Thiết kế chung cư 20 tầng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CƠNG TRÌNH 1.1 Mục đích xây dựng cơng trình .1 1.1.1 Giới thiệu cơng trình 1.1.2 Vị trí đặc điểm cơng trình 1.1.3 Quy mơ cơng trình 1.2 Giải pháp kiến trúc cơng trình .4 1.2.1 Giải pháp mặt 1.2.2 Giải pháp mặt đứng hình khối 1.2.3 Giải pháp giao thơng cơng trình 1.3 Giải pháp kỹ thuật khác 1.3.1 Hệ thống điện .5 1.3.2 Hệ thống cấp nước .5 1.4 Các tiêu chuẩn quy định dùng tính tốn thiết kế 1.4.1 Các tiêu chuẩn dùng thiết kế kết cấu 1.4.2 Các tiêu chuẩn dùng thiết kế móng 1.4.3 Hệ thống thoát nước .5 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 2.1 Phân tích lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho cơng trình 2.1.1 Hệ kết cấu chịu lực .7 2.1.2 Hệ kết cấu sàn 2.2 Lựa chọn chủng loại vật liệu 2.3 Sơ kích thước kết cấu .9 CHƯƠNG TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 11 3.1 Tải trọng tác dụng 11 3.2 Hệ số vượt tải .11 3.3 Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải) .11 3.4 Tải trọng tạm thời (hoạt tải) .11 3.4.1 Tải trọng tạm thời dài hạn 11 3.4.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn .12 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG MSSV: 15149124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 3.5 Tính tốn tải trọng cho cơng trình .12 3.5.1 Tải trọng thường xuyên lớp cấu tạo sàn 12 3.5.2 Sàn tầng hầm 12 3.5.3 Sàn tầng mái .12 3.5.4 Sàn tầng điển hình 13 3.5.5 Sàn tầng vệ sinh 14 3.6 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng 14 3.7 Các trường hợp tải trọng 14 3.7.1 Các trường hợp tải trọng 14 3.7.2 Tổng hợp tổ hợp 15 3.7.3 Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính tốn 15 3.8 Tải trọng gió tĩnh 16 3.9 Tính tốn thành phần động gió .17 3.9.1 Các bước tính tốn thành phần gió động 17 3.9.2 Số dạng dao động cần tính 18 3.9.3 Tính tốn thành phần gió động 18 3.9.4 Kết tính tốn 20 3.10 Tải trọng động đất 24 3.10.1 Tổng quan 24 3.10.2 Tính tốn tải trọng động đất .24 3.10.3.Tính tốn tải trọng động đất phương pháp phổ phản ứng 25 3.10.4 Tổ hợp hệ thành phần động đất 33 CHƯƠNG THIẾT KẾ SÀN tầng ĐIỂN HÌNH 35 4.1 Mở đầu 35 4.2 Tải trọng tác động 35 4.3 Tính tốn cốt thép sàn 35 4.3.1 Phương án tính tốn nội lực .35 4.3.2 Tính tốn 35 4.3.3 Tính tốn thép sàn 36 4.3.4 Kiểm tra sàn theo trạng thái giới hạn II SAFE 37 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG MSSV: 15149124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA CHƯƠNG THIẾT KẾ CẦU THANG 41 5.1 Kích thước hình học sơ tính tốn .41 5.1.1 Kích thước hình học 41 5.1.2 Cấu tạo cầu thang .41 5.2 Tải trọng tác dụng lên cầu thang 41 5.2.1 Tĩnh tải tác dụng chiếu nghỉ 41 5.2.2 Tĩnh tải tác dụng lên nghiêng 42 5.2.3 Hoạt tải .42 5.3 Tính tốn nội lực thang 43 5.3.1 Tính tốn nội lực ETABS 43 5.3.2 Tính tốn cốt thép thang 45 CHƯƠNG THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC VÀ TRỤC C 46 6.1 Mở đầu 46 6.2 Mơ hình tính tốn 47 6.2.1 Tổ hợp tải trọng kiểm tra chuyển vị đỉnh cơng trình .47 6.2.2 Kiểm tra chuyển vị đỉnh cơng trình 47 6.3 Tính tốn cốt thép cho phần tử cột 48 6.3.1 Lý thuyết tính toán .48 6.3.2 Nội lực cột nén lệch tâm xiên 48 6.3.3 Lý thuyết tính thép dọc cho cột lệch tâm xiên 49 6.3.4 Bố trí thép cột .53 6.3.5 Lý thuyết tính tốn thép đai cho cột 53 6.4 Tính tốn cốt thép dọc cho cột C1, C6, C5 54 6.5 Tính tốn cốt thép cho phần tử dầm 57 6.5.1 Tính tốn cốt thép dọc 57 6.5.2 Tính toán cốt đai 58 6.6 Tính tốn cốt thép vách .72 6.6.1 Phương pháp vùng biên chịu moment 72 6.6.2 Các bước tính tốn thép dọc cho vách .72 6.6.3 Tính tốn cốt ngang cho vách cứng 74 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG MSSV: 15149124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 6.6.4 Tính tốn cốt thép cho trường hợp cụ thể 75 6.6.5 Ví dụ tính tốn thép chéo cửa thang máy (tầng 2) .76 CHƯƠNG TÍNH TỐN MĨNG CƠNG TRÌNH 91 7.1 Tổng quan móng 91 7.2 