| quanlyduanxaydung | Date: Thursday, 20/09/2012, 9:28 AM | Message # 1 |
|
QUẢN TRỊ CẤP CAO
Nhóm: Administrators
Tin nhắn: 155
Awards: 0
Reputation: 0
Trạng thái: Offline
| 1/ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Ở VIỆT NAM
Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của cả diện tích lớn. Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng và sông Mê Kông. Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu.
Bài viết này trình bày một số đặc tính tiêu biểu của nền đất yếu, các vấn đề do nền đất đặt ra và một số công nghệ xử lý nền. Đồng thời trình bày và đề cập đến các giải pháp xử lý nền đất đã được dùng ở Việt Nam. Một số công nghệ xử lý nền mới được trình bày và thảo luận. Một số giải pháp xử lý nền móng trên nền đất yếu thích hợp với điều kiện Việt Nam và hướng phát triển
Một số công nghệ xử lý nền sau đây được đề cập
+ Xử lý bằng cọc tràm và cọc tre.
+ Xủ lý bằng bệ phản áp để tăng độ ổn định và chống trượt lở công trình đường giao thông và đê điều.
+ Gia tải trước với mục đích tăng cường độ và giảm độ lún của nền.
+ Gia tải trước đất nền với thoát nước thẳng đứng: công nghệ cho phép tăng nhanh quá trình cố kết, rút ngắn quãng đường và thời gian dịch chuyển của nước trong đất dưới tác dụng của tải trọng có thể là lớp đất đắp hoặc hút chân không.
+ Cọc đất vôi và cọc đất xi măng: trộn vôi hoặc xi măng với đất bằng hình thức bơm phun và quấy trộn tại chỗ. Công nghệ cho phép tạo được các cọc đất vôi, đất xi măng với cường độ thấp hơn các loại cọc thông thường. Đây là giải pháp thích hợp để xử lý sâu nền đất yếu, phục vụ cho việc xây dựng đường, cảng, khu công nghiệp, sửa chữa và cải tạo đê điều, đập chắn nước...
+ Cọc cát xi măng: sử dụng công nghệ thi công cọc cát để tạo lỗ, cát trộn xi măng được đầm với hệ thống máy rung và ống chống tạo lỗ.
+ Cọc đá và cọc cát đầm chặt: Công nghệ cho phép làm tăng cường độ, sức chịu tải của đất nền và giảm độ lún của công trình. Đây là giải pháp gia cố nền sâu. Thích hợp cho những công trình có diện tích xây dựng lớn, đường quốc lộ, bến cảng, đất mới san lấp và lấn biển.
+ Cố kết động: Quả tạ bê tông có trọng lượng từ 10 - 15 tấn, rơi ở độ cao 10-15m bằng cẩu, cho phép đầm chặt đất nền và bổ sung thêm cát thông qua các hố đầm. Công nghệ thích hợp để xử lý nền cho cùng đất mới san lấp.
+ Công nghệ xử lý nền bằng cọc nhỏ: Cọc có đường kính từ 100-200mm được thi công bằng công nghệ đóng, ép hoặc khoan phun. Công nghệ cho phép truyền tải trọng xuống công trình sâu hơn với chi phí vật liệu bê tông cốt thép tối ưu. Đây là giải pháp công nghệ thích hợp để xử lý nền đất yếu phục vụ cho việc xây dựng nhà, đường, công trình đất và cưú chữa công trình bị hư hỏng do nền móng.
1. Mở đầu
Những thành phố ở Việt Nam như Hà Nội, Hải Phòng, TP. Hồ Chí Minh đều nằm trên lưu vực đồng bằng sông Hồng và sông Mê Kông. Đây là khu vực có tầng đất phù sa khá dày và tập trung đất sét yếu. Với mục tiêu phát triên các đô thị, rất cần thiết lựa chọn các giải pháp và công nghệ xử lý nền thích hợp cho điều kiện của Việt Nam.
Đặc tính của đất yếu cần phải được cải thiện để phục vụ các yêu cầu thực tế trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình. Đất yếu thường có độ ẩm cao và sức kháng cắt không thoát nước thấp. Đất thuộc dạng cố kết bình thường và có khả năng thấm nước thấp. Mực nước ngầm trong nền đất thường nằm gần bề mặt, cách từ 0,5 đến 2,5m. Một số trường hợp đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao và có cả lớp than bùn. Đối với một vài loại đất, do lún thứ cấp chiếm từ 10-25% độ lún tổng cộng. Trong một số khu vực của các thành phố, mặt cắt địa kỹ thuật cho thấy nền đất bao gồm các lớp đất với độ chặt, độ cứng, độ thấm và chiều dày khác nhau.
Nói chung đất sét yếu là loại đất có sức chịu tải thấp và tính nén lún cao. Một vài chỉ số tiêu biểu của đất yếu được trình bày dưới đây để tham khảo:
- Độ ẩm: 30% hoặc lớn hơn cho đất cát pha
50% hoặc lớn hơn cho đất sét.
100% hoặc lớn hơn cho đất hữu cơ.
- Chỉ số N của xuyên động tiêu chuẩn 0 - 5
- Sức kháng cắt không thoát nước: 20 - 40kPa
- Nén một trục có nở hông: 50kPa hoặc nhỏ hơn.
Việc xác định công trình trên đất yếu ngoài các đặc tính của đất nền còn phụ thuộc vào các loại công trình (nhà, đường, đập, đê, đường sắt...) và quy mô công trình.
2. Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu
Móng của đường bộ, đường sắt, nhà cửa và các dạng công trình khác đặt trên nền đất yếu thường đặt ra những bài toán sau cần phải giải quyết:
+ Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc do tính nén của nền đất.
+ Độ ổn định: Sức chịu tải của móng, độ ổn định của nền đắp, ổn định mái dốc, áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc. Bài toán trên phải được xem xét do sức chịu tải và cường độ của nền không đủ lớn.
+ Thấm: Cát xủi, thẩm thấu, phá hỏng nền do bài toán thấm và dưới tác động của áp lực nước.
+ Hoá lỏng: Đất nền bị hoá lỏng do tải trọng của tầu hoả, ô tô và động đất.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, các vấn đề thực tế sau đây đang được quan tâm:
- Xây dựng công trình đường giao thông, thuỷ lợi, đê điều và công trình cơ sở trên nền đất yếu
- Xử lý và gia cường nền đê, nền đường trên nền đất yếu hiện đang khai thác và sử dụng cần có công nghệ xử lý sâu.
- Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển và đê điều.
- Lấn biển và xây dựng các công trình trên biển.
- Xử lý nền cho các khu công nghiệp được xây dựng ven sông, ven biển.
- Xử lý nền đất yếu để chung sống với lũ tại đồng bằng sông Cửu Long.
3. Một số phương pháp xử lý nền đất yếu
3.1. Cọc tre và cọc tràm
Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử lý nền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu. Cọc tràm và tre có chiều dài từ 3 - 6m được đóng để gia cường nền đất với mực đích làm tăng khả năng chịu tải và giảm độ lún. Theo kinh nghiệm, thường 25 cọc tre hoặc cọc tràm được đóng cho 1m2 . Tuy vậy nên dự tính sức chịu tải và độ lún của móng cọc tre hoặc cọc tràm bằng các phương pháp tính toán theo thông lệ. Việc sử dụng cọc tràm trong điều kiện đất nền và tải trọng không hợp lý đòi hỏi phải chống lún bằng cọc tiết diện nhỏ.
3.2. Bệ phản áp
Bệ phản áp thường được dùng để tăng độ ổn định của khối đất đắp của nền đường hoặc nền đê trên nền đất yếu. Phương pháp đơn giản song có giới hạn là phát sinh độ lún phụ của bệ phản áp và diện tích chiếm đất để xây dựng bệ phản áp. Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp được thiết kế từ các chỉ tiêu về sức kháng cắt của đất yếu, chiều dày, chiều sâu lớp đất yếu và trọng lượng của bệ phản áp. Bệ phản áp cũng được sử dụng để bảo vệ đê điều, chống mạch sủi và cát sủi.
