(Luận văn) tinh toán thiết kế chung cư sơn an

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Giải pháp kiến trúc

- Chung cư Sơn An bao gồm 22 tầng (21 tầng nổi và 1 tầng hầm) với những đặc điểm như sau:

- Chiều cao tầng điển hình 3.5m; tổng chiều cao 81.35m (chưa kể tầng hầm).

 Tổng diện tích khu đất: 6379 m 2

 Số lượng căn hộ: 408 căn hộ

Bảng 1 1 Cao độ mỗi tầng công trình

Hình 1 2 Phối cảnh kiến trúc công trình 1.2.2 Mặt bằng phân khu chức năng

- Tầng hầm được sử dụng làm bãi giữ xe cho toàn bộ chung cư và khu vực lân cận, trong đó tầng hầm được sử dụng để giữ xe gắn máy và để giữ xe ô tô, bên cạnh đó tầng hầm cũng là nơi chứa các trang thiết bị phục vụ cho chiếu sáng dự phòng như máy phát điện, bể nước ngầm, bể tự hoại, v.v…

- Tầng 1, lửng dùng làm cửa hàng bách hóa, khu sinh hoạt chung, khu vui chơi thiếu nhi … cho các căn hộ gia đình cũng như nhu cầu chung cu của khu vực.

- Từ tầng 2 đến tầng 20 bao gồm các căn hộ cao cấp loại A,B,C,D,E,F đáp ứng nhu cầu về nhà ở của người dân.

- Tầng thượng bố trí máy móc, điều hòa, thiết bị, vệ tinh…

Giải pháp kỹ thuật công trình

1.3.1 Giải pháp hệ thống chiếu sáng công trình

- Tường xây 200 mm dùng cho việc ngăn các căn hộ, tường xây 100 mm dùng cho việc ngăn các phòng trong căn hộ.

- Hệ kính cường lực khung thép sử dụng cho bao che công trình.

- Do đặc điểm khí hậu miền nam Việt Nam là có hai mùa, mùa khô và mùa mưa, việc thiết kế hệ thống thông gió phải phù hợp với đặc điểm của khí hậu.

- Công trình được đặt trong khu vực có khoảng không xung quanh lớn, không khí trong lành Mặt bằng được bố trí hợp lý, làm cho các căn hộ luôn có ban công tạo mỹ quan cho công trình đồng thời là không gian đệm lấy ánh sáng tự nhiên và đón gió trời làm cho không khí trong nhà luôn thoáng mát.

- Nhu cầu ánh sáng tự nhiên của công trình nhà ở rất quan trọng Các phòng ở có hệ thống cửa, vách kính bố trí hợp lý tạo nguồn lấy ánh sáng tự nhiên rất tốt Ngoài ra còn bố trí thêm hệ thống chiếu sáng nhân tạo phục vụ cho các phòng ở và làm việc Đặc biệt khu vực giữa nhà (khu cầu thang) cần chú ý chiếu sáng nhân tạo Tầng hầm phục vụ mục đích để xe nên chỉ cần hệ thống chiếu sáng nhân tạo là đủ.

- Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: Không lóa mắt , không lóa do phản xạ , không có bóng tối , độ rọi yêu cầu phải đồng đều , phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

- Với ý nghĩa và tính chất của công trình, hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo được độ thẩm mỹ, hiện đại, an toàn và phù hợp với công trình

- Hệ thống giao thông phương ngang trong công trình là hệ thống hành lang

- Hệ thống giao thông đứng bao gồm thang máy hoạt động 24/24, 2 cầu thang bộ và thoát hiểm Trong đó, 2 thang máy được bố trí ngay giữa và chạy dọc theo chiều cao công trình cùng với 2 cầu thang bộ còn lại được bố trí ngay sau thang máy phù hợp với chức năng sử dụng và thoát hiểm của từng tầng trong công trình.

1.3.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

- Ở khu vực cầu thang thoát hiểm lắp đặt hệ thống đèn thoát hiểm nguồn pin nuôi, luôn đảm bảo chiếu sáng khi mất điện Ở vị trí mỗi tầng công trình, hành lang khu căn hộ, cầu thang thoát hiểm thiết kế đặt hệ thống hộp họng cứu hỏa được nối với nguồn nước chữa cháy, luôn sẵn sàng khi có cháy xảy ra.

TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Lựa chọn giải pháp kết cấu

2.2.1 Hệ kết cấu chịu lực chính

- 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.

- 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.

- Trong đó hệ kết cấu khung – vách phù hợp với công trình Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo một phương, hai phương hoặc liên kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng Đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này là khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng.

- Với công trình đang thiết kế với chiều cao 21 tầng thì Hệ kết cấu khung- vách được áp dụng.

- 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 hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình.

- Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo về mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được lựa chọn như sau:

 Kết cấu móng cọc khoan nhồi, đài băng hay bè.

 Kết cấu công trình là kết cấu tường chịu lực, bao gồm hệ thống vách cứng, cột tạo hệ lưới đỡ bản sàn không dầm và được nằm ẩn tại các góc căn hộ Hệ thống vách cứng, cột được ngàm vào hệ đài.

Nguyên tắc tính toán kết cấu

- Khi thiết kế cần tạo sơ đồ kết cấu, kích thước tiết diện và bố trí cốt thép đảm bảo được độ bền, độ ổn định và độ cứng không gian xét trong tổng thể cũng như riêng từng bộ phận kết cấu Việc đảm bảo đủ khả năng chịu lực phải trong cả giai đoạn xây dựng và 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.

2.3.1 Nhóm trạng thái giới hạn thứ 1

Nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể bảo đảm cho kết cấu:

 Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động.

 Không bị mất ổn định về hình dáng và vị trí.

 Không bị phá hoại khi 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.

2.3.2 Nhóm trạng thái giới hạn thứ 2

Nhằm đảm bảo 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.

Phương pháp xác định nội lực

- Nội lực được xác định bằng phương pháp tính tay thủ công với các công việc sau:

 Tách rời các cấu kiện trong công trình phù hợp với tính tuyến tính và tính định.

 Chọn sơ đồ tính phù hợp.

 Tính toán và quy đổi tải trọng.

 Giải nội lực theo bảng tra hoặc các công thức cơ học.

- Tuy nhiên thời gian giải lâu, phức tạp, dễ sai sót khi tính và độ chính xác chưa cao, hoặc quá an toàn bởi sơ đồ tính thường chọn là ngàm, khớp lý tưởng chỉ là giả thiết, thực tế điều kiện biên không được lý tưởng vậy Một số trường hợp tải trọng chỉ quy đổi gần đúng Và các công thức giải chỉ đúng với điều kiện khi vật liệu còn làm việc trong miền đàn hồi.

- Do đó sinh viên kết hợp giải nội lực theo phương pháp tính tay và phần mềm (giải theo phương pháp phần tử hữu hạn FEM).

- Kết quả phần mềm giải ra tin cậy khi đáp ứng được một số tiêu chí biến dạng phù hợp với đường tác dụng của tải trọng, độ lớn biến dạng phù hợp với vị trí đặc lực, nội lực giải ra sẽ khác với tính tay Mô hình bằng phần mềm xét ảnh hưởng cả các cấu kiện với nhau, nếu nội lực giải ra khác nhiều so với tính tay thì sẽ có những đánh giá, lý giải lựa chọn cho hợp lý.

- Trong phạm vi đồ án này, sinh viên sử dụng các phần mềm sau để phân tích nội lực của mô hình:

 Phần mềm SAP2000 V14: phần mềm phần tử hữu hạn phân tích các cấu kiện tổng quát.

