thiết kế chung cư the resident

- Hoạt tải: Là tải trọng không thường xuyên, có vị trí, phương, chiều và có giá trị thay đổi theo thời gian Tĩnh tải Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn được tính theo công thức : Tĩnh tải tiêu

KIẾN TRÚC

Giới thiệu công trình

Công trình nằm trên khu đất rộng nằm ở phường Tân Phong, quận 7

Quy mô và đặc điểm công trình

- Công trình gồm các văn phòng và căn hộ cao cấp 20 tầng cao 77 m

- Tầng hầm: cao 4 m là nơi đặt các hệ thống điện kĩ thuật trạm bơm, máy phát điện và chỗ để xe

- Tầng trệt: cao 5 m gồm phòng thường trực và trung tâm thương mại

- Tầng 2-19 cao 3.6 gồm các căn hộ ở hướng vào nhau thông qua hệ thống hành lang

- Tầng 20 (tầng thượng) là khu vui chơi, giải trí, câu lạc bộ

Các chỉ tiêu xây dựng chính

- Tổng diện tích các tầng 2- Tầng mái :

- Diện tích các sàn tầng trệt:

Giải pháp kiến trúc, quy hoạch

Khu Chung Cư The Resident ở quận 7, TPHCM nằm trong khu phồn thịnh nhất nhì thành phố, nằm gần trường học bệnh viện, bưu điện và các trung tâm thương mại lớn của thành phố và địa điểm lý tưởng cho việc ăn ở và sinh hoạt

Hệ thống giao thông trong khu vực hiện tại có thể đi đến các địa điểm trong thành phố nhanh nhất

Tuy hệ thống cây xanh chưa thật hoàn hảo nhưng cũng phù hợp với thành phố HCM hiện nay

Giải pháp bố trí mặt bằng

Mặt bằng bố trí mạch lạc rõ ràng thuận tiện cho việc bố trí giao thông trong công trình đơn giản hơn cho các giải pháp kết cấu và các giải pháp về kiến trúc khác

Tận dụng triệt để đất đai, sử dụng một cách hợp lí

Công trình có hệ thống hành lang nối liền các căn hộ với nhau đảm bảo thông thoáng tốt, giao thông hợp lí đảm bảo cuộc sống ổn định cho người dân sống trong chung cư

Hình khối được tổ chức theo khối vuông phát triển theo chiều cao mang tính bề thế hoành tráng

Các ô cửa kính khung nhôm, các ban công với các chi tiết tạo thành mảng trang trí độc đáo cho công trình

Bố trí nhiều vườn hoa, cây xanh trên sân thượng và trên các ban công căn hộ tạo vẻ tự nhiên

Giao thông trên từng tầng thông qua hệ thống giao thông rộng 2.5m nằm giữa mặt bằng tầng, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ

Giao thông đứng liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống hai thang máy khách, mỗi cái 8 người, tốc độ 120m/phút, chiều rộng cửa 800mm, đảm bảo nhu cầu lưu thông cho khoảng 300 người với thời gian chờ đợi khoảng 40s và một cầu thang bộ hành

Tóm lại: các căn hộ được thiết kế hợp lí, đầy đủ tiện nghi, các phòng chính được tiếp xúc với tự nhiên, có ban công ở phòng khách, phòng ăn kết hợp với giếng trời tạo thông thoáng, khu vệ sinh có gắn trang thiết bị hiện đại có găn nước

Các hệ thống kĩ thuật chính trong công trình

Các căn hộ, phòng làm việc, các hệ thống giao thông chính trên các tầng đều được chiếu sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài và các giếng trời bố trí bên trong công trình

Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể phủ được những chỗ cần chiếu sáng

Tuyến điện cao thế 750 KVA qua trạm biến áp hiện hữu trở thành điện hạ thế vào trạm biến thế của công trình.Điện dự phòng cho toà nhà do 02 máy phát điện Diezel có công suất 588KVA cung cấp, máy phát điện này đặt tại tầng hầm Khi nguồn điện bị mất, máy phát điện cung cấp cho những hệ thống sau:

- Hệ thống phòng cháy chữa cháy

- Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ

- Biến áp điện và hệ thống cáp

- Điện năng phục vụ cho các khu vực của toà nhà được cung cấp từ máy biến áp đặt tại tầng hầm theo các ống riêng.

Hệ thống cấp thoát nước

Hệ thống cấp nước sinh hoạt

- Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố được đưa vào bể đặt tại tầng kỹ thuật (dưới tầng hầm)

- Nước được bơm thẳng lên bể chứa lên tầng thượng, việc điều khiển quá trình bơm được thực hiện hoàn toàn tự động thông qua hệ thống van phao tự động

- Ống nước được đi trong các hốc hoặc âm tường

Hệ thống thoát nước mưa và khí gas

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

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

- Nước thải từ các buồng vệ sinh có riêng hệ thống ống dẫn để đưa về bể xử lí nước thải rồi mới thải ra hệ thống thoát nước chung

- Hệ thống xử lí nước thải có dung tích 16,5m 3 /ngày.

Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng Ở nơi công cộng và mỗi tầng mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy khi phát hiện

4 được, phòng quản lí khi nhận tín hiệu báo cháy thì kiểm soát và khống chế hoả hoạn cho công trình

Hệ thống cứu hỏa bằng hóa chất và nước

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

Trang bị các bộ súng cứu hoả (ống và gai 20 dài 25m, lăng phun 13) đặt tại phòng trực, có 01 hoặc 02 vòi cứu hoả ở mỗi tầng tuỳ thuộc vào khoảng không ở mỗi tầng và ống nối được cài từ tầng một đến vòi chữa cháy và các bảng thông báo cháy

Các vòi phun nước tự động được đặt ở tất cả các tầng theo khoảng cách 3m một cái và được nối với các hệ thống chữa cháy và các thiết bị khác bao gồm bình chữa cháy khô ở tất cả các tầng Đèn báo cháy ở các cửa thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp ở tất cả các tầng

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

Hệ thống khí hậu, thủy văn

Khu vực khảo sát nằm ở TP HCM nên mang đầy đủ tính chất chung của vùng Đây là vùng có nhiệt độ tương đối ôn hoà Nhiệt độ hàng năm 27 0 C chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng cao nhất (thường là tháng 4) và thấp nhất (thường tháng 12) khoảng 10 0 C

Khu vực TP là khu vực tương đối nóng, hàng năm có từ 2500-2700 giờ nắng Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 (trung bình có 160 ngày mưa trong năm) Độ ẩm trung bình từ 75-80 % Hai hướng gió chủ yếu là Tây- Tây Nam và Bắc - Đông Bắc Tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 08.Tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11 Tốc độ gió lớn nhất là 28m/s

Nhìn chung TP.HCM ít ảnh hưởng của bão và áp thấp thiệt đới từ vùng biển Hoa Nam mà chỉ chịu ảnh hưởng gián tiếp

THÔNG TIN CHUNG VỀ VẬT LIỆU VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Cơ sở thiết kế

Thông tin chung về vật liệu

Vật liệu cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt, có giá thành hợp lý

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 động 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

Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trên sẽ giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu bê tông cốt thép hoặc thép là loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng

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

Bảng 2.1 Vật liệu sử dụng

Cấp độ bền chịu nén bê tông tương đương theo TCVN 5574 -

Hàm lượng xi măng tối thiểu (kg/m 3 )

Cấp xi măng theo TCVN

Bảng 2.2 Cốt thép sử dụng STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng

Cốt thép dọc kết cấu các loại có ≥

Tiêu chuẩn dùng thiết kế

Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn

Căn cứ vào các thông tư nghị định của chính phủ

Căn cứ vào quy chuẩn hiện hành của Việt Nam

Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn và quy chuẩn sử dụng thiết kế

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

TCVN 9393:2012 Cọc – phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục

TCXD 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió

TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất

TCVN 5574: 2018 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối

TCXDVN 198:1997 Nhà cao tầng -Thiết kế Bê Tông

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

TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 7888: 2014 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước TCVN 9394: 2012 Đóng và ép cọc thi công và nghiệm thu

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

Cùng với đó là các sách, tại liệu chuyên ngành và các bài báo khoa học được đăng tải chính thống của nhiều tác giả khác nhau

Khi thiết kế cần tạo sơ đồ kết cấu, kích thước tiết diện và bố trí cốt thép đảm bảo được độ bền, độ ổn định và độ cứng không gian xét trong tổng thể cũng như riêng từng bộ phận kết cấu Việc đảm bảo đủ khả năng chịu lực phải trong cả giai đoạn xây dựng và sử dụng

Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn

 Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I)

- Nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể đảm bảo cho kết cấu

- Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động

- Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí

- Không bị phá hoại vì 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

 Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II)

- Nhằm bảo đảm 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.

