(Luận văn thạc sĩ) thiết kế chung cư căn hộ lapaz tower

KIẾN TRÚC

Nhu cầu đầu tư công trình

Chung cư Lapaz Tower tọa lạc tại Quận Hải Châu, TP Đà Nẵng, được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở cho cư dân địa phương.

Giới thiệu về công trình

Nằm tại số 38 Nguyễn Chí Thanh, phường Thạch Thang, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng, địa điểm này có hướng chính nhìn ra sông Hàn và gần khu vực trung tâm hành chính của thành phố.

Hình 1.1: Vị trí công trình

- Phía Đông: Giáp đường Nguyễn Chí Thanh, một trong những trục đường chính của TP Đà Nẵng

- Phía Bắc, phía Nam, phía Tây: giáp khu dân cư

LaPaz Tower tọa lạc hướng Đông, hướng ra sông Hàn và cầu quay duy nhất tại Việt Nam, chỉ cách Trung tâm hành chính thành phố Đà Nẵng 300 m.

- Liền kề các địa điểm nổi tiếng: cầu Sông Hàn, cầu Rồng, Trung tâm Hành chính, biển Phạm Văn Đồng h

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 2

- Tiện ích thuận lợi: dễ dàng và nhanh chóng khi di chuyển đến chợ, siêu thị, bệnh viện, trường học, ngân hàng, khu vui chơi, cơ quan làm việc

1.2.2 Quy mô và đặc điểm công trình:

1.2.2.1 Giải pháp mặt bằng tổng thể:

Bố trí mặt bằng tổng thể cần xem xét quỹ đất, vị trí công trình và các tuyến giao thông chính Bãi đậu xe được thiết kế dưới tầng hầm nhằm phục vụ nhu cầu của cư dân, trong khi cổng chính được hướng ra đường lớn.

Tổng diện tích đất công trình là 811.4 m 2 diện tích đất xây dựng là 585 m 2 và với tổng chiều cao là 61.4m

- Công trình gồm: 1 tầng hầm, 2 tầng trệt, 14 tầng lầu, 1 tầng thượng với tổng chiều cao công trình là 61.4m

- Tầng hầm: Cao 3.2 m là nơi đặt các hệ thống điện kĩ thuật trạm bơm, máy phát điện và chỗ để xe nhà kho

- Tầng trệt: Cao 4.5m gồm các phòng như phòng dịch vụ thể thao, dịch vụ giải trí, cửa hàng tiện ích, và văn phòng

- Tầng điển hình (3-15): Cao 3.4m bao gồm các căn hộ gia đình

- Tầng thượng: 4.2m gồm có 2 căn hộ và phòng kỹ thuật thang máy

Tầng 1 và 2 của công trình được thiết kế với kính, không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ mà còn tận dụng ánh sáng tự nhiên Các tầng còn lại được ốp đá granit và vách để tạo điểm nhấn cho tổng thể Tại các tầng chung cư, tường bên ngoài kết hợp với mặt kính tạo ra những ô cửa giúp đảm bảo ánh sáng tự nhiên cho không gian bên trong.

1.2.3 Các hệ thống chính trong công trình:

Công trình sử dụng điện từ hệ thống điện thành phố, kèm theo máy phát điện lưu trữ để đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường khi mất điện đột ngột Nguồn điện cần duy trì liên tục cho hệ thống thang máy, thông gió và điều hòa không khí.

- Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố được thu về bể ngầm tại hầm của tòa nhà để cung cấp nước cho công trình

- Nước được điều khiển bơm hoàn toàn tự động Nước từ bể mái, qua hệ thống ống dẫn đưa đến các vị trí của công trình

- Hệ thống nước sinh hoạt, nước chữa cháy cũng được thiết kế đảm bảo theo các tiêu chuẩn về PCCC hiện hành

Nước thải trước khi đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố cần phải được xử lý cục bộ để đảm bảo chất lượng Việc xử lý này phải tuân theo quy hoạch hệ thống thoát nước chung nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.2.3.2 Hệ thống thông gió và chiếu sáng:

Hệ thống thông gió nhân tạo được ưu tiên áp dụng nhằm phù hợp với cấu trúc của tòa nhà và giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí trong khu vực.

- Giải pháp chiếu sáng công trình được tính toán riêng cho từng khu vực tùy vào công năng sử dụng sẽ có độ sáng và màu sắc phù hợp

- Tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên để giảm lượng điện tiêu thụ

- Giao thông theo phương ngang chính của công trình là các hành lang và các sảnh

- Theo phương đứng sử dụng hệ thống thang máy và thang bộ

- Diện tích sàn lớn lượng người phục vụ đông nên sử dụng 2 thang máy và 2 thang bộ đặt tại vị trí trung tâm của mặt bằng

1.2.3.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy:

- Các đầu báo khói báo nhiệt được gắn trong các khu vực tầng hầm, kho khu vực sảnh, hành lang, các phòng kỹ thuật và các phòng căn hộ

Các thiết bị báo động, bao gồm nút báo động khẩn cấp và chuông báo động, cần được lắp đặt tại những vị trí dễ nhìn, dễ thấy trong các công trình công cộng để truyền tín hiệu báo động và thông báo địa điểm hỏa hoạn Đồng thời, cần trang bị hệ thống báo nhiệt, báo khói và hệ thống dập lửa cho toàn bộ công trình nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

1.2.3.5 Hệ thống thu gom rác thải:

Rác thải từ tòa nhà sẽ được dẫn qua ống dẫn rác và tập trung tại tầng hầm Tại đây, rác sẽ được phân loại và xử lý sơ bộ trước khi được đưa ra xe chở rác.

Chống sét cho công trình sử dụng đầu kim thu sét hiện đại, được sản xuất theo công nghệ tiên tiến nhất Hệ thống này bao gồm dây nối đất bằng cáp đồng trục Triax, được bảo vệ bằng ba lớp cách điện, đảm bảo an toàn và hiệu quả tối ưu trong việc chống sét.

1.2.3.7 Hệ thống thông tin liên lạc và an ninh:

Hệ thống thông tin liên lạc gồm:

+ Hệ thống cáp điện thoại

+ Hệ thống mạng máy tính

+ Hệ thống truyền hình cáp

+ Hệ thống phát thanhg công cộng

+ Hệ thống camera an ninh

+ Hệ thống báo động chống trộm đột nhập

+ Hệ thống kiểm soát xe ra vào

Nhiệt độ: Thành phố Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình

Nhiệt độ trung bình hàng năm tại khu vực này đạt 26 °C, với lượng mưa trung bình khoảng 250mm Số giờ nắng trung bình hàng ngày dao động từ 5 đến 9 giờ, trong khi độ ẩm trung bình hàng năm là 83,5% Khu vực này có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô.

Mùa mưa ở khu vực này diễn ra chủ yếu từ tháng 9 đến tháng 12, với lượng mưa chiếm từ 70-75% tổng lượng mưa hàng năm Trong thời gian này, lượng mưa trung bình mỗi tháng đạt khoảng 400mm, trong đó tháng 10 là tháng có lượng mưa lớn nhất, lên tới 435mm.

Mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8, trong thời gian này, lượng mưa chỉ chiếm 25-30% tổng lượng mưa cả năm Trung bình lượng mưa hàng tháng trong giai đoạn này chỉ đạt 25mm, với tháng 3 là tháng khô nhất, ghi nhận chỉ 12mm mưa.

+ Gió, thuộc khu vực gió IIIB

1.2.3.9 Vệ sinh môi trường: Để giữ vệ sinh môi trường, giải quyết tình trạng ứ đọng nước phải thiết kế hệ thống thoát nước quanh công trình Nước thải của công trình phải xử lý trước khi đưa ra ngoài môi trường Rác thải hằng ngày phải được công ty môi trường thu gom h

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Cơ sở tính toán kết cấu

- Căn cứ Nghị Định số 12/2009/NĐ - CP, ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng

- Căn cứ Nghị Định số 15/2013/NĐ - CP, ngày 06/02/2013 về quản lý chất lượng công trình xây dựng

- Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành của Việt Nam

- Các tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng

- Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn:

+ TCXD 229-1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió

+ TCVN 9368-2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất

+ TCVN 5574-2018 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối

+ TCVN 9362-2012 Tiểu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

+ TCVN 7888-2014 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước

+ TCVN 10304- 2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

+ QCVN 06-2020/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình + TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

- Các giáo trình hướng dẫn thiết kế và tài liệu tham khảo khác

Khi thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, cần đảm bảo rằng các yêu cầu về tính toán độ bền (TTGH I) được thỏa mãn, đồng thời đáp ứng các điều kiện sử dụng bình thường (TTGH II).

- Trạng thái giới hạn thứ nhất TTGH I (về cường độ) 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 dạng và vị trí

+ Không bị phá hoại khi kết cấu bị mỏi h

+ Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường

- Trạng thái giới hạn thứ nhất TTGH II (về điều kiện sử dụng) 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

2.1.4 Các phần mềm tính toán và thể hiện bản vẽ:

- Phần mềm phân tích kết cấu CSI ETABS 16.2.1

- Phần mềm phân tích kết cấu CSI SAFE v16.1.0

- Các phần mềm Microsoft Office 2019

- Phần mềm thể hiện bản vẽ AutoCAD 2016.

Lựa chọn giải pháp kết cấu

2.2.1 Giải pháp kết cấu phần thân:

2.2.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương đứng:

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế nhà nhiều tầng, vì nó chịu tải trọng từ dầm sàn và truyền xuống móng, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho toàn bộ công trình.

+ Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình

+ Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình

- Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :

+ Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống

+ Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

Hệ kết cấu đặc biệt bao gồm các thành phần như tầng cứng, dầm chuyển, sàn chuyển, hệ giằng liên tầng và khung ghép, tạo nên sự vững chắc và linh hoạt cho công trình.

Lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho công trình không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế lớn mà còn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết Quyết định này phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang như động đất và gió.

Bảng 2.1: Bảng so sánh ưu nhược điểm của các hệ kết cấu khung

Phân loại Ưu điểm Nhược điểm

Giúp công trình có không gian lớn, thích hợp với các công trình công cộng kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn

+ Dưới 20 tầng với cấp phòng chống động đất 7

+ 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất cấp 8

Với khả năng chịu lực ngang vượt trội, vách cứng thường được áp dụng cho các công trình cao trên 20 tầng Tuy nhiên, khi chiều cao của công trình gia tăng, việc thiết kế vách cứng với kích thước đủ lớn trở nên khó khăn và thách thức.

Hệ kết cấu khung - giằng

- Hệ thống vách chủ yếu chịu tải trọng ngang còn hệ thống khung chịu tải trọng thẳng đứng

Kết cấu này phù hợp cho các ngôi nhà dưới 40 tầng với khả năng chống động đất cấp 7, 30 tầng cho khu vực có chấn động cấp 8, và 20 tầng cho cấp 9.

Tùy thuộc vào yêu cầu kiến trúc, quy mô công trình và tính khả thi, việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng cần đảm bảo sự ổn định cho công trình.

- Đối với công trình này có quy mô 15 tầng nổi và 1 tầng hầm với chiều cao của toàn bộ công trình là 61.4(m) và mặt bằng có tính cân đối

 Vì vậy chọn giải pháp kết cấu phương đứng chính là Hệ kết cấu khung-giằng

2.2.1.2 Giải pháp kết cấu theo phương ngang:

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế của công trình Đối với các công trình cao tầng, tải trọng tích lũy xuống các cột và móng tăng lên, dẫn đến chi phí xây dựng móng và cột cao hơn, cũng như tăng tải trọng ngang do động đất Do đó, việc ưu tiên lựa chọn giải pháp sàn nhẹ là cần thiết để giảm tải trọng thẳng đứng, từ đó tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn cho công trình.

- Các loại kết cấu sàn đang được sử dụng rông rãi hiện nay gồm:

+ Hệ sàn sườn: Cấu tạo hệ bao gồm hệ dầm và bản sàn h

+ Hệ sàn nấm : Cấu tạo hệ bao gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo 2 phương, chia bản sàn thành các ô bản có nhịp bé

+ Sàn không dầm: Cấu tạo hệ gồm các bản kê trực tiếp lên cột

+ Sàn không dầm ứng lực trước: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước

Sàn bóng và sàn hộp là loại sàn phẳng không dầm, được kết nối trực tiếp với hệ thống cột và vách chịu lực Chúng sử dụng quả bóng nhựa tái chế và hộp tái chế để thay thế cho phần bê tông ở giữa bản sàn, giúp giảm trọng lượng và tối ưu hóa khả năng chịu lực.

