KIẾN TRÚC
TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC
Công trình chung cư 17 tầng và 1 tầng hầm giả thiết được xây dựng ở Tp.HCM
Chức năng sử dụng của công trình là cho thuê hoặc bán cho người có nhu cầu về nhà ở, tầng hầm dùng để làm nơi chứa xe
Tổng chiều cao công trình là 60.5 m với tầng hầm có chiều cao là 3m, các tầng thương mại cao 5m, các tầng điển hình cao 3.6 m, tầng mái cao 3.6 m
Khu vực xây dựng giả thiết ở xa trung tâm thành phố, do đó diện tích mặt bằng xây dựng tương đối rộng Để tăng tính thẩm mỹ cho công trình, ta có thể trang trí tiểu cảnh, trồng hoa xung quanh Mặt đứng chính của công trình quay về phía tây
Kích thước mặt bằng sử dụng là hình vuông (29m × 49m), công trình được xây dựng ở khu vực đất nền tương đối tốt.
PHÂN KHU CHỨC NĂNG
Tầng hầm với chức năng chính là nơi để xe, đặt máy bơm nước, máy phát điện Ngoài ra còn bố trí một số kho phụ, phòng bảo vệ, phòng kỹ thuật điện, nước, chữa cháy … Hệ thống hồ chứa nước được đặt ở góc của tầng hầm
Tầng trệt được chia ra nhiều khu vực: Đại sảnh, phòng sinh hoạt chung của các hộ, nơi làm việc của ban quản lý chung cư, các của hàng, siêu thị, văn phòng nhỏ Chiều cao tầng là 5m
Các tầng trên được sử dụng làm phòng ở, căn hộ cho thuê Chiều cao tầng là 3,6m
Mỗi căn hộ có 2 phòng ngủ, 1 nhà bếp, 2 nhà vệ sinh, 1 phòng khách
Công trình có 3 thang máy và 2 thang bộ
Hình 1.1: Mặt đứng chính công trình
CÁC GIẢI PHÁP KĨ THUẬT CHUNG
Hệ thống điện: hệ thống đường dây điện được bố trí ngầm trong tường và sàn, lắp đặt hệ thống phát điện riêng phục vụ cho công trình khi cần thiết
Hệ thống cấp nước: nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố kết hợp với nguồn nước ngầm do khoan giếng dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và được bơm lên hồ nước mái Từ đó nước được dẫn đến mọi nơi trong công trình
Hệ thống thoát nước: nước thải sinh hoạt được thu từ các ống nhánh, sau đó tập trung tại các ống thu nước chính bố trí thông tầng Nước được tập trung ở tầng hầm, được xử lý và đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố
Hệ thống thoát rác: ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác được tập trung tại ngăn chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi
Hệ thống thông thoáng, chiếu sáng: các phòng đều đảm bảo thông thoáng tự nhiên bằng các cửa sổ, cửa kiếng được bố trí ở hầu hết các phòng Các phòng đều được chiếu sáng tự nhiên kết hợp với chiếu sáng nhân tạo
Hệ thống phòng cháy, chữa cháy: tại mỗi tầng đều được trang bị thiết bị cứu hoả đặt ở hành lang
Giải pháp giao thông trong công trình: hệ thống giao thông thẳng đứng gồm có ba thang máy và hai thang bộ Hệ thống giao thông ngang gồm các hành lang giúp cho mọi nơi trong công trình đều có thể đến một cách thuận lợi, đáp ứng nhu cầu của mọi người
TAÀNG 2 TAÀNG 3 TAÀNG 4 TAÀNG 5 TAÀNG 6 TAÀNG 7 TAÀNG 8 TAÀNG 9
Hình 1.2: Mặt cắt đứng công trình (B - B)
NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Dạng kết cấu dầm, cột, khung, dàn, vòm
Chiều dài nhịp, chiều cao tầng
Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cấu kiện
1.4.2 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
1.4.3 Xác định nội lực: Đặt tất cả các trường hợp tải tác dụng có thể xảy ra tác dụng vào cấu kiện
Xác định nội lực do từng trường hợp đặt tải gây ra
Tìm giá trị nội lực nguy hiểm nhất có thể xảy ra bằng cách thiết lập các sơ đồ đặt tải và giải nội lực do các sơ đồ này gây ra
Một sơ đồ tĩnh tải
Các sơ đồ hoạt tải nguy hiểm có thể xảy ra
Tại mỗi tiết diện tính tìm giá trị nội lực bất lợi nhất do tĩnh tải và một hay vài hoạt tải :
Trong đó: T - giá trị nội lực của tổ hợp
T0 - giá trị đặt nội lực từ sơ đồ đặt tĩnh tải
Ti - giá trị nội lực từ sơ đồ đặt hoạt tải thứ i
- một trường hợp hay các trường hợp hoạt tải nguy hiểm (tuỳ loại tổ hợp tải trọng thiết lập)
1.4.5 Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo TTGH I và TTGH II:
Tính toán theo trạng thái giới hạn I: sau khi đã xác định được các nội lực tính toán M, N,
Q tại các tiết diện cấu kiện, tiến hành tính khả năng chịu lực của các tiết diện thẳng góc với trục cũng như các tiết diện nghiêng Việc tính toán theo một trong hai dạng sau:
- Kiểm tra khả năng chịu lực: Tiết diện cấu kiện, tiết diện cốt thép là có sẵn cần xác định khả năng chịu lực của tiết diện
- Tính cốt thép: xác định tiết diện cấu kiện, diện tích cốt thép cần thiết sao cho cấu kiện đảm bảo khả năng chịu lực
- Tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn II: kiểm tra độ võng và vết nứt.
NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
+ Trọng lượng bản thân: chọn sơ bộ tiết diện của cấu kiện từ đó tính ra trọng lương bản thân
+ Trọng lương lớp hoàn thiện: căn cứ vào yêu cầu cấu tạo tính ra trọng lượng lớp hoàn thiện
+ Đối với dầm còn có tính đến trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có)
Hoạt tải: căn cứ vào yêu cầu của từng loại cấu kiện, yêu cầu sử dụng mà qui phạm qui định từng giá trị hoạt tải cụ thể
Tải từ sàn truyền vào khung dưới dạng tải hình thang và hình tam giác
Tải do dầm phụ truyền vào dầm chính của khung dưới dạng tải tập trung (phản lực tập trung và mômen tập trung)
Tải từ dầm chính truyền vào cột Sau cùng tải trọng từ cột truyền xuống móng.
CƠ SỞ TÍNH TOÁN
Công việc thiết kế được tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với nghành xây dựng
TCVN 2737-1995 : Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động
TCVN 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió
TCVN 5574-2012 : Tiêu chuẩn thiết kế bêtông cốt thép
TCVN 198-1997 : Nhà cao tầng – Thiết kế bêtông cốt thép toàn khối
TCVN 195-1997 : Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi
TCVN 10304-2104 : Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 9395:2012 : Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu
TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
TCVN 9386-2012 : Thiết kế công trình chịu động đất
Bên cạnh các tài liệu trong nước, để giúp cho quá trình tính toán được thuận lợi, đa dạng về nội dung tính toán, đặc biệt những cấu kiện (phạm vi tính toán) chưa được tiêu chuẩn thiết kế trong nước qui định như: Thiết kế các vách cứng, lõi cứng… nên trong quá trình tính toán có tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài như :UBC 97, ACI 99, ACI 318_2002 Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng một số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau (Trình bày trong phần tài liệu tham khảo).
THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN DẦM
MẶT BẰNG SÀN
SƠ BỘ TIẾT DIỆN
Do sàn có các vách cứng nên các giả thiết tính toán của dải sàn qua vách là không hợp lý
Do đó ta sử dụng phần tử hữu hạn để xác định nội lực của sàn Ở đây sử dụng phần mền SAFE để xác định nội lực của sàn
Chiều dày sàn được chọn dựa phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể sơ bộ xác định chiều dày sàn theo công thức sơ bộ sau: s 1 h Dl
m (mm) Trong đó: D 0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng m30 35 sàn 1 phương (l 2 2l 1 ) m40 50 sàn 2 phương (l 2 2l 1 ) m 10 15 bản côngxôn l 1 : Nhịp theo phương cạnh ngắn
Do hệ lưới cột lớn (8x7.5)m nên ta bố trí hệ thống dầm phụ chia nhỏ các ô bản
Dùng ô sàn có cạnh ngắn lớn nhất:
Chiều dày sàn chọn sơ bộ h = s L = 7500 0÷187.5(mm)
Chọn chiều dày sàn tất cả các tầng hs = 150 mm (riêng sàn tầng hầm chọn 300mm) Tiết diện cột chọn sơ bộ b×h@0×700mm
Chiều cao dầm chính: dc
Bề rộng dầm chính: dc
Các dầm chính có nhịp L= 8; 7,5; 7 (m) chọn dầm có tiết diện:b×h@0×600mm, riêng dầm biên và dầm trục 4; 5 thì chọn dầm b×h00×600mm
Vì trong phần mềm Safe tự tính trọng lượng bản thân sàn
Bê tông cấp độ bền B25, hệ số điều kiện làm việc γbt=1
Thép sử dụng nhóm thép AII
Xây dựng mô hình trong phần mềm SAFE v12 với các thông số về tiết diện và tải trọng như trên Sau khi xây dựng xong và cho chương trình chạy phân tích và xuất kết quả nội lực lớn nhất tại từng vị trí.
TẢI TRỌNG
2.3.1 Các lớp cấu tạo sàn:
Bảng 2.1: Các lớp cấu tạo sàn phòng họp, siêu thị, căn hộ, hành lang, ban công sàn dầm
Stt Vật liệu Chiều dày γ Tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải g tt
Bảng 2.2: Các lớp cấu tạo sàn vệ sinh sàn dầm
Stt Vật liệu Chiều dày γ Tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải g tt
2 Lớp vữa lót, tạo dốc 0.05 18 0.9 1.3 1.17
Bảng 2.3: Các lớp sàn mái sân thượng sàn dầm
Stt Vật liệu Chiều dày γ Tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải g tt
2 Lớp vữa lót, tạo dốc 0.05 18 0.9 1.3 1.17
2.3.2 Tải trọng thường xuyên do tường xây:
Bảng 2.4: Quy đổi tải tường tầng điển hình
Tĩnh tải tác dụng lên sàn gồm trọng lượng bản thân sàn, các lớp hoàn thiện và tường xây Các tải trọng này phân bố đều trên sàn trừ trọng lượng bản thân tường xây trên dầm Công thức quy đổi tải tường: g tt t n .H t t t kN/ m 2
Trong đó: n: hệ số vượt tải
t : trọng lượng riêng của tường xây, kN/m 3
Trọng lượng tường ngăn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (cách tính này mang tính chất gần đúng) được tính theo công thức sau: tc tt t t t t n l h g q A
Trong đó: n: Hệ số vượt tải l t : Chiều dài tường h t : Chiều cao tường g : Trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường tc t
Với: tường 10 gạch đặc: g tc t 18 kN / m 3 tường 20 gạch có lỗ: g tc t 15 kN / m 3
Bảng 2.5: Tải tường phân bố đều trên sàn tầng điển hình Ô sàn trục L100 g tt 100 L200 g tt 200 L1xL2 q tt
Tải trọng tạm thời phân bố lên sàn và cầu thang lấy theo bảng 3 TCVN2737-1995[1]: Giá trị tải trọng xem trong bảng 1.2
Bảng 2.6: Hoạt tải sàn dầm
Chức năng sử dụng sàn
Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải n
Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )
11 Mái bằng có sử dụng 0.5 1 1.5 1.3 1.95
Xây dựng mô hình trong phần mềm SAFE v12 với các thông số về tiết diện và tải trọng như trên Sau khi xây dựng xong và cho chương trình chạy phân tích và xuất kết quả nội lực lớn nhất tại từng vị trí.
TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để phân tích xuất nội lực, kiểm tra chuyển vị và tính toán bố trí cốt thép cho sàn
Hình 2.2: Mô hình sàn bằng SAFE sàn dầm
Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực
Hình 2.4: Moment trip theo phương Y sàn dầm
Kiểm tra độ võng đàn hồi của sàn:
Giá trị chuyển vị lớn nhất fsàn = 0.6031 cm Độ võng giới hạn:
Khi nhịp sàn có sườn nằm trong khoảng 5m L 10m thì [f] = 2.5 cm (Theo TCVN
5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép
Tuy nhiên đây chỉ là độ võng đàn hồi (chưa xét đến từ biến, co ngót, sự hình thành vết nứt của bê tông, tác dụng ngắn hạn, dài hạn của tải trọng) Do đó khi xét đến các yếu tố này, độ võng sẽ lớn hơn
Hình 2.5: Độ võng sàn xuất từ SAFE sàn dầm
Kiểm tra độ võng sàn bằng phần mềm Safe theo TTGH II
Sự xuất hiện của vết nứt trong bê tông khi chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện và làm tăng độ võng
Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f được tính như sau:
1 2 3 f f f f Trong đó: f 1 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng f 2 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn f 3 : độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn
Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng chỉ tiện trong thực hành khi dùng phương pháp PTHH có kể đến các yếu tố trên khi tính biến dạng Dùng chương trình SAFE 12.3 để tính toán độ võng trong thiết kế công trình là phù hợp với sự làm việc thực tế của công trình
Kết quả tính toán độ võng bằng phần mềm Safe v12.3
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép
Hình 2.6: Độ võng toàn phần f sàn dầm
MẶT BẰNG DẦM SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TL.1/100
Tính toán và bố trí cốt thép:
Cốt thép: AII → Rs = 280 Mpa
Chọn ô bản S1 để tính đại diện Đối với mô men ở nhịp: M1 = 25.0238 (kN.m) tính trên toàn bề rộng dãy strip 3.5m
Ta quy đổi momen M1 = 25.0503/3.5 = 7.15 (kN.m) về bề rộng dãy strip 1m
Ta có hs = 150(mm) ; a = 20 (mm) ho = hs – a = 150 - 20 = 130 (mm) αm = 2 b o
= 199.271 (mm 2 ) Để tránh phá hoại giòn nên phải bảo đảm = s o
100A bh min Thường lấy min = 0,1% Hợp lý nhất khi = 0.3% 0.9% đối với sàn
Chọn ỉ8a200 cú As = 251 (mm 2 ) s R b b min max
Các giá trị mô men còn lại tính toán tương tự Kết quả cho trong bảng:
Bảng 2.7: Bảng tính cốt thép sàn tầng điển hình sàn dầm
THIẾT KẾ SÀN PHẲNG
MẶT BẰNG SÀN
SƠ BỘ TIẾT DIỆN
Do sàn phẳng có các vách cứng nên các giả thiết tính toán của dải sàn qua vách là không hợp lý Do đó ta sử dụng phần tử hữu hạn để xác định nội lực của sàn phẳng Ở đây sử dụng phần mền SAFE để xác định nội lực của sàn phẳng
Chiều dày sàn được chọn dựa phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể sơ bộ xác định chiều dày sàn theo công thức sơ bộ sau: s 1 h Dl
m (mm) Trong đó: D 0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng m30 35 sàn 1 phương (l 2 2l 1 ) m40 50 sàn 2 phương (l 2 2l 1 ) m 10 15 bản côngxôn l 1 : Nhịp theo phương cạnh ngắn
Do hệ lưới cột lớn (8x7.5)m nên ta bố trí hệ thống dầm phụ chia nhỏ các ô bản
Dùng ô sàn có cạnh ngắn lớn nhất:
Chiều dày sàn chọn sơ bộ h = s L = 7500 = 214.3 ÷ 250(mm)
Chọn chiều dày sàn tất cả các tầng hs = 250 mm (riêng sàn tầng hầm chọn 300mm) Tiết diện cột chọn sơ bộ b×h@0×700mm
Chọn tiết diện sơ bộ dầm biên: b×h00×600mm
Các dầm còn lại nếu có: b×h@0×600mm
Vì trong phần mềm Safe tự tính trọng lượng bản thân sàn
Bê tông cấp độ bền B25, hệ số điều kiện làm việc γbt=1
Thép sử dụng nhóm thép AII
Xây dựng mô hình trong phần mềm SAFE v12 với các thông số về tiết diện và tải trọng như trên Sau khi xây dựng xong và cho chương trình chạy phân tích và xuất kết quả nội lực lớn nhất tại từng vị trí.
