Kết quả tính toán thép sàn theo phương X...17Bảng 6.. Lưu đồ tính toán thép vách theo phương pháp vùng biên chịu momemt...19Hình 7.. Không kể đến biến dạng cong ngoài mặt phẳng lên các p
TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
1.1.1.Mục đích xây dựng công trình
Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trọng khi đó quỹ đất của tỉnh Bình Dương thì lại có hạn, để giải quyết vấn đề này, thì việc xây dựng chung cư để thay thế nhà ở bình thường là một nhu cầu rất cần thiết hiện nay Chính vì thế, khu phức hợp Hùng Vương Compplex được thiết kế và xây dựng nhằm giải quyết mục tiêu trên Đây là một khu phức hợp nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp, thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc.
1.1.2.Vị trí xây dựng công trình
Hùng Vương Complex tọa lạc tại số 18 mặt tiền đường Kha Vạn Cân, phường An Bình, thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương.
Công trình dân dụng cấp I (số tầng 20) – (Phụ lục 2 – Ban hành kèm theo Thông tư số 03/2016/TT – BXD ngày 10 tháng 03 năm 2016 của Bộ Xây Dựng).
Hùng Vương Complex được xây dựng trên khu đất có tổng diện tích 14.757 m 2 , tổng diện tích sàn xây dựng 162.345 m 2
Tòa nhà gồm 2 tầng hầm B1, B2 cộng với tầng 3 để giải quyết bài toán để xe thành phố, hệ thống để xe hiện đại và ứng dụng công nghệ cao Tầng điển hình gồm nhiều căn hộ cao cấp với hệ thống bể bơi trong ngoài tòa nhà, không gian thiết kế rộng rãi, thoáng mát, có được nhiều ánh sáng tự nhiên.
Công trình thay đổi 2 lần theo phương đúng từ tầng 1 – 4 và 5 – 25 với chiều cao 85m.
Bảng 1 1 Chiều cao tầng của tòa nhà
Tầng Hố Pit thang máy
Hầm B2, B1 Tầng 2,4 Tầng 3 Tầng điển hình 5-24 Tầng mái
Hình 1 1 Hình ảnh mặt đứng công trình
TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
CƠ SỞ THIẾT KẾ
2.1.1.Tiêu chuẩn – Quy chuẩn áp dụng
Căn cứ Nghị Định số 12/2009/NĐ – CP, ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng.
Căn cứ Nghị Định số 15/2013/NĐ – CP, ngày 03/02/2013 về quản lý chất lượng công trình xây dựng.
Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành của Việt Nam:
TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 5575 – 2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 10304 – 2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 9386 – 2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
TCVN 9362 – 2012: Thiết kế nền nhà và công trình.
TCVN 9153 – 2012: Công trình thủy lợi, phương pháp chỉnh lý kết quả thí nghiệm đất.
TCXD 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
2.1.2.Quan điểm tính toán kết cấu
Sàn tuyệt đối cứng trên mặt phẳng của nó, liên kết giữa sàn vào cột, vách được tính là liên kết ngàm (cùng cao trình) Không kể đến biến dạng cong ngoài mặt phẳng lên các phần tử liên kết.
Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều chuyển vị ngang như nhau.
Các cột, vách cứng thang máy đều được ngàm ở vị trí chân cột và chân vách cứng ngay ở đài móng.
Các tải trọng ngang tác dụng lên sàn dưới dạng lực tập trung tại các vị trí cứng của từng tầng, từ đó sàn sẽ truyền vào cột, vách chuyển đến đất nền.
2.1.2.2 Phương pháp xác định nội lực
Bảng 2 1 Các phương pháp xác định nội lực Phương pháp Giải tích thuần túy Số - Phần tử hữu hạn Ưu điểm
Xem toàn bộ hệ chịu lực là các bậc siêu tĩnh trực tiếp giải phương trình vi phân tìm nội lực và tính thép
Rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của tòa nhà, chia các hình dạng phức tạp thành đơn giản thông qua các phần mềm tìm nội lực gián tiếp và tính thép.
Hệ phương trình có rất nhiều biến và ẩn phức tạp Việc tìm kiếm nội lực khó khăn Đòi hỏi người dùng phải hiểu và sử dụng tốt phần mềm để có thể nhìn nhận đúng nội lực và biến dạng do phần mềm không mô tả chính xác thực tế
Ở đồ án, sinh viên lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn (thông qua sự hỗ trợ của các phần mềm) để thực hiện tính toán thiết kế Bên cạnh đó, ở một số cấu kiện sinh viên kết hợp tính toán giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn để đem lại kết quả tin cậy hơn.
2.1.2.3 Kiểm tra theo trạng thái giới hạn
Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo độ bền (TTGH I) và đáp ứng điều kiện sử dụng bình thường (TTGH II).