Lựa chọn phương án thiết kế kết cấu

Phương án kết cấu theo phương ngang

-Kết cấu theo phương ngang: gồm sàn, các dầm có nhiệm vụ kết hợp với kết cấu chịu lực thẳng đứng gồm: Cột, vách (lõi) Sàn ngoài chức năng tiếp nhận tải trọng sử dụng và truyền tải trọng sang các dầm rồi truyền cho các kết thẳng đứng Sàn còn được xem là vách cứng nằm ngang nối với các vách cứng thẳng đứng thành một hệ không gian duy nhất Lựa chọn phương án kết cấu nằm ngang nói chung là lựa chọn phương án sàn cho công trình Các phương án lựa chọn phải hợp lý về mặt kết cấu lẫn kinh tế cho công trình

Các phương án sàn được sử dụng hiện nay như : Sàn sườn (sàn dầm), sàn không dầm, sàn ô cờ,…

Lựa chọn phương án sàn dầm Sàn sườn( sàn dầm): Gồm hệ dầm và bản sàn với sàn có khẩu độ lớn cần phải bố trí thêm dầm phụ để làm giảm độ võng của sàn

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, chiều dày sàn bé, được sử dụng rộng rãi trên thị trường

Nhược điểm: Hệ dầm lớn ảnh hưởng đến chiều cao thông thủy của tầng, chiếm không gian trong công trình

Phương án kết cấu theo phương đứng

Hệ kết cấu theo phương đứng bao gồm; Cột,Vách (lõi) trực tiếp tiếp nhận tải truyền từ dầm sau đó truyền xuống móng Ngoài ra hệ cột vách liên kết với hệ dầm tạo thành hệ khung phẳng hoặc khung không gian Hệ khung chủ yếu chịu tải trọng ngang( Gió, 18 động đất) Việc lựa chọn hệ khung phụ thuộc vào nhiều yếu tố của công trình, công năng sử dụng, chiều cao nhà và độ lớn của tải Kết cấu theo phương đứng gồm 2 nhóm: Cấu kiện chịu lực độc lập (khung, vách, lõi, hộp,…), cấu kiện có từ 2 loại hoặc 3 loại cấu kiện cơ bản trở lên ( Khung + vách, Khung + lõi,Khung + vách + lõi, )

Lựa chọn công cụ tính toán

Dùng để phân tích động cho hệ công trình bao gồm các dạng và giá trị dao động, kiểm tra các dạng ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất

Do ETABS là phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việc nhập và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác

Dùng để phân tích nội lực theo dải

Do SAFE là phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu chuyên cho phần bản sàn và còn được sử dụng tính toán cho kết cấu phần móng

Dùng để xử lý số liệu nội lực từ các phần mềm ETABS, SAFE xuất sang, tổ hợp nội lực và tính toán tải trọng, tính toán cốt thép và trình bày các thuyết minh tính toán

Dùng để thể hiện tất cả các bản vẽ liên quan đến kiến trúc, sàn, dầm, cột, vách và móng

Phương pháp tính toán

Sàn là phân tử tuyệt đối cứng trong mặt phẳng làm việc của nó (mặt phẳng ngang)

Không kể đến sự biến dạng ngoài mặt phẳng lên các phần tử

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

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

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

- Xem biến dạng dọc trục của sàn không đáng kể

_Phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm : Là phương pháp làm rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của công trình, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển vị Khi sử dụng phương pháp này có thể sử dụng các phần mềm máy tính trợ giúp như SAFE, ETABS, SAP…

Tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn

- Trạng thái giới hạn 1: Là trạng thái giới hạn cực hạn nhằm thiết kế kết cấu không bị phá hoại giòn, dẻo, mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí, các yếu tố lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường Nguyên lý thiết kế tổng quát phải thỏa mãn điều kiện: F ≤ 𝐹 𝑢

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

Fu: Là khả năng chịu lực tối đa cấu kiện

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

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

TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Tải trọng thẳng đứng

Tĩnh tải: Là loại tải trọng thường xuyên, có vị trí, phương, chiều có giá trị không thay đổi theo thời gian (trọng lượng bản thân của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, các lớp cấu tạo, )

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

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

𝛾 𝑖 : trọng lượng riêng của các lớp cấu tạo

𝛿 𝑖 : chiều dày của lớp sàn thứ I

𝑛 𝑖 : Hệ số tin cậy đối với các loại tải trọng thứ i, lấy theo bảng 1 trong TCVN

Hình 3.1 các lớp cấu tạo

Tĩnh tải các lớp bao che và ngăn cách

Dựa theo bản vẽ kiến trúc, công trình sử dụng tường làm hệ bao che và ngăn cách cho công trình.Trong đồ án, đối với tường xây trên dầm gán tải tường trực tiếp lên dầm dạng phân bố đều Đối với tường xây trực tiếp lên gán tải trọng thành dạng phân bố đồ đều diện tích

Tải trọng tường tác dụng lên sàn : 𝑔 𝑠 𝑡 = 𝑛.𝛾 𝑡 𝐿 𝑡 𝛿 𝑡 𝐻 𝑡

Tải trọng vách kính ngăn tác dụng lên tường dầm:

𝛾 𝑡 : khối lượng riêng của tường gạch (kN/m3)

Chiều cao dầm chiều dày chiều cao tường trọng lượng riêng tải trọng tiêu chuẩn hệ số vượt tải n tải trọng tính toán

(m) (mm) (mm) (m) (kN/m3) (kN/m) (kN/m)

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

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

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

5 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

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

Tải trọng ngang được tính toán trong công trình là tải trọng gió.Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc vào các thông số sau:

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

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

- Dao động công trình Tải trọng gió gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị và phương tính toán thành phần tĩnh tải trong gió được xác định theo các điều khoản ghi trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN

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

Thành phần động tải trọng gió tác động lên công trình là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió bao gồm: Xác định thành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình do thành phần động của tải trọng gió gây ra ứng với từng dạng dao động

Theo mục 1.2 TCXD 229:1999 công trình có chiều cao > 40m thì khi tính phải kể đến thành phần động của tải trọng gió Công trình đồ án sinh viên với chiều

13 cao tổng cộng tính từ cao độ +0.000m là 74.3 m nên cần xét đến yếu tố thành phần gió động của gió

Thành phần tĩnh của gió

Theo TCVN 2737 : 1995 Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió

Wj ứng với độ cao Zj so với mốc chuẩn: 𝑊 𝑗 = 𝑊 0 𝐾 𝑧 𝑐

𝑊 0 : giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng

Kj : hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao

𝛾 : hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

C : hệ số khí động lấy theo bảng 6 TCVN 2737 : 1995 , phụ thuộc vào sơ đồ công trình Hệ số khí động c cho các mặt phẳng thẳng đứng , lấy Cd = 0.8 ( đón gió

) và 𝐶 ℎ = −0.6 ( 𝑘ℎ𝑢ấ𝑡 𝑔𝑖ó) Lấy hệ số tổng cho cả 2 mặt là C=1.4

Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió

Giá trị hệ số zt và m được trình bày trong bản dưới đây :

Xác định hệ số zt và m khi tính kzj

Gió tĩnh được tính theo công thức : W= Wj x Sj (kN )

