SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA PHƢƠNG ÁN MÓNG BĂNG TRÊN NỀN ĐẤT GIA CỐ CỪ TRÀM VÀ MÓNG ĐƠN TRÊN HỆ CỌC SÂU CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRƢỜNG HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ

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

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 trìnhdân dụng và công nghiệp

Mã số: 85 80 201

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH TUẤN

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc và được phép công bố

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác

Học viên thực hiện

Phó Phong Thái An

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

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

Học viên: Phó Phong Thái An

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 85 80 201

Khóa 35 - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt - Mục tiêu của đề tài là so sánh các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật của phương án móng

băng trên nền đất gia cố cừ tràm và phương án móng đơn trên hệ cọc sâu cho một số công trình trường học có quy mô từ 03 - 04 tầng được xây dựng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh nhằm đề xuất thêm giải pháp móng để các Chủ đầu tư lựa chọn

Trong luận văn này sẽ nêu các thí nghiệm nén tĩnh hiện trường xác định sức chịu tải của nền đất sau khi gia cố cừ tràm (Cừ tràm dài 4,5m, đường kính ngọn không nhỏ hơn 4cm, mật độ gia cố nền là 25 cây/m2) đã được thực hiện trên địa bàn tỉnh Trà Vinh, từ kết quả thí nghiệm sẽ đề xuất sức chịu tải giới hạn của nền đất sau khi gia cố cừ tràm cho các công trình được sử dụng tính toán; Tính toán các chỉ tiêu

kỹ thuật về khả năng chịu lực, độ lún móng,… của 02 phương án móng cho các công trình trong cùng điều kiện tải trọng, địa chất (Điều kiện địa chất có thể gia cố nền bằng cừ tràm), đo bốc khối lượng gồm vật liệu, nhân công, máy thi công, sau đó so sánh về mặt kinh tế, đề xuất phương án móng, điều kiện áp dụng cho các Chủ đầu tư đảm bảo tiết kiệm, hiệu quả nhưng vẫn đảm bảo an toàn xây dựng

Từ khóa: Cừ tràm, nén tĩnh, nền đất gia cố cừ tràm, móng băng, móng cọc

Topic: COMPARISON OF THE EFFECT OF THE FOUNDATION PLAN

ON THE REINFORCED SOIL OF MELALEUCA AND SINGLE FOUNDATION

ON DEEP PILES FOR SOME SCHOOL BUILDINGS IN TRA VINH PROVINCE

Summary - The objective of the project is to compare the economic and technical indicators of

the foundation plan on the melaleuca reinforced soil foundation and the single foundation plan on the deep pile system for a number of school buildings 03 - 04 storey model was built in Tra Vinh province to propose more foundation solutions for investors to choose In this thesis, static field compression tests will be conducted to determine the load capacity of the ground after reinforcing melaleuca poles (melaleuca poles of 4.5m long, tops diameter not less than 4cm, bed reinforcement density is 25) tree / m2) has been implemented in Tra Vinh province, from the experimental results will propose the limited load capacity of the ground after reinforcing melaleuca poles for the works used calculation; Calculation

of technical specifications on bearing capacity, foundation settlement, etc of 02 foundation plans for works under the same load and geological conditions (geological conditions can reinforce the foundation with melaleuca poles) , measure the loading volume including materials, labor, construction machines, then compare economically, propose foundation plans and conditions applied to the investors to ensure thrift and efficiency but still ensure construction safety

Key words: Melaleuca poles, static compression, reinforced soil piles, platesfoundation, pile foundation

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Nội dung nghiên cứu 2

6 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HAI PHƯƠNG ÁN MÓNG 3

1.1 Phương án móng đơn trên hệ cọc bê tông cốt thép đúc sẳn 3

1.2 Tổng quan về móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm 5

1.2.1 Tổng quan về cừ tràm 5

1.2.2 Tổng quan về nền đất gia cố cừ tràm 7

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 9

2.1 Xác định sức chịu tải của nền đất sau khi gia cố cừ tràm 9

2.1.1 Thí nghiệm nén tĩnh hiện trường công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 9

2.1.2 Thí nghiệm nén tĩnh hiện trường công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh 13

2.2 Lý thuyết tính toán 16

2.2.1 Lý thuyết tính toán móng cọc 16

2.2.2 Lý thuyết tính toán móng băng 20

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG PHƯƠNG ÁN ÓNG 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 22

3.1 Trường Trung học phổ thông Lương Hòa A 22

3.1.1 Giới thiệu chung 22

3.1.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu 23

3.1.3 Phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm 31

3.2 Trường Trung học phổ thông huyện Duyên Hải 36

3.2.1 Giới thiệu chung 36

3.2.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu 37

3.2.3 Phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm 46

3.3 Trường Trung học phổ thông chuyên Nguyễn Thiện Thành 51

3.3.1 Giới thiệu chung 51

3.3.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu 52

3.3.3 Phương án móng băng trên nền đất gia cố cừ tràm 61

3.4 So sánh các chỉ tiêu về kỹ thuật 66

3.5 So sánh về điều kiện thi công 67

3.6 So sánh về chi phí đầu tư 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SỸ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC

PHẢN BIỆN

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Kết quả quan trắc tải trọng, độ lún Móng 1, trục 10 - công trình Trường

THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 10

Bảng 2.2 Kết quả quan trắc tải trọng, độ lún Móng 2, trục 6 - công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 11

