KI ẾN TRÚC CÔNG TR ÌNH
Gi ới thiệu về công tr ình
Công trình chung cư cao tầng CO CO BAY tại Hoài Đức, Hà Nội, có quy mô 10 tầng với diện tích mặt bằng khoảng 1000 m² Các tầng có chiều cao 3,6m, tầng hầm cao 3m và tầng 1 cao 4,5m Vị trí xây dựng gần các công trình hạ tầng kỹ thuật và trục giao thông quốc gia, như quốc lộ và đường vành đai đang được hoàn thiện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư xây dựng khu dân cư mới.
Công trình được trang bị đầy đủ hệ thống chiếu sáng, trang âm và các hệ thống thông tin, bao gồm cả kết nối mạng Internet.
Tầng hầm: nơi trông giữxe cho người ở và khách
Tầng : Các phòng tổ chức điều hành, khu lễ tân, các khu dịch vụ
Tầng 2 đến tầng 9 : phục vụ nhu cầu ở
Khu đất xây dựng nằm trong khu quy hoạch, với các công trình lân cận đang thi công và chuẩn bị đầu tư, tạo điều kiện thuận lợi cho mặt bằng thi công rộng rãi.
Khu đất xây dựng nằm gần đường dây cao thế 6 KV, cách ô đất 100 m về phía Đông Phía Tây Bắc khu đất sẽ có các đường ống cấp nước và thoát nước được xây dựng dọc theo đường quy hoạch.
Phân tích ch ọn giải pháp kiến trúc cho công tr ình
1.2.1.Gi ải pháp mặt bằng
Mặt bằng các khối nhà có cùng một kích thước công trình, được tổ chức hình chữ nhật có bố trí lõi giao thông ở giữa công trình
Tầng hầm cao 3m, với cốt (-1,50 m) so với mặt sân hoàn thiện, được thiết kế để phục vụ nhu cầu đỗ xe cho cư dân các căn hộ ở các tầng trên Ngoài ra, tầng hầm còn có buồng chứa rác và lối vào cho ô tô thu rác, với cửa ra vào được bố trí ở hai bên hông tòa nhà.
Tầng 1 : Có chiều cao 4,5m Bố trí các không gian lớn để hoạt động dịch vụ, có các khu phụ kèm theo tạo điều kiện hoạt động độc lập cho từng không gian
Từ tầng 2 trở lên các tầng trên (tầng điển hình): Có chiều cao 3,6 m Mỗi tầng được bốtrí 11 căn hộ theo nhịp 8m x 8m Diện tích mỗi căn hộ : 60 m 2
Mái nhà được bốtrí các téc nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho các căn hộ
Hình 1.1: M ặt bằng tầng điển h ình c ủa công tr ình
1.2.2 Gi ải pháp mặt đứng
Công trình được phát triển liên tục về chiều cao, giúp tránh những thay đổi đột ngột, từ đó hạn chế biên độ dao động lớn tập trung tại khu vực đó.
Hình 1.2: Mặt đứng công trình
1.2.3.Gi ải pháp thông gió chiếu sáng
Khí hậu Hà Nội thường xuyên biến đổi, vì vậy các công trình thường sử dụng hệ thống điều hòa không khí nhân tạo Bên cạnh đó, việc thông gió tự nhiên cũng được thực hiện thông qua hệ thống cửa sổ ở mỗi tầng.
Hệ thống chiếu sáng của công trình kết hợp giữa chiếu sáng nhân tạo và tự nhiên, với hệ thống điện được bố trí trong cùng một hộp kỹ thuật bên cạnh các lồng thang máy Để đảm bảo nguồn điện liên tục 24/24h, tầng hầm được trang bị máy phát điện có công suất tính toán phục vụ toàn bộ công trình và duy trì hoạt động liên tục cho thang máy.
Hệ thống thoát nước được bố trí trong ống kỹ thuật tại cột góc khu vệ sinh và bếp, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho công trình Bể chứa nước bao gồm bể ngầm lớn và bể trên mái, với máy bơm ở tầng hầm để bơm nước lên và dẫn xuống các thiết bị Để đảm bảo thoát nước nhanh chóng, hệ thống thoát nước xung quanh mái được thiết kế với độ dốc về bốn phía, cùng với rãnh nước dẫn về hộp kỹ thuật chứa ống thoát nước mái.
1.2.4 Gi ải pháp cung cấp điện, nước sinh hoạt
Công trình được xây dựng gần hệ thống điện và nước của thành phố, mang lại sự thuận tiện trong quá trình sử dụng Hệ thống ống nước liên kết qua các tầng và kết nối với bể nước trên mái, với máy bơm đảm bảo nước được cung cấp hiệu quả Thiết kế hệ thống này không chỉ đảm bảo an toàn khi sử dụng mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa.
Nước thải từ các thiết bị vệ sinh như chậu rửa và thoát sàn được thu gom và dẫn vào hệ thống ống thoát nước đứng, nằm trong các hộp kỹ thuật của công trình.
Nước thải từ các thiết bị vệ sinh được dẫn qua ống và chảy vào hệ thống ống thoát nước đứng trong các hộp kỹ thuật, sau đó được dẫn đến bể tự hoại dưới công trình trước khi thoát ra cống thành phố.
1.2.5 Gi ải pháp cung cấp dịch vụ thông tin li ên l ạc
Trong công trình bố trí hệ thống điện thoại với dây dẫn được bố trí trong các hộp kỹ thuật, dẫn tới các phòng theo các đường ống chứa dây điện nằm dưới các lớp trần giả
Ngoài ra còn bố trí các loại ăng ten thu phát sóng kỹ thuật, hệ thống truyền hình cáp, mạng Internet phục vụ cho hộgia đình nào có nhu cầu
1.2.6 Các gi ải pháp khác
Ngoài các giải pháp trên thì giải pháp phòng cháy chữa cháy và vấn đề thoát hiểm khi có sự cố cũng là một vấn đề rất quan trọng đối với công trình cao tầng này Để nhằm ngăn chặn những sự cố xảy ra thì tại mỗi tầng đều có hệ thống biển báo phòng cháy, biển cấm hút thuốc lá, nhất là tại các cửa cầu thang Tại hành lang của mỗi tầng và ở gần cửa thang máy có bố trí các họng nước cứu hoả, treo các bình cứu hoả phòng khi có sự cố cháy, nổ Công trình được bố trí một cầu thang thoát hiểm ở bên ngoài nhà cho mỗi đơn nguyên tận dụng được khảnăng lưu thông và thoát người khi có sự cố Các cầu thang máy được bố trí ngay trục hành lang chung mỗi tầng là nơi mà tại mọi điểm trên mặt bằng đến đó thuận tiện và nhanh nhất, các cửa thoát và hành lang bố trí rất lưu loát.
Ngoài việc cung cấp giải pháp thoát nước hiệu quả, hệ thống cống rãnh cho nước mưa và nước sinh hoạt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì vệ sinh môi trường Bên cạnh đó, việc trồng cây xanh và cây cảnh không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn tạo điểm nhấn thẩm mỹ cho mặt tiền, mang lại không gian sống trong lành và dễ chịu.
GI ẢI PHÁP KẾT CẤU V À T ẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
2.1.1 Phân tích các d ạ ng k ế t c ấ u khung Đối với việc thiết kế công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu đóng một vai trò rất quan trọng, bởi vì việc lựa chọn trong giai đoạn này sẽ quyết định trực tiếp đến giá thành cũng như chất lượng công trình Có nhiều giải pháp kết cấu có thể đảm bảo khả năng làm việc của công trình do vậy để lựa chọn được một giải pháp kết cấu phù hợp cần phải dựa trên những điều kiện cụ thể của công trình
Hệ kết cấu khung chịu lực là một cấu trúc không gian bao gồm các khung ngang và khung dọc liên kết với nhau để chịu lực Để tăng cường độ cứng, các nút khung thường được thiết kế là nút cứng Ưu điểm của hệ kết cấu này là tạo ra không gian rộng rãi, dễ dàng bố trí mặt bằng và đáp ứng tốt các yêu cầu chức năng Tuy nhiên, nhược điểm của nó là độ cứng ngang tương đối nhỏ và tỷ lệ thép trong các cấu kiện thường cao Hệ kết cấu khung chịu lực này thích hợp cho các công trình có tải trọng ngang nhỏ.
Hệ kết cấu vách chịu lực là một cấu trúc bao gồm các tấm phẳng thẳng đứng có khả năng chịu tải trọng đứng và ngang, rất phù hợp cho các công trình nhà cao tầng Tuy nhiên, việc sử dụng hệ kết cấu này có thể hạn chế sự linh hoạt trong việc bố trí các phòng trong không gian.
Hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách - lõi chịu lực là sự kết hợp giữa hai hệ kết cấu đầu tiên, mang lại ưu điểm của cả hai giải pháp và khắc phục nhược điểm của chúng Giải pháp này được sử dụng rộng rãi nhờ vào những lợi ích vượt trội của nó Trong thiết kế, hệ kết cấu này được phân chia thành hai dạng sơ đồ tính: sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng, tùy thuộc vào cách làm việc của khung.
Sơ đồ giằng là cấu trúc khi khung chỉ tiếp nhận tải trọng theo phương đứng, trong khi tải ngang và phần tải đứng còn lại được hỗ trợ bởi vách và lõi Trong sơ đồ này, các nút khung được thiết kế với khớp, và cột có độ cứng chống uốn thấp.
Sơ đồ khung giằng cho thấy rằng khung không chỉ chịu tải trọng đứng mà còn cả tải trọng ngang, cùng với lõi và vách Trong sơ đồ này, các nút khung được coi là nút cứng, đảm bảo tính ổn định và độ bền cho cấu trúc.
Kết cấu bê tông cốt thép là hệ kết cấu chịu lực phổ biến nhất toàn cầu Các nguyên tắc thiết kế và cấu tạo cho kết cấu bê tông cốt thép liền khối trong nhà cao tầng bao gồm các yếu tố quan trọng cần được chú ý.
Kết cấu phải có độ dẻo và khảnăng phân tán năng lượng lớn (Kèm theo việc giảm độ cứng ít nhất)
Dầm phải bị biến dạng dẻo trước cột
Các nút phải khoẻhơn các thanh (cột và dầm ) qui tụ tại đó.
Việc thiết kế công trình phải tuân theo những tiêu chuẩn sau:
Vật liệu xây dựng cần có tỷ lệ giữa cường độ và trọng lượng càng lớn càng tốt ( Tức vật liệu càng nhẹ)
Tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể khắc phục được tính chịu lực thấp của vật liệu hoặc kết cấu
Tính thoái biến thấp nhất là khi chịu tải trọng lặp
Tính liền khối cao: Khi bịdao động không nên xảy ra hiện tượng tách rời các bộ phận công trình
Giá thành hợp lý: Thuận tiện cho khảnăng thi công
Hình dạng mặt bằng nhà nên đơn giản và gọn gàng, với độ cứng chống xoắn lớn Tránh thiết kế mặt bằng trải dài hoặc có hình dạng phức tạp, đồng thời đảm bảo rằng tâm cứng trùng với trọng tâm và nằm trong đường tác dụng của lực tải trọng ngang.
Hình dạng nhà cần phải đơn điệu và liên tục, tránh sự thay đổi đột ngột về chiều cao, đồng thời tỷ số chiều cao trên bề rộng không nên quá lớn để đảm bảo tính cân đối Độ cứng và cường độ của công trình cũng cần được phân bố đồng đều theo chiều cao, tránh sự thay đổi đột ngột và ứng suất tập trung tại các nút Việc lựa chọn giải pháp kết cấu là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và chất lượng công trình Do đó, cần căn cứ vào các điều kiện cụ thể của công trình để chọn giải pháp kết cấu phù hợp.
