THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU I THUYẾT MINH GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU Tổng quan công trình 1.1 Giới thiệu chung Công trình LIDECO Quảng Ninh xây dựng khu đất có diện tích 6915 m địa phường Trần Hưng Đạo, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh Công trình tổ hợp 31 tầng với tổng chiều cao tính từ cao độ ±0.000 106.8m 02 tầng hầm với cốt sàn tầng hầm -6.950 Diện tích sàn tầng hầm 4474 m2, diện tích mặt sàn tầng điển hình khoảng 2552 m2 Cơ cấu công công trình bao gồm 02 tầng hầm phục vụ để xe, khối đế gồm tầng 1, tầng dành cho khu dịch vụ, thương mại bán lẻ, tầng đến tầng 30 tầng tách thành tháp dành cho hộ chung cư Chiều cao tầng điển hình 3.3m, chiều cao tầng 4.2m, tầng 5.2m Mặt tổng thể phối cảnh công trình thể Hình 1, mặt kiến trúc tầng điển hình thể Hình a) Mặt tổng thể công trình Hình 1: Mặt tổng thể công trình Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC b) Phối cảnh công trình THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU a) Mặt kiến trúc tầng 2,3 (Thương mại) b) Mặt kiến trúc tầng 3-30 (Căn hộ) Hình 2: Mặt số tầng điển hình Một số thông số kỹ thuật công trình tổng hợp Bảng Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Bảng 1: Các thông số kỹ thuật công trình 1.2 Tầng Chiều cao tầng (m) Cốt cao độ (m) Công sử dụng Tầng hầm 3.0 -6.95 ~ -3.95 Bãi đỗ xe Tầng hầm 3.95 -3.95 ~ ±0.00 Bãi đỗ xe Tầng 4.2 ±0.00 ~ +4.20 Dịch vụ, thương mại Tầng 5.2 +4.20 ~ +9.40 Dịch vụ, thương mại Tầng 3-30 3.3 +9.40 ~ +101.80 Căn hộ Tầng KTmái 3.75-5.0 +101.80 ~ +106.80 Phục vụ kỹ thuật Một số đặc điểm Với công trình LIDECO Quảng Ninh tổ hợp gồm tầng để xe, tầng dịch vụ, thương mại, chung cư yêu cầu thiết kế kết cấu phải có kỹ thuật cao, đảm bảo an toàn phải tiết kiệm chi phí Tải trọng gió với tần suất lặp 100 năm (thay 50 năm), hệ số tầm quan trọng thiết kế kháng chấn 1.25 Để đáp ứng yêu cầu kiến trúc, dãy cột trục A từ tầng hầm tầng hầm (-6.95 ~ ±0.00) không thiết kế (trốn cột) từ tầng đến hết tầng (±0.00 ~ +9.40) cột bxh = 400x400 thiết kế cấy lên dầm có bxh = 400x750 Để phòng chống sụt lở từ đồi núi phía sau nhà trục E1 thiết kế vách dày 700 từ cao độ -6.95 đến cao độ +4.20 Các đặc điểm tải trọng tính chất kết cấu công trình liệt kê Bảng Bảng 2: Một số yêu cầu thiết kế kết cấu công trình Các thông số LIDECO Quảng Ninh Các công trình thông thường Tải trọng gió Tần suất lặp 100 năm Tần suất lặp 50 năm Hệ số tầm quan trọng thiết kế kháng chấn 1.25 1.00 Dựa qui mô, yêu cầu kỹ thuật kết cấu công trình điều kiện thực tế thi công nhà cao tầng Việt Nam, Tư vấn thiết kế định chọn hệ kết cấu cột-vách-dầm-sàn vật liệu bê tông cốt thép đổ toàn khối cho toàn công trình Hệ lõi vách bê tông cốt thép trung tâm khối Tháp thiết kế để chịu phần lớn tải trọng ngang (gió bão động đất) phần đáng kể tải trọng thẳng đứng (tĩnh tải hoạt tải) Phần tải trọng lại chịu cột Hệ kết cấu ngang dầm-sàn bê tông cốt thép đóng vai trò liên kết hệ hai hệ kết cấu đứng (cột vách lõi trung tâm) phân phối tải trọng hệ kết cấu Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Đối với giải pháp thiết kế kỹ thuật phần móng, cọc khoan nhồi áp dụng cho công trình cọc đường kính lớn D1200, D1500 lựa chọn cho khối Tháp cao 31 