luận văn thiết kế chung cư cao tầng p11 q5 tphcm

LỜI CẢM ƠN  Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể các thầy cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.. HCM, các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Công Trình, đã tận tình g

KIẾN TRÚC

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11-Q5 Trang 2 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY

Giới Thiệu Sơ Lược Về Công Trình

1.1 SỰ CẦN THIẾT VỀ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG

Trong một vài năm trở lại đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước nói chung và của Tp HCM nói riêng, mức sống của người dân cũng được nâng cao, nhất là về nhà ở, giao thông, cơ sở hạ tầng,… Trong đó, về nhà ở, không đơn thuần là nơi để ở, mà nó còn phải đáp ứng một số yêu cầu về tiện nghi, thẩm mỹ,… mang lại tâm trạng thoải mái cho người ở Sự xuất hiện ngày càng nhiều của các cao ốc chung cư, văn phòng trong các thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về nơi ở cho một thành phố đông dân như Tp Hồ Chí Minh, nhu cầu về cơ sở hạ tầng… (nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà đầu tư nước ngoài) mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới của các thành phố: một thành phố hiện đại, văn minh, xứng đáng là trung tâm kinh tế, khoa học kỹ thuật của cả nước Bên cạnh đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển lĩnh vực xây dựng của thành phố và của cả nước, thông qua việc áp dụng kỹ thuật, công nghệ mới trong tính toán, thiết kế, thi công và xử lý thực tế

Vì vậy, việc xây dựng công trình này là cần thiết đối với nhu cầu về nhà ở, góp phần vào sự phát triển kinh tế và cảnh quan đô thị của thành phố hiện nay

- CHUNG CƯ CAO TẦNG tọa lạc tại số 153, Lương Nhữ Học, P11, Q5, Tp HCM Mặt chính của công trình tiếp giáp vớ đường Lương Nhữ Học, các mặt bên tiếp giáp với các công trình lân cận Mặt bằng công trình có tông diện tích khoảng 610m 2 , khoảng cách công trình đến các ranh đất kế cận là 4m Quy mô công trình là một tầng hầm, một trệt, chín lầu và mái Mật độ xây dựng là 50.58% Toàn bộ bề mặt chính diện của công trình được lắp các cửa sổ bằng nhôm để lấy sáng (cao 2m), xen kẽ với tường xây

(cao 1.2m), các vách ngăn phòng bằng tường xây, kiến hoặc nhôm

1.3 GIẢI PHÁP MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG

- Số tầng: một tầng hầm, một tầng trệt, chín tầng lầu và một tầng mái

Công trình được chia khu chức năng từ dưới lên

- Tầng hầm: dùng làm tầng kỹ thuật và bãi đậu xe

- Tầng trệt: dùng làm văn phòng, sảnh, shop, cửa hàng và giải khát

- Tầng 2 – 8: dùng làm căn hộ

- Tầng áp mái: dùng làm phòng kỹ thuật thang máy và hồ nước mái

- Tầng mái: bố trí hệ thống thoát nước mưa và cột thu lôi chống sét

1.4 GIẢI PHÁP GIAO THÔNG TRONG CÔNG TRÌNH

Công trình sử dụng thang máy và thang bộ làm phương tiện vận chuyển đứng, phục vụ việc đi lại của người dân

Bao gồm các hành lang đi lại, sảnh và hiên

1.5 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC

Công trình sử dụng điện được cung cấp từ 2 nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện riêng có công suất 150KVA (kèm thêm một máy biến áp) Toàn bộ hệ thống điện được đi ngầm, ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn diện, hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80A

Là nơi tập trung đông người và là nhà cao tầng nên việc phòng cháy chữa cháy rất quan trọng Công trình được trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy ở mỗi tầng và trong mỗi phòng

Các miệng báo cháy tự động được lắp đặt hợp lý ở từng khu vực Ngoài ra công trình cũng được trang bị thêm hệ thống chữa cháy cục bộ bằng bình khí CO2

1.5.3 Hệ thống điều hoà không khí Ở các tầng đều có cửa sổ tạo sự thông thoáng tự nhiên Ở tầng lững có khoảng thông tầng tao sự thông thoáng thêm cho tầng trệt, là nơi có mật độ người tập trung cao nhất Riêng tầng hầm có bố trí thêm các khe thông gió và chiếu sáng

1.5.4 Hệ thống cấp thoát nước

- Công trình sử dụng nước từ hai nguồn: nước ngầm và nước máy Tất cả được chứa trong bể nước ngầm đặt dưới sảnh, sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứa nước ở máy và từ đó sẽ phân phối đến các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính

- Các đường ống đứng qua các tầng đều được đi trong các hộp Gain Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hợp kỹ thuật Các đường ống cứu hoả chính được bố trí ở mỗi tầng

- Nước mưa từ mái sẽ được thoát qua hệ thống thoát nước mưa ( = 140mm) đi xuống hệ thống cống chung Hệ thống thoát nước thải được bố trí một đường ống riêng

Toàn bộ tòa nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên và bằng điện Ở các lối đi lên xuống cầu thang, sảnh, hành lang, tầng hầm… đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng

Rác thải được chứa ở Gain rác, bố trí ở tầng hầm, có bộ phận đưa rác ra ngoài Gain rác được thiết kế kín đáo, tránh làm bốc mù, gây ô nhiễm

- Hệ thống thông tin liên lạc

- Hệ thống nhắn tin cục bộ

1.6 NHỮNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT LIÊN QUAN

- Sân bãi, đường bộ, giao thông công cộng

- Vườn hoa, cây xanh, hồ nước Trồng cây che nắng và gió, tạo môi trường xanh cho công trình và khu vực

1.7 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

- Kết cấu chính của công trình là hệ khung chịu lực, sàn BTCT đúc toàn khối

- Tường ngăn giữa các căn hộ 200mm, tường phân chia phòng, không gian cục bộ

100mm, được xây bằng gạch ống

- Các sàn tầng bê tông cốt thép, riêng sàn tầng hầm và tầng thượng có phủ vật liệu chống thấm

- Móng, cột, dầm là hệ chịu lực chính cho công trình

TK CHUNG CƯ CAO TẤNG P11 – Q5 Trang 6 SVTH : HUỲNH QUỐC DUY

KẾT CẤU

Tính Toán Sàn Tầng Điển Hình

2.1 Xác định sơ bộ kích thước dầm sàn

2.1.1 Kích thước tiết diện dầm

Chiều cao dầm được c họn sơ bộ theo công thức sau: hd d d m l trong đó: md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng: md = 8  12 - đối với dầm chính, khung một nhịp; md = 12 20 - đối với dầm phụ, dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp; ld: nhịp dầm

Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau: b d ) h d

Kích thước dầm được trình bày trong bảng sau:

Sơ bộ chọn kích thước dầm

(m) Hệ số Chiều cao h(cm)

Chọn tiết diện (hxb=cmxcm)

2.1.2 Xác định chiều dày bản sàn h s

Chiều dày bản sàn dược chọn sơ bộ theo công thức sau: s s m l h  D trong đó:

D = 0.81.4 hệ số phụ thuộc tải trọng; ms = 3035 đối với sàn làm việc 1 phương; ms = 4045 đối với sàn làm việc 2 phương; l - độ dài cạnh ngắn của sàn;

Ghi chú: Ở đây, đối với những sàn ở khu vệ sinh do dùng vật liệu chống thấm có dung trọng nhỏ và độ dày lớp chống thấm không lớn nên ta bỏ qua tải trọng của các lớp chống thấm

Chiều dày sàn được trình bày trong bảng sau:

Mặt bằng bố trí dầm sàn tầng 6

Sơ bộ chọn chiều dày sàn

Số ld/ln Loại Dầm Hệ Số D

 Sơ bộ chọn chiều dày tất cả bản sàn hs = 100 mm

2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên sàn

2.2.1 Tải trọng thường xuyên a Trọng lượng bản thân sàn và các lớp cấu tạo

Công thức tính: gs =  g i n i  i KG/m 2 trong đó: gi - khối lượng riêng của lớp thứ i; ni - hệ số độ tin cây;

 Loại 1: Sàn không chống thấm: S2, S3, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13

Gạch Ceramic dày 8mmVữa lát gạch dày 30mmSàn BTCT dày 120mmVữa trát dày 15mm

Xác định trọng lượng các lớp cấu tạo

Stt Các lớp cấu tạo i

Gạch Ceramic dày 8mm Vữa lát gạch dày 50mm

Sàn BTCT dày 120mm Vữa trát dày 15mm Lớp bê tông chống thấm dày 30mm

Xác định trọng lượng các lớp cấu tạo cho sàn S1:

Lớp bê tông chống thấm 2000 0.03 1.1 60 66

Xác định trọng lượng các lớp cấu tạo cho sàn S4,S5:

Lớp bê tông chống thấm 2000 0.03 1.1 60 66

Tổng cộng 523 587.3 b Trọng lượng tường ngăn

Trọng lượng tường ngăn trên sàn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn

(cách tính này đơn giản mang tính chất gần đúng) Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải (trừ đi 30% diện tích lổ cửa) được tính theo công thức:

A h l g t qd  n t t  t trong đó: n – hệ số tin độ cậy; lt – chiều dài tường; ht – chiều cao tường;

 t - trọng lượng đơn vị tường tiêu chuẩn,  t 0(KG/m 2 )(tường xây

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:

Tính tải trọng tường qui đổi

Hệ số độ tin cậy n

Trị tiêu chuẩn trọng tường qui đổi gt tc

Trọng lượng tường qui đổi gt qđ

Ghi chú: Đối với sàn những sàn S1: chọn sàn có mật độ tường nhiều nhất để xác định tải trọng tường qui đổi (đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn)

Tải trọng tạm thời (hoạt tải) tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn lấy theo bảng 3

TCVN 2737-1995: ps tt = p tc n (KG/m 2 ) trong đó: p tc – tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737- 1995 phụ thuộc vào công năng cụ thể của từng phòng; n – hệ số vượt tải, theo TCVN 2737- 1995: n = 1.3  p tc < 200 KG/m 2 n = 1.2  p tc >= 200 KG/m 2

Hoạt tải tính toán các ô sàn

Stt Loại sàn Ps tc

2.2.3 Tổng tải trọng tác dụng lên từng ô sàn

Tổng tải trọng tác dụng lên các ô sàn

(kG/m 2 ) ps tt (kG/m 2 ) qs tt (kG/m 2 )

2.3.1 Tính ô bản sàn 1 phương (ô bản thuộc loại dầm)

Theo bảng trên, các ô bản loại dầm gồm các ô sau đây: S2, S3, S4, S5, S6, S8, S9,

Các giả thiết khi tính toán:

- Các ô bản loại dầm được tính toán như ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô kế cân

- Các ô bản được tính theo sơ đàn hồi

- Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính toán

- Nhịp tính toán là khoảng cách giữa tim dầm

Xét liên kết giữa dầm với sàn theo tỉ số giữa chiều cao dầm và sàn: s d h h

Do hd 350 và hs 0mm  s d h h >3  Bản sàn ngàm vào dầm

Kết quả được trình bày trong bảng sau:

Ký hiệu Sơ đồ tính qs tt

Trong đó: q – tải trọng toàn phần, q = gs tt + gt qđ + ps tt;

2.3.2 Tính toán các bản sàn làm việc 2 phương (bản kê 4 cạnh)

Các ô bản loại bản kê 4 cạnh là: S1, S7, S10, S11, S12

- Ô bản được tính toán như ô bản đơn

- Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi

- Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán

- Nhịp tính toán là khoảng cách giũa hai trục dầm

- Ta cũng xét tỉ số hd/hs để xác định liên kết giữa cạnh bản sàn với dầm Điều kiện tương tự như 2.3.1 Do đó các ô bản S1, S7, S10, S11, S12 có cùng một sơ đồ tính là ngàm 4 cạnh

- Do 4 cạnh đều là ngàm nên bản thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Nội lực (moment) của ô bản xác định như sau:

Theo phương cạnh ngắn ln Ở gối: MI = k91.P Ở nhịp: M1 = m11.P Theo phương cạnh dài ld Ở gối: MII = k92.P Ở nhịp: M2 = m12.P Trong đó:

- k91, k92, m11, m12, m91, m92 là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số ld/ln và loại ô bản (ô bản số 9 và ô bản số 1)

