TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
Tổng quan dự án
- Tên dự án: CHUNG CƯ CAO CẤP AN PHÚ
- Địa điểm xây dựng: PHƯỜNG LAM HẠ, THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, TỈNH HÀ NAM
- Cấp công trình: Công trình dân dụng –Cấp II
- Chủ đầu tư: TỔNG CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN XÂY DỰNG– DIC CORP
- Đơn vị tư vấn: Đơn vị lập: CÔNG TY TNHH GK ARCHI Địa chỉ : 100-102 Điện Biên Phủ - Phường ĐaKao, Quận 1- Tp Hồ Chí Minh Điện thoại : (028) 3820 8280 Fax : (028) 3820 8281
Email: gk@gka.vn Website: www.gka.vn
Giới thiệu về công trình
1.2.1 Mục đích xây dựng công trình
Một quốc gia muốn phát triển mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội cần có cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi cho người dân Đối với Việt Nam, một nước đang phát triển và khẳng định vị thế quốc tế, việc cải thiện nhu cầu an sinh và việc làm cho người dân là rất quan trọng Trong đó, nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu thiết yếu hàng đầu.
Trước tình hình dân số tăng nhanh, nhu cầu mua đất xây dựng nhà ở ngày càng cao, nhưng quỹ đất lại hạn chế, dẫn đến giá đất tăng vọt Điều này khiến nhiều người dân gặp khó khăn trong việc sở hữu đất để xây dựng Giải pháp hợp lý nhất để giải quyết vấn đề này là xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư.
Sự phát triển của nền kinh tế và sự gia tăng đầu tư nước ngoài đang tạo ra cơ hội lớn cho việc xây dựng các cao ốc văn phòng, khách sạn và chung cư cao tầng Những dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của người dân mà còn đảm bảo chất lượng sống tốt hơn.
Sự gia tăng các cao ốc không chỉ đáp ứng nhu cầu hạ tầng mà còn làm mới bộ mặt thành phố, đồng thời tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân.
Sự xuất hiện của các nhà cao tầng đã đóng góp tích cực vào sự phát triển của ngành xây dựng, nhờ vào việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại cũng như công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, cùng với các phương pháp thi công tiên tiến từ nước ngoài.
Chung cư cao cấp AN PHÚ được thiết kế và xây dựng để đáp ứng nhu cầu sống hiện đại, với đầy đủ tiện nghi và cảnh quan đẹp, phù hợp cho sinh hoạt, giải trí và làm việc Công trình này không chỉ là một khu nhà cao tầng hiện đại mà còn cam kết chất lượng cao, phục vụ tốt nhất cho cuộc sống của cư dân.
1.2.2 Vị trí và đặc điểm công trình
Vị trí công trình Địa chỉ: PHƯỜNG LAM HẠ, THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, TỈNH HÀ NAM
Hình 1.1 Mặt đứng công trình h
Hình 1.2 Mặt bằng công trình
Công trình gồm 16 tầng (chưa tính tầng hầm)
Tầng hầm: Bố trí chỗ đậu xe
Tầng 1 - 3: Dịch vụ thương mại Tầng 4 - 15: Căn hộ cao cấp
Tổng chiều cao công trình 61.3 m
Giải pháp kiến trúc công trình
Tầng hầm có độ sâu 3.9m, được thiết kế với 4 ram dốc riêng biệt cho lối lên và xuống, mỗi bên có độ dốc 20.5% trên cùng một mặt tiền Với chức năng kết hợp giữa trung tâm thương mại và căn hộ cao cấp, lưu lượng xe vào hầm khá lớn Do đó, việc bố trí ram dốc hợp lý không chỉ giúp thông thoáng lối đi mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý công trình.
Hệ thống thang máy và thang bộ thoát hiểm được thiết kế ở khu vực trung tâm của tầng hầm, đảm bảo tính bền vững và dễ dàng nhận diện khi vào Bên cạnh đó, hệ thống phòng cháy chữa cháy cũng được tích hợp trong khu vực thang bộ, giúp dễ dàng tiếp cận trong trường hợp khẩn cấp.
Tầng trệt của khu trung tâm thương mại được ốp đá granite mắt rồng kết hợp với kính phản quang 2 lớp màu xanh lá dày 10.38 mm, mang đến vẻ đẹp sang trọng và hiện đại.
Tầng điển hình từ 4 đến 15 được thiết kế để làm căn hộ cao cấp, với 9 căn hộ mỗi tầng, diện tích từ 45m² đến 120m² Mỗi tầng còn có giếng trời giúp thông thoáng và cung cấp ánh sáng tự nhiên, cùng hành lang đạt tiêu chuẩn rộng ≥2.2m Sân thượng được tận dụng làm khu vực tập thể dục và nghỉ ngơi, với hành lang an toàn bao quanh Hệ thống thoát nước trên sân thượng cũng được bố trí hợp lý.