tầng cọc khoan nhồi đường kính D800 sử dụng cho phần đế móng tầng hầm tầng xung quanh phạm vi Tháp Việc sử dụng kết hợp loại cọc nhồi đường kính khác (D800, D1200, D1500) nhằm tối ưu hóa chi phí xây dựng cho công trình Toàn hệ cọc liên kết với hệ thống đài cọc sàn móng dày 600 dầm móng tạo thành hệ kết cấu móng hoàn chỉnh bền vững Với quy mô công trình cấu tạo địa chất khu vực xây dựng, giải pháp móng hoàn toàn phù hợp, kinh tế, đảm bảo ổn định lâu dài an toàn cho công trình 1.3 Các yêu cầu chung thiết kế kết cấu công trình: Thiết kế kết cấu công trình phải đảm bảo thỏa mãn không giới hạn yêu cầu sau: - An toàn bền vững theo thời gian, đảm bảo khả chống cháy theo qui định hành; - Các yêu cầu công năng, thẩm mỹ văn phòng cao cấp (hạng A tiêu chuẩn quốc tế); - Vật liệu sử dụng phải phù hợp với giải pháp kết cấu lựa chọn có sẵn thị trường; - Rút ngắn thời gian thi công công trình Cơ sở thiết kế: 2.1 Bản vẽ môn liên quan Bản vẽ thiết kế công trình: LIDECO Quảng Ninh bao gồm: - Bản vẽ kiến trúc giai đoạn BVTC lập tháng 05 năm 2016; - Bản vẽ điện giai đoạn BVTC lập tháng 05 năm 2016; 2.2 Các Tiêu chuẩn Quy phạm áp dụng thiết kế kết cấu Các Tiêu chuẩn Quy phạm áp dụng thiết kế kết cấu công trình liệt kê Bảng Bảng 3: Tiêu chuẩn Quy phạm áp dụng thiết kế kết cấu TCVN 2737 : 1995 TCXDVN 229 : 1999 TCVN 9386-1 : 2012 TCVN 9386-2 : 2012 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế Chỉ dẫn tính toán thành phần động tải trọng gió – Tiêu chuẩn thiết kế Thiết kế công trình chịu động đất – Phần 1: Quy định chung, tác động động đất quy định với kết cấu nhà Thiết kế công trình chịu động đất – Phần 2: Nền móng, tường chắn vấn đề địa kỹ thuật TCVN 5573 : 2011 Kết cấu gạch đá gạch đá cốt thép -Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574 : 2012 Kết cấu bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575 : 2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9362 : 2012 Nền, nhà công trình - Tiêu chuẩn thiết kế Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU TCVN 9393 : 2012 TCVN 9395 : 2012 TCVN 10304 : 2014 Cọc - Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục Cọc khoan nhồi - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 195 : 1997 Nhà cao tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi - Tiêu chuẩn thiết kế TCXD 198 : 1997 Nhà cao tầng : Hướng dẫn thiết kế bê tông cốt thép toàn khối Các giáo trình hướng dẫn tính toán kết cấu nước Tài liệu tham khảo 2.3 Báo cáo khảo sát địa chất Dự án: Báo cáo khảo sát địa chất công trình: Lideco Quảng Ninh công ty cổ phần Tư vấn đầu tư Thiết kế xây dựng Việt Nam (CDC) lập tháng năm 2016 2.4 Vật liệu sử dụng 2.4.1 Vật liệu Bê tông Vật liệu bê tông sử dụng cho cấu kiện kết cấu tổng hợp Bảng Bảng 4: Vật liệu bê tông áp dụng cho cấu kiện 2.4.2 Cốt thép thường bê tông Cốt thép sử dụng tính toán thiết kế kết cấu công trình tổng hợp bảng Bảng Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Bảng 5: Cốt thép thường sử dụng cho cấu kiện Bê tông cốt thép Loại đường kính áp dụng Mác thép tương ứng φ(mm) Cường độ giới hạn chảy Cường độ tính toán chịu kéo Cường độ tính toán chịu nén dọc trục Cường độ tính toán chịu cắt fy (Mpa) Rs (Mpa) Rsc (Mpa) Rsw (Mpa) φ < 10 CB240-T 240 225 225 175 10 ≤ φ (Cốt thép