2 × 𝐿 : Diện tích mặt đón gió của từng tầng

𝐻 𝑗 , 𝐻 𝑗−1 và L lần lượt là chiều cao thứ J , J-1 và bề mặt đón gió

STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Yj (m) W Xj (kN)

Bảng giá trị gió tính toán theo phương X

Bảng giá trị gió tính toán theo phương Y

Tính toán thành phần động gió

Thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình là do lực xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình VType equation here.iệc tính toán công trình chịu tác dụng của động lực của tải trọng gió bao gồm xác định thành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình do thành phần động của tải trọng gió gây ra ứng với từng dạng dao động

Tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió, mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác dụng của xung vận tốc gió hoặc cả với lực quán tính của công trình Mức độ nhạy cảm được đánh giá qua tương quan giữa giá trị các tần số dao động riêng cơ bản của công trình với tần số giới hạn được cho trong TCXD 229:1999

Trong TCXD 229 -1999, quy định 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: fN =2 LIVE 0 Hoạt tải ≥ 2kN/m 2

7 HT tính toán theo phương X

- h = Cx = 1000mm ; b = Cx = 1000mm; giả thiết a = 50 mm; ho = 950 mm;

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên : ea = eax + 0.2×eay

Với eax = eay = max ox x l 2030

- Kết cấu siêu tĩnh : e0 = max(e1;ea) = 32.04 (mm)

 Nén lệch tâm rất bé, tính gần như nén đúng tâm

- Diện tích toàn bộ cốt thép : b 3 e 2 st 3 3 sc b

Tính toán tương tự các cột còn lại ta có bảng sau

Tầng Tên P M y = M 22 M x = M 33 l tt C y = t 2 C x = t 3 a A cal A rq 

Cột (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (cm 2 ) (cm 2 ) (%) (cm 2 )

TANG 19 C12 1197.10 -4.10 -360.40 2030 700 700 50 -12.26 19.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 18 C12 2216.74 -27.90 -410.00 2030 700 700 50 -401.87 19.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 17 C12 3080.83 -24.70 -408.40 2030 700 700 50 -381.69 19.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 16 C12 3946.67 -22.60 -409.30 2030 800 800 50 -357.48 25.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 15 C12 4814.94 -19.80 -410.10 2030 800 800 50 -332.07 25.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 14 C12 5686.39 -16.60 -410.80 2030 800 800 50 -306.10 25.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 13 C12 6561.81 -13.00 -411.30 2030 800 800 50 -279.81 25.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 12 C12 7442.06 -8.80 -411.40 2030 800 800 50 -253.32 25.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 11 C12 8328.04 -4.20 -410.90 2030 800 800 50 -226.66 25.60 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 10 C12 9386.40 -87.30 -332.70 2030 900 900 50 -199.72 32.40 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 9 C12 10349.09 7.10 -234.00 2030 900 900 50 -169.92 32.40 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 8 C12 11291.35 13.50 -221.00 2030 900 900 50 -139.70 32.40 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 7 C12 12244.93 20.40 -207.60 2030 900 900 50 -109.24 32.40 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 6 C12 13210.57 27.70 -193.60 2030 900 900 50 -78.53 32.40 0.40 12 ỉ 22 45.62 TANG 5 C12 14188.90 36.30 -180.70 2030 1000 1000 50 -47.55 40.00 0.40 12 ỉ 25 58.90 TANG 4 C12 15180.63 42.50 -161.60 2030 1000 1000 50 -16.28 40.00 0.40 12 ỉ 25 58.90 TANG 3 C12 16185.98 58.90 -175.90 2030 1000 1000 50 15.28 40.00 0.40 12 ỉ 25 58.90 TANG 2 C12 17244.22 52.90 -80.00 3010 1000 1000 50 49.49 49.49 0.49 12 ỉ 25 58.90 TANG 1 C12 18314.38 -5.80 -27.70 2310 1000 1000 50 84.24 84.24 0.84 16 ỉ 28 98.52 HAM1 C12 18901.62 -11.30 70.40 2310 1000 1000 50 103.31 103.31 1.03 20 ỉ 28 123.15

Tính toán vách cứng cho khung trục C

Vách là một trong những kết cấu chịu lực quan trọng trong nhà cao tầng Tuy nhiên việc 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 vùng biên chịu mômen”

Thông thường, các vách cứng dạng côngxon 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, My, Qx

Hình 4.1 Nội lực trong vách cứng

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

 Các giả thiết cơ bản:

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bêtông và cốt thép chịu

Hình 4.2 Phân chia vùng cho vách cứng

Xét vách cứng chịu tải trọng Nz, My, biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng

- 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 ờ hai vùng biên của vách

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

   Xác định lực tác dụng ở vùng giữa:

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:

  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:

Với: lo: chiều dài tính toán của cột imin: bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh => imin= 0.288 b

- 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 5574-

2012 Thép cấu tạo cho vách cứng trong vùng động đất trung bình và mạnh

+ 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 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

- 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: s 1.5b s 30cm

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo “TCVN 5574:2012” 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 và 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 ) Dùng đai 10, 2 nhánh (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 nén, As kéo)

Kết quả tính toán cho vách

Bảng 4.5 Các thông số tính toán

- Chiều dài vùng biên chịu nén L n mm 1000

- Chiều dài vùng biên chịu kéo L k mm 1000

- Độ mảnh cùng vùng biên chịu nén  27.8

- Hệ số uốn dọc cho vùng biên chịu nén  0.961

- Cấp độ bền bê tông B30

- Cường độ chịu nén của bê tông R b MPa 17

- Cường độ của cốt thép R s MPa 350

Tính toán kiểm tra cốt thép

Bảng 4.6 Bảng kết quả tính toán thép vách

Tính toán vách L và vách lỗi thang

4.3.4.1 Lý thuyết tính toán vách

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

- Phương pháp này chia vách thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, ứng suất coi như phân bố đều trên mặt cắt ngang của phần tử Tính toán cốt thép cho từng phần tử sau đó kết hợp lại bố trí cho cả vách

- Các giả thuyết đặt ra khi tính toán: Vật liệu đàn hồi, ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cả bê tông và cốt thép chịu

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

 Xác định trọng tâm của vách:

Xác định moment quán tính của vách

Tìm nội lực phân bố lên các phần tử

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

Các thông số trong công thức:

Pi : Lực dọc Pier (KN)

Mx = M2, My= M3 : giá trị momen quay xung quanh trục X,Y tương ứng với momen

Ix0 , Iyo : Momen quán tính của lõi (mm 4 )

Av, Ai : Diện tích của lõi và diện tích phần tử thứ I (mm 2 )

Xi , Yi : giá trị tọa độ trọng tâm phần tử so với trọng tâm lõi ( mm)

Hệ số giảm khả năng chịu uốn do uốn dọc

Imin = 0.288x min (b;h) Bán kính quán tính của tiết diện

𝐿 𝑜 = Ψ × 𝐿 Chiều dài tính toán cấu kiện, L là chiều dài của cấu kiện, ψ là hệ số được xác định dựa vào sơ đồ tính cấu kiện, ψ = 0.8

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

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

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

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

Lượng cốt thép tối thiểu vùng giữa là 0.2%

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

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

Hình 7 1:Phần tử vách L (P2) Bảng 7 1: Đặc trưng hình học vách L (P2)

Bảng 7 2: Kết quả nội lực vách L P2 tầng 20

17612.01 2486.58 26528.55 0.14 1.51 e2max U3 -17196.70 8379.13 11.68 0.49 0.00 e3max U9 -17006.28 2374.91 25733.99 0.14 1.51 Sinh viên tính toán ví dụ với phần tử 1 ứng với tổ hợp tải trọng U1

R Đặt thép cấu tạo: 14 14   A s ch ,  2155  mm 2 

Hàm lượng cốt thép: min A s,ch max

Tính toán vách lỗi thang

Sinh viên sử dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi để tính toán cho vách lõi thang