Giải pháp mặt bằng cho công trình đã đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về công năng, đồng thời đảm bảo sự hợp lý trong việc bố trí kết cấu.
1.3.2 Giải pháp mặt cắt và cấu tạo
Chiều cao tầng điển hình trong công trình là 3.4m, trong khi tầng hầm có chiều cao 3.9m và tầng trệt cao 5m Chiều cao thông thủy của tầng điển hình đạt tối thiểu 2.97m Cầu thang bộ được thiết kế với 2 vế, mỗi vế cao 1.7m.
Cấu tạo chung của các lớp sàn
Hình 1.3 .Các lớp cấu tạo sàn h
1.3.3 Giải pháp mặt đứng & hình khối
Công trình chung cư cao cấp kết hợp trung tâm thương mại sở hữu kiến trúc hiện đại với hình khối bề thế, nhấn mạnh bởi các đường nét ngang và thẳng đứng Việc sử dụng vật liệu mới như đá Granite và các mảng kính dày màu xanh không chỉ tạo nên vẻ sang trọng mà còn tăng cường sự vững chắc cho công trình.
Công trình được thiết kế dưới dạng khối hình hộp chữ nhật, phù hợp với hình dạng khu đất với ba mặt tiếp giáp và một mặt tiền Kiến trúc của công trình là sự kết hợp hài hòa giữa phong cách cổ điển và hiện đại, tạo nên vẻ đẹp tự do và phóng khoáng Chính vì lý do này, dự án chung cư cao cấp được mang tên LIBERTY, tượng trưng cho khái niệm tự do.
1.3.4 Giải pháp giao thông công trình
Giao thông theo phương ngang trong tòa nhà được thiết kế với hàng lang rộng từ 2 m đến 4.8 m, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển Đối với giao thông theo phương đứng, có 2 cầu thang bộ và 4 thang máy, đảm bảo kết nối giữa các tầng Sự giao thoa giữa hàng lang và cầu thang tại các tầng giúp tạo ra nút giao thông thông thoáng, thuận tiện cho người đi lại, đồng thời đảm bảo an toàn thoát hiểm trong các tình huống khẩn cấp như cháy nổ.
Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung lõi BTCT (bê tông cốt thép)
Hệ chịu lực phương ngang dùng sàn phẳng không mũ cột và lõi chịu lực Hệ chịu lực theo phương đứng là hệ khung gồm cột vách
Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm Cầu thang BTCT toàn khối
Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép (BTCT) được lắp đặt trên sân thượng nhằm mục đích trữ nước, phục vụ cho nhu cầu sử dụng của toàn bộ các tầng trong tòa nhà và hỗ trợ công tác cứu hỏa.
Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm Phương án móng dùng móng cọc
Chọn móng cọc khoan nhồi cho các công trình cầu đường, thủy lợi, dân dụng và công nghiệp là một giải pháp hiệu quả Cọc khoan nhồi, được đổ tại chỗ, đã phát triển mạnh mẽ và được áp dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt trong điều kiện xây chen.
Sử Dụng cọc d1000 đặt ở độ sâu 59.1 m
Giải pháp kỹ thuật khác
Hệ thống điện được cung cấp từ mạng điện sinh hoạt của thủ đô với điện áp 3 pha xoay chiều 380v/220v và tần số 50Hz, đảm bảo nguồn điện ổn định cho toàn công trình Hệ thống này được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam cho công trình dân dụng, nhằm bảo quản, sửa chữa và sử dụng an toàn, đồng thời tiết kiệm năng lượng.
Dung tích bể chứa nước được thiết kế dựa trên số lượng người sử dụng và nhu cầu dự trữ nước trong trường hợp mất điện hoặc chữa cháy Nước từ bể chứa sẽ được dẫn xuống các khu vệ sinh, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cho từng tầng thông qua hệ thống ống thép tráng kẽm được lắp đặt trong các hộp kỹ thuật.
Hệ thống thoát nước mưa đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn nước mưa từ mái nhà xuống dưới Nước mưa được thu thập qua các ống nhựa được lắp đặt tại những vị trí có lượng nước nhiều nhất Sau đó, nước chảy qua rãnh thu nước mưa xung quanh nhà và cuối cùng được dẫn đến hệ thống thoát nước chung của thủ đô.
Nước thải sinh hoạt từ khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại để xử lý và làm sạch, sau đó được chuyển vào hệ thống thoát nước chung của thủ đô.
Quy hoạch xung quanh công trình cần trồng hệ thống cây xanh để dẫn gió, che nắng, chắn bụi và điều hòa không khí, từ đó tạo ra một môi trường trong sạch và thoáng mát.
