KIẾN TRÚC
TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH
I NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Trong bối cảnh hội nhập và phát triển kinh tế hiện nay, nhu cầu tìm kiếm nơi an cư với môi trường sống trong lành và đầy đủ tiện ích ngày càng gia tăng Điều này đã thúc đẩy sự ra đời của nhiều khu căn hộ cao cấp, đáp ứng mong muốn của người dân Chung cư Tân Tạo 1 là một trong những công trình xây dựng tiêu biểu trong xu hướng này, mang đến không gian sống lý tưởng cho cư dân.
Với nhu cầu nhà ở ngày càng tăng và quỹ đất tại trung tâm thành phố hạn chế, việc đầu tư vào các dự án chung cư cao tầng ở vùng ven là hợp lý và cần thiết Những dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu về chỗ ở mà còn góp phần cải thiện bộ mặt đô thị nếu được thiết kế và tổ chức hài hòa với môi trường xung quanh.
Khu căn hộ phức hợp thương mại dịch vụ TÂN TẠO 1 được ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu sống, giải trí và làm việc của cư dân Đây là một tòa nhà cao tầng hiện đại, được thiết kế với chất lượng cao và đầy đủ tiện nghi, bao gồm các khu vực giải trí, thương mại và mua sắm, tạo nên một không gian sống lý tưởng và cảnh quan đẹp.
II GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
- Địa chỉ: Quốc Lộ 1A, Phường Tân Tạo A, Quận Bình Tân, TP Hồ Chí Minh
Khu chung cư Tân Tạo 1, tọa lạc tại Phường Tân Tạo A, nằm trong khu dân cư Bắc Lương Bèo và có vị trí đắc địa trên mặt tiền quốc lộ 1A Gần kề với KCN Tân Tạo và KCN Pou Yen, khu chung cư này được kết nối thuận lợi với các tuyến giao thông chính như Quốc lộ 1A, Đường Bà Hom, Đường số 7, Tỉnh lộ 10, và Đường Kinh Dương Vương, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển đến Quận 6, Quận 12, Quận Tân Phú, Quận Bình Tân và Huyện Bình Chánh.
Chung cư Tân Tạo 1 nằm gần chợ Bà Hom, thuận tiện cho cư dân với vị trí gần trường tiểu học Bình Tân, trường trung học Ngôi Sao, cũng như các siêu thị Coopmart và BigC An Lạc Bên cạnh đó, khu vực này còn gần các bệnh viện Quốc Ánh và Triều An, đáp ứng đầy đủ nhu cầu sống và chăm sóc sức khỏe của cư dân.
+ Đảm bảo 15% diện tích cây xanh và hành lang xanh cách ly quốc lộ 1A cho bóng mát, không khí trong lành, môi trường và tiện ích khép kín
III GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC
1 Mặt bằng và phân khu chức năng
- Chung cư Tân tạo 1 gồm 15 tầng bao gồm: 1 tầng hầm, 13 tầng nổi và 1 tầng mái
- Công trình có diện tích 38x40m Chiều dài công trình 40m, chiều rộng công trình 38m
- Diện tích sàn xây dựng
- Được thiết kê gồm: 1 khối với 96 căn hộ
- Bao gồm 4 thang máy 3 thang bộ
- Tầng trệt bố trí thương mại – dịch vụ
- Lối đi lại, hành lang trong chung cư thoáng mát và thoải mái
Cốt cao độ được xác định tại các vị trí quan trọng như mặt trên sàn tầng hầm, mặt đất hoàn thiện, mặt trên đáy sàn tầng hầm và đỉnh công trình.
- Công trình có dạng hình khối thẳng đứng Chiều cao công trình là 48.5m
- Mặt đứng công trình hài hòa với cảnh quan xung quanh
Công trình được xây dựng từ các vật liệu chính như đá Granite, sơn nước, lam nhôm, khung inox trang trí và kính an toàn, mang lại vẻ đẹp hài hòa và tao nhã Những vật liệu này không chỉ tạo ra sự sang trọng mà còn đảm bảo khả năng cách âm và cách nhiệt hiệu quả.
- Hệ thống giao thông phương ngang trong công trình là hệ thống hành lang
Hệ thống giao thông đứng của công trình bao gồm thang bộ và thang máy Cụ thể, có hai thang bộ ở hai bên và một thang bộ ở giữa Ngoài ra, công trình còn được trang bị bốn thang máy, được bố trí ở vị trí trung tâm.
- Hệ thống thang máy được thiết kế thoải mái, thuận lợi và phù hợp với nhu cầu sử dụng trong công trình
IV GIẢI PHÁP KĨ THUẬT
Hệ thống điện của khu đô thị cung cấp điện cho công trình thông qua phòng máy điện, từ đó điện được phân phối qua mạng lưới nội bộ Trong trường hợp mất điện, máy phát điện dự phòng được đặt ở tầng hầm có thể ngay lập tức cung cấp điện cho công trình.
Nguồn nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước khu vực và được dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm cũng như bể nước mái Nước được bơm tự động đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính gần phòng phục vụ.
- Nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực
Công trình được thiết kế với lợi thế không bị hạn chế bởi các công trình lân cận, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đón gió tự nhiên Bên cạnh đó, hệ thống gió nhân tạo từ máy điều hòa nhiệt độ cũng được sử dụng, giúp cải thiện hiệu quả thông gió cho công trình.
- Giải pháp chiếu sáng cho công trình được tính riêng cho từng khu chức năng dựa vào độ rọi cần thiết và các yêu cầu về màu sắc
Hầu hết các khu vực hiện nay sử dụng đèn huỳnh quang ánh sáng trắng và đèn compact tiết kiệm điện, trong khi việc sử dụng đèn dây tóc nung nóng được hạn chế tối đa Đối với khu vực bên ngoài, các loại đèn cao áp halogen hoặc sodium chống thấm được ưa chuộng.
- Công trình bê tông cốt thép bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt
- Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2
- Các tầng đều có đủ 3 cầu thang bộ để đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ
- Bên cạnh đó trên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy
- Công trình được sử dụng kim chống sét ở tầng mái và hệ thống dẫn sét truyền xuống đất
Mỗi tầng đều được trang bị phòng thu gom rác, nơi rác thải được tập trung từ các phòng Sau đó, rác sẽ được chuyển xuống khu vực rác ở tầng hầm, nơi có bộ phận chuyên trách xử lý và đưa rác ra khỏi công trình.
KẾT CẤU
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KỂ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG
I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
1 Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng
- Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:
- Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết cấu ống
- Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung - giằng, kết cấu khung - vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp
Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm: hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ ổn định và khả năng chịu lực của công trình.
- Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình
Kết cấu tường chịu lực, hay còn gọi là vách cứng, là hệ thống tường có khả năng chịu tải trọng đứng và ngang, rất phù hợp cho các chung cư cao tầng Ưu điểm nổi bật của hệ kết cấu này là không cần sử dụng dầm sàn, giúp tối ưu hóa không gian và giảm chiều cao của ngôi nhà Khi kết hợp với hệ sàn, kết cấu tường chịu lực tạo thành một hệ hộp nhiều ngăn với độ cứng không gian lớn, tính liền khối cao và khả năng chịu lực tốt, đặc biệt là với tải trọng ngang.
Công trình chung cư Tân Tạo 1 sử dụng hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợp kết hợp với lõi cứng, được bố trí ở giữa công trình Các cột được sắp xếp xung quanh, trong khi vách cứng bao quanh công trình nhằm đảm bảo khả năng chịu lực và chống xoắn hiệu quả.
2 Hệ kết cấu chịu lực nằm ngang
- Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu
Việc lựa chọn phương án sàn phù hợp là rất quan trọng, vì vậy cần tiến hành phân tích chính xác để xác định phương án tối ưu cho kết cấu công trình.
Do công trình có thiết kế nhà cao tầng với cột lớn, nhằm đảm bảo tính thẩm mỹ cho các căn hộ, giải pháp kết cấu chính được lựa chọn như sau:
Kết cấu móng cọc khoan nhồi, đài băng hay bè
Kết cấu sàn không dầm (không có mũ cột)
Kết cấu công trình bao gồm tường chịu lực với hệ thống vách cứng và cột, tạo thành lưới đỡ cho bản sàn không dầm Các yếu tố này được bố trí ẩn tại các góc căn hộ và được ngàm vào hệ đài, đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
II LỰA CHỌN VẬT LIỆU
- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng khá nhỏ, khả năng chống cháy tốt
- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
- Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
- Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình
- Vật liệu có giá thành hợp lý
Nhà cao tầng thường phải chịu tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng các loại vật liệu nhẹ giúp giảm đáng kể tải trọng cho công trình Điều này không chỉ giảm tải trọng đứng mà còn giảm tải trọng ngang do lực quán tính, từ đó nâng cao hiệu quả và độ bền cho công trình.
Hiện nay, trong lĩnh vực thiết kế kết cấu nhà cao tầng, vật liệu bê tông cốt thép (BTCT) và thép đang trở thành lựa chọn phổ biến và được ưa chuộng bởi các nhà thiết kế.
III CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Kích thước tiết diện dầm được xác định sơ bộ dựa trên nhịp dầm, nhằm đảm bảo thông thủy cần thiết trong chiều cao tầng và khả năng chịu lực tối ưu.
2 Chọn sơ bộ tiết diện cột
- Việc chọn kích thước sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ bền theo kinh nghiệm thiết kế hoặc bằng công thức gần đúng
- Theo công thức (1 – 3) trang 20 sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS.TS Nguyễn Đình Cống, tiết diện cột A 0 được xác định theo công thức :
+ R b - Cường độ tính toán về nén của bê tông
+ N - Lực nén, được tính toán bằng công thức như sau : N m qF s s
+ F s - Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
+ m s - Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái
Tải trọng tương đương q được xác định trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm cả tải trọng thường xuyên và tạm thời từ bản sàn, cùng với trọng lượng của dầm, tường và cột Giá trị này được phân bố đều trên sàn và thường được lấy theo kinh nghiệm thiết kế.
+ Với nhà có bề dày sàn là bé (10 14cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích thước của dầm và cột thuộc loại bé q 10 14(kN/m ) 2
+ Với nhà có bề dày sàn nhà trung bình (15 20cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn) tường, dầm, cột là trung bình hoặc lớn q 15 18(kN /m ) 2
+ Với nhà có bề dày sàn khá lớn (25cm), cột và dầm đều lớn thì q có thể lên đến 2(kN/ m ) 2 hoặc hơn nữa
Hệ số k t được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như mômen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột Theo phân tích và kinh nghiệm của người thiết kế, nếu mômen uốn lớn và độ mảnh cột cao, hệ số k t nên được chọn trong khoảng 1,3 đến 1,5 Ngược lại, khi mômen uốn nhỏ, k t có thể được xác định trong khoảng từ 1,1 đến 1,2.
- Chọn sơ bộ tiết diện cột biên C 1 :
- Chọn sơ bộ tiết diện cột góc C 2 :
- Chọn sơ bộ tiết diện cột giữa C 3 :
BẢNG CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT
Tầng Cột C1 Cột C2 Cột C3 Cột C4
Bảng số liệu diện tích các tầng của tòa nhà cho thấy rằng tất cả các tầng từ tầng hầm đến tầng mái đều có kích thước và diện tích tương tự Cụ thể, mỗi tầng có chiều dài 500 mm, chiều rộng 600 mm, và diện tích 3000 cm2 Các tầng 13 đến 2 đều có chiều dài 700 mm, chiều rộng 700 mm, với diện tích 4900 cm2 Tầng mái có kích thước 800 mm x 800 mm, tương ứng với diện tích 6400 cm2 Cuối cùng, cả tầng trệt và tầng hầm cũng giữ nguyên kích thước 300 mm x 300 mm, với diện tích 900 cm2.
3 Chọn sơ bộ kích thước lõi thang máy
- Kích thước vách được chọn và bố trí chịu được tải trọng công trình và đặc biệt chịu tải trọng ngang do gió, động đất…
- Kích thước tiết diện vách cứng:
4 Chọn sơ bộ kích thước cầu thang bộ a Chọn kích thước sơ bộ thang máy
- Kích thước thang máy được chọn theo Catalogue phù hợp với diện tích hố thang b Chọn kích thước sơ bộ cầu thang bộ
- Cầu thang điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản
- Vế 1 gồm 10 bậc thang với kích thước : h150mm ; b320mm
- Góc nghiêng của cầu thang : tan 150 0, 47 25,11 0
- Chọn chiều dày bản thang:
+ Xem bản thang làm việc giống sàn một phương, ta có L=5,2 m
5 Chọn sơ bộ chiều dày sàn
Chọn h s 230mm, sử dụng bóng D180 có kích thước 240×240, chiều cao
TÍNH TOÁN SÀN VƯỢT NHỊP
Bảng 1 1 Bảng sơ bộ thông số kỹ thuật theo nhịp sàn
Chọn h s 230mm, sử dụng bóng D180 có kích thước 240×240, chiều cao
2 Các nguyên lí sàn Bubble Deck
Các nguyên lý thiết kế Bubble Deck như sau:
+ Mô hình kết cấu dạng hộp rỗng
+ Mô hình kết cấu dạng thanh
+ Mô hình sàn phẳng tương đương
2.1 Mô hình kết cấu dạng hộp rỗng
Có thể sử dụng một số phần mềm như SAFE, ETABS, … để định nghĩa sàn rỗng
Hình 1 1 Mô hình và nội lực của kết cấu dạng hộp rỗng
2.2 Mô hình kết cấu dạng khung
Có thể sử dụng một số phần mềm như ETABS, SAP, … để mô hình sàn dưới dạng các dầm chữ I
Hình 1 2 Mô hình và nội lực của kết cấu dạng khung
2.3 Mô hình sàn tương đương
Áp dụng phương pháp quy đổi tiết diện, trọng lượng và độ cứng của sàn rỗng sang sàn thường, chúng ta có thể sử dụng các số liệu này để tính toán sàn như một sàn phẳng thông thường.
