Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê tông làm cột tạm trong thi công tầng hầm công trình theo công nghệ top down

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------------

LƯU HOÀNG LÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG THÉP
NHỒI BÊ TÔNG LÀM CỘT TẠM TRONG
THI CÔNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH THEO
CÔNG NGHỆ TOP-DOWN

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Phản biện 1: TS. Mai Chánh Trung
Phản biện 2: TS. Đào Ngọc Thế Lực

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN họp tại
Trường Đại học Bách Khoa ngày 07 tháng 07 năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách Khoa.
- Thư viện Khoa Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa – Đại
học Đà Nẵng.


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cột ống thép (tròn) nhồi bê tông có khả năng chịu lực lớn hơn
so với cột thép hình trong khi tiết diện không quá lớn, có thể thi công
cùng với giai đoạn đổ bê tông cọc khoan nhồi, sẽ là giải pháp hữu
hiệu nhằm khắc phục những hạn chế khi sử dụng cột thép hình.
Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê tông làm cột tạm trong thi
công tầng hầm công trình theo công nghệ Top-down là đề tài có ý
nghĩa thực tiễn.
Chính vì thế, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê
tông làm cột tạm trong thi công tầng hầm công trình theo công
nghệ top-down” là đề tài cần nghiên cứu để sớm triển khai áp dụng
vào thực tế xây dựng công trình.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ứng xử của hệ cột tạm bằng ống thép nhồi bê tông
khi chịu tải trọng từ trên công trình truyền xuống;
Lựa chọn các thông số hợp lý về hình dạng, kích thước tiết
diện ống thép, cấp độ bền bê tông;
So sánh kiểm tra giữa cột tạm thép hình và cột ống thép nhồi
bê tông trong trường hợp có đinh chống cắt và không có đinh chống
cắt.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu


- Đối tượng nghiên cứu: Ống thép nhồi bê tông khi chịu tải
trọng thẳng đứng từ trên công trình truyền xuống.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê
tông làm cột tạm trong thi công tầng hầm công trình theo công nghệ
Top-down. Ứng dụng cho công trình từ 3 đến 6 tầng hầm.


2
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan cột ống thép nhồi bê tông
- Nghiên cứu các đặc trưng cơ lý của ống thép nhồi bê tông
- Tính toán so sánh khả năng chịu lực của ống thép nhồi bê
tông và cột thép hình trên công trình thực tế.
- Vẽ biểu đồ các đại lượng ảnh hưởng đến khả năng chịu lực
và ổn định của ống thép nhồi bê tông.
- Đề xuất, kiến nghị.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các tài liệu, các mô hình tính
toán nhà cao tầng thi công cùng lúc tầng hầm và tầng nổi bằng công
nghệ top-down cùng các tài liệu chuyên khảo;
- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng để khảo sát
ứng xử của cột ống thép nhồi bê tông;
Áp dụng tính toán trên công trình thực.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm các phần sau:
- Phần Mở đầu.
- Chương 1: Tổng quan về công nghệ thi công tầng hầm trong
nhà cao tầng bằng công nghệ Topdown
- Chương 2: giới thiệu chung về kết cấu ống thép nhồi bê tông,
cách tính cột thép hình, và phần mềm Etabs
- Chương 3: Ứng dụng vào công trình thực tế kiểm tra và lựa
chọn thông số hợp lý cho cột ống thép nhồi bê tông
- Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo.
- Phụ lục


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TẦNG HẦM
TRONG NHÀ CAO TẦNG BẰNG CÔNG NGHỆ TOP DOWN
1.1. Khái niệm về tầng hầm
1.1.1. Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm
Các công trình nhà cao tầng có tầng hầm ngày một nhiều, nhất
là ở các thành phố lớn như ở Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà
Nẵng với số tầng hầm từ 1 đến 4 tầng hầm.
1.1.2. Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà cao tầng:
a. Do nhu cầu sử dụng:
b.Về mặt nền móng:
c.Về mặt kết cấu:
d.Về an ninh quốc phòng:
1.2. Các phương pháp và công nghệ thi công tầng hầm trong nhà
cao tầng
1.2.1. Phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên
1.2.2. Sử dụng tường tầng hầm công trình làm tường chắn đất
1.2.3. Phương pháp gia cố nền trước khi thi công hố đào
1.2.4. Phương pháp thi công từ trên xuống ( Top-down)
a. Các bước thi công chính của phương pháp Top-down và Ưu,
nhược điểm:
- Đẩy nhanh tiến độ,thời gian thi công
- Không cần dùng hệ thống chống tạm
- Chống vách đất được giải quyết triệt
- Không tốn hệ thống giáo chống, copha cho kết cấu dầm sàn
- Giải quyết được các vấn đề về móng (hiện tượng bùn nền..)
- Giảm ảnh hưởng xấu của thời tiết


