ĐỀ tài CHUNG cư AN PHÚ tổng quan về kết cấu công trình phân tích, lựa chọn giải pháp kết cấu công trình, lựa chọn vật liệu, kích thước sơ bộ cấu kiện cột – dầm – sàn

Trang 1

uận văn tốt nghiệp có thể xem là bài tổng kết quan trọng nhất trong quãng đời sinh viên,nhằm đánh giá lại những kiến thức đã tích lũy trong suốt quá trình 4 năm nỗ lực và cốgắng Đồng thời mở cho mỗi người một hướng đi mới vào cuộc sống thực tế trong tươnglai

Để có được ngày hôm nay, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TS Đinh ThếHưng, thầy TS Lê Trọng Nghĩa đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và bỗ sung những thiếu

sót của em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp Đây sẽ là những kinhnghiệm quý báu giúp em hoàn thành tốt công tác của mình sau này

Bên cạnh đó, em cũng em cũng xin cảm ơn quý thầy cô trong khoa Kỹ Thuật XâyDựng đã trang bị cho em những kiến thức nền tảng và cốt lõi trong thời gian em học tậptại trường

Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ, những người thân trong giađình đã động viên tinh thần con rất nhiều trong cuộc sống, để con có thể vượt qua nhữngkhó khăn trong suốt thời gian học tập này

Trong quá trình nghiên cứu, cùng với sự cố gắng của bản thân cũng không tránhkhỏi những hạn chế và thiếu sót, em mong nhận được ý kiến chỉ bảo của quý thầy cô đểem khắc phục và vững vàng hơn đối với ngành nghề mà bản thân đang theo đuổi

Cuối cùng, em kính chúc Quý Thầy Cô luôn luôn dồi dào sức khỏe để hoàn thành tốtsứ mệnh đào tạo ra nhiều thế hệ sinh viên có ích cho xã hội

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 7 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thế Dân

Trang 2

ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ AN PHÚ

Luận văn tốt nghiệp bao gồm thuyết minh tính toán và tập bản vẽ.Thuyết minh tính toán gồm 12 chương với nội dung tóm tắt sau:

Chương 1: Tổng quan về kiến trúc công trình Sinh viên trình bày mục đích xâydựng công trình, giới thiệu đặc điểm kiến trúc công trình

Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình Phân tích, lựa chọn giải pháp kết cấucông trình, lựa chọn vật liệu, kích thước sơ bộ cấu kiện cột – dầm – sàn

Chương 3: Tải trọng và tác động Sinh viên tính toán tĩnh tải, hoạt tải cho các tầng,xác định các dạng dao động riêng của công trình, tĩnh toán thành phần tĩnh và động củatải trọng gió theo TCVN 2737: 1995, tính toán tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012và tố hợp nội lực

Chương 4: Thiết kế sàn tầng điển hình tầng 4 (phương án sàn sườn toàn khối) Thựchiện tính toán nội lực sàn bằng phần mềm SAFE, từ đó tính toán cốt thép Thực hiện kiểmtra sàn theo trạng thái giới hạn 2 quy định trong TCVN 5574: 2018

Chương 5: Thiết kế sàn tầng điền hình tầng 4 (phương án sàn dự ứng lực) Thựchiện tính toán theo tiêu chuẩn ACI 381M- 11 kết hợp với phần mềm SAFE, từ đó tínhtoán cáp dự ứng lực và thép gia cường hợp lí So sánh với phương án sàn được thiết kế ởchương 4 mà đưa ra phương án phù hợp với công trình Phương án sàn sườn toàn khối làphương án được chọn

Chương 6: Thiết kê cầu thang tầng điển hình Sinh viên thực hiện tính toán nội lựctheo sơ đồ truyền thống bằng phần mềm SAP2000 từ đó tính toán thép cho cầu thang bộcủa công trình và kiểm tra trạng thái giới hạn 2 theo TCVN 5574: 2018

Chương 7: Thiết kế bể nước mái Sinh viên thực hiện tính toán nội lực theo sơ đồ3D trong phần mềm SAP2000 và kiểm tra trạng thái giới hạn 2 theo TCVN 5574: 2018