Khảo sát địa chất cơng trình xây dựng 91 7.3 Phương án thiết kế móng cơng trình 94 7.4 Tính tốn cọc cơng trình 94 7.4.1 Chọn kích thước, vật liệu chiều sâu chôn cọc .94 7.4.2 Tính tốn sức chịu tải cọc 95 7.5 Thiết kế móng cột biên (M1) .102 7.5.1 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc 102 7.5.2 Kiểm tra áp lực đất tác dụng lên mũi cọc 104 7.5.3 Tính lún móng M1 106 7.5.4 Kiểm tra xuyên thủng móng M1 108 7.5.5 Thiết kế cốt thép đài móng M1 SAFEV12 108 7.6 Thiết kế móng cột (M2) .109 7.6.1 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc 109 7.6.2 Kiểm tra áp lực đất tác dụng lên mũi cọc 111 7.6.3 Tính lún móng M2 113 7.6.4 Kiểm tra xuyên thủng móng M2 115 7.6.5 Thiết kế cốt thép đài móng M2 SAFEV12 115 7.7 Thiết kế móng vách biên (M3) 116 7.7.1 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc 116 7.7.2 Kiểm tra áp lực đất tác dụng lên mũi cọc 118 7.7.3 Tính lún móng M3 120 7.7.4 Kiểm tra xuyên thủng móng M3 122 7.7.5 Thiết kế cốt thép đài móng M3 SAFEV12 122 7.8 Thiết kế móng lõi thang máy (M4) 123 7.8.1 Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất 123 7.8.2 Sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn SPT .125 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG MSSV: 15149124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 7.8.3 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc 127 7.8.4 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc 128 7.8.5 Kiểm tra áp lực đất tác dụng lên mũi cọc 128 7.8.6 Tính lún móng M4 131 7.8.7 Kiểm tra xuyên thủng móng M4 133 7.8.8 Thiết kế cốt thép đài móng M4 SAFEV12 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO .135 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG MSSV: 15149124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CƠNG TRÌNH 1.1 MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 1.1.1 Giới thiệu cơng trình Trong năm gần đây, dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày nhiều quỹ đất thành phố có hạn, mà giá đất ngày leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả mua đất xây dựng Để giải vấn đề cấp thiết giải pháp xây dựng chung cư cao tầng phát triển quy hoạch khu dân cư quận, khu vực ngoại ô trung tâm thành phố hợp lý Bên cạnh đó, với lên kinh tế thành phố tình hình đầu tư nước ngồi vào thị trường ngày rộng mở, mở triển vọng thật nhiều hứa hẹn việc đầu tư xây dựng cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, khách sạn cao tầng, chung cư cao tầng với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày cao người dân Có thể nói xuất ngày nhiều cao ốc thành phố đáp ứng nhu cầu cấp bách sở hạ tầng mà cịn góp phần tích cực vào việc tạo nên mặt cho thành phố Song song đó, xuất nhà cao tầng góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu áp dụng kỹ thuật đại, cơng nghệ tính tốn, thi công xử lý thực tế, phương pháp thi cơng đại nước ngồi Nhằm mục đích giải u cầu mục đích trên, cơng trình chung cư THE ASCENT thiết kế xây dựng khu nhà cao tầng đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp thích hợp cho sinh sống, giải trí làm việc, chung cư cao tầng thiết kế thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho cộng đồng dân cư sống SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 1.1.2 Vị trí đặc điểm cơng trình 1.1.2.1 Vị trí cơng trình Hình 1.1 Vị trí cơng trình 1.1.2.2 Điều kiện tự nhiên Khí hậu Tp.HCM mang khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa rõ rệt là: mùa mưa mùa khô Mưa bão tập trung từ tháng đến tháng 11 Số nắng trung bình/tháng 160-270 Nhiệt độ khơng khí trung bình 270C Hàng năm có tới 330 ngày có nhiệt độ trung bình 25-280C Lượng mưa cao, bình quân/năm 1.949 mm, Số ngày mưa trung bình/năm 159 ngày Ðộ ẩm tương đối khơng khí bình qn/năm 79.5%; bình qn mùa mưa 80% trị số cao tuyệt đối tới 100%; bình quân mùa khô 74.5% mức thấp tuyệt đối xuống tới 20% Về