Cẩm nang thiết kế kết cấu nhà phố dành cho người đi làm

Hướng dẫn từng bước làm cụ thể để có thể ra được một hồ sơ thiết kế kết cấu nhà phố, biệt thự đúng như thực tế. Phần khung BTCT sử dụng phần mềm Etabs. Phần móng (gồm các phương án móng đơn; móng băng 1 phương, 2 phương; móng cọc) sử dụng phần mềm Safe. Nhiều kiến thức thực tiễn, tiết kiệm được nhiều năm chinh chiến đi làm để dành thời gian cho những việc quan trọng khác. P/s: Sau khi mua tài liệu xong, bạn nào muốn đầy đủ tài liệu thực hành kèm theo thì nhắn tin qua mail ksphungvanchinh@gmail.com để mình gửi cho nhé.

Cơ sở thiết kế

Tiêu chuẩn và quy phạm

Tính toán tải trọng (tỉnh tải, hoạt tải, tải trọng gió, tải trọng đặc biệt) dựa vào tiêu chuẩn sau:

 TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

 TCVN 229-1999: Chỉ dẫn thành phần động của tải trọng gió

Tính toán và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép dựa vào tiêu chuẩn sau:

 Tiêu chuẩn 5574-2018: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Thiết kế móng cho công trình dựa vào tiêu chuẩn sau:

 TCVN 9362-2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

 TCVN 10304-2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.

Tài liệu và phần mềm

Theo hồ sơ thiết kế kiến trúc, M&E do công ty cổ phần tư vấn đầu tư XD ABC thiết kế

Theo hồ sơ báo cáo địa chất do Viện khoa học ABC cung cấp thực hiện vào tháng 8/2022

Phần mềm Etabs được sử dụng để mô hình hóa kết cấu và tính toán thiết kế cho các thành phần như dầm, cột và sàn Trong khi đó, phần mềm Safe chuyên dụng cho việc mô hình hóa và tính toán thiết kế móng.

Phần mềm Sap dùng cho mô hình kết cấu tính toán thiết kế cầu thang

Và các file excel tính toán thiết kế cột, dầm, sàn, móng kèm theo.

Vật liệu

3.1 Đặc tính của bê tông

Bê tông dùng cho kết cấu móng, cột, dầm, sàn, cọc dùng B20 (tương đương Mác 250)

Bê tông lót móng dùng B7,5

Thộp ứ ≤ 8 dựng CB240-T, loại trũn trơn, Rs = 210 Mpa, Es = 20x10 4 Mpa Thộp ứ ≥ 10 dựng CB300-V, loại cú gõn, Rs = 260 Mpa, Es = 20x10 4 Mpa.

Tải trọng và tổ hợp tải trọng

Việc tính toán, xác định tải trọng tính toán căn cứ vào các yếu tố sau:

 Tĩnh tải: căn cứ vào yêu cầu cấu tạo kiến trúc

 Hoạt tải: tùy vào chức năng của từng phòng trong công trình, xác định theo TCVN 2737-1995

 Khi tính toán đã kể đến trọng lượng bản thân của công trình trong Etabs

 Tải trọng tường gán trực tiếp lên dầm ảo trong Etabs rồi truyền vào sàn

- Giá trị tính toán được liệt kê ở các bảng tính sau:

Bảng 4.1 – Tải trọng sàn phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, hành lang (Sàn SH)

Tĩnh tải Hệ số Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượt tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )

1 Bản thân kết cấu sàn (Etabs tự tính) 25 100 2,5 1,1 2,75

2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần

4 Tổng tĩnh tải hoàn thiện 0,84 1,04

5 Lấy hệ số vượt tải trung bình cho tĩnh tải hoàn thiện là 1.2 0,87 1,2 1,04

Bảng 4.2 – Tải trọng ban công & vệ sinh (sàn âm)

Tĩnh tải Hệ số Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượt tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )

1 Bản thân kết cấu sàn (ETABS tự tính) 25 100 2,50 1,1 2,75

- Lớp gạch độn, xà bần 16 150 2,40 1,2 2,88

5 Lấy hệ số vượt tải trung bình cho tĩnh tải hoàn thiện là 1.2 3,27 1,2 3,92

Bảng 4.4 – Tải trọng tường xây Loại tường Đơn vị (kN/m 2 ) Tường gạch nung dày 100 1.8 (trên m2 tường) Tường gạch nung dày 200 3.3 (trên m2 tường)

 Lấy tải trên nhân cho chiều cao tường sẽ ra tải phân bố đều

Để tiết kiệm thời gian và làm nhanh cho cửa nhà phố, nếu tường chỉ có một cửa đi hoặc một cửa sổ thông thường, tải tường được phân bố đều với hệ số 0,9 Đối với hai cửa trở lên, hệ số sẽ là 0,8 Nếu nhịp tường nhỏ và cửa chiếm diện tích lớn, hoặc có nhiều cánh cửa, hoặc có ô trống nhiều, cần tự ước lượng hệ số giảm tải cho phù hợp Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, nên tính dư tải ra một chút.

Hoạt tải tra bảng 3, TCVN 2737-1995

Bảng 4.5 – Tải trọng tường xây

5 Mái bằng có sử dụng (sân thượng) 1,50

6 Mái bằng không có sử dụng 0,75

Bảng 4.3 – Tải trọng sàn sân thượng, sàn mái BTCT

Tĩnh tải Hệ số Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượt tải tính toán (kN/m 3

1 Bản thân kết cấu sàn (ETABS tự tính) 25 100 2,5 1,1 2,75

- Gạch chống nóng (hoặc dán ngói) 20 10 0,2 1,1 0,22

- Vữa lát nền + tạo dốc 18 30 0,54 1,3 0,70

5 Lấy hệ số vượt tải trung bình cho tĩnh tải hoàn thiện là

4.3 Tải trọng gió gán vào dầm biên

4.3.1 Đặc điểm vị trí và địa thế công trình

Tỉnh, thành: Hồ Chí Minh

Vùng gió: II-A Địa hình: C

4.3.2 Các thông số tính toán

Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú

- Giá trị áp lực gió W o 83 kG/m 2 Xem bảng 4 và mục 6.4.1

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió, Wj, tác động lên tầng thứ j được xác định theo công thức:

 W0 - Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió đã được giảm nhẹ

 γ - hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng: 1,00

 kj - hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

 c - hệ số khí động cho mặt đón gió và mặt hút gió

 Hj - chiều cao đón gió của tầng thứ j

 Lj - bề rộng đón gió của tầng thứ j

Bảng giá trị tải trọng gió tính toán:

Ghi chú: Z j là cao độ của tầng thứ j so với mặt đất

4.4 Tải trọng gió tự động trong Etabs

4.4.1 Gán tâm khối lượng Diaphragms vào sàn

Tâm khối lượng chỉ gán được cho mái bằng, mái nghiêng ta sẽ xử lý sau

4.4.2 Thiết kế tải gió tự động trong Etabs

Hộp thoại Define Load Patterns

Ta thiết kế theo TCVN 2737-1995

Cài đặt thông số thiết kế gió Wx

Cài đặt thông số thiết kế gió Wxx

Cài đặt thông số thiết kế gió Wy

Cài đặt thông số thiết kế gió Wyy

4.4.3 Thiết kế tải gió cho mái nghiêng

Trong phần mềm Etabs, chỉ có thể gán tâm khối lượng cho mái bằng, trong khi mái nghiêng không thể thực hiện điều này Do đó, không thể tự động thiết kế tải gió cho mái nghiêng Để thiết kế tải cho mái nghiêng, cần thực hiện các bước gán tải một cách thủ công.

Vào hộp thoại Define Load Patterns, tạo mới theo 4 gió cho mái nghiêng Cũng thiết kế tự động theo TCVN 2737-1995

Chọn từng gió mái và vào Modify Lateral Load Lựa chọn nhập trực tiếp vào tấm sàn để tính tải gió tự động, thay vì gán vào Diaphragms như các sàn phía dưới Các thông số thiết kế còn lại được nhập giống như các sàn bằng phía dưới.

Trước khi gán tải, ta tiến hành kiểm tra trục để gán gió trên mái nghiêng có thể hiện đúng không Ta cho hiển thị Local Axes

Nếu ta thấy trục màu xanh dương (trục 3) đều hướng ra ngoài hết là được

Theo TCVN 2737-1995, bảng 6, mục 2, hệ số khí động Ce cho mái thái biệt thự được xác định dựa trên sơ đồ cụ thể Độ dốc mái biệt thự thường phức tạp và có nhiều hình dạng với góc dốc trong khoảng 20° đến 40° Để tính toán, ta lấy tiềm cận 20° Tỉ số h1/l nằm trong khoảng 1-2, và hệ số khí động được xác định trong khoảng từ 0,7 đến 0,8.

Để đảm bảo an toàn, gió mái được xác định theo hướng thoát ra khỏi mái với hệ số khí động là 0,8 Hệ số này được nhập theo chiều trục 3 (hướng ra bên ngoài mái), với các giá trị dương cho tất cả các gió Wxm, Wxxm và Wym.

Để tính toán áp lực gió W trong phần mềm Etabs, bạn cần nhập hệ số khí động trực tiếp vào mái, thay vì nhập vào hộp thoại tải trọng gió với hệ số 0,8, điều này là không chính xác Để thực hiện việc này, hãy truy cập vào hộp thoại nhập hệ số khí động như hình dưới đây.

Tiến hành chọn tất cả các sàn mái nghiêng, chọn lần lượt các gió Wxm ; Wxxm ;

Wym ; Wyym Nhập hệ số khí động 0,8 vào ô Cp Phần mềm Etabs sẽ tự động tính các áp lực gió W cho chúng ta

4.5 Tải trọng cầu thang và bể nước

Nhà phố không nên thiết kế cầu thang vào, vì điều này có thể làm giảm nội lực khung và dẫn đến sai sót trong thiết kế thép Để đảm bảo an toàn, cần quy tải trọng của các bản thang vào dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.

Tải trọng trên 1m 2 mặt bằng cầu thang lấy q = 10 kN Sau đó truyền vào dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới

Lưu ý gán lại tải tường tại vị trí có dầm chiếu nghỉ

Khi mô hình dầm chiếu nghỉ chạy ngang giữa hai cột, cần phân bổ tải tường truyền xuống dầm Tải tường sẽ được chia đều, với 50% tải được gán cho thanh dầm phía dưới và 50% còn lại cho thanh dầm chiếu nghỉ.

Để tính toán dầm chiếu nghỉ có hình dạng chữ Z phức tạp, ta có thể đơn giản hóa bằng cách quy về thanh dầm ngang Phương pháp này giúp gán nhanh tải trọng và xác định nội lực một cách hiệu quả.

Về cách tính tải trọng quy về các dầm

Ta lấy 10kN/m2 nhõn cho ẵ chiều dài bản thang nghiờng, sẽ ra được tải trọng phân bố đều trên thanh dầm

 Chiều dài bản thang nghiêng đo trong bản vẽ kiến trúc

 Tải trọng phân bố đều tính được là bao gồm tải trọng lượng bản thân và các lớp hoàn thiện

Tải trọng tính toán sẽ được phân bổ vào ba vị trí chính: dầm chân thang, dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới Quy trình này cũng sẽ được áp dụng tương tự cho các bản thang ở lầu trên.

