Tài liệu Luận văn thạc sĩ xây dựng Cơ sở lựa chọn tường barrette cho tầng hầm nhà cao tầng

Bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o bé x©y dùng Tr−êng ®¹i häc kiÕn tróc hμ néi ----------Y Z---------- NguyÔn thanh h¶i C¥ Së LùA ChäN T¦êng barrette cho tÇng hÇm nhμ cao tÇng LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Chuyªn ngμnh: X©y dùng D©n dông vμ C«ng nghiÖp HÀ NỘI - 2011 Bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o bé x©y dùng Tr−êng ®¹i häc kiÕn tróc hμ néi ----------Y Z---------- NGUYÔN THANH H¶I Khãa: 2008-2011 líp: 2008x C¥ Së LùA ChäN T¦êng barrette cho tÇng hÇm nhμ cao tÇng LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Chuyªn ngμnh: X©y dùng D©n dông vμ C«ng nghiÖp M· sè: 60.58.20 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS. L£ KIÒU HÀ NỘI - 2011 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan sè liÖu vμ kÕt qu¶ nghiªn cøu trong luËn v¨n nμy lμ trung thùc vμ ch−a hÒ ®−îc sö dông ®Ó b¶o vÖ mét häc vÞ nμo. T«i xin cam ®oan mäi sù gióp ®ì cho viÖc thùc hiÖn luËn v¨n nμy ®· ®−îc c¶m ¬n vμ c¸c th«ng tin trÝch dÉn ®· ®−îc chØ râ nguån gèc. T¸c gi¶ luËn v¨n NguyÔn Thanh H¶i lêi c¶m ¬n Tr−íc hÕt t«i xin bμy tá t×nh c¶m biÕt ¬n ch©n thμnh tíi tÊt c¶ c¸c thÇy c« trong Khoa sau ®¹i häc - Tr−êng §¹i häc KiÕn tróc Hμ Néi víi nh÷ng chØ dÉn vμ gióp ®ì trong qu¸ tr×nh häc tËp còng nh− khi tiÕn hμnh lμm luËn v¨n. T«i xin göi lêi c¶m ¬n s©u s¾c ®Õn PGS.Lª KiÒu ng−êi trùc tiÕp h−íng dÉn khoa häc, c¸c thÇy gi¸o trong Bé m«n Thi c«ng - Tr−êng §¹i häc KiÕn tróc Hμ Néi ®· cã nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp quý b¸u cho néi dung cña luËn v¨n. T«i còng xin tr©n träng c¶m ¬n gia ®×nh vμ c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®· ®éng viªn, gióp ®ì t«i trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp vμ thùc hiÖn ®Ò tμi. V× thêi gian thùc hiÖn luËn v¨n cã h¹n nªn kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng h¹n chÕ vμ thiÕu sãt. T«i rÊt mong nhËn ®−îc sù ®ãng gãp cña quý thÇy c«, b¹n bÌ vμ ®ång nghiÖp. Hμ Néi, ngμy th¸ng n¨m 2011 T¸c gi¶ NguyÔn Thanh H¶i I. PHẦN MỞ ĐẦU 1.1.Tính cấp thiết của đề tài: - Hiện nay ở Việt Nam các công trình nhà cao tầng đang được xây dựng nhiều, một phần không thể thiếu trong công trình nhà cao tầng là tầng hầm. Xây dựng các tầng hầm có nhiều mục đích như về nhu cầu sử dụng tầng hầm làm nơi để xe, nơi để thiết bị hệ thống kỹ thuật. Công trình có tầng hầng làm tăng tính ổn định cho công trình. Tường tầng hầm ( Barrette) nhà cao tầng thường là tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ vây xung quanh công trình, chiều dày tường vây phụ thuộc vào chiều sâu của tầng hầm và các yếu tố khác như phương pháp thi công, lực tác động lên tường . . việc xác định tường có chiều dày hợp lý, tiết kiệm, đủ khả năng chịu lực và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật là cần thiết. 1.2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu: Mục đích: - Nghiên cứu các yếu tố tác động lên tường tầng hầm từ đó lựa chọn chiều dày tường tầng hầm hợp lý và đưa ra các kiến nghị phù hợp Nhiệm vụ: - Nghiên cứu áp dụng các lí thuyết về tính toán tường tầng hầm. - Nghiên cứu cách xác định tải trọng ngang lên tường tầng hầm - Áp dụng chương trình trên máy tính để mô phỏng và phân tích các bài toán tương tự. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu là các công trình xây dựng có tường tầng hầm. - Phạm vi nghiên cứu: tường mềm BTCT, tường Barrette (tường vây) 1.4. Nội dung nghiên cứu: - Xác định tường tầng hầm có chiều dày hợp lý. 1.5 Hướng kết quả nghiên cứu: - Kiến nghị và các giải pháp phù hợp hơn. 1.6. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài: - Đưa ra được cái nhìn chung về tính toán xác định tường tầng hầm - Đề tài phù hợp với yêu cầu thực tế, áp dụng cho các công trình có tầng hầm, từ đó lựa chọn phù hợp và kinh tế - Đưa ra được kết luận và kiến nghị phù hợp. 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG BARRETTE 1.1 Giới thiệu về tường Barrette 1.1.1 Khái niêm về tường Barratte - Tường Barrette là một loại tường trong đất bằng bê tông cốt thép được đúc tại chỗ, thi công bằng lưỡi khoan loại gầu ngoạm hình chữ nhật. Tường Barrette thường có tiết diện hình chữ nhật, có chiều rộng từ 0,61,5m, chiều dài từ 2,5-3,0m và chiều sâu từ 12-30m, cá biệt có những tường sâu đến 100m. Tại Việt Nam đã làm một số công trình sâu từ 1822m rộng 0,6-0,8m. Các tấm tường Barrette được nối với nhau bằng roan cao su chống thấm. 1.1.2 Vật liệu chủ yếu làm tường Barrette - Tường Barrette thường làm bằng bê tông đá 1x2 mác 250#-450# (khoảng 450 kg Xi măng cho 1m3 bê tông). - Cốt thép thường sử dụng loại AI-AII o Thép dọc thường dùng loại AII o Thép đai thường dùng loại AI-AII 1.1.3 Kích thước hình học của tường Barette - Tiết diện ngang của tường thông dụng nhất là hình chữ nhật, hình chữ L. Chiều rộng của tường phụ thuộc vào yêu cầu của công trình, chiều sâu phải đủ dài để cắm vào lớp đất tốt. 1.1.3.1 Khi chọn chiều dày của tường barette thường căn cứ vào các yếu tố : - - Chiều sâu của tường chôn trong đất, chiều sâu của tường càng lớn thì áp lực đất tác dụng lên tường càng tăng nên chiều dày của tường phải đảm bảo về khả năng chịu lực và biến dạng, thông thường chọn như sau: 2 + Công trình có 1 tầng hầm, chiều sâu tường chôn trong đất từ 3-5m, chiều dày tường chọn từ 200-300 mm. + Công trình có 2 tầng hầm, chiều sâu tường chôn trong đất từ 8-14m, chiều dày tường chọn từ 400-600 mm. + Công trình có 3 tầng hầm, chiều sâu tường chôn trong đất từ 18-30m, chiều dày tường chọn từ 600-800 mm. + Công trình có >= 4 tầng hầm, chiều sâu tường chôn trong đất từ 25-40m thì chiều dày tường chọn từ 800-1200 mm. - Địa chất công trình: Những vùng có nước ngầm cao, có cát chảy, bùn chảy thì chiều dày tăng thêm nhằm tăng khả năng chống thấm cho tường. - Thiết bị thi công khoan tạo lỗ: Bề rộng của gầu khoan thường có kích thước 400, 600, 800, 1000, 1200 mm - Biện pháp thi công: Biện pháp thi công tầng hầm ảnh hưởng đến chiều dày của tường, vì trong quá trình thi công đào đất sẽ làm thay đổi sơ đồ làm việc của tường, khi đó tường làm việc theo dạng conson, dạng conson có một thanh chống, conson nhiều thanh chống . . . - Hình dáng của tường barrette: + Hình dạng theo chu vi của diện tích xây dựng, dạng hình vuông hay hình chữ nhật, gấp khúc . . + Hình dạng kích thước của tường: Tường phẳng hoặc tường có sườn, sườn là những thanh thép hình chữ H, I đặt ngang hoặc thẳng đứng. 1.1.4 