Bảng 2.3 Kết quả quan trắc tải trọng, độ lún công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh 14

Bảng 3.1 Địa chất công trình Trường THPT Lương Hòa A 22

Bảng 3.2 Nội lực chân cột khung trục 12 (T, T.m) công trình Trường THPT Lương Hòa A 23

Bảng 3.3 Thành phần ma sát hông đất nền công trình Trường THPT Lương Hòa A 24 Bảng 3.4 Bảng tính lún khối móng quy ước công trình Trường THPT Lương Hòa A 29

Bảng 3.5 Chi phí xây dựng phần cọc, móng công trình Trường THPT Lương Hòa A 31

Bảng 3.6 Bảng tính lún móng băng công trình Trường THPT Lương Hòa A 33

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

Hòa A 36

Bảng 3.8 Địa chất công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 37

Bảng 3.9 Nội lực chân cột khung trục 10 (T, T m) công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 37

Bảng 3.10 Thành phần ma sát hông đất nền công trình Trường THPT huyện

Duyên Hải 39

Bảng 3.11 Bảng tính lún khối móng quy ước công trình Trường THPT huyện

Duyên Hải 43

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

Duyên Hải 45

Bảng 3.13 Bảng tính lún móng băng công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 47

Bảng 3.14 Chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 51

Bảng 3.15 Địa chất công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 52

Bảng 3.16 Nội lực chân cột khung trục 3 (T, T.m) công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 53

Bảng 3.17 Thành phần ma sát hông đất nền công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 54

Bảng 3.18 Bảng tính lún khối móng quy ước công trình Trường THPT chuyên

Nguyễn Thiện Thành 59

Bảng 3.19 Chi phí xây dựng phần cọc, móng công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 61

Bảng 3.20 Bảng tính lún móng băng công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 63

Bảng 3.21 Chi phí xây dựng phần cừ tràm, móng công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 65

Bảng 3.22 So sánh các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật 66

Bảng 3.23 So sánh về điều kiện thi công 67

Bảng 3.24 So sánh về chi phí đầu tư 67

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Móng cọc 3

Hình 1.2 Cấu tạo cọc bê tông cốt thép 4

Hình 1.3 Cừ tràm 6

Hình 1.4 Thi công cừ tràm 7

Hình 1.5 Cấu tạo móng băng 8

Hình 2.1 Ảnh thí nghiệm tại hiện trường công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 11

Hình 2.2 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 12

Hình 2.3 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 12

Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh 12

Hình 2.5 Ảnh thí nghiệm tại hiện trường công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh 15

Hình 2.6 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh 15

Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh 15

Hình 2.8 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình Khách sạn Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh 16

Hình 3.1 Sơ đồ nút khung trục 12 (T, T.cm) công trình Trường THPT Lương Hòa A 23

Hình 3.2 Mặt bằng móng cọc công trình Trường THPT Lương Hòa A 30

Hình 3.3 Cấu tạo cọc công trình Trường THPT Lương Hòa A 30

Hình 3.4 Cấu tạo móng cọc công trình Trường THPT Lương Hòa A 30

Hình 3.5 Mặt bằng móng băng công trình Trường THPT Lương Hòa A 35

Hình 3.6 Cấu tạo móng băng công trình Trường THPT Lương Hòa A 35

Hình 3.7 Sơ đồ nút khung trục 10 (T, T.cm) Trường Duyên Hải 37

Hình 3.8 Mặt bằng móng cọc công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 44

Hình 3.9 Cấu tạo cọc công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 44

Hình 3.10 Cấu tạo móng cọc công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 45

Hình 3.11 Mặt bằng móng băng công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 49

Hình 3.12 Cấu tạo móng băng công trình Trường THPT huyện Duyên Hải 50

Hình 3.13 Sơ đồ nút khung trục 3 (T, T.cm) công trình Trường THPT chuyên

Nguyễn Thiện Thành 52Hình 3.14 Mặt bằng móng cọc công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện

Thành 60Hình 3.15 Cấu tạo cọc công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện Thành 60Hình 3.16 Cấu tạo móng cọc công trình Trường THPT chuyên Nguyễn Thiện

Thành 60Hình 3.17 Mặt bằng móng băng công trình Trường THPT chuyện Nguyễn Thiện

Thành 64Hình 3.18 Cấu tạo móng băng công trình Trường THPT chuyện Nguyễn Thiện

Thành 65Hình 3.19 Biểu đồ so sánh giá trị độ lún 02 phương án móng 66Hình 3.20 Biểu đồ so sánh giá trị chi phí xây dựng 02 phương án móng 67

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

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

có tính năng kỹ thuật tốt hơn, lợi ích kinh tế cao hơn

Đài cọc là kết cấu dùng để liên kết các cọc lại với nhau và phân bố tải trọng của công trình lên các cọc, nội lực ở cọc do tải trọng kết cấu phần trên truyền xuống qua hệ đài, bản chất sinh ra do chuyển vị tại điểm liên kết cọc với hệ đài

Coi đài móng cứng tuyệt đối khi chiều cao đài phải rất lớn, dưới tác dụng của tải trọng thì chuyển vị tại các điểm trên mặt cắt ngàm cọc là tuyến tính do đó thông thường cọc ở vị trí biên sẽ có nội lực lớn nhất; Lực truyền xuống cọc trong trường hợp đài cọc mềm sẽ đi theo đường ngắn nhất, nghĩa là các cọc ngay dưới lõi vách, phản lực lớn hơn rất nhiều so với cọc biên, trong khi đó ở trường hợp đài cọc tuyệt đối cứng các