Ta xem bản vẽ kiến trúc, bồn nước đặt trên sàn lầu 3 (thượng) Sử dụng bồn inox 1,5m 3 , không có máy năng lượng mặt trời

Bồn inox 1,5m 3 quy ra tương đương 1,5 tấn, tức 15kN

Xác định diện tích bao quanh bồn nước, gán tại vị trí đó 1 sàn None (sàn không có trọng lượng bản thân)

Lấy 15kN chia cho diện tích sàn đặt bồn nước sẽ ra tải phân bố đều

Tiến hành gán tải phân bố đều vào vị trí sàn None đó

HỢP THÀNH PHẦN TỔ HỢP GHI CHÚ

1 COMVN1 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+1.3LL1+1.2LL2 TCVN

2 COMVN2 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+1.2Wx+1.2Wxm 2737:1995

3 COMVN3 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+1.2Wxx+1.2Wxxm

4 COMVN4 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+1.2Wy+1.2Wym

5 COMVN5 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+1.2Wyy+1.2Wyym

6 COMVN6 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+0.9(1.3LL1+1.2LL2+1.2Wx+1.2Wxm)

7 COMVN7 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+0.9(1.3LL1+1.2LL2+1.2Wxx+1.2Wxxm)

8 COMVN8 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+0.9(1.3LL1+1.2LL2+1.2Wy+1.2Wym)

9 COMVN9 1.1SW+1.2SDL+1.1WAL+0.9(1.3LL1+1.2LL2+1.2Wyy+1.2Wyym)

10 EVNCOM EVN(COMVN1, COMVN2, COMVN3,… COMVN9)

CHÚ THÍCH CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG

TT Ký hiệu Tên tải trọng

1 SW Trong lượng bản thân KC

2 SDL Các lớp hoàn thiện + M&E

4 DL = SW+SDL+WAL Tĩnh tải

5 LL1 Hoạt tải (có giá trị nhỏ hơn 2 kN/m2)

6 LL2 Hoạt tải (có giá trị lớn hơn = 2 kN/m2)

7 Wx Gió theo phương X (sàn bằng phẳng)

8 Wxx Gió theo phương -X (sàn bằng phẳng)

9 Wy Gió theo phương Y (sàn bằng phẳng)

10 Wyy Gió theo phương -Y (sàn bằng phẳng)

11 Wxm Gió theo phương X (mái nghiêng)

12 Wxxm Gió theo phương -X (mái nghiêng)

13 Wym Gió theo phương Y (mái nghiêng)

14 Wyym Gió theo phương -Y (mái nghiêng)

Mô hình Etabs

Mặt bằng lầu 3 (thượng – áp mái)

Mặt bằng tải tường trệt

Mặt bằng tải tường lầu 1

Mặt bằng tải tường lầu 2

Mặt bằng tải tường lầu 3 (thượng – áp mái)

5.3 Mặt bằng tải hoàn thiện và hoạt tải

Mặt bằng tải hoàn thiện sàn lầu 1

Mặt bằng hoạt tải 1 sàn lầu 1

5.3.3 Sàn lầu 3 (thượng – áp mái)

3D mặt bằng tải hoàn thiện sàn mái

3D mặt bằng hoạt tải 1 sàn mái

Chạy mô hình

Mesh ảo sàn

Trong phân tích bằng Etabs, đối tượng Shell như Slab và Wall được tự động chia nhỏ thành nhiều phần tử nhỏ hơn Quá trình này là một phần của phương pháp phần tử hữu hạn, giúp phân bố tải trọng lên các kết cấu đỡ một cách chính xác hơn Việc chia nhỏ các phần tử Shell không chỉ cải thiện độ chính xác của kết quả nội lực mà còn nâng cao chất lượng giải pháp tổng thể Sử dụng chức năng Shell Auto Mesh Option sẽ gia tăng độ chính xác cho các kết quả phân tích.

Quét chọn toàn bộ mô hình 3D (cho hiển thị tất cả cấu kiện lên), vào hộp thoại Shell Assignment – Floor Auto Mesh Options Lựa chọn như hình dưới đây.

Mesh ảo cột, dầm

Trong quá trình phân tích, Etabs tự động rời rạc hóa phần tử Frame thành nhiều phần tử nhỏ hơn nếu cần thiết Tuy nhiên, có những trường hợp người dùng không muốn Etabs thực hiện quá trình này Chức năng Frame Auto Mesh Options cho phép bạn kiểm soát chế độ tự động chia nhỏ các phần tử Cần lưu ý rằng chức năng này hoàn toàn khác với tùy chọn trong menu Edit để chia nhỏ các khung.

Quét chọn toàn bộ mô hình 3D, vào hộp thoại Frame Assignment – Frame Auto Mesh Options Lựa chọn như hình dưới đây.

Liên kết sàn, vách (nếu nhà có vách)

Liên kết giữa các shell, hay còn gọi là auto edge constraints, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các tấm sàn với nhau, cũng như giữa các vách và sàn Chức năng này đảm bảo sự liên kết vững chắc giữa các cấu kiện, góp phần nâng cao tính ổn định và hiệu quả của công trình.

Liên kết giữa các shell bao gồm

 Liên kết giữa vách với vách

 Liên kết giữa vách với sàn

 Liên kết giữa các tầm sàn

Phương pháp khai báo như sau

 Chọn vách, sàn cần gán liên kết (hoặc quét mô hình 3D như trên)

In the Assign menu, navigate to Shell and select Auto Edge Constraints This action opens the Shell Assignment – Auto Edge Constraints dialog box By default, Etabs automatically creates connections at the edges of shell panels, linking them together at their adjacent edges.

Gán liên kết chân cột

Quan niệm về liên kết giữa cột và móng có thể được xem như khớp hoặc ngàm, mỗi loại có những ưu và nhược điểm riêng Tuy nhiên, khi cấu trúc được coi là ngàm chân cột và khung có liên kết siêu tĩnh, thì phương pháp này thường mang lại hiệu quả kinh tế hơn so với việc xem xét dưới góc độ liên kết khớp.

Chọn mặt bằng tầng Base và quét các nút chân cột, sau đó mở hộp thoại Joint Assignment – Restraints Tiếp theo, nhấn vào biểu tượng liên kết ngàm như hình dưới đây.

Check mô hình

Sau khi đã mô hình xong, ta phải kiểm tra lại toàn bộ mô hình có bị lỗi gì không trước khi Run mô hình

Vào hộp thoại Check Model, đánh dấu vào tất cả các mục  Ok

Nếu mô hình không có lỗi gì hết thì sẽ thông báo như hình dưới đây.

Tính toán thiết kế sàn

Các phương pháp lấy nội lực tính toán sàn trong etabs

Có 2 phương pháp lấy nội lực thép sàn để tính toán trong Etabs

1.1 PP1: Tính toán cốt thép cho sàn sử dụng nội lực từ phần mềm Etabs Quy tắc thông thường để tính toán diện tích cốt thép cho sàn BTCT là xác định nội lực (mô men uốn) và giải bài toán tính toán diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu uốn

Phương pháp tra bảng đã từng được sử dụng phổ biến để xác định nội lực trong sàn, cung cấp thông tin tại các điểm đặc trưng của ô bản dựa trên loại liên kết và tỷ lệ cạnh Mặc dù phương pháp này dễ áp dụng, nhưng trong thực tế thiết kế, sàn thường được kê lên các dầm có độ cứng hữu hạn, dẫn đến việc xuất hiện chuyển vị dưới tải trọng, từ đó phát sinh hai vấn đề vượt quá khả năng của phương pháp tra bảng.

 (a) liên kết của các ô bản không phải là liên kết lý tưởng được giả thiết khi lập bảng tra

Chuyển vị của dầm ảnh hưởng đến việc phân phối lại nội lực trong hệ kết cấu, bao gồm cả nội lực trong sàn Vấn đề này được giải quyết hiệu quả thông qua phương pháp phần tử hữu hạn, với phần mềm Etabs là công cụ phổ biến trong thiết kế kết cấu hiện nay.

Trong thiết kế kết cấu, ô sàn thường được đặt trên các dầm chính và được chia nhỏ bởi các dầm phụ Khi chịu tải, cả dầm chính và dầm phụ đều xuất hiện chuyển vị, với dầm phụ có chuyển vị lớn hơn Các ô sàn này không có điều kiện biên lý tưởng, do đó không thể sử dụng bảng tra để tính toán nội lực Việc áp dụng phương pháp tra bảng cho ô nhỏ AEFG dẫn đến kết quả nội lực quá thấp, trong khi ô lớn ABCD lại cho kết quả nội lực cao hơn thực tế rất nhiều.

Sơ đồ sàn thường gặp trong thực tế

1.1.2 Hệ tọa độ địa phương và biểu diễn mô men uốn đối với shell trong Etabs

Ký hiệu các trục trong hệ tọa độ địa phương và mô men uốn của phần tử shell được quy định trong Etabs, như minh họa trong hình dưới đây.

Quy định về trục tọa độ địa phương và mô men uốn

Trục 1 được thể hiện bằng màu đỏ, trục 2 bằng màu xanh lá cây và trục 3 bằng màu xanh dương Theo mặc định, trục 1 nằm ngang và hướng theo trục X.

M11 là mô men uốn tác dụng lên bề mặt vuông góc với trục 1, và quay quanh trục 2

M22 là mô men uốn tác dụng lên bề mặt vuông góc với trục 2, và quay quanh trục 1

M11 và M22 là 2 giá trị được sử dụng để tính toán cốt thép cho ô sàn 1.1.3 Tính toán và thiết kế cốt thép sàn

Hình dưới biểu diễn các sơ đồ nội lực M11 và M22 cho ô sàn

Sơ đồ nội lực theo kết quả phân tích của Etabs

Các vùng có màu đậm hơn trong sơ đồ M11 cho thấy vị trí có nội lực lớn, được đánh số từ 1 đến 8 Dầm phụ đóng vai trò quan trọng trong việc chia nhỏ ô sàn, với sự khác biệt về nội lực giữa các vùng 5-7 và 6-8 Tuy nhiên, nội lực tại các vùng này thấp hơn nhiều so với các vùng biên 1-2 và 3-4, cho thấy dầm phụ không đáp ứng được điều kiện biên là liên kết gối tựa cố định.

Khi tính toán diện tích cốt thép theo phương trục X, chúng ta sử dụng biểu đồ M11 Để xác định cốt thép đặt tại gối (lớp trên), cần so sánh và chọn giá trị lớn nhất từ các điểm 1, 2, 3, 4 Đối với cốt thép tại nhịp (lớp dưới), giá trị lớn nhất được lấy từ các điểm 5, 6, 7, 8.

Khi tính toán diện tích cốt thép, cần đặt theo trục Y và sử dụng M22 Cần lưu ý rằng các điểm đã đề cập chỉ là ví dụ minh họa, bài toán thực tế có thể phức tạp hơn và các điểm lựa chọn có thể khác nhau.

Chúng ta không nên chọn thiết kế thép sàn theo phương án này vì việc xác định moment để tính toán gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khi đối mặt với các sàn có bố trí phức tạp Moment tính toán thường lớn hơn thực tế, không phản ánh đúng yêu cầu Mặc dù phần mềm Etabs có chức năng tính toán moment trung bình, nhưng phương pháp này không chính xác cho các vùng có moment lớn.

Để đạt được kết quả tối ưu trong thiết kế thép sàn, nhiều đơn vị hiện nay đang áp dụng các phương pháp phổ biến trên thị trường Hãy cùng khám phá phương pháp thứ hai dưới đây.