Hình 1 3 Mô hình và nội lực của kết cấu bằng sàn phẳng tương đương
3 Phương pháp quy đổi tính chất từ sàn rỗng qua sàn phẳng tương đương
3.1 Phương pháp quy đổi tương đương dựa trên đặc trưng của tiết diện
Sàn Bubble Deck là hệ sàn hai phương, có cấu tạo như sau:
Hình 1 4 Mặt cắt cấu tạo sàn Bubble Deck
Sàn Bubble Deck bao gồm các dầm chữ I liên tiếp, trong đó một đoạn dầm I có bề rộng 250mm được cắt ra để đánh giá độ cứng và trọng lượng riêng tương đương.
Momen quán tính của tiết diện được xác định như sau:
+ b: Chiều cao tiết diện chữ I
+ h BubbleDeck : Chiều cao của bóng Bubble Deck (chiều cao bụng của tiết diện)
+ t: Chiều rộng bụng tiết diện
Từ momen quán tính, giữ nguyên bề rộng b ta suy ra được chiều cao h của tiết diện quy đổi
Dùng h virtual suy ra được trọng lượng tương đương của tiết diện dựa trên trọng lượng sàn rỗng virtual 2 γ = g h.b
+ γ virtual : Trọng lượng tương đương của sàn rỗng
+ g: Trọng lượng của 1 ô sàn rỗng
+ g solid : Trọng lượng khối sàn đặc
+ g BubbleDeck : Trọng lượng khối sàn rỗng
Sử dụng h virtual và γ virtual làm dữ liệu đàu vào để tính toán nội lực
3.2 Quy đổi tiết diện tương đương dựa vào số liệu đề xuất của nhà cung cấp Để an toàn, sử dụng giá trị được cung cấp bởi nhà sản xuất để tính toán h virtual và virtual γ a) Xác định chiều cao h virtual thông qua tỉ số solid
b) Xác định trọng lượng riêng γ virtual thông qua tỉ số
2 virtual virtual virtual virtual solid beton 2 solid solid beton
Bubb solid beton virtual virtua le l γ Deck b ×h γ
Vậy sàn rỗng Bubble Deck sẽ tương đương với một sàn đặc phẳng có bề dày h ".2 cm , và trọng lượng riêng bằng s 16.57 kN/m 2
4 Tải trọng tác dụng lên sàn
Tĩnh tải tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng bản thân sàn, lớp hoàn thiện và tường xây, với các tải trọng này được phân bố đều trừ trọng lượng tường xây trên dầm Để quy đổi tải trọng của tường, ta sử dụng công thức g tt t = δn.H.t t γt (kN/m²).
Trong đó: n: Hệ số vượt tải δ : Chiều dày tường (m) t
Ht: Chiều cao tường (m) γ : Trọng lượng riêng của tường xây (kN/mt 3 )
Bảng 1 2 Quy đổi tải tường tầng điển hình
Trọng lượng của tường ngăn có thể được chuyển đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn, mặc dù cách tính này chỉ mang tính chất gần đúng Công thức tính tải trọng này là: tc tt t t t t n l h g q A.
Trong đó: n: Hệ số vượt tải lt: Chiều dài tường ht: Chiều cao tường tc gt : Trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường
Với: tường 10 gạch đặc: g tc t 18 kN / m 3 tường 20 gạch có lỗ: g tc t 15 kN / m 3
Tải trọng tường 100: g 100 tc b h t h s 0.1 4 0.2 18 6.84 kN / m
Tải trọng tường 200: g tc 200 b ht hs 0.2 4 0.2 15 11.4 kN / m
Bảng 1 3 Sàn căn hộ, sàn hành lang
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.125
Tổng tĩnh tải lớp hoàn thiện 1.35 1.68
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.125
Vữa trát nền+tạo dốc 18 35 0.63 1.3 0.819
Tổng tĩnh tải lớp hoàn thiện 1.65 2.424
Giá trị hoạt tải lấy từ TCVN 2737:1995 – điều 4.3.1 – bảng 3 được chọn dựa theo chức năng sử dụng của các loại phòng
Hệ số độ tin cậy của tải trọng lấy theo điều 4.3.3
Bảng 1 5 Giá trị hoạt tải sử dụng
STT Chức năng sử dụng sàn
(kN/m 2 ) Hệ số vượt tải n
Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )
11 Mái bằng có sử dụng 0.5 1 1.5 1.3 1.95
5.1 Tổ hợp tính toán cốt thép
Tổ hợp tải trọng dựa theo Code 9.1 tiêu chuẩn [ACI318M-11]
+ 1.2D+1.6L Để tính cốt thép cho sàn ta cần tìm momen lớn nhất trong 2 tổ hợp trên, nên sẽ có thêm một số tổ hợp bao
5.2 Tổ hợp kiểm tra độ võng
Căn cứ theo Table 9.5 – [ACI318M-11] cần kiểm tra độ võng ở 2 trường hợp
Độ võng tức thời (t=0) sẽ tăng lên ngay sau khi thực hiện việc cố định tường bao và vách ngăn Trong khi đó, độ võng tổng (t=) bao gồm độ võng lâu dài do tải dài hạn (bao gồm tĩnh tải và ứng lực trước, tính cả tổn hao dài hạn) cùng với độ võng tức thời tăng thêm do hoạt tải.
Kiểm tra độ võng tức thời do hoạt tải trên sàn, với độ võng giới hạn L/360 hoặc L/180 δ=1.0×δ LL b) Trường hợp 2
Kiểm tra độ võng lâu dài dưới toàn bộ tải trọng là cần thiết, với tiết diện tính toán cho tải dài hạn (bao gồm tĩnh tải và ứng lực) Độ võng cho phép được xác định là L/480 hoặc L/240 Công thức tính độ võng được biểu diễn như sau: δ = δ1 + δ2 - δ3.
Độ võng ngắn hạn do tải ngắn hạn được ký hiệu là δ1, trong khi độ võng dài hạn do tải dài hạn được ký hiệu là δ2 Ngoài ra, δ3 là độ võng do tải trọng bản thân Để xác định độ võng ngắn hạn do tải ngắn hạn, ta sử dụng tổ hợp là 0.5LL.
