(Đồ án hcmute) bệnh viện đa khoa phúc lộc thọ bình dương

Tải đứng Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên cơng trình bao gồm:  Trọng lượng bản thân cơng trình  Trọng lượng các lớp hồn thiện, tường, kính, đường ống thiết bị…  Hoạt tải Hoạt tải tiêu

ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Nằm tại trung tâm Thị Xã Dĩ An, Tỉnh Bình Dương, gần kề Quận Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh, công trình sở hữu vị trí đẹp và thoáng đãng, góp phần tạo điểm nhấn và sự hài hòa hiện đại cho quy hoạch khu dân cư.

 Công trình nằm trên trục đường giao thông chính thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình

 Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, không có công trình cũ hay công trình ngầm bên dưới, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công và bố trí tổng bình đồ.

GIẢI PHÁP KIÊN TRÚC

Mặt bằng và phân khu chức năng

 Mặt bằng công trình hình chữ nhật, chiều dài 70.4 m, chiều rộng 33.8 m chiếm diện tích đất xây dựng là 2380m 2

 Công trình gồm 11 tầng (kể cả tầng thượng và mái) v Cốt ±0,00 m được chọn đặt tại mặt sàn tầng 1

 Chiều cao công trình là 42 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên

 Tầng 1: khu cấp cứu, khu chuẩn đoán hình ảnh, khu khám sản phụ khoa,khu khám nội khoa,khu khám ngoại khoa, khu khám nhi

 Tầng 2: khoa phẫu thuật,khu xét nghiệm,khu khám liên chuyên khoa,khu nội soi,khu phẫu thuật,khu sản , khu dưỡng nhi

 Tầng 3: khoa chăm sóc đặc biệt(10-26 giường),khu văn phòng khoa,khoa nội tổng hợp(20-

52 giường lưu bệnh),công viên thư giản,sân mái

 Tầng 4: khoa thận nhân tạo –lọc máu ( 16 giường điều trị ), khu văn phòng khoa, khoa ngoạitổng quát + chấn thương chỉnh hỉnh (20-52 giường lưu bệnh ), khoa phục hồi chức năng

 Tầng 5-8: khoa nhi (20-34 giường lưu bệnh), khu văn phòng khoa, khoa sản (20-52 giường lưu bệnh)

 Tầng 9: khu kiểm soát diệt khuẩn, khu hành chính quản trị,lưu bệnh dự phòng 20 giường

 Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin…

Mặt đứng

 Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước.

Hệ thống giao thông

 Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang

Hệ thống giao thông đứng trong bệnh viện bao gồm 2 thang bộ và 6 thang máy, trong đó có 2 thang máy chính, 2 thang máy phục vụ y tế với kích thước lớn hơn dành cho việc chuyên chở bệnh nhân, và 2 thang máy phục vụ chữa cháy Các thang máy được bố trí ở trung tâm bệnh viện, với các phòng ban xung quanh được phân cách bởi hành lang, giúp tạo ra khoảng cách đi lại ngắn nhất, mang lại sự tiện lợi, hợp lý và đảm bảo thông thoáng cho người sử dụng.

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

Hệ thống điện

Hệ thống điện của khu đô thị được tiếp nhận vào bệnh viện qua phòng máy điện, từ đó điện được phân phối đến toàn bộ công trình qua mạng lưới điện nội bộ.

 Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặt ở tầng ngầm để phát.

Hệ thống nước

Nguồn nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước khu vực, sau đó được dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm Từ đây, nước được bơm tự động đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính gần phòng phục vụ.

Giải pháp kết cấu sàn sử dụng sàn dầm, chỉ lắp trần tại khu vực sàn vệ sinh để giảm chiều cao tầng Hệ thống ống dẫn nước được nghiên cứu và bố trí hợp lý, kết hợp với việc sắp xếp phòng ốc trong căn hộ một cách hài hòa.

 Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực.

Thông gió, chiếu sáng

 Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng.

Phòng cháy, thoát hiểm

Công trình BTCT được thiết kế với tường ngăn bằng gạch rỗng giúp cách âm và cách nhiệt hiệu quả Dọc hành lang, các hộp chống cháy được bố trí với bình khí CO2 để đảm bảo an toàn Mỗi tầng lầu đều có ba cầu thang, đảm bảo lối thoát cho người dân trong trường hợp xảy ra cháy nổ Ngoài ra, trên đỉnh mái còn được trang bị bể nước lớn phục vụ cho công tác phòng cháy chữa cháy.

Chống sét

Hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được lắp đặt trên mái nhà, kết hợp với hệ thống dây nối đất bằng đồng, giúp giảm thiểu nguy cơ bị sét đánh hiệu quả.

Hệ thống thoát rác

Rác thải từ mỗi tầng được thu gom và đưa vào gen rác, sau đó chuyển xuống gian rác nằm ở tầng hầm Gian rác được thiết kế kín đáo và chắc chắn nhằm ngăn chặn mùi hôi và ô nhiễm môi trường, đồng thời có bộ phận để đưa rác ra ngoài một cách hiệu quả.

TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG

Tải đứng

 Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên công trình bao gồm:

 Trọng lượng bản thân công trình

 Trọng lượng các lớp hoàn thiện, tường, kính, đường ống thiết bị…

Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên công trình được xác định theo công năng sử dụng của sàn ở các tầng (Theo TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động)

Bảng 1.1 - Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang

Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

2 Phòng ăn, phòng khách, bếp 2

Phòng nồi hơi,phồng động cơ và quạt…kể cả khối lượng máy 7.5

5 Mái bằng có sử dụng 4

6 Mái bằng bê tông cốt thép 0.75

8 Ban công và lô gia 2

9 Sảnh, cầu thang, hành lang 3

Sảnh, phòng giải lao, cầu thang, hành lang thông với các phòng

Tải ngang

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

Hệ kết cấu chịu lực chính

 Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết cấu ống

 Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường độ bền và khả năng chịu lực của công trình.

Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình

Kết cấu tường chịu lực, hay còn gọi là vách cứng, là hệ thống tường chịu tải trọng đứng và ngang, rất phù hợp cho các chung cư cao tầng Ưu điểm nổi bật của loại kết cấu này là không cần sử dụng hệ thống dầm sàn, giúp tối ưu hóa không gian và giảm chiều cao của ngôi nhà.

Hệ kết cấu tường chịu lực kết hợp với hệ sàn tạo thành một cấu trúc hộp nhiều ngăn, mang lại độ cứng không gian lớn và tính liền khối cao Hệ thống này có khả năng chịu lực tốt, đặc biệt là với tải trọng ngang.

Kết cấu vách cứng có khả năng chịu động đất tốt, như đã được chứng minh qua các nghiên cứu thiệt hại từ các trận động đất lớn, chẳng hạn như trận động đất ở California vào tháng 2/1971, Nicaragua vào tháng 12/1972 và Romania năm 1977 Các công trình có kết cấu vách cứng chỉ chịu hư hỏng nhẹ, trong khi những công trình có kết cấu khung thường bị hư hại nặng hoặc sụp đổ hoàn toàn Do đó, kết cấu vách cứng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các công trình xây dựng.

 Sàn không dầm Điều này làm cho không gian bên trong nhà trở nên đẹp đẽ.

Hệ kết cấu sàn

 Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu

Việc chọn lựa phương án sàn phù hợp là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu của công trình Do đó, cần thực hiện phân tích chính xác để xác định phương án tối ưu nhất.

Ta xét các phương án sàn sau:

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm:

 Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình cũng tăng theo Điều này không chỉ gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang mà còn làm tăng chi phí vật liệu, không đảm bảo tính tiết kiệm trong xây dựng.

 Không tiết kiệm không gian sử dụng

Hệ dầm trong cấu trúc được thiết kế vuông góc với nhau, chia bản sàn thành các ô nhỏ với nhịp ngắn, đảm bảo khoảng cách giữa các dầm không vượt quá 2m Ưu điểm của thiết kế này là tăng cường tính ổn định và độ bền cho công trình.

Việc thiết kế với ít cột giúp tiết kiệm không gian sử dụng và tạo ra kiến trúc đẹp mắt, phù hợp cho các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và có diện tích lớn, như hội trường và câu lạc bộ.

 Không tiết kiệm, thi công phức tạp

Khi thiết kế mặt bằng sàn rộng, việc bố trí thêm dầm chính là cần thiết Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến hạn chế về chiều cao của dầm chính, vì cần phải tăng chiều cao để giảm thiểu độ võng.

1.6.1.3 Sàn không dầm (không có mũ cột)

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Ưu điểm:

 Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

 Tiết kiệm được không gian sử dụng

 Dễ phân chia không gian

 Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước

 Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa

Phương án thi công này nhanh hơn so với phương án sàn dầm, nhờ vào việc không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm phức tạp Cốt thép được bố trí một cách định hình và đơn giản, làm cho việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha trở nên dễ dàng hơn.

 Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành

 Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm

Trong phương án này, các cột không liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án sàn dầm Do đó, khả năng chịu lực theo phương ngang của phương án này kém hơn, với tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu và tải trọng đứng do cột đảm nhận.

 Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn

1.6.1.4 Sàn không dầm ứng lực trước Ưu điểm: Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm

 Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọngngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng

 Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường

Sơ đồ chịu lực được tối ưu hóa nhờ vào việc bố trí cốt thép ứng lực trước phù hợp với biểu đồ mômen do tải trọng tác động, từ đó giúp tiết kiệm lượng cốt thép sử dụng.

Mặc dù phương án này khắc phục được những ưu điểm của sàn không dầm thông thường, nhưng vẫn tồn tại một số khó khăn trong việc lựa chọn giải pháp này.

Thiết bị thi công ngày càng phức tạp và yêu cầu việc chế tạo cũng như đặt cốt thép phải chính xác, do đó tay nghề thi công cần nâng cao Với xu hướng hiện đại hóa hiện nay, việc này trở thành yêu cầu thiết yếu trong ngành xây dựng.

 Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được.

Kết luận

Để đảm bảo mỹ quan cho các căn hộ trong công trình nhà cao tầng với bước cột lớn, giải pháp kết cấu chính đã được lựa chọn một cách hợp lý.

 Kết cấu móng cọc ly tâm ứng lực trước, đài băng hay bè

 Kết cấu công trình là kết cấu tường chịu lực, bao gồm hệ thống lõi, hệ lưới cột, Hệ thống cột được ngàm vào hệ đài.

VẬT LIỆU SỬ DỤNG

Bảng 1.2 - Vật liệu sử dụng

 Cường độ tối thiểu của bê tông [Trích - Bảng 13, bảng 17, TCVN 5574-2012]

Loại Cấp độ bền B~ Mác R b

Cọc khoan nhồi, tường vây B25 ~ M350 14.5 1.05 30.0

Bảng 1.3 – Cốt thép sử dụng

 Cốt thép sử dụng [Trích - Bảng 21, bảng 28, TCVN 5574-2012]

Thộp gõn cường độ cao, ỉ > 10 AIII 365 365 200000

TIÊU CHUẨN VÀ PHẦN MỀM

Tiêu chuẩn nước ngoài

1 Tiêu chuẩn Anh BS 8110-1997 (Dùng thiết kế Sàn, Khung trong phần mềm Etabs)

Phần mềm thiết kế của nước ngoài

KÍCH THƯỚC SƠ BỘ

Sơ bộ tiết diện sàn

 Chiều dày sàn phụ thuộc vào chiều dài nhịp và tải trọng tác dụng, có thể chọn sơ bộ kích thước sàn theo công thức sau: b D min ( ) h L h cm

 D=(0.8-1.4) phụ thuộc vào tải trọng

 m = 40 – 45 đối với bản kê 4 cạnh và l = l 1 : chiều dài cạnh ngắn

 m = 30 – 35 đối với bản dầm và l là nhịp của bản

 Vì chiều dài nhịp từ trục C-D có chiều dài L=8m, các ô sàn nằm trong trục C-D có kích thước 7x8m nên ta chọn sơ bộ sàn như sau:

 Chiều dày sàn chọn sơ bộ : h s 0 (mm)

Sơ bộ tiết diện dầm

Kích thước dầm được xác định dựa trên quy mô và công năng của công trình, nhưng cũng chịu ảnh hưởng bởi không gian và chiều cao thông thủy giữa các tầng.

Khi chọn tiết diện dầm, cần lưu ý rằng chiều rộng tối thiểu không được nhỏ hơn 200 mm và không lớn hơn chiều rộng cột cộng với 1.5 lần chiều cao tiết diện Chiều cao tối thiểu của tiết diện dầm là 300 mm, và tỉ số chiều cao so với chiều rộng không được vượt quá 3.

 Chọn tiết diện dầm dựa vào công thức kinh nghiệm:

 Chọn tiết diện dầm biên là 250x550 (mm)

 Chọn tiết diện dầm biên là 250x500 (mm).

Sơ bộ tiết diện vách và lõi thang

 Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó

Các lỗ (cửa) trên vách không được làm giảm đáng kể khả năng chịu tải của cấu trúc Cần thiết lập biện pháp tăng cường cho khu vực xung quanh các lỗ để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

 Độ dày của thành vách (b) chọn không nhỏ hơn 150 mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

TỔNG QUAN

Hình 2.1 Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình

Thiết kế sàn là bước đầu tiên trong quy trình thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, đòi hỏi sự lựa chọn kết cấu hợp lý và hiệu quả kinh tế Kỹ sư cần xem xét nhiều yếu tố như khẩu độ, kỹ thuật thi công, thẩm mỹ và yêu cầu kỹ thuật để đưa ra quyết định phù hợp cho kết cấu sàn.

Để đáp ứng các yêu cầu thiết kế, kết cấu sàn sườn bê tông toàn khối được lựa chọn cho công trình, đặc biệt với chiều cao tầng thấp Sự lựa chọn này giúp tạo ra không gian hiệu quả và tối ưu Các phần tính toán cho sàn tầng được thực hiện theo các tiêu chuẩn điển hình.

 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện

 Xác định tải trọng tác dụng

 Mặt bằng sàn và sơ đồ tính

 Tính toán cốt thép cho sàn

 Kiểm tra độ võng của sàn

2.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

 Tải trọng thẳng đứng gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) và tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng của các bộ phận công trình, trong khi tải trọng tạm thời là tải trọng có thể xuất hiện hoặc không xuất hiện trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng.

 Tĩnh tải và hoạt tải được tính toán dựa trên TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

Tĩnh tải tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng của bản bê tông cốt thép (BTCT), trọng lượng các lớp hoàn thiện, trọng lượng của các ống thiết bị và trọng lượng của tường xây dựng trên sàn.

KHOA SẢ N 20-52 giườ ng lưu bệ nh

KHOA NHI 20-34 giườ ng lưu bệ nh

KHU VĂ N PHÒ NG KHOA

THÂN NHÂN ĐỢI HÀNH L ANG

SẢNH SINH HOẠT THÂN NHÂN

Y TÁ TRỰC-GIAO BAN BÁC SỸ TRỰC

KHU NỮ KHU NAM g iàn đ ể cục n óng ML

SẢNH KHÁCH NHAÂN VIEÂN ĐỒ SẠCH THANG N1

Hình 2.2 Các lớp cấu tạo sàn Bảng 2.1 – Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Bản thân kết cấu sàn 25 160 4.0 1.1 6.875

Tĩnh tải chưa tính TLBT sàn 1.33 1.659

Bảng 2.2 – Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn nhà vệ sinh

Vữa lát nền, tạo dốc 18 50 0.9 1.3 1.17

Bảng 2.3 - Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng mái

Vữa lát nền, tạo dốc 18 50 0.9 1.3 1.17

 Tải trọng thường xuyên do tường xây

+ Tĩnh tải tường xây là tải do tường bao quanh công trình, tải phân cách giữa các phòng

Ta chia tải tường làm hai phần:

- Tải tác dụng lên dầm đối với các tường xây trực tiếp lên dầm

- Tải phân bố đều trên sàn đối với các tường xây trực tiếp trên sàn

Bảng 2.5 – Tải trọng tường xây phân bố đầu trên dầm

Chiều cao h g tc n Tải phân bố trên dầm

Bảng giá trị tải trọng tường được quy đổi theo tải trọng phân bố chiều dài và diện tích cho tầng điển hình với chiều cao tường h = 4.1 - 2.8 (m), trong đó 1.2 m là chiều cao bao gồm sàn dày, chiều dày dầm và trần kỹ thuật theo thiết kế kiến trúc.

 Chiều dài tường 100 không nằm trên dầm là:l(1 (m)

 Để đơn giản ta quy tải trọng tường thành tải phân bố đều lên sàn

 Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo TCVN 2737:1995) Kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.7 – Hoạt tải phân bố trên sàn

3 Sảnh, cầu thang, hành lang 3 1.2 3.6

4 Phòng máy,phòng quạt,điện 7.5 1.2 9

8 Mái có thể tập trung đông người 4 1.2 4.8

SỬ DỤNG SAFE TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

 Các bước tính toán trong SAFE

 Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE

Sàn phẳng với các vách cứng làm cho các giả thuyết tính toán nội lực qua vách không chính xác Vì vậy, việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn là cần thiết để xác định nội lực của sàn phẳng Trong quá trình này, phần mềm SAFE được áp dụng để tính toán nội lực một cách hiệu quả.