1.2 PP2: Tính toán cốt thép cho sàn bằng vẽ Design Strips

Có 03 phương án vẽ khác nhau mà ta thấy hay áp dụng và được hướng dẫn phổ biến

1.2.1 Ví dụ bài toán theo phương án 1

Vẽ Strip có bề rộng 1m (mỗi bên 0,5m), sau đó Replicate với khoảng cách 1m Chạy kết quả ta sẽ thu được kết quả từng vị trí trên sàn

Vẽ strip dãi trên cột (Column Strips) và dãi giữa nhịp (Middle Strips) với bề rộng của Strips như sau:

Dãi trên cột (Column Strip): L/4

Dãi giữa nhịp (Middle Strip): L/2 Với L là nhịp của ô bản

1.2.3 So sánh ưu, nhược và kết quả của 2 phương án trên

Cách làm này là sự kết hợp của phương án 1 và 2, dãi trên cột sẽ vẽ rộng hơn so với dãi giữa nhịp Cụ thể như sau:

Middle Strips: Các dãi đi qua giữa nhịp, rộng 1m (mỗi bên 0.5m)

Cột dãi thường chịu moment lớn; để tính toán, chúng ta cần xác định nhịp nhỏ nhất trên mặt bằng, chia giá trị đó cho 4, sau đó cộng vào giá trị tính được cho mỗi bên.

Ví dụ, Lmin = 4m thì lấy 4/4 = 1m, lấy mỗi bên rộng 1m, tức dãi Strip rộng 2m Ta bố trí Strip rộng 2m này cho các dãi đi qua cột còn lại luôn

Ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin, sau đó chia cho bề rộng của dãi bản chứa các moment đó

 Chúng ta sẽ chọn phương án thứ 3 này để lấy moment đi tính toán thiết kế cho sàn.Vì sao lựa chọn phương án thứ 3, có 3 lý do sau:

Vẽ Strips nhanh giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc thi công nhiều loại mặt bằng sàn khác nhau Sự tiết kiệm này không chỉ đến từ việc giảm khối lượng thép và bê tông, mà còn từ việc cải thiện kết quả moment ở nhịp lớn, mang lại lợi ích cho công trình Theo thời gian, mỗi ô sàn có thể bị võng do biến dạng và co ngót, vì vậy việc tính toán chính xác về võng và nứt là rất cần thiết.

Kết quả gối nhỏ hơn có thể không hoàn toàn chính xác với L/4, nhưng phương pháp này loại bỏ sự cần thiết phải tính toán nhịp dài hay rộng Với ô sàn có nhịp tối thiểu là 4m (L/4=1m) và 8m (L/4=2m), sai số đạt được là không đáng kể.

Khi tính toán moment gối trên dãi bản, chỉ cần xem xét đến mép cột và mép dầm Việc vẽ dãi chạy xuyên qua cả dầm và cột có thể dẫn đến việc tính toán nội lực lớn hơn thực tế, gây sai lệch so với nội lực của sàn.

Về việc chọn tiêu chuẩn thiết kế trong Etabs

2.1 Vì sao không chọn thiết kế thép sàn tự động trong Etabs?

Khi thiết kế thép sàn tự động trong Etabs, việc lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế và điều chỉnh các thông số theo TCVN 5574-2018 là rất quan trọng Tuy nhiên, thiết kế thép sàn tự động thường không được phê duyệt bởi đơn vị thẩm tra, vì vậy cần lấy nội lực moment từ Etabs để tính toán chính xác Việc thiết kế thép sàn tự động có thể dẫn đến sự sai lệch trong kết quả do thay đổi các hệ số, ảnh hưởng đến tải trọng nhập vào.

Tiếp nữa, TCVN 5574-2012 đang tích hợp trong Etabs chính là TCVN 5574-

Tiêu chuẩn thiết kế thép sàn tự động cần được xem xét kỹ lưỡng, đặc biệt là trong bối cảnh TCVN 5574-2018 chưa hoàn thiện và tiêu chuẩn BS.8110-97 đã lỗi thời Việc lựa chọn giữa tiêu chuẩn Nga SP63.13330.2012 và các tiêu chuẩn hiện hành vẫn còn mơ hồ, tạo ra sự không chắc chắn trong quá trình thiết kế.

2.2 Thiết kế thép sàn bằng việc lấy nội lực trong Etabs để tính toán

Việc lấy nội lực moment trong Etabs để thiết kế thép sàn theo TCVN 5574-2018 là hợp lý, vì kết quả tính toán thép chính xác với tải trọng gán vào công trình Điều này giúp đơn vị thẩm tra dễ dàng kiểm soát và đảm bảo an toàn cho công trình, mặc dù quá trình tính toán có thể tốn thời gian hơn một chút.

Khi lấy nội lực moment trong Etabs để thiết kế thép sàn, điều quan trọng là phải đảm bảo các tải trọng gán vào công trình chính xác Việc chọn tiêu chuẩn thiết kế trong Etabs không ảnh hưởng đến kết quả nội lực moment, vì kết quả này chỉ phụ thuộc vào các tải trọng đã được gán Để tính toán thiết kế thép sàn theo TCVN 5574-2018, quá trình này sẽ được thực hiện thủ công ngoài file excel.

Thiết kế thép sàn bằng vẽ Design Strips theo phương án 3

Mặt bằng chia dải tính toán theo phương X

Các dải tính theo phương X

 Dãi trên cột (Column Strip): 1,6m (mỗi bên 0,8m)

 Dãi giữa nhịp (Middle Strip): 1m (mỗi bên 0,5m)

Mặt bằng chia dải tính toán theo phương Y

Các dải tính theo phương Y

Trong việc tổ hợp nội lực cho sàn nhà phố, chỉ cần xem xét tải trọng tĩnh và tải trọng hoạt động, trong khi bỏ qua tải trọng gió Do đó, lựa chọn COMVN1 là đủ để thực hiện tổ hợp nội lực trong tính toán.

Moment tính toán theo phương X

Mặt bằng moment dải theo phương X (Đơn vị: kN.m/B dãi )

Để tính toán thép cho sàn, ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin, sau đó chia cho bề rộng của dãi bản chứa hai moment này Tiếp theo, sử dụng Excel để tính toán thép theo TCVN 5574-2018 Kết quả tính toán thép gối và nhịp theo phương X sẽ được áp dụng cho toàn bộ các ô sàn còn lại.

 Moment gối lớn nhất (Mmin)

Moment gối lớn nhất M min của dải theo phương X (Đơn vị: kN.m/B dãi )

Ta lấy moment gối lớn nhất Mmin chia cho bề rộng dãi là 1,6m = 14,698/1,6

= 9,186 kN.m (ta nhập Mmin = 14,698 kN.m và Bdãi 1,6m vào excel sẽ tự chia lại moment cho ta)

 Moment nhịp lớn nhất (Mmax)

Moment nhịp lớn nhất M max của dải theo phương X (Đơn vị: kN.m/B dãi )

Ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax chia cho bề rộng dãi là 1,6m = 5,376/1,6

= 3,36 kN.m (ta nhập Mmax = 5,376 kN.m và Bdãi 1,6m vào excel sẽ tự chia lại moment cho ta)

Moment tính toán theo phương Y

Mặt bằng moment dải theo phương Y (Đơn vị: kN.m/B dãi )

Để tính toán thép cho sàn, ta cần lấy moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin, sau đó chia cho bề rộng của dãi bản chứa hai moment này Tiếp theo, sử dụng Excel để tính toán thép theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2018 Kết quả tính toán thép gối và nhịp theo phương Y sẽ được áp dụng cho toàn bộ các ô sàn còn lại.

Moment gối lớn nhất M min của dải theo phương Y (Đơn vị: kN.m/B dãi )

Moment nhịp lớn nhất M max của dải theo phương Y (Đơn vị: kN.m/B dãi )

3.1.3 Tính toán chọn thép trên Excel

Kết quả thép bố trí thép gối, nhịp cho toàn bộ các ô sàn của dãi theo phương X, Y

Trong tổ hợp nội lực của sàn nhà phố, chỉ cần xem xét tải trọng tĩnh và tải trọng hoạt động, không cần tính đến tải trọng gió Do đó, lựa chọn COMVN1 là đủ để thực hiện tổ hợp nội lực cho tính toán.

Để tính toán thép cho sàn, ta xác định moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin, sau đó chia cho bề rộng của dãi bản chứa hai moment này Tiếp theo, sử dụng Excel để tính toán thép theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2018 Kết quả tính toán thép gối và nhịp theo phương X sẽ được áp dụng cho tất cả các ô sàn còn lại.

Ta xác định moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin, sau đó chia cho bề rộng của dãi bản chứa hai moment này Tiếp theo, tiến hành tính toán thép trên Excel theo TCVN 5574-2018 Kết quả tính toán thép gối và nhịp theo phương Y sẽ được áp dụng cho toàn bộ các ô sàn còn lại.

Khi xem xét tổ hợp nội lực cho sàn nhà phố, ta chỉ cần tính đến tải trọng tĩnh và tải trọng hoạt động, không cần quan tâm đến tải trọng gió Do đó, việc lựa chọn COMVN1 là đủ để thực hiện tổ hợp nội lực cho tính toán.

Ta lấy moment gối lớn nhất Mmin chia cho bề rộng dãi là 1,6m = 7,185/1,6 4,49 kN.m (ta nhập Mmin = 7,185 kN.m và Bdãi 1,6m vào excel sẽ tự chia lại moment cho ta)

Ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax chia cho bề rộng dãi là 1m = 3,208/1 3,208 kN.m (ta nhập Mmax = 3,208 kN.m và Bdãi 1m vào excel sẽ tự chia lại moment cho ta)

Để tính toán thép cho dãi bản, ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin, sau đó chia cho bề rộng của dãi bản chứa hai moment này Tiếp theo, sử dụng Excel để tính toán thép theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2018 Kết quả thép gối và nhịp theo phương Y sẽ được áp dụng cho toàn bộ các ô sàn còn lại.

Ta lấy moment gối lớn nhất Mmin chia cho bề rộng dãi là 1,4m = 6,923/1,4 4,95 kN.m (ta nhập Mmin = 6,923 kN.m và Bdãi 1,4m vào excel sẽ tự chia lại moment cho ta)

Ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax chia cho bề rộng dãi là 1m = 3,394/1 3,394 kN.m (ta nhập Mmax = 3,394 kN.m và Bdãi 1m vào excel sẽ tự chia lại moment cho ta)

Sàn mái biệt thự có kiến trúc phức tạp, gây khó khăn trong việc vẽ Strip để tính toán nội lực moment Để giải quyết vấn đề này, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp lấy nội lực bằng các dải màu moment xuất ra từ ETABS Mặc dù việc rà soát nội lực có thể khó khăn và moment max thường lớn hơn cắt dải bản, nhưng do mái là sàn chịu tải không sử dụng và không có hệ kết cấu như tường, dầm, cột, moment dự đoán sẽ nhỏ hơn nhiều so với các sàn phía dưới Thực tế cho thấy, người ta thường không cần tính toán riêng mà lấy kết quả bố trí thép sàn phía dưới để áp dụng cho sàn mái.

Vì yêu cầu có thẩm tra kết cấu nên ta vẫn xuất nội lực và lấy moment để tính toán như dưới đây

3.4.1 Moment tính toán theo phương X (M11)

Hộp thoại xuất moment M11 theo phương X

Trong phần mềm Etabs V18.1.1, người dùng không cần phải kiểm tra các nội lực moment gối lớn nhất (Mmin) và moment nhịp lớn nhất (Mmax) cho từng ô sàn, giúp tiết kiệm thời gian.