Phương pháp này chia vách lõi thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, ứng suất coi như phân bố đều trên mặt cắt ngang của phần tử Tính toán cốt thép cho từng phần tử sau đó kết hợp lại bố trí cho cả vách lõi

Các giả thuyết cơ bản khi tính toán:

+ ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cả bê tông và cốt thép chịu

Hình 5 1: Phân chia phần tử 5.10.3.2 Xác định trọng tâm lõi và trọng tâm phần tử

Trọng tâm lõi được xác định trong AutoCad 2007 bằng cách tạo miền đặc bằng lệnh Region —> dùng lệnh Massprop để xem các thông số trong đó có trọng tâm —> đưa gốc tọa độ về trọng tâm lõi

A = 5.61 X1 o 6 (mm 2 ), Ix = 6.004 X10 12 (mm 4 ), Iy = 4.178 X1 o 13 (mm 4 )

Nội lực được phân phối như sau: x y i i x y

+ Mx — M2, My — M3 - Giá trị moment Pier quay quanh trục X, Y tương ứng với trục 2, 3 trong Etabs (kN.m)

+ X j, y, - Giá trị tọa độ họng tâm phần tử so với họng tâm lõi (mm)

+ Ix, I - Moment quán tính đối với trục X, Y của lõi (mm 4 )

+ A - Diện tích tiết diện phần tử i (mm 2 )

+ N - Lực dọc tác dụng lên phần tử thứ I (kN)

+ Qui ước dấu ứng suất: ứng suất dương (+): nén, ứng suất âm (-): kéo

Bảng 5.22 Bảng tổng hợp tính toán giá trị từng phần tử Đặc trưng hình học vách lõi thang

5.10.3.3 Tính toán phần tử điển hình

 Thông số tính toán phần tử số 1

Sinh viên tiến hành lọc lại nội lực với các tổ hợp cơ bản để dễ dàng tính toán như sau:

Bảng 5 1: Băng tổng họp giá trị tính toán phần tử 1

Bảng 5 2: Kêt quả phân phối nội lực trên phần tử 1

Tên Combo Vị trí p M2 M3 ơ (Mpa) Pw(N) Đánh giá

TH11 Pmin -42258.8 -1505.5 21365.6 5.419 731515 Nén TH10 M2min -35918.8 -22805.4 -12502.1 10.301 1390594 Nén TH7 M2max -30933.8 18049.5 12704.4 8.309 1121719 Nén TH13 M3 min -29382.4 -10255.2 -45002.5 3.177 428830 Nén

—> Vậy phần tử 1 chịu nén toàn bộ

Thép dọc được tính toán như sau:

+ Phần tử chịu nén: Bố trí cấu tạo đủ hàm lượng cốt thép và kiểm tía khả năng chịu nén

+ As - Diện tích thép tính toán (mm 2 ) + Pw - Lực dọc của phần tử (N) + Rs - Cường độ tính toán của thép (MPa)

+ Kiểm ha khả năng chịu nén: N < 0.85 X Rb X Ab + R^ X Asc

+ Ab, As: Lần lượt là diện tích tiết diện bê tông, cốt thép (mm 2 )

+ Rb, Rsc: Lần lượt là cường độ tính toán của bê tông, cốt thép (MPa)

Phần tử 1 chịu nén Đặt thép cấu tạo

Kiểm ha khả năng chịu nén: Pw = 1390594(N) < 0.85 X Rb X Ab + Rsc X A^

= 3468000(N) —> Phẩn tử 1 đảm bảo khả năng chịu nén

Ghi chú: Tại các vùng biên của phần tử vách bong lõi để đảm bảo tính an toàn cho kết cấu của lõi, sinh viên bố trí thép với hàm lượng ụ > 1% đảm bảo tính kháng chấn của công trình

Bảng 5 3: Bảng tổng hợp thông số tiết diện, tọa độ phần tử vách lõi thang Đặc trưng hình học vách lõi thang A Ix ly

THIẾT KẾ TẦNG SÀN ĐIỂN HÌNH

Tổng quan

Công trình có nhiều tầng nhưng mặt bằng sàn có thể phân làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: sàn tầng hầm, tầng 1

- Nhóm 2: sàn từ tầng 2 đến tầng 19

Do nhóm sàn hai chiếm số lượng lớn nhất do đó chọn nhóm sàn hai để tính toán sàn điển hình

Do công trình sử dụng kết cấu khung chịu lực là chính nên dùng phương án sàn BTCT đổ toàn khối là giải pháp tương đối tốt nhất vì sàn có khả năng chịu tải lớn và làm tăng độ cứng, độ ổn định cho toàn công trình

Tính toán sàn điển hình

Mặt bằng sàn tầng điển hình, sơ đồ bố trí hệ dầm sàn

Từ bản vẽ kiến trúc kết hợp với các yêu cầu về cấu tạo ta bố trí hệ dầm sàn tầng điển hình như sau:

Hình 5.1 Mặt bằng hệ dầm sàn tầng điển hình

Kích thước dầm biên chọn sơ bộ như 1 dầm thông thường dựa trên yêu cầu đảm bảo độ võng dầm :

Vì chiều dày các ô sàn là tương tự nhau nên lấy ô sàn có kích thước lớn nhất để tính toán chiều dày sau đó bố trí chung cho toàn mặt bằng

 Bản sàn là bản kê 4 cạnh

Chiều dày bản sàn có thể chọn sơ bộ theo công thức sau

-Sinh viên lựa chọn tiết diện sơ bộ cho dầm, khi có nội lực từ dầm bằng phương pháp hữu hạn từ phần mềm ta mới bắt đầu bố trí cốt thép cho dầm

Tải trọng tác dụng lên ô bản

- Cấu tạo sàn gồm các lớp sau:

Hình 5.2 Các lớp cấu tạo sàn

 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

(Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN

Bảng 5.1 Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình p.ngủ, p.khách, p.ăn

Loại ô sàn Vật liệu cấu tạo sàn

Bảng 5.2 Tĩnh tải hoàn thiện sàn thang máy, hành lang

Loại ô sàn Vật liệu cấu tạo sàn  g tc g tc n g tt

Bảng 5.3 Tĩnh tải tường truyền vào sàn phòng vệ sinh

Loại ô sàn Vật liệu cấu tạo sàn  g tc g tc n g tt

Vữa lót nền + tạo dốc 30 18 0.54 1.3 0.70

 Hoạt tải tác dụng lên sàn

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)

Bảng 5.4 Bảng giá trị hoạt tải các loại phòng

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )

7 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

8 Mái bằng không sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98

10 Sàn chịu tải trọng cây xanh, sân vườn 0.00 5.00 5.00 1.20 6.00

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

Xác định chiều dày vách {

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

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

 F S : Tổng diện tích sàn từng tầng

 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 trong SAFE

 Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE

 Do sàn phẳng có các vách cứng nên các giả thuyết tính toán của 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 mềm SAFE để xác định nội lực của sàn phẳng

 Các thông số đầu vào:

Chiều dày chọn sơ bộ: hs = 220 (mm);

Tiết diện vách chọn sơ bộ: bxh = 300 x 1000 (mm)

Tiết diện dầm biên chọn sơ bộ: bxh = 300 x 700 (mm)

Tiết diện sơ bộ cột: bxh = 500 x 500 (mm)

 Dưới tác động của tải trọng ngang, nội lực xuất hiện trong sàn không đáng kể (tải trọng ngang được truyền vào lõi cứng), nội lực trong sàn xuất hiện chủ yếu do tải trọng đứng Do đó, khi tính toán sàn không nhất thiết phải tính đến ảnh hưởng của tải trọng ngang mà chỉ xét các trường hợp tải trọng đứng Nội lực theo dải strip