3.3. Gia tải trước
Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất để xử lý nền đất yếu. Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng thoát nước thẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép. Tải trọng gia tải trước có thể bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương lai. Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực nước được quan trắc. Lớp đất đắp để gia tải được dỡ khi độ lún kết thúc hoặc đã cơ bản xảy ra. Phương pháp gia tải trước được dùng để xử lý nền móng của Rạp xiếc Trung ương (Hà Nội, Viện nhi Thuỵ Điển (Hà Nội), Trường Đại học Hàng Hải (Hải Phòng) và một loạt công trình tại phía Nam.
Gia tải trước là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần thiết phải khảo sát đất nền một cách chi tiết. Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định bằng các phương pháp thông thường. Nên sử dụng thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng đồng thời khoan lấy mẫu liên tục. Trong một số trường hợp do thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc và đánh giá đầy đủ, nên sau khi xây dựng công trình, đất nền tiếp tục bị lún và công trình bị hư hỏng.
3.4. Gia tải trước với thoát nước thẳng đứng
Trong rất nhiều trường hợp, thời gian gia tải trước cần thiết được rút ngắn để xây dựng công trình, vì vậy tốc độ cố kết của nền được tăng do sử dụng cọc cát hoặc bằng thoát nước. Cọc cát được đóng bằng công nghệ rung ống chống để chiếm đất, sau đó cát được làm đầy ống và rung để đầm chặt. Cọc cát có đường kính 30-40cm. Có thể được thi công đến 6-9m. Giải pháp cọc cát đã được áp dụng để xử lý nền móng một số công trình ở TP. Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Hải Phòng, Hà Nội.
Bản nhựa được dùng để xử lý nền đất yếu của Việt Nam từ thập kỷ 1980. Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển được sử dụng để thi công bản nhựa. Công nghệ cho phép tăng cường độ đất nền và giảm thời gian cố kết.
Tại ven sông Sài Gòn đã xây dựng một bể chứa với các kích thước hình học và tải trọng đường kính 43m, chiều cao 15m, tải trọng 20.000tấn. Nền công trình là đất yếu có chiều dày lớn được xử lý nền bằng bản nhựa thoát nước thẳng đứng kết hợp với gia tải bằng hút chân không. Độ lún được tính xấp xỉ 1,0m. Kết quả độ lún thực tế sau 2 lần gia tải là 3,26m(lần đầu độ lún bằng 2,4m và lần sau độ lún bằng 0,86m), ở đây có sự sai khác giữa kết quả đo và dự tính. Sự khác nhau có thể do quá trình tính toán chưa kể đến biến dạng ngang của nền và điều kiện công trình đặt ven sông.
Trong công nghệ xử lý nền bằng gia tải trước với thoát nước thẳng đứng rất cần thiết đặt hệ quan trắc lún.
3.5. Cọc đất vôi và đất xi măng
Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển được dùng để chế tạo cùng đất xi măng và đất vôi. Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và áp dụng hiện trường cho thấy:
- Cọc đất vôi và đất xi măng đóng vai trò thoát nước và gia cường nền. Đây là giải pháp công nghệ thích hợp để gia cố sâu nền đất yếu.
- Các chỉ tiêu về cường độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền, hàm lượng hữu cơ, thành phần hạt và hàm lượng xi măng và vôi sử dụng.
- Việc sử dụng xi măng rẻ hơn trong điều kiện Việt Nam so với vôi. Tỷ lệ phần trăm thường dùng là 8 – 12% và tỷ lệ phẩn trăm của xi măng là 12 – 15% trọng lượng khô của đất.
- Thiết bị Thuỵ Điển có khả năng thi công cọc đất xi măng.
- Có thể dùng thiết bị xuyên có cánh để kiểm tra chất lưọng cọc.
- Cọc đất xi măng được dùng để gia cố nền đường, nền nhà, khu công nghiệp, nền đê...
-Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ đất vôi.
3.6 Cọc cát xi măng
Thiết bị thi công cọc cát có thể được dùng để thi công cọc cát xi măng, ống thép được đóng và rung xuống nền đất và chiếm chỗ đất yếu. Cát và xi măng được trộn lẫn để đổ vào ống chống. Cát xi măng được đầm chặt bằng ống chống và đầm rung.
