Tài liệu Thiết kế tường vây tầng hầm cho chung cư four aces

NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG I.1. MỤC LỤC CHƯƠNG I. TỔNG QUAN..................................................................................................2 I.1. PHẠM VI CÔNG VIỆC.................................................................................2 I.2. THÔNG TIN DỰ ÁN.....................................................................................2 I.2.1. Vị trí.........................................................................................................2 I.2.2. Mô tả công trình.......................................................................................2 I.2.3. Kết cấu tường hầm...................................................................................3 I.2.4. Vật liệu sử dụng.......................................................................................3 I.2.5. Tiêu chuẩn áp dụng..................................................................................3 I.2.6. Hồ sơ tham khảo......................................................................................4 I.2.7. Phần mềm tính toán và đơn vị sử dụng....................................................4 CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC............................................................4 II.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT................................................................................4 II.2. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SPT CHO TỪNG LỚP ĐẤT................................5 II.3. PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT................................5 CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY......................................................................10 III.1. CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN....................10 III.1.1. Các giai đoạn thi công.........................................................................10 III.1.2. Số liệu tính toán...................................................................................10 III.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN............................................10 III.3. TÍNH TOÁN CHIỀU DÀI TƯỜNG VÂY THEO PHƯƠNG PHÁP DẦM ĐẲNG TRỊ..........................................................................................................11 III.4. MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS...............................................................................................................14 III.4.1. Thông số địa chất.................................................................................15 III.4.2. Thông số văng chống...........................................................................15 III.4.3. Thông số về diaphragm wall...............................................................15 III.4.4. Tải trọng công trình dọc biên tường vây.............................................16 III.4.5. Trình tự đào đất và chống tường vây...................................................16 NHÓM 7 Trang 1 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG III.5. MÔ HÌNH PLASXIC v8.6.........................................................................17 III.6. TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO TƯỜNG VÂY........................................30 