dọc) CB400-V 400 365 365 290 10 ≤ φ (Cốt thép đai) Thép hình, thép CB300-V 300 280 280 225 CCT34 220 210 210 120 (thk ≤ 20mm) Bu lông Sử dụng cấp độ bền 5.6 ngoại trừ có định khác 2.4.3 Kết cấu tường xây, khối xây: − Các khối xây sử dụng loại gạch không nung mác ≥ M75, xây vữa xi măng cát vàng mác M50; − Tường bao che phía dùng gạch không nung dày 170mm, mác ≥ M75, xây vữa xi măng cát vàng mác M50; − Tường xây ngăn hộ hộ với hành lang dùng gạch không nung dày 140mm, mác ≥ M75, xây vữa xi măng cát vàng mác M50; − Tường xây ngăn bên hộ dùng gạch gạch không nung dày 100 (105)mm, mác ≥ M75, xây vữa xi măng cát vàng mác M50; − Trát tường vữa xi măng cát vàng mác M50 2.5 Phần mềm tính toán kết cấu mô hình tính toán: Kết cấucông trình tiến hành phân tích tổng thể (3D) phần mềm phân tích kết cấu ETABS Version 9.7.4 Phần mềm lập hãng Computer and Structure Incorporation (Mỹ) với số tính bật sau: (i) Phân tích ứng xử tổng thể kết cấu công trình giai đoạn đàn hổi theo mô hình không gian ba chiều, (ii) Phân tích tính chất động học công trình (tần số dao động riêng mode chuyển vị tương ứng) theo mô hình không gian ba chiều, (iii) Tính toán kiểm tra sơ đồ kết cấu có kể đến khử lún đàn hồi trình thi công (Sequential construction analysis) Kết cấu dạng vật liệu BTCT (sàn, đài cọc) mô chương trình SAFE 12.3.2 Kết cấu dự ứng lực phân tích mô phần mềm chuyên dụng (RAM concept, ADAPT) Tải trọng đất đắp tác động lên công trình giai đoạn thi công phân tích phần mềm GEO5 hãng FINE (CH Séc) thiết kế Các phần mềm phân tích kết cấu liệt kê đăng ký quyền sử dụng Thiết kế chi tiết cấu kiện cột, dầm sàn BTCT thực tính excel dựa nội lực phần tử xuất từ phần mềm tính toán Các giá trị chuyển vị Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU ngang công trình (chuyển vị tuyệt đối chuyển vị lệch tầng), độ võng cấu kiện dầm sàn, điều kiện ổn định tổng thể, ổn định cục cấu kiện công trình tính toán, kiểm tra theo Tiêu chuẩn & Qui phạm xây dựng hành Tải trọng thiết kế 3.1 Tĩnh tải Tĩnh tải bao gồm trọng lượng vật liệu cấu tạo nên công trình tổng hợp Bảng Bảng 6: Tải trọng hệ số vượt tải loại vật liệu STT Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m3) Bê tông cốt thép 25.0 Thép 78.5 Khối xây gạch nung đặc 18 Khối xây gạch nung rỗng 13 ÷16 Khối xây gạch không nung 13 ÷20.5 Vữa xi măng 18.0 Trần treo (kN/m ) 0.30 Nước 10.0 Đất đắp (Cát) 20.0 (Chi tiết xem thêm Phụ lục 1: Bản tính tải trọng) Vật liệu Hệ số vượt tải 1.10 1.05 1.10 1.10 1.10 1.30 1.10 1.00 1.2 3.2 Hoạt tải Hoạt tải bao gồm trọng lượng người, đồ vật, vật liệu, thiết bị đặt tạm thời dài hạn lên cấu kiện công trình tổng hợp Bảng Bảng 7: Hoạt tải tiêu chuẩn hệ số vượt tải khu vực STT Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m2) Khu vực Toàn phần Phần dài hạn Khu vực sảnh, hành lang 3.00 1.00 Khu vực vệ sinh công cộng 2.00 0.70 Khu vực dịch vụ, thương mại 4.00 1.40 Khu vực phòng ở, sinh họat 1.50 0.30 Khu vực mái có sử dụng 1.50 0.50 Khu vực mái không sử dụng 0.75 0.75 Khu vực gara xe ôtô, xe máy 5.00 1.80 Tải thiết bị Theo Catalogue (Chi tiết xem thêm Phụ lục 1: Bản tính tải trọng) Hệ số vượt tải 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.2 3.3 Tải trọng gió Theo TCVN 2737:1995, tải trọng gió tĩnh cao