gió, Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng hai hướng gió chủ yếu gió mùa Tây - Tây Nam Bắc - Ðông Bắc Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào mùa mưa, khoảng từ tháng đến tháng 10, tốc độ trung bình 3.6m/s gió thổi mạnh vào tháng 8, tốc độ trung bình 4.5 m/s Gió Bắc- Ðông Bắc từ biển Đông thổi vào mùa khô, khoảng từ tháng 11 đến tháng 2, tốc độ trung bình 2.4 m/s Ngồi có gió tín phong, hướng Nam - Ðông Nam, khoảng từ tháng đến tháng tốc độ trung bình 3.7 m/s Về Tp.HCM thuộc vùng không SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA có gió bão Năm 1997, biến động tượng El-Nino gây nên bão số 5, phần huyện Cần Giờ bị ảnh hưởng mức độ nhẹ 1.1.3 Quy mơ cơng trình 1.1.3.1 Loại cơng trình Cơng trình dân dụng cấp ( số tầng > 20 ) 1.1.3.2 Số tầng Có tầng hầm, 20 tầng tầng mái 1.1.3.3 Cao độ tầng Bảng 1.1 Cao độ sàn tầng Tầng Cao độ (m) Tầng Tầng hầm -2.000 Tầng 11 Tầng 1.4 Tầng 12 Tầng Tầng 13 Tầng 8.6 Tầng 14 Tầng 12.2 Tầng 15 Tầng 15.8 Tầng 16 Tầng 19.4 Tầng 17 Tầng 23 Tầng 18 Tầng 26.6 Tầng 19 Tầng 30.2 Tầng 20 Tầng 10 33.8 Tầng thượng Cao độ (m) 37.4 41 44.6 48.2 51.8 55.4 59.0 62.6 66.2 69.8 73.4 1.1.3.4 Chiều cao cơng trình Chiều cao cơng trình là: H = 73.4m (tính từ cốt 0.000m chưa tính tầng hầm) 1.1.3.5 Diện tích xây dựng Diện tích xây dựng cơng trình là: 46.00m x 27.50m = 1265m2 1.1.3.6 Vị trí giới hạn cơng trình – Hướng đông: khu đất trống – Hướng tây: giáp đường Quốc Hương – Hướng nam: giáp đường Ngô Quang Huy – Hướng bắc: khu đất trống 1.1.3.7 Công công trình Tầng hầm: bố trí nhà xe phịng kĩ thuật phòng chức Tầng trệt: ban quản lý tòa nhà, siêu thị, khu sinh hoạt chung Tầng – 20: chung cư Tầng mái: bố trí hồ nước mái, phòng kĩ thuật SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 1.2 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CƠNG TRÌNH 1.2.1 Giải pháp mặt Mặt có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất là: 1581m2 Tầng hầm nằm cốt cao độ - 2.000m bố trí ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm (độ dốc i = 20%) theo hướng đường Quốc Hương để giúp thuận tiện cho việc lưu thông lên xuống tầng hầm ta thấy công công trình chung cư cao cấp nên phần lớn diện tích tầng hầm dùng cho việc để xe lại, khách hàng hướng đến cơng trình người có thu nhập cao, nên việc bố trí khơng gian tầng hầm để xe ô tô cần thiết, bên cạnh bố trí để xe gắn máy Bố trí hộp gen hợp lý tạo khơng gian thống mát cho tầng hầm hệ thống cầu thang thang máy bố trí vị trí hầm giúp cho người sử dụng nhìn thấy lúc vào giúp phục vụ việc lại, đồng thời hệ thống PCCC dể dàng nhìn thấy có cố cháy nổ xảy Tầng coi khu sinh hoạt chung cho tồn khối nhà, trang trí đẹp mắt với việc: cột ốp đá, bố trí khu siêu thị phịng khách tạo khơng gian sinh hoạt chung cho tầng khối nhà Đặc biệt phòng quản lý cao ốc bố trí vị trí khách nhìn thấy có việc cần thiết khu nội cao ốc bố trí khu có lối vào riêng Nói chung dễ hoạt động quản lý bố trí phịng kiến trúc mặt có Tầng điển hình (tầng đến 14) mặt tầng cho ta thấy rõ chức khối nhà, hộ bố trí hợp lý xung quanh lối chung giúp cho giao thông tiện lợi với việc hiệu q trình sử dụng cơng trình 1.2.2 Giải pháp mặt đứng hình khối 1.2.2.1 Giải pháp mặt đứng Nét đặc trưng cơng trình mặt tiếp giáp với đường, mục đích sử dụng làm chung cư, nên mặt cơng trình trang trí gạch ốp tường kết hợp với sơn nước làm bật bề ngồi cho cơng trình 1.2.2.2 Giải pháp hình khối Hình dáng cao vút, vươn thẳng lên khỏi tầng kiến trúc cũ thấp với kiểu dáng đại, mạnh mẽ,nhưng không phần mềm mại thể quy mơ tầm vóc cơng trình tương xứng với chiến lược phát triển đất nước 1.2.3 Giải pháp giao thơng cơng trình Hệ thống giao thông giúp nối liền không gian chức cơng trình theo phương ngang phương đứng Hệ thống giao thông ngang bao gồm hành lang, lối lộ thiên v.v… Hệ thống giao thông đứng bao gồm thang bộ, thang máy, v.v Giao thơng đứng: có buồng thang máy, cầu thang nằm