3.7. Cọc đá và cọc cát đầm chặt
Nhằm giảm độ lún và tăng cường độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đã đầm chặt được sử dụng.Cát và đá được đầm bằng hệ thống đầm rung và có thể sử dụng công nghệ đầm trong ống chống. Đã sử dụng công nghệ cọc cát và cọc đá để xây dựng một số công trình tại Tp, Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và Vũng Tàu. Sức chịu tải của cọc cát phụ thuộc vào áp lực bên của đất yếu tác dụng lên cọc. Theo Broms (1987) áp lực tới hạn bằng 25 Cu với Cu = 20kPa, cọc cát Ф 40cm có sức chịu tải tới hạn là 60KN. Hệ số an toàn bằng 1,5 có thể được sử dụng.
3.8. Cố kết đóng
Cố kết đóng cho phép tăng cường độ và sức chịu tải và giảm độ lún của nền. Công nghệ được dùng để gia cố nền đất yếu ở Hà Nội, Hải Phòng và TP. HCM. Quả đấm bằng khối bê tông đúc sẵn có trọng lượng từ 10 - 15 tấn được nhấc lên bằng cẩu và rơi xuống bề mặt từ độ cao 10-15m để đầm chặt nền. Khoảng cách giữa các hố đầm là 3x3, 4x4 hoặc 5x5m. Độ sâu ảnh hưởng của đầm chặt cố kết động được tính bằng:
D = 0,5 √WH
Trong do: D - độ sâu hữu hiệu được đầm chặt
W - Trọng lượng quả đấm, tấn
H - Chiều cao rơi quả đấm, m
Sau khi đầm chặt tại một điểm một vài lần cát và đá được đổ đầy hố đầm. Phương phá cố kết động để gia cố nền đất yếu đơn giản và kinh tế, thích hợp với hiện tượng mới san lấp và đất đắp. cần thiết kiểm tra hiệu quả công tác đầm chặt trước và sau khi đầm bằng các thiết bị xuyên hoặc nén ngang trong hố khoan.
3.9. Gia cường nền đất uếu bằng cọc tiết diện nhỏ
Cọc tiết diện nhỏ được hiểu là các loại cọc có đường kính hoặc cạnh từ 10 đến 25cm. Cọc nhỏ có thể được thi công bằng công nghệ đóng, ép, khoan phun. Cọc nhỏ được dùng để gia cố nền móng cho các công trình nhà, đường sá, đất đắp và các dạng kết cấu khác. Cọc nhỏ là một giải pháp tốt để xử lý nền đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Công nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phí vật liệu, thi công đơn giản, đồng thời truyền tải trọng công trình xuống các lớp đất yếu hơn, giảm độ lún tổng cộng và độ lún lệch của công trình.
4. Lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu Trong trường hợp gia cố nền phải thoả mãn điều kiện về sức chịu tải, độ lún cho phép, ổn định. Cần thiết quan trắc địa kỹ thuật và so sánh kết quả dự báo, thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm hiện trường.
5. Kết luận
+ Trong hơn 10 năm qua hàng loạt công nghệ xử lý nền đất yếu được áp dụng tại Việt Nam. Nhu cầu nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nền đất yếu ngày càng gia tăng. Thách thức chính là điều kiện đất nền phức tạp và hạn chế cơ sở vật chất của nước ta. trong những năm tới công nghệ xử lý nền đất chắc chắn sẽ không ngừng phát triển nhằm đáp ứng việc xây dựng đường, cảng biển, lấn biển và công trình hạ tầng cơ sở khác;
+ Sai sót chủ yếu của các công trình bị hư hỏng có nguyên nhân từ nền móng là do người thiết kế lựa chọn sai giải pháp xử lý đất nền và thiết kế móng.