III.6.1. Vật liệu làm tường vây........................................................................30 III.6.2. Tính toán thép chủ nằm về phía bên trong hố đào..............................30 III.6.3. Tính toán thép chủ nằm về phía bên ngoài hố đào..............................31 III.6.4. Tính toán khả năng chống cắt của bê tông..........................................31 III.7. KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỐ MÓNG TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG..........................................................................................................31 III.7.1. Kiểm tra ổn định chống phun trào.......................................................31 III.7.2. Kiểm tra chống trồi của khối đất ở đáy hố móng................................34 CHƯƠNG IV. THI CÔNG TƯỜNG VÂY.........................................................................37 IV.1. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TƯỜNG VÂY.........................................37 IV.2. THI CÔNG TƯỜNG DẪN........................................................................37 IV.2.1. Nhiệm vụ của tường dẫn.....................................................................37 IV.2.2. Hình thức cấu tạo tường dẫn...............................................................37 IV.2.3. Tính toán cốp pha tường dẫn...............................................................38 IV.2.4. QUI TRÌNH THI CÔNG TƯỜNG DẪN............................................40 IV.3. CHUẨN BỊ DUNG DỊCH BENTONITE GIỮ VÁCH.............................41 IV.3.1. PHA CHẾ DUNG DỊCH BENTONITE.............................................42 IV.4. THI CÔNG ĐÀO TƯỜNG VÂY..............................................................45 IV.4.1. LẬP TRÌNH TỰ THỰC HIỆN CÁC ĐƠN NGUYÊN......................45 IV.4.2. THIẾT BỊ ĐÀO...................................................................................46 IV.4.3. ĐÀO KHOAN BẰNG MÁY ĐÀO GẦU NGOẠM...........................47 IV.4.4. CHỐNG SỤT LỞ CHO THÀNH HỐ ĐÀO.......................................48 IV.4.5. CÔNG TÁC LÀM SẠCH ĐÁY HỐ ĐÀO.........................................48 IV.4.6. KIỂM TRA VÁCH ĐẤT CỦA TƯỜNG VÂY..................................49 IV.5. BỘ GÁ LẮP GIOĂNG CHỐNG THẤM CWS.........................................49 IV.5.1. NGUYÊN LÝ GIOĂNG CWS...........................................................50 NHÓM 7 Trang 2 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG IV.5.2. LẮP ĐẶT GIOĂNG CWS..................................................................50 IV.5.3. ƯU ĐIỂM CỦA GIOĂNG CHỐNG THẤM CWS............................51 IV.6. GIA CÔNG VÀ LẮP DỰNG LỒNG CỐT THÉP....................................51 IV.6.1. GIA CÔNG LỒNG THÉP..................................................................51 IV.6.2. LẮP DỰNG, HẠ LỒNG THÉP VÀO VỊ TRÍ KHOAN ĐÀO..........53 IV.6.3. TRÌNH TỰ LẮP DỰNG VÀ HẠ LỒNG THÉP................................59 IV.7. ĐỔ BÊ TÔNG CHO KHOAN ĐÀO.........................................................61 IV.8. HOÀN THÀNH KHOAN ĐÀO TƯỜNG VÂY.......................................62 NHÓM 7 Trang 3 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY TẦNG HẦM CHO CHUNG CƯ FOUR ACES CHƯƠNG II. TỔNG QUAN II.1. PHẠM VI CÔNG VIỆC - Phạm vị của thuyết minh này là cung cấp một yêu cầu tối thiểu cho việc thiết kế kết cấu và