TẢI TRỌNG
3.3.1 Các lớp cấu tạo sàn:
Bảng 3.1: Các lớp cấu tạo sàn phòng họp, siêu thị, căn hộ, hành lang, ban công sàn phẳng
Stt Vật liệu Chiều dày γ Tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải g tt
Bảng 3.2: Các lớp cấu tạo sàn vệ sinh sàn phẳng
Stt Vật liệu Chiều dày γ Tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải g tt
2 Lớp vữa lót, tạo dốc 0.05 18 0.9 1.3 1.17
Bảng 3.3: Các lớp sàn mái sân thượng sàn phẳng
Stt Vật liệu Chiều dày γ Tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải g tt
2 Lớp vữa lót, tạo dốc 0.05 18 0.9 1.3 1.17
3.3.2 Tải trọng thường xuyên do tường xây:
Bảng 3.4: Quy đổi tải tường tầng điển hình
Công thức quy đổi tải tường: g tt t n .H t t t kN/ m 2
Trong đó: n: hệ số vượt tải
t : trọng lượng riêng của tường xây, kN/m 3
Trọng lượng tường ngăn được gắn trực tiếp lên các dầm biên và đường NONE theo bản vẽ kiến trúc của sàn
Tải trọng tạm thời phân bố lên sàn và cầu thang lấy theo bảng 3 TCVN2737-1995[1]: Giá trị tải trọng xem trong bảng 1.2
Bảng 3.5: Hoạt tải sàn phẳng
Chức năng sử dụng sàn
Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải n
Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )
11 Mái bằng có sử dụng 0.5 1 1.5 1.3 1.95
Xây dựng mô hình trong phần mềm SAFE v12 với các thông số về tiết diện và tải trọng như trên Sau khi xây dựng xong và cho chương trình chạy phân tích và xuất kết quả nội lực lớn nhất tại từng vị trí.
TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để tính toán Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y, phân tích lấy nội lực sàn theo dải
Các bước tính toán sàn trong SAFE:
Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE
Hình 3.8: Mô hình sàn bằng SAFE sàn phẳng
Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y
Hình 3.9: Chia dải sàn theo phương X sàn phẳng
Hình 3.10: Chia sải sàn theo phương Y sàn phẳng
Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực
Hình 3.11: Moment trip theo phương X sàn phẳng
Hình 3.12: Moment trip theo phương Y sàn phẳng
Kiểm tra độ võng đàn hồi của sàn:
Giá trị chuyển vị lớn nhất fsàn = 0.6161 cm Độ võng giới hạn:
Khi nhịp sàn phẳng nằm trong khoảng 6 m L 7.5 m thì [f] = 30 mm.(Theo TCVN
5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép
Tuy nhiên đây chỉ là độ võng đàn hồi (chưa xét đến từ biến, co ngót, sự hình thành vết nứt của bê tông, tác dụng ngắn hạn, dài hạn của tải trọng) Do đó khi xét đến các yếu tố này, độ võng sẽ lớn hơn
Hình 3.13: Độ võng sàn xuất từ SAFE sàn phẳng
Kiểm tra độ võng sàn bằng phần mềm Safe theo TTGH II
Sự xuất hiện của vết nứt trong bê tông khi chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện và làm tăng độ võng
Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f được tính như sau:
1 2 3 f f f f Trong đó: f : độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng 1 f 2 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn f 3 : độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn
Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng chỉ tiện trong thực hành khi dùng phương pháp PTHH có kể đến các yếu tố trên khi tính biến dạng Dùng chương trình SAFE 12.3 để tính toán độ võng trong thiết kế công trình là phù hợp với sự làm việc thực tế của công trình
Kết quả tính toán độ võng bằng phần mềm Safe v12.3:
Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép
Hình 3.14: Độ võng toàn phần f sàn phẳng
Tính toán và bố trí cốt thép:
Cốt thép: AIII → Rs = 365 Mpa
Chọn ô bản S 1 để tính đại diện Đối với mô men ở nhịp: M1 = 125.223 (kN.m) tính trên toàn bề rộng dãy strip 3.5m
Ta quy đổi momen M1 = 125.157/3.5 = 35.76 (kN.m) về bề rộng dãy strip 1m
Ta có hs = 250(mm) ; a = 25 (mm) ho = hs – a = 250 - 25 = 225 (mm) αm = 2 b o
= 581.42 (mm 2 ) Để tránh phá hoại giòn nên phải bảo đảm = s o
100A bh min Thường lấy min = 0,1% Hợp lý nhất khi = 0.3% 0.9% đối với sàn
Các giá trị mô men còn lại tính toán tương tự Kết quả cho trong bảng:
Kết quả tính toán thép dải phương X:
Bảng 3.6: Bảng tính cốt thép sàn theo phương X sàn phẳng Strip
Kết quả tính toán thép dải phương Y:
Bảng 3.7: Bảng tính cốt thép sàn theo phương Y sàn phẳng Strip
3.5 KIỂM TRA CHỌC THỦNG SÀN
Kiểm tra chọc thủng sàn phẳng theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012
Công thức kiểm tra FR u h bt m 0
= 1: hệ số lấy đối với bê tông nặng
Fcx = R u h bt m 0 P: Tổng lực truyền vào cột (vách) đang xét theo diện truyền tải q: Lực phân bố đều trên ô sàn
A c : Diện tích đáy lớn tháp xuyên thủng
R b : Cường độ chịu kéo của bê tông
U m : Giá trị trung bình của chu vi hai đáy tháp xuyên thủng h o =0.225m: Chiều cao làm việc của tiết diện sàn
Nhận xét thấy tại vị trí cột C14 là trường hợp nguy hiểm nhất Vì vậy chỉ kiểm tra xuyên thủng tại vị trí cột C14
Để đảm bảo an toàn, tải trọng phân bố trên sàn được lấy với hoạt tải lớn nhất và tĩnh tải lớn nhất, tải tường coi như phân bố đều trên sàn
Tĩnh tải tác dụng lên sàn: q 2 8.837 kN m / 2
Hoạt tải tác dụng lên sàn: q 3 1.2 3 3.6 ( kN/ m ) 2
Tổng tải tác dụng lên sàn:q tt 4.4 8.837 3.6 16.837( kN m/ 2 )
- Diện tích đáy lớn tháp xuyên thủng:
Ac= (bv+2ho)(tv+2ho) = (0.7+2×0.225)(0.5+2×0.225) = 1.1 m 2 Lực xuyên thủng F = P–Ac×16.837 = 687.726–1.1×16.837 = 669.21 (kN) m
- Fcx = α × Rbt × Um × h0 = 1 × 1.05 x 10 3 × 3.3 × 0.225 = 779.63 (kN) Vậy F = 669.21 < Fcx = 779.63 (kN)
Chiều dày sàn thỏa điều kiện xuyên thủng.
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ CẦU THANG
CẤU TẠO CẦU THANG
Cầu thang tầng điển hình của công trình này là cầu thang dạng bản 2 vế, tính toán cầu thang theo dạng bản chịu lực Do 2 vế có sơ đồ tính giống nhau nên ta tính toán cho 1 vế và bố trí cho vế còn lại Mỗi vế có 12 bậc , mỗi bậc có kích thước như sau:
Sử dụng kết cấu cầu thang dạng bản chịu lực để tính toán thiết kế
Chọn bề dày bản thang hb = 150 mm
LỚP GẠCH CERAMIC 20 mm LỚP VỮA LÓT 20 mm, M75 XÂY GẠCH THẺ VỮA XÂY M75 BẢN BTCT DÀY 150 mm
LỚP VỮA TRÁT DÀY 15mm M75
TẢI TRỌNG
Xác định góc nghiêng bản thang: tg 150 0.5 26.6
4.3.1 Tĩnh tải đối với bản chiếu nghỉ:
Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang (Tính trên 1m dài)
Bảng 4.3: Tĩnh tải chiếu nghỉ
Trọng lượng g bt m m kN/m 3 kN/m
Đối với bản thang nghiêng:
Bảng 4.4: Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo
Chiều dày lớp đá hoa cương Chiều dày lớp vữa xi măng Chiều dày lớp bậc thang gạch theo phương nghiêng
Bảng 4.5: Tĩnh tải bản thang
Hệ số vượt tải ni
Trọng lượng gbt m m kN/m 3 kN/m
Tổng trọng lượng theo phương đứng qđứng 6.807
Tổng trọng lượng phương đứng có kể đến lan can: 0.27 kN/m 7.077
Đối với bản chiếu nghỉ: tc m p n p 1 1.2 3 1 3.6 kN/m
Đối với bản thang nghiêng: tc m p n p 1 cos 1.2 3 1 0.894 3.218 kN/m
Bảng 4.6: Tổng tải trọng tính toán
Tĩnh tải tính toán g tt (kN/m)
Hoạt tải tính toán p tt (kN/m)
Tổng tải trọng tính toán q tt = g tt + p tt (kN/m)
SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC
Cắt một dãy bản có bề rộng b=1m để tính, vì trong công trình, hai vế cầu thang giống nhau nên sinh viên chỉ tính cho một vế, rồi lấy kết quả tương tự cho vế còn lại
Bản thang liên kết với vách là liên kết ngàm Liên kết giữa bản thang nghiêng và dầm chiếu nghĩ: theo quan niệm tính toán trong sách tham khảo, xét tỉ số hd/hs:
+ Nếu hd/hs < 3 thì liên kết giữa bản thang nghiêng với dầm chiếu tới được xem là khớp + Nếu hd/hs 3 thì liên kết giữa bản thang nghiêng với dầm chiếu tới được xem là ngàm Tuy nhiên trên thực tế tính toán cầu thang có một số bất cập là: trong kết cấu bê tông toàn khối thì không có liên kết nào hoàn toàn là ngàm tuyệt đối và liên kết khớp tuyệt đối Cho nên liên kết giữa bản thang với dầm chiếu tới là liên kết bán trung gian giữa liên kết ngàm và khớp
+ Trong trường hợp nếu liên kết giữa bản thang với dầm chiếu tới được xem là khớp thì dẫn đến thiếu thép gối và dư thép bụng kết cấu bị nứt tại gối (do thiếu thép gối) Tuy nhiên trong thực tế thì nếu cầu thang bị nứt tại gối, dẫn đến các lớp gạch lót sẽ bong nên không cho phép nứt cầu thang trong thiết kế
Hình 4.4: Biểu đồ Moment vế thang (kN.m)
Hình 4.5: Biểu đồ lực cắt vế thang (kN)
TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP
Cốt thép: AI → Rs = 225 MPa
Cốt thép: AIII → Rs = 365 MPa
Hàm lượng thép thỏa điều kiện: min max
đối với nhóm cốt thép AIII; max 3.98% đối với nhóm cốt thép AI
Bảng 4.7: Kết quả tính toán cốt thép bản thang
(kNm) b (mm) h (mm) ho (mm) α m ξ A tt s
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông:
Khả năng chịu cắt của bê tông: max b3 f n b bt o
Bêtông bản thang đủ khả năng chịu cắt
Bảng vẽ bố trí thép cầu thang (KC 04)
TÍNH TOÁN DẦM THANG (DẦM CHIẾU NGHỈ)
Kích thước dầm thang (dầm chiếu nghỉ) được chọn sơ bộ theo công thức:
, chọn hdt = 400mm dt h 400 b (133 200) mm
Chọn kích thước dầm thang b x h = 200 x 400 mm
Xác định tải tác dụng lên dầm chiếu tới bao gồm: tải trọng do trọng lượng bản thân dầm thang, phản lực do bản thang và tải trọng do ô sàn S10 truyền vào
Giá trị tải do bản nghiêng tác dụng lên dầm thang: từ kết quả giải etabs, phản lực theo phương đứng: q1 = 50.04 (kN/m)
Phản lực theo phương ngang : không kể đến (phản lực này sẽ truyền vào sàn, do sàn có độ cứng theo phương ngang lớn nên không cần xét)
Do trọng lượng bản thân dầm có tiết diện 400x200: q2= (0.4-0.15)×0.2×1.1×25= 1.375 (kN/m)
Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:qtổng= q1+ q2 = 50.04 + 1.375 = 51.415 (kN/m)
Sơ đồ tính: Tính như dầm đơn giản 1 nhịp, vì thực tế liên kết giữa hai đầu dầm được ngàm vào cột
Hình 4.7: Sơ đồ tải trọng dầm nhịp 4m (kN)
Moment giữa nhịp : M max 34.28 (kN.m)
4.6.1.2 Tính thép cho dầm thang:
Chọn bê tông cấp độ bền B25 có Rb.5 (MPa)
Thép AIII có Rs65 (MPa), b = 1.00
Ta có h@ (cm), a=3 (cm) h0@-3 7 (cm)
Chọn 2ỉ14 cú Fa= 307.88 (mm 2 ) bố trớ nhịp, 100 100 307.88
Thép AIII có Rs65 (MPa), b = 1.00
Ta có h@ (cm), a=3 (cm) h0@-3 7 (cm)
Chọn 3ỉ16 cú Fa= 603.19 (mm 2 ) bố trớ nhịp, 100 100 603.19
Bê tông M350 có 𝑅 𝑏 = 145 daN/cm 2 ; Rbt= 11 daN/cm 2 ; Eb= 3.1×10 5 daN/cm 2
Cốt đai nhóm AI có Rsw = 1800 daN/cm 2 ; Es= 2100000 daN/cm 2
Lực cắt lớn nhất ở gần gối tựa Qmax= 102.83 kN
Kiểm tra điều kiện tính toán:
Bêtông không đủ khả năng chịu cắt cần phải tính cốt đai
Bố trí theo cấu tạo6a150 Số nhánh n=2, khoảng cách s0mm w w w
Kiểm tra khả năng chống nén vỡ bê tông:
Vậy thỏa điều kiện, không cần tăng kích thước dầm
Khả năng chịu cắt của cốt đại và bêtông:
Vậy cốt đai đủ khả năng chịu lưc
Bố trớ trong đoạn giữa dầm, bố trớ ỉ6a200
Bản vẽ bố trí thép cầu thang (KC 04).