- q = gs tt + gt qđ + ps tt Bảng nội suy các hệ số phụ thuộc vào tỷ số l2/l1

Tính toán cốt thép Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

Vật liệu: - Bêtông mác 300 có Rn0 kG/cm 2 ; Rk kG/cm 2

- Thép sàn AI, Ra = Ra’= 2300 (kG/cm 2 )

AII, Ra = Ra’= 2800 (kG/cm 2 )

- a1 = 1.5 cm khoàng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo

- a2 = 2 cm khoàng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo

- ho Chiều cao có ích của tiết diện: ho1 = hs – a1 = 10 – 1.5 = 8.5 ho2 = hs – a2 = 10 – 2 = 8 ho1 = hs – a1 = 14 – 1.5 = 12.5 ho2 = hs – a2 = 13 – 2 = 12

- Bề rộng tính toán của dải bản b = 100cm

- Hàm lượng cốt thép sàn :

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:

Tính và chọn thép sàn 1 phương:

Tính và chọn thép sàn 2 phương

Bố trí thép trong bản kê 4 cạnh như sau:

 Cốt thép ở nhịp theo phương cạnh ngắn (L1) đặt ở lớp dưới, còn cốt thép ở nhịp theo phương cạch dài (L2) đặt ở lớp trên

 Có thể dùng cốt thép ở nhịp uốn lên gối để chịu mômen âm, số còn lại phải đưa vào gối không ít hơn 3 thanh trên 1 met dài

 Cốt thép chịu mômen âm ở gối theo phương cạnh ngắn (L1) dặt suốt theo chiều dài của phương cạnh dài, còn cốt thép chịu mômen âm ở gối theo phương cạnh dài

(L2) đặt phần còn lại của dầm cạnh ngắn

 Lưới cốt thép chịu mômen âm trên gối cả hai phương có bề rộng bằng L1/4

 Việc bố trí cốt thép trên bảng vẽ có sai khác chút so với thuyết minh tính toán để tiện lợi hơn khi thi công nhưng vẫn đảm bảo an toàn

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA SÀN :

Tính toán về biến dạng ( độ võng ) cần phân biệt hai trường hợp là khi bê tong của vùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và khi bê tông của vùng kéo tiết diện đã có khe nứt hình thành Ở đồ án này em chỉ xác định theo trường hợp thứ nhất theo công thức sau : f  f u

Trong đó : - f : Độ võng tính toán

Kiểm tra độ võng của ô sàn S2: l ng  300 cm ; l d  650 cm

  f u  l / 20000/200=1.5cm Độ võng của sàn đươc tính theo công thức : l 2

C = 2 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến td b d E J k

 0 k d : hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tong

 Ô sàn thỏa điều kiện về độ võng

Kiểm tra độ võng của ô sàn S1: l ng  650 cm ; l d  700 cm

Theo phương cạnh ngắn : Độ võng của sàn đươc tính theo công thức : l 2

C = 2 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến td b d E J k

 0 k d : hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tong

 Ô sàn thỏa điều kiện về độ võng

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 24 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY

Tính Toán Cầu Thang Bộ

3.1 Cấu tạo cầu thang bộ

- Thiết kế cầu thang 2 vế dạng bản, không có dầm limon, đúc bằng bê tông cốt thép, bậc xây gạch Cầu thang tính cho các tầng từ tầng 2-10, mỗi tầng cao3.4m

Chọn cầu thang điển hình thiết kế cho tất cả các tầng còn lại

3.1.1 Chọn sơ bộ kích thước bản thang hs 30 20

3.1.2 Chọn sơ bộ kích thước các dầm thang h = 10 13

Kích thước bậc thang được chọn như sau:

Chọn hb = 170 mm lb = 250 mm

Mặt bằng và mặt cắt cầu thang như sau:

3.2 Sơ đồ tính bản thang

- Cắt bề rộng 1m dọc theo bản thang

- Liên kết bản thang với dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ không là ngàm tuyệt đối cũng không là khớp tuyệt đối, mà xem là một liên kết cố định và một liên kết di động để có được moment dương lớn nhất ở nhịp

Sơ đồ tính cầu thang 2 vế

- Ta chọn thêm một sơ đồ có lien kết là hai đầu gối cố định , từ đó ta xác định được momen trên gối

Cầu thang tầng điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản

Tính theo bản chịu lực, không có limon, liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới lần lượt là gối cố định và gối di động, có sơ đồ làm việc như dầm đơn giản bị gãy khúc như hình vẽ trên

*Cấu tạo các lớp vật liệu bản thang :

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 27 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY Đá hoa cương dày 20 Vữa xi măng dày 20 Bậc xây gạch Vữa lót dày 30 Bản BTCT dày 120 Vữa trát dày 15

 Đá hoa cương dày 20 Vữa xi măng dày 20 Vữa trát dày 15 Bản BTCT dày 120 Chieáu nghó

- Trọng lượng bản thân bản nghiêng được tính theo công thức sau : gnt =  gi x ni x i

Trong đó : gi – trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i ngi – hệ số độ tin cậy thứ i Kết quả tính toán được lập thành bảng sau :

Trọng lượng các lớp cấu tạo của bậc thang

STT Các lớp cấu tạo  (cm)  (kG/m 3 ) n g

Tổng trọng lượng bản nghiêng 632.6

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 28 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY b Hoạt tải :

Lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 : Tiêu chuẩn tải trọng và tác động, thì hoạt tải lấy như sau:

=> Khi đó tải trọng toàn phần của bản thang là : qbt = gbt + p tt / cos c2.6 x 1m + 360 x 1m / 0.809 = 923.8 kG/m

Cấu tạo các lớp vật liệu bản chiếu nghỉ :

- Trọng lượng bản thân bản chiếu nghỉ được tính theo công thức sau : gcn =  gi x ni x i Trong đó : g – trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i n – hệ số độ tin cậy thứ Kết quả tính toán được lập thành bảng sau :

Trọng lượng các lớp cấu tạo của chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo (cm) (cm) n g (kG/m 2 )

Tổng trọng lượng bản chiếu nghỉ 450 b Hoạt tải :

Lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 : Tiêu chuẩn tải trọng và tác động, thì hoạt tải lấy như sau :

=> Khi đó tải trọng toàn phần của bản chiếu nghỉ là : qcn = gcn+ ptt E0 x 1m + 360 x 1m = 810 kG/m

3.4 Tính toán cốt thép cho bản thang

Sơ đồ tính cầu thang 2 vế

Biểu đồ moment (M) vế1 (Tm)

Biểu đồ moment vế 2 (Tm)

- Cốt thép bản thang được tính toán như cấu kiện chịu uốn

- Các số liệu ban đầu:

+ Sử dụng bê tông mác 300 : Rn = 130 (kG/cm 2 ); Rk = 10 (kG/cm 2 )

+ Cốt thép AII : Ra = Ra ’ = 2800 (kG/cm 2 )

+ b = 100 cm: bề rộng dãi tính toán

+ Kích thước tiết diện: hxb = 120 x 1000 mm

+ Chọn a = 1.5 cm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến lớp ngoài bê tông bảo vệ

Lưu đồ tính toán như sau:

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

Thỏa điều kiện cho phép

3.5 Tính toán dầm chiếu nghỉ (DCN)

Sơ đồ tính cho dầm chiếu nghỉ được xem là hai đầu khớp

Kích thước của dầm là (20x25)cm

3.5.2 Xác định tải trọng và nội lực

- Trọng lượng bản thân dầm chiếu nghỉ: gd = bdhdnbt = 0.2 x 0.25 x 1.1 x 2500 = 137.5 (kG/m)

- Trọng lượng tường dày 200: gt = bthtnt = 0.2 x 1.7 x 1.3 x 1800 = 643.5 (kG/m)

- Phản lực gối tựa do bản thang vế 1 truyền xuống :

Phản lực gối tựa vế 1

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 34 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY gv1 = 2150 kG/m

Phản lực gối tựa vế 2 gv2= 2150 kG/m

- Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ là : q = gd + gt + gv1 = 137.5 + 643.5 + 2150 = 2931 (kG/m) = 2.931 (T/m)

* Biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ:

3.5.3 Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ

-Tính dầm chiếu nghỉ theo cấu kiện chịu uốn chữ nhật 200250 a Tính cốt dọc cho dầm chiếu nghỉ :

+ Sử dụng bêtông mác 300 : Rn = 130 (kG/cm 2 ) ; Rk = 10 (kG/cm 2 )

+ Kích thước tiết diện: hxb = 200x250 mm

+ b = 20cm: bề rộng dầm tính toán

=> Thỏa điều kiện cho phép b Tính toán cốt đai cho dầm chiếu nghỉ :

* Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:

- Giá trị lực cắt lớn nhất từ biểu đồ lực cắt là Qmax=2.98 (T)

- Kiểm tra điều kiện khống chế

=> bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính

=>Vậy cần phải tính cốt đai

Chọn cốt đai 6; hai nhánh n = 2; bước đai u = 150; thép AI có Rađ 00kG/cm 2

=> Cốt đai đã chọn đủ chịu lực cắt

3.6 Tính toán dầm chiếu tới (DCT)

Sơ đồ tính cho dầm chiếu tới được xem là hai đầu khớp Kích thước của dầm chiếu tới là (20x30)cm

3.6.2 Xác định tải trọng và nội lực

- Trọng lượng bản thân dầm chiếu tới: gbt = btbhn = 2500 x 0.2 x 0.3 x 1.1 = 165 (Kg/m)

- Do phản lực gối tựa do bản thang vế 2 truyền xuống : q vế 1 = 2440 kG/m q vế 2 = 2440 kG/m

- Tải trọng do sàn truyền vào dầm : gs = inii =0.008x2000x1.1+0.03x1800x1.2+0.10x2500x1.1+0.015x1800x1.1

Tải quy đổi tương đương tải trọng hình tam giác : qtđ =  

- Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu tới là : q = gbt+ g vế 2 + qtd 5 + 2440 + 501 = 3106 (kG/m) = 3.106 (T/m)

Nội lực dầm chiếu tới:

3.6.3 Tính toán cốt thép cho dầm chiếu tới

- Tính dầm chiếu tới theo cấu kiện chịu uốn chữ nhật 200300 a Tính cốt thép dọc cho dầm chiếu tới :

+ Sử dụng bêtông mác 300 : Rn = 130 (kG/cm 2 ) ; Rk = 10 (kG/cm 2 )

+ Kích thước tiết diện: hxb = 200x300 mm

+ b = 20cm: bề rộng dầm tính toán

+ Chọn a = 3.2 cm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngoài bê tông => h0 = h – a = 30 – 3.2 = 26.8 cm

 = 0.574% b Tính toán cốt đai cho dầm chiếu tới :

* Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:

- Giá trị lực cắt lớn nhất từ biểu đồ lực cắt là Qmax=3.106 (T)

- Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính,cần thỏa mãn điều kiện:

=> bê tông không bị phá hoại

=> Vậy cần phải tính cốt đai

=> Cốt đai đã chọn đủ chịu lực cắt.