Bảng 2.2: Bảng so sánh ưu nhược điểm của các hệ kết cấu sàn

Phân loại Ưu điểm Nhược điểm

- Tính toán đơn giản được sử dụng phổ biến

- Công nghệ thi công phong phú vì đã xuất hiện lâu đời ở Việt Nam

- Chiều cao dầm và độ võng sàn lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao công trình lớn

- không tiết kiệm không gian sử dụng

- Tiết kiệm chi phí bê tong khi sàn nhịp từ 6m trở lên

- Khả năng vượt nhịp lớn, tiết kiệm không gian sử dụng và độ thẩm mỹ cao

Khó thi công hơn các sàn thông thường

- Dễ phân chia không gian

- Thi công nhanh hơn sàn dầm

- Giảm chiều cao công trình

- Hệ kết cấu cột, vách không được liền kết với nhau tạo thành hệ kết cấu cứng nên có độ cứng nhỏ so với các hệ khác

Hệ sàn ứng lực trước

- Giảm chiều dày, độ võng sàn

- Giảm chiều cao công trình, tiết kiệm không gian sử dụng

- Tính toán phức tạp do TCVN chưa có tiêu chuẩn về tính toán kết cấu dự ứng lực

- Thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng h

Hệ sàn bóng, hộp (sàn uboot)

- Tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, có khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng

- Khả năng vượt nhịp cao, có thể vượt nhịp lên tới 15m mà không cần ứng suất trước

- Lý thuyết tính toán chưa phổ biến, do công nghệ mới du nhập vào Việt Nam

- Khả năng chịu cắt, uốn giảm so với sàn BTCT thông thường cùng chiều dày

2.2.2 Giải pháp kết cấu phần móng:

- Hệ móng công trình tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình rồi truyền xuống móng

- Với quy mô công trình 1 tầng hầm, 15 tầng nổi và điều kiện địa chất khu vực xây dựng tương đối yếu nên đề xuất phương án móng cọc

2.2.3 Cơ sở chọn 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 (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 có tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng vật liệu nhẹ như bê tông cốt thép hoặc thép giúp giảm tải trọng cho công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính Hiện nay, bê tông cốt thép và thép là những vật liệu phổ biến được các nhà thiết kế lựa chọn cho kết cấu nhà cao tầng ở nước ta.

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

Bảng 2.3: Thông số vật liệu bê tông theo tiêu chuẩn 5574-2018

Cấp độ bền bê tông Kết cấu sử dụng

Cấp độ bền bê tông: B30

Cột, dầm, sàn,vách cầu thang, móng

Bảng 2.4 Bảng thông số vật liệu cốt thép theo TCVN5574-2018

STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng

Sử dụng làm cốt thép cấu tạo

Sử dụng làm cốt thép chịu lực cho sàn, cột, dầm, vách

- Chiều cao vùng nén giới hạn và hàm lượng cốt thép tối đa trong thiết kế:

Bảng 2.5: Chiều cao vùng nén giới hạn của từng loại bê tông ứng với từng cấp thép

Cấp độ bền bê tông Loại thép  R  R  max (%)

- Chiều cao vùng nén giới hạn được tính toán theo chỉ dẫn của mục 8.1.2.2.3 trong TCVN 5574-

- Hàm lượng cốt thép tối đa cho phép được tính như sau: max(%) R b 100 s

- Chiều dày của lớp bê tong bảo vệ được xác định trên các tiêu chí sau: h

+ QCVN 06-2020/BXD-Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình

+ TCVN 5574-2018 – Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

Theo bảng 4 – Bậc chịu lửa của nhà trong QCVN 06-2020/BXD, công trình thuộc bậc chịu lửa cấp I sẽ có các cấu kiện với bậc chịu lửa tương ứng.

- Thông tin về chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép được tổng hợp theo QCVN 06-2020 cho các cấu kiện chịu lực như sau:

Bảng 2.6: Bảng quy định bê tông bảo vệ đối với cốt thép dọc chịu lực

STT Cấu kiện Độ dày lớp BTBV (mm)

Bề rộng nhỏ nhất của phần bê tông chịu lực

1 Vách+lõi BTCT 25 100 Mục 1 - Bảng F.1

4 Sàn, Cầu thang 20 Mục 1 - Bảng F.12

- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ở bảng trên được tính cho đến mép cốt thép chịu lực – tính kể cả cốt đai.

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

2.3.1 Chọn sơ bộ kích thước sàn:

- Chọn sơ bộ sàn theo công thức : h b D L n

- D  ( 0.8 1.4)  phụ thuộc tải trọng , lấy D =1

- m  ( 30  35) đối với sàn 1 phương , L 1 là cạnh của phương chịu lực

- m  ( 40  50) đối với sàn 2 phương , L 1 là cạnh ngắn

- Xét ô sàn có kích thước lớn nhất là 8m x 10.4m , ta có : 2

L    => Loại bản kê bốn cạnh

- Sàn tầng điển hình và mái : 1 1 1 1

 Chọn sơ bộ tiết diện sàn là h s  130 ( mm )

2.3.2 Chọn sơ bộ kích thước dầm: a Sơ bộ kích thước dầm phụ:

→ Chọn chiều cao dầm phụ h dp 500 (mm)

→ Chọn chiều cao dầm phụ b dp 250 (mm)

- Kích thước dầm phụ: 250 x 500 (mm) h

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 13 b Sơ bộ kích thước dầm chính:

→ Chọn chiều cao dầm chính: h dc  700 ( mm )

→ Chọn chiều cao dầm chính: b dc  300 ( mm )

- Kích thước dầm chính: 300 x 700 (mm) c Sơ bộ kích thước tiết diện cột:

Hình dáng tiết diện cột thường là chữ nhật, vuông, tròn Cũng có thể gặp cột có tiết diện chữ T, chữ I hoặc vòng khuyên

Việc chọn hình dáng, kích thước tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công

Trong kiến trúc, yêu cầu về thẩm mỹ và sử dụng không gian đóng vai trò quan trọng Các kiến trúc sư phải xác định hình dáng và kích thước tối đa, tối thiểu phù hợp, đồng thời thảo luận với các kỹ sư kết cấu để đưa ra lựa chọn sơ bộ.

Về kết cấu, kích thước tiết diện cột cần đảm bảo độ bền và độ ổn định

Trong quá trình thi công, việc lựa chọn kích thước tiết diện cột là rất quan trọng để thuận tiện cho việc thi công và lắp dựng ván khuôn, cũng như việc đặt cốt thép và đổ bê tông Kích thước tiết diện nên được chọn là bội số của 2, 5 hoặc 10 cm để đảm bảo tính hiệu quả và đồng nhất trong công trình.

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

Diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức: bt

- N : Lực nén , được tính bằng công thức N m qF  s s

- Fs : Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

- ms: Số sàn phía trên tiết diện đang xét h

Tải trọng tương đương (q) được tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm cả tải trọng thường xuyên và tạm thời, cùng với trọng lượng của tường, dầm và cột, được phân bố đều trên bề mặt sàn Đối với nhà có bề dày sàn trung bình từ 15 đến 20 cm, giá trị q thường dao động khoảng 18 kN/m².

- k là hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột

Theo TCXD 198-1997, khi chọn tiết diện cột, cần đảm bảo tỉ số giữa chiều cao thông thủy của tầng và chiều cao tiết diện cột không vượt quá 25 Ngoài ra, chiều rộng tối thiểu của tiết diện cột phải đạt ít nhất 220mm.

Bảng 2.7: Lựa chọn sơ bộ kết cấu cột

STT Cột Tầng Struyền tải Q N k Ftt Tiết diện cột sơ bộ

2.3.3 Chọn sơ bộ kích thước vách:

- Chiều dày vách, lõi được sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng … đồng thời phải đảm bảo điều 3.4.1 trong TCVN 198:1997 h

- Xác định chiều dày vách phải thỏa:

- Trong đó: + t (mm): chiều dày vách

+ ht = 3400 (mm) – Chiều cao tầng

+  S vach : Tổng diện tích vách chịu lực trên mặt cắt ngang sàn

+  S san : Tổng diện tích 1 sàn

→ Chọn sơ bộ chiều dày vách cứng là 300mm , vách lõi thang dày 300mm , chiều dày sàn hầm

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Tải trọng tác dụng lên sàn

Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

- Tải trọng thẳng đứng (trọng lượng bản thân kết cấu, tải thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)

- Tải trọng gió (gồm thành phần tĩnh và thành phần động)

- Ngoài ra, kết cấu nhà cao tầng còn được kiểm tra với các tải trọng sau:

 Tác động của quá trình thi công

 Áp lực đất, nước ngầm

TCVN 2737-1995 cùng các chỉ dẫn kèm theo là cơ sở để xác định tải trọng và tác động lên công trình a Sàn các tầng điển hình phòng ở :

- Tĩnh tải hoàn thiện sàn :

Hình 3.1 : Các lớp cấu tạo sàn

Hình 3.2 : Hệ số tin cậy đối với các tải trọng do khối lượng kết cấu xây dựng h

Bảng 3.1 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện phòng ở tầng điển hình

STT Lớp cấu tạo Chiều dày TL riêng g tc Hệ số tin cậy g tt

Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 1.62 - 2.07

+ Hoạt tải tiêu chuẩn : P tc = 1.5 (kN/m 2 )

+ Hoạt tải dài hạn : P dh = 0.3 (kN/m 2 )

+ Hệ số vượt tải : n= 1.2 b Sảnh hành lang và thang máy :

Bảng 3.2 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện hành lang thang máy tầng điển hình

- Hoạt tải hành lang và thang máy :

+ Hoạt tải tiêu chuẩn : P tc = 4 (kN/m 2 )

+ Hệ số vượt tải : n= 1.2 c Văn phòng :

Bảng 3.3 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện văn phòng

+ Hoạt tải dài hạn : P dh = 1 (kN/m 2 )

+ Hệ số vượt tải : n= 1.2 d Nhà vệ sinh : h

Bảng 3.4 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện nhà vệ sinh

- Hoạt tải nhà vệ sinh :

+ Hoạt tải dài hạn : P dh = 1 (kN/m 2 )

+ Hệ số vượt tải : n= 1.2 e Ban công , logia :

Bảng 3.5 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện ban công logia

- Hoạt tải ban công logia :

+ Hệ số vượt tải : n= 1.2 f Sân thượng :

Bảng 3.5 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện sân thượng

+ Hệ số vượt tải : n= 1.2 f Mái :

Bảng 3.6 : Bảng tĩnh tải hoàn thiện mái

+ Hoạt tải tiêu chuẩn : P tc = 0.75 (kN/m 2 )

Trọng lượng bản thân tường xây

Tường xây thông thường được cấu tạo từ gạch, vữa và các lớp bao phủ bên ngoài Trong tính toán, thường chỉ xem xét tĩnh tải của gạch xây mà không tính đến trọng lượng của lớp bao phủ.

Trong đó : n : hệ số vượt tải (n=1.1) b t : bề rộng tường h t : chiều cao tường xây

- Chiều dày sàn : hs0mm a Tường 200 - tường biên, tường ngăn căn hộ và phòng:

Bảng 3.7: Bảng tĩnh tải tường 200

Chiều dày lớp TL riêng g tc Hệ số vượt tải g tt

Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 0.77 - 1 h

Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 11.4 - 12.89 b Tường 100 - tường ngăn phòng:

Bảng 3.8: Bảng tĩnh tải tường 100

Chiều dày lớp TL riêng g tc Hệ số vượt tải g tt

Tải trọng gió

- Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737-1995

- Theo QCVN 02:2009/BXD, bảng 4.1 – “Phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính”- công trình thuộc vùng gió IIIB Có W0 = 125 (kN/m 2 )

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tại cao độ zj tính theo công thức như sau:

- Trong đó: + W0: giá trị của áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bảng D1 TCVN 2737-1995

+ kzj : hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo Bảng 5 hoặc theo công thức:   j 1.844 t j 2 m t g k z z z

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 24 Độ cao Gradient và hệ số m được tra theo bảng A.1 , TCXD 229:1999

+ c: hệ số khí động lấy theo bảng 6 trong TCVN 2737-1995, đối với mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = -0.6

 Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió:  = 1.37 – Hệ số này được lấy theo bảng 4.3 –

QCVN 02:2009/BXD – Hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp 20 năm sang các chu kỳ khác

- Trong đó: + Wj : Áp lực gió tĩnh (kN/m 2 )

  : Diện tích đón gió từng tầng

+ Hj; Hj-1 và Bj lần lượt là chiều cao tầng thứ j, j-1 và bề rộng đón gió

Bảng 3.9: Bảng tính gió tĩnh :

Thành phần động của tải trọng gió được hình thành từ lực xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị lực này được xác định bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với hệ số phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính Quá trình tính toán thành phần động của tải trọng gió bao gồm việc xác định các yếu tố động và phản ứng của công trình tương ứng với từng dạng dao động.