Phương án lựa chọn kết cấu khung – vách - lõi chịu lực mang lại khả năng chịu tải cao cho công trình Đối với công trình chung cư, phương án khung bê tông cốt thép kết hợp với lõi chịu lực là sự lựa chọn tối ưu nhất.
2.2 LỰA CHỌN SƠ BỘ CẤU KIỆN
Bêtông cấp độ bền B25 có:
Thép có 10 dùng thép CB240-T có:
Thép có ≥ 10 dùng thép CB400-V có:
2.2.2 L ựa chọn chiều d ày sàn
Công thức xác định chiều dày bản sàn như sau: hs = D l m (2 - 1) Trong đó:
Hệ số D phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng đứng tác dụng lên sàn, có giá trị từ 0,8 đến 1,4 Nhịp l được tính toán theo phương chịu lực của bản sàn Hệ số m phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, với giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc theo hai phương và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc theo một phương.
Xét các ô sàn : Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng kết cấu ta phân các ô sàn ra làm 2 loại:
+ Loại 1: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 ≤ 2 ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê 4 cạnh)
+ Loại 2: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 2 ô sàn làm việc theo 1 phương
Mặt bằng diện tích các ô sàn xem hình A.1 phần phụ lục
Bềdày các ô sàn được tính toán ở bảng A.1 ( phụ lục)
Vậy chọn hs = 0,11m = 110mm cho toàn bộ sàn tầng điển hình của công trình
2.2.3 Xác định tiết diện dầm
Chiều cao tiết diện dầm hd chọn sơ bộ theo nhịp:
m (2 - 2) ld – Nhịp của dầm đang xét; md – Hệ số kểđến vai trò của dầm (Với dầm phụ: m d 12 20 ; với dầm chính: m d 8 12; với đoạn dầm consol:m d 5 7)
Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng 0,3 0,5 h d
Bảng A.2 trong phụ lục cung cấp bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng điển hình Đối với các tầng khác, tiết diện dầm cũng được tính toán tương tự và thể hiện trong các bản vẽ.
2.2.4 Xác định tiết diện cột
Kích thước tiết diện cột được chọn theo công thức sau:
N – Lực dọc sơ bộxác địnhtheo công thức:
Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột được xác định bởi tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời, với giá trị kinh nghiệm dao động từ 0.8 đến 1.1 T/m² Số sàn phía trên tiết diện đang xét, bao gồm cả mái, cũng cần được xem xét trong quá trình tính toán.
Rb – Cường độ tính toán về nén của bê tông ;
Bêtông B25 có R b,5MPa = 145 KG/cm 50 T/m 2
Bảng lựa chọn kích thước tiết diện cột xem trong bảng A.3 ( phụ lục )
Các tầng còn lại được thể hiện trong bản vẽ mặt bằng định vị cột vách
2.2.5 L ựa chọn tiết diện vách l õi
Theo TCVN 198 – 1997 quy định: Độ dày của thành vách chọn không nhỏhơn 150mm và không nhỏhơn 1/20 chiều cao tầng: (150mm;180mm)
Vậy sơ bô chọn độ dày của lõi thang máy là 300mm Đối với tiết diện tường tầng hầm ta chọn là 250mm
Dựa trên các kết quả tính toán và giải pháp đã được lựa chọn, chúng ta tiến hành lập mặt bằng kết cấu và xem xét các bản vẽ KC Toàn bộ công trình sau đó được mô hình hóa trong phần mềm Etabs 2016.
2.3.1.1 T ả i tr ọ ng b ả n thân k ế t c ấ u (TBT) các tải trọng này sẽ được chương trình nhập vào khi ta khai báo hệ số vượt tải là 1,1) Ngoài ra còn có trọng lượng của tường ngăn, các lớp vật liệu của các lớp sàn và mái
2.3.1.2 T ĩnh tải ho àn thi ệ n (TTS)
Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán theo công thức sau: tt tc q q n (2 – 7)
Trong đó: q tc – Tải trọng tiêu chuẩn : q tc h ht Kg/ m 2 ; hht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);
– Trọng lương riêng (Kg/m 3 ); n– Hệ sốđộ tin cậy
Các bảng tĩnh tải hoàn thiện được thể hiện trong bảng A.4 phụ lục
Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng điển hình trong etabs được thể hiện trong hình A.2 phụ lục
2.3.1.3 T ải trọng tườ ng (TTT)
Tải trọng do tường xây trên dầm được tính theo công thức: t t t g t g b h n (2-8)
Trong đó : bt – Chiều dày tường ht – Chiều cao tường
Chiều cao tường được xác định :
Trong đó : ht - Chiều cao tường;
H - Chiều cao tầng nhà; hd,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng
THI ẾT KẾ KẾT CẤU THÂN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CỘT
- Khái ni ệ m v ề nén l ệ ch tâm xiên :
Nén lệch tâm xiên là trường hợp nén lệch tâm mà mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện
Thực tếthường gặp ở tiết diện hình chữ nhật có hai trục đối xứng (tiết diện tròn không xảy ra nén lệch tâm xiên)
Gọi hai trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn và trục Ox là o
Hình 3.1: S ơ đồ nội lực nén lệch tâm xi ên
Có thể phân mômen uốn M thành hai thành phần tác dụng trong hai mặt phẳng chứa trục Ox và Oy là Mx và My (Xem hình vẽ 1.1)
Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng Mx và My theo hai phương thì mômen tổng M là:
Các cặp nội lực cần:
Tiến hành tính toán cốt thép cho từng cặp nội lực
Công trình được thiết kế với các cột chịu mô men lớn theo cả hai phương Mx và My, yêu cầu tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên Để tính toán cốt thép, chúng ta chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành trường hợp nén lệch tâm phẳng tương đương.
Tiết diện có kích thước Cx; Cy, điều kiện để áp dụng phương pháp là:
Hình 3.2: Sơ đồ tính toán cột chịu nén lệch tâm xi ên Độ mảnh của cột:
(3-5) (3-6) Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax= (3-7) eay= (3-8)
Tiết diện chịu lực nén N, mô men uốn Mx; My, Sau khi xét uốn dọc theo hai phương tính được hệ số x; y Mô men đã gia tăng:
Tùy theo các giá trị mà xem xét đưa về lệch tâm phẳng theo phương X hay phương
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện
M1=Mx1; M2=My1 ea = eax+0,2eay h= Cy; b= Cx
M1=My1; M2=Mx1 ea = eay+0,2eax
Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ là: a; ho= h-a; Z = h-2a
Chuẩn bị các số liệu để tính toán: Rn; Ra; Ra’; R (Hệ số phụ thuộc Rnvà Ra)
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:
Hệ số chuyển đổi mo:
Tính mô men tương đương khi chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng:
Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: eo = max(e1; ea)
Dựa vào eo và x1 để phân biệt các trường hợp lệch tâm
Trườ ng h ợ p 1: Lệch tâm rất bé: tính toán như nén đúng tâm.
Hệ sốảnh hưởng đến độ lệch tâm:
Hệ số uốn dọc phụ thêm:
Khi 14 thì lấy = 1, khi 14< Rho Xác định chiều cao vùng nén:
Diện tích toàn bộ cốt thép:
Trườ ng h ợ p 3: Lệch tâm lớn: đồng thời x1 Rho
-Lựa chọn diện tích cốt thép lớn nhất để bố trí thép cho cột
Với hàm lượng cốt thộp phải thoả món: àmin≤às≤àmax
Trong đó: àmin: hàm lượng cốt thộp tối thiểu àmin=1% àmax: hàm lượng cốt thộp tối đa: àmax=6% n a n e e st R R bh
-Đường kính thép đai: ≥ (0.25max;5mm)
-Khoảng cách giữa các cốt đai: s≤(15min ;400mm)
-Tại đoạn nối chồng thép dọc: s≤10min
-Kiểm tra lớp bảo vệ cốt thép:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẤU TẠO CỘT BE TONG CỐT TH ÉP
Trong cấu kiện chịu nén cần đặt khung cốt thép gồm các cốt thép dọc và cốt thép ngang (hình 4.1a)
3.2.1 C ốt thép dọc chịu lực
Cốt thép dọc chịu lực thường dùng các thanh đường kính 12 40 Khi cạnh lớn hơn 200mm nên chọn 16
Trong cấu kiện nén đúng tâm cốt thép dọc được đặt đều theo chu vi (hình 4.1b)
Trong cấu kiện nén lệch tâm có tiết diện chữ nhật, cốt thép dọc chịu lực tập trung được đặt theo cạnh b và chia thành hai phần: As và A’s Cốt thép A’s nằm phía chịu nén nhiều hơn, gần với điểm đặt lực N, trong khi cốt thép As ở phía đối diện, chịu kéo hoặc nén ít hơn, xa điểm đặt N hơn Khi As bằng A’s, cấu kiện có tính đối xứng, nhưng khi không bằng nhau, cốt thép trở nên không đối xứng Việc đặt cốt thép đối xứng giúp đơn giản hóa thi công, đặc biệt khi cấu kiện chịu mômen đổi dấu có giá trị gần bằng nhau, điều này hợp lý về phương diện chịu lực.
Khi tính toán cốt thép không đối xứng với một cặp nội lực M và N đã biết, thường cho kết quả lượng thép ít hơn so với cốt thép đối xứng Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, sự chênh lệch giữa hai phương pháp này không lớn.
Chỉ nên sử dụng cốt thép không đối xứng trong những trường hợp đặc biệt, khi cấu kiện chịu mômen không đổi dấu hoặc khi mômen theo một chiều lớn hơn chiều kia Việc tính toán cần chứng minh rằng việc áp dụng cốt thép không đối xứng sẽ mang lại hiệu quả tiết kiệm đáng kể.
Hình 3.3: C ốt thép dọc chịu lực trong cấu kiện Đặt s 0
Là tỷ số phần trăm cốt thép Giá trị và ' không bé hơn min Theo TCVN 356-
2005 giá trị min lấy theo độ mảnh l 0
B ả ng 3.1: Giá tr ị t ỉ s ố c ố t thép t ố i thi ể u
Khi chưa sử dụng quá 50% khảnăng chịu lực của cấu kiện thì min 0, 05% không phụ thuộc độ mảnh
Trong những trường hợp đặc biệt, tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm có thể được bố trí cốt thép dọc đều theo chu vi Việc này nhằm tăng khả năng chịu uốn của cấu kiện theo cả hai phương và tránh việc đặt quá nhiều thép ở một cạnh, từ đó giảm khó khăn trong thi công.
Gọi Ast là diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực Đặt t s b
Diện tích tính toán của tiết diện bê tông được ký hiệu là Ab Trong cấu kiện nén lệch tâm, cốt thép được đặt theo cạnh b, với A s t = A s + A ' s và A b = b.h 0 Đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm, cốt thép được bố trí theo chu vi, trong khi ở cấu kiện nén trung tâm, Ab tương ứng với diện tích tiết diện.
Nên hạn chế tỉ số cốt thép t :
Giá trị 0 được xác định là 2 lần giá trị min, trong khi giá trị max phụ thuộc vào quan điểm sử dụng vật liệu Để hạn chế việc sử dụng thép, giá trị max thường được quy định là 3% Tuy nhiên, để đảm bảo sự tương tác hiệu quả giữa thép và bê tông, giá trị max thường được lấy là 6%.