độ z mặt đất tính toán công thức sau: ( 0) Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Trong Wz áp lực gió tĩnh cao độ z; n hệ số độ tin cậy tải trọng gió xác định theo tần suất lặp gió bão; k hệ số tăng tải trọng gió theo chiều cao; c hệ số khí động xác định theo hình dáng kích thước mặt công trình Các thông số phục vụ tính toán tải trọng gió cho Bảng Bảng 8: Các thông số tính toán tải trọng gió lên công trình Vị trí xây dựng Quảng Ninh Phân vùng áp lực gió III-B Dạng địa hình B Áp lực gió tiêu chuẩn W0 (daN/m2) 125 Kích thước mặt công trình BxL (mxm) 129.82x 29.0 Tổng chiều cao công trình tính từ mặt đất H (m) 107.35 Hệ số độ tin cậy (với tần suất lặp gió bão 100 năm) → n = 1.37 Đối với công trình Lideco Quảng Ninh, hệ số khí động c xác định dựa mặt công trình theo phương ngang có kích thước hình chữ nhật, Hình Theo đó, hệ số khí động bề mặt đón gió 0.8 bề mặt hút gió 0.6 -0.6 0.8 -0.6 0.8 Hình 3: Xác định hệ số khí động học c Do chiều cao công trình lớn 40 (m), hiệu ứng động tải trọng gió kể đến tính toán tải trọng gió theo dẫn Tiêu chuẩn TCXD 229:1999 (Chi tiết xem thêm Phụ lục 1: Bản tính tải trọng) 3.4 Tải trọng động đất Tải trọng động đất tính toán theo Tiêu chuẩn TCVN 9386: 2012 (Thiết kế công tŕnh chịu tải trọng động đất) Bản đồ phân vùng động đất Việt nam (Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1991) Căn Báo cáo khảo sát địa chất, đất khu vực xây dựng công trình phân loại C Công trình thiết kế với cấp độ dẻo trung bình nhằm tiết kiệm chi phí xây dựng Các thông số phục vụ tính toán phổ gia tốc cho Bảng Hình Bảng 9: Các thông số tính toán tải trọng động đất lên công trình Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Địa danh hành Quảng Ninh Đỉnh gia tốc tham chiếu agR (m/s2) 0.882 Phân loại địa chất phạm vi 30m mặt C Hệ số tầm quan trọng γ1 1.25 Đỉnh gia tốc tính toán ag (m/s2) 1.1025 Cấp độ dẻo công trình Trung bình (DCM) Hệ số ứng xử kết cấu q 3.0 Hình 4: Phổ gia tốc thiết kế (Chi tiết xem thêm Phụ lục 1: Bản tính tải trọng) 3.5 Tải trọng khác Công trình không thiết kế cho dạng tải trọng đặc biệt, bao gồm: (i) Tải trọng cháy nổ, (ii) Tải trọng va chạm xe tải, máy bay 3.6 Tổ hợp tải trọng Tổ hợp tải trọng tính toán kiểm tra bền cấu kiện chịu lực cho Bảng 10 (TTGH 1) Bảng 10: Tổ hợp tải trọng tính toán theo (TTGH 1) Tổ hợp tải trọng TTHT TTHTGXT TTHTGXP TTHTGYT TTHTGYS TTHTDDX TTHTDDY Tĩnh tải Hoạt tải 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.9 0.3 0.3 Gió phương X Gió phương Y Động đất phương X Động đất phương Y +1.0 + 0.3 + 0.3 +1.0 +0.9 - 0.9 +0.9 - 0.9 (Chi tiết xem thêm Phụ lục 1: Bản tính tải trọng) Tổ hợp tải trọng tính toán kiểm tra biến dạng cấu kiện chịu lực cho Bảng 11 (TTGH 2) Bảng 11: Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo (TTGH 2) Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Tổ hợp tải trọng TTHT TTHTGXT TTHTGXP TTHTGYT TTHTGYS TTHTDDX TTHTDDY Tĩnh tải Hoạt tải 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.9 0.3 0.3 Gió phương X Gió phương Y Động đất phương X Động đất phương Y +1.0 + 0.3 + 0.3 +1.0 +0.9 - 0.9 +0.9 - 0.9 (Chi tiết xem thêm Phụ lục 1: Bản tính tải trọng) Giải pháp kết cấu phần thân 4.1 Giải pháp kết cấu Công trình: Lideco Quảng Ninh bao gồm khối tháp cao 