Theo TCVN 229:1999, việc tính toán thành phần động cần được thực hiện theo phương tương ứng, đồng thời phải xem xét thành phần tĩnh của tải trọng gió liên quan đến dạng dao động đầu tiên Giá trị s được xác định dựa trên các điều kiện cụ thể.

Với tần số giới hạn f L 1.60, vì   0.30 đối với công trình bê tông cốt thép

, 1 s s f f  : là tần số dao động riêng ứng với dạng dao động thứ s và thứ s+1 của phương dao động đang xét

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải trọng gió:

- M j - Khối lượng tập trung tại tầng thứ j của công trình

-  j - Hệ số động lực ứng với dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào hệ số  và độ giảm lôga của dao động

- γ - hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2

- W0 – giá trị của áp lực gió, đã xác định ở trênW0 1.25 kN / m 2 

- fi – tần số dao động riêng thứ i

- Tra Hình 2, TCVN: 229-1999 ta được hệ số  j

Hình 0.3: Đồ thị xác định hệ số động lực  I

Chú thích: Đường cong 1: Sử dụng cho công trình bê tông cốt thép và gạch đá kể cả các công trình bằng khung thép có kết cấu bao che    0,3 

- yji – Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

-  j - Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió coi như là không đổi

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió (WFj) tác động lên phần thứ j của công trình phản ánh các dao động khác nhau, chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió WFj có đơn vị là lực và được xác định theo một công thức cụ thể.

- W j  W 0  k z ( j )  c : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên tầng thứ i

-  j : hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình, không thứ nguyên, tra theo dạng địa hình B

- Sj : Diện tích đón gió tầng thứ j, tương tự như tính gió tĩnh

Hệ số tương quan áp lực động của tải trọng gió liên quan đến các dạng dao động khác nhau của công trình, được tính toán mà không có thứ nguyên Đặc biệt, trong quá trình tính toán, dạng dao động đầu tiên đóng vai trò quan trọng.

   1, còn khi tính các dạng dao động còn lại   1 Giá trị

 1được tra theo bảng sau:

Bảng 0.10: Hệ số tương quan không gian  1 ρ(m) Hệ số ν1 khi χ bằng (m)

Trong đó, các tham số  ,  được tra theo bảng sau:

Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ρ χ zox D H h

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát sự dao động của công trình thông qua 12 mode dao động Phân tích bằng phần mềm ETABS cho phép chúng tôi xác định các tần số dao động riêng fi theo nhiều phương khác nhau.

Bảng 3.11: Tần số dao động cơ bản của công trình

Cần tính 3 dạng dao động ứng với Mode 1, Mode 2 và Mode 3 theo hai phương X và Y

Trong mỗi mode dao động, các thành phần dao động theo phương X (UX), Y (UY) và xoắn quanh trục Z (RZ) đều tồn tại Tuy nhiên, các công thức tính gió hiện nay trong TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999 chủ yếu dựa trên bài toán phẳng, cụ thể là thanh console với n khối lượng tập trung Để phù hợp với lý thuyết tính toán, trong mỗi mode dao động, chỉ xem xét thành phần dao động chủ yếu, tức là thành phần chiếm tỉ lệ phần trăm lớn, trong khi hai thành phần còn lại được bỏ qua.

Tính thành phần động của tải gió theo phương X dựa vào mode 1 và thành phần động của tải gió theo phương Y dựa vào mode 2

3.1.1.1 Số liệu tính toán và kết quả tính: h

Bảng 3.12: Chu kỳ dao động

UX UY UZ RZ sec

Bảng 3.13 : Bảng tính hệ số ψ 1 ( Phương X mode 1)

Cao độ tầng Tầng Khối lượng tầng

Biên độ dao động riêng

Hệ số áp lực động

Chiều cao đón gió Áp lực gió tĩnh Áp lực tiêu chuẩn thành phần động Z(m) …F M j (kg) y j1 X ζ Hj(m) W j (kN) W Fj1 (kN)

Bảng 3.14 : Bảng tính hệ số ψ 2 ( Phương Y mode 2)

Hệ số động lực ξi xác định phụ thuộc vào thông số εi và độ giảm loga δ của dao động :

Bảng 3.15 : Bảng tính hệ số ξ i

Cao độ tầng Tầng Khối lượng tầng

Biên độ dao động riêng

Hệ số áp lực động Chiều cao đón gió Áp lực gió tĩnh Áp lực tiêu chuẩn thành phần động Z(m) …F M j (kg) y j2Y ζ H j (m) W j (kN) W Fj2 (kN)

Bảng 3.16 : Giá trị tải trọng gió động

Trong thiết kế xây dựng nhà cao tầng, nhà thầu cần tính toán không chỉ tải trọng đứng của công trình mà còn phải xem xét hai loại tải trọng quan trọng khác là tải trọng gió bão và tải trọng động đất, được gọi là tải trọng ngang.

Khi thiết kế các công trình cao tầng, việc tính toán tải trọng gió và tải trọng động đất là yêu cầu bắt buộc và quan trọng nhất Các công trình xây dựng nằm trong vùng có tác động của gió cần phải được tính toán kỹ lưỡng về tải trọng gió, trong khi những công trình ở vùng có nguy cơ động đất cũng phải được xem xét tải trọng động đất.

- Sử dụng ETABS với phổ phản ứng theo TCVN 9386:2012để tính toán động đất

Cao độ sàn Ký hiệu sàn

Giá trị thành phần động tải gió theo phương X

Giá trị thành phần động tải gió theo phương Y

Theo TCVN 9386:2012, mục 3.2.4.2(P), các hiệu ứng quán tính do tác động động đất trong thiết kế cần được xác định bằng cách xem xét các khối lượng liên quan đến tất cả các lực trọng trường Điều này được thực hiện thông qua tổ hợp tải trọng, bao gồm tổng hợp các lực trọng lực và các yếu tố khác.

+ ψE,i : là hệ số tổ hợp tải trọng đối với tác động thay đổi

Các hệ số tổ hợp E,i được sử dụng để đánh giá khả năng tác động của sự thay đổi Qk,i không xảy ra đồng thời trên toàn bộ công trình trong thời gian xảy ra động đất.

+  E i ,  2, i ψ2,i : là hệ số phụ thuộc vào loại tải trọng đặt lên nhà theo bảng 3.4 TCVN 9386- 2012 φ: là hệ số phụ thuộc vào loại tác động thay đổi theo bảng 4.2 TCVN 9386-2012

Bảng 3.17: Bảng giá trị của  để tính toán Ei

Bảng 3.18: Các giá trị  2,i đối với các loại nhà

Tải trọng đặt lên nhà, loại

Loại A: Khu vực nhà ở, gia đình 0.3

Loại B: Khu vực văn phòng 0.3

Loại C: Khu vực hội họp 0.6

Loại D: Khu vực mua bán 0.6

Loại E: Khu vực kho lưu trữ 0.8

Loại F: Khu vực giao thông, trọng lượng xe ≤ 30 kN 0.6

Loại G: Khu vực giao thông, 30 kN ≤ trọng lượng xe ≤ 160 kN 0.3 h

- Trong đồ án này sinh viên lựa chọn 2,i = 0.3 (dành cho khu vực nhà ở) và  = 0.8 (cho trường hợp các tầng sử dụng đồng thời )

- Hệ số chiết giảm khối lượng khi tính động đất là: 0.3 × 0.8 = 0.24

- Áp dụng tính toán chu kỳ công trình chịu ảnh hưởng động đất bằng Etabs với:

3.4.3 Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương:

Phương pháp phân tích này có thể được áp dụng cho các nhà mà phản ứng của chúng không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các dạng dao động bậc cao hơn so với dạng dao động cơ bản trong mỗi phương chính.

- Yêu cầu của điều này được xem là thoả mãn nếu kết cấu nhà đáp ứng được cả hai điều kiện sau: 1 4

- Với chu kì T1= 2.1s, không thỏa mãn yêu cầu phương pháp lực ngang tương đương

- Nên trong đồ án này tải trọng động tính theo phương pháp phổ phản ứng

3.4.4 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

- Phải xét tới phản ứng của tất cả các dạng dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổng thể của nhà

- Tổng các khối lượng hữu hiệu của các dạng dao động được xét chiếm ít nhất 90 % tổng khối lượng của kết cấu

- Tất cả các dạng dao động có khối lượng hữu hiệu lớn hơn 5 % của tổng khối lượng đều được xét đến

 Xác định gia tốc nền tham chiếu:

- Gia tố nền quy đổi agRo tra theo phụ lục H TCVN 9386:2012, công trình tại quận Hải Châu, Đà nẵng

+ Gia tốc nền quy đổi a gR 0 0.1006

+ Gia tốc nền thiết kế a g 0.9869( / )m s 2

 Nhận dạng loại đất nền:

- Có 7 loại đất nền phân loại theo Mục 3.1.2 và Mục 3.2.2.2 TCVN 9386-2012

Công trình thuộc dạng đất nền D

 Xác định hệ số tầm quan trọng của công trình:

- Mức độ tầm quan trọng được đặc trưng bởi hệ số tầm quan trọng γ1 h

- Các định nghĩa về mức độ tầm quan trọng (γ1 = 1.25, 1.00, 0.75) (Phụ lục E – TCVN 9386-

2012) tương ứng với công trình loại I, II, III (Phụ lục F – TCVN 9386-2012)

Công trình nhà cao tầng này có 20 tầng và được xếp loại quan trọng II, do đó hệ số tầm quan trọng được xác định là γ1 = 1.

 Xác định hệ số ứng sử q của kết cấu

Hệ khung hoặc hệ khung tương đương (hỗn hợp khung – vách) có thể được xác định gần đúng với cấp dẻo trung bình như sau: đối với nhà một tầng, giá trị q là 3.3; đối với nhà nhiều tầng với khung một nhịp, giá trị q là 3.6; và đối với nhà nhiều tầng với khung nhiều nhịp hoặc cấu trúc hỗn hợp tương đương khung, giá trị q là 3.9.

- Xác định dựa theo mục 3.2.2.5 TCVN 9386:2012 phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi:

 Giá trị phổ phản ứng:

Dựa trên mặt cắt địa tầng và các số liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng, cùng với điều kiện nền đất theo tác động động đất theo quy định tại điều 3.1.2 của TCVN 9386 – 2012, nền đất tại khu vực xây dựng công trình này đã được nhận dạng cụ thể.

Bảng 3.19: Giá trị tham khảo phổ phản ứng đàn hồi

Loại đất nền S TB (s) TC (s) TD (s)

 Xác định phổ gia tốc thiết kế:

- Xác định dựa theo mục 3.2.2.5 TCVN 9386:2012 phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 35 g

+ S (T) d là phổ phản ứng thiết kế

+ T là chu kì dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do

+ a g 0.9869 m / s 2  là gia tốc nền thiết kế

+ TB = 0.2 là giới hạn dưới của chu kì

+ T C  0.8 là giới hạn trên của chu kì

+ T D 2 là giá trị xác định điểm bắt đàu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng

+ S =1.35 là hệ số nền đất

+ q 3.12 là hệ số ứng xử

+  0.2 là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang

 Khai báo gia tốc thiết kế cho kết cấu:

Hình 3.5 : Khai báo mass source cho tải động đất h

- 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

Theo TCVN 9386 – 2012, điều 4.3.3.5.1, mục 4, phương án tổ hợp cho phép sử dụng 100% nội lực động đất theo phương gây ra, kết hợp với 30% nội lực theo phương vuông góc.