Trạng thái giới hạn thứ nhất TTGH I (về cường độ) nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể bảo đảm cho kết cấu:
Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động;
Không bị mất ổn định về hình dạng và vị trí;
Không bị phá hoại khi kết cấu bị mỏi;
Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường.
Trạng thái giới hạn thứ hai TTGH II (về điều kiện sử dụng) nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế:
Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt;
Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động.
2.1.3.Phần mềm tính toán và thể hiện bản vẽ
Phần mềm phân tích kết cấu: ETABS 2016 (Hệ khung, cầu thang 2D, mô phỏng giai đoạn thi công Shoring & Kingpost), SAFE 2016 (Sàn, móng), Plaxis 2D (Tường vây), Plaxis 3D (Móng). Phần mềm triển khi bản vẽ: Autocad 2018.
Microsoft 2016 và một số chương trình tính VBA Excel do sinh viên tự phát triển.
Công trình được thiết kế dựa trên hệ thống TCVN Vì vậy, vật liệu bê tông cũng phải tuân thủ nghiêm ngặt từ vấn để cấp phối đến kiểm tra xác định cường độ mẫu thử.
Bảng 2 2 Cấp bền bê tông dùng cho thiết kế các cấu kiện
Cấp độ bền chịu nén bê tông tương đương theo TCVN
Loại xi măng/ Hàm lượng xi măng tối thiểu (kg/m 3 )
Cấp xi măng theo theo TCVN 5574 - 2018
Sàn tầng hầm, sàn mái B30 PCB40/ 450 0.4 N/A
Bảng 2 3 Thông số vật liệu cốt thép theo TCVN 5574- 2018
STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng
&0 MPa, R sw = 210 MPa, Es = 2.10 6 MPa
MPa, Es = 2.10 6 MPa Cốt thép dọc kết cấu các loại có ≥
2.1.5.Lớp bê tông bảo vệ
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được xác định dựa trên các chỉ tiêu sau:
QCVN 06 – 2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình;
Địa điểm xây dựng công trình ở Bình Dương, xa khu vực có độ xâm thực ăn mòn bê tông như bờ biển, miền sông nước,…
TCVN 5574 – 2018, Mục 10.3.1 – Lớp bê tông bảo vệ.
Bảng 2 4 Lớp bê tông bảo vệ
STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ
2 Kết cấu tiếp xúc với đất, có bê tông lót 35 mm
PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
2.2.1.Lựa chọn giải pháp kết cấu
Hình 2 1 Lưu đồ tóm tắt phương án kết cấu công trình
Phương án kết cấu phần thân
Từ những đặc trưng về kiến trúc, chiều cao tòa nhà, Hùng Vương Complex sử dụng hệ kết cấu lõi – vách chịu lực theo phương ngang và hệ sàn phẳng theo phương đứng (Dầm biên bao quanh) để đảm bảo khoảng không gian kiến trúc.
Phương án kết cấu móng
Dựa vào mặt bằng công trình, sinh viên nhận thấy hướng vách của công trình phân bố không theo chiều nhất định tạo nên một hệ phức hợp Bên cạnh đó khoảng cách của một số vách quá gần nhau, một số vị trí khác cách xa nhau nhưng tải trọng khá lớn Việc bố trí các móng đài đơn có xu hướng chồng lên nhau.
Dựa vào mục, các lớp đất dưới đáy bè tương đối tốt (SPT > 16, E > 5MPa, Trạng thái từ chặt vừa đến chặt, từ nửa cứng đến cứng,…) Có thể áp dụng phương án móng bè Tuy nhiên, tải trọng công trình truyền xuống móng khá lớn, chiều cao công trình lớn (H = 85m) Công trình có khả năng chống lật không tốt.
Sinh viên chọn phương án móng bè cọc để thiết kế cho cả hầm B1 và B2 (Vì hai hầm khác cao độ).
Dựa vào trạng thái đất (bảng 8.2) việc sử dụng cọc ép (cọc ly tâm ứng suất trước) vào các lớp đất có trạng thái nửa cứng, cứng là rất khó khăn.
Cọc ép sẽ giới hạn về đường kính, số đoạn nối chiều dài cọc, SCT hạn chế.
Do đó ở đồ án, sinh viên lựa chọn cọc khoan nhồi với các ưu điểm chính: có SCT, đường kính cọc và chiều sâu lớn có thể chịu tải lên hàng nghìn tấn Số lượng cọc giảm (Phù hợp với không gian bố trí cọc hạn chế của công trình).