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ BỂ NƯỚC
SƠ BỘ KÍCH THƯỚC BỂ NƯỚC
Lượng nước cần dùng cho tòa nhà:
Số người sử dụng nước: Mỗi tầng gồm có 8 căn hộ Số người trung bình cho mỗi căn hộ là 4 người Tổng số người N = 16 × 8 × 4 = 512 người
Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt: sh 3 sh ngày.max q N 200 512
- Trong đó qsh = 200 (l/người.ngày đêm) được lấy theo tiêu chuẩn (TCVN 33 :
2006) cung cấp nước sinh hoạt cho vùng nội đô giai đoạn 2020
- Đối với thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh thì lấy theo (TCVN 33 : 2006) ta được kngày.max = 1.1 ÷ 1.2
Nước phục vụ cho cộng công và cứu hỏa lấy bằng 10% nhu cầu dùng nước sinh hoạt
Khu thương mại ở tầng 1 và khu vực tầng hầm lấy sơ bộ 20% nhu cầu nước sinh hoạt của khu sinh sống
Tổng lưu lượng nước cung cấp cho công trình:
Công trình có 2 bể nước mái mỗi bể có kích thước 6.8x4.1x1.5 nên dung tích
Mỗi ngày phải bơm 2 lần bằng hệ thống bơm nước tự động
Hồ nước được thiết kế đặt trên tầng mái (tầng tum) của công trình Có kích thước mặt bằng L × B = 6.8 × 4.1 m
Chọn kích thước bể nước như sau:
- Chọn chiều dày bản nắp là 100mm
- Chọn chiều dày bản đáy là 150mm
- Chọn chiều dày thành bể là 150mm
- Dầm nấp BN1 và BN2 : 200400mm
- Dầm đế BD1, BD2, BD3 và BD4 là 200500 mm
THÔNG SỐ BAN ĐẦU
Sử dụng bê tông cấp độ bền B25
Cường độ chịu nén dọc trục: Rb = 14.5 MPa
Cường độ chịu kéo dọc trục: Rbt = 1.05 MPa
Mô đun đàn hồi: Eb = 30000 MPa
Cốt thộp loại AI (đối với cốt thộp cú ỉ ≤ 10)
Cường độ chịu nén: Rsc = 225 MPa
Cường độ chịu kéo: Rs = 225 MPa
Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 175 MPa
Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa
Cốt thộp loại AII (đối với cốt thộp cú ỉ > 10)
Cường độ chịu nén: Rsc = 280 MPa
Cường độ chịu kéo: Rs = 280 MPa
Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa
TẢI TRỌNG
Bảng 5.1: Bảng tĩnh tải sàn bản nắp
Lớp vật liệu Bề dày mm
Lớp vữa láng tạo dốc 35 18 0.63 1.3 0.819
Bảng 5.2: Bảng tĩnh tải sàn bản đáy
Lớp vật liệu Bề dày mm
Theo TCVN 2737:1995, bảng 3, đối với mái không sử dụng lấy p tc 0.75 kN/m 2
( hệ số độ tin cậy đối với tải trọng phân bố đều trên sàn lấy bằng 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 2kN/m 2 )
Hoạt tải nước: p n n p n H 1 10 1.5 15 kN/m 2 ( TCVN 2737-1995 lấy hệ số vượt tải của nước n p 1)
Công trình đặt tại TP Hồ Chí Minh nên thuộc vùng IIA (theo phụ lục E TCVN 2737-
Theo TCVN 2737-1995, đối với vùng ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu, cho phép giảm giá trị tại vùng IIA đi 12 daN/m 2 W o 83 daN/m 2 Để an toàn, ta lấy áp lực gió tại đỉnh bể nước tính cho toàn bể nước Cao độ đỉnh bể nước là 63.5m, tra bảng 5 TCVN 2737-1995, ta có: k1.392
Hệ số khí động c0.6(gió hút):
Hệ số khí động c0.8(gió đẩy):
MÔ HÌNH BỂ NƯỚC MÁI
Sử dụng phần mềm SAP2000 để mô hình bể nước
Hình 5.1: Mô hình tính toán bể nước bằng SAP 2000 5.4.2 Tính toán cốt thép bể nước:
Hình 5.2: Biểu đồ Moment bản nắp theo 2 phương X và Y
Với : Rb = 14.5 Mpa ; Rs = 280 Mpa; h = 0.1m ; ho = h - a với a = 0.02 m
Bảng 5.3: Kết quả tính toán cốt thép bản nắp
Vị trí M kNm b mm h mm a mm m As mm 2
Hình 5.3: Chuyển vị bản nắp
- Giá trị chuyển vị lớn nhất: fBN = 0.1 cm
Khi nhịp sàn nằm trong khoảng 5m L 10 m thì f = 2.5 cm ( Theo TCVN 5574-
2012: Bảng 2 mục 1.8) fBN = 0.1 cm < f = 2.5 cm
Giá trị võng của bản nắp thỏa mãn giới hạn cho phép
Hình 5.4: Biểu đồ Moment bản đáy theo 2 phương X và Y
Bảng 5.4: Kết quả tính toán cốt thép bản đáy
Vị trí M kNm b mm h mm a mm m As mm 2
Hình 5.5: Chuyển vị bản đáy
Khi nhịp sàn nằm trong khoảng 5m L 10 m thì f = 2.5 cm ( Theo TCVN 5574-
2012: Bảng 2 mục 1.8) fBD = 0.14 cm < f = 2.5 cm
Giá trị võng của bản nắp thỏa mãn giới hạn cho phép
Hình 5.6: Biểu đồ Moment bản thành (cạnh ngắn-cạnh dài) Bảng 5.5: Kết quả tính toán cốt thép bản thành
Vị trí M kNm b mm h mm a mm m As mm 2
5.4.3 Tính toán dầm bể nước:
5.4.3.1 Nội lực dầm bản đáy:
Do bể nước kích thước vuông và dầm giống nhau, chịu tải như nhau nên ta lấy nội lực của 1 dầm để tính toán DB1 = DB2; BD3 = BD45
Hình 5.7: Nội lực dầm BĐ1 bản đáy
Hình 5.8: Nội lực dầm BĐ4 bản đáy Bảng 5.6: Bảng giá trị nội lực dầm bản đáy STT Tên cấu kiện Nội lực Vị trí Kết quả nội lực
1 BD1, BD2 Moment Dưới 6.7708 kNm
- Thép AII có Rs = 280 (Mpa)
5.4.3.2 Tính toán cốt thép chịu lực dầm bản đáy:
Bảng 5.7: Bảng tính toán cốt thép dầm bản đáy
(kN.m) b mm h mm a mm h o mm m A s mm 2
5.4.3.3 Tính toán cốt đai dầm bản đáy:
Lực cắt 2 dầm xấp xỉ nên ta xét lực cắt Max: Qmax = 52.059 kN
Rbt = 1.05 (MPa) : cường độ chịu kéo của bêtông B25 φb4 = 1.5 ho = 460 (mm) φn = 0: bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc (thiên về an toàn) 0.5 1.5 1 1.05 200 460 72450 72.45
Không cần tính toán cốt đai mà chỉ cần đặt thép theo cấu tạo
Chọn cốt đai ỉ8, 2 nhỏnh cú Fa = 50.3 cm 2 Chọn ỉ8a200
5.4.3.4 Nội lực dầm bản nắp:
Xét nội lực dầm BN1 = BN2; BN3 = BN4=BN5
Hình 5.9: Nội lực dầm BĐ1 bản nắp
Hình 5.10: Nội lực dầm BĐ4 bản nắp
Bảng 5.8: Bảng giá trị nội lực dầm bản nắp STT Tên cấu kiện Nội lực Vị trí Kết quả nội lực
5.4.3.5 Tính toán cốt thép chịu lực dầm bản nắp:
Bảng 5.9: Bảng tính cốt thép dầm bản nắp
(kN.m) b mm h mm a mm h o mm m A s mm 2
5.4.3.6 Tính toán cốt đai dầm bản nắp:
Lực cắt 4 dầm xấp xỉ nên ta xét lực cắt Max: Qmax 636 kN
Rbt = 1.05 (MPa) : cường độ chịu kéo của bêtông B25 φb4 = 1.5 ho = 360 (mm) φn = 0: bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc (thiên về an toàn)
Không cần tính toán cốt đai mà chỉ cần đặt thép theo cấu tạo
Chọn cốt đai ỉ8, 2 nhỏnh cú Fa = 50.3 cm 2 Chọn ỉ8a200
Hình 5.11: Nội lực chân cột bể nước
Tính cột (gần đúng) xem cột chịu nén đúng tâm Chọn tiết diện ngang của cột là (300x300)mm, bố trớ 4ỉ20 (12.57) cm 2
- Lực nén lên cột, thu được từ SAP2000: N = 245.632 kN
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột:
Cột đã chọn đủ khả năng chịu lực
Bản vẽ bố trí thép bể nước mái (KC 05).
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ KHUNG
TỔNG QUAN VỀ KHUNG VÀ VÁCH NHÀ CAO TẦNG
Công trình gồm 15 tầng điển hình, 1 tầng hầm, 1 tầng thượng, 1 tầng mái
Hệ kết cấu sử dụng là kết cấu khung - vách cứng (lõi cứng) Do đó việc tính toán khung phải là kết cấu khung không gian
Việc tính toán khung không gian là rất phức tạp, do đó việc tính toán nội lực sẽ được tính toán bằng phần mềm ETABS
Việc tính toán sẽ được thực hiện theo các bước sau đây:
Bước 1: Chọn sơ bộ kích thước
Bước 2: Tính toán tải trọng
Bước 3: Tổ hợp tải trọng
Bước 4: Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS
Bước 5: Tính toán thép cho khung trục 3, 3’ và khung trục C.
VẬT LIỆU SỬ DỤNG
Sử dụng bê tông cấp độ bền B25 có các thông số tính toán như sau:
Cường độ tính toán chịu nén: Rb = 14.5 MPa
Cường độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.05 MPa
Mô đun đàn hồi: Eb = 30000 MPa
Cốt thộp loại AI (đối với cốt thộp cú ỉ ≤ 10)
Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 225 MPa
Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 225 MPa
Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 175 MPa
Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa
Cốt thộp loại AIII (đối với cốt thộp cú ỉ > 10)
Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 365 MPa
Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 365 MPa
Mô đun đàn hồi: Es = 200000MPa
CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC
Chọn sơ bộ kích thước cấu kiện trong mô hình rồi kiểm tra bằng chức năng Design trong ETABS:
Dầm biên kích thước: h × b = 600 × 300 mm
Nhận xét: Công việc lựa chọn sơ bộ tiết diện cột chỉ có tính chất định hướng ban đầu cho công việc thiết kế Các tiết diện cột này có thể thay đổi trong quá trình thiết kế nên việc lựa chọn tiết diện sơ bộ này có thể được làm đơn giản nhưng thiên về xu hướng có lợi (tức cho ra tiết diện cột lớn) Trong quá trình thiết kế căn cứ vào yếu tố kiến trúc, nội lực tính toán và hàm lượng cốt thép mà có kế hoạch điều chỉnh tiết diện , cũng như hình dạng cột sao cho hợp lý, phù hợp kiến trúc và giảm thiểu chi phí đầu tư cho công trình
Bảng 6.1: Sơ bộ tiết diện cột khung
(cm) bxh (cm) bxhxδ (cm) bxh (cm) bxh (cm) bxh (cm) bxh (cm) bxh (cm) bxh (cm) bxh (cm)
Cột tầng hầm là 70 × 70 cm
Vách cứng dày 300 mm, chiều dày sàn hs%0 mm.