Mà phần mềm đã tự động phân tích và lựa chọn cho chúng ta 2 giá trị moment đó

Ta chỉ cần xuất biểu đồ moment dãi màu nội lực ra là xong

Moment gối lớn nhất M min và moment nhịp lớn nhất M max phương X (Đơn vị: kN.m)

Ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin nhập vào excel tính toán thép theo TCVN 5574-2018 Kết quả thép gối và nhịp theo phương

X tính được sẽ được bố trí cho toàn bộ các ô sàn còn lại

Moment gối lớn nhất (Mmin) = 4,965 kN.m; Moment nhịp lớn nhất (Mmax) 2,994 kN.m

3.4.2 Moment tính toán theo phương Y (M22)

Hộp thoại xuất moment M22 theo phương Y

Trong phần mềm Etabs V18.1.1, người dùng không cần phải kiểm tra các nội lực moment gối lớn nhất (Mmin) và moment nhịp lớn nhất (Mmax) cho từng ô sàn, giúp tiết kiệm thời gian đáng kể.

Mà phần mềm đã tự động phân tích và lựa chọn cho chúng ta 2 giá trị moment đó

Ta chỉ cần xuất biểu đồ moment dãi màu nội lực ra là xong

Moment gối lớn nhất M min và moment nhịp lớn nhất M max phương Y (Đơn vị: kN.m)

Ta lấy moment nhịp lớn nhất Mmax và moment gối lớn nhất Mmin nhập vào excel tính toán thép theo TCVN 5574-2018 Kết quả thép gối và nhịp theo phương

Y tính được sẽ được bố trí cho toàn bộ các ô sàn còn lại

Moment gối lớn nhất (Mmin) = 3,597 kN.m; Moment nhịp lớn nhất (Mmax) 3,268 kN.m

Kết quả thép bố trí thép gối, nhịp cho toàn bộ các ô sàn mái theo phương X, Y

Diễn giải cách tính và bố trí thép sàn

4.1 Diện tích cốt thép cần thiết

Tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật:

Chi tiết lớp bê tông bảo vệ

2 2 o o a  mm  a a  mm a   a   mm  Để đơn giản cho tính toán, sàn 100mm ta lấy a = 20mm để thiết kế tính toán thép sàn

Tính toán cốt thép theo các công thức sau: ho h a m 2 b b o

 Với 𝜉 là hệ số chiều cao giới hạn vùng bê tông chịu nén, được xác định như sau:

Diện tích cốt thép cần thiết:

Giải thích các thông số

 b - là bề rộng tiết diện, b = 1000mm hoặc tùy dãi cắt Strip

 h - là chiều cao tiết diện, h = h s

 ho - là chiều cao làm việc của tiết diện

 a - là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông

 Rb - là cường độ chịu nén tính toán của bê tông

  b - là hệ số điều kiện làm việc của bê tông

 Rs - là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

   m , là các hệ số tính toán cốt thép

 As - là diện tích cốt thép

  - là hàm lượng cốt thép

4.2 Cách chọn và bố trí thép sàn

Nhà phố, ta chọn trước thép gối là Φ10, nhịp là Φ8

Số cây bố trí trên dãi cắt Strip (làm tròn): n = A

𝜋 ∗ Φ /4 Khoảng cách bố trí thép tính toán: a =b n (b – là bề rộng dãi cắt Strip) Khoảng cách thép bố trí thép chọn: a ch ≤ a tt

Diện tích cốt thép chọn:

Về xuất nội lực các Strips trên sàn

Chúng tôi sẽ gửi file Etabs cho đơn vị thẩm tra để kiểm tra nội lực trực tiếp nếu có yêu cầu Việc xuất nội lực để kiểm tra là không khả thi, vì nội lực moment của các Strips ô sàn được tính vào trong lòng cột và dầm Moment nội lực chủ yếu do cột và dầm chịu tác động, dẫn đến giá trị lớn hơn so với tính toán của ô sàn Moment Strips chỉ nên tính đến mép trong của cột và mép trong của dầm, vì đây là phần hợp lý để tính toán Do đó, việc kiểm tra chỉ có thể thực hiện thủ công trực tiếp trên biểu đồ nội lực Etabs.

Tính toán thiết kế dầm

Tầng trệt

1.1 Kí hiệu tên dầm trên mặt bằng trong Etabs

1.2 Biểu đồ moment bao (ENV)

1.3 Nội lực xuất ra từ Etabs

Xem phụ lục đính kèm thuyết minh này

1.4 Bảng tổ hợp nội lực Mmax - tính thép dầm theo TCVN 5574-2018

Lầu 1

Lầu 2

Lầu 3 (áp mái)

Tầng mái

Diễn giải cách tính và bố trí thép dầm

6.1 Cách lấy moment bao (ENVCOM) để tính toán

Để tính toán moment của dầm, chúng ta cần lấy moment tại ba vị trí: vị trí đầu dầm và cuối dầm với hai vị trí moment cố định (EVNCOM Min), và tại vị trí nhịp dầm để xác định giá trị moment dương lớn nhất (EVNCOM Max).

Ví dụ như hình dưới đây

Tính toán cốt thép dọc cho dầm chữ nhật bê tông cốt thép (BTCT) chịu uốn trong trường hợp cốt đơn là rất quan trọng Việc này cần tuân thủ các quy định của TCVN 5574:2018 để đảm bảo khả năng chịu lực và an toàn cho công trình Kiểm tra lại khả năng chịu lực theo nội lực giới hạn là bước không thể thiếu trong quá trình thiết kế và thi công.

Sơ đồ làm việc tiết diện chịu uốn

Bê tông: Cấp cường độ B20, cường độ chịu nén dọc trục tính toán của bê tông Rb = 11.5 Mpa

Cốt thép: CB300-V, cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Rs = 260 Mpa Tiết diện dầm b x h

Khoảng cách từ mép cấu kiện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ao = 56mm Thép dọc nhà phố thường phổ biến Φ16

Ta tính a0 ở trường hợp 2 lớp thép (trên 2 cây, dưới 2 cây là trường hợp có a0 lớn nhất), bằng công thức sau: a0 = (a1*F1 + a2*F2)/ (F1 + F2)

 a1 là lớp BT bảo vệ lớp thép thứ nhất; a2 là lớp BT bảo vệ lớp thép thứ 2

 F1 là diện tích lớp thép thứ nhất

 F2 là diện tích lớp thép thứ 2

Hệ số điều kiện làm việc γb = 0.9

Momen gối trái, phải và momen nhịp của dầm

6.3 Tính toán cốt thép dọc

6.3.1 Xác định chiều cao làm việc ho h0 = hd – a0

6.3.2 Xác định hệ số chiều cao giới hạn vùng bê tông chịu nén

: Biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo khi ứng suất bằng Rs = 0.0035: Biến dạng tương đối giới hạn của bê tông khi nén

6.3.3 Xác định các hệ số

Khi ξ ≤ ξR (tương đương với εb2 ≥ εs,el), cốt thép chịu kéo As hoạt động hiệu quả mà không cần sử dụng cốt thép chịu nén A’s Đây là tình huống phổ biến, do đó diện tích cốt thép trong trường hợp này được xác định như sau:

Khi ξ > ξR (tương đương với εb2 < εs,el), cốt thép chịu kéo As không hoạt động hiệu quả, do đó cần bổ sung cốt thép chịu nén A’ Ngoài ra, có thể xem xét việc tăng kích thước tiết diện hoặc nâng cấp độ bền của bê tông để cải thiện hiệu suất.

6.3.4 Hàm lượng cốt thép μmin = 0.1% ≤ μs = As/ (b * h0) ≤ μmax = ξR * Rb/ Rs

6.4 Tính cốt đai cho dầm

Nhà phố và biệt thự có tải trọng nhỏ, nhịp ngắn và kích thước tiết diện thường nhỏ, do đó không cần thiết phải thực hiện tính toán kiểm tra cốt đai Việc đặt cốt đai theo cấu tạo đã đủ để đảm bảo an toàn cho công trình.

Trong xây dựng nhà phố và công trình dân dụng, dầm có chiều dài L ≤ 8m và chiều cao hd ≤ 800mm thường sử dụng đai Φ = 6 Đối với dầm móng hoặc dầm có chiều dài L > 8m và chiều cao hd ≤ 800mm, đai thường được chọn là Φ ≥ 8 Đối với dầm có kích thước 150 ≤ bd < 400mm, cần sử dụng tối thiểu 2 nhánh đai.

Bố trí cốt đai cấu tạo như sau

 Nếu hd ≤ 450mm thì Sct = Min (hd/2; 150)

 Nếu hd > 450mm thì Sct = Min (hd/3; 300)

 Nếu hd ≤ 300mm thì Sct = Min (3hd/4; 300)

 Nếu hd > 300mm thì Sct = Min (3hd/4; 500)

Dựa vào nguyên tắc cấu tạo trên, ta bố trí cốt đai cho các dầm của công trình như sau

Dầm 200x200: tại gối Φ6a100; tại nhịp Φ6a150

6.5 Tính cốt treo cho dầm

Khi chọn đường kính cho nhánh đai, cần lưu ý tương tự như phần tính cốt đai Hình minh họa dưới đây cho thấy cốt vai bũ ghi là 2ỉ16, được thiết kế để chịu lực cắt xiền, nhưng thường bị các nhà thầu thi công bỏ qua trong xây dựng nhà phố và biệt thự do khó bẻ và bố trí trong dầm Trong trường hợp nhà phố và biệt thự, khả năng chịu tải không lớn nên ít bị ảnh hưởng bởi lực này Tuy nhiên, nếu có lực tập trung lớn bất thường lên dầm chính, việc bố trí cốt vai bò sẽ cần thiết, đặc biệt trong các tình huống như dầm chuyển hoặc khi có lực tập trung đặc biệt.

Cốt treo dạng đai được bố trí cho 2 bên mép dầm phụ giao với dầm chính là 5Φ6 mỗi bên, với khoảng cách đặt cách nhau 50mm Tương tự, tại vị trí cấy cột trên dầm chính, thép đai cũng được bố trí là 5Φ6 mỗi bên, giữ khoảng cách 50mm giữa các thanh thép.

Tính toán thiết kế cột

Khung trục 2

1.1 Kí hiệu tên, tiết diện cột trên trong Etabs

1.2 Nội lực xuất ra từ Etabs và Excel tính toán

1.3 Bảng tính và chọn thép rút gọn

Khung trục 2*

Khung trục 3

Khung trục 4

Khung trục 5

Diễn giải cách tính và bố trí thép cột

Ta tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên tiết diện chữ nhật

6.1 Cách tổ hợp nội lực để tính toán

Từ bảng tổ hợp nội lực xuất ra từ Etabs ta chọn các tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán như sau:

Chọn 3 nội lực để xét giá trị độ lớn: Nmax; Mx tu; My tu

3 giá trị nội lực trên được tổ hợp ở tất cả các combo (từ COMVN1 đến

Mỗi cột ở từng tầng được tổ hợp tại ba vị trí: chân, giữa và đầu cột Sau đó, lựa chọn trường hợp có diện tích thép lớn nhất để bố trí cho toàn bộ cột.