Thiết kế của công trình chú trọng đến việc lắp đặt hệ thống cửa sổ, cửa đi và ô thoáng, nhằm tạo ra sự lưu thông không khí hiệu quả giữa bên trong và bên ngoài Điều này đảm bảo môi trường không khí luôn thoải mái và trong sạch cho người sử dụng.
Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo
Chiếu sáng tự nhiên là yếu tố quan trọng trong thiết kế nội thất, với các phòng được trang bị hệ thống cửa giúp đón ánh sáng từ bên ngoài Sự kết hợp giữa ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo đảm bảo không gian luôn đủ sáng, tạo cảm giác thoải mái và dễ chịu cho người sử dụng.
Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kết điện chiếu sáng trong công trình dân dụng
Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Tại mỗi tầng và nút giao thông giữa hành lang và cầu thang, hệ thống hộp họng cứu hỏa được thiết kế nối với nguồn nước chữa cháy Mỗi tầng đều có biển chỉ dẫn về phòng và hướng dẫn chữa cháy Ngoài ra, mỗi tầng được trang bị 4 bình cứu hỏa CO2MFZ4 (4kg), được chia thành 2 hộp đặt hai bên khu vực phòng ở.
Hệ thống chống sét h Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84)
Rác thải được thu gom từ các tầng thông qua hệ thống kho thoát rác, với khu vực chứa rác được đặt ở tầng hầm Hệ thống này sẽ bao gồm bộ phận giúp đưa rác thải ra ngoài một cách hiệu quả.
Cơ sở thiết kế
Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn thiết kế
Báo cáo khảo sát địa chất công trình cho dự án "ĐTXD Chung Cư Cao Cấp An Phú" được thực hiện và cung cấp bởi Công Ty TNHH Tư Vấn, Triển Khai Công Nghệ và Xây Dựng Mỏ - Địa Chất (CODECO).
Tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế
TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động: Tiêu chuẩn thiết kế
TCXD 229 : 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của Tải trọng gió theo
TCVN 2737:1995 TCVN 9386 : 2012 Thiết kế công trình chịu động đất
TCVN 5574 : 2018 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575:2012 Tiêu chuẩn thiết kế cho kết cấu thép công trình
TCVN 10304 : 2014 Móng cọc – tiêu chẩn thiết kế
TCVN 9393 : 2012 Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục TCVN 9394 : 2012 Đóng và ép cọc – thi công và nghiệm thu
TCVN 7888 : 2014 Cọc ly tâm ứng lực trước
TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
TCVN 1651:2008 Thép cốt bê tông
QCVN 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia – Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng
QCVN 03:2012/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên tắc phân loại, phân cấp công trình dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật đô thị QCVN 04:2015/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nhà ở và công trình công cộng
QCVN 06:2020/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình
EN 1992:2004 Tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu cho kết cấu bê tông cốt thép Các tài liệu tiêu chuẩn ngành có liên quan h
Dự án được xây dựng theo tiêu chuẩn Eurocode cho các cấu kiện cột và vách, trong khi tiêu chuẩn Việt Nam được áp dụng cho tất cả các cấu kiện khác.
Chương Trình Phần Mềm Tính Toán
Etabs, Safe, Sap, Word, Excel h
Cấp độ bền chịu nén
Cường độ chịu nén tính toán R b
Cường độ chịu kéo tính toán R bt
Mô đun đàn hồi E MPa)
Cấp bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode 2
Cường độ đặc trưng f ck
Vách hầm B30 17 1.15 32.5x10 3 Đài móng, sàn, dầm, bể nước SH, PCCC,
XLNT, ram dốc, cầu thang, cột vách
Mô đun đàn hồi Es x10 4
Kéo Nén Đai Kéo, nén
Rs Rsc Rsw Rsn , Rs,ser
Tên cấu kiện Mác thép
Cốt thép với đường kính D < 10mm CB240-T Cốt thép với đường kính D >= 10mm CB300-V, CB400-V h
CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC
Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức
Sử dụng phương án sàn phẳng
- D= 0.8÷1.4 là hệ số xét đến tải trọng tác dụng lên sàn
- m= 40÷45 là hệ số phụ thuộc vào dạng bản sàn
- L là chiều dài nhịp tính toán, L= 8.6 m
Kích thước dầm được xác định sơ bộ theo công thức
- Chọn dầm có chiều cao: hd = 700 (mm)
- Chọn bề rộng dầm: bd = 300mm
Vậy dầm có tiết diện: b x h = 300×700 (mm)
Kích thước vách
- Sử dụng vách bê tông cốt thép toàn khối tiết diện chủ yếu 300x2500 mm; 300x2000mm; vách thang máy dày 250 và 300mm
- Tầng hầm tới tầng 3 sử dụng vách dày 400mm
- Tầng 4 tới tầng 16 sử dụng vách dày 300mm h
Hình 2.1 Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình h
TẢI TRỌNG
Tĩnh tải
Bảng 3.1 Tải trọng bản thân (DL)
STT Loại vật liệu Trọng lượng riêng (kN/m 3 ) Hệ số vượt tải n
2 Bê tông cốt thép 25 (kN/m 3 ) 1.1
4 Vữa trát, lát gạch 18 (kN/m 3 ) 1.3
10 Cửa kính với khung thép 0.4 (kN/m 2 ) 1.1
Trọng lượng bản thân kết cấu dựa vào kích thước của cấu kiện và được tính toán tự động bằng phần mềm phân tích
Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn và tường (SDL,WL)
Chiều dày các lớp cấu tạo sàn được xác định dựa trên bản vẽ kiến trúc, trong khi hệ số tin cậy được tham chiếu theo TCVN 2737 – 1995 Tĩnh tải sàn được phân loại thành nhiều loại tải trọng khác nhau tùy thuộc vào công năng sử dụng của từng ô sàn.