 Các thông số đầu vào:

Chiều dày chọn sơ bộ: h s = 160 (mm);

Tiết diện vách chọn sơ bộ: bxh = 300 x 2000 (mm) Tiết diện vách biên: bxh = 300 x 2800 (mm) Chọn tiết diện sơ bộ dầm biên: bxh = 300 x 550 (mm)

Dưới tác động của tải trọng ngang, nội lực trong sàn không đáng kể vì tải trọng này được truyền vào lõi cứng Nội lực chủ yếu xuất hiện do tải trọng đứng Vì vậy, khi tính toán sàn, chỉ cần xem xét các trường hợp tải trọng đứng mà không cần tính đến ảnh hưởng của tải trọng ngang.

Hình 2.3 Mặt bằng sàn trong safe

- Chia sàn thành nhiều dải strip theo phương X và phương Y

Hình 2.4 Chia dãy strip theo phương X

Hình 2.5 Chia dãy strip theo phương Y

 Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực

Hình 2.6 Biểu đồ moment theo phương X

Hình 2.7 Biểu đồ moment theo phương Y

Hình 2.8 Độ võng của sàn xuất từ safe

 Độ võng này lớn nhất tại vị trí tự do, có giá trị là f = -17.75 mm Nhịp tại đó là 8m

Ta có f max = 17.75 mm <   max 8000 50

 Thỏa mãn điều kiện biến dạng của ô sàn, không cần kiểm tra tại các vị trí khác

2.3.2 Tính toán và bố trí cốt thép

 Từ những dải strip của sàn Ta lấy nội lực và tiết diện, tiến hành tính thép như một bản dầm

 Cốt thép sàn AIII → R s = 365 MPa

 Áp dụng công thức tính toán:

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

 Trong đó: à=A s /(bxh 0 ) à min : hàm lượng cốt thộp tối thiểu, thường lấy à min = 0.1 à max: hàm lượng cốt thộp tối đa max R b s

2.3.2.1 Tính thép sàn lớp dưới (Theo TCVN 5574 – 2012) Ô SÀN Strip M3 CutWidth b hs h0 ANFA CI As μ Thép chọn As chọn μ

[kNm] [mm] [mm] [mm] [mm2] [%] ỉ a [mm2] [%]

THIẾT KẾ CẦU THANG

CẤU TẠO CẦU THANG

- Chiều dài vế thang theo phương nghiêng:

- Tổng chiều dài cầu thang:

- Chiều cao tầng điển hình là 4 m, có 25 bậc thang có h b  160 mm

- Bề rộng bậc là: l b  250 mm

- Bề rộng vế thang là: b  1.4 m

- Góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng nằm ngang là: b b h 160 tan = = cos = 0.64 l 250

TẢI TRỌNG

3 3.1 Tĩnh tải tác dụng bản chiếu nghĩ

+ Lớp đá hoa cương : g 1  n   + Lớp vữa lót : g 2  n   + Lớp bản BTCT : g 3  n  

Bảng 3.2: Các lớp cấu tạo chiếu nghĩ

STT Các lớp sàn γ Dày δ g tc Hệ số vượt tải g tt

3.3.2 Tĩnh tải tác dụng bản thang nghiêng

+ Lớp đá hoa cương : g 1  n   td ; td b b cos b l h

+ Lớp vữa lót : g 2  n   td ; td b b cos b l h

+ Bản BTCT : g 4  n   td + Lớp vữa trát : g 5  n   td

Bảng 3.3: Tĩnh tải bản thang nghiêng

STT Các lớp vật liệu γ Dày δ δ tđ g tc Hệ số vượt tải g tt

1 Mặt bậc bằng đá hoa cương 24 0.02 0.028 0.672 1.2 0.8064

Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang là p tc = 2 kN/m 2 , hệ số vượt tải lấy bằng 1.2

 Bản thang nghiêng: P c  P tc  cos    2 0.64 1.28(  kN m / 2 ) cos 1.2 2 0.64 1.54( / 2 ) tt tc

 Bản chiếu nghỉ: P tt   n P tc  1.2 2   2.4( kN m / 2 )

TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO BẢN THANG

Chọn kiểu cầu thang có dạng bản 2 vế Quy bản thang về thành dạng tải phân bố đều Cắt một dãy có bề rộng b = 1 m

Do cầu thang bộ nằm trong lỗi thang nên tất cả liên kết đầu là liên kết ngàm

Hình3.2: Hoạt tải bản thang

Hình3.3: Tĩnh tải bản thang

Hình 3.4: Momen trong bản thang

 Từ kết quả nội lực ta phân phối lại momen và tính thép Momen nhịp M n  M max  5.05( kNm )

TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO BẢN CHIẾU NGHĨ

- Trọng lượng do bản thân truyền vào, là phản lực gối tựa tại B truyền vào dầm chiếu nghỉ: q bt  R B  1.58 kN m / Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ:

Công trình có hai cầu thang đối xứng qua một dầm chiếu nghỉ, dẫn đến phản lực từ bản thang truyền vào dầm chiếu nghỉ là tổng hợp của phản lực từ cả hai cầu thang.

Hình 5.5: Biểu đồ lực cắt

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO BẢN THANG VÀ CHIẾU NGHĨ

Bê tông B25 → R b = 14.5 MPa Cốt thép sàn AIII → R s = 365 MPa ξ R = 0.563

Diện tích cốt thép yêu cầu : s b 0 ( 2 )

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Bảng 5.2: Kết quả tính thép cầu thang

Chọn thép As chọn (cm 2 ) à (%) ỉ a

(mm) Gối BT 4.35 120 105 1000 0.027 0.027 1.13 8 200 2.52 0.24 Nhịp BT 5.05 120 105 1000 0.032 0.033 1.38 8 200 2.52 0.24 Bản CN 4.7 120 105 1000 0.029 0.03 1.25 8 200 2.52 0.24

3.7 THIẾT KẾT DẦM CHIẾU TỚI 3.7.1 Tải trọng

 Gồm tải trọng do bản thang, bản chiếu tới truyền vào và trọng lượng bản thân dầm

Hình 1.6: Tải trọng do bản thang(kN)

 Tải trọng do bản thang truyền vào : a bt

 Tải trọng do bản chiếu tới truyền vào với chiều dày sàn bản chiếu tới 100 mm

 Tổng tải trọng truyền vào dầm bt 2 1 1 1 q = q + q + q = 49.19 + 4.18 + q = 53.37 + q (kN/ m) (Trong đó tải trọng bản thân thì ta mô hình trong etabs)

3.7.2 Sơ đồ tính và nội lực dầm

Hình 1.7: Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ(kN/m)

3.7.2.1.1.1 Nội lực dầm xuất từ etaps(kNm)

Bảng 1.1: Bảng tính thép sàn

 Khoảng cách cốt đai theo thiết kế: s tk  min(s ,s tt max ,s ) ct

Hình 1.8: Nội lực dầm xuất từ etaps(kNm)

 Chọn cốt đai ỉ8, 2 nhỏnh cú a sw  50.26(mm ) 2

 Tính cốt đai cho các dầm có kích thước 200×300 mm Lực cắt lớn nhất trong các dầm này là 71.82 (kN)

 Khoảng cốt đai theo tính toán:

 Khoảng cốt đai lớn nhất để đảm bảo điều kiện không có khe nứt nghiêng chỉ qua bê tông:

 Theo cấu tạo: s ct  150(mm)

 Vậy ta bố trớ cốt đai ỉ8a150 cho dầm chiếu nghỉ.

THIẾT KẾ HỆ KHUNG

MỞ ĐẦU

 Công trình bệnh viện gồm 9 tầng 1 tầng áp mái, 1 mái

 Hệ kết cấu sử dụng là kết cấu khung - vách cứng (lõi cứng) 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 3 và khung trục A

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

Khi thiết kế hệ khung cho nhà cao tầng, ngoài việc xem xét tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải từ sàn, tải trọng ngang cũng đóng vai trò cực kỳ quan trọng.

 Theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999: gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió

 Công trình cao 42 (m) > 40 (m) nên tải gió gồm thành phần tĩnh và thành phần động.

Gió tĩnh

 Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737 : 1995 như sau:

 Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z tính theo công thức:W tc = W o × k z × c Trong đó:

Wo là giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737:

1995 Công trình đang xây dựng ở Bình Dương thuộc khu vực I-A, ảnh hưởng của gió bão được đánh giá là yếu, lấy Wo = 0.55 kN/m 2

 Thành phần tĩnh của tải trọng gió nhập vào tâm hình học công trình

 Kết quả tính toán gió tĩnh theo phương X và phương Y

Gió động

 Công trình có chiều cao 42 m > 40m nên cần phải tính thành phần động của gió

 Để xác định thành phần động của gió ta cần xác định tần số dao động riêng của công trình

 Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học và các bước tính:

 Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn hữu hạn điểm tập trung khối lượng

 Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có như không đổi

 Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tại cao trình sàn

Giá trị khối lượng tập trung trong công trình được xác định bằng tổng khối lượng của kết cấu, trọng lượng các lớp cấu tạo sàn và hoạt tải, nhằm tính toán thành phần động của gió Theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229-1999, hệ số chiết giảm khối lượng cho hoạt tải được quy định là 0.5, như nêu trong bảng 1 của TCXD 229-1999.