Chương 8: Thiết kế khung trục 3 Xuất nội lực với các trường hợp tải trọng và tổhợp tải trọng Xác định các tổ hợp nguy hiểm với mỗi cấu kiện trong kết cấu khung từ đótính toán cốt thép và cấu tạo kháng chấn cho dầm, cột, vách Kiểm tra sức chịu tải của cộtbằng

Trang 3

trọng theo tiết diện pier và spanrel từ đó tính toán cốt thép cho lõi cứng.Chương 10: Thống kê địa chất Sinh viên trình bày quy tắc thiết lập trị tiêu chuẩn vàtrị tính toán các đặc trung của đất theo TCVN 9362: 2012.

Chương 11: Thiết kế móng cọc khoan nhồi Lựa chọn đường kính, chiều dài và vậtliệu làm cọc Xác định các sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo TCVN 10304: 2014, bốtrí cọc, tính toán kiểm tra sức chịu tải của cọc, độ lún, xuyên thủng, cốt thép cho móngcọc tại 3 vị trí

Chương 12: Thiết kế móng cọc ly tâm UST Lựa chọn đường kính, chiều dài Xácđịnh sức chịu tải vật liệu theo TCVN 7888: 2014 và các sức chịu tải của cọc ly tâm USTtheo TCVN 10304: 2014, bố trí cọc, tính toán kiểm tra sức chịu tải của cọc, độ lún, xuyênthủng, cốt thép cho móng cọc tại 3 vị trí

Chương 13: So sánh và lựa chọn phương án móng Thống kê sơ bộ thể tích bê tôngvà khối lượng cốt thép So sánh các chỉ tiêu về an toàn, tính khả thi và tính kinh tế để lựachọn phương án móng hợp lý Phương án cọc khoan nhồi là phương án được chọn

Tập bản vẽ bao gồm 21 bản vẽ A1 trình bày nội dung kiến trúc, kết cấu và nền móng côngtrình

Phần kiến trúc gồm 4 bản vẽ:Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình (KT-01)Mặt bằng kiến trúc phần hầm (KT-02)Mặt đứng trục 1-6 và trục A-D (KT-03)Mặt cắt kiến trúc A-A (KT-04)

Phần kết cấu gồm 11 bản vẽ:Mặt bằng bố trí thép sàn tầng điển hình (phương án sàn sườn toàn khối) (KC-01)Mặt bằng bố trí cáp sàn tầng điển hình (phương án sàn DUL) (KC-02)

Mặt bằng bố trí thép gia cường tầng điển hình (phương án sàn DUL) (KC-03)Cầu thang (KC-04)

Bể nước mái (KC-05)

Trang 4

Phần nền móng gồm 6 bản vẽ:Chi tiết cọc khoang nhồi móng M1 và M2 (M-01)Chi tiết cọc khoang nhồi móng M3 (M-02)

Chi tiết cọc ly tâm ULT móng M1 và M2 (M-03)Chi tiết cọc ly tâm ULT móng M3 (M-04)

Mặt cắt địa chất công trình Chung cư An Phú (M-05)So sánh lựa chọn phương án móng (M-06)

