Đồ án Nền móng & Địa chất: Cao ốc văn phòng tại 427 Trường Chinh, Tân Bình

Trọn bộ đồ án nền móng công trình cao ốc văn phòng tại Tân Bình. Gồm thống kê địa chất, tính toán và thiết kế chi tiết phương án móng cọc, móng băng.

• Tác giả: Nguyễn Công Huy
• Người hướng dẫn: PGS.TS Võ Phán
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Đồ Án Nền Móng Cao Ốc Văn Phòng Tại Tân Bình, Thành Phố Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án nền móng cao ốc văn phòng Tân Bình

Đồ án nền móng cao ốc văn phòng tại địa chỉ 427 Trường Chinh, Phường 11, Quận Tân Bình, TPHCM là một dự án thiết kế kỹ thuật quan trọng trong lĩnh vực xây dựng công trình dân dụng. Dự án này tập trung vào việc thiết kế nền móng phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể của khu vực Tân Bình. Mục tiêu chính của đồ án là đảm bảo an toàn, ổn định cho công trình cao tầng thông qua việc phân tích chi tiết các lớp đất nền, tính toán tải trọng và lựa chọn giải pháp móng tối ưu. Công trình này áp dụng những tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và phương pháp tính toán hiện đại để đảm bảo chất lượng xây dựng đạt chuẩn quốc tế.

1.1. Vị trí và điều kiện dự án

Dự án cao ốc văn phòng Tân Bình nằm tại đường Trường Chinh, một trong những tuyến đường chính của quận Tân Bình, TPHCM. Vị trí này có điều kiện giao thông thuận lợi và quy hoạch đô thị phát triển. Điều kiện địa chất tại khu vực này đặc trưng bởi các lớp đất sét, sét lẫn laterit với các trạng thái khác nhau từ dẻo mềm đến cứng, tạo nên những thách thức riêng cho thiết kế nền móng.

1.2. Ý nghĩa của việc thiết kế nền móng

Thiết kế nền móng là bước quan trọng nhất trong quy trình xây dựng công trình cao tầng. Nó đảm bảo rằng công trình có nền móng chắc chắn, chịu được tải trọng dài hạn mà không bị lún quá mức cho phép. Việc lựa chọn loại móng phù hợp (móng băng hoặc móng cọc) dựa trên phân tích địa chất chi tiết sẽ quyết định độ an toàn và kinh tế của công trình.

II. Phân tích địa chất nền tại quận Tân Bình

Điều kiện địa chất Tân Bình cho thấy sự phức tạp của các lớp đất khác nhau với những đặc tính riêng biệt. Tại vị trí công trình cao ốc văn phòng, đã thực hiện các bước khoan địa chất sâu để thu thập mẫu và tiến hành các thí nghiệm phòng thí nghiệm. Dữ liệu cho thấy có tổng cộng 5 lớp đất chính: lớp sét dẻo mềm, lớp sét lẫn laterit dẻo cứng, lớp sét dẻo cứng, lớp á cát dẻo, và lớp sét nửa cứng-cứng. Mỗi lớp đất có các chỉ tiêu địa chất khác nhau về độ ẩm, dung trọng, góc ma sát nội bộ và độ bền kéo. Việc phân tích chi tiết các lớp đất này là cơ sở để lựa chọn độ sâu đặt móng phù hợp.

2.1. Các lớp đất và đặc tính địa chất

Lớp 1 gồm sét nâu đỏ-xám xanh ở trạng thái dẻo mềm, có độ ẩm cao và sức chịu tải thấp. Lớp 2 là sét lẫn dăm sạn laterit ở trạng thái dẻo cứng với sức chịu tải tốt hơn. Lớp 3, 4, 5 có tính chất khác nhau, lần lượt gồm sét dẻo cứng, á cát dẻo và sét nửa cứng-cứng. Những thông số này quyết định khả năng chịu tải nền và độ lún của công trình.