Tính Toán Hồ Nước Mái

4.1 Công năng và kích thước hồ nước mái

Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ nước sinh hoạt cho tòa nhà và phục vụ cho công tác cứu hỏa

Dựa vào nhu cầu sử dụng đó ta bố trí 1 hồ nước mái giống nhau trên sân thượng

Kích thước hồ nước mái được thể hiện cụ thể trên hình Thể tích 1 hồ nước mái là:

Mặt bằng bản đáy và bản nắp hồ nước mái

Mặt cắt dọc hồ nước mái

4.2.1 Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái a Chọn chiều dày bản

Chọn chiều dày bản theo công thức: hb m

D = 0.8 ÷ 1.4 – hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; m = 30 ÷ 35 – đối với bản một phương; m = 40 ÷ 45 – đối với bản kê 4 cạnh; l – nhịp cạnh ngắn của ô bản

Do đó chiều dày ô bản được sơ bộ xác định theo bảng sau:

Xác định chiều dày ô bản

Tên cấu kiện D m ln (m) htính

Bản đáy 1.4 40 3 0.105 14 b Xác định sơ bộ kích thước dầm

Tiết diện dầm được xác định sơ bộ theo công thức hd d d m l md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng md = 8 ÷ 12: đối với dầm chính, khung một nhịp md = 12 ÷ 20: đối với dầm phụ, dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp ld: nhịp dầm d d h b 4

 Xác định tiết diện dầm

Tên cấu kiện ld (m) md htính (m) btính (m) Kích thước tiết diện chọn

Dd4 6.5 18 0.54 0.25 25x50 c Xác định tiết diện cột

Chọn sơ bộ tiết diện cột: Cột: 30x30 (cm2 )

4.2.2 Xác định tải trọng a Bản nắp

+ Tĩnh tải: Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo

Vữa trát dày 20mm Bản BTCT dày 80mm Vữa trát dày 15mm

Các lớp cấu tạo bản nắp Được tính toán cụ thể trong bảng sau:

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày

 (mm) I (kG/m 3 ) g tc (kG/m 2 ) n g tt (kG/m 2 )

Lấy theo TCVN 2737- 1995 lấy hoạt tải sửa chửa là: p tc = 75 (KG/m 2 ); Với hệ số vượt tải n = 1.3 p tt = p tc n = 75x1.3 = 97.5 (KG/m 2 )

+ Tải trọng toàn phần qbn = g tt bn+ p tt = 295.6 + 97.5 = 393.1 (KG/m 2 ) b Bản đáy

+ Tỉnh tải: Gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy

Vữa trát dày 15mm Bản BTCT dày 100mm Lớp BT chống thấm dày 30mm Vữa lát gạch dày 50mm

Các lớp cấu tạo bản đáy Trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày 

2 Vữa lát gạch, tạo dốc 50 1800 90 1.3 117

+ Tải trọng nước: pn1 tt = n x gnước x h =1.0 x 1000 x 1.6 = 1600(KG/m)

Lấy theo TCVN 2737- 1995 lấy hoạt tải sửa chữa là: p tc = 75 (KG/m 2 ); Với hệ số vượt tải n = 1.3 p tt = p tc n = 75x1.3 = 97.5 (KG/m 2 )

+ Tải trọng toàn phần qbđ =g tt + pn tt +p tt = 622.4 + 1600 + 97.5 = 2320 (KG/m 2 ) c Bản thành

Gồm trọng lượng của các lớp cấu tạo

Vữa trát dày 15mm Bản BTCT dày 100mm Lớp BT chống thấm dày 30mm Vữa lát gạch dày 50mm Gạch ceramic dày 10mm

Các lớp cấu tạo bản thành

Trọng lượng các lớp cấu tạo bản thành

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày 

Theo TCVN 2737:1995 tải trọng gió được xác định theo công thức

Wo - Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục

D và điều 6.4 TCVN 2737:1995; k - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5; c - Hệ số khí động lấy theo bảng 6

Công trình được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh thuộc vùng IIa

Wo = 95 – 12 = 83 (KG/m 2 ) Công trình được xây dựng tại nơi bị che chắn mạnh (dạng địa hình C), tại độ cao z = 32.5 m  k = 0.9164 Theo bảng 6 TCVN hệ số khí động c:

Phía gió đẩy: c = + 0.8 Phía gió hút: c = - 0.6 Vậy :

Phía gió đẩy: Wđ = 1.2x0.9164x0.8x83 = 73.019 (KG/m);

Phía gió hút: Wh = 1.2x0.9164x0.6x83 = 54.764 (KG/m)

+ Tải trọng nước: pn1 tt = n x gnước x h =1.0 x 1000 x 1.6 = 1600(KG/m)

4.3 Tính toán các bộ phận hồ nước mái

Vật liệu: - Bêtông mác 300 có Rn = 130 kG/cm 2 ; Rk = 10 kG/cm 2 , Rk c= 15 kG/cm 2

- Thép AI, Ra = Ra’ = 2300 (kG/cm 2 )

AII, Ra = Ra’ = 2800 (kG/cm 2 )

Bản nắp chỉ có một loại ô bản có tỉ số cạnh dài trên cạnh ngắn là: ld/ln = 3.25/3 = 1.083 Do đó ô bản thuộc loại bản kê

Xét tỉ số chiều cao dầm nắp với chiều dày bản sàn: hd/hs = 30/8 = 3.75 > 3

Do đó bản nắp có sơ đồ tính 4 cạnh liên kết ngàm với dầm nắp, thuộc loại ô bản số

- Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnh hưởng của ô bản bên cạnh;

- Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi;

Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm

Ta có : P = qbn.ld.ln

Theo phương cạnh ngắn: Moment tại nhịp: M1 = m91.P

Moment tại gối: MI = k91.P Theo phương cạnh dài: Moment tại nhịp: M2 = m92.P

Moment tại gối: MII = k92.P k91, k92, m91, m92 là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số ld/ln và loại ô bản (ô bản số 9)

Kết quả được ghi vào bảng dưới đây:

Mômen nội lực tính toán bản nắp

Ký hiệu Sơ đồ tính l1 (m) l2 (m) P = (g tt bn+q)l1l2

Cốt thép bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn

- a1 =1.5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo 2 phương đến mép bê tông chịu kéo;

- ho: Chiều cao có ích của tiết diện: ho = hs – a1 = 8 – 1.5 = 6.5

- bề rộng tính toán của dải bản b 0cm

Bảng tính toán cốt thép bản nắp:

Tại vị trí lỗ thăm có: Fa cắt = 1.4 cm 2 theo phương cạnh ngắn (56a200)

Fa cắt = 1.4 cm 2 theo phương cạnh dài (56a200) Chọn Fgia cường ≥1.2 Fa cắt

Fgia cương = 1.2 x 1.42 = 1.704 cm 2 Theo phương cạnh dài:

Fgia cương = 1.2 x 1.42 = 1.704 cm 2 Chọn 212 (2.262cm 2 ) gia cường cho cả 2 phương và có đoạn neo là:

Lneo ≥ 30d = 30x12 60mm, chọn lneo = 400mm

Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời Lực nén trong bản thành chỉ do trọng lương bản thân thành và một phần nhỏ của bản nắp gây nên, để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn

Bản thành có tỉ số cạnh dài chia cạnh ngắn luôn lớn hơn 2 (theo phương cạnh ngắn của hồ nước mái):

Bản thành S4 : ld/ln=6.5/1.6 = 4.062 nên bản thành thuộc bản loại dầm

Sơ đồ tải trọng tác dụng vào bản thành được trình bày trong hình sau

Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản thành

Do đó trường hợp tải bất lợi là phía có gió hút Dùng tải trọng này để xác định nội lực trong bản thành b Sơ đồ tính

Bản làm việc theo một phương, cắt một dải có bề rộng 1m để tính toán, kích thước lấy từ tim dầm đến tim bản nắp

Sơ đồ tinh như hình sau

Sơ đồ và tải trọng tính bản thành c Xác định nội lực

Biểu đồ mômen do gió và nước của bản thành Biểu đồ moment do gió (hình bên trái) và áp lực nước gây ra (hình bên phải) l kGm

Moment dương lớn nhất ở nhịp do nước và gió gây ra ở vị trí chênh lệch nhau không nhiều Do đó ta lấy tổng giá trị 2 moment này để tính thép nhằm đơn giản việc tính toán và thiên về an toàn, lấy tổng moment ở vị trí ngàm của hai biểu đồ để tính cốt thép chịu moment âm sau đó bố trí cốt thép cho bản thành Theo vậy ta có moment dùng đề tính thép ở gối và nhịp lần lượt là:

Mgối = MWh gối + Mqn gối = 17.524 + 273.067 = 290.591 (KGm);

Mnhịp = MWh nhịp + Mqn nhịp = 9.857 + 122 = 131.857 (KGm) d Tính toán cốt thép

- a = 2 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo

- ho = hthành – a = 12 - 2 = 10 cm: chiều cao có ích của tiết diện

Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau:

Nhịp 13185.700 0.010 0.010 0.576 0.06 1.42 0.142 6a200 Gối 29059.100 0.022 0.023 1.278 0.13 1.42 0.142 6a200 e Kiểm tra sự hình thành khe nứt

Ta kiểm tra sự hình thành khe nứt của bản thành theo trạng thái giới hạn thứ 2 (khả năng làm việc bình thường của cấu kiện)

M c  Rk cWn Trong đó: M c : momen gây nứt

Wn: momen kháng chống nứt của tiết diện tương đương đối với mép chịu kéo

Wn được xác định theo công thức:

  n: là tỷ lệ mođun đàn hồi, n b a

Fa: diện tích cốt thép chịu kéo

F’a: diện tích cốt thép chịu nén b = 100cm, h = 12cm bh nF h b b c ) c 2 a (

Momen kháng chống nứt của tiết diện:

Tải tiêu chuẩn tác dụng lên bản thành:

Tải gió: Wh tc = 54.764/1.2 = 45.636kG/m 2 Áp lực nước tại đáy hồ: gn tc = 1600kG/m 2

Ta thấy Mg tc = 28767 (kG.cm) < Rk cWn = 15 x 4408= 66120 (kG.cm)

Như vậy bản thành đảm bảo khả năng chống nứt

4.3.3 Bản đáy a Sơ đồ tính

Xét tỉ số cạnh dài/cạnh ngắn: ld/ln= 3.25/3 = 1.083< 2, bản thuộc loại bản kê 4 cạnh

Xét liên kết giữa dầm với sàn theo tỉ số giữa chiều cao dầm và sàn: s d h h

Do hd = 500, và hs 0  bn d h h >3  Bản đáy liên kết ngàm với dầm Ô bản thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Sơ đố tính (xem hình) l2 l1

Sơ đố tính bản đáy b Xác định nội lưc

- Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnh hưởng của ô bản bên cạnh

- Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi

Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm

MI = k91.P Theo phương cạnh dài: M2 = m92.P

MI = k92.P k91, k92, m91, m92 là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số ld/ln và loại ô bản (ô bản số 9)

Mômen nội lực tính toán bản đáy

Ký hiệu Sơ đồ tính l1 (m) l2 (m) P = (g tt bn+q)l1l2

- a = 2.5cm Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo

- ho = hbđ – a = 14 - 2.5 = 11.5cm: chiều cao có ích của tiết diện

Cốt thép được tính toán như cấu kiện chịu uốn Tính toán cốt thép bản đáy:

MII 89123 0.052 0.053 3.462 0.3 4.02 0.350 a125 d Kiểm tra nứt bản đáy

Tương tự như trên ta kiểm tra sự hình thành khe nứt của bản đáy theo trạng thái giới hạn thứ 2 (khả năng làm việc bình thường của cấu kiện)

M c  Rk cWn Trong đó: M c : momen gây nứt

Wn: momen kháng chống nứt của tiết diện tương đương đối với mép chịu kéo

Wn được xác định theo công thức:

 n: là tỷ lệ mođun đàn hồi, n b a

Fa: diện tích cốt thép chịu kéo

F’a: diện tích cốt thép chịu nén b = 100cm, h = 14cm

Tải tiêu chuẩn tác dụng lên bản đáy: qtc = 2222 kG/m 2

Ptc = qtc ldln = 2222 x 3 x 3.25 = 21664.5 kG Vậy M1 = m91Ptc = 0.0187 x 21664.5 = 405.12 kG.m

Kiểm tra khe nứt bản đáy

Như vậy bản đáy đảm bảo khả năng chống nứt

4.3.4 Dầm nắp và dầm đáy a Xác đinh tải trọng

- Trọng lượng bản thân dầm

- Tải trọng từ bản nắp (bản đáy) truyền vào dầm nắp (dầm đáy)

Tải trọng này được truyền theo qui luật tải tam giác và tải hình thang

Hình trên là sơ đồ truyền tải tam giác hình thang vào dầm nắp và dầm đáy

Sơ đồ truyền tải vào dầm đáy và dầm nắp

Xác định tải trọng truyền sàn vào dầm có dạng tam giác và hình thang

Loại dầm q (kG/m 2 ) Loại tải L (m) q tđ (kG/m)

- Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản thành và vách Đối với các dầm Dd1, Dd2 ngoài tải trọng được truyền vào từ sàn còn có trọng lượng bản thân của bản thành (phân bố trên 1m dài)

+ Dầm Dd1, Dd2 g tt bt = 567.4kG/m 2 x 1m = 567.4kG/m b Tải trọng toàn phần

Dầm g tt (kG/m) q tđ (kG/m) g tt bt

Xem hệ dầm nắp là hệ dầm trực giao (hệ không gian), Với tải trọng tương ứng ta dùng phần mềm Sap2000 để giải tìm nội lực Sơ đồ tính xem hình