Những ưu điểm khi sử dụng tường barrett cho tường tầng hầm: - Khi sử dụng tường barrette làm tường tầng hầm thì chiều sâu tầng hầm đạt được lớn 3 - Phương pháp thi công đơn giản, tiến độ thi công nhanh - Độ an toàn cao, tính ổn định tốt 1.1.5 Những điểm còn chưa đạt khi sử dụng tường barrett cho tường tầng hầm: - Giá thành xây dựng cao, vốn đầu tư ban đầu lớn. - Thiết bị thi công cồng kềnh, phức tạp. - Thời gian thi công dài. - Chất lượng bê tông sau khi đổ khó kiểm tra, kiểm soát. - Khi sảy ra sự cố khó sửa chữa khắc phục và gây hậu quả lớn. 1.2 Lựa chọn tường Barrette cho tầng hầm nhà cao tầng. 1.2.1 Do nhu cầu sử dụng Trong nhà nhiều tầng thường có tầng hầm nên cần thiết phải làm tường Barrette cho tầng hầm để phục vụ nhu cầu người sử dụng trong khu nhà đó, tầng hầm thường sử dụng để làm các chức năng sau: - Làm kho chứa hàng hóa phục vụ người sử dụng trong ngôi nhà - Làm tầng phục vụ sinh hoạt công cộng như bể bơi, nhà hàng quán bar - Làm Gara ô tô, xe máy - Làm tầng kỹ thuật như đặt máy phát điện, khu sử lý nước thải, khu cấp nhiệt, điều hòa không khí. . . - Các công trình như Kho bạc, Ngân hàng, Cơ quan quạn trọng của nhà nước thì tầng hầm làm nơi cất giữ tài liệu, kho chứa vàng, kho tiền. 1.2.2 Về mặt kết cấu - Khi xây dựng tầng hầm trong nhà cao tầng sẽ hạ thấp trọng tâm của công trình, làm tăn độ ổn định tổng thể. Mặt khác tường, cột của tầng hầm sẽ 4 làm tăng độ ngàm của công trình vào đất, tăng khả năng chống lực ngang của gió bão, động đất.Theo khảo sát cứ sâu một tầng hầm thì tầng hầm sẽ làm đối trọng cân đối ổn định cho 4-5 tầng nổi. 1.2.3 Về nền móng - Nhà cao tầng có tải trọng lớn gây áp lực nên nền móng rất cao, khi làm tâng hầm lượng đất sẽ được lấy bớt đi sẽ làm giảm tải cho móng, mặt khác khi đặt móng dưới sâu so với mặt đất thì cường độ đất nền tăng lên. Khi tầng hầm nằm dưới mực nước ngầm, nước ngầm đẩy nổi công trình sẽ giảm tải cho móng, giảm độ lún cho công trình. 1.2.4 Về an ninh quốc phòng - Tại những trụ sở cơ quan tầng hầm có thể làm nơi cất giữ tài liệu quan trọng, khi có sự cố chiến tranh tầng hầm dùng làm nơi trú ẩn của người sinh sống trong công trình 1.3 Nguyên tắc thiết kế tường Barrette - An toàn tin cậy: Thiết kế phải đáp ứng tuyệt đối về yêu cầu cường độ, tính ổn định tổng thể của công trình, của hệ thống kết cấu. Kết cấu phải chắc chắn biến dạng của tường không ảnh hưởng đến công trình lân cận. - Tính kinh tế : Khi đảm bảo điều kiện về an toàn, tin cậy của kết cấu chắn giữ thì xác định hiệu quả kinh tế của phương án trên cơ sở tổng hợp các yếu tố về thời gian, vật liệu, thiết bị nhân công và bảo vệ môi trường. - Thuận lợi thi công: Khi thiết kế tường Barrette nên có hình dáng đơn giản thuận tiện cho thi công, sủ dụng công nghệ đơn giản phù hợp với máy móc thiết bị để thi công nhanh chóng, rút ngắn thời gian thi công đảm bảo an toàn lao động. 5 - Tường Barrette là một bộ phận kết cấu công trình, là tường của tầng hầm. Trong giai đoạn thi công tầng hầm tường (Barrette) là kết cấu chắn giữ ổn định cho hố đào, sau khi thi công xong tường Barrette là tường của tầng hầm. 1.4 Đặc điểm thiết kế của kết cấu tường Barrette - Tính không xác định của ngoại lực: Ngoại lực tác dụng lên tường như áp lực đất chủ động, áp lực đất