KIẾN TRÚC
MỤC ĐÍCH THIẾT KẾ
Trong bối cảnh hội nhập và phát triển kinh tế xã hội, Việt Nam đang khẳng định vị thế quốc tế trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, giáo dục và thể thao Hai trung tâm kinh tế lớn nhất là TP Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đang dẫn đầu xu hướng phát triển TP Hồ Chí Minh, với vai trò là trung tâm du lịch và thương mại lớn nhất cả nước, có mật độ dân số cao, thúc đẩy kinh tế phát triển mạnh mẽ Sự gia tăng dân số và nhu cầu lao động trong nhiều ngành nghề đã làm tăng mức độ đô thị hóa, kéo theo nhu cầu về nhà ở ngày càng cao.
Sự phát triển không ngừng của đất nước đã khẳng định vai trò thiết yếu của ngành xây dựng trong chiến lược phát triển quốc gia, với vốn đầu tư xây dựng cơ bản chiếm 40-50% ngân sách nhà nước, bao gồm cả đầu tư nước ngoài Trong bối cảnh mở cửa nền kinh tế, nhu cầu về ăn ở, nghỉ ngơi và giải trí của người dân ngày càng gia tăng, đặc biệt là từ các thương nhân và du khách nước ngoài Nhà cao tầng trở thành giải pháp hiệu quả trong mô hình đô thị tập trung, giúp tối ưu hóa không gian, giảm ô nhiễm môi trường và tắc nghẽn giao thông Mô hình đô thị nén được coi là bền vững, mang lại lợi ích về năng lượng, môi trường và xã hội, đồng thời khuyến khích sử dụng hiệu quả các phương tiện giao thông công cộng và giảm khoảng cách di chuyển.
Việc xây dựng và phát triển chung cư cao tầng là cần thiết cho sự phát triển của thành phố Chung cư BLUE SKY BUILDING được ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này.
GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
Công trình nằm trên đường Song Hành, phường An Phú, quận 2 thành phố Hồ Chí Minh
Hình 1.1 – Vị trí công trình xây dựng
Công trình tọa lạc trên đường song hành quận 2, nơi hiện có 2-3 dự án nhà cao tầng cấp 2 đang được xây dựng và hoàn thiện Khu vực xung quanh thoáng đãng với mặt bằng đất nền bằng phẳng, tập trung chủ yếu vào nhà cấp 3 và cấp 4 với mật độ xây dựng thấp.
1.2.2 Quy mô và đặc điểm công trình
Theo phụ lục 1 của thông tư số 03/2016/TT-BXD ban hành ngày 10/03/2016 bởi Bộ Xây dựng, công trình xây dựng cấp 1 được xác định là công trình có chiều cao 22 tầng, bao gồm cả chiều cao của tầng mái.
- Khối căn hộ hình chữ thập, kích thước BxL8.6x47.3m (tầng điển hình)
- Công trình gồm các văn phòng và căn hộ cao cấp 22 tầng cao 73.5 m
Tầng hầm có chiều cao 3.3 m, chủ yếu phục vụ cho việc để xe và lắp đặt các thiết bị như máy bơm nước và máy phát điện Ngoài ra, tầng hầm còn được thiết kế với một số kho phụ, phòng bảo vệ, và các phòng kỹ thuật cho điện, nước, cũng như hệ thống chữa cháy.
- Tầng 1 và tầng 2: cao 3.9m gồm phòng thường trực và trung tâm thương mại và sinh hoạt cộng đồng
Tầng 3-21 của tòa nhà có chiều cao 3.3 mét, bao gồm 8 căn hộ được thiết kế hướng vào nhau thông qua hệ thống hành lang Mỗi căn hộ có từ 2 đến 3 phòng ngủ, tùy thuộc vào diện tích, với các lựa chọn 96m², 112m² và 147m² Ngoài ra, mỗi căn hộ còn được trang bị 1 phòng khách, 1 nhà bếp và từ 1 đến 2 nhà vệ sinh.
- Tầng 22 (tầng thượng) là khu vực đặt các thiết bị phục vụ trong toàn chung cư
1.2.3 Các chỉ tiêu xây dựng chính
- Diện tích các sàn tầng trệt: 1825 m 2
- Tổng diện tích các tầng 2- tầng 20 : 40167 m 2
GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC, QUY HOẠCH
Khu Chung Cư Blue Sky tọa lạc tại quận 2, TPHCM, trong khu dân cư sầm uất, gần trường học, bệnh viện, bưu điện và các trung tâm thương mại lớn, là lựa chọn lý tưởng cho cuộc sống và sinh hoạt.
Hệ thống giao thông trong khu vực hiện tại có thể đi đến các địa điểm trong thành phố cách nhanh chóng và thuận lợi
Tuy hệ thống cây xanh chưa thật hoàn hảo nhưng cũng phù hợp với thành phố HCM hiện nay
1.3.2 Giải pháp bố trí mặt bằng
Mặt bằng bố trí rõ ràng giúp tối ưu hóa giao thông trong công trình, đơn giản hóa các giải pháp kết cấu và kiến trúc Hình thù mặt bằng phức tạp với các khối căn hộ đa dạng về diện tích đáp ứng nhu cầu không gian của người sử dụng, phù hợp với mức thu nhập bình quân.
Tận dụng triệt để đất đai, sử dụng một cách hợp lí
Các hệ thống kỹ thuật như bể nước, trạm bơm và trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý để giảm chiều dài đường ống dẫn Ngoài ra, tầng hầm còn được trang bị các hệ thống điện, bao gồm máy phát điện dự phòng.
Hình khối được tổ chức theo khối vuông phát triển theo chiều cao mang tính bề thế hoành tráng
Dự án có thiết kế mặt bằng phức hợp với các khối căn hộ đa dạng, diện tích từ 96m² đến 147m², đáp ứng nhu cầu không gian sống của người dùng với mức thu nhập bình quân.
Các ô cửa kính khung nhôm, các ban công với các chi tiết tạo thành mảng trang trí độc đáo cho công trình
Bố trí nhiều vườn hoa, cây xanh trên sân thượng và trên các ban công căn hộ tạo vẻ tự nhiên
Cầu thang trung tâm tạo sự linh hoạt và thông thoáng cho giao thông tầng 1, cho phép người ra vào dễ dàng từ nhiều hướng, rất phù hợp cho các khu vực kinh doanh, buôn bán và triển lãm Hệ thống giao thông xuống tầng hầm được thiết kế với 2 ram dốc đối xứng, đảm bảo thuận lợi cho giao thông 2 chiều.