+ Phương pháp thông dụng để xử lý nền đất yếu ở Việt Nam là dùng cọc tre và cọc tràm. Đây là giải pháp kinh tế cho công trình có điều kiện đất nền và tải trọng tương đối thuận lợi. Do sự giới hạn của chiều dài cọc, nên khả năng áp dụng thực tế cũng bị hạn chế. Cần thiết đánh giá sức chịu tải và độ lún của nền được gia cố bằng cọc ngắn theo các phương pháp thông thường. Các giải pháp thông thường. Các giải pháp này chỉ có tác dụng cho công trình nhà ở độc lập. Không nên sử dụng với chiều rộng đất đắp lớn.
+ Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp kinh tế để xử lý nền đất yếu. Cần thiết đánh giá ổn định của nền dưới tải trọng tác dụng. Nên tiến hành quan trắc độ lún và áp lực nước. Không nên sử dụng khái niệm chờ lún và bù lún. Phải kiểm soát được độ lún. Cần quan tâm đến độ lún thứ phát và dự tính.
+ Gia tải trước kết hợp với thoát nước bằng bản nhựa hoặc giếng cát. Tải trọng tác động có thể thay thế bằng công nghệ hút chân không. Hiện nay các thiết bị có thể cắm bản nhựa xuống độ sâu trên 20m. Cần thiết phải quan trắc độ lún, áp lực nước lỗ rộng, dịch chuyển ngang để so sánh với dự tính
+ Cọc đất vôi, đất xi măng nên được dùng rộng rãi để gia cố sâu đất nền. Đây là giải pháp hữu ích, không cần thời gian chất thải, tăng cường độ ổn định của nền.
+ Cọc cát đầm chặt cho phép tăng sức chịu tải và rút ngắn thời gian cố kết của đất nền. Thiết bị cọc cát hiện nay cho phép thi công cọc có đường kính 40-70cm và chiều dài 25m. Đây là giải pháp công nghệ thích hợp, kinh tế và cho phép xử lý sâu. Việc đầm chặt cọc cát ở vị trí mũi cọc cho phép tăng hiệu quả gia cố.
+ Cố kết động là giải pháp ít tốn kém để xử lý nền. Diện tích gia cố lớn có thể được thi công xử lý trong thời gian ngắn. Hiệu quả của giải pháp cần được kiểm tra bằng các thiết bị khảo sát. Đây là công nghệ thích hợp để gia cố các lớp đất đắp chưa được đầm chặt.
+ Rất cần thiết thực hiện công tác khảo sát, đo đạc, thiết kế, kiểm tra chất lượng và thiết lập hệ thống quan tắc để phục vụ cho công tác xử lý nền đất yếu. Có thể tham khảo dự thảo về Quy trình tôn nền trên đất yếu.
+ Nên hình thành các chương trình quốc gia về nghiên cứu, tổng kết, chuyển giao công nghệ, xây dựng quy trình, quy phạm trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu. Cần thiết học tập kinh nghiệm quốc tế và đúc rút kinh nghiệm trong nước để thông tin rộng rãi. hội Cơ học đất và Địa Kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) và Công ty Tư vấn AA (được sự bảo trợ của VSSMGE) mong muốn nhận được nhiều tài liệu, báo cáo khảo sát, đo đạc, thiết kế, quan trắc, thí nghiệm xử lý nền móng các công trình trên đất yếu của các dự án/công trình cụ thể (case histories) để làm tài liệu chung.
+ Hình thành mạnh lưới Địa Kỹ thuật, tập hợp các chuyên gia địa kỹ thuật của Việt Nam và quốc tế nhằm cùng phối hợp giải quyết các bài toán cơ học đất và địa kỹ thuật phức tạp chất.
|
| |
| |
| quanlyduanxaydung | Date: Saturday, 22/09/2012, 7:44 PM | Message # 2 |
|
QUẢN TRỊ CẤP CAO
Nhóm: Administrators
Tin nhắn: 155
Awards: 0
Reputation: 0
Trạng thái: Offline
| 2/ DẦM DELTABEAM
Hiện nay tại Việt Nam công nghệ xây dựng gắn liền với các công tác tại chỗ như gia công cốt thép, lắp dựng ván khuôn, cột chống… Những công tác đó phần nào làm tăng thời gian thi công, đòi hỏi số lượng nhân công tại công trường lớn, mặt bằng kho bãi gia công rộng rãi, và gây ô nhiễm môi trường…
Song đã có một công nghệ xây dựng khắc phục hoàn toàn yếu tố bất lợi trên cũng như mang lại hiệu quả tối ưu cho chủ đầu tư về tiến độ và chi phí. Đó là công nghệ dầm Deltabeam.
