So sánh hiệu quả của phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm và móng đơn trên hệ cọc sâu cho một số công trình trường học trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÓ PHONG THÁI AN SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG ÁN MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐẤT GIA CỐ CỪ TRÀM VÀ MÓNG ĐƠN TRÊN HỆ CỌC SÂU CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRƯỜ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÓ PHONG THÁI AN

SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG ÁN

MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐẤT GIA CỐ CỪ TRÀM

VÀ MÓNG ĐƠN TRÊN HỆ CỌC SÂU CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRƯỜNG HỌC TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng

và công nghiệp

Mã số: 85 80 201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH TUẤN

Phản biện 1: PGS.TS ĐẶNG CÔNG THUẬT

Phản biện 2: TS NGUYỄN THANH BÌNH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà

Nẵng vào ngày 09 tháng 11 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại

học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hòa nhập xu thế phát triển và tốc độ gia tăng dân số của đất nước, nhu cầu đầu tư cơ sở vật chất phục vụ cho công tác dạy và học tại tỉnh Trà Vinh ngày càng được quan tâm, các công trình trường học có quy mô từ 03 - 04 tầng được đầu tư xây dựng trên địa bàn tỉnh ngày càng nhiều, đặc biệt là các Trường Trung học cơ sở, Trung học phổ thông

Với vị trí địa lý là tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long, địa chất tương đối yếu, nền đất thấp, chủ yếu do phù sa bồi đấp, lớp đất trên cùng thường là lớp đất sét, trạng thái dẻo mềm, mực nước ngầm quanh năm cao Giải pháp thiết kế móng cho các công trình trường học có quy mô từ 03 - 04 tầng thường được Chủ đầu tư lựa chọn là giải pháp móng đơn trên hệ cọc sâu (cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, chiều dài từ 25 - 35m), giải pháp tuy đảm bảo an toàn xây dựng nhưng tương đối tốn kém, hệ cọc nằm trong điều kiện xâm nhập mặn làm cốt thép dễ bị ăn mòn khó đảm bảo chất lượng trong quá trình sử dụng lâu dài

Nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng, tận dụng được nguồn nguyên liệu cừ tràm tại địa phương nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho công trình, việc đề xuất thêm phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm để Chủ đầu tư có thêm lựa chọn là cần thiết,

đó là lý do học viên lựa chọn đề tài “So sánh hiệu quả của phương

án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm và móng đơn trên hệ cọc sâu cho một số công trình trường học trên địa bàn tỉnh Trà Vinh”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Kiểm tra, tính toán lại, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật một số công trình đã được thiết kế, thẩm định, phê duyệt sử dụng phương án móng đơn trên hệ cọc sâu

- Tính toán, thiết kế lại, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật bằng phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm cho

một số công trình sử dụng móng đơn trên hệ cọc sâu đã được thiết

kế, thẩm định, phê duyệt

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm và móng đơn trên hệ cọc sâu

- Phạm vi nghiên cứu: Các công trình trường học có quy mô

từ 03 - 04 tầng sử dụng vốn ngân sách nhà nước xây dựng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp số liệu từ một số công trình đã được xây dựng

- Phương pháp lý thuyết, sử dụng kiến thức nền móng công trình, kiến thức bê tông cốt thép toàn khối để tính toán nền móng công trình, khả năng chịu tải của móng, cọc

- Phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu để kiểm tra nội lực, sử dụng các bảng tính excel kiểm tra kết quả tính toán

- Phương pháp so sánh, đánh giá, nhận xét và rút ra kiến nghị

5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan móng băng trên nền gia cố cừ tràm

và móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

- Cơ sở khoa học tính toán sức chịu tải của móng băng trên nền gia cố cừ tràm và móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

- Áp dụng tính toán các phương án móng băng trên nền gia

cố cừ tràm và móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn cho công trình cụ thể trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

- Phân tích, so sánh, đánh giá ưu, nhược điểm của hai phương án móng, đề xuất khả năng sử dụng móng băng trên nền gia

cố cừ tràm trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

6 Bố cục luận văn

Ngoài Chương mở đầu giới thiệu về lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp và nội dung nghiên cứu, phần Kết luận và Kiến nghị, luận văn có 3 chương theo bố cục sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về 02 phương án móng

Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán

Chương 3: Tính toán lại một số công trình sử dụng phương

án móng đơn trên hệ cọc sâu bằng phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm, so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của 02 phương án móng