28 tầng khối đế chung tầng Tổng số tầng phía mặt đất khối 30 tầng (và 01 tầng tum), chiều cao tổng cộng 106.8m Tầng cao 4.2m, tầng cao 5.2m, tầng điển hình (3-30) cao 3.3m, tầng tum cao 5.0m Căn vào tính chất sử dụng, qui mô tải trọng công trình, Tư vấn thiết kế đề xuất lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân cho công trình là: hệ hỗn hợp khung vách - lõi kết hợp sàn dầm thông thường đổ chỗ Tiết diện thiết kế cấu kiện phần thân sau: - Các kích thước cấu kiện điển hình vách đơn có chiều dày 0.5m, 0.45m, 0.40m - Dầm kích thước 35x60cm áp dụng cho sàn tầng 2,3 - Dầm kích thước 30x60cm áp dụng cho sàn tầng điển hình - Vách lõi có chiều dày 0.40m, 0.30m, 0.20m tuỳ vị trí - Sàn tầng thiết kế sàn phương để tối ưu hoá kết cấu tiết kiệm chi phí Chiều dày sàn thiết kế 130mm đến 400mm phụ thuộc vào vị trí sàn cụ thể Đây dạng kết cấu tổ hợp phổ biến tương ứng với qui mô từ 30-40 tầng, với ưu điểm giá thành hợp lý, độ an toàn cao có thời gian thi công tương đối nhanh 4.2 Thiết kế cấu kiện phần thân Dựa yêu cầu sau: 4.2.1 Yêu cầu mặt chịu lực Cấu kiện kết cấu phải đảm bảo khả chịu tải trọng đứng tải trọng ngang (gió bão + động đất) truyền lên công trình Cụ thể sau: Cấu kiện ngang: − Trong sơ đồ tính toán, hệ sàn dầm bê tông cốt thép giả thiết có độ cứng mặt phẳng vô lớn, có khả phân phối lực ngang cho cấu kiện đứng Để đảm bảo điều kiện này, chiều dày tối thiểu sàn d sàn>10cm Đối với công trình này, Tư vấn thiết kế lựa chọn chiều dày sàn từ 13÷40cm Chi tiết xem thêm Hồ sơ vẽ kết cấu − Đối với hệ dầm, việc chịu tải trọng đứng sàn truyền sang phải chịu thêm phần lực cắt mô men bổ sung tải trọng ngang gây có giá trị lớn so với tổ hợp tải trọng đứng Do đó, việc lựa chọn tiết diện dầm phải đảm bảo tiêu chí kỹ thuật kết cấu an toàn cho công trình Chi tiết xem thêm Hồ sơ vẽ kết cấu Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Cấu kiện đứng: − Vách lõi bê tông cốt thép cấu kiện đứng tiếp nhận chủ yếu tải trọng ngang sơ đồ kết cấu (khoảng 60-70% tổng tải trọng ngang) có nhiệm vụ truyền phần tải trọng thẳng đứng (Tĩnh tải+Hoạt tải) công trình xuống móng Vì chiều dày tiết diện lõi vách cần thiết kế để đảm bảo khả chịu lực, độ cứng, độ ổn định theo chiều cao công trình Chi tiết xem thêm Hồ sơ vẽ kết cấu − Cấu kiện cột - vách đơn tiếp nhận hầu hết tải trọng đứng (Tĩnh tải + Hoạt tải) công trình phần tải trọng ngang Vì cần thiết kế tiết diện cột – vách đơn phù hợp để đảm bảo khả chịu lực độ ổn định cho công trình Chi tiết xem thêm Hồ sơ vẽ kết cấu 4.2.2 Yêu cầu mặt sử dụng Khi công trình đưa vào sử dụng, phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu người sống hoạt động Bao gồm: − Công trình phải đảm bảo ổn định tác dụng tải trọng đứng: đảm bảo độ võng, độ nứt nẻ sàn dầm giới hạn cho phép − Công trình phải đảm bảo ổn định tác dụng tải trọng ngang gió, bão, động đất: đảm bảo khống chế biến dạng phương ngang, độ nứt nẻ vách, tường, vách kính….trong giới hạn cho phép Đảm bảo độ rung lắc, chuyển vị ngang tầng không vượt giới hạn cho phép 4.2.3.Yêu cầu mặt thẩm mỹ kiến trúc Cấu kiện kết cấu phải thoả mãn công kiến trúc không ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ công trình, cụ thể sau: − Đối với sàn tầng hầm (để xe): Chiều cao thông thuỷ tính toán