Trang 5

1.1 Giới thiệu công trình 1

1.2 Địa điểm xây dựng công trình 1

1.4.3 Thông gió chiếu sáng 4

1.4.4 Phòng cháy thoát hiểm 4

1.4.5 Chống sét 5

1.4.6 Hệ thống vệ sinh 5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH -6

2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu 6

2.1.1 Mục địch 6

2.1.2 Hệ kết cấu theo phương đứng (hệ chịu lực chính) 6

2.1.3 Hệ kết cấu theo phương ngang (hệ sàn) 7

Trang 6

2.6.2 Phần mềm sap 2000v21 16

2.6.3 Phần mềm safe v2016 16

2.7 Nội dung tính toán 16

CHƯƠNG 3 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG -17

3.1 Tải trọng thường xuyên 17

3.1.1 Trọng lượng bản thân kết cấu 17

3.1.2 Trọng lượng tường bao che và vách ngăn cố định 17

3.1.3 Trọng lượng các lớp hoàn thiện 17

4.1.1 Vật liệu sử dụng trong sàn 44

4.1.2 Kích thước sơ bộ 44

Trang 7

4.4 Kiểm tra sàn theo THGH II: 53

4.4.1 Tính toán kiểm tra vết nứt 53

4.4.2 Tính toán chiều rộng vết nứt 54

4.4.3 Tính toán độ võng 57

4.4.4 Kết quả tính toán và kiểm tra nứt 59

4.4.5 Tính toán bề rộng vết nứt tại gối ô sàn 1 (MA1) 65

4.4.6 Kết quả tính toán và kiểm tra độ võng 78

5.1.2 Ưu, nhược điểm của BT ƯLT 81

5.2 Các phương pháp gây ứng lực trước 82

5.2.1 Phương pháp căng trước (căng trên bệ) 82

5.2.2 Phương pháp căng sau (căng trên bê tông) 83

5.3 Thông số thiết kế 85

5.3.1 Sơ bộ kích thước sàn 85

5.3.2 Vật liệu 85

Trang 8

5.5.3 Tổn hao ứng suất do tụt neo (SL) 97

5.5.4 Tổn hao ứng suất do co ngắn đàn hồi của bê tông (ES) 98

5.5.5 Tổn hao ứng suất do từ biến của bê tông (CR) 100

5.5.6 Tổn hao ứng suất do co ngót của bê tông (SH) 101

5.5.7 Tổn hao do chùng ứng suất trong thép (RE) 101

5.5.8 Một số nhận xét trong tính toán tổn hao ứng suất trước 102

5.5.9 Áp dụng tính toán tổn hao ứng suất đối với luận văn 105

5.5.10 Ứng suất hữu hiệu trong cáp 109

5.9.3 Kết quả kiểm tra 120

5.10 Kiểm tra ứng suất giai đoạn sử dụng (SLS) 121

5.10.1 Tổ hợp kiểm tra 121

5.10.2 Ứng suất cho phép 122

Trang 9

5.11 Kiểm tra cường độ giai đoạn cực hạn (ULS) 125

5.11.1 Tổ hợp tính toán 125

5.11.2 Điều kiện kiểm tra 126

5.11.3 Kết quả nội lực 127

5.11.4 Kết quả kiểm tra 128

5.12 Tính toán thép cấu tạo và gia cường 131

5.12.1 Tính toán cốt thép cấu tạo 131

5.12.2 Tính toán cốt thép gia cường 131

5.13 Kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn 132

6.1.1 Kích thước hình học cầu thang 138

6.1.2 Nội dung thiết kế 139

6.2.5 Kiểm tra nứt bản thang 143

6.3 Thiết kế dầm chiếu tới 145

6.3.1 Tải trọng 146

6.3.2 Sơ đồ tính và nội lực 146

6.3.3 Tính thép 147

Trang 10

7.1 Mở đầu 150

7.2 Thông số thiết kế 152

7.2.1 Vật liệu 152

7.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 152

7.2.3 Mô hình trong Sap2000v21 154

7.6 Tính toán cột bể nước mái 174

7.7 Thiết kế thép gia có lỗ thăm trên bản nắp 176

Trang 11

CHƯƠNG 9 THIẾT KẾ VÁCH LÕI THANG MÁY -229

9.1 Gán phần tử và lấy nội lực trong etabs 229

9.2 Tính toán nội lực 229

9.2.1 Nhãn Pier (pier label) trong phần mềm Etabs 229

9.2.2 Nhãn Spandrel (Spandrel Label) trong phần mềm Etabs 230

9.3 Tính toán cốt thép vách 231

9.3.1 Tính cốt thép dọc 231

9.3.2 TÍnh toán thép đai cho vách 240

9.4 Tính toán cốt thép cho lanh tô thang máy (Phần tử Spandrel) 240

9.4.1 Cấu tạo 240

Trang 12

CHƯƠNG 10.THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT -247

10.1 Lý thuyết thống kê 247

10.1.1 Xử lí số liệu thống kê địa chất 247

10.1.2 Phân chia đơn vị nguyên chất 247

10.2 Tính toán và xử lí số liệu địa chất 252

10.2.1 Phân bố và tính toán các lớp địa chất 253

10.2.2 Tính toán thống kê chi tiết lớp 2 254

10.3 Trình bày bản vẽ 267

CHƯƠNG 11.THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI -268

11.1 Giới thiệu về cọc khoan nhồi 268

11.1.1 Cấu tạo 268

11.1.2 Công nghệ thi công 268

11.1.3 Ưu nhược điểm của cọc khoan nhồi 269

11.2 Số liệu sơ bộ 269

11.2.1 Thông số vật liệu đài cọc và cọc 269

11.2.2 Kích thước sơ bộ 270

11.3 Tính sức chịu tải của cọc đơn 271