3.2.2 C ốt thép dọc cấu tạo
Khi sử dụng cấu kiện nén lệch tâm với chiều cao h ≥ 500mm, cần đặt cốt thép As và A’s tập trung theo cạnh b, đồng thời bố trí cốt thép dọc cấu tạo ở giữa cạnh h Việc này giúp chịu đựng ứng suất do bê tông co ngót và biến đổi nhiệt độ, đồng thời giữ ổn định cho các nhánh cốt đai dài Cốt thép cấu tạo không tham gia vào tính toán khả năng chịu lực, có đường kính tối thiểu ≥ 12mm và khoảng cách theo phương cạnh ngắn h cần được tuân thủ.
Khi chiều cao S0 nhỏ hơn hoặc bằng 500mm, như thể hiện trong hình 4.2, các thanh số 1 là cốt thép cấu tạo Nếu đã bố trí cốt thép dọc chịu lực theo chu vi, thì không cần thiết phải lắp đặt thêm cốt thép cấu tạo.
Hình 3.4: C ốt dọc cấu tạo v à c ốt thép đai
Trong khung bê tông cốt thép, cốt đai đóng vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí của cốt thép dọc trong quá trình thi công và đảm bảo sự ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Đặc biệt, khi cấu kiện phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực cắt Đường kính tối đa của cốt đai cần được xác định chính xác để đảm bảo hiệu quả của kết cấu.
Khoảng cách cốt đai ad k mim và a0
Khi Rsc≤ 400MPa lấy k = 15 và a0 = 500mm;
Khi Rsc > 400MPa lấy k = 12 và a0 = 400mm
Nếu tỉ lệ cốt thép dọc ' 1,5% cũng như khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà t 3%
Trong đoạn nối thép dọc, khoảng cách a d 10
Cốt thép đai có vai trò quan trọng trong việc bao quanh toàn bộ cốt thép dọc, giúp giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra Để đạt được điều này, cần đặt các cốt thép dọc (tối thiểu một thanh) vào vị trí uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các chỗ uốn không vượt quá 400mm theo cạnh tiết diện Nếu chiều rộng tiết diện không lớn hơn 400mm và mỗi cạnh không có quá 4 thanh cốt thép dọc, có thể sử dụng một cốt thép đai duy nhất để bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.
THI ẾT KẾ CHO CẤU KIỆN CỘT
3.3.1 Thi ết kế nhóm c ột C3 (50x60cm)
Từ bảng tổ hợp nội lực cột chọn các cặp nội lực sau để tính :
Chọn chiều dày lớp bảo vệ (khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén) là a = a' = 5cm ho ` - 5 = 55 cm ; Z = h - 2a = 60 - 2x5 = 50 cm
+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên (eax = eax) lấy lớn hơn c
30 30 2cm Lấy eax=2 cm Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo 2 phương : ea = eay + 0,2eax = 2 + 0,2.2= 2,4 cm Ảnh hưởng của uốn dọc : ox 0,6.300
Chiều dài tính toán của cột lo được xác định bằng công thức lox và loy = 0,6.lc, trong đó lc là chiều dài tính toán Bán kính quán tính của tiết diện theo phương mặt phẳng uốn được ký hiệu là rx và ry, với tiết diện chữ nhật có r = 0,288h.
Xét uốn dọc: x ,41 và y,41 đều nhỏhơn 28 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc và lấy x = y = 1
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng :
Tính mômen tương đương M ( đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
b o 0,4 m Độ lệch tâm tĩnh học :
Với kết cấu siêu tĩnh : eo = max (e1, ea) = max (5; 2,4) = 5 cm
Cần tính x theo công thức sau:
Tính cốt thép A ' s theo công thức (5.23)
Tương tự ta tính với 2 cặp nội lực còn lại ta có bảng sau:
Cặp NL N Mx My Ast
Từ 3 cặp tổ hợp nội lực → chọn cốt thép theo cặp thứ 3 có Ast = 32,93 cm 2
Hàm lượng cốt thép thực tế là :
3.3.2 Thiết kế nhóm cột C2 (70x70cm)
Từ bảng tổ hợp nội lực cột chọn các cặp nội lực sau để tính :
Chọn chiều dày lớp bảo vệ (khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén) là a = a' = 5cm ho p - 5 = 65 cm ; Z = h - 2a = 70 - 2x5 = 60 cm
+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên (eax = eay) lấy lớn hơn c
30 30 Lấy eax=2,3 cm Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo 2 phương : ea = eay + 0,2eax = 2,3 + 0,2.2,3= 2,76 cm Ảnh hưởng của uốn dọc : ox 0,7.300
Chiều dài tính toán của cột được xác định bằng công thức lo = 0,7.lc, trong đó lox và loy là các thông số liên quan Bán kính quán tính rx và ry của tiết diện theo phương mặt phẳng uốn được tính toán, với tiết diện hình chữ nhật có giá trị r = 0,288h.
Xét uốn dọc: x ,41 và y,41 đều nhỏhơn 28 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc và lấy x = y = 1
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng :
Tính mômen tương đương M ( đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
b Độ lệch tâm tĩnh học :
Với kết cấu siêu tĩnh : eo = max (e1, ea) = max (0,76; 2,76) = 2,76 cm
Cần tính x theo công thức sau:
Tính cốt thép A ' s theo công thức (5.23)
Tương tự ta tính với 2 cặp nội lực còn lại ta có bảng sau:
Cặp NL N Mx My Ast
Từ 3 cặp tổ hợp nội lực → chọn cốt thép theo cặp thứ 1 có Ast = 38,97 cm 2
Hàm lượng cốt thép thực tế là :
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẤU KIỆN DẦM
Theo chiều cao của tòa nhà, các tầng thường có cấu trúc và tải trọng giống nhau Nếu nội lực do gió không thay đổi nhiều, giá trị nội lực trong bảng tổ hợp sẽ ít biến động, do đó có thể tính toán một dầm đại diện cho các tầng tương tự.
Tóm tắt quy trình tính toán các bài toán cốt thép dầm như sau:
Giả thiết tính toán trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép bao gồm các yếu tố quan trọng như a0, là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo Chiều cao có ích của tiết diện được xác định bằng công thức ho = hs – a0, trong đó ho là chiều cao có ích và hs là chiều cao tổng thể Bên cạnh đó, b là bề rộng tính toán của tiết diện, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chịu lực của cấu trúc.
Sau khi xác định giá trị nội lực M từ phần mềm tại các vị trí gối và nhịp của dầm, chúng ta tiến hành tính toán cốt thép theo trình tự đã được xác định.
-Tính theo tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn
Kích thước tiết diện bxh
+ Nếu , nghĩa là kích thước tiết diện chọn bé, có thể xử lý như sau:
-Nếu thì giữ nguyên tiết diện và tính thép theo bài toán tính cốt kép
-Nếu thì nên thay đổi tiết diện dầm Trong trường hợp này sẽlàm thay đổi tải trọng và nội lực trong toàn khung
+Nếu thì tra bảng ra
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
+ Nếu : Chọn và bố trí cốt thép để kiểm tra lại a, nếu xấp xỉ hoặc lớn hơn a giả thiết là có thể chấp nhận được
-Tính theo trường hợp tiết diện chữ nhật đặt cốt kép
Trong trường hợp tính cốt đơn như đã nói ở trên, nếu thì tính thép theo bài toán cốt kép Ta tính theo cách sau:
Coi như chưa biết A’s tính cả A’s và As
-Tính cốt dọc chịu mômen dương.
Bản sàn đổ toàn khối với phần trên của dầm nên khi chịu mômen dương được tính như tiết diện chữ T có cánh trong vùng nén
-Độvươn của sải cánh được lấy như sau
Một nửa nhịp thông thủy giữa hai dầm dọc
-Kiểm tra vị trí trục trung hòa
Nếu Trục trung hòa qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật, kích thước như đã trình bày ở mục trên
Nếu Trục trung hòa đi qua sườn, tính theo tiết diện chữT dưới đây.
-Tính cốt dọc cho tiết diện chữ T
-Từ am tra bảng hoặc tính ra được và xác định As theo công thức:
Cốt thép đai đặt theo kinh nghiệm, yêu cầu cấu tạo.
TÍNH TOÁN C ỐT THÉP CHO CÁC PHẦN TỬ DẦM
3.5.1 Tính toán cho d ầ m dầm B10 nhịp AB – khung trục 2 tầng 1
Nội lực dầm được xác định và tổ hợp tại ba tiết diện chính Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, chúng ta lựa chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất tại ba tiết diện: giữa nhịp và hai đầu dầm để tiến hành tính toán thép.
Tiết diện Đầu dầm Giữa dầm Cuối dầm
Tính c ố t thép cho g ố i A và B ( momen âm )
Tiết diện cuối dầm : M = -33,41 (T.m) = -33,41x10 5 (kG.cm)
Cánh nằm trong vùng chịu kéo và được thiết kế với tiết diện hình chữ nhật có chiều rộng b = 30 cm Cốt thép dầm chính cần được đặt dưới hàng trên cùng của cốt thép bản ở vị trí gối.
Ta có: m = 0.13 < R = 0,405 Đặt cốt đơn
Kiểm tra tỉ lệ cốt thép:
Tiết diện đầu dầm : M = -30,69T.m = -30,69x10 5 (kG.cm)
Cánh nằm trong vùng chịu kéo, với tiết diện hình chữ nhật có chiều rộng b = 30 cm Cốt thép dầm chính cần được đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của cốt thép bản trên gối.
Ta có: m = 0,12< R = 0,405 Đặt cốt đơn
Kiểm tra tỉ lệ cốt thép:
Tính c ốt thép cho nhịp AB ( momen dương )
Tiết diện chữ T cánh nằm trong vùng nén Bề rộng cánh là: bf = bdc + 2.Sf.
Sf là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị:
+ Một nửa khoảng cách thông thủy của 2 dầm ngang liền kề:
+ Một phần sáu nhịp dầm:
Mô men dương lớn nhất: M = 25,69x10 5 (kG.cm) < Mf ,95x10 6 (KG.cm)
Trục trung hoà đi qua cánh :
Kiểm tra tỉ lệ cốt thép:
Để đơn giản hóa quá trình thi công, việc tính toán cốt thép đai cho dầm cần được thực hiện dựa trên lực cắt lớn nhất, sau đó áp dụng cách bố trí tương tự cho các dầm khác.
Lực cắt lớn nhất trong các dầm được xác định là Qmax = 22,16 T (tương đương 22160 kG) Để đảm bảo rằng bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng, cần kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính.
-Kiểm tra điều kiện để tính toán cốt đai:
Ta cần phải tính toán cốt đai
-Kiểm tra điều kiện khảnăng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm:
Vậy dầm đủ khảnăng chịu ứng suất nén chính
+Tính toán cốt đai: Từ điều kiện đảm bảo cường độ trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất là: Q Q đ b 4,5 R bh q bt 0 2 sw
+Chọn cốt đai 8, 2 nhánh có asw = 0,503 cm 2
+Ta có: S = min{Stt;Sct;Smax}
2 2 30 30 ct ct h cm s s cm cm
s min s s tt ; ; ct s max min 56;30;119 30 cm
Từ bảng tổ hợp nội lực cho dầm, có thể nhận thấy rằng tại nhịp giữa của các dầm, do lực cắt nhỏ, nên cốt đai được bố trí thưa hơn với khoảng cách tối thiểu là min(0,75; 50) và min(56, 25; 50).
Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng:
+Điêu kiện kiểm tra: Qmax Q đb
-Với cốt đai 8 hai nhánh, S = 200 (mm) ta có:
Vậy ta ta tính khảnăng chịu cắt theo mặt cắt c = 2xh 0 = 150 (cm) w w w
Vì lực cắt lớn nhất trong dầm < Q đb nên ta không cần bố trí cốt xiên.