Hình 1.2 Cấu tạo cọc bê tông cốt thép

c) Các yêu cầu về đài móng

Kích thước cơ bản của đài: Khoảng cách từ trung tâm của cột biên tới mép của đài không nhỏ hơn đường kính cột, đường kính hoặc chiều dài cạnh cọc, khoảng cách tính từ cọc tới mép đài không nên nhỏ hơn 150mm; Bề rộng bản đáy của đài cọc không nên nhỏ hơn 2 lần đường kính hoặc chiều dài cạnh cọc, khoảng cách tính từ mép cọc tới mép đài không nên nhỏ hơn 150mm; Độ dày của đài móng cọc phải căn

cứ vào yêu cầu của kết cấu bên trên để xác định

Yêu cầu đối với bê tông và đặt thép đài: Cấp cường độ bê tông không được thấp hơn B15, đường kính cốt thép dọc không nên nhỏ hơn 12mm, đường kính cốt đứng không nhỏ hơn 10mm, đường kính cốt đai không nhỏ hơn 8mm; Đài có dạng bản nên dùng cốt thép chịu lực đường kính tương đối nhỏ, nhưng không dưới 10mm, khoảng cách không nên lớn hơn 200mm, cũng không nên nhỏ hơn 100mm, cốt thép chịu lực ở mặt đáy của đài nên trực tiếp để trên mặt đầu cọc sau khi đầu cọc đã được làm phẳng theo đúng cốt thiết kế

Yêu cầu liên kết cọc với đài hoặc với bản đáy của móng hộp: Độ dài phần đầu cọc ngàm vào trong đài hoặc bản đáy của móng hộp không nên nhỏ hơn 50mm Độ dài cốt thép dọc của cọc kéo vào đài hoặc vào bản đáy của móng hộp lấy theo độ dài neo giữ khi chịu kéo

Độ dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài: Độ dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài không nhỏ hơn 50mm, khi có lớp đệm bê tông thì lớp bảo vệ cốt thép ở bên dưới có thể giảm xuống còn 30mm, vấn đề tính toán chịu cắt của bản đáy móng cọc bè và cọc hộp

d) Một số ưu điểm và phạm vi áp dụng

Móng cọc sử dụng hợp lý đối với các công trình chịu tải trọng lớn mà lớp đất tốt nằm dưới sâu, giảm được biến dạng lún và lún không đều; Khi dùng móng cọc làm tăng tính ổn định cho các công trình có chiều cao lớn, tải trọng ngang lớn như các nhà cao tầng, nhà tháp,…

Sử dụng làm móng cho các công trình có điều kiện địa chất, địa hình phức tạp

mà các loại móng nông không đáp ứng được như vùng có nền đất yếu hoặc công trình trên sông,…

Móng cọc được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, cầu đường, thủy lợi - thủy điện; Cọc có nhiều loại để phục vụ cho những công trình khác nhau với nhiệm vụ để gia cố nền đất hoặc truyền tải cho móng

e) Quy trình tính toán

- Chọn chiều sâu chôn móng

- Chọn vật liệu và kích thước cọc

- Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

- Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

a) Tổng quan về cừ tràm trong xây dựng

“Cừ tràm” còn có tên khác tràm ta, tên khoa học là Melaleuca Cajuputy

Powell, họ thực vật Sim, thường được trồng ở vùng Tây Nam Bộ, là loại cây thân gỗ,

có vỏ mềm xốp, lá dẹt màu xanh, cây tràm có hoa và hạt nhỏ, người ta dùng thân cây tràm làm cọc để gia cố nền móng cho các công trình trên nền đất yếu vì đặt điểm nổi bật nhất của nó là khả năng chịu nước cực tốt

"Nền gia cố cừ tràm" là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử lý

nền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu, cừ tràm có chiều dài từ 03 - 06m được đóng để gia cường nền đất nhằm tăng khả năng chịu tải và giảm độ lún; Theo kinh nghiệm, thường đóng 25 cọc tràm cho 1m2

nền đất

Cọc cừ tràm được người Pháp sử dụng cách đây trên 100 năm (ví dụ Nhà hát thành phố Hồ Chí Minh, chung cư Thanh Đa, thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng vào khoảng năm 1968 - 1972), một thời gian rất dài khi mà cọc bê tông cốt thép chưa được sử dụng rộng rãi thì cừ tràm như một giải pháp hữu hiệu gia cố móng công trình trên nền đất yếu

Thực tế đã chứng minh công trình vẫn tồn tại rất tốt dù kiến trúc không còn phù hợp hoặc phần kết cấu chính sắp sập đổ do sự hư hỏng theo thời gian; Trong số đó có những căn hộ cấp 4, đến những chung cư 03 - 06 tầng đang tồn tại đến nay là một minh chứng cho kinh nghiệm của những người đi trước trong việc sử dụng cừ tràm như một giải pháp hiệu quả gia cố nền móng cho những công trình nhỏ, thấp tầng

