Chung cư SaiGon - Gaway: Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật xây dựng

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

Quy mô công trình

Công trình gồm 2 tầng hầm, 1 tầng trệt, 17 tầng điển hình, 1 sân thượng và 1 mái

Công trình có chiều cao tại đỉnh là 59.4 m (tính từ cao độ 0.000m)

Chiều sâu tầng hầm là -6 m

Diện tích xây dựng: 5619 m2

Hình 1-1: Toàn cảnh công trình và vị trí công trình

Mặt bằng

Hình 1-2: Mặt bằng tầng điển hình

3 Hình 1-3: Mặt bằng tầng trệt

Hình 1-4: Mặt bằng tầng hầm 1

Hầm 2 và hầm 1 có chiều cao 3m

Tầng 1- mái có chiều cao 3.3m

Các tầng chủ yếu sử dụng tường gạch chiều dày 100mm xây đặc hoặc rỗng ngăn cách các phòng Tường bao che và tường ngăn các căn hộ có chiều dày 200mm

Sàn các tầng sử dụng vữa và gạch lát thông thường

Các tầng có đóng trần thạch cao (trừ tầng hầm chỉ có đường ống kỹ thuật)

Mặt đứng

Hình 1-5: Mặt đứng theo trục x

GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

Bê tông, Cốt thép

Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt

Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình

Vật liệu có giá thành hợp lý

Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác được sử dụng như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao

 Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép

Bảng 1-1: Tổng hợp vật liệu sử dụng

BỘ PHẬN BÊ TÔNG CỐT THÉP

Sàn, Khung B30~M400 ỉ ≤ 10: AI ỉ > 10: AIII Đài Múng B30~M400 ỉ ≤ 10: AI ỉ > 10: AIII

Cọc khoan nhồi B30~M400 ỉ ≤ 10: AI ỉ > 10: AIII

Lớp bê tông bảo bệ

Bảng 1-2: Lớp bê tông bảo vệ kết cấu

CẤU KIỆN LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ

Sàn BTCT (tiếp xúc với đất hoặc thời tiết bên ngoài) 20

Sàn BTCT (không tiếp xúc với đất, môi trường) 15

(Trích TCVN 5574:2012 – Bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - điều 8.3)

GIẢI PHÁP KẾT CẤU

Theo phương đứng

1.3.1.1 Hệ Khung Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút

Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau

Sơ đồ làm việc rõ ràng, tuy nhiên khả năng chịu tải trọng ngang kém, sử dụng tốt cho công trình có chiều cao đến 15 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10-12 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8 và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp

Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng

Thuận tiện cho việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây khác nhau nhưng vừa có thể lắp ghép vừa có thể đổ tại chỗ các kết cấu bêtông cốt thép

Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước

Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m

Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn

Quy mô công trình 1 tầng hầm và 17 tầng nổi, tổng chiều cao 59.4m lựa chọn hệ khung vách làm kết cấu chịu lực cho công trình (vách lõi vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang cũng như các tác động khác đồng thời làm tăng độ cứng của công trình)

Theo phương ngang

Hệ chịu lực theo phương ngang gồm sàn dầm , vách và lõi thang máy

Gồm các bản kê trực tiếp lên cột

 Ưu điểm: chiều cao kết cấu nhỏ, giảm được chiều cao công trình, tiết kiệm và dễ phân chia không gian sử dụng Thi công nhanh hơn so với sàn có dầm vì không mất công gia công cốp pha và cốt thép dầm, cốt thép sàn tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng cốp pha cũng thuận tiện hơn

 Nhược điểm: các cột không có dầm liên kết với nhau vì vậy độ cứng sẽ nhỏ hơn so với sàn dầm, khả năng chịu lực theo phương ngang cũng kém hơn Thường tải trọng ngang sẽ để cho hệ vách chịu Ngoài ra sàn phải có chiều dày lớn để tăng khả năng chống chọc thủng và đảm bảo khả năng chịu uốn.

Giải pháp thết kế móng

Hệ móng công trình tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình rồi truyền xuống móng

Với quy mô công trình lớn cũng như công năng công trình chủ yếu là khu thương mại, giải pháp móng đề phương án móng phổ biến hiện nay là móng cọc khoan nhồi

Các quy phạm tiêu chuẩn dùng để thiêt kế

 TCVN 2737:1995 Tải trọng về tác động

 TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió;

 TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất;

 TCVN 5574:2012 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép;

 TCVN 323:2004 Nhà ở cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế;

 TCVN 5575:2012 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép;

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

 TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế;

Phần mềm ứng dụng

Mô hình hệ kết cấu công trình: ETABS 2016, SAFE v12 ,

Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: Sử dụng phần mềm EXCEL kết hợp với lập trình VBA

Bản vẽ sử dụng REVIT 2018 ,AUTOCAD 2014

GIỚI THIỆU CHUNG

Hình 2-1: Mặt bằng cầu thang

Cầu thang là bộ phận kết cấu công trình thực hiện chức năng đi lại, vận chuyển trang thiết bị hàng hóa theo phương đứng Vì vậy cầu thang phải được bố trí ở vị trí thuận tiện nhất, đáp ứng được nhu cầu đi lại và thoát hiểm tốt

Về mặt kết cấu, cầu thang phải đáp ứng yêu cầu về độ bền, độ ổn định, khả năng chống cháy và chống rung động Về mặt kiến trúc, cầu thang phải đảm bảo được yêu cầu thẩm mỹ của công trình.

CẤU TẠO CẦU THANG

Bảng 2-1: Tổng kết kích thước và độ dốc

Phạm vi cho phép Thường dùng Thích hợp

Sử dụng kết cấu cầu thang dạng bản chịu lực để tính toán thiết kế

Chọn chiều cao bậc thang: hb = 165mm

Chọn chiều rộng bậc thang: lb = 280mm

Công thức chiều rộng, chiều cao bậc thang: b b l 2h 600 620mm b b l 2h 610mm

 165   chọn 20 bậc Độ dốc cầu thang: b b h 165 tg  l 280

  (L0 là nhịp tính toán của bản thang)

TÍNH TOÁN CẦU THANG

Tĩnh tải

Hình 2-2: Lớp cấu tạo cầu thang

 Đối với bản chiếu nghỉ

Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang (Tính trên 1m dài)

Bảng 2-2: Tĩnh tải chiếu nghỉ

Trọng lượng  bt ni m m kN/m 3 kN/m

 Đối với bản thang nghiêng

Bảng 2-3: Chiều dày tương đơn của 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 2-4: Tỉnh tải bản thang

Trọng lượng g bt m m kN/m 3 kN/m

Tổng trọng lượng theo phương đứng qđứng 8.37

Tổng trọng lượng phương đứng có kể đến lan can: 0.27 kN/m 8.64

Hoạt tải

Đối với bản chiếu nghỉ và chiếu tới

  tc m p   n p 1 1.2 3 1 3.6 kN / m   Đối với bản thang nghiêng

Tổng tải trọng

Bảng 2-5: Tổng tải trọng tính toán

STT Loại bản 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

Xét tỉ số h d /h s 500 /180 2.8  3→ liên kết giữa bản thang và dầm được xem là liên kết khớp, liên kết giữa bản thang và vách ta chọn là ngàm

Cắt một dải bề rộng 1(m) dọc theo bản cầu thang, xem bản cầu thang như một dầm đơn giản kích thước b×h = 1×0.18(m 2 )

Ta chọn sơ đồ tính của cầu thang là 1 đầu cố định và 1 đầu ngàm để tính toán Thiết lập mô hình Etabs từng vế thang, từ đó ta có thể xác định biểu đồ moment cho bản thang Chú ý, tải trọng bản thân đã được tính và cộng vào tĩnh tải, nên ta gán hệ số tải trọng bản thân khi khai báo Deadload là 0

Minh hoạ sơ đồ tính và nội lực (đơn vị moment là kNm/m)

