Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế kết cấu nền móng cho công trình công nghiệp: Nhà máy sản xuất pin Lithium LiFePO4. Công trình được xây dựng tại Lô T-18-11, Đường N3, Khu Công nghệ Cao, Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh. Việc xây dựng nhà máy sản xuất công nghệ cao đòi hỏi hệ thống nền móng phải đảm bảo khả năng chịu lực dưới các tổ hợp tải trọng chân cột lớn, đồng thời kiểm soát nghiêm ngặt độ lún biến dạng để không gây ảnh hưởng đến dây chuyền vận hành thiết bị chính xác.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật trong đồ án được xác định cụ thể gồm hai nội dung chính:

  1. Tính toán và thiết kế hệ thống móng nông bê tông cốt thép trên nền tự nhiên cho khung trục 1 của nhà xưởng, bao gồm các móng đơn dưới chân cột: Móng A-1 (Cột trục A), Móng B-1 (Cột trục B), và Móng C-1 (Cột trục C).
  2. Tính toán và thiết kế phương án móng cọc bê tông cốt thép đài thấp trên nền tự nhiên chịu tổ hợp tải trọng lệch tâm lớn, xác định giải pháp hạ cọc vào tầng chịu lực thích hợp.

Đối tượng nghiên cứu là giải pháp kết cấu móng bê tông cốt thép (móng đơn và móng cọc) liên kết với kết cấu khung bê tông cốt thép phần thân. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian tập trung vào mặt bằng khung trục 1 và khu đất xây dựng tại Khu Công nghệ Cao Quận 9, TP.HCM; phạm vi kỹ thuật bao gồm phân tích các chỉ tiêu cơ lý của 6 lớp đất địa tầng, tính toán sức chịu tải của đất nền, kiểm tra áp lực tiếp xúc đáy móng, tính toán độ lún theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II), kiểm tra chống đâm thủng và tính toán cốt thép chịu lực theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các tiêu chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành cùng hệ thống lý thuyết nền móng và cơ học đất công trình:

  • Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng:
    • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (xác định cấp độ bền bê tông B20 có $R_b = 11{,}5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 0{,}9\text{ MPa}$; thép CB300-V có $R_s = 260\text{ MPa}$; thép cọc CB240-T có $R_s = R_{sc} = 240\text{ MPa}$; bê tông cọc B25).
    • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình (bảng tra hệ số điều kiện làm việc, hệ số vượt tải $n_{tc} = 1{,}15$ để quy đổi từ tải trọng tính toán sang tải trọng tiêu chuẩn).
    • Giáo trình Nền và Móng của ThS. TS. Vạn Lâm Trọng và GS. TS. Vũ Công Ngữ (công thức xác định cường độ tính toán của đất nền $R$, công thức biến dạng lún từng lớp phân tố).
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật:
    • Phương pháp xác định cường độ tính toán của đất nền ($R$): Sử dụng công thức giải tích tổng quát phụ thuộc vào góc ma sát trong ($\varphi$), lực dính ($c$), trọng lượng thể tích đất ($\gamma$), chiều sâu đặt móng ($h$) và bề rộng đáy móng ($b$): $$R = \frac{m_1 m_2}{k_{tc}} \left( A \cdot b \cdot \gamma_{II} + B \cdot h \cdot \gamma'_{II} + D \cdot c^{tc} \right)$$
    • Phương pháp cộng lún từng lớp phân tố (TTGH II): Phân chia tầng đất chịu nén dưới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày $h_i \le 0{,}4 b$, xác định ứng suất bản thân $\sigma_{z,bt}$ và ứng suất gây lún $\sigma_{z,p}$ tại các điểm giữa lớp, tra hệ số nén lún $e_{1i}, e_{2i}$ từ đường cong nén lún $e-p$ của thí nghiệm nén không nở hông để tính toán độ lún tổng cộng $S$. Chiều sâu vùng chịu lún $H_c$ được giới hạn tại vị trí $\sigma_{z,p} \le 0{,}2 \sigma_{z,bt}$.
    • Phương pháp kiểm tra điều kiện đâm thủng và tính cốt thép (TTGH I): Kiểm tra khả năng chống xuyên thủng của bản móng theo tháp đâm thủng $45^\circ$, tính toán mômen uốn tại các tiết diện ngàm qua mép cột (I-I và II-II) dưới tác dụng của phản lực đất nền để chọn diện tích cốt thép $A_s$.
  • Nguồn dữ liệu đầu vào: Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình (bao gồm thí nghiệm cơ lý mẫu đất, thí nghiệm nén lún $e-p$, mực nước ngầm ở độ sâu $-9\text{ m}$) và bảng tải trọng nội lực tính toán tại chân cột do sinh viên Lê Đình Trọng lập dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trương Quang Thành.