 Khai báo Mass Source trong mô hình: Tĩnh tải + 0.5 Hoạt tải

Hình 4.1 Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình

Việc tính toán dao động riêng là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự hỗ trợ từ phần mềm chuyên dụng Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng phần mềm ETABS để phân tích các dạng dao động của mô hình một cách hiệu quả.

 Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học

Hình 4.2 Sơ đồ tính toán gió động lên công trình

 Việc mô hình trong chương trình Etabs được thực hiện như sau:

 Dầm biên được mô hình bằng phần tử Frame

 Vách và sàn được mô hình bằng phần tử Shell

 Trọng lượng bản thân của kết cấu do Etabs tự tính toán

 Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn được phân đều trên sàn

 Trọng lượng bản thân tường được gán thành từng dãy trên sàn

 Hoạt tải được gán phân bố đều trên sàn, sử dụng hệ số chiết giảm khối lượng là 0.5

Hình 4.3 Mô hình công trình trong ETABS

Theo TCXD 229: 1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió chỉ cần dựa trên dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s phải thỏa mãn bất đẳng thức: fs < fL < fs1 +.

Trong đó: fL được tra trong bảng 2 TCXD 229 : 1999, đối với kết cấu sử dụng bê tông cốt thép, lấy δ = 0.3, ta được f L = 1.3 Hz Cột và vách được ngàm với móng

Để tính toán gió động của công trình, cần xem xét theo hai phương X và Y, trong đó chỉ tập trung vào phương có chuyển vị lớn hơn Các bước tính toán thành phần động của gió bao gồm việc xác định và phân tích các yếu tố liên quan.

 Bước 1: Xác định tần số dao động riêng

 Sử dụng phần mềm EATABS khảo sát 18 Mode dao động đầu tiên

 Kết quả chu kì và tần số của 18 dạng dao động lấy từ ETABS

Bảng 4.1 - Tần số và chu kì khi phân tích dao động tính gió động

Frequencies Case Mode Period Frequency sec cyc/sec Modal 1 1.601 0.625 Modal 2 1.367 0.732 Modal 3 1.327 0.753 Modal 4 1.115 0.897 Modal 5 0.926 1.079 Modal 6 0.812 1.232 Modal 7 0.543 1.843 Modal 8 0.396 2.524 Modal 9 0.352 2.844 Modal 10 0.333 3.002 Modal 11 0.232 4.318 Modal 12 0.202 4.948

 Tại Mode 5 có tần số f= 1.079 < f L = 1.1 và tại mode 6 có tần số f = 1.232 > f L = 1.1

 Do đó ta chỉ sử dụng các mode trước mode 6 để tính toán thành phần động của gió

 Căn cứ vào bảng chuyển vị của các Diagphragm tại mỗi mode (Bảng phụ lục) ta đánh giá dạng dao động theo các phương như sau:

Bảng 4.2 - Tần số và chu kì khi phân tích dao động tính gió động

Case Mode Period Frequency Direction sec cyc/sec

 Bước 2: Tính toán thành phần động của tải trọng theo Điều 4.3 đến Điều 4.9 TCXD 229–1999

Để tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió, cần chỉ ra ảnh hưởng của xung vận tốc gió Giá trị này có thứ nguyên là lực và được xác định theo công thức cụ thể.

Giá trị  1 được xác định theo bảng 4, TCXD 229:1999, phụ thuộc vào hai tham số  và  Để có được hai tham số này, tham khảo bảng 5, TCXD 229:1999 Các thông số D và H được xác định như hình minh họa, trong đó mặt màu đen là mặt đón gió.

Hình 4.4 Hệ tọa độ khi xác định hệ số không gian 

 Xác định các hệ số: n ji Fj j 1 i n

Trong đó: y ji : Chuyển vị ngang tương đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động i, không thứ nguyên Xác định từ Etabs

 Bước 3: Xác định hệ số động lực (  i ) ứng với dạng dao động thứ 1 dựa vào hệ số (  i ) và đường số 1, Hình 2, TCXD 229:1999

Hình 4.5 Đồ thị xác định hệ số động lực  i

 là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2

W là giá trị áp lực gió tiêu chuẩn ( N m / 2 ) f i là tần số dao động riêng thứ 1 (Hz)

+ Đường cong 1 – Sử dụng cho các công trình BTCT và gạch đá kể cả các công trình bằng khung thép có kết cấu bao che

 Bước 4: Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió có xét đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió

 W p( ji)  M j i   i y ji (Công thức 4.3 TCXD 229-1999)

 Bước 5: Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió có xét đến ảnh hưởng xung vận tốc gió và lực quán tính

   1.2 : hệ số tin cậy đối với tải trọng gió

   1 : Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng Bảng 6, TCXD 299-

Bảng 4.4–Bảng tổng hợp tải trọng gió theo phương X

MAI 42.00 286.43 1.29 0.43 11.80 3.75 11.76 19.79 21.69 29.36 41.12 TANG THƯỢNG 38.00 1289.13 1.27 0.43 152.00 47.87 148.79 89.07 97.63 132.15 280.94 TANG 9 34.00 1318.13 1.25 0.44 152.00 47.39 145.84 6.22 6.81 9.22 155.06 TANG 8 30.00 1342.44 1.22 0.44 152.00 46.86 142.59 5.03 5.52 7.47 150.06 TANG 7 26.00 1342.13 1.19 0.45 152.00 46.26 138.97 5.03 5.52 7.47 146.43 TANG 6 22.00 1354.91 1.15 0.45 152.00 45.57 134.85 3.80 4.16 5.63 140.48 TANG 5 18.00 1373.31 1.11 0.46 152.00 44.75 130.07 2.61 2.86 3.87 133.94 TANG 4 14.00 1499.06 1.06 0.47 152.00 43.75 124.31 0.67 0.74 1.00 125.31 TANG 3 10.00 3053.43 1.00 0.49 171.00 47.75 131.63 0.00 0.00 0.00 131.63 TANG 2 5.00 2989.27 0.88 0.52 190.00 49.85 129.10 -0.18 -0.20 0.26 129.37

S x 2 W Fx ( kN ) W px ( kN ) W px ( kN ) W x ( kN )

Bảng 4.5–Bảng tổng hợp tải trọng gió theo phương y

MAI 42.00 286.43 1.29 0.43 35.60 15.15 35.48 43.65 67.04 79.99 115.48 TANG THƯỢNG 38.00 1289.13 1.27 0.43 230.80 97.37 225.93 17.65 27.10 32.34 258.27 TANG 9 34.00 1318.13 1.25 0.44 281.60 117.62 270.19 11.05 16.98 20.26 290.45 TANG 8 30.00 1342.44 1.22 0.44 281.60 116.30 264.17 8.73 13.41 16.00 280.17 TANG 7 26.00 1342.13 1.19 0.45 281.60 114.81 257.45 6.43 9.88 11.79 269.24 TANG 6 22.00 1354.91 1.15 0.45 281.60 113.10 249.83 4.41 6.77 8.07 257.90 TANG 5 18.00 1373.31 1.11 0.46 281.60 111.07 240.96 2.62 4.02 4.80 245.76 TANG 4 14.00 1499.06 1.06 0.47 281.60 108.59 230.31 1.23 1.88 2.25 232.55 TANG 3 10.00 3053.43 1.00 0.49 316.80 118.52 243.87 0.00 0.00 0.00 243.87 TANG 2 5.00 2989.27 0.88 0.52 352.00 123.72 239.18 -0.36 -0.55 0.65 239.83

S y 2 W Fy ( kN ) W ty ( kN ) W py ( kN ) W py ( kN )

4.2.1.1 Nội lực và chuyển vị do tải trọng gió

 Nội lực cho thành phần tĩnh và động của tải gíó xác định như sau: 2

 X: Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị ở đây ta xem là tải trọng tổng hợp của 2 thành phần tĩnh và động

 : Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra, ở đây ta xem là tải thành phần tĩnh

Lực uốn, lực cắt, lực dọc và chuyển vị được sinh ra do tải trọng gió động khi cấu trúc dao động ở dạng thứ i Trong bối cảnh này, chúng ta xem xét tải trọng thành phần động.

 s: số dạng dao động tính toán

Để thực hiện việc tổ hợp nội lực gió, chúng ta cần sử dụng phần mềm ETABS, vì quá trình tính toán tổ hợp này rất phức tạp và yêu cầu khối lượng tính toán lớn.