 Phần mềm ETABS 2017: phần mềm phần tử hữu hạn phân tích sự làm việc của toàn bộ công trình.

 Phần mềm SAFE V12: phần mềm phần tử hữu hạn chuyên phân tích cấu kiện dạng tấm (bản sàn, móng,…).

Vật liệu sử dụng

- 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 có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trên sẽ giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu bê tông cốt thép hoặc thép là loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng.

Do đó sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép.

Bảng 2 1 Bê tông sử dụng

STT Cấp độ bền bê tông Kết cấu sử dụng

Bê tông cấp độ bền B30:

Bản sàn, dầm, vách, cầu thang, bể

1 R b = 17 (MPa), R bt = 1.2 MPa nước, đài móng, cọc khoan nhồi.

2 Vữa xi măng cát B5C Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà

Bảng 2 2 Giá trị cường độ và module của thép

STT Loại thép Đặc tính vật liệu

Sơ bộ kích thước kết cấu

2.6.1 Tiết diện sàn sơ bộ

- Đặt h s là chiều dày của bản sàn, h s được chọn theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công, ngoài ra h s > h min

- TCVN 5574:2018 (điều 8.2.2) quy định: h min = 40mm đối với sàn mái. h min = 50mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng. h min = 60mm đối với sàn nhà sản xuất. h min = 70mm đối với bản làm từ bê tông nhẹ

- Kích thước ô sàn lớn nhất của tầng điển hình là: L1×L2 m×10 m

- Sơ bộ xác định h s theo công thức sách Giáo trình BTCT: hs = mD

L 1 : nhịp theo phương cạnh ngắn

D = 0.8÷1.4 phụ thuộc vào tải trọng

Bảng 2 3 Sơ bộ chiều dày sàn các tầng công trình

Tên tầng Chiều dày sàn sơ bộ

Tầng 1, tầng lửng , điển hình 160mm

2.6.2 Tiết diện dầm sơ bộ:

- Sơ bộ tiết diện dầm theo kinh nghiệm như sau:

Dầm chính: h dc     L ; b dc     h dc

Dầm phụ: h dp     L ; b dp     h dp

2.6.3 Tiết diện cột sơ bộ:

- Tiết diện cột được sơ bộ theo công thức sau: (toàn bộ lực nén là do bê tông chịu)

Trong đó: q: tải trọng phân bố trên 1m 2 sàn; chọn q.5 kN/m 2 theo kinh nghiệm

S: diện tích truyền tải n: số tầng k: hệ số kể đến ảnh hưởng của moment o 1,2 đối với cột giữa o 1,3 đối với cột biên o 1,5 đối với cột góc

R b : cường độ chịu nén của bê tông, γ b  0.85

R s : cường độ chịu nén của thép, μmin  0.5% hàm lượng thép tối thiểu

- Theo TCXD 198-1997 thuỷ của tầng và chiều nhỏ hơn 220 mm. tiết diện cột nên chọn sao cho tỉ số giữa chiều cao thông cao của cột không lớn quá 25, chiều rộng tối thiểu không

Bảng 2 4 Sơ bộ tiết diện cột giữa

Tầng S tr.tải q N k F tt b x h F chọn

(m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) cm 2 (cm) cm 2

Bảng 2 5 Sơ bộ tiết diện cột biên

Tầng S tr.tải q N k F tt b x h F chọn

(m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) cm 2 (cm) cm 2

2.6.4 Tiết diện vách sơ bộ

- Chiều dày vách, lõi thang được sơ bộ dựa vào chiều cao toà nhà, số tầng và đảm bảo các quy định theo điều 3.4.1 của TCXD 198-1997

=> Chọn b w 00mm cho vách lõi thang và b w @0mm cho vách khung.

TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Tĩnh tải

3.1.1 Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn

Gach Ceramic Vua lot Lop BTCT Vua lot

Hình 3 1 Các lớp cấu tạo sàn điển hình Bảng 3 1 Tải trọng các lớp sàn tầng hầm

Trọng Hệ số Trọng Trọng

STT Các lớp cấu tạo lượng vượt dày tiêu tính riêng tải chuẩn toán mm kN/m³ n kN/m² kN/m²

Trọng lượng bản thân sàn

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.43 1.81

Bảng 3 2 Tải trọng các lớp sàn ô điển hình ( sàn tầng 6)

Chiều Hệ số lượng lượng

STT Các lớp cấu tạo lượng dày vượt tải tiêu tính riêng chuẩn toán mm kN/m³ n kN/m² kN/m² Trọng lượng bản thân sàn

Các lớp hoàn thiện sàn + trần

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.60 1.99

Bảng 3 3 Tải trọng các lớp sàn vệ sinh

Trọng Hệ số Trọng Trọng

STT Các lớp cấu tạo lượng vượt dày tiêu tính riêng tải chuẩn toán mm kN/m³ n kN/m² kN/m²

TRọng luọng bản thân sàn

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 2.01 2.52

Bảng 3 4 Tải trọng các lớp sàn tầng thượng, mái

Trọng Hệ số Trọng Trọng

STT Các lớp cấu tạo lượng vượt dày tiêu tính riêng tải chuẩn toán mm kN/m³ n kN/m² kN/m²

Trọng lượng bản thân sàn

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.81 2.26

Trong đó: n=1.1 hệ số vượt tải γ t 1.8 kN/m 2 đối với tường dày 100mm γ t  3.3kN/m 2 đối với tường dày 200mm

Ht : chiều cao tường tính từ mặt sàn của tầng dưới đến đáy sàn, dầm của tầng trên.

Bảng 3 5 Tải trọng tường tầng điển hình (tầng 6)

Chiều cao Tải trọng Tải trọng

Loại tường tường tiêu tường tính tường chuẩn toán m kN/m kN/m

Bảng 3 6 Tải trọng tường tầng 1

Chiều cao Tải trọng Tải trọng

Loại tường tường tiêu tường tính tường chuẩn toán m kN/m kN/m

Bảng 3 7 Tải trọng tường tầng lửng

Chiều cao Tải trọng Tải trọng

Loại tường tường tiêu tường tính tường chuẩn toán m kN/m kN/m

Hoạt tải

- Hoạt tải lấy theo Bảng 3- TCVN 2737-1995

- Hệ số tin cậy đối với tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang lấy bằng 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 2(kN/m 2 ) ,bằng 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn lớn hơn hoặc bằng 2(kN/m 2 )

Bảng 3 8 Giá trị hoạt tải các phòng

Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số Hoạt tải

STT Tên sàn vượt tính toán

Phần Phần ngắn Toàn dài hạn phần hạn

7 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.3 1.95

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 2 thành phần:

 Thành phần tĩnh của gió.

 Thành phần động của gió.

- Thành phần tĩnh của gió được tính theo TCVN 2737-1995 như sau:

- Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z được tính theo công thức:

+ W 0 là giá là giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục E và điều 6.4

TCVN 2737-1995 Công trình đang xây dựng ở Biên Hoà vùng gió I-A, địa hình B, và ảnh hưởng của gió bão được đánh giá là yếu, lấy W 0 = 55 daN/m 2

+ k hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao, lấy theo bảng 5 TCVN 2737-1995

+ c hệ số khí động, đối với mặt đón gió c d =+0.8, mặt hút gió c g =-0.6, hệ số tổng cho mặt đón và hút gió là c=0.8+0.6=1.4 Hệ số an toàn là γ  1.2

- Tải trọng gió tĩnh được quy về lực tập trung được gán vào tâm hình học của mỗi tầng, tải trọng gió được tính bằng Áp lực gió nhân với Diện tích đón gió của mỗi tầng. Diện tích đón gió của từng tầng được tính như sau:

S  h i + h i-1  B i 2 h i ,h i-1 , B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ i,i-1 và bề rộng đón gió.