Bảng 5.5 Nội lực strip theo phương Y

Hình 5.3 Nội lực strip theo phương Y

Hình 5.4 Biểu đồ momen Strip sàn theo Layer A

Hình 5.5 Biểu đồ momen Strip sàn theo Layer B

Tính toán và bố trí cốt thép

Bảng 3 2: Bảng kết quả tính toán cốt thép sàn Strip A

Tên strip Vị trí M strip/1m a h h0 αm  As d @ Asc

Gối trái -14 25 130 105 0.05 0.051 260.1 10 200  Nhịp 13 25 130 105 0.047 0.048 244.8 10 200  Gối phải -22 25 130 105 0.076 0.079 378.6 10 200  Gối trái -22 25 130 105 0.075 0.078 368.8 10 200  Nhịp 11 25 130 105 0.037 0.038 193.8 10 200  Gối phải -22 25 130 105 0.078 0.081 316.1 10 200  Gối trái -21 25 130 105 0.075 0.078 397.8 10 200  Nhịp 9 25 130 105 0.03 0.03 153 10 200  Gối phải -21 25 130 105 0.075 0.078 391.8 10 200  Gối trái -22 25 130 105 0.077 0.08 393.2 10 200  Nhịp 11 25 130 105 0.037 0.038 193.8 10 200  Gối phải -22 25 130 105 0.075 0.078 397.8 10 200  Gối trái -22 25 130 105 0.076 0.079 402.9 10 200  Nhịp 13 25 130 105 0.047 0.048 244.8 10 200  Gối phải -14 25 130 105 0.05 0.051 260.1 10 200 

Hình 5.6 Bảng kết quả tính toán cốt thép sàn Strip B

Tên strip Vị trí M strip/1m a h h0 αm  As d @ Asc

Gối trái -16 25 130 105 0.056 0.058 295.8 10 200 Nhịp 18 25 130 105 0.063 0.065 331.5 10 200 Gối phải -27 25 130 105 0.094 0.099 504.9 10 150 Gối trái -27 25 130 105 0.093 0.098 499.8 10 150 Nhịp 15 25 130 105 0.054 0.056 285.6 10 200 Gối phải -23 25 130 105 0.08 0.083 423.3 10 200 Gối trái -23 25 130 105 0.079 0.082 418.2 10 150 Nhịp 15 25 130 105 0.051 0.052 265.2 10 200 Gối phải -26 25 130 105 0.092 0.097 494.7 10 150 Gối trái -27 25 130 105 0.094 0.099 504.9 10 150 Nhịp 18 25 130 105 0.063 0.065 331.5 10 200 Gối phải -16 25 130 105 0.055 0.057 290.7 10 200 

Độ võng theo tải ngắn hạn của sàn

Hình 5.7 Độ võng của sàn xuất từ safe

Hình 5.8 Chuyển vị lớn nhất trên mặt sàn Độ võng lớn nhất f = 8.366 mm

Theo trạng thái giới hạn thứ hai thì độ võng giới hạn của sàn phẳng là

Ta có fmax = 8.366 mm Qmax = 38.5 kN  bê tông đủ khả năng chịu cắt Vậy chọn cốt đai 6a200

THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Số liệu địa chất công trình

- Theo báo cáo khảo sát địa chất Địa tầng tại vị trí xây dựng công trình được phân thành các lớp sau:

- Mực nước ngầm nằm ở độ sâu -1m

 Lớp 1: Đất á sét trạng thái dẻo mềm, dày 6 m

 Lớp 2: Cát hạt trung trạng thái chặt vừa, dày 4 m

 Lớp 3: Cát sét hạt trung trạng thái chặt, dày 28 m

 Lớp 4: đất sét trạng thái nửa cứng , dày 8 m

Bảng 6 1: Bảng tổ hợp thống kê địa chất lớp 1 lớp 2 lớp 3 lớp 4

TC TC TC TTGH 1 TTGH 2 TC

Dung trọng riêng tự nhiên 20.83 20.5 20.64 20.71

Dung trọng riêng đẩy nổi 11.07 11.05

Chỉ số dẻo 11.05 11.75 11 13.5 Độ sệt 0.13 0.03 0.02 0.07

Hệ số rỗng theo cấp tải trọng

Lựa chọn phương án móng

Dựa vào báo cáo khảo sát địa chất thì lớp 1, 2, là lớp đất tương đối yếu, không đủ khả năng chịu lực nên sinh viên chọn phương án móng cọc đặt vào lớp đất thứ 3, chọn phương án móng cọc ly tâm ứng suất trước cho công trình này.

Sơ lược về phương án móng cọc ly tâm

Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước đã xuất hiện ở Việt Nam một số năm gần đây và được đưa vào thiết kế nền móng cho công trình Cọc được chế tạo dựa trên công nghệ ứng lực trước căng trước và công nghệ ly tâm ứng dụng với phụ gia để bê tông có thể đạt cường độ 800 daN/cm²; bảo dưỡng bằng hơi nước nên có thể rút ngắn thời gian bảo dưỡng và cường độ của bê tông Cọc dạng ống có đường kính phổ biến từ 300 – 800, chiều dài cọc có thể lên đến 18m (cho đường kính ngoài D300), 20m (cho D400) và 22m (cho D500, D600, D700, D800) Có thể thi công bằng phương pháp đóng hoặc ép Dùng chung máy ép hoặc đóng cọc vuông khi ép chỉ cần thay thế ép cọc vuông bằng má ép cọc tròn

- Sử dụng được bê tông mác cao (cấp độ bền có thể lên tới B60 ), xi măng sử dụng PCB40, ít tốn vật liệu và dùng ít thép hơn

- Cọc có trọng lượng bản thân nhẹ hơn cọc thường, có khả năng chịu uốn tốt hơn Vì vậy người ta có thể chế tạo những cọc dài đến 22m mà vẫn đảm bảo điều kiện chuyên chở Hạn chế tối đa các mối nối ở thân cọc do đó hạn chế được sự giảm sức chịu tải của cọc do việc nối cọc

- Cọc có khả năng chống nứt cao vì bê tông có cường độ cao và được nén trước Đặc biệt khi thi công bằng phương pháp móng và cọc đã đạt đến độ chối, nếu bê tông không được nén trước thì rất dễ bị nứt vì khả năng chịu kéo của bê tông rất yếu

- Giá thành của cọc rẻ hơn so với cọc vuông bình thường 150.000/m Cọc được thi công bằng máy ép nên có giá thành thi công rẻ và đạt hiệu quả cao

- Sản xuất trên dây chuyền công nghiệp nên dễ dàng kiểm soát chất lượng sản phẩm Những khuyết tật được phát hiện và loại bỏ ngay trong nhà máy nên cọc được đảm bảo chất lượng khi đến công trường

- Tỷ lệ hư hỏng thấp, chất lượng ổn định Khi phát hiện sự cố việc xử lý có thể thực hiện dễ dàng chứ không phức tạp như đối với cọc khoan nhồi

- Ưu điểm về mặt giá thành so với cọc RC không lớn lắm Vì bê tông đắt hơn (mác cao), cốt thép PC bar (có cường độ fx = 14000 – 16000 daN/cm ) phải nhập từ Indonesia, Thailand, Malaysia hoặc Hàn, Nhật giá đắt hơn và phải mua dự trữ vì không chủ động thời gian

- Trước đây, công ty sản xuất cọc như Phan Vũ, bê tông 620 Châu Thới, Vinaconex theo tiêu chuẩn JIS A 5337 – 1982 của Nhật hay BS8110-1997, BS 8004-1986 của Anh Hiện nay có TCVN 7888 : 2008 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước do Bộ Xây Dựng ban hành.

Chọn kích thước, chiều sâu chôn cọc

Chọn cọc dài 20m (chia thành 2 đoạn, mỗi đoạn 10 m); mũi cọc ngàm vào lớp đất số 3, ở độ sâu mũi cọc : 27 m

Giả sử chọn cọc D500xD320.

