Dinamond town

Ngủ TỔNG 9145.6 Do chung cư được xây dựng bên cạnh các công trình của các công trình khác đã xây dựng, vì vậy phải có giải pháp mặt bằng hợp lý, đảm bảo phù hợp với điều kiện thực

Vị trí, địa điểm xây dựng công trình

Chung cư cao cấp Diamond Tower sẽ được xây dựng tại khu dân cư Cát Lái, Quận 2, Tp.HCM, trên diện tích 3450m2 Dự án được quy hoạch chặt chẽ nhằm khắc phục các ảnh hưởng tự nhiên khắc nghiệt, đồng thời tận dụng các điều kiện tự nhiên thuận lợi như ánh sáng, gió, tầm nhìn và cảnh quan cao ráo, bằng phẳng.

Điều kiện tự nhiên, khí hậu, địa chất thủy văn

Khí hậu

Thành phố Hồ Chí Minh có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 với lượng mưa bình quân năm đạt 1.979 mm và trung bình 159 ngày mưa mỗi năm, trong đó hơn 90% lượng mưa tập trung vào mùa này Mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, không có mùa đông Thời tiết lý tưởng nhất ở thành phố Hồ Chí Minh diễn ra từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau, khi trời đẹp và dễ chịu.

+ Nhiệt độ trung bình năm là: 27.55 o C

+ Nhiệt độ cao trung bình là : 28.8 o C

+ Nhiệt độ thấp trung bình là: 25.7 o C

Độ ẩm

+ Độ ẩm tương đối trung bình năm : 79.5 %

+ Độ ẩm cao nhất trung bình năm : 80 %

+ Độ ẩm nhỏ nhất trung bình năm : 74.5 %

+ Độ ẩm nhỏ nhất tuyệt đối : 20 %

+ Từ tháng 06-10 : gió Tây - Tây Nam ( Ấn Độ Dương)

Tốc độ gió mạnh nhất: 4.5 m/s

+ Từ tháng 11-02 : gió Bắc – Đông Bắc ( Biển Đông)

Chế độ gió

Ngoài ra có gió tín phong :

+ Từ tháng 03-05 : gió Nam – Đông Nam Tốc độ trung bình: 3,7 m/s.

Địa hình

Khu đất xây dựng chung cư tại phường Cát Lái, Quận 2, TP.HCM có địa hình bằng phẳng, lý tưởng cho thi công Việc chuẩn bị mặt bằng chỉ cần thực hiện san dọn và vệ sinh sơ bộ.

Hình thức đầu tư

Xây dựng mới hoàn toàn gồm các hạng mục :

+ Nhà chung cư cao cấp Diamond Tower

+ Hệ thống cấp, thoát nước

+ Hệ thống điện, điện chiếu sáng, chống sét, phòng cháy chữa cháy hoàn chỉnh.

Quy mô đầu tư

- Cao: Tầng hầm: 3,2m Tầng 1,2: 4,5m Tầng 3-15: 3,4m

- Cấp công trình : Cấp II

- Niên hạn sử dụng : 70 năm

18 Hình 1.1 Mặt bằng tầng hầm

22 Hình 1.7 Mặt đứng công trình

Các giải pháp thiết kế

Giải quy hoạch tổng mặt bằng

- Công trình được bố trí theo hình khối chữ nhật, mặt chính quay về hướng Tây

Khu đất xây dựng công trình nằm trên trục đường giao thông chính, yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng phải đảm bảo hoạt động hiệu quả bên trong công trình Đồng thời, cần thiết lập mối quan hệ hài hòa giữa công trình chính và các công trình phụ trợ khác Công trình chính sẽ giữ vai trò trung tâm trong bố cục mặt bằng và không gian kiến trúc của khu vực.

Công trình được thiết kế với tầm nhìn thoáng đãng, đảm bảo lưu thông gió và ánh sáng tự nhiên tối ưu Không gian mở được xen kẽ bởi cây xanh, vườn hoa

- Dây chuyền công năng rõ ràng liên tục, dễ dàng trong quá trình sử dụng và quản lý

- Hệ thống giao thông xung quanh thuận lợi, không chồng chéo

1.5.2 Giải pháp thiết kế kiến trúc

1.5.2.1 Giải pháp mặt bằng Đây là khâu quan trọng nhằm thoả mãn dây chuyền công năng, tổ chức không gian bên trong, đó là bước đầu quan trọng trong việc hình thành các ý tưởng thiết kế kiến trúc Mặt bằng phải thể hiện tính trung thực trong tổ chức dây chuyền công năng sao cho khoa học chặt chẽ, gắn bó hữu cơ, thể hiện phần chính phần phụ Mặt bằng nhà phải gắn bó với thiên nhiên, phù hợp với địa hình khu vực và quy mô khu đất xây dựng, vận dụng nghệ thuật mượn cảnh và tạo cảnh

Mặt bằng công trình theo phương án này được tổ chức như sau:

Chung cư được thiết kế với tầng hầm dành cho xe và máy phát điện, tầng 1 có siêu thị mini và văn phòng, trong khi tầng 2 bao gồm quán bar, văn phòng cho thuê và phòng quản trị Từ tầng 3 đến tầng 15, mỗi tầng có 7 căn hộ cao cấp với diện tích mỗi tầng là 571.6m² Giao thông trong công trình được bố trí theo phương ngang dọc với chiều rộng 2m.

Tầng hầm Nơi để xe 571.6

Khu lễ tân,hành lang chính 132.06

Giải pháp thiết kế mặt bằng như vậy đảm bảo được tiêu chuẩn Việt Nam cho các chung cư hiện nay

Do tính đặc thù của công trình nên việc thiết kế, tổ hợp hình khối mặt đứng công trình phải đạt được tính đặc thù của nó

- Mặt đứng của công trình có bố cục thống nhất với mặt bằng, mang tính hiện đại, hài hoà với nhau và với các công trình xung quanh

Sử dụng thủ pháp nhịp điệu qua sự lặp lại có quy luật của các hình thức như dãy cửa sổ, cửa chính và ô ban công, kết hợp với khoảng cách đều đặn giữa chúng, tạo nên một công trình có tính động và mang lại cảm giác hài hòa.

Việc xử lý gờ tường và các đường chỉ ngang tại ban công, cùng với việc chia tỷ lệ và bố trí hợp lý các ô cửa đi, cửa sổ, đã mang lại sự linh hoạt và thẩm mỹ cho công trình.

Giải pháp thiết kế kiến trúc

Tổ chức hình khối mặt đứng công trình cần phải hài hòa để tạo nên một quần thể kiến trúc thống nhất Mặt đứng công trình không chỉ gây ấn tượng mạnh mẽ mà còn phải có tính thẩm mỹ cao, đáp ứng nhu cầu về giá trị nghệ thuật Đồng thời, thiết kế mặt đứng còn đòi hỏi tính lâu dài, tránh sự lạc hậu theo thời gian, đảm bảo công trình vẫn giữ được giá trị và vẻ đẹp sau nhiều năm sử dụng.

Mặt đứng công trình được thiết kế đơn giản nhưng vẫn toát lên vẻ đẹp sang trọng và sức truyền cảm Bên cạnh vẻ đẹp riêng, cần chú trọng đến sự hài hòa với các công trình xung quanh để tạo nên một tổng thể ấn tượng.

Mặt đứng kiến trúc được thiết kế để đáp ứng yêu cầu tổ chức không gian chung của toàn trường, phù hợp với công năng sử dụng của mặt bằng Toàn bộ mặt đứng được tạo khối rõ ràng, hài hòa với dáng vẻ thanh thoát và vững chãi Các mảng kính mang lại sự sáng sủa cho công trình, kết hợp với những khoảng sảnh và ban công nhô ra, tạo thành các dải kiến trúc độc đáo, làm nổi bật hình khối của công trình.

Mặt cắt công trình được xây dựng dựa trên mặt bằng và mặt đứng đã thiết kế, thể hiện mối liên hệ thẳng đứng giữa các tầng Nó cung cấp sơ đồ kết cấu bố trí làm việc trong công trình, thể hiện chiều cao thông thuỷ giữa các tầng và giải pháp cấu tạo cho dầm, sàn, cột, tường, và cửa.

Giải pháp kết cấu

Kiến trúc và kết cấu có mối liên hệ chặt chẽ, với hình dáng và không gian kiến trúc phụ thuộc vào hệ kết cấu của công trình Giải pháp kết cấu cần đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hiện tại và lâu dài, đảm bảo độ bền vững theo niên hạn sử dụng, tuân thủ quy định phòng cháy chữa cháy, và khả thi trong điều kiện thi công Lựa chọn vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định giải pháp kết cấu và kiến trúc, đảm bảo vật liệu xây dựng phải bền, phù hợp với cấp công trình, dễ tạo hình và thích ứng với điều kiện thi công.

Công trình xây dựng là một tòa nhà 15 tầng với kết cấu chịu lực chính là hệ khung bê tông cốt thép Móng của tòa nhà được thiết kế dưới dạng móng cọc ép bằng bê tông cốt thép, đảm bảo độ bền và ổn định cho toàn bộ công trình.

Tường bao dày 220 được xây dựng bằng gạch ống, mang lại khả năng cách nhiệt tốt và dễ dàng kết hợp với nhau Loại tường này nhẹ nhàng cho khối xây, phù hợp cho việc xây dựng tường ngăn giữa các phòng, tường hành lang và khu vệ sinh.

Cột, dầm và sàn được thi công bằng bê tông tại chỗ, với hệ dầm dọc có nhiệm vụ phân chia các ô sàn, chịu tải trọng từ tường xây, đồng thời tạo ra độ cứng không gian cho công trình.

- Chiều cao tầng điển hình là 3,4m Giải pháp khung BTCT với dầm đổ toàn khối, bố trí các dầm trên đầu cột và gác qua vách cứng

Công trình sẽ lắp đặt một bể nước có dung tích 30 m³ trên tầng mái, với hệ thống cấp nước từ thành phố Nước được bơm lên bể tự động và sau đó được phân phối qua các đường ống kỹ thuật đến các vị trí lấy nước cần thiết.

- Nước mưa trên mái, ban công… được thu vào phểu và chảy riêng theo một ống

- Nước mưa được dẫn thẳng thoát ra hệ thống thoát nước chung của thành phố

Nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn qua hệ thống ống riêng biệt trước khi được đưa vào bể xử lý nước thải, sau đó mới được thải ra hệ thống thoát nước chung.

- Hệ thống xử lí nước thải có dung tích 16,5m3/ngày.

Các giải pháp kỹ thuật khác

Điện

Tuyến điện trung thế 15KV được lắp đặt qua ống dẫn ngầm dưới đất vào trạm biến thế của công trình Bên cạnh đó, công trình còn được trang bị hai máy phát điện dự phòng tại tầng hầm Khi nguồn điện chính bị mất, các máy phát điện này sẽ cung cấp điện cho các nhu cầu cần thiết.

+ Các hệ thống phòng cháy chữa cháy, bơm nước

+ Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ

+ Hệ thống máy tính và các dịch vụ quan trọng khác.

Cấp thoát nước

Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt tại mỗi tầng và phòng trong công trình Tại các khu vực công cộng, mạng lưới báo cháy được trang bị đồng hồ và đèn báo để thông báo khi có tín hiệu cháy Khi nhận được tín hiệu báo cháy, phòng quản lý sẽ thực hiện các biện pháp kiểm soát và khống chế hoả hoạn kịp thời.

27 b Hệ thống cứu hoả: bằng hoá chất và bằng nước:

* Nước: trang bị từ bể nước tầng mái, sử dụng máy bơm xăng lưu động

Trang bị các bộ súng cứu hỏa gồm ống và gai  20 dài 25m, lăng phun  13 tại phòng trực Mỗi tầng nên có 01 hoặc 02 vòi cứu hỏa tùy thuộc vào không gian của tầng đó Hệ thống ống nối được lắp từ tầng một đến vòi chữa cháy và các bảng thông báo cháy cần được thiết lập đầy đủ.

Các vòi phun nước tự động được lắp đặt cách nhau 3m ở tất cả các tầng, kết nối với hệ thống chữa cháy và các thiết bị hỗ trợ khác như bình chữa cháy khô Ngoài ra, đèn báo cháy và đèn báo khẩn cấp cũng được trang bị tại các cửa thoát hiểm và trên tất cả các tầng.

* Hoá chất: sử dụng một số lớn các bình cứu hoả hoá chất đặt tại các nơi quan yếu (cửa ra vào kho, chân cầu thang mỗi tầng).

Chống sét

Thiết bị chống sét gồm ba bộ phận chính:

- Thiết bị chống sét trên mái dùng kim chống sét

- Thiết bị tiếp đất chống sét dùng thép tròn, chôn thẳng góc, sâu 1,5 m

Đường dẫn nối giữa phần chống sét trên mái và phần tiếp địa được cấu tạo từ hai dây thép mạ kẽm có đường kính 12mm, kết nối với kim thu lôi làm bằng thép không gỉ đường kính 16mm, với đầu nhọn và chiều dài 0,8m Để đảm bảo tính dẫn điện, các điểm nối giữa các vật liệu thép cần được hàn chắc chắn.

Khối nhà cao tầng nên có hệ thống chống sét được thiết kế theo tiêu chuẩn quy định

20 TCN 46.84 với yêu cầu điện trở cho hệ thống chống sét R  10 

1.7.4 Hệ thống thông gió chiếu sáng

Các phòng trong công trình được thiết kế để tối ưu hóa ánh sáng và thông gió tự nhiên, kết hợp với hệ thống thông gió nhân tạo Sự kết hợp này bao gồm cửa sổ và cửa đi để đón gió trời, cùng với quạt thông gió điện, nhằm đảm bảo không gian luôn thoáng mát và đạt tiêu chuẩn về chiếu sáng và thông gió.

1.7.5 Trang bị nội thất, hoàn thiện

- Trang bị nội thất công trình được thực hiện phù hợp với yêu cầu sử dụng của công trình

1.7.6 Hệ thống thông tin liên lạc

- Trong nội bộ công trình mạng lưới thông tin liên lạc giữa các phòng ban bằng đường dây hữu tuyến

Hệ thống thông tin liên lạc

- Trong nội bộ công trình mạng lưới thông tin liên lạc giữa các phòng ban bằng đường dây hữu tuyến

TỔNG QUAN KẾT CẦU VỀ CÔNG TRÌNH

Cơ sở thiết kế

Căn cứ vào các nghị định, thông tư của chính phủ về xây dựng

Căn cứ vào các số liệu ghi nhận được tại hiện trường và báo cáo địa chất của công trình

Căn cứ tiêu chuẩn quy phạm hiện hành của Việt Nam và châu Âu

2.1.2 Tiêu chuẩn và quy chuẩn thiết kế

Bảng 2 1: Tiêu chuẩn và quy chuẩn thiết kế

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

TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất

TCVN 10304:2014 Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 9393:2012 Cọc-Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tỉnh ép dọc trục TCVN 9394:2012 Đóng và ép cọc-Thi công và nghiệm thu

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

TCXD 229:1999 Chỉ dẩn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo

QCVN 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia-Số liệu điều kiện tự nhiên dung trong xây dựng QCVN 03:2012/BXD

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên tắc phân loại, phân cấp công trình dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật đô thị

QCVN 04:2015/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nhà ở và công trình công cộng

QCVN 06:2020/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về An toàn cháy cho nhà và công trình

EN 1992:2004 Tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu cho kết cấu bê tông cốt thép Các tài liệu tiêu chuẩn ngành có liên quan

Các phần mềm hỗ trợ

Bảng 2 2: Các phần mền hỗ trợ

SAFE Slab Analysis by the Finite Element

ETABS Extended Thre Dimensional Analysis of

Building Systems(CSI,Berkeley, Mỹ) Work, Excel, Revit, Cad

Phương pháp tính toán

Sàn là một phân tử cứng tuyệt đối trong mặt phẳng làm việc của nó, cụ thể là mặt phẳng ngang, mà không tính đến sự biến dạng của các phần tử bên ngoài mặt phẳng.

