Nghiên cứu lựa chọn giải pháp móng cho công trình trung tâm thương mại nguyễn kim sóc trăng

Vậy từ phân tích điều kiện đất nền, điều kiện tải trọng, quy trình phân tích sức chịu tải của cọc, khả năng thi công cọc và giá thành thi công cọc để có được móng cọc đảm bảo được các yế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN HIẾU NGHĨA

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP

NGUYỄN KIM – SÓC TRĂNG

MÃ SỐ: 60 – 58 – 02 – 04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG VIỆT HÙNG

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung trong nghiên cứu luận văn này là do chính bản thân tôi thực hiện, các số liệu tính toán, hình ảnh, bảng biểu, biểu đồ trong đều là chân thực, không trùng lập với bất kỳ nghiên cứu nào trước đây Các biểu đồ, số liệu và tài liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích nguồn thu thập chính xác rõ ràng

Tác giả luận văn

NGUYỄN HIẾU NGHĨA

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài: “Nghiên

cứu lựa chọn giải pháp móng cho công trình trung tâm thương mại Nguyễn Sóc Trăng” được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong

Kim-Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bè và đồng nghiệp

Học viên xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp

đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp Đặc biệt em xin trân thành cám ơn đến Thầy PGS.TS Hoàng Việt Hùng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp, bản thân nhận thấy trình độ còn hạn chế, vì vậy luận văn này ít nhiều vẫn còn thiếu sót Bản thân em kính mong quý Thầy, Cô giáo, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để em có thể tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÓNG NHÀ CAO TẦNG 3

1.1 Khái quát móng nhà cao tầng 3

1.1.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế và cấu tạo móng nhà cao tầng 3

1.1.2 Vị trí của móng nhà cao tầng 3

1.1.3 Quá trình và nội dung thiết kế móng nhà cao tầng 5

1.1.4 Một số yêu cầu về thiết kế kết cấu 15

1.1.5 Một số yêu cầu về cấu tạo móng nhà cao tầng 18

1.1.6 Các giải pháp móng cho nhà cao tầng 23

Kết luận chương 1 26

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÓNG NHÀ CAO TẦNG 27

2.1 Tính toán móng bè 27

2.2 Tính toán móng cọc đóng 33

2.2.1 Nguyên tắc xác định 33

2.2.2 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn 33

2.3 Tính toán móng cọc khoan nhồi 35

2.3.1 Nguyên tắc xác định 35

2.3.2 Sức chịu tải của cọc theo độ bền của đất nền 37

Kết luận chương 2 42

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI NGUYỄN KIM – SÓC TRĂNG 43

3.1 Giới thiệu về công trình 43

3.1.1 Đặc điểm, vị trí khu đất xây dựng: 43

3.1.2 Tài liệu địa chất thủy văn, địa chất công trình 43

3.2 Phân tích giải pháp móng 51

3.2.1 Chọn kích thước tiết diện cọc và chiều dài cọc 51

3.2.2 Sức chịu tải dọc trục theo điều kiện đất bao quanh cọc (Pđ): 51

3.2.3 Sức chịu tải dọc trục theo điều kiện cường độ vật liệu cọc (Pvl): 63

3.2.4 Sức chịu tải của cọc đơn (Pc) 64

3.2.5 Tính số lượng cọc 64

3.3 Mô hình bài toán ứng dụng 65

3.3.1 Giới thiệu về phần mềm dùng trong tính toán 65

3.3.2 Giới thiệu về phần mềm GEO-SLOPE 66

3.3.3 Bài toán phân tích ứng dụng: 70

Kết luận chương III 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

I Kết quả đạt được của luận văn 78

II Tồn tại 78

III Kiến nghị 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Sức chịu tải giới hạn của cọc khoan nhồi 36

Hình 2.2: Thay đổi của ω theo φ' và L/Db 41

Hình 2.3: Sức kháng ma sát đơn vị của các cọc trong cát 42

Hình 3.1 (Vị trí công trình) 44

Hình 3.2: Trụ địa chất điển hình 48

Hình 3.3: Trụ địa chất điển hình (tiếp theo) 49

Hình 3.4: Trụ địa chất điển hình (tiếp theo) 50

Hình 3.5: Giao diện lựa chọn phương pháp phân tích 67

Hình 3.6: Giao diện lựa chọn mô hình hóa bài toán phân tích 68

Hình 3.7: Giao diện lựa chọn mô hình hóa vật liệu 1 69

Hình 3.8: Giao diện lựa chọn mô hình hóa vật liệu 2 69

Hình 3.9: Các bước mô phỏng cấu kiện cứng 70

Hình 3.10 Điều kiện biên cho mô phỏng bài toán 74

Hình 3.11: Lưới chuyển vị đứng của móng cọc 75

Hình 3.12: Phổ chuyển vị đứng (lún) 76

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 So sánh khả năng chịu lực của nền đất dưới móng hình hộp, móng độc lập

dưới cột và móng băng dưới tường 13

Bảng 1.2 Cấp chống thấm của bê tông móng 22

Bảng 2.1 Các hệ số sức chịu tải 38

Bảng 3.1: Cao trình mực nước ngầm 44

Bảng 3.2: Bảng tính fi của cọc dài 16 m 53

Bảng 3.3: Bảng tính fi của cọc dài 8m 53

Bảng 3.4: Bảng tính fi của cọc dài 18 m 54

Bảng 3.5: Bảng tính fi của cọc dài 19 m 54

Bảng 3.6: Bảng tính fi của cọc dài 20 m 55

Bảng3.7: Bảng tính fi của cọc dài 21 m 56

Bảng 3.8: Bảng tính fi của cọc dài 22 m 57

Bảng 3.9: Bảng tính fi của cọc dài 23 m 58

Bảng 3.10: Bảng tính ficủa cọc dài 24 m 59

Bảng 3.11: Bảng tính ficủa cọc dài 25 m 60

Bảng 3.12: Bảng tính ficủa cọc dài 26 m 61

Bảng 3.13: Bảng tính ficủa cọc dài 27 m 62

Bảng 3.14: Sức chịu tải dọc trục theo điều kiện đất bao quanh cọc Pđ (KN) 63

Bảng 3.15: Sức chịu tải dọc trục theo điều kiện cường độ vật liệu cọc 64

Bảng 3.16: Sức chịu tải của cọc đơn 64

Bảng 3.17: Tính số lượng cọc 65

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Asoil (m2) : Diện tích vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc đất xi măng

Acol (m2) : Diện tích của cọc đất xi măng

as (cm2) :Diện tích tương đối của cọc đất xi măng

B, L, H (m) : chiều rộng, chiều dài và chiều cao của nhóm cọc đất xi măng

Ccol (kN/m2) : Lực dính của cọc đất xi măng

Cci : chỉ số nén lún Cri : chỉ số nén lún hồi phục ứng với quá trình dỡ tải

Csoil (kN/m2): Lực dính của vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc đất xi măng