Bảng 3 9 Giá trị thành phần tĩnh của tải trọng gió

STT Tầng H Z j k j Kích thước nhà W Xj W Yj

- Thành phần động của gió được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 và

- Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Trong tiêu chuẩn chỉ kể đến thành phần gió dọc theo phương X và phương Y bỏ qua thành phần gió ngang và momen xoắn.

- Tùy mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả với lực quán tính của công trình.

- Các thông số dẫn xuất:

- Giá trị áp lực gió W o 55 kG/m 2 Bảng 4 (TCVN 2737:1995)

- Giá trị giới hạn của tần số fL 1.1 Hz Bảng 9 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số n1 c 77.15 m Bảng 11 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số n1X  1X 40.0 m Bảng 11 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số n1Y  1Y 50.0 m Bảng 11 (TCVN 2737:1995)

- Hệ số tương quan không

- Hệ số tương quan không

- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió W pij tác động lên tầng thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

+ ξi : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i

+  i : hệ số ứng với dạng dao động thứ i

+ y ji : dịch chuyển ngang tỉ đối trọng tâm tầng thứ j ứng với dạng dao động thứ i

- Cách xác định hệ số động lực ξi :

Hệ số động lực ξi dược xác định bằng cách tra trong biểu đồ hình 2 (TCXD 229-

1999), phụ thuộc vào εi , với εi là hệ số được xác định như sau: ε γ×W i  940×f o i

+ γ : hệ số độ tin cậy của tải gió, lấy bằng 1.2

+ f i : tần số của dao động riêng thứ i

- Cách xác định hệ số ψi : ψ   y ji W Fj i  y 2 ji M j

Với W Fj là giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j ứng với các dạng dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió:

+ Wj : giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j

+ ζj : hệ số áp lực động của tải trọng gió, thay đổi theo độ cao, được xác định bằng cách tra bảng 3 (TCXD 229-1999)

+ v i : hệ số tương quan không gian ứng với dạng dao động thứ i, v 1 phụ thuộc 2 tham số ρ và χ (tra bảng 4 và 5 TCXD 229-1999), v k = 1 với k  2

Bảng 3 10 Kết quả phân tích dao động và tần số công trình

Mode Chu kì f UX UY RZ Ghi Nhận xét chú dao động

3.3.2.1 Tải gió động theo phương X

Bảng 3 11 Bảng tính gió động theo phương X (mode 1)

W Fj y ji y ji W Fj y ji 2 M j W pjiX

3.3.2.2 Tải gió động theo phương Y

Bảng 3 12 Bảng tính gió động theo phương Y (mode 1)

Tầng M j (t) ξ j W Fj y ji y ji W Fj y ji 2 M j W pjiY

Tải động đất

3.4.1 Tổng quan về tải động đất

- Đối với những công trình nhà cao tầng, trong thiết kế xây dựng nhà thầu ngoài việc tính toán tải trọng của bản thân công trình (tải trọng đứng), còn phải tính toán hai loại tải trọng nữa vô cùng quan trọng là tải trọng của gió bão và tải trọng động đất (tải trọng ngang).

- Đây được xem như là một trong những yêu cầu bắt buộc không thể thiếu và là yêu cầu quan trọng nhất khi thiết kế các công trình cao tầng Do đó, bất kỳ công trình xây dựng nào nằm ở vùng có phân vùng tác động gió thì phải tính toán tải trọng gió, phân vùng về động đất phải tính toán tải trọng động đất.

3.4.2 Tính toán tải động đất

- Sử dụng TCVN 9386-2012 có trong phần mềm ETABS 2017, sinh viên có được kết quả thành phần động đất theo phổ phản ứng đàn hồi.

- Đánh giá mức độ động đất : Động đất yếu (a g < 0.08g)

- Hệ số tổ hợp dùng để tính toán hệ quả của tác động động đất: 0.24 ( Khu vực nhà ở , các tầng được sử dụng đồng thời)

- Địa điểm xây dựng: TP.Biên Hoà, Tỉnh Đồng Nai

- Phổ thiết kế được xác định bằng các biểu thức sau:

+ q là hệ số ứng xử: q = 3.9

+ βa là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang: βa = 0.2 + T: chu kì dao động của hệ đàn hồi

+ a g : gia tốc nền thiết kế, được tính toán bằng cách tra gia tốc nền trong phụ lục H,

TCVN 9386:2012, lấy giá trị này nhân hệ số tầm quan trọng γI (Phụ lục E,

+ T B : giới hạn dưới của chu kì ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng đàn hồi. + T C : giới hạn trên của chu kì ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng đàn hồi.

+ T D : giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng chuyển vị không đổi trong phổ phản ứng.

+ S , T B ,T C , T D xác định theo bảng 3.2 TCVN 9386:2012

Bảng 3 13 Bảng giá trị các đại lượng tính động đất Đại lượng Giá trị Đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR (m/s 2 ) 0.4454

Hệ số tầm quan trọng γ I (Công trình cấp 1) 1.25

Gia tốc nền thiết kế a g (m/s 2 ) 0.5567

Hệ số ứng xử theo phương ngang q 3.90

+ Giới hạn dưới của chu kỳ T B (s) 0.20

+ Giới hạn trên của chu kỳ T C (s) 0.60

+ Giá trị xác định điểm bắt đầu của phản ứng dịch chuyển không đổi T D (s) 2.00

Hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế βa 0.20

Bảng 3 14 Giá trị phổ thiết kế

Phổ thiết kế Phổ thiết kế Phổ thiết kế Phổ thiết kế T(s) S d (T) T(s) S d (T) T(s) S d (T) T(s) S d (T)

Phổ Thiết Kế Sd(T) Theo Phương Ngang

Hình 3 2 Biểu đồ phổ thiết kế theo phương ngang

Tổ hợp tải trọng

3.5.1 Tổ hợp tải trọng gió

- Tổ hợp nội lục, chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải gió s

+ X : Là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị.

+ X t : Là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra.

+ X d I : Là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra.

+ s: Là số dạng dao động tính toán

3.5.2 Tổ hợp tải trọng động đất

- Theo chỉ dẫn tại 4.3.3.5.1 – TCVN 9386:2012, các thành phần nằm ngang của tác động động đất phải được xem là tác động đồng thời.

- Giá trị lớn nhất mỗi hệ quả tác động lên kết cấu do hai thành phần nằm ngang của tác động động đất, có thể xác định bằng căn bậc hai tổng bình phương các giá trị của hệ quả tác động do mỗi thành phần nằm ngang gây ra

+ EEmax : Giá trị hệ quả (momen uốn, lực cắt, lực dọc, …) tác động lớn nhất do tác động đồng thời của cả hai thành phần nằm ngang lực động đất gây ra.

+ EEdx : Giá trị hệ quả tác động động đất theo phương X gây ra.

+ E Edy : Giá trị hệ quả tác động động đất theo phương Y gây ra.