4
Một số nhược điểm
- Kết cấu cột tầng hầm phức tạp.
- Liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công.
- Thi công đất trong không gian kín khó thực hiện cơ giới
- Ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động
b. Một số kỹ thuật cần thiết trong thi công tầng hầm theo
phương pháp Top-down
1.3. Ứng dụng thay thép hình bằng cột ống thép nhồi bê tông làm
cột chống tạm trong thi công công trình theo công nghệ Topdown
1.4. Kết luận Chương 1
Qua chương 1 ta có thể khẳng định: việc thiết kế, xây dựng
các công trình dân dụng cao tầng có tầng hầm ở Việt Nam là cần thiết
Có nhiều phương pháp thi công cho nhà cao tầng có tầng
hầm, mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm và phạm vi sử
dụng riêng. Tuy nhiên với những ưu điểm vượt trội mà phương pháp
thi công từ trên xuống ( Top-down) mang lại thì phương pháp này
đang được ứng dụng tại Việt Nam ngày càng nhiều, nhất là cho các
công trình có mặt bằng chật hẹp, nhiều tầng hầm và đòi hỏi tiến độ
thi công nhanh chóng.
Trong giới hạn luận văn đề cập đến công nghệ thi công tầng
hầm theo phương pháp Thi công từ trên cao xuống (Top-down). Và
đặc biệt đi sâu vào việc tính toán kiểm tra hệ cột chống Kingpost, hệ
cột chống tạm này được xem là “xương sống” của cả công nghệ Topdown, tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa có tiêu chuẩn tính
toán cụ thể.Ngoài ra luận văn còn đề cập đến việc mở rộng ứng dụng
cột ống thép nhồi bê tông trong công nghệ Top-down thay cột thép
hình làm cột chống tạm, khi mà yêu cầu từ thực tế số lượng tầng hầm


5
và tầng nổi thi công (trước khi có hệ cột chính) ngày càng tăng do
nhu cầu sử dụng và tiến độ thi công, kéo theo là tải trọng đặt lên hệ
cột tạm trong quá trình thi công sẽ càng lớn. Bài toán lúc này đặt ra
là, khi tải trọng tăng, thì sức chịu tải của cột chống tạm cũng phải
tăng, và cột thép hình sẽ không còn phù hợp cho khả năng chịu tải
trọng rất lớn này. Khi đó tác giả đề cập đến việc ứng dụng thay thế hệ
cột thép hình kingpost bằng cột ống thép nhồi bê tông. Cột ống thép
nhồi bê tông sẽ có khả năng chịu lực tốt hơn và tiết diện nhỏ hơn so
với cột thép hình, Tuy nhiên mỗi loại đều có ưu nhược điểm và phạm
vi ứng dụng riêng. Đặc biệt, việc tính toán, thiết kế lựa chọn thông số
hợp lý của loại cột ống thép nhồi bê tông dùng cho công nghệ thi
công Top-down cần được nghiên cứu chi tiết.
Việc tính toán, so sánh thay thế giữa hai hệ cột này được
Trình bày trong bài toán thực tế tại tòa nhà BIDV 65 Hải Phòng – Đà
Nẵng, và được trình bày ở chương 3 của luận văn này.


6
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ
TÔNG, TÍNH CỘT THÉP HÌNH, ETABS
2.1. Đặc điểm chung kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông:
2.1.1. Khái niệm
2.1.2. Đặc điểm chịu lực của kết cấu ống thép nhồi bê tông
* Nguyên lý tập trung vật liệu, các cấu kiện nên được làm to
lên thì tổng khối lượng toàn kết cấu sẽ được giảm nhẹ nhờ khả năng
chịu lực của kết cấu tăng nhanh hơn so với sự tăng khối lượng của
nó.
* Nguyên lí đơn giản hóa hình dạng kết cấu
* Nguyên lí về sự kết hợp chức năng.
2.1.3 Kết cấu ống thép liên hợp