Ctđ (kN/m2) : Lực dính tương đương của nền đất yếu được gia cố

cu (kN/m2) : lực dính của cọc xi măng – đất và đất nền khi đã gia cố

d(m) : đường kính cọc

Ecol(kN/m2) : Mô đun đàn hồi của cọc đất xi măng

Esoil(kN/m2) : Mô đun đàn hồi của vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc đất xi măng

Etđ (kN/m2) : Mô đun đàn hồi tương đương của nền đất yếu được gia cố

E50(kN/m2) : Mô đun biến dạng

eoi : hệ số rỗng của lớp đất

Fs : Hệ số an toàn

ffs : hệ số riêng phần đối với trọng lượng đất

fq : hệ số riêng phần đối với tải trọng ngoài

H (m) : chiều cao nền đắp

hi (m) : bề dày lớp đất tính lún thứ i

Lcol (m) : chiều dài cọc;

[M] (kNm) : Moment giới hạn của cọc đất xi măng

Q (kg) : khối lượng đất ở trạng thái tự nhiên

q (kN/m2) : ngoại tải tác dụng

Qp kN : khả năng chịu tải mỗi cột trong nhóm cọc

Qult (kN) : sức chịu tải giới hạn của cọc đất xi măng

φtđ (độ) : Góc nội ma sát tương đương của nền đất yếu được gia cố

σ’vo (kN/m2) : ứng suất do trọng lượng bản thân

Δσ’v (kN/m2) : gia tăng ứng suất thẳng đứng

σ’p (kN/m2) : ứng suất tiền cố kết

γ (kN/m3) : dung trọng đất đắp

τe (kN/m2) : sức chống cắt của vật liệu đất đắp

τav (kN/m2) : sức chống cắt của vật liệu cọc

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, tốc độ xây dựng cơ sở hạ tầng khu vực Sóc Trăng gia tăng nhanh hơn nhiều so với trước đây Với điều kiện thực tế như vậy, đòi hỏi các đơn vị tư vấn thiết kế, các đơn vị quản lý xây dựng phải cập nhật thông tin về công nghệ, điều kiện kỹ thuật, điều kiện địa chất khu vực xây dựng Với đặc điểm cấu trúc nền vùng Sóc Trăng phức tạp, chiều dày lớp đất yếu tương đối dày vấn đề xử lý nền móng là chắc chắn phải áp dụng Tuy nhiên giải pháp nền móng thường yêu cầu kỹ thuật cao, giá thành lớn vì vậy các phân tích, so sánh lựa chọn giải pháp công trình là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Trong nhà cao tầng, móng nhà cao tầng chiếm vị trí rất quan trọng cả về mặt kỹ thuật

và kinh tế Trên thế giới, móng nhà cao tầng thường là móng cọc, nhưng móng cọc lại

có nhiều loại cọc khác nhau như cọc khoan nhồi, cọc BTCT đúc sẵn, cọc BTCT dự ứng lực đúc sẵn v v Vậy từ phân tích điều kiện đất nền, điều kiện tải trọng, quy trình phân tích sức chịu tải của cọc, khả năng thi công cọc và giá thành thi công cọc để có được móng cọc đảm bảo được các yếu tố: “Rẻ-An toàn-Thi công được” là một yêu cầu quan trọng trong thiết kế, thi công nhà cao tầng

Đề tài luận văn: “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp móng cho công trình trung tâm

thương mại Nguyễn Kim-Sóc Trăng” là một trong những phân tích, đánh giá để làm

nổi bật nổi bật giải pháp móng với đặc thù địa chất khu vực Đề tài vì vậy có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

So sánh đánh giá giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng trong điều kiện đất nền khu vực Sóc Trăng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là móng nhà cao tầng, cụ thể là giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng công trình trung tâm thương mại Nguyễn Kim trong điều kiện đất nền khu vực Sóc Trăng

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

để giải quyết vấn đề nghiên cứu

4.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Thu thập tài liệu, đánh giá số liệu

- Nghiên cứu lý thuyết: Tiêu chuẩn thiết kế trong và ngoài nước, tài liệu, báo cáo khoa học, giáo trình hướng dẫn tính toán thiết kế móng nhà cao tầng

- Phân tích trên mô hình số: Mô phỏng bài toán phân tích trên mô hình số

5 Nội dung nghiên cứu

cấu tạo móng nhà cao tầng

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán móng nhà cao tầng

- Phân tích điều kiện đất nền khu vực xây dựng, đề xuất giải pháp cọc thay thế phương

án hiện có

- Phân tích thử dần chọn kích thước cọc

- Mô phỏng mô hình toán đánh giá khả năng chịu tải của cọc

- So sánh, đánh giá và phân tích

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÓNG NHÀ CAO TẦNG

1.1 Khái quát móng nhà cao tầng

1.1.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế và cấu tạo móng nhà cao tầng

Móng là một trong các bộ phận quan trọng của công trình Một sai lầm nào đó ở khâu này đều có thể dẫn đến những hậu quả khó lường đối với phần kết cấu bên trên Do đó cần phải nắm vững một số yêu cầu đặc biệt về phân tích đất nền cũng như về cấu tạo

và thiết kế móng cho nhà cao tầng như kinh nghiệm nước ngoài [1] đã tổng kết, là điều nên học tập để chúng ta phát triển nhanh hơn trong vấn đề này

1.1.2 V ị trí của móng nhà cao tầng

Do công trình vươn lên rất cao, không những tải trọng đứng lớn và tập trung mà moomen lật do tải trọng gió và tải trọng động đất gây ra cũng tăng lên gấp bội, vì vậy đòi hỏi móng 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 gió và tải trọng động đất Điều đó đã đặt ra cho công tác thiết kế và thi công móng những yêu cầu rất cao và khá nghiêm khắc

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 gây 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 nhiều nghiêng lật hoặc phá hủy cả công trình Ví dụ, một khách sạn ở Thượng Hải, nền đất là loại đất mềm sâu và dầy, dùng cọc đá dăm chấn động để gia cố nền với móng hình hộp Do lý thuyết tính toán của phương pháp gia cố này trong đất yếu còn chưa chin muồi, chưa có biện pháp kiểm tra hoàn hảo đối với

chất lượng thi công và hiệu quả gia cố, thêm vào đó là bên nhận thầu quản lý thi công không chặt chẽ, bớt công giảm vật liệu, làm cho 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 nền 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 nền cọc cũng không đủ, kết quả là kết cấu vừa thi công tới đỉnh trong khi chưa kịp trang trí hoàn thiện đã bắt đầu bị nghiêng, sau mấy ngày, trong một đêm, toàn bộ tòa nhà đổ lật xuống mặt đất Những ví dụ này đã chứng minh mạnh

mẽ là, chất lượng thiết kế và thi công công trình móng là một vấn đề hệ trọng trong việc đảm bảo an toàn của toàn nhà cao tầng mà người thiết kế và người thi công đều