Dầm Deltabeam là một công nghệ mới trong xây dựng tại VN được phát triển, áp dụng hiệu quả và rộng rãi tại 25 nước trên thế giới trong vài năm gần đây như Anh, Pháp, Đức, Nga, Mỹ, Phần Lan…Do được thiết kế đặc biệt nên dầm Deltabeam có kết cấu nhẹ hơn và khả năng chịu lực tốt hơn so với các loại dầm truyền thống, Deltabeam có tiết diện hình thang và có 2 cánh hai bên cho phép đỡ tất các loại sàn như: sàn đổ tại chỗ, sàn đúc sẵn, sản rỗng, sàn dự ứng lực, sàn tôn...
Ngoài ra, dầm Deltabeam kết hợp với bê tông thành một khối đồng nhất nằm chìm trong sàn, nên giảm được tối đa chiều cao của dầm đến 50%. Với tính năng này Deltabeam làm tối ưu hóa không gian đứng có thể tăng số tầng khai thác trên cùng một chiều cao quy định, tạo bề mặt trần phẳng tăng thẩm mỹ, giảm chi phí trần giả, nguyên vật liệu, tải trọng, giúp việc lắp đặt các hệ thống kỹ thuật dễ dàng hơn.
Theo anh Lâm Minh Đức, giám đốc công ty TNHH Xây dựng Lâm Phạm - đơn vị có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn và quản lý dự án các công trình xây dựng tại Châu âu cho biết, dầm Deltabeam có nhiều tính năng ưu việt về kiến trúc, kết cấu, kinh tế và thời gian thi công, đặc biệt trong bối cảnh kinh tế giá cả vật liệu tăng cao thì Deltabeam là một giải pháp hữu hiệu nhất.
Anh Đức cho biết thêm, tuy dầm Deltabeam là sản phẩm nhập khẩu từ Châu Âu, nhưng nếu thi công tổng thể dự án thì chí phí sẽ thấp hơn so với dầm truyền thống thông thường, và trong thời gian tới công ty sẽ kết hợp với đối tác để sản xuất loại dần này tại Việt Nam góp phần đưa công nghệ mới áp dựng vào các công trình, nhằm thúc đẩy kinh tế xây dựng trong nước ngày một phát triển.
|
| |
| |
| quanlyduanxaydung | Date: Wednesday, 10/10/2012, 11:11 AM | Message # 3 |
|
QUẢN TRỊ CẤP CAO
Nhóm: Administrators
Tin nhắn: 155
Awards: 0
Reputation: 0
Trạng thái: Offline
| 3/ Kết cấu cầu treo cho nhà cao tầng
Năm 1968, kiến trúc sư Gunnar Birkerts đã ứng dụng kết cấu cầu treo cho thiết kế tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minnesota ở Mỹ. Tòa nhà được xây dựng xong năm 1972, được giới kiến trúc đánh gia cao, được coi là một thành tựu kiến trúc và dành được một số giải thưởng kiến trúc uy tín năm 1974.
Lịch sử kết cấu cầu treo
Kết cấu cầu treo là một trong những kết cấu được dùng phổ biến khi thiết kế cầu nhịp lớn do những ưu điểm của nó. Hệ kết cấu cầu treo điển hình gồm hai tháp cao ở hai đầu, sàn cầu bê tông cốt thép hoặc thép, hai dây cáp lớn căng ngang nối hai đỉnh tháp và các dây cáp nhỏ treo sàn bê tông cốt thép vào hai dây cáp lớn. Dạng kết cấu này có ưu điểm là các cấu kiện chính chỉ chịu lực đơn giản: tháp chịu nén là chính, các dây cáp lớn và nhỏ chỉ chịu kéo, sàn cầu chịu mô men uốn tương đối nhỏ.