từ 2.50m đến 2.70m đảm bảo cho hoạt động người không bị hạn chế tuân thủ Tiêu chuẩn quy định − Đối với sàn tầng 1,2 (sử dụng làm Trung tâm thương mại): Chiều cao thông thuỷ tính toán từ 3.0m đến 3.6m đảm bảo cho hoạt động người không bị hạn chế tuân thủ Tiêu chuẩn quy định − Đối với sàn điển hình tầng 3-30: Chiều cao thông thuỷ tầng theo tính toán 2.6m đảm bảo cho hoạt động người không bị hạn chế tuân thủ Tiêu chuẩn quy định 4.2.4 Yêu cầu kỹ thuật công nghệ Ngoài yêu cầu kể trên, cấu kiện kết cấu phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật phần điện, nước, điều hòa, thông gió, thông tin … cho không ảnh hưởng đến công yêu cầu phải có chúng có mặt hệ thống không làm ảnh hưởng đến công năng, thẩm mỹ công trình Giải pháp kết cấu phần móng 5.1 Địa chất công trình Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Theo tài liệu Báo cáo khảo sát địa chất công trình: Lideco Quảng Ninh Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư Thiết kế xây dựng Việt Nam lập tháng năm 2016, lớp địa chất móng công trình có cấu tạo sau (theo hố khoan HK-1,2,3,4): Bảng 12: Số liệu địa chất điển hình STT Mô tả loại đất Φ (độ) C (kG/cm ) E0 (kG/cm ) Bề dày (m) SPT (N30) Lớp Lớp đất lấp 1.0 ~3.0m Lớp Đất sét pha lẫn dăm sạn, dẻo cứng - cứng - - - Thay đổi tuỳ vị trí 13-50 Lớp 2a Sét pha, màu nâu đỏ loang lổ, trạng thái dẻo cứng nửa cứng - - - Thay đổi tuỳ vị trí Lớp 3a Bột kết phong hoá mạnh, thành sét pha nâu đỏ cứng - - - Thay đổi tuỳ vị trí 10-50 Lớp 3b Đá Bột kết, sét kết phong hóa mạnh - - - Thay đổi tuỳ vị trí > 50 Lớp 4a Đá cuội kết, sạn kết phong hoá nứt nẻ mạnh - - - Thay đổi tuỳ vị trí Khoan lõi Lớp Đá cuội kết, sạn kết phong hoá nứt nẻ trung bình - - - Thay đổi tuỳ vị trí Khoan lõi Lớp 4b Đá cát kết rắn màu xám ghi, phong hóa trung bình - - - Thay đổi tuỳ vị trí Khoan lõi Lớp 5a Đá bột kết, sét kết phong hóa mạnh - - - Thay đổi tuỳ vị trí Khoan lõi (>100) (>100) (>100) (>100) Đá bột kết, sét kết Thay đổi Khoan lõi chứa vật chất than tuỳ vị trí (>100) Qua mặt cắt địa chất điển hình công trình, thấy lớp địa chất tên tính chất đất xếp xen kẽ nhau, không cao độ vị trí khác có xu hướng hạ thấp dốc dần phía đường Trần Hưng Đạo Do việc thiết kế móng phức tạp Lớp Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU 5.2 Phương án kết cấu móng công trình Căn vào quy mô, tính chất, tải trọng điều kiện địa chất tham khảo, phương án móng đưa sở đảm bảo tính kỹ thuật, an toàn đồng thời có cân nhắc đến điều kiện kinh tế tính khả thi phương án Sau xin đề xuất phương án móng lựa chọn sau: • Sử dụng phương án móng đài đơn đài bè hệ cọc khoan nhồi, đài cọc chống đỡ hệ cọc khoan nhồi đường kính 1.5m, 1.2m 0.8m chiều dài cọc từ 5~20m tuỳ vị trí tính từ đáy đài, mũi cọc đặt vào lớp đất số lớp đá cuội kết, sạn kết phong hoá nứt nẻ trung bình đoạn từ 3m đến 5m phụ thuộc vào loại đường kính cọc Tùy vào tải trọng tính toán xuống vị trí chân cột, TVTK tính toán thiết kế loại đài cọc tương ứng để đảm bảo khả chịu lực cho công trình Đối với đài cọc khu vực lõi thang máy, tải trọng tập trung khu vực lớn nên sử dụng giải pháp đài bè cọc khoan nhồi Các đài cọc đơn đài bè liên kết với thông qua hệ sàn móng dày 0.6m Đây giải pháp móng phổ biến hợp lý mặt kinh tế - kỹ thuật công trình cao