- Trong thực tế, lực động đất tác động theo hai phương ngang vuông góc với nhau không phải lúc nào cũng cùng pha với nhau Vì vậy, TCVN 9386 – 2012 cho phép sử dụng một phương án tổ hợp khác trong đó lấy 100% hệ quả tác động động đất theo một phương kết hợp với 30% hệ quả tác động động đất theo phương vuông góc

Các trường hợp tổ hợp và cấu trúc tổ hợp

3.6.1 Các loại tải trọng (Load Patern)

Bảng 3 15 Các loại tải trọng

TT Ký hiệu Loại TLBT Ý nghĩa

1 TLBT DEAD 1 Trọng lượng bản thân

2 HOAN THIEN S.DEAD 0 Hoàn thiện

3 TUONG S.DEAD 0 Tải tường xây

6 GTX WIND 0 Gió tĩnh theo phương X

7 GTXX WIND 0 Gió tĩnh ngược phương X

8 GTY WIND 0 Gió tĩnh theo phương Y

9 GTYY WIND 0 Gió tĩnh ngược phương Y

10 DDX QUAKE 0 Động đất theo phương X

11 DDY QUAKE 0 Động đất theo phương Y

12 GDX1 WIND 0 Gió động phương X mode1

13 GDY1 WIND 0 Gió động phương Y mode1

3.6.2 Các tổ hợp tải trọng (Load Combination)

Bảng 3 16 Các tổ hợp tải trọng trung gian

Tên tổ hợp hợp Thành phần Hệ số

TINH TAI Add TLBT; H.THIEN; TUONG 1.1; 1.25; 1.1

HOAT TAI Add HT>=2; HT Thoả

- Chuyển vị do tải gió theo phương Y: f y a.69mm => Thoả

3.7.2 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

- Kiểm tra điều kiện chuyển vị lệch tầng do tải trọng gió:

- Với loại kết cấu công trình là hệ vách lõi nên ta có giới hạn điều kiện chuyển vị tương đối giữa các tầng là: dc  [dc]=h/500dc]=h/500 (h là chiều cao tầng)

Bảng 3 19 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Chiều Chuyển Chuyển Chuyển Chuyển Trị số

Tầng cao vị ngang vị ngang vị ngang vị ngang giới hạn Kiểm tầng từ mô tương từ mô tương h s /500 tra h (m) hình đối hình đối (mm)

3.7.3 Kiểm tra ổn định chống lật:

- Theo TCXD 198 – 1997 nhà cao tầng có tỉ lệ chiều cao trên chiều rộng

→ Không cần kiểm tra điều kiện chống lậtH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH

Kích thước tiết diện

Tải trọng tác dụng

Tính toán thép sàn

- Tính toán thép sàn được thực hiện như cho cấu kiện chịu uốn có kích thước b 1m, h = 160 mm, a = 20 mm

Cốt thép sàn CB400V → R s = 350 Mpa → ξ R = 0.533

- Tính toán thép sàn được thực hiện như sau: h0 = h - a , α m = M , ξ =1 - 1 - 2α m , As = ξRb bh0

- Hàm lượng cốt thép: cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau:  min    max

; à min : tỷ lệ cốt thộp tối thiểu, thường lấy à min = 0.05% b  ho

Hình 4 1 Moment strip theo phương X

Hình 4 2 Moment strip theo phương Y

Hình 4 3 Mặt bằng bố trí ô sàn -Kết quả tính thép sàn ở Phụ Lục 1

4.3.4 Kiểm tra độ võng sàn:

Sử dụng phần mềm SAFE và tiêu chuẩn Eurocode 2 với các thông số vật liệu tương đương để phân tích và xác định độ võng sàn

Theo TCVN 5574-2018, độ võng toàn phần f được tính như sau: f = f1 – f2 + f3 Trong đó:

+ f1 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

+ f2 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

+ f3 : Độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

- Khai báo các trường hợp tải tính toán độ võng sàn:

+ f1 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

+ f2 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải có 2 thành phần: toàn phần và dài hạn Phần dài hạn thường chiếm 20%-35% Có thể lấy bằng 0.3 gần đúng phần lớn các loại hoạt tải

+ f3 : Độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

Tổ hợp này kể đến tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn, dùng 2 đặc trưng

Creep Coefficient (CR) cho từ biến và Shrinkage (SH) cho co ngót của bê tông.

Hệ số từ biến cho ở Bảng 11 tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 phụ thuộc vào cấp cường độ và độ ẩm tương đối của không khí môi trường xung quanh.

Chạy tổ hợp mô hình Safe ta được:

Hình 4 4 Đồ thị màu độ võng sàn f max 7.66 (mm).

Theo bảng M.1 TCVN 5574-2018, độ võng giới hạn của sàn là

4.3.5 Kiểm tra chiều rộng vết nứt sàn

A crc1 là bề rộng vết nứt do tải trọng thường xuyên (tĩnh tải tiêu chuẩn) và tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải tiêu chuẩn) tác dụng:

A crc2 là bề rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời

A crc3 là bề rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

Bề rộng khe nứt ngắn hạn acrc  a crc,1  acrc,2  a crc,3  0.27mm  0.4mm

Bề rộng khe nứt dài hạn acrc  a crc,1  0.249mm  0.3mm

=> Thỏa điều kiện mở rộng vết nứt

THIÉT KẾ CẦU THANG

Kích thước hình học và sơ bộ tính toán

Hình 5 1 Mặt bằng, mặt cắt kiến trúc cầu thang

- Chiều cao tầng điển hình là 3.5m Số bậc thang theo thiết kế là 22 bậc, vậy chiều cao mỗi bậc thang là 160mm.

- Bề rộng bậc thang là 245mm

- Góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng nằm ngang là tan   h b  160

- Chọn chiều dày bản thang là h s 0mm.

Tải trọng tác dụng lên cầu thang

5.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ

Bảng 5 1 Các lớp cấu tạo chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo lượng riêng lượng lượng dày δ vượt tải γ tiêu chuẩn tính toán mm kN/m³ n kN/m² kN/m²

Trọng lượng bản thân sàn

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân 1.11 1.35

5.2.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản thang nghiêng

 Lớp đá hoa cương: g  n γ δ ; δ  δ  lb  hb

 Lớp vữa lót: g 2  n 2 γ 2 δ td 2 ; δ td2 δ  lb  hb

Bảng 5 2 Các lớp cấu tạo bản nghiêng thang

Chiều dày Trọng Hệ số Trọng Trọng

STT Các lớp cấu tạo tương lượng lượng lượng riêng vượt tải đương tiêu chuẩn tính toán δ td mm kN/m³ n kN/m² kN/m²

Trọng lượng bản thân sàn

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân 2.638 2.955

 Trọng lượng bản thân của lan can, tay vịn là 0.3 kN/m (n=1.3)

- Theo TCVN2737-1995, hoạt tải cầu thang là p tc = 3 kN/m 2 , hệ số vượt tải n=1.2 p tt  n  p tc  1.2 3  3.6  kN/m 2 

Tính toán nội lực bản thang

- Quy bản thang về tải phân bố đều Cắt 1 dải bề rộng b=1m để tính toán.

- Chọn liên kết giữa thang và chiếu nghỉ là liên kết khớp

Hình 5 2 Sơ đồ tính bản thang

5.3.1 Tính toán nội lực thang bằng phần mềm Etabs

Hình 5 3 Tĩnh tải và hoạt tải cầu thang

Hình 5 4 Biểu đồ moment bản thang

Hình 5 5 Biểu đồ lực cắt bản thang

Hình 5 6 Phản lực tại gối cầu thang

5.3.2 Tính toán cốt thép bản thang

Bảng 5 3 Kết quả tính toán cốt thép cầu thang

Vị trí M b h a α m ξ As Thép As kNm mm mm mm mm 2 chọn chọn μ(%)

- Sơ đồ tính: Nhịp tính toán của dầm D1 dài L&00+150+150)00 (mm)

- Tải tác dụng lên dầm do bản thang truyền vào, là phản lực gối tựa của sơ đồ tính bản thang được quy về tải phân bố đều.

