thiết kế trung tâm thương mại bờ hồ thành phố thanh hóa

Việc các công trình cao tầng, trung tâm thương mại mọc lên là việc làm tất yếu để phát triển kinh tế, giải quyết vấn đề dân cư cũng như thay đổi cảnh quan đô thị cho phù hợp với tầm vóc

TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Giới thiệu công trình

1.1.1 Mục đích xây dựng công trình

Khu vực Đông Nam Á trong những năm gần đây đã trở thành một trong những khu vực có nền kinh tế năng động và phát triển vượt bậc với mức tăng trưởng bình quân hàng năm từ 68% chiếm một tỷ trọng đáng kể trong nền kinh tế thế giới Điều này thể hiện rõ nét qua việc các nước Phương Tây tăng cường hợp tác phát triển với các nước trong khu vực và cuộc đấu tranh để giành lấy thị phần trong thị trường năng động này đang diễn ra một cách gay gắt

Cùng với sự phát triển vượt bật của các nước trong khu vực, nền kinh tế Việt Nam cũng có những chuyển biến rất đáng kể Việt Nam được đánh giá là một cường quốc đang nổi lên ở Đông Nam Á do có nhiều cơ hội đầu tư nước ngoài và ngành du lịch và thương mại phát triển mạnh Do đó việc tái thiết và xây dựng cơ sở hạ tầng là rất cần thiết Việc các công trình cao tầng, trung tâm thương mại mọc lên là việc làm tất yếu để phát triển kinh tế, giải quyết vấn đề dân cư cũng như thay đổi cảnh quan đô thị cho phù hợp với tầm vóc của một đất nước đang phát triển

Nằm ở Bắc Trung Bộ, tỉnh Thanh Hoá là mảnh đất địa linh nhân kiệt, có truyền thống văn hoá lâu đời, phong phú và đa dạng Thanh Hoá có diện tích tự nhiên 11.121 km 2 , dân số trên 3,7 triệu người, sinh sống và làm việc tại 23 huyện, 02 thị xã và 02 thành phố trực thuộc tỉnh Quỹ đất ở thành phố ngày một thu hẹp trong khi đó nhu cầu về đất dành cho kinh doanh ngày một tăng

Vì thế, việc xây dựng một tòa nhà cao ốc, vừa phục vụ nhu cầu thương mại, vừa cho các cơ quan thuê mặt bằng là giải pháp hợp lý, cấp thiết giúp giải quyết những vấn đề đang gặp phải Giữa vô vàn dự án, công trình được lựa chọn thực hiện phải đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về vị trí địa lý, tiện ích nội khu, diện tích thuê linh hoạt và giá cả hợp lý.

“Trung Tâm Thương Mại Bờ Hồ Thành Phố Thanh Hoá“ được cấp phép xây dựng

1.1.2 Vị trí công trình Địa chỉ: 240 Lê Hoàn, Phường Ba Đình, Thành phố Thanh Hóa, Tỉnh Thanh Hóa

Hình 1 1 Vị trí công trình trên Google Map

1.1.3 Quy mô và đặc điểm công trình

Diện tích sử dụng để xây dựng công trình khoảng 10.000 (m 2 ), diện tích xây dựng là 3.118 (m 2 ), diện tích còn lại dùng làm hệ thống khuôn viên, cây xanh, các sân thể thao và giao thông nội bộ

Công trình gồm 19 tầng trong đó có một tầng hầm dùng làm gara ôtô và tầng 5 bố trí các phòng kỹ thuật, máy móc, điều hoà…Công trình có tổng chiều cao là 65.40(m) kể từ cốt  0,000 và tầng hầm nằm ở cốt –3.400(m) so với cốt 0.000 Chiều cao tầng điển hình 3.4(m) Tầng 1-3 dùng làm siêu thị nhằm phục vụ cho nhu cầu mua bán và các dịch vụ vui chơi giải trí Tầng 4-17 dùng làm văn phòng cho các cơ quan thuê

Công trình là đặc trưng điển hình của quá trình đô thị hoá theo xu hướng hiện đại

Thanh Hoá nằm ở cực Bắc Miền Trung, cách Thủ đô Hà Nội 150 (km) về phía Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 1.560(km) Phía Bắc giáp với ba tỉnh Sơn La, Hoà Bình và Ninh Bình, phía Nam giáp tỉnh Nghệ An, phía Tây giáp tỉnh Hủa Phăn (nước Cộng Hoà Dân Chủ Nhân Dân Lào), phía Đông là Vịnh Bắc Bộ

Thanh Hoá nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Có các yếu tố khí tượng sau:

+ Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600 – 2300 (mm), mỗi năm có khoảng 90 – 130 (mm) ngày mưa

+ Độ ẩm tương đối từ 85% đến 87%

+ Số giờ nắng bình quân khoảng 1600 – 1800 giờ

+ Nhiệt độ trung bình 23,8 0 C – 24,5 0 C, nhiệt độ giảm dần khi lên vùng núi cao

- Hướng gió chủ đạo vào mùa đông là tây bắc và đông bắc, trong khi vào mùa hè là đông và đông nam.- Khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc điểm mưa nhiều, nhiệt độ cao và ánh sáng dồi dào tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp.

Giải pháp thiết kế

1.2.1.Thiết kế tổng mặt bằng

Căn cứ vào đặc điểm mặt bằng khu đất, yêu cầu công trình thuộc tiêu chuẩn quy phạm nhà nước, phương hướng quy hoạch, thiết kế tổng mặt bằng công trình phải căn cứ vào công năng sử dụng của từng loại công trình, dây chuyền công nghệ để có phân khu chức năng rõ ràng đồng thời phù hợp với quy hoạch đô thị được duyệt, phải đảm bảo tính khoa học và thẩm mỹ

Bố cục và khoảng cách kiến trúc đảm bảo các yêu cầu về phòng chống cháy, chiếu sáng, thông gió, chống ồn, khoảng cách ly vệ sinh

Toàn bộ mặt trước công trình trồng cây và để thoáng, khách có thể tiếp cận đễ dàng với công trình Giao thông nội bộ bên trong công trình thông với các đường giao thông công cộng, đảm bảo lưu thông bên ngoài công trình Tại các nút giao nhau giữa đường nội bộ và đường công cộng, giữa lối đi bộ và lối ra vào công trình có bố trí các biển báo

Bao quanh công trình là các đường vành đai và các khoảng sân rộng, đảm bảo xe cho việc xe cứu hoả tiếp cận và xử lí các sự cố

1.2.2.Giải pháp thiết kế kiến trúc

1.2.2.1 Thiết kế mặt bằng các tầng

Mặt bằng tầng hầm: bố trí các phòng kĩ thuật, bể nước ngầm, phần diện tích còn lại để ôtô và xe máy Mặt bằng tầng hầm được đánh đốc về phía rãnh thoát nước với độ đốc 0,1% để giải quyết vấn đề vệ sinh của tầng hầm

Mặt bằng tầng 1: bố trí các sảnh lớn là nơi tiếp đón khách đến với các khu dịch vụ và văn phòng các công ty Các siêu thị được bố trí trong một không gian lớn phía trước Ngoài ra còn có không gian dành cho các câu lạc bộ thuê được bố trí phía sau nhưng vẫn đảm bảo việc liên hệ dễ dàng với khu trung tâm

Mặt bằng tầng 2,3: tất cả diện tích đều dành cho việc kinh doanh, buôn bán gồm : các siêu thị, các cửa hàng, …Tầng 1,2,3 đều cao 4,5(m) tạo ra một không gian rộng lớn, hoành tráng

Mặt bằng tầng 4: chia làm 2 phần: một phần dùng làm văn phòng cho các cơ quan thuê Phần còn lại dùng làm quán bar

Mặt bằng tầng 5: dùng làm tầng kĩ thuật Đây là nơi để bố trí các phòng kỹ thuật, các loại thiết bị và hệ thống kỹ thuật

Mặt bằng tầng điển hình 6-17: là văn phòng được bố trí đối xứng quanh trục giao thông đứng