Trong đó : + DDX là biểu thị các hệ quả tác động do đặt tác động động đất dọc theo trục nằm ngang X được chọn của kết cấu

+ DDY là biểu thị các hệ quả tác động do đặt tác động động đất dọc theo trục nằm ngang Y vuông góc của kết cấu

Với các trường hợp tải trên ta có các cấu trúc tổ hợp sau: h

Bảng 3.20: Bảng tổ hợp nội lực theo tải gió

STT Tên tổ hợp Loại tổ hợp Các trường hợp tải Hệ số

06 Comb6 Add TT; HT; GX 1; 0.9; 0.9

07 Comb7 Add TT; HT; GX 1; 0.9; -0.9

08 Comb8 Add TT; HT; GY 1; 0.9; 0.9

09 Comb9 Add TT; HT; GY 1; 0.9; -0.9

14 Comb14 Add TT; HT; DDX 1; 0.3; 1

15 Comb15 Add TT; HT; DDX 1; 0.3; -1

16 Comb16 Add TT; HT; DDY 1; 0.3; 1

17 Comb17 Add TT; HT; DDY 1; 0.3; -1

18 Comb18 Add TT; HT; DDX; DDY 1; 0.3; 1; 0.3

19 Comb19 Add TT; HT; DDX; DDY 1; 0.3; 1; -0.3

20 Comb20 Add TT; HT; DDY; DDX 1; 0.3; 1; 0.3

21 Comb21 Add TT; HT; DDY; DDX 1; 0.3; 1; -0.3

Kiểm tra các điều kiện sử dụng công trình

3.6.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh:

Theo TCVN 5574-2018, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng đối với kết cấu khung

-vách khi phân tích theo phươnng pháp đàn hồi: f < [f] = H

Bảng 3.21: Tổ hợp kiểm tra chuyển vị đỉnh

Bảng 3.22: Chuyển vị đỉnh công trình

Kết luận Story 17 D1 Comb2 97.86 6.23 59.4 118.8 Thoả Story 17 D1 Comb3 105.8 7.8 59.4 118.8 Thoả Story 17 D1 Comb4 3.05 52.12 59.4 118.8 Thoả Story 17 D1 Comb5 4.07 60.57 59.4 118.8 Thoả

3.6.2 Kiểm tra gia tốc đỉnh:

Dưới tác động của gió, chuyển động của công trình được mô tả qua các đại lượng vật lý như vận tốc và gia tốc Gió gây ra chuyển động theo quy luật hình Sin với tần số f gần như không đổi Khi pha dao động thay đổi, các đại lượng này liên quan đến hằng số 2πf, với công thức v = π2fd và a = π(2f)².

Phản ứng của con người đối với tòa nhà là một hiện tượng tâm lý phức tạp Khi một vật chuyển động với vận tốc không đổi, con người không thể cảm nhận được sự chuyển động đó Chỉ khi vận tốc thay đổi, tức là có gia tốc, con người mới bắt đầu nhận biết được sự chuyển động.

- Gần đúng, bỏ qua các lực cản Giá trị tính toán của gia tốc cực đại sẽ tính như sau:

   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: [a] = 150 (mm/s 2 ) h

3.6.3 Kiểm tra điều kiện chống lật:

- 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 chống lật và momen gây lật của công trình

- Công trình có: chiều cao H 59.4 m    , B 22.3 m   

B  22.3   nên không cần kiểm tra lật cho công trình

3.6.4 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng:

- Theo TCVN 5574-2018, bảng M.4, phụ lục M 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 trong các công trình Đối với những nhà có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn gắn vào kết cấu, yêu cầu dr không vượt quá 0.005h.

+ dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng, được tính như sau:

+ dr = dre×q (dre là chuyển vị lệch tầng được xác định bằng phương pháp tuyến tính (ETABS); q = 3.12 là hệ số ứng xử)

+ h là chiều cao công trình

+ n = 0.4 là hệ số chiết giảm xét đến chu kỳ lặp thấp hơn của tác động động đất liên quan đến yêu cầu hạn chế hư hỏng

- Điều kiện hạn chế trong mọi trường hợp cụ thể thông thường như sau:

Bảng 3.23: Chuyển vị lệch tầng theo phương X

Case/Combo Direction Drift Z (m) [d] Kết luận Tầng Mái

Combo WIND DRIFT Max Load Case/Combo (Comb2+

Bảng 3.24: Chuyển vị lệch tầng theo phương Y

Case/Combo Direction Drift Z (m) [d] Kết luận Tầng Mái

Combo WIND DRIFT Max Load Case/Combo (Comb2+

3.6.5 Kiểm tra điều kiện P-Delta (phân tích hiệu ứng bậc 2):

- Độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng tính theo công thức 4.28 TCVN 9386-

  là hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

 P tot là tổng tải trọng tường tại tầng đang xét và các tầng bên trên nó khi thiết kế chịu động đất

 V tot là tổng lực cắt tầng do động đất gây ra

Dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng, được xác định bằng hiệu của các chuyển vị ngang trung bình ds tại trần và sàn của tầng đang xét Chuyển vị này được tính theo công thức: r = d × q.

+q d : là hệ số ứng xử chuyển vị, giả thiết bằng q d  3.9

+ d c : là chuyển vị của cùng điểm đó của hệ kết cấu được xác định bằng phân tích tuyến tính dựa trên phổ phản ứng thiết kế

+ Nếu 0.1  0.2 thì có thể lấy gần đúng các hiệu ứng bậc hai bằng cách nhân các hệ quả tác động động đất cần xét với một hệ số bằng 1/ 1  

+ Giá trị của hệ số  không được vượt quá 0.3 h

Bảng 3.25: Bảng kiểm tra P-delta theo phương X

Bảng 3.26: Bảng kiểm tra P-delta theo phương Y

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Số liệu tính toán

Kích thước tiết diện sàn, dầm, cột đã được chọn sơ bộ trong Chương 2.

Mô hình và tính thép

4.2.1 Mặt bằng sàn điển hình:

Mô hình sàn tầng điển hình được xuất từ ETABS sang SAFE có kể đến lực ở trên sàn

Các đặc trưng vật liệu, tiết diện sàn, dầm, cột, vách đã được khai báo trong mô hình

ETABS, nên trong SAFE không cần khai báo nữa

Hình 4.1: Kết cấu dầm sàn tầng điển hình

4.2.2 Mô hình tính toán tầng điển hình:

Bảng 4.1: Các loại tải trọng

TT DEAD Trọng lượng bản thân sàn

TTHT DEAD Tĩnh tải lớp hoàn thiện

TTTX DEAD Tải trọng tường xây

HT1 LIVE Hoạt tải >=2 Kn/m2

HT2 LIVE Hoạt tải 150 mm

Bảng 4.5: Bảng tính thép sàn theo phương X

STT Strip Vị trí Momen

Bảng 4.6: Bảng tính thép sàn theo phương Y

STT Strip Vị trí Momen

4.2.3 Kiểm tra sự hình thành vết nứt:

Dựa vào kết quả độ võng của sàn trong phần mềm SAFE 2016, chúng ta xác định được độ võng lớn nhất Do đó, việc kiểm tra nứt tại ô sàn ở vị trí có độ võng lớn nhất sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.

Kiểm tra nứt cho tiết diện giữa nhịp của strip MSB1

Kích thước tiết diện : 1000x130mm2 h

Khoảng cách từ mép bê tông đối với trọng tâm cốt thép kéo và nén lần lượt là: a=a’ mm

Diện tích cốt thép tại giữa nhịp : A s  392.5 mm d 2 ( 10 200), a A ' s  0

- Hệ số quy đổi thép về brr tông:  E E s / b  6.15

Diện tích tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện:

Chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén:

 Moment tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn:

Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện:

Moment quán tính của tiết diện bê tông:

Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo:

Moment quán tính của tiết diện qui đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó

Moment kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của cấu kiện:

Moment kháng uốn dẻo của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của cấu kiện:

=> Cấu kiện bị nứt do nội lực , kiểm tra bề rộng vết nứt

Tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

Tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

Tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn Đơn vị Ghi chú

M 13.5 12.82 12.23 kN.m Momen do ngoại lực tính với tải tiêu chuẩn

Rbt,ser 1.75 1.75 1.75 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II

Rb,ser 17 17 17 MPa Cường độ nén tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 200000 200000 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo CB400-

E ’ s 200000 200000 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu nén CB400-

Mô đun đàn hồi của bê tông B30 là 32500 MPa, với bề rộng tiết diện tính toán là 1000 mm và chiều cao tiết diện tính toán là 130 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 20 mm.

Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo là 392.5 mm, với khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được tính bằng công thức ho = h - a Tại vị trí đang xét, kích thước là 110 mm.

 6.15 6.15 6.15 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α = Es/Eb

Mô đun biến dạng quy đổi của bê tông chịu nén, kể đế biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu nén:

Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông đối với cốt thép chịu nén:

Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông đối với cốt thép chịu kéo:

Chiều cao vùng chịu nén của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện:

Moment quán tính của diện tích tiết diện của vùng bê tông chịu nén:

Moment quán tính của diện tích tiết diện của cốt thép chịu kéo:

Moment quán tính của tiết diện qui đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó

Diện tích tiết diện bê tông chịu kéo: h

65000 bt c bt bt bt a h min h y h min h mm

Khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt thẳng góc kề nhau:

 Chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn:

- Ứng suất trong cốt thép chịu kéo:

- Hệ số kể đến sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo giữa các vết nứt:

- Hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng:  1  1.4

- Hệ số kể đến loại hình dạng của bề mặt cốt thép dọc:  2  0.5

- Hệ số kể đến đặc điểm chịu lực:   3 1

- Chiều rộng vết nứt thẳng góc:

 Chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn:

- Hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng:   1 1

- Hệ số kể đến loại hình dạng của bề mặt cốt thép dọc:  2  0.5 h

 Chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn:

- Hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng:   1 1

- Hệ số kể đến loại hình dạng của bề mặt cốt thép dọc:   2 0.5

 Kiểm tra và kết luận:

- Chiều rộng vết nứt dài hạn: a crc ,n a crc ,10.19  mm a crc ,u 0.3  mm

- Chiều rộng vết nứt ngắn hạn: a crc ,d a crc ,10.163  mm a crc ,u 0.4  mm h

THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU THANG BỘ

Số liệu tính toán

Trong công trình Lapaz tower có 2 cầu thang bộ Chọn cầu thang tầng điển của công trình là cầu thang 2 vế dạng bản, chiều cao tầng là 3.4m

Bậc thang xây bằng gạch thẻ, vế dưới 10 bậc, vế trên 11 bậc cao 162 (mm), rộng 270 (mm)

270 bâc o bâc h l     Chọn chiều dày bản thang theo công thức sơ bộ:

=> Chọn chiều dày bản thang là 130(mm)

Hình 5.1: Mặt bằng cầu thang h

Tải trọng

5.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang:

 Tĩnh tải được xác định theo công thức:

Trong đó:  i : Khối lượng lớp thứ i

 tdi : Chiều dày tương đương lớp thứ i theo bản nghiêng n i : Hệ số tin cậy lớp thứ i

+ Chiều dày tương đương của đá hoa cương và vữa lót:

+ Chiều dày tương đương của bậc xây gạch:

Bảng 5.1: Tĩnh tải tác dụng lên bản nghiêng

Chiều dày tương đương  tdi

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)

Tải trọng tính toán (kN/m) Đá hoa cương 24 20 27.52 0.66 1.3 0.858

Tổng trọng lượng theo phương đứng có kể đến lan can, tay vin: 0.28 kN/m

5.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

Bảng 5.2: Tĩnh tải tác dụng lên chiếu nghỉ

Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (kN/m)

Tổng trọng lượng theo phương đứng có kể đến lan can, tay vin: 0.28 kN/m 4.64 - 5.30 h

- Hoạt tải tiêu chuẩn: pc = 3 (kN/m2)

- Hoạt tải tính toán: p = n ×pc = 1.2 ×3 = 3.6 (kN/m2)

Sơ đồ tính

Để tính toán, cắt một dãy có bề rộng b = 1(m) là cần thiết Do hai vế cầu thang giống nhau, chỉ cần tính cho một vế và áp dụng kết quả tương tự cho vế còn lại Trong công trình này, cầu thang bộ được thiết kế nằm trọn trong vách lõi cầu thang, với phương án sàn bê tông cốt thép toàn khối nhằm thuận tiện cho thi công Phần lõi cầu thang và sàn tầng được thi công trước, sau đó tiến hành thi công cầu thang bộ.

Trong kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, không tồn tại liên kết hoàn toàn ngàm tuyệt đối hay liên kết khớp tuyệt đối Sự phân loại giữa liên kết bản thang với dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ và liên kết với vách cứng phụ thuộc vào độ cứng, tải trọng và quy trình thi công của các bộ phận kết cấu.

Để đảm bảo an toàn trong quá trình tính toán, chúng ta nên chọn sơ đồ tính toán đơn giản và an toàn nhất, bao gồm một đầu cố định và một đầu gối di động Đây là trường hợp mà cầu thang hoạt động trong điều kiện nguy hiểm nhất.