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
6.4.1.1 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân sàn:
Bảng 6.2: Tải trọng sàn điển hình
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn
Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Bảng 6.3: Tải trọng nhà vệ sinh, sàn mái
Cấu tạo sàn vệ sinh
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn
Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Bảng 6.4: Tải trọng sàn mái
Cấu tạo sàn vệ sinh
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn
Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Bảng 6.5: Quy đổi tải tường tầng điển hình
Bảng 6.6: Quy đổi tải tường sân thượng
Loại tường Bề dày (mm)
Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn, lấy theo TCVN 2737 : 1995 Kết quả được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 6.7: Hoạt tải phân bố trên sàn
Phòng ngủ, phòng khách, phòng ăn, phòng bếp, phòng giặt, phòng tắm, sân thượng 1.5 1.3 1.95
Hành lang , cầu thang, ban công 3 1.2 3.6
Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.975
Bảng 6.8: Tổng hợp tải trọng tác dụng lên sàn Khu vực
Tĩnh tải kN/m 2 Hoạt tải kN/m 2
Sảnh, hành lang, cầu thang 1.62 1.962 3 3.6
Mái bằng không sử dụng 1.96 2.4 0.75 0.975
Phòng ăn, bếp, phòng khách 1.62 1.962 1.5 1.95
Ghi chú: Tĩnh tải các khu vực chỉ bao gồm các lớp, không bao gồm trọng lượng bê tông cốt thép
Theo TCVN 2737 : 1995 và TCXD 229 : 1999: Gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió
Công trình cao 60.5 m>40 m nên tải gió gồm thành phần tĩnh và thành phần động
Tải trọng gió bao gồm hai thành phần: gió tĩnh và gió động
Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737 : 1995 như sau: Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z tính theo công thức:
Wtc = Wo × n × k × c × B (daN) Trong đó:
Wo: là giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737 : 1995 Công trình đang xây dựng ở Tp Hồ Chí Minh thuộc khu vực II-A, và ảnh hưởng của gió bão được đánh giá là yếu, lấy Wo = 0.83 kN/m 2
kz: là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng 5, TCVN 2737 : 1995 Dạng địa hình B
c: là hệ số khí động, đối với mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6 Hệ số tổng cho mặt đón gió và hút gió là: c = 0.8 + 0.6 = 1.4
Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là n = 1.2
Bề rộng đón gió theo phương trục Y: Lx = 49.0 m
Bề rộng đón gió theo phương X: Ly = 29.0 m
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao Zj so với mốc chuẩn được xác định theo công thức:
Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung này được đặt tại tâm cứng của mỗi tầng Diện tích đón gió của từng tầng được tính như sau: j j 1 j h h
hj, hj-1, B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1, và bề rộng đón gió
Bảng 6.9: Kết quả tính gió tĩnh THÀNH PHẦN TĨNH CỦA TẢI TRỌNG GIÓ
Kích thước nhà Cao độ
Tải tiêu chuẩn thành phần tĩnh (kN)
Tải tính toán thành phần tĩnh (kN)
Công trình có độ cao H`.5 (m) > 40 (m) nên cần phải tính thành phần động của gió
Sơ đồ tính toán động lực:
Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình (sàn nhà)
Giá trị các khối lượng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính toán bằng tổng khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí và 0.5 hoạt tải
Hình 6.1: Khai báo các trường hợp tải trọng
Hình 6.2: Khai báo Mass Source trong Etabs
Hình 6.3: Checks Model trước khi chạy chương trình
Xác định các đặc trưng động lực:
Xác định tần số dao động riêng:
Sau khi nhập vào mô hình làm việc với các thông số về tiết diện dầm, cột, bản sàn, vách cứng và hoạt tải, tĩnh tải tường, khai báo số mode là 12
Công trình với quy mô 17 tầng nên sự ảnh hưởng của các mode càng lớn đến ứng xử của công trình càng ít nên một cách gần đúng ta có thể bỏ qua và chọn 12 mode trong tính toán
Chạy chương trình Vào mục Display/Show Tables / Modal Participation để xem các chu kỳ và dạng dao động
Bảng 6.10: Chu kì dao động của công trình
Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ
Bảng 6.11: Kết quả chu kỳ và tần số dao động Mode Chu kỳ (s) Tần số (Hz) Phương Ghi chú
Vì đây là hệ khung bê tông cốt thép: =0.3 ; công trình ở vùng áp lực gió IIA Tra bảng 2 ( TCVN 229:1999) Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L =1.3
Ta có dạng dao động thứ 2 theo phương X có tần số f2 = 0.385822 450 mm : min ;500 ct 3
S h mm Trên các phần còn lại của nhịp:
Khi chiều cao tiết diện h > 300 mm : 3 min ;500 ct 4
S h mm Giá trị khoảng cách cốt đai bố trí (S) : Smin S S tt , max , S ct
Tính toán cốt đai cho cột:
Cốt thép ngang trong cột có nhiệm vụ liên kết với các thanh thép dọc thành hệ khung chắc chắn , giữ đúng vị trí cốt thép khi thi công , giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Khi chịu nén cốt thép dọc có thể bị cong , phá vở lớp bê tông bảo vệ và bậc ra khỏi bêtông.Cốt đai giữ cho cốt dọc không bị cong và bậc ra ngoài , lúc này cốt thép đai chịu kéo và nếu nó không được neo chắc chắn thì có thể bị bung ra hoặc cốt đai quá bé thì có thể bị kéo đứt Đường kính thép đai dai 0.25 doc max , khoảng cách giữa các thép đai tại vị trí nối buộc thép khoảng cách đặt thép đai không quá 10 doc min Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc phải có ít nhất 4 cốt thép đai
Khoảng cách giữa các thép đai trong các đoạn còn lại 10 min
Chọn đai ỉ8a100 trong đoạn nối buộc cốt thộp
Chọn đai ỉ8a150 trong đoạn cũn lại
Các nút khung, các nút liên kết cột, vách và dầm là những vị trí tập trung nội lực lớn, nên ngoài việc bố trí cốt thép chịu lực theo tính toán, cần đặt thêm cốt đai gia cường Các cốt đai này nhằm đảm bảo sự liên kết của cột và dầm chống lại sự gia tăng lực cắt một cách đột ngột tại nút và tăng cường sự bền vững của nút chống lại những nội lực xuất hiện trong tiết diện nghiêng mà trong tính toán tiết diện chưa định lượng được
Tính toán chiều dài đoạn neo cốt thép:
Chiều dài đoạn neo hoặc nối cốt thép: an an s an b l R ỉ
và không nhỏ hơn an an l ỉ
- Trong vùng kéo: s an an an b an
- Trong vùng nén: s an an an b an
- Trong vùng kéo: s an an an b an
- Trong vùng nén: s an an an b an
Cấu tạo kháng chấn cho dầm:
Trong TCVN 9386 : 2012(Mục 5.4.3.1.2), theo giá trị gia tốc nền thiết kếa g I a gR , chia thành ba trường hợp động đất sau:
Động đất mạnh ag 0.08g, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn
Động đất yếu 0.04g ag 0.08g, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ
Động đất rất yếu ag < 0.04g nên không cần thiết kế kháng chấn
Theo các trường hợp trên, công trình với ag = 0.0747g 0.08g thì chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ
Cấu tạo kháng chấn cho dầm
Đường kính dbw của các thanh cốt đai (tính bằng mm) không được nhỏ hơn 6mm
Khoảng cách s của các vòng cốt đai (tính bằng mm) không được vượt quá: w min ; 24 w; 225;8
- Trong đó: dbL là đường kính thanh cốt thép dọc nhỏ nhất (tính bằng mm) hw là chiều cao tiết diện của dầm (tính bằng mm)
Ngoài ra, cốt đai trong dầm phải là đai kín, được uốn móc 45 o và với chiều dài móc là 10dbw
Cấu tạo kháng chấn cho cột:
Tổng hàm lượng cốt thép dọc 1 không được nhỏ hơn 0.01 và không được vượt quá 0.04 Trong các tiết diện ngang đối xứng cần bố trí cốt thép đối xứng
Phải bố trí ít nhất một thanh trung gian giữa các thanh thép góc dọc theo mỗi mặt cột để đảm bảo tính toàn vẹn của nút dầm - cột
Các vùng trong khoảng cách lcr kể từ hai tiết diện đầu mút của cột kháng chấn chính phải được xem như là các vùng tới hạn
Khi thiếu những thông tin chính xác hơn, chiều dài của vùng tới hạn lcr (tính bằng m) có thể được tính toán từ biểu thức sau đây:
Hình 6.12: Cốt thép ngang trong vùng tới hạn của dầm
- hc là kích thước lớn nhất tiết diện ngang của cột (tính bằng m)
- lcl là chiều dài thông thủy của cột (tính bằng m)
Nếu cl 3 c l h , toàn bộ chiều cao của cột kháng chấn chính phải được xem như là một vùng tới hạn và phải được đặt cốt thép theo quy định
Trong phạm vi các vùng tới hạn của những cột kháng chấn chính, cốt đai kín và đai móc có đường kính ít nhất là 6 mm, phải được bố trí với một khoảng cách sao cho bảo đảm độ dẻo kết cấu tối tiểu và ngăn ngừa sự mất ổn định cục bộ của các thanh thép dọc Hình dạng đai phải sao cho tăng được khả năng chịu lực của tiết diện ngang do ảnh hưởng của ứng suất 3 chiều do các vòng đai này tạo ra Những điều kiện tối thiểu này được xem như thỏa mãn nếu đáp ứng những điều kiện sau đây:
+ bo là kích thước tối thiểu của lõi bê tông (tính tới đường trục của cốt thép đai) (mm)
+ dbL là đường kính tối thiểu của các thanh cốt thép dọc (mm)
Khoảng các giữa các thanh cốt thép dọc cạnh nhau được cố định bằng cốt đai kín và đai móc không vượt quá 200 mm
Hình 6.13: Sự bó lõi bê tông 6.7.2 Nội lực tính toán:
Nội lực cột khung trục 4
Nội lực dùng để tính toán cho khung trục 4 và khung trục A1 xem phần phụ lục
Vì trong khung có rất nhiều phần tử dầm và phần tử cột Do đó chỉ chọn ra các phần tử dầm và cột tính toán đại diện Các phần tử còn lại tính toán hoàn toàn tương tự
6.7.3.1 Phần tử cột: a) Tính toán cốt thép dọc
Lựa chọn cột C9 tầng 1 để tính toán đại diện
Thép AIII : Rs = 365000 kPa; Rsc = 365000 kPa
Bê tông cấp độ bền B25 : Rb 500 kPa ; Rbt = 1050 kPa
Các thông số nội lực :
Nội lực để tính toán nén lệch tâm xiên được lầy từ kết quả tổ hợp trong đó cần chú ý các bộ ba nội lực sau:
4- M x và M y có ex và ey lớn nhất
Tính toán cột C1 tầng 3 (trường hợp lệch tâm rất bé)
Bảng 6.20: Nội lực cột C1 tầng 3
Tổ hợp Chiều Nội lực Tiết diện tải dài Lực dọc Moment
(kNm) Cx Cy l (m) N (kN) Mx My (mm) (mm) TANG 3 C1 COMB9 3.6 -5434.30 -47.13 -210.10 400 700
Chiều dài tính toán lo : lo =0.7l = 0.73.6 = 2.52m = 2520mm
Độ lệch tâm tĩnh học e1 :
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea :
Độ lệch tâm ban đầu eo :
1 ; 8.673;13.33 13.33 ax x ax e max e e max mm
1 ; 38.662; 23.33 38.662 ay y ay e max e e max mm
Vậy b=Cx = 400 mm, h = Cy = 700 mm, M1=My1= kNm, M2=Mx1=0.388 kNm,
Giả sử aP → ho= 700 - 50 = 650 mm
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea: ea = eay + 0.2eax = 38.662+0.2 × 13.33= 41.328 mm
Độ lệch tâm tĩnh học e1:
Độ lệch tâm ngẫu nhiên eo:
0.5 44.733 0.5 700 50 344.733 e e o h a mm Tính toán cốt thép:
h tính toán cho trường hợp nén lệch tâm rất bé tính toán gần như nén đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm:
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm :
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc:
Tính toán cột C1 tầng 15 (trường hợp lệch tâm lớn)
Bảng 6.21: Nội lực cột C1 tầng 15 Story Column Tổ hợp tải
Chiều Nội lực Tiết diện dài Lực dọc Moment (kNm) Cx Cy l (m) N (kN) Mx My (mm) (mm) TANG15 C1 COMB19 MIN 3.6 -550.01 -173.90 -145.79 400 700
Chiều dài tính toán lo: lo =0.7l = 0.73.6 = 2.52m = 2520mm
nên ηx =1, ηy =1 Độ lệch tâm tĩnh học e1:
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea:
Độ lệch tâm ban đầu eo : max( 1 ; ) max(316.176;13.33) 316.176 ax x ax e e e mm
1 ay max( ; ) max(265.068;23.33) 265.068 ay y e e e mm
Vậy b=Cy = 700 mm, h=Cx = 400 mm, M1=M1y3.90 kNm, M2=M1x5.79 kNm, Giả sử a@ → ho@0 - 50 = 350 mm
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea: ea = eay+0.2eax = 265.068 + 0.2 × 316.176= 328.303 mm
Độ lệch tâm tĩnh học e1
Độ lệch tâm ngẫu nhiên eo:
0 max( ; ) a 1 max(328.303; 453.56) 453.56 e e e mm e=eo + 0.5h – a = 453.56+ 0.5 × 400 - 50 `3.56 mm
h , đồng thời x1 < ξRho=0.563×3507.05 Nên tính toán nén lệch tâm lớn
Xác định chiều cao vùng chịu nén x theo công thức gần đúng sau: x=x1T.19
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc:
Tương tự cho các cột còn lại, bảng tổng hợp cốt thép được trình bày trong phần phụ lục b) Tính toán cốt đai cột
Trong khoảng l1=hcp0 (mm) tính từ mép trên và mép dưới dầm theo quy định cấu tạo: ta bố trớ ỉ8a100
Trong khoảng nối cốt thộp ta bố trớ ỉ8a150
Trong khoảng cũn lại ta bố trớ ỉ8a200
Bảng 6.22: Bảng tính cốt thép cho cột khung trục C