Do giới hạn của đồ án chỉ phân tích trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính, giá trị tải trọng và nội lực tương đương nhau Để đơn giản hóa quá trình tính toán, tổ hợp nội lực được thay thế bằng tổ hợp tải trọng, đảm bảo kết quả chính xác trong giai đoạn đàn hồi.

 Quá trình tổ hợp tải trọng được thực hiện theo các bước sau:

Trong ETABS, để tạo ra các loại tải trọng, cần xác định tải trọng gió tĩnh theo phương X (cùng chiều và ngược chiều) với ký hiệu WTX, và tải trọng gió tĩnh theo phương Y (cùng chiều và ngược chiều) ký hiệu WTY Ngoài ra, còn có tải trọng gió động theo phương X ứng với dạng dao động thứ nhất (mode 1) ký hiệu WDX1, và tải trọng gió động theo phương Y ứng với dạng dao động thứ nhất (mode 2) ký hiệu WDY1.

 Khai báo các tổ hợp cho các trường hợp tải (COMB)

Tổ hợp nội lực thành phần tĩnh và động của tải trọng gió thông qua 2 COMB

 Gió theo phương X: WX = WDX “+” WTX

 Gió theo phương Y: WY = WDY “+” WTY

“+”: Tổ hợp theo dạng ADD

 Giá trị tải trọng gió tĩnh ta sẽ gán vào mô hình ETABS ở tâm hình học còn gió động gán vào tâm khối lượng của công trình

Khi tạo các trường hợp tải trọng gió, cần lưu ý rằng chỉ nên tạo một trường hợp cho mỗi phương Đối với hướng gió thay đổi, hệ số sẽ được khai báo trong quá trình tổ hợp nội lực Ngoài ra, cũng cần xem xét tải trọng động đất trong các phân tích kết cấu.

Bảng 4.3 - Tần số và chu kì khi phân tích động đất

Case Mode Period Frequency sec cyc/sec

Động đất là yếu tố quan trọng và không thể thiếu trong thiết kế công trình cao tầng Mọi công trình xây dựng ở vùng có nguy cơ động đất đều cần phải tính toán tải trọng động đất để đảm bảo an toàn và ổn định.

 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

 Với chu kì T1(x) = 1.6 Thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương:

 Nên trong đồ án này tải trọng động đất sẽ được tính toán theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương (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

 Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

 Theo mỗi phương nằm ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất F b phải được xác định theo biểu thức sau: F b = S d (T 1 ) m 

 S d (T 1 ) là tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ T 1

 T 1 là chu kỳ dao động cơ bản của nhà do chuyển động ngang theo phương đang xét

 m là tổng khối lượng của nhà ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới

 là Hệ số hiệu chỉnh, lấy như sau:  = 0,85 nếu T 1 ≤ 2 T c với nhà có trên 2 tầng hoặc

 = 1,0 với các trường hợp khác

Phân bố lực động đất nằm ngang

Các dạng dao động cơ bản theo các phương nằm ngang của nhà có thể được xác định thông qua các phương pháp động lực học công trình, hoặc có thể được ước lượng gần đúng bằng các chuyển vị ngang tăng tuyến tính theo chiều cao của nhà.

 Tác động động đất phải được xác định bằng cách đặt các lực ngang F i vào tất cả các tầng ở hai mô hình phẳng

 F i là lực ngang tác dụng tại tầng thứ i

 F b là lực cắt đáy do động đất tính theo

 s i , s j lần lượt là chuyển vị của các khối lượng m i , m j trong dạng dao động cơ bản

 m i , m j là khối lượng của các tầng

 Khi dạng dao động cơ bản được lấy gần đúng bằng các chuyển vị nằm ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao thì lực ngang F i tính bằng: i i i b j j

Trong đó: z i ; z j là độ cao của các khối lượng m i , m j so với điểm đặt tác động động đất (mặt móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới)

Lực nằm ngang F i xác định theo điều này phải được phân bố cho hệ kết cấu chịu tải ngang với giả thiết sàn cứng trong mặt phẳng của chúng

 Đặc trưng đất nền công trình

Theo Phụ lục H của TCVN 9386:2012, công trình xây dựng tại Thị Xã Dĩ An, Tỉnh Bình Dương có đỉnh gia tốc nền agR được xác định dựa trên bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính.

 Cấp động đất được xác định theo thang MSK-64, phụ lục I của TCVN 9386-2012 công trình có cấp động đất là cấp VII

Bảng 4.7 – Thang phân chia cấp động đất

Cấp động đất Đỉnh gia tốc nền a(g) Cấp động đất Đỉnh gia tốc nền a(g)

Theo TCVN 9386-2012, công trình được phân loại vào cấp I theo Phụ lục F “Phân cấp, phân loại công trình xây dựng” Đối với công trình cấp I, hệ số tầm quan trọng được xác định là γI = 1.25 theo Phụ lục E “Mức độ và hệ số tầm quan trọng”.

Căn cứ Bảng 3.1 “Các loại nền đất”, TCVN 9386-2012 thì loại đất nền của công g gR I trình thuộc loại C

Căn cứ Bảng 3.2 “Giá trị của các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi”, TCVN 9386-2012

Suy ra: S = 1.15; TB = 0.2s; TC = 0.6s; TD = 2.0s

Bảng 5.8 – Bảng giá trị các tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi

Gia tốc nền thiết kế a  a  γ  0.06639.811.25  0.813(m / s 2 )

Hệ số tầm quan trọng γ I = 1.25 với công trình thuộc cấp I Độ cản nhớt  = 5% Động đất yếu, 0.04g  a g  0.0663g  0.08g , chỉ cần áp dụng các biện pháp cấu tạo kháng chấn

 Hệ số ứng xử q đối với các tác động động đất theo phương nằm ngang

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÓNG

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Theo khảo sát địa chất, nền đất tại khu vực này được chia thành 7 lớp, từ mặt đất đến độ sâu 50 m, sắp xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới.

 Lớp 1: Á sét-Sét , màu nâu vàng-nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm-dẻo cứng

 Lớp 2: Sét-có sạn sỏi, nâu vàng-nâu đỏ-xám trắng, dẻo cứng-nửa cứng

 Lớp 3: Á sét, màu nâu vàng-nâu đỏ-xám trắng, trạng thái dẻo cứng-nửa cứng

 Lớp 4: Á cát, màu nâu vàng-nâu đỏ-xám trắng, trạng thái dẻo

 Lớp 5: Sét , màu nâu vàng-xám nâu-xám xanh, trạng thái dẻo cứng-nửa cứng

 Lớp 6: Cát bụi, màu xám vàng, kết cấu chặt vừa-chặt

 Lớp 7: Sét , màu nâu vàng-nâu đỏ-xám nâu, trạng thái cứng

Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm chỉ tiê cơ lý các lớp đất:

+ Hàm lượng % hạt sỏi : 0.36 18.21 0.00 0.24 0.00 0.00 0.00 + Hàm lượng % hạt cát : 44.50 27.21

- Dung trọng tự nhiên (g w g/cm 3 ) : 1.92 1.97 1.94 1.93 1.94 1.93 2.03

- Dung trọng đẩy nổi (g đn ) : 1.00 1.01 1.01 1.03 0.96 1.03 1.08

- Hệ số nén lún (a 1-2 ) cm 2 /kG : 0.028 0.021

- Mô đun tổng biến dạng (E 1-2 ) kG/cm2 :

35 >30 Chiều sâu mực nước ngầm: -17.5m tính từ mặt đất tự nhiên.

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

- Kích thước danh nghĩa cọc bê tông ly tâm ứng lực trước được quy định tại Bảng 1 và Bảng 2.(Mục 6.3.1 TCVN 7888 : 2014)

Bảng 1 - Phân loại và kích thước các loại cọc PC, PHC

- Chọn cọc ly tâm dự ứng lực PHCA-600 có kích thước tiết diện ngang như hình vẽ với D`0mm, dmm

Bê tông cọc có cường độ chịu nén cực hạn đạt cấp B45 với Rb = f’cW = 8 MPa Sau 28 ngày, mô đun đàn hồi của bê tông đạt 7500 MPa, trong khi mô đun đàn hồi tại thời điểm cắt thép dự ứng lực khỏi máy kéo là Eci = 250 MPa.