Tính toán cốt thép cho bản thang

- Giả thiết lớp bê tông bảo vệ a = 0.02 (m)

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0.1% s 100% max R b 100% 2.6% o s

Bảng 5.3: Kết quả tính cốt thép cầu thang

Kiểm tra điều kiện chịu cắt

Dựa trên kết quả tính toán từ phần mềm Etabs, lực cắt lớn nhất được xác định cho bản thang là Q max = 26.5 kN, nhỏ hơn 0.5R bh bt 0 = 72.9 kN.

=> Bản thang chịu đủ khả năng chịu cắt.

Kiểm tra sự hình thành vết nứt và độ võng

- Hệ số quy đổi thép về bê tông: E E s / b 6.15

- Diện tích tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện:

- Moment tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn:

- Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện:

- Moment quán tính của tiết diện bê tông:

- Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo: h

- Moment quán tính của tiết diện qui đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó

- Moment kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của cấu kiện:

- Moment kháng uốn dẻo của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của cấu kiện:

 Cấu kiện bị nứt do nội lực, kiểm tra bề rộng vết nứt

- Sử dụng phần mềm Etabs kiểm tra chuyển vị bản thang: h

Hình 5.2: Chuyển vị của bản thang

150 f   mm  f  L  mm  Thỏa độ võng h

TÍNH TOÁN KHUNG

Tổng quan

- Công trình gồm 14 tầng điển hình, 1 tầng hầm, 2 tầng dịch vụ, 1 tầng mái và sân thượng

- Hệ kết cấu khung – vách cứng Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS

- Công trình có cao trình 61.4 (m) Tỷ số giữa bề dài và bê rộng của công trình:

B   Tính toán khung công trình theo giải pháp khung không gian.

Sơ bộ tiết diện

- Các tiết diện sơ bộ cấu kiện được chọn như ở CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN SÀN

- Theo CHƯƠNG 3 “TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG”

6.4 Tính toán dầm tầng điển hình:

Hình 6.1: Mặt bằng dầm tầng điển hình h

DXC01…DXC16 Dầm chính theo phương X

DYC01…DYC14 Dầm chính theo phương Y

DXP01…DXP11 Dầm phụ theo phương X

DYP01…DYP13 Dầm phụ theo phương Y

Trong thiết kế thép cho dầm, cần xem xét tất cả các tổ hợp tải trọng để đảm bảo tính toán chính xác Nội lực được xác định tại ba vị trí quan trọng: đầu dầm, giữa dầm và cuối dầm, nhằm phục vụ cho quá trình tính toán hiệu quả.

Tương ứng với giá trị momen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

Kích thước tiết diện chữ T có :

Xác định vị trí trục trung hòa: M f R b   b ' f h ' f (h 0 0.5h ' f ) h

 Nếu M M f , trục trung hòa đi qua phần cánh Dầm tính theo tiết diện hình chữ nhật lớn ((b ' f h)

 Nếu M M f trục trung hòa đi qua phần bụng Dầm tính theo tiết diện chữ T

Ta sử dụng các công thức sau:

Tương ứng với giá trị momen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật nhỏ có kích thước như bảng bên dưới

Ta sử dụng các công thức sau :

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

  min : tỷ lệ cốt thép tối thiểu, thường lấy:  min  0.1%

  max : tỷ lệ cốt thép tối đa, thường lấy: b max R s

 Áp dụng tính toán đoạn dầm DYC05 (trái) có tiết diện 300x700 (mm):

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: stt min

Bảng 6.3 Bảng tính toán cốt thép chịu lực cho dầm điển hình

Dầm Mặt cắt Tổ hợp M

(kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm 2 ) (mm 2 )

Trái Combbao min -630.3 300 700 50 650 0.293 0.357 3381 4d25+4d22 3482 1.79 Giữa Combbao max 336.2 2404.7 1860 700 50 650 0.025 0.025 1468 3d25 1472 0.12

- Các cốt đai được sử dụng trong dầm bê tông cốt thép vì 4 lý do sau:

+ Các cốt đai liên kết với các cốt thép dọc thành khung chắc chắn, giữ đúng vị trí cốt thép khi thi công

Khi subjection to compression, cốt thép dọc có thể bị cong và phá vỡ lớp bê tông bảo vệ, dẫn đến việc bật ra khỏi bê tông Trong tình huống này, cốt đai đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho cốt dọc không bị cong và bật ra, đảm bảo sự ổn định cho cốt dọc.

+ Các cốt đai được bố trí hợp lý sẽ tăng tính mềm dẻo của bê tông

+ Các cốt đại làm việc như cốt thép chịu cắt của cột

+ Bê tông B30: Rb17 MPa , R  bt 1.15 MPa , E  b 32500 MPa 

+ Thép CB-240T: Rsw 170 MPa , E  b 2 10 MPa 5  

Tính toán cốt đai cho dầm dựa trên các quy định tại mục 8.1.3 và mục 10.3.4 của TCVN 5574 – 2018 Mục 8.1.3 quy định cách tính toán độ bền cho cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác dụng của lực cắt, trong khi mục 10.3.4 đưa ra yêu cầu về bố trí cốt thép ngang trong dầm Việc tuân thủ những tiêu chuẩn này là cần thiết để đảm bảo an toàn và độ bền cho các công trình xây dựng.

-Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu lực cắt được tiến hành như sau:

+Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của dải giữa các vết nứt nghiêng ở bụng dầm:

Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc với cấu kiện

 b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0.3

+ Điều kiện tính toán là lực cắt do tác động của ngoại lực không vượt quá tổng khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai: Q Q u Q b Q sw

-Q b là khả năng chịu cắt của bê tông:

Hệ số b2, có giá trị 1.5, phản ánh ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông phía trên vết nứt xiên.

- Q sw là khả năng chịu cắt của cốt ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện: sw sw sw

Hệ số sw được sử dụng để tính toán sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C, với giá trị là 0.75 Lực q sw trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện được xác định theo công thức: q sw = sw * sw * w / R * A.

C trong 2 công thức trên là chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng lên trục cấu kiện tính từ mép gối tựa h 0  C 2h 0

Tính toán cốt đai cho dầm DXC01:

=> Thõa mãn điều kiện ứng suất nén chính

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 79 w w w w w w w

- Kiểm tra điều kiện cốt đai có lực tập trung: Q 1 Q b ,1 Q s w

 Vậy dầm đủ khả năng chịu cắt

Bảng 6.4 Bảng tính toán cốt thép đai cho dầm điển hình

(KN) (mm) (mm) (mm) (mm) (KN) (KN) (KN) tra

Cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông được xác định dựa trên giả thiết rằng độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo Công thức tính toán sẽ giúp đánh giá chính xác khả năng bám dính giữa cốt thép và bê tông, từ đó đảm bảo độ bền và ổn định cho các công trình xây dựng.

R bt cường độ chịu kéo tính toán của bê tông

1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép

 2 Hệ số kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép

- Chiều dài neo cơ sở cần để truyền lực trong cốt thép với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ

Rb vào bê tông được xác định theo công thức:

R s Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

Diện tích và chu vi tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo được xác định dựa trên đường kính danh nghĩa của cốt thép.

- Chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện, được xác định theo công thức sau:

, 0, ef s cal an neo an s

Hệ số neo phản ánh tác động của trạng thái ứng suất của bê tông và cốt thép, cùng với ảnh hưởng của giải pháp cấu tạo vùng neo đến chiều dài neo của cấu kiện.

A A Diện tích tiết diện ngang của cốt thép lần lượt theo tính toán và theo thực tế, lấy , ef s cal 1 s

Chiều dài neo thực tế không được nhỏ hơn 15ds và 200mm Đối với cốt thép không ứng suất trước, chiều dài neo còn phải đảm bảo không nhỏ hơn 0.3 x L0,an.

 Neo cốt thép vùng chịu kéo:

 1.0 Đối với các thanh cốt thép chịu kéo

  Đối với cốt thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân

  Đối với cốt thép không ứng suất trước có đường kính cốt thép d s  32 ( mm )

 Neo cốt thép vùng chịu nén:

  0.75 Đối với các thanh cốt thép chịu kéo

- Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chịu lực được nối không được vượt quá 4ds

- Khoảng cách giữa các mối nối chồng kề nhau (theo chiều rộng của cấu kiện bê tông cốt thép) không được nhỏ hơn 2ds và không nhỏ hơn 30 mm h

- Các mối nối cốt thép thanh chịu kéo hoặc chịu nén phải có chiều dài nối chồng không nhỏ hơn giá trị chiều dài xác định theo công thức:

250 ( ) lap an s cal lap an s lap s lap

 Nối cốt thép vùng chịu kéo:

 Nối cốt thép vùng chịu nén:

6.4.4 Tính toán cốt treo dầm:

- Tại vị trí dầm phụ gối lên dầm chính, cần bố trí cốt đai phụ trong dầm chính để tránh phá hoại giật đứt

Tại vị trí giao giữa dầm chính và dầm phụ, lực tập trung lớn nhất được xác định thông qua bước nhảy lực cắt Sinh viên đã xác định rằng bước nhảy lớn nhất xảy ra tại vị trí giao giữa hai dầm DXC12 và DYP07.

- Cốt thép giật đứt được tính toán theo công thức sau: h

Lực giật đứt (F) là tải trọng tập trung từ dầm phụ tác động lên dầm chính Khoảng cách (hs) được xác định từ vị trí đặt lực giật đứt đến trọng tâm của tiết diện cốt thép dọc.

R A là tổng lực cắt chịu bởi cốt thép đai đặt phụ thêm trên vùng giật đứt có chiều dài a bằng a = b + 2hs (hs = h0 – hdp)

- Chọn  8 50 a 2 nhánh để bố trí

- Chọn 12 đai để bố trí, đặt cốt đai mỗi bên dầm phụ h s  700 50 500 150 (    mm )

Vậy ta sẽ gia cường 12 đai (mỗi bên 6 đai) h

Tính toán cột khung trục C và trục 2

- Khung trục 2 bao gồm các cột: C2, C15, C16, C6

- Khung trục C bao gồm các cột:C3, C15, C14, C11

- Tính thép từ 21 tổ hợp, chọn thép lớn nhất từ các tổ hợp đó để bố trí

Cốt thép được tính toán và bố trí theo nguyên tắc đối xứng, đảm bảo tính khung không gian Trong cột, cốt thép được sắp xếp theo chu vi, với việc bố trí cốt thép theo phương tương ứng nhằm tối ưu hóa khả năng chịu lực của cột.

- Sử dụng phương pháp tính gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương

- Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là: 0.5C C x / y 2

- Tiết diện chịu lực nén N, moment uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính hệ số ηx, ηy

Với L 0 x L 0 y : Chiều dài tính toán của cột

- Moment gia tăng Mx1, My1

- Mô hình tính toán (theo phương x hoặc y): h

Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện 1

Hình 6.2 : Quy ước chiều trong Etabs và tính toán

- Giả thuyết chiều dày lớp vệ a, tính ho = h – a; z = h – 2a

- Tiến hành tính toán theo trường hợp cốt thép đặt đối xứng: 1 b x N

- Moment tương đương(đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng)

- Độ lệch tâm 1 ; max 0 ; ;10 ; 0 max 1; ; 0

- Chiều dài tính toán của cột (TCXDVN 356-2005): lo = 0.7lc

- Tính toán độ mảnh theo hai phương: x 0 x ; y 0 y ; max  x ; y  x y

- Dựa vào độ lệch tâm eo và x1 đề phân biệt các trường hợp tính toán:

 Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

 h  tính toán gần như nén đúng tâm

- Hệ số ảnh hưởng đến độ lệch tâm: 1

- Hệ số uốn dọc phụ khi xét nén đúng tâm:  1  e 0.3

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc là: e b e st sc b

 Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé khi 0

 h  và x 1   R h 0 tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé

- Tính lại chiều cao vùng nén x theo công thức sau: 0

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc là:

 Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn khi 0

 h  và x 1   R h 0 tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc là:  0.5 1 0  st s

- Sau khi tính toán được giá trị Ast, tính hàm lượng cốt thép st 100% x y

Theo Điều 5.4.3.2.2, TCVN 9386 – 2012, khi thiết kế công trình chịu động đất, tổng hàm lượng cốt thép dọc phải đảm bảo không nhỏ hơn 1% và không vượt quá 4% Trong tiết diện ngang đối xứng, cốt thép cần được bố trí một cách đối xứng để đạt hiệu quả tối ưu.