Hệ thống vệ sinh được bố trí chung cho cả tầng gồm hai khu vệ sinh ở mỗi đầu của các tầng Hệ thống hành lang được tổ chức hợp lý đảm bảo yêu cầu thoát người khi có sự cố

Mặt bằng tầng mái: dùng để đặt bể nước mái và kỹ thuật thang máy

Công trình thuộc loại công trình lớn ở Thanh Hóa với hình khối kiến trúc được thiết kế theo kiến trúc hiện đại tạo nên từ các khối lớn kết hợp với kính và sơn màu tạo nên sự hoành tráng của công trình

Bao quanh công trình là hệ thống tường kính, có lúc là liên tục từ dưới lên, có lúc là hệ thống các cửa sổ được ngăn cách bởi các mảng tường Điều này tạo cho công trình có một dáng vẻ kiến trúc rất hiện đại, thể hiện được sự sang trọng và hoành tráng

Nhằm thể hiện nội dung bên trong công trình, kích thước cấu kiện cơ bản, công năng của các phòng

Dựa vào đặc điểm sử dụng và các điều kiện vệ sinh ánh sáng, thông hơi thoáng gió cho các phòng chức năng ta chọn chiều cao các tầng như sau:

Tầng 5 là tầng kỹ thuật nên cao 2,7m

Tầng mái cao 5,0m để có thể bố trí kỹ thuật thang máy và bể nước mái

Hình 1 6 Mặt cắt đứng công trình

Ngày nay, việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) trong xây dựng trở nên rất phổ biến Đặc biệt trong xây dựng nhà cao tầng, bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi do có những ưu điếm sau:

+ Giá thành của kết cấu bê tông cốt thép thường rẻ hơn kết cấu thép đối với những công trình có nhịp vừa và nhỏ chịu tải như nhau

+ Bền lâu, ít tốn tiền bảo dưỡng, cường độ ít nhiều tăng theo thời gian Có khả năng chịu lửa tốt

+ Dễ dàng tạo được hình dáng theo yêu cầu của kiến trúc

Chính vì các lý do trên mà sử dụng giải pháp hệ khung-vách bằng BTCT đổ toàn khối Hệ thống thang bộ, thang máy là lõi trung tâm đảm bảo sự bền vững, chắc chắn cho công trình Chiều cao tầng điển hình là 3,4m với nhịp là 8,55m Giải pháp khung-vách BTCT với dầm đổ toàn khối, bố trí các dầm trên đầu cột và gác qua vách cứng

1.2.4.Giao thông nội bộ công trình

Hệ thống giao thông theo phương đứng của tòa nhà gồm 5 thang máy tốc độ cao phục vụ nhu cầu di chuyển giữa các tầng, 2 cầu thang bộ chính với vế thang lần lượt là 1,25m và 1,05m, đảm bảo lưu thông thông thoáng Bên cạnh đó, tòa nhà còn trang bị thêm 2 cầu thang bộ thoát hiểm tại hai đầu nhà, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy và tạo điều kiện thoát hiểm khẩn cấp nhanh chóng khi cần thiết.

Hệ thống giao thông theo phương ngang với các hành lang được bố trí phù hợp với yêu cầu đi lại.

Các giải pháp kỹ thuật khác

Tận dụng tối đa chiếu sáng tự nhiên, hệ thống cửa sổ các mặt đều được lắp kính Ngoài ra ánh sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho phủ hết những điểm cần chiếu sáng

Tận dụng tối đa thông gió tự nhiên qua hệ thống cửa sổ Ngoài ra sử dụng hệ thống điều hoà không khí được xử lý và làm lạnh theo hệ thống đường ống chạy theo các hộp kỹ thuật theo phương đứng, và chạy trong trần theo phương ngang phân bố đến các vị trí tiêu thụ

Tuyến điện trung thế 15KV qua ống dẫn đặt ngầm dưới đất đi vào trạm biến thế của công trình Ngoài ra còn có điện dự phòng cho công trình gồm hai máy phát điện đặt tại tầng hầm của công trình Khi nguồn điện chính của công trình bị mất thì máy phát điện sẽ cung cấp điện cho các trường hợp sau:

- Các hệ thống phòng cháy chữa cháy

- Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ

- Các phòng làm việc ở các tầng

- Hệ thống máy tính và các dịch vụ quan trọng khác

1.3.4 Hệ thống cấp thoát nước

Nước từ hệ thống cấp nước của thành phố đi vào bể ngầm đặt tại tầng hầm của công trình Sau đó được bơm lên bể nước mái, quá trình điều khiển bơm được thực hiện hoàn toàn tự động Nước sẽ theo các đường ống kĩ thuật chạy đến các vị trí lấy nước cần thiết

Nước mưa trên mái công trình, trên logia, ban công, nước thải sinh hoạt được thu vào xênô và đưa vào bể xử lý nước thải Nước sau khi được xử lý sẽ được đưa ra hệ thống thoát nước của thành phố

1.3.5 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy

Mỗi phòng, mỗi tầng và các khu vực công cộng trong mỗi tầng đều được lắp đặt thiết bị phát hiện báo cháy Hệ thống báo cháy được trang bị đồng hồ và đèn báo cháy, giúp phòng quản lý kịp thời phát hiện cháy, kiểm soát và khống chế đám cháy cho toàn công trình khi nhận được tín hiệu cảnh báo.

Thiết kế tuân theo các yêu cầu phòng chống cháy nổ và các tiêu chuẩn liên quan khác (bao gồm các bộ phận ngăn cháy, lối thoát nạn, cấp nước chữa cháy) Tất cả các tầng đều đặt các bình CO2, đường ống chữa cháy tại các nút giao thông

1.3.6 Hệ thống xử lí rác thải

Rác thải ở mỗi tầng sẽ được thu gom và đưa xuống tầng kĩ thuật, tầng hầm bằng ống thu rác Rác thải được xử lí mỗi ngày

Vật liệu hoàn thiện sử dụng các loại vật liệu tốt đảm bảo chống được mưa nắng sử dụng lâu dài Nền lát gạch Ceramic Tường được quét sơn chống thấm

Các khu phòng vệ sinh, nền lát gạch chống trượt, tường ốp gạch men trắng cao 2m

Vật liệu trang trí dùng loại cao cấp, sử dụng vật liệu đảm bảo tính kĩ thuật cao, màu sắc trang nhã trong sáng tạo cảm giác thoải mái khi nghỉ ngơi

Hệ thống cửa dùng cửa kính khuôn nhôm.

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

Cơ sở tính toán kết cấu

2.1.1 Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng

TCVN 5574-2018: Thiết kế bê tông và bê tông cốt thép

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

TCVN 2737-2023: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế

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

TCVN 10304-2014: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

TCXD 198-1997: Nhà cao tầng - Thiết kế Bê Tông Cốt Thép toàn khối

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

Các giáo trình hướng dẫn thiết kế và tài liệu tham khảo khác

Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo độ bền (TTGH I) và đáp ứng điều kiện sử dụng bình thường (TTGH II)

Trạng thái giới hạn thứ nhất TTGH I (về cường độ) nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể bảo đảm cho kết cấu:

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

+ Không bị mất ổn định về hình dạng và vị trí

+ Không bị phá hoại khi kết cấu bị mỏi

+ Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường

Trạng thái giới hạn thứ nhất TTGH II (về điều kiện sử dụng) nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế:

+ Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt

+ Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động

2.1.3 Phần mềm tính toán và thể hiện bản vẽ

Phần mềm phân tích kết cấu CSI ETABS 2018.2.1

Phần mềm phân tích kết cấu CSI SAFE v12

Các phần mềm Microsoft Office 2016

Phần mềm thể hiện bản vẽ AutoCAD 2022.