lõi cứng đặt tâm cơng trình giúp tăng ổn định cơng trình Hệ thống giao thơng ngang: xung quanh cơng trình có bố trí lối rộng đảm bảo yêu cầu không gian kiến trúc yêu cầu kỹ thuật lưu thông xe SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA xung quanh cơng trình, phịng cháy chữa cháy trường hợp khẩn cấp tầng có bố trí hành lang dẫn đến hộ, lối đơn giản xen hai lõi thang máy đảm bảo độ thơng thống cho nút giao thông đứng ngang công trình 1.3 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC 1.3.1 Hệ thống điện Cơng trình sử dụng điện cung cấp từ hai nguồn: lưới điện Thành Phố máy phát điện riêng có cơng suất 150kVA(kèm thêm máy biến áp, tất đặt tầng để tránh gây tiếng ồn độ rung làm ảnh hưởng đến sinh hoạt) Toàn đường dây điện ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời thi công) Hệ thống cấp điện hộp kỹ thuật đặt ngầm tường phải bảo đảm an toàn không qua khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng cần sữa chữa Ở tầng có lắp đặt hệ thống an tồn điện: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80 A bố trí theo tầng theo khu vực (đảm bảo an tồn phịng chống cháy nổ) 1.3.2 Hệ thống cấp nước Nguồn nước cấp chọn dùng nguồn nước chung cho thành phố qua tính tốn đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước việc đảm bảo vệ sinh nguồn nước Ngoài ra, nước sinh hoạt chữa cháy dự trữ bể ngầm bồn chứa máy đề phòng trường hợp hệ thống nước máy thành phố không đủ cung cấp tình khẩn cấp 1.4 CÁC TIÊU CHUẨN QUY ĐỊNH DÙNG TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.4.1 Các tiêu chuẩn dùng thiết kế kết cấu [1] TCVN 2737:1995: Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế [2] TCXD 229 : 1999 Chỉ dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió theo TCVN 2737 : 1995 [3] TCVN 9386 : 2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất [4] TCVN 5574 : 2012 Kết cấu Bê Tông Bê Tông Cốt Thép –Tiêu chuẩn thiết kế [5] TCXD 198 : 1997 Nhà cao tầng –Thiết kế kết cấu Bê Tơng Cốt Thép tồn khối [6] TCVN 5575 – 2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế [7] ACI 318 – 2011 1.4.2 Các tiêu chuẩn dùng thiết kế móng [8] TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình [9] TCVN 10304 : 2014 Móng cọc –Tiêu chuẩn thiết kế 1.4.3 Hệ thống thoát nước 1.4.3.1 Hệ thống thoát nước thải Nước sinh hoạt nước mưa tập trung rãnh, dẫn xuống đất theo đường ống kỹ thuật vào cống rãnh, hố ga nội sau hệ thống thoát nước khu vực Tất hệ thống có điểm để sữa chữa bảo trì SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Bảng 7.17 Bảng tính lún móng M3 Phân tố Điểm z (m) Z/B L/B K0 Ϭgl (kN/m²) Ϭbt (kN/m²) 0 1.27 84.613 381.650 0.5 0.045 1.27 0.9996 84.578 387.065 0.5 0.045 1.27 0.9996 84.578 387.065 0.090 1.27 0.9968 84.341 392.480 0.090 1.27 0.9968 84.341 392.480 1.5 0.136 1.27 0.9896 83.735 397.895 1.5 0.136 1.27 0.9896 83.735 397.895 4 0.181 0.181 1.27 0.9768 0.9768 82.651 82.651 403.310 403.310 81.048 408.725 2.5 0.226 1.27 1.27 0.9579 p2i (kN/m²) 384.358 468.953 0.4334 0.4192 0.4957 389.773 474.232 0.4325 0.4183 0.4953 4.5764 4.6535 395.188 479.225 0.4316 0.4175 0.4931 4.6535 4.7519 400.603 483.795 0.4307 0.4167 0.4884 406.018 487.867 0.4298 0.4160 0.4809 e1i Ta có lớp phân tố thứ có σ bt = 408.725(kN/m ) > 5×σ gl = 405.24(kN/m )  Dừng tính lún Tổng độ lún móng: S = 2.4534 (cm) < (cm)  Thỏa điều kiện lún móng SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 121 MSSV: 15149204 e2i Si (cm) Ϭbt/Ϭg p1i (kN/m²) l 4.5105 4.5764 4.7519 4.8797 4.8797 5.0430 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 7.7.4 Kiểm tra xun thủng móng M3 Hình 7.13 Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M3 theo phương X Y Ta có: ho = 2.35m Fcx  0.75R bt  (2b c  2h c  4h )  h  0.75 1.2  (2 1700   400   2350)  2350 10 3  28764(kN) Lực xuyên thủng Fxt = 2Pmax = 2×2975.143 = 5950.286(kN) < Fcx = 28764 (kN) 7.7.5 Thiết kế cốt thép đài