- Thép dự ứng lực gồm 18Φ7.1, bố trí với bán kính rp&0mm, có các thông số như sau: giới hạn bền fpu70MPa, mô đun đàn hồi Es!5000MPa

- Cho hệ số mất mác ứng suất do co ngót εsh=1.5*10-4; hệ số mất mát ứng suất do từ biến ψ=2; hệ số chùng ứng suất k=0.025

Khi thiết kế móng cho công trình không có tầng hầm, nên chọn cao độ mặt trên của đài móng trùng với cao độ mặt trên sàn tầng 1 để thuận tiện trong thi công Do đó, cao độ đặt đài móng được xác định là +0.00m, với chiều cao đài là 2.0m, và mặt trên đài cũng ở cao độ +0.00m Đối với móng lõi thang, cao độ cũng được đặt tại +0.00m với chiều cao đài tương tự là 2.0m.

5.2.1Sức chịu tải của cọc 5.2.1.1.Sức chiệu tải vật liệu của cọc theo TCVN 7888:2014

- Ứng suất căng ban đầu của thép chủ:

0.8 or 0.7 0.7 0.7 1570 1099 1 pl py pu pl pu MPa

- Tỷ lệ modul đàn hồi giữa thép và bê tông tại thời điểm truyền ứng suất:

- Hệ số chùng ứng suất : k  0.025 3  

- Diện tích mặt cắt ngang của thép chủ: 18   7.1 2 712.65  2    4 p 4

- Diện tích mặt cắt ngang của bê tông:

Từ (1), (2), (3), (4), (5) suy ra Ứng suất căng tính toán của thép

- Ứng suất hữu hiệu ban đầu:

+ Tổn thất ứng suất do từ biến và co ngót:

+ Tỷ lệ modul đàn hồi giữa thép và bê tông: 215000 5.73 6  

+ Hệ số co ngót khô:  s  1.5 10   4   7

Từ (6), (7), (8) Suy ra tổn thất ứng suất do từ biến và co ngót:

- Tổn hao ứng suất do chùng ứng suất:

- Ứng suất hữu hiệu còn lại sau khi chiết trừ các tổn thất ứng suất:

             + Ứng suất hữu hiệu trong bê tông:

- Sức chịu tải làm việc dài hạn theo vật liệu của cọc:

Trong thiết kế cọc bê tông, ứng suất hữu hiệu (\( \sigma_{ce} \)) và cường độ chịu nén thiết kế (\( \sigma_{cu} \)) là những yếu tố quan trọng Đối với cọc PHC có cường độ chịu kéo đạt từ 80 MPa trở lên, hệ số an toàn (\( \alpha \)) được xác định là 3.5.

+ A 0 : Diện tích mặt cắt ngang của cọc :

- Sức chịu tải làm việc ngắn hạn theo vật liệu của cọc:

5.2.1.2.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Mục 7.2.3 TCVN 10304:2014)

 γ cq = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc

 γ cf = 0.8: Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc

 γ c = 1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc

 u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc, u =1.88 (m)

 A b : Diện tích cọc tựa lên đất, A b = 0.283 m 2

 l i : Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

 f i : Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i”

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, cụ thể là lớp đất cát pha tại cao trình -33m, được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014, mục 7.2.3 Giá trị q b được tính toán bằng công thức quy định trong tiêu chuẩn này.

  1 '  10.3  kN m / 3  : Dung trọng tính toán nền đất dưới mũi cọc (có xét đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hoà)

  1  12.73  kN m / 3  : Dung trọng tính toán nền đất trên mũi cọc (có xét đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hoà)

 Các hệ số         tra theo góc ma sát  l =  13 o 1' (Bảng 6, TCVN 10304:2014)

Bảng 5.1 - Kết quả xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc ứng lực

 Vậy SCT của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

5.2.1.3.Tính toán sức chịu tải của cọc theo SPT

Trong thiết kế hiện nay, việc tính toán sức chịu tải của cọc thường dựa vào kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) thông qua hai công thức chính là Meyerhof và công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản Sinh viên thường áp dụng công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản, được quy định trong Mục G.3.2 TCVN 10304 – 2014.

 Sức chịu tải trọng nén cực hạn: R c,u    c ( cq b q A b  u   cf i i f l ) ( Công thức G.9 TCVN 10304-2014)

 γ cq = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc

Mũi coc nằm trong lớp đất sét, qp tính theo công thức:

Sức kháng ma sát thân cọc:

Trong các lớp đất rời: s,i 10N s,i f  3

Trong các lớp đất dính : f c,i   p L f c u ,i

Trong đó: N s,i : hệ số SPT trong lớp đất rời thứ i f L = 1 tra theo hình G.2b TCVN 10301:2012

 p : hệ số điều chỉnh, phụ thuộc vào c u ,i , tra theo hình G.2a TCVN 10301:2012

Bảng 5.2 - Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc

 Sức chịu tải của cọc theo SPT: c,u c cq b b cf i i

5.2.1.4.Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

 Theo phụ lục G.1, R c,u    c  cq q A + u b b   cf f l i i  TCVN 10304:2014, sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền xác định theo công thức sau: ( Công thức G.1 TCVN 10304-

 γ cq = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc đối v

 A b : Diện tích tiết diện ngang cọc (A b = 0.283m 2 )

 u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc (u = 1.88m)

 l i : Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

Trong đó: q’ yb là ứng suất pháp hữu hiệu tại cao trình mũi cọc

N’ c , N’ q là hệ chịu tải của nền đất dưới mũi cọc, xem như đất chặt dưới mũi cọc, N’ q = 0

Tính sức kháng ma sát:

Trong các lớp đất rời: f = k i i  v z , tg  i + c i

Trong các lớp đất dính: f = c i  u,i Trong đó: o k = 1- Sin i  i : Hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ “i” o  v,z : Ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ “I” theo phương thẳng đứng

Với N ' q  60 (đất cát rời), chọn Z / d L   8 Z L  6.4m

     o  i : Góc ma sát của đất và cọc, đối với cọc bê tông cốt thép thì    i i o : Hệ số xác định theo trên biểu đồ Hình G.1 (TCVN 10304 – 2014)

Hình 5.1 - Biểu đồ xác định hệ số  Bảng 5.3 - Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc

 Vậy SCT theo chỉ tiêu cường độ của đất nền: c,u c cq b b cf i i

5.1.1.1 Sức chịu tải thiết kế

Bảng 5.4 - Tổng hợp sức chịu tải của cọc khoan nhồi

Sức chịu tải của cọc khoan nhồi Kết quả SCT (kN)

Theo chỉ tiêu đất nền 2850

Theo cường độ đất nền 3143.93

 Sức chịu tải đặc trưng: R ck  min R  cu,i   2850 (kN)

 Sức chịu tải thiết kế: c,a 0 ck n k

Hệ số điều kiện làm việc được xác định là 1 cho móng cọc đơn và 1.15 cho móng nhiều cọc, nhằm nâng cao mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc.

   n 1.15 : hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2; 1.15 và 1.1 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I, II và III

Đối với cọc đóng chịu tải trọng trên 600 kN, hệ số  k được xác định là 1.6 Trong trường hợp cọc chịu tải trọng nén trong móng đài cao hoặc đài thấp với đáy đài nằm trên đất biến dạng lớn, trị số  k sẽ phụ thuộc vào số lượng cọc trong móng.

Bảng 6.6: Sức chịu tải của cọc

Trường hợp nhóm cọc γk Rck

(kN) Móng có n >21 cọc 1.4 2850 1.15 1.2 1950.9 Móng có 11-20 cọc 1.55 2850 1.15 1.2 1762.1 Móng có 6-10 cọc 1.65 2850 1.15 1.2 1655.3 Móng có 1-6 cọc 1.75 2850 1.15 1.2 1560.7

Bảng 5.7 - Sơ bộ số lượng cọc

Vị trí N max (kN) Cọc R c,d (kN) Số cọc n

THIẾT KẾ MÓNG M2

5.3.1 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng đầu cọc Lực tác dụng lớn nhất lên móng M1: Ntt = 9514.53 (kN)

Sơ bộ số lượng cọc:

- Sức chịu tải cọc sử dụng: Rơcd = 4594.61 (kN) tt coc cd

- Chọn kích thước đài và cọc bố trí như sau:

- Khoảng cách giữa 2 tim cọc s = 3d = 1.8m Khoảng cách từ tim cọc tới mép đài s = d = 0.6m

Bảng 5-5 : Tọa độ cọc móng M3

- Tải trọng đứng tác dụng tại đáy đài:  N tt = F Zi + W (kN); tt tt tt y max x max max,min 2 2 coc i i

Bảng 5-6: : Kết quả tinh toán P max và P min móng M3

FZ MX MY Pmax Pmin kN kN-m kN-m kN-m kN-m

Ta có: P max = 1071.03 (kN) < P tk = 1560.1 (kN)  Thỏa điều kiện cọc không bị phá hoại

P min = 1037.36(kN) > 0  Thỏa điều kiện kiểm tra

5 3 2Kiểm tra áp lực đất nền tác dụng lên đầu cọc

Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc N max ứng với giá trị tiêu chuẩn, gần đúng lấy N tc  N tt max /1.15 tc tc x tc y

* Xác định kích thước khối móng quy ước:

Cọc và đất giữa các cọc hoạt động như một khối móng đồng nhất, được đặt trên lớp đất dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng quy ước được mở rộng hơn so với diện tích đáy đài, theo góc mở quy định trong TCVN 10304:2014.