Hình 1: Tòa nhà ngân hàng dự trữ liên bang (Marquette Plaza) ở TP Minneapoliss, tiểu bang Minnesota (Mỹ)
Kết cấu cầu treo có lịch sử rất sớm. Những dạng cầu treo đơn giản đã xuất hiện trước công nguyên ở Trung Quốc. Kết cấu cầu treo hiện đại được xây dựng từ đầu thế kỷ XIX. Cầu treo Clifton vượt qua nhịp lớn nhất là 214m xây dựng xong năm 1864. Thế kỷ XX và XXI chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ công nghệ xây dựng cầu treo nhịp rất lớn lên tới 2 km (Cầu treo Akashi-Kaikyo ở Nhật, có nhịp dài 1991 m xây dựng năm 1998). Hình 2 thể hiện hình ảnh cầu treo Runyang ở Trung Quốc vượt qua nhịp lớn nhất là 1490 m xây dựng xong năm 2005. Như vậy có thể thấy là kết cấu cầu treo có lịch sử lâu đời và được sử dụng để vượt qua những khẩu độ lớn. Điều đáng chú ý là từ trước những năm 60 của thế kỷ XX, khi mà máy tính điện tử còn chưa phát triển thì các nhà thiết kế đã có thể thiết kế những cây cầu vượt khẩu độ tới 1,3km (Cầu Cổng Vàng ở Mỹ xây dựng năm 1937 có nhịp dài 1,280m).
Năm 1968, kiến trúc sư Gunnar Birkerts đã ứng dụng kết cấu cầu treo cho thiết kế tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minnesota ở Mỹ (Hình 1). Tòa nhà được xây dựng xong năm 1973, được giới kiến trúc đánh giá cao, được coi là một thành tựu kiến trúc và dành được một số giải thưởng kiến trúc uy tín năm 1974. Tòa nhà này sử dụng kết cấu hai dây cáp treo gắn vào hai tháp ở hai đầu vượt qua nhịp 100m. Tòa nhà thông hai tầng dưới cùng để cho người đi bộ qua. Bên trên là 11 tầng kết cấu khung thép. Phần ngầm bên dưới chiếm hai phần ba không gian của tòa nhà là các hầm chứa và văn phòng. Lõi thang máy gắn vào phía đông của tòa nhà. Năm 2000, tòa nhà được cải tạo lại thành 15 tầng, cao 67m và được sử dụng tốt đến ngày nay.
Hình 2: Cầu treo Runyang ở Trung Quốc có nhịp lớn nhất là 1.490m
Năm 2008, công ty kiến trúc DP của Singapore đề xuất thiết kế kiến trúc cho dự án căn hộ cao cấp Dolphin Plaza ở Hà Nội (Hình 3). Dự án gồm bốn tòa nhà cao 121m. Mỗi tòa nhà có hai vách bê tông cốt thép ở hai đầu đỡ toàn bộ kết cấu vượt qua khẩu độ 52m. Tòa nhà để thông 30m kể từ mặt đất dành cho không gian siêu thị và nghỉ ngơi. Bên trên là 22 tầng kết cấu bê tông cốt thép. Thiết kế kiến trúc đặc sắc này đặt ra một thách thức lớn cho các kỹ sư kết cấu. Dự án được rất nhiều chuyên gia kết cấu trong nước và quốc tế quan tâm và đề xuất một số giải pháp kết cấu.
Giải pháp phổ biến nhất là giảm bớt khẩu độ nhà bằng cách thêm các cột bê tông cốt thép vào khoảng giữa hai vách. Giải pháp thứ hai là tăng kích thước của dầm truyền nối hai tháp. Giải pháp thứ ba là kết hợp cả hai giải pháp trên. Các giải pháp này phá vỡ ý tưởng kiến trúc độc đáo của công trình và làm tăng chi phí xây dựng. Bài báo này trình bày giải pháp ứng dụng nguyên lý hệ kết cấu cầu treo do công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng ACH đề xuất. Hệ kết cấu này giúp cho công trình có vẻ đẹp thẩm mỹ cao và tiết kiệm hàng chục tỷ đồng chi phí xây dựng.