móng M3 SAFEV12 Hình 7.14 Phản lực đầu cọc móng M3 Phản lực đầu cọc Pmax = 3363.887 (kN) < 3600(kN) Nhận xét: Giá trị Pmax Pmin thu từ mơ hình kết tính tay gần tương đương nhau, sử dụng phần mềm SAFE để tính tốn nội lực cho đài móng M3 Nội lực để tính tốn cốt thép cho đài móng lấy từ dải Strip chia kín đài móng mơ hình SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 122 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Hình 7.15 Moment phương X Y móng M3 Tính tốn cốt thép: Chọn agt lớp agt.d = angàm + 20 = 150 + 20 = 170 (mm) Chọn agt lớp agt.t = 45 (mm) Bề rộng tính tốn b = 1000 (mm) h  H d  a gt   m  R b bh M      2 m  A s  R b bh Rs Bảng 7.18 Bảng tính thép đài móng M3 Phương Vị trí M ho (kN.m) (mm) αm ζ As μ% mm2 Lớp 124.597 2455 0.001 0.001 X Lớp 1575.133 2330 0.017 0.017 Lớp 2455 0.001 0.001 81.643 Y Lớp 2680.116 2330 0.029 0.029 7.8 THIẾT KẾ MÓNG LÕI THANG MÁY (M4) Chọn cọc loại có Lcọc = 40m 139.13 Chọn thép Ø a Aschọn mm2 0.023 12 200 565 1868.20 0.105 25 200 2454 91.15 0.023 12 200 565 3198.55 0.140 25 150 3273 7.8.1 Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất (Mục 7.2.3 TCVN 10304-2014) + Sức chịu tải trọng nén Rc,u cọc treo đóng ép nhồi, cọc khoan nhồi xác định tổng sức kháng đất mũi cọc thân cọc: R c,u   c   cq q b A b + u   cf f i li  (Công thức 12 TCVN 10304-2014) SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 123 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Trong đó: – γcq: hệ số điều kiện làm việc đất mũi có xét đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức kháng đất γcq = (Bảng TCVN 10304:2014) – γcf: Hệ số điều kiện làm việc đất thân cọc có xét đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức kháng đất γcf = (Bảng TCVN 10304:2014) – u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc, u = 3.142(m) – Ab: Diện tích cọc tựa lên đất, Ab = 0.785 m2 – li: Chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i” – fi: Cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” (Bảng TCVN 103042014) – qb: Cường độ sức kháng đất mũi cọc, lớp đất mũi cọc cao trình -43.5m sét có độ sệt IL = 0.24, giá trị qb xác định theo Bảng 7, TCVN 10304:2014 : q b  3300(kN / m ) + Chiều sâu hạ cọc h = 44.5m; đường kính cọc d = 1.0 m Chiều dài cọc L=38.5m Xác định   cf  fi  li (Đất chia thành lớp đồng chất không 2m): Bảng 7.19 Bảng xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất Lớp Loại đất Đất dính Độ sệt IL 0.580 Độ sâu (m) -5.7 -6.7 Li (m) 1.2 2 2 1.2 Độ sâu Ztbi (m) 5.1 6.2 7.7 9.7 11.7 13.7 15.7 17.3 18.4 fi (kN/m2) 18.5 19.5 61.4 64.55 67.38 70.18 72.98 75.22 76.76 22.2 19.5 122.8 129.1 134.76 140.36 145.96 90.264 76.76 γcf.fi.li Đất rời 0.000 -8.7 -10.7 -12.7 -14.7 -16.7 -17.9 -18.9 4a Đất dính 0.220 -20.8 1.9 19.85 74.202 140.984 0.000 -22.8 -24.8 -26.8 -28.8 -30.8 -32.8 -34.8 2 2 2 21.8 23.8 25.8 27.8 29.8 31.8 33.8 81.52 84.32 87.12 89.92 92.72 93 93 163.04 168.64 174.24 179.84 185.44 186 186 Đất rời SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 124 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đất dính 0.24 GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA -36.3 1.5 35.55 93 139.5 -38.3 -40.3 -42.3 -42.3 -44.3 -44.5 2 2 0.2 37.3 39.3 41.3 41.3 43.3 44.4 82.2 82.2 82.2 82.2 82.2 82.2 164.4 164.4 164.4 164.4 164.4 16.44  cf  f i  li 3079.43 Vậy SCT cọc theo tiêu lý đất nền:  R c,u  1 1 3300  0.785  3.145  3079.43   12275.307  kN  7.8.2 Sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn SPT Sức chịu tải cọc theo công thức Nhật Bản (10304:2014) R c,u3 =γ c (q p A b +u( γ cf f ci lci + γ cf f si lsi ))  γ c (Q p +Q f ) Trong đó: + Qp: Sức kháng mũi + Qf: Sức kháng thành * Sức kháng mũi Qp = qp×Ap Ta sử dụng cọc khoan nhồi với SPT trung bình mũi cọc Np = 45 lớp đất sét trạng thái cứng mũi cọc (Mục G.3.2 TCVN 10304-2014)  q b   c u   6.25  45  1687.5(kN / m ) * Sức kháng thành + Đối với đất dính: Qf = fci×lci Trong đó: fci cường độ sức kháng đất dính thân cọc fci = αp×fL×cui cui: Lực dính khơng nước lớp đất thứ i (=6.25Nci kPa) + Đối với đất rời: Qf = u×fsi×lsi 10 N si Trong đó: fsi cường độ sức kháng đất rời thân cọc fsi = SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 125 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Bảng 7.20 Sức kháng ma sát theo thí nghiệm tiêu chuẩn SPT Độ v,zi Li Lớp Loại đất sâu Ztbi (m) Nci cui (m) (kN/m2) (m) -5.7 1.2 5.1 6.25 68.66 Đất dính -6.7 6.2 43.75 80.43 -8.7 7.7 -10.7 9.7 -12.7 11.7 Đất rời -14.7 13.7 -16.7 15.7 -17.9 1.2 17.3 -18.9 18.4 4a Đất dính -20.8 1.9 19.85 14 87.5 228.26 -22.8 21.8 -24.8 23.8 -26.8 25.8 -28.8 27.8 Đất rời -30.8 29.8 -32.8 31.8 -34.8 33.8 -36.3 1.5 35.55 37.3 -38.3 33 206.25 417.51 -40.3 39.3 37 231.25 439.11 41.3 38 237.5 460.71 Đất dính -42.3 43.3 -44.3 45 281.25 482.31 0.2 44.4 -44.5 45 281.25 494.19 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 126 p L/D fl fci fci×lci Nsi fsi fsi×lsi 0.7845 0.963 0.8399 0.8037 0.8161 0.741 0.7565 1.2 2.2 16.3 33.8 35.8 37.8 39.8 40 1 1 1 1 6.25 34.322 84.259 173.23 185.86 193.82 208.41 212.77 7.5 34.322 160.09 346.46 371.71 387.65 416.81 42.55 13 14 14 12 16 17 14 19 19 21 29 - 13.333 16.667 13.333 23.333 43.333 46.667 46.667 40 53.333 56.667 46.667 63.333 63.333 70 96.667 - 26.667 33.333 26.667 46.667 86.667 56 46.667 80 106.67 113.33 93.333 126.67 126.67 140 145 - MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP f l i i GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA  3021.433 (kN/m) Sức chịu tải theo thí nghiệp SPT:  R c,u1  1687.5  0.785  3.142  3021.433  10818.03(kN) + Sức chịu tải thiết kế RTK = min(12275.307; 10818.03) = 10818.03 (kN) + Chọn sức chịu tải thiết kế 0 1.15 10818.03  RTK   7727.16 (kN) PTK =  n  k 1.15 1.4  Chọn PTK = 7700 (kN) Điều kiện: PVL  Ptk  Thỏa 7.8.3 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc Lực tác dụng lớn lên móng M4: Ntt = 149225.249 (kN) Sơ số lượng cọc: + Sức chịu tải cọc sử dụng: PTK = 7700 (kN) + n coc = 1.2× N tt 149225.249 = 1.2× = 23.25  Chọn 25 cọc PTK 7700 + Chọn kích thước đài cọc bố trí sau: Hình 7.16 Mặt móng M4 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 127 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Khoảng cách tim cọc s = 3d = 3.0m Khoảng cách từ tim cọc tới mép đài s = d = 1.0m Sử dụng phần mềm SAFE V12 để mơ hình với hệ số Point Spring k=P/S theo phụ lục B TCVN 10304-2014 Trong đó: D QL 7700  38.5     0.0216(m) 100 AE 100 0.785  3.25  107 P 7700 k   356.155(kN / mm) s 0.0216 103 s 7.8.4 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc Do bố trí cọc đài móng lõi thang phức tạp, nên việc tính tốn kiểm tra thủ cơng gặp nhiều khó khăn, mặt khác tin cậy mơ hình phân tích kiểm chứng mơ hình đơn giản so sánh đối chiếu nên việc tính tốn móng lõi thang thực với hỗ trợ phần mềm SAFE V.12 Hình 7.17 Phản lực đầu cọc móng lõi thang máy (M4) Ta có: Pmax = 6168.713 (kN) < PTK = 7700 (kN)  Thỏa điều kiện cọc không bị phá hoại Pmin = 5610.951(kN) >  Thỏa điều kiện cọc không bị nhổ 7.8.5 Kiểm tra áp lực đất tác dụng lên mũi cọc + Nội lực kiểm tra: Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc Nmax ứng với giá trị tiêu chuẩn, gần lấy Ntc = Nttmax /1.15 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 128 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Ntt = 149225.246  Ntc = 129761.083 (kN) Mttx = -50561.049  Mtcx = -43966.129 (kNm) Mtty = 33193.731  Mtcy = 28864.114 (kNm) + Xác định kích thước khối móng quy ước: Quan niệm cọc đất cọc làm việc đồng thời khối móng đồng đặt lớp đất bên mũi cọc Mặt truyền tải khối móng quy ước mở rộng so với diện tích đáy đài với góc mở (theo mục 7.4.4, TCVN 10304:2014) Góc ma sát trung bình: tb   h h i i i   2.2 19036 ' 12.2  29012 ' 1.9 11002 ' 15.5  29012 ' 11.2  260 20 '  270 09 ' 2.2  12.2  1.9  15.5  11.2 tb  6.79 