biện pháp thi công tường vây tầng hầm của “CHUNG CƯ FOURS ACE” Đặc điểm kỹ thuật này quy định tiêu chuẩn thiết kế được đưa vào xem xét trong giai đoạn thiết kế kết cấu. Các thông tin và tải trọng của vật liệu sử dụng khi thi công của các cấu trúc khác nhau. Danh sách các quy định và các tiêu chuẩn và các giả định thiết kế nhằm đạt được hiệu quả tốt nhất về tối ưu hóa khối lượng kết cấu và giữ cho chi phí xây dựng là hợp lý nhất có thể. II.2. THÔNG TIN DỰ ÁN II.2.1. Vị trí Dự án đặt tại phường 7, Quận 10, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình nằm ở vị trí thoáng đẹp có ba mặt tiền giáp đường Đào Duy Từ (lộ giới 15m), đường Hòa Hảo (lộ giới 15m), đường Nguyễn Kim (lộ giới 20m), mặt còn còn lại giáp nhà dân. Vì nằm trên các trục đường giao thông chính nên thuận tiện cho việc vận chuyển máy móc thiết bị, xe chở vật liệu xây dựng ra vào công trình một cách dễ dàng. Hệ thống cơ sở hạ tầng khu vực xây dựng: cấp điện, cấp nước đã hoàn chỉnh, tạo điều kiện thuận lợi trong thi công Hiện trạng khu đất xây dựng trên nền chung cư cũ đã tháo dỡ, gặp một số khó khăn ban đầu trong công tác thi công móng, tuy nhiên những trở ngại trên đã được tiên đoán và khắc phục. II.2.2. Mô tả công trình Chung cư Four Aces bao gồm 20 tầng (17 tầng nổi và 3 tầng hầm) với những đặc điểm như sau: - Chiều cao tầng điển hình 3.4m; tổng chiều cao 58m (chưa kể tầng hầm); Mặt bằng hình chữ nhật có kích thước 40x49m Chức năng của từng khối nhà: - - Tầng hầm được sử dụng làm bãi giữ xe cho toàn bộ chung cư và khu vực lân cận, trong đó tầng hầm 1 được sử dụng để giữ xe gắn máy, tầng hầm 2 và 3 được sử dụng để giữ xe ô tô, bên cạnh đó tầng hầm cũng là nơi chứa các trang thiết bị phục vụ cho chiếu sáng dự phòng như máy phát điện, bể nước ngầm, bể tự hoại, v.v… Tầng trệt và tầng lửng chủ yếu dùng để kinh doanh dịch vụ, cửa hàng buôn bán giống như trung tâm mua sắm. Ngoài ra, hai tầng này cũng được tận dụng để chứa trang thiết bị phòng cháy chữa cháy, và nhiều thiết bị khác, v.v… Từ tầng 1 đến tầng 14 bao gồm các căn hộ cao cấp loại A, B đáp ứng nhu cầu về nhà ở của người dân. NHÓM 7 Trang 4 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG - GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Tầng thượng gồm các kho của chung cư, v.v… Bảng chi tiêu quy hoạch khu đất của chung cư Four Aces. Chỉ Tiêu Diện tích đất xây dựng (m2) Mật độ xây dựng ( 1 Diện tích khu đất 2565 100% 2 Cây xanh sân chơi 129.28 5.04% 3 Đường nội bộ 1113.83 43.42% 4 Chung cư Four Aces 1321.89 51.54% 5 Tầng trệt 1321.89 6 Tầng lửng 752 7 Tầng 1 - 14 14042 8 Tầng thượng 1003 ST T %) Diện tích sàn xây dựng (m2) Số căn hộ Dân số (người) 17118.89 112 560 II.2.3. Kết cấu tường hầm Công trình có 3 mặt giáp đường, 1 mặt còn lại giáp nhà dân cao khoảng 1-2 tầng. Chiều sâu đào trung bình của công trình khoảng 11.0m. Chúng tôi chọn tường vây barrete dày 800mm sâu 25m. II.2.4. Vật liệu sử dụng BÊ TÔNG M300   Rn = 130 (daN/cm 2 ) ; Eb = 290000 (daN/cm 2 ) ; (khô cứng tự nhiên) CỐT THÉP A.III  Đường kính f > 10mm ; 2 2  Ra = R 'a = 3600 (daN/cm ) ; Rad = 2800 (daN/cm ) ; 2  Ea = 2100000 (daN/cm ) ; CỐT THÉP A.I  Đường kính f £ 10mm ; Ra = R 'a = 2300 (daN/cm 2 ) Rad = 1800 (daN/cm 2 )  ; ; 2 Ea = 2100000 (daN/cm )  ; II.2.5. Tiêu chuẩn áp dụng - TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế NHÓM 7 Trang 5 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG - GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG TCXD 5575:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động TCXD 229:1999: Tải trọng gió tác động theo TCVN 2737:1995 TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình BS 8110-1997: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (Anh) BS 8002-1994: Tiêu chuẩn thiết kế tường chắn đất (Anh) ACI 318 – 2008: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép (Mỹ) Và các TCXD hiện hành khác. II.2.6. Hồ sơ tham khảo - Báo cáo khảo sát địa chất do Đại học Bách Khoa thực hiện Các bản vẽ kiến trúc II.2.7. Phần mềm tính toán và đơn vị sử dụng. - SAP2000 : Phân tích và kiểm tra hệ chống tầng hầm. PLASXIC 8.6 : Thiết kế tường vây MICROSOFT OFFICE 2013: Soạn thảo, trình chiếu CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC III.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT Theo kết quả khảo sát địa chất cho thấy các lớp đất tại khu vực xây dựng có những đặc điểm sau: Lớp 1: sét pha nặng lẫn bụi, màu xám nhạt, dẻo mềm; Lớp 2: sét lẫn bụi, màu nâu hồng, nửa cứng; Lớp 3: cát mịn, màu xám đen, kém chặt; Lớp 4: cát pha sét nhẹ, hạt mịn lẫn bụi, màu hồng nhạt, chặt vừa; Trong thời gian khảo sát, mực nước ngầm xuất hiện và ổn định trong hố khoan ở độ sâu -3.9m. Kết quả phân tích 01 mẫu nước lấy trong hố khoan cho thấy nước ngầm trong khu vực xây dựng ăn mòn yếu bê tông theo giá trị độ cứng tổng cộng. NHÓM 7 Trang 6 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG III.2. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SPT CHO TỪNG LỚP ĐẤT 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Lớp 1: sét pha nặng lẫn bụi, màu xám nhạt, dẻo mềm; 8 10 Lớp 2: sét lẫn bụi, màu nâu hồng, nửa cứng; 15 15 21 21 19 Lớp 3: cát mịn, màu xám đen, kém chặt; 24 27 25 24 26 Lớp 4: cát pha sét nhẹ, hạt mịn lẫn bụi, màu hồng nhạt, chặt vừa; 28 30 33 36 35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Hình 1. Sự phân bố các lớp đất trong hố khoang và số liệu thí nghiệm SPT III.3. PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT Độ dốc các lớp đất nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình như mặt cắt địa chất điển hình. NHÓM 7 Trang 7 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Lớp 1: sét pha nặng lẫn bụi, màu xám nhạt, dẻo mềm; Chỉ số Giá trị Chỉ số Giá trị 7 2.684 Giới hạn chảy WL (%) 33.2% Gs g/cm ( ) e Hệ số rỗng tự nhiên 0 Giới hạn dẻo WP (%) 16.8% Độ bão hòa G (%) 94.3% 16.4% Hệ số thấm k (m/ngày) 7.28e-02 Bề dày (m) Chỉ số dẻo Id (%) Độ sệt B 0.59 Độ ẩm tự nhiên W (%) 26.2% Chỉ số nén Cc Dung trọng tự nhiên 3 ( kN/m ) gw 3 Tỉ trọng Góc ma sát trong f 0 2 Lực dính C ( kN/m ) Cs 0.109624 Chỉ số nở 19.4 Dung trọng đẩy nổi gdn 0.7 0.68 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 1 Hình 2. Biểu đồ (e-logp) của lớp đất thứ nhất NHÓM 7 Trang 8 12020’ 17 0.009135 3 ( kN/m ) 0.1 0.746 9.64 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Lớp 2: sét lẫn bụi, màu nâu hồng, nửa cứng; Chỉ số Giá trị Bề dày (m) 14.2 Chỉ số Tỉ trọng Giá trị Gs g/cm3 ( ) 2.725 e0 0.843 Giới hạn chảy WL (%) 47.0% Giới hạn dẻo WP (%) 23.5% Độ bão hòa G (%) 92.1% Id (%) 23.5% Hệ số thấm k (m/ngày) 8.64e-3 Chỉ số dẻo Độ sệt B 0.21 Độ ẩm tự nhiên W (%) 28.5% Chỉ số nén Cc Hệ số rỗng tự nhiên 2 Lực dính C ( kN/m ) 0.063117 Chỉ số nở Dung trọng tự nhiên gw kN/m3 ( ) 0 Góc ma sát trong f Cs 32 0.007474 Dung trọng đẩy nổi 19 gdn