Ví dụ tổ hợp tính thép cho cột C1 – Lầu 1

Bảng tổ hợp nội lực xuất ra từ Etabs

Thép được tính cho tất cả các trường hợp tổ hợp tải trọng

Chọn 1 trường hợp duy nhất có diện tích thép lớn nhất để bố trí cho cả cột

Bảng tính bố trí thép rút gọn cho cột C1 – Lầu 1

Bê tông B20 có Rb = 11,5Mpa; Rbt = 0,9Mpa; Eb = 27500Mpa

Hệ số kể đến điều kiện đổ bê tông thẳng đứng, mỗi lớp dày trên 1.5m, tra bảng dùng hệ số γb = 0,85

Cốt thép nhóm CB300-V có Rs = Rsc = 260Mpa; Es = 2.10 5 Mpa

6.3 Chiều dài tính toán cột (lo)

0 L l  , L là chiều cao thực của cột (trừ đi chiều cao dầm), hệ số  được lấy như sau:

Khung một nhịp, nhiều tầng có liên kết cứng giữa dầm và cột

Khung nhiều tầng nhiều nhịp

Khi sàn đổ toàn khối:  0,7

 Nhà biệt thự có từ 2 tầng, 2 nhịp trở lên và sàn đổ toàn khối nên ta chọn  0,7

Khai báo quy ước tiết diện cột trong Etabs như hình dưới đây (với Cx ≥ Cy)

6.5 Bố trí thép dọc cột Đối với khung không gian, ta sẽ bố trí thép đều theo chu vi, không nhất thiết phải bố trí thép tăng cường cho cạnh ngắn như khung phẳng học trong nhà trường Nên đặt thép tăng cường theo phương cạnh dài, khả năng chịu lực vẫn đảm bảo, dễ thi công, theo cấu tạo còn giữ cho đai thép không bị phình vì khoảng cách các cây thép theo phương cạnh dài quá lớn

Khoảng cách giữa hai cây thép trong cột không được vượt quá 200mm để tránh tình trạng phình khi thi công cốt đai Đối với cột kích thước 200x250mm, việc đặt 4 cây thép vẫn đảm bảo, vì khoảng cách giữa hai cây thép cạnh 250mm vẫn đáp ứng yêu cầu Tuy nhiên, với cột kích thước 200x300mm trở lên, cần phải có thêm một cây thép tăng cường ở cạnh 300mm, mặc dù việc đặt 4 cây thép đã đủ diện tích thép cần thiết.

6.6 Bố trí cốt đai cột Đối với nhà cao tầng, cốt đai thường bố trí đai dày ở 2 đầu và đai thưa ở giữa cột Đối với dầm thì điều này là bắt buộc vì lực cắt ở 2 đầu dầm lớn Còn đối với cột lực cắt là không đổi, vì vậy đối với nhà thấp tầng không nhất thiết phải bố trí đai dày ở 2 đầu, việc này chỉ áp dụng với cột nhà cao tầng có tính động đất và tải trọng ngang (gió) lớn Đối với nhà thấp tầng, ta sẽ bố trí đai Φ6a150 đều từ dưới lên trên Tương tự, nút giao cột với dầm trong nhà cao tầng sẽ bố trí đai nhưng đối với nhà thấp tầng không cần bố trí đai trong đó.

Tính toán thiết kế móng

Phương án móng đơn

Phần tải trọng ta sẽ lấy nội lực chân cột từ mô hình Etabs qua để tính móng

Ta lấy cặp nội lực Fz max (hay N tt 0) ; Mx/y tương ứng (hay M tt 0) ; Fx/y tương ứng (hay Q tt 0)

Khi thực hiện tính toán xuất nội lực, cần lựa chọn tổ hợp từ COMVN1 đến COMVN9 nếu công trình chịu tải trọng gió, và sau đó xác định tổ hợp nguy hiểm nhất để đảm bảo an toàn cho thiết kế.

Để tính toán, cần tránh việc chọn tổ hợp BAO, vì nó bao gồm tất cả các giá trị lớn nhất từ nhiều tổ hợp khác nhau Thay vào đó, cần chọn từng trường hợp cụ thể (Fz max kèm theo Mx/y tương ứng; Fx/y tương ứng), do đó bắt buộc phải xuất ra 9 tổ hợp tải trọng đã nêu Việc ghi (Mx/y) hay (Fx/y) tương ứng có nghĩa là lựa chọn theo phương x hoặc y, tùy thuộc vào mô hình quy ước tính toán móng đơn theo lý thuyết Móng có thể được đặt theo nhiều phương khác nhau, do đó các moment và lực cắt cũng sẽ thay đổi theo phương lựa chọn, không cố định Hơn nữa, việc xác định loại móng và phản lực công trình truyền xuống chân cổ móng cũng ảnh hưởng đến việc điều chỉnh các moment và lực cắt xuất ra từ Etabs cho phù hợp.

Các ký hiệu điểm chân cột trên Etabs tại tầng Base

Các phương án móng đơn dự định tính toán và bố trí trên mặt bằng

Nội lực xuất ra từ Etabs (Lấy F z max (N tt 0 ); M x/y tương ứng (M tt 0 ); F x/y tương ứng (Q tt 0 )

Để tính toán nội lực các điểm chân cột trên mặt bằng, chúng ta không cần xuất hết tất cả các vị trí, mà chỉ cần tập trung vào các vị trí có giá trị (Fz – ENV) lớn nhất Sau đó, kết quả tính toán này sẽ được áp dụng cho các vị trí móng lân cận trên mặt bằng.

Chọn Combo ENV (tổ hợp BAO) để hiển thị lực dọc (F z ) tại các điểm chân cột

Tại trục biên C, do nhà xây chen, các móng đơn sẽ bị lệch tâm Để tính toán, chọn điểm 164 với Fz lớn nhất, sau đó sử dụng kết quả này để bố trí cho các điểm 163, 165 và 175.

Tương tự tại trục biên A, chọn điểm 167 có Fz lớn nhất để tính toán, sau đó lấy kết quả đó bố trí cho các điểm 168; 171; 174

Tại trục giữa B, có hai phương án móng:

 Móng đơn đúng tâm: chọn điểm 194 có Fz lớn nhất để tính toán, sau đó lấy kết quả đó bố trí cho các điểm 166; 214

 Móng đôi: sẽ chọn cả 2 điểm 169; 170 để tính toán

1.1 Tính toán móng đơn đúng tâm trục giữa B

Trên mặt bằng, tại trục giữa B, chọn điểm 194 có Fz lớn nhất để tính toán móng đơn đúng tâm, sau đó sử dụng kết quả này để bố trí cho các điểm 166 và 214.

1.1.2 Áp lực tiêu chuẩn nền đất

1.1.3 Tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn tại chân cổ móng

Quy ước chiều tính toán các lực

Tại điểm 194 trên MB, chiều dài móng được xoay theo chiều dài cột tầng 1, tức là theo phương x Lúc này, mô men M xoay quanh trục y, do đó ta sử dụng My để tính toán Lực cắt di chuyển từ trái sang phải theo chiều trục x, vì vậy ta lấy Fx tương ứng để tính toán Móng có tính đối xứng và nén đúng tâm, do đó không cần phải đổi dấu các giá trị.

Nội lực xuất ra từ Etabs, lấy F z max (N tt 0 ); M y tương ứng (M tt 0 ); F x tương ứng (Q tt 0 )

N tc 0 = N tt 0/1,15; M tc 0 = M tt 0/1,15; Q tc 0 = Q tt 0/1,15

1.1.4 Tính toán cấu tạo móng

Lưu ý về chọn chiều sâu chôn móng và cấu tạo móng

Móng hạ vào lớp đất tốt phải ≥ 0,25m

Không hạ vào lớp cát xốp hoặc đất dính nhão

Chọn chiều sâu chôn móng h ≥ H/15 để chống trượt và lật (H là chiều cao công trình dân dụng kể từ mặt đất tự nhiên)

Trong trường hợp móng đơn sâu hơn móng nhà bên cạnh, cần đảm bảo rằng tỷ lệ chênh lệch chiều cao (∆h) giữa đáy móng mới và móng cũ so với khoảng cách (L) từ mép ngoài của móng mới đến mép ngoài của móng cũ không vượt quá 2/3 Ngoài ra, độ dốc cạnh vát của móng nên được giữ trong khoảng từ 20 độ đến 30 độ để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

Lớp bê tông bảo vệ cổ cột và móng (có bê tông lót) ≥ 30mm, thường lấy 50mm

Thép tối thiểu trong đài móng ≥ Φ10a200 Thường chọn Φ = (10-14), phổ biến là Φ12

Khi tính toán móng đơn, nếu thép có đường kính ≥ Φ16 và kích thước móng ≥ 3m, nên xem xét lựa chọn giải pháp móng khác Móng đơn đạt hiệu quả kinh tế tốt nhất khi kích thước ≤ 2,2m (chiều rộng ≥ 0,5m) Nếu vượt quá các thông số này, phương án móng băng sẽ là lựa chọn kinh tế hơn.

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên e = M0 tc + Q0 tc*h/N0 tc

 Diện tích sơ bộ (tính toán) của đáy móng : Fsb = N0 tc/ (Rtc - γtb*hm)

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng : σmax tc = (N0 tc/a*b) * (1+(6*e/a)) + (γtb*hm)

 Áp lực tiêu chuẩn bé nhất tại đáy móng : σmin tc = (N0 tc/a*b) * (1-(6*e/a)) + (γtb*hm)

 Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng : σtb tc = (σmax tc+ σmin tc)/2

1.1.5 Kiểm tra điều kiện chọc thủng

 Ứng suất trung bình tính toán đáy móng : σtb tt = (N0 tt/a*b)

 Diện tích đáy tháp chọc thủng :

 Lực gây ra chọc thủng : Pct tt = σtb tt * Fct

 Cạnh trung bình của tháp chọc thủng : Um = bc + (h-0.05)

 Khả năng chống chọc thủng : Pcx tt = 0.75*Rbt*Um*(h-0.05)

1.1.6 Tính toán cốt thép móng

 Áp lực tính toán lớn nhất tại đáy móng : σmax tt = (N0 tt/a*b) * (1+(6*e/a))

 Áp lực tính toán bé nhất tại đáy móng : σmin tt = (N0 tt/a*b) * (1-(6*e/a))

 Áp lực tính toán trung bình tại đáy móng : σtb tt = (σmax tt+ σmin tt)/2

 Cánh tay đòn tính thép theo mặt cắt 1-1 : l1 = a/2 – ac/2

 Cánh tay đòn tính thép theo mặt cắt 2-2 : l2 = b/2 – bc/2

 Chiều cao làm việc móng : h0 = h – 0.05

 Áp lực tính toán tại mép cột : σ1 tt = σmax tt - (σmax tt - σmin tt) * l1/a

 Momen tương ứng mặt cắt 1-1 : M1 = (σmax tt + σ1 tt)/2 * b * l1 * 0.5 * l1

 Momen tương ứng mặt cắt 2-2 : M2 = σtb tt * a * l2 * 0.5 * l2

 Diện tích cốt thép chịu momen M1 : As1 tt = M1/(0.9*0.9*h0*Rs)

 Diện tích cốt thép chịu momen M2 : As2 tt = M2/(0.9*0.9*h0*Rs)

 Diện tích cốt thép chọn chịu momen M1 :

Fs1 ch = ((b-0.1)/khoảng cách thép) + 1) * diện tích cốt thép chọn

 Diện tích cốt thép chọn chịu momen M2 :

Fs2 ch = ((a-0.1)/khoảng cách thép) + 1) * diện tích cốt thép chọn

 Điều kiện : Fs ch ≥ As tt

1.2 Tính toán móng đơn lệch tâm trục biên C

Tại trục biên C, chọn điểm 164 với Fz lớn nhất để tính toán móng đơn lệch tâm, sau đó áp dụng kết quả này cho các điểm 163, 165 và 175.