Hình 2.3. Các kiểu cột liên hợp khác nhau:
a) Mặt cắt ống thép nhồi bê tông thông thường, b) Mặt cắt vỏ
thép nhồi bê tông với lõi thép hình, c) Mặt cắt ống thép nhồi bê tông
và lõi với thép hình tổ hợp thép thường


7
2.1.4. Vật liệu của kết cấu ống thép nhồi bê tông
a. Bê tông
b. Thép
2.1.5. Các kết cấu xây dựng dân dụng và công nghiệp
2.2. Trạng thái ứng suất của cột ống thép nhồi bê tông
2.2.1. Khái quát
2.2.2. Cột ngắn chịu nén đúng tâm
2.3. Lý thuyết tính toán kết cấu cột chống tạm bằng ống thép
nhồi bê tông (CFST) và thép hình (Kingpost) [6],[7]
2.3.1. Thiết kế cường độ cột ống thép nhồi bê tông
a. Nhận xét chung
b. Sức kháng tải trọng của cột CFST chịu nén dọc trục
c. So sánh với kết quả thí nghiệm
2.3.2. Khả năng chịu lực của kết cấu ống thép nhồi bê tông theo
các tiêu chuẩn Trung Quốc (CECS 28:90, JCJ 01-89,DL 5099-97)
a. Tính toán cường độ chịu lực của cấu kiện chịu lực đúng tâm
- Tính toán sức chịu tải của cột ngắn chịu lực đúng tâm
+) Theo CECS 28: 90
N0  fc Ac (1    0)

(2.8)

trong đó:
N0: lực tác dụng lên cấu kiện
: hệ số giữa ống thép và bê tông,
fs: cường độ chịu kéo của thép
As: diện tích mặt cắt ống thép
fc: cường độ chịu nén của bê tông
Ac: diện tích mặt cắt của lõi bê tông
+) Theo JCJ 01- 89



fs .As
fc Ac

(2.9)


8
N0  fs As  K Lf c Ac

(2.10)

trong đó:
KL: hệ số tăng cường độ chịu nén của lõi bê tông, phụ thuộc
loại thép, cấp của bê tông và hàm lượng thép  ( bảng 4.2)
: hàm lượng thép của cấu kiện  = 4t/D
+) Theo DL 5099 – 97
Dựa trên nghiên cứu vật liệu ống thép nhồi bê tông, từ đó có
được cường độ của ống thép nhồi bê tông và căn cứ toàn bộ mặt cắt
tìm ra khả năng chịu nén đúng tâm của cấu kiện.
Giá trị cường độ thiết kế của ống thép nhồi bê tông liên hợp
fsc được tính như sau:
fsc  (1.212  B  C2 )fc

(2.11)

trong đó:
: hệ số của mặt cắt cấu kiện,  = n,fc/fc’
B: hệ số tính toán, B = 0,1759fy/235+9,9740
C: hệ số tính toán, C = -0,1038fck/20 + 0,0309
fck: giá trị tiêu chuẩn cường độ chịu nén của bê tông
fy: giới hạn đàn hồi của vật liệu thép ống
Sau khi có được giá trị thiết kế cường độ chịu nén của ống thép
nhồi bêtông chịu nén đúng tâm nhân với diện tích mặt cắt của cấu
kiện ống thép nhồi bêtông chịu nén đúng tâm.
N0  fsc Asc

(2.12)

trong đó: fsc: giá trị cường độ thiết kế của tổ hợp ống thép nhồi
bê tông chịu nén đúng tâm.
Asc: diện tích mặt cắt của cấu kiện liên hợp ống thép nhồi bê
tông,
Asc = D2/4

(2.13)


9
b. Cường độ chịu kéo
Theo quy trình JCJ 01-89 và CECS 28:90 công thức tính toán
N  Asfs

là:

(2.14)

Theo DL 5099 - 97: N 1. 1 AsfsNhư vậy các công thức tính
cường độ chịu kéo của 3 tiêu chuẩn là tương đồng với nhau, hệ số 1.1
trong DL 5099- 97 tức là tính tăng thêm 10%.
c. Tính toán độ ổn định của cấu kiện chịu lực đúng tâm
- Phương pháp tính toán
Khi mà độ mảnh rất nhỏ thì giảm hệ số bằng 1, vấn đề ổn
định được chuyển thành vấn đề cường độ. Từ vấn đề độ mảnh, giảm
hệ số có thể thấy, với JCJ01-89, DL 5099-97 khi độ mảnh  = 4L0/D
 10 (L0 là độ dài cấu kiện, D là đường kính ống thép) thì hệ số mảnh
giảm bằng 1.0. Với CECS 28:90 khi độ mảnh  = L0/D 4 thì hệ số
độ mảnh giảm bằng 1,0
Công thức tính toán độ ổn định của cấu kiện chịu nén đúng
tâm là:
N  1N0

