhồi”

Lúc này ta chỉ tính đoạn tờng có chiều sâu bằng độ sâu của 4 tầng trêncùng Phần tờng còn lại từ cos mặt sàn tầng hầm 4 đến cos chân tờng ta coi nh t-ờng đợc ngàm vào trong đất.(Đã trình bày tại mục IV.1.b chơng 2)

Siêu tải mặt đất q= 10- 20(kPa) Trong đồ án này chọn q=10(kPa)

Phần tờng này đi qua các lớp đất 2,3,4,5

Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Hầm đậu xe công trBảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất

Tổng hợp áp lực đất chủ động của các lớp đất lên t ờng và cọc khoan nhồi

Biểu đồ áp lực đất chủ động và áp lực nớc tác dụng lên tờng chắn

Phục vụ cho việc chạy nội lực khung không gian

III.2.3 Tính toán áp lực đất chủ động lên Thành giếng“Hầm đậu xe công tr ”

Ta tính toán áp lực đất tác dụng lên thành giếng từ cos mặt sàn tầng 4 đếncos thiết kế của thành giếng Sở dĩ ta tính áp lực này từ mặt sàn tầng 4 là do: Mặc

dù ta thi công hạ giếng từ cos sàn tầng 2, cos -8,5(m) nhng trong sơ đồ tổng thể

đất của 2 tầng 3,4 đợc đào bỏ đi, vậy nên khi ta tiến hành chạy nội lực khungkhông gian thì ta sẽ chỉ tính áp lực này từ cos sàn tầng 4 đến cos sàn tầng10).s(Đã trình bày tại mục IV.1.b chơng 2)

Siêu tải mặt đất q= 10- 20(kPa) Trong đồ án này chọn q=10(kPa)

Phần thành giếng này đi qua các lớp đất 5, 6, 7

Biểu đồ áp lực đất chủ động và áp lực n ớc tác dụng lên thành giếng nh sau:

(sau khi đã thi công xong 2 tầng 3, 4)Phục vụ cho việc chạy nội lực khung không gian

Chơng 5 Thiết kế kết cấu công trình

(Thiết kế theo TCVN [2])Các cấu kiện chịu lực trong bên công trình gồm:

- Hệ sàn: Trực tiếp chịu tải trọng sử dụng công trình

- Hệ dầm: Trực tiếp chịu tải trọng từ hệ sàn truyền vào

- Cột: Chịu phần lớn tải trọng đứng, truyền lên hệ kết cấu móng

 i.thiết kế hệ sàn:

Thiết kế một ô sàn điển hình của khu “Hầm đậu xe công trKhông gian siêu thị” và của ‘Gara

chứa ôtô”

I.1.Thiết kế sàn khu Không gian siêu thị “Hầm đậu xe công tr ”

(Giải pháp sàn sờn BTCT thờng) Sàn có bề dày =14(mm)

Tính toán theo tài liệu [9]

Tính toán nội lực bản kích thớc l1 x l2=6000 x 5100(mm)

Tỉ số giữa hai cạnh

1 2

6000

1,1765100

l

l < 2 Ô bản làm việc theo hai phơng

(Giá trị tĩnh tải(g), hoạt tải(p) của các ô sàn này đã trình bày tại chơng 4)Vậy nên tải trọng để tính toán các ô sàn này nh sau:

M4 : Momen gối cạnh dài M4 = m4.G

Nội suy các giá trị mi, ki theo sơ đồ 9 tài liệu [9]

Sử dụng phần mềm Excel để tính nội lực và tính

thép cho ô sàn này ta sẽ tính đợc nh sau:

Giả thiết: a = 2,0 cm (môi trờng ẩm cao)

Do bản sàn tính nội lực theo sơ đồ khớp dẻo nên

điều kiện hạn chế khi tính theo bài toán cốt đơn là:

b h .100;

M1'

M

1 ' l1

1 '

Khi lợng thép tính ra có hàm lợng nhỏ hơn min thì lấy diện tích cốt thép:

As = min.b.h0

Giá trị tính thép của sàn”Không gian siêu thị và phòng kĩ thuật” đợc trình bày sau khi tính toán xong cốt thép cho sàn ”Gara ôtô”.

I.2.Thiết kế sàn khu Gara ôtô“Hầm đậu xe công tr ”

(Giải pháp sàn sờn BTCT thờng): Có bề dày =14(mm)

Đây là ô bản có hình dạng phức tạp việc tính toàn ô bản này đợc quy vềviệc tính ô bản hình chữ nhật có kích thớc tơng ứng

ô bản này có kích thớc là: l1xl2= 4320x6000(mm) (Đã trình bày trong

ch-ơng 4)

Tính toán nội lực bản

Tỉ số giữa hai cạnh

2 1

6,0

1,394,32

l

l < 2 Ô bản làm việc theo hai phơng

(Giá trị tĩnh tải(g), hoạt tải(p) của các ô sàn này đã trình bày tại chơng 4)Vậy nên tải trọng để tính toán các ô sàn này nh sau:

M4 : Momen gối cạnh dài M4 = m4.GNội suy các giá trị mi, ki theo sơ đồ 9 tài liệu [9]

Khi lîng thÐp tÝnh ra cã hµm lîng nhá h¬n min th× lÊy diÖn tÝch cèt thÐp:

As = min.b.h0(min= 0,05(%))(TCVN [2])

Hàm lợng cốt thép tính đợc nh trên nằm trong vùng hàm lợng cốt thép hợplý

Các hệ số m và  pl đều thoả mãn các điều kiện nêu trên

Nh vậy là ta đã tính toán đợc cốt thép cho 2 loại sàn

Chi tiết cốt thép của 2 sàn này đợc thể hiện trong bản vẽ KC- 04, KC- 05

 ii.thiết kế hệ dầm

Ta sẽ thiết kế hệ dầm cho một khung của công trình đó là hệ dầm củakhung ngang Khung này là khung dài nhất của công trình khung trục C Do côngtrình có tính đối xứng theo phơng ngang về mặt kết cấu và có tính đối xứng về