2.2.2.Sơ bộ kích thước các cấu kiện của công trình
Bảng 2 5 Tiết diện sơ bộ các cấu kiện
Cấu kiện Công thức sơ bộ Kich thước
TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
TĨNH TẢI
3.1.1.Tải các lớp cấu tạo sàn, cầu thang
Bảng 3 1 Tải các lớp cấu tạo sàn
Vật liệu Trọng lượng riêng Chiều dày Tải trọng tiêu chuẩn
Sàn bê tông cốt thép 25 250 6.25 1.1 6.875
Tổng tĩnh tải không kể đến sàn BTCT (Sàn điển hình) 1.42 - 1.85
Tải trọng chưa tính đến bản BTCT (Sàn WC) 1.2 - 1.56
Tổng tĩnh tải không kể đến sàn BTCT (Sàn hầm) 1.67 - 2.17
Tải trọng chưa tính đến bản BTCT (Bản chiếu nghiêng) 1.54 1.3 2.01
Tải trọng chưa tính đến bản BTCT (Bản chiếu nghỉ) 1.2 - 1.56
3.1.2.Tải tường xây tác dụng lên sàn
Bảng 3 2 Tải tường xây tác dụng lên dầm và sàn tầng điển hình
Loại tường Trọng lượng riêng Chiều dày Tải trọng tiêu chuẩn
HOẠT TẢI
Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên tòa nhà được xác định dựa theo TCVN 2737 – 1995.
Bảng 3 3 Giá trị hoạt tải theo TCVN 2737 - 1995
Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )
6 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95
TẢI TRỌNG GIÓ
Theo TCVN 2737 – 1995 và TCXD 229 – 1999: Gió nguy hiểm nhất là gió tác động vuông góc với mặt đón gió.
Tải trọng gió gồm 2 thành phần: Thành phần tĩnh và thành phần động.
3.3.1.Tải trọng gió tĩnh (Mục 6.9 TCVN 2737 – 1995)
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tính theo công thức:Wtc W k0 zjc kN / m 2
Công trình xây dựng ở phường An Bình, thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương thuộc: Vùng gió IIA, W 0 0.83 kN / m 2 Địa hình B.
Gió tĩnh được tính toán theo công thức: W W S kN j j
3.3.2.1 Tính toán thành phần động của tải trọng gió
Hình 3 1 Lưu đồ tính toán thành phần động của tải trọng gió Kết quả tính toán
Bảng 3 4 Thông số tính toán cần thiết cho các mode
Thông số Phương DD Dạng DD f i i i i
Bảng 3 5 Kết quả tổng hợp giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió
BẢNG TỔNG HỢP GIÓ TĨNH BẢNG TỔNG HỢP GIÓ ĐỘNG TÂM HÌNH HỌC TÂM KHỐI LƯỢNG
(Y) WD Xj WD Yj X Y XCM YCM
- - (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (m) (m) (m) (m)
TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
Hình 3 2 Lưu đồ tính toán lực động đất 3.4.1.Phân tích dao động trong tính toán tải trọng động đất
Mode Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mode 6
3.4.2.Tính toán động đất theo phương pháp phổ phản ứng dao động
Bảng 3 6 Tổng hợp các hệ số tính toán động đất Đại lượng Giá trị Đơn vị
Gia tốc nền thiết kế a g 0.81325 m / s 2
Hệ số tầm quan trọng I 1.15
Hệ số ứng xử theo phương ngang q 3.0
Giới hạn dưới của chu kỳ T B 0.2 s
Giới hạn trên của chu kỳ T C 0.6 s
Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng T D 2.0 s
3.4.2.1 Phổ thiết kế S d (T) theo phương ngang (Mục 3.2.2.2 – TCVN 9386 – 2012)
Lực cắt đáy do động đất được tính toán theo công thức: Fi=S Td ( ) i Wi
Bảng 3 7 Kết quả tổng hợp lực động đất
F1 (kN) F4 (kN) F2 (kN) F3 (kN) F6 (kN)
TỔ HỢP TẢI TRỌNG
3.5.1.Các loại tải trọng (Load Pattens)
3.5.2.Các trường hợp tải trọng (Load Cases)
3.5.3.Các tổ hợp tải trọng (Load Combinations)
3.5.3.1 Tổ hợp tải trọng sàn
Bảng 3 8 Tổ hợp tải trọng sàn
CV-NH 1(TTTC)+1(HTNH-TC) Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn CV-DH 1(TTTC)+1(HTDH-TC) Kiểm tra chuyển vị dài hạn
CV-TP 1(TTTC)+1(HTTP-TC) Kiểm tra chuyển vị toàn phần
TINHTHEP 1(TTTT)+1(HTTP-TT) Tính toán cốt thép
3.5.3.2 Tổ hợp tải trọng cầu thang
Bảng 3 9 Tổ hợp tải trọng cầu thang
CV 1TTTC + 1HTTC Combo kiểm tra chuyển vị
TINHTOAN 1TTTT + 1HTTT Combo tính toán cốt thép
Chú ý: Đối với cầu thang TTTC và TTTT không bao gồm tĩnh tải tường xây.