Việc tính toán móng trên nền có cừ tràm cũng có thể mang lại một số hiệu quả

khoa học cấp bộ để đưa ra các tiêu chuẩn về cọc tràm nhưng tới giờ vẫn chưa được công bố, Phân viện Khoa học xây dựng Miền Nam dự định đưa thành tiêu chuẩn thiết

kế và nghiệm thu móng cọc cừ tràm xây dựng trên cơ sở đề tài của GS - TSKH Hoàng Văn Tân, nhưng nó chưa thể hình thành được vì nhiều vấn đề khó có thể tiêu chuẩn hóa được

Có thể tham khảo công thức đối với cọc tre gia cố nền đất để tính số lượng

cừ tràm trên diện tích 1m2 như sau: n = 4.000*(e0-eyc)/(π*d2*(1+e0))

Trong đó: n là số lượng cọc; d là đường kính cọc;

e0 là độ rỗng tự nhiên; eyc là độ rỗng yêu cầu

Từ công thức trên ta thấy: Đất yếu vừa có độ sệt B = 0,55 - 0,60, cường độ chịu tải tự nhiên R0 = 07 - 09 T/m2 đóng 16 cọc cho 1m2; Đất yếu có độ sệt B= 0,7 - 0,8 , cường độ chịu tải tự nhiên R0 = 05 - 07 T/m2 đóng 25 cọc cho 1m2; Đất yếu quá có độ sệt B > 0,80, cường độ chịu tải tự nhiên R0 < 5 T/m2 đóng 36 cọc cho 1m2

Các loại đất yếu dùng thích hợp cho cọc tràm và móng cọc tràm có thể bao gồm các loại cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời bão hòa nước, các loại đất dính (cát pha sét, sét pha cát và sét) ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy và chảy, các loại đất bùn, đất than bùn,

và than bùn

Hình 1.3 Cừ tràm

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

Gỗ tràm dùng làm cọc phải có tuổi từ 6 năm trở lên và đường kính ngọn khi khai thác không được nhỏ hơn 4cm khi chiều dài cọc tràm lớn hơn 4,5m Thân cọc tràm phải thẳng để hạn chế khả năng uốn dọc khi chịu tải trọng Lõi cọc tràm khi sử dụng phải tươi, không bị mục và không bóc vỏ ngoài Các cọc tràm trước khi dùng phải được tưới ẩm và dưỡng hộ theo các quy định cụ thể trong quy trình thi công

Cọc tràm chỉ được dùng trong trường hợp móng cọc đài thấp và chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng là chính, không thích hợp đối với móng cọc đài cao khi có tải trọng ngang tác dụng; Cọc tràm không nên dùng ở những nơi xảy ra hiện tượng động đất, những công trình chịu tải trọng lớn

Kích thước đáy đài cọc lúc ban đầu có thể xác định sơ bộ dựa vào điều kiện ứng suất trung bình dưới đáy đài do tải trọng công trình, trọng lượng đài và đất phủ trên đài không vượt quá 08T/m2

; Cần thiết phải đóng cừ rộng ra ngoài diện tích móng, mỗi cạnh từ 0,1 - 0,2m để tăng sức chống cắt của cung trượt

Về độ sâu của móng cừ tràm, tùy thuộc vào mực nước ngầm, có thể chọn đầu

cừ tràm cao hơn mực nước ngầm, miễn sao đầu cừ luôn ẩm ướt vì võ cừ tràm và một

số loại đất có hiện tượng mao dẫn

Hình 1.4 Thi công cừ tràm 1.2.2 Tổng quan về nền đất gia cố cừ tràm

a) Khái niệm móng băng

Móng băng là là phần móng nằm dưới hàng cột hoặc tường, thường có một dải dài, có thể độc lập hoặc giao nhau theo hình chữ thập, được dùng để đỡ tường hoặc cột Trong xây dựng công trình nhà Dân dụng, móng băng được sử dụng rộng rãi nhất

vì độ lún đều hơn và dễ thi công

Tùy thuộc vào địa hình, diện tích cũng như độ cứng, độ lún của đất mà chúng ta quyết định sử dụng loại móng băng phù hợp, để đảm bảo độ an toàn cho công trình; Móng băng thuộc loại móng nông, là những móng xây trên hố đào trần, sau đó lấp lại, chiều sâu chọn móng thường dưới 2m

Ưu điểm: Cũng như các loại móng khác, móng băng giúp cho sự liên kết giữa tường và cột chắc chắn hơn theo phương thẳng đứng; Ngoài ra, loại móng này còn có tác dụng giảm áp lực đáy móng; Giúp cho việc truyền tải trọng lượng công trình xuống phía dưới được đều hơn Với công trình có quy mô từ 03 - 04 tầng người ta hay dùng móng băng

Nhược điểm: Chiều sâu của móng băng nhỏ nên tính ổn định, chống lật, chống trượt của móng kém Lớp đất bề mặt có sức chịu tải kém, ảnh hưởng đến sức chịu tải chung của nền móng

b) Các yêu cầu về đài móng

Yêu cầu đối với bê tông và đặt thép đài: Cấp cường độ bê tông không được thấp hơn B15, đường kính cốt thép dọc không nên nhỏ hơn 12mm, đường kính cốt đứng

dùng cốt thép chịu lực đường kính tương đối nhỏ, nhưng không dưới 10mm, khoảng cách không nên lớn hơn 200mm, cũng không nên nhỏ hơn 100mm