Kết luận và Kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HAI PHƯƠNG ÁN MÓNG

1.1 Phương án móng đơn trên hệ cọc bê tông cốt thép đúc sẳn

a) Tổng quan về cừ tràm trong xây dựng

b) Một số lưu ý khi thiết kế móng trên nền đất gia cố cừ tràm

1.2.2 Tổng quan về nền đất gia cố cừ tràm

a) Khái niệm móng băng

b) Các yêu cầu về đài móng

c) Quy trình tính toán

a) Giới thiệu chung

Công trình Trường Trung học cơ sở phường 6, thành phố Trà Vinh đã được thi công theo thiết kế được duyệt, móng trên nền đất gia cố cừ tràm, để có số liệu kiểm tra nền móng của công trình này phục vụ công tác thi công, Phòng Thí nghiệm địa kỹ thuật - Công ty

Cổ phần xây dựng tổng hợp Trà Vinh đã tiến hành thí nghiệm theo hợp đồng với Sở Giáo dục và Đào tạo Trà Vinh, thí nghiệm được thực hiện dưới sự giám sát của Chủ đầu tư

b) Thiết bị thí nghiệm

Bàn nén 1m2, gồm 3 tấm ép xếp chồng lên nhau để chống võng

- Theo biểu đồ tải trọng, chuyển vị, thì tại cấp tải 9,6T, biểu

đồ xuất hiện điểm uốn, đơn vị thử nghiệm đề nghị chọn tải trọng giới hạn là 9,6T

2.1.2 Thí nghiệm nén tĩnh hiện trường công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh

a) Giới thiệu chung

Công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh đã được thi công theo thiết kế được duyệt, móng trên nền đất gia cố cừ tràm, để có số liệu kiểm tra nền móng của công trình này phục vụ công tác thi công

Vị trí thử nghiệm tại phường 3, thành phố Trà Vinh, nền đất gia cố cừ tràm, mật độ gia cố 25 cây/m2, cừ tràm dài 4,5m, đường kính ngọn lớn hơn 4cm Lớp đất dưới đáy móng là bùn sét pha, màu xám nâu, trạng thái nhão, chiều sâu khoảng 4m, góc nội ma sát là

Từ các kết quả thí nghiệm trên cho thấy, với mật độ gia cố

cừ tràm 25 cây/m 2 , (Cừ tràm dài 4,5m, đường kính ngọn không nhỏ hơn 4cm) thì cường độ chịu tải giới hạn của nền đất tại vị trí xây dựng Trường Trung học cơ sở phường 6, thành phố Trà Vinh là 9,6 T/m 2 , cường độ chịu tải giới hạn của nền đất tại vị trí xây dựng khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh là 12 T/m 2

Theo đó, việc đề xuất cường độ chịu tải giới hạn của nền đất sau khi gia cố cừ tràm trên địa bàn tỉnh Trà Vinh (Cừ tràm dài 4,5m, đường kính ngọn không nhỏ hơn 4cm, mật độ gia cố nền là 25 cây/m 2 ) là 8,0 T/m 2 hoàn toàn có thể chấp nhận được

Sức chịu tải của cọc theo điều kiện làm việc được xác định bằng công thức:

f) Kiểm tra sức chịu tải cọc theo điều kiện sau

g) Tính lún cho móng cọc đài đơn

2.2.2 Lý thuyết tính toán móng băng

a) Xác định giá trị nội lực tính toán:

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG

PHƯƠNG ÁN MÓNG ĐƠN TRÊN HỆ CỌC SÂU BẰNG

PHƯƠNG ÁN MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐẤT GIA CỐ CỪ

TRÀM, SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT

CỦA 02 PHƯƠNG ÁN MÓNG 3.1 Trường Trung học phổ thông Lương Hòa A

3.1.1 Giới thiệu chung

a) Thông tin về công trình

b) Điều kiện địa chất

3.1.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

* Vật liệu sử dụng cho đài móng và cọc:

- Móng: Bê tông B20: Rb = 11,5MPa, Rbt = 0,9MPa, Eb =

27,0x103MPa; Cọc: Bê tông B22,5: Rb = 13,0MPa, Rbt = 1,05MPa,

Eb = 28,5x103MPa

- Thép CB300-V (Ø ≥ 10): Rs=Rsw= 2.800 daN/cm2, Es =

21x105 daN/cm2; Thép CB240-T (Ø < 10): Rs = Rsc = 2.250 daN/cm2,

Es = 21x105 daN/cm2

* Xác định sức chịu tải của cọc:

- Sức chịu tải theo vật liệu: Pvl = φ(RbAb + RsAs) = 94,99T

- Sức chịu tải theo đất nền:

Như vây sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Vậy cọc thõa điều kiện chịu nén và chịu nhổ

- Kiểm tra chọc thủng đài móng:

- Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới móng khối quy ước:

( ) Kiểm tra điều kiện lún theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính:

Vậy đất nền thõa điều kiện ổn định

- Tính toán độ lún nền dưới móng khối quy ước:

Độ lún được tính theo công thức:

Độ lún nền dưới khối móng quy ước thỏa độ lún cho phép (8cm)

* Cấu tạo cọc, móng:

b) Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế

* Cơ sở để xác định các khoản chi phí trong dự toán xây dựng:

- Thông tư số 06/2016/TT-BXD ngày 10/3/2016 của Bộ Xây dựng hướng dẫn xác định và quản lý chi phí đầu tư xây dựng

- Quyết định số 1380/QĐ-UBND ngày 09/7/2018 của Ủy ban nhân dân tỉnh Trà Vinh về việc công bố Đơn giá xây dựng công trình trên địa bàn tỉnh Trà Vinh - Phần xây dựng

- Quyết định số 2068/QĐ-UBND ngày 30/9/2016 của UBND tỉnh về việc công bố Bảng giá nhân công xây dựng, bảng giá ca máy

và thiết bị thi công xây dựng công trình trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

- Bảng công bố giá vật liệu xây dựng trên địa bàn tỉnh

- Các văn bản pháp lý khác có liên quan

* Giá trị chi phí xây dựng phần cọc, móng:

3.1.3 Phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

* Giá trị nội lực tính toán:

1 A 55,450 2,490 2,630 48,217 2,165 2,287

-2,460 0,898 18,330

2,139 0,781

-3,230 3,000 56,809

2,809 2,609

-1,870 0,736 18,904

1,626 0,640

Lchọn(m)

Df

(m) 12,2

( )

- Tính toán độ lún nền dưới móng băng:

Độ lún được tính theo công thức:

Độ lún nền dưới móng băng thỏa độ lún cho phép (8cm)

H (cm)

- Vật liệu cấu tạo móng:

Bê tông (B20) Cốt thép (AII) Các hệ số

* Tính toán dầm móng:

Dầm móng chịu tải trọng phân bố là: ptt = qtt * Bchọn =

13,75T/m

Sau khi phân tích mô hình, nội lực trong dầm như sau:

Tại vị trí gối: Mgối = 20,92 T.m

b) Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế

* Giá trị chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng:

Bảng 3.7 Chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng công trình Trường THPT Lương Hòa A

3.2 Trường Trung học phổ thông huyện Duyên Hải

3.2.1 Giới thiệu chung

a) Thông tin về công trình

b) Điều kiện địa chất

3.2.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

Độ lún nền dưới khối móng quy ước thỏa độ lún cho phép (8cm)

* Cấu tạo cọc, móng:

,

b) Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế

* Giá trị chi phí xây dựng phần cọc, móng:

Bảng 3.12 Chi phí xây dựng phần cọc, móng công trình Trường THPT huyện Duyên Hải

T

T KHOẢN MỤC CHI PHÍ KH DIỄN

GIẢI

THÀNH TIỀN

126.048.375

Chi phí xây dựng trước thuế G T+C+TL

2.417.837.005

IV THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG GTG

T G x 10%

241.783.701

Chi phí xây dựng sau thuế G XD G + GTGT

2.659.620.706

3.2.3 Phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

Bảng 3.13 Bảng tính lún móng băng công trình Trường THPT

huyện Duyên Hải

E (T/m2)

* Cấu tạo móng:

b) Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế

* Giá trị chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng:

Bảng 3.14 Chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng công trình Trường THPT huyện Duyên Hải

T

GIẢI

THÀNH TIỀN

Chi phí xây dựng trước thuế G T+C+TL

2.162.017.073 I

V THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG GTG

T G x 10%

216.201.707

Chi phí xây dựng sau thuế GXD G +

GTGT

2.378.218.780

3.3 Trường Trung học phổ thông chuyên Nguyễn Thiện Thành

3.3.1 Giới thiệu chung

a) Thông tin về công trình

b) Điều kiện địa chất

3.3.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

Độ lún nền dưới khối móng quy ước thỏa độ lún cho phép

(8cm)