Giải pháp vật liệu

2.2.1 Vật liệu sử dụng cho công trình

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

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

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

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

Bảng 2 1 Thông số vật liệu

Bê tông có cấp độ bền B30 Cốt thép loại CB240 – T dựng cho thộp cú ỉ < 10

Cốt thép loại CB400 – V dựng cho thộp cú ỉ  10

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rb = 17 Mpa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.15 Mpa

+ Mô đun đàn hồi: Eb 32500 Mpa

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rs = 210 Mpa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rsc = 210 Mpa

+ Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 210 Mpa

+ Mô đun đàn hồi: Es 200000 Mpa

Cốt thép đai, thép treo

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rs = 350 Mpa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rsc = 350 Mpa

+ Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 280 Mpa

+ Mô đun đàn hồi: Es 200000 Mpa

Cốt thép sàn, dầm, vách, cầu thang

2.2.3 Lớp bê tông bảo vệ

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được chọn dựa vào [Mục 10.3.1 – TCVN 5574-2018] và [Phụ lục F của QCVN 06-2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình]

Bảng 2 2 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ đối với các cấu kiện

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ

2 Kết cấu tiếp xúc với đất, có bê tông lót 30mm

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

2.4.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn

- 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

→ Sàn làm việc 2 phương, bản sàn là bản kê 4 cạnh

- Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức: s h D L

D là hệ số xét đến tải trọng tác dụng lên sàn D = (0.81.4) m là hệ số phụ thuộc vào dạng bản kê 4 cạnh m = (4045)

L là chiều dài nhịp tính toán

2.4.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

2.4.3 Chọn sơ bộ tiết diện vách và lõi thang máy

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

- Chọn chiều dày vách theo kiến trúc nếu không thỏa chịu lực thì ta thay đổi chiều dày vách

- Xác định chiều dày vách:

+ FVach: tổng diện tích vách chịu lực trên một sàn

+ FSan: tổng diện tích một sàn

→ Sơ bộ chiều dày vách chọn t = 300 (mm)

2.4.4 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Tiết diện cột được sơ bộ theo công thức sau: b s

- A: diện tích tiết diện cột

- N: lực nén tác dụng lên cột

- k: hệ số kể đến ảnh hưởng khác như moment uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột: + k = 1.1 đối với cột trong nhà

- Rb: cường độ chịu nén của bê tông

- Fs: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

- q: giá trị tải trọng đứng( tĩnh tải, hoạt tải) tác dụng lên 1m 2 sàn Giá trị Q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế:

+ Đối với cao ốc văn phòng, tường là vách nhẹ thì q = (10 ÷ 14) kN/ m 2

+ Đối với chung cư, tường là vách gạch thì q = (15 ÷ 18) kN/ m 2

→ Với bề dày sàn hs = 180 mm, chọn q kN/ m 2

- n: số tầng truyền tải phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

Hình 2 1 Diện truyền tải vào cột

Bảng 2 3 Bảng sơ bộ tiết diện cột

Tầng Fs q N k Att b h Achọn m 2 kN/m 2 kN m 2 m m m 2

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

Cơ sở tính toán tải trọng

- Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

+ Tải trọng thẳng đứng (trọng lượng bản thân kết cấu, tải thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)

• Tải trọng đồng đất (tính cho các công trình nằm trong vùng có yêu cầu kháng chấn)

• Ngoài ra, kết cấu nhà cao tầng còn được kiểm tra với các tải trọng sau:

❖ Tác động của quá trình thi công

❖ Áp lực đất, nước ngầm

TCVN 2737-2023 và TCVN 9386 – 2012 cùng các chỉ dẫn kèm theo là cơ sở để xác định tải trọng và tác động lên công trình.

Tải trọng thiết kế

3.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên sàn (SDL)

Hình 3 1 Cấu tạo sàn tầng điển hình Bảng 3 1 Tải trọng sàn tầng điển hình

Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán kN/m 3 m kN/m 2 kN/m 2

Bảng 3 2 Tải trọng sàn mái và sàn vệ sinh

Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán kN/m 3 m kN/m 2 kN/m 2

3.2.2 Tải trọng tường ngăn và tường bao che trong phạm vi ô sàn

− n là hệ số vượt tải, lấy n = 1.1

− Trọng lượng riêng của tường tiêu chuẩn, lấy γt = 18 (kN/m 3 )

− ht: Chiều cao tường ht =htầng – hdầm (tường nằm trên dầm) ht = htầng – hsàn (tường nằm trên sàn)

Bảng 3 3 Tải trọng tường xây

Tải tường tiêu chuẩn (kN/m)

Tải tường tính toán (kN/m)

Hoạt tải dựa trên công năng các phòng

Hoạt tải tác dụng lên công trình căn cứ theo TCVN 2737-2023 và công năng từng khu vực công trình, giá trị hoạt tải cho từng khu chức năng như sau:

Bảng 3 4 Hoạt tải tác dụng lên sàn

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

Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )

6 Sảnh, hành lang, cầu thang 1.0 2.0 3.0 1.3 3.9

7 Văn phòng, phòng ở, phòng ăn, phòng vệ sinh 0.7 1.3 2.0 1.3 2.6

Tính toán tải trọng gió

Giá trị và phương pháp tính tải trọng gió được ghi trong mục 10 TCVN 2737-2023

Tỉnh, thành TP Thanh Hóa

Vùng gió IV Địa hình B

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió Wk,j tại độ cao tương đương ze,j so với mốc chuẩn:

W s : Giá trị áp lực gió 3 giây ứng với chu kì lặp 10 năm: W3 ,10 s =( T W0 ) với T =0.852 là hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kì lặp 20 năm xuống 10 năm; W là áp lực gió cơ sở, do 0 công trình được xây dựng tại Tp Thanh Hóa thuộc vùng áp lực gió IVB nên lấy Wo = 1.55 kN/m 2 (bảng 7-TCVN 2737-2023 kết hợp bảng 5.1-QCVN 02-2022)

( ) , k z e j : Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo dạng địa hình và độ cao Ze

- Z e : được xác định theo 10.2.4-TCVN 2737-2023

- Z g : độ cao gradient, địa hình B lấy Z g = 274.32

Bảng 3 5 Các hệ số Z g , Z min và 

Dạng địa hình Giá trị

C 365.76 9.14 7.0 c: Hệ số khí động, c = 0.8 + 0.51 = 1.31 (tra theo Phụ lục F.4 TCVN 2737-2023)

G f : Hệ số hiệu ứng giật của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng gió, xác định theo công thức:

=     , với z s =0.6h9.24 ( )m , c r =0.2(Bảng 10-TCVN 2737-2023) v Q 3.4 g =g = là hệ số đỉnh cho thành phần phản ứng và thành phần xung của gió

= + , với n 1 là tần số dao động riêng cơ bản thứ nhất

=  + (CT 18-TCVN 2737-2023) Áp lực gió tiêu chuẩn ứng với độ cao cao trình của mỗi tầng: j , j 1

L j: là bề rộng đón gió của sàn thứ j h j , h j + 1 : là chiều cao đón gió của sàn tầng thứ j và tầng thứ (j+1)

Tải trọng gió được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung này được đặt tại tâm hình học của mỗi tầng

3.3.1 Thành phần gió tác động theo phương X

Bảng 3 6 Giá trị tính toán tải trọng gió theo phương X

3.3.2 Thành phần gió tác động theo phương Y

Bảng 3 7 Giá trị tính toán tải trọng gió theo phương Y

Bảng 3.8 Tổng hợp tải trọng gió tác động lên công trình

Giá trị tiêu chuẩn Giá trị tính toán

W X,tc W Y,tc W X W Y m m kN kN kN kN

Giá trị tiêu chuẩn Giá trị tính toán

W X,tc W Y,tc W X W Y m m kN kN kN kN

Bảng 3 9 Bảng chu kỳ và phần trăm khối lượng tham gia dao động

Mode Period Tần số UX UY RZ sec Hz % % %

Ta có: $f_1$ = 0,667 Hz < $f_2$ = 0,744 Hz < $f_3$ = 0,849 Hz < $f_L$ = 1,7 Hz < $f_4$ = 1,988 Hz → Chỉ cần xét 3 mode dao động đầu tiên nhưng mode 3 bị xoắn nên bỏ qua → Chỉ tính thành phần gió động theo phương X (mode 2) và theo phương Y (mode 1).