Thi công công trình móng nhà cao tầng có một đặc điểm cực kì quan trọng phải được đặc biệt chú ý, đó là vấn đề hiệu ứng môi trường Móng nhà cao tầng thường có độ chôn sâu khá lớn, có khi lên trên hàng chục mét, đó là vì để đáp ứng công năng kiến trúc (làm các gian ngầm dưới mặt đất) và cũng là để giữ ổn 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 đề phòng khi đào hố móng hoặc khi

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 thành hố móng 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 dụ, một tòa nhà làm việc của Cục Điện thoại Thượng Hải, khi thi công cọc đóng đúc sẵn đã làm hư hại nghiêm trọng nhà bên cạnh, tiền bồi thường đã tới 400 ngàn tệ, nhiều hơn chi phí cho công trình móng cọc của ngôi nhà là 120 ngàn tệ Lại như móng máy của nhà máy điện ở Thượng Hải, đóng cọc xong rồi đào hố móng làm cho đầu cọc bị chuyển dich rất lớn, có trường hợp hơn 200cm, tất cả 70 cây cọc bị chuyển dịch đến mức không thể sử dụng được, đành phải hủy bỏ Lại như, một nhà cao tầng ở Thượng Hải, khi đào hố móng chống giữ bằng cọc bản thép, móng làm cách hố móng 13m bị lún nghiêm trọng, không thể không dỡ

đi xây lại, tiền bồi thường là 300 ngàn tệ Một nhà ngân hàng ở Nam Kinh cũng vì vấn

đề quây giữ móng sâu mà gây ra hư hại đáng kể cho một rạp điện ảnh ở gần, phải dỡ 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

Tỉ 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 trong điều kiện địa chất bình thường thì nhà cao tầng dùng móng hình hộp hoặc móng bè sẽ chi phí cho công trình móng (bao gồm cả chống giữ và đào

thi công tương ứng ước chiếm 20 – 25% tổng thời giant hi công công trình Nhà cao tầng dùng móng cọc thì tỷ lệ của hai hạng mục trên lần lượt chiếm khoảng 20 – 30%

1.1.3 Quá trình và nội dung thiết kế móng nhà cao tầng

1.1.3.1 Một số khâu chủ yếu trong thiết kế móng

Thiết kế 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 thi trong kỹ thuật thi 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, và đó là một quá trình rất phức tạp với các khâu và nhiều mối liên quan

Với nhà cao tầng khâu, khâu cốt lõi quyết định tính an toàn, tính kinh tế và thời hạn thi công móng (thậm chí là toàn bộ công trình) là lựa chọn kiểu móng, thiết kế nền đất và khâu phải làm trước đó là khảo sát và đánh giá về địa chất công trình Theo cách đặt vấn đề hiện nay, hai khâu này có thể gọi là phân tích công trình đất đá Thiết kế chi 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 đề quan trọng đều có thể gây ra những việc phải làm lại, có liên quan đến khâu phân tích công trình đất đá Ngoài ra, vấn đề gặp phải trong phân tích công trình đất đá có khả năng dẫn đến thay đổi lớn trong thiết kế kết cấu, thậm chí có khi còn buộc phải lựa chọn địa điểm khác cho công trình

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

năng chịu lực của móng cọc;

nhỏ hơn trị số cho phép;

(3) Đáp ứng yêu cầu chống thấm đối với các phần ngầm của công trình;

trình xây dựng ở lân cận, dự báo tác hại đến môi trường, cách phòng chông;

(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 môi trường cũng như thời han thi công

Móng nhà cao tầng chiếm một khối lượng công 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 – 16 tầng chiếm khoang 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

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

Tiến hành 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:

a Các đặc điểm chính

(1) Nhà cao tầng tổng tải trọng lớn, độ sâu và phạm vi ảnh hưởng đối với nền 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 lâu, phải tính đến khả năng bị ăn mòn lâu dài của đất nền và của nước ngầm

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

(1) Ngoài việc 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 dài hạn và tính ổn định chống động đất của cả vùng đất, chủ yếu phải điều tra kỹ xem ở vùng đất có các dòng suối cổ, hang động nhân tạo không, có địa tầng có thể bị 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 gẫy đang hoạt động không

(2) Phải đảm bảo việc khảo sát có độ chính xác cao, số lỗ khoan của 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 về biến đổi các lớp đất và tình hình cụ thể của công trình xây dựng (hình dạng và kích thước mặt bằng, hình thức kết cấu, độ lớn và phân bổ tải trọng và những yêu cầu đặc biệt khác) để xác

định, nhằm đảm bảo độ chính xác của các tài liệu thu được có thể đáp ứng được yêu

cầu của thiết kế móng

(3) Phải đảm bảo độ sâu khảo sát cần thiết, độ sâu của lỗ khoan khống chế phải đáp ứng được yêu cầu về độ sâu của tầng chịu nén ép trong việc tính lún Có thể lấy độ sâu của tỉ số giữa ứng suất thêm với ứng suất do trọng lượng bản thân bằng 0,1 làm giới hạn dưới của tầng nén ép để xác định (

Đối với móng cọc thì dùng ứng suất thêm ở mũi cọc (móng quy ước) để xác định

độ sâu lỗ khoan khống chế Nếu độ sâu của lớp đá gốc là không lớn lắm thì độ sâu thăm dò cần xuống tới đá gốc

(4) Phải chú đến việc vận dụng tổng hợp và kiểm chứng lẫn nhau giữa các phương pháp thí nghiệm ở hiện trường và ở trong phòng, nhằm đảm bảo tính hoàn hảo và tính tin cậy của các tài liệu

(5) Với các 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 dạng 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 dốc thủy lực và khả 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

c Những yêu cầu đặc biệt trong việc đánh giá địa chất công trình nền đất

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 dài và tính ổn định chống động đất của toàn bộ vùng đất

và đánh giá tính ổn định chống ăn 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 đề 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 đun biến dạng của nền đất

(3) Khi sử dụng móng cọc thì phải nói rõ được độ sâu và độ dầy của tầng chịu lực ở mũi cọc trong phạm vi độ sâu mà cọc có thể vươn tới được, ước lượng về các chỉ tiêu lực ma sát của tầng đất, phán đoán xem có tồn tại tầng mềm yếu nằm dưới mũi cọc, đồng thời cũng đánh giá về sự tồn tại của tầng đất chưa cố kết và khả năng phát sinh

lực ma sát âm đối với cọc

(4) Căn cứ nhu cầu để đề 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 đối 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