THI ẾT KẾ KẾT CẤU S ÀN CÔNG TRÌNH
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẤU KIỆN S ÀN
Lập mô hình sàn tầng điển hình bằng phần mềm SAFE 16.0.1 và chạy chương trình để phân tích Chia sàn thành các dải bản đi qua đầu cột và dải bản giữa nhịp theo hai phương Do nội lực tại các dải không đồng đều, cần chia mômen tại các vị trí cho bề rộng dải để xác định mômen dương lớn nhất và mômen âm lớn nhất.
Tính toán thép tương tựnhư với dải dầm có bề rộng bằng 1m, chiều cao dầm bằng chiều dày sàn.
THI ẾT KẾ CHO CẤU KIỆN S ÀN
Hình 4.1: N ội lực sàn theo phương X tầng điển h ình
Hình4.2: N ội lực sàn theo phương Y tầng điển h ình
Sau khi tính toán ta có mômen dương và mômen âm theo phương X, Y như sau:
Phần tử Vị trí Tổ hợp M
B ả ng 4.1: N ộ i l ực sàn theo phương X tầng điể n hình
B ả ng 4.2: N ộ i l ực sàn theo phương Y tầng điể n hình
Sau khi tính toán ta có mômen dương lớn nhất và mômen âm bé nhất theo phương X,
+ Tính thép chịu mô men dương M = 1,8 Tm
Giả thiết a = 20 mm, ta tính được ho = 110 – 20 = 90mm
Thỏa mãn điều kiện hạn chế chiều cao vùng nén
Tính diện tích cốt thép AS:
Chọn thép 10 với As = 0,79 cm 2
Khoảng cách giữa các cốt thép là :
chọn a = 10 cm có AS = 7,854 cm 2
Ta tính được bảng sau:
Bảng tính chọn thép theo biểu đồ moment xuất ra từ Safe được nêu trong Bảng D.1 trong Phụ Lục.
THI ẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN NGẦM
X Ử LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
Số liệu địa chất công trình được xây dựng dựa vào kết quả khảo sát 5 hốkhoan đánh số từLK I đến LK V với độ sâu khảo sát từ 35,8 – 37,5(m)
Lớp đất lấp, thành phần chính là cát, cát pha màu nâu xám, trạng thái dẻo cứng, ẩm, có lẫn phế liệu xây dựng, tạp chất, dày 1,2(m) Độẩm : W = 24,2 %
Dung trọng tự nhiên : w = 1,86(g/cm 3 )
Môđun biến dạng : Eoi = 70(kG/cm 2 )
L ớ p 2: Đất sét pha, xám nâu, xám vàng, dẻo mềm đến dẻo chảy, bề dày 7,7(m) Độẩm : W = 35,7 %
Dung trọng tự nhiên : w = 1,82(g/cm 3 )
Môđun biến dạng : Eoi = 56,4(kG/cm 2 )
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho kết quả : N = 5
Cát hạt nhỏ, đôi chỗ xen kẹp các ổ, mạch mỏng cát hạt trung, hạt bụi, xám tro, xám đen, xám ghi, chặt vừa – xốp, bề dày 6,7(m)
Dung trọng tự nhiên : w = 1,89(g/cm 3 )
Môđun biến dạng : Eoi = 110(kG/cm 2 )
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho kết quả : N = 21
Cát pha màu xám tro, xám đen, chảy, lẫn ít tàn tích thực vật, dày 6(m) Độ ẩm : W = 31,4 %
Dung trọng tự nhiên : w = 1,84 g/cm 3
Góc ma sát trong : = 17 o , C = 0,077(kG/cm 2 )
Môđun biến dạng : Eoi S(kG/cm 2 )
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho kết quả : N = 6.
Sét pha, xám nâu, xám ghi, xám xanh, dẻo cứng , dày 4,8(m) Độ ẩm : W = 31,5 %
Dung trọng tự nhiên : w = 1,85 g/cm 3
Góc ma sát trong : = 6 o , C = 0,219(kG/cm 2 )
Môđun biến dạng : Eoi ,7(kG/cm 2 )
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho kết quả : N = 13
Cát hạt nhỏ - trung, màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt, lẫn ít sạn sỏi, dày 7,2(m) Dung trọng tự nhiên : w = 1,92(g/cm 3 )
Môđun biến dạng : Eoi = 169,5(kG/cm 2 )
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho kết quả : N = 39
Cuội sỏi sạn thạch anh lẫn ít cát, trạng thái rất chặt
Dung trọng tự nhiên w =2,05(g/cm 3 )
Môđun biến dạng Eoi = 400(kG/cm 2 )
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lần cho kết quả : N = 100
Mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -15m so với cốt tự nhiên, với tính chất nước ít ăn mòn Do yêu cầu thi công móng ở độ sâu lớn, ảnh hưởng của nước ngầm đến móng công trình là không đáng kể Các lớp đất trong trụ địa chất không có dị vật cản trở thi công, cho thấy điều kiện địa chất công trình thuận lợi.
Lớp 1, 2, 4 là các lớp đất yếu, không có ý nghĩa đặt nền móng cho các loại công trình
Cát hạt nhỏ (lớp3), cát hạt nhỏ – trung (lớp 6) chỉ thích hợp cho việc đặt nền móng các loại công trình có tải trọng nhỏ và vừa
Cuội sỏi sạn lẫn ít cát (lớp 7) có khảnăng chịu tải cao, ít biến dạng
Hình 5.1: H ố khoan địa chất của nền đất dưới chân công tr ình
L ẬP PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU NGẦM CHO CÔNG TR ÌNH
5.2.1 Đề xuất phương án móng
Việc chọn phương án móng cần dựa vào điều kiện địa chất thủy văn và tải trọng tại chân cột, nhằm đảm bảo yêu cầu về độ lún của công trình Hơn nữa, địa điểm xây dựng cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn biện pháp thi công cọc.
Lực dọc lớn nhất tại chân cột biên đạt 316,4T, trong khi cột giữa ghi nhận 383,9T Các giá trị nội lực này cho thấy sự lớn lao, do đó cần lựa chọn móng cọc sâu để truyền tải trọng xuống lớp cuội sỏi phía dưới.
Do vậy,các giải pháp móng có thể sử dụng được là:
+ Phương án móng cọc ép
+ Phương án móng cọc khoan nhồi
Phương án móng cọc ép:
-Không gây chấn động mạnh;
-Dễ thi công , kiểm tra được chất lượng cọc ;
-Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn;
Khó thi công khi phải xuyên qua lớp sét cứng hoặc cát chặt
Phương án móng cọc khoan nhồi :
Có thểkhoan đến độ sâu lớn, cắm sâu vào lớp cuội sỏi;
Kích thước cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn , chịu tải trọng động tốt;
Không gây chấn động trong quá trình thi công
Thi công phức tạp , cần phải có thiết bị chuyên dùng;
Khó kiểm tra chất lượng cọc;
Giá thành tương đối cao
Sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi cho cột chính và tường vây ngoài tầng hầm là lựa chọn tối ưu, đáp ứng tốt yêu cầu sức chịu tải và khả năng thi công Để đảm bảo hiệu quả, cần hạ mũi cọc xuống lớp đất cuội sỏi sạn (lớp đất 7), giúp cọc hoạt động theo cơ chế chống ma sát.
TÍNH TOÁN C ỌC
5.3.1 Thông số về cọc Đường kính tối thiểu của cọc khoan nhồi được diễn giải như sau: Đối với cọc khoan có cốt thép quy định, hầu hết các luật xây dựng đều đề nghị dùng một cường độ bê tông thiết kế, fc, theo bậc fc’/4,
Do đó, đường kính tối thiểu trở thành:
Cốt thép (CT) dọc chịu lực loại CB400-V (Rs650 KG/cm 2 ): cốt thép trong cọc định lượng theo tỷ lệ % với diện tích BT tiết diện cọc
Cốt đai dùng CB240-T (Rs = 2250 kg/cm2)
Cốt thép được thiết kế theo quy định sau đây:
Cốt thép được bố trí theo tính toán
Nếu cọc chịu nén đúng tâm, thì cốt thép chỉ cần bố trí đến 1/3 chiều dài cọc
Nếu cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ thì cần bố trí cốt thép hết cả chiều dài cọc
Cọc chịu nén có hàm lượng thép chủ (thép dọc) ≥ 0,2 ÷ 0,4%
Cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ có hàm lượng thép chủ ≥ 0,4 ÷ 0,65%
Cốt thộp chủ bố trớ theo chu vi cọc, cú đường kớnh tối thiểu ỉ≥12mm
Cốt thọp đai ỉ6 ữ 10mm được đặt cách nhau từ 200 ữ 300mm, có thể sử dụng cốt đai đơn hoặc vòng xoắn liên tục Tuy nhiên, vòng xoắn liên tục chỉ nên áp dụng cho loại cọc nhỏ với đường kính D 60cm và D 80cm.
Khi lồng cốt thép dài hơn 4m, cần bổ sung một thộp đai có đường kính lớn hơn (ví dụ ỉ12 hoặc ỉ14) cách nhau mỗi 2m để tăng cường độ bền cho lồng cốt thép Việc này cũng giúp gắn các miếng kê, tạo lớp bảo vệ cho cốt thép bằng bê tông.
Lớp bê tông bảo vệ cốt thép không được nhỏhơn 5cm Thông thường là
Khoảng cách giữa các cốt thép dọc không được nhỏ hơn 10cm Đối với cọc có tiết diện nhỏ hơn 0,5m², hàm lượng cốt thép dọc phải đạt tối thiểu 0,5%, trong khi cọc có tiết diện từ 0,5m² đến 1m² thường có hàm lượng cốt thép dọc khoảng 0,25% Để ngăn chặn hiện tượng đẩy trồi của lồng cốt thép khi đổ bê tông bằng phương pháp vữa dâng, cần bố trí 2 khung thép hình ở đầu mũi cọc, cách nhau 2m Việc nối cốt thép cọc chỉ được thực hiện bằng cách buộc hoặc hàn chấm bằng điện, không được hàn hơi.
Buộc nối ống dẫn đầu thu và đầu phát siêu âm (kiểm tra chất lượng bê tông cọc nhồi) vào thép chủ
Số lượng các ống siêu âm được bố trí tuỳ thuộc theo tiết diện cọc
Cọc có đường kính D ≤ 1,00m thì dùng 3 ống
Cọc có đường kính D ≈1,00m ÷ 1,30m thì dùng 4 ống
Cọc có đường kính D = 1,30m ÷ 1,50m thì dùng 5 ống
Cọc có đường kính D >1,50m thì dùng 6 ống
Vì tiết diện cọc là 0,785m 2 thuộc khoảng (0,5m 2 đến 1m 2 ) nên:
Hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi (min) = 0,25% , (tb) khoảng 1%
D = 1000 mm ; thép trong cọc chọn 2222 có
Cọc đâm sâu xuống lớp thứ 7 với chiều sâu tối thiểu là 2 m chọn 3m
Dự định bố trí móng M1 cho cột biên và móng tổ hợp M2 cho 2 cột giữa.
Do nhà có tầng hầm, cốt sàn tầng hầm là -3.00 m, cách mặt đất tự nhiên 1,5 m
Nên ta dự định đặt mặt trên đài ở độ sâu -3.50 m, nằm trong lớp đất thứ 2
5.3.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- hệ số uốn dọc của cọc;
R b - cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ;
(không lớn hơn 60 kG/cm 2 );
Rb - cấp độ bền thiết kế bê tông cọc;
F b - diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc;
Theo tiêu chuẩn TCXDVN 9395:2012 Đối với thép nhỏ hơn 28:
R a - cường độ tính toán của cốt thép, R a = R c /1,5 nhưng không lớn hơn
Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc được ký hiệu là F a Hệ số điều kiện làm việc m 1 đối với cọc bê tông đổ bằng ống dịch chuyển thẳng đứng tremie là 0,85 Hệ số điều kiện làm việc thứ hai, m 2, phản ánh phương pháp thi công được áp dụng.