Sơ đồ tính hệ dầm nắp (dầm trực giao)

Sơ đồ tính hệ dầm đáy (dầm trực giao) d Tính nội lực

Dùng phần mềm tính kết cấu Sap2000 để xác định nội lực Kết quả xem trên biểu đồ moment và lực căt

Biểu đồ moment dầm nắp (T.m)

Dầm Dn1: moment nhịp lớn nhất Mnh = 4502.78 (KGm)

Biểu đồ lực cắt dầm nắp (T)

Dầm Dn1: Lực cắt lớn nhất Q = 1856.2 (KG)

Biểu đồ moment dầm đáy (T.m)

Dầm Dd1: moment nhịp lớn nhất Mnh = 28743.62 (KGm)

Biểu đồ lực cắt dầm đáy (T)

Dầm Dd1: Lực cắt lớn nhất Q = 12707.64 (KG)

Dầm Dd2: Lực cắt lớn nhất Q = 13458.61 (KG)

Dầm Dd3:Lực cắt lớn nhất Q = 11049.11 (KG)

Dầm Dd4:Lực cắt lớn nhất Q = 11570.89 (KG)

Bảng tổng hợp nội lực của dầm nắp và dầm đáy

Với momen gối lấy bằng 40% momen nhịp e Tính toán cốt thép

Giả thiết tính toán: a – khoảng cánh từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; a = 3cm; ho – chiều cao có ích của tiết diện ho = h – a

Dầm nắp: ho = 40 - 3 = 37 cm; ho = 30 - 3 = 27 cm Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

- Bêtông mác 300 có Rn = 130 kG/cm 2 ; Rk= 10 kG/cm 2

- Thép AI, Ra = Ra’ = 2300 (kG/cm 2 )

AII, Ra = Ra’ = 2800 (kG/cm 2 )

Tính toán cốt thép dầm nắp

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Tính cốt đai Để đơn giản trong việc tính toán và thiên về an toàn, ta dùng lực cắt có giá trị lớn nhất để tính toán và kiểm tra cho hệ dầm nắp

Kiềm tra điều kiện để tính cốt đai:

Nếu k1.Rk b.ho < Q ≤ ko.Rn b.ho Tính cốt đai.;

Nếu Q ≤ k1.Rk b.ho không cần tính cốt đai;

Nếu Q > ko.Rn b.ho Tiết diện không hợp lý cần tăng tiết diện hoặc tăng mac bê tông và tính lại

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

Giá trị lực cắt lớn nhất: Qmax = 1.976 T k0.Rn.b.h0 = 0.35 x 0.130 x 20 x 37 = 33.67 T > Qmax = 1.976 T k1.Rk.b.h0 = 0.6 x 0.010 x 20 x 37 = 4.44 T > Qmax = 1.976T Vậy không cần phải tính cốt đai, với tiết diện bê tông đã chọn đủ khả năng chịu lực cắt, cốt đai được bố trí theo cấu tạo

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông :

=> Khoảng cách đai thỏa điều kiện chịu lực giật đứt do dầm Dn3 ( Dn4 ) truyền vào

( Bố trí thêm 36a50 cho mỗi bên dầm )

Giả thiết tính toán: a – khoảng cánh từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; a = 4cm; ho – chiều cao có ích của tiết diện ho = h – a

Dầm nắp: ho = 60 - 4 = 56 cm; ho = 50 - 4 = 46 cm Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

- Bêtông mác 300 có Rn = 130 kG/cm 2 ; Rk= 10 kG/cm 2

- Thép AI, Ra = Ra’ = 2300 (kG/cm 2 )

AII, Ra = Ra’ = 2800 (kG/cm 2 ) Tính toán cốt thép dầm đáy

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Tính Cốt đai Để đơn giản trong việc tính toán và thiên về an toàn, ta dùng lực cắt có giá trị lớn nhất để tính toán và kiểm tra cho hệ dầm đáy (Dd2: Q = 13458.61kG = 13.458T) Kiềm tra điều kiện để tính cốt đai:

Nếu k1.Rk b.ho < Q ≤ ko.Rn b.ho Tính cốt đai.;

Nếu Q ≤ k1.Rk b.ho không cần tính cốt đai;

Nếu Q > ko.Rn b.ho Tiết diện không hợp lý cần tăng tiết diện hoặc tăng mac bê tông và tính lại

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

Giá trị lực cắt lớn nhất: Qmax = 13.458 T k0.Rn.b.h0 = 0.35 x 0.130 x 30 x 56 = 76.44 T > Qmax = 13.458 T k1.Rk.b.h0 = 0.6 x 0.010 x 30 x 56 08 T < Qmax = 13.458 T Vậy cần phải tính cốt đai

Chọn cốt đai 8; hai nhánh n = 2; bước đai u = 150; thép AI có Rađ 00kG/cm 2 Tính

Vì Q 458 T < Qdp = 30.142 T nên cốt đai đã chọn đủ chịu lực cắt

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông :

=> Khoảng cách đai thỏa điều kiện chịu lực giật đứt do dầm Dd3 ( Dd4 ) truyền vào

( Bố trí thêm 48a50 cho mỗi bên dầm )

4.3.5 Tính toán cột hồ nước mái

Cột hồ nước mái chủ yếu là chịu nén, do tải trong ngang quá nhỏ.Nên ta chỉ xác định lực nén tác dụng xuống chân cột và tính thép cột theo cấu kiện chịu nén đúng tâm là đủ a Tải trọng

Từ kết quả tính toán ớ trên, ta thấy tổng lực nén truyền xuống chân cột là :

Do dầm Dn1 Dn2 Dd1 Dd2

Trọng lượng bản than cột : 0.3x0.3x2.3x2500x1.1 = 569 kG

Tổng N = 30568 kG b Tính toán cốt thép

Cốt thép cột được tính theo cấu kiện chịu nén đúng tâm với:

N = 30568 (KG) Khả năng chịu nén của cột:

N = Rnxbxh = 130x30x30 = 117000 (KG) Nhận thấy rằng khả năng chịu nén của cột là rất lớn so với lực nén tính toán được, do đó cốt thép cột đựơc bố trí theo cấu tạo Chọn 420 ( 12.57 cm 2 )

Tính Khung Không Gian

5.1 Hệ chịu lực chính của công trình

Công trình có tổng chiều cao 34.2m, chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang, chủ yếu là tải gió Nhưng vì công trình có tổng chiều cao nhỏ hơn 40m, nên chỉ tính phần gió tĩnh, không cần tính thành phần động của gió Chiều cao không lớn lắm nên buồng thang máy ta chỉ xây gạch, không cần phải dùng lõi cứng bê tông cốt thép

Hệ chịu lực chính của công trình gồm sàn sườn và khung (gồm hệ dầm và cột)

Hệ chịu lực chính của công trình

Tỷ lệ chiều dài hai phương tương đối nhỏ (L/B=1.35), độ cứng khung ngang và khung dọc chênh lệch nhau không nhiều, nên ta tính khung không gian

Giải quyết cấu tạo của khung chủ yếu là giải quyết cấu tạo của nút khung và mối liên kết cột với móng Trong khung toàn khối, nút được xem là nút cứng, vì thế phải cấu tạo sao cho nút đó không được biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực, tức là góc giữa các thanh quy tụ vào nút không được thay đổi và dễ thi công Cấu tạo cốt thép tại nút khung cần chú ý đến đoạn neo cốt thép, cần xác định được cốt thép chịu kéo và chịu nén để xác định đoạn neo đúng qui định Chiều dài đoạn neo cốt thép chịu kéo (nén) lấy theo bảng 14 của “Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 5574-1991” và “TCVN 4453-1995” có thể tóm tắc như sau

Ln  30d: đối với cốt thép chịu kéo

Ln  20d: đối với cốt thép chịu nén

5.2 Xác định tải trọng tác dụng lên khung

Sàn khu vệ sinh: g ct = 614.8 kG/m 2

Công trình có 4 loại sàn khác nhau, để đơn giản trong việc tính toán và thiên về an toàn ta lấy hoạt tải ngắn hạn hành lang làm hoạt tải tính toán cho tất cả các phòng p tt = 300x1.260kG/m 2 5.2.2 Trọng lượng tường xây

Do các căn hộ có diện tích lổ cửa đi và cửa sổ nên trọng lượng tường xây được lấy

- Tường bao che dày 20cm, g = 330 kG/m 2 , chiều cao trung bình của tường là 2.8m, tổng chiều dài của tường là 6 m (lấy theo bản vẽ kiến trúc) Tải trọng này truyền lên sàn với diện tích là: 623.7m 2 q = 330x3.3x1.3x6/623.7 = 13.62 kG/m 2

- Tường ngăn dày 10cm, g = 180 kG/m 2 , chiều cao trung bình là 3.3m, tổng chiều dài là 10 m (lấy theo bản vẽ kiến trúc) Tải trọng này truyền lên sàn với diện tích là:

623.7m 2 q 0x3.3x1.3x10/623.7 = 12.4 kG/m 2 5.2.3 Tải trọng cầu thang

Tổng tải trọng tác dụng vào cầu thang Theo chương 3, ta có

G = 2150 kG/m ( phản lực bản than )

Qui tải cầu thang trên diện tích sàn g ct = 3328.7/623.7 = 5.337 kG/m 2

5.2.4 Tải trọng hồ nước mái

Gồm phản lực chân cột hồ nước mái truyền vào cột của tòa nhà

Tổng tải trọng: Vì các khu vực sàn chống thấm được bố trí khá phức tạp, để đơn giản ta sử dụng tải trọng của sàn đặc biệt để tính toán qs tt = 614.8+360+13.62+12.4+5.33706.157 (kG/m 2 ) 5.2.5 Tổng tải trọng của dầm truyền xuống cột ở mỗi tầng

Trên mặt bằng có 4 tiết diện dầm (D1, D2, D3, DM1, DM2), với kích thước và hình dạng khác nhau Để an toàn và đơn giản trong việc tính toán ta chọn chiều dài của tất cả dầm l=7m

Cột giữa: Ngiữa = nixixbixhixli

Tổng chiều cao của công trình 34.2 m, ta chỉ tính toán thành phần tĩnh của gió

5.3 Sơ bộ chọn tiết diện dầm, cột

Khung là kết cấu siêu tĩnh bậc cao Nội lực trong khung phụ thuộc không chỉ sơ đồ tính, tải trọng tác dụng mà còn phụthuộc vào độ cứng của cấu kiện khung Do đó trước khi tính toán khung cần chọn sơ bộ tiết diện cột và dầm Sau đó tiến hành tính toán nội lực, tính cốt thép cho từng cấu kiện, kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn, dựa vào hàm lượng cốt thép max, nếu không thỏa phải thay đổi kích thước tiết diện

Về nguyên tắc, khi tiết diện của cấu kiện đã thay đổi thì nội lực cũng thay đổi theo do đó phải tính lại nội lực Tuy nhiên nếu sự thay đổi tiết diện của cấu kiện không lớn lắm thí có thể không cần tính lại nội lực mà chỉ cần tính lại cốt thép (chỉ khi nào mômen quán tính của tiết diện chọn sơ bộ và tiết diện chọn sau cùng khác nhau quá hai lần thì phải tính lại nội lực theo độ cứng của tiết diện đã chọn)

5.3.1 Sơ bộ chọn tiết diện dầm

Như đã tính toán ở chương 2, tiết diện dầm được chọn như sau:

(m) Hệ số Chiều cao h(cm)

Chọn tiết diện (hxb=cmxcm)

5.3.2 Sơ bộ chọn tiết diện cột

Diện tích cột được xác định theo công thức

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 73 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY k: hệ số kể đến ảnh hưởng của momen.( k = 1.1 ) Ni: tổng lực nén dọc trục ở tầng thứ i

Rn: cường độ chịu nén của bê tông Rn = 130kG/cm 2 Tiết diện cột giữa

5.4 Tính toán nội lực Để tính toán nội lực khung ta dùng phần mềm Etabs version 9.0.4 để mô hình khung không gian và giải bài toán đàn hồi tuyến tính theo phương pháp phần tử hữu hạn