kN/m3 ( ) 0.86 0.84 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.1 1 Hình 3. Biểu đồ (e-logp) của lớp đất thứ hai NHÓM 7 16020’ Trang 9 9.36 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Lớp 3: cát mịn, màu xám đen, kém chặt; Chỉ số Giá trị Bề dày (m) 17 Chỉ số Tỉ trọng Giá trị Gs g/cm3 ( ) 2.65 e0 0.78 Giới hạn chảy WL (%) - Giới hạn dẻo WP - Độ bão hòa G (%) 89.3% - Hệ số thấm k (m/ngày) 2 Chỉ số dẻo (%) Id (%) Độ sệt B - Độ ẩm tự nhiên W (%) 26.3% Chỉ số nén Cc Dung trọng tự nhiên 3 ( kN/m ) Hệ số rỗng tự nhiên Góc ma sát trong f 2 Lực dính C ( kN/m ) 0.088031 gw 18.8 Chỉ số nở Cs Dung trọng đẩy nổi 3 ( kN/m ) 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64 0.62 0.1 1 Hình 4. Biểu đồ (e-logp) của lớp đất thứ ba NHÓM 7 0 Trang 10 20030’ 1 0.007474 gdn 9.27 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Lớp 4: cát pha sét nhẹ hạt mịn lẫn bụi, màu hồng nhạt, chặt vừa; Chỉ số Giá trị Bề dày (m) rất dày Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Chỉ số dẻo WL (%) WP (%) Id (%) Độ sệt B Độ ẩm tự nhiên W (%) Chỉ số nén Cc Dung trọng tự nhiên kN/m3 ) Chỉ số Tỉ trọng Gs g/cm3 ( ) 2.674 e0 0.614 - Hệ số rỗng tự nhiên - Độ bão hòa G (%) - Hệ số thấm k (m/ngày) - Góc ma sát trong f 19.85 86.2% 0 2 Lực dính C ( kN/m ) 19.8% 0.042710 gw ( Giá trị Chỉ số nở Cs Dung trọng đẩy nổi gdn ( 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52 0.5 1 Hình 5. Biểu đồ (e-logp) của lớp đất thứ tư NHÓM 7 Trang 11 26045’ 8 0.004963 kN/m3 ) 0.1 1.08 10.37 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY IV.1. CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN IV.1.1. Các giai đoạn thi công Các giai đoạn thi công phần ngầm bằng thi công ngược theo phương pháp hở sơ bộ được định hướng như sau: • Giai đoạn 1a: thi công cọc khoan nhồi (với cột chống tạm bằng thép hình) • Giai đoạn 1b: thi công tường vây; • Giai đoạn 2: đào đất đến cao độ - 3.11m; • Giai đoạn 3: thi công sàn tầng hầm 1; • Giai đoạn 4: đào đất đến cao độ - 6.51m; • Giai đoạn 5: thi công sàn tầng hầm 2; • Giai đoạn 6: đào đất đến cao độ - 11.66m; • Giai đoạn 7: thi công đài móng và sàn tầng hầm 3; • Giai đoạn 8: thi công sàn tầng trệt và chuyển sang giai đoạn thi công phần thân; Dự trù giai đoạn nguy hiểm nhất là giai đoạn 6. Tùy theo kết quả khảo sát sẽ điều chỉnh lại hướng thi công cho hợp lý. IV.1.2. Số liệu tính toán • Tường liên tục trong đất dày 800mm bằng bê tông cốt thép. • Vật liệu làm tường: bê tông M300 và cốt thép A.III. • Mực nước ngầm bên ngoài hố đào ổn định tại cao độ -3.9m. Mực nước ngầm trong hố đào thay đổi theo trình tự thi công phần ngầm, giả thiết luôn thấp hơn mặt đất trong hố đào 0.5m. • Lượng phụ tải trên mặt đất lấy bằng 1.5 (T/m2 ). IV.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN Những quy trình thiết kế cổ điển (phương pháp cân bằng tĩnh,…) dựa vào những giả thiết đơn giản hóa và thường mâu thuẫn với ứng xử thực giữa tường và đất, điển hình là sự không tương thích giữa áp lực và chuyển vị. Khi thiết kế tường trong đất theo các phương pháp cổ điển thì áp lực đất được tách riêng thành áp lực đất bị động hay áp lực đất chủ động giới hạn tại tất cả các điểm trên tường chắn mà không xem xét đến độ lớn và chiều chuyển vị của tường và của đất. Trong trường hợp thiết kế tường có neo/thanh chống, khuynh hướng dịch chuyển của tường tạo ra các điều kiện bị động bên trên neo bị bỏ qua. Tác động do khả