2.2. Phương pháp thống kê số liệu địa chất

Quá trình thống kê số liệu địa chất sử dụng phương pháp trung bình cộng cho các chỉ tiêu vật lý như độ ẩm, trọng lượng riêng, giới hạn chảy và dẻo. Đối với chỉ tiêu sức chống cắt (c, φ), áp dụng phương pháp bình phương cực tiểu. Kết quả thống kê được trình bày qua các giá trị tiêu chuẩn đại diện cho từng lớp đất, phục vụ cho công tác thiết kế.

III. Thiết kế móng băng và móng cọc

Thiết kế nền móng cho công trình cao ốc văn phòng Tân Bình được thực hiện theo hai phương án: móng băng và móng cọc. Đối với móng băng, quá trình thiết kế bao gồm xác định tải trọng (Ntt, Mtt, Htt), chọn số liệu địa chất phù hợp, xác định sơ bộ kích thước móng, kiểm tra ổn định nền theo cường độ, kiểm tra ổn định ở giai đoạn đàn hồi, kiểm tra lún theo quan hệ e-p, và kiểm tra xuyên thủng. Cuối cùng là bố trí cốt thép trong vĩ móng và dầm móng. Đối với móng cọc, thiết kế phức tạp hơn, bao gồm tính sức chịu tải cực hạn, xác định số lượng và bố trí cọc, kiểm tra tải trọng lên đầu cọc, kiểm tra cốc chịu tải ngang, kiểm tra khi vận chuyển và lắp dựng, cũng như kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước.

3.1. Quy trình thiết kế móng băng

Móng băng được áp dụng khi nền đất có khả năng chịu tải tốt ở độ sâu vừa phải. Quy trình thiết kế bao gồm các bước: (1) xác định tải trọng từ công trình, (2) chọn lớp đất thích hợp để đặt móng, (3) tính kích thước móng sơ bộ, (4) kiểm tra nhiều tiêu chí ổn định, (5) thiết kế cốt thép. Phương pháp này tiết kiệm chi phí hơn so với móng cọc nhưng yêu cầu nền đất phải đủ tốt.

3.2. Quy trình thiết kế móng cọc

Móng cọc được chọn khi nền đất yếu ở phần trên, cần chuyển tải trọng sâu hơn. Thiết kế bao gồm: (1) tính sức chịu tải cạn và ma sát theo TCVN 10304:2014, (2) xác định số lượng cọc cần thiết, (3) kiểm tra nhiều điều kiện kỹ thuật, (4) bố trí cốt thép đài cọc. Phương pháp này đảm bảo độ an toàn cao hơn nhưng chi phí lớn hơn.

IV. Ứng dụng tiêu chuẩn kỹ thuật và kiểm tra ổn định

Việc thiết kế nền móng cao ốc văn phòng Tân Bình tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, đặc biệt là tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 cho cọc bê tông cốt thép. Quá trình kiểm tra ổn định được chia thành hai trường hợp (TTGH): TTGH I là kiểm tra ổn định nền theo cường độ ở trạng thái giới hạn cuối cùng, TTGH II là kiểm tra ổn định khi nền còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Ngoài ra, cần kiểm tra độ lún của móng để đảm bảo không vượt quá lún cho phép, kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc, tải trọng ngang, độ an toàn khi vận chuyển và lắp dựng. Toàn bộ các yêu cầu này đảm bảo công trình hoàn toàn an toàn trong quá trình sử dụng lâu dài.

4.1. Tiêu chuẩn thiết kế và kiểm tra cường độ

Tiêu chuẩn TCVN quy định các yêu cầu kỹ thuật cho thiết kế nền móng. Kiểm tra ổn định nền ở TTGH I đảm bảo nền không bị phá vỡ do quá tải. Kiểm tra TTGH II đảm bảo nền hoạt động bình thường trong điều kiện sử dụng thường ngày. Cả hai trường hợp đều cần tính hệ số ổn định, hệ số an toàn tối thiểu phải lớn hơn 1.0 để đảm bảo an toàn.