1.1.3.3 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 xem xét đến nhiều nhân tố Đối với một công trình nhất định và điều kiện công trình không phức 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 Một số yêu cầu chính đối với móng nhà cao tầng như sau:

a Đáp ứng yêu cầu công năng của công trình, chú ý lợi dụng phần không gian dưới mặt đất

Rất nhiều những công năng phụ thuộc của nhà cao tầng: ngoài việc tận dụng phần nhà thấp tầng ra, hiện nay ngày càng 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 công năng ở bên dưới mặt 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 tòa nhà cao tầng ở Hồng Kông, trên mặt đất 38 tầng, ngầm 5 tầng; đã kết hợp phần ngầm dưới mặt đất để làm gara ô tô, nhà hàng, ga tàu điện ngầm, v.v… thành một tổ hợp nhiều loại công năng nên đã quyết định làm một móng bè ngầm nhiều tầng trên cọc đường kính lớn thi công bằng cách đào lỗ Dùng tường liên tục trong đất làm tường 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

b Đáp ứng yêu cầu cầu của thiết kế nền trong điều kiện địa chất nhất định

địa phương khi chọn kiểu móng

Nên căn cứ vào điều kiện tự địa chất công trình của từng địa phương cụ thể (nhất là lớp đất chịu lực chính) để lựa chon móng cho nhà cao tầng Xem xét một số trường hợp có tính đại biểu sau đây:

(1) Trên lớp cuội sói có phủ đất mềm sâu và dầy như các vùng trầm tích đồng bằng Bắc Bộ Do cường độ nền đất thấp, tính nén co cao, đá dốc ở sâu, công việc cần làm để chọn kiểu móng là khá nhiều Lấy ví dụ như ở thành phố Hồ Chí Minh, tầng đất mềm

có lịch sử địa chất ngắn, độ cố kết không cao, lớp trên cùng là đất sét mịn dày

những ngôi nhà cao tầng phải đặt trong lớp này; lớp thứ ba là đất sét màu nâu, dưới nữa là sét dẻo cứng, dày 2 6m, độ sâu tính từ mặt đất xuống khảng 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 lượng tầng vừa phải (14 20 tầng) 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 khi xem xét bài toán cọc và đất cùng chịu lực là một trong những phương án tương đối hợp lý về kinh tế

Cần chú ý đối với một vùng đất nào đó, điều kiện địa chất cũng sẽ có những biến đổi, phải phân tích cá biệt cho từng vấn đề cụ thể Ví dụ một số vùng ở Hà Nội, lớp mặt có

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 nền đất tự nhiên Nhà cao tầng có số tầng loại vừa và loại thấp có thể áp dụng nền đất tự nhiên với móng hình hộp hoặc móng bè

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

(4) Những vùng mà đá gốc ở rất nông, thậm chí là lộ trên mặt đất như Ninh Bình, Thanh Hóa… nham thạch phong hóa ít sẽ là nền đất tự nhiên tốt, có thể dùng móng độc lập dưới cột hoặc móng bang đặt trực tiếp trên đá gốc Nhưng phải chú ý, mặc dù

là mặt đất bằng phẳng nhưng độ sâu của mặt đá gốc lại không giống nhau, vẫn phải áp dụng các phương pháp như điện thám, khoan lỗ… để thăm dò cho kỹ lưỡng Khi giữa đáy móng với đất đá có thể có xuất hiện lực kéo thì phải bố trí nhanh neo để neo móng vào đá gốc Ngoài ra, còn phải chú ý đến tầng phong hóa mạnh, vỡ vụn, nếu có, phải được dọn sạch và xử lý Mặt khác, trong vùng đất đá như thế phải khảo sát sự nứt nẻ của đá và hang hốc castơ, nếu có phải dùng móng cọc đúc sẵn, khoan thả hoặc cọc khoan nhồi giữ thành bằng ống vách không nhổ lên

b.2 Đáp ứng yêu cầu cường độ, phát huy đầy đủ khả năng chịu lực của nền đất tự nhiên

Bất kể là đặt công trình kiến trúc lên đất hoặc lên cọc, đều phải đáp ứng yêu cầu thứ nhất của đất nền: Yêu cầu về cường độ, nên cần tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực tổng thể của hệ thống nền đất hoặc đất cọc dưới các loại móng 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 nền đất 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 tầng, cao tới 183,5m, do có 4 tầng ngầm dưới đất, sâu đến 23,5m, được đặt trên nền đất tự nhiên, hiện nay là ngôi nhà cao nhất

sử dụng nền đất tự nhiên làm móng

Trên thế giới, tòa nhà cao nhất đặt trên nền đất là Lầu thương nghiệp Texas, Houston, cao 75 tầng; tòa nhà siêu cao tầng này được xây dựng từ năm 1981 đã dùng móng hình hộp đặt ở độ 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 75 l/min, vừa khéo dùng để cấp nước cho tòa nhà này

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

sỏi cát chỉ ở dưới đất 5 – 6m, đá gốc ở độ sâu 40 – 60m Từ mặt đất đến đá gốc không

có tầng mềm yếu, mực nước ngầm ở dưới mặt đất 10m Do đó, phải hết sức lợi dụng tầng đất cát làm tầng chịu lực của nhà cao tầng Nếu dùng móng hình hộp thì sẽ không tận dụng hết khả năng chịu lực của nền đất nên gây ra lãng phí, trong khi đó nếu dùng móng độc lập dưới cột hoặc móng băng dưới tường đã có thể đáp ứng yêu cầu khả năng chịu lực rồi Nhà mua hàng và vui chơi Tân thế giới ở Thẩm Dương đã dùng móng độc lập dưới cột, thường có dạng bậc thang; ở góc do 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 Để tiết kiệm bê tông, đã dùng móng vỏ nón tròn xoay, đường kính đáy 9,6m, cao 3m, chỗ mỏng nhất chỉ 0,5m, so với móng hình bậc thang tiết kiệm 50% bê tông

(3) Xem xét việc phân chia tải trọng giữa cọc và đất trong điều kiện có thể khống chế lún: Khi nền đất là tầng đất không bị hóa lỏng mà không phải là đất chưa cố kết có thể tính đến vệc dùng đất ở giữa các cọc để chịu một tỷ 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 mật độ công trình kiến trúc dày đặc thì phải ưu tiên coi trọng giá trị của chúng Ngoài ra, khi dùng kết cấu chỉ chuyên làm tường chắn sẽ thuận tiện cho việc thi công công 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 pháp này

Bảng 1.1 So sánh khả năng chịu lực của nền đất dưới móng hình hộp, móng độc lập

dưới cột và móng băng dưới tường

3 Độ chôn sâu của móng hộp hoặc móng cột,

dùng móng hình hộp (đã tính đến việc hiệu

tường, khả năng chịu lực của nền đất đã hiệu

chỉnh bề rộng và độ sâu/ áp lực tính toán dưới

suất lợi dụng (%) khả năng chịu lực của nền

Chú thích:

1 Trị tiêu chuẩn khả năng chịu lực của đất trung, thô là 240kPa

b.3 Thỏa mãn yêu cầu biến dạng, điều chỉnh hợp lý 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 móng, độ nghiêng tổng thể và lún không đều (hoặc chênh lệch lún) Như đã biết, độ lún trung bình là phản ánh tổng hợp về độ cứng của nền đất, với một nền đất

và một công trình xây dựng xác định, độ lún trung bình là ổn định, nghiêng lệch và cong võng (chênh lệch lún) đại thể sẽ tỉ 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 trở lại thành nhân tố chủ yếu Với vùng đất mềm, việc khống chế lượng lún lại có ý nghĩa quan trọng

(1) Yêu cầu đối với độ lún phải thỏa đáng, phải dưới tiền đề là đáp ứng yêu cầu về phát huy mạnh mẽ khả năng chịu lực của nền đất tự nhiên Ví dụ, tính đến phương pháp thiết kế đất cọc cùng chịu lực và dựa vào khái niệm tải trọng của cọc đơn tiếp cận với tải trọng giới hạn của cọc đơn để thiết kế móng cọc ma sát Đương nhiên, việc thực hiện những khái niệm này còn phải qua một bước phát triển hơn nữa về lý luận thực nghiệm và không ngừng tổng kết thực tiễn công trình nhưng không còn nghi ngờ gì là

nó có tiềm lực to lớn cần tìm cách tận dụng

(2) Khống chế lún chênh lệch giữa cột và khối nhà thấp tầng ngày càng được coi trọng, phương pháp hợp lý nhất, không phải là tăng thêm độ cứng tổng thể của móng, hoặc cho hai hệ thống móng này hoàn toàn tách rời nhau để giải quyết, mà là cố ý làm tăng hợp lý lún của khối nhà thấp tầng (nhà vây), giảm lún của nhà chính

c Khả thi về kỹ thuật, được phép về môi trường xây dựng

Khả thi về mặt kỹ thuật có hai hàm nghĩa, thứ nhất là về thiết kế phải phù hợp với yêu cầu của quy phạm hiện hành; hoặc là, cơ sở của lý luận tính toán là tương đối chin muồi, đồng thời đã qua khảo nghiệm trong thực tiễn; hoặc là có sự sáng tạo nhất định nhưng phương án tổng thể, quá trình tính toán, tham số lựa chọn đã đi sâu phâ tích luận chứng, đồng thời có những căn cứ thực nghiệm ở hiện trường Thứ hai là về kỹ thuật thi công tương ứng, dây chuyền công nghệ tương đối thành thạo, các biện pháp

giám sát tương đối hoàn chỉnh, bảo đảm chất lượng thi công

d Giá thành hợp lý, tiết kiệm vật liệu và rút ngắn thời hạn thi công

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 tỷ lệ này càng lớn, chi phí cho công trình móng của mỗi mét vuông diện tích công trình cũng càng cao Do đó, tính kinh tế cũng là một nhân tố quan trọng trong lựa chọ kiểu móng, thời hạn thi công dài hay ngắn cũng là một tiêu chuẩn để cân nhắc

Tóm lại, lựa chọn kiểu móng có liên quan tới nhiều nhân tố, đáp ứng yêu cầu của thiết

kế nền đất cố nhiên là cơ bản nhất, nhưng cũng không được chỉ thiên về mặt bảo hiểm

mà gây ra lãng phí Mọi nhân tố đều phải được xem xét toàn diện, đánh giá tổng hợp, quyết sách từng giai đoạn, nhằm đạt được hệ thống tối ưu hóa

1.1 4 Một số yêu cầu về thiết kế kết cấu

Sau khi xác định phương án móng, thiết kế kết cấu móng sẽ trở thành một khâu quan

trọng bảo đảm cho phương án được thực thi, khi thiết kế phải chú ý mấy vấn đề sau:

1.1 4.1 Bảo đảm cho tải trọng được truyền dẫn đủ tin cậy

Kết cấu móng phải có đủ cường độ và độ cứng cần thiết để bảo đảm đem tải trọng đứng thường rất lớn, tải trọng ngang và mômen có trị số đáng kể từ kết cấu phái trên móng tác động tại đỉnh móng truyền dẫn một cách tin cậy cho đất nền hoặc đỉnh cọc, rồi cọc sẽ truyền xuống cho nền 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 đề này sẽ giới thiệu thông qua các ví dụ công trình thực để tham khảo

1.1.4 2 Góp phần điều chỉnh biến dạng, giảm thiểu lún không đều

Kết cấu móng nằm giữa kết cấu bên trên với đất nền, 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 trọng đối với việc điều chỉnh lún không đều, giảm thiểu võng uốn tổng thể hoặc cục bộ Dưới đây sẽ nêu 2 ví dụ minh họa:

Khách sạn Tĩnh An – Hilton Thượng Hải, trên mặt đất 43 tầng, cao tới 143m, điều kiện địa chất [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 hết sức cố gắng giảm trọng lượng bản thân của kết cấu, đã sử dụng kết cấu khung ống, tức trung tâm là thân ống bê tông cốt thép đổ tại chỗ Hiển nhiên, thân ống cứng và khung thép mềm sẽ làm cho độ cứng chung không cao nên sẽ vô cùng nhạy cảm với lún không đều

Do điều kiện địa chất, đã quyết định dùng móng cọc với 360 cây cọc ống thép cường

độ cao mở miệng, đường kính 60,96m, dài 45m, khoảng cách tịnh giữa các cọc là 2,24m Khả năng chịu lực của cọc đơn là 2,3MN Ước tổng lượng lún là 15cm, 45%

độ lún này sẽ xảy ra trong thời gian thi công Để giảm bớt lún 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 bể dày 3m làm đài móng [1] Nhà vây quanh (khối thấp tầng) dùng cọc đúc sẵn 45x45cm, 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 bề 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 tâm) làm ví dụ: Nhà cao 33 tầng, kết cấu khung ống BTCT, mặt bằng kết cấu móng như hình 2.7 [1] nền nham mềm nằm dưới mặt đất 18m nên quyết định dùng cọc khoan nhồi ngàm vào trong nền nham 2m, đường kính cọc 1m 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 tải 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 dài

1.1.4 3 Phân tích nội lực có tính đến sự cùng làm việc của kết cấu móng với kết cấu bên trên của đất nền

(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 dễ 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 đổng 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 thuận lợi, dễ tính toán