tầng, đặc biệt công trình xây chen đô thị Sử dụng cọc khoan nhồi làm cho độ lún móng nhỏ mũi cọc tựa vào lớp số lớp đất cứng, đảm bảo cho công trình bền vững lâu dài • Theo thiết kế, cọc D1500 cắm vào lớp đất số tối thiểu 5m, chiều dài dự kiến từ ~20m có sức chịu tải dự kiến 1500 tấn, cọc D1200 cắm vào lớp số tối thiểu 3m, chiều dài dự kiến 3~18m có sức chịu tải dự kiến 1000 tấn, cọc D800 cắm vào lớp số tối thiểu 2m, chiều dài dự kiến 2~17m có sức chịu tải dự kiến 450 • Tính toán tải trọng xuống móng theo tổ hợp tải trọng TCVN 2737: 1995 với giá trị tải trọng tiêu chuẩn có kể đến hệ số giảm tải • Khả chịu tải cọc kiểm tra tính toán theo phương pháp: - Phân tích phần tử hữu hạn với mô hình tính có hệ số độ cứng k (spring) với giã thiết độ lún dự báo tính toán ∆= 20mm - Tính toán kiểm tra theo công thức lý thuyết thực hành (TCVN) • Tính toán đài cọc theo tổ hợp tải trọng TCVN 2737: 1995 với giá trị tải trọng tính toán có kể đến hệ số giảm tải theo TCVN 5574: 2012 Ưu điểm phương án: Độ tin cậy cao kiểm soát chất lượng chặt chẽ, không làm ảnh hưởng tới công trình lân cận trình thi công, thời gian thi công nhanh, giá thành vừa phải Nhược điểm: Qui trình kiểm soát chất lượng tương đối khó khăn, chi phí cao 5.2.1 Thí nghiệm nén tĩnh Tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cho tất 03 cọc: 01 cọc đường kính 1.5m, 01 cọc đường kính 1.2m 01 cọc đường kính 0.8m với tải trọng thí nghiệm tối đa ~ 2.2P tk, Ptk sức chịu tải cọc dự kiến Sau có kết thí nghiệm nén tĩnh cọc, dựa vào sức chịu tải thực tế cọc, Tư vấn thiết kế điều chỉnh chiều dài cọc cho phù hợp Cọc phép thi công đại trà có ý kiến thức thiết kế văn Quy trình thí nghiệm cọc tuân theo tiêu chuẩn “TCVN 9393: 2012 Cọc - Phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục” Quy trình Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU đơn vị thí nghiệm Chủ đầu tư định cung cấp Quy trình cho việc theo dõi giám sát chất lượng thí nghiệm cọc 5.2.2 Thiết kế cấu kiện phần móng phần ngầm Công trình có 02 tầng hầm sâu 6.95m so với mặt đất, cấu kiện phần ngầm thiết kế dựa tiêu chí sau: Đài cọc: Chiều dày đài cọc Hđài cọc lựa chọn chủ yếu dựa khả chọc thủng vị trí chân cột – vách, đảm bảo khả chịu momen uốn vị trí chân cột - vách đầu cọc, theo yêu cầu cấu tạo thông thường Hđài cọc ~ 2xDcọc Trên sở đó, Tư vấn thiết kế thiết kế, kiểm tra lựa chọn sau: H đài cọc = 2.4m cho đài cọc có cọc đường kính 1.2m, H đài cọc = 2.8m cho đài cọc có cọc đường kính 1.5m; Hđài cọc = 1.0m cho đài cọc đơn có cọc đường kính 0.8m Việc thiết kế lựa chọn chiều dày đài cọc có tính đến khả tăng cường chống chọc thủng tác động tương hỗ toàn đài Đối với đài cọc vách thang máy, có tải trọng tập trung lớn nên chiều dày đài cọc cọc đường kính 1.5m 4.2m vị trí hố PIT 2.05m vị trí có hố PIT Chi tiết xem thêm Hồ sơ vẽ kết cấu Sàn tầng hầm Sàn tầng hầm cấu kiện nằm ngang công trình, nằm tương đối sâu mặt đất Cốt đáy tầng hầm sâu -6.95m so với cốt sàn tầng Chiều dày sàn tầng hầm thiết kế chủ yếu dựa yêu cầu cấu tạo chống thấm, bảo đảm khả chịu áp lực đẩy nước ngầm, khả chống chọc thủng đảm bảo liên kết tương hỗ đài cọc đơn, đài cọc thang máy thành hệ tổng thể có độ cứng lớn nhằm tạo ổn định vững cho hệ kết cấu bên trên, Tư vấn thiết kế lựa chọn