3.5.3.3 Tổ hợp tải trọng khung – vách – lõi – dầm – móng
Bảng 3 10 Tổ hợp tải trọng khung – vách – lõi - móng
Name Type Load Name Note
TH1 ADD (TTTC) + (HTTP - TC)
Các tổ hợp cơ bản
TH2 ADD (TTTC) + (GX - TC)
TH3 ADD (TTTC) + (GY - TC)
TH4 ADD (TTTC) - (GX - TC)
TH5 ADD (TTTC) - (GY - TC)
TH6 ADD (TTTC) + 0.9(HTTP - TC) + 0.9(GX - TC)
TH7 ADD (TTTC) + 0.9(HTTP - TC) - 0.9(GX - TC)
TH8 ADD (TTTC) + 0.9(HTTP - TC) + 0.9(GY - TC)
TH9 ADD (TTTC) + 0.9(HTTP - TC) - 0.9(GY - TC)
TH10 ADD (TTTC) + 0.3(HTTP - TC) + (DX) + 0.3(DY)
Các tổ hợp đặc biệt
TH11 ADD (TTTC) + 0.3(HTTP - TC) - (DX) - 0.3(DY)
TH12 ADD (TTTC) + 0.3(HTTP - TC) + (DY) + 0.3(DX)
TH13 ADD (TTTC) + 0.3(HTTP - TC) - (DY) - 0.3(DX)
CVD ADD TH2; TH3; TH4; TH5 Kiểm tra chuyển vị đỉnh, gia tốc đỉnh
CVLT ADD TH10; TH11; TH12; TH13 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng THBA
O ENVE TH1,…,TH13 Tổ hợp bao
Chú ý: Các tổ hợp ở bảng trên chỉ là tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn (dùng để kiểm tra các
TTGH II) Để tính toán các cấu kiện ở TTGH I ta thay các load cases tiêu chuẩn thành load case tính toán.
KIỂM TRA TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II (TTGH II)
KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT
Theo TCVN 198 – 1997, nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều cao chia chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật của công trình.
Tỷ lê moment gây lật do tải trọng ngang phải thỏa điều kiện:
MCL – Là moment chống lật công trình.
MGL – Là moment gây lật công trình.
Công trình có chiều cao 85 (m), bề rộng 83.55 (m) Vì
B 83.55 nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định chống lật cho công trình.
KIỂM TRA GIA TỐC ĐỈNH
Tính gần đúng (bỏ qua cản), giá trị tính toán của gia tốc đỉnh cực đại sẽ được tính như sau:
2 / T 1 – Với T là chu kỳ dao động của mode đầu tiên, 1 T13.707 1/ s ;
f d max – Chuyển vị lớn nhất do mode dao động đầu tiên gây ra, fd max 5 mm Điều kiện kiểm tra gia tốc đỉnh cực đại: a 14.368 mm / s 2 a 150 mm / s 2
(Thỏa).Kết luận: Gia tốc đỉnh nằm trong giới hạn cho phép.
KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH
Theo TCVN 5574 – 2018, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của tòa nhà cao tầng đối với kết cấu khung – vách khi phân tích theo phương pháp đàn hồi phải thỏa mãn điều kiện:
Chỉ kiểm tra đối với những combo có tác dụng của tải trọng gió.
Chuyển vị lớn nhất theo phương X: X 57.755 mm
Chuyển vị lớn nhất theo phương Y: Y 95.274 mm
Với chiều cao công trình: H 85 m , chuyển vị đỉnh cho phép của công trình theo 2 phương X, Y đối với nhà nhiều tầng:
Kết luận: Chuyển vị đỉnh của công trình theo 2 phương X, Y nằm trong giới hạn cho phép.
KIỂM TRA CHUYỂN VỊ LỆCH TẦNG
Bảng 4 1 Kết quả kiểm tra chuyển vị lệch tầng
STT Story H (m) Dr - X Dr - Y X Y [ Check
Chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương X: X 0.000141.
Chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương Y: Y 0.000356.
Chuyển vị lệch tầng cho phép của công trình theo 2 phương X, Y: X , Y 0.005.
Kết luận: Chuyển vị lệch tầng công trình theo hai phương X, Y nằm trong giới hạn cho phép.