Bảng 3 10 Bảng đánh giá mode dao động và phương dao động của công trình

Mode Period Tần số Đánh giá sec Hz

Tính toán động đất

3.4.1 Cơ sở lý thuyết tính toán

Theo giá trị gia tốc nền thiết kế a g = I a gR chia thành ba trường hợp động đất:

- Động đất mạnh a g 0.08g, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn;

- Động đất yếu 0.04ga g 0.08g, áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ;

- Động đất rất yếu a g 0.04g, không cần thiết kế kháng chấn

Theo phụ lục F TCVN 9386-2012 thì công trình được xếp vào công trình cấp II Ứng với phụ lục E TCVN 9386-2012 thì công trình cấp II có hệ số tầm quan trọng I = 1

→ Cần phải tính toán và cấu tạo kháng chấn theo quy định TCVN 9386-2012

Công trình nằm ở Thành phố Thanh Hóa có avg = 0.0918 < 0.25g = 2.5 (m/s 2 ) nên không cần xét đến thành phần đứng của tải động đất Do đó, không cần xây dựng phổ phản ứng theo phương đứng

Khai báo hệ số chiết giảm khối lượng tính toán động đất được xác định theo công thức (mục 4.2.4(2)-TCVN 9386-2012):

 =  , với các giá trị  được tra trong bảng 4.2 TCVN 9386-2012:

Giá trị  2,i được tra trong bảng 3.4-TCVN 9386-2012

❖ Tính toán phổ động đất: d 1

S (T ) là tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ T i của dạng dao động i, được xác định như sau:

  Trong đó: ag là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = IagR )

I là hệ số tầm quan trọng, lấy  = I 1 agR là đỉnh gia tốc nền tham chiếu trên nền loại A, được tính toán bằng cách tra gia tốc nền trong phụ lục H- TCVN 9386-2012, lấy giá trị này nhân với g=9.81m / s 2

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

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

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

Các giá trị S,T B ,T C ,T D , được tra trong bảng 3.2-TCVN 9386-2012

Nhận dạng loại đất nền theo bảng 3.1-TCVN 9386-2012

 là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kết theo phương nằm ngang,  =0.2 q là hệ số ứng xử, được xác định như sau: q= q 0 k w 1.5 q0 là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng, xác định q 0 theo bảng 5.1-TCVN 9386-2012

Loại kết cấu Cấp dẻo kết cấu trung bình Cấp dẻo kết cấu cao

Hệ khung, hệ hỗn hợp, hệ tường kép 3u/1 4.5u/1

Hệ không thuộc hệ tường kép 3 4u/1

Hệ số giảm động đất β1 là giá trị để nhân vào tải trọng thiết kế của lực động đất theo phương ngang để tải trọng tính tại mọi cấu kiện của kết cấu chịu lực đạt giới hạn độ bền chịu uốn trước tiên, trong khi tải trọng tính của tất cả các tác động khác vẫn không đổi.

u là giá trị để nhân vào giá trị thiết kế của tác động đất theo phương nằm ngang sẽ làm cho khớp dẻo hình thành trong một loạt tiết diện đủ để dẫn dến sự mất ổn định tổng thể kết cấu, trong khi tất cả các giá trị thiết kế của các tác động khác vẫn không đổi Hệ số  u có thể thu được từ phân tích phi tuyến tĩnh tổng thể

Các giá trị   u / 1 được lấy theo điều 5.2.2.2(5)-TCVN 9386-2012 kW là hệ số phản ánh dạng phá hoại thường gặp trong hệ kết cấu có tường, lấy theo điều 5.2.2.2(11)-TCVN 9386-2012

Bảng 3 10 Các đại lượng tính toán phổ động đất Đại lượng Giá trị Đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR 0.0918

Hệ số tầm quan trọng 1 1

Hệ số ứng xử theo phương ngang q 3.9

Giới hạn dưới của chu kỳ TB 0.2

Giới hạn trên của chu kỳ TC 0.8

Giá trị xác định điểm bắt đầu của phản ứng dịch chuyển TD 2

Hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang 0.2

3.4.2 Tính tải trọng động đất trên ETABS

Hình 3 2 Khai báo khối lượng tham gia dao động

Hình 3 3 Khai báo phổ thiết kế

Tổ hợp tải trọng

3.5.1 Các trường hợp tải trọng

Bảng 3 11 Các loại tải trọng tác dụng

TT Ký Hiệu Mô tả trong ETABS

1 TT Trọng lượng bản thân của cấu kiện

2 TTHT Tĩnh tải các lớp hoàn thiện

3 TTTX Tĩnh tải tường xây

4 HT1 Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực < 2 kN/m 2

5 HT2 Hoạt tải tiêu chuẩn khu vực > 2 kN/m 2

6 WX Áp lực gió tiêu chuẩn tác dụng lên công trình theo phương X

7 WY Áp lực gió tiêu chuẩn tác dụng lên công trình theo phương Y

8 EX Tải trọng động đất tính toán tác dụng lên công trình theo phương X

9 EY Tải trọng động đất tính toán tác dụng lên công trình theo phương Y

Trong thiết kế và tính toán công trình, tổ hợp chia thành 2 loại:

Tổ hợp theo trạng thái giới hạn 1 – Ultimate Limit State (ULS): Dùng để tính toán giới hạn về cường độ, khả năng chịu lực

Tổ hợp theo trạng thái giới hạn 2 – Service Limit State (SLS): Dùng để tính toán giới hạn về biến dạng, chuyển vị, ổn định, …

Bảng 3 12 Tổ hợp tải trọng theo TTGH I

Tổ hợp theo TTGH I - Ultimate Limit State (ULS)

ULS1 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+1.3HT1+1.3HT2

ULS2 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+2.1WX

ULS3 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX-2.1WX

ULS4 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+2.1WY

ULS5 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX-2.1WY

ULS6 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+1.89WX+1.17HT1+1.17HT2

ULS7 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX-1.89WX+1.17HT1+1.17HT2

ULS8 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+1.89WY+1.17HT1+1.17HT2

ULS9 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX-1.89WY+1.17HT1+1.17HT2

ULS10 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+1EX+0.3EY

ULS11 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+0.3EX+1EY

ULS12 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+1EX+0.3EY+0.39HT1+0.39HT2

ULS13 1.1TT+1.2TTHT+1.1TTTX+0.3EX+1EY+0.39HT1+0.39HT2

ENVULS 1ULS1+1ULS2+1ULS3+1ULS4+…+1ULS12+1ULS13

Bảng 3 13 Tổ hợp tải trọng theo TTGH II

Tổ hợp theo TTGH II - Service Limit State (SLS)

SLS1 1TT+1TTHT+1TTTX+1HT1+1HT2

SLS2 1TT+1TTHT+1TTTX+1WX

SLS3 1TT+1TTHT+1TTTX-1WX

SLS4 1TT+1TTHT+1TTTX+1WY

SLS5 1TT+1TTHT+1TTTX-1WY

SLS6 1TT+1TTHT+1TTTX+0.9WX+0.9HT1+0.9HT2

SLS7 1TT+1TTHT+1TTTX-0.9WX+0.9HT1+0.9HT2

SLS8 1TT+1TTHT+1TTTX+0.9WY+0.9HT1+0.9HT2

SLS9 1TT+1TTHT+1TTTX-0.9WY+0.9HT1+0.9HT2

SLS10 1TT+1TTHT+1TTTX+1EX+0.3EY

SLS11 1TT+1TTHT+1TTTX+0.3EX+1EY

SLS12 1TT+1TTHT+1TTTX+1EX+0.3EY+0.3HT1+0.3HT2

SLS13 1TT+1TTHT+1TTTX+0.3EX+1EY+0.3HT1+0.3HT2

ENVSLS 1SLS1+1SLS2+1SLS3+1SLS4+…+1SLS20+1SLS21

KIỂM TRA TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Theo bảng M.4 TCVN 5574:2018 thì chuyển vị ngang tại đỉnh công trình của nhà cao tầng phải thoải mãn điều kiện:

H500→ 500= 500 = Trong đó: f : là chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh công trình;

H : là chiều cao công trình

Chỉ kiểm tra chuyển vị bằng các tổ hợp chứa tải trọng gió

Bảng 4 1 Bảng chuyển vị đỉnh công trình

Story Load Case Direction Max Displacement

Kiểm tra gia tốc đỉnh

Theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác dụng của gió phải nằm trong giới hạn cho phép Tuy nhiên, hiện tại trong hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) chưa có hướng dẫn xác định gia tốc dao động của nhà cao tầng Vì vậy, trong phạm vi đồ án này, sinh viên áp dụng phương pháp tính nêu tại Phụ lục B của Tiêu chuẩn EN1991-1-4 và ISO 10137.