(3) Khái niệm hệ cách chấn móng

Phản ứng động đất của mặt đất làm cho nhà cao tầng có móng cố định trên mặt đất cũng phát sinh phản ứng động mạnh lên từng cấp theo chiều cao của tòa nhà kể từ dưới lên trên, từ đó có thể gây ra phá hỏng kết cấu chịu lực và nhiều tác hại thứ sính khác Để tránh những tác hại do động đất, người ta tìm cách thực hiện việc khống chế phản ứng của động đất; qua một quá trình nghiên cứu đã lần lượt áp dụng nhiều loại phương pháp như hệ kết cấu cứng, hệ kết cấu mềm, hệ kết cấu có tính co 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 đề 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 giảm chấn tiêu năng, vừa có thể tránh cho kết cấu bên trên khỏi bị phá hủy phi đàn

hồi, là một loại phương pháp mới hữu hiệu, kinh tế, giản đơn để chống động đất cho nhà cao tầng

kỳ dao động của kết cấu, giảm thấp một cách hữu hiệu phản ứng gia tốc của kết cấu;

có đủ độ cứng ban đầu và khả năng khôi phục đàn hồi, dưới tác động của tải trọng gió

và động đất nhẹ, hệ vẫn có đủ độ cứng đàn hồi, đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường, sau động đất mạnh vẫn có thể về cơ bản khôi phục vị trí cũ; có đủ năng lực ngăn cách tiêu hao năng lượng Ngoài ra, biện pháp cách chấn lại giản đơn rõ ràng thi công thuận lợi đẽ 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 sat hoặc tầng đệm bằng bột hạt, v.v… Thực nghiệm mô

rất rõ rệt, kết quả thí nghiêm mô hình đã thể hiện Khái niêm cách chấn này đã bắt 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 tai mới Lý luận sâu hơn nữa về vấn đề này nên được các nhà xây dựng coi trọng

1.1 4.4 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 đề đặc biệt, nên trong thiết kế thi công phải xem xét cho toàn diện Ví dụ: đối với một công nghệ thi công được áp dụng phải đề ra tiêu chuẩn kỹ thuật rõ rang, quy định các tiêu chuẩn kiểm tra cần thiết Phải có dự đoán và đưa ra giải pháp tương ứng cho những vấn đề như: trồi đất do đóng cọc và đào đất, lún

do hạ mực nước ngầm; Tính toán kết cấu chắn đất khi đào đất và 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

1.1 5 Một số yêu cầu về cấu tạo móng nhà cao tầng

1.1 5.1 Loại móng thường dùng

(1) Móng hộp;

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 công;

(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 nền 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 và dùng neo đá để chịu lực nhổ

Nhà vây có số tường ít, tải trọng nhẹ, diện tích lớn, thường không yêu cầu có tầng ngầm, có thể sử dụng loại móng dầm giao nhau và móng độc lập có giằng chịu kéo

1.1 5.2 Độ sâu đặt móng

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

Đề phòng tác dụng của lực gió đẩy sang 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

Tăng độ chôn sâu có thể nâng cao khả năng chịu lực của nền đất, giảm lún cho móng Tăng độ chôn 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 đáy móng có thể đều hơn, giảm thấp mức độ tập trung

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

Do đó 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 bớt 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

Độ chôn sâu của móng (tức là nói về độ chôn sâu hữu hiệu), phải được 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 cột mặt dưới của đài cọc Khi mặt đất ngoài nhà cao thấp khác nhau thì phải tính theo bên có mặt đất thấp hơn

Khi một bên của móng nhà cao tầng có giếng lấy ánh sáng liên tục cho các tầng ngầm thì tiếp xúc của khối đất với tường chắn đất của giếng ánh sáng chưa kể hình thành được tường chắn bên đối với móng, chưa thể có được tác dụng của độ chôn sâu hữu hiệu, do đó, phải dùng những đoạn tường chắn để nối thành bên của tầng ngầm với tường chắn đất, để bảo đảm có thể truyền được lực ngang Sau khi đặt khe lún giữa nhà chính với nhà vây, nếu độ chôn sâu của móng nhà chính với nhà vây giống nhau thì độ chôn sâu hữu hiệu của móng nhà chính trên thực tế là bằng không, móng chưa

có được sự hạn chế ở mặt bên, dưới tác động của lực ngang vẫn có thể xảy ra chuyện dịch ngang [1] Do đó, nên cho móng nhà chính xuống sâu hơn nữa, làm cho phần chênh lệch giữa móng nhà chính với nhà vây hình thành một độ chôn sâu hữu hiệu và thường không nhỏ hơn 2m

Trong trường hợp bất đắc dĩ, 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

1.1 5.3 Tiếp giáp giữa móng khối cao tầng với khối ít tầng

Móng giữa các phần nhà cao thấp khác nhau có phải tách ra hay không phải căn cứ vào tính chất đất nền, kiểu loại móng, hình dáng mặt bằng của công trình để xử lý cụ thể Khi đất nền rất kém, khó hạn chế được độ lún thì đành phải dùng khe lún để tách rời móng của hai phần nhà có tầng cao thấp khác nhau Ngược lại, khi tình hình địa chất là tương đối tốt, tính 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

Khi không làm khe lún, để giảm nội lực trong kết cấu do lún không đều gây ra, có thể làm băng đổ sau ở chỗ nối giữa nhà cao với nhà thấp, băng đổ sau đặt ở một bên của nhà vây, bề rộng không nhỏ hơn 800mm Trong khi thi công móng thì chưa đổ bê tông băng đổ sau, cốt thép tốt nhất là đầu tiên cắt đứt ra (Nếu sau này nối chồng thì cốt thép thừa ra đủ độ dài nối chồng, nếu sau này nối hàn thì có thể cắt đứt hẳn), cũng có thể cho phép không cắt nối thép mà cứ để thông liền luôn Chỗ để băng sau phải rất chú ý việc chống thấm nước

Bê tông chỗ băng đổ sau phải chờ cho lún ổn định rồi mới đổ Khi dùng nền đất tự nhiên, phải chờ cho phần kết cấu nhà chính đã làm xong tới đỉnh thì đổ bê tông, nếu dùng móng cọc chống là chính, vì nền đất tốt, lượng lún ít, có thể căn cứ vào kết quả quan trắc lún trong khi chỉ thi 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 sulfat aluminát, cường độ tăng sớm, ran nhanh, không co ngót

1.1.5.4 Bê tông móng

Cường độ bê tông móng nhà cao tầng không nên thấp hơn cấp C30, khi có yêu cầu chống thầm thì cấp cường độ bê tông phải căn cứ vào tỉ số giữa cột nước lớn nhất của nước ngầm với độ dày bê tông để lấy theo bảng 2.2 và không được nhỏ hơn 0,6 MPa

Bảng 1.2 Cấp chống thấmcủa bê tông móng

Tỉ số giữa cột nước lớn nhất H với độ dày bê tông chống thấm h Cấp chống thấm thiết kế (MPa)