KIỂM TRA HIỆU ỨNG P – DELTA
Mục 4.4.2.2 TCVN 9386 – 2012 quy định, không cần xét tới các hiệu ứng bậc 2 ( P - ) nếu tại tất cả các tầng thỏa mãn điều kiện: P d / V hTOT r TOT 0.1
Bảng 4 2 Kết quả kiểm tra hiệu ứng P - Delta
STT Story H P TOT V X V Y Dr-X Dr-Y X Y Chec k
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ ĐIỂN HÌNH
PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU THANG
5.1.1.Lựa chọn phương án kết cấu
Với quy trình thiết kế, thi công đơn giản – phổ biến hiện nay, bước nhịp thang và góc nghiêng không quá lớn, diện truyền tải đảm bảo ngắn nhất tác dụng lên các cấu kiện khác Từ đó chọn cầu thang dạng bản cho công tác tính toán thiết kế (không có dầm limon).
Với chiều cao tầng điển hình h 3.2m , bước nhịp L 4.5m chọn cầu thang 2 vế dạng bản để tính toán thiết kế.
Chiều dày bản thang được chọn sơ bộ theo công thức:
Chọn chiều dày bản thang: hbt 150 mm
Góc nghiêng cầu thang: b 0 b h 178 tan 35 cos 0.8192 l 250
Bảng 5 1 Tổng hợp thông số kích thước cầu thang
Kích thước Giá trị Đơn vị
Chiều cao bậc thang 178 mm
Bề rộng bậc thang 250 mm
Chiều dày bản thang 150 mm Độ dốc 35 ( 0 )
Dầm chiếu tới bxh 200x300 mm
5.1.2.Sơ đồ tính bản thang
Nhận xét: Độ cứng tương đối giữa cấu kiện vách lớn hơn nhiều so với bản chiếu nghỉ: v th h / h 3 Nhằm đảm bảo giữa bản chiếu nghỉ và cấu kiện vách thang làm việc ổn định, không bị nứt, không bị võng về sau, do đó chọn liên kết giữa bản chiếu nghỉ và vách là liên kết ngàm, còn bản chiếu tới là liên kết khớp so với dầm cầu thang.
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG (Chương 3)
KẾT QUẢ NỘI LỰC CẦU THANG
Hình 5 1 Kết quả chuyển vị cầu thang Độ võng lớn nhất từ phần mềm là 2.107 (mm) < 25 (mm) Bản thang thỏa điều kiện độ võng.
Hình 5 2 Kết quả moment và lực cắt cầu thang5.
TÍNH TOÁN CỐT THÉP
Bảng 5 2 Kết quả tính toán cốt thép cầu thang
THIẾT KẾ DẦM CHIẾU TỚI (D1)
Bảng 5 3 Kết quả tính toán cốt thép dầm chiếu tới (D1)
THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
Tải trọng tác dụng lên ô sàn được trình bày cụ thể trong Chương 3 (Tải trọng và tác động).
MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN
Sử dụng phần mềm SAFE v16.0.2 để mô hình sàn và phân tích nội lực đối với mặt bằng tầng sàn điển hình.
Kích thước sơ bộ dầm, sàn, vách: Mục 2.2.2.
Hình 6 1 Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình 24
6.3.1.Kết quả phân tích nội lực sàn (Hình ảnh được thể hiện ở Poster)
6.3.2 Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn và dài hạn
Hình 6 2 Chuyển vị sàn do tải trọng ngắn hạn và dài hạn gây ra
Theo TCVN 5574 – 2018, độ võng ngắn hạn của sàn kiểm tra theo điều kiện f fgh.
Với nhịp lớn nhất trong ô bản khoảng 6m L 11.2m 24m. Độ võng giới hạn được nêu trong bảng M.1, Phụ lục M, TCVN 5574 – 2018 có giá trị gh f L 44.8mm.
Nhận xét: f nh/dh 14.1mm,14.25mmf gh 44.8mm Sàn thỏa điều kiện độ võng.
Chiều cao làm việc của sàn: h 0 h a 250 25 225mm. Áp dụng công thức tính toán cốt thép đối với cấu kiện chịu uốn: b 0 m 2 m s b 0 s
Hàm lượng cốt thép tính toán và hàm lượng cốt thép bố trí phải thỏa điều kiện sau: s R b min max
Kết quả tính toán cốt thép sàn
Bảng 6 1 Kết quả tính toán thép sàn theo phương X
Bảng 6 2 Kết quả tính toán thép sàn theo phương Y
Nhận thấy công trình không có cột nên việc tính xuyên thủng là việc vách xuyên thủng sàn Tính toán cho 3 vị trí: vách ở góc, vách ở biên và vách ở giữa.
Hình 6 3 Tiết diện xuyên thủng vách ở góc Điều kiện kiểm tra chọc thủng sàn: F xt F ct R bt u h 0
0 v vx vy h h a 250 25 225mm, b 300 mm, h 1300 mm, h 3500 mm.