Khi thi công cần dùng ống vách và đổ bê tông trong dung dịch huyền phù sét (Bentonite) thì m 2 = 0,70
Cốt thép trong cọc đặt theo 6.3.2
- hệ số uốn dọc của cọc;
R b - cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ;
(không lớn hơn 60 kG/cm 2 );
Rb - cấp độ bền thiết kế bê tông cọc;
F b - diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc;
Theo tiêu chuẩn TCXDVN 9395:2012 Đối với thép nhỏ hơn 28:
R a - cường độ tính toán của cốt thép, R a = R c /1,5 nhưng không lớn hơn
Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc được ký hiệu là F a Hệ số điều kiện làm việc m 1, đối với cọc được đổ bê tông bằng ống dịch chuyển thẳng đứng tremie, có giá trị là 0,85 Hệ số m 2 thể hiện điều kiện làm việc dựa trên phương pháp thi công.
Khi thi công cần dùng ống vách và đổ bê tông trong dung dịch huyền phù sét
Cốt thép trong cọc đặt theo 6.3.2
5.3.3 Tính sức chịu tải của cọc theo TCXD 9395:2012
(Tiêu chuẩn "Nhà cao tầng Thiết kế cọc khoan nhồi" TCXD 9395:2012)
Sức chịu tải cho phép của cọc (Q a ) trong nền gồm các lớp đất dính và đất rời tính theo công thức
N - chỉ số SPT trung bình của đất trong khoảng 1D trên mũi cọc và 4D dưới mũi cọc (D - đường kính cọc);
N c - chỉ số SPT trung bình của các lớp đất cát xung quanh cọc;
Lc - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát (m);
N s - chỉ số SPT trung bình của các lớp đất dính xung quanh cọc;
- chiều dài đoạn cọc nằm trong đất dính (m);
A p - diện tích tiết diện mũi cọc;
P s - chu vi tiết diện ngang của cọc
Wp - hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng trụđất nền do cọc thay thế
5.3.4 Tính sức chịu tải của cọc theo công thức Nhật bản
+ : Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc, đối với cọc khoan nhồi
+ Na : số SPT ở chân cọc Na = 100
+ Fp : tiết diện ngang của cọc Fp = 0,785 m 2
+ Ns : số SPT của đất rời.
+ Ls : chiều dài của cọc cắm vào trong đất rời.
+ Lc: chiều dài của cọc cắm vào trong đất dính
+ u : là chu vi của cọc u= πD = π.1 = 3,14 m
5.3.5 Lựa chọn sức chịu tải
Dự kiến cọc cắm sâu đến cao độ 25m Áp dụng công thức lựa chọn sức chịu tải cọc: [P] = min(Pvl, P đ , PSPT ) = 400,628 T
Vậy chọn sức chịu tải của cọc P = 400T.
TÍNH TOÁN KI ỂM TRA B Ố TRÍ CỌC
5.4.1.Xác định sơ bộ số lượng cọc, bố trí cọc trong móng
Xác định sơ bộ sốlượng cọc theo công thức sau : tt c cu n N
là tổng tải trọng tác dụng lên đài cọc
Rcu là sức chịu tải cho phép của một cọc
là hệ sốxét đến ảnh hưởng của moment lấy bằng 1,3
Xác định sơ bộ s ố lượ ng c ọc cho Đài 1 ( point 1 ) :
Ta có các thông số sau : N tt 349,0T
Vậy chọn sốlượng cọc là 2 cọc
Các cọc còn lại tính tương tự, ta có bảng sau :
Khoảng cách giữa 2 cọc là 3d – 6d ( d là cạnh của cọc)
Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài là d.
Cọc có thể bố trí theo lưới ô vuông,lưới tam giác đều, hoặc tam giác cân
Hình bố trí thực tế:
Các cọc còn lại xem bảng B.1 phụ lục
Hình 5.4 M ặt bằng đ ài gi ằng móng trong Safe
Hình 5.5 M ặ t b ằng 3D đ ài gi ằng móng trong E tabs
5.4.2 X ác định kích thước đ ài, gi ằng móng
Dựa trên số cọc được bố trí cho một đài đã tính toán ở mục 5.2.3 đồng thời theo kinh nghiệm, ta đưa ra kích thước đài móng như sau:
Chiều cao hữu ích của đài cọc:
Trong đó: e: Khoảng cách giữa hai tim cọc e ≥ 3d a: Cạnh dài của tiết diện cột
(Các kích thước đều có thứ nguyên là mét)
Chiều dày tầng bê tông bảo vệ cốt thép ≥ 5cm
Theo kinh nghiệm, các kích thước của đài cọc thường xác định như sau: h≥ 2d + 10cm = 2x100 + 10 = 210 cm chọn 2m
Nên đáy đài cách mặt đất tự nhiên 4 m ( cốt -5.50 )
Như vậy chiều dài phần cọc tính từđáy đài sẽ là : 33,1 m
Các kích thước chi tiết của đài móng được thể hiện trong bản vẽ KC-10
Kích thước giằng móng được xác định tương tự như dầm, đồng thời cần xem xét nội lực từ chân cột truyền xuống, như thể hiện trong bảng 5.4.
Bảng 5 4 : Kích thước tiết diện của giằng móng (cm)
Tên giằng móng Chiều cao tiết diện h Chiều rộng b
5.4.3 L ập mặt bằng kết cấu móng cho công tr ình
Sau khi tính toán, xác định được kích thước của cọc, đài móng, giằng móng tiến hành lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình
Mặt bằng kết cấu móng được thể hiện trong bản vẽ KC-08.
KI ỂM TRA TỔNG THỂ Đ ÀI C ỌC
Ki ể m tra chi ều sâu đài cọ c
Theo quan niệm trong tính toán móng cọc đài thấp, lực cắt tác động vào đài được truyền từ lớp đất phía trên đáy đài Vì vậy, chiều sâu của đài cần phải được thiết kế đủ lớn để có thể chịu được lực cắt này.
Qmax = 8,6 T Điều kiện để chiều sâu đáy đài đủ tiếp thu lực cắt là:
Trong đó bd : Chiều rộng đáy đài (kích thước cạnh đài phát sinh áp lực đất) bd = 1,8 m
Đài cao h = 2 m > 0.99 m Vậy đài đủsâu để tiếp thu hết lực cắt
Kiểm tra điều kiện móng cọc đài thấp
5.5.1 Ki ểm tra biến dạng (độ lún) của móng cọc
Kiểm tra biến dạng độ lún chung của móng theo công thức (IV.83) trích trong cuốn giáo trình nền và móng của thầy Phan Hồng Quân
-N : tổng tải trọng thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc;
-N0 : tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn về biến dạng;
-W tđ : trọng lượng của khối móng tương đương bao gồm cả cọc đài cọc và đất giữa các cọc;
-F tđ1 : diện tích đáy móng tương đương, Ftđ = L tđ B tđ ;
-Hm: độ sâu từ mặt đất đến mũi cọc
tb : trọng lượng riêng trung bình của đất trong phạm vi Hm;
E là các đặc trưng biến dạng của đất dưới mũi cọc, cùng với hệ số hình dạng móng Để hiểu rõ hơn về các đặc trưng này, bạn có thể tham khảo bảng II.5 và II.6 trong cuốn giáo trình "Nền và Móng" của thầy Phan Hồng Quân.
Do tải trọng gây lún nhỏhơn ứng suất của nền đất dưới đáy khối móng quy ước nên:
Móng đảm bảo khảnăng chịu lún
Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng
Khảnăng ép thủng của đài được kiểm tra theo công thức :
Trong đó Pđt : Tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng
P đt = max (P1, P2) = 0,5x658,48 = 329,24 T b : bề rộng đài, b = 1,8 m h0 : chiều cao làm việc của đài, h0 = h- a = 2 – 0,1 = 1,9 m
Rbt: cường độ chịu kéo của bê tông , Rbt = 10,5 kG/cm 2 = 105 T/m 2 β : Hệ số không thứ nguyên :
Với c là khoảng cách từ mép cột đến mép của đáy tháp ép thủng : c = 1,1 m ( như hình vẽ )
Vậy đài thỏa mãn điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng
5.5.3 Ki ểm tra chiều sâu đ ài c ọc
Theo quan niệm tính toán móng cọc đài thấp, lực cắt tác động vào đài xuất phát từ lớp đất phía trên đáy đài Do đó, chiều sâu của đài cần phải được thiết kế đủ lớn để có thể chịu được lực cắt này.
Qmax = 11,07 T Điều kiện để chiều sâu đáy đài đủ tiếp thu lực cắt là:
Trong đó bd : Chiều rộng đáy đài (kích thước cạnh đài phát sinh áp lực đất) bd = 5,8 m
Đài cao h = 2 m > 0.623 m Vậy đài đủ sâu để tiếp thu hết lực cắt
Kiểm tra điều kiện móng cọc đài thấp
5.5.4 Ki ểm tra sức chịu tải của cọc
Mô hình trong Safe ta có bảng phản lực đầu cọc sau:
Tất cả các cọc đều chịu nén và đủ khảnăng chịu tải, bốtrí như trên là hợp lý
Bảng phản lực đầu cọc được nêu trong Bảng B3 Phụ lục
5.5.5 Ki ểm tra cường độ nền đất Độ lún của nền móng tính theo độ lún của nền khối móng quy ước, chiều cao khối móng quy ước tính từđáy đài đến (2/3) l cọc với góc mở ( Nhờ ma sát giữa diện tích xung quanh cọc và khố đất bao quanh nên tải trọng móng được truyền xuống nền với diện tích lớn hơn xuất phát từ mép ngoài cọc biên từđáy đài và mở rộng góc về mỗi phía)
Từđộ sâu 2Lc/3, từ trở xuống đến mặt phẳng mũi cọc theo góc mở bằng 30 o
L: Chiều dài cọc tính từđáy đài tới mũi cọc = 33,1 m
Mô men chống uốn của khối móng quy ước là
Tải trọng tính toán dưới đáy khối móng quy ước :
Trọng lượng khối đất từ mũi cọc tới mặt đất tự nhiên trừđi trọng lượng cọc:
N1 = ( F qư – Fc ).lc γtb -Fc.lc γc
Lực tác dụng tại đáy khối móng quy ước là :
Sức chịu tải của nền đất dưới đáy khối móng được xác định theo công thức (II.13) của Terzaghi, như được trích dẫn trong giáo trình nền và móng của thầy Phan Hồng Quân.
: dung trọng của đất tại đáy móng = 2,050 T/m 3
’: dung trọng trung bình của đất từđáy móng quy ước đến mặt đất tự nhiên
h: khoảng cách từđáy móng đến mặt đất tự nhiên = 37,1 m c: lực dính của đất tại đáy móng quy ước (lớp 7; c = 0)
Như vậy nền đất dưới mũi cọc đảm bảo khảnăng chịu lực
Chú ý: Nếu dưới mũi cọc có lớp đất yếu thì phải kiểm tra khảnăng chịu lực của lớp đất này
5.5.6 Ki ểm tra chọc thủng của cột
Sự phá hoại do ứng suất cắt vượt quá khả năng làm việc của vật liệu được gọi là phá hoại do "chọc thủng" Để kiểm tra khả năng chống chọc thủng của đài, chúng ta áp dụng công thức (II.32) từ cuốn giáo trình nền và móng của thầy Phan Hồng Quân.