Theo 9.5.2.5 ACI 318-2011, độ võng dài hạn gấp đôi độ võng ngắn hạn nên độ võng dài hạn do tải trọng dài lấy theo tổ hợp sau:
2(1.0SW+1.0SDL+1.0WL+0.5LL) Độ võng tải trọng bản thân lấy theo tổ hợp:1.0SW
II TÍNH TOÁN SÀN Bubble Deck SỬ DỤNG PHẦN MỀM SAFE
2 Mô hình tính toán sàn Bubble Deck trong phần mềm
Hình 1 6 Dãy strip theo phương X
Hình 1 7 Dãy strip theo phương Y
3 Kiểm tra độ võng cho phép
3.1 Kiểm tra độ võng đàn hồi của sàn Độ võng giới hạn của sàn theo tiêu chuẩn ACI 318M-2011: 1
Hình 1 10 Độ võng của sàn
Kiểm tra độ võng của sàn bằng phần mềm safe theo TTGHII
Hình 1 11 Độ võng của sàn
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép
Nội lực từ SAFE được phân bố rộng rãi trên dải, và để tính toán thép sàn (sàn được coi như liên kết bởi nhiều dầm chữ I), cần phải phân phối nội lực này lên các dầm để thực hiện các tính toán chính xác.
5 Tính toán và bố trí cốt thép sàn Bubble Deck
Việc tính toán cốt thep trong dầm chữ I tương đương được thực hiện dựa trên cơ sở tiêu chuẩn [ACI318M-11] để việc thiết kế được đồng bộ
Theo tiêu chuẩn ACI318M-11, dầm tiết diện chữ I được tính toán giống như dầm tiết diện chữ T, trong đó phần cánh nằm ở vùng chịu nén và sẽ tham gia vào việc chịu nén.
Hình 1 12 Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ T Điều kiện đảm bảo khả năng chịu uốn là:
Hệ số giảm độ bền chịu uốn: 0,9 a là vùng bê tông chịu nén theo giả thuyết của Whitney
Xuất phát từ trường hợp phá hoại dẻo, ta có sơ đồ ứng suất dùng để tính toán tiết diện chữ
T có cánh trong vùng nén
Khi tính toán, trục trung hòa đi qua cánh, tiết diện chữ T được xem như tiết diện chữ nhật với chiều rộng b ' f Trong khi đó, tiết diện chữ I được tính như tiết diện chữ T với cánh nằm trong vùng nén.
Nếu MM uf thì trụng trung hòa đi qua cánh, việc tính toán được tiến hành như đối với tiết diện chữ nhậtb ' f h
Nếu MM uf thì trụng trung hòa đi qua sườn, việc tính toán được tiến hành như đối với tiết diện chữ T
Bảng 1 6 Thép sàn theo phương X và Y
(kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm2) d s d s chọn
Tên dải Vị trí a (mm) m%
7 Kiểm tra khả năng chống cắt
Dạng phá hoại dầm do lực cắt thường thể hiện qua các vết nứt xiên, xuất phát từ ứng suất uốn và cắt Những vết nứt này bắt đầu từ mặt chịu kéo của dầm và mở rộng theo đường chéo đến vùng chịu nén gần tải trọng tập trung.
Trong trường hợp bản hoặc móng hai phương, hai cơ chế hư hỏng do lực cắt thể hiện có thể xảy ra
Lực cắt phá hoại một phương hay phá hoại dầm có liên quan đến vết nứt kéo dài qua toàn bộ chiều rộng của kết cấu
Lực cắt phá hoại, hay còn gọi là phá hoại do chọc thủng, diễn ra theo hai phương và liên quan đến sự phá hoại xung quanh bề mặt hình nón cụt hoặc hình chóp xung quanh cột.
Hình 1 13 Sơ đồ phá hoại của lực cắt
Khả năng chịu cắt do chọc thủng của bản sàn thường thấp hơn khả năng chịu phá hoại cắt của dầm Do đó, trong thiết kế, cần xem xét cả hai cơ chế phá hoại Đối với sàn hai phương, đặc biệt là sàn phẳng, việc kiểm tra theo cơ chế phá hoại do lực cắt hai phương là rất quan trọng.
Hình 1 14 Mặt phá hoại xuyên thủng của cột vách
Khả năng chịu lực cắt của sàn được kiểm tra trong giai đoạn tới hạn
Hình 1 15 Sự phân bố ứng suất cắt trong vách giữa và vách biên
Kiểm tra chọc thủng tại vách biên
Kích thước tiết diện vách góc (giao với trục A và trục 1), tầng 13
Hình 1 16 Tiết diện chống xuyên của vách biên
Chiều dày sàn h = 230 mm, h0 = 230 – 20 = 210 mm,
Dựa vào Autocad 2018 xác định được chu vi tiết diện chống xuyên
Hình 1 17 Thông số hình học của tiết diện chống xuyên tt 1
F: là lực nén thủng; um = 8994.6 mm α : là hệ số, đối với bê tông nặng α 1.0
Um là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới của tháp nén thủng, được hình thành khi tháp bị nén thủng trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện.
Thỏa điều kiện chọc thủng của sàn
Kiểm tra khả năng chọc thủng của bản sàn tại vị trí cột biên
Kích thước tiết diện cột biên 400x400 mm m 0 u 2b h 2h 2 0.40.4 2 0.23=1.66 (m)
Vậy sàn đủ khả năng chịu cắt
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
- Phân tích nội lực kết cấu cầu thang bộ 2 vế tầng điển hình
- Tính toán và bố trí thép cho kết cấu cầu thang bộ
- Tính toán cầu thang điển hình Tầng 4 và bố trí cầu thang cho Tầng 2 – Tầng 12
- Cầu thang điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản
- Vế 1 gồm 10 bậc thang với kích thước : h 150mm ; b 320mm
- Góc nghiêng của cầu thang : h 150 0 tan α 0.47 α 25,11 b 320
- Chọn chiều dày bản thang:
+ Xem bản thang làm việc giống sàn một phương, ta có L=5,2 m
- Chiều cao tiết diện thẳng đứng của bản thang : h ' h 150 167, 79mm cosα 0,894
- Chọn kích thước dầm thang là chiếu nghỉ 200 400mm
Hình 2 1 Mặt bằng cầu thang tầng 4
Hình 2 2 Mặt cắt cầu thang tầng 4
- Bê tông B30 : R b 17(MPa) ; R bt 1.2(MPa) ; b 1
- Thép AIII : R s R sc 365(MPa) ; R s w 290(MPa) bố trí thép chính dầm thang
- Thép AI : R s R sc 225(MPa) ; R s w 175(MPa) bố trí thép bản thang và thép đai dầm thang
3 Tải trọng a) Tải trọng tác dụng trên bản thang nghiêng
Hình 2 3 Các lớp vật liệu
+ Lớp đá hoa cương: g 1 n td ; cos
+ Lớp vữa lót : g 2 n td ; td b h cos
Bảng 2 1 Tải trọng các lớp sàn
Hệ số vượt tải g tt
1 n p p i (hoạt tải tiêu chuẩn theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang là
3 / p tc kN m , hệ số vượt tải n = 1.2)
+ Hoạt tải lên bản thang:
1 tc 1,2.300 360( / ) p np kg m b) Tải trọng tác dụng trên bản chiếu nghỉ
Bảng 2 2 Tải trọng các lớp sàn
Hệ số vượt tải g tt
+ Hoạt tải lên bản thang:
- Tổng tải trọng tác dụng:
II TÍNH TOÁN BẢNG THANG
Sơ đồ 1: Quan niệm tính toán là hai đầu ngàm
+ Cắt một dãy có bề rộng b =1m để tính toán
Liên kết hai đầu không cho phép chuyển vị theo các phương và chuyển vị xoay Đầu dưới của liên kết được gắn vào dầm chiếu nghỉ, trong khi đầu trên được kết nối với dầm chính và sàn.