Tại điểm 164 trên mặt bằng, bản móng lệch tâm sẽ xoay vào phía trong công trình, với M xoay quanh trục x để tính toán Mx tương ứng Lực cắt sẽ đi vào bên trong từ trên xuống dưới theo chiều ngược lại của trục y, do đó ta sẽ tính toán Fy tương ứng Khi nhập dữ liệu vào Excel, cần đổi dấu Fy của móng lệch tâm.

Mx vẫn giữ nguyên dấu giá trị, điều này quan trọng vì nếu không, việc giữ nguyên dấu giá trị trong Etabs sẽ dẫn đến tính toán độ lệch tâm ngẫu nhiên không chính xác, gây ra kết quả rất nhỏ và dẫn đến việc tính toán thép không đầy đủ.

Nội lực xuất ra từ Etabs, lấy F z max (N tt 0 ); M x tương ứng (M tt 0 ); F y tương ứng (Q tt 0 )

N tc 0 = N tt 0/1,15; M tc 0 = M tt 0/1,15; Q tc 0 = Q tt 0/1,15 Độ lệch tâm ngẫu nhiên e1 = M0 tc + Q0 tc*h/N0 tc (h là chiều cao đế móng)

Khi móng đơn sâu hơn móng nhà bên cạnh, cần đảm bảo rằng tỷ lệ chênh lệch chiều cao (∆h) giữa đáy móng mới và móng cũ so với khoảng cách (L) từ mép cạnh ngoài của móng mới đến mép cạnh ngoài của móng cũ không vượt quá 2/3 (∆h/L ≤ 2/3) Đồng thời, độ dốc cạnh vát của móng nên nằm trong khoảng từ 20 độ đến 30 độ.

Khi kích thước móng đơn lớn hơn hoặc bằng 3m và thép ≥ Φ16, nên xem xét các giải pháp móng khác Móng đơn là lựa chọn kinh tế nhất khi kích thước ≤ 2,2m với chiều rộng ≥ 0,5m Nếu vượt qua các thông số này, phương án móng băng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.

Chiều cao mặt cắt cổ móng ac cần được mở rộng hơn chiều cao mặt cắt cột tầng trệt khoảng 150mm, đặc biệt là ở móng đơn đúng tâm, nơi mà chiều cao mặt cắt cổ móng và cột tầng trệt bằng nhau Việc tăng chiều cao mặt cắt cổ móng theo phương chịu moment nhằm giảm độ lệch tâm tính toán (e) xuống, giúp độ lệch tâm tính toán gần tương đương với độ lệch tâm ngẫu nhiên (e1) như ở móng đúng tâm Do thiếu hồ sơ địa chất công trình, việc tính toán độ lệch tâm tính toán (e) cho móng lệch tâm trở nên khó khăn và cần áp dụng giải pháp kinh nghiệm dựa trên các công trình đã có số liệu.

Phương án móng băng 1 phương

Khi tính toán xuất nội lực, cần lựa chọn tổ hợp từ COMVN1 đến COMVN9 nếu công trình chịu tải trọng gió Sau đó, xác định tổ hợp nguy hiểm nhất để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thiết kế.

Khi tính toán, cần tránh chọn tổ hợp BAO vì nó tổng hợp tất cả các giá trị lớn nhất từ nhiều tổ hợp khác nhau Thay vào đó, cần lựa chọn từng trường hợp cụ thể (Fz max kèm theo Mx/y tương ứng; Fx/y tương ứng), do đó bắt buộc phải xuất ra 9 tổ hợp tải trọng Việc ghi (Mx/y) hay (Fx/y) tương ứng phụ thuộc vào phương x hoặc y, dựa vào mô hình quy ước tính toán móng theo lý thuyết Móng có thể được đặt theo nhiều phương khác nhau, do đó moment và lực cắt cũng sẽ thay đổi theo từng phương Hơn nữa, việc tính toán còn phụ thuộc vào loại móng và phản lực công trình truyền xuống chân cổ móng, từ đó cần điều chỉnh các moment và lực cắt xuất ra từ Etabs cho phù hợp.

Cách lấy nội lực tính toán

Trong một khối móng băng sẽ có nhiều vị trí cột trong đó Để lấy nội lực tính toán hợp lý, kinh tế ta thực hiện như sau:

Để hiển thị tổ hợp BAO giá trị lực dọc tại các điểm chân cột trên mặt bằng Etabs, trước tiên, cần xác định cột có Nmax lớn nhất trên móng băng làm chuẩn Sau đó, xuất nội lực các điểm chân cột trên móng băng ra Excel Kiểm tra xem Nmax lớn nhất của cột đó thuộc tổ hợp COMVN nào, và áp dụng tổ hợp COMVN đó cho các cột còn lại trên móng băng, không nên lấy theo các tổ hợp COMVN khác nhau cho từng cột Đối với moment và lực cắt tương ứng, cũng thực hiện tương tự.

Nmax của các cột, điều này đã nêu rõ ở trên

Phương án móng băng 1 phương dự định tính toán và bố trí trên mặt bằng

Chọn Combo ENV (tổ hợp BAO) để hiển thị lực dọc (F z ) tại các điểm chân cột

Tại các trục 3, 4, 5, xác định chân cột với giá trị Nmax lớn nhất trên mỗi móng băng làm chuẩn Sau đó, xuất nội lực các điểm chân cột trên móng băng ra Excel Kiểm tra Nmax lớn nhất của cột đó thuộc tổ hợp COMVN nào, thì các cột còn lại trên móng băng cũng phải lấy theo tổ hợp COMVN đó, không nên lấy theo các tổ hợp COMVN khác nhau cho từng cột.

Tại các điểm 165-166-167 trên MB, ta thấy M xoay quanh trục x (tức ta lấy

Để tính toán lực cắt trong thiết kế móng băng, giá trị Mx được lấy cùng dấu, trong khi giá trị Fy được lấy ngược dấu khi nhập vào ETABS và Excel Lực cắt được tính từ dưới lên trên theo chiều trục y, sử dụng giá trị Fy tương ứng Cách lấy giá trị lực của các cột trên một móng băng đã được trình bày rõ ràng ở phần trước.

Nội lực xuất ra từ Etabs, lấy F z max (N tt 0 ); M x tương ứng (M tt 0 ); F y tương ứng (Q tt 0 )

N tt 0 ; Q tt 0 tại đáy móng, lấy lại giá trị tại chân cổ móng

M tt 0 tại đáy móng = M tt 0 chân cổ móng + Q tt 0 chân cổ móng * hs (hs là chiều cao sườn móng)

N tc 0 = N tt 0/1,15; M tc 0 = M tt 0/1,15; Q tc 0 = Q tt 0/1,15

KC cột Lij (khoảng các các cột):

 Lij1 từ tim cột C (cột 3)  B (cột 2)

 Lij2 từ tim cột B (cột 2)  A (cột 1)

 yij cột 3 = C1 – a/2 (C1 là đầu thừa móng băng bên phải cột 3; a là chiều dài móng băng = Lij1 + Lij2 + C1 + C2)

Khi móng đơn sâu hơn móng nhà bên cạnh, cần đảm bảo rằng tỷ lệ chênh lệch chiều cao (∆h) so với khoảng cách giữa các móng (L) không vượt quá 2/3 Ở đây, ∆h là sự chênh lệch chiều cao giữa đáy móng mới và móng cũ, trong khi L là khoảng cách từ mép ngoài của móng mới đến mép ngoài của móng cũ Độ dốc cạnh vát của móng nên nằm trong khoảng từ 20 độ đến 30 độ để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

 Chiều cao bản móng (đài móng) giả thiết: h = hs khi cạnh vát đài móng chạy lên phía mặt trên sườn móng luôn (xem hình cấu tạo ở trên)

 Chiều dài móng băng a = Lij1 + Lij2 + C1 + C2

 Quy đổi tải trọng các cột về tại trọng tâm đáy móng G:

N0 tt tâm đáy cột 1,2,3 = N0 tt đáy cột 1 + N0 tt đáy cột 2 + N0 tt đáy cột 3

M0 tt tâm đáy cột 1,2,3 = (M0 tt đáy cột 1 + M0 tt đáy cột 2 + M0 tt đáy cột 3) + ((N0 tt đáy cột 1*yij cột 1) + (N0 tt đáy cột 2*yij cột 2) + (N0 tt đáy cột 3*yij cột 3))

Q0 tt tâm đáy cột 1,2,3 = Q0 tt đáy cột 1 + Q0 tt đáy cột 2 + Q0 tt đáy cột 3

N0 tc tâm đáy cột 1,2,3 = N0 tt tâm đáy cột 1,2,3 / 1.15

M0 tc tâm đáy cột 1,2,3 = M0 tt tâm đáy cột 1,2,3 / 1.15

Q0 tc tâm đáy cột 1,2,3 = Q0 tt tâm đáy cột 1,2,3 / 1.15

 Độ lệch tâm : e = M0 tc tâm đáy cột 1,2,3 / N0 tc tâm đáy cột 1,2,3

 Diện tích sơ bộ (tính toán) của đáy móng :

Fsb = N0 tc tâm đáy cột 1,2,3 / (Rtc - γtb*hm)

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng : σmax tc = (N0 tc tâm đáy cột 1,2,3 / a*b) * (1+(6*e/a)) + (γtb*hm)

 Áp lực tiêu chuẩn bé nhất tại đáy móng : σmin tc = (N0 tc tâm đáy cột 1,2,3 / a*b) * (1-(6*e/a)) + (γtb*hm)

 Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng : σtb tc = (σmax tc+ σmin tc)/2

2.1.5 Kiểm tra điều kiện chọc thủng

 Lực nén chân cột tính xuyên thủng :

N tt = max (N0 tt chân cổ cột 1 ; N0 tt chân cổ cột 2 ; N0 tt chân cổ cột 3)

 Vùng móng băng chống xuyên thủng lxt : theo lý thuyết tính toán

 Lực gây ra chọc thủng :

Pct tt = [(N tt /b*lxt)*0.5*(b-(bs+2*(h-0.05))]*lxt

 Khả năng chống chọc thủng :

2.1.6 Tính toán cốt thép móng

Móng được mô hình hóa bằng phần mềm Safe, cho phép xác định nội lực tại các vị trí gối và nhịp Các giá trị này được sử dụng để tính toán thép cho cạnh dài của móng băng, với tiết diện dầm hình chữ nhật cho sườn Để sử dụng Safe, người dùng cần khai báo vật liệu, tiết diện và tải trọng như thông thường Tuy nhiên, một thông số quan trọng cần được gán vào bản móng là yếu tố quyết định tính hợp lý của thép được tính toán, đồng thời giúp so sánh các thông số ứng suất tại đáy móng với kết quả tính toán trên Excel.