Thỏa điều kiện xuyên thủng
THIẾT KẾ KHUNG
THIẾT KẾ DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH (TCVN 5574 – 2018)
7.1.1.Mô hình tính toán dầm
Chọn dầm tầng điển hình 24 (tầng điển hình trên cùng) để tính toán (Hình 7.2).
7.1.2.Tính toán cốt thép dầm (Poster)
Hình 7 1 Lưu đồ tính toán thép dầm
Tính toán cốt đai (Mục 8.1.3 TCVN 5574 – 2018)
Lực cắt lớn nhất trong dầm Qmax 225.38 kN
Nhận xét: Qmax 225.38 kN QbQsw 258.98 kN
7.1.3 Cấu tạo kháng chấn đối với cốt đai (Mục 5.4.3.1.2 TCVN 9386 – 2012)
Từ các yêu cầu tính toán và cấu tạo:
Chọn bố trí 8a100 ở vùng kháng chấn chính lên hai đầu mút dầm.
Chọn bố trí 8a200 ở vùng giữa nhịp dầm.
7.1.4.Tính toán đoạn neo, nối cốt thép (Mục 10.3.5.5, 10.3.6.2 TCVN 5574 – 2018)
7.1.5.Kết quả tính toán dầm tầng điển hình
Hình 7 2 Mặt bằng thép dầm tầng điển hình 24
THIẾT KẾ VÁCH ĐƠN
7.2.1.Vật liệu sử dụng (Mục 2.1.4)
7.2.2.Lý thuyết tính toán (Phương pháp vùng biên chịu moment)
Hình 7 3 Lưu đồ tính toán thép vách theo phương pháp vùng biên chịu momemt 7.2.3.Tính toán phần tử điển hình
Bảng 7 1 Kết quả tính toán thép vách P02
L P QĐ A S (tính) THÉP CHỌN A S (chọn)
Bụn g Biên Bụng Biên Bụng Biên Bụn g Biên
THIẾT KẾ VÁCH LÕI
7.3.1.Vật liệu thiết kế (Mục 2.1.4 – Chương 2)
7.3.2 Lý thuyết tính toán (Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi)
Hình 7 4 Lưu đồ tính toán vách lõi theo phương pháp phân bố ứng suất đàn hồ
7.3.3.Tính toán phần tử điển hình
Dựa vào biểu đồ màu miền phân bố ứng suất của các trường hợp tải trọng gây ra đối với hệ lõi, tiến hành chia vùng ứng suất cho tính toán cốt thép lõi PL10 (hình 7.1).
Hình 7 5 Tọa độ trọng tâm lõi PL10 7.3.4.Kết quả tính toán vách lõi PL10
Bảng 7 2 Kết quả tính toán thép vách lõi PL10
- (kN) (kN m) (kN.m) (kN) - (m 2 ) (%) - - (m m) (mm 2 ) (
THIẾT KẾ MÓNG
THÔNG TIN ĐỊA CHẤT
THÔNG SỐ THIẾT KẾ CỌC
Tính sức chịu tải cọc khoan nhồi đường kính 1000mm (D1000).
Bảng 8 1 Thông số thiết kế cọc khoan nhồi D1000
Giá trị Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính m 1.0 Cao độ tầng hầm B2 m -7.35
Bề dày đài móng (đoạn có sườn) m 2.5 Chu vi tiết diện cọc u m 3.142
Chiều dài cọc m 65 Diện tích tiết diện ngang A b m 2 0.786 Đoạn âm vào đài móng m 0.15 Số cốt thép dọc thanh 18
Chiều dài cọc tính từ đáy đài m 62.95 Diện tích tiết diện thép dọc
4Cao độ tầng hầm B1 m -4.25 Hàm lượng cốt thép dọc % 1.13
SCT CỌC KHOAN NHỒI D1000
Bảng 8 2 Tổng hợp SCT cọc khoan nhồi D1000
Cơ lý Cường độ SPT
(kN) (kN) (kN) (kN) - - (kN) (kN)
Giá trị thiết kế sức chịu tải cọc: R c,k = 7045.27 (kN)
Hình 8 3 Mặt bằng Strip bè móng hầm B1 và B2
THIẾT KẾ MÓNG BÈ CỌC
Hình 8 1 Lưu đồ tính toán và thiết kế móng bè cọc
Hình 8 2 Biểu đồ độ lún giữa cọc và bè
8.5.1.Tính toán cốt thép cho bè móng hầm B1 và B2
Tính toán cốt thép cho sườn được thực hiện tương tự như dầm, còn lại thì tính toán như sàn.
Vật liệu thiết kế: Mục 2.1.4.