So với tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minneapoliss, mỗi tòa nhà trong dự án Dolphin Plaza có nhịp chỉ nhỏ bằng một nửa (52m) nhưng có chiều cao tháp tính từ mặt dầm truyền lớn gấp đôi (90m). Như vậy có thể thấy là nếu sử dụng kết cấu cầu treo tương tự như tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minneapoliss, tức là sử dụng hai cáp treo, Dolphin Plaza sẽ cứng hơn rất nhiều. Nói một cach khác, về mặt chịu lực, thiết kế dự án này dễ hơn tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minneapoliss.
Về mặt công nghệ xây dựng, giải pháp kết cấu cầu treo có tính khả thi cao đứng trên khía cạnh thiết kế và thi công. Chúng ta thấy là tòa nhà Ngân hàng dự trữ liên bang của bang Minneapoliss được thiết kế từ năm 1968, khi máy tính điện tử và các phần mềm tính toán kết cấu còn chưa phát triển. Ngày nay với sự hỗ trợ của máy tính điện tử và các phần mềm phân tích kết cấu, công việc thiết kế và thi công có thể được thực hiện với chất lượng và độ chính xác cao hơn nhiều.
Hình 3 (bên) : Nghiên cứu ứng dụng hệ kết cấu cầu treo cho nhà cao tầng - dự án Dolphin Plaza (Phạm Hùng, Hà Nội)
Giải pháp kết cấu do Công ty ACH đề xuất:
Trong dự án Dolphin Plaza, kết cấu cầu treo được áp dụng với những điều chỉnh nhất định. Dây cáp lớn được thay thế bằng hệ dầm và sàn của các tầng còn các dây cáp nhỏ được thay thế bởi các cột. Dưới đây là chi tiết về giải pháp kết cấu:
Thông tin chung về tòa nhà:
Tòa nhà có hai tầng hầm, phần nổi cao 121m, để thông tầng tới cao độ 30m dành cho không gian siêu thị và nghỉ ngơi. Bên trên dầm truyền gồm 22 tầng căn hộ cao 90m, chiều cao tầng điển hình là 3,5m.
Trong bốn tòa nhà của dự án, hai tòa nhà đặt cạnh nhau được nối với nhau bằng một lõi cứng chứa thang máy. Việc tính toán kết cấu thực hiện trên từng cặp hai tòa nhà.
Kích thước chính của các cấu kiện là:
Vách đầu hồi dày 1,5m;
Dầm truyển dày 1m;
Sàn tầng điển hình dày 0,2m;
Dầm tầng điển hình kích thước 0,6 x 0,6m.
Công trình sử dụng bê tông B30-B60, thép AI-AIII. Tải trọng tính toán tác dụng lên công trình áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam. Riêng tải trọng động đất tính theo tiêu chuẩn UBC 97 và áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng với các thông số sau:
Vùng động đất: 2A
Dạng đất nền: SD
Hệ số gia tốc: Ca = 0,22
Hệ số vận tốc: Cv = 0,32
Kết quả phân tích tính toán cho thấy các cấu kiện đảm bảo khả năng chịu lực. Chuyển vị tính toán theo phương ngang do gió hoặc động đất tối đa là 18cm. Giá trị này nhỏ hơn giá trị cho phép là H/500 = 24cm. Chuyển vị tính toán lớn nhất theo phương đứng ở đáy dầm truyển là 8cm. Giá trị này nhỏ hơn giá trị cho phép là L/500 = 10cm. Như vậy là kết cấu thỏa mãn điều kiện chịu lực và biến dạng.
Kết cấu cầu treo là một giải pháp ưu việt khi phải vượt qua nhịp lớn. Kết cấu này không chỉ sử dụng cho cầu mà còn được ứng dụng cho nhà cao tầng từ rất sớm khi mà máy tính điện tử còn chưa phát triển. Điều nay chứng tỏ tính cách mạng của các nhà đầu tư và các nhà quản lý xây dựng trong việc ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tạo nên hiệu quả to lớn về kinh tế xã hội, tạo ra các công trình kiến trúc đặc sắc.[/l]
|
| |
| |