Gia tốc cho phép tra theo ISO 10137:2017:

Gia tốc đỉnh do tải trọng gió tác động theo phương X: a x =0.036( / m s 2 )  a =0.07 ( / m s 2 )

Gia tốc đỉnh do tải trọng gió tác động theo phương Y: a y =0.066( / m s 2 )  a =0.07 ( / m s 2 )

Vậy công trình đảm bảo điều kiện gia tốc đỉnh

Kết quả tính toán được trình bày cụ thể trong phụ lục trang 13-14.

Chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng do động đất

Theo mục 4.4.3.2 hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng, TCVN 9386:2012:

Trong đó: dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng, được xác định như là hiệu của các chuyển vị ngang trung bình ds tại trần và sàn của tầng đang xét, được tính trong 4.3.4.1 r d c d =q d

Hệ số ứng xử chuyển vị qd phụ thuộc vào loại cấu trúc, được giả định bằng q trừ khi có quy định khác (q = 3,9 kN/m2) Chuyển vị dr của một điểm bất kỳ trên hệ kết cấu do động đất thiết kế tác động khác với chuyển vị dc của cùng điểm đó do phân tích trên phổ phản ứng thiết kế (dc = Drift(X,Y) h).

Từ đó ta có điều kiện kiểm tra: Drift q   0.005

Chú thích của mục 4.4.3.2 TCVN 9386 :2012 có ghi rõ: Các giá trị khác nhau của phụ thuộc vào các nguy cơ động đất và vào mức độ quan trọng của công trình khuyến nghị như sau: = 0.5 cho các mức độ quan trọng I và II và = 0.4 cho các mức độ quan trọng III và IV

Bảng 4 2 Chuyển vị ngang tương đối do động đất v=0.5 q=3.9 Trường hợp kiểm tra

Tầng 12 3.4 0.00067 0.00082 0.00131 0.00160 v=0.5 q=3.9 Trường hợp kiểm tra

Chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương X: 0.00152 < 0.005

Chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương Y: 0.00164 < 0.005

→ Vậy chuyển vị lệch tầng công trình theo hai phương X, Y nằm trong giới hạn cho phép.

Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật

Nhà cao tầng BTCT có tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật dưới tác động của động đất và tải trọng gió Khi tính toán mômen chống lật, hoạt tải các tầng được kể đến 50%, còn tĩnh tải lấy 90%

B = =  nên không cần kiểm tra chống lật cho công trình.

Kiểm tra hiệu ứng P – Delta

Mục 4.4.2.2 TCVN 9386-2012 quy định không cần xét hiệu ứng bậc 2 (hiệu ứng P-) nếu tại tất cả các tầng thỏa mãn điều kiện:

-  là hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

- Ptot là tải trọng tường tại tầng đang xét và các tầng bên trên nó khi thiết kế chịu động đất

- Vtot là tổng lực cắt tầng do động đất gây ra

- dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng

Các điều kiện kiểm tra:

-   0.1: Không cần xét tới hiệu ứng bậc 2

- 0.1 <  < 0.2: Có thể lấy gần đúng các hiệu ứng bậc 2 bằng cách nhân với hệ số 1/ (1−)

- Giá trị hệ số  không vượt quá 0.3

Bảng 4 3 Kiểm tra hiệu ứng P-Delta theo phương X

Bảng 4 4 Kiểm tra hiệu ứng P-Delta theo phương Y

Vậy không cần xét tới hiệu ứng bậc 2.

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Thiết kế cầu thang tầng điển hình

Hình 5 1 Mặt bằng định vị cầu thang

❖ Cầu thang 2 vế không limon, 1 dầm chiếu nghỉ

❖ Chiều dày bản thang BTCT: 0.15m

❖ Góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng nằm ngang là: tan 155 0.52 27 47 '

Sử dụng phần mềm Etabs 18 để phân tích nội lực cầu thang.

Tải trọng tác dụng

5.2.1 Tác dụng lên bản chiếu nghỉ

Bảng 5 1 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo

Tải trọng tính toán m kN/m 3 kN/m 2 n kN/m 2

Trọng lượng của lan can, tay vịn sắt: 0.3 (kN/m)

5.2.2 Tác dụng lên bản nghiêng cầu thang

Bảng 5 2 Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng cầu thang

Tải trọng tính toán m kN/m 3 kN/m 2 n kN/m 2

Trọng lượng của lan can, tay vịn sắt: 0.3 (kN/m)

Tải trọng tính toán của bản thang xiên theo phương đứng trên bề rộng 1 (m):

Tính bản thang

Cắt 1 dãy có bề rộng 1m để tính:

Hình 5 2 Hoạt tải cầu thang

Hình 5 3 Tĩnh tải hoàn thiện

Hình 5 5 Phản lực gối tựa

5.3.1 Tính toán và bố trí cốt thép

Kiểm tra hàm lượng cốt thép min max

Bảng 5 3 Bảng tính thép bản chiếu nghỉ

Bảng 5 4 Bảng tính thép bản thang

5.3.2 Thiết kế dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ

Tải trọng do bản thang truyền vào: q = 50.63 (kN)

Hình 5 6 Sơ đồ tính dầm chiếu tới

Hình 5 7 Biểu đồ lực cắt dầm chiếu tới

Hình 5 8 Biểu đồ moment dầm chiếu tới

Bảng 5 5 Bảng kết quả tính toán cốt thép dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ

5.3.3 Tính toán cốt thép ngang

Theo mục 8.1.3.2 TCVN 5574-2018 tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo dải bê tông giữa các tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện: max b 1 b 0

Trong đó: Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện

 b = là hệ số kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng

→ Bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính

Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt (Mục 8.1.3.3-TCVN 5574- 2018): b sw

- Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện;

- Q b là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng;

- Q s w là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng Điều kiện chiều dài hình chiếu: h 0 C 2h 0→ =C 2h0U0 mm( )

Lực cắt Q b được xác định theo công thức:

Trong đó, hệ số b² = 1,5 được sử dụng để tính đến tác động của cốt thép dọc, lực bám dính giữa bê tông và cốt thép, cũng như trạng thái ứng suất của bê tông nằm phía trên vết nứt xiên.

Lực cắt chịu bởi bê tông: 2 0 2 1.5 1.15 0.2 0.275 2 10 3 ( )

= = Kiểm tra: 0.5R bh bt 0 1.63 kN( )Q b G.44 kN( )2.5R bh bt 08.13 kN( )

Lực cắt Q sw đối với cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo công thức: w w s sw s

-  sw =0.75 là hệ số kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C;

= s là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện

Chọn thép đai 2 nhánh 8a150(asw = 0.503 cm 2 )

Lực trong cốt thép ngang: w w w ( ) w

= =   Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang: Q s w = sw s q C w =0.75 140.84 0.55 58.09 kN  = ( )

Kiểm tra điều kiện chịu uốn theo tiết diện nghiêng:

Q= kN Q +Q = + Vậy dầm thỏa điều kiện chịu cắt

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tải trọng tác dụng lên ô sàn được trình bày cụ thể trong chương 3.