Hình 5 7 Sơ đồ tính dầm D1

Bảng 5 4 Kết quả tính toán cốt thép dầm D1

Vị trí M b h a α m ξ As Thép As kNm mm mm mm mm 2 chọn chọn μ(%)

- Đoạn dầm có Q max 5 kN

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

 Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, bố trí thép đai cấu tạo cho dầm

Kết luận: Chọn thép đai ϕ8 (thép CB240T) và hai nhánh n = 2, bước cốt đai s w 00mm cho dầm

- Sơ đồ tính: Nhịp tính toán của dầm D2 dài L&00+150+150)00 (mm)

- Tải tác dụng lên dầm do bản thang truyền vào, là phản lực gối tựa của sơ đồ tính bản thang được quy về tải phân bố đều.

Hình 5 9 Sơ đồ tính dầm D2

Bảng 5 5 Kết quả tính toán cốt thép dầm D2

Vị trí M b h a α m ξ As Thép As kNm mm mm mm mm 2 chọn chọn μ(%)

- Đoạn dầm có Q max 6.19 kN

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

V ậy bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai cấu tạo cho dầm

- Chọn thép đai ϕ8 (thép CB240T) và hai nhánh n = 2

- Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính:

Ta có Q max 6.19 kN < [dc]=h/500Q] => Thoả ĐK không phá huỷ do ứng suất nén chính

41 φ b2 1.5 ( hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và trạng thái ứng suất)

Tính q sw,min  0.25  R bt  b=0.25  1.15  10 3  0.2  57.5 kN/m  q sw Lấy q sw,min để thiết kế cốt đai.

Bước cốt đai cần thiết: s w,tt  na sw R sw  2  50.26 170

Theo điều kiện cấu tạo: s w,ct  0.5h 0 , 300mm  0.5  270,

300mm  200(mm) - Tính lại q sw q  na sw R sw

- Vị trí dầm không cần đặt cốt đai s w,ct   0.75h 0 , 500mm  0.75  270, 500mm  300(mm)

Kết luận: Đai d8, 2 nhánh với s w 0mm trên đoạn L/4 gần gối và sw00mm cho phần còn lại

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

Mở đầu

- Chung cư Sơn An gồm có 1 tầng hầm, 21 tầng nổi Hệ kết cấu sử dụng là kết cấu khung – vách cứng (lõi cứng), cột Do đó, việc tính toán khung phải là khung không gian.

- Việc tính toán khung không gian là rất phức tạp nên nội lực khung sẽ được tính toán bằng phần mềm ETABS.

- Các bước tính toán kết cấu khung:

 Bước 1: Chọn sơ bộ kích thước.

 Bước 2: Tính toán tải trọng vá gán vào mô hình khung

 Bước 3: Tổ hợp tải trọng.

 Bước 4: Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS.

 Bước 5: Tính toán và thể hiện bản vẽ thép.

Mô hình tính bằng phần mềm Etabs

Hình 6 1 Mô hình khung không gian trong Etabs

Tính toán cốt thép dầm

Hình 6 2 Biểu đồ bao moment nội lực dầm trục D

6.3.1 Trình tự tính toán: ˗ Giả thiết a dc  60 mm  h 0,dc  h dc  a  750  60  690 mm ˗ Tính cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật nhằm đảm bảo tính an toàn cho dầm.

- Bê tông B30: R b = 17 MPa ;  b 1 ˗ Thép CB400-V có các đặc trưng kỹ thuật sau:

44 ˗ Ta áp dụng công thức tính toán sau:

 R bh 2  1  1 2m  As  R s b o ˗ Hàm lượng cốt thép thỏa mãn điều kiện sau

Xem Phụ lục 3, mục 3.2 Kết quả tính toán cốt thép dầm trục D

- Sử dụng cốt thép CB400V có các đặc trưng kỹ thuật sau:

* Tính toán cho dầm tầng 1 nhịp 23 (Qmax73.077kN)

- Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính.

Ta có Q max  373.1 kN  < Q = 1055.7 kN  Thỏa điều kiện không bị phá hủy do ứng suất nén chính.

b2 =1.5 ( hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và trạng thái ứng suất)

- Tính qsw,min = 0.25× R bt b = 0.25×1.15 10 3 × 0.3 = 86.25 kN m  < qsw

Lấy q sw để thiết kế cốt đai.

- Tính cốt đai ( chọn đai có đường kính d10,2 nhánh)

- Bước cốt đai cần thiết: s w,tt = na sw R sw = 2×78.54×280

#3.567 mm qsw 188.31 Theo điều kiện cấu tạo : s w  h

- Tính lại qsw q sw = na sw R sw

- Tính smax s w,max = Rbt bho 2

Vị trí dầm không cần đặt cốt đai ( thưa hơn s w  0.75ho Q7.5 mm

Kết luận: Đai d10, 2 nhánh với sw 0  mm  trên đoạn L/4 ở gần gối tựa và s w %0 mm   0.75ho Q7.5 mmcho phần còn lại của dầm.

- Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính: F.965+83.1745.139 (kN)

- Sử dụng cốt treo d10 ( a sw  78.54mm 2 ), số nhánh n=2, bước cốt đai tính toán:

- Diện tích tất cả cốt đai gia cường là:

- Số lượng cốt đai cần gia cường cho mỗi bên là: n =  A sw

=> Chọn s = 100mm, bố trí 2 bên dầm phụ trong khoảng b+2h s

6.3.4 Xác định vùng tới hạn của dầm

- Vùng tới hạn là vùng có khả năng xuất hiện khớp dẻo để tạo ra khả năng phân tán năng lượng lớn Tính toán động đất và bố trí cấu tạo kháng chấn phải xét đến trường hợp này

Hình 6 3 Sơ đồ vùng tới hạn trong dầm

- Vùng tới hạn L 1  2 h d 1500mm (mục 5.4.3.1.2 - (6)P TCVN 9386-2012)

- Cốt đai trong vùng 2h d được bố trí với khoảng cách thoả mãn:

 lấy s = 150 mm với dầm chính s0mm với dầm phụ

6.3.5 Neo và nối cốt thép

 R  ˗ Chiều dài đoạn neo hoặc nối côt thép: l an    an s

   an   và không nhỏ hơn

 b  l an   an  ˗ Neo và nối cốt thép trong vùng kéo l an  40d ˗ Neo và nối cốt thép trong vùng nén l an  30d

Tính toán cốt thép cột

- Nén lệch tâm xiên là trường hợp phổ biến trong kết cấu công trình Xảy ra khi:

 Lực dọc N không nằm trong mặt phẳng đối xứng nào.

 Hoặc khi lực dọc N tác dụng đúng tâm, kết hợp với mô men M mà mặt phẳng tác dụng của nó không trùng với mặt phẳng đối xứng nào.

- Đây là trường hợp tính toán khá phức tạp Trong đồ án này, sinh viên sử dụng phương pháp tính gần đúng quy đổi từ bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương và bố trí thép đều theo chu vi cột.

- Để tính toán thép cột cần phải tìm bộ ba nội lực nguy hiểm sau:

 Có N lớn nhất và Mx, My tương ứng

 Có Mx lớn nhất và N, My tương ứng

 Có My lớn nhất và Mx, N tương ứng

 Có Mx, My cùng lớn

- Trong 5 trường hợp trên thì 4 trường hợp đầu có thể tìm được, trường hợp N và M cùng lớn là không thể xác định được Do đó trường hợp tính chính xác thì cần tính toán cho toàn bộ các trường hợp và lấy trường hợp diện tích thép lớn nhất.