Công trình được thiết kế với hệ thống hành lang thông thoáng, kết nối các căn hộ một cách hợp lý, mang lại cuộc sống ổn định cho cư dân Các căn hộ không chỉ đầy đủ tiện nghi mà còn được bố trí hợp lý, với các phòng chính tiếp xúc với thiên nhiên Ban công ở phòng khách và phòng ăn kết hợp với giếng trời tạo không gian thông thoáng, trong khi khu vệ sinh được trang bị thiết bị hiện đại và hệ thống nước tiện nghi.
Hình 1.2 – Mặt đứng công trình
Hình 1.3 – Mặt cắt ngang công trình
Hình 1.4 – Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình
Hình 1.5 – Mặt bằng tầng hầm công trình
1.3.4 Giải pháp kiến trúc mặt đứng
Công trình gồm 1 tầng hầm, 22 tầng cao, 1 tầng mái diện tích tương đối lớn, hình dạng cân đối
Chiều cao của các tầng trong tòa nhà được điều chỉnh theo công năng sử dụng, với tầng 1 và 2 có chiều cao 3.9m, tạo không gian thông thoáng cho siêu thị, cửa hàng và khu vui chơi trẻ em, đồng thời mang đến sự sang trọng cho sảnh chính của tòa nhà.
3 – tầng 21 có chiều cao 3.3m là khu vực dành cho các căn hộ nhà ở
Tầng hầm được dùng để phương tiện giao thông và các thiết bị về kỹ thuật, bể nước ngầm, xử lý nước cho toàn nhà
Mặt đứng của chung cư được thiết kế với hệ thống cửa sổ hợp lý, kết hợp với các logia, tạo nên vẻ bề thế và sự hấp dẫn, đồng thời giảm thiểu sự đơn điệu do hình khối hộp mang lại.
CÁC HỆ THỐNG KĨ THUẬT CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH
Các căn hộ và phòng làm việc được thiết kế với hệ thống cửa kính bên ngoài, giúp tận dụng ánh sáng tự nhiên cho các tầng và các khu vực giao thông chính trong công trình.
Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể phủ được những chỗ cần chiếu sáng
Tuyến điện cao thế 750 KVA được chuyển đổi thành điện hạ thế qua trạm biến áp hiện có, cung cấp nguồn điện cho công trình Để đảm bảo nguồn điện dự phòng cho tòa nhà, hai máy phát điện Diesel với công suất 588 KVA được lắp đặt tại tầng hầm, sẵn sàng cung cấp điện khi nguồn điện chính bị mất.
- Hệ thống phòng cháy chữa cháy
- Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ
- Biến áp điện và hệ thống cáp
- Điện năng phục vụ cho các khu vực của toà nhà được cung cấp từ máy biến áp đặt tại tầng hầm theo các ống riêng.
HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC
1.5.1 Hệ thống cấp nước sinh hoạt
- Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố được đưa vào bể đặt tại tầng kỹ thuật (dưới tầng hầm)
Nước được bơm trực tiếp đến các khu vực trong công trình, với quá trình điều khiển bơm hoàn toàn tự động nhờ vào hệ thống van phao tự động.
- Ống nước được đi trong các hốc hoặc âm tường
1.5.2 Hệ thống thoát nước mưa và khí gas
- Nước mưa trên mái, ban công… được thu vào phễu và chảy riêng theo một ống
- Nước mưa được dẫn thẳng thoát ra hệ thống thoát nước chung của thành phố
Nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn qua hệ thống ống riêng biệt, chuyển đến bể xử lý nước thải trước khi được xả ra hệ thống thoát nước chung.
- Hệ thống xử lí nước thải có dung tích
HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY
Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt tại mỗi tầng và phòng trong tòa nhà Ở khu vực công cộng và mỗi tầng, hệ thống báo cháy được trang bị đồng hồ và đèn báo để thông báo khi có tín hiệu cháy Khi nhận được tín hiệu báo cháy, phòng quản lý sẽ kiểm soát và khống chế hoả hoạn để bảo đảm an toàn cho công trình.
1.6.2 Hệ thống cứu hỏa bằng hóa chất và nước
Nước: trang bị từ bể nước tầng hầm, sử dụng máy bơm xăng lưu động
Trang bị hệ thống cứu hỏa bao gồm ống và gai có đường kính 20mm, dài 25m, cùng với lăng phun đường kính 13mm, được đặt tại phòng trực Mỗi tầng cần có từ 01 đến 02 vòi cứu hỏa, tùy thuộc vào không gian của từng tầng Hệ thống ống nối được lắp đặt từ tầng một đến vòi chữa cháy và các bảng thông báo cháy để đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy hiệu quả.
Các vòi phun nước tự động được lắp đặt ở mỗi tầng với khoảng cách 3m một cái, kết nối với hệ thống chữa cháy và các thiết bị khác như bình chữa cháy khô Ngoài ra, đèn báo cháy được đặt ở các cửa thoát hiểm và đèn báo khẩn cấp cũng được bố trí ở tất cả các tầng.
Hoá chất: sử dụng một số lớn các bình cứu hoả hoá chất đặt tại các nơi quan yếu (cửa ra vào kho, chân cầu thang mỗi tầng).
HỆ THỐNG KHÍ HẬU, THỦY VĂN
Thành phố Hồ Chí Minh có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với đặc điểm nổi bật là nhiệt độ cao quanh năm Thành phố trải qua hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, điều này ảnh hưởng sâu sắc đến môi trường và cảnh quan nơi đây.
Trung bình mỗi tháng, khu vực này có từ 160 đến 270 giờ nắng, với nhiệt độ không khí trung bình đạt 27°C Nhiệt độ tuyệt đối cao nhất ghi nhận là 40°C, trong khi nhiệt độ thấp nhất là 13,8°C Tháng 4 là tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất, đạt 28,8°C, còn tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất rơi vào khoảng giữa tháng.
Sài Gòn có khí hậu nhiệt đới với nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 25-28°C, đặc biệt vào tháng 12 và tháng 1 Hàng năm, thành phố trải qua hơn 330 ngày có nhiệt độ trong khoảng này Dù những cơn mưa bất chợt mang lại vẻ lãng mạn cho Sài Gòn, chúng cũng gây ra nhiều vấn đề xã hội cần được giải quyết.
Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1.949 mm, với năm cao nhất ghi nhận 2.718 mm vào năm 1908 và năm thấp nhất là 1.392 mm vào năm 1958 Trung bình có 159 ngày mưa mỗi năm, trong đó khoảng 90% lượng mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 11, với hai tháng 6 và 9 thường có lượng mưa cao nhất Các tháng 1, 2, 3 có lượng mưa rất ít và không đáng kể Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm là 79,5%, với mùa mưa đạt 80% và có thể lên tới 100%, trong khi mùa khô có độ ẩm trung bình 74,5% và mức thấp nhất là 20%.
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU
THÔNG TIN CHUNG VỀ VẬT LIỆU
Vật liệu cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt, có giá thành hợp lý
Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng 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 động của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình
Nhà cao tầng thường chịu tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng vật liệu nhẹ như bê tông cốt thép hoặc thép giúp giảm đáng kể tải trọng cho công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính Trong bối cảnh hiện nay, các nhà thiết kế thường ưu tiên những vật liệu này cho các kết cấu nhà cao tầng.
→ Do đó trong đồ án này lựa chọn phương án vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép
Bảng 2.1 - Vật liệu sử dụng STT Cấp độ bền Đặc tính vật liệu Kết cấu sử dụng
Cầu thang Sàn, dầm, cột, vách Đài móng
Bảng 2.1 - Cốt thép sử dụng STT Loại thép Đặc tính vật liệu
LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ
Đối với cốt thép dọc chịu lực, bao gồm cốt thép không ứng lực trước, ứng lực trước và ứng lực trước kéo trên bệ, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần đảm bảo không nhỏ hơn đường kính của cốt thép hoặc dây cáp.
- Trong bản và tường có chiều dày trên 100mm: 20mm
- Trong dầm và dầm sườn có chiều cao ≥250mm: 25mm
Toàn khối khi có lớp bê tông lót: 50mm
Toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70mm
(trích TCVN 5574:2018 – Bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - điều 8.3)
TIÊU CHUẨN DÙNG THIẾT KẾ
2.3.1 Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn
- TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
- TCXD 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió
- TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất
- TCVN 5574: 2012 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối
- TCXDVN 198:1997 Nhà cao tầng -Thiết kế Bê Tông Cốt Thép toàn khối
- TCVN 9362: 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
- TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế
Để nâng cao hiệu quả trong quá trình tính toán và đảm bảo tính đa dạng nội dung, ngoài các tài liệu trong nước, việc tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế nước ngoài là cần thiết, đặc biệt đối với những cấu kiện như vách cứng và lõi cứng chưa được quy định trong tiêu chuẩn trong nước.
Cùng với đó là các sách, tại liệu chuyên ngành và các bài báo khoa học được đăng tải chính thống của nhiều tác giả khác nhau
2.3.2 Nguyên tắc tính toán kết cấu
Trong quá trình thiết kế, việc tạo ra sơ đồ kết cấu, xác định kích thước tiết diện và bố trí cốt thép là rất quan trọng để đảm bảo độ bền, ổn định và độ cứng không gian cho cả tổng thể và từng bộ phận kết cấu Điều này cần được thực hiện để đảm bảo khả năng chịu lực đầy đủ trong cả giai đoạn xây dựng và khi công trình đi vào sử dụng.
Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn
Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I)
- Nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể đảm bảo cho kết cấu
- Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động
- Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí
- Không bị phá hoại vì kết cấu bị mỏi
- Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường
Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II)
- Nhằm bảo đảm sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế
- Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt
Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động
2.3.3 Lựa chọn công cụ tính toán
Phân tích động học cho hệ công trình là cần thiết để đánh giá các dạng và giá trị dao động, cũng như kiểm tra ứng xử của công trình dưới tác động của tải trọng động đất.
ETABS là phần mềm chuyên biệt cho phân tích và thiết kế kết cấu nhà cao tầng, giúp việc nhập liệu và xử lý số liệu trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn so với các phần mềm khác.
Dùng để phân tích nội lực theo dải
Do SAFE là phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu chuyên cho phần bản sàn và còn được sử dụng tính toán cho kết cấu phần móng
Sử dụng phần mềm ETABS và SAFE để xử lý số liệu nội lực, tiến hành tổ hợp nội lực, tính toán tải trọng và cốt thép, đồng thời trình bày các thuyết minh tính toán một cách rõ ràng.
Dùng để thể hiện tất cả các bản vẽ liên quan đến kiến trúc, sàn, dầm, cột, vách và móng
PHƯƠNG PHÁP KẾT CẤU
2.4.1 Các dạng kết cấu cơ bản
Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm, chịu cả tải trọng đứng và ngang, mang lại không gian lớn và bố trí mặt bằng linh hoạt Tuy nhiên, kết cấu này có độ cứng ngang nhỏ, khả năng chống tải trọng ngang kém, và chiều cao dầm lớn ảnh hưởng đến công năng sử dụng cũng như tăng chiều cao công trình Thường thì các công trình sử dụng kết cấu khung có chiều cao không quá 20 tầng đối với khung bê tông cốt thép và không quá 30 tầng đối với khung thép.
Kết cấu vách cứng là hệ thống vách chịu cả tải trọng đứng và ngang, mang lại độ cứng ngang lớn và khả năng chống lại tải trọng mạnh Tuy nhiên, khoảng cách giữa các tường nhỏ hạn chế không gian sử dụng của công trình Bên cạnh đó, trọng lượng lớn và độ cứng cao của kết cấu vách cứng làm tăng tải trọng động đất, gây bất lợi cho các công trình chịu tác động của động đất Loại kết cấu này thường được áp dụng trong các công trình như nhà ở, văn phòng và khách sạn.
Kết cấu lõi cứng bao gồm một hoặc nhiều lõi được bố trí nhằm tối ưu hóa vị trí tâm cứng gần với trọng tâm Các sàn trong hệ thống này được hỗ trợ bởi các dầm công xôn mở rộng từ lõi cứng.
Kết cấu ống là hệ thống cột dày đặc kết nối qua dầm ngang, tạo nên một cấu trúc vững chắc cho công trình Nó hoạt động theo sơ đồ trung gian giữa công xôn và khung, cho phép chịu tải trọng ngang hiệu quả Với khả năng chịu lực tốt, kết cấu ống có thể được áp dụng cho các công trình cao lên đến 60 tầng, đặc biệt là với kết cấu bê tông cốt thép (BTCT).
Cấu trúc 80 tầng được xây dựng bằng ống thép, tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của thiết kế này là sự dày đặc của các cột biên, gây ảnh hưởng đến mỹ quan và điều kiện thông thoáng của công trình.