11.3.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu 271

11.3.2 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu đất nền 274

11.3.3 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT 283

11.3.4 Sức chịu tải thiết kế 285

11.3.5 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 287

11.4 Tính toán móng M1 288

11.4.1 Nội lực tính toán 288

11.4.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc 290

11.4.3 Kiểm tra ứng suất dưới khối móng quy ước 292

Trang 13

11.4.6 Tính toán nội lực cọc chịu tải ngang 300

11.4.7 Kiểm tra khả năng chịu moment và lực cắt của cọc 304

11.4.8 Tính toán cốt thép trong đài 307

11.5.4 Kiếm tra lún khối móng quy ước 318

11.5.5 Kiểm tra xuyên thủng đài móng 319

11.6 Tính toán móng lõi thang 327

CHƯƠNG 12.THIẾT KẾ MÓNG CỌC LY TÂM UST -346

12.1 Giới thiệu về cọc ly tâm ứng suất trước 346

12.1.1 Ưu nhược điểm của cọc ly tâm ứng suất trước 346

12.1.2 Cấu tạo đài cọc 347

Trang 14

12.2.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu 349

12.2.2 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu đất nền 352

12.2.3 Sức chịu tải cọc theo cường đồ đất nền: 354

12.2.4 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT 355

12.2.5 Sức chịu tải thiết kế 356

12.2.6 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 357

12.2.7 Tính toán cọc khi vận chuyển và cẩu lắp 358

12.5 Tính toán móng lõi thang 396

Trang 15

CHƯƠNG 13.SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG -414

13.1 Khối lượng bê tông và cốt thép 414

13.1.1 Phương án cọc khoan nhồi 414

13.1.2 Phương án cọc ly tâm ứng suất trước 415

13.2 Các tiêu chí lựa chọn phương án móng 416

Trang 16

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH1.1 Giới thiệu công trình

Công trình: Chung cư An PhúCông năng: Chung cư cao tầng kết hợp thương mại dịch vụ

Địa chỉ: Đường Hậu Giang, Quận 6, thành phố Hồ Chí MinhCấp công trình: cấp II (phụ lục F/TCVN 9386: 2012)

Nhu cầu xây dựng công trìnhVới sự phát triển không ngừng của xã hội, những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngàycàng tăng, nhu cầu của người dân ngày càng tăng dẫn đến việc nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi,giải trí ở một mức cao hơn, hiện đại hơn Các thành phố lớn thu hút một lực lượng lớn laođộng đổ về Do quỹ đất có hạn mà dân cư thì ngày càng nhiều, để giải quyết vấn đề nhà ởphát triển cơ sở hạ tầng đô thị trở nên đặc biệt quan trọng đối với các thành phố lớn.Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với xuthế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thếcác công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cần thiết

Vì vậy chung cư An Phú ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân cũng như thay đổibộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà pháttriển

1.2 Địa điểm xây dựng công trình

Tọa lạc tại trung tâm khu đô thị mới quận 6, gần đại lộ Kinh Dương Vương và nhiềutuyến giao thông huyết mạch, thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài côngtrình

Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầuchocông tác xây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không cócông trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công và bố trí tổng bìnhđồ

Trang 17

1.3 Giải pháp kiến trúc1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng

Hình 1.1 Mặt bằng tầng trệt

Mặt bằng công trình hình chữ nhật, chiều dài 47.5 m, chiều rộng 27.0 m chiếm diện tíchđất xây dựng là 1282.5 m2 Công trình gồm 16 tầng (kể cả mái) và 1 tầng hầm Cốt ±0 00m được chọn đặt tại mặt sàn tầng trệt Mặt đất tự nhiên tại cốt -1.50 m, mặt sàn tầng hầmtại cốt -3,00 m Chiều cao công trình là 57.5 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên

Trang 18

Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bểchứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểuchiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm caothế, hạ thế, phòng quạt gió.