Độ dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài: Độ dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài không nhỏ hơn 50mm, khi có lớp đệm bê tông thì lớp bảo vệ cốt thép ở bên dưới có thể giảm xuống còn 30mm, chiều cao đài cọc và lượng cốt thép cần thiết bố trí trong đài cọc được xác định như kết cấu chịu uốn theo các chỉ dẫn trong Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

Hình 1.5 Cấu tạo móng băng

c) Quy trình tính toán

- Xác định giá trị nội lực móng trục tính toán

- Chọn sơ bộ kích thuốc móng

- Xác định nội lực tại tâm móng

- Xác định sức chịu tải nền đất tự nhiên dưới đáy móng

- Xác định sức chịu tải nền đất gia cố cừ tràm dưới đáy móng

- Kiểm tra ứng suất đất nền

- Kiểm tra độ lún móng băng

- Tính thép bản móng

- Tính thép dầm móng

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

2.1 Xác định sức chịu tải của nền đất sau khi gia cố cừ tràm

2.1.1 Thí nghiệm nén tĩnh hiện trường công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh

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

Vị trí thử nghiệm tại phường 6, 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, màu xám nâu, trạng thái chảy, chiều sâu khoảng 6m, góc nội ma sát là 4022’

b) Thiết bị thí nghiệm

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

Thiết bị tạo áp: Nước sản xuất: Hoa Kỳ; Hãng sản xuất: Simplex; Áp lực lớn nhất: 50T; Đường kính ngoài: 130mm; Chiều cao: 350mm; Trọng lượng: 31kg; Hành trình: 250mm; Tem hiệu chuẩn: KT3-0041CO7

Thiết bị đo chuyển vị: Tên: Đồng hồ so, số hiệu: BKZ 876; Hiệu: MITUTOYO, Nhật Bản; Phạm vi đo: 50mm; Giá trị vạch chiu 0,01mm; Tem hiệu chuẩn: 0370DD6/1,2,3,4

Đồng hồ đo chuyển vị gồm 4 cái được gắn tại 4 góc của bàn nén, tựa lên hai dầm chuẩn, dài 4m, đặt song song hai bên bàn nén, các gối tựa trụ đở dầm chuẩn được chôn chặt và sâu dưới đất

Dàn chất tải: Là hệ khung dầm thép được sắp xếp đối xứng, các dầm này được đặt trên hai gối tựa song song, đối trọng là các bao cát tạo tạo hiện trường, tổng tải trọng đạt 1,2 lần tải trọng nén, toàn bộ giàn chất tải và tải trọng được đặt trên dầm chính, dầm chính là điểm tựa, trực tiếp nhận tải trọng do kích thủy lực tạo ra truyền lên

hệ đối trọng và phản lực lại tác dụng lên vị trí thử nghiệm

c) Quy trình

- Tham khảo TCXDVN 80:2002, TCXDVN 269:2002

- Gia tải trước: Nhằm kiểm tra tiếp xúc giữa đầu cọc thí nghiệm và hệ thống dàn chất tải cũng như hệ thống tạo áp, tải trọng gia tải khoảng 5% tải trọng thiết kế, giữ trong 10 phút, sau đó giảm về 0, nếu hệ thống làm việc tốt thì tiến hành thử

- Gia tải theo tứng cấp áp lực ∆P (20% tải trọng thiết kế) và quan trắc chuyển vị

của nền, chi tiết như sau:

+ Chu kỳ 1: Gia tải đến 100% tải trọng thiết kế sau đó giảm về 0: 0 - 20% -

+ 30 phút 1 lần trong những giờ tiếp theo cho đến khi đạt ổn định quy ước

+ Giữ mỗi cấp gia tải đến khi ổn định biến dạng quy ước của đất: Chuyển vị lún

đang có xu hướng giảm dần và không lớn hơn 0,1mm trong 2 giờ quan trắc sau cùng

+ Khi dở tải, giữ mỗi cấp áp lực 15 phút và quan trắc chuyển vị đàn hồi, riêng

cấp cuối được giữ 60 phút

d) Kết quả thử nghiệm: Các số liệu quan trắc được ghi lại như sau

Bảng 2.1 Kết quả quan trắc tải trọng, độ lún Móng 1, trục 10 - công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh

Bảng 2.2 Kết quả quan trắc tải trọng, độ lún Móng 2, trục 6 - công trình

Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh

e) Kết luận và kiến nghị

- 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

- Môđun biến dạng đàn hồi E của nền gia cố cừ tràm:

Hình 2.2 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún công trình Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh

Hình 2.3 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình

Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh

Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình

Trường THCS phường 6, thành phố Trà Vinh

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, 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 Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng các công trình Dân dụng và Công nghiệp tỉnh Trà Vinh, thí nghiệm được thực hiện dưới sự giám sát của Chủ đầu tư

Vị trí thử nghiệm tại phường 3, thành phố Trà Vinh, nền đất gia cố cừ tràm, mật

Thiết bị đo chuyển vị: Tên: Đồng hồ so, số hiệu: BKZ 876; Hiệu: MITUTOYO, Nhật Bản; Phạm vi đo: 50mm; Giá trị vạch chiu 0,01mm; Tem hiệu chuẩn: 0370DD6/1,2,3,4

Đồng hồ đo chuyển vị gồm 4 cái được gắn tại 4 góc của bàn nén, tựa lên hai dầm chuẩn, dài 4m, đặt song song hai bên bàn nén, các gối tựa trụ đở dầm chuẩn được chôn chặt và sâu dưới đất