Thiết kế và triển khai

1. Phân tích địa tầng và điều kiện địa chất công trình

Dữ liệu địa chất khu đất xây dựng công trình tại Khu Công nghệ Cao Quận 9 gồm 6 lớp đất chính:

  • Lớp đất k (Đất san lấp): Chiều dày $1{,}2\text{ m}$, trọng lượng thể tích $\gamma = 17\text{ kN/m}^3$.
  • Lớp đất 1 (Bùn sét lẫn thực vật): Chiều dày $0{,}5\text{ m}$, màu xám đen, trạng thái chảy/dẻo chảy; $w = 86{,}05%$, $\gamma = 14{,}6\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{kn} = 7{,}85\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{dn} = 4{,}6\text{ kN/m}^3$, tỷ trọng $\Delta = 2{,}69\text{ g/cm}^3$, hệ số rỗng $e_0 = 2{,}198$, góc ma sát trong $\varphi = 2^\circ 41'$, lực dính $c = 7{,}9\text{ kPa}$, môđun biến dạng $E = 6933{,}3\text{ kPa}$.
  • Lớp đất 2 (Sét lẫn sỏi san): Chiều dày $2{,}2\text{ m}$, màu nâu đỏ - nâu vàng, trạng thái dẻo cứng; $w = 24{,}18%$, $\gamma = 19{,}52\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{kn} = 15{,}72\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{dn} = 9{,}9\text{ kN/m}^3$, $\Delta = 2{,}70\text{ g/cm}^3$, $e_0 = 0{,}705$, giới hạn chảy $W_L = 42{,}4%$, giới hạn dẻo $W_P = 19%$, chỉ số dẻo $I_p = 23{,}4$, độ sệt $I_L = 0{,}22$, $\varphi = 13^\circ 10'$, $c = 29{,}1\text{ kPa}$.
  • Lớp đất 3 (Sét pha nhẹ): Chiều dày $1{,}4\text{ m}$, màu xám trắng đốm nâu vàng, trạng thái dẻo mềm - dẻo chảy; $w = 18{,}58%$, $\gamma = 20{,}0\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{kn} = 17{,}9\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{dn} = 11{,}3\text{ kN/m}^3$, $\Delta = 2{,}69\text{ g/cm}^3$, $e_0 = 0{,}505$, $W_L = 22{,}4%$, $W_P = 13{,}3%$, $I_p = 9{,}1$, $I_L = 0{,}58$, $\varphi = 18^\circ 14'$, $c = 16{,}29\text{ kPa}$.
  • Lớp đất 4 (Sét): Chiều dày $2{,}5\text{ m}$, màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái nửa cứng; $w = 17{,}3%$, $\gamma = 20{,}69\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{kn} = 17{,}6\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{dn} = 11{,}08\text{ kN/m}^3$, $\Delta = 2{,}72\text{ g/cm}^3$, $e_0 = 0{,}548$, $I_L = 0{,}48$, $\varphi = 13^\circ 10'$, $c = 16{,}29\text{ kPa}$, môđun biến dạng $E = 4756{,}23\text{ kPa}$.
  • Lớp đất 5 (Cát pha / Sét pha nhẹ): Chiều dày $7{,}0\text{ m} - 10\text{ m}$, màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng; $\gamma = 19{,}65\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{kn} = 17{,}2\text{ kN/m}^3$, $\gamma_{dn} = 10{,}09\text{ kN/m}^3$, $\Delta = 2{,}67\text{ g/cm}^3$, độ bão hòa $G = 94%$, hệ số rỗng $e_0 = 0{,}552$.
  • Lớp đất 6 (Cát pha - sét): Màu nâu đỏ, trạng thái cứng, chịu lực tốt.
Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu & Đơn vị Lớp 1 (Bùn sét) Lớp 2 (Sét dẻo cứng) Lớp 3 (Sét pha nhẹ) Lớp 4 (Sét) Lớp 5 (Cát pha)
Chiều dày $h\text{ (m)}$ $0{,}5$ $2{,}2$ $1{,}4$ $2{,}5$ $7{,}0 - 10{,}0$
Độ ẩm tự nhiên $w\text{ (%)}$ $86{,}05$ $24{,}18$ $18{,}58$ $17{,}3$ -
Trọng lượng thể tích tự nhiên $\gamma\text{ (kN/m}^3\text{)}$ $14{,}6$ $19{,}52$ $20{,}0$ $20{,}69$ $19{,}65$
Trọng lượng thể tích khô $\gamma_{kn}\text{ (kN/m}^3\text{)}$ $7{,}85$ $15{,}72$ $17{,}9$ $17{,}6$ $17{,}2$
Trọng lượng thể tích đẩy nổi $\gamma_{dn}\text{ (kN/m}^3\text{)}$ $4{,}6$ $9{,}9$ $11{,}3$ $11{,}08$ $10{,}09$
Tỷ trọng hạt $\Delta\text{ (g/cm}^3\text{)}$ $2{,}69$ $2{,}70$ $2{,}69$ $2{,}72$ $2{,}67$
Hệ số rỗng ban đầu $e_0$ $2{,}198$ $0{,}705$ $0{,}505$ $0{,}548$ $0{,}552$
Góc ma sát trong $\varphi\text{ (độ)}$ $2^\circ 41'$ $13^\circ 10'$ $18^\circ 14'$ $13^\circ 10'$ -
Lực dính kết $c\text{ (kPa)}$ $7{,}9$ $29{,}1$ $16{,}29$ $16{,}29$ -
Độ sệt $I_L$ $1{,}16$ $0{,}22$ $0{,}58$ $0{,}48$ -