13 Hình 2-3: Tĩnh tải cầu thang

Hình 2-4: Hoạt tải cầu than

Hình 2-5: Biểu đồ bao mômen cầu thang

Tính toán bố trí cốt thép

Chọn lớp bê tông bảo vệ : a = 20mm

Cắt dãy có bề rộng b = 1000mm để tính toán

Chọn bê tông B30 (M400) : Rb = 17MPa

Chọn thép AIII: Rs = 365MPa

Trình tự tính toán như sau: b b o m 2 m s m R R b b o s ξγ R bh α = M , ξ = 1- 1-2α , A = , , γ R bh R      

Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:

Bảng 2-6: Kết quả tính toán cốt thép cầu thang

Thép ở gối ta bố trí cấu tạo ϕ 8a200

THIẾT SÀN DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH

CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC

Sơ bộ chiều dày sàn

Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng

Có thể chọn sơ bộ chiều dày bản sàn điển hình theo công thức: s min min

 D (0.8 ÷1.4) phụ thuộc tải trọng, lấy D = 1

 m(30 ÷ 35) đối với sàn 1 phương, lmin là cạnh của phương chịu lực

 m(40 ÷ 50) đối với sàn 2 phương, lmin là cạnh ngắn

Vì các ô sàn có chiều dày sàn bằng nhau nên chọn ô sàn có kích thước lớn nhất (7.5m×8.9m) để chọn sơ bộ tiết diện:

Vì các ô sàn biên có kích thước lớn nên ta chọn ô sàn có kích thước (8.9m×10.2m) để chọn sơ bộ tiết diện: (X1-X2/Y2-Y6; X10-X12/Y4-Y5)

3.1.2 Sơ bộ tiết diện dầm

Chọn nhịp của dầm để tính L = 7.5m d d

Từ đó ta chọn được kích thước sơ bộ dầm chính: 250×500mm

3.1.3 Sơ bộ tiết diện vách

Chiều dày vách của lõi cứng được lựa chọn sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng,… đồng thời đảm bảo các điều quy định theo Điều 3.4.1 TCXD 198 – 1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối Độ dày của thành vách (b) chọn không nhỏ hơn 150mm

Kích thước vách BTCT được chọn và bố trí chịu được tải trọng công trình và đặc biệt chịu tải trọng ngang do gió, động đất,…

Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo được tính toán một cách gần đúng theo công thức sau: t 2 v 3 b k N 1.1 19 5.2 7.5 10

 Rb: Cường độ tính toán về nén của bê tông

 N: Tổng lực nén sơ bộ, N  ntầng × q × Fs

 Fs: Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

 ntầng: Số tầng phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

 q: Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, trong đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế (q = 10 - 20 kN/m 2 ) Lấy q = 10 kN/m 2

 kt: Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như Moment uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột (kt = 1.1 ÷ 1.5)

Chọn vách có tiết diện 2.1 m ×0.25 m cho tất cả các vách cứng trên mặt bằng

3.1.4 Sơ bộ tiết diện cột

Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo được tính toán một cách gần đúng theo công thức sau: t 2 c 3 b k N 1.1 6.7 7.5 10 2

 Rb: Cường độ tính toán về nén của bê tông

 N: Tổng lực nén sơ bộ, N  ntầng × q × Fs

 Fs: Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

 ntầng: Số tầng phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

 q: Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, trong đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường,

18 cột đem tính ra phân bố đều trên sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế (q = 10 - 20 kN/m 2 ) Lấy q = 10 kN/m 2

 kt: Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như Moment uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột (kt = 1.1 ÷ 1.5)

Chọn cột có tiết diện 0.3 m ×0.3 m cho tất cả các cột hầm.

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

Tĩnh tải

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân sàn

Bảng 3-1: Tải trọng lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn

Hệ số độ tin cậy

Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 n kN/m 2

Trọng lượng tường phân bố 2.3 1.1 2.53

Bảng 3-2: Tải trọng lớp hoàn thiện 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 3-3: Tĩnh tải tường gạch

Hoạt tải

Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo điều 4.3.3 TCVN 2737 : 1995)

Kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 3-4: Hoạt tải phân bố đều trên sàn

Hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hoạt tải toàn phần tính toán (kN/m 2 )

Hoạt tải dài hạn tiêu chuẩn (kN/m 2 )

1 Sảnh, hành lang, cầu thang

2 Phòng ăn, bếp, phòng khách

5 Mái bằng có sử dụng 4 4.8

TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Khai báo tải trọng

Bảng 3-5: Khai báo tải trọng

Hệ số trọng lượng bản thân Ý nghĩa Giá trị khi khai báo

TTBT DEAD 1.1 Tải trọng bản thân sàn 0

TTCT SDEAD 0 Tải trọng do các lớp cấu tạo 4.14

TTTX SDEAD 0 Taỉ trọng của tường xây trên dầm 13.07

HT LIVE 0 Hoạt tải sử dụng Tra theo bảng hoạt tải

HỢP Tính thép Tổng tải tác dụng ADD(1TT,1HT)

Chuyển vị Tổng tải tác dụng ADD(0.91TT,0.83HT)

Mô hình

Hình 3-1: Mô hình trong SÀE

Chia dãy, gán tải, mesh sàn Để đơn giản trong việc xác định nội lực bản sàn, ta chia sàn thành những dãy theo hai phương X và Y, có 2 loại:

- Dóy trờn cột (Column Strip) với bề rộng bằng ẳ nhịp

- Dóy giữa nhịp (Middle Strip) với bề rộng bằng ẵ nhịp

22 Hình 3-2: Chia dải sàn theo phương x

23 Hình 3-3: Chia dải sàn theo phương y

Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực

Hình 3-4: Moment sàn dầm theo phương x

Hình 3-5: Moment sàn dầm theo phương y

Kiểm tra độ võng sàn

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 TCXDVN 5574-2112, độ võng toàn phần f được tính như sau: f = f1 - f2 + f3

 f1: Tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

 f2: Tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

 f3: Tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

Mô hình sử dụng cùng các đặc trưng hình học, vật liệu và tải trọng

Kể đến tác dụng của vết nứt: Cracking Analysis Options: Quick Tension Rebar Specification ỉ10a200 theo 2 phương Phương phỏp tớnh độ cứng sau khi nứt Modulus of Rupture: Program Default

Kể đến tác dụng dài hạn: dùng hai đặc trưng là Creep Coefficient (CR) cho từ biến và Shrinkage Strain (SH) cho co ngót

Có thể tính theo nhiều tiêu chuẩn, trong Đồ án tính theo Eurocode 2 với các điều kiện: thời gian dài hạn, nhiệt độ và độ ẩm môi trường theo điều kiện Việt Nam

Hệ số từ biến của bê tông (CR=1.7) và Hệ số co ngót (SH=0.0003)

Các tổ hợp Load Cases như dưới đây với Sh cho ngắn hạn và Lt cho dài hạn:

 Sh1: 1*DEAD - Nonlinear (Crac ked) - Zero Initial Condition

 Sh2: 1*SDEAD - Nonlinear (Crac ked) - Continue from State at End of

 Sh3-1: 1*LIVE - Nonlinear (Crac ked) - Continue from State at End of

 Sh3-2: 1*LLIVE - Nonlinear (Crac ked) - Continue from State at End of

 Lt1: 1*DEAD - Nonlinear (Longterm Crac ked) - Zero Initial Condition

 Lt2: 1*SDEAD - Nonlinear (Longterm Crac ked) - Continue from State at

End of Nonlinear Case Lt1

 Lt3: 1*LLIVE - Nonlinear (Longterm Crac ked) - Continue from State at End of Nonlinear Case Lt2

 Như vậy, các tổ hợp theo TCXDVN sẽ là: f1 = Sh3-1, f2 = Sh3-2, f3 = Lt3

Hình 3-6: Độ võng sàn có tính tới từ biến, võng, nứt

Chuyển vị max:( Theo TCVN 5574/2012)

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

Tính toán và bố trí cốt thép

Cốt thép sàn AIII→ Rs = 365 MPa

Chọn a = 20 mm → ho = h - a Áp dụng công thức tính toán: b 0 m 2 m s b 0 s

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

 àmin: tỷ lợ̀ cốt thộp tối thiểu, thường lấy àmin = 0.1%

 àmax: tỷ lợ̀ cốt thộp tối đa

Bảng 3-6: Kết quả tính toán thép sàn

Thép sàn tầng điển hình

Trục Kí hiệu M Trip Bề rộng

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ KHUNG

GIỚI THIỆU CHUNG

Công trình gồm 18 tầng điển hình, 2 tầng hầm, 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 X5 và khung trục Y3 của block A

CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC

Chọn sơ bộ kích thước cấu kiện trong mô hình rồi kiểm tra bằng chức năng Design trong ETABS:

Kích thước được chọn phần trên tính sàn.

CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG

Tính toán tải gió

Theo TCVN 2737 : 1995: Gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió Công trình cao 59.4 m > 40 m nên tải gió gồm thành phần tĩnh và thành phần động Tải trọng gió bao gồm hai thành phần:

Thành phần tĩnh của gió

Thành phần động của gió

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 × k × c

 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 địa hình B, 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

 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  = 1.2

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 (Wtcx là lực gió tiêu chuẩn theo phương X và Wtcy là lực gió tiêu chuẩn theo phương Y, lực gió bằng áp lực gió nhân với diện tích đón gió) 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 4-1: Tổng hợp gió tĩnh

Tên tầng Chiều cao tầng (m)

Tải tính toán thành phần tĩnh (KN)

Tên tầng Chiều cao tầng (m)

Tải tính toán thành phần tĩnh (KN)

Do công trình cao 59.4 m > 40 m nên phải tính đến thành phần động của tải gió Để xác định được thành phần động của tải trọng gió thì cần xác định tần số dao dộng riêng của công trình

Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học:

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

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

- Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn

- Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn (phân bố đều trên sàn), hoạt tải (phân bố đều trên sàn) TCVN 2737 :

1995 và TCXD 229 : 1999 cho phép sử dụng hệ số chiết giảm đối với hoạt tải, tra bảng

1 (TCXD 229 : 1999), lấy hệ số chiết giảm là 0.5

Hình 4.1: Sơ đồ tính động lực học của gió

Việc tính toán tần số dao động riêng của 1 công trình nhiều tầng là rất phức tạp, do đó cần phải có sự hỗ trợ của các chương trình máy tính Trong đồ án này phần mềm ETABS được dùng để tính toán các tần số dao động riêng của công trình

Mass source = 1 Tĩnh tải + 0.5Hoạt tải Trong TCVN 2737:1995, quy định chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với s dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa mãn bất đẳng thức: s L s 1 f  f f 

Trong đó: fL được tra trong bảng 9 TCVN 2737:1995, đối với kết cấu sử dụng bê tông cốt thép, lấy δ = 0.3, ta được fL = 1.3 Hz

Bước 1 : Xác định tần số dao động riêng

Bảng 4-2: Bảng kết quả 12 Mode dao động

Mode Period Tần số f L (1/s) UX UY RZ Dao động

Nhận xét: Tần số dao động riêng: fs < fL = 1.3Hz < fs+1 Vì vậy, theo mục 6.16 TCVN 2737:1995, ta cần tính toán thành phần động của gió có kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình tương ứng với 6 dạng dao động đầu tiên Tuy nhiên do dạng dao động 4 là xoắn nên ta không kể trong tính toán

QUY TRÌNH TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN ĐỘNG TẢI TRỌNG GIÓ

Thông tin địa điểm xây dựng

Tính toán thành phần tĩnh

Tính toán thành phần động No

Xác định s dạng dao động cần tính fs < fL < fs+1

Tính toán thành phẩn động (Do xung và do lực quán tính)

Mj – Khối lượng tập trung tầng j ξi - hệ số động lực

Bước 2 : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc tại mặt đất được xác định theo công thức:

Bước 3 : Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình

 WP(ij): lực, đơn vị tính toán kN

 Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, T

 i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên

 i: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần

- Xác định Mj: Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)

- Xác định i : Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động:

Hình 4.2: Xác định hệ số i

 Hệ số tin cậy tải trọng gió lấy  = 1.2

 fi: Tần số dao động riêng thứ i

 Wo: Giá trị áp lực gió Lấy bằng 0.83 kN/m 2 Công trình bằng BTCT với  = 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị (TCVN 2737:1995)

Hệ số i được xác định theo công thức: n ji Fj j 1 i n

 yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i

 WFj - giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, được xác định theo công thức:

 Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m 2 )

 Sj: diện tích đón gió phần công trình thứ j (m 2 )

 : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với dạng dao động khác nhau của công trình, không thứ nguyên Khi tính toán với dạng dao động thứ I thì  lấy bằng 1, còn đối với các dạng dao động còn lại,  lấy bằng1

 Giá trị 1 được lấy theo bảng 10, TCVN 2737 : 1995, phụ thuộc vào 2 tham số ρ và χ Tra bảng 11, TCVN 2737 : 1995 để có được 2 thông số này, a và b được xác định như hình sau (mặt màu đen là mặt đón gió):

Hình 4-3: Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan 

Bảng 4-3: Các tham số ρ và χ

Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ρ χ

Bảng 4-4: Bảng tính gió động (Block A)

Hệ số áp lự c độ ng ζ j

Hệ số tươ ng qu an kh ông gia n ν

Các thành phần động theo phương x

Hệ số tươ ng qu an kh ông gia n ν

Hệ số áp lực độn g ζ j

Hệ số tươ ng qua n khô ng gian ν

Các thành phần động theo phương y

W PY (kN) f 1y = 0.375 f 2y = 0.534 ε 1 ξ 1 Ψ 1 y 1 W pj 1 ε 2 ξ 2 Ψ 2 y 2 W pj 2 Dạn g 1

Bảng 4-5: Bảng tính gió động (Block B)

Hệ số tươ ng qu an kh ôn g gia n ν

Hệ số tươn g quan khôn g gian ν

W PY (kN) f 1y = 0.375 f 2y = 0.534 ε 1 ξ 1 Ψ 1 y 1 W pj 1 ε 2 ξ 2 Ψ 2 y 2 W pj 2 Dạng

Bảng 4-6: Tổng hợp gió ( block A )

Gió tĩnh (kN/m2) Gió động (kN/m2) Vị trí Tâm khối lượng

Phương x Phương y Phương x Phương y Phương x Phương y

Bảng 4-7: Tổng hợp gió ( block B )

Gió tĩnh (kN/m2) Gió động (kN/m2) Vị trí Tâm khối lượng

Phương x Phương y Phương x Phương y Phương x Phương y

4.3.1.3 Nội lực và chuyển vị do tải trọng gió

Nội lực cho thành phần tĩnh và động của tải gíó xác định như sau: s t d 2 i i 1

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

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

 X d i : Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra khi dao động ở dạng thứ i, ở đây ta xem là tải thành phần động

 s: số dạng dao động tính toán

Tạo ra 4 trường hợp tải bao gồm:

- Gió tĩnh theo phương X: GTX

- Gió tĩnh theo phương Y: GTY

- Gió động theo phương X : GDX

- Gió động theo phương Y : GDY

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

- Gió theo phương X: GIOX = GDX “+” GTX

- Gió theo phương Y: GIOY = GDY “+” GTY

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

Tải động đất

Động đất được xem như là một trong những yêu cầu bắt buộc không thể thiếu và là yêu cầu quan trọng nhất khi thiết kế các công trình cao tầng Do đó, bất kỳ công trình xây dựng nào nằm ở phân vùng về động đất phải tính toán tải trọng động đất

Tác dụng của động đất lên công trình xây dựng được hiểu là sự chuyển động kéo theo của công trình khi mặt đất chuyển động hỗn loạn theo thời gian Khi công trình chuyển động sẽ phát sinh các lực quán tính, được gọi là lực động đất Khi có lực động đất tác dụng, công trình sẽ xuất hiện các phản ứng động lực (chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất, biến dạng …) gọi là phản ứng

Việc tính toán tải trọng động đất được thực hiện theo TCVN 9386 : 2012 và sự trợ giúp của phần mềm ETABS