Tầng 1 và tầng 1: dùng làm khu thương mai nhằm phục vụ nhu cầu mua bán, các dịch vụgiải trí cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin…Tầng 3 – 14: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các căn hộ bêntrong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức không gian linh hoạt rất phùhợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dể dàng thay đổi trong tương lai

1.3.2 Mặt đứng công trình

Công trình có dạng hình khối thẳng đứng, chiều cao công trình là 57.5mCông trình sử dụng vật liệu chính là đá Granite, sơn nước, lam nhôm, khung inox trang trívà kính an toàn cách âm cách nhiệt tạo màu sắc hài hòa, tao nhã

Bảng 1.1 Cao độ các tầngTầngCao độ (m)TầngCao độ (m)

Trang 19

1.3.3 Hệ thống giao thông

Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang.Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy, bao gồm 1 thang bộ, 3 thang máytrong đó có 2 thang máy chính và 1 thang máy chở hàng và phục vụ y tế có kích thước lớnhơn Thang máy bố trí ở chính giữa nhà, căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hànhlang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

1.4 Giải pháp kỹ thuật1.4.1 Hệ thống điện

Hệ thống tiếp nhận điện từ hệ thống điện chung của khu đô thị vào nhà thông qua phòngmáy điện Từ đây, điện được phân phối khắp công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ.Ngoài ra, khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặt ở tầng ngầmđể phát

Các thiết bị điện được nối với hệ thống tiếp đất

1.4.2 Hệ thống nước

- Hệ thống cấp nước:Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực và dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm,sau khi được xử lí qua bể lọc, bơm lên bể mái, rồi dẫn đến các điểm tiêu thụ

- Hệ thống thoát nướcHệ thống nước thải được thu gôm vào các ống thoát và dẫn về bể chứa xử lí nước thải.Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

1.4.3 Thông gió chiếu sáng

Công trình không thuận lợi cho việc đón gió vì nhiều tòa nhà lân cận cản gió nên phải nhờhệ thống gió nhân tạo (máy điều hòa)

Giải pháp chiếu sáng cho công trình được tính riêng cho từng khu chức năng dựa vào độrọi cần thiết và các yêu cầu về màu sắc

Phần lớn các khu vực sử dụng đèn huỳnh quang ánh sáng trắng và các loại đèn compacttiết kiệm điện Hạn chế tối đa việc sử dụng các loại đèn dây tóc nung nóng Riêng khuvực bên ngoài dùng đèn cao áp halogen hoặc sodium loại chống thấm

Trang 20

1.4.4 Phòng cháy thoát hiểm

Công trình bê tông cốt thép bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng cách âm và cách nhiệt Hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2, và hệ thống báo cháy.Các tầng lầu đều có cầu thang bộ đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ Bêncạnh đó trên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy

Trang 22

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu

2.1.1 Mục địch

Để đảm bảo các kết cấu thõa mãn những yêu cầu cơ bản trong thiết kế cơ sở như tính toánđơn giản, tính đều đặn và đối xứng, độ cứng… Điều này giúp tiết kiệm thời gian và côngsức khi đi vào phân tích và tính toán từng bộ phận kết cấu trong công trình

2.1.2 Hệ kết cấu theo phương đứng (hệ chịu lực chính)

Kết cấu theo phương thẳng đứng có vai trò rất lớn trong kết cấu nhà cao tầng, quyết địnhgần như toàn bộ giải pháp kết cấu Trong nhà cao tầng, kết cấu phương thẳng đứng có vaitrò:

+ Cùng với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lực củacông trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng

+ Tiếp nhận tải trọng đứng và tải trọng ngang tác dụng lên công trình.+ Giữ vai trò ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốc đỉnh vàchuyển vị đỉnh