Bảng 3.2 Căn hộ chung cư
Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 3.3 Sàn khu vực hội thảo, triển lãm, nhà hàng, văn phòng
Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 3.4 Sàn sảnh, hành lang
Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 3.5 Sàn khu vệ sinh
Các lớp cấu tạo sàn
Các lớp cấu tạo sàn
Lớp vữa lót tạo dốc 8 18 1.44 1.3 1.87
Bảng 3.7 Sàn ground cảnh quan
Các lớp cấu tạo sàn
Tính toán (kN/m 2 ) Đất trồng cây 20 18 3.6 1.1 3.96
Lớp vải địa kỹ thuật và chống thấm 0.05 1.2 0.06
Lớp tấm Grascell và nước khi mưa 20 10 2.0 1.1 2.2
Bảng 3.8 Sàn khu vực đường nội bộ
Các lớp cấu tạo sàn
Các lớp cấu tạo sàn
Lớp vữa lót gạch và chống thấm 5 18 0.9 1.3 1.17
Dựa vào bản vẽ kiến trúc, chọn được căn hộ B6 là căn hộ có tải trọng tường lớn nhất
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 3 )
Tổng tải trọng tường (kN)
Tường xây trên sàn được qui về tải phân bố đều 5.44 kN/m 2 trên sàn cho tất cả các sàn căn hộ và vệ sinh
Các sàn thương mại, khu vực buôn bán, trung tâm hội nghị và văn phòng thường chỉ sử dụng tường biên và các tấm ngăn giữa các phòng Do đó, tải trọng tường sẽ được tính bằng một nửa tải tường phân bố trên căn hộ.
Hoạt tải
Hoạt tải tác dụng lên công trình được xác định theo TCVN 2737 – 1995, dựa trên công năng của từng khu vực trong công trình Giá trị hoạt tải cho mỗi khu chức năng được quy định cụ thể nhằm đảm bảo tính an toàn và hiệu quả cho toàn bộ công trình.
Chức năng các phòng của công trình
Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Hoạt tải dài hạn (kN/m 2 )
Hoạt tải ngắn hạn (kN/m 2 )
Ram dốc, đường xe chạy (xe chữa cháy) 20 20 0
Sảnh, hành lang, cầu thang khu vực triển lãm, nhà hàng 4 1.4 2.6
Sảnh, hành lang, cầu thang khu vực khách sạn 3 1 2
Bể nước PCCC + Sinh hoạt, hồ bơi h*10 h*10 0
Phòng ngủ, phòng khách, phòng ăn, vệ sinh kiểu căn hộ 1.5 0.3 1.2
Bếp, phòng giặt kiểu căn hộ 1.5 1.3 0.2
Tầng kỹ thuật mái 4 4 0 Đỉnh mái sử dụng 2 2 0
Mái không sử dụng 0.75 0.75 0 Đẩy nổi h*10 h*10 0
Tải trọng gió
Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737:1995)
Chiều cao của công trình từ mặt đất tự nhiên là 60m cho khối 16 tầng và 77m cho khối 20 tầng Vùng gió tại Thị xã Phủ Lý, Tỉnh Hà Nam được phân loại là III – B theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, với áp lực gió tiêu chuẩn W0 đạt 125 daN/m².