Dưới đây là một số bước cần chú ý trong quá trình khai báo trên phần mềm

Sử dụng bê tông mac 300 cho tất cả các cấu kiện sàn, dầm và cột,

Với các tiết diện sàn, dầm và cột đã được tính toán và chọn sơ bộ ở trên, ta tiến hành khai báo và gán tiến diện vào mô hình Sau đó tính toán, suất nội lực, tính thép và kiểm tra lại tiết diện đã chọn

Khi gán tải vào mô hình ta tiến hành như sau:

- Đối với TLBT của cấu kiện ta để phần mềm tự tính (Self Weight Multiplier: 1.1)

- TT: gồm TLBT lớp hoàn thiện và tường xây

- HT: hoạt tải chất đầy

- GioX: tải trọng gió tĩnh tác dụng theo chiều dương, phương X

- GioXX: tải trọng gió tĩnh tác dụng theo chiều âm, phương X

- GioY: tải trọng gió tỉnh tác dụng theo chiều dương, phương Y

- GioYY: tải trọng gió tỉnh tác dụng theo chiều âm, phương Y

“Trong những nhà cao tầng có tĩnh tải khá lớn so với hoạt tải (g  2p, với g và p là tĩnh tải và hoạt tải trên dầm) và có chiều cao nhà khá lớn thì momen trong cột và dầm do hoạt tải đứng gây ra là khá bé so với những mômen do tĩnh tải và trọng lượng gió gây ra Lúc này có thể tính gần đúng bằng cách bỏ qua các trường hợp xếp hoạt đứng cách tầng cách nhịp mà gộp toàn bộ thành hoạt tải sàn và tĩnh tải để tính.” Theo trang

16, sách tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép của GS Nguyễn Đình Cống

Xác định áp lực gió tĩnh Áp lực gió tĩnh W

Chieàu cao tầng k đón gió khuất gió Tổng phương

5.4.4 Phân tích và giải khung

Sau khi đã khai báo đầy đủ các trường hợp đặt tải, ta tiến hành tổ hợp tải trọng cho các trường hợp phụ (trung gian) và các trường hợp chính

BAO: COMB1 + COMB2 + COMB3 + COMB4 + COM5 + COMB6 + COMB7 +

Vì các nhịp và bước cột chênh lệch nhau không nhiều, để đơn giản trong việc tính toán, ta chỉ suất nội lực và tính thép cho hai khung: khung trục C và khung trục 3 Các trục còn lại bố trí tương tự

Mô hình khung không gian

5.5.1 Tính toán cốt thép cột

Cột là cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, do sự tính toán côt thép của cấu kiện lệch tâm xiên rất phức tạp, nên trong chương này để đơn giản quá trình tính toán và thiên về an toàn ta tính cốt thép cột theo cấu kiện chịu lệch tâm phẳng theo cả hai phương

Mặt bằng lưới cột được định vị trong mô hình Etabs Đối với cột, ta chỉ lấy kết quả nội lực ở tiết diện hai đầu cột

NỀN MÓNG

Địa Chất

Thành phần gồm : Nền mặt bê tong và xà bần , gạch đá , cát san lấp

Thành phần gồm : Sét , vàng – sám đen , trạng thái dẻo chảy

Sau đây là các chỉ tiêu cơ lý:

 Thành phần hạt : o Hạt sạn : 0 % o Hạt cát : 13.4 % o Hạt bụi : 37.9 % o Hạt sét : 48.7 %

 Dung trọng tự nhiên  : 16.5 kN/m 3

 Dung trọng đẩy nổi ’ : 6.8 kN/m 3

 Giới hạn Atterberg : o Giới hạn chảy WL : 55.3 % o Giới hạn dẻo Wp : 36.5 % o Chỉ số dẻo Ip : 18.8 % o Độ sệt IL : 0.84

 Hệ số nén lún a100-200 : 0.133x10 -2 kPa -1

Thành phần gồm : Sét pha , xám trắng - nâu vàng , trạng thái dẻo cứng

 Thành phần hạt : o Hạt sạn : 0.0 % o Hạt cát : 63.3 % o Hạt bụi : 15.3 % o Hạt sét : 21.4 %

 Giới hạn Atterberg : o Giới hạn chảy WL : 27.4 %

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 117 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY o Giới hạn dẻo Wp : 14.3 % o Chỉ số dẻo Ip : 13.2 % o Độ sệt IL : 0.45

 Hệ số nén lún a100-200 : 0.027 x10 -2 kPa -1

Thành phần gồm : Cát pha , nâu vàng - nâu xám - xám trắng , trạng thái dẻo

Thành phần gồm : Sét , nâu vàng đốm trắng , trạng thái dẻo cứng

Thành phần gồm : Cát pha , xám nâu hồng nhạt , trạng thái dẻo

6.3 Phân tích lựa chọn phương án móng

Thiết kế nhà cao tầng, không chỉ việc lựa chọn kết cấu chịu lực chính bên trên, là quan trọng, mà các giải pháp về nền móng bên dưới cũng được quan tâm không kém Sự lựa chọn loại móng có ý nghĩ quyết định đối với toàn bộ công trình và phải xét đến nhiều nhân tố như: điều kiện địa chất nền, tính khả thi về mặt kỹ thuật, về mặt an toàn, về tốc độ thi công nhanh, về môi trười, kinh tế và xã hội…

Do đặc điểm nhà cao tầng là cao, do đó tải trọng lớn và tập trung, mặt khác trọng tâm công trình cách mặt đất tự nhiên khá lớn nên rất nhạy cảm đối với nghiêng lệch, khi chịu tải trọng ngang sẽ tạo ra moment gây lật công trình cự lớn Vì vậy chọn giải pháp móng sâu, cụ thể là móng cọc cho nhà cao tầng là rất hợp lý Ở đây có ba phương án móng sâu, cụ thể là phương án móng sâu phù hợp với các công trình cao tầng: móng cọc ép, móng cọc barret và móng cọc khoan nhồi

Phương án móng này được sử dụng rộng rải hiện nay khi xây dựng nhà cao tầng Ưu điểm của phương án này là dể thi công , giá thành rẻ, không gây ồn ào và kiểm tra được chất lượng cọc Với đặc điểm địa chất trên, cùng với tải trọng truyền xuống chân cột lớn nên ta không thể đặt mũi cọc tại lớp đất thứ 5 mặc dù lớp đất này có tính năng xây dựng tốt Do đó chỉ có thể đặt mũi cọc tại lớp đất thứ 6 do đó cọc ép không thể phát huy hiệu quả tốt trong trường hợp này vì: cọc ép có sức chịu tải không lớn nên ở độ sâu đặt mũi cọc không lớn cần phải sử dụng nhiều cọc mà điều kiện mặt bằng không cho phép ta sử dụng được nhiều cọc, nên ta phải đặt mũi cọc sâu hơn, mà để ép cọc đến độ sâu lớn như thế thì rất khó, dể bị chối cọc, hỏng cọc và hạn chế của thiết bị ép Vì cọc có chiều dài hạn chế muốn ép đến độ sâu thiết kế thì cần phải nối cọc, như vậy sẽ làm giảm sức chịu tải của cọc Vậy phương án này không phù hợp cho công trình

Trên thế giới, cọc barette đã được sử dụng phổ biến khi xây dựng các nhà cao tầng Ở Việt

Nam, trong những năm gần đây, một số công trình cũng đả sử dụng cọc barette cho giải pháp nền móng như: Sài Gòn Center, Vietcombank Hà nội…Tùy nhiên giá thành cho móng cọc barette còn khá cao, thiếu thiết bị thi công và trình độ thi công cũng phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngoài Nước ta chưa có đơn vị thi công nào có thể thi công cọc

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 – Q5 Trang 120 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY barette hoàn toàn độc lập vì vậy tính phổ biến của các loại cọc này ở nước ta là chưa cao

Vì các lý do trên nên ta không chọn phương án này cho móng của công trình

Loại cọc này có những ưu điểm sau đây:

- Sức chịu tải của mỗi cọc đơn lớn, có thể đạt hàng nghìn tấn khi chôn ở độ sâu lớn

- Cọc khoan nhồi có thể xuyên qua các tầng đất cứng ở độ sâu lớn

- Số lượng cọc cho mỗi móng ít, phù hợp cho mặt bằng có diện tích nhỏ

- Không gây tiếng ồn đáng kể như khi thi công cọc

- Phương pháp thi công cọc là khoan nên không gây chấn động cho các công trình lân cận

Bên cạnh đó, cọc khoan nhồi có những nhược điểm đáng kể đến như sau:

- Khi thi công cọc dể bị sập thành hố khoan

- Chất lượng cọc bê tông không cao, do không kiểm soát được trong quá trình thi công như đổ bê tông không có đầm được…

Những nhược điểm này thật sự có thể kiểm soát được, bỏi thế phương pháp cọc khoan nhồi có tính khả thi hơn cả

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 121 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY

Tính Toán Móng Cọc Ép

7.1 Khái quát về móng cọc ép Được sử dụng với kích thước tùy ý, tuy nhiên không nên dài quá 24 mét và được thực hiện thành đoạn và nối với nhau bằng nhiều cách như hình bằng manchon hay giáp đầu

Tải trọng tối đa khuyến cáo không nên quá 100 Tấn ,tốt nhất là 80 Tấn

Kích thước chế tạo là 20x20; 25x25; 30x30; 40x40…nếu sử dụng tải lớn hơn 100

Tấn tốt nhất là sử dụng cọc nhồi

Cốt thép trong cọc theo quy phạm không được nhỏ hơn 0.3% đến 0.4%

Tuy nhiên để đảm bảo cho việc sử dụng cọc lớn hơn khả năng chịu tải của cọc theo đất nền thông thường người ta bố trí như sau:

Cọc 20x20 dùng 414, cọc 25x25 dùng 416, cọc 30x30 dùng 418

7.2 Thiết kế móng cọc ép đài đơn (móng C-3 và D-3)

Theo “ TCXD 205 : 1998 _ Móng cọc_ Tiêu chuẩn thiết kế” Cọc và móng cọc được phân thành 2 nhóm:

- Nhóm thứ nhất gồm các tính toán:

+ Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền

+ Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc + Độ ổn định của cọc và móng

- Nhóm thứ hai gồm các tính toán:

+ Độ lún của cọc và móng

+ Chuyển vị ngang của cọc và móng

+ Hình thành và mở rộng vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép

7.2.1 Tải trọng tác dụng lên móng

Tải trọng truyền xuống móng thông qua hệ khung tại vị trí chân cột

Lấy tổ hợp nội lực gây bất lợi nhất cho móng:

Nmax - Mx tư - My tư - Qx tu - Qy tu

My (kG.m) Mx (kG.m) Qx (kG)

7.2.2 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cọc

Chọn cọc ép với kích thước bxh = 35x35(cm) dùng 420, mũi cọc đặt trong lớp 05 cát pha tại cao độ -32.000 (m)

Dùng bê tông Mac 300, Rn = 130 (KG/cm 2 ), cốt thép AII có Ra = 2800 (KG/cm 2 )

Chiều cao đài cọc chọn sơ bộ là hđ = 1.5(m)

Vậy chiều sâu chôn móng là hcm=3.25+1.5=4.750 (m)

Lấy chiều dài đoạn cọc ngàm vào đài là 0.1m, đoạn cọc đập ở đầu để lộ thép neo vào đài là 0.6m

7.2.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

: Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc

Rb : cường độ tính toán của bê tông cọc ép

Mác 300 có Rn = 130 (KG/cm 2 )

Fb : Diện tích tiết diện cọc:

Ra – cường độ tính toán cốt thép Sử dụng cốt thép AII, đường kính 20mm

Ra = Ra’ = 2800 (KG/cm 2 )  P vl = 1*(130*1225+2800*12.56) = 194418 (KG)

7.2.4 Xác định sức chịu tải của cọc theo tính chất cơ lý của đất nền

Qtc = m(mR R F+ u mf fi li) Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc của cọ trong đất , m = 1 mR: hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 1

F: diện tích mũi cọc, F = 0.35*0.35 = 0.1225 m 2 mf: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, mf =1

(lấy theo bảng A.5 phụ lục A, TCXD 205 : 1998) u: chu vi tiết diện ngang cọc, u = 4xb = 4x0.35 = 1.4 (m)

R : cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc, lấy theo bảng A.1 phụ lục A, TCXD

Tra bảng ta có R = 209700 (KG/m 2 ) li : chiều dài của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc; fi : ma sát bên của lớp đất thứ i được chia ( li < 2 m) ở mặt bên cọc, lấy theo bảng A.2 – phụ lục A, TCXD 205 : 1998

Lớp đất mfi li Zi fi mfi.fi.li

5.cát pha 1 1 28 4076 4076 Ʃ mfi.fi.li (KG/m) 62340.3

 Q tc =m(mR R F+ u mf fi li)

L? p A :M?t n?n bê tông và xà b?n , g?ch dá , cát san l?p.