- Các phân tử của hệ chịu lực đều có chuyện vị ngang như nhau ở các tầng

- Liên kết giữa dầm, sàn và cấu kiện thẳng đứng (vách, cột) được xem là liên kết cứng

- Các cột và vách được ngàm ở chân cột và chân vách ở mặt đáy

- Xem biến dạng dọc trục của sàn không đáng kể

2.3.2 Xác định tải trọng tác dụng

- Căn cứ vào qui phạm hướng dẫn về tải trọng tác động xác định tải tác dụng vào cấu kiện

- Xác định tất cả các tải trọng và tác động tác dụng lên kết cấu

2.3.3 Phương pháp xác định nội lực

- Đưa ra các giả thuyết các trường hợp tải tác dụng có thể xảy ra tác dụng vào cấu kiện

- Xác định nội lực do từng trường hợp đã đặt ra

- Sử dụng 2 phương pháp cơ bản: phương pháp giải tích và phương pháp số- phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis) là một phương pháp số tính gần đúng, giúp giải quyết các bài toán vi phân đạo hàm riêng trong các miền có hình dáng và điều kiện phức tạp mà không thể tìm ra nghiệm chính xác bằng phương pháp giải tích Phương pháp này thực hiện việc rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của công trình, thiết lập các điều kiện tương thích về lực và chuyển vị tại các liên kết Để áp dụng phương pháp này, người dùng có thể sử dụng các phần mềm máy tính hỗ trợ như SAFE, ETABS, SAP, và nhiều phần mềm khác.

Phương pháp giải tích là phương pháp giải trực tiếp, dựa trên lý thuyết từ các môn học như sức bền vật liệu và cơ học kết cấu để xác định nội lực trong kết cấu Phương pháp này thích hợp cho các cấu kiện đơn giản, giúp tính toán các liên kết như cầu thang và dầm chiếu tới.

2.3.4 Tính toán kết cấu theo TTGH 1 và TTGH 2

I Trạng thái giới hạn 1 ( Ultimate Limit State,ULS): Là trạng thái giới hạn cực hạn nhằm thiết kế kết cấu không bị phá hoại giòn, dẻo, mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí, các yếu tố lực và nhưng ảnh hưởng bất lợi của môi trường.Nguyên lý thiết kế tổng quát phải thỏa mãn điều kiện:

F: Là giá trị tính toán của những tác động do ngoại lực gây ra

F u : Là khả năng chịu lực tối đa cấu kiện

Việc tính toán theo TTGH 1 theo 2 dạng : Kiểm tra khả năng chịu lực,Tính cốt thép

II Trạng thái giới hạn 2 ( Serviceability Limit State, SLS): Là trạng thái giới hạn sử dụng nhằm đảm bảo cho cấu kiện làm việc bình thường không cho hình thành cũng như mở rộng vết nứt quá mức hoặc vết nức dài hạn nếu điều kiện sử dụng không cho phép hình tành hoặc mở rộng vết nức, không có những biến dạng vượt qua giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động) Tính toán theo TTGH 2 thường ở dưới dạng thỏa mãn các điều kiện chuyển bị, độ võng hoặc độ lún.

Trình tự thiết kế

- Trình tự thiết kế bao gồm các bước:

- Lựa chọn giải pháp kết cấu, chọn sơ bộ các kích thước tiết diện của cấu kiện

- Lựa chọn vật liệu thiết kế

- Sơ bộ các giải pháp kết cấu phương ngang( Dầm, sàn)

- Sơ bộ các giải pháp kết cấu phương đứng( Vách, cột)

Các trình tự sẽ được lặp lại cho đến khi thỏa các điều kiện yêu cầu.

Giải pháp kết cấu

Các cấu kiện chịu lực chính trong hệ chịu lực của nhà cao tầng bao gồm các cấu kiện dạng thanh như cột, dầm, thanh chống và thanh giằng, cùng với các cấu kiện dạng tấm như tường, vách và sàn.

- Đối với hệ cột và dầm liên kết với nhau tạo thành hệ khung phẳng và các khung phẳng liên kết với tạo thành hệ khối không gian

- Đối với tường( vách): Là cấu kiện thẳng đứng chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng rất lớn cho công trình

Bản sàn được coi là phần cứng vững chắc trong mặt phẳng, có khả năng tiếp nhận các tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang Nó không chỉ phân phối lại các tải trọng này mà còn truyền chúng vào hệ khung và xuống móng.

- Độ cứng các kết cấu chịu tải ngang không đổi suốt chiều cao phải đồng trục, tránh lệch trục

- Tất cả các cột và vách chịu lực đều liên tục và đường truyền tải của nó không bị gãy hoặc đứt khúc từ móng đến mái

- Nên thiết kế các dầm không có dạng gãy khúc khuỹa(do thay đổi tiết diện dầm), nên bố trí lưới cột cho các nhịp gần bằng nhau

- Không có cấu kiện chủ yếu nào bị thay đổi tiết diện đột ngột

- Kết cấu càng liên tục và càng liên khối càng tốt, bật siêu tĩnh càng cao càng tốt

2.5.1 Phương án kết cấu theo phương ngang

Kết cấu theo phương ngang bao gồm sàn và các dầm, kết hợp với kết cấu chịu lực thẳng đứng như cột và vách (lõi) Sàn không chỉ tiếp nhận tải trọng sử dụng mà còn truyền tải trọng đến các dầm và các kết cấu thẳng đứng Đồng thời, sàn cũng được xem là vách cứng nằm ngang, kết nối với các vách cứng thẳng đứng để tạo thành một hệ không gian thống nhất Việc lựa chọn phương án kết cấu nằm ngang chủ yếu là lựa chọn sàn cho công trình, và các phương án này cần hợp lý về mặt kết cấu cũng như kinh tế Hiện nay, các phương án sàn phổ biến bao gồm sàn sườn (sàn dầm), sàn không dầm, và sàn ô cờ.

Sàn sườn, hay còn gọi là sàn dầm, bao gồm hệ thống dầm và bản sàn Đối với sàn có khẩu độ lớn, việc bố trí thêm dầm phụ là cần thiết để giảm độ võng của sàn.

Sàn có ưu điểm là tính toán đơn giản, độ dày nhỏ và được sử dụng phổ biến trên thị trường Tuy nhiên, nhược điểm của nó là hệ dầm lớn có thể ảnh hưởng đến chiều cao thông thủy của tầng, làm giảm không gian sử dụng trong công trình.

Sàn không dầm, hay còn gọi là sàn bê tông phẳng, là loại sàn không sử dụng các thanh dầm ngang dọc, mà liên kết trực tiếp với hệ cột trụ đỡ của công trình Điều này mang lại những ưu điểm kỹ thuật nổi bật cho loại sàn này.

+ Ưu điểm: Khả năng vượt nhịp lớn tăng không gian sử dụng trong công trình, tăng thẩm mỹ, thông thoáng, thuận tiện bố trí kỹ thuật

Nhược điểm của sàn có chiều dày lớn là làm tăng tải trọng bản thân, dẫn đến áp lực tích lũy lên cột Điều này yêu cầu xây dựng nhiều chi tiết phụ để hỗ trợ khả năng chịu lực, đồng thời việc tính toán khả năng chịu lực cũng trở nên phức tạp hơn.

Sàn ô cờ là một loại sàn phẳng được chế tạo từ bê tông cốt thép, với nhiều dầm phụ được bố trí theo hai phương vuông góc, tạo thành các ô vuông giống như ô cờ.

Sàn ô cờ mang lại nhiều ưu điểm vượt trội như tải trọng nhẹ và khả năng vượt nhịp lớn, giúp tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu so với sàn bê tông thông thường Loại sàn này giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng của động đất đối với công trình, đồng thời giảm chiều cao và tăng diện tích sử dụng, tạo điều kiện thuận lợi cho các thiết kế kiến trúc.

Hệ dầm phụ có nhược điểm là thi công phức tạp, đặc biệt là ở phần cốp pha ô cờ, dẫn đến chi phí cao nếu không có biện pháp hợp lý Do đó, nhà thầu cần giám sát chặt chẽ và yêu cầu công nhân có tay nghề cao để đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình.

Sàn dự ứng lực là kết cấu bê tông cốt thép, kết hợp giữa ứng lực căng cao của cốt thép ứng suất trước và sức chịu nén của bê tông Phương pháp này giúp tạo ra những biến dạng ngược lại trước khi chịu tải, tối ưu hóa khả năng chịu lực của công trình.

Khung sàn có khả năng chịu tải trọng lớn hơn so với kết cấu bê tông thông thường, đồng thời vượt qua những nhịp hay khẩu độ lớn Hơn nữa, độ cứng của khung sàn cũng cao hơn so với sàn bê tông truyền thống, mang lại hiệu suất vượt trội cho các công trình xây dựng.

+ Nhược điểm: Đòi hỏi chuyên môn cao, thiết bị thi công phức tạp, yêu cầu chế tạo và bố trí cốt thép phải chính xác,…

Từ những loại sàn đã đưa ra ta có thể đánh giá và phân tích:

Bảng 3 3: Bảng phân tích phương án sàn Đặc điểm công trình Phương án kết cấu

Sàn dầm Sàn phẳng Sàn ô cờ

Nhịp sàn có sự đồng đều ☒ ☒ ☒

Sự phân bố tải trọng sàn khá đồng đều ☒ ☐ ☐

Phân bố tường và tải tác dụng lên các ô sàn gần bằng nhau ☒ ☒ ☒

Hoạt tải chủ yếu là căn hộ ☒ ☐ ☒

Dựa trên các đặc trưng đã phân tích, việc lựa chọn phương án sàn dầm cho công trình là hợp lý Phương án này không chỉ thi công đơn giản mà còn dễ dàng kiểm soát, nhờ vào tính phổ biến của nó.

2.5.2 Phương án kết cấu theo phương đứng

Hệ kết cấu theo phương đứng bao gồm cột và vách (lõi) chịu tải trực tiếp từ dầm và truyền xuống móng Cột và vách liên kết với hệ dầm tạo thành khung phẳng hoặc khung không gian, chủ yếu chịu tải trọng ngang như gió và động đất Việc lựa chọn hệ khung phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công trình, công năng sử dụng, chiều cao nhà và độ lớn của tải Kết cấu theo phương đứng được chia thành hai nhóm: cấu kiện chịu lực độc lập (khung, vách, lõi, hộp,…) và cấu kiện kết hợp từ hai loại hoặc ba loại cấu kiện cơ bản trở lên (khung + vách, khung + lõi, khung + vách + lõi,…).

Kết cấu chịu lực độc lập cho phép tạo ra các không gian rộng rãi và linh hoạt, đáp ứng tốt các nhu cầu sử dụng của công trình Tuy nhiên, kết cấu này có độ cứng theo phương ngang tương đối thấp và khả năng chịu cắt theo phương ngang cũng kém.

Vật liệu sử dụng

Trong nhà cao tầng, các cấu kiện phải chịu tải trọng thẳng đứng và ngang lớn, yêu cầu vật liệu có độ bền kéo, nén, cắt cao Để đảm bảo khả năng chịu lực và kích thước tiết diện cột, dầm sàn phù hợp, cần lựa chọn cấp độ bền bê tông thích hợp Việc chọn bê tông có cấp độ bền quá cao có thể dẫn đến sự làm việc không đồng đều của vật liệu bê tông cốt thép Dựa trên đặc điểm kỹ thuật của công trình, bê tông cho các cấu kiện chịu lực thường là B30 hoặc B25, trong khi bê tông lót sử dụng cấp độ bền 12.5.

Bảng 2.3 : Thông số kỹ thuật của bê tông

STT Kết cấu sử dụng Loại bê tông

1 -Bê tông lót Bê tông B12.5

Rb=7.5 MPa, Rbt=0.66 MPa, Eb!,5.10 3 MPa

Bê tông B25 Rb= 14.5 MPa, Rbt=1.05 MPa, Eb0.10 3 MPa

Bê tông B30 Rb MPa, Rbt=1.15 MPa, Eb2,5.10 3 MPa

Trong trường hợp cần thiết, giá trị tính toán của các đặc trưng độ bền của bê tông sẽ được điều chỉnh bằng cách nhân với các hệ số điều kiện làm việc  bi, nhằm phản ánh đặc điểm làm việc của bê tông trong kết cấu.

 b1 – đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, nhân với giá trị của các cường độ

R b và R bt kể đến ảnh hưởng của thời hạn tác dụng của tải trọng tĩnh:

 b1 =1 – khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng

 b1 =0.9 – khi có tác dụng dài hạn của tải trọng

Đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được đổ theo phương đứng, khi chiều cao mỗi lớp bê tông đổ vượt quá 1.5 m, giá trị của các cường độ R b được nhân với hệ số γ b2 = 0.8.

Cốt thép sử dụng cho công trình gồm ba nhóm thép là CB300-V (thép vằn), CB400-

V (thép vằn) theo TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651-2:2008

Bảng 2.4:Thông số kỹ thuật của thép

STT Kết cấu sử dụng Loại thép Đặc tính/kết cấu sử dụng

Thép CB240-V Rs=Rsc!0MPa,Rsw0MPa, Es=2.10 6 MPa Cốt thép có 

75% và không có biện pháp bỗ sung) 25 mm

Ngoài trời( khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung)

Trong đất ( khi không có biện pháp bảo vệ bổ sung), trong móng khi có lớp bê tông lót 40 mm

Bảng 2 6: Lớp bê tông bảo vệ các cấu kiện

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ

2 Kết cấu tiếp xúc với đất có bê tông lót 35 mm

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh thép phải đảm bảo sự làm việc đồng thời giữa cốt thép và bê tông, đồng thời thuận tiện cho việc đổ và đầm hỗn hợp bê tông Khoảng cách này không được nhỏ hơn đường kính lớn nhất của thanh cốt thép.

• 25mm – đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông

• 30mm – đối với các thanh cốt thép trên được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông

Khi bố trí các thanh cốt thép dưới, cần sử dụng kích thước 50mm cho những thanh được sắp xếp thành ba lớp trở lên, ngoại trừ các thanh của hai lớp dưới cùng Điều này cũng áp dụng cho các thanh nằm ngang hoặc nghiêng trong quá trình đổ bê tông, cũng như cho các thanh đứng trong cùng lúc đổ bê tông.

Sơ bộ tiết diện

Chiều dày sàn dầm (sàn sườn) được xác định chủ yếu dựa trên kích thước nhịp ngắn của các ô bản sàn, ưu tiên chọn ô bản có kích thước lớn nhất Đối với các công trình nhà cao tầng, việc chọn chiều dày sàn lớn là cần thiết để đảm bảo sàn hoạt động như một tấm cứng trong mặt phẳng Kích thước ô sàn lớn nhất trong khối tầng công trình là L1 × L2 = 8.5 m × 8.8 m.

 = L =   Sàn bản kê 4 cạnh làm việc theo 2 phương

Chiều dày sàn sơ bộ: s 1 min

D=(0.8 1.4) : Hệ số phụ thuộc tải trọng m (40 45) m (30 35) m (10 15)

: Hệ số phụ thuộc loại bản, lần lược bản kê, bản dầm, bản consol

Bảng 2.7: Chọn sơ bộ chiều dày sàn công trình

Tên tầng Chiều dày sàn sơ bộ

Kích thước tiết diện dầm cần được lựa chọn dựa trên kinh nghiệm để đảm bảo độ cứng, phụ thuộc vào nhịp dầm Chiều cao tiết diện dầm cũng phải được kiểm soát để đảm bảo chiều cao thông thủy của tầng, theo quy định là lớn hơn hoặc bằng 2.7m Với chiều cao tầng tối thiểu là 3.4m theo kiến trúc, chiều cao dầm tối đa không được vượt quá 1m.

Tiết diện dầm xác định:

3 Chiều cao dầm phụ :h d 1 1 L 1 1 8800 ( 550 440 mm )

Bảng 2 8: Sơ bộ tiết diện dầm

Dầm chính tầng điển hỉnh 300 600(mm)

Dầm phụ chia nhỏ các ô sàn 300 450(mm)

Ghi chú: Ở bước này, sinh viên chỉ cần chọn sơ bộ mô hình phân tích nội lực Sau khi xác định được nội lực trong dầm, tiến hành tính toán và bố trí cốt thép cho dầm, đồng thời kiểm tra hàm lượng cốt thép để đảm bảo tiết diện dầm hợp lý.

Việc chọn kích thước sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ bền theo kinh nghiệm thiết kế hoặc bằng công thức gần đúng: t 0 b s k N

Rb: Cường độ tính toán về nén của bê tông à: Hàm lượng thộp

Rs: Cường độ tính toán chịu kéo của thép

N: Lực nén, được tính toán bằng công thức như sau: N = ms×q×Fs

Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột được xác định bởi số sàn phía trên và hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột Hệ số này, ký hiệu là kt, được điều chỉnh dựa trên kinh nghiệm thiết kế; nếu momen uốn lớn và độ mảnh cột cao, kt sẽ nằm trong khoảng 1.3 đến 1.5 Ngược lại, khi momen uốn nhỏ, kt sẽ được lấy là 1.1 đến 1.2 Tải trọng tương đương q được tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời từ bản sàn, trọng lượng dầm, tường và cột, được phân bố đều trên sàn Giá trị q cũng được xác định dựa trên kinh nghiệm thiết kế.

Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông sàn (gồm cả tĩnh tải và hoạt tải)

Sơ bộ với nhà có bề dày sàn trung bình từ (150  200mm), tường, dầm, cột trung bình hoặc lớn lấy q = ( 11 14 kN / m  ) 2

Bảng 2.9: Sơ bộ tiết diện cột giữa

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

Bảng 2 10: Sơ bộ tiết diện cột biên

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

Việc tính toán và chọn lại tiết diện cột sẽ được thực hiện nhiều lần cho đến khi đáp ứng đầy đủ yêu cầu về khả năng chịu lực cũng như các tiêu chí kiến trúc.

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí cột và dầm

Theo chỉ dẫn trong TCVN 198:1997 chiều dày của vách và lõi cứng phải thỏa các điều kiện sau:

Xác định chiều dày vách phải thỏa t

Trong đó: t: Chiều dày vách ht: Chiều cao tầng

 : Tổng diện tích mặt cắt ngang của vách chịu lực trên từng sàn

 : Tổng diện tích sàn từng tầng

Sinh viên cần chọn chiều dày vách dựa trên các điều kiện cấu tạo và sau khi tính toán nội lực cùng cốt thép Dựa vào hàm lượng cốt thép, họ đánh giá tính hợp lý của tiết diện Nếu tiết diện sơ bộ không đáp ứng yêu cầu, sinh viên sẽ tiến hành chọn lại, phân tích kết cấu và tính toán lại cốt thép cho đến khi đạt được kết quả đảm bảo.

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Tải trọng đứng

Tĩnh tải là loại tải trọng không thay đổi theo thời gian, bao gồm trọng lượng bản thân của các kết cấu chịu lực, kết cấu bao che và các lớp cấu tạo.

Hoạt tải: Là tải trọng không thường xuyên, có vị trí, phương, chiều và có giá trị thay đổi theo thời gian

3.1.1.1.Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn

Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn được tính toán theo công thức:

Tĩnh tải tiêu chuẩn:G tc s =    i  i

Tĩnh tải tính toán:G tt s =    i   i n i

 I : Trọng lượng riêng của các lớp cấu tạo

 I : Chiều dày của lớp cấu tạo sàn thứ i n i : Hệ số tin cậy đối với các loại tải trọng thứ i, lấy theo bảng 1 trong [2]

Hình 3 1: Các lớp cấu tạo

Bảng 3 1 : Tĩnh tải sàn tầng hầm

Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )

Bản thân kết cấu sàn 25 200 5 1.1 5.5

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17

Tổng tĩnh tải không kể đến trọng lượng bản BTCT 1.43 1.81

Bảng 3 2: Tĩnh tải sàn tầng 1 tầng 2

Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.13

Tổng tĩnh tải không kể đến trọng lượng bản BTCT 1.90 2.34

Bảng 3 3:Tĩnh tải sàn tầng điển hình

Bảng 3 4:Tĩnh tải sàn tầng thượng

Bảng 3 5: Tĩnh tải sàn vệ sinh

4.1.1.2 Tĩnh tải các lớp bao che và ngăn cách

Dựa trên bản vẽ kiến trúc, công trình sử dụng tường để tạo hệ thống bao che và phân chia không gian Trong đồ án, tường được xây dựng trên dầm gán tải, với tải trọng phân bố đều lên dầm Tường xây trực tiếp trên gán tải trọng cũng được thiết kế để phân bố đều trên diện tích.

- Tải trọng tường tác dụng lên sàn: s t n .L Ht t t t g S

- Tải trọng vách kính ngăn tác dụng lên dầm: s t t t t tuong g =n .L H   (kN / m)

t : Khối lượng riêng của tường gạch (kN/m 3 )

Bảng 3 6 : Tĩnh tải tường phân bố lên 1m chiều dài lớp cấu tạo

Hoạt tải được xác định dựa trên công năng các phòng

Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể không xuất hiện trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng Hệ số tin cậy đối với tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang được xác định là 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 2 kN/m², và 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn lớn hơn hoặc bằng 2 kN/m².

Tải trọng tạm thời được chia làm hai loại: Tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn

Bảng 3 7: Hoạt tải tác dụng lên các phòng TCVN 2737:1995

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải n

5 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

6 Mái bằng không có sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98

Tải trọng ngang trong công trình chủ yếu được xác định bởi tải trọng gió Tác động của gió lên công trình có tính chất động và phụ thuộc vào các thông số như tốc độ gió, hướng gió và đặc điểm hình học của công trình.

- Thông số về dòng khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, hướng gió

- Thông số vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám bề mặt

Tải trọng gió bao gồm hai thành phần chính: thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị và phương pháp tính toán cho thành phần tĩnh của tải trọng gió được quy định theo các điều khoản trong tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.

- Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

Lực động tải trọng gió tác động lên công trình bao gồm lực do xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được xác định bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với các hệ số phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió cùng với lực quán tính của công trình.

Việc tính toán tác động của tải trọng gió lên công trình bao gồm việc xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình trước các dạng dao động khác nhau do tải trọng gió gây ra.

- Theo mục 1.2 TC 229:1999 [2] công trình có chiều cao > 40m thì khi tính phải kể đến thành phần động của tải trọng gió

Công trình đồ án sinh viên với chiều cao tổng cộng tính từ cao độ +0.000m là 61.4 m nên cần xét đến yếu tố thành phần gió động của gió

3.1.3.2 Thành phần tĩnh của gió

Bảng 3 8: Đặc điểm công trình Địa điểm xây dựng Tỉnh, thành: Quận 2

Quận, huyện: Phường Cát Lái

Vùng gió II-A Địa hình C

Cao độ của mặt đất so với chân công trình (m): 1.2 m

Theo TCVN 2737 : 1995 Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ứng với độ cao Zj so với mốc chuẩn: j 0 Z i

W : Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng 0 kj : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió được xác định là 1.2, trong khi hệ số khí động c được lấy theo Bảng 6 TCVN 2737: 1995, phụ thuộc vào sơ đồ công trình Đối với các mặt phẳng thẳng đứng, hệ số khí động Cd được sử dụng là 0.8 cho khu vực đón gió và Ch là -0.6 cho khu vực khuất gió Tổng hệ số cho cả hai mặt được tính là C = 1.4.

Công trình của sinh viên nằm ở Q.2, Tp.Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A, thuộc địa hình C có: W 0 = 83 daN / m ( 2 )

53 k(zj) – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, xác định dựa vào công thức A23 TCXD 229-1999:

Độ cao Zt là mức độ cao của địa hình mà tại đó vận tốc gió không còn bị ảnh hưởng bởi mặt đệm, thường được gọi là độ cao gradient Ký hiệu mt đại diện cho số mũ tương ứng với hình dạng địa hình.

Bảng 3 9: Độ cao Gradient và hệ số m t

Giá trị tính toán thành phần gió tĩnh phân bố tập trung vào mỗi tầng được tính toán theo công thức sau: j 0 Z i i

A: Diện tích bề mặt đón gió tầng thứ i: i h d d h t t

= + hd, ht: chiều cao tầng dưới và trên

Bd, Bt: Bề rộng đón gió của tầng dưới và trên

Bảng 3 10: Tải trọng gió thành phần tĩnh tác dụng lên công trình

3.1.3.3 Thành phần động của gió

Theo TCXD 229-1999: Tính toán thành phần động của tải gió có hai trường hợp:

Khi tần số dao động cơ bản f1 (Hz) của công trình lớn hơn giá trị giới hạn tần số dao động riêng fL, thành phần động của tải gió chỉ cần xem xét đến xung vận tốc gió Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải gió được xác định theo công thức: j,x (y) j,x (y) j.

WTj,x(y): Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương X và Y

Hệ số áp lực động của tải trọng gió tại độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình được xác định theo các giá trị trong Bảng 3 TCVN 2737: 1995 hoặc có thể tính toán bằng công thức: m t j.

Trong đó: r là độ nhám mặt đệm của định hình tra bảng 3.9

: Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió tương ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình Tra theo bảng 4 TCXD 229-1999:

Hình 3 2: Trích dẫn bảng 4 TCVN 229-1999

Trong trường hợp f1 < fL, tần số dao động cơ bản f1 (Hz) nhỏ hơn giá trị giới hạn tần số dao động riêng fL, do đó thành phần động của tải gió cần được xem xét dựa trên xung vận tốc gió và lực quán tính Theo quy định, cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với S dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ S phải đáp ứng các điều kiện cần thiết.

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió được xác định theo công thức:

Mj : Khối lượng tầng thứ j

Yji: Chuyển vị tỉ đối của tầng thứ j ứng với mode dao động thứ i

j : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ j, phụ thuộc vào thông số ε và độ giảm loga của dao động:

: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2

Giá trị áp lực gió (N/m²) được ký hiệu là Wo, trong khi tần số dao động thứ i được ký hiệu là fi (Hz) Hệ số Ψj được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, và trong phạm vi tải gió, có thể coi là không đổi.

WFj: Thành phần xung vận tốc gió đước xác định theo công thức (*) ở trên

*Mô hình phân tích dao động

Hệ số Mass Soure: 100% Tĩnh tải +50% Hoạt tải

Sử dụng phần mền etab khảo sát dao động công trình

Hình 4 4: Mô hình phân tích dao động

Bảng 3 11: Phân tích tần số dao động

TABLE: Modal Participating Mass Ratios Case Mode Period UX UY RZ

DD Result Frequency sec 1/sec

(Sử dụng mode 1, mode 3 và mode 4 để tính thành phần gió động)

Bảng 3 12: Thông số khối lượng tầng và tâm khối lượng

TABLE: Centers Of Mass And Rigidity

Story Diaphragm Mass X Mass Y XCM YCM

TABLE: Centers Of Mass And Rigidity

Story Diaphragm Mass X Mass Y XCM YCM

Bảng 3 13: Các thông số cần tính toán

Bảng 3 14: Giá trị gió động theo phương Y(mode 1)

W Fjy *X ji M jy *X ji 2 W Gdji y

Bảng 3 15: Giá trị thành phần gió động phương Y(mode 4)

Bảng 4 16:Giá trị thành phân gió động phương X (mode 3)

Tải trọng gió được đưa vào tâm hình học của bề mặt tiếp xúc với gió tĩnh, trong khi gió động được phân bổ tại tâm khối lượng của các tầng trong mô hình ETABS Gió động X (GDX) được tổ hợp theo cách cụ thể.

Gió động Y (GDY) được tổ hợp như sau:

Bảng 3 17: Tổng hợp tải trọng gió

Tầng Z(m) Gió động Gió tĩnh Tâm gió động Tâm gió tĩnh Gió Tổng

WD X WD Y WT X WT Y XCM YCM X Y WX WY MZ x MZ y

- Động đất là một sóng địa chấn do va chạm lớn của địa tầng gây ra bởi thiên nhiên hoặc con người

Tải động đất là phản ứng của công trình trước sóng địa chấn, gây ra lực quán tính Hiện tượng này có thể ảnh hưởng đến công trình theo cả hai phương: phương đứng và phương ngang.

- Theo TCVN 9386 : 2012 có hai phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phổ phản ứng dao động

- Trong đồ án sinh viên chọn sử dụng phương pháp phổ phản ứng dao động để tính toán tải trọng động đất

- Các bước tính toán tải động đất:

• Xác định các điều kiện phân tích: Gia tốc nền, Loại nền, hệ số tầm quan trọng, hệ số ứng xử,…

• Xác định phổ thiết kế Sd

• Tính lực cắt đáy Fbi

• Tổ hợp giá trị tải trọng

Tổ hợp tải trọng

3.2.1 Các loại tải trọng (Load Pattern)

Bảng 3 25: Khai báo các loại tải trọng

Load Type Self Weight Multipler Note

TT Dead 1 Trọng lượng bản thân

TTHT SUPERDEAD 0 Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn

TTTX SUPERDEAD 0 Tĩnh tải tường xây

HT1 LIVE 0 Hoạt tải ≥ 2 kN/m 2

HT2 LIVE 0 Hoạt tải < 2 kN/m 2

HTNH LIVE 0 Hoạt tải ngắn hạn

HTDH LIVE 0 Hoạt tải dài hạn

WXT WIND 0 Tải trọng gió tĩnh X

WYT WIND 0 Tải trọng gió tĩnh Y

WXD WIND 0 Tại trọng gió động x

WYD WIND 0 Tải trọng gió động y

DDX SEISMIC 0 Tải trọng động đất X

DDY SEISMIC 0 Tải trọng động đất Y

+ Các trường hợp trên đều là giá trị tiểu chuẩn ( vì để thuận tiện cho kiểm tra công trình theo cả hai trạng thái giới hạn)

+ Thành phần tĩnh tải (TT) bảo gồm: Trọng lượng bản thân, các lớp cấu tạo bao che, hoàn thiện

+ Thanh phần động đất theo phương X (DDX) bao gồm 100 % tác động theo phương X và 30% tác động theo phương Y

+ Thanh phần động đất theo phương Y (DDY) bao gồm 100 % tác động theo phương Y và 30% tác động theo phương X

3.2.2 Các trường hợp tải(Load cases)

Bảng 3 26: Các trường hợp tải trọng

3.2.3 Các tổ hợp tải trọng ( Load combination)

3.2.3.1 Tổ hợp tải trọng sàn

Bảng 3 27: Tổ hợp tải trọng sàn

CV-TP 1(TTTC)+1(HTTC) Chuyển vị toàn phần

TINHTHEP 1(TTTT)+1(HTTT) Tính toán cốt thép

3.2.3.2 Tổ hợp tải trọng khung, cột, vách, lõi

Bảng 3 28: Tổ hợp tải trọng khung, cột, vách

II.COMB1 ADD (TTTC)+(HTTC)

II.COMB2 ADD (TTTC)+(WX-TC)

II.COMB3 ADD (TTTC)+(WY-TC)

II.COMB4 ADD (TTTC)-(WX-TC)

II.COMB5 ADD (TTTC)-(WY-TC)

II.COMB6 ADD (TTTC)+0.9(HTTC)+0.9(WX-TC)

II.COMB7 ADD (TTTC)+0.9(HTTC)-0.9(WX-TC)

II.COMB8 ADD (TTTC)+0.9(HTTC)+0.9(WY-TC)

II.COMB9 ADD (TTTC)+0.9(HTTC)-0.9(WY-TC)

II.COMB10 ADD 0.9(TTTC)+0.8(HTTC)+1(DX)

II.COMB11 ADD 0.9(TTTC)+0.8(HTTC)-(DX)

II.COMB12 ADD 0.9(TTTC)+0.8(HTTC)+(DY)

II.COMB13 ADD 0.9(TTTC)+0.8(HTTC)-(DY)

Kiểm tra chuyển vị đỉnh,Gia tốc đỉnh

II.CVD ADD ,COMB2,COMB3,COMB4,COMB5

Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

II.CVLT ADD COMB10,COMB11,COMB12,COMB13

II.THBAO ENVE COMB1,….,COMB13

Các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn (TC) trong bảng trên chỉ áp dụng cho việc kiểm tra theo TTGH II Để thực hiện tính toán cho các cấu kiện trong THGH I, cần thay thế các trường hợp tiêu chuẩn bằng các tải trọng tính toán.

+ Các hệ số của tổ hợp đặc biệt (TH10,TH11,TH12, TH13) được lấy theo TCXD 198 :

+ Các hệ số tổ hợp còn lại lấy theo các tiêu chuẩn TCVN 2737:1995,TCVN 9386:2012

Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật

Theo TCXD 198:1997, các nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều cao chia chiều rộng lớn hơn 5 cần phải được kiểm tra khả năng chống lật Đặc biệt, tỷ lệ moment gây lật do tải trọng ngang phải đáp ứng các điều kiện cụ thể để đảm bảo an toàn cho công trình.

MCL: Moment chống lật công trình

MGL:Moment gây lậy công trình

Công trình có chiều cao 61.4 (m), bề rộng 28 (m): 61.4

Kết luận: Không cần kiểm tra điều kiện ổn định chống lật cho công trình

Kiểm tra gia tốc đỉnh

Theo tiêu chuẩn TCXD 198:1997, phần 2.6.3 quy định rằng gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió phải nằm trong giới hạn cho phép, dựa vào yêu cầu sử dụng.

Theo công thức cơ bản dao động cơ học cơ thì gia tốc cực đại được tính theo công thức:

 =  :Tần số góc ứng với T1 là chu kỳ dao động của mode dao động đầu tiên

A: Biên độ dao động lớn ứng của công trình ứng với chuyển vị lớn nhất do tải gió gây ra theo phương X và phương Y Điều kiện kiểm tra gia tốc đỉnh cực đại :

Kết luận:Thoả điều kiện gia tốc đỉnh.

Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Theo TCVN 198:1997, khi phân tích chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của toà nhà cao tầng theo phương pháp đàn hồi, kết cấu khung-vách phải đảm bảo các điều kiện quy định.

Với chiều cao cồn trình H = 61.4 (m) tính từ tầng mái đến mặt ngàm công trình, chuyển vị đỉnh cho phép của công trình theo 2 phương x và y:

Khi kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình chỉ kiểm tra những combo có tác dụng của tải trọng gió

Hình 5 1:Chuyển vị đỉnh lớn nhất phương X

Hình 5 2: Chuyển vị đỉnh lớn nhất phương Y

Kết luận: Công trình thoả điều kiện chuyển vị đỉnh.

Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Theo mục 4.4.3.2 TCVN 9386 : 2012 để hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng công trình phải thoả điều kiện:

Trong đó: dr: Chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng được tính theo công thưc ở mục 4.3.4.1

TCVN 9386 : :2012: h: Chiều cao các tầng

Hệ số chiếc giảm xét đến chu kỳ lặp thấp hơn của các tác động đất liên quan đến các yêu cầu hạn chế hư hỏng được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 5 1: Hệ số chiếc giảm

Tầm quan trọng cấp CT I II III IV

Công trình có tầm quan trọng cấp I nên  = 0.5

Công thức này áp dụng cho các nhà có bộ phận phi kết cấu làm từ vật liệu giòn, được gắn vào kết cấu Dựa trên các dữ liệu đã nêu, chúng ta có thể xác định lại các điều kiện cần thiết.

Để tính toán các thông số cần thiết, cần xuất các giá trị Drift X và Drift Y với giới hạn tương ứng, trong đó Drift X = dx/h và Drift Y = dy/h Khi kiểm tra chuyển vị lệch tầng của công trình, chỉ cần xem xét những tổ hợp có tác động của tải trọng động đất.

Bảng 5 2: Chuyển vị lệch tầng của công trình

Max Drift X Max Drift Y x y [] KT mm

Kết luận: Công trình thoả điều kiện chuyển vị lệch tầng

Kiểm tra hiệu ứng P-Delta

Theo mục 4.4.2.2 TCVN 9386 : 2012 Để không xét tới các hiệu ứng bậc 2 (Hiệu ứng P−).Công trình cần phải thoả yêu cầu:

: Hệ số nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

Ptot: Tải trọng đứng ở các tầng trên và kể cả tầng đang xét ứng với các tải trọng góp phần vào khối lượng tham gia dao động

Vtot: Tổng lực cắt tầng do động đất gây ra h: Chiều cao tầng

Các trường hợp xảy ra:

-   0.1: Không cần xét tới hiệu ứng bậc 2

- 0.1    0.2: Có thể lấy gần đúng các hiệu ứng bậc 2 bằng cách nhân hệ quả tác động động đất cần xét với 1 hệ số 1 / (1− )

- Giá trị của hệ số  không được vượt quá 0.3

Các thông số trong công thức có thể xuất từ ETABS

Kết quả tính toán thể hiện trong phụ lục

Hình 4 3: Đồ thị tương quan giữa hệ số nhạy và độ cao

Kết luận: Theo đồ thị công trình có hệ số nhạy nhỏ hơn giá trị 0.1 Nên không cần xét đến hiệu ứng P-Delta trong công trình

THIẾT KẾ CẦU THANG

Cấu tạo cầu thang

- Cầu thang 3 vế bằng BTCT đổ tại chổ, bậc xây gạch đặc

- Bề dày chiếu nghỉ và bản thang chọn hb = 80mm

- Tiêt diện dầm chiếu nghỉ và chiếu tới 200x300

- Ta tính toán cầu thang bộ cho tầng 1 Với chiều cao tầng là 4.5 m

- Cầu thang thuộc loại cầu thang 3 vế kiểu bản thang có cốn chịu lực.

Mặt bằng cầu thang

Hình 4.1: Mặt bằng cầu thang

- Góc nghiêng của bản thang so với mặt phẳng nằm ngang: tg  = h b = 180 270 = 0.667  cos  = 0.832

- Phân tích sự làm việc của kết cấu cầu thang :

- Ô1,Ô3 : bản thang, liên kết ở 4 cạnh: Cốn C1(hoặc cốn C2), tường,dầm chiếu nghỉ(DCN1), dầm chân thang (hoặc dầm chiếu tới)

- Ô2: CN1-Ô2-CN2, liên kết ở 4 cạnh: 2 cạnh liên kết với dầm chiếu nghỉ (DCN1) và dầm đỡ và 2 cạnh còn lại liên kết với tường

- Cốn C1&C2: liên kết ở 2 đầu: gối lên dầm chiếu nghỉ(DCN1) và dầm chân thang (hoặc dầm chiếu tới)

- Dầm chiếu nghỉ(DCN1) liên kết ở 2 đầu: gối lên tường

- Dầm chiếu nghỉ(DCN2) liên kết ở 2 đầu: gối lên cột

Xác định tải trọng và tính bản cầu thang

4.3.1 Cấu tạo các lớp cầu thang

Dựa vào cấu tạo và kích thước của từng ô sàn ta xác định tải trọng tác dụng gồm tỉnh tải và hoạt tải như sau :

Hình 4.2 Cấu tạo bậc thang

- ĐÁ MÀI GRANITO DÀY 15mm

- LỚP KEO KẾT DÍNH DÀY 10mm

- BẢN BTCT ĐÁ 1x2 B25 DÀY 80mm

- VỮA XIMĂNG TRÁT B5 DÀY 15mm

4.3.1.1 Tỉnh tải a) Phần bản thang

- Lớp vữa trát mặt dưới: g6 = n.. = 1,3.16.0,015 = 0,312 (kN/m 2 )

Tổng cộng tĩnh tải trên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng: g = 0,499 + 0,577 + 1,483 + 0,208 +2,2 + 0,312 = 5,279 (kN/m 2 ) b) Phần bản chiếu nghỉ

+ Lớp đá mài Granito : g 1 =   n γ δ=1.2x0.015x20=0.36 (kN/m 2 )

+ Lớp vữa trát mặt dưới : g 4 =   n  =1.3x16x0.015=0.312 (kN/m 2 )

=>Tổng tỉnh tải tính toán phân bố trên chiếu nghỉ: gtt= g1+ g2+g3+g4=0.36+0.416+2.2+0.312= 3.288 (kN/m 2 )

- Hoạt tải:lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 p tc = 3 (kN/m 2 ) p tt = n.p tc = 1.2x3 = 3.6 (kN/m 2 )

 Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng : q tt b1 = g + p tt 1.cos = 5,279 + 3,6.0,832 = 8,27 (kN/m 2 )

 Tổng tải trọng theo phương đứng phân bố trên 1m 2 bản: q tt b = q tt b1 cos = 8,27.0,832 = 6,884 (kN/m 2 )

 Tổng tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 : q b = g tt + p tt = 3.288 3.6 6,89+ = (kN/m 2 )

4.3.2 Tính toán nội lực và cốt thép bản:

Kích thước cạnh bản tính theo phương nghiêng:

1, 68 l l = = 1,35 < 2  bản kê 4 cạnh, 4 đầu khớp (sơ đồ 1)

Tính nội lực và bố trí thép như đối với bản sàn Kết quả thể hiện ở bảng

Tính toán nội lực và thép như ô sàn Kết quả thể hiện ở bảng:

Bảng 6.1: Bảng tính cốt thép cầu thang loại bản kê 4 cạnh

Cấp bền BT : R b = 14.5 Cốt thộp ỉ ≤ 8 R s =R sc = 210 ξ R = 0.615 α R = 0.426  min = 0.10%

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h a h 0 α m ζ A s TT H.lượng ỉ a TT a BT A s CH H.lượng

(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (N.m/m) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  BT (%) Ô1 1 1.69 2.27 4,392 2,492 80

Bảng 6.2: Bảng tính cốt thép cầu thang loại bản dầm

Cấp bền BT : R n = 14.5 Cốt thộp ỉ ≤ 8 R s =R sc = 210 ξ R = 0.618 α R = 0.427  min = 0.10%

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h a h 0 α m ζ A s TT H.lượng ỉ a TT a BT A s CH H.lượng

(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (N.m/m) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  BT (%) Ô2 a 1.68 6.29 4,392 2,492 80 15.0 65.0 3.74 M nh = 1/8 q.L = 2,429 0.040 0.980 1.69 0.26% 6 167 160 1.77 0.27%

Tính toán nội lực và cốt thép trong cốn thang C1,C2

Cốn là dầm đơn giản với chiều dài nhịp lc = 2,27m , 2 đầu liên kết khớp với dầm chân thang (hoặc dầm chiếu tới) và dầm chiếu nghỉ

Hình 4.3: Sơ đồ tính cốn thang

Chiều cao cốn h chọn theo nhịp: h d m d

Có ld = 2270 (mm), ta chọn md = 13 (md-13) h d = 2270

13 = 175 (mm) Chọn tiết diện cốn là 100x250 (mm) -Trọng lượng phần bê tông :

-Trọng lượng phần vữa trát :

-Trọng lượng lan can : q 3 = 1, 2.0, 2 = 0, 24 (kN/m)

-Do ô bản thang Ô1 truyền vào có dạng phân bố đều với: q=qb = 8,27 = 6,99 (kN/m)

4.4.3 Xác định nội lực và tính toán cốt thép :

Hình 4.4: Nội lực cốn thang

Loại Bê tông B25 có Rb = 14,5 Mpa= 14,5.10 3 (kN/m 2 )

Thép 8 : dùng thép AII có Rs = Rsc = 260 Mpa= 260.10 3 (kN/m 2 )

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

Diện tích cốt thép được tính toán nhỏ, vì vậy chúng ta bố trí theo cấu tạo 112 với diện tích cốt thép As = 1,13 cm² để chịu momen dương Đối với cốt thép chịu momen âm, cũng được đặt theo cấu tạo với lựa chọn 112.

- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai :

Với Qbmin là khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông,thì ta không cần phải tính toán cốt đai mà chỉ cần đặt theo cấu tạo

Trong đó :  f = 0 vì tiết diện cốn thang đang xét là tiết diện chữ nhật

 n = 0 vì không có lực nén hoặc kéo

 b =0.6 đối với bê tông nặng

Do đó,không cần tính cố đai cho cốn thang, chỉ cần đặt theo cấu tạo

+ Đoạn gần gối tựa (1/4 nhịp dầm) min / 2 min 250 / 2 125 125

150 150 ct h mm s mm mm mm

 Chọn đai ỉ6 s0(mm) ,2 nhỏnh bố trớ gần gối

+ Đoạn giữa nhịp min 3 / 4 min 3.250 / 4 187.5 187.5

 Chọn đai ỉ6 s0 (mm), 2 nhỏnh bố trớ giữa nhịp

- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính ở bụng : Điều kiện: Qmax≤0.3 w 1  b 1  R bt   b h 0

 w -hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện

Với Asw:diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt đai và cắt qua tiết diện ngiêng b :bề rộng tiết diện chữ nhật s :khoảng cách cốt đai

 b -hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau

Với  =0.01-đối với bê tông nặng

Vậy với cốt đai đã đặt như trên thì cốn thang đủ khả năng chịu cắt

Tính toán nội lực và cốt thép dầm cầu thang

Hình 6.5: Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉcầu thangnghỉ

Chiều cao tiết diện dầm h chọn theo nhịp: h d m d

Có ld = 5800 (mm), ta chọn md = 13 (md-13) h d = 5800

13 = 446(mm) Chọn tiết diện DCN1 là 200x450 (mm) +Trọng lượng phần bê tông : q 1 = n γ    b (h-h ) b =1.1x25 0.2 (0.45-0.08) = 2,035  (kN/m)

+Trọng lượng phần vữa trát: q 2 = n (  b + 2 h − 2 ) 1,3.16.0,015.(0, 2 2.0, 45 2.0,08) h b = + − = 0.293 (kN/m) + Do bản CN1-Ô2- CN2 với tải phân bố truyền vào có:

+ Do Ô1(Ô3) loại bản kê 4 cạnh nên q4 = 5 q tt b 1 5 6,884.1,68 3,61( / ).

+ Tải tập trung do cốn truyền vào

Vậy tải trọng tác dụng lên dầm :

4.5.3 Tính nội lực và cốt thép

+ Mômen tại điểm cách gối 1 khoảng 1,6m :

❖ Tính toán cốt thép dọc

 Tính cốt thép chịu mômen dương: Mmax = 59.03 (kN.m)

+ Kiểm tra điều kiện : m = 0.115  R = 0.426:thỏa điều kiện

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

Do dầm chỉ chịu uốn, nên cốt thép chịu momen âm đặt theo cấu tạo : 212

- Cần đặt cốt ngang kiểu cốt đai để giữ cho phần bêtông ở dưới lực P không bị giật đứt ra khỏi cấu kiện

- Vùng giật đứt có chiều dài str = 2.h1 + bc =2.0,34 +0,1 = 0,78 m

Với h1: khoảng cách từ vị trí đặt lực giật đứt đến trọng tâm tiết diện cốt thép dọc, ở đây h1 = 340 mm

- Dựng cốt treo dạng đai, chọn ỉ6 (asw = 0,283 cm 2 ), ns = 2 nhỏnh Số lượng cốt treo cần thiết:

Vậy ta bố trớ 3 đai ỉ 6 hai bờn dầm là đủ khả năng chịu giật đứt

❖ Tính gia cố góc lõm của dầm:

Hình 6.6: Tính toán gia cố góc lõm của dầm Chỗ gãy khúc của dầm với góc lõm α= 147 o , chiều cao dầm hE0 (mm), cốt thép chịu kộo 3ỉ16

- 2ỉ16 đặt liền qua chỗ góy cú As1= 402 (mm 2 )

- 1ỉ16 neo vào vựng nộn cú As2 1 (mm 2 )

Dựng cốt thộp bú ỉ6, mỗi lớp 2 nhỏnh Asw= 2.28,3= 56,6 (mm 2 ) Rsw= 175 (Mpa) Cos(α/2) = cos(147/2) = 0,284 Sin(α/2) = sin(147/2) = 0,959

Gọi lực P là lực có xu hướng phá vỡ bê tông vùng lõm

Diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt thép đai được ký hiệu là As, và tổng cốt thép bó được tính bằng ∑Asw Khả năng chịu lực của các cốt thép bó được ký hiệu là Pgh, với điều kiện cụ thể cần được đảm bảo.

=> số lớp cốt thép bó : n= ∑Asw / Asw = 374/56,6 = 6,61

Chọn n=8 lớp, đặt trong khoảng So= ha.tg(3α/8) ha= h/sin(α/2) = 450/0,959 = 469 (mm), tg(3α/8)= 1,435

Khoảng cách trung bình giữa các lớp đo theo phương trục dầm:

S= (So/(n-1)).sin(α/2) = 673.0,959/(8-1)= 92 (mm) Chọn S= 90 (mm)

Tính toán nội lực và cốt thép dầm chiếu tới DCT

Chọn tiết diện dầm DCT là 200 x 450 (mm)

- Trọng lượng phần bê tông :

- Trọng lượng phần vữa trát : q 2 = n (  b + 2 h − 2 ) 1,3.16.0,015.(0, 2 2.0, 45 2.0,08) h b = + − = 0.293(kN/m)

- Do ô bản sàn truyền vào : ( sàn bản kê 4 cạnh 5,4x6m ) β=l1/2l2= 0,45 qmax=(1-2.β 2 + β 3 ).gs.l1/2= (1-2.0,45 2 +0,45 3 ).4,545.5,4/2= 8,42 (kN/m)

- Do Ô1(Ô3) loại bản kê nên q4 = 5 q tt b 1 5 6,884.1,68 3,61( / ).