năng uốn của tường bị bỏ qua. Cho nên những chuyển vị được tính toán dựa trên các giả thuyết, khó phản ánh hợp lý sự làm việc thực của kết cấu. Phương pháp phân tích sự làm việc đồng thời giữa tường và kết cấu. Trong mô hình đơn giản nhất, tường vây được mô hình như thanh dầm và đất nền được mô hình như một chuỗi các lò xo theo phương ngang. Độ cứng của đất nền được thể hiện thông qua độ cứng được khai báo của các lò xo, là các hệ số nền theo phương ngang. Các hệ giằng ngang (bản sàn tầng hầm) được mô hình lò xo hay lực tập trung. Phân tích sự làm việc của thanh dầm trên chuỗi các lò xo này NHÓM 7 Trang 12 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG cho kết quả các chuyển vị của tường, mômen uốn, lực cắt, phản lực trong hệ giằng chống ngang. Tuy nhiên, phương pháp này có một số hạn chế chính là đã lý tưởng hóa sự làm việc của đất nền được sử dụng, hệ số phản lực của đất nền theo phương ngang khó được đánh giá một cách chính xác, chuyển vị của đất nền xung quanh kết cấu không được tính toán, độ cứng và sự làm việc của hệ giằng chống ngang khó được mô hình chính xác như điều kiện thực tế. Dựa trên những phân tích trên đưa ra quy trình tính toán như sau: áp dụng phương pháp dầm đẳng trị (tham khảo “Thiết kế và thi công hố móng sâu” - PGS.TS Nguyễn Bá Kế) để tính toán sơ bộ ra chiều sâu chôn tường, dùng chương trình PLAXIS 2D V8.5 để mô phỏng tường vây và khảo sát các thời điểm trong quá trình thi công, từ đây lấy ra các thông số cần thiết để thiết kế. IV.3. TÍNH TOÁN CHIỀU DÀI TƯỜNG VÂY THEO PHƯƠNG PHÁP DẦM ĐẲNG TRỊ - Áp lực đất chủ động tác dụng lên tường vây ở độ sâu x nằm trong lớp đất thứ hai: æ 0 16.330 ö æ 0 16.330 ö ç ÷ ç ÷ Pa = (15 +19.4´ 3.9 + 9.64´ 3.1+ 9.36 x)´ tan ç 45 45 ÷- 2´ 32´ tan ç ÷ ç ç 2 ÷ 2 ÷ è ø è ø 2 = 5.25 x +19.7 - Áp lực nước tác dụng lên tường vây vào phía chủ động; Paw = 10´ ( x + 3.1) = 10 x + 31 - Tổng áp lực tác dụng vào tường vây ở phía chủ động; å P = P +P a - a aw = 15.25 x + 50.7 Áp lực đất bị động tác dụng lên tường vây ở độ sâu z nằm trong lớp đất thứ hai; æ æ 0 16.30 ö 16.30 ö 2ç 0 ÷ ç ÷ é ù Pp = ë9.36´ ( x - 4.66) û´ tan ç45 + 45 + ÷+ 2´ 32´ tan ç ÷= 16.68 x + 7.7 ç ç 2 ÷ 2 ÷ è ø è ø - Tổng áp lực tác dụng vào tường vây ở phía bị động; å Pp = Pp + Ppw = 6.68x - 38.9 Tìm điểm có áp lực đất bằng không (gần giống như điểm uốn không); å P =å P a p ® 15.25 x + 50.7 = 26.68 x - 38.9 ® x = 50.7 + 38.9 = 7.85 (m) 26.68 - 15.25 Điểm áp lực đất bằng không nằm cách mặt phân cách của lớp đất thứ hai 7.85m. Theo phương pháp dầm đẳng trị, coi điểm uốn trùng với điểm có áp lực đất bằng không, điểm uốn không chia tường chắn thành 2 phần, phần từ trên điểm uốn không trở lên là dầm liên tục có các gối đỡ là các thanh chống và chịu tác dụng của ngoại lực là áp lực đất và nước; phần dầm từ dưới điểm uốn không trở xuống. Sau khi giải phần dầm liên tục có được phản lực gối tại điểm uốn không, giải phương trình cân bằng mômen của phần dầm dưới ta có được độ chôn sâu của tường vây. Tính toán áp lực đất tác dụng lên phần dầm liên tục; NHÓM 7 Trang 13 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Tính toán áp lực đất tác dụng lên phần dầm liên tục; s' s 'Ka u = gwh 9,72 15 90,66 77,6 108,85 s 'Kp 27,37 47,94 31 92,1 194,02 29,86 31,38 78,11 67,62 164,16 31,38 81,74 50,68 47,94 109,5 u = gwh 53,22 åP a 27,37 58,75 120,54 s' åP - 2c Ka 121,76 47,8 2c Kp 31,9 81,74 50,68 36,31 170,41 