2.4.2 Các dạng kết cấu hỗn hợp
Kết cấu khung – giằng là sự kết hợp giữa khung và vách cứng, tối ưu hóa ưu điểm và khắc phục nhược điểm của từng loại Hệ kết cấu này không chỉ mang lại không gian sử dụng rộng rãi mà còn có khả năng chống lực bên hiệu quả Vách cứng có thể được bố trí độc lập hoặc tận dụng từ tường thang máy, thang bộ, và thường được áp dụng trong nhiều loại công trình.
Kết cấu ống hoạt động hiệu quả hơn khi được bổ sung các lõi cứng ở trung tâm, giúp chịu đựng tải trọng đứng và tải trọng ngang lớn Việc này cải thiện đáng kể độ cứng ngang của kết cấu ống.
Kết cấu khung có kích thước lớn hơn nhiều so với lõi cứng bên trong ống, có thể được hình thành từ các tường cứng liên kết hoặc từ các ống nhỏ hơn ống ngoài Trường hợp này được gọi là kết cấu ống trong ống, trong đó sự tương tác giữa ống trong và ống ngoài tương tự như sự tương tác giữa ống và lõi cứng trung tâm.
2.4.2.3 Kết cấu ống tổ hợp
Trong các nhà cao tầng, kết cấu ống tổ hợp được thiết kế với các dãy cột dày bên trong, tạo thành các vách theo cả hai phương, hình thành cấu trúc giống như chiếc hộp với độ cứng lớn theo phương ngang Loại kết cấu này rất phù hợp cho các công trình có diện tích và chiều cao lớn Tuy nhiên, kết cấu ống tổ hợp cũng có nhược điểm tương tự như kết cấu ống, và sự hiện diện của các vách bên trong có thể ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình.
2.4.3 Các dạng kết cấu đặc biệt
2.4.3.1 Kết cấu hệ dầm chuyển
Chân tường của vách cứng không kéo dài tới đáy tầng 1, mà được đặt lên khung đỡ, giúp tạo không gian rộng rãi cho các tầng dưới như cửa hàng hoặc khách sạn Kết cấu này không chỉ đáp ứng yêu cầu về không gian lớn mà còn có khả năng chống tải trọng ngang tốt, nên thường được áp dụng trong các tòa nhà cao tầng có tầng dưới là cửa hàng hoặc nhà hàng.
2.4.3.2 Kết cấu có tầng cứng
Trong kết cấu ống - lõi, ống và lõi cùng chịu tải trọng ngang, nhưng do độ cứng nhỏ của các dầm sàn, tải trọng chủ yếu do lõi cứng gánh chịu, dẫn đến hiệu quả làm việc không cao Để khắc phục, cần tạo ra các dầm hoặc dàn có độ cứng lớn tại một số tầng, nối lõi với ống ngoài Khi chịu tải trọng ngang, lõi cứng bị uốn, làm các dầm chuyển vị theo phương thẳng đứng và tác động lên các cột ống ngoài Mặc dù cột có độ cứng chống uốn nhỏ, nhưng độ cứng dọc trục lớn giúp hạn chế chuyển vị của các dầm cứng, từ đó chống lại chuyển vị ngang của toàn bộ công trình.
Trong thực tế, các dầm này có chiều cao bằng cả tầng nhà và được bố trí tại tầng kĩ thuật nên còn được gọi là các tầng cứng
2.4.3.3 Kết cấu có hệ giằng liên tầng
Hệ giằng liên tầng là một cấu trúc khung bao quanh nhà, không chỉ đơn thuần là kết cấu ống mà còn được bổ sung hệ giằng chéo qua nhiều tầng Đặc điểm nổi bật của hệ thống này là giúp khung biên hoạt động như một hệ giàn, với các cột và dầm chủ yếu chịu lực dọc trục Hệ kết cấu này mang lại độ cứng cao theo phương ngang, rất phù hợp cho các tòa nhà siêu cao tầng Hơn nữa, hệ giằng liên tầng không làm ảnh hưởng nhiều đến công năng của công trình, như việc bố trí hệ giằng chéo chỉ trong một tầng.
16 hệ thống cột không đặt dày đặc như kết cấu ống thuần túy Đây là một giải pháp kết cấu hiện đại, đang được thế giới quan tâm
2.2.3.4 Kết cấu khung ghép Đặc điểm khác biệt giữa hệ khung ghép và khung bình thường là:
Khung bình thường được hình thành từ các cột và dầm, trong đó cả hai loại cấu kiện này đều chịu tác động của tải trọng đứng và tải trọng ngang Tình trạng chịu lực của các cấu kiện này thường tương đồng, dẫn đến việc vật liệu sử dụng cũng có tính chất tương tự.
Khung ghép được cấu tạo từ nhiều tầng và nhịp lớn, mang lại độ cứng cao và đóng vai trò là kết cấu chịu lực chính của công trình Hệ khung tầng trong cấu trúc này được xem như hệ kết cấu thứ cấp, chủ yếu để truyền tải trọng đứng lên khung ghép Trong một số trường hợp, có thể loại bỏ hệ khung tầng ở các tầng trên để tạo ra không gian rộng rãi hơn.
Kết cấu khung ghép thích hợp cho những ngôi nhà siêu cao tầng và hiện nay đang được thế giới quan tâm
CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
Các giải pháp kết cấu bê tông cốt thép toàn khối thường được áp dụng trong các tòa nhà cao tầng bao gồm hệ kết cấu khung, tường chịu lực, khung – vách hỗn hợp, hình ống và hình hộp Việc lựa chọn hệ kết cấu phù hợp cho từng công trình không chỉ giúp giảm chi phí xây dựng mà còn đảm bảo độ cứng, độ bền và chuyển vị tối ưu cho công trình Quyết định này phụ thuộc vào các yếu tố như điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao và tải trọng ngang do động đất hoặc gió.
Hệ kết cấu của công trình bao gồm khung – vách cứng và lõi cứng, với cột và vách được bố trí xung quanh nhà, có bước nhịp lớn nhất là 12m theo cả phương ngang và phương dọc Hệ lõi bao gồm hai lõi cứng (thang máy) phục vụ cho giao thông đứng, lối thoát hiểm, khu vệ sinh và hộp kỹ thuật.
Công trình chung cư BLUE SKY BUILDING sử dụng hệ kết cấu chịu lực khung vách kết hợp với lõi cứng, được đặt gần giữa tòa nhà Cột được bố trí bên trong, do đó, việc tính toán khung cần phải tuân theo phương pháp kết cấu khung không gian.