Đánh giá địa chất cho thấy: Lớp 1 có chiều dày mỏng ($0{,}5\text{ m}$) nhưng sức chịu tải rất yếu. Lớp 2 xuất hiện ở độ sâu từ $-1{,}7\text{ m}$, là lớp sét dẻo cứng có khả năng chịu lực tốt ($c = 29{,}1\text{ kPa}, I_L = 0{,}22$). Do đó, tác giả lựa chọn giải pháp móng nông đặt đáy móng ở độ sâu $h_m = 2{,}0\text{ m}$ (ngập sâu vào Lớp 2 ít nhất $0{,}3\text{ m}$). Dưới đáy móng bố trí lớp bê tông lót mác 100 đá $1\times 2$ dày $0{,}1\text{ m}$.

2. Thiết kế móng nông trên nền tự nhiên cho khung trục 1

Hệ móng nông gồm 3 móng đơn dưới 3 cột khung trục 1. Dưới đây là bảng tổng hợp tải trọng chân cột và kết quả tính toán hình học:

Đại lượng / Vị trí Đơn vị Móng A-1 (Cột A) Móng B-1 (Cột B) Móng C-1 (Cột C)
Lực dọc tính toán $N_0$ $\text{kN}$ $380{,}0$ $790{,}0$ $440{,}0$
Mômen uốn tính toán $M_0$ $\text{kN}\cdot\text{m}$ $25{,}0$ $75{,}0$ $40{,}0$
Lực cắt tính toán $Q_0$ $\text{kN}$ $5{,}0$ $10{,}0$ $8{,}0$
Lực dọc tiêu chuẩn $N^{tc}$ $\text{kN}$ $330{,}435$ $686{,}96$ $382{,}61$
Mômen uốn tiêu chuẩn $M^{tc}$ $\text{kN}\cdot\text{m}$ $21{,}739$ $65{,}217$ $34{,}78$
Lực cắt tiêu chuẩn $Q^{tc}$ $\text{kN}$ $4{,}348$ $8{,}696$ $6{,}96$
Chiều sâu chôn móng $h_m$ $\text{m}$ $2{,}0$ $2{,}0$ $2{,}0$
Kích thước đáy móng ($b \times l$) $\text{m} \times \text{m}$ $1{,}0 \times 1{,}6$ $1{,}4 \times 2{,}3$ $1{,}1 \times 1{,}8$
Diện tích đáy móng $A_m$ $\text{m}^2$ $1{,}60$ $3{,}22$ $1{,}98$
Cường độ tính toán đất nền $R$ $\text{kPa}$ $272{,}59$ $280{,}45$ $272{,}89$
Áp lực trung bình đáy móng $p_{tb}$ $\text{kPa}$ $244{,}96 \le R$ $263{,}24 \le R$ $233{,}24 \le R$
Áp lực lớn nhất đáy móng $p_{max}$ $\text{kPa}$ $314{,}32 \le 1{,}2R$ $320{,}54 \le 1{,}2R$ $315{,}22 \le 1{,}2R$
Áp lực nhỏ nhất đáy móng $p_{min}$ $\text{kPa}$ $175{,}75 > 0$ $205{,}94 > 0$ $151{,}25 > 0$
Giới hạn chịu lún $H_c$ $\text{m}$ $1{,}95$ $2{,}95$ $3{,}20$
Độ lệch tải trọng cạnh biên $%$ $4{,}0% < 5%$ $4{,}8% < 5%$ $3{,}96% < 5%$