Vậy đài thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng
5.5.6 Ki ểm tra ép thủng của cột đâm thủng đ ài theo d ạng h ình tháp
Kiểm tra đâm thủng cho một cột
P đt – Lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của tháp đâm thủng
Rbt – Cường độ tính toán chịu kéo của bê tông
Ci : Khoảng cách trên mặt bằng tính từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng
5.5.8 Tính toán c ốt thép đ ài
Bêtông cấp độ bền B25 có
Thép có 10 dùng thép CB240-T có:
Thép có ≥ 10 dùng thép CB400-V có:
Việc tính toán và bố trí cốt thép cho đài móng công trình được thực hiện bằng cách xuất nội lực từ phần mềm Safe v16.0 và tính toán trên Excel Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong bảng B4 và B5 của phần Phụ Lục Biểu đồ moment của đài móng theo hai phương X và Y được thể hiện trong bảng B3 và B4 của phần Phụ Lục.
THI CÔNG PH ẦN NGẦM
THI CÔNG C ỌC KHOAN NHỒI
6.1.1 Tính toán kh ối lượng cọc thi công
Ký hiệu Đường kính(mm)
Xác đị nh kh ối lượ ng v ậ t li ệ u cho c ọ c
Sự gia tăng bê tông trong quá trình thi công cọc xảy ra do hiện tượng phình ra và phần cốt thép chiếm chỗ, dẫn đến lượng bê tông tăng thêm khoảng 15% so với tổng lượng bê tông của cọc.
Cốt thép cho 1 cọc D1 gồm 3 lồng thép, mỗi lồng thép dài 11,7m gồm 22Φ22.
Tổng chiều dài thép cọc D1 là : 3x(22x11,7) = 772,2 m
Tổng trọng lượng thép 67 cọc : 67x2,3042 = 154,369 T
Cốt thép cho 1 cọc D2 gồm 3 lồng thép, 2 lồng thép dài 11,7m gồm 22Φ22 và một lồng thép dài 9,7m gồm 22Φ22
Tổng chiều dài thép cọc D2 là : 22x(11,7.2 + 9,7) = 728,2 m
Tổng trọng lượng thép 5 cọc : 5x2,1729 = 10,87 T
6.1.2 Ch ọn các thiết bị thi công
6.1.2.1 Ch ọn máy thi công hạ vách
Các phương án hạ ống vách:
- Phương pháp rung: Là sử dụng loại búa rung thông thường, để đạt độ sâu từ
Để giảm thiểu thời gian hạ ống vách từ 6 - 10 mét, thường mất khoảng 10 phút do ảnh hưởng của quá trình rung đến khu vực xung quanh, người ta sẽ đào một hố sâu từ 2,5 đến 3 mét tại vị trí hạ cọc Việc này nhằm loại bỏ lớp đất cứng trên bề mặt, giúp rút ngắn thời gian sử dụng búa rung xuống chỉ còn khoảng 2 đến 3 phút.
- Phương pháp ép: Là sử dụng máy ép để ép ống vách xuống độ sâu cần thiết
Phương pháp này chịu được rung động nhưng thiết bị cồng kềnh, thi công vừa phức tạp hơn nữa năng xuất lại thấp.
Phương pháp sử dụng máy khoan để hạ ống vách hiện nay rất phổ biến Người ta lắp thêm một đai sắt vào gầu khoan để mở rộng hố khoan tới độ sâu cần thiết, sau đó sử dụng cẩu hoặc máy đào để đưa ống vách vào vị trí và hạ xuống độ cao mong muốn Để đảm bảo ống vách thẳng đứng, cần gõ nhẹ lên ống vách Sau khi hoàn tất việc hạ ống vách, cần chèn chặt bằng đất sét và nêm để ống không bị dịch chuyển trong quá trình khoan.
=> KẾT LUẬN: Ta lựa chọn phương án hạ ống vách thứ 3 tức là dùng chính máy khoan để hạ ống vách.
6.1.2.2 Ch ọn máy khoan tạo lỗ
- Các thông số yêu cầu để chọn máy khoan:
- Đường kính hố khoan: D = 1000 mm.
- Để khoan cọc ta chọn máy khoan HITACHI KH-100, có các thông số kỹ thuật sau :
Đường kính lỗ khoan : 600 – 1500 mm
Tốc độ quay của máy : 12 – 24 vòng/phút
Áp lực lên đất : 0,77 Kg/cm 2
Quy trình cung cấp Bentonite yêu cầu có các bộ phận sau:
- Máy trộn hoặc phễu trộn bentonite
- Bể chứa dung dịch bentonite mới
- Trạm xử lý bùn khoan
- Tính thể tích bể chứa dung dịch bentonite
Thể tích dung dịch bentonite cần đủ để hỗ trợ quá trình đào và thổi rửa hố đào Để tính toán thể tích này, bạn có thể sử dụng công thức cụ thể.
+ Vtt : thể tích dung dịch betonite cần cung cấp, m 3
+ n : hệ số tăng thể tích dung dịch betonite , n = 1,3
+ V1 : thể tích hình học của tất cả các panen hoặc cọc cần đào trong một chu kỳ
(1 ngày), m 3 Lấy cho thể tích lớn nhất của mỗi loại
Dự tính một ngày đào 2 cọc khoan nhồi thì:
→ Vtt = 1,3.88 = 114,4 m 3 Để cung cấp và dự trữ bentonite cho quá trình đào ta sử dụng bể chứa bằng thép dạng silô
→ Chọn 1 si lô chứa loại 100 m 3 /si lô
- Tính thể tích trạm xử lý dung dịch betonite sau khi sử dụng
Lượng bentonite tái sử dụng sau khi thi công cọc thường đạt khoảng 60-70% so với lượng ban đầu Do đó, thể tích cần thiết cho trạm xử lý được tính là 0,7 x 114,4 = 80,1 m³ Vì vậy, cần bố trí silô có dung tích 100 m³ để đáp ứng nhu cầu.
- Bơm cấp : để đảm bảo cung cấp bentonite cho hố khoan với tốc độ
114,4/7 ,4 m 3 /h và cho việc thổi rửa 7 Kg/cm 2 Nên ta chọn máy bơm đặt tại hố khoan đảm bảo công suất 17 m 3 /h
- Bể lọc cát : phải đảm bảo hàm lượng cát Khối lượng đất khoan cho toàn bộ cọc V1 là:
Lượng đất khoan cho một cọc D2 :
=> Khối lượng đất khoan cho toàn bộ cọc V2 là: 5.V2 =5.37,4 = 187 (m 3 )
=> Khối lượng đất khoan cho toàn bộ cọc là:
6.1.2.4 Ch ọn cần trục cẩu
- Cần cẩu phục vụ công tác lắp cốt thép, lắp ống vách, ống đổ bê tông,
Trong đó : a : Chiều cao nâng bổng cấu kiện trê n vị trí lắp thụng thường a 1 1,5 ( ) m
H ck : Chiều cao của cấu kiện
H tb : Chiều cao thiết bị treo buộc
H cap : Chiều dài dây cá p cần trục tính từ móc cẩu đến puli đầu cần ( Hcá p 1,5 m)
H mc : ChiÒu cao mãc cÈu
H yc : Chiều cao yê u cầu của cần trục
R: Khoảng cá ch từ khớ p quay của tay cần đến trục quay của cần trục.( R c = 1 1,5 m ) h c : Khoảng cá ch từ khớ p quay của tay cần đến cao trình của cần trục đứng
R yc : Tầm vớ i ngắn nhất của cần trục có thể tiếp cận vị trí lắp rá p
L : Chiều dài tay cần trục
S : Khoảng cá ch từ khớ p quay của cần trục đến tâm của cấu kiện cần treo buộc.
HL: Chiều cao từ cao trình máy đứng tới điểm đặt cấu kiện
- Chiều cao lắp: Hyc = HL + a + Hck + Htb + Hcap
Bán kính cẩu lắp được xác định dựa trên việc lắp đặt cốt thép mà không có vật cản phía trước, cho phép cần cẩu lắp dựng với bán kính nhỏ nhất Góc nghiêng tối đa của cần trục là 75 độ, với các giá trị toán học tương ứng là sin75° ≈ 0,966, cos75° ≈ 0,259 và tg75° ≈ 3,732.
Chọn cần cẩu bánh xích MKG-10 có các đặc trưng kỹ thuật:
+ Chiều cao nâng ứng với Ryc : H = 18 (m)
+ Tầm với ứng với Hct : R (m)
+ Sức nâng ứng với R và Hct: Q (T)
+ Tầm với nhỏ nhất: Rmin = 4 (m)
6.1.2.5 Ch ọn ô tô vận chuyển b ê tông
- Khối lượng bê tông của một cọc là: V = 44 m 3
Ta chọn xe vận chuyển bê tông là xe KA8S có các thông số kỹ thuật sau:
+ Dung tích bê tông một lần vận chuyển của xe là: q = 8 (m 3 )
+ Tốc độ quay của thùng trộn: (6~9) vòng/phút
+ Công suất động cơ: 40 Kw.
+ Độ cao đổ vật liệu vào: 3,52 (m)
+ Thời gian đổ bê tông ra: t = 10 (phút)
+ Trọng lượng xe có bê tông: 23,6 T
+ Vận tốc trung bình của xe là: v = 30 (km/h)
Giả thiết công trình cách trạm trộn 10 km Ta tính được chu kỳ làm việc của xe là
T t nhan ( t di t ve ) t do t cho 10 (20 20) 10 10 70 (phút)
Số chuyến xe chạy được trong một ca là: m = 7.(Ktg.60)/70 = 7.(0,85.60)/70 = 5,1 (chuyến) ~ 5 (chuyến).
Số xe cần thiết để chuyển bê tông là: n = 2 44 0, 3( )
6.1.2.6 Ch ọn máy xúc đất Để xúc đất đổ lên thùng xe vận chuyển đất khi khoan lỗ cọc, căn cứ vào sổ tay chọn máy thi công chọn máy HD-550GS dẫn động thủy lực có các thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 6.2 - Thông số máy đào
Thông số Kí hiệu Gía trị Đơn vị
Bán kính đào lớn nhất Rmax 8,23 m
Thời gian quay trung bình của 1 chu kỳ Tck 18,5 s
Cơ cấu di chuyển Bánh xích
6.1.2.7 Ch ọn ô tô vận chuyển đất
Khối lượng đất đào sẽ được vận chuyển đi bằng ô tô chở đất.
Một ngày cần vận chuyển đất cho 2 cọc : V = 37,4x2 = 74,8 m 3
Dựa vào sổ tay chọn máy thi công, ta chọn được xe vận chuyển đất là xe
KARAZ-222 có các thông số kỹ thuật như sau:
+ Dung tích thùng xe : q = b.l.h = 2,13x4,585x0,8 = 7,81 (m 3 ) + Vận tốc lớn nhất của xe: V = 47 (km/h).
Dung tích thực tế lấy đất chỉ đổ được 80% thể tích thùng:
Do đất được vận chuyển đi trong thị trấn nên vận tốc tối đa cho phép là 40 (km/h) Tính thời gian 1 chu kì vận chuyển của xe là : tck = t1 + t2 + t3 + t4+ t5
Trong đó: t1 - thời gian xe đứng đợi xúc đất lên thùng xe :
Một xe có số gầu xúc là 6, với trọng lượng 248 g và thời gian rửa xe là 300 giây Thời gian xe di chuyển đến bãi đổ đất, cách công trường 10 km với tốc độ 40 km/h, mất khoảng 15 phút.
Thời gian xe nghiêng thùng để đổ đất và đưa thùng xe về vị trí cũ là 40 giây, trong khi thời gian quay đầu xe là 180 giây Thời gian xe di chuyển từ bãi đổ về công trường được xác định là t2 = 900 giây.