Dạng địa hình: B (Theo TCVN 2737-1995)
Giá trị giới hạn của tầng số dao động riêng h
Công trình cao 61.3m > 40m, nên theo TCVN 2737-1995 tải trọng gió được xác định phải gồm cả 2 thành phần: gió tĩnh và gió động
Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737:1995)
- Chiều cao công trình từ mặt đất tự nhiên : 61.3m
- Vùng gió Thị xã Phủ Lý – Tỉnh Hà Nam: III – B (Theo TCVN 2737-1995)
- Áp lực gió tiêu chuẩn W0: 125 daN/m 2 (Theo TCVN 2737-1995)
- Dạng địa hình: B (Theo TCVN 2737-1995)
- Giá trị giới hạn của tầng số dao động riêng f L : (Theo TCVN 2737-1995)
Bảng 3.12 Kết quả tính toán gió tĩnh theo phương X và Y
Sử dụng phần mềm ETABS để khảo sát dao động của công trình, chúng ta cần khai báo khối lượng tham gia dao động với 12 mode dao động Cụ thể, khối lượng tham gia dao động được xác định bằng cách lấy 100% tĩnh tải cộng với 50% hoạt tải toàn phần.
Sau khi phân tích động công trình bằng phần mềm ETABS, chúng ta thu được kết quả về chu kỳ và tần số tương ứng với các dạng dao động Tiến hành so sánh giá trị tần số dao động f1 (tương ứng với dạng dao động thứ nhất Mode 1) với tần số giới hạn fL.
+ Nếu f1 > fL thì thành phần dao động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác dụng của xung vận tốc gió
Nếu f1 < fL, cần xem xét cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình trong thành phần dao động của tải trọng gió Cần thực hiện tính toán cho các dạng dao động đầu tiên sao cho thỏa mãn điều kiện: fn < fL < fn+1.
Hình 3.1 Các dạng dao động riêng cơ bản của công trình
Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL bị ảnh hưởng bởi vùng áp lực gió, cũng như hình dạng và vật liệu chính của công trình, theo quy định trong bảng 9 của TCVN 2737-1995.
Bảng 3.13 Trích bảng 9 Giá trị giới hạn dao động của tần số riêng f L
+ Đối với công trình bằng bê tông cốt thép và gạch đá, công trình khung thép có kết cấu bao che : δ = 0.3
+ Đối với các tháp trụ, ống khối bằng thép, các thiết bị dạng cột thép có bệ bằng BTCT δ = 0.15
Công trình làm bằng bê tông cốt thép (Độ giảm loga δ = 0.3) và nằm ở vùng gió III B, ta tra được: fL = 1.6 (Hz)
Bước 1: Xác định tần số dao động riêng
Sử dụng phần mềm ETABS khảo sát với 12 Mode dao động của công trình h
Bảng 3.14 Kết quả 12 Mode dao động
(1/s) UX UY RZ Phương Ghi chú
Bước 2: Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió lên các phần tính toán của công trình
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc tại mặt đất được xác định theo công thức: W = W k C kN/m j o zj 2
- Wo: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình xây dựng tại TP.HCM thuộc vùng III-
- c: Hệ số khí động Phía đón gió c = + 0.8, phía hút gió c = - 0.6 → c = 0.6 + 0.8 1.4
- kzj: Hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao (tra bảng 5 - TCVN 2737 : 1995, theo dạng địa hình B) h
Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải gió lên phần thứ j, tương ứng với dạng dao động thứ i, được tính theo công thức: WP ij = Mj ξi ψ yi ij.
– W P ij : lực, đơn vị tính toán kN
– M j : khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, T
– i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên
– ψ : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần i
Xác định M j : Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)
Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động: o i ε = γ×W 940×f
Hệ số tin cậy tải trọng gió lấy = 1.2
f i : Tần số dao động riêng thứ i
Wo: Giá trị áp lực gió
Công trình bằng BTCT với = 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị (TCXD 229 : 1999)
Hình 3.2 Đồ thị xác định hệ số động lực
- Xác định i : Hệ số i được xác định theo công thức: ji n ji Fj j=1 i n
yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió WFj tác động lên phần thứ j của công trình được xác định theo công thức W = W Fj j j S ν j (kN) Công thức này phản ánh các dạng dao động khác nhau, chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió.
Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m 2 )
Sj: diện tích đón gió phần công trình thứ j (m 2 )
:hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió
Hệ số tương quan không gian áp lực động khác nhau của công trình được ký hiệu là , là một đại lượng không thứ nguyên Trong quá trình tính toán với dạng dao động thứ nhất, giá trị của được xác định bằng một công thức cụ thể.
1, còn đối với các dạng dao động còn lại, lấy bằng 1
Giá trị 1 được xác định theo bảng 10, TCVN 2737:1995, và phụ thuộc vào hai tham số ρ và χ Để có được hai tham số này, cần tham khảo bảng 11, TCVN 2737:1995, trong đó a và b được xác định như hình minh họa (mặt màu đen là mặt đón gió).