Tính toán và chọn hệ số nền

Có 2 phương pháp xác định hệ số nền như trên Theo kinh nghiệm, gán hệ số nền theo Winkler sẽ cho ra thép khá lớn, không phù hợp với thực tế và phải giả thuyết 2 thông số Rtc (cường độ tiêu chuẩn đất nền), S (độ lún tổng cộng) vì không có số liệu địa chất Còn gán hệ số nền theo Josep Bowles sẽ cho ra thép hợp lý với thực tế hơn, và chỉ cần giả thuyết một thông số Rtc (cường độ tiêu chuẩn đất nền) Vì vậy, ta sẽ chọn gán hệ số nền theo Josep Bowles để chạy chương trình Safe

Kết quả moment chạy Safe và tính toán thép trên excel

Tính thép cho cạnh dài móng (tính với tiết diện dầm hình chữ nhật cho sườn của móng băng):

 Các moment tại gối nhịp của sườn được lấy ra từ phần mềm Safe

 As TT tại gối và nhịp tính toán như cốt thép dầm = M/ ξ*Rs*h0

 Thép tại các gối và đầu thừa của sườn (thép dưới): As gối = 0.7* As TT gối

 Thép tại các bụng sườn (thép trên) : As bụng = As TT nhịp

 Thép tại cánh: As cánh = 0.3* (Max(As TT gối 1 ; ; As TT gối n))

 Thép được bố trí 70% cho gối sườn và 30% cho cánh là dựa vào kinh nghiệm biểu đồ moment qua nhiều công trình tính toán

Tính toán cốt thép móng theo phương cạnh ngắn:

 Chiều dài côngxon : lcx = (b-bs)/2

 Chiều cao làm việc của côngxon : h0 = h-0.05

 σtb tt = N0 tt tâm đáy cột 1,2,3 / a*b

 Momen theo phương cạnh ngắn : M = σtb tt * lcx 2/2

 Diện tích cốt thép tính toán: As TT = M/(0.9*0.9*h0*Rs)

 Diện tích cốt thép chọn : Fs ch = ((b-0.1)/k.cách thép)+1)*diện tích thép chọn

 Điều kiện : Fs ch ≥ As TT

Các bước tính toán như móng băng 1 phương trục 3, ta có kết quả tính toán như các hình dưới đây:

Phương án móng băng 2 phương

3.1 Một số điểm lưu ý chung

Khi tính toán xuất nội lực, cần chọn tổ hợp từ COMVN1 đến COMVN9 nếu công trình chịu tải trọng gió Sau đó, xác định tổ hợp nguy hiểm nhất để đảm bảo an toàn cho công trình.

Để tính toán, cần chọn 9 tổ hợp tải trọng phù hợp, tránh trường hợp chọn tổ hợp BAO vì nó tổng hợp tất cả các giá trị lớn nhất từ nhiều tổ hợp khác nhau Việc lựa chọn cần dựa vào từng trường hợp cụ thể, bao gồm Fz max kèm theo Mx/y và Fx/y tương ứng Quyết định chọn theo phương x hay y phụ thuộc vào mô hình quy ước tính toán móng theo lý thuyết Móng có thể được đặt theo nhiều phương khác nhau, do đó moment và lực cắt sẽ biến đổi tùy theo phương chọn Ngoài ra, việc xác định loại móng và phản lực công trình truyền xuống chân cổ móng cũng ảnh hưởng đến cách điều chỉnh các moment và lực cắt xuất ra từ Etabs cho phù hợp.

Cách lấy nội lực tính toán

Trong một khối móng băng sẽ có nhiều vị trí cột trong đó Để lấy nội lực tính toán hợp lý, kinh tế ta thực hiện như sau:

Để hiển thị tổ hợp BAO giá trị lực dọc tại các điểm chân cột trên mặt bằng Etabs, trước tiên cần xác định cột có Nmax lớn nhất trên móng băng làm chuẩn Sau đó, xuất nội lực các điểm chân cột trên móng băng ra Excel Kiểm tra xem Nmax lớn nhất của cột đó thuộc tổ hợp COMVN nào, và áp dụng tổ hợp COMVN đó cho các cột còn lại trên móng băng, thay vì sử dụng các tổ hợp COMVN khác nhau cho mỗi cột Đối với moment và lực cắt tương ứng, cũng thực hiện theo quy trình tương tự.

Nmax của các cột, điều này đã nêu rõ ở trên

Mô hình phương án móng băng 2 phương trong phần mềm Safe

3.2 Cách lấy nội lực để sơ bộ kích thước và kiểm tra ứng suất tại đáy móng

Chọn Combo ENV (tổ hợp BAO) để hiển thị lực dọc (F z ) điểm chân cột trục 5

Tại trục 4, chúng ta xác định điểm chân cột có giá trị Nmax lớn nhất làm chuẩn và xuất nội lực các điểm chân cột trên trục móng băng ra Excel Để xác định tổ hợp COMVN cho cột đó, cần xem Nmax lớn nhất của cột nằm ở tổ hợp COMVN nào Các cột còn lại trên móng băng cũng sẽ được lấy theo tổ hợp COMVN này, không phải theo các tổ hợp khác nhau cho từng cột.

3.3 Sơ bộ kích thước và kiểm tra ứng suất, chọc thủng móng trục 4

Các bước xác định tính toán như móng băng 1 phương, ta có kết quả tính toán như các hình dưới đây:

Tính toán và chọn hệ số nền

Có 2 phương pháp xác định hệ số nền như hình trên Theo kinh nghiệm, gán hệ số nền theo Winkler sẽ cho ra thép khá lớn, không phù hợp với thực tế và phải giả thuyết 2 thông số Rtc (cường độ tiêu chuẩn đất nền), S (độ lún tổng cộng) vì không có số liệu địa chất Còn gán hệ số nền theo Josep Bowles sẽ cho ra thép hợp lý với thực tế hơn, và chỉ cần giả thuyết một thông số Rtc (cường độ tiêu chuẩn đất nền) Vì vậy, ta sẽ chọn gán hệ số nền theo Josep Bowles để chạy chương trình Safe

3.4 Tính toán móng băng 2 phương trên phần mềm Safe

3.4.1 Xuất nội lực chân cột từ Etabs sang Safe

3.4.2 Định nghĩa, kiểm tra vật liệu, tiết diện trên Safe

Chúng ta chọn móng băng đối xứng 2 bên dựa trên tiết diện có Nmax lớn nhất Móng băng được thiết kế theo hình chữ T ngược, được gọi là T1, với kích thước dầm móng 40x60 và bản móng 160x30.

Các móng băng ở biên dạng chữ L, ta khai báo theo tiết diện chữ L nằm ngang và đặt tên là L1 (dầm móng 40x60 – bản móng 120x30)

Khai báo và gán một đoạn từ mặt trên dầm móng đến mặt trên đà kiềng tầng trệt Còn tiết diện thì lấy lại trong mô hình Etabs

Mô hình phương án móng băng 2 phương trong phần mềm Safe

3.4.3 Khai báo tải trọng và kiểm tra tải trọng

Khi xuất từ Etabs sang Safe thì một số tải trọng cũng được xuất ra theo

Kích phải vào một điểm chân cột bất kỳ và kiểm tra tải trọng

Do thiếu số liệu địa chất, chúng ta giả định áp lực tiêu chuẩn của đất tại đáy móng là Rtc = 15T/m² Tiếp theo, hệ số nền được xác định theo phương pháp của Josep Bowles, với giá trị Cz = 1500T/m³, được gọi là Hệ số nền Cz trong phần mềm Safe.

Tuy nhiên, ở phương án dầm chữ T và L này chúng ta sẽ tính toán thêm Line Springs để gán thay thế cho Soil Subgrade

Với Line Springs = Soil Subgrade * bề rộng bản móng

 Móng băng biên lệch tâm L1 = 1500 * 1.2 = 1800T/m 3

Gán hệ số nền cho móng ứng với tên các móng như mặt bằng dưới đây

3.4.5 Khóa chuyển vị phương X và Y các điểm chân cột

3.4.6 Khóa chuyển vị phương X và Y các điểm đầu cột

3.4.7 Tiến hành chạy và lấy kết quả moment

Xem moment BAO Min để tính thép các vị trí bụng sườn móng

Xem moment BAO Max để tính thép các vị trí gối sườn móng

3.4.8 Kết quả tính và chọn thép trên file Excel

Các bước tính thép cho mỗi móng thực hiện như móng băng 1 phương Lưu ý

Trong 1 móng băng sẽ có nhiều nhịp dầm móng, vì vậy không nhất thiết phải lấy moment tại tất cả các vị trí nhịp, gối để tính toán, chỉ cần chọn một số vị trí có giá trị moment lớn để tính toán, rồi bố trí cho các vị trí moment không đáng kể còn lại, giá trị moment nào nhỏ quá thì bỏ qua hoặc nhập giá trị bằng 0.

Phương án móng cọc BTCT

4.1 Tính sức chịu tải của cọc

4.1.1 Sức chịu tải cọc đơn theo chỉ tiêu cường độ đất nền (TCXD 205-1998)

Vì không có số liệu địa chất nên ta giả thuyết sức chịu tải của cọc theo số liệu địa chất là Pk = 30 (T)

4.1.2 Sức chịu tải cọc theo vật liệu (TCXD 5574-2012)

Ta lấy sức chịu tải cọc theo vật liệu tính theo cấu kiện chịu nén đúng tâm của TCVN 5574:2012 Pvl = 42 (T)

4.1.3 Chọn sức chịu tải tính toán cho cọc

Ta nhập 2 giá trị sức chịu tải cọc Pk = 30T và Pvl = 42T vào excel Sau đó sẽ lấy giá trị Pmin để tính toán cọc, tức lấy Pk = 30T

Do chưa có số liệu địa chất, giá trị hiện tại chỉ là giả thuyết ban đầu Trong tương lai, chúng ta sẽ mời đơn vị thực hiện việc ép cọc và tiến hành ép thử một hoặc hai tim để xác định lực ép tại thời điểm kết thúc.

Để tiến hành so sánh hoặc tính toán lại, chúng ta cần xác định hai thông số quan trọng: chiều dài cọc và Pmin thực tế, được tính bằng công thức Pép kết thúc chia cho ktc.

Mặc dù thông số ép kết thúc không xác định được độ lún như hồ sơ khảo sát địa chất, nhưng vẫn đảm bảo an toàn về mặt thiết kế.

4.2 Sơ bộ mặt bằng kích thước móng

Lực dọc (max) tại các điểm chân cột trên mặt bằng Etabs

Trong trường hợp nhà xây chen với hai bên đã có công trình, và đất vẫn còn ở phía trước và sau, các móng cọc lệch tâm sẽ được bố trí dọc theo hai trục A và C.

Chúng tôi tiến hành tính toán sơ bộ kích thước móng lệch tâm cho điểm chân cột có lực dọc lớn nhất (điểm trục 3-A) và áp dụng kết quả này cho trục 4-A do lực dọc ở chân cột gần tương đương nhau Các điểm chân cột còn lại với móng lệch tâm sẽ được tính toán tương tự.

Pmax, Pmin ta sẽ xác định sau khi chạy mô hình trên phần mềm Safe

Thực hiện tương tự cho các móng lệch tâm còn lại

Móng lệch trục 2A (lấy kết quả sơ bộ cho trục 5A luôn vì lực dọc chân cột gần tương đương nhau)

Móng lệch trục 4C (lấy kết quả sơ bộ cho trục 2*C; 3C; 5C luôn vì lực dọc chân cột gần tương đương nhau)

Móng cọc đúng tâm nằm ở trục B (giữa nhà) Việc sơ bộ kích thước tiết diện cũng thực hiện tương tự như móng cọc lệch tâm

Móng đúng tâm trục 4B (lấy kết quả sơ bộ cho trục 3B luôn vì lực dọc chân cột gần tương đương nhau)

Móng cọc đôi đúng tâm trục B (2-2*)

4.2.3 Mặt bằng sơ bộ kích thước móng cọc

4.3 Tính toán móng cọc trên phần mềm Safe

4.3.1 Xuất nội lực chân cột từ Etabs sang Safe

4.3.2 Định nghĩa vật liệu trên Safe

4.3.3 Khai báo tiết diện trên Safe Đài cọc

4.3.4 Khai báo và kiểm tra tải trọng trên Safe

4.3.5 Mô hình sơ đồ tính trên Safe

Mô hình đài, cọc, cổ cột và dầm móng

Khóa chuyển vị đầu cổ cột

Gán độ cứng lò xo cho cọc

Trong mô hình tính toán, cọc được xem như một lò xo có độ cứng k, và chúng ta gán độ cứng lò xo cho các điểm định vị cọc Công thức tính độ cứng lò xo (k) là k = Pmin / Độ lún.