Mô hình tính sàn điển hình bằng Safe v12.3.2

Hình 6 1 Mặt bằng sàn tầng điển hình

Bảng 6 1 Các loại tải trọng sàn (Load Pattens)

Ký hiệu Các loại tải trọng Ý nghĩa

TT DEAD Trọng lượng bản thân

TTHT SUPER DEAD Tĩnh tải hoàn thiện

TTTX SUPER DEAD Tĩnh tải tường xây

HT1 LIVE Hoạt tải nhỏ hơn 2 kN/ m 2

HT2 LIVE Hoạt tải lớn hơn hoặc bằng 2 kN/ m 2

Phân tích và kiểm tra chuyển vị sàn

Kiểm tra chuyển vị sàn bằng phần mềm Safe 12

Các tổ hợp tải trọng này dùng để kiểm tra chuyển vị và tính toán cốt thép sàn Độ võng toàn phần của sàn f = f1 - f2 + f3 theo TCVN 5574-2018:

Trong đó: f1: độ võng do tác dụng ngắn hạn (short-term) của toàn bộ tải trọng gây ra f2 : độ võng do tác dụng ngắn hạn (short-term) của tải trọng dài hạn gây ra f3: độ võng do tác dụng dài hạn (long-term) của tải trọng dài hạn gây ra

Theo TCVN 5574-2018, độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện f < [fgh]

Với nhịp lớn nhất trong ô bản khoảng 6m < L = 9m < 24m Độ võng giới hạn được nêu trong Phụ lục M (TCVN 5574-2018) có giá trị:

Hình 6 5 Độ võng dài hạn

Nhận xét: f max = 27.054 (mm) < [f gh ] = 36 (mm) Sàn thỏa điều kiện độ võng dài hạn.

Kiểm tra chiều rộng vết nứt

- Tính toán chiều rộng vết nứt được tiến hành theo điều kiện:

Trong đó: a crc : là chiều rộng vết nứt do tác dụng của ngoại lực;

, crc u a : là chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép tra Bảng 17-TCVN 5574-2018 lấy dài hạn

Tên tổ hợp kiểm tra

Ký hiệu Tổ hợp Loại phân tích

Vết nứt ngắn hạn Arc1 TT+TTHT+TTTX+0.3(HT1+HT2) Nonlinear (Cracked) Vết nứt dài hạn Arc2 TT+ TTHT+TTTX+HT1+HT2 Nonlinear (Long Term Cracked)

Hình 6.6 Độ nứt ngắn hạn

Bề rộng vết nứt ngắn hạn của sàn là a crc =0.2 mm( )a crc u , =0.4 mm( )

→ Thỏa điều kiện vết nứt ngắn hạn

Hình 6 75 Vết nứt dài hạn

Bề rộng vết nứt dài hạn của sàn là a crc =0.1 mm( )a crc u , =0.3 mm( )

→ Thỏa điều kiện vết nứt dài hạn.

Tính toán thép sàn

Hình 6.10 Mặt bằng chia ô sàn tầng điển hình

Tính toán cốt thép theo TCVN 5574:2018

Kiểm tra điều kiện:  = −1 1 2−  m  R =0.533 nếu không thỏa sẽ tiến hành tăng bề dày sàn hoặc tăng cấp độ bền của bê tông

Nếu thỏa thì tính diện tích cốt thép yêu cầu: S b b 0 s

Hàm lượng cốt thép yêu cầu: s

 =     = Bảng 6 2 Kết quả tính toán thép ô sàn 1 theo phương X Ô sàn Vị trí M a h 0   A s Thép chọn A s,chọn  kN.m mm mm mm 2 mm 2 %

Bảng 6 3 Kết quả tính toán thép ô sàn 1 theo phương Y Ô sàn Vị trí M a h 0   A s Thép chọn A s,chọn  kN.m mm mm mm 2 mm 2 %

Kết quả tính toán chi tiết thép sàn (Trình bày ở Phụ Lục 1 trang 2→4)

THIẾT KẾ DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH

Mô hình tính toán dầm

Sinh viên lựa chọn tầng 6 để tính toán hệ dầm

Hình 7 1 Mặt bằng dầm tầng 6 (Etabs)

Hình 7 2 Biểu đồ moment tầng 6 (Etabs)

Tính toán dầm điển hình

Sinh viên chọn dầm B18 để tính toán chi tiết

Hình 7 3 Biểu đồ nội lực dầm B18

Tầng Dầm M (kNm) Q (kN) b (mm) h (mm)

• Tính toán cốt thép nhịp moment dương M = 174.77 (kN.m)

Giả thiết a = 50 (mm), khi đó chiều cao làm việc của dầm: h0 = h – a = 700 – 50 = 650 (mm)

= = Bố trí 225 (As,chọn = 982 mm 2 )

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min max

• Tính toán cốt thép gối moment âm M = 328.40 (kN.m)

= = Bố trí 225+220 (As,chọn = 1610 mm 2 )

Kiểm tra hàm lượng cốt thép min 0.1% 0.83% max 2.59%

Kết quả tính toán thép dầm theo label Etabs (Trình bày ở Phụ Lục 2 trang 5→8)

Tính toán cốt đai

• Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo dải bê tông giữa các tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện (Mục 8.1.3.2-TCVN 5574-2018): b1 b 0

Q là lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện

b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0.3

→ Không cần tăng tiết diện

• Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt (Mục 8.1.3.3- TCVN 5574-2018): b sw

- Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện;

- Q b là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng;

- Q s w là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

Hình 7 4 Sơ đồ nội lực khi tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiêng chịu tác dụng của lực cắt Điều kiện chiều dài hình chiếu: h 0 C 2h 0→ =C 2h000 mm( )

Lực cắt Q b được xác định theo công thức:

Trong đó, hệ số b2 = 1.5 phản ánh ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính giữa cốt thép và bê tông, cũng như trạng thái ứng suất của bê tông ở vùng trên vết nứt xiên.

Lực cắt chịu bởi bê tông: 2 0 2 1.5 1.15 0.3 0.65 2 10 3 ( )

= = Kiểm tra: 0.5R bh bt 02.13 kN( )Q b 8.19 kN( )2.5R bh bt 0V0.63 kN( )

Lực cắt Q sw đối với cốt thép ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xác định theo công thức: w w s sw s

-  sw =0.75 là hệ số kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C;

= s là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện

Chọn thép đai 2 nhánh 8a150(asw = 50.3 mm 2 )

Lực trong cốt thép ngang: w w w ( ) w

= =   Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang: Q s w = sw s q C w =0.75 140.84 1.3 137.32 kN  = ( )

Kiểm tra điều kiện chịu uốn theo tiết diện nghiêng:

Q= kN Q +Q = + Vậy dầm thỏa điều kiện chịu cắt theo tiết diện nghiêng.

Cấu tạo kháng chấn đối với cốt đai

Theo mục 5.4.3.1.2 (TCVN 9386-2012), trong các dầm kháng chấn chính, phải bố trí cốt đai thỏa các yêu cầu:

− Đường kính dbw của các thanh cốt đai (tính bằng mm) không được nhỏ hơn 6

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

Trong đó: h w - chiều cao dầm dbw = 8 (mm): đường kính thanh cốt đai dbL = 20 (mm): đường kính thanh cốt dọc nhỏ nhất

Cốt đai đầu tiên được đặt cách tiết diện mút dầm không quá 50 mm

Hình 7 5 Cốt thép ngang trong vùng tới hạn của dầm

Từ các yêu cầu tính toán và cấu tạo:

Chọn bố trớ ỉ8a150 ở vựng khỏng chấn chớnh lờn hai đầu mỳt dầm

Chọn bố trớ ỉ8a200 ở vựng giữa nhịp dầm.