Trong 1 ca 7h, 1 xe có thể chở được lượng đất là:
Số xe chở đất cần huy động là: 74,8 1, 2
Chọn 2 xe chở đất KARAZ-222 dung tích thùng 7.81 (m 3 )
Bảng 7.3 : Tổng hợp thiết bị thi công
Tên thiết bị Đơn vị Sốlượng Tính năng KT
1 Máy khoan đất :HITACHI KH-100, Chiếc 2
2 Máy xúc gầu nghịch : HD-550GS Chiếc 1 q = 0,55 m 3
5 Ô tô vận chuyển đất : KARAZ-222 Chiếc 2 q = 6 m 3
10 Silo chứa dung dịch bentonite mới Chiếc 1 100 m 3
11 Si lô chứa dung dịch bentonite tái sử dụng Chiếc 1 100 m 3
14 Bơm cao áp vệ sinh thiết bị Chiếc 1 60 m 3 /h
15 Ống cấp nước rửa Bộ 2 25
16 Máy trộn dung dịch bentonite BE-15A Chiếc 1 15-18 m 3 /h
17 Máy bơm hút dung dịch bentonite Chiếc 2 10 m 3 /h
18 Ống dẫn dung dịch bentonite Bộ 2 45, 80, 150
20 Thiết bị kiểm tra dung dịch bentonite Bộ 1
21 Máy nén khí Chiếc 1 7 kG/cm 2
24 Xe vận chuyển bê tông SB-92B Chiếc 10 q = 6 m 3
25 Ống đổ bê tông, Bộ 2 250
6.1.3 Thuy ết minh biện pháp thi công cọc khoan nhồi
- Tuần tự thi công chi tiết được tuân theo các bước sau đây.
3 Đưa máy khoan vào vị trí, cân chỉnh.
8 Nạo vét đáy hố khoan
15 Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc
6.1.3.1 Công tác chu ẩn bị Để có thể thực hiện việc thi công cọc nhồi đạt kết quả tốt ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, đảm bảo chất lượng cọc cũng như tiến độ thi công, nhất thiết phải thực hiện công tác chuẩn bị Công tác chuẩn bị càng cẩn thận, chu đáo thì quá trình thi công càng ít gặp vướng mắc, do đó quá trình thi công sẽ nhanh hơn.
Cần thực hiện nghiêm chỉnh kỹ lưỡng các khâu chuẩn bị sau :
Giảm tiếng ồn là một yếu tố quan trọng trong các công trình xây dựng ở khu vực dân cư Việc chú trọng đến chống ồn không chỉ giúp hạn chế tiếng ồn mà còn đảm bảo vệ sinh môi trường và sức khỏe cho người lao động.
Để đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho quá trình thi công, cần tính toán cẩn thận và bố trí đường điện một cách hợp lý để thuận tiện cho công việc Ngoài ra, để phòng ngừa hiện tượng mất điện lưới, việc trang bị máy phát điện dự phòng là rất cần thiết.
Cấp nước cho thi công cọc khoan nhồi là rất quan trọng, yêu cầu một lượng nước lớn Do đó, cần chuẩn bị đầy đủ nguồn nước và thiết bị cung cấp nước, bao gồm bể dự trữ và giếng khoan để đảm bảo cung cấp đủ nước theo yêu cầu.
THI CÔNG ĐÀO ĐẤT
6.2.1 L ự a ch ọn phương án đào đất
6.2.1.1 Đặc điểm nền móng công tr ình
- Công trình có tầng hầm sâu -1,5 m, cốt -3m so với cốt thiên nhiên
- Nền tầng hầm gồm các lớp sau: Lớp BTCT chống thấm dày 0,25m; lớp bê tông lót dày 0,1m; lớp cát đầm chặt dày 0,15 m
- Đỉnh cọc sau khi thi công có cao trình là -4,3 m, (cọc ngàm vào đài 1,2m).
- Đài móng cao 2m, cốt đáy đài là -5,5m Riêng cốt đáy đài thang máy sâu thêm xuống 2m so với đài móng, tức là cốt -7,5m
- Lựa chọn phương án đào đất bằng máy kết hợp đào đất thủ công, theo mái dốc.
- Từ những điều kiện trên ta chọn phương án đào đất như sau :
- Đào đất đợt 1 bằng máy tới độ sâu 2,7 m (cốt -4,2m, trên cốt đỉnh cọc 10cm) so với mặt đất tự nhiên, đào theo mái dốc tự nhiên của lớp đất:
Vì lớp đất 1 là lớp đất lấp, căn cứ theo Bảng 1-2 trong cuốn giáo trình thi công của G.S Lê Kiều ta chọn được m = 1,=> tỷ số (H/B=1/1); (H = 2,7 m), (B = 2,7 m).
- Đào đất đợt 2 bằng máy kết hợp thủ công từ độ sâu [-2,7 m (cốt -4,2)] đến độ sâu [-4,1 m (cốt -5,6)] so với mặt đất tự nhiên với tỉ lệ 70/30.
Tỷ số H/B=1/0,75 với lớp đất sét pha dẻo mềm : H = 1,4 m =>B = 1,05m.
Kết luận: Việc đào hoàn toàn bằng máy sẽ được thực hiện đến cao trình cách đầu cọc 10cm Đối với phần còn lại ngoài phạm vi đài cọc, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp đào kết hợp, sử dụng 70% máy và 30% thủ công Trong phạm vi đài cọc, phương án đào thủ công sẽ được ưu tiên sử dụng.
Chọn e = 0,5 m là khoảng cách từ mép bêtông lót móng đến mép hố đào
6.2.2 Tính toán kh ối lượng đất đ ào
6.2.2.1 Kh ối lượng đất đào móng đợt 1 ( đ ào b ằng máy )
Khối lượng đất cần đào tính theo công thức : V = H/6.(a.b + (a+c).(b+d) + c.d)
6.2.2.2 Kh ối lượng đất đào móng đợt 2 ( đ ào máy k ết hợp thủ công )
Khối lượng đất cần đào tính theo công thức : V = H/6.(a.b + (a+c).(b+d) + c.d)
=>Khối lượng đất đào bằng máy là : Vmáy = 0,7x2308= 1616 m 3
=>Khối lượng đất đào thủ công là : Vthủ công = 0,3x2414 = 692 m 3
6.2.2.3 T ổng hợp khối lượng đất đ ào móng và gi ằng móng
- Tổng khối lượng đào đất bằng máy là :
- Tổng khối lượng đào đất thủ công là :
- Tổng khối lượng đất lấp:
+ Khối lượng đất đào từ đầu cọc tới mặt đài là:
+ Tổng khối lượng đất lấp hố móng là:
Dự kiến khối lượng đào đất đợt 1 sẽ được ô tô vận chuyển đi Còn khối lượng đất đào đợt 2 sẽ được san lấp hố móng.
6.2.3.1 Ch ọn máy đào đất
Ta chọn máy xúc gầu nghịch (động cơ thuỷ lực) với mã hiệu E0-4321 có các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 6.3: Các thông số kỹ thuật của gầu nghịch E0-652B
Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
Bán kính làm việc : Rmax m 9,2
Chiều cao nâng gầu lớn nhất m 5,3
Chiều sâu hố đào lớn nhất:H m 5,8
Trọng lượng máy T 19,2 tck giây 20
- Tính bán kính thi công hố đào và năng suất của máy.
Năng xuất máy đào được tính theo công thức sau: d ck tg ( 3 / ) t
Trong đó: q : Dung tích gầu q = 0,65 (m 3 ) kd : Hệ số đầy gầu kd = 0,8 kt : Hệ số tơi của đất kt = 1,2
Nck : Số chu kỳ làm việc/h
Với Tck = tckxkvtxkquay = 20x1,1x1 = 22 (s) kvt : Hệ số phụ thuộc vào điều kiện đổ đất của máy xúc kvt = 1,1 kquay = 1 khi góc quay q 90 0 ktg : Hệ số sử dụng thời gian ktg = 0,8
Năng xuất của máy đào trong một giờ là:
- Tính số ca của máy :
Khối lượng đào đất trong một ca máy là:
Vậy ta có số ca cần thiết đào đất bằng máy là
Vậy ta bố trí 2 máy đào làm việc trong 9,5 ngày
6.2.3.2 Ch ọn ô tô vận chuyển đất
Khối lượng đất đào máy sẽ được vận chuyển đi bằng ô tô chở đất.
Tổng thể tích đất cần vận chuyển là: V= 1,2x5838= 7006 m 3 trong 9,5 ngày
Vậy 1 ngày cần vận chuyển : 7006/9,5= 740 m 3 đất.
Dựa vào sổ tay chọn máy thi công, ta chọn được xe vận chuyển đất là xe RINO MOTORS - KP301D có các thông số kỹ thuật như sau:
+ Dung tích thùng xe : q = b.l.h = 2,2x5,1x2,63= 7,07 (m 3 ) + Vận tốc lớn nhất của xe: V = 80 (km/h).
Do đất được vận chuyển đi trong thị trấn nên vận tốc tối đa cho phép là 40 (km/h) Tính thời gian 1 chu kì vận chuyển của xe là : tck = t1 + t2 + t3 + t4+ t5
Trong đó: t1 - thời gian xe đứng đợi xúc đất lên thùng xe :
Số gầu xúc cho 1 xe: 7, 07 10,9
Chu kỳ xúc có thời gian t1 là 242 giây, được tính bằng công thức t1 = 11 x 22 Thời gian rửa xe t2 là 300 giây Thời gian xe di chuyển đến bãi đổ đất t3, với tốc độ 40 km/h và khoảng cách 10 km, mất khoảng 2.25 giờ, tương đương với 900 giây.
40 t s t4 - thời gian xe nghiêng thùng đổ đất, đưa thùng xe về vị trí cũ, và quay đầu lấy bằng 180s
Trong 1 ca 7h, 1 xe có thể chở được lượng đất là:
Số xe chở đất cần huy động là: 740 10, 47
Chọn 11 xe chở đất RINO MOTORS - KP301D dung tích thùng 7,07 (m 3 )
-Tổ chức thi công đào đất trên mặt bằng.
+Bán kính đào tại độ sâu lớn nhất cần đào H đ = 2,7 (m)
- Dải đào rộng nhất của một máy xúc là:
Ta bốtrí 2 máy, đào theo phương ngang nhà thành 2 dải
THI CÔNG BÊTÔNG ĐÀI, GIẰNG MÓNG
6.3.1 L ựa chọn phương án thi công Để thi công bê tông đài giằng móng ta có thể sửu dụng các biện pháp sau đây:
- Đổ bê tông bằng thủ công ( đối với công trình quy mô nhỏ hoặc mặt bằng thi công quá chật hẹp)
Sử dụng cần trục tháp để vận chuyển ván khuôn kết hợp với việc đổ bê tông mang lại nhiều thuận lợi trong thi công Tuy nhiên, với khối lượng công việc bê tông lớn, việc đảm bảo tiến độ trở nên khó khăn, dẫn đến việc không tận dụng tối đa năng suất của máy móc Hơn nữa, quá trình lắp ráp cũng ảnh hưởng đến các công việc thi công khác.
Máy bơm bê tông, mặc dù có một số nhược điểm như hệ số quay vòng ván khuôn nhỏ và yêu cầu về độ sụt cao dẫn đến chi phí tăng, nhưng lại có ưu điểm vượt trội về mức độ cơ giới hóa cao Việc sử dụng máy bơm giúp tận dụng năng suất lớn, cho phép nhà thầu nhanh chóng khấu hao thiết bị và đảm bảo tính liền khối của kết cấu Điều này đặc biệt quan trọng để đảm bảo tiến độ thi công, nhất là trong mùa mưa Chính vì những lợi ích nổi bật này, nhiều chủ đầu tư hiện nay thường lựa chọn phương pháp bơm bê tông cho các nhà thầu.