6.4.1 Trình tự tính toán ˗ Giả thiết a  40 mm  h 0  h  a

- Bê tông B30: R b = 17 MPa ;  b 1 ˗ Thép CB400-V có các đặc trưng kỹ thuật sau: ˗ Ta áp dụng công thức tính toán sau:

Bước 1: Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng của lệch tâm xiên 0.5  C x

C x ,C y lần lượt là cạnh của tiết diện cột

- Chiều dài tính toán lox =ψx l; loy =ψyl , do liên kết cột là liên kết nút cứng nên ψx =ψy

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e ax

- Độ lệch tâm tĩnh học e1x = M x

- Độ lệch tâm tính toán: e 0x =max eax ,e1x ; e0y =max eay ,e1y 

- Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:

+ Nếu λx  28  ηx 1 (bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)

1 (kể đến ảnh hưởng uốn dọc); trong đó N x 2.5θx Eb lx

Moment tăng lên do uốn dọc: M * x =N.η x e 0x

Theo phương Y: Tương tự phương X

Bước 3: Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương

Mô hình Theo phương X Theo phương Y

Cx Cy C x Cy h  Cx ; b  Cy h  Cy ; b  Cx

1 x y 1y x ea  e ax  0.2eay e a  e ay  0.2eax

Bước 4: Tính toán diện tích thép theo yêu cầu

 0.3  nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như tính toán đúng ho tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: γ e 

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: φ e  φ+ (1-φ)ε

0.3 khi   14;  1 khi   14; φ  1.028  0.0000288 2  0.0016 với   max( x ,  y ) γ e N -R b bh diện tích cốt thép dọc: Ast  φ e

 nén lệch tâm bé ho

Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức: x 1   ξ R 

Diện tích toàn bộ thép dọc: A st  b o 2 kRsc Za

Hệ số k xét đến việc tính toán toàn bộ lấy k=0.4

 0.3; x1  ξR h o nén lệch tâm lớn ho

Bước 5: Kiểm tra hàm lượng thép

Xem Phụ lục 4 Kết quả tính toán cốt thép cột trục D

- Thép đai trong cột được tính tương tự như dầm chịu lực cắt, tuy nhiên có kể đến lực nén dọc N tăng khả năng chịu cắt của bê tông Lực cắt lấy từ biểu đồ bao lực cắt cột.

- Trong thực hành tính toán thường thép đai cột theo tính toán theo lực cắt trong cột là rất bé so với yêu cầu bố trí đai theo cấu tạo Nên thường không tính toán thép đai mà chỉ cần bố trí đai theo cấu tạo thỏa: tương quan giữa đường kính thép dọc, hàm lượng thép, kích thước cột… và một số yêu cầu kháng chấn khi có thiết kế chống động đất.

- Cốt đai cho nhà cao tầng vì lực cắt ngang nhỏ nên sinh viên bố trí cốt đai theo cấu tạo dựa vào TCVN 198:1997 – Nhà cao tầng – Thiết kế cấu tạo bê tôg cốt thép toàn khối.

- Đường kính cốt thép đai:  dai  8mm,  max 

- Chọn ỉ10a100 ở hai đầu nỳt khung và ở bụng là ỉ10a200.

Tính toán lõi thang

6.5.1 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi (tính toán vách lõi)

Phương pháp này chia vách thành những phần tử nhỏ chịu kéo hoặc nén đúng tâm, ứng suất coi như phân bố đều trên mặt cắt ngang của phần tử Tính toán cốt thép cho từng phần tử sau đó kết hợp lại bố trí cho cả vách.

Các giả thuyết cơ bản khi tính toán:

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cả bê tông và cốt thép chịu Ưu điểm:

- Phương pháp này đơn giản, có thể tính toán các vách cho các hình dạng phức tạp L,T,U hay tính lõi

- Giả thuyết là vật liệu đàn hồi

- Coi ứng suất là đường tuyến tính trên mặt cắt tiết diện

- Đưa moment về trọng tâm tiết diện phân phối lại moment tuyến tính trên tiết diện

Bước 1: Xác định trục moment quán tính trung tâm của cấu kiện

Hình 6 4 Xác định trục chính moment quán tính chính.

Bước 2: Chia vách thành từng phần nhỏ

- Chia vách thành những phần tử nhỏ Các phần tử nên có chiều dài từ 0.15 Lw đến

Hình 6 5 Chia vùng theo quy ước

Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử.

- Do giả thuyết vật liệu đàn hồi nên ta dùng các công thức tính toán trong “Sức bền vật liệu”:

Bước 4: Tính ứng suất trong từng phần tử:

Trong đó: tw : Chiều dày của vách lw : Chiều dài của vách

A : Diện tích mặt cắt ngang của vách

I x : Momen quán tính chính trung tâm.

Bước 5: Tính toán cốt thép theo TCVN 5574:2018

Tính toán cốt thép cấu kiện chịu kéo nén đúng tâm:

Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Bước 7: Kiểm tra khả năng chống uốn của vách đối với các moment còn lại.

6.5.3 Tính toán phần tử vách

6.5.3.1 Cấu tạo Để tính toán vách lõi, trước hết phải hiểu rõ cấu tạo và chức năng làm việc của thép trong vách lõi Cấu tạo vách lõi theo TCVN 198-1997 như sau :

- Phải đặt hai lớp lưới thép Đường kính cốt thép ( kể cả cốt thép thẳng đứng và cốt thép nằm ngang ) không nhỏ hơn 10mm và không nhỏ hơn 0.1b Hai lớp lưới thép này phải được liên kết với nhau bằng chữ S với mật độ 4 móc/m 2

- Hàm lượng cốt thép thẳng đứng chọn  0.4% ( đối với động đất yếu ) và  0.6% ( đối với động đất trung bình và mạnh ) nhưng không lớn hơn 3.5%.

- Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng

 0.25% ( đối với động đất yếu)  0.4% ( đối với động đất trung bình ).

- Khoảng cách giữa các cốt thép chọn  200 ( nếu b  300 mm) và  2b

3 ( nếu b  300 mm) Riêng đối với động đất yếu các cốt thép nằm ngang có thể cách nhau tới 250 mm.

- Ngoài ra, còn có thép đai phân bố được rải theo cấu tạo Theo TCXD Việt Nam 375:2006 thì có thể dùng đai chữ C hoặc chữ S, trong trường hợp có kháng chấn khoảng cách lớn nhất theo phương đứng là min (16d dọc, 2bw), theo phương ngang là 2bw

Thông số Thép dọc Thép ngang

Hàm lượng thép min 0.4% Ac 0.2% Ac

Hàm lượng thép max 4% Ac 4% Ac Đường kớnh thộp min 8mm 1/4ỉdọc Đường kính thép max 1 / 8 bw 1 / 8 bw

Khoảng cách thép min 75mm 75mm

Khoảng cách thép max min 3 bw , 400 min 3 bw , 400

Hàm lượng thép gia cường vùng

6.5.3.2 Chia phần tử vách và phân phối nội lực

- Trọng tâm lõi được xác định trong AutoCad bằng cách tạo miền đặc bằng lệnh region Tiếp theo dùng lệnh Massprop để xem các thông số trong đó có trọng tâm

 Đưa gốc tọa độ về trọng tâm lõi.