Theo TCVN 9386 : 2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động

Với chu kì T= 2.868s nên không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương: 1 4T C 2.4s

  (điều 4.3.3.2 TCVN 9386 : 2012) Trong đồ án này tải trọng động đất sẽ được tính toán theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (điều 4.3.3.3 TCVN 9386 : 2012)

Tính toán động đất thêo phương pháp phổ phán ứng

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp động lực học kết cấu sử dụng phổ phản ứng động lực của tất cả các dạng dao động ảnh hưởng đến phản ứng tổng thể của kết cấu Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà (xem 4.3.3.3.1 - TCVN 9386 : 2012)

Các giá trị cho các tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi theo phương đứng được cho trong Bảng 3.3 TCVN 9683:2012 đối với các loại đất nền A, B, C, D, E

Quy trình tính toán tiến hành tính toán theo các bước sau:

- Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng của nhà

- Xác định phổ thiết kế Sd (T) theo phương nằm ngang

- Theo điều 3.2.2.5 của TCVN 9386 : 2012 thì: Phổ thiết kế Sd (T) theo phương nằm ngang được xác định bằng các biểu thức sau (đối với nhà cao tầng ta chỉ xét đến thành phần nằm ngang của tác động động đất)

 Sd (T) là phổ thiết kế

 q là hệ số ứng xử: q = 3.9

 β = 0.2 hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang

 Công trình xây dựng ở Quận 9, TP Hồ Chí Minh theo Phụ lục H (Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính) của TCVN 9386 : 2012 thì đỉnh gia tốc nền agR được xác định như sau:

Bảng 4-8: Thông số đất nền tính động đất

 TB (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

 TC (s) là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

 TD (s) là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng

 Đất nền: có SPT 12-50 => loại C  S = 1.15, TB = 0.2s, TC = 0.6s, TD = 2s

 Hệ số tầm quan trọng  = 1 (Phụ lục E TCVN 9386 : 2012)

 Công trình tại quận 9  Gia tốc nền agR / g = 0.0747

 Vậy theo TCVN 9386:2012 thì 0.04 g  a g  0.0747 g  0.08 g chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ

 Hệ số ứng xử theo phương ngang q = 3.9

Bảng 4-8: Kết quả tính phổ theo phương ngang Địa điểm xây dựng:

Tỉnh, thành Thành phố Hồ Chí Minh

9 Đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR 0.7328

Hệ số tầm quan trọng γ 1 1.00

Hệ số ứng xử theo phương ngang q 3.90

Hệ số ứng xử theo phương đứng q 1.50

Kinh độ Vĩ độ Gia tốc nền

Giới hạn dưới của chu kỳ T B 0.20

Giới hạn trên của chu kỳ T C 0.60

Giá trị xđ điểm bắt đầu của pứ dịch chuyển

Phổ thiết kế theo phương ngang

T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd

Phổ thiết kế theo phương ngang

T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd

4.3.3.1 Tổ hợp các thành phần tác động động đất theo phương ngang

Tổ hợp theo phương pháp lấy 100% hệ quả tác động động đất của một phương cùng với 30% hệ quả tác động động đất gây ra theo phương còn lại: (TCVN 9386:2012)

4.3.3.2 Tính toán động đất bằng phần mềm Etabs 2016

Bước 1: Khai báo phổ phản ứng

Click chọn menu Define => Response Spectrum Functions

Hình 4-1: Khai báo phổ phản ứng

Click chọn Spectrum from File => Add New Function Nhập phổ dao động cho công trình như sau:

- Tại mục Values are: chọn Period vs Value

- Nhấn vào Browse => chỉ đến file phổ dao động ở dạng text đã lập trước đó

Sau đó click vào Disphlay Graph sẽ được dạng phổ dao động

Bước 2: Khai báo trường hợp tải trọng động đất

Vào menu Define => Loadcase =>Response Spectrum Case => Add New Spectrum

+ Input Response Spectrum nhập các giá trị thích hợp

Hình 4-2: Khai báo trường hợp tải trọng động đất

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Bảng 4-9: Tổ hợp nội lực từ các trường hợp tải

Tổ hợp Thành phần Kiểu tổ hợp

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ TẠI ĐỈNH CÔNG TRÌNH

Hình 4-3: Mô hình khung bằng phần mềm etabs 2016

Sử dụng tổ hợp sau để kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

6 TH6 TT + 0.9HT + 0.9WX ADD

7 TH7 TT + 0.9HT - 0.9WX ADD

8 TH8 TT + 0.9HT + 0.9WY ADD

9 TH9 TT + 0.9HT - 0.9WY ADD

10 TH10 TT + 0.9HT + 0.63WX + 0.63WY ADD

11 TH11 TT + 0.9HT - 0.63WX + 0.63WY ADD

12 TH12 TT + 0.9HT + 0.63WX - 0.63WY ADD

13 TH13 TT + 0.9HT - 0.63WX - 0.63WY ADD

16 TH16 TT + 0.3HT + QX ADD

17 TH17 TT + 0.3HT + QY ADD

18 THBAO TH1+TH2+TH3+… +TH16+TH17 ENVE

Bảng 4-10: Chuyển vị đỉnh công trình

Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh nhà: fmax = 0.074781m

Chiều cao nhà tại tầng thượng: H = 56.1 m

Theo TCVN 5574 : 2012 : fmax = 0.074781m < [f] = H/500 = 0.1122 m nên công trình thỏa điều kiện chuyển vị đỉnh

Bảng 4-11: Chuyển vị lệch tầng của công trình

Theo TCVN 5574 : 2012 : fmax = 0.001684m < [f] = hs/500 = 0.0066 m nên công trình thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng

Theo điều 3.2 TCVN 198:1997, nhà cao tầng BTCT có tỉ lệ chiều dài trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật dưới tác dụng của động đất và tải gió Ta có:

B    nên không cần kiểm tra khả năng chống lật của công trình dưới tác dụng của tải ngang.

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ KHUNG TRỤC X5 VÀ KHUNG TRỤC Y3

Tính thép cho dầm TCVN 5574-2012

4.6.1.1 Tính toán cốt thép dọc

Cốt thép trong dầm được tính toán theo cấu kiện chịu uốn Tuy nhiên, để thuận tiện ta tiến hành viết 1 chương trình tính toán cốt thép cho dầm với số liệu xuất ra từ ETABS Dữ liệu được xuất ra từ ETABS là biểu đồ bao Moment của tất cả các tổ hợp Việc tính toán được thực hiện tại tại 3 tiết diện nguy hiểm tuân theo biểu đổ bao nội lực

 Giả thiết a = h/10 cm  ho = h – a Áp dụng công thức tính toán: b o m 2 m s b o s

Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau: min max

 àmin: tỷ lợ̀ cốt thộp tối thiểu, thường lấy: àmin = 0.05% àmax: tỷ lợ̀ cốt thộp tối đa, thường lấy: b max R R s s sc,u

    Tính cốt thép cho dầm D1( B25 )

Xuất kết quả nội lực từ mô hình ETABS , ta lấy momen 6 điểm gồm 2 điểm biên và 1 điểm giữa dầm cho 2 trường hợp tổ hợp bao Max và Min

( Để tránh trường hợp cốt thép không đủ do monent dương ở gối và moment âm ở giữa nhịp) Áp dụng công thức tính dầm như trên ta được bảng kết quả tính thép dầm

Kết quả thép dọc hệ dầm tầng 3 được đính kèm trong phụ lục

4.6.1.2 Cấu tạo kháng chấn cho dầm

Trong TCVN 9386 : 2012 (Mục 5.4.3.1.2), theo giá trị gia tốc nền thiết kế: g I gR a   a , 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 = 0.07g  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 6 mm

Khoảng cách s của các vòng cốt đai (tính bằng mm) không được vượt quá:

 dbL là đường kính thanh cốt thép dọc lớn 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

Tính toán cốt đai dầm B6(250x500)

Dầm có tiết diện 250x500 mm, chiều dài L=8.2m

Giá trị lực cắt lớn nhất do tổ hợp có tải trọng động đất gây ra ở tại vị trí gối là