Lớp 2(sét pha):  !00(kG/m3) , ' 50(kG/m3) W 21 (%), W L '.4(%) , W p 3(%) C$40(kG/m2)

Lớp 3(cát pha): 90(kG/m3), ' 50(kG/m3) W.84 %, W L = 21.6 % , W p = 15.1 % C0 (kG/m2)

Lớp 5(cát pha):  00(kG/m3),  '60(kG/m3)

7.2.5 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

Theo TCXD 205 : 1998, sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc s s s p p p S S P a P a FS q A FS q A FS Q FS

Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên công thức được mở rộng thêm: s i si p p a p a F S l f u FS q

FSs: hệ số an toàn dọc thân cọc (FSs = 1.5 – 2)

FSp : hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc (FSp = 2 - 3)

Qs : sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

Qp : sức chịu tải cực hạn dưới mũi cọc fs : ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc

As : diện tích mặt bên cọc

Ap : diện tích tiết diện ngang dưới mũi cọc fsi : ma sát bên tại lớp đất thứ i li : chiều dày lớp đất thứ i u: chu vi cọc

Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên cọc fs tính theo công thức sau: a h a s c tg f  '  trong đó: ca : lực dính giữa thân cọc và đất, ca = 0.7c

a : góc ma sát giữa cọc và đất nền  a 

’h: ứng suất pháp giữa cọc và đất Đối với cọc , khi chịu tải trọng tác dụng se làm cọc lún xuống Hướng chuyển vị thẳng đứng , do đó ứng suất pháp giữa 02 vật thể là ứng suất theo phương ngang

K: hệ số áp lực ngang trong đất, K = 1 – sina

Cường độ chịu tải dưới mũi cọc tính theo công thức:

: trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc d: đường kính tiết diện cọc c: lực dính đất nền dưới mũi cọc

’vp: ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất

’vp = ihi khi không có mực nước ngầm

Nc, Nq, N: hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc

Sức chịu tải cực hạn ma sát bên Qs

 li : chiều dày lớp đất thứ I cọc xuyên qua

 ui : chu vi tiết diện cọc

 Asi : diện tích xung quanh đoạn cọc trong từng lớp đất

 Ca =0.7 Ci : lực dính giữa cọc và đất

 fsi = Ci + ’vi (1-sini )tg

 ’ : dung trong đẩy nổi của lớp đất

Sức chịu tải cực hạn ma sát bên Qs = Asifsi 164940.578

Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc

 Qp = Ap(c Nc + ’vp.Nq+ .d.N)

= 71058.8 (KG) Sức chịu tải cho phép:

2 = 145489.78 ( kG ) Chọn sức chịu tải thiết kế:

Pn = min( Pvl, Qa, Q (b) a) = min(194418 ; 80689.05 ; 145489.78 )

7.2.6 Kiểm tra cọc trong quá trìnhvận chuyển và cẩu lắp

Trọng lượng cọc trên 1m dài : q = 1.1 0.35 0.35 2500 = 336.875(KG/m)

Chiều dày lớp bảo vệ a = 3(cm)

Fa = 1.662 (cm 2 )< 12.56 (cm 2 ) = 420  thép chọn ban đầu là phù hợp

Fa = 3.41 (cm 2 )< 12.56 (cm 2 ) = 420  thép chọn ban đầu là phù hợp

Vậy cốt thép trong cọc đã thoả mãn điều kiện về cẩu lắp và vận chuyển

7.2.6.3 Tính thép làm móc treo

Lực do 1 thanh thép chịu khi cẩu lắp :

7.2.7 Xác định số cọc, kích thước đài cọc Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra : ptt = Pn

Sơ bộ tính diện tích đấy đài:

Fđài = N0 tt ptt-tb.h.n Trọng lượng của đài và đất trên đài :

N đtt =n.Fđài.h.tb Lực dọc xác định tại đế dài:

Xác định số lượng cọc theo công thức:

 = 1.0  1.5 ( hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tac dụng lên mong cọc )

Cột Pn (kG) p tt (kG/m 2 ) tb

(m 2 ) Nđ tt (kG) N tt (kG) n tt

Mặt bằng bố trí và tọa độ cọc đài đơn cho móng M1, M2

Diện tích thực tế của đài cọc:

Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài:

M1: Nđài = n.Fđài.h. = 1.1*10.45*1.1*2500 = 31611.25 (KG) M2: Nđài = n.Fđài.h. = 1.1*7.562*1.1*2500 = 22875.05 (KG)

Lực dọc tính toán thực tế tính đến cốt đáy đài: No tt = N tt + Nđài

Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài:

M0x tt = Mx tt  Qy tt  hđ

M0y tt = My tt  Qx tt  hđ

Kết quả được lập thành bảng sau:

Cột Phương M tt (kG.m) Q tt (kG) hđ (m) M0 tt

(kG.m) N tt (kG) N0 tt (kG)

Lực truyền xuống đầu cọc:

 c c n i i tt y n i i tt x c tt tt mim x x M y y M n

Cột Cọc Tọa độ X Tọa độ Y Số cọc X 2 (m) X 2

Kiểm tra sức chịu tải cọc theo công thức:

Cột C3 có : Pmax tt = 77076.801 (KG) < Qn = 80689.05 (KG). THOẢ

Pmin tt = 76253.263 (KG) > 0 Do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

Cột C4 : Pmax tt = 75639.021 (KG) < Qn = 80689.05 (KG). Thoả

Pmin tt = 74396.134 (KG) > 0  Do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

Cột C8: Pmax tt = 79822.535 (KG) < Qn = 80689.05 (KG). Thoả

Pmin tt = 75290.561(KG) > 0  Do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

Cột C16: Pmax tt = 74267.978 (KG) < Qn = 80689.05 (KG). Thoả

Pmin tt = 79138.997 (KG) > 0 Do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

Tóm lại, điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thỏa mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn

7.2.8 Tính lún cho móng cọc đài đơn (theo trang thái giới hạn thứ hai)

Nền của móng cọc chống biến dạng rất ít, luôn thỏa mãn điều kiện biến dạng, nên không cần phải tính lún Móng cọc ma sát cần phải kiểm tra điều kiện biến dạng, tức là phải tính lún

Người ta quan niêm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của móng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc  được tính như sau:

  Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối qui ước

Kích thước khối móng qui ước:

LM = L + 2  H  tg = 3.5 + 2  27.35  tg(5 0 5.32) = 8.593 (m) M2: BM = B + 2  H  tg = 2.45 + 2  27.35  tg(5 0 32) = 7.543 (m)

LM = L + 2  H  tg = 2.45 + 2  27.35  tg(5 0 32) = 7.543 (m) Diện tích đáy khối móng qui ước:

Xác định khối lượng của khối móng qui ước

- Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng qui ước (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ và có kể cả trọng lượng bản thân cọc):

- Trọng lượng lớp đất thứ i (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ):

- Trọng lượng cọc bê tông trong lớp đất thứ i:

Khối lượng khối móng qui ước móng M1:

DT cọc ép (m 2 ) hi (m) 'i (kG/m 3 ) Pi đất (kG) Pi cọc (kG)

(kG) P = ƩPi đất +Ʃ Pi cọc 1897152.326

Khối lượng khối móng qui ước móng M2:

DT cọc ép (m 2 ) hi (m) i (kG/m 3 ) Pi đất

(kG) P = ƩPi đất +Ʃ Pi cọc 1657913.149

Moment tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước:

M    Độ lệch tâm: tc qu tc tc y

(kG.m) Q tc (kG) N tc (kG) Nqư tc (kG) lcọc

Y 12819.13 391.30 560043.48 1657913.15 27.25 1.5 24069.130 0.0058 Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng qui ước:

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 138 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY max min

Cường độ đất nền tại đáy khối móng qui ước

RM = m1m2 ktc ( 1.1ABMII + 1.1BHM II tb +3DCII )

Trị số 1.1 là kể đến sự tăng trọng lượng riêng đất do đóng cọc

Trị số 3 là kể đến sự tăng lực dính c ktc = 1 ( Vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo thí nghiệm trực tiếp đối với đất ) m1 = 1.1; m2 = 1.0

II = 24 0 47, tra bảng 14 -TCXD : 45 –78 được:

C3 : max tc = 41180.412(KG/m 2 ) < 1.2  RM = 206976.072 (KG/m 2 )

tb tc = 41143.8(KG/m 2 ) < RM = 172480.06 (KG/m 2 ) C4 : max tc = 40908.985(KG/m 2 ) < 1.2  RM = 206976.072 (KG/m 2 )

tb tc = 40857.7(KG/m 2 ) < RM = 172480.06 (KG/m 2 ) C8 : max tc = 39153.806 (KG/m 2 ) < 1.2  RM = 206976.072 (KG/m 2 )

tb tc = 39145.4(KG/m 2 ) < RM = 172480.06 (KG/m 2 ) C11: max tc = 39168.538(KG/m 2 ) < 1.2  RM = 206976.072 (KG/m 2 )

tb tc = 38982.1(KG/m 2 ) < RM = 172480.06 (KG/m 2 )

Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới khối móng qui ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính

Xác định ứng suất do trọng lượng bản thân đất: i i bt zi  h

STT Độ sâu Z (m) hi (m) i (kG/m 3 )  bt zi

5 -32 1 1060 29791 Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước:

Cột C3: gl = tb tc-  bt z=-32m = 41143.8-29791 = 11352.8 (KG/m 2 )

Cột C4: gl = tb tc-  bt z= - 32 m = 40857.7-29791 = 11066.7 (KG/m 2 )

Cột C8: gl = tb tc-  bt z= -32m = 39145.4-29791 = 9354.4 (KG/m 2 )

Cột C11: gl = tb tc-  bt z= -32m = 38982.1-29791 = 9191.1 (KG/m 2 )

Xác định chiều dày tính lún Hcn theo điều kiện:

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 140 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY bt gl 

 0.2. Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C3: Độ sâu từ đáy khối qui ước Z

(m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h (m)

(kG/m 2 ) LM/BM 2Z/BM gl

Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C4: Độ sâu từ đáy khối qui ước Z

(m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h

Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C8 :

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 141 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY Độ sâu từ đáy khối qui ước Z

Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C11 : Độ sâu từ đáy khối qui ước Z

Giới hạn nền lấy đến độ sâu 5m kể từ đáy khối móng qui ước :

Công thức tính lún của nền:

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 142 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY hi: chiều dày lớp phân tố thứ i

 = 0.8: hệ số nở hông, lấy theo qui phạm

E: modun biết dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc Theo số liệu tại lớp đất thứ 5 có E tb )72140 (KG/m 2 )

Kết quả tính lún được trình bày trong bảng sau

Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C3 Điểm Độ sâu z

Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C4: Điểm Độ sâu z

Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C8 : Điểm Độ sâu z

Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C11 : Điểm Độ sâu z

7.2.9 Tính toán cọc chịu tác dụng lực ngang

Lực ngang Hx,y tác dụng lên đầu cọc ở đáy đài xác định theo công thức:

H = Q/nc ( n – số cọc dưới đáy đài) Tải ngang tác dụng lên mỗi đầu cọc :

Cột Loại tải Qx (kG) Qy (kG) Hx=Qx/nc Hy=Qy/nc

Xét cả hai phương x và y:

Do đó ta chỉ cần kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang cột C3, C4, C8 là Hy và cõt C11 là Hx là đảm bảo

7.2.9.1 Kiểm tra điầu kiện chuyển vị ngang đầu cọc

Theo TCXD 205 : 1998 chuyển vị ngang đầu cọc  n , phải thỏa mãn điều kiện thiết kế sau:  n S gh

Sgh: là giá trị giới hạn cho phép tương ứng chuyển ngang (mm) của đầu cọc được qui định từ nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình, ở đây lấy Sgh mm