TANG THUONG C13 COMB9 0.0 3.6 40 70 5 -133.42 -175.79 -123.70 LTL 50.018 2.042 12ỉ25 58.88 TANG 15 C13 COMB9 0.0 3.6 40 70 5 -411.79 -159.98 -114.17 LTL 33.489 1.367 12ỉ25 58.88 TANG 14 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -690.74 -161.61 127.99 LTL 25.473 1.040 12ỉ25 58.88 TANG 13 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -971.53 -159.28 139.85 LTL 17.870 0.729 12ỉ25 58.88 TANG 12 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -1255.18 -157.17 152.78 LTL 11.995 0.490 12ỉ25 58.88 TANG 11 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -1542.84 -154.19 165.36 LTL 7.477 0.305 12ỉ25 58.88 TANG 10 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -1835.76 -152.08 176.68 LTL 4.701 0.192 12ỉ25 58.88 TANG 9 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -2136.92 -150.07 186.27 LTRB 11.903 0.486 12ỉ25 58.88 TANG 8 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -2448.00 -147.71 193.15 LTRB 7.883 0.322 12ỉ25 58.88 TANG 7 C13 COMB8 0.0 3.6 40 70 5 -2770.89 -145.23 196.54 LTRB 8.785 0.359 12ỉ25 58.88 TANG 6 C13 COMB23 0.0 3.6 40 70 5 -3184.37 -154.85 136.81 LTRB 12.626 0.515 12ỉ25 58.88 TANG 5 C13 COMB23 0.0 3.6 40 70 5 -3548.97 -154.66 132.37 LTRB 19.790 0.808 12ỉ25 58.88 TANG 4 C13 COMB23 0.0 3.6 40 70 5 -3934.12 -147.50 121.45 LTRB 27.444 1.120 12ỉ25 58.88 TANG 3 C13 COMB23 0.0 3.6 40 70 5 -4342.83 -177.14 115.15 LTRB 44.598 1.820 12ỉ25 58.88 TANG 2 C13 COMB7 4.4 5 40 70 5 -4805.02 78.59 0.00 LTRB 41.136 1.679 12ỉ25 58.88 TANG TRET C13 COMB7 2.0 3 40 70 5 -2077.28 33.17 0.28 LTRB -50.851 -2.076 12ỉ25 58.88 TANG THUONG C14 COMB5 3.6 3.6 40 70 5 -367.65 2.87 72.88 LTL -4.499 -0.173 12ỉ22 45.59 TANG 15 C14 COMB7 0.0 3.6 40 70 5 -1030.96 -15.87 -0.02 LTRB -83.310 -3.400 12ỉ22 45.59 TANG 14 C14 COMB1 0.0 3.6 40 70 5 -1653.18 -0.50 -0.02 LTRB -63.681 -2.599 12ỉ22 45.59 TANG 13 C14 COMB1 0.0 3.6 40 70 5 -2283.30 -0.18 -0.02 LTRB -43.802 -1.788 12ỉ22 45.59 TANG 12 C14 COMB1 0.0 3.6 40 70 5 -2925.14 0.20 -0.02 LTRB -23.553 -0.961 12ỉ22 45.59 TANG 11 C14 COMB1 0.0 3.6 40 70 5 -3581.83 0.49 -0.02 LTRB -2.836 -0.116 12ỉ22 45.59 TANG 10 C14 COMB1 0.0 3.6 50 70 5 -4262.94 1.37 -0.03 LTRB -12.558 -0.399 24ỉ22 91.2 TANG 9 C14 COMB1 0.0 3.6 50 70 5 -4956.34 2.05 -0.03 LTRB 8.951 0.284 24ỉ22 91.2
TANG 8 C14 COMB1 0.0 3.6 50 70 5 -5664.14 2.82 -0.03 LTRB 30.907 0.981 24ỉ22 91.2 TANG 7 C14 COMB1 0.0 3.6 50 70 5 -6388.50 3.93 -0.03 LTRB 53.376 1.694 24ỉ22 91.2 TANG 6 C14 COMB1 0.0 3.6 50 70 5 -7131.58 3.96 -0.03 LTRB 76.426 2.426 24ỉ22 91.2 TANG 5 C14 COMB1 0.0 3.6 60 70 5 -7901.71 6.68 -0.03 LTRB 68.772 1.786 24ỉ28 147.71 TANG 4 C14 COMB1 0.0 3.6 60 70 5 -8683.28 6.18 -0.02 LTRB 92.761 2.409 24ỉ28 147.71 TANG 3 C14 COMB1 0.0 3.6 60 70 5 -9476.06 13.98 -0.04 LTRB 117.093 3.041 24ỉ28 147.71 TANG 2 C14 COMB1 0.0 5 60 70 5 -10301.82 -2.74 -0.02 LTRB 146.464 3.804 24ỉ28 147.71 TANG TRET C14 COMB1 0.0 3 60 70 5 -11049.70 -5.13 -0.02 LTRB 164.972 4.285 24ỉ28 147.71
Bảng 6.23: Bảng tính cốt thép cho cột khung trục 3
MIN 0.0 3.6 40 70 5 -2665.33 -177.20 -140.89 LTRB 14.159 0.578 16ỉ25 78.5 TANG 8 C1 COMB7 0.0 3.6 40 70 5 -3052.46 -171.56 -143.36 LTRB 16.199 0.661 16ỉ25 78.5 TANG 7 C1 COMB7 0.0 3.6 40 70 5 -3417.32 -165.29 -141.17 LTRB 20.438 0.834 16ỉ25 78.5 TANG 6 C1 COMB25 0.0 3.6 40 70 5 -3977.05 -131.35 -165.38 LTRB 27.247 1.112 16ỉ25 78.5 TANG 5 C1 COMB25 0.0 3.6 40 70 5 -4381.79 -119.28 -167.51 LTRB 35.898 1.465 16ỉ25 78.5 TANG 4 C1 COMB25 0.0 3.6 40 70 5 -4800.05 -102.80 -160.37 LTRB 44.239 1.806 16ỉ25 78.5 TANG 3 C1 COMB9 0.0 3.6 40 70 5 -5434.30 -47.13 -210.10 LTRB 57.975 2.230 16ỉ25 78.5 TANG 2 C1 COMB24 2.2 5 40 70 5 -5930.86 10.98 -11.04 LTRB 75.532 3.083 16ỉ25 78.5 TANG TRET C1 COMB9 3.0 3 40 70 5 -2549.59 -29.28 -80.83 LTRB -34.538 -1.328 16ỉ25 78.5 TANG MAI C6 COMB22 3.0 3.6 40 70 5 48.07 -56.52 -221.44 LTL 34.585 1.330 12ỉ22 45.59 TANG THUONG C6 COMB18
MIN 3.6 3.6 40 70 5 -1834.93 -67.11 -49.63 LTRB -47.882 -1.954 12ỉ22 45.59 TANG 12 C6 COMB22 3.6 3.6 40 70 5 -2409.10 60.48 62.77 LTRB -33.350 -1.361 12ỉ22 45.59 TANG 11 C6 COMB25 0.0 3.6 40 70 5 -3175.01 6.67 0.39 LTRB -15.670 -0.640 12ỉ22 45.59 TANG 10 C6 COMB25 0.0 3.6 50 70 5 -3794.72 6.36 -3.23 LTRB -27.082 -0.860 24ỉ22 91.2 TANG 9 C6 COMB9 0.0 3.6 50 70 5 -4413.95 24.56 -16.48 LTRB -7.874 -0.250 24ỉ22 91.2 TANG 8 C6 COMB9 0.0 3.6 50 70 5 -5059.63 23.43 -21.56 LTRB 12.155 0.386 24ỉ22 91.2 TANG 7 C6 COMB9 0.0 3.6 50 70 5 -5722.57 22.68 -26.64 LTRB 32.719 1.039 24ỉ22 91.2 TANG 6 C6 COMB9 0.0 3.6 50 70 5 -6373.66 -20.34 22.18 LTRB 52.916 1.680 24ỉ22 91.2 TANG 5 C6 COMB25 0.0 3.6 60 70 5 -7135.64 -8.18 -22.86 LTRB 43.950 1.127 24ỉ28 147.71 TANG 4 C6 COMB25 0.0 3.6 60 70 5 -7858.67 -10.22 -26.56 LTRB 66.009 1.693 24ỉ28 147.71 TANG 3 C6 COMB25 0.0 3.6 60 70 5 -8554.81 -6.70 -4.21 LTRB 88.818 2.307 24ỉ28 147.71 TANG 2 C6 COMB9 0.0 5 60 70 5 -9280.73 -13.91 -12.05 LTRB 114.725 2.980 24ỉ28 147.71 TANG TRET C6 COMB25 0.0 3 60 70 5 -9928.70 9.56 5.19 LTRB 130.608 3.392 24ỉ28 147.71 TANG MAI C11 COMB22 0.0 3.6 40 70 5 -83.78 193.24 158.79 LTL 60.794 2.481 16ỉ25 78.5 TANG THUONG C11 COMB22 0.0 3.6 50 70 5 -284.46 357.29 121.94 LTL 64.041 2.033 16ỉ25 78.5
MAX 0.0 3.6 50 70 5 -1414.17 341.03 111.58 LTL 25.839 0.820 16ỉ25 78.5 TANG 11 C11 COMB22 0.0 3.6 50 70 5 -1961.10 338.98 108.52 LTL 19.716 0.626 16ỉ25 78.5
TANG 8 C11 COMB22 0.0 3.6 50 70 5 -2852.56 313.39 78.68 LTRB 28.755 0.913 16ỉ25 78.5 TANG 7 C11 COMB22 0.0 3.6 50 70 5 -3142.19 298.17 93.91 LTRB 17.232 0.547 16ỉ25 78.5 TANG 6 C11 COMB22 0.0 3.6 50 70 5 -3431.74 278.27 115.48 LTRB 11.202 0.356 16ỉ25 78.5 TANG 5 C11 COMB22 0.0 3.6 50 70 5 -3724.67 255.08 111.05 LTRB 8.847 0.281 16ỉ25 78.5 TANG 4 C11 COMB25 3.0 3.6 50 70 5 -5155.43 77.52 -48.14 LTRB 15.127 0.480 16ỉ25 78.5 TANG 3 C11 COMB25 0.0 3.6 50 70 5 -5649.24 67.41 -3.30 LTRB 30.445 0.966 16ỉ25 78.5 TANG 2 C11 COMB25 0.0 5 50 70 5 -6123.65 -41.51 -20.74 LTRB 48.286 1.533 16ỉ25 78.5 TANG TRET C11 COMB25 0.0 3 50 70 5 -6568.79 23.26 9.41 LTRB 57.704 1.832 16ỉ25 78.5
Bản vẽ bố trí thép cột (KC 06, 07)
6.7.3.2 Phần tử dầm: a) Tính cốt thép dọc:
Chọn dầm B1 có vị trí và các thông số nội lực cho trong bảng:
Bảng 6.24: Các thông số tính toán dầm B1
Các thông số vật liệu :
Bêtông cấp độ bền B25 có Rb = 14.5 (MPa); Rbt = 1.05 (MPa)
Cốt thép nhóm AIII có Rs = 365 (MPa) ; Rsc = 365 (MPa)
Xét gối trái ho = 600 – 60 = 540 (mm)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min
Chọn 4ỉ22 + 2ỉ18(As = 20.28 cm 2 ) bố trớ
Tính toán cốt thép cho nhịp (Mômen dương)
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với h ' f 25 (cm) Giả thiết a = 60 (mm), ho = 600 – 60 = 540 (mm)
Giá trị độ vươn cánh Sc lấy bé hơn giá trị sau:
Một nửa khoảng cách giữa các sườn dọc: 0.5×(8.4-0.3) = 4.05 (m)
Suy ra độ vươn cánh Sc = 1.35 (m)
Ta có Mmax = 57.59 (kN.m) < Mf : trục trung hòa đi qua cánh
Kiểm tra hàm lượng cốt thép : 2.993 100 min
Chọn 2ỉ22 (As = 7.6 cm 2 ) bố trớ, hàm lượng cốt thộp bố trớ à = 0.185%
Tính toán tương tự cho gối phải ta có bảng tổng hợp sau :
Bảng 6.25: Tính toán và bố trí cốt thép dầm B1 tầng 14
B1 Gối phải 150.865 60 0.119 0.127 8.17 3ỉ22 11.4 0.505 b) Tính toán cốt đai dầm:
Dựa vào biểu đồ bao lực cắt ta có lực cắt lớn nhất B1 tầng 14, COMBOBAO MAX
Khả năng chịu cắt của bê tông:
Chọn đai ỉ8, ta cú bề rộng dầm b00 nờn để đảm bảo độ cứng của khung thộp dầm ta chọn đai 2 nhánh
410.37( ) (177.49 10 ) b f n bt o sw sw tt tt
Kiểm tra khả năng chịu ứng suất chính ở bụng : bt 0.3 bl wl b o
Q bt Q kN cốt đai bố trí đủ chịu lực cắt
Vậy cốt đai chọn ỉ8a150 bố trớ cho dầm B1 đảm bảo khả năng chịu cắt
- Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố trớ ỉ8a150 trong đoạn L/4 của cỏc dầm
- Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố tŕ ỉ8a250 trong đoạn cũn lại của cỏc cỏc dầm
Do yờu cầu khỏng chấn ta bố trớ đai ỉ8a100 trong cỏc đoạn lcr = 2hd
Theo yêu cầu cấu tạo kháng chấn theo quy định trong TCVN 198-1997, trong khoảng 2h (với h là chiều cao dầm) ta bố trớ đai ỉ8a100
Trong khoảng giữa dầm bố trớ đai ỉ8a250
Bảng 6.26: Kết quả tính dầm khung tầng điển hình (tầng 14)
VỊ TRÍ Dầm TỔ HỢP b
TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG KHUNG TRỤC C VÀ 3’
Vách là một trong những kết cấu chịu lực quan trong trong nhà nhiều tầng Tuy nhiên vịêc tính toán cốt thép vẫn chưa được đề cập cụ thể trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam Vì vậy trong phạm vi đồ án này sử dụng phương pháp “giả thiết vùng biên chịu môment” để tính toán cốt thép cho vách cứng
Nội dung của phương pháp ”giả thiết vùng biên chịu mômen”
Thông thường, các vách cứng dạng côngxôn phải chịu tổ hợp nội lực sau: N, Mx,
My, Qx, Qy Do vách cứng được bố trí trên mặt bằng để chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó (chủ yếu) nên bỏ qua khả năng chịu môment ngoài mặt phẳng Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy, chỉ xét tổ hợp nội lực gồm: N, My, Qx
Hình 6.14: Sơ đồ nội lực tác dụng lên vách phẳng
Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ momen Lực dọc trục được giả thiết là phân bố đều trên toàn bộ chiều dài vách
6.8.2 Các giả thiết cơ bản: Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bêtông và cốt thép chịu
Xét vách cứng chịu tải trọng NZ, MY, biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng
Hình 6.15: Mặt cắt và mặt đứng vách
Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu moment Xét vách chịu lực dọc trục
N và momen uốn trong mặt phẳng My, momen này tương đương với 1 cặp ngẫu lực đặt ở h ai vùng biên của vách
Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên
F : Diện tích mặt cắt vách
Fb : Diện tích vùng biên
Bước 3 : Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén
Tính toán cốt thép cho vùng biên như cột chịu kéo - nén đúng tâm Khả năng chịu lực của cột chịu kéo – nén đúng tâm được xác định theo công thức:
Rb, Rs: Cường độ tính toán chịu nén của BT và của cốt thép
Fb, Fa: diện tích tiết diện BT vùng biên và của cốt thép dọc
1: hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định theo công thức thực nghiệm, chỉ dùng được khi:14 104
i : độ mảnh của vách lo: chiều dài tính toán của vách imin: bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh i min 0.288b Khi 14: bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy 1 Thiên về an toàn lấy 0.9
Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén: n b nen a a
Khi N < 0 (vùng biên chịu kéo), do giả thiết ban đầu: ứng lực kéo do cốt thép chịu nên diện tích cốt thép chịu kéo được tính theo công thức sau: keo a a
R Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu không thỏa mãn thì phải tăng kích thước
B của vùng biên lên rồi tính lại từ bước 1 Chiều dài B của vùng biên có giá trị lớn nhất là L/2, nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày tường
Khi tính ra Fa < 0: đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo Theo TCVN 198-1997 Thép cấu tạo cho vách cứng trong vùng động đất trung bình
Cốt thép đứng: hàm lượng: 0.6(%) 3.5(%)
Cốt thép ngang: hàm lượng 0.4% nhưng không chọn ít hơn 1/3 hàm lượng của cốt thép dọc
Bước 5: Kiểm tra phần tường còn lại như cấu kiện chịu nén đúng tâm Trường hợp bê tông đã đủ khả năng chịu lực thì cốt thép chịu nén trong vùng này được đặt theo cấu tạo
Bước 6: Tính cốt thép ngang
Tại tiết diện bất kỳ của vách, phải gia gia cường thép đai ở hai đầu vách Do ứng suất cục bộ (ứng suất tiếp và ứng suất pháp theo phương nằm trong mặt phẳng) thường phát sinh tại hai đầu của vách (vị trí truyền lực sẽ lớn nhất, sau đó lan tỏa)
Tính toán cốt đai cho vách tương tự như tính toán cốt đai cho dầm
Kiểm tra điều kiện hạn chế:
Bêtông không bị phá hoại do ứng suất nén chính: Q max Q o k o R bt b h o
Khả năng chịu cắt của bêtông: Q max Q 1 k 1 R sc b h o (với k1 = 0,8)
Nếu thoả cả hai điều kiện (1) và (2) thì chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo Điều kiện chiều dài bước đai: w 2 0
Bước 7: Bố trí cốt thép cho vách cứng
Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau:
Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo “TCVN 198:1997” như sau:
Phải đặt hai lớp lưới thép Đường kính cốt thép chọn không nhỏ hơn 10 mm và không hơn 0.1b
Hàm lượng cốt thép đứng chọn 0.6(%) 3.5(%) (đối với động đất trung bình mạnh)
Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng 0.4% ( đối với động đất trung bỡnh và mạnh ).Ta dựng đai ỉ10, 2 nhỏnh (n = 2)
Cần có biện pháp tăng cường tiết diện ở khu vực biên các vách cứng
Tại các góc liên kết các vách cứng với nhau phải bố trí các đai liên kết
Do môment có thể đổi chiều nên cốt thép vùng biên As = max (As nen, As keo); cốt thép vùng giữa As’
6.8.2.2 Tính toán cốt thép một trường hợp cụ thể cho vách:
Vách có kích thước bề rông: tw = 0.3 m; chiều dài vách: L = 4.1 m chạy từ tầng hầm đến tầng mái
Kết quả nội lực vách được xuất từ Etabs với vách được gán các dạng phần tử PIER
Bảng 6.27: Nội lực tính toán vách đại diện
Bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14.5 (MPa)
Cốt thép nhóm AIII có Rs = 365(MPa)
Giả sử vùng biên: Ll = Lr = 0.2 x 4100 = 820 mm
Chiều dài vùng giữa: Lm = L – 2Lr = 4100 – 2 x 820 = 2460 mm
Diện tích vùng biên: Ab = Lr x B= 820 x 300 = 246000 mm 2
Diện tích vùng giữa: Am = Lm x B = 2460 x 300 = 738000 mm 2
Story Pier Load P(KN) M2(KNm) M3(KNm) B (mm) L(mm) TẦNG 3 P20 COMB18
Chiều dài tính toán: L0 H 0.7 5000 3500 mm Độ mảnh tính toán: L 0 3500 40.51 28
Diện tích cốt thép chịu kéo:
Diện tớch cốt thộp chịu kộo: bố trớ cấu tạo => Chọn 12ỉ16
Diện tích cốt thép vùng giữa:
Bố trớ cấu tạo Chọn 28ỉ16
Vậy diện tích Bêtông vùng giữa đủ khả năng chịu lưc Do đó trong trong vùng giữa này ta bố trớ cốt thộp cấu tạo Chọn ỉ16a200 cú hàm lượng μ =0.62%
Xét đến trường hợp đổi chiều của Mômen nên ta sẽ bố trí cốt thép đối xứng ở vùng biên Đường kớnh cốt ngang: chọn ỉ = 10 mm