* Thiết kế cọc, móng:

b) Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế

* Giá trị chi phí xây dựng phần cọc, móng:

Bảng 3.19 Chi phí xây dựng phần cọc, móng công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành

TT KHOẢN MỤC CHI PHÍ KH DIỄN GIẢI THÀNH

Chi phí xây dựng trước thuế G T+C+TL 4.680.260.646

IV THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG GTGT G x 10% 468.026.065

Chi phí xây dựng sau thuế GXD G + GTGT 5.148.286.711

3.3.3 Phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

Bảng 3.20 Bảng tính lún móng băng công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành

* Cấu tạo móng:

b) Tính toán các chỉ tiêu về kinh tế

* Giá trị chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng:

Bảng 3.21 Chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành

TT KHOẢN MỤC CHI PHÍ KH

DIỄN GIẢI

THÀNH TIỀN

137.507.576

Chi phí xây dựng trước thuế G T+C+TL 2.637.645.313

IV THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG GTGT G x 10% 263.764.531

Chi phí xây dựng sau thuế GXD G + GTGT 2.901.409.844

Lún lệch

Tuổi thọ

Chịu tải

Độ lún (cm)

Lún lệch

Tuổi thọ Trường

Đảm bảo

Đảm bảo 1,33

Đảm bảo

Đảm bảo Trường

Đảm bảo

Đảm bảo 2,56

Đảm bảo

Đảm bảo Trường

Đảm bảo

Không đảm bảo

3,93 Đảm bảo

Đảm bảo

Hình 3.19 Biểu đồ so sánh giá trị độ lún 02 phương án móng

3.5 So sánh về điều kiện thi công

Bảng 3.23 So sánh về điều kiện thi công

Biên pháp

Thời gian

Nguyên liệu

Biên pháp

Trường THPT

Lương Hòa A

Tương đối nhanh

Cần mặt bằng chế tạo

Tương đối đơn giản

Rất nhanh

Có sẵn tại địa phương

Rất đơn giản Trường THPT

huyện Duyên

Hải

Tương đối nhanh

Mua tại nhà máy

Tương đối đơn giản

Rất nhanh

Có sẵn tại địa phương

Rất đơn giản Trường THPT

chuyên Nguyễn

Thiện Thành

Tương đối nhanh

Cần mặt bằng chế tạo

Tương đối đơn giản

Rất nhanh

Có sẵn tại địa phương

Rất đơn giản

Giá trị chênh lệch Trường THPT

Lương Hòa A 2.368.436.802 1.985.835.062

83,8/100% (Giảm 16,2%) Trường THPT

huyện Duyên

Hải

2.659.620.706 2.378.218.780 89,4/100%

(Giảm 10,6%) Trường THPT

Hình 3.20 Biểu đồ so sánh giá trị chi phí xây dựng 02 phương án

móng

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

Kết quả nghiên cứu của đề tài rút ra một số kết luận sau: Qua việc nghiên cứu về hai giải pháp móng cho các công trình trường học trên địa bàn tỉnh Trà Vinh, cho thấy việc lựa chọn giải pháp móng là hết sức quan trọng, quyết định đến vấn đề an toàn công trình, chi phí đầu tư xây dựng

Đối với các công trình trường học trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

có quy mô từ 03 -04 tầng việc sử dụng phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm thay thế cho phương án móng đơn trên hệ cọc

bê tông cốt thép là hoàn toàn khả thi

Việc sử dụng phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm thay thế cho phương án móng đơn trên hệ cọc bê tông cốt thép đối với các công trình trường học có quy mô 03 - 04 tầng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh mang lại những hiệu quả sau:

- Chi phí xây dựng phần móng giảm từ 10 - 43% tùy từng công trình cụ thể

- Tận dụng được nguồn nguyên liệu tại địa phương

- Thời gian thi công nhanh hơn, kỹ thuật thi công đơn giản hơn, không đòi hỏi mặt bằng đỗ cọc, không ảnh hưởng công trình lân cận

- Có thể thi công vùng sâu, vùng xa, những nơi điều kiện giao thông khó khăn mà các phương tiện thi công móng cọc không tiếp cận được

2 Kiến nghị

Đối với các công trình trường học có quy mô 03 -0 4 tầng xây dựng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh, trong điều kiện địa chất có thể gia cố cừ tràm thì nên sử dụng phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm thay thế cho phương án móng đơn trên hệ cọc bê tông cốt thép