bị động, tải trọng trên mặt đất xung quanh thành hố đào sẽ thay đổi, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, phương pháp thi công, giai đoạn thi công. - Tính không xác định của biến dạng: Kiểm soát biến dạng là một yêu cầu quan trọng của thiết kế tường barrette, nhưng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng này như độ cứng của tường chắn, cách bố trí khoảng cách thanh chống, tính chất của đất nền, cao độ của nước ngầm, phương pháp thi công. . - Tính không xác định của đất: Tính không đồng nhất của đất nền,đất nền với nhiều tầng nhiều lớp thay đổi phức tạp không có qui luật. hơn nữa số liệu địa chất có nhiều phương pháp xác định khác nhau ( như thí nghiệm ngoài hiện trường, trong phòng, cắt có hoặc không thoát nước. . ) tùy theo mẫu đất lấy ở những vị trí, giai đoạn thời gian thi công khác nhau của hố móng thì tính chất của đất cũng thay đổi, sự tác động của đất nền lên kết cấu từ đó cũng thay đổi. - Những yếu tố ngẫu nhiên dẫn đến sự thay đổi: Những thay đổi của thời tiết, những hệ thống chôn ngầm có sẵn trong đất ảnh hưởng đến việc thi công của hố đào. 6 1.5 Công nghệ thi công tường Barrette [4] Về cơ bản thi công tường Barrette cũng giống như thi công cọc barrette, tường Barrette gồm những panen nối với nhau theo cạnh ngắn của tiết diện, giữa các panen có gioăng chống thấm, gioăng chống thấm bằng cao su hoặc bằng thép hình. . . 1.5.1 Đào hố tường Barrette (panen) đầu tiên - Bước 1: dùng gàu đào thích hợp đào một phần hố đến chiều sâu thiết kế, chú ý đào đến đâu phải kịp thời cung cấp dung dịch Bentonite đến đó cho đầy hố đào để giữ cho hố đào không bị sạt lở. - Bước 2: Đào phần hố bên cạnh cách phần hố đào đầu tiên một dải đất, làm như vậy để cung cấp dung dịch Bentonite vào hố đào sẽ không làm thành hố đào cũ bị sạt lở. - Bước 3: Đào nốt phần còn lại (đào trong dung dịch Bentonite) để hoàn thành một hố Panen đầu tiên theo thiết kế. 1.5.2 Hạ lồng cốt thép, đặt gioăng chống thấm và đổ bê tông cho tường Barrette (panen) đầu tiên - Bước 4: Hạ lồng thép vào hố đào sẵn trong dung dịch Bentonite sau đó đặt gioăng chống thấm (nhờ bộ gá lắp bằng thép chuyên dụng) vào vị trí - Bước 5: Đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng, thu hồi dung dịch Bentonite về trạm sử lý. Bê tông của tường Barrette thường có mác 250#300#. Ống đổ bê tông phải luôn chìm trong bê tông tươi một đoạn khoảng 3m để tránh cho bê tông bị phân tầng, bị rỗ. 7 - Bước 6: Hoàn thành đổ bê tông toàn bộ tường Barrette (panen 1), khi đổ bê tông nên đổ cao hơn so với thiết kế một đoạn 0,5m để sau này đập bỏ phần bê tông này đi là vừa. 1.5.3 Đào tấm tường Barrette tiếp theo (panen 2)và tháo bộ gá lắp gioăng chống thấm - Bước 7: Đào một phần hố, sâu đến đáy thiết kế của tường ( đào trong dung dịch bentonite), đào các tấm tường tiếp theo khi tấm tường trước bê tông đã ninh kết lớn hơn 8 giờ. - Đào tiếp đến sát tấm tường (panen 1) thứ nhất. - Gỡ bộ gá lắp gioăng chống thấm bằng gàu đào khỏi cạnh tấm tường thứ 1 nhưng gioăng chống thấm vẫn còn nằm tại vị trí tiếp xúc với tấm tường thứ 2 1.5.4 Hạ lồng cốt thép, đặt gioăng chống thấm và đổ bê tông cho tấm tường (panen 2) tiếp theo. - Bước 10: Hạ lồng cốt thép xuống hố đào chứa đầy dung dịch Bentonite, đặt bộ gá lắp cùng với gioăng chống thấm vào vị trí. - Bước 11: Đổ bê tông cho tấm tường thứ 2 (panen 2) bằng phương pháp vữa dâng như tấm tường số 1. - Bước 12: Tiếp tục đào tấm tường thứ 3 (panen 3) ở phía bên kia của tấm tường thứ 1, thực hiện việc hạ lồng thép, đặt bộ gá cùng gioăng chống thấm và đổ bê tông cho tấm tường thứ 3 giống như đã thực hiện cho các tấm tường trước. Tiếp tục theo qui trình thi công như vậy để hoàn thành toàn bộ tường Barrette theo như thiết kế, khi thi công cần đặt các ống âm để kiểm tra chất lượng bê tông trong từng tấm tường. 8 1 2 3 H×nh1.1 §μo hè cho panen (barrette) ®Çu tiªn 1- §μo mét phÇn hè ; 2- §μo phÇn hè bªn c¹nh 3- §μo phÇn cßn l¹i ®Ó hoμn thiÖn hè ®μo. H×nh 1.2 : Bé gh¸ l¾p vμ gio¨ng CWS [tác gỉa] 5 6 H×nh1.3 H¹ lång cèt thÐp, ®Æt gio¨ng chèng thÊm vμ ®æ bª t«ng panen ®Çu tiªn. 4-H¹ lång cèt thÐp vμ ®Æt gio¨ng chèng thÊm, 5 - §æ bª t«ng theo ph−¬ng ph¸p v÷a d©ng ; 6- §æ bª t«ng xong. 4 9 8 9 H×nh1 1.5: §μo hè cho panen thø hai, th¸o bé gh¸ l¾p vμ tu söa gio¨ng chèng thÊm CWS. 7- §μo mét hè ; 8 - §μo hoμn chØnh hè cho panen thø hai ; 9- Th¸o bé gh¸ l¾p gio¨ng. 7 10 11 12 H×nh 1.6: H¹ lång cèt thÐp, ®Æt gio¨ng chèng thÊm, ®æ bª t«ng cho panen thø hai vμ tiÕp tôc ®μo hè ®Ó thi c«ng panen sè 3. 10- H¹ lång thÐp vμ ®Æt gio¨ng chèng kthÊm cho panen sè 2; 11- §æ bª t«ng cho panen sè 2; 12- ®æ xong bª t«ng cho panen sè 2, råi ®μo hè cho panen sè 3... 10 11 H×nh: 1Thi c«ng ®μo ®Êt, l¾p dùnglång cèt thÐp, ®æ bª t«ng cho panen [T¸c gi¶] 12 13 1.6 Công nghệ thi công tầng hầm nhà nhiều tầng. 1.6.1 Phương pháp đào hố móng lộ thiên có mái dốc - Phương pháp này áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, mặt bằng thi công rộng, thiết bị thi công đơn giản, không có nước ngầm hoặc nước ngầm thấp, đào đất có thể kết hợp đào máy với đào thủ công. Sau khi đào xong thì xây dựng công trình theo trình tự từ dưới lên từ móng đến mái. - Ưu điểm: o Giá thành thi công thấp hơn so với các phương pháp khác o Thiết bị, công nghệ thi công đơn giản o Không ảnh hưởng đến các công trình lân cận o Xử lý công tác chống thấm, thi công hệ thống hạ tầng kỹ thuật đơn giản - Nhược điểm; o Yêu cầu mặt bằng thi công phải rộng o Khối lượng thi công đào đất lớn o Đối với công trình có chiều sâu phần ngầm lớn khó thi công o Đối với đất cát chảy, bùn chảy khó thực hiện Hình : Đào đất lộ thiên, tường chắn đất không có hệ chống giữ [tác giả] 14 1.6.2 Phương pháp thi công từ trên xuống (Top-Down) - Công trình thi công móng cọc, tường tầng hầm (Barrette), phần lõi thép hình của cột tầng hầm trước. Tường bao tầng hầm, lõi cột thép hình có cao độ bằng cao độ cốt nền, sau đó đổ hệ dầm sàn tầng trệt tỳ lên cột thường cột tạm là lõi bằng thép hình, và tường tầng hầm. Sàn tầng trệt đổ xong chừa lại những ô sàn trống là ô cầu thang, thang máy, giếng trời để làm cửa đào đất thi công các tầng hầm bên dưới. Hoặc tầng trệt đổ sàn tạo viền xung quanh tường tầng hầm, khu vực ở giữa để trống không đổ bê tông dầm sàn, khi bê tông đủ cường độ thì tiến hành đào đất và tiến hành đổ bê tông dầm sàn tầng hầm 1. Dầm sàn tầng hầm 1 cũng đổ chừa lỗ như dầm sàn tầng trệt. Cùng lúc đó tiến hành thi công cột, dầm sàn tầng 1 ở trên mặt đất. H1.7 Phương pháp thi công Top-down [tác giả]