Hình 3.3 Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan
Bảng 3.15 Các tham số ρ và χ
Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ρ χ
Bảng 3.16 Hệ số tương quan không gian 1
Bảng 3.17 Gió động theo phương X và Y
Tải trọng động đất
Theo tiêu chuẩn TCVN 9386 - 2012, động đất được phân thành ba cấp dựa trên gia tốc nền thiết kế a g, cụ thể: động đất mạnh khi a g ≥ 0.08g (0.785m/s²), động đất yếu khi 0.04g (0.392m/s²) ≤ a g < 0.08g (0.785m/s²), và động đất rất yếu khi a g ≤ 0.04g (0.392m/s²) Địa điểm xây dựng được xác định là Thị xã Phủ Lý, Tỉnh Hà Nam, với đỉnh gia tốc nền agR là 0.1189g (m/s²).
Hệ số tầm quan trọng I : 1
Như vậy, theo TCVN 9386-1:2012 công trình nằm trong vùng động đất mạnh Cần tính toán động đất cho công trình
Động đất là yếu tố thiết yếu và quan trọng nhất trong thiết kế công trình cao tầng Vì vậy, mọi công trình xây dựng nằm trong khu vực có nguy cơ động đất đều cần phải tính toán tải trọng động đất.
– Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012 (Thiết kế công trình chịu động đất)
– Theo TCVN 9386 -2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động
– Đồ án này tải trọng động đất sẽ được tính toán theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (điều 4.3.3.3 TCVN 9386-2012)
– Việc tính toán tải trọng động đất được thực hiện theo TCVN 9386 -2012 và sự trợ giúp của phần mềm ETABS
3.6.1 Phổ phản ứng (theo phương ngang)
Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là một kỹ thuật động lực học cấu trúc, sử dụng phổ phản ứng động lực để đánh giá ảnh hưởng của tất cả các dạng dao động đến phản ứng tổng thể của kết cấu.
– Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà (xem 4.3.3.3.1 - TCVN 9386-2012)
Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng h
Để đánh giá phản ứng tổng thể của công trình, cần xem xét các dao động đóng góp quan trọng Điều này có thể được đảm bảo thông qua một trong hai điều kiện nhất định.
– Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động (Mode) được xét chiếm ít nhất 90% tổng trọng lượng của kết cấu
– Tất cả các dạng dao động có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét tới
Quy trình tính toán tiến hành theo các bước sau:
[1] Xác định loại đất nền của công trình:
Dựa vào hồ sơ địa chất xây dựng đất nền thuộc loại C
[2] Xác định hệ số a gR /g:
Gia tốc nền ứng với công trình xây dựng tại: Phủ Lý, tỉnh Hà Nam a = 0.1189×g = 0.1189×9.81= 1.166gR
[3] Xác định hệ số tầm quan trọng: công trình cấp II γ =1 1 (Phụ lục E – TCVN 9386-2012) ứng với nhà cao tầng từ 9 đến 19 tầng
[4] Xác định gia tốc nền đất thiết kế: g gR 1 a = a ×γ = 1.166×1 = 1.166 > 0.08×g = 0.7848
Vậy theo TCVN 9386:2012 thì phải tính toán và cấu tạo kháng chấn
[5] Xác định hệ số ứng xử q của công trình:
Hệ số ứng xử q phản ánh khả năng tiêu tán năng lượng của kết cấu, đặc biệt là trong hệ hỗn hợp khung - vách bê tông cốt thép Đối với nhà nhiều tầng và khung nhiều nhịp, hệ số này được xác định là q=3.9, cho thấy tính dẻo của kết cấu trong các tình huống tương tự.
[6] Xây dựng phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi:
Phổ thiết kế đàn hồi theo phương nằm ngang được xác định để ứng phó với thành phần ngang của tải động đất Đối với phổ thiết kế không thứ nguyên Sd(T), phương pháp xác định được thực hiện như sau: h.
Sd (T): phổ phản ứng đàn hồi
T: chu kì dao động của hệ tuyến tính tự do
ag: gia tốc nền thiết kế
TB: giới hạn dưới của chu kì ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TC: giới hạn trên của chu kì ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD: giá trị xác định điểm bắt đầu của phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
Β: hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang (β = 0.2)
Bảng 3.18 Giá trị tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi
Bảng 3.19 Kết quả phổ phản ứng theo phương ngang
3.6.2 Phổ phản ứng (theo phương đứng)
Theo điều 4.3.3.5.2, TCVN 9386-2012, thành phần đứng của tải trọng động đất chỉ cần xem xét khia >0.25g vg Công trình ở TP Hồ Chí Minh ứng với:
2 2 vg g a = 0.9×a = 1.049(m/s ) < 0.25×9.81 = 2.452(m/s )nên không xét đến thành phần đứng của tải trọng động đất.