Khi tính toán cọc chịu tải trong ngang, đất xung quanh cọc được xem như môi trường biến dạng tuyến tính, Được đặc trưng bởi hệ số nền CZ (KG/m 3 ), trị số tính toán của CZ được xác định từ kết quả của thí nghiệm, khi không có kết quả thí nghiệm cho phép xác định CZ theo công thức:

K: hệ số tỉ lệ (KG/m 4 ), được lấy theo bảng G1 – TCXD 205:1998

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 145 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY z: độ sâu của vị trí tiết diện cọc (m), kể từ mặt đất đối với cọc đài cao hoặc kể từ đáy đài đối với cọc đài thấp

Vì cọc xuyên qua nhiều lớp đất nên chiều sâu ảnh hưởng lah của cọc : lah = 2(d+1) = 2(0.35+1) = 2.7m

Lớp 3(cát pha): 90(kG/m3), ' 50(kG/m3) W.84 %, W L = 21.6 % , W p = 15.1 % C0 (kG/m2)

F1+F2 = 685977.777 (KG/m 4 ) Theo TCXD 205 : 1998, tất cả các tính toán được thực hiện theo chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất Ze, và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất Le, được xác định theo công thức sau: ze = bd  z

Le = bd  L (L = 27.25 m: chiều dài cọc xuyên qua các lớp đất)

 bc: chiều rộng qui ước của cọc, được lấy như sau:

Khi d 0.8m thì bc = d + 1 (m) Khi d < 0.8m thì bc =1.5d + 0.5 (m)

Eb = 2.9 x 10 9 (KG/m 2 ): môđun đàn hồi ban đầu của cọc bê tông khi nén và kéo

I: mômen quán tính tiết diện ngang của cọc

Le = 0.720  27.25 = 19.62 (m) Tính toán chuyển vị ngang của cọc ở mức đáy đài và góc xoay theo công thức sau:

2 trong đó: l0 = 0: vì cọc đài thấp

o = 0: vì cọc ngàm vào đáy đài

H0: giá trị tính toán của lực cắt, lấy H0 = H

HH : chuyển vị ngang của tiết diện, bợi lực Ho = 1

HM : chuyển vị ngang của tiết diện , bởi moment Mo =1

MH : góc xoay của tiết diện , bởi lực Ho = 1

MM : góc xoay của tiết diện , bởi moment M0 = 1

Tất cả được xác định theo công thức:

Mo = Mng : tính theo công thức (G.20) củaTCXD 205 : 1998 (với lo = 0: cọc đài thấp) Dấu trừ cho biết khi lực ngang H hướng từ trái qua phải sẽ truyền mômen lên đầu cọc tại ngàm và mômen này hướng theo chiều ngược kim đồng hồ

 Vậy cọc thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang

6.703x10 -7 x 225 = -289.314 kGm y 0 = H y x  HH +M n x HM = 225*1.802*10 -6 -289.314*8.619*10 -7 = 0.000156 m y 0 = 0.156 mm < 10 mm

6.703x10 -7 x 947.78 =- 1218.69 kGm y 0 = H y x  HH +M n x HM = 947.78*1.802*10 -6 -1218.69*8.619*10 -7 = 0.000657 m y 0 = 0.657 mm < 10 mm

6.703x10 -7 x (-923.33) = 1187.256 kGm y 0 = H y x  HH +M n x HM = -923.33*1.802*10 -6 +1187.256*8.619*10 -7 = -0.00064 m y 0 = 0.64 mm < 10 mm

7.2.9.2 Xác định áp lực tính toán, moment uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc

Moment, lực cắt trong tiết diện cọc được tính theo công thức (G.17), (G.18) của

TCXD 205 : 1998 ( với o = 0: cọc ngàm cứng vào đài):

Qz =  bd 3  E b  I  y tt o  A4 +  bd  Mn  C4 + H0  D4;

Trong đó: ze:chiều sâu tính đổi: z e  bd z (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m)

H0 = H: Giá trị tính toán của lực cắt

Các giá trị Mz, Qz được tính trong bảng sau:

Các hệ số lấy theo bảng G.3 - TCXD 205:1998

Biểu đồ mômen Mz (kG.m) Biểu đồ lực cắt Qz (kG) Đối với cột C 4 :

Qz =  bd 3  E b  I  y tt o  A4 +  bd  Mn  C4 + H0  D4; trong đó: ze: chiều sâu tính đổi: z e  bd z (m);

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11 Q5 Trang 151 SVTH: HUỲNH QUỐC DUY z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m)

H0 = H:Giá trị tính toán của lực cắt

Các giá trị Mz, Qz được tính trong sau:

Biểu đồ mômen Mz (kG.m) Biểu đồ lực cắt Qz (kG)

Qz =  bd 3  E b  I  y tt o  A4 +  bd  Mn  C4 + H0  D4; trong đó: ze: chiều sâu tính đổi: z e  bd z (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m)

Qz =  bd 3  E b  I  y tt o  A4 +  bd  Mn  C4 + H0  D4; Trong đó: ze: chiều sâu tính đổi: z e  bd z (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m)

Từ các giá trị moment trong bảng, ta chọn giá trị moment lớn nhất tại vị trí cọc ngàm vào đài Mngàm = -1218.69 (KGm) để tính cốt thép cho cọc

7.2.9.3 Kiểm tra độ ổn định của đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang Điều kiện không phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang:

z: áp lực tính toán tại độ sâu Z :

Vì Le = 19.62 (m) >2 5 : cọc dài hay cọc chịu uốn , nên ta kiểm tra điều kiện này tại vị trí:

Các giá trị A1, B1, C1, D1 được tra trong bảng G3 của TCXD 205 – 1998

Với Ze = 1.18m tra bảng ta được:

gh: Áp lực giới hạn tại độ sâu Z = 1.18 (m)

2: hệ số, kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo công thức: v p v p

Mp: moment do tải trọng thường xuyên, được lấy từ tải trọng bản thân

Mv: moment do tải trọng tạm thời n : hệ số, lấy bằng 2.5 Để đơn giản trong quá trình tính toán thiên về an toàn ta lấy:

Tại vị trí z = 1.18 (m) tính từ đáy đài thuộc lớp đất thứ 2 có các tính chất cơ lý sau:

 V : ứng suất có hiệu tại độ sâu z

gh = 1×0.571× 4 cos12 0 49’ (1239 ×tg12 0 49’+0.3×2440) = 2355.231 (KG/m 2 ) => z= 994.783 ( KG/m 2 ) < gh #55.231 (KG/m 2 )

Vậy nền đất quanh cọc không bị phá hỏng khi chịu áp lực ngang

7.2.10 Tính toán cốt thép cho đài cọc

7.2.10.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng

Chiều cao đài cọc được xác định từ điều kiện xuyên thủng

Chiều cao đài cọc xác định sơ bộ ở phần trên: hđ = 1.5(m)

Chiều cao đài cọc phải thỏa mãn điều kiện xuyên thủng, từ mép cột vẽ ra các đường thẳng một góc 45 o tạo thành tháp xuyên thủng

Tính Toán Móng Cọc Nhồi

8.1 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Theo qui phạm có thể coi cọc khoan nhồi có đường kính D > 80cm là cọc nhồi đường kính lớn Các công trình nhà cao tầng thường có tải trọng truyền xuống móng lớn, với điều kiện địa chất ở Thành Phố Hồ Chí Minh lớp đất tốt nằm ở độ sâu lớn, lại trong vùng dân cư đông đúc, thường là xây chen cho nên cọc khoan nhồi đường kính lớn thường được dùng khá nhiều Trong xây dựng cầu, cọc khoan nhồi đường kính lớn được ứng dụng làm móng cầu khá nhiều như Cầu Việt Trì, Cầu Mỹ Thuận…

- Sức chịu tải lớn, có thể đạt hàng chục ngàn KN

- Số lượng cọc cho mỗi móng ít

- Khi thi công không gây chấn động đáng kể nên không ảnh hưởng về phương diện chấn động đối với các công trình lân cận

- Không gây tiếng ồn đáng kể như khi đóng cọc

- Nếu chịu tải đúng tâm thì không có thể không đặt cốt thép cho cọc mà chỉ cần đặt thép chờ để liên kết với đài cọc hoặc với cột do vậy tiết kiệm được thép…

- Giá thành còn cao so với các loại cọc khác

- Khi thi công, việc giữ thành hố khoan có thể rất khó khăn

- Khi khoan để tạo đường kính cọc khoan nhồi gần móng các nhà đang sử dụng nếu không dùng ống vách đầy đủ hay không không dùng cọc ván để kè neo cẩn thận thì móng công trình lân cận có thể bị hư hỏng

- Chất lượng cọc bê tông không được tốt vỉ không được đầm Trong thực tế gặp không ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật trầm trọng

- Khi cọc đã thi công xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì việc xử lý gặp rất nhiều khó khăn và rất tốn kém

- Khi cọc nhồi đường kính lớn có chiều dài lớn thì trọng lượng bản thân của cọc tính đến chân cọc sẽ lớn làm tăng tải trọng truyền xuống nền

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11-Q5 Trang 162 SVTH:HUỲNH QUỐC DUY

Thích hợp với tất cả các loại nền đất, đá

Thích hợp cho móng có tải trọng lớn như: nhà cao tầng có tầng hầm, các công trình cầu

8.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài đơn (móng C-3 và D-3)

Theo “ TCXD 205 : 1998 _ Móng cọc_ Tiêu chuẩn thiết kế” Cọc và móng cọc được phân thành 2 nhóm:

- Nhóm thứ nhất gồm các tính toán:

+ Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền

+ Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc

+ Độ ổn định của cọc và móng

- Nhóm thứ hai gồm các tính toán:

+ Độ lún của cọc và móng

+ Chuyển vị ngang của cọc và móng

+ Hình thành và mở rộng vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép

8.2.1 Tải trọng tác dụng lên móng

Tải trọng truyền xuống móng thông qua hệ khung tại vị trí chân cột

Lấy tổ hợp nội lực gây bất lợi nhất cho móng:

Nmax - Mx tư - My tư - Qx tu - Qy tu

Cột Loại tải N (kG) My (kG.m) Mx (kG.m) Qx (kG) Qy (kG)

8.2.2 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cọc

Chọn cọc khoan nhồi đường kính D = 1(m), mũi cọc nằm trong lớp đất cát tại cao độ

-47.0(m), có chiều dài cọc Lc = 42.7(m)

Dùng bê tông Mac 300, Rn = 130 (KG/cm 2 ), cốt thép AII có Ra = 2800 (KG/cm 2 ) Diện tích thép 1018 có  = 0.506% (thỏa theo TCXD 205 : 1998,   0.4  0.65%), các thanh cốt thép dọc được bố trí đều theo chu vi cọc

Chiều cao đài cọc chọn sơ bộ là hđ = 1.8(m)

8.2.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

 = 1 m1 = 0.85 : đối với cọc nhồi bê tông qua dung dịch chuyển thẳng đứng m2 = 0.7 : đối với việc thi công trong các loại đất cần dung ống chống vách và đổ bê tông dưới dung dịch

Rn: cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi

Rn = 155 (KG/cm 2 ): mác thiết kế của bê tông cọc

Fb: diện tích tiết diện cọc :

Ra: cường độ tính toán cốt thép Sử dụng cốt thép AII, đường kính

8.2.4 Xác định sức chịu tải của cọc theo tính chất cơ lý của đất nền

Qtc = m(mRRF + umf fi li) Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1 mR: hệ số diều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 1

Ap: diện tích mũi cọc : F b = *D 2

4 = 5024 ( cm 2 ) mf = 0.6 : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, lấy theo bảng A.5 phụ lục A, TCXD 205 : 1998

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11-Q5 Trang 164 SVTH:HUỲNH QUỐC DUY u: chu vi tiết diện ngang cọc, u = d = 3.14*80 = 251.2 (cm)

R: cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc

- Trường hợp đất dưới mũi cọc là sét: qp đươc tra bảng A.7 – phụ lục

 R = 125000 ( kG/ m 2 ) L: chiều dài cọc dp: đường kính của cọc nhồi li : chiều dài của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc fi: ma sát bên của lớp đất thứ I được chia ( li < 2m) ở mặt bên cọc, lấy theo bảng A.2 – phụ lục A – TCXD 205 : 1998

L? p A :M?t n?n bê tông và xà b?n , g?ch dá , cát san l?p.