- Chọn cột C19 story 16 khung trục 2 với:

Bước 1: : Kiểm tra điều kiện gần đúng cột lệch tâm xiên: 400

Bước 2: Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương:

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: 0 2380 400 max ; ;10 max ; ;10 11.33

- Độ lệch tâm hình học:

- Độ lệch tâm tính toán:  

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

Bước 4: Tính toán diện tích cốt thép theo yêu cầu: tính toán tương tự bài toán lệch tâm phẳng, đặt cốt thép theo chu vi và đặt đối xứng

- Độ lệch tâm tính toán:

6.5.3 Kết quả tính toán thép cột:

Bảng 6.5: Bảng tính toán thép cột

Story Cột Trường hợp tải P (KN) M y =M 2 M x =M 3

Story 5 Comb18 4077.25 53.17 488.95 2380 700 700 50 LTRB -23.24 16ỉ28 98.52 2.01 Story 4 Comb18 4758.65 36.71 308.35 2380 700 700 50 LTRB -35.20 16ỉ28 98.52 2.01 Story 3 Comb18 5528.16 203.41 36.40 3150 700 700 50 LTRB -24.02 16ỉ28 98.52 2.01 Story 2 Comb18 6106.44 121.39 32.55 3150 700 700 50 LTRB -12.58 16ỉ28 98.52 2.01

Story 6 Comb20 4918.88 151.36 115.36 2380 550 550 50 LTRB 38.17 16ỉ28 98.52 3.25 Story 5 Comb20 5578.89 332.50 226.91 2380 700 700 50 LTRB -3.57 20ỉ28 123.15 2.51

Story 3 Comb7 10255.13 12.35 377.51 3150 800 800 50 LTRB 64.00 20ỉ28 123.15 1.92 Story 2 Comb7 10841.69 11.29 346.20 3150 800 800 50 LTRB 79.35 20ỉ28 123.15 1.92

Story 3 Comb18 4974.67 134.56 454.67 3150 700 700 50 LTRB -7.15 16ỉ28 98.52 2.01 Story 2 Comb18 5481.45 66.09 320.80 3150 700 700 50 LTRB -12.93 16ỉ28 98.52 2.01

Trong thực hành tính toán, thép đai cột thường được xác định theo lực cắt nhỏ hơn so với yêu cầu bố trí cốt đai theo cấu tạo Do đó, việc tính toán cốt đai thường không được thực hiện, mà chỉ dựa vào mối tương quan giữa đường kính thép dọc, hàm lượng thép, kích thước cột và các yêu cầu kháng chấn trong thiết kế động đất.

- Theo TCVN 198 – 1997, Nhà cao tầng – Thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối, đường kính cốt thép đai:   max

- Trong phạm vi vùng nút khung từ điểm cách mép trên đến đỉnh cách mép dưới của nút một khoảng l1 1 max ; ; 450 

  , khoảng cách đais8 min;175(mm),Tại các vùng còn lại s b c ;12 min .

Hình 6.3 Bố trí thép đai cột

Bảng 6.6: Nội lực cột C19 Story 2

Chiều cao thông thuỷ (mm)

Chiều cao tiết diện cột (mm) 30d

Bước 1: Chọn trước đường kính thép đai và số nhánh đai: h

Bước 2: Tính khoảng cách đai tính toán chịu cắt trong cột (có thể bỏ qua vì thường bố trí cấu tạo lớn hơn thép tính toán).

Bước 3: Khoảng cách các lớp cốt đai theo cấu tạo:

Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo 0.5 0 325( )

Bước 4: Bố trí cốt đai theo chiều dài cột:

- Trong khoảng L1 vị trí gần nút:

- Trong khoảng L2: Bố trí cấu tạo

Chọn  10 200 a cho đoạn còn lại (L2)

- Dựa theo TCVN 5574 – 2018 đoạn neo nối cốt thép được tính toán:

- Chiều dài neo cơ sở: 0,an s s bond s

+ As: Diện tích mặt cắt thanh thép

+ us: Chu vi mặt cắt thanh thép

+ Rbond: Cường độ bám dính R bond    1 2 R bt

1: Hệ số kể đến ảnh hưởng loại bề mặt cốt thép Thép cán nóng   1 2.5

2: Hệ số kể đến ảnh hưởng đường kính thép   2 1với d 32 mm   

+ Chiều dài neo tính toán: Lan  L0,an As,cal / As,ef  h

+ As,cal / As,ef : Tỉ số tiết diện ngang thép tính toán và thép thực tế

 1 đối với thép chịu kéo

 0.75đối với thép chịu nén

+ Chiều dài mối nối nhỏ nhất: Llap  L0,an As,cal / As,ef 

 1.2 đối với thép chịu kéo

 0.9đối với thép chịu nén

- Để đơn giản cho việc tính toán ta chọn  1 để tính cho tất cả các trường hợp

Khi hướng đến sự an toàn, ta coi tỉ số giữa cốt thép tính toán và cốt thép chọn là bằng nhau, tức là As,cal/ As,ef 1 Điều này dẫn đến việc Lo,an = Lan.

Bảng 6.7: Bảng tính chiều dài neo nối cốt thép ỉ (mm) A s (mm 2 ) R s R bond u s (mm) L o,an (mm) 30ìỉ (mm)

- Trên thực tế để đơn giản hơn trong việc thiết kế kết cấu, người ta chọn chiều dài neo nối cốt thép trong khoảng từ 30ìỉ đến 40ìỉ

- Bờn cạnh đú trong mọi trường hợp tớnh toỏn thụng thường A s,cal / A s,ef  1 → Ta chọn 30ìỉ làm chiều dài neo, nối cho cốt thép h

Tính toán cốt thép vách

6.6.1 Các phương pháp tính vách cứng:

Trong TCVN chưa có quy định cụ thể về việc tính toán và bố trí cốt thép cho vách cứng nhà cao tầng

Một số cách tính toán thường dùng:

Bảng 0.1: Các phương pháp tính vách cứng

Phương pháp Phân bố ứng suất Giả thiết vùng biên chịu moment Xây dựng biểu đồ tương tác

Phương pháp này chia vách thành những phân tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, coi như ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử

Giả thiết: vật liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi; ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cả bê tông và cốt thép chịu

Phương pháp này cho rằng cốt thép ở hai đầu tường được thiết kế để chịu toàn bộ mô men, với lực dọc trục được giả thiết phân bố đều trên toàn bộ chiều dài tường.

Giả thiết: vật liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi; ứng lực kéo do cốt thép chịu và ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu

Phương pháp này xây dựng trên các giả thiết về cách thức hoạt động của bê tông và cốt thép nhằm xác định trạng thái chịu lực giới hạn (Nu, Mu) của một vách bê tông cốt thép đã được xác định trước.

Giả thiết: Tiết diện vách phẳng trước khi chịu lực thì vẫn phẳng sau khi chịu lực

Phương pháp phân bố ứng suất đơn giản có thể được mở rộng để tính toán lõi cứng, tuy nhiên, giả thuyết về vật liệu đàn hồi không hoàn toàn chính xác khi áp dụng cho vật liệu thực tế.

Phương pháp giả thiết vùng biên chịu mô men là một kỹ thuật đơn giản và dễ áp dụng Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu tập trung vào an toàn, chỉ cho phép hai phần tử biên chịu mô men.

Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác được coi là phương pháp chính xác nhất trong ba phương pháp hiện có, mặc dù quy trình tính toán của nó khá phức tạp.

Trong đồ án này sinh viên trình bày theo phương pháp giả thiết vùng biên chịu moment

6.6.2 Phương pháp vùng biên chịu moment tính cốt thép dọc:

Giả sử chiều dài B của vùng biên chịu moment nhỏ hơn L/2, ta xem xét vách chịu lực dọc trục N và mô men uốn trong mặt phẳng Mx Mô men Mx được coi là một cặp ngẫu lực tác động tại hai vùng biên của tường.

- Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên: l,r b l r

Hình 0.1: Sơ đồ phân bố momen về vùng biên

- Ab: là diện tích vùng biên, A b Bt w

- A: là diện tích mặt cắt vách, A  Lt w

Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén:

Trong đó:   1 : hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh: 0 min l

Khi28    120 thì tính φ theo công thức: h

Kiểm tra hàm lượng cốt thép là bước quan trọng; nếu không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và thực hiện tính toán lại từ đầu Chiều dài tối đa của vùng biên không được vượt quá L/2; nếu vượt quá, cần tăng bề dày tường để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả.

Kiểm tra phần tường giữa hai vùng biên tương tự như đối với các cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bê tông đã đạt đủ khả năng chịu lực, thì cốt thép chỉ cần được bố trí theo cấu tạo đã định.

- Tính toán cốt thép ngang ( cốt đai)

Trong hình 6.4, việc phân chia các phần tử vách trong ETABS được trình bày Để đơn giản hóa quá trình tính toán, sinh viên sẽ không xem xét các vách P2, P4, P7 và P11 do chiều dài nhỏ Thay vào đó, sinh viên sẽ bố trí các vách này ở vùng biên của các vách lớn nhằm đảm bảo tính an toàn.

Tiến hành tính toán cho vách điển hình: vách P1 tầng hầm, với cặp nội lực cho hàm lượng cốt thép lớn nhất: h

Thông số vách :t = 0.25m , L= 2.6m , H=3.2m ( tầng hầm)

Vật liệu bê tông B30 , cốt thép CB400-V

Xác định lức kéo , nén tại vùng biên : n b l r

Diện tích cốt thép chịu kéo đúng tâm: k l 2 a s

Diện tích cốt thép chịu nén đúng tâm: c n a i b b s

Chọn 20ỉ20 bố trớ cho mỗi bờn h

Tính toán kiểm tra phần tường còn lại ( giữa 2 vùng biên):

Lực nén dọc trục mà phần vách phải chịu : gi 3731.6 800

Khả năng chịu lưc nén của phần vách này khi chưa có cốt thép:

Chọn ỉ12a200 bố trớ theo cấu tạo

Tính toán cốt ngang cho vách :

Tên Pier Story Combo Vị trí V 2

Tính toán cốt đai cho tiết diện 250x2600 (mm)

Kiểm tra ứng suất nén chính

Tính toán cốt đai cho tiết diện 250x2600 (mm)

Kiểm tra ứng suất nén chính:  Q  bl R b  b h 0 0.3 17 10  3 0.25 2.08 2652 (KN).

Q  KN  Q  KN  Thỏa điều kiện không bị phá hủy do ứng suất nén chính

Chọn cốt đai d10a200 để bố trí cho các vách h

Bảng tính cốt thép dọc vách thang máy tầng hầm

As biên kéo As giữa μ biên

Chọn thép giữa As giữa chọn

(kN) (kNm) (mm) (mm) (mm) (mm) (cm2) (cm2) (cm2) (%) (cm2) (cm2)

Bảng tính cốt thép dọc vách thang máy tầng điển hình

As biên kéo As giữa μ biên

Chọn thép giữa As giữa chọn

(kN) (kNm) (mm) (mm) (mm) (mm) (cm2) (cm2) (cm2) (%) (cm2) (cm2)

KẾ KẾT CẤU MÓNG

Thông số thiết kế

Hình 2.1: Địa chất công trình

Sử dụng bê tông có cấp độ bền B30 có:

Cường độ chịu nén tính toán R b  17 MPa

Cường độ chịu kéo tính toán R bt  1.15 MPa

Sử dụng cốt thép có :

Cốt thép có đường kính  10mm dùng thép CB300-T có R sc   R s 260 MPa h

Cốt thép có đường kính  10mm dùng thép CB400-V có R sc   R s 350 MPa

Bảng 7.2: Bảng phân chia đơn nguyên

Số hiệu Cao độ (m) Chiều dày

1 14.60 13.60 Bùn sét màu nâu xám đen trạng thái dẻo chảy

2 20.80 6.20 Sét, màu xám đen-xám nâu trạng thái dẻo cứng nửa cứng

3 28.80 8.0 Á cát, màu xám nâu xám vàng trạng thái dẻo cứng, nửa cứng

4 44.10 15.20 Á cát, màu xám đen, trạng thái chặt h

Bảng 7.3: Bảng thống kê địa chất

(KN/m 2 ) ứng với từng cấp tải trọng P(KN/m 2 )

Mô tả đất Bùn sét, màu xám , trạng thái chảy- dẻo chảy

Mô tả đất Sét, màu xám đen, xám nâu, trạng thái dẻo cứng nửa cứng

Mô tả đất Á cát, màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng nửa cứng h

Mô tả đất Á cát, màu xám đen, trạng thái chặt h

Bảng 7.4: Bảng phân loại đất:

Lớp đất Thành phần cỡ hạt Nhóm hạt Chỉ số Tên đất

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.05mm chiếm dưới 75%

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.05mm chiếm dưới 75% Hạt mịn

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.1mm chiếm trên

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.25mm chiếm trên

7.1.1 Lựa chọn phương án móng:

Công trình có nhịp lớn 10.4m và quy mô 17 tầng, dẫn đến tải trọng truyền xuống móng rất lớn Do đó, sinh viên tiến hành xem xét các phương án khả thi cho móng, bao gồm móng sâu như móng cọc ép, cọc khoan nhồi và móng cọc barrette.