Dàn chất tải: Là hệ khung dầm thép được sắp xếp đối xứng, các dầm này được đặt trên hai gối tựa song song, đối trọng là các bao cát tạo tạo hiện trường, tổng tải trong đạt 1,2 lần tải trọng nén, toàn bộ giàn chất tải và tải trọng được đặt trên dầm chính, dầm chính là điểm tựa, trực tiếp nhận tải trọng do kích thủy lực tạo ra truyền lên

hệ đối trọng và phản lực lại tác dụng lên vị trí thử nghiệm

c) Quy trình

- Tham khảo TCXDVN 80:2002, TCXDVN 269:2002

- Gia tải trước: Nhằm kiểm tra tiếp xúc giữa đầu cọc thí nghiệm và hệ thống dàn chất tải cũng như hệ thống tạo áp, tải trong gia tải khoảng 5% tải trọng thiết kế, giữ trong 10 phút, sau đó giảm về 0, nếu hệ thống làm việc tốt thì tiến hành thử nghiệm chính thức

- Gia tải theo từng cấp áp lực ∆P (20% tải trọng thiết kế) và quan trắc chuyển vị của nền, chi tiết như sau:

+ Chu kỳ 1: Gia tải đến 100% tải trọng thiết kế sau đó giảm về 0: 0 - 20% -

+ Chu kỳ 2: Gia tải đến 100% tải trọng thiết kế sau đó giảm về 0: 0 - 20% - 40% - 60% - 80% - 100% - 120% -140% -160% - 180% - 200% - 160% - 120% - 80%

+ Khi dở tải, giữ mỗi cấp áp lực 15 phút và quan trắc chuyển vị đàn hồi, riêng cấp cuối đƣợc giữ 60 phút

d) Kết quả thử nghiệm: Các số liệu quan trắc đƣợc ghi lại nhƣ sau:

Bảng 2.3 Kết quả quan trắc tải trọng, độ lún công trình Khách sạn Thanh Trà,

phường 3, thành phố Trà Vinh

e) Kết luận và kiến nghị

- Theo biểu đồ tải trọng, chuyển vị, thì tại cấp tải 12 tấn, biểu đồ xuất hiện điểm uốn, đơn vị thử nghiệm đề nghị chọn tải trọng giới hạn là 12 tấn (Chƣa tính hệ số an toàn)

- Mo đun biến dạng đàn hồi E của nền gia cố cừ tràm:

Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình Khách sạn

Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh

Hình 2.8 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian công trình Khách sạn

Thanh Trà, phường 3, thành phố Trà Vinh

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

2.2 Lý thuyết tính toán

2.2.1 Lý thuyết tính toán móng cọc

a) Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cọc

Chọn chiều sâu chôn móng (hm): Thoả điều kiện làm việc của móng cọc

- Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc áp dụng theo công thức:

φ: Góc ma sát trong của lớp đất đặt đài cọc

Q tt :Tải trọng tính toán tác dụng vào móng

γ: là Dung trọng tự nhiên của lớp đất đặt đài

B đ: Bề rộng đài cọc

- Chọn vật liệu và kích thước cọc: Chọn mác bê tông, diện tích cốt thép

b) Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

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

Qvl = φ x (RbxFb + RsxAs) Trong đó :

φ: Hệ số uốn dọc

Rb: Cường độ chịu nén tính toán của bê tông

Fb: Diện tích tiết diện ngang của cọc

Rs: Cường độ tính toán của thép

As: Diện tích cốt thép trong cọc

c) Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền (TCVN 10304:2014)

- Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức:

FS FS

Trong đó:

FS s : Hệ số an toàn dọc thân cọc (FS s = 1,5 – 2,0)

FS p : Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc (FS p = 2,0 – 3,0)

Q s :Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

Q p :Sức chịu tải cực hạn dưới mũi cọc

Fs: Ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất

Q p : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc

A s : Diện tích mặt bên cọc

Ap: Diện tích tiết diện dưới mũi cọc

fsi: Ma sát bên tại lớp đất thứ i

li: Chiều dày lớp đất thứ i

u: Chu vi cọc

- Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên cọc f si tính theo công thức sau:

Fsi = cai +𝜎vi.Ksi.tanφai Trong đó:

c a : Lực dính giữa thân cọc và đất, c a = 0,7c

φ a : Góc ma sát giữa cọc và đất nền φ a =φ

𝜎vi: Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng

K s : Hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi K s = 1 – sin φa

- Cường độ chịu tải dưới mũi cọc tính theo công thức:

- Chọn sức chịu tải thiết kế:

P n = min( P vl , Q tt , Q (b) a ) d) Xác định số cọc, kích thước đài cọc

- Ứng suất trung bình sơ bộ dưới đáy móng:

- Sơ bộ tính diện tích đáy đài:

h

- Xác định số lượng cọc theo công thức:

0

tt tt

c

sb

N n

l: Chiều dài đài

- Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài:

g) Tính lún cho móng cọc đài đơn

Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của móng đƣợc truyền

trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc α

H: Chiều sâu khối móng quy ƣớc

- Diện tích đáy khối móng qui ƣớc:

M e N

- Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ƣớc:

(1 )

tc mq

mq

mq

N e

F x

L

; min

6(1 )

tc mq

mq

mq

N e

z=đáy móng quy ước

- Xác định chiều dày tính lún H cn theo điều kiện:

gl tb n

i

E S

S

Trong đó:

h i : Chiều dày lớp phân tố thứ i

= 0,8: Hệ số nở hông, lấy theo qui phạm

Ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i

E: Môđun biết dạng trung bình của lớp chịu nén dưới mũi cọc

2.2.2 Lý thuyết tính toán móng băng

a) Xác định giá trị nội lực tính toán:

Tải trọng tính toán sử dụng để tính toán nền móng theo TTGH thứ I; Tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng để tính toán nền móng theo TTGH thứ II, dùng hệ số an toàn trung bình n = 1,15

Các giá trị nội lực được xuất từ mô hình tính toán

b) Chọn kích thước móng

Xác định diện tích móng theo công thức:

h R

N

tc m

.

Trong đó:

F m : Diện tích đáy móng

Ntc: Lực dọc tiêu chuẩn tác dụng lên móng

Rtc: Cường độ chịu tải của nền đất

γ: Dung trọng lớp đất trên đáy móng

h: Độ sâu đặt móng

c)Xác định ứng suất đất nền

Áp lực tính toán tác dụng lên đáy nền được xác định bằng công thức:

gl o gl

( )

m1, m2 : Hệ số điều kiện làm việc của đất nền

ktc : Hệ số độ tin cậy, các số liệu tính toán lấy từ phòng thí nghiệm

γII: Dung trọng lớp đất từ đáy móng trở xuống

γ’: Dung trọng lớp đất từ đáy móng trở lên

cII: Lực dính

b: Bề rộng móng

A, B, D: Các hệ số, tra bảng

Với nền đất gia cố cừ tràm, mật độ 25 cây/m2, ta lấy sức chịu tải Rtc= 8T/m2,

Mô đun đàn hồi E xác định theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh ngoài hiện trường

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

( )

Trong đó:

: Giá trị ứng suất tại đáy móng

Ntc: Lực dọc tiêu chuẩn tác dụng lên móng

Fc: Diện tích đáy móng

e: Độ lệch tâm

L: Chiều dài móng băng

γ: Dung trọng lớp đất dưới đáy móng

gl tb n

i

E S

S

Trong đó:

h i : Chiều dày lớp phân tố thứ i

= 0,8: Hệ số nở hông, lấy theo qui phạm

Ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i

E: Môđun biết dạng của lớp chịu nén dưới đáy móng

f) Tính toán dầm móng, bản móng

Tính toán theo cấu kiện bê tong cốt thép chịu uốn thong thường

gl o gl

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

- Tên công trình: Trường Trung học phổ thông Lương Hòa A, huyện Châu

Thành; Đã đựơc phê duyệt dự án tại Quyết định số 2083/QĐ-UBND ngày 24/10/2018

của Ủy ban nhân dân tỉnh Trà Vinh; Địa điểm xây dựng: xã Lương Hòa A, huyện

Châu Thành, tỉnh Trà Vinh; Giá trị xây dựng: 22.000.000.000 đồng

- Nhà thầu khảo sát địa chất: Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng và môi trường

Duy Thành; Địa chỉ: Xã Hòa Thuận, huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh; Nhà thầu thiết

kế, lập dự toán: Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng Khánh Hưng; Địa chỉ: Số

135/29-31, đường Hùng Vương, phường 6, thành phố Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng

- Công trình 03 tầng, kiến trúc hình khối, kích thước mặt bằng là:

58,04x18,50m, chiều cao công trình 15,8m tính từ mặt sân, kích thước ô sàn điển hình:

4,20x3,90m

b) Điều kiện địa chất

Mực nước ngầm ở cao độ -1,20m so với mặt đất tự nhiên

Bảng 3.1 Địa chất công trình Trường THPT Lương Hòa A

Lớp

đất Bề dày (m)

W (%)

3.1.2 Phương án móng đơn trên hệ cọc sâu

a) Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

* Tải trọng chân cột:

Hình 3.1 Sơ đồ nút khung trục 12 (T, T.cm) công trình Trường THPT Lương Hòa A

Bảng 3.2 Nội lực chân cột khung trục 12 (T, T.m) công trình Trường THPT Lương Hòa A

Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ

BASE A MAX 1,00 2,49 55,450 2,630 0,51 0,003

BASE B MAX 2,46 21,08 21,080 0,898 -0,45 0,001

BASE C MAX 3,23 65,33 65,330 3,000 0,44 0,002

BASE D MAX 0,59 1,87 21,740 0,736 0,25 0,008

Tải trọng tính toán sử dụng để tính toán nền móng theo TTGH thứ I; Tải trọng

tiêu chuẩn được sử dụng để tính toán nền móng theo TTGH thứ II, dùng hệ số an toàn

trung bình n = 1,15

* Các giả thuyết tính toán:

- Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng

riêng lẻ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc; Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp

đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận

- Đài cọc xem như tuyệt đối cứng khi tính toán lực truyền xuống cọc; Tải trọng

của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc, không trực tiếp truyền lên phần đất

nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc

- Khi kiểm tra cường độ của đất nền và khi xác định độ lún của móng cọc thì

coi móng cọc như 1 móng khối quy ước bao gồm các cọc và phần đất giữa các cọc;

Việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền thiên

nhiên

* 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

Chọn cọc dài: 26,4m; Gồm các đoạn cọc: 02 đoạn 9m và 1 đoạn 9,4m

Chọn cọc tiết diện 25x25cm, diện tích bê tông Ab = 617cm2

Chọn cốt thép trong cọc: 4Ø16, diện tích cốt thép 8,04cm2, µ = 1,64%

Xác định độ mảnh và hệ số uốn dọc

Khi thi công ép cọc: l01 = v1 x l1 = 9,3m

Khi cọc chịu tải: l02 = v2 x l2 = 0,5 x αbd x l = 11,2m (αbd = 0,85)

Lấy l0 = max (l01, l02) = 11,2m

λ = l0/r = 45; Hệ số uốn dọc φ =0,9

Nhƣ vậy sức chịu tải theo vật liệu: Pvl = φ(RbAb + RsAs) = 94,99T

- Sức chịu tải theo đất nền:

+ Sức chịu tải theo ma sát xung quanh thân cọc: ∑

Trong đó: = 1,0 là chu vi mặt cắt ngang cọc

Ứng suất bản thân các lớp đất:

Bảng 3.3 Thành phần ma sát hông đất nền công trình Trường THPT Lương Hòa A

Ap = 0,004m2 - Diện tích tiết diện ngang mũi cọc

Các hệ số không thứ nguyên Nq; Nc; Nγ xác định dựa vào chỉ tiêu cơ lý của đất nền, áp dụng công thức của Meyerhof có: Nq = 3,59; Nc = 10,4; Nγ = 2,3

- Thông số về cọc:

Kích thước tiết vuông; Đường kính 0,25m; Diện tích: 0,0625m2

Chiều dài cọc xác định từ cốt đáy đài đến mũi cọc: H = 26,7m

Sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu làm cọc: Qvl = 94,99T

Sức chịu tải tính toán của cọc: Ptk = 32,5T

Trọng lượng tính toán bản thân cọc: Pc = 4,6T

- Thông số về đài:

Số lượng cọc trong đài: nc = 1 cọc

Kích thước đài móng theo phương x: Lx = 0,7m

Kích thước đài móng theo phương x: Ly = 0,7m

Chiều cao đài móng: Hđ = 0,8m

Độ sâu đặt đáy đài (so với MĐTN): H = 1,0m

Chiều cao làm việc của đài: H0 = 0,65m

Diện tích đáy đài: Fđ = 0,49m2

- Kiểm tra lực truyền xuống các cọc trong đài:

Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài: Nđ = n Fđ h tb = 1,1T

Trong đó:

n = 1,1 – Hệ số tin cậy tải trọng

tb = 2 - 2,2T/m3 - Trị trung bình trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: N = N0+Nđ = 22,8T

Mômen tính toán theo phương X xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài: Mx=M0x - Q0y.hđ = 1,8T

Mômen tính toán theo phương Y xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài: My=M0y - Q0y.hđ = 1,2T

Tọa độ x, y của cọc theo trục chuẩn tại tâm móng (giá trị tuyệt đối):

Khoảng cách xa nhất của 2 tim cọc biên theo phương X, L1 = 0m

Khoảng cách xa nhất của 2 tim cọc biên theo phương Y, L2 = 0m

∑ ; ∑

Lực truyền xuống các cọc xác định theo công thức:

∑

∑

- Kiểm tra chọc thủng đài móng:

- Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới móng khối quy ước:

Áp lực tiêu chuẩn đáy móng khối qui ước

Xác định góc truyền lực ⁄

: góc ma sát trung bình của các lớp đất

∑

∑ Chiều dài đáy khối móng quy ước:

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

Áp lực tính toán tác dụng lên đáy nền :

( )

m1 = 1 ; m2 = 1 - hệ số điều kiện làm việc của đất nền

ktc =1 - hệ số độ tin cậy, với các số liệu tính toán lấy từ phòng thí nghiệm

γII = 0,89 T/m3 - dung trọng lớp đất từ đáy móng khối quy ước trở xuống

γ’ = 0,82 T/m3 - dung trọng lớp đất từ đáy móng khối quy ước trở lên

cII = 2,70 T/m2 ; b = 10m; A = 0,293 ; B = 2,173 ; D = 4,694

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:

Ứng suất bản thân của đất tại đáy móng khối quy ước: 22,80T/m2

Ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy ước là: 0,56T/m2

Chiều rộng móng khối quy ước: 10,2m

Chiều dài móng khối quy ước: 10,2m

E (T/m2)

𝜎bt(T/m2)

0,1*𝜎bt(T/m2) Độ lún Si (cm)

Hình 3.2 Mặt bằng móng cọc công trình Trường THPT Lương Hòa A

Hình 3.3 Cấu tạo cọc công trình Trường THPT Lương Hòa A

Hình 3.4 Cấu tạo móng cọc công trình Trường THPT Lương Hòa A

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: Chi tiết theo phần phụ lục khối

lượng dự toán

Bảng 3.5 Chi phí xây dựng phần cọc, móng công trình Trường THPT Lương Hòa A

III THU NHẬP CHỊU THUẾ TÍNH TRƯỚC TL 5,5% x (T+C) 112.248.190

Chi phí xây dựng trước thuế G T+C+TL 2.153.124.365

Chi phí xây dựng sau thuế G XD G + GTGT 2.368.436.802

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:

STT Móng trục 12 Nội lực tính toán Nội lực tiêu chuẩn