Khi dùng phương án chống thấm có tính cứng, móng của cùng một công trình xây

một băng thi công đổ sau chạy suốt cả bản đỉnh xuống đến bản đáy và thân tường Chiều rộng của băng không được nhỏ hơn 800m và nên đặt trong phạm vi phần giữa của bước cột chia đều làm 3 Bản đáy và tường ngoài chỗ băng đổ sau chỉ nên đổ sau hai tháng khi đã hoàn tất việc đổ bê tông ở hai bên cạnh của nó, cấp cường độ thì nên nâng cao một cấp và nên dùng loại bê tông đông cứng nhanh có bù co ngót

1.1 5.5 Độ lệch tâm của hợp lực

Đối với công trình cao tầng trên nền đất tương đối đồng đều, tâm đáy móng hộp hoặc móng bè và tâm của hợp lực của tải trọng không đổi nên trùng hợp nhau Khi không thể trùng hợp được thì độ lệch tâm của e của tổ hợp tải trọng nên theo yêu cầu sau đây:

Trong các công thức trên:

W – mô men chống uốn của đáy móng theo hướng lệch tâm;

A – diện tích đáy móng;

B – chiều rộng hoặc chiều dài của móng theo hướng lệch tâm;

L – chiều dài đáy móng theo hướng lệch tâm

Với nền đất có tính nén lún thấp hoặc móng cọc chống thì có thể nới rộng độ lệch tâm tính theo các công thức trên

1.1 5.6 Tỷ số độ cao rộng H/B của móng

Nhà cao tầng có tỷ số cao rộng lớn hơn 4, ở mặt đáy móng không nên xuất hiện vùng ứng suất bằng 0; Khi tỷ số trên không lớn hơn 4 thì diện tích phần ứng suất bằng không giữa mặt đáy móng với nền không được vượt quá 15% diện tích đáy móng Khi tính toán khối cao tầng và thấp tầng có lệch tâm khối lượng tương đối lớn thì có thể phân ra tính riêng

1.1 6 Các giải pháp móng cho nhà cao tầng

Do móng bè không yêu cầu phải bố trí nhiều tường ở bên trong nên có thể hình thành những không gian tự do tương đối lớn, tiện cho sử dụng đa dạng của tầng ngầm, có thể đáp ứng thoải mái các công năng của kiến trúc [1]

bản móng có thể đặt ở mặt trên bản hoặc ở mặt dưới bản (ở trong đất) Khi dầm đặt ở mặt trên bản thì phải làm lỗ thoát nước và phải đặt thêm bản sàn ở trên dầm

Như vậy, móng bè là loại móng đặt trực tiếp lên nền đất tự nhiên ở một độ sâu nào đó theo yêu cầu của nhà cao tầng Do đó khả năng chịu lực (hay còn gọi là sức chịu tải) của đất nền là một trong những dữ kiện quan trọng để thiết kế móng

Khả năng chịu đựng của nền đất là chỉ khả năng mang tải của một đơ vị diện tích đất nền thỏa mãn yêu câuì về cường độ và biến dạng Khả năng chịu lực của đất nền không những có quan hệ với tính chất của đất, mà còn có quan hệ với kết cấu bên trên

và hình thức, độ lớn của móng

Khả năng chịu lực của nền đất tự nhiên thường được xác định bằng các phương pháp sau đây:

Thí nghiệm nén tĩnh ở hiện trường hoặc thí nghiệm xuyên tĩnh;

Dựa vào các công thức lý thuyết/thực nghiệm;

Căc cứ vào tình hình chất đất ở hiện trường để tra bảng tìm trị số thiết kế khả năng chịu tải fd của nền đất tự nhiên từ tiêu chuẩn thiết kế nền móng (thường dùng ở giai đoạn thiết kế sơ bộ)

Móng hộp là kiểu móng thường dung trong nhà cao tầng, là loại kết cấu không gian có

độ cứng rất lớn, được tạo thành bởi niều tường ngang tường dọc và bản đáy bản đỉnhvới độ dày thỏa đáng Móng hộp có độ cứng tốt, có thể truyền khá đều tải trọng của kết cấu bên trên lên nền đất hoặc nền cọ; Có thể lợi dụng độ cứng bản thân để điều chỉnh lún không đều, giảm nội lực kết cấu do lún không đều gây ra Ngàm giữ giữa móng hộp với kết cấu bên trên càng gần với điều kiện đầu cố định, làm cho kết quả tính toán tương đối gần giống với tình hình thực tế chịu lực; Móng hộp có lợi cho chống động đất, khi bị động đất, nhà cao tầng với móng hộp bị hư hại nhẹ hơn

Mặt khác, muốn hình thành móng hộp đòi hỏi phải có các tường ngang tường dọc với

cự ly giữa chúng tương đối dày với diện tích mở lỗ cửa trên tường bị hạn chế, do đó, khi phần ngầm của nhà đòi hỏi một không gian lớn và công năng kiến trúc linh hoạt (như nhà ngầm bố trí làm cửa hàng, nhà để xe, ga tàu điện ngầm v.v…) thì khó áp dụng móng hộp

1.1.6.2 Móng bè cọc

Khi bị hạn chế về điều kiện địa chất hoặc thi công, khả năng chịu lực của cọc đơn không cao lắm, lại không thể bố trí cọc khắp nhà hoặc khắp bộ phận của nhà đủ để mang tải trọng của công trình, thì thường phải thông qua bản BTCT toàn khối để phân phối tải trọng tập trung của cột, tường (ống) cho cọc Theo tập quán phân loại móng nông thì gọi bản BTCT ấy là bè, cho nên mới gọi loại móng này là móng cọc – bè Bè

có thể làm thành kiểu bản dầm hoặc kiểu bản phẳng

Theo quan điểm thiết kế, phải phân biệt một vài loại giống như móng cọc bè nhưng thực ra là móng cọc – cột hoặc là cọc – tường; ví dụ, có khi bỏ dầm kéo giữa các đài ở đầu cọc chống dưới cột hoặc dưới tường, và thay vào đó bằng bản đồ liền khối tại chỗ,

loại bản này trên thực tế là không truyền tải trọng đứng, chỉ truyền tải trọng ngang, chỉ

có tác dụng tăng cường tính ổn định chiều ngang của móng nhà, thiết kế tính toán loại móng này không giống nhue móng cọc bè, nên không được lẫn lộn chúng với nhau

Móng cọc – bè chủ yếu thích hợp với kết cấu ống, kết cấu khung tường trên nền đất mềm để nhờ vào độ cứng rất lớn của kết cấu cao tầng mà bù vào chỗ thiếu hụt độ cứng của móng; chỉ khi là cọc chống thì mới có thể dùng với kết cấu khung