- Trọng tâm phần tử xác định trong autocad bằng lệnh ID

- Dựa vào Autocad ta xác định được các thông số tiết diện sau:

Hình 6 6 Chia phần tử vách P1, P2

Bảng 6 1 Tọa độ trọng tâm phần tử lõi thang P1

Kích thước Tọa độ trọng tâm phần tử

Phần tử b mm h mm x i mm y i mm

Kích thước Tọa độ trọng tâm phần tử

Phần tử b mm h mm x i mm y i mm

Bảng 6 2 Tọa độ trọng tâm phần tử lõi thang P2

Kích thước Tọa độ trọng tâm phần tử

Phần tử b mm h mm xi mm y i mm

Kích thước Tọa độ trọng tâm phần tử

Phần tử b mm h mm x i mm y i mm

Bảng 6 3 Bảng kết quả nội lực lõi thang P1

M 3max CB4 -37628.74 108.15 -49796.47 e 2max CB5 -31786.39 -4732.50 -3174.05 0.149 e 3max CB4 -37628.74 108.15 -49796.47 1.323

Bảng 6 4 Bảng kết quả nội lực lõi thang P2

M 3max CB4 -60084.35 339.36 -83999.48 e 2max CB3 -44921.52 35333.03 -1685.22 0.787 e 3max CB4 -60084.35 339.36 -83999.48 1.398

Xem Phụ lục 5: Kết quả tính thép vách lõi thang

TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH

Tổng quan về nền móng

- Móng là cấu kiện tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình, rồi truyền tải đó xuống nền sao cho cho cả móng và nền đều làm việc không vượt quá trạng thái giới hạn Việc tính toán nền móng phải được tiến hành với tổ hợp nội lực bất lợi nhất trong suốt quá trình sử dụng và thi công.

- Việc tính toán nền móng theo biến dạng nhằm xác định kích thước móng, đảm bảo độ lún không vượt quá độ lún cho phép được tiến hành với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn.

- Việc tính toán theo cường độ nhằm đảm bảo nền không bị phá hoại do quá tải, ổn định về trượt, lật của móng Xác định chiều cao móng, cốt thép được tiến hành với tải trọng tính toán.

Thống kê số liệu địa chất

- Tóm tắt thống kê địa chất

 Lớp 1: Bùn sét, xám trắng- nâu, trạng thái dẻo mềm

 Lớp 2: Sét pha, xám trắng - nâu vàng, trạng thái dẻo mềm

 Lớp 3: Cát pha, nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo

 Lớp 4: Sét, nâu - xám trắng - vàng, trạng thái nửa cứng

Bảng 7 1 Kết quả phân chia trạng thái các lớp đất

Số hiệu Tên hạt đất Trạng thái N SPT k - - -

Bảng 7 2 Thành phần hạt của đất

Tên Cát Bột Sét lớp >1mm >0.5mm >0.25mm >0.1mm >0.05mm >0.01mm >0.005mm 0  Thoả điều kiện cọc không bị nhổ.

7.5.2 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

- Hệ số nhóm cọc  được tính theo công thức Converse – Labarre:

 n 1 = 8 : số hàng cọc trong nhóm;

 n 2 = 5 : số cọc trong một hàng;

 s = 3.5 (m) : khoảng cách 2 cọc tính từ tim cọc

 Qnhom =  nc Rc,d = 0.7×40×6700 = 187600 (kN)>Nmax tt 181950.13kN

 Thoả điều kiện làm việc của cọc theo nhóm

7.5.3 Kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy móng khối qui ước

Hình 7 16 Khối móng quy ước

- Góc ma sát trung bình:

 φ i : góc ma sát trong từng lớp đất có chiều dày l i mà cọc xuyên qua;

 l i : bề dày đoạn cọc trong lớp đất i.

- Kích thước khối móng quy ước:

- Trọng lượng khối móng quy ước

Wqu  Bqu ×Lqu ×Hqu ×γ tb  21.97  32.47  43.65  10.69 

 Bqu : Bề rộng khối móng quy ước

 Lqu : Chiều dài khối móng quy ước

 γtb : Dung trọng trung bình các lớp đất khối móng quy ước

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước từ lực chân cột

Hình 7 17 Quy đổi lực cắt chân cột xuống đáy khối móng quy ước

- Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước:

- Khả năng chịu tải của nền đất dưới đáy khối móng quy ước:

 m 1 = 1.2, m 2 = 1 : lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo (Mục

 k tc = 1.1 : hệ số tin cậy; các đạc trưng tính toán lấy trực tiếp từ bảng thống kê (Tra theo Mục 4.6.11 TCVN 9362-2012)

 A = 0.26, B = 2.05, D = 4.55 (Tra Bảng 14, TCVN 9362 – 2012, phụ thuộc vào giá trị tính toán của góc ma sát trong φ II ;

 γ II = 11.11 (kN/m 3 ) : dung trọng tự nhiên của đất phía dưới đáy móng khối quy ước;

II   tb  10.69  kN / m 3  : dung trọng đẩy nổi của đất trên đáy khối móng quy ước;

 c II = 19.28 : lực dính của đất nằm trực tiếp dưới đáy khối móng quy ước

 Vậy nền đất dưới đáy móng quy ước thỏa điều kiện ổn định.

7.5.4 Kiểm tra lún cho móng

- Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày h i =1 m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện  n bt  5 n gl (vị trí ngừng tính lún)

- Ta có áp lực gây lún tại tâm đáy móng quy ước:

Pgl  Ptb tc  σ ' v,zm  603.75  466.5  137.25 kN/m 2

 3.4  5 Cần tính lún cho móng  i gl 137.25

- Mục C.1.6, TCVN 9362 – 2012 có quy định : độ lún nền móng theo phương pháp cộng lớp xác định: n  × h

 βa = 0.8 : hệ số không thứ nguyên;

 h i : chiều dày lớp đất thứ i;

 E i : module biến dạng của lớp đất thứ i.

Bảng 7 16 Bảng tính lún móng LT

Lớp h i Z i Zi k 0 γ i σ i bt σ i gl E  bt i S i

 Vậy S = 5.766 (cm) < [S] = 10 (cm), thỏa điều kiện lún.

7.5.5 Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng

- Điều kiện chống xuyên thủng (Theo TCVN 5574-2018):

Hình 7 18 Vùng chống xuyên thủng móng M1

- Ta vẽ đường bao của vùng chống xuyên từ mép của vách ra ngoài một khoảng bằng h 0 /2 ta được vùng chống xuyên của đài móng như hình trên.

- Lực chống xuyên thủng (TCVN 5574 2018)

Với k là số cọc nằm ngoài vùng chống xuyên

Và theo công thức (131) (TCVN 5574-2018) ta có: M x 

 Chiều cao đài thỏa điều kiện xuyên thủng

7.5.6 Tính toán cốt thép đài móng

- Chọn agt lớp dưới agt.d = angàm + 50 = 150 + 50 = 200 (mm)

- Chọn agt lớp trên agt.t = 70 (mm)

- Nội lực để tính toán cho đài móng được lấy từ các dải Strip trong mô hình SAFE

Hình 7 19 Biểu đồ moment theo phương X (Max, Min)

Hình 7 20 Biểu đồ moment theo phuong Y (Max, Min)

Bảng 7 17 Bảng tính thép đài móng LT

Phương MLT Width strip A s /1m Thép chọn A sc kN/m m mm 2  a mm 2 %

TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC NGẦM

Kích thước bể nước

- Nhu cầu nước sinh hoạt được lấy theo tiểu chuẩn dùng nước cho sinh hoạt q 0/lít/người-ngày.

- Nhu cầu nước văn phòng được lấy theo tiêu chuẩn q0/lit/người/ngày.