Ta đã xác định Pmin = 30T ở trên

Do thiếu số liệu địa chất, chúng ta dựa vào kinh nghiệm để giả thuyết độ lún từ 1 đến 3 cm Giá trị độ lún trung bình được chọn là 1.5 cm (0.015 m), và sau đó sẽ kiểm tra xem kết quả tính toán thép có phù hợp với thực tế hay không để điều chỉnh nếu cần.

Vậy ta có độ cứng lò xo (kz) = 30 / 0.015 = 2000T/m Các giá trị kx = ky 5% * kz = 0.05 * 2000 = 100T/m Chọn các điểm cọc và gán độ cứng lò xo

Chú ý về tiết diện dầm móng

Dầm móng được thiết kế chủ yếu cho phương chịu lực của móng cọc lệch tâm, nhằm đối phó với tác động của moment lớn Các phương còn lại chủ yếu có chức năng giằng giữ ổn định cho hệ móng, không chịu tác động moment nhiều.

Để đảm bảo khả năng chịu lực của móng lệch tâm, dầm được chọn với kích thước 300x600, trong đó chiều cao dầm được xác định bằng cách lấy chiều cao đài 700 trừ đi 100, do phần bê tông cọc sẽ cắm vào đáy đài 100 Điều này cho phép thép dọc của dầm có thể xuyên qua đài một cách thuận lợi Đối với các phương dầm móng khác, kích thước 200x300 là đủ để giữ ổn định cho hệ thống móng mà không phải chịu nhiều moment.

Chia nhỏ phần tử tấm (đài cọc)

Mục đích để moment trong đài được phân bố đều hơn, tính thép chính xác hơn Chọn các đài cọc và thực hiện theo hình dưới đây

 Tiến hành chạy và phân tích mô hình tính toán

4.3.6 Xem kết quả phản lực đầu cọc

Để xác định giá trị lực dọc Pmax, ta xem xét tổ hợp BAO (max) và tổ hợp BAO (min) cho từng đài cọc Nếu tất cả các giá trị lực dọc đều nhỏ hơn tải trọng tính toán trên cọc (P tt = Pmin / ktc = 30 / 1.05 = 28.571 T), thì kết quả đạt yêu cầu Ngược lại, nếu có đài cọc nào vượt quá giá trị này, cần phải tăng số lượng cọc và thực hiện tính toán lại.

Các phản lực đầu cọc đều nhỏ hơn giá trị P tt = 28.571 (T), do đó không cần thiết phải điều chỉnh số lượng cọc Tiến hành nhập các giá trị Pmax và Pmin của từng cọc vào file Excel để thực hiện kiểm tra lại.

4.3.7 Tính thép đài cọc Để lấy được moment tính toán thép trong đài, ta phải vẽ các đường Strips qua giữa các móng theo 2 phương, với bề rộng Strips là 1m, móng nào có bề rộng nhỏ hơn 1m thì vẽ Strips bằng bề rộng móng luôn

Nguyên tắc lấy moment tính toán

Moment căng thế trên mang giá trị (-) dùng để tính toán cho thép ở phía mặt trên đài

Moment căng thế dưới mang giá trị (+) dùng để tính toán cho thép đáy đài Moment (-) hiển thị giá trị BAO (min) để tính toán

Moment (+) hiển thị giá trị BAO (max) để tính toán

Biểu đồ moment các mặt cắt Strips hiển thị trên mặt bằng

Kết quả tính toán thép đài lệch tâm trục (2-A) và (5-A)

Kết quả tính toán thép đài lệch tâm trục (3-A) và (4-A)

Kết quả tính toán thép đài lệch tâm trục (4-C) và (2*-C); (3-C); (5-C)

Kết quả tính toán thép đài đúng tâm trục (4-B) và (3-B)

Kết quả tính toán thép đài đúng tâm trục (5-B)

Kết quả tính toán thép đài đôi đúng tâm trục B (2-2*)

Biểu đồ moment dầm móng hiển thị trên mặt bằng

Các dầm chịu moment lớn chủ yếu tập trung tại các phương chịu lực của móng lệch tâm, trong khi các phương dầm còn lại có moment rất nhỏ, gần như không đáng kể Đồng thời, moment dầm móng lệch tâm chủ yếu tác động lên thép lớp trên (-), trong khi thép dầm lớp dưới sẽ được bố trí theo cấu tạo.

Để tính toán thép dầm móng cho các phương chịu lực của móng lệch tâm, chỉ cần tập trung vào phương chịu lực chính Đối với dầm móng theo phương còn lại, có thể sử dụng cấu tạo 4ϕ16 liên tục cho bề rộng dầm 200mm Nếu bề rộng dầm từ 300mm trở lên, cần bố trí 6ϕ16 để đảm bảo độ bền và an toàn.

Việc tính toán thép dầm móng như tính thép dầm thông thường theo TCVN (5574-2018)

Vì moment chủ yếu căng thế trên (-) nên ta hiển thị BAO (min) để lấy giá trị tính toán

Kết quả tính toán và bố trí thép dầm móng (300x600) theo phương chịu lực móng lệch tâm như hình dưới đây

Chọn thép dầm móng (200x300) theo các phương còn lại

Các dầm móng này dường như không có moment, chủ yếu giằng giữ ổn định cho hệ móng Vì vậy ta chọn thép theo cấu tạo với 4ϕ16 chạy suốt

Tính toán thiết kế cầu thang 3 vế

Bản vẽ cầu thang 3 vế trong hồ sơ kiến trúc

Ta sẽ tính toán và bố trí thép cho cầu thang tầng 1, sau đó lấy kết quả đó bố trí cho cầu thang tầng trên luôn

Ta tiến hành chia cầu thang thành 2 phần độc lập để tính toán

Phần 1: Tính toán bản nghiêng cầu thang 2 vế, chạy từ tầng trệt lên bản chiếu nghỉ Kết quả cho thấy thép sẽ được bố trí cho bản thang nghiêng đối xứng còn lại (từ bản chiếu nghỉ lên sàn chiếu tới lầu trên) Do kích thước, hình dáng và cấu tạo của hai bản nghiêng đối xứng này gần như giống nhau, việc tính toán thêm lần nữa sẽ cho kết quả bố trí thép tương tự.

 Phần 2: tính bản thang 3 vế, đoạn chiếu nghỉ hình zíc zắc (vế thang nằm giữa, xem hình trên).

Phần 1: tính bản nghiêng cầu thang 2 vế

Ta thiết lập công thức và tính toán thép trên excel như các hình dưới đây.

Tính dầm chiếu nghỉ

Trong phần tính toán cầu thang, chúng ta không cần tính toán dầm chiếu nghỉ nữa, vì đã quy tải cầu thang về các dầm chiếu nghỉ, chiếu tới và chân thang trong mô hình khung không gian Do đó, nhiệm vụ của chúng ta chỉ là tính toán và bố trí thép cho bản thang.

Tính toán thiết kế lanh tô

Thiết kế lanh tô dạng 1

1.1 Thiết kế lanh tô có (b lanh tô = b tường = 200 > h lanh tô = 100)

1.1.1 Tính điển hình cho cửa sổ S3 (600x1500)mm

Chọn cửa sổ S3 với tường 200 Chọn trước tiết diện (bxh) = (200x100)mm, sau đó kiểm tra tính lại sau

 Vậy cửa sổ S3(600x1500)mm tường 200 với tiết diện lanh tô (bxh) (200x100)mm, bố trí 2ϕ10 đảm bảo khả năng chịu lực và độ võng

Tính các lanh tô có (b lanh tô = b tường = 200 > h lanh tô = 100) còn lại Các bước tính toán làm tương tự như trên

Ta có các cửa đi, cửa sổ tường 200 với tiết diện lanh tô (bxh) (200x100)mm, bố trí thép 2ϕ10 lần lượt là: D2(800x2400); D3(900x2400); D4(1200x2400); S4(900x1500); D5(1100x2400)

1.1.2 Tính các lanh tô có (b lanh tô = b tường = 200 > h lanh tô = 150)

Các bước tính toán làm tương tự như trên

Ta có các cửa đi, cửa sổ tường 200 với tiết diện lanh tô (bxh) (200x150)mm, bố trí thép 2ϕ10 lần lượt là: S1(2400x1850); D1(2400x2400); S2(2000x800)

1.2 Thiết kế lanh tô có (b lanh tô = b tường = 100 = h lanh tô = 100)

1.2.1 Tính điển hình cho cửa sổ S3 (600x1500)mm

Chọn trước tiết diện lanh tô (bxh) = (100x100)mm, sau đó tính toán kiểm tra lại

 Vậy cửa sổ S3(600x1500)mm tường 100 với tiết diện lanh tô (bxh) (100x100)mm, bố trí 2ϕ10 đảm bảo khả năng chịu lực và độ võng

1.2.2 Tính các lanh tô có (b lanh tô = b tường = 100 = h lanh tô = 100) còn lại

Sau khi kiểm tra tính toán, chỉ có cửa sổ S3 (600x1500)mm với tiết diện lanh tô (100x100)mm đảm bảo khả năng độ võng Các cửa khác có bề rộng ≥800mm và chọn tiết diện lanh tô (100x100)mm không đảm bảo khả năng độ võng.

Thiết kế lanh tô dạng 2

2.1 Thiết kế lanh tô có (b lanh tô = b tường = 100 < h lanh tô = 150)

2.1.1 Tính điển hình cho cửa đi D3 (900x2400)mm

Chọn trước tiết diện lanh tô (bxh) = (100x150)mm, sau đó tính toán kiểm tra lại

 Vậy cửa đi D3 (900x2400)mm tường 100 với tiết diện lanh tô (bxh) (100x150)mm, bố trí 2ϕ10 đảm bảo khả năng chịu lực và độ võng

2.1.2 Tính các lanh tô có (b lanh tô = b tường = 100 < h lanh tô = 150) còn lại

Các bước tính toán làm tương tự

Ta có các cửa đi, cửa sổ tường 100 với tiết diện lanh tô (bxh) (100x150)mm, bố trí thép 2ϕ10 lần lượt là: DW(800x2100); D5(1100x2400)

2.2 Thiết kế lanh tô có (b lanh tô = b tường = 200 = h lanh tô = 200)

Những cấu kiện lanh tô này có chiều dài nhịp tính toán (2.5m ≤ Ltt < 3.6m) Thép bố trí mỗi lớp trên dưới 2ϕ12

Các cấu kiện lanh tô này không dùng cho cửa, mà nằm ở sảnh mặt tiền trước và hông nhà, bắt ngang qua các trụ gạch trang trí

Những cấu kiện lanh tô có Ltt > 3.6m với btường = blanh tô 0 thì (h > b).

Tiêu đề	Hướng Dẫn Thực Hành Thiết Kế Kết Cấu Nhà Dân Dụng Thấp Tầng
Tác giả	Ks. Phùng Chinh
Thể loại	Thực Hành Thiết Kế Kết Cấu

Định dạng
Số trang	201
Dung lượng	18,66 MB
File đính kèm	Cẩm Nang Thiết Kế Kết Cấu Nhà Phố.rar (13 MB)