Bố trí đều hết cốt đai với khoảng s = 200 mm vùng giữa vách
Bố trí đều hết cốt đai với khoảng s = 100 mm vùng biên vách
Bảng 6.28: Kết quả tính toán cốt thép vách Pier7 các tầng
MAI P7 -350.72 218.47 0.01 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG THUONG P7 -275.03 190.04 0 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 15 P7 -1266.5 136.24 -0.01 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 14 P7 -1636.08 110.83 -0.01 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 13 P7 -1996.62 86.57 -0.02 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 12 P7 -2347.94 63.61 -0.02 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 11 P7 -2689.29 40.67 -0.02 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 10 P7 -2890.05 86.34 -0.01 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 9 P7 -3212.38 78.42 -0.01 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 8 P7 -3641.19 -31.37 -0.03 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 7 P7 -3926.45 -62.03 -0.03 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 6 P7 -4190.43 -98.31 -0.03 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 5 P7 -4429.75 -137.04 -0.03 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 4 P7 -4559.49 272.62 -0.03 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 3 P7 -4772.11 358.89 -0.08 3.6 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG 2 P7 -5011.46 -235.84 -0.03 5 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200 TANG TRET P7 -5432.98 -557.55 0.04 3 280 30 56 CT CT 8ỉ16 16.08 168 CT CT ỉ16a200
Bảng 6.29: Kết quả tính toán cốt thép vách Pier20 các tầng
MAI P20 -485.75 0.24 -449.93 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG THUONG P20 -1217.48 -0.04 -173.44 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 15 P20 -1868.37 -0.01 -196.85 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 14 P20 -2466.99 0 -209.8 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 13 P20 -3033.89 0 -220.5 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 12 P20 -3549.43 -0.01 -229.87 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 11 P20 -4039.61 -0.03 -229.67 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 10 P20 -4533.84 -0.04 -234.1 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 9 P20 -5007.22 -0.05 -238.27 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 8 P20 -5448.91 -0.06 -240.55 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 7 P20 -5411.01 579.22 -13.91 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 6 P20 -6334.34 -482.97 44.2 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 5 P20 -7030.42 569.22 64.86 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 4 P20 -7758.95 -671.49 87.04 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 3 P20 -8518.03 -778.21 94.16 3.6 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG 2 P20 -10592.79 0.36 175.62 5 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200 TANG TRET P20 -10600.8 -0.3 -239.3 3 410 30 82 CT CT 12ỉ16 24.13 246 CT CT ỉ16a200
Bản vẽ bố trí thép dầm (KC 08).
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ MÓNG
Giới thiệu móng cọc khoan nhồi
Cọc khoan nhồi là loại cọc được đúc bê tông tại chỗ vào trong lỗ trống được đào hoặc khoan trong lòng đất, tiết diện ngang là tròn
Khả năng chịu tải trọng lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi có thể đạt đến ngàn tấn nên thích hợp với các công trình nhà ở cao tầng, các công trình có tải trọng tương đối lớn
…Ít gây ảnh hưởng chấn động đến các công trình xung quanh, thích hợp cho việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục được các nhược điểm trong điều kiện thi công hiện nay
Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa Hiện nay có thể sử dụng các cọc khoan nhồi có đường kính từ 600 ÷ 2500mm hoặc lớn hơn Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đã thử nghiệm
Theo tổng kết sơ bộ, đối với những công trình là nhà cao tầng không lớn lắm (dưới 12 tầng), kinh phí xây dựng nền móng thuờng lớn hơn 2-2.5 lần khi so sánh với các cọc ép Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng ( có lổ hổng trong bêtông) khi thi công đổ bêtông dưới nước có áp, các dòng thấm lớn hoặc di qua các lớp đất yếu có chiều dày lớn (các loại bùn, các loại hạt cát nhỏ, các bụi bão hoà thấm nước)
Việc khối lương bêtông thất thoát trong quá trình thi công do thành lỗ khoan không bảo đảm và dễ bị sập hố khoan trước khi đổ bêtông gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng thi công cọc Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ.
Sơ bộ chiều cao đài cọc
Chọn chiều cao đài móng dự kiến hđ =2m
Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cao độ 0.000 là -3.500 m.
Cấu tạo và kích thước cọc
Để chọn đường kính cọc và chiều sâu mũi thích hợp nhất cho điều kiện địa chất và tải trọng công trình Trong đồ án sinh viên chọn đường kính cọc D = 800 mm phù hợp với điều kiện đất nền và khả năng thi công cọc khoan nhồi hiện nay
+ Đỉnh cọc nằm ở cao trình -2.8 m (so với cao độ 0.00)
+ Mũi cọc nằm ở cao trình -57.8 m (so với cao độ 0.00)
+ Chiều dài đầu cọc đập vỡ 0.55 m và 0.15 m ngàm vào đài
+ Cốt thép trong cọc: Cọc chịu tải ngang hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi chọn sơ bộ theo hàm lượng 0.4%
+ As 0.4% Ac 20.12 (cm2),chọn 20ỉ22 cú As = 7603(cm 2 )
7.3.3.1 Theo cường độ vật liệu:
Sức chịu tải vật liệu làm cọc tính theo công thức:
' vl cb cb b b sc sc
R R A R A γcb = 0.85 - Hệ số điều kiện làm việc của bê tông (TCVN 10304-2012) γcb’ = 0.7 - Hệ số kể đến điều kiện thi công (TCVN 10304-2012)
hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc phụ thuộc vào l 1
Xác định chiều dài làm việc của cọc: (theo điều 7.1.8-TCVN 10304-2014)
Giá trị sức chịu tải:
Sức chịu tải vật liệu làm cọc tính theo công thức:
' vl cb cb b b sc sc
Xác định chiều dài làm việc của cọc: (theo điều 7.1.8-TCVN 10304-2014)
γc = 3 – Hệ số điều kiện làm việc bp = D + 1 = 1.8 m (Đối với cọc có D 0.8 m)
E = Eb = 32.5E6 kPa - Mô đun vật liệu làm cọc
I = 0.05 x D 4 = 0.0205 m 4 Moment quán tính tiết diện ngang cọc k000 kN/m 4 – Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào đất bao quanh cọc (Tra bảng A.1
Xác định độ mảnh của cọc: 4.95 6.2 28 1
Vậy sức chịu tải của vật liệu làm cọc là:
1 0.85 0.7 17 0.503 10 365 7603 10 7863 vl cb cb b b sc sc
7.3.3.2 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền: (Theo TCVN 10304 : 2014)
Theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền (Mục 7.2.3, TCVN 10304 : 2014)
c : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy = 1
cq:hệ số điều kiện làm việc dưới mũi cọc (cq = 1)
cf = 0.7 tra bảng 5 TCVN 10304-2014 (Chú thích cọc khoan nhồi đường kính lớn) qp: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (vì mũi cọc cắm vào lớp đất rời nên ta xác định theo mục 7.2.3.2, TCVN 10304-2014)
Giá trị sức chịu tải:
Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc qp được xác định như sau:
Theo mục 7.2.3.2, TCVN 10304-2014 ta được:
Cường độ tính toán của đất ở mũi cọc : (với φ’ = 23 o 43’)
Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc:
Qp = cb qp Ab = 1×1115×0.503 = 561 kN Xác định cffili ( Đất nền chia thành các lớp đồng chất không quá 2m) ta có được bảng sau:
Bảng 7.2: Bảng xác định sức kháng theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
Tên lớp Độ dày l i Độ sâu lớp Độ sâu trung bình Z (m) Độ sệt cf f i
(kN/m) đất lớp đất (m) phân tố I l
2B Đất bụi đàn hồi, cứng 7.8
Sức chịu tải cực hạn do ma sát thành cọc :
Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:
7.3.3.3 Theo chỉ tiêu cường độ đất nền: (Theo TCVN 10304 : 2014)
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền được xác định theo công thức sau (Theo phụ lục G, TCVN 10304 : 2014):
Xác định sức kháng mũi cọc qb:
Xác định cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc của lớp đất thứ i fi
+ Đối với đất rời f = i k i v z ' , tg i
Giá trị sức chịu tải:
Xác định sức kháng mũi cọc qb:
N c , N ' p : hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc
Với φ’ = 23 o 43’, ta tra bảng Vesic:N c ' = 18.96,N q ' = 8.42
' q ,p là áp lực hữu hiệu tại lớp phủ tại cao trình mũi cọc ( có trị số bằng ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc)
Bảng 7.3: Áp lực hữu hiệu tại lớp phủ cao trình mũi cọc
Xác định cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc của lớp đất thứ i fi:
+ Đối với đất rời f = i k i v z ' , tg i
Bảng 7.4: Bảng xác định sức kháng ma sát theo chỉ tiêu cường độ đất nền
C u,i f si f si l i m m kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2 kN/m
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền được xác định
7.3.3.4 Xác định sức chịu tải của cọc theo SPT:
Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988)
Sức chịu tải cực hạn của của cọc được xác định theo công thức :
Xác định sức kháng mũi cọc qb:
Khi mũi cọc nằm trong đất rời qp = 300Np cho cọc đóng ép và qp = 150Np cho cọc khoan nhồi
Khi mũi cọc nằm trong đất dính qp = 9Cu cho cọc đóng và qp = 6 Cu cho cọc khoan nhồi
Xác định cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc của lớp đất thứ i fi
Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trên lớp đất rời thứ i : , 10 ,
Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trên lớp đất dính thứ i : c, i p L u i , f f c
Giá trị sức chịu tải:
Xác định sức kháng mũi cọc qb:
Chỉ số SPT Np được xác định là giá trị trung bình trong khoảng 1d trên mũi cọc và 4d dưới mũi cọc :
Xác định cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc của lớp đất thứ i fi
Với p tra biểu đồ hình G.2 phụ lục G TCVN 10304 :2014 fL đối với cọc khoan nhồi lấy bằng 1
Bảng 7.5: Bảng xác định sức kháng ma sát theo thí nghiệm SPT
Xác định sức chịu tải của cọc D800
Bảng 7.6: Sức chịu tải cực hạn của cọc
Chi tiêu tính toán Kết quả sức tải kN
Theo cường độ đất nền 9585
Theo cơ lý đất nền 5491
Vậy sức chịu tải của cọc:
- Hệ số tin cậy của đất nền γk phụ thuộc vào số lượng cọc trong 1 móng Do đó sẽ dự kiến ,thay đổi sao cho phù hợp với giá trị lực dọc và số lượng móng bố trí:
Bảng 7.7: Sức chịu tải thiết kế cọc
Sức chịu tải đề xuất Rc,d theo nhóm cọc - L = 55m
Số lượng cọc trong móng 1÷5 6÷10 11÷20 ≥ 21
Sức chịu tải thiết kế Q tk (T) 3130 3320 3540 3920
Thiết kế móng cọc khoan nhồi M5 (cột biên)
(Một số combo có lớn hơn 2 giá trị gần bằng với giá trị max nên rút gọn ta chỉ cần lấy 3 combo có đủ các trường hợp nội lực lớn nhất)
Bảng 7.8: Phản lực chân cột móng M5
Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ
BASE 266 COMB7 28.54 38.08 1406.21 -12.395 31.562 -0.034 BASE 266 COMB6 31.12 -0.01 1390.81 0.058 32.677 -0.016 BASE 266 COMB4 18.48 147.51 1236.17 -48.175 19.56 -0.075
M 32.677 31.12 1.5 79.36 ( ) tt tt tt tt tt x x y d tt tt tt y y x d
66.13 1.2 1.2 t tt tc x x tt tc y y t tc N
7.3.5.2 Xác định số lượng cọc và bố trí:
Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M1: Ntt = 1511.81 (kN)
Sơ bộ xác định số cọc như sau:
Kích thước đài cọc và bố trí như sau:
Chọn chiều cao đài sơ bộ : hđ = 1.5m
Khoảng cách từ cọc đến mép ngoài bằng 800mm
Hình 7.3: Mặt bằng bố trí móng cọc M5 7.3.5.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:
Kiểm tra phản lực đầu cọc:
Trọng lượng tính toán của đài :
Lực dọc tính toán tại đáy đài: N tt N 0 tt W06.21+105.611.811kN Moment tính toán tại đáy đài : tt tt tt x 0x oy d
Tải trọng tác dụng lên cọc được xác định theo công thức :
n Điều kiện kiểm tra : 0P tt Q a tk 3130(kN)
Kết luận: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu
7.3.5.4 Kiểm tra nền dưới đáy móng quy ước: (Tính theo TTGH II)
Xác định khối móng quy ước (mục 7.4.4 TCVN 10304 – 2014) h f II,tb /4
Hình 7.4: Ranh giới khối móng quy ước móng M5
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:
Chiều dài đoạn mở rộng: tan 4 tb aL coc 3.8 m Chiều dài, chiều rộng và chiều cao của đáy khối móng quy ước:
Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước:
Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước
66.13 1.2 1.2 t tt tc x x tt tc y y t tc N
Trọng lượng khối móng quy ước:
Trọng lượng của cọc và đài cọc
– (9.2 9.2 56.3 223.47 8.65 3) 9286.24 đat qu qu i coc đài tb
W W W kN Độ lệch tâm qu
Bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: tc qu tc 2 tb qu
Khả năng chịu tải của nền dưới khối móng quy ước:
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
( h )0 tc II II II II tc m m
m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, tra Bảng 15 theo Điều 4.6.10 TCVN 9462:2012, cát bụi no nướcm =1.1, m =1 1 2
ktc là hệ số tin cậy tra theo Điều 4.6.11 TCVN 9362:2012, các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các bảng thống kê k =1 tc
A, B và D là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong φ II 23 43 o ' A=0.704, B=3.809, D=6.392.