Trong thiết kế công trình, phương án sàn có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất làm việc của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn phù hợp là rất quan trọng, vì vậy cần thực hiện phân tích chính xác để tìm ra giải pháp kết cấu tối ưu nhất Chúng ta sẽ xem xét các phương án sàn khác nhau để đưa ra quyết định đúng đắn.
Sàn sườn toàn khối: cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn
17 Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến, phương pháp thi công đa dạng nên thuận tiện việc lựa chọn công nghệ thi công
Nhược điểm của thiết kế này bao gồm chiều cao dầm và độ võng sàn lớn khi vượt nhịp dài, dẫn đến chiều cao công trình lớn, gây bất lợi cho kết cấu chịu lực theo phương ngang Điều này cũng hạn chế chiều cao thông thủy của công trình.
Sàn phẳng là loại sàn được cấu tạo từ các bản sàn đặt trực tiếp lên cột Ưu điểm của sàn phẳng là chiều cao kết cấu nhỏ, giúp giảm chiều cao tổng thể của công trình và tiết kiệm không gian Loại sàn này rất phù hợp cho các nhịp vừa, khoảng từ 6 đến 8 mét.
Nhược điểm: Tính toán phức tạp, kết cấu yếu
Kết luận: Dựa vào các đặc điểm kiến trúc, kết cấu và phân bố tải trọng của công trình, sinh viên đã lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối để thiết kế cho dự án này.
Việc lựa chọn phương án móng đóng vai trò quan trọng trong xây dựng, cần đảm bảo phù hợp với kết cấu công trình và điều kiện kinh tế Dưới đây là các phương án móng cần được xem xét.
Cọc khoan nhồi: Ưu điểm: Tính toán đơn giản,sức chịu tải cọc lớn, phù hợp công trình cao tầng
Nhược điểm: phương pháp và công nghệ thi phức tạp, thời gian thi công lâu và gây tiếng ồn
Cọc đóng ép là phương pháp thi công phổ biến với nhiều ưu điểm như tính toán đơn giản, khả năng chịu tải nhỏ, và chi phí thấp Tuy nhiên, phương pháp này chỉ phù hợp cho các công trình thấp tầng và có thể gây ra tiếng ồn lớn trong quá trình thi công.
Cọc ly tâm ứng suất trước: Ưu điểm: sức chịu tải cọc nhỏ, sử dụng phổ biến, giá thành rẻ
Nhược điểm: Phù hợp công trình thấp tầng, khả năng chịu lực cắt ngang cọc kém
Kết luận: Dựa vào đặc điểm công trình có độ cao và kích thước lớn Ở đồ án này chọn phương án cọc khoan nhồi
CHỌN SỞ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
2.6.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện
Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng
Có thể chọn sơ bộ chiều dày sàn tầng điển hình theo công thức: (TCVN 5574:2012)
2.6.1.2 Kích thước dầm chính dầm phụ (xác định theo TCVN 5574:2012)
Chọn sơ bộ kích thước dầm nhằm giảm quá trình lặp phân tích mô hình tính toán sàn theo phương pháp phần tử hữu hạn
Tiết diện cột được thực hiện theo các bước như sau: (xác định theo TCVN 5574:2012) b b
- F : diện tích tiết diện cột
- k : hệ số kể đến ảnh hưởng của sự lệch tâm (k = 0,9 ÷ 1,5)
- Rb : cường độ chịu nén tính toán của bêtông (B30: Rb = 1700 T/m 2 )
- N : lực nén tác dụng lên cột; sơ bộ xác định bằng N n.S.q
- n : số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả mái)
- S : diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
- q : tải trọng sơ bộ tác dụng trên 1m 2 sàn (q = 1,0 ÷ 1,4 T/m 2 ) lấy q=1.2 T/m 2
- Dự kiến sẽ không thay đổi tiết diện cột
Việc tính toán và điều chỉnh tiết diện cột sẽ được thực hiện nhiều lần cho đến khi đáp ứng đầy đủ yêu cầu về khả năng chịu lực cũng như các tiêu chí kiến trúc.
Bảng 2.3 - Sơ bộ tiết diện cột
Tiết diện chọn Bxh (cmxcm)
Tải trọng tác dụng lên một đơn vị diện tích m 2 : q=1.2(T/m 2 )
Cường độ bê tông B30: Rb MPa
Hình 2.1 – Diện tích truyền tải của mặt bằng sàn 2.6.3 Tiết diện vách
Theo Điều 3.4.1 TCVN 198-1995 , bề dày vách cứng thỏa điều kiện w t
Bảng 2.4 - Tổng hợp sơ bộ tiết diện vách
Loại vách Kí hiệu vách Kích thước vách
TẢI TRỌNG
2.7.1 Tải trong tác dụng lên sàn
Hình 2.2 - Mặt cắt tải trọng bản thân sàn Bảng 2.5 - Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng hầm
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
2 Vữa lát nền, tạo dốc 18 50 0.9 1.3 1.17
6 Tổng tĩnh tải chưa kể trọng lượng bản thân sàn: 1.43 1.809
Bảng 2.6 - Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng trệt
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
6 Tổng tĩnh tải chưa kể trọng lượng bản thân sàn: 1.33 1.638
Bảng 2.7 - Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
6 Tổng tĩnh tải chưa kể trọng lượng bản thân sàn: 1.33 1.638
Bảng 2.8 - Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng sân thượng, mái và logia
(kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) vượt tải n (kN/m 2 )
1 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
8 Tổng tĩnh tải chưa kể trọng lượng bản thân sàn: 1.90 2.38
Bảng 2.9 - Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
8 Tổng tĩnh tải chưa kể trọng lượng bản thân sàn: 1.90 2.38
Bảng 2.10 - Tải trọng tường 100mm tác dụng lên dầm, sàn Tường
Vật liệu cấu tạo sàn Dày gtc htầng- hdầm gtc n g1tt sàn (mm) (kN/m3 ) (m) (kN/m ) (kN/m )
Bảng 2.11 - Tải trọng tường 200mm tác dụng lên dầm, sàn
Tường Vật liệu cấu tạo sàn
Dày gtc htầng- hdầm gtc n g1tt
Hoạt tải sử dụng được xác định theo TCVN 2737 -1995 Kết quả trong bảng sau:
Bảng 2.12 - Hoạt tải phân bố trên sàn Khu vực
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m2)
Hệ số độ tin cậy
Tải trọng tính toán (kN/m 2 ) Toàn phần Phần dài hạn
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m2)
Hệ số độ tin cậy
Tải trọng tính toán (kN/m 2 ) Toàn phần Phần dài hạn
Lưu ý: Sinh hoạt là gồm có: phòng ngủ, phòng ăn, phòng khách
Tổng hợp tải trọng: Đơn giản thì quy đều theo căn hộ và sảnh, hành lang chung
Bảng 2.13 - Bảng tổng hợp tải trọng
Tĩnh tải kN/m 2 Hoạt tải kN/m 2
Tiêu chuẩn Tính toán Tiêu chuẩn Tính toán
Chú ý rằng tĩnh tải các khu vực chỉ bao gồm các lớp mà không bao gồm trọng lượng của bê tông cốt thép Khi khai báo hệ số tĩnh tải, phần mềm sẽ tự động tính toán.