- Căn cứ vào số lượng phòng ngủ mỗi căn hộ, suy ra số lượng người tại mỗi tầng, số lượng người tính được ở mỗi tầng là 36 người (đối với tầng căn hộ) và 374 người ( đối với 2 tầng văn phòng sinh hoạt cộng đồng)

- Lượng nước bình quân tính theo công thức : Q tb  m 3 /ngày  =  q i ×N

Trong đó: q i : tiêu chuần cấp nước sinh hoạt (lít/ngày) 1000

N số người sống trong chung cư

- Lượng nước lớn nhất tính theo công thức:

(theo TCXD 33-2006- Khu vực Đồng Nai)

- Kích thước lọt lòng bể nước: V = a  b  h = 8.68.62.451.2 m 3

* Kích thước tiết diện bể nước: - Lỗ thăm 600x600mm

Tính toán bể nước

Chọn vật liệu sử dụng:

Cốt thép CB240T  R s = 210 MPa ( 210000 kN/m 2 )

Cốt thép CB400V  R s = 350 MPa ( 350000 kN/m 2 )

- Tải trọng bản thân: hệ số vượt tải n=1.1

- Hoạt tải sửa chữa: 0.75kN/m 2 , hệ số vượt tải n=1.3

- Áp lực nước: áp lực nước bao gồm áp lực ngang tác dụng vào thành đài và trọng lượng nước tác dụng lên đáy bể chứa, hệ số vượt tải n=1

- Áp lực đất: áp lực ngang của đất tác dụng vào thành đài, hệ số vượt tải n=1.15

* Thông số của đất (đất san lấp): Đất cát kN/m 3 , c=0, φ0 o

ALD tc  γ.h.K0  γ.h.(1  sin φ ')  18  2.8  (1  s in30 0 )  25.2 (kN / m 2 )

- Xét các trường hợp tải trọng sau: CB1: 1.1TT + 1.3HT

BAO: Enve(CB1, CB2, CB3, CB4, CB5)

8.2.3 Kiểm tra khả năng chịu tải đất nền

- Khả năng chịu tải đất nền:

 m 1 = 1.2, m 2 = 1 : lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo (Mục

 k tc = 1: hệ số tin cậy; các đạc trưng tính toán lấy trực tiếp từ hiện trường (Tra theo

 A = 1.15, B = 5.59, D = 7.95 (Tra Bảng 14, TCVN 9362 – 2012, phụ thuộc vào giá trị tính toán của góc ma sát trong φ II ;

 γ II = 18 (kN/m 3 ) : dung trọng tự nhiên của đất phía dưới đáy móng khối quy ước;

II  18  kN / m 3  : dung trọng đẩy nổi của đất trên đáy khối móng quy ước;

 c II = 0 : lực dính của đất nằm trực tiếp dưới đáy khối móng quy ước

- Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền  N tc  3012.72 kN , bao gồm: Tổng tải trọng truyền xuống nền:

+ Tải trọng sửa chữa: N sc  0.75  9  9  60.75 kN

+ Tải trọng bản thân: Nbt  γ bt  Vthanhbe  25  45.598 1139.95 kN

+ Trọng lượng nước: Nnc  γnc  Vnc  10  2.45  8.6  8.6 1812.02 kN

 Áp lực truyền xuống nền: P tc 

 ptc < Rtc Nền đủ khả năng chịu lực

8.2.4 Kiểm tra lún cho bể

- Chia lớp đất dưới bể thành nhiều phân lớp có chiều dày h i =1m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện  n bt  5 n gl (vị trí ngừng tính lún)

- Ta có áp lực gây lún tại tâm đáy móng quy ước: σ gl  P tc  37.19 kN/m 2 σbt  γ  h = 182.8 P.4kN/m 2

 1.36  5 Cần tính lún cho móng  i gl 37.19

- Mục C.1.6, TCVN 9362 – 2012 có quy định : độ lún nền móng theo phương pháp cộng lớp xác định: n  × h

 βa = 0.8 : hệ số không thứ nguyên;

 h i : chiều dày lớp đất thứ i;

 E i : module biến dạng của lớp đất thứ i.

Bảng 8 1 Bảng tính lún bể nước

Lớp h i Z i Zi k 0 γ i σ i bt σ i gl E  bt i S i

 Vậy S = 3.298 (cm) < [S] = 10 (cm), thỏa điều kiện lún.

- Ta sử dụng công thức được đưa ra bởi J.E.Bowles: ks  A s  Bs  Z n

Các đại lượng Kí hiệu Giá Đơn vị trị

Bề rộng của móng B 9 m Độ sâu điểm tính toán (so với mặt tự nhiên) Z 2.8 m

Góc ma sát trong đất φ 30.00 độ

Lực dính không thoát nước của đất c 0 kN/m 2

Trọng lượng riêng tự nhiên của đất γ 18 kN/m 3

Hệ số phụ thuộc hình dạng móng s c 1

Hệ số phụ thuộc hình dạng móng s γ 1

Hệ số điều chỉnh gần với đường cong thực nghiệm 0.4 Cấu kiện không bị nứt, ngược lại cần tính toán bề rộng vết nứt:

 W pl : Moment kháng uốn dẻo đối với thớ kéo

 W red : Moment kháng uốn đàn hồi của tiết diện

 I red : Moment quán tính của tiết diện quy đổi tại trọng tâm nó

 I, I s , I’ s : Moment quán tính lần lượt của tiết diện bê tông, cốt thép chịu kéo và cốt thép chịu nén.

 y t : là khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện y  S t ,red t A red

 A red : diện tính của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện

 A,A s ,A’ s : Diện tích tiết diện ngang lần lượt của bê tông, của cốt thép chịu kéo và của cốt thép chịu nén.

 S t,red: Moment tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn.

Bảng 8 6 Bảng kiểm tra khả năng chống nứt

Các Bản thành Bản đáy đặc Đơn vị

Ngoài Trong Ngoài Trong trưng

Eb MPa 3.25E5 3.25E5 3.25E5 3.25E5 b cm 100 100 100 100 h cm 20 20 25 25 a cm 2.5 2.5 2.5 2.5 a' cm 2.5 2.5 2.5 2.5

St,red cm 3 20543.7 20543.7 31914.6 31914.6 yt cm 10.03 10.03 12.52 12.52 yc cm 9.97 9.97 12.48 12.48

Kết luận K.nứt K.nứt K.nứt K.nứt

8.3.2 Tính toán chiều rộng vết nứt

- Chiều rộng vết nứt thẳng góc a crc,i được tính theo công thức: acrc,i  φ1φ 2 φ3 ψs  s

 a crc,1 : chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

 a crc,2 : chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hãn của tải trọng thường xuyên và tạm thời

 a crc,3 : chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

 φ 1 Hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng

 φ 2 Hệ số kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép dọc

 φ 3 Hệ số kể đến đặc điểm chịu lực

 σ s : ứng suất trong cốt thép chịu kéo của cấu kiện chịu uốn σ s  M

 y c : chiều cao vùng nén tiết diện ngang quy đổi

 a s1 ,a s2 : các hệ số quy đổi cốt thép về bê tông αs1  αs2  EE s b,red

 E b,red : Modun biến dạng quy đổi của bê tông chịu nén

 I red : Moment quán tính vùng chịu nén của tiết diện nagng quy đổi của bê tông

Với Ib,Is, I’s là moment quán tính của tiết diện lần lượt của vùng bê tông chịu nén, cốt thép chịu kéo và cốt thép chịu nén đối với trọng tâm tiết diện ngang quy đổi không kể đến bê tông vùng chịu kéo.

 L s : khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt thẳng góc kề nhau.

L s  0.5 A bt d s với A bt , A s lần lượt là diện tích bê tông chịu kéo và diện tích cốt

A s thép chịu kéo; d s là đường kính cốt thép.

- Kiểm tra chiều rộng vết nứt a crc  a crc,u