(2.15)

trong đó: N: khả năng chịu tải
1: hệ số ổn định
N0 khả năng chịu nén của cấu kiện chịu nén đúng tâm
- Hệ số ổn định 1
+) Theo CECS 28:90
Hệ số ổn định 1 được tính như sau:
1  1  0,115 l0 / D  4

1 = 1
trong đó:
l0: chiều dài tự do của cấu kiện
D: đường kính ống thép

l0/D > 4
l0/D  4

(2.16)
(2.17)


10
+) Theo JCJ 01-89
Đối với trụ dài trong giai đoạn mất ổn định, có thể trực tiếp
dùng công thức tính lực tác dụng theo Ole:
 cr 

Trong đó

E sc2

N
 2 Esc

(2.18)
2
biến dạng đàn hồi của cấu kiện ống thép nhồi bê

tông
Đối với trụ dài trung bình trong giai đoạn mất ổn định và có
tính dẻo, tính đàn hồi, sử dụng lý luận đại lượng tiếp tuyến để tính ra
lực Ơle:
 cr 

 2 Esct

(2.19)
2
biến dạng tiếp tuyến của cấu kiện ống thép nhồi

trong đó E sct
bê tông
Đại lượng biến dạng tiếp tuyến Esct được tính bằng công thức
quan hệ tỷ lệ của lực tác dụng nén lên ống thép nhồi bê tông
 
 2. b   1b 
b
1
1  1 
1

Esct

1

2



d1
1 
b 1

 2.1  b 
2
d1

1b 
 1


 

(2.20)

(2.21)

trong đó:
1, 1 bình quân lực tác dụng phát ra và bình quân lực tác
b

dụng cực đại.
1, 1 : bình quân biến dạng theo phát ra và bình quân biến
b

dạng cực đại.
+) TheoDL 5099 – 97


11
Tiêu chuẩn DL5099 – 97 dựa theo giả thiết đồng nhất để tìm
được đại lượng biến dạng tiếp tuyến tổ hợp của bê tông cốt thép
Esct 

(Al fscy  Bl )
(fscy  fscp )fscp

.Esc

(2.22)

Trong đó:

f scy : giá trị tiêu chuẩn cường độ tổ hợp
f scp : giới hạn tỷ lệ của vật liệu tổ hợp
E'  f p 
A1 : hệ số, A1 = 1 - sc  f scy 
Esc  fsc 
E'  f p 
B1: hệ số B1 = 1 - sc  f scy 
Esc  fsc 

 : bình quân lực tác dụng,

2

2



N
Asc

(2.23)

E sc' : đại lượng của giai đoạn phát triển cường độ,
E sc' = 5000as + 550
Giới hạn độ mảnh p của trục có độ dài trung bình cũng dựa
theo lực tác dụng lên thép s = fs.
Tương tự như tiêu chuẩn JCJ 01-89, để thuận tiện hơn trong này
đã quy định giảm bớt một hệ số 1, phụ thuộc vào độ mảnh, loại thép
2.3.3. Lý thuyết tính toán kiểm tra cột chống King post trong công
nghệ Top- Down theo TVCN 5575:2012 [6]
Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện kingpost theo tiêu chuẩn
TCVN 5575:2012
a. Kiểm tra theo điều kiện bền
N
 f . c
An

Trong đó N
An

(2.24)
: Lực dọc thanh
: Diện tích tiết diện thực


12
f
: cường độ tính toán của thép
γc
: Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu.
b. Kiểm tra điều kiện độ mảnh
(2.25)
max    
- Trong đó λmax : Độ mảnh lớn nhất
[λ]
: Độ mảnh giới hạn
c. Kiểm tra theo điều kiện ổn định
+Kiểm tra ổn định tổng thể
 Phương X:
N

 ex A

 f . c

(2.26)

 f . c

(2.27)

 Phương Y:
N

 ey A

Trong đó A

: Diện tích tiết diện nguyên
φex, φey : Hệ số ổn định tổng thể phương x, y
+ Kiểm tra ổn định cục bộ
 Ổn định cục bộ bản bụng chịu ứng suất pháp.
hw  hw 
 
tw  tw 

(2.28)