Qmax.7652 (được xác định từ tổ hợp THBAO) Điều kiện tính toán cốt đai:

 f =0 hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén

 n =0 hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc

Thông số tính toán cốt đai:

- Chọn thép AI làm cốt đai có R sw  175 MPa R ; s  R sc  225 MPa

- Lớp bêtông bảo vệ a = 50mm h0P0-50E0mm

- Chọn thép 8 làm thép đai, đai 2 nhánh Asw=1.01 cm 2

 Bêtông không đủ khả năng chịu cắt nên phải bố trí thêm cốt đai

- Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán

Với  b 2 =2 đối với bêtông nặng

- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

- Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo (tại gối)

- Khoảng cách cốt đai theo điều kiện kháng chấn:

 ; 24 ; 225;8d  min 125;192; 225; 200   125 min 4 bL bL kc h b mm s   

Vậy khoảng cách thiết kế của cốt đai là smin s s tt ; m ax;s s ct ; kc 100mm

Chọn khoảng cách thiết kế cốt đai là s = 100mm

Kiểm tra lại điều kiện Q 0.3   w l bl b R bh b 0

0.3   wl bl b R bh b 0 0.3 125 0.847 1 170 0.25 0.45 607       kN > Q Thỏa điều kiện

Kiểm tra điều kiện đặt cốt xiên:

Vậy không cần đặt cốt xiên

Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo (tại nhịp)

2 2 min 300 12d 300 ct h mm s mm mm

Chọn cốt đai theo cấu tạo ứ8a200

Các dầm còn lại bố trí cốt đai như dầm B2

Tính thép cho cột

Cốt thép trong cột được tính toán như cột chịu nén lệch tâm xiên Dữ liệu được xuất ra từ ETABS là biểu đồ Moment của tất cả các tổ hợp (Trừ tổ hợp bao)

Phương pháp tính toán gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép Điều kiện áp dụng: 0.5 x 2 y

Xét tiết diện có các cạnh Cx, Cy Cốt thép được đặt theo chu vi phân bố đều hoặc cốt thép đặt theo phương cạnh ngắn có mật độ dày hơn

Tiết diện chịu lực nén N, Moment uốn Mx và My,độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ số ηx, ηy Moment đã gia tăng Mx1 = ηx × Mx;

My1 = ηy × My Tùy theo tương quan giữa giá trị Mx1; My1 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong 2 mô hình tính toán theo phương X hoặc phương Y Điều kiện và kí hiệu theo bảng sau:

Bảng 4-13: Điều kiện xác định mặt phẳng tính toán cột

Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện x1 y1 x y

 Xác định hệ số ảnh hưởng uốn dọc x, y,

Nếu >28   tính theo công thức :

 Tính độ mảnh  theo 2 phương như sau: x x

L 7 0 l 0   với L là chiều cao tầng ( Đối với cột của khung nhà nhiều tầng liên kết giữa cột và dầm là cứng, sàn đổ toàn khối )

0.288Cx 0.288Cy :bán kính quán tính của tiết diện

 Với lực nén tới hạn Ncr có thể được xác định theo công thức gần đúng: b x b y crx 2 cry 2 x 0 y0

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay được xác định như sau: x ax

  Độ lệch tâm ngẫu nhiên do: sai lệch kích thước hình học khi thi công, do cốt thép đặt không đối xứng, do trục của cấu kiện không thẳng, do bê tông không đồng nhất

Hình 4-10: Mômen và lực tác dụng lên cột

 Moment tương đương (quy đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng) b

 Xác định độ lệch tâm tính toán ban đầu eo

 Hệ siêu tĩnh eo=max(e1,ea) Độ lệch tâm tĩnh học: e 1  M N

- TH1: :Lệch tâm rất bé 0.3 h e

Lệch tâm rất bé tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e:

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi nén đúng tâm:

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast: b sc b e e st R R bh

- TH2: Nén lệch tâm bé 0.3 h e

Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức gần đúng sau:

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:

- TH3: Nén lệch tâm lớn 0,3 h e

4.6.2.2 Tính toán thép đai cột

Cốt đai trong cấu kiện nén lệch tâm trình tự tính toán giống như đối với dầm, cần thêm vào thành phần  n ở các công thức tính khoảng cách đai:

2 b4 n b bt 0 max 2 φ (1+ φ )γ R bh s Q Trong đó:  n - hệ số xét ảnh hưởng của lực nén dọc N n b bt 0 φ = 0.1 N 0.5 γ R bh 

Bảng 4-14: Nội lực cột C20 sử dụng tính toán điển hình

Story Column Load Case/Combo Station P M2(My) M3(Mx) m kN kN-m kN-m

Kích thước tiết diện cột 300×300(mm 2 )

- Chọn thép AIII có R s  R sc  365 MPa

Tính toán độ mảnh theo 2 phương

Moment sau khi tăng thêm

Xét phương tính toán chính

 Vậy độ lệch tâm theo phương Ynhiều hơn

Tính toán độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay

Hệ số chuyển đổi h0 = h – a = 300 – 40 = 260 (mm)

Xác định độ lệch tâm tính toán ban đầu e0:

- Độ lệch tâm tĩnh học: e 1 M N/ 63.3 / 438.86100 14.42   cm

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a 2   cm

Hệ siêu tính  e 0 max e e  1, a 14.42  cm

 Cột lệch tâm lớn

Tính thép cho vách

Thông thường, các vách cứng dạng công xôn 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 mô ment ngoài mặt phẳng

Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy, chỉ xét tổ hợp nội lực gồm: N,

Hình 4-4: Nội lực trong vách Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ Moment Lực dọc trục được giả thiết là phân bố dều trên toàn bộ chiều dài vách

Giả thuyết tính toán Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bê tông và cốt thép chịu

Xét vách cứng chịu tải trọng N, M như sau

Hình 4-5: Biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách

Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu Moment Xét vách chịu lực dọc trục N và Moment uốn trong mặt phẳng M, Moment này tương đương với 1 cặp ngẫu lực đặt ờ hai vùng biên của vách

Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên l,r b l r

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: o b b s s

Rb, Rs: Cường độ tính toán chịu nén của BT và của cốt thép

Ab, As: diện tích tiết diện BT vùng biên và của cốt thép dọc

: hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định theo công thức thực nghiệm

 i : độ mảnh của vách Với: lo: chiều dài tính toán của vách imin: bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh

 imin = 0.288b Khi   28: bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy  = 1.Thiên về an toàn lấy  = 0.8

Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén: b b nen s s

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 s s

- 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 vách

- Khi tính ra As < 0: đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo Theo TCXDVN 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

Trong tính toán nội lực vách này ta chọn hàm lượng thép dọc cấu tạo của các vùng:

Kiểm tra phần vách 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

Tính toán cốt thép ngang trong vách được thực hiện tương tự như trong dầm

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: s 1.5b s 30 cm

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo TCXD 198 : 1999 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 0.6%    3.5% (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 bình và mạnh)

+ Do Moment có thể đổi chiều nên cốt thép vùng biên As = max (As keo; As nen)

Bảng 4-15: Nội lực vách sử dụng tính toán điển hình

Story Pier Load Case/Combo Loc N M2(Mx) M3(My) kN kN-m kN-m

Kích thước tiết diện cột 250×2100(mm 2 )

- Chọn thép AIII có R s  R sc  365 MPa

Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên l,r b l r

- Diện tích mặt cắt vách: A T   p L 0.25 2.1 0.525(  m 2 )

Tính diện tích của cốt thép

Do Moment có thể đổi chiều nên cốt thép vùng biên A sl  A sr  A st 1711(mm 2 )

Chọn thép cho vùng biên là: 6 20 A sc 1884(mm 2 )

TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ MÓNG

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Bảng 5-1: Thống kê địa chất công trình

Hệ số rỗng Độ rỗng (%) Độ bão hòa (%)