Kiểm tra áp lực lên đỉnh lớp đất yếu: Lớp 3 nằm dưới Lớp 2 có góc ma sát trong $\varphi_3 = 18^\circ 14' > \varphi_2 = 13^\circ 10'$, do đó không xuất hiện hiện tượng nền đất yếu hơn nằm kẹp dưới đáy móng và không cần kiểm tra điều kiện áp lực tiếp xúc lên đỉnh lớp 3.

Kiểm tra đâm thủng và tính thép:

  • Tiết diện cột: Cột trục A ($20\times 30\text{ cm}$), Cột trục B ($30\times 40\text{ cm}$), Cột trục C ($20\times 30\text{ cm}$).
  • Chiều cao móng chọn $h_m = 0{,}65\text{ m} - 0{,}95\text{ m}$, thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng bê tông: $N_{cd} \le N_{cxt} = 0{,}75 R_{bt} h_0 b_{cp}$.
  • Mômen uốn tính toán qua các tiết diện ngàm tại mép cột được xác định chính xác (ví dụ móng B-1 có $M_{I-I} = 218{,}02\text{ kN}\cdot\text{m}$, $M_{II-II} = 100{,}65\text{ kN}\cdot\text{m}$), từ đó bố trí lưới thép CB300-V đường kính $\phi 12 - \phi 16$ đảm bảo khả năng chịu kéo dưới đáy đài.

3. Thiết kế phương án móng cọc bê tông cốt thép

Đối với phương án móng chịu tải trọng tập trung lớn ($N_0 = 3043{,}48\text{ kN}$, $M_x = 273{,}53\text{ kN}\cdot\text{m}$, $Q_y = 78{,}0\text{ kN}$, $M_y = 226{,}08\text{ kN}\cdot\text{m}$, $Q_x = 39{,}43\text{ kN}$), đồ án thiết kế hệ móng cọc ép đài thấp:

  • Quy cách cọc: Cọc bê tông cốt thép tiết diện vuông $30\times 30\text{ cm}$ ($A_c = 0{,}09\text{ m}^2$), bê tông cấp độ bền B25, cốt thép dọc CB240-T ($R_s = R_{sc} = 240\text{ MPa}$).
  • Cấu tạo chiều dài cọc: Chiều sâu hạ cọc tính toán $L_{tt} = 19{,}5\text{ m}$, mũi cọc ngàm vào tầng cát pha/sét chịu lực tốt (Lớp 5) ở cao độ khoảng $-21{,}5\text{ m}$. Cọc được chia làm 2 đoạn (mỗi đoạn dài khoảng $10{,}22\text{ m}$) nối bằng bản mã thép hàn liên tục. Chiều dài chế tạo cọc thực tế $L = 20{,}7\text{ m}$ (đã bao gồm $0{,}3\text{ m}$ đoạn ngàm cọc vào đài $L_{ng}$ và $0{,}48\text{ m}$ đoạn mũi cọc dẫn hướng $L_m$).
  • Cấu tạo đài cọc: Đáy đài đặt ở độ sâu $h_d = 2{,}0\text{ m}$ (chiều dày đài $h_d = 0{,}95\text{ m} - 1{,}2\text{ m}$), giúp triệt tiêu tải trọng ngang và đảm bảo ổn định tổng thể cho móng cọc dưới tác dụng uốn 2 phương.

