Thạc Sĩ Nghiên cứu tính toán tường tầng hầm trong giai đoạn thi công

LUẬN VĂN THẠC SỸ KIẾN TRÚC
NĂM 2011


MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6
MỞ ĐẦU 9
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG TẦNG HẦM 12
1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm và việc sử dụng hiện nay. 12
1.1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm 12
1.1.2. Thực trạng sử dụng tường tầng hầm trên thế giới và ở Việt Nam. 12
1.2. Các lý thuyết tính toán tường tầng hầm. 13
1.2.1. Tính toán lực tĩnh của tường tầng hầm. 13
1.2.2. Phương pháp số gia tính tường nhiều thanh chống. 15
1.2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn. 17
1.3. Các phương pháp thi công tường tầng hầm nhà cao tầng 20
1.3.1. Phương pháp đào lộ thiên (đào trước). 20
1.3.2. Phương pháp thi công từ trên xuống (top- down). 22
1.3.3. Phương pháp thi công đồng thời phần ngầm và thân công trình (down - up). 24

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TƯỜNG TẦNG HẦM THEO TRÌNH TỰ THI CÔNG DOWN - UP 26
2.1. Tải trọng tác dụng. 26
2.1.1. Áp lực đất 26
2.1.2. Áp lực nước. 29
2.2. Tính toán tường tầng hầm trong giai đoạn thi công bằng
phương pháp down – up. 31
2.2.1. Điều kiện ban đầu. 31
2.2.2. Tính toán chuyển vị của tường tầng hầm theo các sơ đồ tính tương ứng với các trình tự thi công. 32
2.3. Phân tích nhận xét kết quả nội lực tính toán. 45
2.3.1. Phân tích, nhận xét các giá trị chuyển vị tường trong đất với số lượng gối tựa khác nhau. 45
2.4. Một số trường hợp khác. 49
2.4.1. Trường hợp tường thay đổi kích thước tiết diện 49
2.4.2. Trường hợp đất nền thay đổi giá trị góc ma sát trong. 52

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TƯỜNG TẦNG HẦM THEO PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG DOWN – UP VỚI SỐ LIỆU CỦA CÔNG TRÌNH PACIFIC PLACE – 83 LÝ THƯỜNG KIỆT, HÀ NỘI 58
3.1.
3.1.1. Giới thiệu sơ lược về công trình. 58
3.1.2. Tính toán theo các trình tự thi công 60
3.2. Phân tích các kết quả thu được 75
3.2.1. Tổng hợp so sánh các kết quả tính toán theo các trình tự thi công 75
3.2.2. Phân tích kết quả để lựa chọn trình tự thi công hợp lý 87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
PHỤ LỤC 85


MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình đô thị hóa đang bùng nổ ở Việt Nam, nó kéo theo việc nhu cầu về không gian sử dụng cũng tăng lên nhanh chóng. Nhà cao tầng đang được xây dựng ngày càng nhiều, và việc khai thác khoảng không gian ngầm là xu hướng tất yếu trong bài toán kinh tế và công năng sử dụng của các tòa nhà. Điều đó cũng đã được thể hiện rất rõ thông qua việc Nhà nước đã ban hành các văn bản pháp lý quy định đối với việc xây dựng và sử dụng công trình ngầm.
Với công nghệ xây dựng ngày càng phát triển thì việc tính toán và thi công các công trình ngầm không còn khó khăn ở Việt Nam. Tuy nhiên các vấn đề về công trình ngầm không thể coi là đơn giản, nó đòi hỏi cao cả về tính kinh tế và giải pháp kỹ thuật.
Xét về khía cạnh kỹ thuật, có thể nêu lên là các vấn đề chủ yếu cần quan tâm là về nội lực của tường tầng hầm, về chuyển vị, về ảnh hưởng đến công trình xung quanh, về giải pháp kết cấu như kích thước; cường độ và vật liệu làm tường tầng hầm, về các điều kiện địa chất như nước ngầm; karst; đặc điểm đất nền .
Mới đây nhất, trong hội thảo chuyên đề về Quản lý chất lượng công trình xây dựng trong giai đoạn hội nhập ngày 8-12-2010 do sở Xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh tổ chức, đã có rất nhiều bài viết đề cập đến những sự cố xảy ra khi thi công phần ngầm cho các công trình. Qua phân tích của các chuyên gia, thì có không ít sự cố xảy trực tiếp hoặc gián tiếp liên quan đến sự chuyển vị của tường chắn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công trình lân cận, có thể nêu ra ở đây 2 ví dụ cụ thể:
- Công trình Khách sạn Nikko Hà Nội, trong quá trình đào đất móng dầm giằng và sàn tầng hầm, tường cừ tại trục 14 đã bị dịch chuyển vị về phía hố đào khoảng 20cm, khiến cho khu tập thể 2 tầng tiếp giáp công trình bị lún,
nứt nghiêm trọng, có nguy cơ bị đổ không thể sử dụng được. [1]
- Tòa nhà hỗn hợp Sông Đà – Hà Đông, chuyển dịch của tường chắn khiến cho các căn hộ xung quanh công trình bị lún, nghiêng, chuyển dịch về phía công trình. [1]
Rõ ràng, chuyển vị của tường tầng hầm là một vấn đề cần được ưu tiên quan tâm hàng đầu, trong cả thiết kế và thi công.
Các phương pháp thi công tầng hầm phổ biến hiện nay đó là: phương pháp đào trước (đào lộ thiên), phương pháp thi công từ trên xuống (top – down), phương pháp thi công đồng thời cả phần ngầm và thân công trình. Mỗi phương pháp sẽ có các trình tự thi công khác nhau nhằm mục đích hạn chế nội lực phát sinh và chuyển vị của tường tầng hầm, giảm bớt chi phí, và đảm bảo cho sơ đồ thi công gần đúng nhất với sơ đồ khai thác sử dụng.
Phương pháp thi công đào trước hay thi công từ trên xuống đều đã được nghiên cứu tính toán kết cấu rất nhiều với sự hỗ trợ của các phần mềm tin học. Riêng đối với phương pháp thi công đông thời cả phần ngầm và thân công trình thì hiện nay chưa ai tính toán nghiên cứu về vấn đề ảnh hưởng của công phần thân đối với nội lực và chuyển vị của tường tầng. Chính vì vậy nội dung chính của đề tài này là tập trung nghiên cứu tính toán chuyển vị trong từng giai đoạn thi công theo phương pháp thi công đồng thời phần ngầm và thân, từ đó sẽ đề xuất trình tự thi công hợp lý nhất, thỏa mãn yêu cầu về chuyển vị của tường và tiến độ thi công
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, tính toán tường tầng hầm theo từng giai đoạn thi công theo phương pháp down – up, từ đó đề xuất trình tự thi công trong đó chuyển vị của tường là bé nhất và sự sai khác về chuyển vị giữa sơ đồ theo trình tự thi công và sơ đồ khai thác sử dụng là ít nhất.
Phạm vi nghiên cứu.
Mô hình tính toán cho tường tầng hầm trong quá trình thi công. Áp dụng cho các công trình xây dựng dân dụng cao tầng ở Việt Nam, theo phương pháp thi công đồng thời cả phần ngầm và thân công trình (down –up). Lấy số liệu của công trình Pacific Place – 83 Lý Thường Kiệt Hà Nội làm ví dụ cụ thể.
Phương pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu tổng quan các mô hình phù hợp với trình tự thi công đồng thời cả phần thân và phần ngầm của công trình.
Sử dụng các phần mềm xây dựng ứng dụng trên máy tính để tính toán các trường hợp, từ đó tổng hợp số liệu, so sánh kết quả và rút ra nhận xét cần thiết.
Dựa trên mô hình bài toán lý thuyết ở trên giải một bài toán thường gặp trong thực tế.