Tổng hợp tải trọng
– DL : Tải trọng bản thân công trình;
– DLS: Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn và hệ thống kỹ thuật…;
– LL1: Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực nhà ở, gia đình, văn phòng h
– LL2: Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực hội họp
– LL3: Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực mua bán
– LL4: Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực giao thông, trọng lượng xe ≤ 25kN
– LL5: Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực giao thông, trọng lượng xe 30kN ≤ P ≤ 160 kN – LR: Hoạt tải tiêu chuẩn mái
– LW: Hoạt tải tiêu chuẩn nước
– WX: Tải trọng gió tĩnh theo phương X;
– WY : Tải trọng gió tĩnh theo phương Y;
– EX: Tải trọng động đất tính toán tác dụng lên công trình theo phương
– EY: Tải trọng động đất tính toán tác dụng lên công trình theo phương Y h
Tổ hợp tải trọng theo TCVN
Tổ hợp tải trong theo TCVN trạng thái I
Bảng 3.20 Các trường hợp tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn I
STT Tổ hợp Các trường hợp tác dụng
DL DLS WL LL1 LL2 LL3 LL4 LL5 LR LW WX WY EX EY
10 THB1 ENVE(TH1, TH2,…, TH9)
Tổ hợp tải trong theo TCVN trạng thái II
Bảng 3.21 Các trường hợp tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn II
Các trường hợp tác dụng
DL DLS WL LL1 LL2 LL3 LL4 LL5 LR LW WX WY EX EY
10 CVB1 ENVE(CV1,CV2,…,CV9)
KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH
Mở đầu
– Công trình gồm 15 tầng điển hình, 1 tầng hầm, 1 tầng mái
– Hệ kết cấu sử dụng là kết cấu khung - vách (lõi thang) Do đó việc tính toán khung phải là kết cấu khung không gian
– Việc tính toán khung không gian là rất phức tạp, do đó việc tính toán nội lực sẽ được tính toán bằng phần mềm ETABS
– Việc tính toán sẽ được thực hiện theo các bước sau đây:
Bước 1: Chọn sơ bộ kích thước
Bước 2: Tính toán tải trọng
Bước 3: Tổ hợp tải trọng
Bước 4: Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS
Bước 5: Tính toán thép cho khung trục C2 và khung trục CG
– Sử dụng vách bê tông cốt thép toàn khối tiết diện chủ yếu 300x2500 mm; 300x2000mm; vách thang máy dày 250 và 300mm
– Dầm với tiết diện chính: 300x700mmm
– Sàn phẳng có chiều dày: 180mm; 230 mm
Kết cấu công trình được mô hình bằng phần mềm Etabs 17.0.1, các cấu kiện cột vách dầm sàn được mô hình bằng phần tử frame, wall, shell
Nội lực từ mô hình là cơ sở để tính toán các hạng mục và cấu kiện h
Kiểm tra ổn định công trình
4.3.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh
Hình 4.1 Chuyển vị đỉnh xuất ra từ Etabs
Theo TCVN 5574:2018, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của nhà nhiều tầng được xác định bằng công thức u h f P0 (bảng M4 - Phụ lục M), trong đó h là chiều cao của nhà, được tính từ mặt móng đến trục của xà đỡ má.
Hình 4.2 Chuyển vị lệch tầng xuất ra từ Etabs
Theo TCVN 9386:2012, hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng: drν ≤ 0.005h Trong đó:
Hệ số chiết giảm ν, với giá trị ν = 0.4, được áp dụng để xem xét chu kỳ lặp thấp hơn của tác động động đất, nhằm đáp ứng yêu cầu hạn chế hư hỏng cho các công trình có mức độ quan trọng.
Chuyển vị ngang thiết kế giữa các tầng, ký hiệu là dr, được quy định trong các mục 4.4.2.2 và 4.3.4 Công thức tính toán cho dr được tóm tắt như sau: dr = dre × q, trong đó dre là chuyển vị lệch tầng và q là hệ số ứng xử với giá trị q = 3.9.
Từ các công thức trên ta có:
Thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng
Theo TCVN 198:1997, đối với nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỉ lệ chiều cao so với chiều rộng nhỏ hơn 5, cần thực hiện kiểm tra khả năng chống lật khi chịu tác động của tải trọng động đất và tải trọng gió.