 Ổn định cục bộ bản bụng chịu ứng suất tiếp
hw
E
 2,3
tw
f

(2.29)

 Ổn định cục bộ bản cánh
b0 f
tf

 b0 f 
 
 t f 

(2.30)

Trong đó
 hw 
  : hệ số chiều cao bản bụng / dày bản bụng giới hạn
 tw 
E : Modun đàn hồi


13
 b0 f 

 : hệ số bề rộng bản cánh / bề dày bản cánh giới hạn
 t f 
d. Tính toán kiểm tra vị trí liên kết với cọc nhồi
Thiết kế Kingpost vào cọc khoan nhồi, phần Kingpost ngập

trong bê tông sẽ chịu tác dụng của lực bám dính giữa bê tông cọc
khoan nhồi và Kingpost, được tạo nên bởi các nhân tố chủ yếu là lực
ma sát ( khi bê tông ngưng kết, do ảnh hưởng của co ngót mà bê tông
ôm chặt lấy cột thép tạo nên lực ma sát giữa chúng)và lực dán( keo xi
măng có tác dụng như cột thứ hồ dán dán cột thép vào bê tông).
Trị số của lực bám dính là:
F1= t x P x L (N)

(2.31)

Trong đó
t: là giá trị lực dính trung bình,xác định theo công thức
t = k x ttc (N/mm2 )

(2.32)

Trong đó
k : là hệ số an toàn, k= 0,7 - 0,8
ttc : là giá trị lực dính tiêu chuẩn giữa cột thép và bê tông,
được lựa chọn trên cơ sở kết quả thí nghiệm xác định lực dính giữa
cốt thép và bê tông.
P : là chu vi của tiết diện Kingpost (mm)
L : là chiều dài Kingpost ngập trong bê tông cọc khoan nhồi
Để đảm bảo Kingpost truyền tải trọng từ các tầng thi công phía
trên xuống cọc khoan nhồi một các an toàn mà không gây phá hoại
cọc, tương quan giữa lực dọc tác dụng lên Kingpost Nmax và lực
bám dính giữa Kingpost và cọc khoan nhồi F1 phải thỏa mãn điều
kiện:
Nmax ≤ F1 (N)

(2.33)

Thiết kế Kingpost có đinh chống cắt để chống lại lực dọc


14
Nmax, có thể bố trí hàn các định chống cắt ( shear stud) trên thân
Kingpost ở vị trí liên kết với bê tông cọc khoan nhồi.Khả năng chịu
cắt cửa đinh có thể tính toán theo tiêu chuẩn BS 5950-1990. Từ trị số
khả năng chịu lực cắt tiêu chuẩn Qtc của một đinh, xác định khả năng
chịu cắt tính toán Qtt của một đinh như sau:
Qtt = k x Qtc (N)

(2.34)

Trong đó : k là hệ số an toàn : k= 0,8
Nếu số lượng đinh chống cắt là n, khả năng chịu lực của
Kingpost theo đinh chống cắt F2 là:
F2 = n x Qtt (N)

(2.35)

Thiên về an toàn, trong trường hợp này không tính lực dính
giữa cốt thép và bê tông. Khi đó, điều kiện để đảm bảo Kingpost
truyền tải trọng từ các tầng phía trên xuống cọc khoan nhồi một cách
an toàn mà không gây phá hoại cọc là:
Nmax ≤ F2 (N)

(2.36)

2.4. Giới thiệu phần mềm Etabs để nghiên cứu ứng xử hệ cột
chống tạm
2.5. Kết luận chương 2
Nội dung chương 2 căn bản đề cập đến lý thuyết chung về cột
ống thép nhồi bê tông với các đặc điểm cơ lý,các loại vật liệu cấu
thành của kết cấu cột liên hợp này.
Phần trọng tâm là lý thuyết tính toán kết cấu ống thép nhồi bê
tông, với việc tính toán khả năng chịu lực của kết cấu cột CFST theo
các tiêu chuẩn Trung Quốc như ( CECS 28:90; JCJ 01-89 ; DL 509997) từ đó lập bảng so sánh việc tính toán khả năng chịu lực cũng như
độ ổn định của cột CFST. Dựa trên việc tính toán đó để so sánh các
tiêu chuẩn, chọn lựa ra lý thuyết thiên về an toàn nhất làm tiền đề cho
những tính toán so sánh với cột thép hình ở chương 3.