Tính toán đoạn neo cốt thép

Theo mục 10.3.5.5 TCVN 5574-2018, chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện được xác định theo công thức: s,cal an 0,an s,ef

R u : là chiều dài neo cơ sở:

+ A s và u s lần lượt là diên tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo và chu vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép;

+ R bond =    1 2 R bt : là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, với giả thiết là độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo

R bt là cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông, 1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép, 2 là hệ số kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép

− A s,cal ; A s,ef : là diện tích tiết diện ngang của cốt thép lần lượt theo tính toán và theo thực tế lấy theo 10.3.5.5 – TCVN 5574 – 2018

− : là hệ số, kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của bê tông và của cốt thép và ảnh hưởng của giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện đến chiều dài neo

Biến đổi công thức ta được:

1 2 , 1 2 4 s cal s s s s an bt s s ef bt

Neo cốt thép trong vùng chịu kéo

 = 1,0 đối với các thanh cốt thép chịu kéo

1 = 2,5: đối với cốt thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân

2 = 1,0: Đối với cốt thép không ứng suất trước có đường kính cốt thép ds ≤ 32 mm

Neo cốt thép trong vùng chịu nén

 = 0.75 đối với các thanh cốt thép chịu kéo

Theo mục 10.3.5.5 TCVN 5574-2018, chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện được xác định theo công thức: s,cal lap 0,an s,ef

+ L 0,an là chiều dài neo cơ sở, xác định theo công thức (255 – TCVN 5574 – 2018)

+ A s,cal ; A s,ef : lấy theo 10.3.5.5 – TCVN 5574 – 2018

+ : là hệ số, kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của cốt thép thanh, giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng nối các thanh thép, số lượng thanh thép được nối trong một tiết diện so với tổng số thanh thép trong tiết diện này, khoảng cách giữa các thanh thép được nối

Biến đổi công thức ta được:

, 1 2 4 s cal s s lap an s ef bt

❖ Nối cốt thép trong vùng chịu kéo

 = 1.2: đối với các thanh cốt thép chịu kéo

❖ Nối cốt thép trong vùng chịu nén

 = 0.9: đối với các thanh cốt thép chịu kéo

Bảng 7 2 Quy đổi dầm từ Etabs

Tên dầm ETABS Quy đổi thực tế

THIẾT KẾ HỆ KHUNG

Thiết kế khung trục C và trục 3

Chọn khung trục C và khung trục 3 để tính toán

Hình 8 1 Mặt bằng khung trục tính toán

Thiết kế cột

Đối với cấu kiện cột khi tính toán ta sử dụng phương pháp tính gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên về nén lệch tâm phẳng tương đương

8.2.1 Tính toán cốt thép dọc

- Phương pháp gần đúng dựa trên việc quy đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương

- Nén lệch tâm xiên khi mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện Khi tính khung không gian cột sẽ chịu momen uốn theo hai phương Mx và My Vì vậy cột được tính như cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, khi tính thép xét đồng thời ảnh hưởng của lực dọc N, mômen uốn Mx và

- Xét tiết diện có cạnh Cx,Cy Điều kiện áp dụng phương pháp tính gần đúng này là x y

 C  cốt thép đặt theo chu vi cột

Hình 8 2 Mô hình nén lệch tâm xiên

Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx, My độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ số x, y Mômen đã gia tăng Mx1, My1

Sau khi thu được các giá trị Mx1 và My1, cần so sánh chúng với kích thước các cạnh tương ứng Tùy thuộc vào kết quả so sánh, hai mô hình tính toán sau sẽ được sử dụng để xác định hệ số giảm cắt:

Bảng 8 1 Bảng điều kiện phương làm việc của cột

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

Trình tự tính toán cụ thể như sau

- Xác định vật liệu và các thông số liên quan (Bê tông, Cốt thép…)

Để tính toán tiết diện thép, cần xác định lực nội tại Các bộ nội lực cơ bản gồm có:

N lớn nhất, Mx tương tứng và My tương ứng

Mx lớn nhất, N tương tứng và My tương ứng

My lớn nhất, Mx tương tứng và N tương ứng

- Độ lệch tâm tĩnh học 1 M e = N

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên a l h e max ,

   L, h là chiều dài và chiều cao cấu kiện

Xác định độ lệch tâm ban đầu e0 Đối với kết cấu tĩnh định: e0 = e1 + ea Đối với kết cấu siêu tĩnh: e0 = max (e1,ea)

Xét ảnh hưởng của uốn dọc :

Chiều dài tính toán của cấu kiện BTCT nén lệch tâm xiên lo , đối với nhà nhiều tầng nhiều nhịp, liên kết giữa dầm và nhịp là liên kết cứng, đổ toàn khối lo= 0.7H , với H chiều cao tầng

Khi L o i 14 lấy  = 1 (bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)

Khi L 0 i 14 xét đến ảnh hưởng của uốn dọc

Xét hệ số uốn dọc như sau: cr η = 1

1 - N N Lực nén tới hạn quy ước được xác định như sau:

Kể đến uốn dọc, moment Mx, My gia tăng thành Mx1, My1: M = η M ; M = η M x1 x x y1 y y

Giả thiết sơ bộ chiều dày a, ta tính được h 0 = −h a ; z = h−2a

- Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng 1 b x N

- Hệ số chuyển đổi được xác định như sau :

- Tính moment tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm thẳng)

- Độ lệch tâm e 0 =max(e ;e ) 1 a với e 1 độ lệch tâm tĩnh học 1 M e = N

- Tính độ mãnh theo 2 phương : x ox y oy x y x y l l

 = h dựa vào  để phân chia bài toán thành các trường hợp tính toán

Trường hợp 1 : nén lệch tâm rất bé khi  0.3 tính toán gần như tiết diện nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm  e : e 1

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét đến nén đúng tâm : ( ) e

Khi  14 lấy  =1; khi 14  104 lấy  theo công thức sau :

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st : e b e st sc b

Cốt thép đặt đều theo chu vi

Trường hợp 2 : nén lệch tâm bé khi  0.3 và đồng thời x1  R h 0 tính toán theo trường hợp lệch tâm bé

Xác định chiều cao vùng nén x : R R 2 0

Diện tích toàn bộ cốt thép dọcA st : st b 0 sc

Trường hợp 3 : nén lệch tâm lớn khi  0.3 và đồng thời x1  R h 0 tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st : st 1 0 s

Tính hàm lượng cốt thép: s

 = bh  , hàm lượng hợp lý  =  hl (1 2.5)%

Kiểm tra hàm lượng cốt thép :     0 max

Khi cần hạn chế sử dụng quá nhiều cốt thép người ta lấy  max =3% Để đảm bảo sự làm việc chung giữa thép và bê tông người ta thường lấy  max =6%

8.2.2 Thiết kế một cột điển hình (Cột C4 Tầng Hầm)

Bảng 8 2 Thông số nội lực cột C73

- Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột nén lệch tâm xiên: x y

- Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương: Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

0x x ax l C 2040 600 e max ; max ; max(3.4; 20) 20(mm)

=  =  = 0y ay l C 2040 600 e max ; max ; max(3.4; 20) 20(mm)

=  =  = Độ lệch tâm tĩnh học theo 2 phương:

= y =  Độ lệch tâm tính toán theo 2 phương:

- Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:

Theo phương X: x x λ = 11.81 14  → η = 1 (Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

Theo phương Y: λ y = 11.81 14  → η y = 1 (Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

Moment tăng lên khi kể đến độ lệch tâm ngẫu nhiên và uốn dọc: x1 0x

C = 0.6 = = C = 0.6 → Tính toán cột theo phương Y

M 1 =M y1 0.66 (kN.m),M 2 = M x1 = 150.66 (kN.m) e a =e ax +0.2e ay 0.2 20+  $(mm)

= − = − = →  = − = − - Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng theo chu vi:

- Tính Momen tương đương ( đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng ):

= + = +   - Độ lệch tâm tĩnh học tương đương:

= =  - Độ lệch tâm tính toán tương đương:

→ Tính toán trường hợp lệch tâm rất bé (tính như nén đúng tâm)

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm  e :

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét đúng tâm: e (1 φ)ε φ φ

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st e 3 b b e 2 st sc b b γ Nφ γ R bh 1.084 7533 101 1 17 600 600

Tính hàm lượng cốt thép: s

 =  =   , hàm lượng hợp lý  =  hl (1 3)%

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:      0 max

Kết quả tính toán chi tiết thép dọc cho cột trục 3 (Trình bày ở Phụ Lục 3 trang 9-12).