Hình 2 4 Sơ đồ tải trọng
- Giải nội lực ta được:
- Mômen lớn nhất ở nhịp : M n 7.24(kN.m)
- Mômen lớn nhất ở gối : M g 17.51(kN.m)
+ Chọn lớp bê tông bảo vệ a bv 15(mm)do đó ta giả thiết được a 20(mm)
+ Bê tông B30 : R b 17(Mpa) ; R bt 1.2(Mpa) ; γ b 1
+ Thép AIII 10 được dùng tính thép chính chịu lực: s sc
R R 365(Mpa) ; R sw 290(Mpa); α R 0,393 ; ξ R 0,541 s R b b min max
+ Thép AI 10 được dùng tính thép chịu lực và cấu tạo: s sc
R R 225(Mpa) ; R sw 175(Mpa); α R 0,418 ; ξ R 0,596 s R b b min max
- Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:
Tiết diện M(kN.m) m A s (tính) mm 2 Thép chọn
III TÍNH TOÁN DẦM THANG
- Tải trọng bản thân dầm: d d d b g b h nγ 0,2.0,4.1,1.25 2.2(kN/ m)
- Tải trọng bản thân tường xây trên dầm: t t t t g b h nγ 0,2.(3.4 0,07).1,1.18 13.2(kN/ m)
- Sơ đồ tính dầm: Xem dầm chiếu nghỉ liên kết ở 2 đầu là ngàm
Hình 2 6 Sơ đồ tải trọng dầm thang
- Giải nội lực ta được:
- Mômen lớn nhất ở nhịp : M n 10.36(kN.m)
- Mômen lớn nhất ở gối : M g 21.50(kN.m)
A R ; α m α R ; ξ ξ R + Chọn lớp bê tông bảo vệ a bv 25(mm)do đó ta giả thiết được a40(mm)
+ Bê tông B30 : R b 17(Mpa) ; R bt 1.2(Mpa) ; γ b 1
+ Thép AIII 10 được dùng tính thép chính chịu lực: s sc
R R 365(Mpa) ; R sw 290(Mpa); α R 0,393 ; ξ R 0,541 s R b b min max
+ Thép AI 10 được dùng tính thép chịu lực và cấu tạo: s sc
R R 225(Mpa) ; R sw 175(Mpa); α R 0,418 ; ξ R 0,596 s R b b min max
- Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:
Tiết diện M(kN.m) m A s (tính) mm 2
- Lực cắt lớn nhất tại gối : Q46.07(kN)
- Cấp độ bền khi chịu kéo của bê tông : R bt 1.2(Mpa)
- Thép đai dùng AI Cường độ cốt đai AI : R sw 175(Mpa)
- Đối với dầm tiết diện chữ nhật ta có : φ f 0; φ n 0
- Bê tông nặng ta có : φ b2 2 ; φ b3 0,6 ; φ b4 1,5
- Khả năng chịu cắt của bê tông:
- Chọn thép đai 8 và hai nhánh n2
- Thép đai được bố trí thỏa mãn bước đai smin( ,s s tt m ax ,s ct ,s dd )
- Bước cốt đai tính toán theo cấu tạo: s tt
- Bước cốt đai tính toán lớn nhất: s max
- Bước cốt đai chọn theo cấu tạo: s ct ct ct h 300 s min 2 2 150 s 150( )
- Bước đai tính toán theo động đất: s dd 100mm
Bước cốt đai được chọn: smin(s ,s tt max ,s ,s ) ct dd 100mm
Kiểm tra điều kiện sau khi chọn cốt đai
- Cốt đai được bố trí trên hai đầu dầm 1
4L là 8có bước đai s100(mm)
- Cốt đai được bố trí trên giữa dầm 1
2L là 8có bước đai s200(mm) vì được chọn theo cấu tạo ct ct
- QQ wb 2 φ (1 φ )γ R bh q b2 f b bt 2 0 sw 2 2 (1 0) 1 12 0.2 0.26 2 175.25 123.36(kN)
Thỏa mãn Do đó không cần bố trí cốt xiên
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG
Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các tải trọng chính sau đây:
- Tải trọng thẳng đứng (tải trọng thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)
- Tải trọng gió (gồm thành phần tĩnh và thành phần động)
- Tải trọng động đất (cho các công trình xây dựng trong vùng có thể xảy ra động đất)
Tĩnh tải lớp cấu tạo sàn
Bảng 3 1 Tải trọng lớp cấu tạo sàn mái
Bảng 3 2 Tải trọng lớp cấu tạo sàn tầng thượng
Bảng 3 3 Tĩnh tải lớp cấu tạo sàn tầng điển hình
STT Các lớp cấu tạo Chiều dày
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tải trọng tính toán (kN/m 2 )
STT Các lớp cấu tạo Chiều dày
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tải trọng tính toán (kN/m 2 )
2 Lớp vữa lót tạo dốc 40 18 0.72 1.3 0.94
STT Các lớp cấu tạo Chiều dày
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tải trọng tính toán (kN/m 2 )
2 Lớp vữa lót tạo dốc 40 18 0.36 1.3 0.47
Bảng 3 4 Tĩnh tải lớp cấu tạo sàn tầng vệ sinh
Trọng lượng tường ngăn và tường bao che
- Tường ngăn ở các khu vực khác nhau trên mặt bằng dày 100mm, 200mm
- Tường ngăn xây bằng gạch rỗng dày 100: γ =1.8 kN/mt 2
- Tường ngăn xây bằng gạch rỗng dày 200: γ =3.6 kN/m t 2
- Công thức tải trọng tường:
tc t t tt tc g =γ ×h kN/m g =g ×n kN/m
Trong đó: n là hệ số vượt tải Để tiện lợi cho việc tính toán ta lấy chiều cao tường bằng chiều cao tầng trừ đi chiều cao dầm
Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737:1995
STT Các lớp cấu tạo Chiều dày
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tải trọng tính toán (kN/m 2 )
2 Lớp vữa lót tạo dốc 40 18 0.72 1.3 0.94
Hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn
Hoạt tải dài hạn tiêu chuẩn
Hoạt tải ngắn hạn tiêu chuẩn
Hoạt tải toàn phần tính toán kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2 n kN/m 2
S5 Ban công 2 0.7 1.3 1.2 2.4 sàn hầm 4 1.4 2.6 1.2 4.8 mái sử dụng 2 1 1 1.2 2.4 Ô sàn
Chức năng các phòng của công trình
Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió theo TCVN 2737:1995
Tải trọng gió bao gồm hai thành phần chính: thành phần tĩnh và thành phần động Để xác định giá trị và phương pháp tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió, cần tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 về tải trọng tác động.