Sau khi phân tích, chúng tôi quyết định sử dụng máy bơm để đổ bê tông cho đài giằng Các công việc khác như lắp đặt cốt thép và ván khuôn móng sẽ được thực hiện bằng phương pháp thủ công.
- Độ dài đập phá đầu cọc là 110 cm
- Khối lượng phá bêtông đầu cọc:
Tổng thể tích bê tông đập đi của cọc D1 là:
Tổng thể tích bê tông đập đi của cọc D2 là:
Tổng thể tích bê tông đập đi của cọc là:
Phá đầu cọc chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp thủ công, trong đó đầu cọc được tiện xung quanh trước, sau đó sử dụng máy khoan điện nén khí để chẻ dần đầu cọc Việc không dùng búa đập trực tiếp vào đầu cọc là rất quan trọng, vì điều này có thể làm cọc bị om Ngoài ra, cần tránh chẻ dóc đầu cọc để không dẫn đến tình trạng bê tông bị phá quá cao độ cần thiết.
6.3.2 Thi ết kế ván khuôn đ ài gi ằng
6.3.2.1 Thi ết kế ván khuôn đ ài móng
Ta thiết kế ván khuôn cho đài M2 trục 2 có kích thước 5,89,82 m Đài móng sử dụng ván khuôn bằng thép
- Các tấm góc(trong và ngoài)
Các tấm ván khuôn này được chế tạo bằng tôn, có sườn dọc và sườn ngang dày 3mm, mặt khuôn dày 2mm
- Các phụ kiện liên kết gồm có: móc kẹp chứ U, cốt chữ L
- Có tính “vạn năng” được lắp ghép cho các đối tượng kết cấu khác nhau: móng khối lớn, sàn, dầm, cột, bể.
- Trọng lượng các ván khuôn nhỏ, tấm nặng nhất cũng chỉ vào khoảng 16 kG, thích
Cấu tạo ván khuôn cho đài M2 như sau:
Tấm ván thành trên hoạt động như một dầm liên tục, trong khi tấm ván khuôn dưới đóng vai trò như dầm đơn giản được hỗ trợ trên các gối, bao gồm các thanh sườn ngang và gông.
- Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán do áp lực tĩnh của vữa bêtông tươi là: q1 tc = h = 2500.0,7 = 1750 KG/m 2
(h= R = 0,7 m, với R là bán kính tác dụng của đầm dùi nên lấy R = 0,7m).
- Tải trọng do đổ bêtông: q đ1 tc = 400 KG/m 2 , q đ1 tt = 1,3x400 = 520 KG/m 2
- Tải trọng do đầm rung: q đ2 tc = 200 KG/m 2 , q đ2 tt = 1,3.200= 260 KG/m 2
Tổng tải trọng ngang tác dụng lên thành ván khuôn là : q tc = 1750 + 400 + 200 = 2350 KG/m 2 q tt = 2275 + 520 + 260 = 3055 KG/m 2
Tổng tải trọng tác dụng lên tấm vấn khuân thành bề rộng bv = 0,3 m là: qv tc = q tc bv = 23500,3 = 705 kG/m 7,05 kG/cm qv tt = q tt bv = 3055 0,3 = 916,5 kG/m 9,165 kG/cm
- Kiểm tra ván khuôn thành móng:
Sơ đồ tính ván khuôn thành móng là dầm đơn giản, gối tựa là các thanh gông
- Kiểm tra độ bền: M m ax thep 2100 kG cm / 2
Tra bảng quy cách ván khuôn thép cho tấm 300 mm ta được W = 6,45 cm 3
M m thep kG cm kG cm
Trong đó : Môđun đàn hồi của thép :E=2,1.10 6 KG/cm 2
Mô men quán tính J tra bảng quy cách ván khuôn thép định hình cho tấm 300 mm ta được : J = 28,59 cm 4
Bố trí gông như trên là hợp lý.
- Kiểm tra thanh sườn ngang :
Coi các thanh sườn ngang làm việc như dầm liên tục kê lên các gối tựa là các thanh sườn đứng.
Tải trọng tác dụng : qs tc= q tc ls = 2350x1#50 KG/m 23,5 kG/cm qs tt= q tt ls = 3055x1055 KG/m 30,55 kG/cm
Chọn sơ bộ tiết diện thanh sườn ngang là thép hộp 4x8x0,18 cm, trọng lượng 22kg/ cây 6m, ta có :
- Kiểm tra độ bền và võng của sườn : Điều kiện kiểm tra là: max thep
M 10 , R thÐp = 2100 kG/cm 2 tt 2 v g tt v q l 10 W 10 2100 8,85
KẾT LUẬN: Ta bố chí gông sao cho khoảng cách nhỏ hơn 78 cm là thỏa mãn yêu cầu chịu lực.
- Kiểm tra độ võng: f 128 q l v tc 4 f 400 l s
Khoảng cách bố trí các thanh sườn đứng chọn 70 cm là thỏa mãn yêu cầu chịu lực và biến dạng.
- Kiểm tra thanh sườn đứng:
Coi sườn đứng giống như dầm gối tựa tại vị trí của cây chống xiên chịu lực tập trung, nơi mà sườn ngang truyền lực vào Sử dụng chống xiên để hỗ trợ sườn đứng tại vị trí có sườn ngang là cần thiết.
Cấu tạo ván khuôn giằng móng :
Giằng móng sử dụng hệ ván khuôn thép Cấu tạo cho giằng móng GM3 như sau:
6.3.3 Tính toán kh ối lượng thi công đài giằng
Bảng khối lượng bê tông đài và giằng
Loại đài Kích thước ( m ) V (m 3 ) Sốlượng Tổng V, 1 loại đài (m 3 )
Loại giằng Kích thước ( m ) V (m 3 ) Sốlượng Tổng V, 1 loại giằng (m 3 )
Bảng khối lượng bê tông lót đài
Loại đài Kích thước ( m ) V (m 3 ) Sốlượng Tổng V 1 loại đài (m 3 )
Bảng khối lượng thép đài và giằng
Cấu kiện Khối lượng bê tông ( m 3 )
Hàm lượng thép trong 1m 3 bê tông (%)
Khối lượng thép trong 1m 3 bê tông (kg)
Tổng khối lượng thép ( kg)
Bảng 7.10: Khối lượng ván khuôn đài và giằng
Loại đài Kích thước ( m ) S (m 2 ) Sốlượng Tổng S (m 2 )
Loại giằng Kích thước ( m ) S (m 2 ) Sốlượng Tổng S (m 2 )
6.3.4.1 Ch ọn ô tô vận chuyển b ê tông
Chọn xe vận chuyển bêtông có mã hiệu AM-369, có các thông số sau:
- Dung tích thựng nước: qn = 0,75 m 3
- Công suất động cơ: 47,5 kW
- Tốc độ quay thùng trộn: 4-12,5 vòng/phút
- Độ cao đổ phối liệu vào:3,5m
- Thời gian đổ bêtông ra: tmin = 6 phút
- Tốc độ di chuyển: 40-60 km/h
- Kích thuớc giới hạn dài - rộng - cao: 8,43 - 2,5 - 3,5 (m)
- Trọng lượng khi có bêtông: 27,4 tấn
Giả thiết trạm trộn cách công trình 10 km Ta có chu kì làm việc của xe:
Tck =Tnh ận+ T đi + Tv ề + T đổ + Tch ờ
- Số chuyến xe trong một ca: 7 0,85 5,95 m 1 (chuyến)
(Q: Khối lượng bê tông đợt 1 cần vận chuyển trong 1 ngày, ta dự tính đổ bê tông trong 3 ngày, mỗi ngày 11 xe, mỗi xe 6 chuyến)
6.3.4.2 Ch ọn máy bơm bê tông
- Cơ sở để chọn máy bơm bê tông:
- Căn cứ vào tổng mặt bằng thi công công trình
- Khoảng cách từ trạm trộn bê tông đến công trình, đường vận chuyển,
- Dựa vào năng suất máy bơm thực tế trên thị trường.
- Khối lượng bê tông đài móng và giằng móng đợt 1 là 1190.9 m 3 thi công trong 3 ngày, mỗi ngày bơm 397 m 3 bê tông
Ta chọn máy bơm bêtông mã hiệu S – 284 A có các thông số:
Bảng 6.11: Bảng thông số máy bơm bê tông
3 Kích thước chất độn, D max 100 mm
4 Công suất động cơ 55 kW
6 Kích thước dài- rộng - cao 5,94 – 2,04 – 3,175 m
Vậy ta cần chọn 2 máy bơm là đủ.
6.3.4.3.Ch ọn máy đầm b êtông
Với khối lượng bê tông móng đợt 1 trong 1 ngày là: 397 m 3 , ta chọn máy đầm dùi U50, với các thông số kỹ thuật sau:
STT Các chỉ số Đơn vị Giá trị
2 Bán kính tác dụng cm 30
3 Chiều sâu lớp đầm cm 25
4 Bán kính ảnh hưởng cm 60
Bán kính ảnh hưởng của đầm là r0 = 60 cm (0,6 m), trong khi chiều dày lớp bê tông cần đầm dao động từ d = 0,2 đến 0,3 m Thời gian đầm bê tông được xác định là t1 = 30 giây, và thời gian di chuyển đầm là t2 = 6 giây Hệ số sử dụng của quá trình này là k = 0,85.
Số lượng đầm cần thiết: n = V/N.T = 397/(15,3.7)= 3.7 chiếc
Vậy chọn 4 chiếc đầm dùi
6.3.5 Kh ối lượng thi công tầng hầm
6.3.5.1 Kh ối lượng thi công s àn t ầng hầm
Kích thước mặt bằng là 47,12x20,82 m
Khối lượng bê tông sàn tầng hầm dày 0,25 m là: 47,12x20,82x0,25 = 269 m 3
Khối lượng cốt thộp sàn tầng hầm: lấy àthộp = 1%
Diện tích bê tông lót :
Khối lượng ván khuôn sàn tầng hầm : (47,12+20,82).0,25.2 = 35 m 2
6.3.5.2.Kh ối lượng thi công tường tầng hầm
- Trục 1, trục 7 nhịp A-B, C-D : dài 6,72 m, cao 2,4 m (4 tường)
- Trục 1, trục 7 nhịp B-C : dài 4,28 m, cao 2,6 m ( 2 tường )
- Trục A, trục D bước 1-2, 6-7 : dài 7,16 m, cao 2,5 m ( 3 tường )
- Trục A, bước 6-7 : dài 2,11 m, cao 2,5 m ( 1 tường )
- Trục A, bước 2-3 : dài 2,275 m, cao 2,5 m ( 1 tường )
Vậy tổng khối lượng bê tông tường tầng hầm là :
Tổng khối lượng ván khuôn tường tầng hầm là :
Khối lượng cốt thộp tường tầng hầm : lấy àthộp = 2,5%
6.3.5.3.Kh ối lượng thi công vách thang máy âm dưới tầng hầm
- Khối lượng bê tông vách thang máy : vách thang máy dày 0,3m
Tổng chiều dài vách: 24,42 m; cao: 2 m; dày: 0,3 m
- Khối lượng cốt thép vách thang máy :
Do vách thang máy không tính toán nên giả thiết hàm lượng cốt thép trong thang máy là 2,5%
Do vậy khối lượng cốt thép trong vách thang máy sẽ là :
- Khối lượng ván khuôn vách thang máy :
Tổng chiều dài vách: 24,42 m ; cao: 2 m ( 2 mặt )