- Tải tập trung do cốn truyền vào

Tổng tải phân bố đều tác dụng lên dầm: q=2,035+0.293+8,42+3,61= 14,36 (kN/m)

4.6.2 Xác đinh nội lực và cốt thép

+ Mômen tại điểm cách gối 1 khoảng 1,6m :

+ Dùng nguyên lí cộng tác dụng : Mmax

❖ Tính toán cốt thép dọc :

 Tính cốt thép chịu mômen dương: Mmax = 75,37 (kN.m)

+ Kiểm tra điều kiện : m = 0.147  R = 0.426:thỏa điều kiện

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

 Chọn 3ỉ18 cú As= 7,63 cm 2 > 6,97 cm 2

Do dầm chỉ chịu uốn, nên cốt thép chịu momen âm đặt theo cấu tạo : 212

- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai :

Với Qbmin là khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông,thì ta không cần phải tính toán cốt đai mà chỉ cần đặt theo cấu tạo

Trong đó :  f = 0 vì tiết diện dầm đang xét là tiết diện chữ nhật

 n = 0 vì không có lực nén hoặc kéo

 b =0.6 đối với bê tông nặng

Do đó, không cần tính cốt đai cho dầm chiếu tới, chỉ cần đặt theo cấu tạo

+ Đoạn gần gối tựa (1/4 nhịp dầm) min / 2 min 450 / 2 225 150

 Chọn đai ỉ6 s0(mm) ,2 nhỏnh bố trớ gần gối

+ Đoạn giữa nhịp min 3 / 4 min 3.450 / 4 338 338

 Chọn đai ỉ6 s00(mm),2 nhỏnh bố trớ giữa nhịp

- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính ở bụng Điều kiện: Qmax≤0.3 w 1  b 1  R bt   b h 0

Trong đó:  w 1 -hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện  w1 = +   1 5   w  1.3 w1 = +   1 5   w  1.3

= E =   Với Asw:diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt đai và cắt qua tiết diện ngiêng b :bề rộng tiết diện chữ nhật s :khoảng cách cốt đai

 b -hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác

Với  =0.01-đối với bê tông nặng

Vậy với cốt đai đã đặt như trên thì dầm chiếu tới đủ khả năng chịu cắt

THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH

Tải trọng tác dụng

Tải trọng đã được sinh viên trình bài chi tiết ở Chương 3 Tác động và tải trọng.

Tổ hợp tải trọng

Tổ hợp tải trọng sinh viên trinh bài ở mục 3.4 Chương 3 tải trọng và tác động.

Phân tích nội lực

5.3.1 Phương pháp xác định nội lực

Phương pháp phần tử hữu hạn, thông qua phần mềm SAFE, cho phép mô hình hóa chính xác kết cấu thực tế, bao gồm liên kết giữa sàn và dầm cũng như giữa dầm và vách Kết quả nội lực thu được từ phương pháp này thường phù hợp với thực tế Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là tốn thời gian và gặp khó khăn trong việc xác định nội lực, cần phải chia dãy strip để phân tích nội lực từng dãy.

5.3.2 Mô hình phân tích nội lực SAFE

Dựa vào bản vẽ kiến trúc, sinh viên cần tách riêng phần sàn điển hình để tiến hành phân tích nội lực Sau khi phân tích, nội lực sẽ được sử dụng để tính toán lượng cốt thép cần thiết.

Hình 5 1: Mô hình sàn tầng điển hình trong SafeV16

Kết quả xuất từ Safe:

Hình 5 2: Biểu đồ màu momen M11

Hình 5 3: Biểu đồ màu momen M22

Từ biểu đồ phổ màu momen tác dụng lên sàn sinh viên tiến hành chia dãy Strip theo

2 phương X,Y với các dãy Column Strip( qua cột) và Middle strip( qua nhịp)

Hình 5 4: Biểu đồ momen dãy strip A

Hình 5 5: Biểu đồ momen dãy Strip B

Cốt thép cho bản sàn chủ yếu được tính toán dựa trên cốt thép dọc chịu momen uốn Đối với sàn sườn toàn khối, việc bố trí cốt đai chịu cắt thường không cần thiết Nếu chiều dày sàn quá lớn, nên tăng chiều dày thay vì sử dụng cốt đai Cốt đai chỉ nên được bố trí khi chiều dày sàn vượt quá 200mm và không đáp ứng được yêu cầu chịu cắt.

Moment tại nhịp trái trục A của sàn S1: M = 13.14 (kN.m)

Tiết diện tính toán: b×hs 00 x 150 mm

Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17MPa, Rbt = 1.15MPa, Eb = 32500MPa

Cốt thép CB400-V: Rs = Rsc = 350MPa,Rsw = 260 MPa, Es = 2.10 6 MPa (sinh viên giả thiết sử dụng cốt thép 20)

Lớp bê tông bảo vệ abv = 20mm

Giả thiết khoảng cách agt = abv + /2 = 20 +20/2 = 30mm

Tính hệ số chiều cao vùng nén giới hạn R vàR

Chiều cao tính toán của tiết diện: ho = h – agt = 150 – 30 = 120mm

= − − = − −  =  Tính toán cốt thép As và bố trí cốt thép: b b 0 2 s s

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b b min max R

 =  = = =  =  =   Kiểm tra moment giới hạn [M]:

Chiều cao làm việc của bê tông:

Tính toán hệ số mtt vàtt

( ) ( ) s,ch s tt b b ott mtt tt tt

Ghi chú: Kết quả tính toán đầy đủ ở phụ lục ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Tên ô sàn Vị trí M b a h h 0 α  A s Chọn thép A s,ch  a tt h att  tt α tt [M] kNm.m mm mm mm mm - - mm 2  a mm 2 % mm mm - - kNm.m

Gối trái -12.53 1000 30 150 120 0.051 0.053 306.39 10 200 392.7 0.37 25 125 0.065 0.063 16.63 Nhịp 13.14 1000 30 150 120 0.054 0.055 321.74 10 200 392.7 0.39 25 125 0.065 0.063 15.92 Gối phải -19.42 1000 30 150 120 0.079 0.083 482.34 12 200 565.5 0.58 26 124 0.094 0.089 21.93 S1 (phương Y)

Gối trái -10.8 1000 30 150 120 0.044 0.045 263.08 10 200 392.7 0.32 25 125 0.065 0.063 15.92 Nhịp 14.19 1000 30 150 120 0.058 0.060 348.26 10 200 392.7 0.42 25 125 0.065 0.063 21.93 Gối phải -20.83 1000 30 150 120 0.085 0.089 519.07 12 200 565.5 0.62 26 124 0.094 0.089 15.92 S2 (phương X)

Gối trái -16.66 1000 30 150 120 0.068 0.071 411.17 12 200 565.5 0.49 26 124 0.094 0.089 21.93 Nhịp 12.16 1000 30 150 120 0.050 0.051 297.10 10 200 392.7 0.36 25 125 0.065 0.063 15.92 Gối phải -19.3 1000 30 150 120 0.079 0.082 479.22 12 200 565.5 0.58 26 124 0.094 0.089 21.93 S2 (phương y)

Gối trái -12.73 1000 30 150 120 0.052 0.053 311.41 10 200 392.7 0.37 25 125 0.065 0.063 21.93 Nhịp 10.37 1000 30 150 120 0.042 0.043 252.37 10 200 392.7 0.30 25 125 0.065 0.063 15.92 Gối phải -25.65 1000 30 150 120 0.105 0.111 646.58 12 150 754 0.78 26 124 0.125 0.117 31.17 S3 (phương Y)

Gối trái -14.32 1000 30 150 120 0.058 0.060 351.55 10 200 392.7 0.42 25 125 0.065 0.063 18.69 Nhịp 6.95 1000 30 150 120 0.028 0.029 167.89 10 200 392.7 0.20 25 125 0.065 0.063 18.69 Gối phải -14.62 1000 30 150 120 0.060 0.062 359.16 10 200 392.7 0.43 25 125 0.065 0.063 18.69 S4 (phương X) Gối trái -23.27 1000 30 150 120 0.095 0.100 583.23 12 200 565.5 0.70 26 124 0.094 0.089 18.69 ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Gối trái -25.05 1000 30 150 120 0.102 0.108 630.53 12 150 754 0.76 26 124 0.125 0.117 18.69 Nhịp 9.06 1000 30 150 120 0.037 0.038 219.86 10 200 392.7 0.26 26 124 0.065 0.063 18.69 Gối phải -18.06 1000 30 150 120 0.074 0.077 447.15 12 200 565.5 0.54 26 124 0.094 0.089 18.69 S5 (phương Y)

Gối trái -5.36 1000 30 150 120 0.022 0.022 129.05 10 200 392.7 0.15 25 125 0.065 0.063 18.69 Nhịp 6.3 1000 30 150 120 0.026 0.026 151.98 10 200 392.7 0.18 25 125 0.065 0.063 16.63 Gối phải -11.9 1000 30 150 120 0.049 0.050 290.58 10 200 392.7 0.35 25 125 0.065 0.063 18.69 S6

Gối trái -17.39 1000 30 150 120 0.071 0.074 429.90 12 200 565.5 0.52 26 124 0.094 0.089 18.69 Nhịp 14.73 1000 30 150 120 0.060 0.062 361.95 10 200 392.7 0.43 25 125 0.065 0.063 18.69 Gối phải -5.56 1000 30 150 120 0.023 0.023 133.92 10 200 392.7 0.16 25 125 0.065 0.063 18.69 ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Gối trái -9.46 1000 30 150 120 0.039 0.039 229.77 10 200 392.7 0.28 25 125 0.065 0.063 18.69 Nhịp 8.55 1000 30 150 120 0.035 0.036 207.26 10 200 392.7 0.25 25 125 0.065 0.063 18.69 Gối phải -17.64 1000 30 150 120 0.072 0.075 436.33 12 200 565.5 0.52 26 124 0.094 0.089 18.69

Khi xem xét sự làm việc dài hạn của kết cấu bê tông cốt thép (BTCT), cần chú ý đến các yếu tố như biến dạng và co ngót, cũng như tác động lâu dài của tải trọng, vì chúng có thể làm tăng độ võng theo thời gian Do đó, trong quá trình tính toán độ võng của sàn, cần tính đến sự suy giảm độ cứng, dẫn đến khả năng hình thành vết nứt.

Bảng 5 7: Các thông số đầu vào

Các thông số đầu vào

Cấp độ bền bê tông B30

Module đàn hồi của bê tông Eb 32500 MPa

Cường độ chịu kéo TTGH2 Rbt,ser 1.75 MPa

Cường độ chịu nén TTGH2 Rb,ser 22 MPa

Hệ số từ biến của bê tông φb,cr 3.2

Biến dạng tương đối của BT khi chịu kéo eb1,red 0.00026

Module đàn hồi của thép Es 200000 MPa

Hệ số quy đổi bê tông và cốt thép α 6.15

5.3.7 Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt

Theo mục 8.2.2.1.1 TCVN 5574:2018 ta có điều kiện hình thành vết là như sau:

M: là momen uốn do ngoại lực đối với trục vuông gốc với mặt phẳng tac dụng của moomen uốn và đi qua trong tâm tiết diện quy đổi

M : Momen uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện khi chịu hình thành vết nứt, crc được xác định theo công thức (158) TCVN 5574 : 2018

Bảng 5 8:Bảng kiểm tra sự hình thành vết nứt cho sàn

Ký hiệu/ công thức Đơn vị Ý nghĩa

M kN.m Momen uốn cần kiểm tra crc pl bt ,ser

M =W R kN.m Momen uốn kháng nứt pl red

Momen kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thới bê tông chịu

 - Hệ số tính toán kéo red red t

Momen kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo

I = + I I +I mm 4 Momen quán tính của tiết diên quy đổi

I=bh / 123 mm 4 Momen quán tính của bê tông

= mm 4 Momen quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo s b

 = - Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông t t ,red red y =S / A Mm

Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trong tâm tiết diện quy đổi t,red b s b s 0

Momen tĩnh của tiết diện quy đổi của cấu kiện với thới bê tông chịu kéo nhiều hơn red b s s

A =A +A =  + b h  A mm 2 Diện tích ngang quy đổi của cấu kiện

5.3.8 Xác định độ cong toàn phần của cấu kiện

Theo mục 8.2.3.3.2 TCVN 5574 : 2018 độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, chịu nén lệch tâm và chịu kéo được xác định theo các công thức

- Đối với các đoạn cấu kiện không có vết nứt trong vùng chịu kéo:

  : Là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn

  : Là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

- Đối với các đoạn cấu kiện có vết nứt trong vùng chịu kéo:

  : Là độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng mà dùng để tính toán biến dạng

  : Là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

  : Là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

Bảng 5.9: Bảng tính toán giá trị độ cong Đặc trưng Công thức Ý nghĩa Không có vết nứt Vết nứt

Module biến dạng của bê tông chịu nén s,red

E E s,red =E / s  s Moodule biến dạng quy đổi của ct chịu kéo

s Lấy bằng 1 nếu không thỏa ta lấy

Hệ số kể đán sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép hình thành vết nứt

Z Z=h0−x / 3m Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép

108 Đặc trưng Công thức Ý nghĩa Không có vết nứt Vết nứt chịu kéo đến điểm đặt hợp lực của các nội lực vùng chịu nén

X m h 0 ( (   s s2 ) 2 + 2   s s2 ) −   s s2  Chiều cao vùng nén của bê tông

s  s 2 =E s,red / E b,red Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông b,red

E E b,red =R b,ser / b1,red Mô đun biến dạng quy đổi của bê tông b1,red

 Lấy bằng 0.0015(ngắn hạn) và Lấy theo giá trị bảng 9 TCVN 5574 : 2018

Hệ số biến dạng tương đối của bê tông

5.3.8.1 Xác định chuyển vi theo độ cong

Theo mục 8.2.3.22 TCVN 5574:2018, Độ võng do biến dạng uốn gây ra được xác định theo công thức:

    : Độ cong của cấu kiện lần lực tại gối trái và gối phải i,L i,R

    : Độ cong của cấu kiện tại các tiết diện đối xứng i và i' ở phía trái và phải của trục đối xứng giửa nhịp c

  : là độ cong của cấu kiện ở giữa nhịp n: Là số chẵn các đoạn bằng nhau chia từ nhịp lấy không nhỏ hơn 6 Chọn n= 6 L: Nhịp cấu kiện

*Kết quả tính toán chuyển vị

Bảng 5 10: Giá trị tải đầu vào tính toán

HTTC b a tt h h 0tt A sc m s,ch

M kNm kNm kNm mm mm mm mm mm 2 %

Bảng 5 11 Kết quả kiểm tra nứt

(TT+HT) s t,red I I s A red I red y t W pl M crc Kiểm tra nứt kNm mm 3 mm 4 mm 4 mm 2 mm 4 mm mm 3 kNm -

Bảng 5.12: Thông số tính toán

E b,red(dài hạn) Y s E s,red a s2(ngắn hạn) a s2(dài hạn) x m(ngắn hạn) x m(dài hạn) z ngắn hạn z dài hạn

MPa MPa MPa MPa - Mpa - - mm mm mm mm

Bảng 5 13: Kết quả chuyển vị

N/mm 3 N/mm 3 N/mm 3 Nmm Nmm Nmm mm 4 mm 4 mm 4 mm 4 mm

Kết luận: Độ võng dài hạn của sàn: f m = 17.69 mm ( ).Độ võng giới hạn: f u = L / 250 = 9000 / 250 = 36 mm ( ) Độ võng của sàn thỏa điều kiện điều độ võng cho phép.

TÍNH TOÁN KHUNG

Hệ kết cấu chịu lực và phương pháp tính toán

6.1.1 Hệ kết cấu chịu lực

Dựa trên việc phân tích các ưu điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của từng loại kết cấu chịu lực, chúng tôi đã quyết định lựa chọn hệ kết cấu khung-lõi cho công trình.

6.1.2 Phương pháp tính toán hệ kết cấu

- Trọng lượng bản thân kết cấu và các loại hoạt tải tác dụng lên sàn, lên mái

- Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các tường ngăn (dày 100mm), thiết bị,tường nhà vệ sinh, thiết bị vệ sinh

- Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường bao trên dầm( dày 200): phân bố trên dầm

- Tải trọng gió và tải trọng động đất được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995

- Do chiều cao công trình >40m nên căn cứ vào Tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió

- Tải trọng gió và tải trọng động đất được tính toán qui về lực phân bố tại các mức sàn

6.1.2.1 Nội lực và chuyển vị

- Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng phần mềm tính kết cấu

ETABS 9.7.Đây là một phần mềm tính kết cấu khá mạnh hiện nay và được ứng dụng khá rộng rãi trong việc tính toán kết cấu công trình

ETABS, giống như các phần mềm tính toán kết cấu khác sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, chia hệ chịu lực thành các phần tử nhỏ hơn Các phần tử này trong hệ kết cấu được liên kết với nhau thông qua các nút ETABS chủ yếu sử dụng các loại phần tử khác nhau để mô phỏng và phân tích kết cấu.

+ SHELL: Phần tử tấm vỏ

+ ASOLID: Các loại phần tử hai chiều ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, đôi xứng trục

+ SOLID: Các loại phần tử khối ba chiều

Trong bài toán không gian, mỗi nút có 6 thành phần chuyển vị, bao gồm 3 thành phần chuyển vị thẳng và 3 thành phần chuyển vị xoay, tương ứng với 6 bậc tự do Mỗi thành phần chuyển vị được thể hiện qua một phương trình cân bằng Khi chia hệ kết cấu thành các phần tử nhỏ hơn, số lượng các nút liên kết giữa các phần tử tăng lên, dẫn đến việc tăng số phương trình cân bằng Mặc dù việc nhập dữ liệu và giải bài toán sẽ tốn nhiều thời gian hơn, nhưng độ chính xác của kết quả sẽ cao hơn.