- Thành phần động của của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió
Lực động do tải trọng gió tác động lên công trình bao gồm lực từ vận tốc gió xung quanh và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được tính toán dựa trên thành phần tĩnh của tải trọng gió, kết hợp với hệ số điều chỉnh để xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc và lực quán tính.
- Theo mục 1.2 TCXD 229:1999 thì công trình có chiều cao trên 40m thì khi tính phải kể đến thành phần của tải trọng gió
- Áp dụng cho đồ án tốt nghiệp, công trình chung cư CITYLAND có chiều cao 45m >
40 m, do đó tính thêm thành phần động của tải trọng gió
- Tính toán gió tĩnh dùng tổ hợp: Combo = 1×TT+1×HT
- Tính toán gió động dùng tổ hợp: Combo = 1×TT+0.5×HT
Trong đó: 0.5 là hệ số chiết giảm khối lượng quy định tại Mục 3.2.4, Bảng 1, TCXD
1 Tính toán thành phần tĩnh
Giá trị thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với móc chuẩn xác định theo công thức: WW ×k×c 0
Giá trị áp lực gió được xác định theo bảng đồ phân vùng trong phụ lục D, với giá trị chuẩn là 6.4 Hệ số k dùng để tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao được lấy từ bảng 5 (TCVN 2737:1995), trong khi hệ số khí động c được tham khảo từ bảng 6 (TCVN 2737:1995).
Hệ số tin cậy gió γ=1.2
Công trình chung cư Tân Tạo 1 tọa lạc tại quận Bình Tân, TP.HCM, thuộc vùng II-A với địa hình loại B theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Hệ số khí động được xác định là W kN/m0 2 c.
Bảng 3 6 Gió tĩnh tác dụng theo phương X, Y gán vào tâm hình học sàn
2 Tính toán thành phần động
- Thành phần động của gió được xác định dựa theo tiêu chuẩn TCXD 229:1999
Thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh Trong tiêu chuẩn, chỉ đề cập đến thành gió dọc theo phương X và Y, trong khi thành phần gió ngang và moment xoắn bị bỏ qua.
- Tổ hợp tính gió động: Combo = 1×TT+0.5×HT
Theo TCXD 229:1999 thì sơ đồ tính toán động lực là hệ thanh console có hữu hạn điểm tập trung khối lượng xác định theo phụ lục A của TCXD 229:1999
Hình 3 1 Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió tác dụng lên công trình
Theo TCXD 229:1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió chỉ cần dựa vào dạng dao động đầu tiên, với tầng số dao động riêng cơ bản thứ S phải đáp ứng bất đẳng thức: f < f < f s L s+1.
Trong đó: f được tra trong bảng 2 TCXD 229:1999 L
+ Đối với công trình bê tông cốt thép lấy δ=0.3tra bảng thu được f =1.3 HzL
Để tính toán thành phần động của gió tác động lên công trình, cần xem xét dao động theo hai phương X và Y, trong đó chỉ tập trung vào phương có chuyển vị lớn hơn Bước đầu tiên là xác định tầng số dao động riêng của công trình.
+ Sử dụng phần mềm Etabs khảo sát 14 mode dao động của công trình
Bảng 3 7 Phần trăm khối lượng tham gia dao động
Nhận xét: căn cứ vào bảng phần trăm khối lượng tham gia dao động ta có:
Xét ba mode dao động đầu tiên với tần số f1 = 0.824252135, f2 = 0.899401089, và f3 = 0.96685991, ta thấy rằng Mode 1 dao động theo phương Y, Mode 2 dao động xoắn, và Mode 3 dao động theo phương X Gió động ảnh hưởng nhiều đến công trình dao động theo một phương và ít hơn đối với công trình chịu xoắn Do đó, chỉ cần xem xét Mode 1 và Mode 3 để đánh giá tác động của gió đến công trình.
(sec) Tần số UX UY UZ RX RY RZ
Bảng 3 8 Giá trị tính toán thành phần động của gió phương X và phương Y
III TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
- Tổ hợp tính toán động đất: Combo = 1×TT+0.24×HT
Hệ số tổ hợp tải trọng ψE,i được xác định bởi công thức 0.24 ≤ ψ ≤ 0.8, trong đó ψ là hệ số phụ thuộc vào loại tải trọng theo bảng 3.4 TCVN 9386-2012 Hệ số φ cũng phụ thuộc vào loại tác động thay đổi và được quy định trong bảng 4.2 TCVN 9386-2012.
2 Phương pháp phổ phản ứng
Phương pháp “Phân tích phổ phản ứng dạng dao động”, là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà
Xác định gia tốc nền tham chiếu
- Gia tốc nền qui đổi a gR theo phụ lục H TCVN 9386-2012
- Thành phố Hồ Chí Minh, quận Bình Tân: có gia tốc nền qui đổi a gR 0.0589g
- Theo giá trị gia tốc nền thiết kế a =γ×a =1×0.0589g=0.0589g g gR
Giá trị tính toán của phần tải trọng gió Tên tầng
Khối lượng từng tầng M kN.s 2 /m
Kích thước nhà theo phương Cao độ z j (m)
- Ta có: a g 0.0589g300 độ sụt không nhỏ hơn 14cm và sử dụng thêm các loại phụ gia khác
Chọn đường kính cọc và chiều sâu mũi phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình trong điều kiện địa chất cụ thể Trong đồ án, sinh viên đã quyết định chọn đường kính cọc D 00 mm, phù hợp với điều kiện đất nền và khả năng thi công cọc khoan nhồi hiện nay.