15
Ngoài ra phần cuối chương 2 nói về lý thuyết tính toán kiểm
tra khả năng chịu lực của cột thép hình theo TCVN 5575:2012 và
giới thiệu sơ lược về phần mềm Etabs, phần mềm giúp tính toán nội
lực của công trình tác dụng lên cột tạm. Tóm lại tất cả các lý thuyết
lập luận so sánh trong chương 2 nhằm làm cở sở cho việc tính toán so
sánh khả năng chịu lực của cột ống thép nhồi bê tông với cột thép
hình sẽ được trình bày ở chương 3.


16
CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG VÀO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ KIỂM TRA VÀ
LỰA CHỌN THÔNG SỐ HỢP LÝ CHO CỘT ỐNG THÉP
NHỒI BÊ TÔNG
3.1. Giới thiệu công trình và mô hình
hóa công trình bằng phần mềm Etabs
3.1.1. Vật liệu sử dụng cho công trình
3.1.2. Giải pháp kết cấu phần thân
3.1.3. Giải pháp kết cấu phần ngầm
3.1.4. Quy trình thi công Kingpost
3.1.5. Trình tự thi công Top-down
3.1.6. Một số lưu ý biện pháp thi công
3.1.7. Tải trọng tác dụng lên công trình
3.1.8. Mô hình hóa công trình với Etabs

Hình 3.2. Mô hình xây dựng tính
toán

Hình 3.3. Mô hình 3D hệ cột tầng
hầm 4


17

Vị trí lực dọc tại
chân cột lớn
nhất

Hình 3.12. Nội lực tại cột lớn nhất

Hình 3.13. Kết quả lực dọc tại chân cột lớn nhất
Phạm vi luận văn chỉ nghiên cứu so sánh sức chịu tải của lực
dọc cột, bỏ qua lực xô ngang của gió và áp lực đất.
Lấy nội lực chân cột N= 613 tấn = 6130 kN


18
3.2. Tính toán kiểm tra cột chống phụ thép hình king post
3.2.1. Kiểm tra ổn định cục bộ:
3.2.2. Tính toán khả năng chịu tải của
hệ cột chống Kingpost theo lực bám
dính giữa bê tông cọc khoan nhồi và
cột thép hình
3.2.3. Phương án sử dụng đinh chống
cắt
Hình 3.14. mặt cắt Kingpost
3.3. Tính toán thay cột Kingpost bằng cột ống thép nhồi bê tông
3.3.1. Tính toán sức chịu tải của cấu kiện chịu lực đúng tâm
3.3.2. Tính toán độ ổn định của cấu kiện chịu lực đúng tâm

Hình 3.15b tiết diện ống thép
nhồi bê tông D=500mm, t=14mm
3.4. Biện pháp thi công và phạm vi ứng dụng của các cột chống
tạm
3.4.1. Phương pháp thi công cột tạm và phạp vi ứng dụng
3.4.2. Quy trình thi công cột chống tạm


19
3.5. So sánh và phân tích
Tiêu chí so sánh
Lực tác dụng
(kN)
Diện tích mặt cắt
As(cm2)
Khối lượng / M
dài(Kg/m)
Sức chịu tải(kN)
Độ ngàm vào bê
tông(m)
Quy trình thi
công

Phạm vi ứng
dụng

Dùng cột tạm bằng
thép hình TD:
H500x400x30x30(mm)

Dùng cột tạm ống thép
nhồi bê tông: TD D500;
t=14 (mm)

6130

6130

372cm2

213.75 cm2

292.02

167.8

8184
0.895( ko đinh) 1.8 (có
đinh Chống cắt)
Cùng với quá trình thi
công cọc nhồi
-tải trung bình từ ( cho
công trình có 1-3 hầm )
- Tại các vị trí cột
không trùng với cọc
khoan nhồi - dễ dàng
thu hồi
- Vị trí liên kết với dầm
và cột thi công đơn giản

9240.27
Theo đường kính cọc khoan
nhồi
Cùng với quá trình thi công
cọc nhồi
-Tải lớn lớn, thi công đồng
thời từ mặt đất đi xuống
móng và đi lên các tầng trên
(cho công trình có từ ba tầng
hầm trở lên)
- Tại các vị trí cột tầng hầm
trùng với cọc nhồi. Nếu
không trùng thì khó thu hồi
-Vị trí liên kết với dầm và
cột khó thi công