85,45 åP p 85,45 85,45 170,41 Hình 6. Biểu đồ áp lực đất tác dụng lên dầm liên tục Dùng phần mềm SAP2000 để giải bài toán trên, ta được kết quả như sau; (kNm ) Hình 7. Biểu đồ mômen và phản lực của dầm liên tục Giả thiết chân tường vây nằm trong lớp đất thứ ba; Tính toán áp lực đất tác dụng vào tường vây phần dưới điểm uốn không; Áp lực đất chủ động tại độ sâu z =- 21.2 (m) ; (lớp đất thứ hai) NHÓM 7 Trang 14 121,76 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG æ 0 16.330 ö ÷ Pa = (15 +19.4´ 3.9 + 9.64´ 3.1 + 9.36´ 14.2)´ tan ç 45 ç ÷ç 2 ÷ è ø 2 æ 0 16.330 ö 2 ÷ 2´ 32´ tan ç ç45 ÷= 94.25 (kN/m ) ç ÷ 2 ø è Áp lực đất chủ động tại độ sâu z =- 21.2 (m) ; (lớp đất thứ ba) æ 0 20.50 ö æ 0 20.50 ö ÷ ÷ Pa = (15 +19.4´ 3.9 + 9.64´ 3.1 + 9.36´ 14.2)´ tan 2 ç 45 ç45 ÷- 2´ 1´ tan ç ç ÷ ç ç ÷ ÷ 2 2 è ø è ø = 120.58 (kN/m 2 ) Áp lực nước phía chủ động tại độ sâu z =- 21.2 (m) ; Paw =10´ ( 21.2 - 3.9) =173 (kN/m 2 ) ; Áp lực đất bị động ở độ sâu z =- 21.2 (m) ; (lớp đất thứ hai); æ 0 16.330 ö æ 0 16.330 ö 2 ÷ ÷ Pa = ( 9.36´ 9.54)´ tan 2 ç 45 + ç45 + ÷+ 2´ 32´ tan ç ç ÷= 244.61 (kN/m ) ç ç ÷ ÷ 2 2 è ø è ø Áp lực bị động ở độ sâu z =- 21.2 (m) ; (lớp đất thứ ba); æ 0 20.50 ö æ 0 20.50 ö 2 ç ÷ ÷ Pa = ( 9.36´ 9.54)´ tan ç45 + 45 + ÷+ 2´ 1´ tan ç ç ÷= 188.42 (kN/m ) ç ç ÷ ÷ 2 ø 2 ø è è 2 Áp lực nước phía bị động tại độ sâu z =- 21.2 (m) ; Ppw = 10´ 9.54 = 95.4 (kN/m 2 ) ; Tổng áp lực tác dụng lên tường ở độ sâu z =- 21.2 (m) ; (lớp đất thứ hai) P-221.2 = 244.61+ 95.4 - 94.25 - 173 = 72.76 (kN/m 2 ) ; (phía bị động) Tổng áp lực tác dụng lên tường ở độ sâu z =- 21.2 (m) ; (lớp đất thứ ba) P-321.2 = 120.58 +173 - 188.42 - 95.4 = 9.76 (kN/m 2 ) ; (phía chủ động) Gọi x là độ sâu tính từ lớp đất thứ ba; Áp lực đất chủ động tác dụng tại độ sâu x; æ 20.50 ö ÷ Pa = 120.58 +( 9.27 x )´ tan 2 ç 45 ç ÷= 4.46 x +120.58 ç 2 ÷ è ø ; Áp lực nước tác dụng phía chủ động tại độ sâu x; NHÓM 7 Trang 15 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG Paw = 10x+ 173 GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG ; Tổng áp lực tác dụng phía chủ động; å P = P +P a a aw = 14.46x+ 293.58 Áp lực đất phía bị động tác dụng tại độ sâu x; æ 20.50 ö ÷ Pp = 188.42 +( 9.27 x )´ tan 2 ç ç45 + ÷=19.26 x +188.42 ç 2 ÷ è ø Áp lực nước tác dụng phía chủ động tại độ sâu x; Ppw = 10 x + 95.4 ; Tổng áp lực tác dụng phía chủ động; åP p = Pp + Ppw = 29.26 x + 283.82 ; Điểm áp lực đất bằng không; x= 293.58 - 283.82 = 0.66 (m) 29.26 - 14.46 ; Tính toán chiều sâu của tường vây; åM A =0 143.20 1 ; æ ö 1 1 - 143.2´ ( 6.35 + x ) + ´ 72.76´ 6.35´ ç ´ 6.35 + x÷ ç ÷ ç3 ÷ è ø 2 1 1 + ´ (14.8 x - 9.76)´ ( x - 0.66)´ ´ ( x - 0.66) 2 3 6.35 72,76 9,76 æ 1 ö 1 - ´ 9.76´ 0.66´ ç x - ´ 0.66÷ = 0; ç ÷ ç 3 ÷ è ø 2 3 0.66 x 2 2.467 x - 4.883x + 87.814 x - 420.342 = 0 ; x = 3.935 (m) ; A 14.8x- 9.76 Vậy tổng chiều dài của tường trong đất là: 7 +14.2 + 3.935 = 25.135 (m) . Ta chọn chiều sâu chôn tường là 25m. IV.4. MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS Mô phỏng bằng chương trình Plaxis 2D v8.5. Xét một dải tường tầng hầm theo phương ngắn. Bài toán xem như đối xứng, chỉ mô phỏng một nửa hố (chiều rộng hố lấy bằng 20m). Bài toán tường chắn chủ yếu xét các tác động và hệ quả của tác động theo phương ngang. Trong các giai đoạn thi công, ta tiến hành đào đất, tức là ta đã tiến hành dở tải, do đó, theo phương ngang, tường chủ yếu chuyển vị do đất bị nở ngang. Ở