4.2. Kiểm tra độ lún và các điều kiện khác

Kiểm tra độ lún sử dụng quan hệ e-p (hệ số rỗng và áp suất), đảm bảo lún của móng không vượt quá giới hạn cho phép (thường 2-3cm). Kiểm tra xuyên thủng đảm bảo dầm móng đủ độ dày để chống xuyên thủng. Kiểm tra tải ngang đảm bảo móng cọc chịu được lực ngang từ gió, động đất. Tất cả các điều kiện này phải thỏa mãn mới có thể tiến hành xây dựng công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN MỤC LỤC PHẦN I. THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT. Địa chất tại 427 Trường Chinh, Phường 11, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh. Công trình: Cao ốc văn phòng.5 I/ Lớp 1: Sét, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo mềm:.5 II/ Lớp 2: Sét lẫn dăm sạn laterit, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo cứng:.6 III/ Lớp 3: Sét, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo cứng:.9 IV/ Lớp 4: Á cát, xám hồng - xám vàng, trạng thái dẻo:.17 V/ Lớp 5: Sét, nâu đỏ - vàng nâu, trạng thái nửa cứng – cứng:.

Địa chất tại 37 Kinh Dương Vương, Phường 12, Quận 6, TP Hồ Chí Minh. Công trình: Nhà ở.43 I/ Lớp 1: Bùn sét, xám đen, trạng thái nhão:.43 II/ Lớp 2: Á sét, xám tro – vàng nâu, trạng thái dẻo cứng:.51 III/ Lớp 3: Á cát, nâu đỏ – vàng nâu, trạng thái dẻo:.54 IV/ Lớp 4A: Sét, nâu đỏ – vàng nâu, trạng thái cứng:.61 V/ Lớp 4B: Á sét, vàng nâu – xám trắng, trạng thái dẻo cứng:.68 VI/ Lớp 5: Á cát, vàng nâu – xám trắng, trạng thái dẻo:. THIẾT KẾ MÓNG BĂNG.78 1/ Xác định tải trọng Ntt, Mtt, Htt.78 2/ Chọn số liệu địa chất để thiết kế móng:.80 3/ Xác định sơ bộ kích thước móng băng (L, b):.80 4/ Kiểm tra ổn định nền theo cường độ (TTGH I):.81 5/ Kiểm tra ổn định nền khi còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi (TTGH II):.82 6/ Kiểm tra lún theo quan hệ e-p:.83 7/ Xác định kích thước tiết diện móng và kiểm tra điều kiện xuyên thủng:.87 8/ Tính toán và bố trí cốt thép trong vĩ móng băng:.90 9/ Tính toán và bố trí cốt thép trong dầm móng băng:.91 10/ Cắt và cốt thép trong dầm móng băng:. THIẾT KẾ MÓNG CỌC.103 1/ Xác định tải trọng Ntt, Mtt, Htt.103 2/ Chọn số liệu địa chất để thiết kế móng:.103 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 1 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN 3/ Chọn thông số về cọc, bê tông và cốt thép làm cọc:.104 4/ Tính sức chịu tải cực hạn của cọc theo TCVN 10304:2014.106 5/ Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc Rc,u:.111 6/ Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc Rc,d:.112 7/ Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng:.112 8/ Bố trí cọc trong đài:.113 9/ Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc:.114 10/ Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang:.115 11/ Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính toán móc cẩu:.123 12/ Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm:.125 13/ Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước:.125 14/ Kiểm tra độ lún của móng:.129 15/ Kiểm tra chiều cao đài cọc:.132 16/ Tính toán và bố trí cốt thép đài cọc:.134 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 2 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN PHẦN I.

THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Việc thống kê số liệu thí nghiệm nhằm tìm giá trị có tính đại diện với một độ tin cậy nhất định cho một đơn nguyên đất nền, cũng như phân chia hợp lý các đơn nguyên địa chất dựa theo hệ số biến động của từng số hạng trong tập hợp thống kê. Có 9 chỉ tiêu cần thống kê: W, , Gs, N%, WL, WP, c, , E: + Dùng phương pháp trung bình cộng cho các chỉ tiêu vật lý W, , Gs, N%, WL, WP. + Dùng phương pháp bình phương cực tiểu cho các chỉ tiêu c,  Trình tự các bước thống kê các chỉ tiêu vật lý W, , Gs, N%, WL, WP: - Tập hợp số liệu của đặc trưng được thống kê (A) ở cùng lớp đất cho tất cả hố khoan. - Tính giá trị trung bình: với n là số mẫu được tập hợp.

- Tính độ lệch quân phương: - Tính hệ số biến động v:. Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động  ≤ [] thì đạt, nếu  > [] thì ta phải loại trừ các số liệu có sai số lớn. Đặc trưng của đất Hệ số biến động [v] Tỷ trọng hạt Gs 0.01 Trọng lượng riêng  0.05 Độ ẩm tự nhiên W 0.15 Giới hạn chảy WL, dẻo WP 0.15 Module biến dạng E 0.3 Chỉ tiêu sức chống cắt c,  0.4 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 3 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN - Loại bỏ sai số Ai khi. Trong đó: v tra bảng phục thuộc vào số lượng mẫu n khi n < 25 khi n ≥ 25 - Tính giá trị tiêu chuẩn với n là số mẫu sau khi loại bỏ sai số.

- Tính giá trị tính toán Att (chỉ tính cho đặc trưng ). với , ttra bảng theo n và  + TTGH I: + TTGH II: Trình tự các bước thống kê các đặc trưng c và . - Dùng hàm LINEST để ứng dụng thống kê c và  : + Chọn 2 cột, 5 hàng. + Nhập lệnh = LINEST(chọn cột , chọn cột , 1, 1) + Nhấn (Ctrl+Shift) + Enter.

Từ kết quả hàm LINEST ta được các giá trị tantc, ctc, tanc. - Tính giá trị tính toán của c và  SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 4 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN với ( = 0.85 và n) t Từ các bước thống kê trên, ta áp dụng để thống kê cho các lớp đất. Kết quả được trình bày trong bảng tính bên dưới. Địa chất tại 427 Trường Chinh, Phường 11, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh.