3.6. Lựa chọn các thông số hợp lí của cột ống thép nhồi bê tông
3.6.1. Cố đinh mác thép của cột ống thép và cấp độ bền bê tông
nhồi trong ống thép, thay đổi đường kính D và bề dày ống thép t.
3.6.2. Cố định đường kính D và chiều dày ống thép t, thay đổi mác
thép của cột ống thép và cấp độ bền bê tông nhồi trong ống thép.
3.6.3. Bình luận kết quả
Có sự tăng một cách tuyến tính khả năng chịu lực và độ ổn
định của cột ống thép nhồi bê tông khi thay đổi tăng các thông số như


20
cấp độ bền bê tông nhồi trong ống thép; đường kính ống thép, chiều
dày ống thép và mác thép. Nó phù hợp với qui luật chung. Biểu đồ là
đường tuyến tính nên hoàn toàn có thể nội suy ra các giá trị khác
nhau, để phù hợp với tính toán lựa chọn ra tiết diện hợp lý của cột
ống thép nhồi bê tông. Ta có thể tính toán lý thuyết sơ bộ, chọn ra tiết
diện và và tải trọng cần chịu, sau đó dùng biểu đồ để nội suy và lựa
chọn tiết diện hợp lý, gần với khả năng chịu lực và đảm bảo ổn định
của cột ống thép nhồi bê tông.
Ví dụ như mô hình trong đề bài tính lý thuyết ra cần chọn tiết
diện ống thép nhồi bê tông thành: D=500mm t=14mm, cho bê tông
B30, theo Q235. Với Khả năng chịu tải là: N0= 9240.276(kN)
Cố định giá trị cường độ chịu tải dựa vào biểu đồ ta có thể tìm
ra các giá trị tối ưu bằng cách chọn các giá trị lân cận và nội suy tìm
khả năng chịu lực của cột ống thép nhồi bê tông với các phương án
khác nhau như chỉ ra trong bảng 3.5.
Bảng 3.5. Các giá trị lân cận của khả năng chịu tải N0
Đ/v ( mm)
D=550, t =7
D=500, t =16
D=500, t =10
D=450, t =12
D=500, t =14
D=450, t =16
D=550, t =10
D=500, t =12
D=550, t =12
D=500, t =9

B25 Và
235

B30 Và
Q235

B30 Và
Q345
9257.818

B25 Và
Q345

9364.873
9520.755
9646.018
8038.048

9240.276
8427.07
9118.604

9287.21
9939.757

9242.335
9783.34


21
3.7. Kết luận chương 3
Dựa vào công trình thực tế, chương 3 đã nghiên cứu khảo sát
sự làm việc của các loại cột chống tạm dựa trên khả năng chịu lực, sự
ổn định, biện pháp thi công cột tạm cho công trình tầng hầm thi công
theo công nghệ Top-down. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử
dụng cột tạm bằng thép hình, thép tổ hợp hoặc cột ống thép nhồi bê
tông khi thi công tầng hầm theo công nghệ Top-down. Nghiên cứu
cũng chỉ ra được ưu nhược điểm của các loại cột tạm và trường hợp
áp dụng hiệu quả. Đặc biệt chương 3 cũng đã tập trung nghiên cứu
khả năng chịu tải trọng và sự ổn định của cột tạm ống thép nhồi bê
tông; khảo sát khả năng chịu lực của cột tạm ống thép nhồi bê tông
khi thay đổi các thông số tiết diện, loại thép cấp độ bền bê tông nhồi
trong ống thép trên công trình thực tế. Từ đó đưa ra các biểu đồ tra
nhằm giúp cho quá trình thiết kế và thi công thuận tiện nhất. Chương
3 cũng đã tổng hợp các ưu nhược điểm của các loại cột tạm, trong đó
có cột ống thép nhồi bê tông và trường hợp ứng dụng hiệu quả. Theo
đó, chỉ nên sử dụng cột tạm ống thép nhồi bê tông khi cột tạm này
trùng với cột tầng hầm công trình và trùng với cọc nhồi dưới đáy
móng. Tác giả cũng đề xuất việc sử dụng cột tạm ống thép nhồi bê
tông khi cột tạm không trùng với cột tầng hầm hay cột tầng hầm
không trùng với cọc nhồi dưới đáy móng, nhất là trong trường hợp tải
trọng tác dụng tại chân cột tạm quá lớn, vượt quá khả năng chịu lực
cũng như cấu tạo của loại cột tạm thép hình đang sử dụng rộng rãi
hiện nay.