Có nhiều giải pháp kết cấu cho nhà cao tầng, chúng ta dựa vào điều kiện cụ thể của côngtrình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang (động đất, gió)mà đề ra các giải pháp kết cấu phù hợp Hệ kết cấu toàn khối phổ biến được sử dụng chonhà cao tầng gồm:

+ Hệ kết cấu khung: Hệ khung chịu lực được tạo thành từ các cấu kiện thanh như cột,dầm, liên kết cứng tại các nút Hệ khung chịu lực thuần túy có độ cứng chống uốn thấptheo phương ngang nên không hiệu quả khi công trình có chiều cao lớn

+ Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng: vách có thể bố trí thành hệ thống theo mộtphương, hai phương hoặc liên kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng Loại kết cấunày khắc phục các nhược điểm của hệ khung, tạo ra độ cứng chống uốn lớn theo phươngngang Tuy nhiên độ cứng theo phương ngang của vách cứng tỏ ra là hiệu quả ở những độcao nhất định

+ Hệ kết cấu khung – giằng (khung và vách cứng): được tạo ra bằng sự kết hợp hệthống

Trang 23

khung và hệ thống vách cứng Do đó, vừa tạo được độ cứng chống uốn lớn theo phươngngang nhà, vừa không cản trở không gian Hệ thống vách cứng thường được tạo ta tại khuvực cầu thang bộ, cầu thang mái, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên là khu vực cótường liên tục trong nhiều tầng Hệ kết cấu khung vách được liên kết với nhau qua hệ kếtcấu sàn.

Qua các phân tích sơ bộ trên, ta nhận thấy việc sử dụng hệ kết cấu khung vách cứng hỗnhợp đồng thời kết hợp với lõi cứng trong Chung cư An Phú là hợp lý

2.1.3 Hệ kết cấu theo phương ngang (hệ sàn)

Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việclựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúngđể lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

Nhược điểm:

+ Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiềucao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọngngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu

+ Không tiết kiệm không gian sử dụng

2.1.3.2Hệ sàn ô cờ

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bảnkê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 3m

Ưu điểm:

Trang 24

Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiếntrúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớnnhư

hội trường, câu lạc bộ

+ Không tiết kiệm, thi công phức tạp.+ Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũngkhông tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng

+ Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao,công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành

+ Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so vớiphương án sàn dầm

+ Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đóđộ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theophương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọngngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu

Trang 25

+ Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đódẫn đến tăng khối lượng sàn.

2.1.3.4Sàn không dầm ứng lực trướcƯu điểm:

Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không dầmứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm:

+ Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tácdụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng

+ Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường.+ Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp vớibiểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

+ Thiết bị giá thành cao

2.3 Vật liệu

Vật liệu chính dùng làm kết cấu nhà cao tầng phải đảm bảo có tính năng cao trong cácmặt: cường độ chịu lực, độ bền mỏi, tính biến dạng và khả năng chống cháy

Trang 26

Bê tông dùng cho kết cấu chịu lực trong nhà cao tầng nên có mác 300 trở lên đối với kếtcấu bê tông cốt thép thường và có mác 350 (B25) trở lên đối với kết cấu bê tông ứng suấttrước Thép dùng trong kết cấu bê tông cốt thép nhà cao tầng nên sử dụng thép cường độcao.

Bê tông cấp độ bền B30

Cường độ chịu nén tính toán : Rb = 17x103 kN/m2Cường độ chịu kéo tính toán : Rbt = 1.2x103 kN/m3

Trang 27

Giới hạn chảy fpy = 1670 MPa

Bảng 2.2 Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ (bảng 19 TCVN 5574: 2018)

Điều kiện làm việc của kết cấu nhàChiều dạy tối thiểu

của lớp bê tông bảo vệ

1 Trong các gian phòng được che phủ với độ ẩm bỉnh thường

2 Trong các gian phòng được che phủ với độ ẩm nâng cao(lớn hơn 75%) (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung) 253 Ngoài trời (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung 304 Trong đất (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung)