Tính toán sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

Bảng 6 2: Bảng thống kê kỹ thuật của cọc D500 theo Cataloge cọc ly tâm Phan Vũ Đường kính

Tải trọng dọc trục tối đa (T)

Tải trọng thi công phù hợp (T)

Số lượng PC PHC PC PHC

Chọn cọc PHC - A500 : Cọc PHC loại A đường kính 500 có: sức chịu tải dọc trục tối đa là Rvl= 4770 KN

Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý

Sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304-2014:

Rcu1 = c(cq.qp.Ap + ucf.fi.li)

Các hệ số trong công thức:

 c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , c = 1

 cq , cf tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất, lấy theo bảng 4 TCVN 10304-2014, lấy cq = 1.2, cf = 1

 qp : Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc lấy theo bảng 2 TCVN 10304-

2014 Trang bảng theo độ sâu mũi cọc, có qp = 5360 KPa

 Ap là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc Ở đây, cọc ly tâm ứng suất trước: lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc A p  (R 2 r ) 2 0.12 m 2

 u là chu vi tiết diện ngang thân cọc, u =  (D  d) = 2.6 (m)

 fi : Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, lấy theo bảng 3, TCVN 10304 : 2014

 li : Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Bảng 6 3: Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo chỉ tiêu cơ lí (bảng 1) Đối với đất dính

Chiều sâu trung bình của lớp đất (m) Độ sệt B l m i ( ) f i

Bảng 6 4: Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo chỉ tiêu cơ lí (bảng 2) Đối với đất rời

2 Cát hạt trung trạng thái chặt vừa

3 Cát sét hạt trung trạng thái chặt

Vậy R cu =  c (  cq q p A p + u  cf f i l i ) = 1×(1.2×5360×0.12 + 2.6×1×1106.3) 3648.22(kN)

Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

Theo phụ lục G – TCVN 10304-2014, sức chịu tải cực hạn của cọc cu 2 p b i i

 qp : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

 Ap là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc Ở đây, cọc ly tâm ứng suất trước: lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc

 u là chu vi tiết diện ngang thân cọc, u =  (D  d) = 2.6 (m)

 fc,i : cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ i

 lc,i : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Sức chịu tải cực hạn của cọc do lực chống tại mũi cọc với c : lực dính của lớp đất dưới mũi cọc c 94 KN/m 2

vp : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc do đất gây ra

Nc,N ' p : hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc lấy theo Terzaghi o ' ' c q

Sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sát bên

Công thức tính cường độ sức kháng TB fi đối với đất dính i u,i f   c

Hình 6 2 Biểu đồ xác đinh hệ số α

- : hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất dính(tra biểu đồ bên dưới)

- Cu,i=6.25Nsi: Cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất thứ i

Kết quả tính toán thể hiện trong bảng:

Bảng 6 5: Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo cường độ đất nền (Bảng 1)

Lớp Li (m)sd)) Số búa (N) C u

1 (Đất á sét trạng thái dẻo mềm) 2 15 93.75 0.57 53.44 106.9 f li i

 106.9 Đối với đất rời: f i    k i ' v,z tan i

 ki: Hệ số áp lực ngang của đất lên cọc

  ' v,z :Ứng suất pháp hiệu quả thep phương đứng    'v  i li

  i :Góc ma sát giữa đất và cọc (với cọc bê tông lấy    i i )

Bảng 7.1 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo cường độ đất nền

(Cát hạt trung, trạng thái chặt vừa)

(Cát sét hạt trung trạng thái chặt)

Xác định sức chịu tải cực hạn do kháng mũi Qp p p p 4552.

Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh SPT

Công thức của viện kiến trúc Nhật Bản

R 3 cu = qp.Ap + u(fc,i.lc,i + fs,i.ls,i)

 qp : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Khi mũi cọc nằm trong đất rời, qb = 300Np cho cọc ly tâm

 Np : chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1D dưới và 4D trên mũi cọc

 Ap là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc Ở đây, cọc ly tâm ứng suất trước: lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc A p  (R 2 r ) 2 0.12 m 2

 u là chu vi tiết diện ngang thân cọc, u =  (D  d) = 2.6 (m)

 fc,i : cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ I :f ci αpfLcu,i αp là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng/ép và f L là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, bằng 1 cho cọc khoan nhồi, xác định như các biểu đồ sau của tiêu chuẩn: αp =1

Hình 6 3: Biểu đồ xác đinh hệ số α p và f L

, l c i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

Np là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc; c u là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính, có thể xác định từ chỉ số SPT trong đất dính: cu,i= 6,25Nc,i tính bằng kPa, trong đó Nc,i là chỉ số SPT trong đất dính

Np Đối với các loại đất cát, nếu trị số Np>50 thì chỉ lấy NpP, nếu trị số Ns,i>50 thì lấy Ns,iP

 lc,i : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

 fs,i : cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i: s,i s,i f 10N

 ls,i : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác theo công thức: q p  300N p

Mũi cọc đặt trong lớp thứ 3, tại nơi có N = 18p

Cường độ sức kháng bên của đất : c,i c,i s,i s,i u  f l + f l Đối với đất dính lớp thứ 1: f c i ,   p  f L c u i , u,i c,i c = 6.25N f : L Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc, xác đinh theo biểu đồ hình

Bảng 6 6: Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo thí nghiệm SPT (bảng 1) Đối với đất dính lớp 1:

Bảng 6 7: Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo thí nghiệm SPT (bảng 2) Đối với đất rời lớp 2, 3:

Chiều sâu của lớp đất (m) l (m) i N i C u,i

(Đất á sét trạng thái dẻo mềm)

Chiều sâu của lớp đất (m) l (m) i N i f si

(Cát hạt trung, trạng thái chặt vừa)

Vậy Rcu3 = qp.Ap + u(fc,i.lc,i + fs,i.ls,i) = 5400×0.12 + 2.6 ×1173.75 3699.75(kN)

Sức chịu tải thiết kế của cọc

Bảng 6 8: Tổng hợp sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm

Sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm Kết quả SCT (kN)

Theo SCT chỉ tiêu cơ lý 3648.2

Theo SCT xuyên tĩnh SPT 3699.8

Theo SCT cường độ đất nền 4765.6

Trong trường hợp những điều kiện nền giống nhau, nếu giá trị riêng của sức chịu tải cực hạn ít hơn 6, trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén và chịu tải trọng nén của cọc ghi trong công thức phải lấy bằng giá trị nhỏ nhất trong số các giá trị riêng theo TCVN 10304:2014

 Sức chịu tải đặc trưng: Rck min R cu,i 3648.2 (kN)

 Sức chịu tải thiết kế: cd ck k

 k: Hệ số tin cậy của đất nền, theo mục 7.1.12 (TCVN 10304-2014) chọn k 1.6

(Cát sét hạt trung trạng thái chặt) 14.1 2 14 46.67 93.3

Ktc : Hệ số an toàn lấy theo TCVN 9393-2012 (tải trọng thí nghiệm lớn nhất do thiết kế qui định thường lấy bằng 150% đến 200% tải trọng thiết kế đối với cọc thí nghiệm kiểm tra.)

 Sức chịu tải thiết kế của cọc thỏa mãn điều kiện ép cọc

Tính toán móng M1

Chọn chiều sâu chôn móng

- Chọn chiều cao đài hđ = 1.5 m

- Chọn chiều sâu chôn móng hm = 8m so với cao độ tự nhiên

Xác định số cọc và kích thước đài n tt cd

 Chọn 12 cọc Bố trí cọc như hình vẽ

Nội lực tác dụng lên móng

Sau khi mô hình trên Etabs 2019 xuất kết quả nội lực tác dụng lên móng được sinh viên trình bài theo bảng dưới đây :

Bảng 8 1: Kết quả nội lực tác dụng lên móng ở tầng 1

Hình 8.1: Mô hình móng M1 trong SAFE 2016

Xác định tải trọng xác định lên đầu cọc

Từ mô hình đã được mô phỏng trên phần mền Safe 2020 sinh viên tiến hành chạy nội lực và xuất được kết quả tải trọng tác dụng lên đầu cọc như hình bên dưới

Hình 8 2:Kết quả phản lực đầu cọc lớn nhất

Ta có Pmax = 1155.49 kN< Rcd = 2200 kN  Thoả mãn điều kiện áp lực truyền xuống hàng cọc nhỏ hơn sức chịu tải cho phép và Pmin = 1150.33 > 0 nên không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc

Kiểm tra ổn định khối móng cọc quy ươc

Kiểm tra cọc làm việc nhóm (Công thức hiệu ứng nhóm theo Converse Labarre):

Trong đó: m: số hàng cọc n: số cọc trong 1 hàng d: đường kính cọc , d = 0.5 m s: khoảng cách giữa 2 tâm cọc s =1.5 m

Sức chịu tải của nhóm cọc: tt nhóm c tk

Kiểm tra hệ số nhóm cọc :

Sức chịu tải của nhóm cọc :

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc :

Chiều dài khối móng qui ước :

LM = L – D + 2Lc.tg tb = 5.5 - 0.5 + 2×27×tg(6.5 0 ) = 11.15 11.2(m)

Chiều rộng khối móng qui ước :

BM = B-D+ 2Lc.tg tb = 4 - 0.5 + 2×27×tg(6.5 0 )= 9.659.7 (m)

Diện tích đáy khối móng quy ước : Fqu = 11.6x9.7= 111.97 (m 2 )

L,B : Chiều dài và chiều rộng đài móng

Lc : chiều dài cọc tiếp xúc với đất

Xác định khối lượng khối móng quy ước

Chọn chiều cao đài : hđ = 1.5 m

Thể tích đài và cọc: W = 1.5×5.5×4 + 12x0.196×027 = 50.366 m 3

Thể tích đất trong móng khối qui ước: Wđất = 111.97x27-50.366 = 2972.824m 3 Trọng lượng móng khối qui ước: Qm = .W + Wđất tb

Trọng lượng của khối móng qui ước:

Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước :

Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước (theo 4.6.9

Trong đó: 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,  m1 = 1.2, m2 = 1.1; ktc: Hệ số độ tin cậyktc = 1;

A, B, D: Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong II 30.2  A = 1.17, B = 5.68, D = 8.02;( lấy theo bảng 14 – TCVN 9362-2012) b: Kích thước cạnh bé của khối móng quy ước, b = Bqu = 9.7 (m); h: Chiều sâu đặt móng so với cốt qui định, h = 27 (m)

II: Dung trọng trung bình lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống,

II’: Dung trọng trung bình các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên,

II’ = 11.15 (kN/m 3 ) cII: Giá trị lực dính đơn vị nằm trực tiếp dưới đáy móng, c = 15.94 (kN/m 2 ); ho: Chiều sâu đất nền tầng hầm, ho = 6.5 m

Thay các giá trị vào, ta có sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

R tc =1.1×(1.17×9.7×11 + 5.68×27×11.15 + 8.02×15.94-6.5x11 ) = 2080.25 (KN/m 2 ) Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước

Moment chống uốn khối móng qui ước :

   tc tc tc y tc x 2 max qu xm ym

       3  tc tc tc tc x y 2 min qu xm ym

Các điều kiện đều thỏa mãn : tc tc max 446.256 1.2R 2596.3

tb = 412.036 < R tc = 2080.25 (KN/m 2 ) tc min 429.14 0

 Có thể tính lún của nền theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính p e

Hình 8 3: Biểu đồ quan hệ e-p

 Kiểm tra độ lún của cọc

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố Chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng có bề dày hi = 1( m ) Các lớp được đánh số theo thứ tự 0, 1, 2,… tính từ đáy móng khối quy ước

Theo thống kê địa chất thì lớp đất đặt móng là lớp đất tốt, nên ta dừng việc tính lún khi bt 5 gl

- Áp lực gây lún tại mũi cọc : tc gl i i qu

Bề dày phân tố lớp đất tính lún: chọn h = 1(m) Ứng suất do trọng lượng bản thân đặt tại mũi cọc :

gl = ko.Pgl với k 0 tra bảng C1 TCVN 9362-2012 phụ thuộc vào tỷ số qu qu qu

117 Điểm Độ sâu z L qu /2 B qu /2

L qu /B qu 2Z/B qu K 0 s zi gl s zi bt s zi gl /s zi bt p 1i p 2i e 1i e 2i s i

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

Bảng 8 3: Bảng tính lún móng C10

Dựa vào kết quả trong bảng nhận thấy bt gl

 Với kết quả tính toán trên suy ra nên dừng việc tính lún

Công thức tính tổng độ lún:

 Thỏa điều kiện độ lún cho phép của công trình

Hình 7.1 Khối móng quy ước ở chân cột

Chiều cao đài hđ = 1.7(m), tiết diện cột 80cmx80cm

 Điều kiện chống xuyên thủng đài cọc: P xt < P cx

Kiểm tra xuyên thủng do cột:

Hình 6 5: Sơ đồ tính xuyên thủng do cột móng

Ta có công thức kiểm tra xuyên thủng sau:

1 , 2 : c c khoảng cách từ mép cột đến mép cọc theo phương dọc và phương ngang

P N  kN P  kN  Đài không bị xuyên thủng do cột

- Kiểm tra xuyên thủng do cọc:

Hình 6 6: Sơ đồ xuyên thủng do cọc

Nhận xét: Với góc lan tỏa ứng suất 45 o ta thấy tháp xuyên thủng hình thành từ mép cột phủ đầu qua cọc, nên đài móng được xem là tuyệt đối cứng

 Điều kiện chống nén thủng (chọc thủng đài bởi cột) được đảm bảo

Tính thép cho đài cọc

Bảng 6 9: Bảng tính thép lớp dưới đài móng M1

(kN.m) (mm) (mm) (MPa) (MPa) (mm2) (mm2) (%)

Thộp lớp trờn bố trớ thộp cấu tạo ỉ16a200

Tính toán móng M2

Chọn chiều sâu chôn móng

- Chọn chiều sâu chôn móng là hm = 4m so với cao độ tự nhiên

- Chọn chiều cao đài hđ = 2 m

Chọn sơ bộ cọc và diện tích đài cọc

Story FX FY FZ MX MY MZ X Y Xi x Ni Yi x Ni kN kN kN kN-m kN-m kN-m m m

Chọn 12 cọc và bố trí khoảng cách giữa các cọc bằng 3D với D = 0.5 m

Hình 7.2 Sơ đồ bố trí cọc ly tâm móng M2

Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Từ mô hình đã được mô phỏng trên phần mền Safe 2020 sinh viên tiến hành chạy nội lực và xuất được kết quả tải trọng tác dụng lên đầu cọc như hình bên dưới

Hình 6 7: Kết quả phản lực đầu cọc của móng ML

Pmax = 1877.505(kN) < Rcd = 2200(kN) : thoả yêu cầu

Pmin = 41.58 (kN) > 0 :cọc không bị nhổ, không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc

Kiểm tra ổn định của khối móng quy ước

Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc :

Chiều dài khối móng qui ước :

LM = L – D + 2Lc.tg tb = 5.5 - 0.5 + 2×27×tg(6.5 0 ) = 11.15 11.2(m)

Chiều rộng khối móng qui ước :

BM = B-D+ 2Lc.tg tb = 4 - 0.5 + 2×27×tg(6.5 0 )= 9.659.7 (m)

Diện tích đáy khối móng quy ước : Fqu = 11.6x9.7= 111.97 (m 2 )

L,B : Chiều dài và chiều rộng đài móng

Lc : chiều dài cọc tiếp xúc với đất

Xác định khối lượng khối móng quy ước

- Chọn chiều cao đài : hđ = 2m

- Thể tích đài và cọc:

- Thể tích đất trong móng khối qui ước:

 Trọng lượng móng khối qui ước:

 Trọng lượng của khối móng qui ước:

Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước :

Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước tc 1 2 '

Thay các giá trị vào, ta có sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

 Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước

Moment chống uốn khối móng qui ước :

    (m 3 ) tc tc tc tc x y 2 max qu m m

        tc tc tc tc x y 2 min qu m m

Các điều kiện đều thỏa mãn : tc

 Có thể tính lún của nền theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính

 Kiểm tra độ lún của cọc

- Áp lực gây lún tại mũi cọc : tc gl qu

- Bề dày phân tố lớp đất tính lún: chọn h = 1(m)

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đặt tại mũi cọc :

126 Điểm Độ sâu z L qu /2 B qu /2

L qu /B qu 2Z/B qu K 0 s zi gl s zi bt s zi gl /s zi bt p 1i p 2i e 1i e 2i s i

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

Bảng 7.2: Bảng kết quả tính lún móng M2

Tại lớp phân tố thứ 4 : bt gl

 nên dừng việc tính lún

- Công thức tính tổng độ lún:

   Thỏa điều kiện độ lún cho phép của công trình

Hình 7.3 Hình vẽ khối móng

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên các cọc

Kiểm tra cọc làm việc nhóm (Công thức hiệu ứng nhóm theo Converse Labarre):

Trong đó: m: số hàng cọc

128 n: số cọc trong 1 hàng d: đường kính cọc , d = 0.5 m s: khoảng cách giữa 2 tâm cọc s =1.5 m

Sức chịu tải của nhóm cọc: tt nhóm c tk

Kiểm tra hệ số nhóm cọc :

Sức chịu tải của nhóm cọc :

Kiểm tra khả năng chống cắt

Kiểm tra khả năng chống cắt của bê tông đài móng với lực cắt lớn nhất của móng:

Chiều cao đài đã chọn hđ = 2 m

- Khả năng chống cắt của bê tông b b bt 0

- Lực cắt lớn nhất của đài móng xuất ra từ safe max 19674.3 b N

    Vậy thỏa khả năng chống cắt

Sử dụng phần mềm SAFE mô hình, tính toán nội lực

Giả thiết ao = 50mm  ho = 2000 - 50 50 mm

(kN.m) (mm) (mm) (mm 2 ) (mm 2 )

Phương X Lớp trên Bố trí thép theo cấu tạo 16 200 1005

Phương Y Lớp trên Bố trí thép theo cấu tạo 16 200 1005 lớp dưới 1061 1000 1950 0.025 0.0256 2421 20 120 2617 0.13

Tính Toán Móng

Bảng 6 10: Nội lực móng ML

Chọn chiều sâu chôn móng

- Chọn chiều sâu chôn móng là hm = 8.5m so với cao độ tự nhiên, chọn sơ bộ chiều rộng đài b = 10.5 m

- Chọn chiều cao đài hđ = 2 m

Chọn sơ bộ cọc và diện tích đài cọc

Chọn 70 cọc và bố trí khoảng cách giữa các cọc bằng 3D với D = 0.5 m

Hình 6 8: Sơ đồ bố trí cọc ly tâm móng ML

Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc

7.6.3.1 Tính toán độ cứng của lò xo Độ lún cọc đơn không mở rộng mũi được xác định bởi công thức:

 N – Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc, N 2200 kN    ;

  – Hệ số xác định theo công thức:

  ' 0.17 ln k G L / G d n 1 2  – Hệ số tương ứng cọc cứng tuyệt đối (EA );

  ' 0.17 ln k L / d n  – Giống như  ' nhưng đối với trường hợp nền đồng nhất có đặc trưng G 1 và  1 ;

  EA / G L 1 2 – Độ cứng tương đối của cọc;

 E – Độ cứng thân cọc chịu nén;

 A – Diện tích tiết diện ngang cọc;

  – Hệ số không thứ nguyên;

 k , k n n1 – Các hệ số được xác định theo công thức: k n 2.82 3.78  2.18 2 , ứng với      1 2 / 2 và khi    1 ;

 d – Đường kính cọc không mở rộng mũi;

 G và 1  1 là các đặc trưng được lấy trung bình đối với toàn bộ các lớp đất thuộc phạm vi chiều sâu hạ cọc;

 G và 2  2 được lấy trong phạm vi 0.5L từ độ sâu L đến độ sâu 1.5L kể từ đỉnh cọc với điều kiện đất dưới mũi cọc không phải là than bùn, bùn hay đất ở trạng thái chảy;

 Cho phép lấy mô đun trượt GE / 2 10    bằng 0.4E 0 (trong đó E 0 là mô đun biến dạng của đất)

Bảng 6 11: Bảng thông số các giá trị tính độ lún cọc đơn

Thông số Giá trị Đơn vị

 Độ cứng cọc đơn: COCDON  

Hình 6 9: Kết quả phản lực đầu cọc của móng ML

Pmax = 1420.6(kN) < Rcd = 2200(kN) : thoả yêu cầu

Pmin = 934.7 (kN) > 0 :cọc không bị nhổ, không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc

Kiểm tra ổn định của khối móng quy ước

Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc :

Chiều dài khối móng qui ước :

LM = L – D + 2Lc.tg tb = 15 - 0.5 + 2×22×tg(6.5 0 ) = 19.5(m) Chiều rộng khối móng qui ước :

BM = B-D+ 2Lc.tg tb = 10.5 - 0.5 + 2×22×tg(6.5 0 )= 15 (m)

Diện tích đáy khối móng quy ước : Fqu = 19.5×15 = 292.5(m 2 )

L,B : Khoảng cách 2 bên của 2 cọc xa nhất theo phương cạnh dài và cạnh ngắn

Lc : chiều dài cọc tiếp xúc với đất

 Xác định khối lượng khối móng quy ước

- Chọn chiều cao đài : hđ = 2m

- Thể tích đài và cọc:

- Thể tích đất trong móng khối qui ước:

 Trọng lượng móng khối qui ước:

 Trọng lượng của khối móng qui ước:

Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước :

 Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước tc 1 2 '

Thay các giá trị vào, ta có sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

 Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước

Moment chống uốn khối móng qui ước :

(m 3 ) tc tc tc y tc x 2 max qu m m

        tc tc tc tc x y 2 min qu m m

Các điều kiện đều thỏa mãn : tc

 Có thể tính lún của nền theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính

 Kiểm tra độ lún của cọc

- Áp lực gây lún tại mũi cọc : tc gl qu

- Bề dày phân tố lớp đất tính lún: chọn h = 1(m)

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đặt tại mũi cọc :

Bảng 6 12: Bảng kết quả tính lún móng ML

Lớp phân tố Chiều dày z (m) z/b σ bt k o σgl P1i P2i e 1i e 2i s(m)

- Tại lớp phân tố 14 có: bt gl

 nên dừng việc tính lún

- Công thức tính tổng độ lún:

   Thỏa điều kiện về độ lún của công trình

Hình 7.4 Khối móng quy ước tại chân lỏi cứng

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên các cọc

 Kiểm tra cọc làm việc nhóm (Công thức hiệu ứng nhóm theo Converse Labarre)

 s: khoảng cách giữa 2 tâm cọc, s = 1.5 m

Sức chịu tải của nhóm cọc:

Kiểm tra hệ số nhóm cọc :

- Sức chịu tải của nhóm cọc :

Kiểm tra khả năng chống cắt

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 = 6Pmax = 10 1420.6 206 (kN) < Fcx= 36711.4 (kN)

Lực xuyên thủng Fxt=6Pmax= 6 1420.6= 14206 (kN) < Fcx = 49280.4 (kN)

Kết luận: Điều kiện chống xuyên thủng được đảm bảo

Tính thép cho móng ML

- Sử dụng phần mềm SAFE mô hình, tính toán nội lực

- Vẽ Strip theo 2 phương X, Y với chiều rộng dãy 1m

- Kết quả nội lực theo phương X, Y

- Giả thiết ao = 50mm  ho = 2000 - 50 50 mm

Bảng 6 13: Bảng tính thép cho đài móng ML

(kN.m) (mm) (mm) (mm 2 ) (mm 2 )

Phương X Lớp trên Chọn theo cấu tạo 16 200 1190 0.16

Phương Y Lớp trên Chọn theo cấu tạo 16 200 1190 0.16 lớp dưới 1492.8 1000 1950 0.023 0.0234 2213 25 100 4906 0.25