22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Công nghệ thi công Top-down được ứng dụng khi thi công
công trình có nhiều tầng hầm đem lại hiệu quả tích cực, đảm bảo ổn
định tường chắn do sử dụng chính hệ kết cấu dầm sàn tầng hầm có độ
ổn định cao để chống đỡ tường vây. Ngoài ra, công nghệ Top-down
cho phép rút ngắn thời gian thi công phần ngầm công trình hơn nhiều
so với các công nghệ khác. Ngoài những vấn đề kỹ thuật quan trọng,
hệ cột chống tạm được sử dụng trong suốt quá trình thi công các kết
cấu phần ngầm đóng vai trò quan trọng, và có ảnh hưởng quyết định
đến thành công của phương án thi công.
Việc sử dụng thép hình (cán nóng hoặc tổ hợp) làm cột tạm
đã được ứng dụng và tỏ ra hữu hiệu khi thi công top-down đối với
công trình có số tầng hầm ít. Khi số tầng hầm nhiều, tải trọng tác
dụng lên cột tạm lớn dẫn đến cột tạm bằng thép hình đòi hỏi có kích
thước tiết diện lớn, hoặc phải bố trí nhiều cột tạm gần nhau, vừa gây
lãng phí, vừa gây cản trở, khó khăn cho thi công.
Nghiên cứu trong luận văn tập trung vào ứng xử và lựa chọn
kích thước hợp lý của cột tạm ống thép nhồi bê tông do khả năng
chịu lực và sự ổn định của loại cột này lớn hơn so với cột tạm thép
hình. Trong phần nghiên cứu lý thuyết tính toán cột tạm bằng ống
thép nhồi bê tông, luận văn đã trình bày một số lý thuyết tính toán
khác nhau, phân tích và so sánh để lựa chọn lý thuyết tính toán hợp
lý, đảm bảo đơn giản, thuận tiện trong tính toán, đảm bảo an toàn, đó
là tiêu chuẩn tính toán của Trung Quốc (CECS 28:90, JCJ 01-89, DL
5099-97) Từ đó, luận văn đã sử dụng lý thuyết tính toán này để tính
toán cột tạm bằng ống thép nhồi bê tông cho một công trình cụ thể tại
Đà Nẵng với 4 tầng hầm thi công đồng thời phần ngầm và phần thân


23
theo công nghệ top-down. So sánh hiệu quả của việc sử dụng cột tạm
ống thép nhồi bê tông với cột tạm bằng thép hình tổ hợp. Kết quả cho
thấy ưu thế rõ rệt của cột tạm ống thép nhồi bê tông cả về khả năng
chịu lực, sự ổn định, chi phí so với việc sử dụng thép hình tổ hợp.
Nghiên cứu cũng đã thực hiện khảo sát ảnh hưởng của các
thông số của cột tạm ống thép nhồi bê tông đến khả năng chịu lực và
ổn định của loại cột tạm này, đề xuất các biểu đồ quan hệ giữa các
thông số để thuận tiện cho việc thiết kế biện pháp thi công và thi
công đảm bảo an toàn.
Luận văn còn đưa ra các so sánh giữa cột tạm ống thép nhồi
bê tông và cột tạm thép hình nhằm đưa ra các ưu nhược điểm của hai
loại cột chống tạm này, đề xuất ứng dụng cột tạm ống thép nhồi bê
tông trong những trường hợp cụ thể cũng như kết hợp sử dụng cả hai
loại cột tạm một cách hợp lý nhằm tận dụng ưu điểm của chúng trong
thi công top-down, tránh gây lãng phí.
2. Kiến nghị
Sử dụng cột tạm bằng ống thép nhồi bê tông đã được các
công ty, nhà thầu trong và ngoài nước ứng dụng nhiều trong thi công
phần ngầm công trình theo công nghệ top-down, tuy nhiên, ở trong
nước chưa có tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu đối với loại
kết cấu này.
Những đề xuất áp dụng, phương pháp tính toán kiểm tra cột
tạm bằng ống thép nhồi bê tông chỉ ra trong luận văn có thể làm cơ
sở để nhà thầu, đơn vị tư vấn có cơ sở trong thiết kế biện pháp thi
công và tổ chức thi công top-down ứng dụng loại cột tạm này.
Mặt khác, cần xây dựng quy trình tính toán, thiết kế, thi công
và nghiệm thu đối với loại cột tạm bằng ống thép nhồi bê tông. Cần
xây dựng tiêu chuẩn thiết kế hoặc ứng dụng tiêu chuẩn thiết kế đã


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×