2.4 Sơ bộ kích thước tiết diện

Ghi chú: các kích thước chọn bên dưới là kết quả của nhiều lần tính lặp, nghĩa là kíchthước dầm và sàn nhỏ nhất để đảm bảo điều kiện bền và điều kiện võng nứt

Trang 28

Hình 2.1 Đặt tên các ô sàn và dầm2.4.2 Chọn sơ bộ kích thước sàn

- Chọn bề dày sàn phụ thuộc ba yếu tố sau:+ Kích thước ô sàn;

+ Hàm lượng thép trong sàn;+ Điều kiện về võng, nứt

hs > 50 mm đối với mái bằnghs > 60 mm đối với sàn nhà dân dụnghs > 70 mm đối với sàn công nghiệp

Trang 29

b(mm)

Trang 30

Việc chọn kích thước tiết diện cột sẽ được thực hiện như sau:+ Bước 1: Xác định diện truyền tải đứng As

+ Bước 2: Sơ bộ tính toán tổng tải trọng sàn q, gồm tĩnh tải và hoạt tải sàn Tuy nhiên,đây là chọn sơ bộ nên là lấy q = 10 kN/m2 để tính toán

+ Bước 3: Đếm số tầng bên trên tiết diện cột đang xét+ Bước 4: Lực tác dụng lên cột khi đó N = nAsq+ Bước 5: Kể đến tác động của tải trọng ngang bằng hệ số k thay đổi tùy vào vị trí cột,tiết diện cột sơ bộ được tính bởi:

Trang 31

Với: k = 1.1 đối với cột giữa, k = 1.2 đối với cột biên, k = 1.3 đối với cột gócĐể phù hợp với khả năng chịu lực và không gian kiến trúc tốt hơn, tiết diện cột sẽ đượcgiảm khoảng 4 tầng 1 lần từ dưới lên trên, tránh thay đổi độ cứng đột ngột Độ cứng củakết cấu tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng của tầng dưới kề nó Nếu 4 tầng giảm độcứng liên tục thì tổng mức giảm không vượt quá 50% (TCVN 198: 1997, mục 2.5.4)

Bảng 2.5 kết quả chọn sơ bộ kích thước cột:

N (kN) 4800 3215.6 3153.8 6453.8 3520 2358.1 2312.8 4732.8As (m2) 0.338

Trang 32

Ngoài ra, chọn tiết diện vách cứng và lõi cứng còn phụ thuộc chiều rộng dầmVách cứng 4 góc b = 300 mm

Cách cứng của lõi b = 300 mmSau khi tính toán nội lực và tính toán cốt thép, nếu hàm lượng cốt thép không thõa thìphải thay đổi kích thước tiết diện

2.5 Các tiêu chuẩn, quy phạm dùng trong tính toán

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 5574:2018- Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737:1995.- Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCVN 9386: 2012- Tiêu chuẩn thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 198:1997.- Tiêu chuẩn thiết kế móng TCVN 9362:2012

- Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 10304: 2014

2.6 Lựa chọn công cụ tính toán2.6.1 Phần mềm etabs v2017

Dùng để giải nội lực và phân tích động cho hệ công trình bao gồm các dạng và giá trị daođộng, kiểm tra các dạng ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất

Do ETABS là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việcnhập và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác

2.6.2 Phần mềm sap 2000v21

Dùng để giải nội lực cho các cấu kiện đơn giản của hệ kết cấu nhằm đơn giản hoá trongquá trình tính toán

2.6.3 Phần mềm safe v2016

Dùng để giải nội lực sàn Đài móng dưới vách cứng của hệ kết cấu

2.7 Nội dung tính toán

Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định và động lực.Các bộ phận kết cấu được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1)

Trang 33

Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới tính toán theo trạng thái giới hạnthứ hai (TTGH 2).