Lớp 3(cát pha):  90(kG/m3), ' 50(kG/m3) W.84 %, W L = 21.6 % , W p = 15.1 % C0 (kG/m2)

Lớp 5(cát pha):  00(kG/m3),  '60(kG/m3)

Lớp đất mfi li Zi fi mfi.fi.li

 Q tc = m(mR R F+ u mf fi li)

8.2.5 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

Theo TCXD 205 : 1998, sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc s s s p p p S S P P a a FS q A FS q A FS Q FS

Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên công thức được mở rộng thêm: s i si p p a p a F S l f u FS q

FSs: hệ số an toàn dọc thân cọc (FSs = 1.5 – 2)

FSp : hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc (FSp = 2 - 3)

Qs : sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

Qp : sức chịu tải cực hạn dưới mũi cọc fs : ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc

As : diện tích mặt bên cọc

Ap : diện tích tiết diện ngang dưới mũi cọc fsi : ma sát bên tại lớp đất thứ i li : chiều dày lớp đất thứ i u: chu vi cọc

Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên cọc fs tính theo công thức sau: a h a s c tg f  '  trong đó: ca : lực dính giữa thân cọc và đất, ca = c

a : góc ma sát giữa cọc và đất nền  a 

’h: ứng suất pháp giữa cọc và đất Đối với cọc , khi chịu tải trọng tác dụng se làm cọc lún xuống Hướng chuyển vị thẳng đứng , do đó ứng suất pháp giữa 02 vật thể là ứng suất theo phương ngang

K: hệ số áp lực ngang trong đất, K = 1 – sina

Cường độ chịu tải dưới mũi cọc tính theo công thức:

: trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc d: đường kính tiết diện cọc c: lực dính đất nền dưới mũi cọc

’vp: ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất : ’vp = ihi

Nc, Nq, N: hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc

Sức chịu tải cực hạn ma sát bên Qs

 li : chiều dày lớp đất thứ I cọc xuyên qua

 ui : chu vi tiết diện cọc

 Asi : diện tích xung quanh đoạn cọc trong từng lớp đất

 Ca = Ci : lực dính giữa cọc và đất

 fsi = Ci + ’vi (1-sini )tgi

’ : dung trong đẩy nổi của lớp đất

Lớp đất li D Asi ' Ca 'vili

Sức chịu tải cực hạn ma sát bên Qs = Asifsi 1839876.6

Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc:

 Qp = Ap(c Nc + ’vp.Nq+ .d.N)

= 619449.44 (KG) Sức chịu tải cho phép:

3 = 1126421.44( kG ) Chọn sức chịu tải thiết kế:

Pn = min( Pvl, Qa, Q (b) a) = min(459866.4; 293317 ; 1126421.44) = 293317 (KG)

8.2.6 Xác định số cọc, kích thước đài cọc Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra : p tt = P n

Sơ bộ tính diện tích đấy đài:

Lực dọc xác định tại đế dài:

Xác định số lượng cọc theo công thức: n c tt = xN tt

 = 1.0  1.5 ( hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tac dụng lên mong cọc )

(m 2 ) Nđ tt (kG) N tt (kG) n tt

Mặt bằng bố trí và tọa độ cọc đài đơn cho móng M1, M2

Diện tích thực tế của đài cọc:

Trọng lượng thực tế của đài :

M1: Nđài= n.Fđài.h. = 1.1*15.9621*1.8*2500 = 79012.395 (KG) M2: Nđài = n.Fđài.h. = 1.1*10.89*1.8*2500 = 53905.5 (KG)

Lực dọc tính toán thực tế tính đến cốt đáy đài: No1 tt = N1 tt + Nđài

Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài:

M0x tt = Mx tt + Qy tt  hđ

M0y tt = My tt + Qx tt  hđ Kết quả được lập thành bảng sau:

Lực truyền xuống đầu cọc:

 c c n i i tt y n i i tt x c tt tt mim x x M y y M n

Kiểm tra sức chịu tải cọc theo công thức:

Cột C3 có : P tt max + Pcọc = 198343.463+57889.04 = 256232.503 (KG)

Pmax tt + Pcọc = 256232.503 (KG) < Pn = 293317 (KG)

Pmin tt = 194580.537(KG) > 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

Cột C8 có : P tt max + Pcọc = 187706.994+57889.04 = 245596.034 (KG)

Pmax tt + Pcọc = 245596.034 (KG) < Pn = 293317 (KG)

Pmin tt = 169981.756 (KG) > 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

Tóm lại, điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thỏa mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn

8.2.7 Tính lún cho móng cọc đài đơn (theo trang thái giới hạn thứ hai)

Nền của móng cọc chống biến dạng rất ít, luôn thỏa mãn điều kiện biến dạng, nên không cần phải tính lún Móng cọc ma sát cần phải kiểm tra điều kiện biến dạng, tức là phải tính lún

Người ta quan niêm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của móng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc  được tính như sau:

  Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối qui ước

4 = 5 0 59 Kích thước khối móng qui ước:

BM = B + 2  H  tg = 2.9 + 2  41.9  tg(5 o 59) = 11.1 (m) M2: LM = L + 2  H  tg = 2.9 + 2  41.9  tg(5 o 59) = 11.1 (m)

BM = B + 2  H  tg = 2.9 + 2  41.9  tg(5 o 59) = 11.1 (m) Diện tích đáy khối móng qui ước:

M1 : Fqu=LMxBM= 12.64*11.1 = 140.304 (m 2 ) M2 : Fqu=LMxBM= 11.1*11.1 = 123.21 (m 2 ) Xác định khối lượng của khối móng qui ước

- Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng qui ước (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ và có kể cả trọng lượng bản thân cọc)

- Trọng lượng lớp đất thứ i ( có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ)

- Trọng lượng cọc bê tông cọc trong lớp đất thứ i

Khối lượng khối móng qui móng M1

Cột Lớp đất DT khối qui ước (m 2 )

P = ƩPi đất + ƩPi cọc 6310455.076 Khối lượng khối móng qui ước móng M2

Cột Lớp đất DT khối qui ước (m 2 )

KLKMQƯ P (kG) P = ƩPi đất + ƩPi cọc 5534553.604

Moment tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước:

M    Độ lệch tâm: tc qu tc tc y

M tc (kG.m) Q tc (kG) N tc (kG)

- Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng qui ước:

Cường độ đất nền tại đáy khối móng qui ước

RM = m1m2 ktc ( ABMII + BHM II tb +DCII ) Trong đó: ktc = 1 ( Vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo thí nghiệm trực tiếp đối với đất ) m1 = 1.1; m2 = 1.0

= 1050.36 ( kG/m 3 ) II = 24 0 47, tra bảng 14 -TCXD : 45 –78 được:

1.2  RM = 1.2*218673 = 262407.6 (KG/m 2 ) C3: max tc = 50429.125 (KG/m 2 ) < 1.2 x RM = 262407.6 (KG/m 2 )

tb tc = 50417.7 (KG/m 2 ) < RM = 218673 (KG/m 2 )

C4: max tc = 57230.634 (KG/m 2 ) < 1.2 x RM = 262407.6 (KG/m 2 )

tb tc = 57211.5 (KG/m 2 ) < RM = 218673 (KG/m 2 )

tb tc = 49451.4 (KG/m 2 ) < RM = 218673 (KG/m 2 )

tb tc = 49376.1 (KG/m 2 ) < RM = 218673 (KG/m 2 )

Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới khối móng qui ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính

Xác định ứng suất do trọng lượng bản thân đất:  zi bt    i h i

5 -47 16 1060 45691 Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước:

Cột C11: gl = tb tc-  bt z=-47m = 49376.1-45691 = 3685.1(KG/m 2 )

Xác định chiều dày tính lún Hcn theo điều kiện: bt gl 

Ta thấy tại đáy khối mong qui ước :

 Thoả điều kiện gây lún Cột C4:

 Không thoả điều kiện gây lún Cột C8:

 Thoả điều kiện gây lún Cột C11:

 Thoả điều kiện gây lún

 Không cần tính lún theo qui phạm , độ sâu chôn cọc đảm bảo cho móng gần như không bị lún

 Điều kiện lún tuyệt đối đã thoả mãn

Xác định ứng suất bản than đất và ứng suất bên ngoài của móng dưới chân cột C4: Độ sâu từ đáy khối qui ước Z

(m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h (m)

 Giới hạn nền lấy đến độ sâu 4m kể từ đáy khối móng qui ước :

Công thức tính lún của nền:

E i h i trong đó: hi: chiều dày lớp phân tố thứ i

 = 0.8: hệ số nở hông, lấy theo qui phạm

E: modun biết dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc Theo số liệu tại lớp đất thứ 5 có E tb )72140 (KG/m 2 )

Kết quả tính lún được trình bày trong bảng sau : Điểm Độ sâu z

(kG/m 2 ) Ei (kG/m 2 ) hi (m) Si (m)

8.2.8 Tính toán cọc chịu tác dụng lực ngang

Lực ngang Hx,y tác dụng lên đầu cọc ở đáy đài xác định theo công thức:

H = Q/nc ( n – số cọc dưới đáy đài) Tải ngang tác dụng lên mỗi đầu cọc

Qy (kG) Hx=Qx/nc Hy=Qy/nc

Xét cả hai phương x và y:

Do đó ta chỉ cần kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang cột C3, C4, C8 là Hy và cột C11 là Hy là đảm bảo

8.2.8.1 Kiểm tra điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc

Theo TCXD 205 : 1998 chuyển vị ngang đầu cọc  n , phải thỏa mãn điều kiện thiết kế sau: gh n S

Sgh: là giá trị giới hạn cho phép tương ứng chuyển ngang (mm) của đầu cọc được qui định từ nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình, ở đây lấy Sgh mm

Khi tính toán cọc chịu tải trong ngang, đất xung quanh cọc được xem như môi trường biến dạng tuyến tính, Được đặc trưng bởi hệ số nền CZ (KG/m 3 ), trị số tính toán của CZ được xác định từ kết quả của thí nghiệm, khi không có kết quả thí nghiệm cho phép xác định CZ theo công thức:

K: hệ số tỉ lệ (KG/m 4 ), được lấy theo bảng G1 – TCXD 205:1998

TK CHUNG CƯ CAO TẦNG P11-Q5 Trang 181 SVTH:HUỲNH QUỐC DUY z: độ sâu của vị trí tiết diện cọc (m), kể từ mặt đất đối với cọc đài cao hoặc kể từ đáy đài đối với cọc đài thấp

Vì cọc chỉ xuyên qua hai lớp đất trong chiều dài ảnh hưởng lah: lah = 2(d+1) = 2(0.8+1) = 3.6 m

Lớp 3(cát pha):  90(kG/m3), ' 50(kG/m3) W.84 %, W L = 21.6 % , W p = 15.1 % C0 (kG/m2)

F1+F2 = 512195.561 (KG/m 4 ) Theo TCXD 205 : 1998, tất cả các tính toán được thực hiện theo chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất Ze, và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất Le, được xác định theo công thức sau: ze = bd  z

Le = bd  L (L = 41.9 m: chiều dài cọc xuyên qua các lớp đất)

 bc: chiều rộng qui ước của cọc, được lấy như sau:

Khi d 0.8m thì bc = d + 1 (m) Khi d < 0.8m thì bc =1.5d + 0.5 (m)

Eb = 3.1x 10 9 (KG/m 2 ): môđun đàn hồi ban đầu của cọc bê tông khi nén và kéo

I: mômen quán tính tiết diện ngang của cọc

Le = 0.439*41.9 = 18.39 (m) Tính toán chuyển vị ngang của cọc ở mức đáy đài và góc xoay theo công thức sau:

2 trong đó: l0 = 0: vì cọc đài thấp

o = 0: vì cọc ngàm vào đáy đài

H0: giá trị tính toán của lực cắt, T, lấy H0 = H

HH : chuyển vị ngang của tiết diện, m/T, bợi lực Ho = 1

HM : chuyển vị ngang của tiết diện, 1/T, bởi moment Mo =1

MH : góc xoay của tiết diện, 1/T, bởi lực Ho = 1

MM : góc xoay của tiết diện, 1/(T.m), bởi moment M0 = 1

Tất cả được xác định theo công thức:

M tc o = M tc ng : tính theo công thức (G.20) củaTCXD 205 : 1998 (với lo = 0: cọc đài thấp)