Giới hạn Atterberg Thí nghiệm cắt Thí nghiệm nén N SPT

Từ Đến Tự nhiên Khô Đẩy nổi

Chỉ số dẻo Độ sệt

Hệ số nén lún (kPa -1 )

Mô đun biến dạng (kPa) m m W% γo γk γđn Gs eo n So WL WP IP IL φ C a100-200 E

Bùn sét, xám xanh đen, trạng thái chảy

Cát pha lẫn dăm sạn thạch anh, xám nâu, xám đen, xám trắng, trạng thái dẻo

Sét pha, xám trắng, xám nâu, trạng thái dẻo mềm – dẻo cứng

42.7) vàng, xám trắng, trạng thái dẻo

Sét, xám trắng – nâu, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng

Cát pha lẫn dăm sạn thạch anh, vằng nâu – xám trắng, nâu vàng, trạng thái dẻo

Sét, nâu – xám trắng, vàng, vàng tím, trạng thái nửa cứng, cứng

Cát pha, vàng – xám trắng, trạng thái dẻo

PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI

Sơ bộ kích thước cọc

a Sơ bộ kích thước tiết diện

Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc: h dai 2m

Chọn chiều sâu đặt móng: h m 6 2 8m Đỉnh cọc nằm ở cao trình 7.5m (so với mặt đất tự nhiên)

Chiều dài cọc thực tế L tte  70   m

Chiều dài cọc tính toán L tt 69.5   m

Chiều sâu cọc:  77.5   m (tính từ code 0,000) Trong đó, ngàm vào đài là

0,1 m và phần đập đầu cọc là 0, 4   m

Chọn đường kính cọc D1 m Suy ra: A b R 2 3.14 0.5 2 0.785m 2 b Sơ bộ vật liệu cọc

Cốt thép dọc loại AIII : R s  365 Mpa ; R sc  365 MPa Đối với cọc chịu nén: hàm lượng thép dọc 0.4 0.65%

Cốt đai chọn loại AI : R s  225 Mpa

Chọn bê tông cọc cấp độ bền B30 (Mác 400) :

Tính toán sức chịu tải của cọc

5.2.2.1 Theo vật liệu làm cọc (TCVN 5574 -2012)

Sức chịu tải vật liệu làm cọc tính theo công thức:

 '  vl cb cb b b sc sc

 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)

 Rb - Cường độ chịu nén của bê tông

 Ab - Diện tích mặt cắt ngang cọc

 Rsc - Cường độ chịu nén cốt thép

 Asc - Diện tích cốt thép

  -Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc

76 ν = 0,7 (đỉnh cọc ngàm vào đài và mũi cọc treo trong đất)

 Vậy sức chịu tải của vật liệu làm cọc là:

0.6 0.85 0.7 17 0.785 10 365 37.68 10 4772 vl cb cb b b sc sc

5.2.2.2 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 10304: 2014)

Sức chịu tải cực hạn Rc,u của cọc khoan nhồi được xác định theo công thức:

 fi : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i

 li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

 u = 3.14 m : Chu vi tiết diện ngang thân cọc

 Ab = 0.785 m 2 : Diện tích mặt cắt ngang của cọc

 γc : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, γc = 1

 γcq : hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi, γcq = 1

 γcf : hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, γcf = 0.9;

 qb : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

 γ'1 = 10.7 kN/m 3 : dung trọng tính toán trung bình dưới mũi cọc

 γ1: dung trọng tính toán trung bình trên mũi cọc

 α1, α2, α3, α4 hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng 6 nhân với hệ số chiết giảm 0.9 theo TCVN 10304-2014

Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc :

 Sức chịu tải cần tìm:

 Sức chịu tải cho phép:

-  o : hệ số điểu kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dựng móng cọc, lấy bằng 1.15 trong móng nhiều cọc

-  n : hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.15

-  k : hệ số tin cậy theo đất : móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất biến dạng lớn, số lượng cọc trong móng từ 1-5 cọc

5.2.2.3 Theo chỉ tiêu cường độ đất nền: (Phụ lục G1,G2 TCVN 10304:2014)

Sức chịu tải cuc hạn của cọc theo đất được xác định theo công thức:

 li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

 u = 3.14(m) : Chu vi tiết diện ngang thân cọc

 Ab = 0.785(m2): Diện tích mặt cắt ngang của cọc

 qb : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc b ' c q cN

 c = 36.7 (kN/m 2 ) – lực dính của lớp đất dưới mũi cọc

 N c ' 6 - Hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc (tra bảng G.1 TCVN 10304-

 f i   k i  v ' tan   c: đối với đất rời

+ k i : hệ số áp lực ngang của đất lên cọc (tra bảng G.1 TCVN 10304-

 v : ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng tại giữa lớp đất

+  : góc ma sát trong trung bình lớp đất thứ “i”

+ c: lực dính của lớp đất

+ cu,i là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của lớp đất thứ i trên thân cọc cu,i 6, 25Nc,i  kPa

+ α là hệ số xác định theo trên biểu đồ Hình G.1 ( TCVN 10304 – 2014)

Hình 5-1: Biểu đồ xác định hệ số α

Bảng 5-2: Xác định thành phần kháng của đất lên thành cọc (theo chỉ tiêu cường độ đất nền)

Lớp li N c,i Cu,i α ϕ c σ ' v k i fi fi.li

Lớp 1: Bùn sét, xám xanh đen, trạng thái chảy

Lớp 2: Cát pha, xám đen, trạng thái dẻo 9.6 13 - - 22.333 9 71.52 0.5 23.690311 227 Lớp 3B: Sét pha, xám trắng, trạng thái dẻo mềm

Lớp 4: Cát pha, xám trắng, trạng thái dẻo

Lớp 5: Sét pha, xám trắng, trạng thái dẻo cứng

Lớp 6: Cát pha lần sỏi sạn thạch anh, vàng nâu - xám trắng, trạng thái dẻo

Lớp 7: Sét, vàng - xám trắng, trạng thái cứng

 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất cần tìm: i b i b

 Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

-  o 1.15; n 1.15tương tự như sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất

5.2.2.4 Theo SPT (Phụ lục G.3.2 TCVN 10304:2014)

Trong thực hành thiết kế hiện nay phổ biến tính toán sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) dùng 2 công thức Meyerhof và công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản Ở đây ta dùng công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản

Sức chịu tải trọng nén cưc hạn:

 qb0Np :là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (Np là chỉ số SPT trung bình khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc)

 li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

+ Ns,i : chỉ số SPT trung bình của lớp đất rời thứ i trên thân cọc

+ cu,i : cường độ sức kháng cắt không thoát nước của lớp đất thứ i trên thân cọc cu,i 6, 25Nc,i  kPa

+ Nc,i : chỉ số SPT trung bình của lớp đất dính thứ i trên thân cọc

+ p là hệ số xác định theo trên biểu đồ Hình G.2 TCVN 10304-2014

+ f L  1: đối với cọc khoan nhồi

Hình 5-2: Biểu đồ xác định hệ số αp

Bảng 5-3: Xác định thành phần kháng của đất lên thành cọc (theo SPT)

Lớp li N i Cu,i σ ' v Cu,i/σ'v α p f L fi fi.li

Lớp 1: Bùn sét, xám xanh đen, trạng thái chảy

Lớp 2: Cát pha, xám đen, trạng thái dẻo 9.6 13 - - - 43.33 416

Lớp 3B: Sét pha, xám trắng, trạng thái dẻo mềm

Lớp 4: Cát pha, xám trắng, trạng thái dẻo 10.2 25 - - - 83.33 850

Lớp 5: Sét pha, xám trắng, trạng thái dẻo cứng

Lớp 6: Cát pha lần sỏi sạn thạch anh, vàng nâu - xám trắng, trạng thái dẻo

Lớp 7: Sét, vàng - xám trắng, trạng thái cứng 0.9 50 312.5 692.2 0.45146 0.89339 1 279.19 251

 Vậy sức chịu tải trọng nén cần tìm:

-   k 3: với công trình vĩnh cửu, dài hạn, các kết cấu quan trọng

5.2.2.5 Tổng hợp sức chịu tải:

Bảng 5-4: Tổng hợp sức chịu tải của cọc Sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền R 1' c,u (kN) 4445

Sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền R 2' c,u (kN) 10042 Sức chịu tải cho phép của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn R 3' c,u (kN) 8362

Sức chịu tải cho phép của cọc theo vật liệu Rvl (kN) 4772

Rtk = min (Rc,u1 ; Rc,u2 ; Rc,u3) (kN) 4445

Các giá trị sức chịu tải theo đất nền ở trên là giá trị chịu tải cực hạn của nền đất, khi tính toán cần kể đến các hệ số như hệ số tinh cậy của nền đất, hệ số tầm quan trọng của công trình và hệ số điều kiện làm việc của móng, lấy theo chỉ dẫn từ điều 7.1.11 TCVN 10304:2012 Các hệ số trên sẽ ràng buộc giá trị tính toán thiết kế cọc nhỏ hơn giá trị tải cho phép của vật liệu nên có thể nhận thấy việc sử dụng vật liệu và độ sâu cọc bố trí như trên là khá hợp lý về mặt kinh tế và khả năng chịu tải

 Vậy giá trị sức chịu tải cực hạn của đất nền sử dụng trong tính toán vách đơn là: R tk

Tính toán móng

 Công thức xác định số lượng cọc max tk n N

   : móng chịu tải lệch tâm

Bảng 5-5: Sơ bộ bố trí cọc khoan nhồi móng M2

Pier Lable Tên móng N  R tk n

Hình 5-3: Mặt bằng bố trí móng M2 Chiều sâu đặt móng

Tính toán phương án móng cọc đài thấp, khi đó cọc hoàn toàn chịu nén và không chịu uốn, với tải trọng do công trình truyền xuống bao gồm lực đứng N, lực ngang Q và momen M Chọn chiều sâu chôn đài theo điều kiện lực ngang tác dụng lên móng Q cân bằng với tổng áp lực đất bị động tác dụng lên đài móng Ep

    với γ,φ : dung trọng và ma sát trong của đất (phần đất nằm trên đáy đài)

Bd = 4.4(m) : bề rộng đài móng (phần thẳng góc với lực ngang Q= Fx)

Chọn chiều sâu đặt đài nằm trong lớp 1 có γ = 4.8(kN/m 2 ), φ = 24°39’

Khi đó chiều sâu đặt đài là

Vậy chiều sâu chôn móng Df = 2 (m) thỏa mãn

Trong đó: N P V; x V 2 ;V y V M 3 ; x M M 2 ; y M 3 Bảng 5-6: Phản lực chân vách móng M2

Trường hợp VX VY N Mx My

Kiểm tra điều kiện tải tác dụng lên đầu cọc

 Kiểm tra trường hợp Ntt-max

Diện tích thực tế của đài: F d   b l 4.4 4.4 19.36(  m 2 )

Trọng lượng tính toán thực tế của đài :

Lực dọc tính toán tại đáy đài N tt N 0 tt N d tt 11922.69 936  12890.69( KN )

Mômen tính toán tại đáy đài : Chiều cao đài móng H d  2( ) m

Lực truyền xuống các cọc: max,min max max

Bảng 5-7: Phản lực đầu cọc móng M2

Cọc n N tt M tt X M tt Y xi yi x 2 i y 2 i ∑x 2 i ∑y 2 i Pi

Hệ số ảnh hưởng của nhóm cọc:

=> Điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa

 Kiểm tra trường hợp Mtt(y)-max

Lực dọc tính toán tại đáy đài N tt N 0 tt N d tt 10295 968 11263(  KN )

Mômen tính toán tại đáy đài : Chiều cao đài móng H d  2( ) m

Lực truyền xuống các cọc: max,min max max

Bảng 5-8: Phản lực đầu cọc móng M2

Cọc n N tt M tt X M tt Y xi yi x 2 i y 2 i ∑x 2 i ∑y 2 i Pi

4 4 11263 -2.58 293.87 1.5 1.5 2.25 2.25 9 9 2857 Hệ số ảnh hưởng của nhóm cọc:

11263(kN ) 14135(kN ) tt tt d m tk

=> Điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa

KẾT LUẬN: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu

Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm SAFE 12:

- Xác định độ cứng lò xò: k N

 S Theo Phụ lục B – TCVN 10304 -2014, độ lún cọc đơn có thể tính theo kinh nghiệm theo biểu thức của Vesic (1977):

Trong đó : D: đường kính cọc Q: tải trọng tác dụng lên cọc A: diện tích tiết diện ngang của cọc L: chiều dài cọc

E: modun đàn hồi của vật liệu Độ cứng lò xo k: tt o c

- Kết quả phản lực đầu cọc thu được

Hình 5-4: Phản lực lớn nhất đầu cọc móng M2

 Nhận xét : Giá trị Pmax và Pmin thu được từ mô hình và kết quả tính tay có chênh lệch nhau nhưng không nhiều Nên ta lấy theo máy để tính toán

Kiểm tra ổn định nền và độ lún cho móng a) Kiểm tra ổn định nền

Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc Nmax ứng với giá trị tiêu chuẩn Gần đúng lấy NN tt /1.15

Góc ma sát trong trung bình

Hình 5-7: Khối móng quy ước (7.4.4 TCVN 10304 – 2014) Kích thước đáy đài theo chu vi nhóm cọc biên

Kích thước khối móng quy ước

( ) 200849 qu qu qu qu tb n

W B L H   g       kN Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng:

902( ) 15.3 15.3 tc tc qu qu tc tb qu qu

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng max min

10368 200849 107.79 1959.07 15.3 15.3 596.9 596.9 899 tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y

6 tc tc tc xqu x y qu tc tc tc yqu y x qu x y

905( ) 899( ) 902( ) tc tc tc tb p kPa p kPa p kPa

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

Hình 5-8: Bảng tra hệ số A,B,C

 m1 = 1 – hệ số điều kiện đất nền

 m2 = 1 – hệ số điều kiện công trình

 ktc=1.1 – hệ số tin cậy(lấy từ bảng thống kê)

 Góc ma sát trong dưới đáy khối móng quy ước  = 17.63 o

 b = 15.3m – Kích thước cạnh bé khối móng quy ước

 h = Hqu = 71.5 m – chiều cao khối móng quy ước

 γ’ = 9.53 (kN/m 3 ): dung trọng trung bình của đất nền trên đáy móng

  = 10.7 (k N/m 3 ): dung trọng của đất nền dưới đáy móng

902( ) 2078( ) tc tc tc tb tc p kPa R kPa p kPa R kPa

 Vậy : Thỏa mãn điều kiện áp lực lên đất nền tại mặt phẳng mũi cọc b) Kiểm tra độ lún cho móng

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày hi=0.5m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện σi bt ≥ 5 σi gl (vị trí ngừng tính lún) với: Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước bt qu 2 qu

 Áp lực gây lún ở đáy khối móng quy ước: gl tc bt 2

 , không cần kiểm tra lún cho móng

Công thức chung xác định lực chống xuyên trên diện tích hạn chế (theo mục 6.2.5.4

 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

 um là chu vi trung bình của mặt nghiên xuyên thủng

 ho là chiều cao làm việc của đài

Nhận xét: Vì tháp xuyên thủng phủ hết các đầu cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng

Tính thép trong đài đặt theo phương X

 Diện tích cốt thép trên 1m bề rộng đài:

Tính thép trong đài đặt theo phương Y:

 Diện tích cốt thép trên 1m bề rộng đài:

Tính toán cốt thép đài móng bằng phần mềm SAFE 12

Ta cắt 1m bề rộng bản để tính toán

Việc lấy nội lực để tính toán thép cho đài móng được lấy trực tiếp từ giá trị nội lực từ các strip đã vẽ trong mô hình

Hình 5-6: Biểu đồ moment theo dãy strip móng M2 Bảng 5-9: Tính toán cốt thép đài móng M2

(mm) (mm) (kN.m) (cm 2 /m) (cm 2 /m)