Sơ đồ không gian

Hình 6.1: Nội lực của dầm Combo 9

116 Hình 6.2: Nội lực của cột Combo 7

117 Hình 6.3: Nội lực của cột Combo 7

118 Hình 6.4: Sơ đồ khung trục B

Tính toán khung trục B

Từ biểu đồ nội lực trong phần mềm ETABS, ta có thể xác định và tổ hợp các nội lực tại các tiết diện của dầm ở các tầng Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, cần chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm để thực hiện tính toán cho từng tiết diện Đối với dầm, mỗi phần tử được tính toán nội lực tại ba mặt cắt (tại gối và nhịp) Việc tính toán thép dầm chỉ chú trọng đến giá trị tối đa và tối thiểu của momen cũng như lực cắt, do đó cần sử dụng tổ hợp nội lực để thực hiện tính toán.

Giá trị Mmax+, Mmin- để tính cốt thép dọc

Giá trị Q max để tính cốt thép đai

Nội lực và tổ hợp nội lực của các tầng được thể hiện ở các bảng sau:

6.3.1 Tính toán cốt thép dọc

Để tính toán cốt thép dầm bằng tổ hợp combo bao, cần chọn ba vị trí có moment lớn nhất, thường là tại đầu dầm, giữa dầm và cuối dầm.

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

Kích thước tiết diện chữ T có: {

Xác định vị trí trục trung hòa: M f = R b h h b ' f ' f ( 0 − 0.5h ' f )

Nhận xét: M max M f nên trục trung hòa đi qua cánh, tính cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật lớn có kích thước: b ' f  h d a) Cơ sở lý thuyết

- Xác định tiết diện tính toán cốt thép

Minh hoạ tiết diện dầm

Để thuận tiện cho việc tính toán cốt thép cho nhiều dầm cùng một lúc, chúng ta cần chọn tiết diện tương ứng với tiết diện đã chọn để thực hiện tính toán cốt thép Tiết diện dầm được sử dụng trong quá trình tính toán là bxh.

+ Dầm có tiết diện 300x600(mm)

Kiểm tra điều kiện :  m  R = 0.391→ Tính giá trị  :  = − 1 1 − 2  m

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Ta sử dụng các công thức sau: m ' 2 b f 0 m

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

Ta sử dụng các công thức sau: m 2 b 0 m b 0 s s

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s r b b min max

 =   =   =   =  6.3.2 Ví dụ tính toán thép dầm

Tính toán thép dầm cho dầm AB tầng trệt có kích thước tiết diện dầm

300 600 mm  với M = 213.15(kNm) tại vị trí giữa nhịp

Giả thuyết a = 50 mm ( ), ta có chiều cao làm việc của tiết diện:

17×300×550 2 = 0.099 < 𝛼 𝑅 = 0.391 → Bài toán tính cốt đơn

Diện tích thép cần dùng là: 𝐴 𝑠 = 𝜉𝑅 𝑏 𝑏ℎ 0

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

→ Hàm lượng cốt thép thỏa mãn

→ Chọn cốt thộp: 2ỉ25, đặt 1 lớp → 𝐴 𝑠𝑐ℎ𝑜𝑛 = 9.89(𝑐𝑚 2 )

∑ 𝐴 𝑠𝑖 = 42.5(𝑚𝑚) < 𝑎 𝑔𝑡 = 50(𝑚𝑚) → Thỏa Kiểm tra điều kiện kinh tế

• Chiều cao làm việc h0 = − =h a 60 4.25− U.75(cm) ℎ 0 ′ =ℎ− 𝑎 = 60 − 4.25 = 55.75(𝑐𝑚)

→ Thép được chọn có thể chấp nhận thỏa điều kiện kinh tế ( Mkhông lớn hơn 10% )

* Tính toán cốt đai cho dầm a) Cơ sở lý thuyết

S Ơ ĐỒ TÍNH THEO TIẾT DIỆN XIÊN CHỊU CẮT b sw

Lực cắt Q(kN) trên tiết diện nghiêng được xác định bởi tất cả ngoại lực tác động từ một phía của tiết diện đó, với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc của cấu kiện Trong khi đó, lực cắt Qb(kN) là lực chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng.

+ Q sw (kN) -là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

Lực cắt Qb được xác định theo công thức và phải đảm bảo được điều kiện sau:

+ b2 =1.5 - là hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông nằm trên vết nứt xiên

+ Chiều dài hình chiếu C được lấy trong khoảngh0  C  2h0

Lực cắt Qsw đối với cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo công thức sau: sw sw sw

+ sw =0.75 - là hệ số kể đến sự suy giảm nội lực dọc dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C

+ qsw là lực cắt trong cốt thép trên 1 đơn vị chiều dài cấu kiện, được xác định theo công thức: sw sw sw w q R A

= S Cốt ngang được kể đến trong tính toán khi thỏa điều kiện: q sw  0.25R b bt

Bước cốt thép ngang phải thỏa điều kiện sau:

  b) Tính toán bố trí cốt thép ngang

Cốt thộp đai CB300-T cú: R sc 50 MPa , R sw = 280 Mpa, đường kớnh ỉ8, số nhánh 2

Chọn bề dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai trong dầm là: a 0 = 30(mm)

+ Tiến hành tính toán lực cắt bê tông chịu được trên tiết diện nghiêng có chiều dài nhỏ nhất (Tiết diện thẳng góc) do ngoại lực:

+ Tiến hành tính toán lực cắt bê tông chịu được trên tiết diện nghiêng có chiều dài nhỏ nhất do ngoại lực

= Cần bố trí cốt đai để chịu cắt trong dầm

Xác định bước cốt đai:

+ Xác định bước cốt đai lớn nhất: S w,max R bh bt 2 0

+ Xác định cốt đại theo yêu cầu cấu tạo: S ct = Min(300, 0.5h ) 0

Kiểm tra khả năng chống cắt của tiết diện theo công thức sau: sw sw sw w q nR A

+ Khả năng chịu cắt của cốt đai: Q sw = sw q C sw

+ Điều kiện đảm bảo lượng cốt đai thỏa mãn điều kiện chịu cắt của dầm: max b sw

Bố trí cốt đai như sau:

+ Đoạn giữa dầm L/2 tiến hành bố trí cốt đai: S w = 250(mm)

+ Đoạn 2 đầu dầm L/4 tiến hành bố trí Sw

Ví dụ kiểm tra cốt đai

Tính cốt đai cho dầm B4 tầng trệt kích thước tiết diện dầm 300 600 mm  ( ) , với

Chọn cốt đai ỉ8 ( a sw = 0.503cm 2 ), số nhỏnh cốt đai n

Xác định bước cốt đai

Trong đoạn gần gối dầm (L/4)

Bước cốt đai theo cấu tạo ct ct h 600

Bước cốt đai tính toán

𝑄 2 𝑅 𝑠𝑤 𝑛𝑎 𝑠𝑤 = 224.3(𝑚𝑚) Bước cốt đai lớn nhất

𝑄 = 378 (mm) Chọn 𝑠 = 𝑚𝑖𝑛(𝑆 𝑐𝑡 , 𝑆 𝑡𝑡 , 𝑆 𝑚𝑎𝑥 ) = 150 𝑚𝑚 bố trí trong đoạn L/4 trong gối Kiểm tra

Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai vuông góc với trục cấu kiện

Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau  = −  b1 1 b R b = −1 0.01 17 =0.83

  = tương ứng với bê tông nặng hoặc hạt nhỏ và bê tông nhẹ)

=> 0.3𝜑 𝑤1 𝜑 𝑏1 𝛾 𝑏 𝑅 𝑏 𝑏ℎ 0 = 0.3 × 1.108 × 0.83 × 17 × 10 3 × 0.3 × 0.55 773.87(𝑘𝑁) Để đảm bảo các dải nghiêng ở bụng dầm không bị phá hoại do nén

Vậy dầm không bị phá hoại do nén Đoạn giữa nhịp

→ Chọn sw = 250 mm bố trí trọng đoạn L/2 ở giữa dầ

C.thép tính Chọn C.thép chọn  tt  ch Hệ số dầm (kNm) (mm) (mm) (mm) (mm) A s

3 - B4 Gối trỏi -81.30 2100 600 50 550.0 0.005 0.005 3.58 2 ỉ 18 5.09 0.03 0.04 1.42 Nhịp 51.42 300 600 50 550.0 0.024 0.024 2.29 2 ỉ 18 5.09 0.14 0.31 2.22 Gối Phải -96.10 2100 600 50 550.0 0.006 0.006 4.24 2 ỉ 18 5.09 0.04 0.04 1.20 TẦNG

3 - B6 Gối trỏi -79.31 2100 600 50 550.0 0.005 0.005 3.50 2 ỉ 18 5.09 0.03 0.04 1.46 Nhịp 38.45 300 600 50 550.0 0.018 0.018 1.71 2 ỉ 18 5.09 0.10 0.31 2.98 Gối Phải -62.62 2100 600 50 550.0 0.004 0.004 2.76 2 ỉ 18 5.09 0.02 0.04 1.85

Gối trỏi -80.59 2100 600 50 550.0 0.005 0.005 3.55 2 ỉ 18 5.09 0.03 0.04 1.43 Nhịp 48.63 300 600 50 550.0 0.023 0.023 2.16 2 ỉ 18 5.09 0.13 0.31 2.35 Gối Phải -88.70 2100 600 50 550.0 0.006 0.006 3.91 2 ỉ 18 5.09 0.03 0.04 1.30

6.3.4 Tính thép cấu kiện cột

Chúng tôi tiến hành tính toán tất cả các tổ hợp combo Sau khi xác định được lượng thép cần thiết cho từng tổ hợp, chúng tôi sẽ chọn diện tích thép lớn nhất để bố trí một cách hiệu quả.

Giả thuyết chiều dày lớn bê tông bảo vệ là a0, chọn a, tính h 0 = −h a; Z= −h 2a

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

= R b Chiều dài tính toán của cột (TCVNXD 356 – 2005): l 0 x =l 0 y =0.7l c Độ lệch tâm ngẫu nhiên: a l c h e max ;

=   Độ lệch tâm 1 M e = N ; tính e 0 = max e ; e ( 1 a )

Nếu l 0 h 8 thì  =1; Nếu l 0 h 8 thì cr

=  + −2 Tính tiết diện cốt thép ta có các trường hợp sau:

= R b  → Lệch tâm đặc biệt ( a ) st s a

Xác định chiều cao vùng nén x:

6.3.5 Ví dụ tính thép cột

Thông số đầu vào: cột C1 trệt

* Chiều dài tính toán: l o = ψl = 0.7 4500  = 3150 mm ( )

Trong đó: ψ là hệ số phụ thuộc liên kết ở hai đầu cấu kiện ψ=0.7 đối với hệ siêu tĩnh, 1 đầu ngàm 1 đầu khớp l là chiều dài thật

* Độ lệch tâm ngẫu nhiên : e a = max ( L

30) = 30 (mm) Trong đó: l là chiều dài cấu kiện h là chiều cao tiết diện cấu kiện Độ lệch tâm tĩnh học: e 1 = M

−11803.8 = 156 (mm) Độ lệch tâm ban đầu: e o

Xét ảnh hưởng của uốn dọc:

900 = 3.5 < 8 → Không cần xét uốn dọc cr η 1

Trong đó: Ncr là lực dọc tới hạn được xác định bằng công thức: b cr 2 o

Với: θ là hệ số xét đến độ lệch tâm

2 − 40 = 440(mm) Xét trường hợp nén lệch tâm của cấu kiện và tính toán cốt thép:

Xác định chiều cao vùng nén x 1

Trường hợp 3: Lệch tâm bé

 Diện tích cốt thép được đề xuât :A st =2.5A s =2.5×1605.75@14.38(mm 2 ) Theo yêu cầu kháng chấn thì hàm lượng cốt thép tối thiểu trong cột 2𝜇 𝑚𝑖𝑛 =1%

 Bố trí tối thiểu phải lớn hơn hoặc bằng 2𝜇 𝑚𝑖𝑛 =1%

* Tính toán theo biểu đồ tương tác không thứ nguyên

Thông số đầu vào: cột C1 trệt

 = = = ; chiều dài tính toán lo150 mm s s b o

Bảng 7.1 Bảng tính biểu đồ tương tác không thứ nguyênα=0.1

R 0.533 α 0.1 à Điều kiện Cận  =x/ho ɸs=σs/Rs Points m n

Hình 7.1 Biểu đồ tương tác không thứ nguyên

Biểu đồ tương tác không thứ nguyên a=0.1 a=0.2 a=0.3 a=0.4 a=0.5

Xác định tọa độ điểm K:

= = = Điểm K nằm giữa đường cong có a=0.1 và a=0.2; nội suy a=0.11

 = =  Diện tích cốt thép : A s =  b h o =0.534% 900 860  A33.16 (mm 2 )

* Tính toán cốt đai cho cột

- Đường kính cốt đai : sw max ( )

- Khoảng cách cốt đai trong đoạn nối chồng cốt thép dọc:

- Khoảng cách cốt đai trong các đoạn còn lại:

* Tính toán neo cốt thép cột

Chiều dài neo có bản cần để truyền lực trong cốt thép: o,an s s bond s

Diện tích tiết diện ngang của thanh cốt thép, ký hiệu là A s và U s, được xác định dựa trên đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép và chu vi tiết diện của nó.

R bond là cường độ bám dính giữa cốt thép và bê tông, được xác định theo công thức với giả thiết rằng độ bám dính được phân bố đều theo chiều dài neo.

Chiều dài neo tính toán của cốt thép được xác định dựa trên giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện, theo công thức an 1 o, an s, cal s, ef.

Hệ số α1 phản ánh tác động của trạng thái ứng suất của bê tông và cốt thép, cũng như ảnh hưởng của giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện đến chiều dài neo.

Thanh chịu kéo và  1 = 0.9 đối với thanh chịu nén

+ L o an , là chiều dài neo cơ sở

+ A s,cal , A s ,ef lần lượt là diện tính tiết diện ngang của cốt thép theo tính toán và theo thực tế

N M L b h a = a' h 0 Z a e 1 e a e 0 J N cr e x 1  R h 0 x A s = A s ’ AST(CHỌN) tt  ch kN kNm (mm) (mm) (mm)(mm)(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm 4 ) (kN) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm 2 ) (mm 2 ) (%) (%) Tầng hầm-C3 N max - M tư -8458.1 -14.97 3200 0.7 700 700 40 660 620 1.8 23.3 23.3 20008333333.33 0.0 1.00 333.3 710.8 351.8 643.8 1055.82

Tính toán cốt thép cho cấu kiện vách lõi thang

Hình 7 1: Cấu kiện vách lõi thang (P8)

- Sử dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi tính toán gần đúng cho cấu kiện vách

Phương pháp này phân chia vách thành các phần tử nhỏ có khả năng chịu lực kéo hoặc nén một cách đồng đều Ứng suất được coi là phân bố đều trên mặt cắt ngang của từng phần tử Sau khi tính toán cốt thép cho từng phần tử, các kết quả sẽ được kết hợp lại để bố trí cho toàn bộ vách.

Khi tính toán các giả thuyết, cần xem xét vật liệu đàn hồi, ứng suất kéo mà cốt thép chịu và ứng suất nén do bê tông cùng cốt thép tác động Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của công trình.