B = 8.8m là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng (m)
h là chiều cao của khối móng quy ước, h = 57.8m
γ II là dung trọng lớp đất từ đáy khối móng quy ước trở xuống, vì lớp dưới mực nước ngầm nên γ 6 (kN/m ) II 3
γ là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên ' II độ sâu đặt móng, γ =8.65 (kN/m ) ' II 3
ho = h-htd là chiều sâu đến nền tầng hầm
htd là chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ nền tầng hầm bên trong nhà có tầng hầm, tính theo: td 1 2 kc '
h1 là chiều dày lớp đất ở trên đáy móng, h1 = 56.3m
h2 là chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm, h2 = 0.25m
γ kc là trọng lượng thể tích của kết cấu sàn tầng hầm, γ % (kN/m ) kc 3
Ta có: tb tc 545.05 kN m/ 2 R tc 2221.01kN m/ 2
Kết luận : Nền đất dưới khối móng quy ước thỏa điểu kiện về ổn định
7.3.5.5 Kiểm tra lún của khối móng quy ước: Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước:
Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước:
545.05 – 487 58.05 / 2 gl tb bt o tc o kN m
Kết luận: Khối móng quy ước thõa độ lún.
7.3.5.6 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:
Kiểm tra xuyên thủng theo mục 6.2.4.5 TCVN 5574-2012:
Trong đó: F là lực xuyên thủng α =1: lấy với bê tông nặng um là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp xuyên thủng hình thành khi bị nén, trong phạm vi chiều cao của tiết diện. Theo điều kiện đài tuyệt đối cứng:
Với h0: chiều cao làm việc của đài cọc
Bd & Ld: chiều rộng và chiều dài đài bc & hc: chiều rộng và chiều dài cột
Thỏa điều kiện đài tuyệt đối cứng
Hình 7.5: Mặt cắt tháp chọc thủng móng M5
Kết luận: Thõa điều kiện xuyện thủng
7.3.5.7 Kiểm tra ổn định phản lực đầu cọc trong safe:
Tính độ cứng của cọc đơn:
Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức : k = c P=R cd = 3130 0139.8(kN/m) s s 0.0184
s là độ lún của cọc được tính theo công thức B.1 TCVN 10304-2014
Kiểm tra phản lực đầu cọc trong safe:
Hình 7.6: Mặt bằng bố trí cọc và đài móng M5
Hình 7.7: Phản lực đầu cọc móng M5 do tổ hợp COMB7 Bảng 7.9: Bảng kết quả phản lực đầu cọc lớn nhất móng M5
TABLE: Nodal Reactions Node Point OutputCase CaseType Fx Fy Fz Mx My Mz
Text Text Text Text kN kN kN kNm kNm kN-m
Kiểm tra điều kiện: imax a imin
Kết luận: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu
7.3.5.8 Tính toán thép cho đài cọc:
Sử dụng phần mềm SAFE để tính toán cốt thép cho đài móng
Hình 7.8: Moment theo phương X móng M5
Hình 7.9: Moment theo phương Y móng M5
Bảng 7.10: Kết quả nội lực đài móng theo 2 phương móng M5
Giả thiết a = 120 mm ho = h – a Áp dụng công thức tính toán:
Bảng 7.11: Bảng tính thép theo phương X,Y móng M5
(mm) As(mm 2 ) à% Chọn thộp As chọn
Thiết kế móng cọc khoan nhồi M6
Bảng 7.12: Phản lực chân cột móng M6
Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ
BASE 268 COMB1 5.44 0.02 11049.7 -0.02 5.123 0 BASE 268 COMB18 22.02 5.23 9936.09 1.423 15.04 0 BASE 268 COMB4 4.7 27.79 9413.15 -7.089 4.426 0
1 tt tt tt x 0x oy d tt tt tt y 0y ox d
49.23 1.2 1 2. t tt tc x x tt tc y y t tc N
7.3.6.2 Xác định số lượng cọc và bố trí:
Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M1: Ntt = 12457.7 kN
Giảm chiều dài cọc xuống 55 m, Qtk = 3130 (kN)
Sơ bộ xác định số cọc như sau:
Số hàng cọc: m = 3 ; Số cọc trong 1 hàng n = 2 cọc
Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương X : 2.4m
Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương Y : 2.4m
Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài : 0.8 m
Chiều dài đài cọc theo phương X: Bđ = 4m
Chiều dài đài cọc theo phương Y: Lđ = 6.4m
Chiều cao đài cọc : Hđ = 2 m = Df
Chọn kích thước đài cọc và bố trí như sau:
Hình 7.10: Mặt bằng móng M6 7.3.6.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:
Kiểm tra phản lực đầu cọc:
Trọng lượng tính toán của đài:
Lực dọc tính toán tại đáy đài : N tt N 0 tt W049.7+1408457.7kN Moment tính toán tại đáy đài : tt tt tt x 0x oy d
7.3.6.4 Kiểm tra sự làm việc nhóm của cọc:
Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
Sức chịu tải của nhóm cọc :
Kết luận: Cọc làm việc nhóm đảm bảo sức chịu tải
7.3.6.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng quy ước: ( Tính theo TTGH II )
Xác định khối móng quy ước ( mục 7.4.4 TCVN 10304 – 2014) h f II,tb /4
Hình 7.11: Ranh giới móng quy ước móng M6
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:
Chiều dài đoạn mở rộng: tan 4 tb a L coc
3.8 m Chiều dài, chiều rộng và chiều cao của đáy khối móng quy ước:
Kiểm tra áp lực đáy khối móng quy ước :
Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước :
Trọng lượng khối móng quy ước:
Trọng lượng của cọc và đài cọc
– 8026.13 78.49 8.65 68747.0( ) 9 đat qu qu i coc đài tb
W W W kN Độ lệch tâm: qu
Bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: tc tc qu 2 tb qu
Khả năng chịu tải của nền dưới khối móng quy ước:
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
( h )0 tc II II II II tc m m
Ta có: tb tc 568.82 kN m/ 2 R tc 2221.01kN m/ 2
Kết luận : Nền đất dưới khối móng quy ước thỏa điểu kiện về ổn định
7.3.6.6 Kiểm tra lún của khối móng quy ước:
Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước:
Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước:
568.82 – 487 81.82 / 2 gl tb bt o tc o kN m
Ta có σo bt = 568.82 kN/m 2 ≥5σ n gl=5×81.82@9.1 kN/m 2
Kết luận : Khối móng quy ước thõa độ lún quy ước
Tính độ cứng của cọc đơn:
Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức : k = c P=R cd = 3130 0139.8(kN/m) s s 0.0184
Kiểm tra phản lực đầu cọc trong safe :
Hình 7.12: Mặt bằng bố trí cọc và đài móng M6
Hình 7.13: Phản lực đầu cọc móng M6 do tổ hợp COMB1 Bảng 7.13: Bảng kết quả phản lực đầu cọc lớn nhất móng M6
TABLE: Nodal Reactions Node Point OutputCase CaseType Fx Fy Fz Mx My Mz
Text Text Text Text kN kN kN kNm kNm kN-m
Kiểm tra điều kiện: imax a imin
7.3.6.7 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:
Công thức chung xác định lực chống xuyên theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012 o cx bt m o
Vì chiều cao đài 2m nên tháp xuyên thủng phủ hết các đầu cọc Do đó ta cần kiểm tra theo điều kiện hạn chế
Lực xuyên thủng Fxt = 2Pmax = 4150.25 (kN) < Fcx= 5849.36 (kN)
Hình 7.14: Mặt cắt tháp chọc thủng móng M6
Kết luận: Thõa điều kiện xuyện thủng
Tính toán thép bằng phần mềm safe:
Hình 7.15: Moment theo phương X móng M6
Hình 7.16: Moment theo phương Y móng M6 Bảng 7.14: Kết quả nội lực đài móng theo 2 phương móng M6
Bảng 7.15: Bảng tính thép theo phương X,Y móng M6
(mm) As(mm 2 ) à% Chọn thộp As chọn
Thiết kế móng cọc khoan nhồi M7
Bảng 7.16: Phản lực chân cột móng M7
Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ
BASE 231 COMB25 -26.49 -23.04 6567.97 11.531 -23.228 0 BASE 231 COMB7 -29.57 -5.43 6399.41 4.999 -25.24 0 BASE 231 COMB4 -12.25 31.4 5660.46 -13.521 -11.762 0 BASE 394 COMB23 -26.5 23.06 6567.86 -11.536 -23.237 0 BASE 394 COMB7 -29.58 5.43 6399.32 -5.023 -25.249 0 BASE 394 COMB8 -19.39 30.61 6327.31 -14.33 -18.613 0
1 2 tt tt tt x 0x oy d tt tt tt y 0y ox d
70.34 1.2 1 2. t tt tc x x tt tc y y t tc N
7.3.7.2 Xác định số lượng cọc và bố trí:
Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M1: Ntt = 14543.83 kN
Giảm chiều dài cọc xuống 55 m, Qtk = 3130 (kN)
Sơ bộ xác định số cọc như sau:
Số hàng cọc: m = 3 ; Số cọc trong 1 hàng n = 2 cọc
Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương X : 2.4m; Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương
Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài : 0.8 m
Chiều dài đài cọc theo phương X: Bđ = 4m
Chiều dài đài cọc theo phương Y: Lđ = 6.4m
Chiều cao đài cọc : Hđ = 2 m = Df
Chọn kích thước đài cọc và bố trí như sau:
Hình 7.17: Mặt bằng móng M7 7.3.7.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:
Kiểm tra phản lực đầu cọc
Trọng lượng tính toán của đài :
Lực dọc tính toán tại đáy đài : N tt N 1 tt N 2 tt W543.83kN
Moment tính toán tại đáy đài : tt tt tt x 0x oy d
7.3.7.4 Kiểm tra sự làm việc nhóm của cọc:
Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
mn Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
Kết luận: Cọc làm việc nhóm đảm bảo sức chịu tải
7.3.7.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng quy ước: ( Tính theo TTGH II )
Xác định khối móng quy ước ( mục 7.4.4 TCVN 10304 – 2014) h f II,tb /4
Hình 7.18: Ranh giới khối móng quy ước móng M7
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:
Chiều dài đoạn mở rộng: tan 4 tb aL coc 3.8 m Chiều dài, chiều rộng và chiều cao của đáy khối móng quy ước:
Kiểm tra áp lực đáy khối móng quy ước:
Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước:
Trọng lượng khối móng quy ước:
Trọng lượng của cọc và đài cọc:
– 8026.13 78.49 8.65 68747.0( ) 9 đat qu qu i coc đài tb
W W W kN Độ lệch tâm: qu
Bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: tc tc qu 2 tb qu
Khả năng chịu tải của nền dưới khối móng quy ước:
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
( h )0 tc II II II II tc m m
Ta có: tb tc 578.45 kN m/ 2 R tc 2221.01kN m/ 2
Kết luận : Nền đất dưới khối móng quy ước thỏa điểu kiện về ổn định
7.3.7.6 Kiểm tra lún của khối móng quy ước:
Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước:
Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước:
581.01– 487 94.01 / 2 gl tb bt o tc o kN m
Ta có σo bt = 581.01 kN/m 2 ≥5σ n gl=5×94.01G0.05 kN/m 2
Kết luận: Khối móng quy ước thõa độ lún quy ước
7.3.7.7 Kiểm tra ổn định phản lực đầu cọc trong safe:
Tính độ cứng của cọc đơn:
Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức : k = c P=R cd = 3130 0139.8(kN/m) s s 0.0184
Kiểm tra phản lực đầu cọc trong safe:
Hình 7.19: Mặt bằng bố trí cọc và đài móng M7
Hình 7.20: Phản lực đầu cọc móng M7 do tổ hợp COMB1
Bảng 7.17: Bảng kết quả phản lực đầu cọc lớn nhất móng M7
TABLE: Nodal Reactions Node Point OutputCase CaseType Fx Fy Fz Mx My Mz
Text Text Text Text kN kN kN kNm kNm kN-m
Kiểm tra điều kiện: imax a imin
Kết luận: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu
7.3.7.8 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:
Công thức chung xác định lực chống xuyên theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012 o cx bt m o
Vì chiều cao đài 2m nên tháp xuyên thủng phủ hết các đầu cọc Do đó ta cần kiểm tra theo điều kiện hạn chế (tính xuyên thủng đến mép cọc)
Lực xuyên thủng Fxt = 2Pmax = 4863.8 (kN) < Fcx= 7424.19 (kN)
Hình 7.21: Mặt cắt tháp chọc thủng móng M7
Kết luận: Thõa điều kiện xuyện thủng
Tính toán thép bằng phần mềm safe:
Sử dụng phần mềm SAFE để tính toán cốt thép cho đài móng
Hình 7.22: Moment theo phương X móng M7
Hình 7.23: Moment theo phương Y móng M7 Bảng 7.18: Kết quả nội lực đài móng theo 2 phương móng M7
Bảng 7.19: Bảng tính thép theo phương X,Y móng M7
(mm) As(mm 2 ) à% Chọn thộp As chọn
Thiết kế móng cọc khoan nhồi M8
Bảng 7.20: Phản lực chân cột móng M8
Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ
BASE 147 COMB25 -14.18 -18.31 9928.68 5.211 -9.558 0 BASE 147 COMB7 -19.25 -0.62 9828.1 0.565 -12.701 0 BASE 147 COMB4 -2.6 28.36 8295.46 -7.632 -2.448 0