đây, ta sẽ chọn mô hình tính toán NHÓM 7 Trang 16 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Soft Soil để phân biệt đầy đủ các chỉ số nén và nở của đất. Các chỉ số này được tính toán từ kết quả của thí nghiệm nén một trục - oedometer. Đối với các lớp đất dính dùng mô hình ứng xử không thoát nước lỗ rỗng (undrained). Đối với các lớp đất rời dùng mô hình thoát nước lỗ rỗng (drained). Mực nước ngầm ngoài hố đào, theo báo cáo khảo sát địa chất ổn định ở độ sâu -3.9m. Trong hố đào, để thuận tiện cho công tác thi công, ta sẽ tiến hành bơm hút mực nước ngầm luôn thấp hơn mặt hố đào - 0.5m. Do độ chênh mực nước ở trong hố và ngoài hố sẽ xuất hiện dòng thấm từ nơi có áp lực cao sang nơi có áp lực thấp, điều nảy ảnh hưởng tới tới áp lực đất trong các giai đoạn thi công. Hệ số Rinter kể đến mực độ thô ráp/trơn nhẵn của bề mặt tiếp xúc tường - đất chi phối sự làm việc đồng thời của tường và đất. Theo kinh nghiệm, với bề mặt bê tông - sét: Rinter = 1.0- 0.8 với bề mặt bê tông - cát: . Đơn giản, chọn Rinter = 0.8 Rinter = 1.0- 0.7 ; cho tất cả các lớp đất. IV.4.1. Thông số địa chất Ký hiệu Mô hình Loại 1 SoftSoil Undrained 2 SoftSoil Undrained 3 SoftSoil Drained 4 SoftSoil Drained Unit - gunsat 19.4 19 18.8 19.85 kN/m3 gsat 19.64 19.36 19.27 20.37 kN/m3 kx 7.28e-2 8.64e-2 2.00 1.08 m/day ky 7.28e-2 8.64e-2 2.00 1.08 m/day Cc 0.109624 0.063117 0.088031 0.042710 - Cs 0.009135 0.007474 0.007474 0.004963 - Rinter 0.8 0.8 0.8 0.8 - c 17 30 1 8 f y kN/m2 12020’ 10020’ 20030’ 26045’ Deg 0 0 0 0 0 0 0 0 Deg IV.4.2. Thông số văng chống Do thi công bằng biện pháp thi công ngược, nên các sàn tầng hầm trong lúc thi công sẽ đóng vai trò là văng chống. Sàn có hai loại chiều dày: 250mm đối với sàn tầng trệt và sàn tầng hầm 1, 2 và 300mm đối với sàn tầng hầm 3. 7 6 Sàn tầng trệt và hầm 1, 2: EA = 2.9´ 10 ´ 0.25´ 1 = 7.25´ 10 (kN/m) ; 7 6 Sàn tầng hầm 3: EA = 2.9´ 10 ´ 0.3´ 1 = 8.7´ 10 (kN/m) ; NHÓM 7 Trang 17 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG IV.4.3. Thông số về diaphragm wall Bề dày của tường là 800mm, làm bằng bê tông M300; Tường làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic); 7 7 Độ cứng chống kéo nén: EA = 2.9´ 10 ´ 0.8´ 1 = 2.32´ 10 (kN/m) ; Độ cứng chống uốn: EJ = 2.9´ 107 ´ 1´ 0.83 =1.24´ 106 (kNm 2 /m) 12 ; Trọng lượng tấm: w = 15´ 0.8 =12 (kN/m/m) ; Hệ số poisson: n= 0.2 ; IV.4.4. Tải trọng công trình dọc biên tường vây - Mặt công trình tiếp giáp nhà dân là các công trình 1-2 tầng . Giả định giải pháp móng của các tòa nhà này là hệ móng nông trên nền thiên nhiên. Tải trọng phân bố đều phía bên ngoài tường vây của công trình là 15 KN/m2 IV.4.5. Trình tự đào đất và chống tường vây Phase Nội dung 0 Trạng thái ban đầu của đất nền 1 Thi công hệ tường vây, gia tải 2 Đào đất xuống độ sâu -3.11m 3 Thi công sàn hầm 1 ( -2.86m ) 4 Đào đất xuống độ sâu - 6.51m; 5 thi công sàn hầm 2 ( -6.26m ) 6 đào đất đến độ sâu -11.66m 7 thi công sàn hầm 3 ( -9.66m ) 8 thi công sàn tầng trệt (sàn 0) NHÓM 7 Trang 18 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG IV.5. MÔ HÌNH PLASXIC v8.6 Vì công trình đối xứng nên ta chỉ mô hình 1 nữa hố đào ( 20m ) MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY D800 DÀI 25M Hình 8. Mô hình tường vây NHÓM 7 Trang 19 NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG Hình 9. Mesh đất chia lưới tính toán Hình 10. Thông tin địa chất công trình NHÓM 7 Trang 20