+ Chia vách thành các phần tử nhỏ (dựa vào biểu đồ màu miền phân bố ứng suất của các trường hợp tải trọng gây ra đối với hệ vách)

+ Xác định trọng tâm của vách: i i 0 i i i 0 i x x A

+ Xác định momen quán tính của vách:

+ Tìm nội lực phân bố lên các phân tử:

+ Tính toán cốt thép cho từng phần tử với các tổ hợp nội lực (Tính toán gần giống với phương pháp vùng biên chịu momen): i i s s i b i i s sc

 Các thông số trong công thức:

Pi : Lực dọc Pier (kN) x 2 y 3

M =M , M =M : Giá trị momen quay xung quanh trục X, Y tương tứng với

I I : Momen quán tính của lõi (mm 4 ) v i

A , A : Diện tích của lõi và diện tích phần tử thứ I (mm 2 ) i i x , y : Giá trị toạ độ trọng tâm phần tử so với trọng tâm lõi (mm)

 = −  − : Hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc

 = i : Độ mãnh của cấu kiện imin =0.288 min(b; h) : Bán kính quán tính của tiết diện

L0 =  L: Chiều dài tính toán cấu kiện, L là chiều dài của cấu kiện, ψ là hệ số được xác định dựa vào sơ đồ tính cấu kiện, ψ = 0.8 ( mục 8.1.2.4.4 TCVN

Các tổ hợp nội lực cần lọc để tính toán thép vách:

• Hàm lượng cốt thép :  min =1%   max =4%

• Bố trí ít nhất một thanh trung gian giữa các thép ở góc dọc theo mỗi cạnh cột

• Đai kín và đai móc vùng tới hạn có đường kính ít nhất là 6 (mm)

• Vùng biên phải sử dụng đai kín chồng lên nhau để mỗi một thanh cốt thép dọc khác đều được cố định bằng đai kính hoặc đai móc

• Lượng cốt thép tối thiểu vùng giữa là 0.2%

• Cốt thép vũng giữa được liên kết với nhau bằng các thanh đai móc cách nhau khoảng 500 (mm)

• Cốt thép vũng giữa có đường kính không nhỏ hơn 8mm nhưng không lớn hơn 1/8 bề rộng vách

6.4.3 Tính toán vách lõi thang(P8)

Phần tử vách lõi thang (P8) Đặc trưng hình học vách lõi thang(P8)

Bảng 6.8: Kết quả nội lực vach P8 tầng 1

M 3max COMB11 -48363.04 -646.96 -242.78 - - e 2max COMB12 -44419.43 2108.83 625.30 0.047 - e 3max COMB11 -48363.04 -646.96 -242.78 - 0.05

Sinh viên tính toán ví dụ với phần tử 1 ứng với tổ hợp tải trọng I.COMBO9:

Hàm lượng cốt thép: min A s,ch max

Story TANG 1 Combo Nmax P M 2 M 3 A I xo I yo

Tính toán nội lực trong từng phần tử Tính toán cốt thép

Phần tử x i y i A i σ i P i A s Thép chọn A s,ch μ

THIẾT KẾ MÓNG

Giới thiệu công trình

Công trình gồm 16 tầng nổi và 1 tầng ngầm, với chiều cao từ cốt 0.00 đạt 61,4 m Sàn tầng hầm có độ dày 25 cm, đặt ở cốt -1,2 m Đây là một nhà nhiều tầng khung bê tông cốt thép (BTCT), tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 Độ lún lớn nhất cho phép là Sghcm, với độ lún lệch tương đối giới hạn là gh=0.002.

Điều kiện địa chất công trình

7.2.1 Địa tầng Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau:

Bảng 8.1: Cấu tạo địa tầng và các chỉ tiêu cơ lý

(m) (kN/m 3 ) (kN/m 3 ) % % % (độ) (kN/m 2 ) MPa

5 Cát thô lẫn cuội sỏi - 20.1 26.8 16 50 38 2 40

7.2.2 Đánh giá điều kiện địa chất:

Thực hiện lần lượt theo các bước sau:

• Đối với đất cát pha:

1 < B → đất ở trạng thái chảy nhão

• Đối với đất sét pha và sét

0 B  0.25 → đất ở trạng thái nửa rắn

0.5 < B  0.75→ đất ở trạng thái dẻo mềm

0.75 < B 1 → đất ở trạng thái dẻo chảy

1 < B → đất ở trạng thái chảy nhảo

- Trọng lượng riêng đẩy nổi: đn = (kN/m 3 ) a) Lớp đất 1: Sét pha có chiều dày 5.2m

- Kết quả thí nghiệm SPT: N% búa/30 cm

Vì 0.25  = B 0.5 0.5  nên đất ở trạng thái dẻo

- Hệ số rỗng tự nhiên tn

= − = − - Trọng lượng riêng đẩy nổi:

Lớp 2 là sét pha dẻo với công trình cao tầng thì lớp đất này không thích hợp làm nền móng b) Lớp đất 2: Cát pha có chiều dày 7.5m

- Kết quả thí nghiệm SPT: N búa/30 cm

Vì 0  = B 0.4 1  nên đất ở trạng thái dẻo

- Hệ số rỗng tự nhiên tn h W

= − = − - Trọng lượng riêng đẩy nổi:

Lớp 2 là cát pha dẻo có khả năng chịu tải trung bình, với công trình cao tầng thì lớp đất này không thích hợp làm nền móng c) Lớp đất 3: Cát bụi có chiều dày 8.5m

- Kết quả thí nghiệm SPT: N3 búa/30 cm

= − = − Vì 0.6  = e 0.757 0.8  nên đất ở trạng thái chặt vừa

- Trọng lượng riêng đẩy nổi:

Lớp 3 là cát bụi chặt vừa có khả năng chịu tải yếu, với công trình cao tầng thì lớp đất này không thích hợp làm nền móng d) Lớp đất 4: Cát hạt trung chiều dày 8.2m

- Kết quả thí nghiệm SPT: N= 40 búa/30 cm

= − = − Vì 0.55  = e 0.629 0.7  nên đất ở trạng thái chặt vừa

 Lớp 4 là cát hạt trung chặt vừa có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt, có thể xem xét làm nền cho công trình cao tầng

169 e) Lớp đất 5: Cát thô lẫn cuội sỏi, chiều dày rất lớn(≥ 60m)

- Kết quả thí nghiệm SPT: NP búa/30 cm

= − = − Vì e = 0.547 0.55  nên đất ở trạng thái chặt

Lớp 5 là cát thô lẫn cuội sỏi có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt, biến dạng nhỏ, chiều dày lớn, đây là lớp đất thích hợp để làm nền móng cho công trình

7.2.3 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn:

Mực nước ngầm ở khu vực khảo sát thay đổi theo mùa và thời tiết, với độ sâu cách mặt đất (cốt thiên nhiên) là -5.8m Việc thi công tầng hầm ở cao độ -

7.2.4 Lựa chọn giải pháp nền móng:

Theo bảng phân loại, lớp đất 1 (sét pha dẻo), lớp 2 (cát pha dẻo) và lớp 3 (cát bụi chặt vừa) có khả năng chịu tải kém và không ổn định về tính chất cơ lý Trong khi đó, lớp 4 (cát hạt trung chặt vừa) và lớp 5 (cát thô lẫn cuội sỏi chặt) là những lớp đất tốt nhất Đối với các công trình nhà cao tầng với quy mô và tải trọng lớn, giải pháp móng sâu (móng cọc) là lựa chọn hợp lý, với mũi cọc được ngàm vào lớp đất 4 hoặc 5.

- Theo các điều kiện địa chất ở trên và khả năng thi công hiện nay ta có thể sử dụng phương án móng cọc nhồi hoặc móng cọc ép

Khi sử dụng móng cọc ép (ép trước), cọc có thể được đặt vào lớp đất thứ 6 Tuy nhiên, việc hạ cọc sẽ gặp khó khăn khi cần xuyên qua các lớp đất 3 và 4 với chiều sâu lớn, và có thể cần phải khoan dẫn để hỗ trợ quá trình này.

Cọc có nhược điểm về kích thước và sức chịu tải bị hạn chế do tiết diện cọc nhỏ, chiều dài cọc không thể mở rộng và phát triển do thiết bị thi công bị giới hạn hơn so với các công nghệ khác Thời gian thi công kéo dài và thường gặp hiện tượng độ chối giả khi đóng cọc, gây khó khăn cho quy mô của công trình.

Khi sử dụng móng cọc khoan nhồi, có thể đặt cọc trên lớp cát thô lẫn sỏi hoặc vào lớp cát hạt trung, tùy thuộc vào điều kiện cân bằng sức chịu tải của cọc, được tính dựa trên cường độ vật liệu cọc và cường độ đất nền.

- Cọc nhồi có các ưu, nhược điểm sau:

Cọc khoan nhồi có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng đạt chiều sâu lên đến hàng trăm mét, không bị giới hạn như cọc ép, từ đó tối ưu hóa đường kính và chiều dài cọc Bên cạnh đó, loại cọc này còn có khả năng tiếp nhận tải trọng lớn và xuyên qua các lớp đất cứng, mang lại hiệu quả cao trong các công trình xây dựng.

Đường kính lớn của cọc nhồi không chỉ tăng cường độ cứng ngang cho công trình mà còn khắc phục được các vấn đề như tiếng ồn và chấn động ảnh hưởng đến các công trình xung quanh Với khả năng chịu tải trọng lớn mà không gây rung động nền đất, cọc nhồi đảm bảo sự ổn định cho công trình có chiều cao lên đến 61.4m.

• Nhược điểm : + Giá thành móng cọc khoan nhồi tương đối cao

+ Công nghệ thi công cọc đòi hỏi kỹ thuật cao, các chuyên gia có kinh nghiệm

Kiểm tra chất lượng bêtông cọc thường gặp nhiều phức tạp và tốn kém Việc xuyên qua các khu vực có hang hốc Kas-tơ hoặc đá nẻ yêu cầu sử dụng ống chống, điều này làm tăng chi phí do phải để lại ống sau khi đổ bêtông.

+ Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ

+ Chất lượng cọc chịu ảnh hưởng nhiều của quá trình thi công cọc

Khi lựa chọn giữa giải pháp cọc ép trước và cọc khoan nhồi cho công trình, cần so sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật thực tế của từng phương án Quyết định nên dựa trên tải trọng công trình, đặc điểm địa chất thủy văn, và phân tích ưu nhược điểm của các phương án móng Dựa vào những yếu tố này, phương án móng cọc khoan nhồi được khuyến nghị là lựa chọn tối ưu cho thiết kế công trình.

Thiết kế cọc khoan nhồi

Thiết kế cọc khoan nhồi có đường kính 1000mm (D1000) cho móng lõi thang và 800mm (D800) cho các móng còn lại

Bảng 7.1:Thông số thiết kế cọc khoan nhồi D800

Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính m 0.8

Chiều dài cọc m 38 Đoạn âm vào đài móng m 0.1

Chiều dài cọc tính từ đáy đài m 36.25

Chu vi tiết diện cọc u m 2.514

Diện tích tiết diện ngang A b m 2 0.503

Số cốt thép dọc  thanh 16

Diện tích tiết diện thép dọc A ST m 2 0.003041

Hàm lượng cốt thép dọc  % 0.604

Sức chịu tải của cọc

7.4.1 Sức chịu tải theo cọc theo vật liệu

Theo mục 7.1.7 TCVN 10304:2014 sức chịu tải vật liệu xác định theo công thức:

RVL: Sức chịu tải vật liệu làm cọc

Rb: Cường độ nén tính toán của bê tông

Rsc: Cường độ chịu kéo tính toán của thép

Ab: Diện tích tiết diện ngang của cọc

Diện tích tiết diện ngang cốt thép (As) và các hệ số điều kiện làm việc như γcb (khi đổ bê tông theo phương đứng) và γcb' (khi kể đến biện pháp thi công) là những yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu Hệ số φ được xác định dựa trên ảnh hưởng uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh, tính theo công thức: φ = 1.028 - 0.0000288λ² - 0.0016λ.

Độ mảnh của cọc (ký hiệu = r) là yếu tố quan trọng trong tính toán cường độ vật liệu Trong quá trình này, cọc có thể được xem như một thanh ngàm cứng nằm trong đất, tại tiết diện cách đáy đài một khoảng ltt.

= + r: bán kính quán tính của cọc lấy bằng đường kính cọc lo: Chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ sàn nền

Bảng 7.2 : Kết quả tính toán sức chịu tải vật liệu của cọc D800

Cường độ chịu nén của bê tông cọc B35 R b 19.5 MPa

Cường độ chịu nén của thép CB400-V R sc 350 MPa

Diện tích tiết diện ngang của cọc A b 0.503 m 2

Diện tích cốt thép trong cọc A s 0.003041 m 2

Hệ số điều kiện làm việc khi đổ bê tông theo phương đứng  cb 0.85 -

Khi khoan và đổ bê tông vào lòng hố khoan dưới dung dịch khoan hoặc dưới nước chịu áp lực dùng ống vách giữ thành

Hệ số điều kiện làm việc  c 3

Môđun đàn hồi của vật liệu làm cọc E 34500 MPa

Mômen quán tính của tiết diện ngang cọc  0.0248 m 2

Chiều rộng quy ước của cọc b p 1.8 m

Chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền l o 0 m

Chiều dài tính toán cọc l tt 4.87 m Độ mảnh cọc  12.18 m

Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc  1.042

Sức chịu tải cọc khoan nhồi theo vật liệu R VL 8058.96 kN

7.4.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý

Theo mục 7.2.3 TCVN 10304:2014 sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý xác định theo công thức:

Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất được xác định qua công thức R = γQ + Q = γγqA + u∑γfl Trong đó, γc là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất (theo Bảng 4 TCVN 10304:2014), γcq là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, bao gồm cả trường hợp đổ bê tông dưới nước (Mục 7.2.3.1 TCVN 10304:2014), và γcf là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc (Bảng 5 TCVN 10304:2014) Thêm vào đó, u là chu vi tiết diện thân cọc, qb là cường độ kháng cắt của đất dưới mũi cọc (Bảng 7 TCVN 10304:2014), fi là cường độ kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (Bảng 3 TCVN 10304:2014), và li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i.

Bảng 7 3: Kết quả tính toán kháng cắt theo chỉ tiêu cơ lý

4 8.2 21.2 29.4 25.3 Cát hạt trung Hạt vừa 86.42 708.644

5 11.25 29.4 40.65 35.025 Cát thô- lẫn cuội sỏi Hạt to 100

Bảng 7 4: Kết quả tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (D800)

7.4.3 Sức chịu theo cường độ đất nền

Theo phụ lục G2 TCVN 10304:2014 sức chịu tải theo cường độ đất nền xác định theo công thức:

R = γQ + Q = γ γq A + u∑γf l Trong công thức này, γc là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất (theo Bảng 4 TCVN 10304:2014), γcq là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, bao gồm trường hợp đổ bê tông dưới nước (Mục 7.2.3.1 TCVN 10304:2014), và γcf là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc (theo Bảng 5 TCVN 10304:2014) Biến u đại diện cho chu vi tiết diện thân cọc, qb là cường độ kháng cắt của đất dưới mũi cọc (Mục G2 TCVN 10304:2014), và fi là cường độ kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (Mục G2.2.2 TCVN 10304:2014).

10304:2014) li: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Bảng 7 5: Ứng suất hữu hiệu các lớp đất đoạn cọc đi qua

Bảng 7 6:Sức kháng trung bình của thân cọc theo đất nền

Bảng 7 7: Kết quả tính toán sức chịu tải theo cường độ D800

7.4.4 Sức chịu tải đất nền theo SPT(Công thức viện kiến trúc Nhật bản 1988)

Theo phụ lục G.3.2 TCVN 10304:2014 sức chịu tải đất nền theo SPT xác định theo công thức:18

( ) c,u3 c cq b b cf ,ci ci ci cf ,si si si

Hệ số R được tính bằng công thức R = γqA + u∑γfl + γfl, trong đó γc là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất (theo Bảng 4 TCVN 10304:2014) Hệ số γcq đại diện cho điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, bao gồm cả trường hợp đổ bê tông dưới nước (Mục 7.2.3.1 TCVN 10304:2014) Cuối cùng, γcf là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc (theo Bảng 5 TCVN 10304:2014), và u là chu vi tiết diện thân cọc.

Diện tích tiết diện ngang của cọc (A b) và cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (qb) được quy định trong mục G.3.2 TCVN 10304: 2014 Ngoài ra, cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc (fi) cũng được đề cập trong cùng mục tiêu chuẩn này.

Bảng 8 1: Sức kháng trung bình trên thân cọc theo SPT

Bảng 7 8: Kết quả sức chịu tải đất nền theo SPT (D800)

7.4.5 Sức chịu tải cọc khoan nhồi

Giá trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén của cọc( Rc,k), Xác định từ sức chịu tải nén cực hạn (Rcu):

Trong điều kiện nền tương đồng, nếu số trị riêng của sức chịu tải cực hạn lớn hơn 6, thì tiêu chuẩn sức chịu tải nén của cọc sẽ được xác định bằng giá trị trung bình của các số trị riêng.

− Sức chịu tải thiết kế xác định theo công thức: c,k c,d k

Rc,k: Sức chịu tải thiết kế của cọc γk: Hệ số phụ thuộc tính chất cơ lý đất nền và số lượng cọc trong móng

Khi thiết kế móng cọc đài thấp với đáy đầy nằm trên lớp đất tốt, giá trị γk được lấy là 1.4 Đối với móng cọc đóng, ép chịu tải trên 600 kN, giá trị γk sẽ là 1.6 Cọc khoan nhồi cũng chịu tải tương tự.