1 tt tt tt x 0x oy d tt tt tt y 0y ox d
42.67 1.2 1 2. t tt tc x x tt tc y y t tc N
7.3.8.2 Xác định số lượng cọc và bố trí:
Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M1: Ntt = 10808.68 kN
Giảm chiều dài cọc xuống 55 m, Qtk = 3130 (kN)
Sơ bộ xác định số cọc như sau:
Số hàng cọc: m = 3 ; Số cọc trong 1 hàng n = 2 cọc
Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương X : 2.4m; Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương
Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài : 0.8 m
Chiều dài đài cọc theo phương X: Lđ = 4m
Chiều dài đài cọc theo phương Y: Bđ = 4m
Chiều cao đài cọc : Hđ = 2 m = Df
Chọn kích thước đài cọc và bố trí như sau:
Hình 7.24: Mặt bằng móng M8 7.3.8.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:
Kiểm tra phản lực đầu cọc:
Trọng lượng tính toán của đài :
Lực dọc tính toán tại đáy đài : N tt N 0 tt W28.68+880808.68kN Moment tính toán tại đáy đài : tt tt tt x 0x oy d
7.3.8.4 Kiểm tra sự làm việc nhóm của cọc:
Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
Sức chịu tải của nhóm cọc :
Kết luận: Cọc làm việc nhóm đảm bảo sức chịu tải
7.3.8.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng quy ước: ( Tính theo TTGH II )
Xác định khối móng quy ước ( mục 7.4.4 TCVN 10304 – 2014) h f II,tb /4
Hình 7.25: Ranh giới khối móng quy ước móng M8
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:
Chiều dài đoạn mở rộng: tan 4 tb aL coc 3.8 m Chiều dài, chiều rộng và chiều cao của đáy khối móng quy ước:
Kiểm tra áp lực đáy khối móng quy ước:
Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước :
42.67 1.2 1 2. t tt tc x x tt tc y y t tc N
Trọng lượng của cọc và đài cọc:
– 6566.83 59.29 8.65 56290.2( ) 4 đat qu qu i coc đài tb
W W W kN Độ lệch tâm: qu
Bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: tc tc qu 2 tb qu
Khả năng chịu tải của nền dưới khối móng quy ước:
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
( h )0 tc II II II II tc m m
Ta có: tb tc 566.26 kN m/ 2 R tc 2221.01kN m/ 2
Kết luận : Nền đất dưới khối móng quy ước thỏa điểu kiện về ổn định
7.3.8.6 Kiểm tra lún của khối móng quy ước:
Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước:
Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước:
572.53 – 487 85.53 / 2 gl tb bt o tc o kN m
Ta có σo bt = 572.53 kN/m 2 ≥5σ n gl=5×85.53B7.65 kN/m 2
Kết luận: Khối móng quy ước thõa độ lún quy ước
7.3.8.7 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:
Kiểm tra xuyên thủng theo mục 6.2.4.5 TCVN 5574-2012:
Trong đó: F là lực xuyên thủng α =1: lấy với bê tông nặng um là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp xuyên thủng hình thành khi bị nén, trong phạm vi chiều cao của tiết diện. Theo điều kiện đài tuyệt đối cứng:
Với h0: chiều cao làm việc của đài cọc
Bd & Ld: chiều rộng và chiều dài đài bc & hc: chiều rộng và chiều dài cột
Thỏa điều kiện đài tuyệt đối cứng
Hình 7.26: Mặt cắt tháp chọc thủng M8
7.3.8.8 Kiểm tra ổn định phản lực đầu cọc trong safe:
Tính độ cứng của cọc đơn:
Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức : k = c P=R cd = 3130 0139.8(kN/m) s s 0.0184
Kiểm tra phản lực đầu cọc trong safe:
Hình 7.27: Mặt bằng bố trí cọc và đài móng M8
Hình 7.28: Phản lực đầu cọc móng M8 do tổ hợp COMB25
Bảng 7.21: Bảng kết quả phản lực đầu cọc lớn nhất móng M8
TABLE: Nodal Reactions Node Point OutputCase CaseType Fx Fy Fz Mx My Mz
Text Text Text Text kN kN kN kNm kNm kN-m
Kiểm tra điều kiện: imax a imin
Kết luận: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu.
Tính toán thép bằng phần mềm safe:
Sử dụng phần mềm SAFE để tính toán cốt thép cho đài móng
Hình 7.29: Moment theo phương X móng M8
Bảng 7.22: Kết quả nội lực đài móng theo 2 phương móng M8
Giả thiết a = 150 mm ho = h – a Áp dụng công thức tính toán:
Bảng 7.23: Bảng tính thép theo phương X,Y móng M8
(mm) As(mm 2 ) à% Chọn thộp As chọn
Thiết kế móng lõi thang M10
Bảng 7.24: Phản lực chân cột móng M10
2 tt tc tt tc x x tt tc x y
7.3.9.2 Xác định số lượng cọc và bố trí:
Lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng M10: N tt = 61747 kN
Sơ bộ xác định số cọc như sau:
Số hàng cọc: m = 4 ; Số cọc trong 1 hàng n = 7 cọc
Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương X : 2.4m; Khoảng cách giữa 2 cọc theo phương
Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài : 0.8 m
Chiều dài đài cọc theo phương X: Lđ = 13.6m
Chiều dài đài cọc theo phương Y: Bđ = 8.8m
Chiều cao đài cọc : Hđ = 2 m = Df
Hình 7.31: Mặt bằng bố trí móng M10
7.3.9.3 Kiểm tra sự làm việc nhóm của cọc:
Sức chịu tải của nhóm cọc: c tk
Kiểm tra hệ số nhóm cọc :
Kiểm tra hệ số nhóm cọc:
Sức chịu tải của nhóm cọc:
Kết luận: Cọc làm việc nhóm đảm bảo sức chịu tải
7.3.9.4 Kiểm tra nền dưới đáy móng quy ước: ( Tính theo TTGH II )
Xác định khối móng quy ước ( mục 7.4.4 TCVN 10304 – 2014) h f II,tb /4 a A(A')
Hình 7.32: Ranh giới khối móng quy ước móng M10
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:
Chiều dài đoạn mở rộng: tan 4 tb aL coc 3.8 m Chiều dài, chiều rộng và chiều cao của đáy khối móng quy ước:
Kiểm tra áp lực đáy khối móng quy ước
Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước:
Trọng lượng khối móng quy ước:
Trọng lượng của cọc và đài cọc:
– 133530.8 đat qu qu i coc đài tb
W W W kN Độ lệch tâm: qu
Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: qu 2 max
1 709.43 / tc tc x y qu qu qu qu
1 559.19 / tc tc x y qu qu qu qu
2 2 tc tc tc tb kN m
Khả năng chịu tải của nền dưới khối móng quy ước:
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
( h )0 tc II II II II tc m m
m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, tra Bảng 15 theo Điều 4.6.10 TCVN 9462:2012, cát bụi no nướcm =1.1, m =1 1 2
ktc là hệ số tin cậy tra theo Điều 4.6.11 TCVN 9362:2012, các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các bảng thống kê k =1 tc
A, B và D là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong φ II 23 43 o ' A=0.704, B=3.809, D=6.392.
B = 8.8m là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng (m)
h là chiều cao của khối móng quy ước, h = 57.8m
γ II là dung trọng lớp đất từ đáy khối móng quy ước trở xuống, vì lớp dưới mực nước ngầm nên γ 6 (kN/m ) II 3
γ là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên ' II độ sâu đặt móng, γ =8.65 (kN/m ) ' II 3
c II là giá trị lực dính đơn vị nằm trực tiếp dưới đáy móng, c =9 (kN/m ) II 2
ho = h-htd là chiều sâu đến nền tầng hầm
htd là chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ nền tầng hầm bên trong nhà có tầng hầm, tính theo: td 1 2 kc '
h1 là chiều dày lớp đất ở trên đáy móng, h1 = 56.3m
h2 là chiều dày của kết cấu sàn tầng hầm, h2 = 0.25m
γ kc là trọng lượng thể tích của kết cấu sàn tầng hầm, γ % (kN/m ) kc 3
634.3 / 2221.01 / tc tc tc tc tc tb kN m R kN m kN m kN m R kN m
Kết luận : Nền đất dưới khối móng quy ước thỏa điểu kiện về ổn định
7.3.9.5 Kiểm tra lún của khối móng quy ước:
Tính độ lún móng khối quy ước: Độ lún ổn định của nền có thể tính theo 2 phương pháp: phương pháp cộng lún các lớp phân tố và phương pháp lớp biến dạng tuyến tính Đối với móng của công trình, đất dưới móng khối quy ước có modun biến dạng
E7178.1 MPa 10 MPa , nên sinh viên tiến hành kiểm tra lún cho móng khối quy ước theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố
bt bt o (i-1) i i σ =σ +γ ×h Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước: gl tb bt 2 o tc o σ =σ - σ = 634.3–4877.3 kN/m gl gl o oi (i-1) σ =k ×σ , Trong đó:
: hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số L
Chia lớp phân tố: Đất nền được chia thành các lớp đồng nhất với chiều dày thỏa điều kiện:
Phía dưới móng khối là lớp sét đồng chất, chia lớp thành từng lớp 0.85m Áp dụng công thức tính biến dạng đứng của lớp thứ i: i 1i 2i i
Độ lún của móng là tổng các độ biến dạng đứng của các phân tố: n i i 1
Theo phụ lục E TCVN 10304-2014, kết cấu khung bê tông cốt thép cần không chế lún theo 2 điều kiện:
+ Độ lún tuyệt đối lớn nhất với: Sgh 10 cm
+ Độ lún lệch tương đối với: Sgh 0.002 cm
+ Độ sâu z trong Bảng 6.7 là độ sâu so với đáy khối móng quy ước
+ Độ sâu dừng tính lún tại vị trí thõa điều kiện : (đối với đất nền có modun biến dạng
E ≥ 5MPa) : gl zi bt zi
Hình 7.33: Biểu đồ nén lún e-p lớp đất 5 y = 6E-08x 2 - 0.0002x + 0.4895
Hệ số r ỗn g e Áp lực P(kPa)
Hình 7.34: Biểu đồ nén lún e-p lớp đất 6 y = 3E-08x 2 - 9E-05x + 0.6292
Hệ số r ỗn g e Áp lực P(kPa)
Bảng 7.25: Bảng tính lún móng M10
Thõa tính lún Điểm Độ sâu z L qu /2 B qu /2
L qu /B qu 2Z/B qu k 0 σ zi gl σ zi bt Δσ zi gl Δσ 1i bt σ 2i e 1i e 2i S i σ zi gl /σ zi bt
(m) (m) (m) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
7.3.9.6 Kiểm tra ổn định phản lực đầu cọc trong safe:
Tính độ cứng của cọc đơn :
Xem cọc như 1 lò xo, ta xác định độ cứng của lò xo dựa vào tỷ số giữa tải trọng tác dụng gây ra độ lún theo công thức : k = c P=R cd = 39206666.67(kN/m) s s 0.021
P là sức chịu tải của 1 cọc
s là độ lún của cọc được tính theo công thức B.1 TCVN 10304-2014
Kiểm tra phản lực đầu cọc trong safe:
Hình 7.35: Mặt bằng bố trí cọc và đài móng M10
Bảng 7.26: Bảng kết quả phản lực đầu cọc lớn nhất móng M10
TABLE: Nodal Reactions Node Point OutputCase CaseType Fx Fy Fz Mx My Mz
Text Text Text Text kN kN kN kNm kNm kN-m
Kiểm tra điều kiện: imax a imin 40.989
Kết luận: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu
7.3.9.7 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:
Hình 7.37: Mặt bằng tháp chọc thủng móng M10 góc 45 o
Công thức chung xác định lực chống xuyên theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012 o cx bt m o
Fcx: Là lực chống xuyên thủng;
: Là hệ số, bê tông nặng lấy bằng 1; bê tông hạt nhỏ 0.85; bê tông nhẹ 0.8;
Rbt là cường độ chịu cắt của bê tông, dùng bê tông B30 Rbt = 1.2 MPa; um: Là chu vi trung bình của mặt nghiêng xuyên thủng; ho: Là chiều cao làm việc của đài; c: Là chiều dài hình chiếu mặt bên tháp xuyên thủng lên phương ngang;
Vì chiều cao đài 2m nên tháp xuyên thủng phủ hết các đầu cọc Do đó ta cần kiểm tra theo điều kiện hạn chế Xem hệ vách như một cột cứng, do đó kiểm tra xuyên thủng do các hàng cọc biên gây ra
Lực xuyên thủng Fxt = 5Pmax = 6 3304.667= 19828.00 (kN) < Fcx= 43328.85 (kN)
Lực xuyên thủng Fxt=5Pmax=4 3304.667= 13218.67 (kN) < Fcx = 34119.69 (kN)
Kết luận: Điều kiện chống xuyên thủng được đảm bảo
7.3.9.8 Tính toán thép cho đài cọc:
Hình 7.38: Moment trong đài móng theo phương X móng M10
Hình 7.39: Moment trong đài móng theo phương Y móng M10 Bảng 7.27: Kết quả nội lực đài móng theo 2 phương móng M10
CSA7 2 Before BAO Combination 1111.12 -854.90 120.41 1576.62 0.8 CSB4 2.35 Before BAO Combination 226.58 -1523.85 -131.75 2129.60 0.8 CSA2 8 Before BAO Combination -1608.64 82.55 -144.15 -326.57 0.8 CSB8 0.8 Before BAO Combination -14.996 126.18 90.43 -163.25 0.8
Giả thiết a = 150 mm ho = h – a Áp dụng công thức tính toán:
Bảng 7.28: Tính thép theo phương X,Y móng M10
(mm) As(mm 2 ) à% Chọn thộp As chọn
Bản vẽ bố trí thép móng (KC 09, 10).