Để thực hiện giải pháp móng cọc ép, đất nền mà cọc xuyên qua cần có độ cứng vừa phải, được đánh giá qua chỉ số SPT Lực dọc truyền xuống từ phần thân công trình cũng cần phải phù hợp Sinh viên nhận định rằng phương án móng cọc ép là khả thi, với độ sâu ép cọc đạt đến -32.7m.

Chọn cọc bê tông ly tâm loại A D600 với độ dày 90mm Đối với cọc ép đúc sẵn, các thông số sức chịu tải đã được nhà sản xuất cung cấp, do đó không cần tính toán lại.

Bảng 7.5 Bảng thông số cọc

Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính cọc m 0.6

Chu vi tiết diện cọc u m 1.88

Diện tích tiết diện ngang Ab m 2 0.144

Sức chịu tải Dài hạn kN 6280 h

Xác định sức chịu tải của cọc

7.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu:

- Công trình sử dụng cọc ly tâm được mua từ nhà sản xuất nên sức chịu tải được lấy theo số liệu nhà sản xuất cung cấp: vl  

7.2.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu vật lí của đất nền:

- Theo TCVN 10304-2014 mục 7.2.2.1 ta có sức chịu tải của cọc:

 γ 1 c  : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

 γ cq  1.2: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất

 γ cf  1: Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất

 u = 1.88m: Chu vi tiết diện ngang thân cọc

 li: Chiều dày lớp đất cọc đi qua

 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (tra bảng 2 theo TCVN 10304-2014 + nội suy):

2 qb5992 (kN/m ); Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, tra bảng 2 TCVN 10304-

 fi : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (tra bảng 3 TCVN 10304–

 Ab = 0.144m 2 : Tiết diện ngang của cọc

- Kết quả tính toán sức kháng thành được trình bày ở bảng sau: h

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 110 Đối với đất dính:

Bảng 7.7 Bảng tính sức kháng ma sát đơn vị thân cọc (đất dính)

Chiều sâu trung bình của lớp đất (m)

SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 111 Đối với đất rời:

Bảng 7.8 Bảng tính sức kháng ma sát đơn vị thân cọc (đất rời)

- Tổng giá trị sức kháng cọc (sức kháng mũi và sức kháng thân cọc)

7.2.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền:

- Công thức xác định sức chịu tải cực hạn theo phụ lục G TCVN 10304-2014:

Trong đó : qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc:

Ab là diện tích tiết diện ngang mũi cọc; u là chu vi tiết diện ngang cọc;

Chiều sâu trung bình của lớp đất

Ablà cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ ”i”

- Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc:

Bảng 7.9 Bảng tra các hệ số N q và N c c q

N ; N là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc o q c

' q  p là ứng suất hữu hiệu theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc:

Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc f i :

+ c u,i là sức kháng cắt không thoát nước được xác định theo công thức c u,i 6.25N với N là chỉ số SPT trung bình tại chiều sâu lớp đất

+  là lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i

+ li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Hình 7.2 Đồ thị xác định hệ số α

- f i  k i ' v,zi tanδ i (đối với đất rời): k i: là hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i

 v,zi: là ứng suất pháp hiệu quả trung bình phương đứng của lớp đất thứ i

i: là góc ma sát giữa đất và cọc trong lớp đất thứ i   a ,i i 

Theo công thức (G.6), cường độ sức kháng trên thân cọc sẽ tăng khi độ sâu tăng, nhưng chỉ đến một giới hạn nhất định, khoảng từ 15 đến 20 lần đường kính cọc (d), sau đó sẽ không tăng nữa Do đó, cường độ sức kháng trên thân cọc trong đất rời có thể được tính toán dựa trên điều này.

Trên đoạn cọc có độ sâu nhỏ hơn Z L , f i = k  ’ V,Z ,

Trên đoạn cọc có độ sâu bằng và lớn hơn Z L , f i = k  ’ V,ZL h

Bảng 7.10 Bảng tra các giá trị k , ZL, Nq

Lớp đất 3,4 là lớp đất rời trạng thái đất là chặt

Ta có bảng thống kê sức chống thân cọc:

7.2.4 Sức chịu tải cọc theo kết quả SPT (công thức viện kiến trúc Nhật Bản):

  c,u3 c cq b b cf ,ci ci ci cf ,si si si

Trong đó: q b: Cường độ sức kháng của đất mũi Do ta sử dụng cọc đóng nên:

Lớp đất Chiều dày l i (m) k (kN/m2) (kN/m2)

Cọc SVTH: TRỊNH HOÀNG LONG MSSV: 15149131 có sức kháng trung bình trong đất rời là 300N (khi mũi cọc nằm trong đất rời) và 9c (khi mũi cọc nằm trong đất dính) Đối với cọc đóng, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời cần được xác định rõ ràng để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong quá trình thi công.

Và lớp đất dính thứ “i” là: f c,i α f c p L u,i với c u,i 6.25N

NP là chỉ số SPT trung bình được xác định trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc Đối với chiều dài đoạn cọc, ký hiệu u = 1.88m biểu thị chu vi tiết diện ngang của cọc, trong khi s, i, c, i, l lần lượt đại diện cho chiều dài phần cọc nằm trong lớp đất rời và đất dính.

Hình 7.3 Đồ thị tra hệ số α p và f L

Sức kháng ma sát của thân cọc:

Bảng 7.12 Bảng tính sức kháng ma sát đơn vị thân cọc (đất dính)

Do mũi cọc nằm trong đất rời nên q = 300N b p  300 22   6600 kN/m  2 

7.2.5 Xác định sức chịu tải cọc ly tâm D600:

R min R ;R ;R min 3521.2; 3556.1; 3680.8 3521.2 kN Điều kiện quá trình ép cọc: Rc,kmax 3521.2; 3556.1; 3680.8 3680.8 kN Rvl 6280 kN 

(Thỏa điều kiện sức chịu tải của vật liệu khi thi công)

Sức chịu tải thiết kế

Công trình được thiết kế với sự xem xét ảnh hưởng của động đất, do đó sức chịu tải thiết kế cần phải tính đến tác động của động đất, theo quy định tại mục 7.1.11 TCVN 10304-2014.

Nc,d là giá trị tính toán tải trọng tác dụng lên cọc

Rc,d là trị tính toán sức chịu tải trọng nén của cọc

 k là hệ số tin cậy theo đất

 0 là hệ số cọc, với cọc đơn:   0 1; nhóm cọc   0 1.15

 n là hệ số tầm quan trọng công trình cấp I, II, III, lần lượt là 1.2; 1.15; 1.1

Công trình xây dựng là cấp II nên   n 1.15

Bảng 7.14 Sức chịu tải thiết kế cọc đơn

Sơ bộ số cọc  k R c,d [kN] R vl [kN] Điều kiện N c,d n ≤ 5 1.75 2012.11

- Xác định sơ bộ số lượng cọc trong đài móng:

Trong đó : n là số cọc trong đài

Ntc tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống móng

Rc,d giá trị tính toán SCT thiết kế cọc đơn

- Bố trí cọc: khoảng cách giữa 2 tim cọc phải ≥ 3d, khoảng cách giữa tim cọc và mép bằng d (với d là kích thước cạnh cọc)

- Cọc bố trí sao cho tim cột trùng với trọng tâm nhóm cọc

Bảng 7.15 bảng số lượng cọc

Case N tt (kN) Sơ bộ số cọc R c,d (kN)

Tính toán phương án móng

Combo N tt (kN) My (kNm) Mx (kNm)

7.3.1.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc:

- Sức chịu tải thiết kế cọc đơn: Rcd 2012.11 k N

- Sức chịu tải nhóm cọc:

  0   nh c cd tt n   n R   1 4 2012.11 8048.44 kN N 7453.6 kN h

 Thỏa điều kiện sức chịu tải nhóm cọc

Hình 7.5 Mặt bằng bố trí móng M2

- Kích thước đài móng: BdLdHd 3.0 3.0 1.8 m   

=> Thõa độ sâu chôn đài

7.3.1.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc:

- Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc: tt tt tt y x i i

+ N tt : là tổng tải trọng thẳng đứng xuống đáy đài

+ W : Trọng lượng trung bình của đài và đất ở độ sâu Df

+ M tt y : là momen quay quanh trục y

+ M tt x : là momen quay quanh trục x

- Trọng lượng trung bình của đài và đất : WB d L d D f      tb 3 3 1.8 17 275.4 h

Bảng 7.17 Phản lực đầu cọc

Thỏa mã điều kiện áp lực truyền xuống hàng cọc và các cọc trong đài không bị nhổ

7.3.1.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

- Kiểm tra cọc làm việc nhóm (Theo Converse Labarrc):

+ n: là số cọc trong 1 hàng

+ s: là khoảng cách 2 tim cọc s = 1.8(m)

7.3.1.4 Kiểm tra ổn định khối móng quy ước:

- Xác định kích thước khối móng quy ước:

- Chiều cao khối móng được tính từ mặt đất đến độ sâu đặt mũi cọc:

Bề rộng và chiều dài của khối móng tương đương được xác định bằng cách mở rộng từ mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng ra các phía với một góc mở trung bình.

- Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc: o o o o i i tb o i l 4 35' 11.6 9 34' 6.2 19 79' 8 23 37 ' 3.6

- i : góc ma sát trong của đất ở lớp i mà cọc đi qua

-l i : chiều dài đoạn cọc qua lớp I mà cọc đi qua

Hình 7.6 Mô hình khối móng quy ước

- Kích thước khối móng quy ước:

Ld và Bd: chiều dài và rộng đài cọc

Lc: chiều dài làm việc của cọc e : khoảng cách từ mép ngoài cọc đến mép đài

- Xác định khối lượng khối móng quy ước:

- Kiểm tra khả năng chịu tải (R tc ) dưới đáy khối móng quy ước:

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (m1) và của nhà hoặc công trình (m2) có tác động qua lại với nền Cụ thể, m1 được xác định là 1.2 và m2 là 1.1.

+ ktc: là hệ số độ tin cậy lấy bằng 1

+ A, B, C: là các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong   II 23 37 ' o

+ b: kích thước cạnh bé khối móng quy ước b = 4.92(m)

+ h: chiều sâu đáy móng so với cốt mặt móng quy định, h = 32.4 (m)

+  II 20.72 kN / m 3 : là trọng lương thể tích đất dưới đáy khối móng quy ước ( lớp 4)

 : là dung trọng trung bình các lớp đất phía trên đáy khối móng quy ước

+ c II = 4.63 (kN/m 2 ): là lực dính đơn vị ngay đáy móng quy ước

+ h o 1.2 m: là chiều sâu đất nền tầng hầm

- Thay các giá trị ta được sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước:

    tc max tc tc min tc tb tc

 Thoả điều kiện ổn định khối móng quy ước

7.3.1.5 Kiểm tra độ lún cho móng:

Để tính lún theo phương pháp tổng phân tố, cần chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng có bề dày hi nhỏ hơn Bqu/4, với giá trị cụ thể là 1.97 m Các lớp đất này sẽ được đánh số thứ tự từ 0, 1, 2,… tính từ đáy khối móng quy ước.