Công trình: Cao ốc văn phòng. Địa chất có tổng cộng 5 lớp đất. I/ Lớp 1: Sét, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo mềm: Độ ẩm W Dung trọng  KL riêng Gs GH chảy GH dẻo HS rỗng eo % (kN/m3) (kN/m3) % % 24.1 Giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu W, , Gs, WL, WP   STT Số hiệu mẫu (kPa) (kPa) 1 24.7 150 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 5 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.2 Thống kê chỉ tiêu c,  Dùng hàm LINEST trong excel, ta được các giá trị trong bảng sau: Kết quả hàm LINEST 0.3 Kết quả hàm Linest Ta có giá trị ctc = 16.95 kPa và tc = arctan(0.16) = 09o05’ II/ Lớp 2: Sét lẫn dăm sạn laterit, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo cứng: Hố Số hiệu  |- tb| ( - tb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3)2 1 1-1 18.1 Trọng lượng riêng tự nhiên lớp 2 Hố Số hiệu W |W- Wtb| (W - Wtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-1 26.499 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 6 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN Tổng 80.2 Độ ẩm  lớp 2 Hố Số hiệu e |e- etb| (e - etb)2 STT Ghi chú khoan mẫu 1 1-1 0.3 Hệ số rỗng e lớp 2 Hố Số hiệu Gs |Gs- Gstb| (Gs- Gstb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3)2 1 1-1 27.4 Khối lượng riêng Gs lớp 2 Hố Số hiệu WL |WL- WLtb| (WL - WLtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-1 36.348 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 7 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN WLtb 40.5 Giới hạn chảy WL lớp 2 Hố Số hiệu WP |WP- WPtb| (WP - WPtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-1 17.6 Giới hạn dẻo WP lớp 2 Số hiệu   STT Kết quả hàm LINEST mẫu (kPa) (kPa) 1 49.9 400 Dùng hàm LINEST trong excel ta có: giá trị ctc = 27.6 kPa và tc = arctan(0.24) = 13o36’ SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 8 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN Hình 2.1 Đồ thị quan hệ  và  III/ Lớp 3: Sét, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo cứng: Hố Số hiệu  |- tb| ( - tb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3)2 1 1-3 19.923 Giá trị tiêu chuẩn tc 19.30 Giá trị tính toán tt TTGH II I 19.1 Trọng lượng riêng tự nhiên lớp 3 Hố Số hiệu W |W- Wtb| (W - Wtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-3 27.167 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 9 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.191 Giá trị tiêu chuẩn Wtc 25.2 Độ ẩm W lớp 3 Hố Số hiệu e |e- etb| (e - etb)2 STT Ghi chú khoan mẫu 1 1-3 0.141 Giá trị tiêu chuẩn etc 0.3 Hệ số rỗng e lớp 3 Hố Số hiệu Gs |Gs- Gstb| (Gs- Gstb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3)2 1 1-3 27.018 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 10 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.195 Giá trị tiêu chuẩn tc 27.4 Khối lượng riêng Gs lớp 3 Hố Số hiệu WL |WL- WLtb| (WL - WLtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-3 46.837 Giá trị tiêu chuẩn WLtc 43.5 Giới hạn chảy WL lớp 3 Hố Số hiệu WP |WP- WPtb| (WP - WPtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-3 19.218 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 11 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.584 Giá trị tiêu chuẩn WPtc 18.6 Giới hạn dẻo WP lớp 3 Kiểm tra thống kê với từng cấp áp lực. =100 kPa Số hiệu  |- tb| (- tb)2 Hố khoan STT Ghi chú mẫu (kPa) (kPa) (kPa)2 1 1-3 47 3.7 Thống kê  với cấp áp lực  = 100kPa =200 kPa Số hiệu  |- tb| (- tb)2 Hố khoan STT Ghi chú mẫu (kPa) (kPa) (kPa)2 1 1-3 76 3.5069 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 12 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.7 Thống kê  với cấp áp lực  = 200kPa =300 kPa Số hiệu  |- tb| (- tb)2 Hố khoan STT Ghi chú mẫu (kPa) (kPa) (kPa)2 1 1-3 93.7 Thống kê  với cấp áp lực  = 300kPa =400 kPa Số hiệu  |- tb| (- tb)2 Hố khoan STT Ghi chú mẫu (kPa) (kPa) (kPa)2 1 1-3 113.2178 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 13 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.7 Thống kê  với cấp áp lực  = 400kPa Kết quả hàm Số   LINEST STT hiệu (kPa mẫu (kPa) 0.000 SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 14 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.7 300 Giá trị TTGH I 6 chuẩn TTGH II 7 121.8 400 Sử dụng hàm LINEST trong excel, ta tính được các giá trị ctc tc cI I cII II Hình 3.1 Đồ thị quan hệ  và  SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 15 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS VÕ PHÁN IV/ Lớp 4: Á cát, xám hồng - xám vàng, trạng thái dẻo: Hố Số hiệu  |- tb| ( - tb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3)2 1 1-5 20 0.006 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 16 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.968 Giá trị tiêu chuẩn tc 20.96 Giá trị tính toán tt TTGH II I 20.1 Trọng lượng riêng tự nhiên lớp 4.

Hố Số hiệu W |W- Wtb| (W - Wtb)2 STT Ghi chú khoan mẫu (%) (%) (%)2 1 1-5 22.011 Nhận SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 17 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.