- Cọc được ngàm vào đài 1 đoạn 40d = 900mm > 30d = 700mm và ngàm thêm phần đầu cọc chưa bị phá vỡ bê tông 1 đoạn 100mm
- Mũi cọc nằm ở độ sâu cắm vào lớp đất cát trung lẫn sạn sỏi kết cấu chặt vừa (lớp 6) 1 đoạn dài 9.1 (m)
- Đài cọc dày 1.8 (m), độ sâu dưới đáy hầm cao 3 (m)
- Chiều dài làm việc của cọc từ đái đài cho đến mũi cọc: Lc = 30 (m)
- Mũi cọc nằm ở độ sâu 34.6m so với code 0.00 (m)
- Cốt thép dọc chịu lực giả thuyết là 12 22 A s 45.61(cm ) 2
Đổi với móng thang máy
- Mũi cọc nằm ở độ sâu cắm vào lớp đất cát trung lẫn sạn sỏi kết cấu chặt vừa (lớp 6) 1 đoạn dài 11.3 (m)
- Chiều dài làm việc của cọc từ đái đài cho đến mũi cọc: Lc = 30 (m)
- Mũi cọc nằm ở độ sâu 36.8m so với code 0.00 (m)
- Cốt thép dọc chịu lực giả thuyết là 12 22 A s 45.61(cm ) 2
+ Bê tông B30:R b 17(Mpa) ; R bt 1.2(Mpa);Eb 32.5 10 Mpa 3
+ Thép AIII 10 : R s 365 Mpa ; R sc 290 Mpa
II SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
1 Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu
Theo mục 7.1.9 TCVN 10304:2014 sức chịu tải vật liệu được tính theo công thức sau:
Trong đó: γcb 0.85: kể đến việc đổ bê tông trong không gian chật hẹp của hố và ống vách;
' γcb 0.7: kể đến việc khoan và đổ bê tông vào lòng hố khoan dưới dung dịch khoan hoặc dưới nước chịu áp lực dư;
Rb: cường độ tính toán của bê tông kN/m 2
Ab: diện tích tiết diện ngang cọc, cọc có đường kính D = 1m A b 0.785 m 2
A : diện tích tiết diện ngang của cốt thép s m 2 , chọn 12 22 A s 45.61(cm ) 2
Rsn: cường độ chịu nén của cốt thép, R sn 290000 kN/m 2
Vậy sức chịu tải của vật liệu:
2 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền
Theo phụ lục G1 và G2 của TCVN 10304:2014:
Sức chịu tải cực hạn: R c,u_1 q A b p uf l i i
Trong đó: qp: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc kN/m 2
Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc được tính bằng công thức A = 0.785 m² Chu vi tiết diện thân cọc là u = 3.14 m Sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc được ký hiệu là f (kN/m²), trong khi chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i được ký hiệu là l (m).
Cường độ sức kháng chấn của đất dưới mũi cọc:q p cN c q N γp p
N và c N : là hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc, tra bảng hệ số p N và c N theo p MEYERHOF 1976 φ 31 11 0 ' N q 52.281;N c 234.575
C: lưc dính đất dưới mũi cọc, c 3.4 kN/m 2 q : ứng suất hữu hiệu theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc γp
Trong đó: c : lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i u,i
: hệ số không thứ nguyên, xác định bằng đồ thị
Hình 4 2 Biểu đồ xác định hệ số α
Hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i, ký hiệu là k, được tra cứu từ Bảng G1 TCVN 10304:2014 với giá trị k i = 0.5 Ứng suất pháp hiệu quả trung bình theo phương đứng của lớp thứ i được ký hiệu là σ Góc ma sát giữa đất và cọc trong lớp đất rời thứ i, ký hiệu là φ, có giá trị φ a,i = φ i = 0 đối với cọc bê tông.
Sức chịu tải cực hạn theo ma sát thân cọc
Bảng 4 2 Sức chịu tải cực hạn theo ma sát cọc móng thường
Sức chịu tải cực hạn: Rc,u_1 35773.5 0.785 3.14 575.78 29820.2 kN
Bảng 4 3 Sức chịu tải cực hạn theo ma sát cọc móng thang máy
Sức chịu tải cực hạn: Rc,u_138119.9 0.785 3.14 663.1 31420 kN
3 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền
Sức chịu tải cực hạn:Rc,u_2 γ γ q Ac cq b buγ f lcf i i
Trong đó: fi: cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i (tra bảng 3) l : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i i
Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc được tính bằng công thức A = 0.785 m², trong khi chu vi tiết diện thân cọc là u = 3.14 m Hệ số làm việc của cọc trong đất được xác định là γc = 1 Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc là γcq = 1, và hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc là γcf = 0.9 Cuối cùng, cường độ sức kháng dưới mũi cọc được ký hiệu là qb.
Lớp đất Loại đất li (m) j ( o ) fi.li
N SPT Cu,i (KN/m 2 ) ki s v,zi
663.10 fi (KN/m 2 ) fi.li (KN/m)
(KN/m 2 ) Lớp đất Loại đất li (m) j ( o ) (KN/m 3 )
Với góc ma sát trong φ 31 11 0 ' , xác định hệ số α , α , α , α theo bảng 6 TCVN 1 2 3 4 10304:2014
Bảng 4 4 Các hệ số α , α , α , α 1 2 3 4 trong công thức α1 35.881 α2 47.193 α3 0.634 α4 0.209
Dung trọng tính toán của nền đất dưới mũi cọc (γ1) được xác định bằng kN/m², có tính đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hòa nước Trong khi đó, dung trọng tính toán trung bình (γ) của đất nằm trên mũi cọc, cũng tính theo các lớp, được tính toán với giá trị kN/m² và cũng xét đến tác động đẩy nổi trong đất bão hòa nước.
' 2 γ1 20.4 kN/m h: chiều cao hạ cọc kể từ mặt đất tự nhiên tới mũi cọc, h = 34.6(m) đối với móng thường suy ra:
2 qb 0.75 0.209 35.881 20.4 0.8 47.193 0.634 20.273 34.6 3423.5 kN/m h = 36.8(m) đối với móng thang máy
Bảng 4 5 Cường độ sức kháng trung bình của cọc móng thường
Chiều dày li (m) Độ sâu trung bình (m) Độ sệt B=I L fi (KN/m2) cf cf *fi*li
Bảng 4 6 Cường độ sức kháng trung bình của cọc móng lõi thang
4 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên thủng SPT
Tính theo công thức Nhật Bản
Sức chịu tải của cọc: R c,u_3 q A b b u f l c,i c,i f l s,i s,i
Trong đó: qb: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (khi mũi cọc nằm trong đất dính:
2 b u q 6C 6 312.5 1875 kN/m cho cọc nhồi) l : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i” c,i
Chiều dày li (m) Độ sâu trung bình (m) Độ sệt B=I L fi (KN/m2) cf cf *fi*li
Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ "i" được ký hiệu là 0.3l Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất rời thứ i và lớp đất dính thứ i lần lượt là s,i và c,i Đối với đất dính, cường độ sức kháng cắt không thoát nước được tính bằng công thức c u,i = 6.25N c,i, trong đó mũi cọc nằm ở lớp thứ 6 có N c,i = 50 Đối với cọc khoan nhồi, cường độ sức kháng được xác định là f L = 1.