Kết quả tính thép sườn móng và bè móng (tham khảo mục 7.1.2 & 6.3.3)
Bảng 8 3 Kết quả tính toán thép sườn móng bè hầm B1
Bảng 8 4 Kết quả tính toán thép bè móng hầm B1
Kết quả tính thép sườn móng và bè móng (tham khảo mục 7.1.2 & 6.3.3)
Bảng 8 5 Kết quả tính toán thép sườn móng bè hầm B2
Bảng 8 5 Kết quả tính toán théo bè móng hầm B2
Các Strip còn lại được trình bày ở phụ lục.
8.5.2.Kiểm chứng kết quả bằng phần mềm Plaxis 3D
Bảng 8 6 Thông số các lớp đất Ký hiệu Đơn vị Đất đắp Sét pha Cát pha, nâu đỏ
Cát pha, xám xanh Cát pha Sét
Drained UnDraine d Drained Drained Drained UnDraine d z m 2.5 2.5 2.35 3.65 25.7 12.8 unsat
Hình 8 4 Mô hình móng bè cọc hầm B2 bằng phần mềm Plaxis 3D
Hình 8 5 Phases làm việc trong mô hình Plaxis 3D
Kiểm tra áp lực dưới đáy bè và đáy khối móng quy ước
Hình 8 6 Kết quả áp lực dưới đáy bè và dưới đáy khối móng quy ước
Kiểm tra lún dưới đáy bè và dưới đáy khối móng quy ước
Hình 8 7 Kết quả lún dưới đáy bè và lún dưới đáy khối móng quy ước
Bảng 8 7 Bảng tổng hợp áp lực và lún
Vị trí Áp lực Độ lún Áp lực Độ lún
Dưới đáy khối móng quy ước 1040.25 2.478 953.8 2.616
Nhận xét kết quả thu được từ 2 mô hình
Sau khi tiến hành mô hình Plaxis 3D và SAFE, sinh viên tiến hành so sánh kết quả áp lực và độ lún dưới đáy móng và dưới đáy khối móng quy ước Nhận thấy, kết quả từ mô hình Plaxis 3D lớn hơn so với kết quả từ mô hình Safe vì mô hình Plaxis 3D mô tả trạng thái và ứng xử của nền đất gần với thực tế hơn nhưng giá trị vẫn không chênh lệch quá nhiều so với mô hình Safe.
Phương án thiết kế có thể chấp nhận được
THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY
Biện pháp và trình tự thi công
Sinh viên chọn biện pháp thi công Bottom Up, ưu điểm:
Thi công dễ dàng, độ chinh xác cao, về bản chất giống như xây nhà trên mặt đất bởi vạy có thể dễ dàng áp dung giải pháp kiến trúc và kết cấu tầng hầm đơn giản.
Tương đối dễ dàng trong việc xử lý chống thấm cho thành tầng hầm và lắp đặt hệ thông mạng lưới kỹ thuật.
Xử lý khô hố móng đơn giản, có thể sử dụng máy bơm hút nước từ đáy móng đi theo hố thu nước đã được tính toán,…
Thông số đầu vào các lớp đất (Mục 8.5.2.9.1).
Các giai đoạn thi công:
Giai đoạn 1; Thi công tường vây cọc khoan nhồi D600 sát nhau và đặt tải trọng;
Giai đoạn 2: Đào đất đến cao trình -1.500 m;
Giai đoạn 3: Thi công hệ thanh chống S1 H350 350 12 19 tại cao trình -1.000 m;
Giai đoạn 4: Hạ MNN từ -3.000 m đến -5.000 m, đào đất đến cao trình -4.500 m;
Giai đoạn 5: Thi công hệ thanh chống S2 H350 350 12 19 tại cao trình -4.000 m;
Giai đoạn 6: Hạ MNN từ -5.000 m đến -8.000 m, đào đất đến cao trình -7.500 m;
Giai đoạn 7: Thi công hệ thanh chống S3 H350 350 12 19 tại cao trình -7.000 m;
Giai đoạn 8: Hạ MNN từ -8.000 m đến -11.500 m, đào đất đến cao trình -11.000 m;
Giai đoạn 9: Thi công hệ thanh chống S4 H350 350 12 19 tại cao trình -10.000 m;
Thông số tường vây và hệ thanh chống Shoring và Kingpost
Bảng 9 1 Thông số tường vây cọc khoan nhồi đường kính bé D600
Tên cấu kiện Đặc trưng chịu lực Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Tính chất vật liệu Material Type Elastic -
Module đàn hồi E 3.0E+7 kN/m 2 Độ cứng chống nén EA 14130000 kN/m 2 /m Độ cứng chống uốn EI 318000 kN.m 2 /m
Bảng 9 2 Thông số Shoring và Kingpost H350x350x12x19
Cấu kiện Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Tính chất vật liệu Material type Linear Elastic - Độ cứng dọc trục EA 3.579E+06 kN
Tính chất vật liệu Material type Elastic - Độ cứng dọc trục EA 3.579E+06 kN
Phụ tải mặt đất và điều kiện mực nước ngầm
Tính toán phụ tải dựa vào đặc điểm của các công trình liền kề và tải trọng thiết bị thi công, tải trọng công trình liền kề và thiết bị thi công được quy đổi thành tải trọng phân bố đều với cường độ lấy q 20 kN / m 2 và đặt cách mép ngoài tường vây 1.0 m, đặt tại mặt đất tự nhiên. Điều kiện mực nước ngầm: Trong cả 5 hố khoan, mực nước ngầm xuất hiện ổn định ở độ sâu -3m Mực nước ngầm được hạ qua từng giai đoạn thi công trước khi đào đất.