Nội dung chính theo từng chương

Phần A: Tính toán và thiết kế móng nông trên nền tự nhiên

Phần A tập trung toàn bộ quy trình thiết kế kỹ thuật móng đơn bê tông cốt thép dưới cột khung trục 1 (Móng A-1, Móng B-1, Móng C-1):

  • Phân tích tải trọng: Xác định tải trọng tính toán và chuyển đổi sang tải trọng tiêu chuẩn qua hệ số vượt tải $n_{tc} = 1{,}15$.
  • Xác định kích thước hình học đáy móng: Thiết lập phương trình bậc hai theo bề rộng đáy móng $b$ từ điều kiện cân bằng $p_{tb} \le R$. Lựa chọn tỷ lệ cạnh móng $l/b \approx 1{,}6$. Xác định kích thước chính thức: Móng A-1 ($1{,}0\times 1{,}6\text{ m}$), Móng B-1 ($1{,}4\times 2{,}3\text{ m}$), Móng C-1 ($1{,}1\times 1{,}8\text{ m}$).
  • Kiểm tra ứng suất đáy móng: Cả 3 móng đều thỏa mãn $p_{tb} \le R$, $p_{max} \le 1{,}2R$ và $p_{min} > 0$ (không bị mở khe hở đáy móng). Tỷ lệ sử dụng khả năng chịu tải của đất nền đạt từ $95{,}2%$ đến $96{,}0%$, chứng minh kích thước đáy móng được tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật.
  • Tính toán lún: Tiến hành phân lớp phân tố ($h_i = 0{,}25\text{ m} - 0{,}45\text{ m}$), tính ứng suất bản thân và ứng suất phụ thêm theo độ sâu, tra biểu đồ nén lún $e-p$ và tính tổng độ lún từng móng. Vùng nén lún hoạt động kết thúc ở độ sâu $1{,}95\text{ m}$ (Móng A-1), $2{,}95\text{ m}$ (Móng B-1) và $3{,}20\text{ m}$ (Móng C-1).
  • Tính toán kết cấu bê tông cốt thép: Kiểm tra khả năng chống xuyên thủng của bê tông móng; xác định mômen uốn tại các mặt cắt ngàm mép cột và tính toán diện tích cốt thép CB300-V theo 2 phương trực giao.

Phần B: Tính toán và thiết kế móng cọc trên nền tự nhiên

Phần B phát triển giải pháp móng cọc chịu tải trọng chân cột lớn:

  • Lựa chọn tầng đất đặt mũi cọc: Dựa trên phân tích 6 lớp đất, tác giả chỉ ra các lớp đất $2, 3, 4, 5, 6$ có khả năng chịu lực tăng dần; lớp 1 là bùn sét dẻo chảy không thể đặt móng cọc tựa trực tiếp. Mũi cọc được hạ sâu qua các lớp $1, 2, 3, 4$ và cắm sâu vào Lớp 5 ở độ sâu $-21{,}5\text{ m}$.
  • Xác định thông số cọc: Tiết diện cọc $30\times 30\text{ cm}$, vật liệu bê tông B25, cốt thép CB240-T. Phân chia chiều dài thành 2 đoạn $10{,}22\text{ m}$ để thuận tiện trong vận chuyển và thi công ép cọc tại hiện trường.
  • Xác định sức chịu tải và bố trí đài cọc: Tính toán sức chịu tải đơn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và theo cường độ vật liệu; bố trí hệ cọc trong đài móng dưới tác dụng của lực dọc $N_0 = 3043{,}48\text{ kN}$ và mômen uốn 2 phương ($M_x = 273{,}53\text{ kN}\cdot\text{m}, M_y = 226{,}08\text{ kN}\cdot\text{m}$).

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thiện trọn vẹn hai phương án móng với các thông số cụ thể:

  • Xác định chính xác cấu trúc địa chất 6 lớp tại Lô T-18-11 Khu Công nghệ Cao Quận 9; chỉ rõ lớp sét dẻo cứng (Lớp 2) dày $2{,}2\text{ m}$ tại độ sâu $-1{,}7\text{ m}$ là tầng chịu lực tối ưu cho phương án móng nông.
  • Thiết kế hoàn chỉnh 3 móng đơn dưới khung trục 1:
    • Móng A-1 ($1{,}0\times 1{,}6\times 0{,}65\text{ m}$): $p_{tb} = 244{,}96\text{ kPa} \le R = 272{,}59\text{ kPa}$; $p_{max} = 314{,}32\text{ kPa} \le 1{,}2R = 327{,}11\text{ kPa}$.
    • Móng B-1 ($1{,}4\times 2{,}3\times 0{,}95\text{ m}$): $p_{tb} = 263{,}24\text{ kPa} \le R = 280{,}45\text{ kPa}$; $p_{max} = 320{,}54\text{ kPa} \le 1{,}2R = 336{,}54\text{ kPa}$.
    • Móng C-1 ($1{,}1\times 1{,}8\text{ m}$): $p_{tb} = 233{,}24\text{ kPa} \le R = 272{,}89\text{ kPa}$; $p_{max} = 315{,}22\text{ kPa} \le 1{,}2R = 327{,}47\text{ kPa}$.
  • Thiết kế phương án móng cọc đài thấp: Cọc vuông $30\times 30\text{ cm}$ gồm 2 đoạn dài $10{,}22\text{ m}$ (tổng chiều dài hạ cọc $20{,}7\text{ m}$), mũi cọc tựa vào Lớp 5 ở cao độ $-21{,}5\text{ m}$, đài cọc chôn sâu $2{,}0\text{ m}$ trong Lớp 2.