2.7.2 Tổ hợp tải trọng gió
Theo TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999 : Gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió
Tải trọng gió bao gồm 02 thành phần:Thành phần tĩnh và thành phần động của gió
Tính gió tĩnh thì ta dùng tổ hợp: COMB1=1xTT + 1xHT
Tính gió động thì ta dùng tổ hợp: COMB1=1xTT + 0.5xHT
Trong đó: 0.5 là hệ số chiết giảm khôi lượng theo bảng 1 trang 6 của TCXD 229-1999 2.7.2.1 Thành phần gió tĩnh
Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737-1995 như sau:
– W 0 là giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737-
1995 Công trình đang xây dựng ở Tp.Hồ Chí Minh thuộc khu vực II-A, và ảnh hưởng của gió bão được đánh giá là yếu, lấy W 0 83da N m / 2
– k: là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng 5, TCVN 2737-1995
– c: là hệ số khí động, đối với mặt đón gió c d 0.8, mặt hút gió c h 0.6 Hệ số tổng cho mặt đón gió và hút gió là: c0.80.61.4
– Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là 1.2
Tải trọng gió tĩnh được chuyển đổi thành lực tập trung tại các cao trình sàn, với lực này được đặt tại tâm hình học của mỗi tầng Lực gió tiêu chuẩn theo phương X được ký hiệu là W tcx.
W tcy là lực gió tiêu chuẩn theo phương Y, được xác định bằng cách nhân áp lực gió với diện tích đón gió Diện tích đón gió của từng tầng được tính toán cụ thể để đảm bảo độ chính xác trong việc xác định lực gió tác động.
, 1 , j j h h B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1, và bề rộng đón gió
Kết quả tính toán: Xem phụ lục 2, mục 2.3.1
Công trình cao 73.8m, vượt quá 40m, do đó cần tính toán thành phần động của tải trọng gió Để xác định thành phần động này, việc đầu tiên là xác định tần số dao động riêng của công trình Tiếp theo, thiết lập sơ đồ tính toán động lực học là bước quan trọng trong quá trình này.
Hình 2.3- Sơ đồ tính toán gió động lên công trình
Sơ đồ tính toán là hệ thống thanh công xôn với một số điểm tập trung khối lượng nhất định Công trình được chia thành n phần, đảm bảo rằng mỗi phần có độ cứng và áp lực gió tác động lên bề mặt công trình được coi là không đổi.
Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn
Giá trị khối lượng tập trung được tính bằng tổng trọng lượng của kết cấu, tải trọng các lớp sàn và hoạt tải phân bố đều trên sàn Theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999, có thể áp dụng hệ số chiết giảm cho hoạt tải, với hệ số chiết giảm là 0.5 như được quy định trong bảng 1 của TCXD 229:1999.
Hình 2.4 - Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình
Việc xác định tần số dao động riêng của một công trình nhiều tầng là một quá trình phức tạp, vì vậy cần sử dụng phần mềm máy tính để hỗ trợ Trong luận văn này, phần mềm Etabs được áp dụng để tính toán các tần số dao động riêng của công trình.
Việc mô hình trong chương trình Etabs được thực hiện như sau:
- Cột và dầm được mô hình bằng phần tử Frame
- Vách và sàn được mô hình bằng phần tử Shell
- Trọng lượng bản thân của kết cấu do Etabs tự tính toán
- Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn được phân bố đều trên sàn
- Trọng lượng bản thân tường được gán thành từng dãy trên sàn
- Hoạt tải được gán phân bố đều trên sàn, sử dụng hệ số chiết giảm khối lượng là 0.5
Theo TCXD 229:1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió chỉ cần tập trung vào ba dạng dao động đầu tiên Điều kiện cần thiết là tần số dao động riêng cơ bản thứ nhất phải thỏa mãn bất đẳng thức: f s < f L < f s + 1.
Trong đó, f L được tra trong bảng 2, TCXD 229:1999, đối với kết cấu sử dụng bê tông cốt thép, lấy δ = 0.3, ta được f L = 1.3Hz Cột và vách được ngàm với móng
Bảng 2.14 – Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L
Vùng áp lực gió f L (Hz)
Trong đó: - là độ giảm Loga dao động của kết cấu, phụ thuộc vào dạng kết cấu và vật liệu chịu lực của công trình
Để tính toán gió động của công trình, cần xem xét theo hai phương X và Y, trong đó chỉ tập trung vào phương có chuyển vị lớn hơn Quy trình tính toán thành phần động của gió bao gồm các bước cụ thể.
Bước 1: Xác định tần số dao động riêng của công trình
Bảng 2.15 - Kết quả 12 mode dao động
(1/s) UX UY RZ Phương dao động
Từ kết quả dao động : ta sử dụng 3 mode đầu tiên để tính toán gió động cho công trình
Trong quá trình tính toán tải trọng gió động, chỉ sử dụng mode 1 và mode 2, trong khi mode 3, liên quan đến dao động xoắn, không được xem xét trong bài toán này.
Bước 2: Công trình này được tính với 4 mode dao động Tính toán thành phần động của tải trọng theo Điều 4.3 đến Điều 4.9 TCXD 229 – 1999
Để tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió, chỉ cần xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có đơn vị lực, được xác định theo công thức: W Fj = W j ζ ν j S j.
W j là giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình
Hệ số áp lực động của tải trọng gió, ký hiệu là j, là một yếu tố quan trọng ở độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình và không có thứ nguyên Các giá trị của j được xác định theo bảng 3 trong TCXD 229:1999.
S j là diện tích đón gió của phần j của công trình, được tính như sau:
h h j , j 1 , B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1, và bề rộng đón gió.
Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió được xác định theo các dạng dao động khác nhau của công trình và không có thứ nguyên Khi tính toán với dạng dao động thứ nhất, hệ số này được lấy bằng 1, trong khi đối với các dạng dao động khác, hệ số cũng được xác định là 1.