- Theo thống kê địa chất lớp đất đặt đáy móng là lớp đất tốt, dừng tính lún ở điều kiện    bt 5 gl

- Ứng suất bản thân tại đáy móng:

- Áp suất gây lún tại đáy móng:  gl P tb tc    bt 494.69 232.46 262.23(kN / m ) 2

   Với ko là hệ số phụ thuộc Z/B và L/B

   2  bt,i bt,i 1  zi zi 1  kN / m

Chiều dày lớp phân tố chọn h=1.8(m)

Bảng 7.18 Hệ số tương quan P&E

Phân tố Điểm z z/b K0 бz (Pgl) бbt P1i P2i e1i e2i S

- Điều kiện dừng tính lún: tại lớp đất có độ sâu 39.4 (m) so với mặt đất tự nhiên có:

- Ta dừng tính lún ở độ sâu z = 39.4 (m)

 Thỏa điều kiện biến dạng lún

7.3.1.6 Kiểm tra điều kiển xuyên thủng: y = 1E-07x 2 - 0.0002x + 0.4695

Hình 7.7 Mô tả xuyên thủng đài cọc

- hd = 1.8(m) Tiết diện cột 700×700(mm) d c o

- Điều kiện chống xuyên thủng P xt P cx

Xuyên thủng do cọc biên:

Pxt là lực tính toán tác dụng lên một cọc biên cx bt m o

Không có cọc nằm ngoài phạm vi tháp xuyên thủng, đài móng không bị xuyên thủng bởi cọc

7.3.1.7 Tính toán thép đài móng M2:

- Bê tông có cấp độ bền chịu nén B30 có R b  17 MPa 

- Cốt thép bản sàn sử dụng loại:

CB400-V có Rs350 MPa , Rs w280 MPa 

- Lần lượt tính các giá trị sau: m 2 b b 0

- Chiều cao vùng nén tương đối:

Hình 7.3: Sơ đồ tính toán thép đài cọc M2

- Xem bản móng như ngàm tại mép cột:

- Momen theo phương x do phản lực đầu cọc 2,3:

- Momen do phương y do phản lực đầu cọc 1, 2:

Bảng 7.20 Bảng tính thép đài móng M2

- Thộp lớp trờn bố trớ cấu tạo ỉ16a200

- Sức chịu tải thiết kế cọc đơn: Rcd 2134.06  kN h

  0   nh c cd tt n   n R   1 6 2134.0612804.4 kN N 11385.5 kN

- Trọng lượng trung bình của đài và đất : WB d L d D f     tb 3 4.8 1.8 17  440.64

- Sức chịu tải nhóm cọc: h

Bề rộng và chiều dài của khối móng tương đương được xác định bằng cách mở rộng từ mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng theo các hướng với góc mở trung bình.

-l : chiều dài đoạn cọc qua lớp I mà cọc đi qua i

- Xác định khối lượng khối móng quy ước: qu m m f c tb

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (m1) và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình (m2) có tác động qua lại với nền Cụ thể, m1 được xác định là 1.2 và m2 là 1.1.

+   II 20.72 kN / m 3 : là trọng lương thể tích đất dưới đáy khối móng quy ước ( lớp 4)

+ c = 4.63 (kN/m II 2 ): là lực dính đơn vị ngay đáy móng quy ước

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố được thực hiện bằng cách chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng có bề dày nhỏ hơn Bqu/4, cụ thể là 1.97 mét Các lớp đất này được đánh số thứ tự từ 0, 1, 2,… tính từ đáy khối móng quy ước.

   2  bt,i bt,i 1  zi zi 1  kN / m

Chiều dày lớp phân tố chọn h=1(m) h

- Điều kiện dừng tính lún: tại lớp đất có độ sâu 41.4 (m) so với mặt đất tự nhiên có: y = 1E-07x 2 - 0.0002x + 0.4695

7.3.2.6 Kiểm tra điều kiển xuyên thủng:

- hd = 1.8(m) Tiết diện cột 800×800(mm).

- Điều kiện chống xuyên thủng (TCVN 5574:2018) x y b,u bx,u by,u

- P xt là lực tính toán tác dụng lên một cọc biên b,u bt m o

- Trung bình chu vi 2 đáy tháp xuyên thủng:

- Chiều dài các cạnh đường bao tiết diện:

- Khoảng cách lớn nhất tính từ đường bao tính toán đối với trọng tâm của nó:

- Moment tập trung giới hạn:

Chịu cắt do cọc biên (chỉ tính cho đài từ 6 cọc trở lên):

Q 1 là lực cắt thẳng góc trong tiết diện thảng góc do ngoại lực

Khi tiết diện thẳng góc, mà trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm gần gối tựa ở khoảng cách a  2.5 h 0 thì tính toán theo điều kiện:

- Q1: Lực gây cắt (tổng phản lực cọc biên)

CB400-V có Rs 350 MPa , Rs w280 MPa 

- Momen theo phương x do phản lực đầu cọc 3, 4:

- Momen do phương y do phản lực đầu cọc 1, 2, 3: h

- Sức chịu tải thiết kế cọc đơn: Rcd 2134.06  kN

  0   nh c cd tt n   n R   1 6 2134.0612804.4 kN N 11385.5 kN

- Kích thước đài móng: BdLdHd 3.0 4.8 1.8 m    h

- Trọng lượng trung bình của đài và đất : WB d L d D f     tb 3 4.8 1.8 17  440.64

Bề rộng và chiều dài của khối móng được xác định bằng cách mở rộng từ mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng theo các hướng với góc mở trung bình.

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (m1) và nhà hoặc công trình (m2) có vai trò quan trọng trong việc đánh giá sự tương tác giữa chúng Cụ thể, m1 được xác định là 1.2, trong khi m2 có giá trị 1.1 Những hệ số này giúp xác định tính ổn định và độ bền của công trình khi chịu tác động từ nền đất.

+ ktc: là hệ số độ tin cậy lấy bằng 1 h

 Thoả điều kiện ổn định khối móng quy ước h

Để tính lún theo phương pháp tổng phân tố, ta chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng với bề dày hi nhỏ hơn Bqu/4, cụ thể là 1.97 mét Các lớp đất này được đánh số thứ tự từ 0, 1, 2,… tính từ đáy khối móng quy ước.

   2  bt,i bt,i 1  zi zi 1  kN / m

Chiều dày lớp phân tố chọn h=1(m)

 Thỏa điều kiện biến dạng lún y = 1E-07x 2 - 0.0002x + 0.4695

- hd = 1.8(m) Tiết diện cột 800×800(mm).

- Điều kiện chống xuyên thủng (TCVN 5574:2018) x y b,u bx,u by,u

- P xt là lực tính toán tác dụng lên một cọc biên b,u bt m o

- Trung bình chu vi 2 đáy tháp xuyên thủng:

- Chiều dài các cạnh đường bao tiết diện:

- Khoảng cách lớn nhất tính từ đường bao tính toán đối với trọng tâm của nó:

- Moment tập trung giới hạn:

Chịu cắt do cọc biên (chỉ tính cho đài từ 6 cọc trở lên):

Q 1 là lực cắt thẳng góc trong tiết diện thảng góc do ngoại lực

Khi tiết diện thẳng góc, mà trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm gần gối tựa ở khoảng cách a  2.5 h 0 thì tính toán theo điều kiện:

- Q1: Lực gây cắt (tổng phản lực cọc biên)

CB400-V có Rs350 MPa , Rs w280 MPa  h

- Momen do phương y do phản lực đầu cọc 1, 2, 3:

  0   nh c cd tt n   n R   1 5 2012.11 10061 kN N 7453.58 kN

- Trọng lượng trung bình của đài và đất : WB d L d D f    tb 3.75 3.75 1.8 17   430.3

Thỏa mã điều kiện áp lực truyền xuống hàng cọc và các cọc trong đài không bị nhổ h

Bề rộng và chiều dài của khối móng được xác định bằng cách mở rộng từ mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng theo các hướng khác nhau với góc mở trung bình.

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (m1) và của nhà hoặc công trình (m2) có vai trò quan trọng trong việc đánh giá sự tương tác giữa công trình và nền đất Cụ thể, m1 được xác định là 1.2, trong khi m2 là 1.1, cho thấy mức độ ảnh hưởng qua lại giữa nền và công trình.

+ ktc: là hệ số độ tin cậy lấy bằng 1 h

 Thoả điều kiện ổn định khối móng quy ước h

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố yêu cầu chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng với bề dày hi nhỏ hơn Bqu/4, cụ thể là 1.97 mét Các lớp đất này được đánh số thứ tự từ 0, 1, 2,… tính từ đáy khối móng quy ước.

   2  bt,i bt,i 1  zi zi 1  kN / m

Chiều dày lớp phân tố chọn h=1(m)

 Thỏa điều kiện biến dạng lún y = 1E-07x 2 - 0.0002x + 0.4695

Hình 7.20 Sơ đồ tính toán thép đài cọc M11

- Momen do phương y do phản lực đầu cọc 1, 2, :

  0   nh c cd tt n   n R   1 5 2012.11 10061 kN N 8530.59 kN

- Diện tích đài cọc: Fd BdLd 3.75 3.75 14.05 m    2

- Trọng lượng trung bình của đài và đất : WB d L d D f    tb 3.75 3.75 1.8 17   430.3

- Sức chịu tải nhóm cọc: h

Bề rộng và chiều dài của khối móng được xác định bằng cách mở rộng từ mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng theo các phía với góc mở trung bình.

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (m1) và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình (m2) có tác dụng qua lại với nền Cụ thể, m1 được xác định là 1.2, trong khi m2 là 1.1.

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố được thực hiện bằng cách chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng có bề dày nhỏ hơn Bqu/4 (1.97 m) Các lớp đất này được đánh số thứ tự từ 0, 1, 2,… tính từ đáy khối móng quy ước.

   2  bt,i bt,i 1  zi zi 1  kN / m

Chiều dày lớp phân tố chọn h=1(m) h

- Momen do phương y do phản lực đầu cọc 1, 2, :

- Thộp lớp trờn bố trớ cấu tạo ỉ16a200 h

Bảng 7.3 Nội lực móng lõi thang (MLT1)

Sơ bộ chiều cao đài Hd = 2 (m)

- Số lượng cọc cần thiết sơ bộ: tt   cd

- Sức chịu tải thiết kế cọc đơn: Rcd 2271.74 kN 

- Chuyển các ngoại lực tác dụng về đáy đài tại trọng tâm nhóm cọc (trùng với trọng tâm đài)

- Điều kiện kiểm tra: tt max cd tt min

  (cọc đạt yêu cầu và không bị nhổ cọc) h

Pmin 2032.25 0 Các cọc trong đài không bị nhổ

- Chiều cao khối móng được tính từ mặt đất đến độ sâu đặt mũi cọc: h

THIẾT KẾ PHẦN THI CÔNG

Phương án thiết kế

- Vị trí thiết kế hệ cốp pha: Tầng 5

- Phương án thiết kế hệ cốp pha: Hệ cốp pha ván phủ phim.

Thông tin vật liệu sử dụng

- Phương án cốp pha: Cốp pha ván phủ phim

- Thông số cốp pha được chọn và thể hiện như sau:

Bảng 8.1 Thống số kỹ thuật của cốp pha

STT Thông tin Giá trị thông tin

1 Tên sản phẩm Ván cốp pha PlyCORE P

2 Ruột ván Poplar, loại AA – A +

3 Loại phim Dynea, màu nâu

5 Thời gian đun sôi không tách lớp ≥ 4 giờ

7 Mô dun đàn hồi dọc thớ 5500 N/mm 2

8 Mô dun đàn hồi ngang thớ 3500 N/mm 2

9 Độ cong vênh dọc thớ 26 N/mm 2

10 Độ cong vênh ngang thớ 18 N/mm 2

11 Độ trương nở chiều dày ngâm nước 24h 2.10%

14 Độ bền uốn tĩnh 42 N/mm 2

15 Độ bền kéo vuông góc 0.85 N/mm 2

Bảng 8.2 Thống số kỹ thuật của thép hộp

STT Thông tin Giá trị thông tin

1 Tên sản phẩm Ống thép hộp vuông

5 Bền kéo nhỏ nhất 400 N/mm 2

6 Bền chảy nhỏ nhất 245 N/mm 2

7 Độ dãn dài tương đối 23%

9 Mô đun đàn hồi thép 2.1 10 (  7 N mm / 2 )

10 Độ dày thép hộp 1.5 mm

8.2.3 Thông số dàn giáo chống đỡ cốp pha:

- Sử dụng dàn giáo nêm để chống đỡ hệ cốp pha dầm sàn.

Tải trọng tác động

- Tải trọng tác động khi bê tông đổ vào cốp pha:

Bảng 8.3 Tải trọng tác động vào thành cốp pha tương ứng với các phương án đổ bê tông

STT Biện pháp đổ bê tông Tải trọng (KN/m 2 )

1 Đổ bằng máy và ống vòi hoặc đổ trực tiếp bằng đường ống đổ bê tông 4.00

2 Đổ trực tiếp từ thùng có dung tích nhỏ hơn 0.2 m 3 2.00

3 Đổ trực tiếp từ thùng có dung tích 0.2

4 Đổ trực tiếp từ thùng có dung tích lớn hơn 0.8 m 3 6.00

- Áp lực ngang của hỗn hợp bê tông mới đổ tác động lên hệ cốp pha: h

Tiêu đề	Thiết Kế Chung Cư Căn Hộ Lapaz Tower
Tác giả	Trịnh Hoàng Long
Người hướng dẫn	PGSTS. Đào Duy Kiên
Trường học	HCMC University of Technology and Education
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022-2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	219
Dung lượng	11,26 MB