2. Kiến nghị và giải pháp thi công

  • Đáy móng nông và đài cọc phải được đặt ở cao độ $-2{,}0\text{ m}$ để ngập sâu trong lớp sét dẻo cứng (Lớp 2), bóc bỏ hoàn toàn lớp đất san lấp và lớp bùn sét yếu (Lớp 1 dày $0{,}5\text{ m}$).
  • Bắt buộc thi công lớp bê tông lót mác 100 đá $1\times 2$ dày $10\text{ cm}$ ngay sau khi đào đất hố móng để ngăn chặn hiện tượng bùn hóa và bảo vệ đáy móng.
  • Do mực nước ngầm nằm sâu ở độ sâu $-9\text{ m}$, quá trình đào hố móng nông ($h_m = 2{,}0\text{ m}$) không gặp áp lực thủy tĩnh từ nước ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công khô ráo.

3. Đóng góp của đồ án

Đồ án cung cấp quy trình tính toán đối chiếu mẫu mực giữa hai giải pháp móng nông và móng cọc cho nhà xưởng sản xuất công nghiệp tại khu vực Quận 9 TP.HCM, kết hợp đầy đủ từ khâu xử lý số liệu địa chất thí nghiệm, tra biểu đồ nén $e-p$ đến kiểm tra đâm thủng và tính thép chi tiết theo TCVN 5574:2018.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi tính toán móng nông giới hạn trên khung phẳng trục 1 của nhà xưởng với 3 vị trí móng đơn (A-1, B-1, C-1), chưa xét đến tương tác không gian đồng thời của toàn bộ lưới cột trong nhà máy.
    • Phương pháp tính lún sử dụng lý thuyết biến dạng tuyến tính từng lớp phân tố với đường cong $e-p$, chưa mô phỏng phi tuyến 3D bằng các phần mềm phần tử hữu hạn chuyên dụng (như Plaxis 3D hoặc GeoStudio).
  • Hướng mở rộng:
    • Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động phát sinh từ hệ thống máy móc, dây chuyền sản xuất pin Lithium LiFePO4 đến độ lún lệch và ổn định lâu dài của hệ móng.
    • Phân tích tương tác động học giữa cọc - đất nền - kết cấu đài móng dưới tác động của tải trọng gió và động đất tại khu vực Đông Nam Bộ.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp, Địa kỹ thuật công trình: Tham khảo cấu trúc thuyết minh chuẩn mực của một đồ án nền móng, cách tra cứu và áp dụng tiêu chuẩn TCVN 5574:2018, TCVN 9362:2012, phương pháp lập bảng tính lún phân tố và kiểm tra chống đâm thủng bản móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu nền móng: Tham khảo các bảng thông số cơ lý chi tiết của địa tầng khu vực Khu Công nghệ Cao Quận 9 (TP.HCM), giải pháp lựa chọn cao độ đặt đáy móng nông tại lớp sét dẻo cứng và giải pháp cọc ép $30\times 30\text{ cm}$ tựa vào tầng cát pha sâu $-21{,}5\text{ m}$.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình được xây dựng tại địa điểm nào và có quy mô tải trọng chân cột ra sao?
Công trình là Nhà máy sản xuất pin Lithium LiFePO4, xây dựng tại Lô T-18-11, Đường N3, Khu Công nghệ Cao, Quận 9, TP.HCM. Tải trọng tính toán tại chân cột khung trục 1 gồm: Cột A ($N_0 = 380\text{ kN}, M_0 = 25\text{ kN}\cdot\text{m}, Q_0 = 5\text{ kN}$), Cột B ($N_0 = 790\text{ kN}, M_0 = 75\text{ kN}\cdot\text{m}, Q_0 = 10\text{ kN}$), và Cột C ($N_0 = 440\text{ kN}, M_0 = 40\text{ kN}\cdot\text{m}, Q_0 = 8\text{ kN}$).