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG TẦNG HẦM.
1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm và việc sử dụng hiện nay.
1.1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm.
Tường tầng hầm là một dạng tường trong đất, sử dụng để làm tường trong các tầng hầm nhà cao tầng. Tường tầng hầm là một bộ phận kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép được đúc tại chỗ hoặc lắp ghép trong đất.
Việc thi công tường trong đất thực chất là thi công cọc baret, được nối liền nhau qua các gioăng chống thấm để tạo thành một bức tường trong đất.
Tường tầng hầm được sử dụng để làm tường hầm cho nhà cao tầng, các công trình ngầm như: đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống thoát nước lớn, các gara ô tô ngầm dưới đất v.v
Trong giới hạn luận văn cao học này, chỉ đề cập đến vấn đề tường tầng hầm trong nhà cao tầng, tập trung làm rõ vấn đề tường tầng hầm trong giai đoạn thi công.
1.1.2. Thực trạng của việc sử dụng tường tầng hầm trên Thế giới và ở Việt Nam.
Ngày nay, không gian ngầm đô thị được cho là một chỉ tiêu tăng điều kiện sống của nhân dân trong chính sách phát triển đô thị, liên quan đến việc tăng số lượng và chất lượng dịch vụ. Và xây dựng tầng hầm đã trở thành một xu hướng tất yếu đối với các tòa nhà cao tầng. Điều đó càng được thể hiện rõ nét khi nhà nước ban hành các văn bản nghị định quy định về việc xây dựng và sử dụng tầng hầm đối với nhà cao tầng.
Việc sử dụng tường tầng hầm hiện nay đã trở nên quen thuộc, phổ biến trên khắp thế giới.
Ở Việt Nam, tại các thành phố lớn, đã có rất nhiều tòa nhà cao tầng được xây dựng có tầng hầm, và giờ đây vấn đề thiết kế và thi công tầng hầm không còn là một chuyện khó khăn ở Việt Nam, tuy nhiên chưa thực sự đáp ứng được mức độ cần thiết của người dân. Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh là 2 thành phố đi đầu trong việc xây dựng tầng hầm, nhưng vẫn còn cần rất nhiều nữa các tòa nhà có tầng hầm để tận dụng tối đa khoảng không gian ngầm.
1.2. Các lý thuyết tính toán tường tầng hầm.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính tường tầng hầm được xây dựng dựa trên các mô hình tính toán gần đúng nhất với sơ đồ làm việc thật của tường tầng hầm. Việc xây dựng các mô hình tính toán cho các phương pháp khác nhau là khác nhau, dựa theo các giả thiết đưa ra khi xây dựng.
Sau đây sẽ giới thiệu sơ lược một vài lý thuyết tính tường tầng hầm. Và mỗi một lý thuyết tính, cũng chỉ nêu lên một vài phương pháp điển hình.
1.2.1. Tính toán lực tĩnh của tường liên tục trong đất.[7]
Trong nội dung này chỉ đề cập đến phương pháp Sachipana (Nhật). Phương pháp này khi tính toán xem lực trục thanh chống, mômen thân tường bất biến,


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Lê Kiều (2010), Chất lượng công trình xây dựng: Một điều kiện cần thiết của thời kỳ hội nhập mới ở nước ta, Báo cáo tại Hội thảo chuyên đề “Quản Lý chất lượng công trình xây dựng trong giai đoạn hội nhập”, Sở Xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh.
2. Nguyễn Thị Thanh Hương (2003), Thiết kế và thi công tầng hầm nhà caotầng bằng phương pháp tường trong đất, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội.
3. Nguyễn Văn Hiệp (2010), Sự cố công trình có tầng hầm tại TP.HCM – bài học kinh nghiệm, Báo cáo tại Hội thảo chuyên đề “Quản Lý chất lượng công trình xây dựng trong giai đoạn hội nhập”, Sở Xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh.
4. Nguyễn Bảo Huân (2010), Thẩm tra móng tòa nhà cao nhất thế giới, Báo cáo tại Hội thảo chuyên đề “Quản Lý chất lượng công trình xây dựng trong giai đoạn hội nhập”, Sở Xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh.
5. Nguyễn Hoàng Tuấn (2010), Phân tích, đánh giá và tổng kết một số kinh nghiệm thi công tầng hầm công trình Pacific Place – 83 Lý Thường Kiệt Hà Nội, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội.
6. Nguyễn Hữu Hùng (2010), Phân tích nguyên nhân gây chậm tiến độ thi công công trình xây dựng dân dụng trong đô thị và đề xuất phương hướng giải quyết, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội.
7. Nguyễn Bá Kế (2009), Thiết kế và thi công hố móng sâu, NXB Xây dựng, Hà Nội.
8. Vương Văn Thành (1995), Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội.
9. Nguyễn Văn Quảng (2008), Nền móng và tầng hầm nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội.
10. Tạ Đức Chính, Nguyễn Huy Phương (2002), Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội.
11. R. Whitlow (1999), Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội.
12. Nguyễn Văn Quảng (2003), Nền móng nhà cao tầng, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
13. Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Thị Bạch Dương (2009), Phân tích kết cấu hầm và tường cừ bằng phần mềm Plaxis, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội.
14. Lê Đắc Thành (2002), Thi công tầng hầm theo phương pháp Top – Down, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội.
15. Hội cơ học Việt Nam (2001), Olympic Cơ học toàn quốc lần thứ XIV năm 2001, NXB Giáo dục, Hà Nội.
16. Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, NXB Xây dựng, Hà Nội.
17. Nguyễn Dư Tiến, Trần Đức Cường (2006), Các giải pháp thiết kế và thi cong tầng hầm nhà cao tầng, Tạp chí Tư vấn thiết kế, số 3- 2006, Hà Nội.
18. Phan Trường Phiệt (2001), Áp lực đất và tường chắn đất, NXB Xây dựng, Hà Nội.
19. Ngô Văn Quỳ (2001), Các phương pháp thi công xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội.
20. Lê Kiều (1997), Những đặc trưng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường trong đất, Báo cáo tại Hội thảo quốc tế Nhà cao tầng ở Việt Nam, Hà Nội.