Trong đó: –  i : Góc ma sát tính tốn lớp đất có chiều dày li mà cọc xuyên qua; – hi : Chiều dài đoạn cọc lớp đất thứ “i” Hình 7.18 Khối móng quy ước cho móng lõi thang máy (M4) Diện tích đáy khối móng quy ước tính theo cơng thức: Aqu = Lqu×Bqu   Bqu  (Ld  D)  Lc tan  tb   (14  1)   38.5  tan(6.79)  22.16(m)     Lqu  (Bd  D)  Lc tan  tb   (14  1)   38.5  tan(6.79)  22.16(m)   A qu  Bqu  Lqu  22.16  22.16  491.2(m ) Trọng lượng khối móng quy ước: Wqu = Bqu  L qu  H qu   tb  491.2  44.5 11.109  242824.258  kN  Tải trọng quy đáy khối móng quy ước: SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 129 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA N dtc  N tc  Wqu  129761.086  242824.258  372585.344(kN) M tcxd  M tcx  43966.129(kN.m) M tcyd  M tcy  28864.114(kN.m) Độ lệch tâm moment: M tcxd 43966.129 e x  tc   0.118 (m) Nd 372585.344 ey  M tcyd N tc d  28864.114  0.077 (m) 372585.344 Áp lực đất đáy móng: N dtc 372585.344 p    758.523(kN/m ) A qu 491.2 tc tb  6e x 6e y   1    766.846 (kN/m ) L L qu qu   N dtc  6e x 6e y    1    750.199 (kN/m ) A qu  Lqu Lqu  tc p max  tc p N dtc A qu Sức chịu tải tiêu chuẩn đất đáy móng theo Điều 4.5.9, TCVN 9362:2012: R tc  m1  m  A  b   II  B  h   'II  D  cII   'II  h  k tc Trong đó: m1 = 1, m2 = ktc = 1;  II = 27011’  A = 0.926, B = 4.702, D = 7.196; b = 14 (m); h = Hqu = 44.5 (m)  II : Dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống,  II = 10.78 (kN/m3)  ' II : Dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên 17  0.2   1.1  10.7  2.4  12.2 10.83  1.9 10  15.5 10.83  11.2  10.78 3.2  1.1  2.4  12.2  1.9  15.5  11.2  11.109(kN/m )  'II  cII = 29.06 (kN/m2); ho: Chiều sâu đến tầng hầm, ho = h – htđ; htđ: Chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ tầng hầm bên nhà có tầng hầm h td  h1  h   bt 25  42.5  0.25   43.063(m) '  II 11.109 h o  h  h td  44.5  43.063  1.437 (m) h1: Chiều dày lớp đất phía đáy móng, h1 = 42.5 (m); h2: Chiều dày kết cầu sàn tầng hầm, h2 = 0.25 (m); SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 130 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA  'II : Dung trọng bê tông sàn tầng hầm,  'II = 25 (kN/m3); Vậy sức chịu tải tiêu chuẩn đất đáy móng là: 1  0.926 15.525 10.78  4.702  44.5 11.109  7.196  29.06  11.109 1.437   2672.563(kN/m2 ) R tc  Kiểm tra áp lực đáy móng: p tctb  750.1 (kN/m )  R tc  2672.563(kN/m )  Nền mũi cọc làm việc giai đoạn đàn hồi Do tính móng theo mơ hình bán khơng gian đàn hồi 7.8.6 Tính lún móng M4 Chia lớp đất mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày hi= 1m Tính ứng suất gây lún thỏa điều kiện σibt ≥ σigl (vị trí ngừng tính lún) với: 0bt  Wqu A qu  242824.258  494.351 (kN/m ) 491.2 ibt  (ibt1)   i h i Trong đó: + igl  k 0i  (igl1) Ứng suất gây lún đáy lớp thứ “i” + k0i: Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số Lqu/Bqu Z/Bqu gl0  N tc 129761.086   229.715(kN/m ) A qu 491.2 Ta có: i bt 494.351   2.152   Cần tính lún cho móng i gl 229.715 Bảng 7.21 Quan hệ e – p 50 P (kN/m2) e 0.492 0.481 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG 100 0.462 TRANG 131 200 0.446 400 0.435 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Bảng 7.22 Bảng tính lún móng M4 Phân tố 10 Điểm z (m) Z/B L/B K0 Ϭgl (kN/m²) Ϭbt (kN/m²) 0 0.000 1.0000 229.715 494.351 1 0.071 0.9979 229.226 505.131 1 0.071 0.9979 229.226 505.131 2 0.143 0.9842 226.084 515.911 2 0.143 0.9842 226.084 515.911 3 0.214 0.9526 218.817 526.691 3 0.214 0.9526 218.817 526.691 4 0.286 0.9032 207.477 537.471 4 0.286 0.9032 207.477 537.471 5 0.357 0.8408 193.148 548.251 5 0.357 0.8408 193.148 548.251 6 0.429 0.7716 177.244 559.031 6 0.429 0.7716 177.244 559.031 7 0.500 0.7009 161.004 569.811 7 0.500 0.7009 161.004 569.811 8 0.571 0.6326 145.308 580.591 8 0.571 0.6326 145.308 580.591 9 0.643 0.5689 130.678 591.371 9 0.643 0.5689 130.678 591.371 10 10 0.714 0.5109 117.361 602.151 