Lầu tháp của Trung tâm mậu dịch ở thành phố Thiên Tân là một điển hình về nhà cao tầng trên nền đất mềm dùng móng cọc – bè Vì đất mềm sâu và dày nên đã dùng cọc

ma sát nhỏ dài chống vào tầng cát mịn ở sâu khoảng 26m, khả năng chịu lực cho phép của cọc đơn là 833,5kN, cọc bố trí khắp nhà, đầu cọc nối liền bằng bản liền khối dày 1m, tường chịu lực cát và ống lõi đều kéo dài xuống bản bè liền một khối, giữa cột khung ngoài với ống trong có nhiều bức tường ngắn, giãn cách khoảng 3,6m để giảm bớt mô men uốn cục bộ của bản bè

1.1.6.3 Móng cọc

Đặc điểm của nhà cao tầng là tải trọng đứng lớn và tập trung còn tải trọng ngang có vị trí quan trọng trong thiết kế; mặt khác trọng tâm nhà cách mặt đất đáng kể nên rất nhạy đối với nghiêng lệch, khi chịu tác động của tải trọng ngang (gió và động đất) sẽ sinh ra

mô men 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 nền nên nó trở thành hình thức móng lý tưởng của nhà cao tầng

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

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

2.1 Tính toán móng bè

kiểu móng phải dựa trên các nguyên tố địa chất công trình, hệ kết cấu bên trên, cự li cột, độ lớn của tải trọng, điều kiện thi công v.v

Kích thước mặt bằng của móng bè phải căn cứ vào khả năng chịu lực của nền đất, bố trí và phân bố tải trọng của kết cấu bên trên v.v để xác định theo các quy định hữu quan nêu trong chương 2

Tường ngầm dùng kiểu móng bè thì độ dày tường ngoài của tầng ngầm bằng BTCT không được nhỏ hơn 250mm, độ dày tường trong không được nhỏ hơn 200mm Thiết

kế mặt cắt của tường ngoài đáp ứng yêu cầu chịu lực ra còn phải tính đến các yêu cầu

về biến dạng, chống nứt chống thấm Trong thân tường phải đặt cốt thép cả 2 mặt, đường kính cốt thép đứng và ngang không được nhỏ hơn 12mm, khoảng cách không được lớn hơn 300mm

Bản đáy móng bè kiểu bản dầm ngoài tính toán khả năng chịu uốn cắt ra, độ dày của móng còn phải đáp ứng yêu cầu chịu lực chọc thủng và chịu lực cắt kéo Với móng bè kiểu bản dầm nhà 12 tầng trở lên, tỉ số giữa bề dày bản đáy với bề rộng tịnh của cạnh ngắn của ô bản lớn nhất theo cả 2 chiều không được nhỏ hơn 1/14, và bề dày của bản cũng không được nhỏ hơn 400mm

Bề cao của dầm móng bè kiểu bản dầm phải bao gồm cả bề dày của bản đáy Bề cao dầm không nên nhỏ hơn 1/6 của bình quân nhịp bước cột và phải qua tính toán để xác định

Khả năng chịu cắt chọc thủng của bản đáy tính theo công thức sau:

Trong đó:

ft - trị thiết kế phản lực tĩnh bình quân của đất nền;

um - độ dài chu vi mặt cắt giới hạn cắt chọc thủng ở chỗ cách biên dầm móng

4)

()

t hp

n n n

n n

n

f p

l pl l

l l

l

β+

−+

−+

Trong đó:

l 1, l 2 - độ dài tịnh của cạnh ngắn và cạnh dài của ô bản tính toán xem hình 3.5;

p - trị thiết kế phản lực tịnh bình quân của đất nề tương ứng với tổ hợp cơ bản của hiệu ứng tải trọng

Khả năng chịu cắt ở mặt cắt chéo của bản đáy phải phù hợp yêu cầu trong

β - hệ số ảnh hưởng độ cao mặt cắt chịu lực cắt kéo, [1]

Cấu tạo nối tiếp cột, vách cứng bản đáy tầng ngầm với dầm móng của móng bè kiểu bản dầm phải phù hợp với các yêu cầu sau đây:

Cự ly của mép biên cột, vách tới mép biên cảu dầm móng không được nhỏ hơn 50mm; Khi bề rộng của dầm móng giao nhau mà nhỏ hơn bề dài cạnh của mặt cắt cột thì ở chỗ nối tiếp của dầm móng giao nhau phải làm thành góc 8 cạnh, khoảng cách tịnh giữa góc cột thì ở chỗ nối tiếp của dầm móng giao nhau phải làm thành góc 8 cạnh, khoảng cách tịnh giữa góc cột với góc 8 cạnh không nên nhỏ hơn 50mm;

Bề dày của bản móng bè kiểu bản phẳng phải đáp ứng yêu cầu chịu lực chọc thủng Khi tính toán phải kể đến lực cắt phụ thêm do mô men uốn không cân bằng tác động lên trọng tâm của mặt tới hạn chọc thủng sinh ra Ứng suất cắt lớn nhất τmaxcủa mặt cát tới hạn chọc thủng ở chỗ cách mép hộp h0/2 tính theo [1], độ dày nhỏ nhất của bản không được nhỏ hơn 400mm:

21

um - độ dìa chu vi mặt cắt tới hạn chọc thủng ở chỗ cách mép cột h0/2, tính theo các công thức ở tài liệu [1];

h0 - độ cao hữu hiệu của bản bè;

Munb - trị thiết kế mô men uốn không cân bằng tác dụng lên trọng tâm, mặt cắt tới hạn chọc thủng;

cAB - cự ly từ trọng tâm mặt cắt tới hạn chọc thủng tới điểm ứng suất cắt lớn của mặt cắt tới hạn chọc thủng theo chiều tác dụng mô men, tính theo các công thức dưới đây;

c2 - độ dài cạnh mặt đáy tới hạn chọc thủng vuông góc với e1, lấy theo các công thức dưới đây;

Khi dùng hệ kất cấu ống thì bề dày bản bè bên dưới ống kiểu kiểu bản phẳng phải đáp ứng yêu cầu chịu lực chọc thủng, tính theo công thức sau:

Trong đó:

F1 - trị thiết kế lực trục của ống trong phải chịu tương ứng với tổ hợp cơ bản hiệu ứng tải trọng trừ đitrij thiết kế phản lực nền trong khối côn phá hủy chọc thủng của bản bè Trị phản lực nền phải trừ đi trọng lượng bản thân của bản;

um - độ dài chu vi mặt cắt tới hạn chọc thủng ở chỗ cách mặt ngài của ống trong h0/2;

η - hệ số ảnh hưởng chiều dài chu vi mặt cắt tới hạn chọc thủng ống trong lấy bằng 1,25

Khi cần phải tính đến ảnh hưởng của mô men uốn ở phần chân của ống trong thì ứng suất cắt lớn nhất của mặt cắt tới hạn chọc thủng ở chỗ cách mặt ngoài của ống trong

h0/2 có thể tính theo công thức (3.12) của tài liệu [1], khi đó τmax ≤ 0,7βhp