2. Vì sao tác giả lựa chọn chiều sâu đặt đáy móng nông là $h_m = 2{,}0\text{ m}$?
Địa tầng khu đất có lớp đắp dày $1{,}2\text{ m}$ và Lớp 1 là bùn sét dẻo chảy dày $0{,}5\text{ m}$ có sức chịu tải rất kém ($c = 7{,}9\text{ kPa}, e_0 = 2{,}198$). Lớp 2 nằm dưới ở độ sâu $-1{,}7\text{ m}$ là sét màu nâu đỏ dẻo cứng có sức chịu tải tốt ($c = 29{,}1\text{ kPa}, I_L = 0{,}22$). Chiều sâu $h_m = 2{,}0\text{ m}$ giúp móng cắm sâu vào lớp sét tốt $0{,}3\text{ m}$, loại bỏ hoàn toàn tầng bùn yếu bên trên.

3. Kích thước và kết quả kiểm tra áp lực đáy móng của Móng B-1 được xác định như thế nào?
Móng B-1 được thiết kế kích thước đáy chữ nhật $b \times l = 1{,}4\text{ m} \times 2{,}3\text{ m}$ ($A = 3{,}22\text{ m}^2$). Kết quả kiểm tra: áp lực trung bình $p_{tb} = 263{,}24\text{ kPa} \le R = 280{,}45\text{ kPa}$; áp lực lớn nhất $p_{max} = 320{,}54\text{ kPa} \le 1{,}2R = 336{,}54\text{ kPa}$; áp lực nhỏ nhất $p_{min} = 205{,}94\text{ kPa} > 0$. Kích thước này tận dụng tối đa khả năng chịu lực của đất nền với sai số lệch biên chỉ $4{,}8% < 5%$.

4. Tại sao đồ án không cần kiểm tra điều kiện áp lực tiếp xúc lên đỉnh lớp đất yếu đối với hệ móng nông?
Lớp đất số 3 nằm liền kề bên dưới Lớp 2 có góc ma sát trong $\varphi_3 = 18^\circ 14'$, lớn hơn góc ma sát trong của Lớp 2 ($\varphi_2 = 13^\circ 10'$). Vì lớp đất dưới có độ bền chống trượt tốt hơn lớp đặt móng, nền đất không bị suy giảm khả năng chịu tải cục bộ nên không cần kiểm tra áp lực lên đỉnh lớp 3.

5. Phương án móng cọc trong Phần B có thông số cấu tạo và tầng chịu lực như thế nào?
Móng cọc sử dụng cọc bê tông cốt thép B25 tiết diện vuông $30\times 30\text{ cm}$, thép dọc CB240-T. Chiều sâu hạ cọc là $20{,}7\text{ m}$, chia làm 2 đoạn (mỗi đoạn $10{,}22\text{ m}$). Mũi cọc được hạ xuyên qua các lớp bùn sét và sét yếu để cắm sâu vào Lớp 5 (cát pha/sét pha màu nâu vàng dẻo cứng) ở cao độ $-21{,}5\text{ m}$, đài cọc được chôn sâu $2{,}0\text{ m}$ để triệt tiêu tải trọng ngang.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế nền móng Nhà máy sản xuất pin Lithium LiFePO4" của sinh viên Lê Đình Trọng (hướng dẫn bởi PGS.TS. Trương Quang Thành) đã giải quyết trọn vẹn và chuẩn xác bài toán kỹ thuật nền móng công trình công nghiệp tại Khu Công nghệ Cao Quận 9, TP.HCM. Bằng việc kết hợp chặt chẽ các chỉ tiêu địa chất thực nghiệm với quy chuẩn TCVN 5574:2018 và TCVN 9362:2012, tác giả đã đưa ra hai phương án móng nông và móng cọc đạt độ tin cậy cao về khả năng chịu lực, độ lún và tính kinh tế. Công trình là nguồn tài liệu tham khảo học thuật có giá trị thực tiễn cho sinh viên và kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng - Địa kỹ thuật.