61.925 = 0.9899 < 5 ⇒Không cần kiểm tra khả năng chống lật của công trình
4.3.4 Kiểm tra hiệu ứng P-Delta
Theo mục 4.4.2.2.(2), TCVN 9386 - 2012, công trình không cần xét đến hiệu ứng bậc
2 (hiệu ứng P – Delta) nếu tại tất cả các tầng thỏa mãn điều kiện: tot r tot
– Khi θ ≤ 0.1 : không cần xét đến hiệu ứng bậc 2
– Khi 0.1 < θ ≤ 0.2 : các hiệu ứng bậc 2 có thể được xét đến một cách gần đúng bằng cách nhân các hệ quả tác động với hệ số bằng 1/(1-θ)
– Giá trị θ không được lớn hơn 0.3
θ là hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng
Ptot là tổng tải trọng tường tại tầng đang xét và các tầng bên trên nó khi thiết kế chịu động đất
dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng
Vtot là tổng lực cắt tầng do động đất gây ra
Bảng 4.1 Kiểm tra hiệu ứng P-Delta
THIẾT KẾ SÀN
Mô hình sàn trên phần mềm SAFE
– Sử dụng phần mềm SAFE version 17.0.1 để mô hình, phân tích chuyển vị theo phương đứng của sàn, nội lực sàn và tính thép
Hình 5.1 Mô hình 3D sàn tầng điển hình bằng phần mềm SAFE
Khai báo các loại tải trọng
– Tải trọng tác dụng lên sàn được trình bày cụ thể trong Chương 3 h
Bảng 5.1 Thông số đầu vào mô hình SAFE: Các thành phần tải trọng
STT Tải trọng Ký hiệu Loại tải trọng Self Weight
1 Trọng lượng bản thân DL DEAD 1.00
2 Tải trọng lớp hoàn thiện DLS SUPER DEAD 0.00
3 Tải trọng tường xây WL SUPER DEAD 0.00
Bảng 5.2 Các trường hợp tải trọng
STT Tải trọng Ký hiệu Scale
1 Trọng lượng bản thân DL 1.00
2 Tải trọng lớp hoàn thiện DLS 1.00
3 Tải trọng tường xây WL 1.00
Hình 5.2 Tải hoàn thiện tác dụng lên sàn h
Hình 5.3 Hoạt tải tạm thời 1 h
Hình 5.4 Hoạt tải tạm thời 2 h
Hình 5.5 Tải trọng tường xây h
Kết quả nội lực khi phân tích mô hình
Hình 5.6 Dãy strip theo phương X h
Hình 5.7 Moment dãy strip theo phương X h
Hình 5.8 Dãy strip theo phương Y h
Hình 5.9 Moment dãy strip theo phương Y
Kiểm tra chuyển vị sàn
– Trong thiết kế, việc tính toán kiểm tra độ võng sàn trở thành yêu cầu cần thiết để đảm bảo tính kinh tế đối với các tình huống sau: h
Tải trọng lớn, rất hay gặp đối với các sàn nhà dân dụng (landscape tầng 1, sàn mái đỡ thiết bị cơ điện nặng,…)
– Tổ hợp tải trọng theo TTGH II biến dạng và chuyển vị:
Bảng 5.3 Các trường hợp tải trọng sàn chất tải theo giai đoạn
Tải trọng Ký hiệu Cấu trúc Load Case
Dài hạn 2 DH2 1(DLS) + 1(WL)
Dài hạn 3 DH3 0.3(LL1) + 0.3(LL2)
– Theo TCVN 5574-2018, độ võng toàn phần f được tính như sau: f = f1 – f2 + f3
f1 là độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng, f1 = NH3
f2 là độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn, f2 = NH4
f3: độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn, f3 = DH3
Bảng 5.4 Tổ hợp tải trọng kiểm tra chuyển vị sàn
Tên tổ hợp kiểm tra Ký hiệu Cấu trúc
Võng ngắn hạn DVnh DL + (DLS + WL) + LL1 +
LL2 Võng dài hạn DVdh 1(NH3) + (-1)NH4 + (1)DH3 h
– Theo TCVN 5574 - 2018, độ võng của cấu kiện dạng sàn phẳng kiểm tra theo điều kiện: max gh f f
Với nhịp lớn nhất trong bản là L = 8.6(m) > 6(m), độ võng giới hạn được nêu trong
Hình 5.10 Độ võng dài hạn
→ Ta có: fDHmax = 35.66 (mm) < fgh = 37.4 (mm)→ Thỏa điều kiện chuyển vị sàn h
Hình 5.11 Độ võng ngắn hạn
→ Kiểm tra: fNHmax = 11.59 (mm) < fgh= 37.4 (mm)→ Thỏa điều kiện chuyển vị sàn h
Kiểm tra vết nứt sàn
Theo TCVN 5574:2018_bảng 17 – Chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép thì [aarc1] 0.4 và [aarc2] = 0.3
Hình 5.12 Bề rộng vết nứt ngắn hạn
→ Kiểm tra: a crc1 =0.074