p1i (kN/m²) p2i (kN/m²) e1i e2i Si (cm) 499.741 729.211 0.4295 0.4169 0.8829 510.521 738.175 0.4289 0.4164 0.8763 521.301 743.751 0.4283 0.4161 0.8566 532.081 745.228 0.4277 0.4160 0.8211 542.861 743.173 0.4271 0.4161 0.7720 553.641 738.837 0.4265 0.4164 0.7140 564.421 733.544 0.4260 0.4167 0.6523 575.201 728.357 0.4254 0.4169 0.5910 585.981 723.974 0.4248 0.4172 0.5327 596.761 720.780 0.4242 0.4174 0.4789 Ta có lớp phân tố thứ 10 có σ bt = 602.151(kN/m ) > 5×σ gl = 586.805(kN/m )  Dừng tính lún 2 Tổng độ lún móng: S = 6.95 (cm) < (cm)  Thỏa điều kiện lún móng SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 132 MSSV: 15149204 Ϭbt/Ϭgl 2.1520 2.2036 2.2036 2.2819 2.2819 2.4070 2.4070 2.5905 2.5905 2.8385 2.8385 3.1540 3.1540 3.5391 3.5391 3.9956 3.9956 4.5254 4.5254 5.1308 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA 7.8.7 Kiểm tra xun thủng móng M4 Hình 7.19 Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M4 theo phương X Y Theo điều kiện tuyệt đối cứng: h0 = 2.35 (m) > Bd  bc 14  11 L  hc 14  11    1.5 h0 > d  1.5 2 2 Kết luận: Điều kiện chống xuyên thủng đảm bảo 7.8.8 Thiết kế cốt thép đài móng M4 SAFEV12 Hình 7.20 Moment phương X Y móng M4 Tính tốn cốt thép: Chọn agt lớp agt.d = angàm + 20 = 150 + 20 = 170 (mm) Chọn agt lớp agt.t = 45 (mm) Bề rộng tính tốn b = 1000 (mm) h  H d  a gt   m  R b bh M      2 m  A s  R b bh Rs SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 133 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA Bảng 7.23 Bảng tính thép đài móng M4 Phương X Y Vị trí M ho (kN.m) (mm) Lớp 164.194 Lớp 3721.413 Lớp 212.119 Lớp 2839.184 αm As ζ mm2 Aschọn mm2 2455 0.002 0.002 0.023 12 200 565 2330 0.040 0.041 4467.79 0.203 28 130 4737 2455 0.002 0.002 0.023 12 200 565 2330 0.031 0.031 3391.44 0.147 28 180 3421 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG 183.38 μ% Chọn thép Ø a 236.97 TRANG 134 MSSV: 15149204 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN KHOA TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 2737 : 1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế [2] TCXD 229 : 1999 Chỉ dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió theo TCVN 2737 : 1995 [3] TCVN 9386 : 2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất [4] TCVN 5574 : 2012 Kết cấu Bê Tông Bê Tông Cốt Thép - Tiêu chuẩn thiết kế [5] TCXD 198 : 1997 Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu Bê Tông Cốt Thép toàn khối [6] TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình [7] TCVN 10304 : 2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [8] TC ACI 318-2011 [9] Hướng dẫn thiết kế kết cấu nhà cao tầng BTCT chịu động đất theo TCXDVN 375 : 2006” - NXB Xây Dựng, - 2009 [10] Nhà cao tầng bê tông cốt thép, Võ Bá Tầm, NXH ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 250 trang [11] Nguyễn Đình Cống, Sàn bê tơng cốt thép tồn khối - NXB Xây Dựng Hà Nội 2008 [12] Nguyễn Đình Cống, Tính tốn thực hành cấu kiện BTCT - Tập - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2009 [13] Nguyễn Đình Cống, Tính tốn thực hành cấu kiện BTCT - Tập - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2009 [14] Nguyễn Đình Cống, Tính tốn tiết diện cột BTCT - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2006 SVTH: VÕ VĂN TRỌNG TRANG 135 MSSV: 15149204 ... số tầng > 20 ) 1.1.3.2 Số tầng Có tầng hầm, 20 tầng tầng mái 1.1.3.3 Cao độ tầng Bảng 1.1 Cao độ sàn tầng Tầng Cao độ (m) Tầng Tầng hầm -2.000 Tầng 11 Tầng 1.4 Tầng 12 Tầng Tầng 13 Tầng 8.6 Tầng. .. Tầng 12 Tầng Tầng 13 Tầng 8.6 Tầng 14 Tầng 12.2 Tầng 15 Tầng 15.8 Tầng 16 Tầng 19.4 Tầng 17 Tầng 23 Tầng 18 Tầng 26.6 Tầng 19 Tầng 30.2 Tầng 20 Tầng 10 33.8 Tầng thượng Cao độ (m) 37.4 41 44.6... 60  60 Tầng 10 80  80 Tầng 70  70 Tầng 90  90 Tầng 70  70 Tầng 90  90 Tầng 70  70 Tầng 90  90 Tầng 70  70 Tầng 100  100 Tầng 70  70 Tầng 100  100 Tầng 70  70 Tầng 100  100 Tầng 80