Góc ma sát trung bình:

Góc ma sát trong II,i

 i : Góc ma sát trong tính toán của từng lớp đất có chiều dày l i mà cọc xuyên qua; h i : Chiều dài đoạn cọc trong lớp đất thứ “i”

Hình 6 3 : Khối móng quy ước cho móng 2 cọc

- Diện tích đáy khối móng quy ước tính theo công thức: A qu = L qu  B qu : tb qu d c tb qu d c

- Trọng lượng khối móng quy ước:Trọng lượng khối móng quy ước bao gồm trọng lượng cọc, đài cọc và khối lượng đất trong khối móng quy ước

- Trọng lượng cọc và đài

P cọc + đài móng = [V cọc + V đài móng ]×  tb = 2×31×0.283×25+1.2×2×3×23= 604.25 kN

P đất = B qu ×L qu ×H qu × tb = 6.3×8.1×33×11.63= 19584.81 kN

Bảng 5.1 Bảng xác định dung trọng đẩy nổi trung bình khối móng quy ước

Dung trọng đẩy nổi sub

W qu = P cọc + đài móng + P đất 189.06 kN

Tải trọng quy về đáy khối móng quy ước: tc tc d qu tc tc xd x tc tc yd y

  Độ lệch tâm do moment: tc xd x tc d tc yd y tc d

 Bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực đất dưới nền đáy móng: tc tc d 2 tb qu

Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng theo Điều 4.5.9, TCVN 9362:2012:

1 2 tc II II II II 0 tc m m

 II : Dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống  II = 9.6 (kN/m 3 )

 II ’: Dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên:   ' II 11.63(kN/m ) 2 h 0 = 0 do công trình không có tầng hầm

 Kiểm tra áp lực nền dưới đáy móng:

Vì p tc tb  431.56(kN/m ) 2  R tc  806.33 (kN/m ) 2

 nền dưới mũi cọc làm việc trong giai đoạn đàn hồi Do đó có thể tính móng theo mô hình bán không gian đàn hồi

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp dày 1.0m để tính toán ứng suất gây lún Tiến hành tính cho đến khi đạt điều kiện σ i bt ≥ 5 σ i gl, đây là vị trí ngừng tính lún với qu bt 2.

   : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ “i” k oi : Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số L qu /B qu và Z/B qu tc gl 2

  Không cần tính lún cho móng

5.3.4.Kiểm tra xuyển thủng đài móng M1

Kích thước cột của móng phải thõa điều kiện:

Chọn b ×h = 400×500 (mm) c c  F = 0.2 (m ) cot 2 Chiều cao làm việc của đài: h o = 2000 – 200 = 1800mm Lực xuyên thủng

Hình 5-4 : Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M2

59529.6 / ct bt c c ct ct c mm h mm c mm h mm c c h mm h h

 Đài móng đảm bảo điều kiện xuyên thủng

Với góc lan tỏa ứng suất 45 độ, tháp xuyên thủng hình thành từ mép cột phủ đầu qua cọc cho thấy đài móng có tính chất tuyệt đối cứng Điều này đảm bảo điều kiện chống nén thủng, ngăn chặn hiện tượng chọc thủng đài bởi cột.

5.3.5 Thiết kế cốt thép cho đài móng M2 bằng SAFE 12

- Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức:

P: Sức chịu tải của 1 cọc s: độ lún của cọc được tính theo công thức B.1 TCVN 10304-2014

Hình 5-6: Kết quả phản lực đầu cọc móng M2

Giá trị P max và P min được tính từ mô hình và kết quả tính tay cho thấy sự tương đồng gần như hoàn hảo, cho phép sử dụng phần mềm SAFE để tính toán nội lực cho đài móng M1 một cách hiệu quả.

 Nội lực để tính toán cốt thép cho đài móng được lấy từ các dải Strip chia đều kín đài móng trong mô hình

Hình 5-7: Môment phương X và Y móng M2

 Chọn a gt lớp dưới a gt.d = a ngàm + 20 = 200 + 20 = 220 (mm)

 Chọn a gt lớp trên a gt.t = 45 (mm) b 0

Lớp trờn -30.1 1.2 1200 2000 1955 42.19 35.16 0.00 ỉ12a200 565.2 0.03 Lớp dưới 962.6 1.2 1200 2000 1780 1494.77 1245.64 0.07 ỉ20a200 1570 0.09 do an

HIẾT KẾ MÓNG M3

5.4.1 Kiểm tra điều kiện tải tác dụng lên đầu cọc

Lực tác dụng lớn nhất lên móng M1: N tt = 3214.4 (kN)

- Sức chịu tải cọc sử dụng: R cd = 1560.1 (kN)

Do chưa tính trọng lượng đài cọc và khối đất dấp trên đài cũng như ảnh hưởng của hệ số nhóm, ta chọn số cọc là 3 cọc

Chọn kích thước đài cọc và bố trí như sau:

Khoảng cách giữa 2 tim cọc s = 3d = 1.8m Khoảng cách từ tim cọc tới mép đài s = d = 0.6m

Bảng 5-9: Tọa độ cọc móng M1

Kích thước khối móng quy ước

Khối móng quy ước hình trụ tròn có bán kính

       Chiều cao H qu = L coc + H đài r = 1.593m

Trọng lượng khối móng quy ước

W qu = P cọc + đài móng + P đất + Trọng lượng cọc và đài:

P cọc + đài móng = [V cọc + V đài móng ]× bt =3×31×0.283×25+1.593 2 ×3.14×25×256.4 kN + Trọng lượng các lớp đất khối móng quy ước

- Tải trọng đứng tác dụng tại đáy đài:

 = F Zi + W (kN); tt tt tt y max x max max,min 2 2 coc i i

Combo FZ MX MY Pmax Pmin kN kN-m kN-m kN-m kN-m

Bảng 5-7: Kết quả tinh toán P max và P min móng M1

Ta có: P max = 1248.1(kN) < P tk = 3220 (kN)  Thỏa điều kiện cọc không bị phá hoại

P min = 1160.5 (kN) > 0  Thỏa điều kiện

5.4.2 Kiểm tra áp lực đất nền tác dụng lên mũi cọc

Cọc và đất giữa các cọc hoạt động đồng thời như một khối móng thống nhất, đặt trên lớp đất bên dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng quy ước được mở rộng hơn so với diện tích đáy đài, với góc mở theo quy định tại mục 7.4.4, TCVN 10304:2014.

Góc ma sát trung bình: tb i i tb i h 5.25 h 4

Hình 5-2: Khối móng quy ước cho móng 3 cọc

   Độ lệch tâm do moment: tc xd x tc d tc yd y tc d

 Bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực đất dưới nền đáy móng: tc tc d 2 tb 2 qu

1 2 tc II II II 0 tc m m

Vì p tc tb  443.1 (kN/m ) 2  R tc  810.67 (kN/m ) 2

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp dày 0.5m Tính toán ứng suất gây lún cho đến khi đạt điều kiện σ i bt ≥ 5 σ i gl, xác định vị trí ngừng tính lún với bt qu 2.

-   gl i k 0i  gl (i 1)  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ “i”

- k oi : Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số L qu /B qu và Z/B qu tc gl 2

  Không cần tính lún cho m

5.4.4 Thiết kế cốt thép đài móng M2 bằng SAFE 12

Hình 5-6: Kết quả phản lực đầu cọc móng M1

Giá trị P max và P min thu được từ mô hình và kết quả tính tay gần tương đương, cho thấy phần mềm SAFE có thể được sử dụng hiệu quả để tính toán nội lực cho đài móng M1.

Hình 5-7: Môment phương X và Y móng M2

Bảng V5.1: Bảng kết quả tính thép móng M3

Lớp trờn -93.47 1.8 1800 2000 1955 131.05 72.81 0.00 ỉ12a200 565.2 0.03 Lớp dưới 791.9 1.8 1800 2000 1780 1224.76 680.42 0.04 ỉ20a200 1570 0.09 Phương

Lớp trờn -106 1.8 1800 2000 1955 148.63 82.57 0.00 ỉ12a200 565.2 0.03 Lớp dưới 1378.1 1.8 1800 2000 1780 2139.11 1188.39 0.07 ỉ22a150 2534.2 0.14 do an

HIẾT KẾ MÓNG M4

 Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M4: N tt = 4009.7 (kN)

 Sơ bộ số lượng cọc:

Sức chịu tải cọc được xác định là R cd = 1560.1 kN Kích thước đài cọc được chọn với khoảng cách giữa hai tim cọc là s = 3d = 1.8 m và khoảng cách từ tim cọc đến mép đài là s = d = 0.6 m.