Hình 9 1 Mô hình bài toán và trình tự mô phỏng thi công trong Plaxis 2D
Kết quả mô hình bằng phần mềm Plaxis
Bảng 9 3 Kết quả ổn định qua từng giai đoạn đào Ổn định tổng thể Hệ số an toàn
Giai đoạn 2 2.7008 Giai đoạn 4 2.6920 Giai đoạn 6 2.6835 Giai đoạn 8 2.6282 Sau khi thi công xong 2.7101
Kiểm tra FS > [FS] = 1.5 (thỏa)
Trường hợp : Nước trong cát pha là do nước có áp
9.4.2.Kiểm tra chuyển vị và khả năng chịu lực của tường vây
Kiểm tra chuyển vị tại đỉnh và tại bụng tường vây:
Nếu tại đỉnh cọc chuyển vị lớn nhất thì so với H 11 0.055 m 55 mm
Nếu tại bụng cọc chuyển vị lớn nhất thì so với H 11 0.22 m 220 mm
(Với H là chiều sâu từ mặt đất tự nhiện đến đáy hố đào).
Bảng 9 4 Nội lực và chuyển vị của tường vây qua từng giai đoạn đào
Z NỘI LỰC CHUYỂN VỊ NGANG
G Đ 2 : đ ào đ ất đế n c ao tr ìn h - 1.0 m
G Đ 4 : đ ào đ ất đế n c ao tr ìn h - 4.0 m
G Đ 6 : đ ào đ ất đế n c ao tr ìn h - 7.0 m
Z NỘI LỰC CHUYỂN VỊ NGANG
G Đ 8 : đ ào đ ất đế n c ao tr ìn h - 11 0 m
Chuyển vị lớn nhất tại đỉnh cọc: Ux 4.65 10 3 m 4.65 mm Ux 55 mm
Chuyển vị lớn nhất tại bụng cọc:
Thỏa điều kiện chuyển vị của tường vây.
9.4.3.Tính toán cốt thép tường vây (Cọc khoan nhồi đường kính bé)
Tính toán cốt thép dọc
Moment dương lớn nhất M max 155.46 kN.m / m
Nội lực thanh chống từ Plaxis
Bảng 9 5 Kết quả nội lực thanh chống
Giai đoạn Shoring S1 Shoring S2 Shoring S3 Shoring S4
Thiết kế hệ thanh chống (Shoring)
Thiết kế hệ thanh chống theo 4 giai đoạn thi công khi hố đào chỉ có hệ thanh chống 1 (giai đoạn 3), khi hố đào có 2 hệ thanh chống (giai đoạn 50, khi hố đào có 3 hệ thanh chống (giai đoạn
7) và khi hố đào có 4 hệ thanh chống (giai đoạn 9) Việc phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình kết hợp giữa 2 phần mềm Plaxis 2D và Etabs theo các giai đoạn thi công.
9.6.1.Trường hợp hố đào có đầy đủ cả 4 hệ chống
Hình 9 3 Tải tác dụng lên tầng chống Bảng 9 6 Kết quả nội lực thanh chống (Giai đoạn 4 tầng chống)
STT Đặc điểm nội lực Lực dọc N Lực Cắt V Moment M
Bảng 9 7 Nội lực trường hợp 2
Lực dọc N (kN) Lực cắt V (kN) Moment M (kN.m)
Bảng 9 8 Kết quả kiểm tra điều kiện bền
Bảng 9 9 Kết quả kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng
- - - (cm 2 ) (daN/cm 2 ) (daN/cm 2 ) -
Bảng 9 10 Kết quả kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng m c y ODTT ngoài mặt phẳng
Bảng 9 11 Kết quả kiểm tra ổn định cục bộ
Bản cánh Bản bụng b 0f /t f b 0f /t f Kiểm tra h w /t w |h w / t w Kiểm tra
8.45 20.41 Thỏa 26 94.12 Thỏa Ở giai đoạn lắp 2, 3, 4 thanh chống sinh viên chỉ kiểm tra cho 1 trường hợp cụ thể các trường hợp còn lại được trình bày ở phụ lục.