Hệ số γk phụ thuộc vào số lượng cọc trong móng khi đáy móng nằm trên lớp đất có biến dạng lớn Cụ thể, nếu móng có ít nhất 21 cọc, γk sẽ là 1.4; với 11 đến 20 cọc, γk là 1.55; từ 6 đến 10 cọc, γk đạt 1.65; và đối với 1 đến 5 cọc, γk sẽ là 1.75.

Bảng 7 9: Sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi D800

(kN) (kN) (kN) (kN) (kN) - (kN)

THIẾT KẾ MÓNG M1

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MÓNG

N tt M x tt M y tt N tc M x tc M y tc

TH TẢI kN kN.m kN.m kN kN.m kN.m

7.5.2 Mặt bằng bố trí cọc

Hình 7 1: Mặt bằng bố trí cọc móng M1

7.5.3 Kiểm tra phản lực đầu

Theo mục 7.1.11 TCVN 10304:2014 phản lực đầu cọc phải thoả điều kiện:

0: Hệ số điều kiện làm việc kể đến yếu tố mức độ đồng nhất của nền đất

 n : Hệ số tầm quan trọng công trình (Công trình cấp II)

Rc,d: Sức chịu tải thiết kế của cọc

Từ mặt bằng bố trí cọc ta có diện tích đáy đài thực tế là:

Trọng lượng của đài và đất trên các bậc đài sau khi bố trí cọc:

Nttđ = nxAttx hđxtb= 1.1x16x2x25 = 880 (KN)

Lực dọc tính toán xác định đến đáy đài đối với móng M1 :

Vì móng chịu tải lệch tâm theo hai phương (phương trục x và y),lực truyền xuống cọc được xác định theo công thức sau:

+ nc = 4 là số lượng cọc trong móng

+ xmax, ymax (m): khoảng cách từ tim cọc biên đến trục Y,X

Khoảng cách từ trục cọc thứ i đến các trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện của các cọc tại mặt phẳng đáy đài được ký hiệu là xi,yi (m) Vui lòng tham khảo sơ đồ bố trí cọc để hiểu rõ hơn về vị trí và phân bố của các cọc.

+M tt x và M tt y: là mô men uốn tính toán tương ứng quanh trục x và trục y

M x tt = M0Xtt + Q0Ytt.hđ = 73.493+52.74x2 = 178.973 (KN.m)

M tt y = M0Ytt + Q0Xtt.hđ = 49.851+78.23x2= 206.311 (KN.m)

Với: M0xtt, M0ytt là mômen uốn tính toán ở đỉnh đài quanh trục X và Y;

Q0xtt, Q0ytt là lực cắt tính toán ở đỉnh đài theo trục X và Y hđ=2m là chiều cao đài

Thay số vào ta có :

- Trọng lượng tính toán của cọc:

- Kiểm tra lực truyền xuống cọc :

Do đó, thoả mãn điều kiện lực truyền xuống cọc

Theo TCVN 10304:2014, cọc và đất giữa các cọc hoạt động như một khối đồng nhất trên lớp đất dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng quy ước được mở rộng hơn so với diện tích đáy đài, với góc mở được xác định từ mép ngoài cọc biên ngay dưới đáy móng hạ một góc trung bình.

 = với φtb là góc ma sát trung bình các lớp đất mà cọc đi qua

Hình 8 2: Khối móc quy ước

- Kích thước khối móng quy ước:

- Diện tích khối móng quy ước: S qu =B L qu qu 92 12.92 6.93 m( ) 2

- Trọng lượng khối móng quy ước:

Xác định trọng lượng của khối móng quy ước :

+ Trong phạm vi đáy đài trở lên đến đáy sàn tầng hâm xác định theo công thức :

+ Trọng lượng đất lớp sét pha dày 0.8 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng đất lớp cát pha trên mực nước ngầm dày 0.6 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng đất lớp cát pha dưới mực nước ngầm dày 6,9m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ :

+ Trọng lượng đất lớp cát bụi dày 8.5m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng đất lớp cát hạt trung dày 8.2m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ :

+ Trọng lượng đất lớp cát thô cuội dày 11.25 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối móng quy ước :

+ Trọng lượng khối móng quy ước:

Kiểm tra ổn định Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước

-Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước:

- Độ lệch tâm: tc ( ) y x tc qu tc x y tc qu

( ) tc qu tc x x max,min q qu qu qu tc 2 tc 2 max min tc tc tc max min tb

182 Áp lực nền tiêu chuẩn R II

Theo mục 4.6.9 TCVN 9362:2012 áp lực nền tiêu chuẩn được xác định:

II qu II II II II 0

Trong bài viết, các hệ số điều kiện làm việc được xác định như sau: m1 = 1.2 cho đất nền, m2 = 1.1 cho các công trình tương tác với nền, theo TCVN 9362:2012, và hệ số độ tin cậy ktc = 1.1.

A, B, D – tra bảng với  = 38 o ta được A = 2.11, B = 9.44, D = 10.8 là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14, TCVN 9362 : 2012, phụ thuộc vào giá trị của góc ma sát trong II;

II = 10.86 (kN/m 3 ) – dung trọng của đất dưới đáy khối móng quy ước;

Dung trọng của đất trên đáy khối móng quy ước là 9.85 kN/m³, trong khi lực dính của đất dưới đáy khối móng là 0 kN/m² Chiều sâu đáy đài móng được xác định là 3.2 m và chiều sâu đáy khối móng quy ước là 39.45 m Áp lực tiêu chuẩn được tính theo công thức II 1 2 ( qu II II ' II II 0 ) ( ).

= + + − Kiểm tra điều kiện ổn định tc max II tc min tc tb II

Móng thoả điều kiện ổn định

Kiểm biến dạng lún với khối móng quy ước

Theo mục C16, TCVN 9362:2012 đọ lụn nền móng theo phương pháp cộng lớp được xác định: n i i i 1 i

Chia các lớp đất dưới khối móng thành nhiều lớp có chiều dày 1m, việc dừng tính biến dạng lún khi thỏa điều kiện σi bt > 5σi gl là rất quan trọng Các thông số được xác định bao gồm bt, i, gl, tb, bt, tc và h.

 = 0.8 là hệ số không thứ nguyên; hi là chiều dày lớp đất thứ i;

Ei là module biến dạng của lớp đất thứ i, được tính toán chi tiết trong mục 7.3.1 của phụ lục kèm theo Hệ số k0 được xác định theo Bảng C.1, TCVN 9362:2012, và phụ thuộc vào tỉ số Lqu/Bqu và z/Bqu.

 i: Ứng suất bản thân tại đáy móng quy ước

gl: Ứng suất gây lún tại đáy móng quy ước

Áp lực trung bình của lớp đất thứ i được tính bằng nửa tổng áp lực thêm poz tại giới hạn trên và dưới của lớp đất đó Công thức này tuân theo TCVN 9362: 2012 và áp dụng trong trường hợp không xét đến ảnh hưởng của các móng lân cận.

Biến dạng lún giới hạn cho phép[Sgh] được quy định ở mục Bảng 16, TCVN

9362:2012 Áp lực gây lún tại mặt phẳng móng quy ước

Bảng 7.10: Kết quả tính  zi gl

A qu /B qu 2.Z i /B qu K 0i σ zi gl  dn5 σ bt

Hình 8.2: Biểu đồ tính lún móng M1

*Nhận xét :Tại z=4m có  zi gl = 76.51 (kN/m 2 )< 0.2 bt =0.2 443.84 88.77 = (kN/m 2 )

- Độ lún của nền là :

Với :hi=1m ,= là hệ số kể đến nở hông

Vậy độ lún của móng M1 đảm bảo S =2.61 < Sgh = 10 cm

Kiểm tra điều kiện xuyên thủng, chịu cắt

Hình 7 3: Vùng xuyên thủng khối móng M1

❖ Tính toán chọc thủng trên tiết diện nghiêng 45 0

P tt cth 0.75xRk.utb.ho

P tt cth= No tt - tc tbxFcth

P tt cth = 10783.2-499.4x3.5225.312 (kN) utb=(ut+ud)/2= ac+bc+acth+bcth= 0.8+0.8+4.4+4.4= 10.4 (m)

Hình 7 4:Mặt cắt tiềm năng gây phá hoại cắt

Theo TCVN 5574:2018 khả năng chống cắt của móng phải thoả điều kiện:

Q=Pi W88.7 kN : Tổng phản lực đầu cọc trên mặt cắt tiềm năng

Qb(kN): Khả năng chống cắt:

1.25R bh a 2.5h Q (kN)(Q 2.5R bh ) a a 2.5h Q 0.5R bh (kN)

Móng thoả điều kiện chống cắt

7.5.5 Tính toán Mô men và cốt thép đài cọc:

Hình 8.11: Sơ đồ tính toán mô men cho đài cọc

- Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I :

: Khoảng cách từ cọc số 2( hoặc 4) đến trục I-I:

Chọn lớp bảo vệ cốt thép 5(cm) ho = 2000- 150 -50 = 1800(mm)

Chọn thép loại CB400-V có Rs = 350 (Mpa).Diện tích cốt thép sẽ là

Chọn thép 25 có diện tích một thanh là 4.91(cm 2 ) số thanh n= 82.26 16.78

Chọn 17 thanh 25, khoảng cách giữa các thanh thép:S= 4000 2 50 243.75

- Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II :

Với: P1 = 2900.563 (KN) P2 = 2981.915(kN) r2 : Khoảng cách từ cọc số 1( hoặc 2) đến trục II-II: r2=xmax - b/2=1.2-0.4= 0.8

Chọn lớp bảo vệ cốt thép 5(cm) ho = 2000 - 150-50 = 1800(mm)

Chọn thép 25 có diện tích một thanh là 4.91(cm 2 ) số thanh n= 83 16.9

THIẾT KẾ MÓNG M2

Bảng 7.10: Nội lực chân cột móng lõi thang

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MÓNG

N tt M x tt M y tt N tc M x tc M y tc

TH TẢI kN kN.m kN.m kN kN.m kN.m

7.6.2 Mặt bằng bố trí cọc

Hình 7 5:Mặt bằng bố trí móng

7.6.3 Kiểm tra phản lực đầu cọc

Hình 7 6: Phản lực đầu cọc móng MLT

Do đó, thoả mãn điều kiện lực truyền xuống cọc

- Kích thước khối móng quy ước:

- Diện tích khối móng quy ước: S qu =B L qu qu ".78 16.78 82.25 m( ) 2

- Trọng lượng khối móng quy ước:

- Xác định trọng lượng của khối móng quy ước :

+ Trong phạm vi đáy đài trở lên đến đáy sàn tầng hâm xác định theo công thức :

+ Trọng lượng đất lớp sét pha dày 0.8 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng đất lớp cát pha trên mực nước ngầm dày 0.6 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng đất lớp cát pha dưới mực nước ngầm dày 6,9m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ :

+ Trọng lượng đất lớp cát bụi dày 8.5m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng đất lớp cát hạt trung dày 8.2m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ :

+ Trọng lượng đất lớp cát thô cuội dày 10.05 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:

+ Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối móng quy ước :

+ Trọng lượng khối móng quy ước:

-Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước:

M = M + Q H = 144.6+54.26x2= 253.12 (KN.m) Áp lực tiêu chuẩn khối móng quy ước

- Độ lệch tâm: tc ( ) y x tc qu tc x y tc qu

( ) tc qu tc x x max,min q qu qu qu tc 2 tc 2 max min tc tc tc max min tb

 = = + u Áp lực tiêu chuẩn đất nền R II

Theo mục 4.6.9 TCVN 9362:2012 áp lực nền tiêu chuẩn được xác định:

II qu II II II II 0

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền được xác định là m1 = 1.2, trong khi hệ số điều kiện làm việc của các công trình tương tác với nền là m2 = 1.1, theo quy định tại mục 4.6.10.

TCVN 9362 :2012; ktc =1.1 – hệ số độ tin cậy;

A, B, D – tra bảng với  = 38 o ta được A = 2.11, B = 9.44, D = 10.8 là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14, TCVN 9362 : 2012, phụ thuộc vào giá trị của góc ma sát trong II;

II = 10.86 (kN/m 3 ) – dung trọng của đất dưới đáy khối móng quy ước;

Dung trọng của đất trên đáy khối móng quy ước là 9.85 kN/m³, trong khi lực dính của đất nằm dưới đáy khối móng quy ước là 0 kN/m² Chiều sâu đáy đài móng là 4.4 m và chiều sâu đáy khối móng quy ước là 40.65 m.

191 Áp lực tiêu chuẩn: R II m m 1 2 ( AB qu II Bh II ' Dc II II h 0 ) 4880.669 kN ( ) k   

= + + − Kiểm tra điều kiện ổn định tc max II tc min tc tb II

Móng thoả điều kiện ổn định

Kiểm biến dạng lún với khối móng quy ước

Theo mục C16, TCVN 9362:2012 đọ lụn nền móng theo phương pháp cộng lớp được xác định: n i i i 1 i

Chia các lớp đất dưới khối móng thành nhiều lớp với chiều dày hi=1(m) là bước quan trọng trong quá trình thiết kế Để đảm bảo tính ổn định, cần dừng tính biến dạng lụn khi điều kiện σi bt > 5σi gl được thỏa mãn Các thông số liên quan bao gồm bt, i, gl, tb, bt, tc và h.

 = 0.8 là hệ số không thứ nguyên; hi là chiều dày lớp đất thứ i;

Ei là module biến dạng của lớp đất thứ i, được tính toán chi tiết trong mục 7.3.1 của phụ lục đi kèm Hệ số k0 được xác định theo Bảng C.1, TCVN 9362:2012 và phụ thuộc vào tỉ số Lqu/Bqu và z/Bqu.

 i: Ứng suất bản thân tại đáy móng quy ước

gl: Ứng suất gây lún tại đáy móng quy ước

Áp lực trung bình của lớp đất thứ i được tính bằng nửa tổng áp lực thêm poz tại giới hạn trên và dưới của lớp đó, theo công thức C1 TCVN 9362: 2012, trong trường hợp không tính đến ảnh hưởng của các móng lân cận.

Biến dạng lún giới hạn cho phép[Sgh] được quy định ở mục Bảng 16, TCVN 9362:2012

192 Áp lực gây lún tại mặt phẳng móng quy ước

Bảng 7.7: Kết quả tính  zi gl

A qu /B qu 2.Z i /B qu K 0i σ zi gl  dn5 σ bt

*Nhận xét :Tại z=9m có  zi gl 82(kN/m 2 )< 0.2 bt =0.2 498.14 99.63 = (kN/m 2 )

- Độ lún của nền là :

Với :hi=1m ,= là hệ số kể đến nở hông

Vậy độ lún của móng M1 đảm bảo S =7.04 < Sgh = 10 cm

Kiểm tra điều kiện xuyên thủng,chịu cắt

Hình 7 7: Vùng chống thủng MLT Bảng 7 3:Thông số momen quán tính

- Lực giới hạn chống xuyên: Fb,u =R uhbt 0 50 40 1.8  800 kN( )

- Momen giới hạn tập trung:

( ) bt bx 0 bx max bt by 0 by max

= = - Lực gây xuyên thủng: F=Fi (561.1 kN( )

Móng thoả điều kiện xuyên thủng

Hình 8 8:Vùng chống xuyên móng MLT

Theo TCVN 5574:2018 khả năng chống cắt của móng phải thoả điều kiện:

  : Tổng phản lực đầu cọc trên mặt cắt tiềm năng

Qb(kN): Khả năng chống cắt:

2 bt 0 y b x bt 0 y bt 0 bx x by y

Móng thoả điều kiện chống cắt

Hình 8 9: Nội lực lớn nhất trong móng tương ứng mặt ngàm I-I MLT

Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I :

Chọn lớp bảo vệ cốt thép 5(cm) ho = 2000- 150 -50 = 1800(mm)

Chọn thép loại CB400-V có Rs = 350 (Mpa)

Diện tích cốt thép sẽ là

Chọn thép 25 có diện tích một thanh là 4.91(cm 2 ) số thanh n= 81.04 16.505

Hình 8 10: Nội lực lớn nhất trong móng tương ứng mặt ngàm II-II MLT

-Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II :

Chọn lớp bảo vệ cốt thép 5(cm) ho = 2000 - 150-50 = 1800(mm)

Chọn thép 25 có diện tích một thanh là 4.91 (cm4 2 ) số thanh n= 88.15 17.953

Tiêu đề	Dinamond Town
Tác giả	Chu Vĩnh Thành Đạt
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Sỹ Hùng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	CNKT Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	197
Dung lượng	23,43 MB