Hình 5.3 - Mặt bằng bố trí móng M1

 Trọng lượng của đài: W = V × d  d = 3×3×2×25 = 450 kN  

 Tải trọng đứng tác dụng tại đáy đài:  N tt = F Zi + W (kN); tt tt tt y max x max max,min 2 2 coc i i

5.5.5 Kiểm tra áp lực đất nền dưới tác dụng mũi cọc

Cọc và đất giữa các cọc hoạt động như một khối móng thống nhất, đặt trên lớp đất bên dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng này được quy định mở rộng hơn diện tích đáy đài với một góc mở, theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 (mục 7.4.4).

P cọc + đài móng = [V cọc + V đài móng ]×  tb = 4×31×0.283×25+3×3×2×23= 1291.3 kN

- Trọng lượng các lớp đất khối móng quy ước

P đất = B qu ×L qu ×H qu × tb = 8.1×8.1×33×11.63= 25180.46kN

W qu = P cọc + đài móng + P đất &471.76 kN

5.5.6 Tính lún cho nhóm cọc

   gl i k 0i  (i 1) gl  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ “i”

 k oi : Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số L qu /B qu và Z/B qu gl tc 2

5.5.7 Kiểm tra xuyên thủng cho đài móng M1

Hình 5.4 - Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M1

5.5.8 Thiết kế cốt thép cho đài móng M1

Hình 5.5 – Kết quả phản lực đầu cọc móng M4

Giá trị P max và P min thu được từ mô hình tương đương với kết quả tính tay, cho thấy phần mềm SAFE có thể được sử dụng hiệu quả để tính toán nội lực cho đài móng M1.

Hình 5.6 - Moment phương X và phương Y trong móng M4

THIẾT KẾ MÓNG M5

 Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M5: N tt = 4959.64 (kN)

 Sơ bộ số lượng cọc:

 Sức chịu tải cọc sử dụng: R cd  1560.1 (kN)

 Chọn kích thước đài cọc và bố trí như sau: Khoảng cách giữa 2 tim cọc s = 3d = 1.8 m, khoảng cách từ tim cọc đến mép đài s = d = 0.6 m

Hình 5.107 - Mặt bằng bố trí móng M5

 Trọng lượng của đài: W = V × d  d = 4×4×2×25 = 450 kN  

 Tải trọng đứng tác dụng tại đáy đài:  N tt = F Zi + W (kN); tt tt tt y max x max max,min 2 2 coc i i

Cọc và đất giữa các cọc hoạt động như một khối móng đồng nhất, đặt trên lớp đất dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng được quy định mở rộng hơn so với diện tích đáy đài, với góc mở theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 (mục 7.4.4).

P cọc + đài móng = [V cọc + V đài móng ]×  tb = 5×31×0.283×25+3×3×2×23= 1300.1 kN

- Trọng lượng các lớp đất khối móng quy ước

P đất = B qu ×L qu ×H qu × tb = 8.1×8.1×33×11.63= 25180.46kN

W qu = P cọc + đài móng + P đất &480.5 kN

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày h i = 1 m Tính toán ứng suất gây lún cho đến khi đạt điều kiện σ i bt ≥ 5 σ i gl, là vị trí ngừng tính lún.

   gl k  gl  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ “i”

 k oi : Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số L qu /B qu và Z/B qu gl tc 2

5.6.7 Kiểm tra xuyên thủng cho đài móng M5

Hình 5.8 Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M1

Với góc lan tỏa ứng suất 45 độ, tháp xuyên thủng hình thành từ mép cột phủ đầu qua cọc, cho thấy đài móng được coi là tuyệt đối cứng Điều này đảm bảo điều kiện chống nén thủng, tức là khả năng chống lại sự chọc thủng đài bởi cột.

Hình 5.9 – Kết quả phản lực đầu cọc móng M5

Giá trị P max và P min từ mô hình và kết quả tính tay gần như tương đương, cho thấy rằng phần mềm SAFE có thể được sử dụng hiệu quả để tính toán nội lực cho đài móng M5.

Hình 5.10 - Moment phương X và phương Y trong móng M5

Bảng 5.10 - Kết quả tính thép móng M5

THIẾT KẾ MÓNG LÕI THANG M35

Lực tác dụng lớn nhất lên móng MLT: N tt = 27131.3 (kN) Chiều cao đài cọc: 2.0m

- Sức chịu tải cọc sử dụng: R cd = 3220(kN)

- Chọn kích thước đài và cọc bố trí như sau:

Hình 5.11 - Mặt bằng bố trí móng MLT

Do sự phức tạp trong bố trí cọc của đài móng lõi thang, việc tính toán và kiểm tra thủ công gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên, độ tin cậy của mô hình phân tích đã được xác thực qua các mô hình đơn giản Do đó, tính toán móng lõi thang sẽ được thực hiện với sự hỗ trợ của phần mềm SAFE v12.3.0.

Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức:

P: Sức chịu tải của 1 cọc

1800 900 900 s: độ lún của cọc được tính theo công thức B.1 TCVN 10304-2014

Hình 5.12 - Kết quả phản lực đầu cọc móng lõi thang

 Kiểm tra: max   td 0 cd   n

 , vậy thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy

 P min = 1622 kN    0 , vậy thỏa điều kiện cọc chịu nhổ

  0 : hệ số điều kiện làm việc (lấy bằng 1 đối với cọc đơn, bằng 1.15 trong móng nhiều cọc)

   n 1.15 : hệ số tầm quan trọng công trình (mục 7.1.11 TCVN 10304-2014)

Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc N max ứng với giá trị tiêu chuẩn, gần đúng lấy N tc  N tt max /1.15 (ứng với combo 9)

Bảng 5-11 : Giá tri tính toán tổ hợp

Móng Load N tt M tt x M tt y

MLT COMB01 27131.3 8417.7 2428.5 tc tc x tc y

Cọc và đất giữa các cọc hoạt động như một khối móng đồng nhất, đặt trên lớp đất bên dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng được quy ước mở rộng hơn so với diện tích đáy đài, với góc mở theo quy định tại mục 7.4.4, TCVN 10304:2014.

Góc ma sát trung bình: i i tb tb i h 5.25 h 4

Hình 5-13 : Khối móng quy ước cho móng lỗi thang máy Diện tích đáy khối móng quy ước tính theo công thức: A qu = L qu  B qu : tb qu d c tb qu d c

Trọng lượng khối móng quy ước:

  qu qu qu qu tb d c

1 2 tc II II II 0 tc m m

Vì p tc tb  527.7 (kN/m ) 2  R tc  821.3(kN/m ) 2

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày h i = 1 m Tính toán ứng suất gây lún cho đến khi thỏa mãn điều kiện σ i bt ≥ 5 σ i gl, đây là vị trí ngừng tính lún với σ i bt qu 2.

   gl i k 0i  gl (i 1)  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ “i”

 k oi : Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số L qu /B qu và Z/B qu

  Cần tính lún cho móng Điều kiện độ lún nền móng cho phép : e e n n 1i 2i

Hình 5-14 : Biểu đồ quan hệ e-p y = -0.023ln(x) + 0.6166 R² = 0.9978

Bảng 5-13 : Bảng tính lún móng lỗi thang máy

Lớp phân tố h i (m) Z i (m) Z/B k 0 σ i bt σ i gl E σ i bt / σ i gl S i

(m) (m) (kN/m 3 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (cm)

Ta có tại lớp phân tố thứ \10 có σ = 441.42(kN/m ) > 5×σ = 434.5(kN/m ) bt 2 gl 2  Dừng tính lún tại đây

Tổng độ lún của móng: S = 1.165(cm) < 8cm  Thỏa điều kiện lún do an

Hình 5.15 - Moment phương X và phươngY trong móng lõi thang máy

Bảng 5.14 - Kết quả tính thép móng M35

Lớp trờn -2105.1 1.8 1800 2000 1955 2981.88 1656.6 0.08 ỉ22a200 1899.7 0.1 Lớp dưới 3023.6 1.8 1800 2000 1780 4742.18 2634.54 0.15 ỉ28a200 3077.2 0.17 Phương

Tiêu đề	Thiết Kế Bệnh Viện Đa Khoa Phúc Lộc Thọ Bình Dương
Tác giả	Phan Văn Hùng
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Ngọc Dương
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	147
Dung lượng	5,69 MB