Giá trị 1 được xác định theo bảng 4 trong TCXD 229:1999, phụ thuộc vào hai tham số và Để tra cứu hai tham số này (mặt ZOX), cần tham khảo bảng 5 trong TCXD 229:1999 Các thông số D và H được thể hiện như hình dưới đây, trong đó mặt màu đen là mặt đón gió.
Hình 2.5 - Hệ tọa độ khi xác định hệ số không gian ν Bảng 2.16 - Bảng tra hệ số tương quan không gian ν1
Bảng 2.17 - Bảng tra tham số ρ và χ
Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ρ χ zox D H zoy 0.4L H xoy D L
Với: y ji : Chuyển vị ngang tương đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động i, không thứ nguyên Xác định từ Etabs
M j : Khối lượng tập trung phần công trình thứ j, (T) Kết quả được tính bởi Etabs
Bước 3: Xác định hệ số động lực ( i ) ứng với dạng dao động thứ I dựa vào hệ số ( i ) và đường số 1, Hình 2, TCXD 229:1999
Hình 2.6 - Đồ thị xác định hệ số động lực ( i )
là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2
Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định là (N/m²), trong đó f i là tần số dao động riêng thứ nhất (Hz) Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bê tông cốt thép (BTCT), gạch đá, cũng như các công trình khung thép có kết cấu bao che.
Bước 4: Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió: W p( ji) M j i i y ji
Bước 5: Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió có xét đến ảnh hưởng xung vận tốc gió và lực quán tính tt p ( ji ) p ( ji )
1.2: hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió
1 : hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng Bảng 6, TCXD
Bảng 2.18 - Tọa độ tâm hình học và tâm khối lượng
Mass X Mass Y XCM YCM XCCM YCCM
Mass X Mass Y XCM YCM XCCM YCCM
TANG21 D1 2580.152 2580.152 24.1460 19.4100 24.1421 19.4050 TANG20 D1 2580.498 2580.498 24.1470 19.4095 24.1437 19.4065 TANG19 D1 2580.152 2580.152 24.1460 19.4100 24.1443 19.4073 TANG18 D1 2580.152 2580.152 24.1460 19.4100 24.1446 19.4079 TANG17 D1 2580.498 2580.498 24.1470 19.4095 24.1450 19.4081 TANG16 D1 2580.152 2580.152 24.1460 19.4100 24.1451 19.4084 TANG15 D1 2606.190 2606.190 24.1433 19.4083 24.1449 19.4084 TANG14 D1 2636.822 2636.822 24.1426 19.4066 24.1446 19.4082 TANG13 D1 2636.476 2636.476 24.1416 19.4071 24.1443 19.4081 TANG12 D1 2636.476 2636.476 24.1416 19.4071 24.1441 19.4080 TANG11 D1 2636.822 2636.822 24.1426 19.4066 24.1440 19.4079 TANG10 D1 2666.552 2666.552 24.1388 19.4053 24.1436 19.4077 TANG9 D1 2701.222 2701.222 24.1381 19.4036 24.1432 19.4074 TANG8 D1 2700.876 2700.876 24.1371 19.4040 24.1427 19.4071 TANG7 D1 2700.876 2700.876 24.1371 19.4040 24.1424 19.4069 TANG6 D1 2701.222 2701.222 24.1381 19.4036 24.1421 19.4067 TANG5 D1 2734.991 2734.991 24.1342 19.4021 24.1417 19.4065 TANG4 D1 2773.352 2773.352 24.1323 19.4007 24.1411 19.4061 TANG3 D1 2773.699 2773.699 24.1333 19.4003 24.1407 19.4058 TANG2 D1 3469.724 3469.724 24.2174 19.3928 24.1454 19.4050 TANG1 D1 3676.509 3676.509 24.3622 19.4133 24.1587 19.4055
Kết quả tính tải trọng gió
TỔ HỢP TẢI TRỌNG
Gồm có tổ hợp chính và tổ hợp phụ (thuộc tổ hợp cơ bản)
Tổ hợp chính : Tĩnh tải + 1 tải trọng tạm thời (lấy toàn bộ)
Tổ hợp phụ : Tĩnh tải + 2 hoặc 3 tải trọng tạm thời (lấy 90%)
Ngoài ra còn có một tổ hợp BAO, kể đến trường hợp nguy hiểm nhất
Với các trường hợp tải trên ta có các cấu trúc tổ hợp sau :
Bảng 2.26 - Tổ hợp nội lực theo tải trọng gió
06 Comb6 Add TT; HT; WX 1; 0.9; 0.9
07 Comb7 Add TT; HT; WX 1; 0.9; -0.9
08 Comb8 Add TT; HT; WY 1; 0.9; 0.9
09 Comb9 Add TT; HT; WY 1; 0.9; -0.9
10 Comb10 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; 0.63; 0.63
11 Comb11 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; 0.63; -0.63
12 Comb12 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; -0.63; 0.63
Theo TCVN 9386 – 2012, điều 4.3.3.5.1, mục 4, phương pháp tổ hợp cho phép sử dụng 100% nội lực động đất theo phương gây ra, kết hợp với 30% nội lực động đất theo phương vuông góc.
Bảng 2.27 - Tổ hợp nội lực theo tải động đất
STT TÊN TỔ HỢP KÝ HIỆU TÍNH CHẤT HỆ SỐ
18 Comb18 Add TT; HT; QX 1; 0.3; 1
19 Comb19 Add TT; HT; QX 1; 0.3; -1
20 Comb20 Add TT; HT; QY 1; 0.3; 1
21 Comb21 Add TT; HT; QY 1; 0.3; -1
22 Comb22 Add TT; HT; QX; QY 1; 0.3; 1; 0.3
23 Comb23 Add TT; HT; QX; QY 1; 0.3; 1; -0.3
24 Comb24 Add TT; HT; QY; QX 1; 0.3; 1; 0.3
25 Comb25 Add TT; HT; QY; QX 1; 0.3; 1; -0.3
KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG CÔNG TRÌNH
2.9.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh
Theo TCVN 5574-2012, khi phân tích kết cấu khung - vách của nhà cao tầng bằng phương pháp đàn hồi, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu phải thỏa mãn điều kiện f < [f] = H.
Bảng 2.28 - Tổ hợp kiểm tra chuyển vị đỉnh
Tổ hợp Thành phần Ghi chú
Kiểm tra chuyển vị với tải trọng tiêu chuẩn
Bảng 2.29 - Chuyển vị đỉnh công trình
Case/Combo UX UY Z Z/750 Kết luận
2.9.2 Kiểm tra gia tốc đỉnh
Gió tác động lên công trình tạo ra chuyển động theo quy luật hình Sin với tần số f gần như không đổi Các đại lượng vật lý như vận tốc và gia tốc đạt giá trị lớn nhất, liên quan đến hằng số 2πf Cụ thể, vận tốc được tính bằng công thức v = 2πfD, trong khi gia tốc được xác định qua a = (2πf)²D.