Khác với nhà thấp tầng, trong thiết kế nhà cao tầng thì tính chất ổn định tổng thể côngtrình đóng vai trò hết sức quan trọng và cần phải được tính toán kiểm tra

Trang 34

3.1.2 Trọng lượng tường bao che và vách ngăn cố định

Tường 100 mm: ngăn cách giữa các phòng.Tường 200mm: bao che và ngăn cách giữa các căn hộ

Bảng 3.1 Tải trọng tường

Loại tường

Trọng lượng tường kN/m

(tĩnh tải)Tiêu chuẩnTính toán

3.1.3 Trọng lượng các lớp hoàn thiện

Trang 35

Bảng 3.2 Tải trọng sàn căn hộLớp cấu tạoBề dày (mm)TL riêng tc (kN/m3)Tĩnh tải tc (kN/m2)

Hệ sốđộ tin cậy

Tĩnh tải tt(kN/m2)

Bảng 3.4 Tải trọng sàn sân thượng

Lớp cấu tạoBề dày(mm)TL riêng tc (kN/m3)Tĩnh tải tc (kN/m2)

Trang 36

Lớp cấu tạoBề dày(mm)TL riêng tc (kN/m3)Tĩnh tải tc (kN/m2)

tin cậy

Tải trọngtính toán(kN/m2)

Ghi chúToàn

phần

Phầndài hạn

3.3 Đặc trưng động học của công trình3.3.1 Cơ sở lý thuyết

Ta phân tích thành phần động của tải trọng gió và động đất dựa trên phân tích dao động tựdo của công trình Các dạng dao động tự do của công trình được xác định trên sơ đồ đơngiản hóa kết cấu về hữu hạn điểm tập trung của khối lượng Mỗi dạng dao động được đặctrưng bằng biên độ dao động của các điểm tập trung khối lượng Mỗi dạng dao động đượcđặc trưng bằng biên độ dao động của các điểm tập trung khối lượng và tần số dao độngriêng

Trang 37

Thiết lập sơ đồ đơn giản hóa.+ Công trình được xem như một thanh console ngàm tại móng+ Các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn+ Khối lượng tập trung tại một điểm tập trung khối lượng lấy từ một nửa chiều caotầng bên dưới đến một nữa chiều cao tầng bên trên, bao gồm khối lượng bản thânkết cấu và các lớp cấu tạo sàn, khối lượng tường và vách ngăn cố định trên sàn, khốilượng người và thiết bị tính toán trong hoạt tải nhân với hệ số chiết giảm khối lượngđối với hoạt tải là 0.5 (theo bảng 1, TCXD 299: 1999).

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán động lực của tải trọng gió lên công trình3.3.2 Mô hình các dạng dao động

Toàn bộ kết cấu chịu lực chính của công trình được mô hình hóa không gian ba chiều Sửdụng phần tử thanh (frane) cho cột và dầm, còn phần tử tấm dùng (shell_ cho sàn, wallcho vách cứng

Khối lượng tập trung được khai báo khi phân tích dao động theo TCVN 299: 1999 quyđịnh gồm 100% tĩnh tải và 50% hoạt tải

Bước 1: Khai báo vật liệu B30, thép CB300-T, CB400V: Define  Material PropertiesBước 2: Khai báo tiết diện dầm, cột, sàn, vách: Define  Section properties

Bước 3: Khai báo các loại tải trọng: Define  Load Patterns

Trang 38

Hình 3.2 Khai báo tên tải trọng

Bước 4: Mô hình công trìnhBước 5: Gán tĩnh tải và hoạt tải cho dầm, sàn: Assign  Shell load  UniformBước 6: Gán tâm cứng: Assign  Shell  Diaphagms, chọn D1

Bước 7: Gán ngàm vào chân cột: Assign  Joint  Restraints  Chọn ngàm cho tất cảphương

Bước 8: Chia ảo sàn và váchChọn tất cả các sàn  Assign  Shell  Floor Auto Mesh OptionsChọn tất cả các vách  Assign  Shell  Walls Auto Mesh OptionsBước 9: Khai báo Mass Source: Define  Mass source  tạo mới

Hình 3.3 Khai báo Mass Source tính gió động

Trang 39

Hình 3.4 Mô hình công trình sử dụng ETABS v2017

Kết quả xác định các dạng dao động riêng:

Bảng 3.6 Tỉ lệ khối lượng tham gia dao động theo từng phươngModePeriodsecfUXUYSumUXSumUYRZSum RZGhi chú

Trang 40

Bảng 3.7 Dạng dao động thứ nhất theo phương X (Mode 1)