Kết quả tính toán cốt thép từ mô hình và kết quả tính tay gần giống nhau cho nên để tiện quá trính tính toán các móng khác ta sử dụng kết quả của mô hình để tính

Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm SAFE 12

-  k : hệ số tin cậy theo đất : móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất biến dạng lớn, số lượng cọc trong móng từ 6-10 cọc

Bảng 5-10: Sơ bộ bố trí cọc khoan nhồi móng M3

Diện tích thực tế của đài: F d   b l 4.4 13.4 58.96(m 2 )

Lực dọc tính toán tại đáy đài N tt  N o tt N d tt 30680.21 2948 33628KN)

Xác định độ cứng lò xò: k N

E: modun đàn hồi của vật liệu Độ cứng lò xo k: tt o c

Kết quả phản lực đầu cọc thu được

Hình 5-7: Phản lực lớn nhất đầu cọc móng M3

Hệ số ảnh hưởng của nhóm cọc:

33628(kN ) 34601(kN ) tt tt d m tk

=> Điều kiện sức chịu tải cọc thỏa

Bảng 5-11: Phản lực chân vách móng M3

Tổ hợp tương ứng Ntt-max -106.2885 -3.9688 30680.2061 -4.0006 -1188.6568 TH9

Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc Nmax ứng với giá trị tiêu chuẩn Gần đúng lấy N = N tt /1.15

Hình 5-8: Khối móng quy ước (7.4.4 TCVN 10304 – 2014) Kích thước đáy đài theo chu vi nhóm cọc biên

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng max min

922( ) 15.3 24.3 1506 948 tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y

Bảng 5-12: Bảng tra hệ số A,B,

930 2078 tc tc tc tb tc p kPa R kPa p kPa R kPa

 Vậy : Thỏa mãn điều kiện áp lực lên đất nền tại mặt phẳng mũi cọc b) Kiểm tra độ lún cho móng

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày hi=0.5m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện σi bt ≥ 5 σi gl (vị trí ngừng tính lún) với: Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước

 , không cần phải kiểm tra lún cho móng

Công thức chung xác định lực chống xuyên trên diện tích hạn chế (theo mục 6.2.5.4

 Fcx là lực chống xuyên thủng

Nhận xét: Vì tháp xuyên thủng phủ hết các đầu cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng

Hình 5-10: Biểu đồ moment theo dãy strip móng M3 Bảng 5-13: Tính toán cốt thép đài móng M3

(mm) (mm) (kN.m) (cm 2 /m) (cm 2 /m)

Lớp dưới 1000 2000 1900 2498.4 37.17 ỉ20a80 39.25 Trục Y Lớp trờn 1000 2000 1900 -630.99 8.85 ỉ14a150 10.26

5.2.3.3 Thiết kế lõi thang máy (M1)

Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm SAFE 12

-  k : hệ số tin cậy theo đất : móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất biến dạng lớn, số lượng cọc trong móng từ >21 cọc

Bảng 5-14: Sơ bộ bố trí cọc khoan nhồi móng lõi thang (M1)

Lực dọc tính toán tại đáy đài N tt  N o tt N d tt 67842.6211 8528 76371(kN)

Xác định độ cứng lò xò: k N

E: modun đàn hồi của vật liệu Độ cứng lò xo k:

Kết quả phản lực đầu cọc thu được

Hình 5-10: Phản lực lớn nhất đầu cọc móng M1 Hệ số ảnh hưởng của nhóm cọc:

=> Điều kiện sức chịu tải cọc thỏa

Bảng 5-15: Phản lực chân vách móng lõi thang (M1)

Tổ hợp tương ứng Ntt-max 508.4642 -78.7699 67482.6211 -19266.5464 -21192.5485 TH9

Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc Nmax ứng với giá trị tiêu chuẩn Gần đúng lấy N = N tt /1.15

Hình 5-11: Khối móng quy ước (7.4.4 TCVN 10304 – 2014)

Kích thước đáy đài theo chu vi nhóm cọc biên

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng: max min

957( ) 21.3 27.3 2646 2064 tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y

Bảng 5-16: Bảng tra hệ số A,B,C

959( ) 2105( ) tc tc tc tb tc p kPa R kPa p kPa R kPa

 Vậy : Thỏa mãn điều kiện áp lực lên đất nền tại mặt phẳng mũi cọc c) Kiểm tra độ lún cho móng

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày hi=0.5m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện σi bt ≥ 5 σi gl (vị trí ngừng tính lún) với: Áp lực bản thân đất nền của đáy khối móng quy ước bt qu 2 qu

 , không cần phải kiểm tra lún cho móng

Công thức chung xác định lực chống xuyên trên diện tích hạn chế (theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012) o bt m o

Hình 5-12: Tháp xuyên thủng lõi thang (M1) Nhận xét: Vì tháp xuyên thủng không phủ hết các đầu cọc nên cần phải tính xuyên thủng cho móng Xem hệ vách như một cột cứng như hình vẽ, kiểm tra xuyên thủng do hàng cột biên gây ra

 Vậy : Thỏa mãn điều kiện xuyên thủng

109 Hình 5-13: Biểu đồ moment theo dãy strip móng M1

Bảng 5-17: Tính toán cốt thép đài móng M1

(mm) (mm) (kN.m) (cm 2 /m) (cm 2 /m)

Lớp dưới 1000 2000 1900 1614 23.01 ỉ20a120 26.17 Trục Y Lớp trờn 1000 2000 1900 -564.51 7.96 ỉ14a170 9.05

TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Chọn sơ bộ tiết diện

Chọn sơ bộ hs = 250 mm

Kích thước sơ bộ dầm là (250 ×500)mm

Chiều dày vách tw = 0.25 m cho tất cả các vách

Tính toán, bố trí thép sàn phẳng

Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để tính toán

Chia sàn thành nhiều dải teo phưng X và phương Y, phân tích lấy nội lực sàn theo dải

Hình 6-2: Moment sàn phẳng theo phương x (block A)

Hình 6-3: Moment sàn phẳng theo phương y (block B)

Kiểm tra độ võng của sàn

Hình 6-4: Biểu đồ chuyển vị của sàn

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

Vậy sàn thỏa yêu cầu về độ võng

Kiểm tra chọc thủng cho sàn phẳng

Mục 6.2.5.4 của TCVN 5574:2012 thì đã có trình bày tương đối rõ ràng cách tính toán chọc thủng Bài toán chọc thủng bao gồm các bước

1 Xác định đối tượng (nguyên nhân) gây chọc thủng

2 Xác định tháp chọc thủng

3 Xác định lực chọc thủng

4 Xác định lực chống chọc thủng

Ta chọn cột có phản lực lớn nhất để kiểm tra xuyên thủng: Vách X5Y3(2100×250) với P = 576.399 kN Điều kiện kiểm tra chọc thủng cho sàn là: bt m 0

 q: Lực phân bố đều trên sàn

 Ac: Diện tích đáy lớn tháp xuyên thủng

 Um: chu vi trung bình của tháp xuyên thủng

     : diện tích truyền tải lên vách X5Y3

Vậy sàn không bị chọc thủng không cần phải gia cường cốt đai chịu cắt (dầm tích hợp)

Tính toán và bố trí cốt thép

Bê tông B30 → Rb = 17 MPa Cốt thép sàn AIII→ Rs = 365 MPa ξR = 0.563 Chọn abv = 15 mm b 00mm Áp dụng công thức tính toán: b b o m 2 m s s b b o

   Hàm lượng cốt thép: cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau:      min max s o

 àmin: tỷ lợ̀ cốt thộp tối thiểu, thường lấy àmin = 0.1% àmax: tỷ lợ̀ cốt thộp tối đa b max R s

Bảng 6-1: Bố trí thép san phẳng

Trục Kí hiệu M Trip Bề rộng M

As (cm2) Chọn thép Khoảng cách Aschon

Tiêu đề	Chung Cư SaiGon - Gaway
Tác giả	Nguyễn Đức Lĩnh
Người hướng dẫn	TS. Lê Trung Kiên
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	132
Dung lượng	8,52 MB