Phản ứng của con người đối với tòa nhà mang tính tâm lý và phức tạp, trong đó con người không cảm nhận được vận tốc khi vật chuyển động với vận tốc không đổi Chỉ khi có sự thay đổi về vận tốc, tức là khi có gia tốc, con người mới bắt đầu cảm nhận được chuyển động Bỏ qua các lực cản, giá trị tính toán của gia tốc cực đại có thể được xác định theo công thức: amax = ω² fdmax.
fdmax chuyển vị đỉnh lớn nhất do mode dao động đầu tiên gây ra (Mode 1)
Gia tốc giới hạn được quy định trong mục 2.6.3, TCXD 198-1997
Chuyển vị đỉnh khối lớn nhất f UX 2 UY 2 0.582 2 0.084 2 0.588cm amax = 2 fdmax = 2.16 2 × 5.88 = 27.4 (mm/s 2 ) < [a] = 150 (mm/s 2 )
Theo TCVN 198-1997, nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều cao chia chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chóng lật
Tỷ lệ momen gây lật do tải trọng ngang phải thoả điều kiện:
Trong đó: MCL, ML là momen chóng lật và momen gây lật của công trình
Công trình có: chiều cao H = 76.2 m, B 6.8 m
B 36.8 nên không cần kiểm tra lật cho công trình
2.9.4 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng
Theo TCVN 5574-2012, bảng C.4, phụ lục C quy định chuyển vị lệch tầng giới hạn có thể lấy bằng 1/500 chiều cao từng tầng
Theo TCVN 9386-2012, mục 4.4.3.2, cần hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng, đặc biệt đối với các công trình có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn gắn vào kết cấu, với yêu cầu dr 0.005h Trong đó, dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng, được tính bằng công thức dr = dre×q, với dre là chuyển vị lệch tầng xác định bằng phương pháp tuyến tính (ETABS) và q = 3.12 là hệ số ứng xử H là chiều cao tầng.
Hệ số chiết giảm = 0.4 được sử dụng để đánh giá tác động động đất trong các trường hợp yêu cầu hạn chế hư hỏng, đặc biệt là với chu kỳ lặp thấp hơn Điều kiện hạn chế này thường được áp dụng trong các tình huống cụ thể.
Bảng 2.30 - Bảng kiểm tra chuyển vị lệch tầng
Case/Combo Direction Drift Z [d] Kết luận
Story Direction Drift Z [d] Kết luận
Kết luận: Chuyển vị lệch tầng đạt yêu cầu
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
TỔNG QUAN
Thiết kế cầu thang bộ cho tầng sàn điển hình có chiều cao htầng=3.3(m)
Ta sử dụng phương án cầu thang 2 vế, chiều cao một vế thang là hv = 1.650 (m)
Hình 3.1 – Mặt bằng cầu thang
Hình 3.2 – Mặt cắt cầu thang tầng điển hình
KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
Bảng 3.1 – Sơ bợ kích thước cầu thang bộ
Chiều cao một vế thang h v
Số bậc thang một vế n
Chiều cao một bậc thang
Bề rộng một bậc thang
Chiều dài một vế thang
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
Bảng 3.2 -Tĩnh tải chiếu nghỉ
Thành phần cấu tạo h i ( m ) (KN/m 3 ) n g ct (kN/m 2 )
Tính độ dốc bản thang: tg= 160/270=0.590 0
Xác định chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng tdi
Lớp đá hoa cương: b b i tđ1 b
Bậc thang xây gạch: td3 = h b
Trọng lượng lan can glc=0.3kN/m, qui tải lan can trên đơn vị m 2 của bản: glc =0.3/1.2=0.25 (kN/m 2 )
Bảng 3.3 - Tĩnh tải bản nghiêng
STT Thành phần cấu tạo h i ( m ) (KN/m 3 ) n g ct (kN/m 2 )
Chọn bậc thang có kích thước như hình vẽ :
Hình 3.3 - Cấu tạo bậc thang
Hoạt tải sử dụng được xác định theo TCVN 2737 -1995 Kết quả trong bảng sau:
Bảng 3.4 - Hoạt tải phân bố trên bản thang
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m2)
Hệ số độ tin cậy
Tải trọng tính toán (kN/m 2 ) Toàn phần Phần dài hạn
TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ THÉP
3.4.1 Mô hình tính toán
Cắt một dải bản có bề rộng b=1(m), ta xem xét nó như một dãy dầm gãy khúc liên kết với hai đầu vách khung Để xác định phản lực liên kết giữa bản thang và chiếu nghỉ với vách khung, cần xem xét tỉ số h / h d bt < 3, trong đó liên kết sẽ được coi là khớp; nếu ngược lại, liên kết sẽ được xem là ngàm.
Chiều cao của dầm liên kết với bản thang và chiếu nghỉ được xác định là h d = h v = 3.3m, do vách liên kết trực tiếp với bản thang và chiếu nghỉ trong đồ án này.
Trong thực tế, việc tính toán cầu thang gặp một số vấn đề như: trong kết cấu bê tông toàn khối, không có liên kết nào hoàn toàn ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối Nếu liên kết giữa thang và dầm chiếu tới được xem là khớp, điều này có thể dẫn đến tình trạng thiếu thép gối và thừa thép bụng, gây ra nứt tại gối trong kết cấu.
Chọn sơ đồ tính : Hai đầu ngàm
Hình 3.4 - Sơ đồ tính bản thang – tĩnh tải
Hình 3.5 – Sơ đồ tính bản thang – hoạt tải 3.4.2 Biểu đồ nội lực
Hình 3.6 - Giá trị momen cầu thang
Hình 3.7 – Giá trị chuyển vị
Hình 3.8 Giá trị phản lực gối tựa
3.4.3 Tính toán bố trí thép bảng thang
Chọn bê tông cấp độ bền B30 : Rb Mpa
Chọn cốt thép dọc AIII Rs65 Mpa
Bảng 3.5 - Kết quả tính toán bố trí thép cầu thang
As chọn kN.m cm cm 2 % a % %
Hình 3.8 – Mặt bằng bố trí cốt thép cầu thang
Hình 3.9 – Mặt cắt cầu thang 1 vế