chiều dày sàn Hs = 0.6m Sàn tầng hầm 1, tầng Tầng hầm 1: áp dụng hệ kết cấu sàn dầm thông thường phương, dầm kích thước 40x50cm, sàn dày 170mm Tầng 1: áp dụng hệ kết cấu sàn dầm thông thường phương, dầm kích thước 35x60cm, sàn dày 130mm cho khu vực nhà, 150mm cho khu vực nhà Tường chắn: Tường chắn tầng hầm cấu kiện đứng, chịu áp lực ngang đất truyền sang, tải trọng đứng sàn tầng 1, tầng hầm truyền xuống Tư vấn thiết kế chọn phương án thi công tường vây phương án tường vách BTCT để chống đỡ đất Chiều dày tường vách thiết kế chủ yếu dựa yêu cầu cấu tạo chống thấm, công sử dụng bảo đảm khả chịu lực áp lực đất truyền sang Đối với bề mặt tiếp giáp đường giao thông hai bên hông nhà, Tư vấn thiết kế chọn chiều dày tường vách Htv = 0.4m Đối với bề mặt tiếp giáp đồi phía sau nhà có cao độ đỉnh đồi cao cao độ tầng (cao độ +0.000) công trình ~ 4.2m, Tư vấn thiết kế chọn chiều dày tường vách H tv = 0.7m thi công kéo dài lên tới cao độ đỉnh đồi vị trí tiếp giáp (cao thêm 4.2m so với cao độ +0.000) để đảm bảo khả chịu áp lực toàn đất đồi tác dụng vào hệ tường chắn sử dụng lâu dài Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU 5.3 Biện pháp thi công phần ngầm: Để thi công tầng hầm, bắt buộc phải triển khai công tác đào đất bao gồm đào đất phía cao độ +0.000 đào đất 02 tầng hầm Biện pháp thi công tầng hầm thiết kế đề xuất sau: Biện pháp thi công đào đất từ cao độ +0.00 đến đỉnh phần đất tiếp giáp hai bên hông nhà: sử dụng giải pháp taluy dốc tường chắn đất (kè đá) Biện pháp thi công đào đất khu vực tiếp giáp đồi cao phía sau nhà (khu vực có vách BTCT dày 0.7m): sử dụng giải pháp cọc khoan nhồi đường kính D1000 khoan sâu qua đáy móng dự kiến 2m, khoảng cách tim cọc 1.20m tạo thành tường chắn ban đầu Khi đào đất từ xuống tiến hành công tác khoan neo + phun vữa tạo neo vĩnh cửu để đảm bảo đổ ổn định mái dốc Sử dụng thêm hệ văng chống thép hình chống thành đối trọng hai phía để thi công (nếu thấy cần thiết) Sau đào đất xuống đáy móng tiến hành thi công móng tường vách BTCT dày 0.7m để làm tường chắn đất Biện pháp thi công đào đất khu vực mặt trước hai bên hông nhà (khu vực có vách BTCT dày 0.4m): tuỳ thuộc vào tính chất lý lớp đất bề mặt từ +0.00m đến -8.0m đào đất mà không cần sử dụng biện pháp tường chắn tạm sử dụng giải pháp tường chắn tạm cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ D500 khoan sâu qua đáy móng 2m, khoảng cách tim cọc 0.70m sử dụng thêm hệ văng chống thép hình chống thành đối trọng hai phía để thi công (nếu thấy cần thiết) Sau đào đất xuống đáy móng tiến hành thi công móng tường vách BTCT dày 0.4m để làm tường chắn đất Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC ... thuật kết cấu an toàn cho công trình Chi tiết xem thêm Hồ sơ vẽ kết cấu Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Cấu kiện đứng: − Vách lõi bê tông cốt thép cấu kiện... không làm ảnh hưởng đến công năng, thẩm mỹ công trình Giải pháp kết cấu phần móng 5.1 Địa chất công trình Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU Theo tài liệu Báo... dầm sàn BTCT thực tính excel dựa nội lực phần tử xuất từ phần mềm tính toán Các giá trị chuyển vị Bộ môn Kết cấu công trình – Công ty CDC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU ngang công trình (chuyển vị