Hệ số α xác định bằng đồ thị p
Hình 4 3 Biểu đồ xác định hệ số α p và f L Đối với đất rời s,i s,i f 10N
N : chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời thứ “i” s,i
Sức chịu tải cực hạn theo ma sát Đối với móng thường
Bảng 4 7 Cường độ kháng cắt trên thân cọc móng thường
Vậy sức chịu tải của cọc R c,u_3 1875 0.785 3.14 5280.46 18052.33 kN/m 2 Đối với móng thang máy
Bảng 4 8 Cường độ kháng cắt trên thân cọc móng thang máy
Vậy sức chịu tải của cọc R c,u_3 1875 0.785 3.14 5967.96 20211.3 kN/m 2
5 Xác định sức chịu tải thiết kế
Sức chịu tải cực hạn
- Đối với móng thang máy:
Sức chịu tải thiết kế Điều kiện kiểm tra:
N , cd N : giá trị tính toán tải trọng nén và kéo tác dụng lên cọc td
Lớp đất Loại đất lci
(KN/m2) fsi (KN/m2) lci*fci (KN/m) lsi*fsi (KN/m)
Lớp đất Loại đất lci
(KN/m2) fsi (KN/m2) lci*fci (KN/m) lsi*fsi (KN/m)
Giá trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén hoặc kéo của cọc, ký hiệu là Rc,k, R, được xác định từ sức chịu nén cực hạn Rcu và lực kéo Rtu của cọc Hệ số điều kiện làm việc γ có giá trị từ 0 đến 1, với γ = 1 cho cọc đơn và γ = 1.5 cho móng nhiều cọc Hệ số tầm quan trọng của công trình γn được quy định là 1.15 cho công trình cấp 2 Hệ số tin cậy đất nền γk phụ thuộc vào số lượng cọc: γk = 1.75 cho móng có 1 đến 5 cọc, γk = 1.65 cho 6 đến 10 cọc, γk = 1.55 cho 11 đến 20 cọc, và γk = 1.4 cho ít nhất 21 cọc.
- Đối với đài có 1 đến 5 cọc: móng thường
- Đối với đài có ít nhất 21 cọc: móng thang máy
Đối với móng cọc thường
Theo mục 7.4.2 TCVN 10304:2014 Đối với cọc đơn treo không mở rộng mũi độ lún cọc được xác định theo công thức sau:
G l Độ cứng của cọc tính theo công thức:
Trong đó: s: độ lún của cọc
N: tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc l: chiều dài cọc β : xác định theo công thức:
là hệ số tương ứng cọc tuyệt đối EA
giống như β nhưng đối với nền đất đồng nhất '
G l là độ cứng tương đối của cọc
EA: độ cứng cọc chịu nén
G : giá trị đặc trưng trung bình của toàn bộ lớp đất trong chiều sâu hạ cọc 1
G : lấy bằng 0.5l, từ độ sâu 1 đến 1.5l 2
Cho phép lấy modun trượt
và k n 2 (E là modun biến dạng của 0 đất)
Đối với móng cọc thang máy
Vì cọc trong móng thường và móng thang máy cùng nằm trong một lớp đất Để tiện lợi tính toán ta lấy bằng độ cứng của móng thường
1 Thiết kế móng M1 (dưới cột C3)
Bảng 4 9 Nội lực tính toán móng M1
1.1 Xác định số lượng cọc và bố trí
Ta chọn sơ bộ số lượng cọc rồi kiểm tra lại những bước sau
Trong đó: β : hệ số xét ảnh hưởng của moment, lấy β 1 1.4
Khoảng cách giữa các cọc là 3d = 3m), khoảng cách giữa mép cọc tới mép ngoài của đài chọn 1d = 1(m)
Q Y (kN/m)Nmax COMB1 -8797.03 -80.265 -81.61 -86.18 -88.39Mxmax COMB6 -7509.12 123.821 116.909 -84.31 -86.46Mymax COMB22 -8034.1 110.06 127.683 -74.14 -76.7
Hình 4 4 Mặt bằng bố trí cọc móng M1
1.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc
Tải trọng tác dụng lên một đầu cọc bất kỳ xác định theo công thức: tt x y i n i n i
N : tải trọng tính toán thẳng đứng truyền xuống móng tt
W: trọng lượng trung bình của đài n: số cọc trong đài móng
M , x M : moment xoay quanh trục x và trục y y x , i y : tọa độ tim cọc theo phương x và y i
Bảng 4 10 Phản lực đầu cọc
STT Xi Yi X 2 i Y 2 i Tổng X 2 Tổng Y 2 Pi (KN)
cọc không bị nhổ, thỏa điều kiện
Kiểm tra sự làm việc của cọc trong nhóm theo biểu thức: tt nhom tk
Hệ số nhóm η tính theo công thức Converse Labarre:
Trong đó: η : hệ số xét ảnh hưởng của nhóm n : số hàng cọc trong nhóm, 1 n 1 2 n : số cọc trong một hàng, 2 n 2 1 d: đường kính cọc, d = 1(m) s: khoảng cách hai cọc tính từ tim, s = 3(m)
1.3 Kiểm tra tính toán bằng SAFE V12
Hình 4 5 Phản lực đầu cọc móng M1 bằng SAFE V12
Mô hình đã cho giá trị Pmax và Pmin với sự chênh lệch không quá 10% so với kết quả tính tay, chứng tỏ độ chính xác cao của nó Do đó, sinh viên sẽ sử dụng phần mềm SAFE V12 để kiểm tra phản lực đầu cọc cho các móng sau.
1.4 Tính toán cọc theo trạng thái giới hạn
Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang
Dùng Q tt max 88.39 kN kiểm tra điều kiện cân bằng áp lực ngang tại đáy đài, theo công thức thực nghiệm sau:
P tính máy (KN) Độ lệch (%)
0 ' φ 12 10 : góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên mặt đất
3 γ kN/m : trọng lượng riêng của đất từ đáy đài trở lên mặt đất d
B 2 m : cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với tải trọng Q
1.4.2 Trạng thái giới hạn II
Mục đích của việc tính toán TTGH II là kiểm soát biến dạng công trình, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép, từ đó duy trì tính bình thường trong sử dụng và bảo tồn mỹ quan công trình Đồng thời, việc này cũng nhằm ngăn chặn hư hỏng kết cấu do nội lực bổ sung xuất hiện do lún không đều.
Kiểm tra ổn định của đất nền
Hình 4 6 Khối móng qui ước
Chiều dài móng qui ước theo phương Y và phương X tương ứng:
L , qu B : chiều dài và chiều rộng đài cọc qu
Lc: chiều dài làm việc của cọc, L c 30 m
Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:
i i φ , l : góc ma sát và chiều dài lớp đất thứ i
Trọng lượng khối móng qui ước:
Để đảm bảo tính ổn định của đất nền dưới đáy khối móng, cần kiểm tra các điều kiện liên quan Áp lực tính toán tác dụng lên đất nền được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 Việc áp dụng các quy định này sẽ giúp đánh giá chính xác khả năng chịu lực của nền đất.
II II II II 0 tc