Tính toán cốt đai cho trường hợp có lực cắt lớn nhất

Bảng 8 3 Thông số nội lực cột C3

Tính toán cốt thép đai theo mục 8.1.3.3 TCVN 5574:2018 theo điều kiện:

Q1: Lực cắt trong tiết diện thẳng góc do ngoại lực

Qb,1: Lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng

n là hệ số ảnh hưởng của ứng suất nén khi tính toán dải bê tông giữa các tiết diện nghiệng, giá trị  n lấy bằng:

Qsw,1: Lực cắt chịu bởi cốt thép trong tiết diện nghiêng sw ,1 sw 0

Q =q h Trong đó: qsw là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện, được xác định theo công thức:

2 2 sw sw sw sw bt w w d 10

= = = =  (Chọn cốt thộp đai ỉ10 số nhỏnh n = 2 khoảng cỏch cốt đai sw0 mm)

Tính toán lực cắt chịu bởi cốt thép

→ Vậy chọn cốt đai ỉ10a100 với số nhỏnh n = 2

Theo mục 5.4.3.2.1 TCVN 9386 – 2012, Cấu tạo để đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ

Trong kết cấu tiêu tán năng lượng, các vùng tới hạn xuất hiện tại cả hai đầu của tất cả các cột trong khung chịu mômen và trong một phần của các cột liền kề các vật nối trong khung giằng lệch tâm Chiều dài l cr của các vùng tới hạn này được quy định như sau: l cr = max (h c,

6 ;450) mm = 600 mm Trong đó: h c là kích thước lớn nhất tiết diện ngang cột l cl là chiều dài thông thủy của cột

→ Vậy ta bố trớ cốt đai ỉ10a100 trong đoạn l cr =600 ( ) mm , ỉ8a200 trong cỏc đoạn cũn lại.

Thiết kế vách

8.4.1 Tính toán cốt thép dọc

Việc tính toán cốt thép dọc cho vách phẳng có thể sử dụng một số phương pháp tính vách thông dụng sau:

• Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

• Phương pháp giải thuyết vùng chịu biên chịu moment

• Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

Trong phạm vi đồ án này, sinh viên sử dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hổi để tính vách lõi thang máy V-LT1, phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment để tính vách V-01 và V-03

Cốt thép đặt ở vùng biên của tường chịu toàn bộ mô men Lực dọc theo trục được giả định phân bổ đều trên toàn bộ chiều dài của tường.

Các giả thiết cơ bản: Ứng lực kéo do cốt thép chịu Ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu

8.4.1.2 Trình tự tính toán (Phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment)

Hình 8 3 Sơ đồ tính theo phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment

Bước 1: Giả thiết chiều dài Bl=Br của vùng biên chịu mômen và chiều dài Bm=Lp – Bl - Br của vùng bụng Xét vách chịu lực dọc trục N và momen uốn mặt phẳng Mx Moment Mx tương dương với một cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách

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

Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng bụng: m N m

= A Với : Ab - diện tích của vùng biên phải và trái vách

Am - diện tích của vùng giữa vách

A - diện tích mặt cắt vách

Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén:

- Diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu nén đứng tâm: b b sc sc

Trong đó: Độ mảnh trong mặt phẳng uốn:

- Diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu kéo đúng tâm: s s

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép ( min =0.5%, max =4%) Nếu không thỏa thì phải tăng kích thước B của vùng biên lên rồi tính lại từ bước 1 Chiều dài của vùng biên B có giá trị lớn nhất là L/2 nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày vách

Bước 5: Kiểm tra phần vách còn lại giữa hai vùng biên như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm.Trường hợp bê tông đủ khả năng chịu lực thì cốt thép chịu nén trong vùng này đặt theo cấu tạo

8.4.1.3 Tính toán một vách điển hình

Bảng 8 4 Nội lực Vách V-01 trục 3 tầng hầm

Thông số vách: chiều dày t = 0.3 m ( ),chiều dài L=6.75m

Diện tích vùng biên:A b = tB = 0.3 1.7  = 0.51(m ) 2

Diện tích mặt cắt ngang vách: A = t L w = 0.3 6.75  = 2.03(m ) 2

Lực kéo nén vùng biên:

Lực kéo nén vùng bụng:

Diện tích cốt thép được tính dựa trên công thức cấu kiện chịu nén:

→ Vì Asc < 0, bố trí thép theo cấu tạo Chọn 2816 (As= 5630 mm 2 )

Kiểm tra hàm lượng thép: A s 5630

→ Vì Asc < 0, bố trí thép theo cấu tạo Chọn 3216 (As = 6434 mm 2 )

Kiểm tra hàm lượng thép: A s 6434

Thiết kế lõi thang

8.5.1 Phương pháp tính toán (Phương pháp ứng suất đàn hồi)

Phương pháp này chia vách lõi thành những phần tử nhỏ chịu lực kéo 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 và 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

Bước 1: Chia vách thành từng phần tử nhỏ

Hình 8 4 Phân chia phần tử vách

Bước 2: Xác định trọng tâm lõi và trọng tâm từng phần tử

Trọng tâm lõi được xác định trong AutoCad 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

Hình 8 5 Đặc trung tiết diện lõi được xác định bằng Autocad 2022

Bảng 8 5 Đặc trưng hình học của cách phần tử lõi Đặc trưng hình học

Kích thước phần tử Tọa độ tâm phần tử

Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử:

Bảng 8 6 Kết quả nội lực lõi thang tầng Hầm

Thực hiện tính toán chi tiết phần tử 1 đối với tổ hợp 4:

Vì N1 = -66217 < 0 → Phần tử chịu nén

Bước 4: Tính diện tích cốt thép được tính dựa trên công thức cấu kiện chịu nén:

Vì Asc < 0, bố trí thép theo cấu tạo Chọn 1216 (As$13.2 mm 2 )

Bước 5: Kiểm tra hàm lượng thép: A s 2413.2

Tính toán cốt đai vách đơn cho trường hợp có lực cắt lớn nhất

Bảng 8.7 Nội lực Vách V-LT1 trường hợp có lực cắt lớn nhất

Tính toán cốt thép đai theo mục 8.1.3.3 TCVN 5574:2018 theo điều kiện:

2 2 sw sw sw sw bt w w d 8

= = = =  (Chọn cốt thộp đai ỉ8 số nhỏnh n = 2 khoảng cỏch cốt đai sw 0 mm)

→ Vậy chọn cốt đai ỉ8a200 với số nhỏnh n = 2

THIẾT KẾ MÓNG

Thống kê địa chất công trình

Dựa vào kết quả khảo sát địa chất và kết quả thí nghiệm trong phòng với một hố khoan, ta có thể chia địa chất công trình thành các lớp đất chính như sau:

Bảng 9 1 Kết quả phân loại các lớp đất

Tên lớp Mô tả đất

1 Sét - sét lẫn TV, màu xám trắng - xám đen, trạng thái dẻo mềm

2 Sét -sét lẫn sạn sỏi Laterit, màu xám trắng - nâu đỏ - nâu vàng trạng thái dẻo cứng - dẻo mềm

3 Sét pha, màu nâu vàng - xám trắng, trạng thái dẻo cứng - dẻo mềm

3a Sét, màu xám trắng – nâu vàng, trạng thái dẻo cứng

4 Cát pha, màu nâu vàng - xám trắng

5 Sét pha - sét kẹp cát, màu nâu vàng - nâu hồng – xám trắng, trạng thái dẻo cứng

6 Cát pha, màu nâu hồng - nâu vàng - xám trắng

Bảng 9 2 Kết quả phân chia trạng thái các lớp đất

Tên lớp Nhóm đất Tên đất Trạng thái đất NSPT

1 Nhóm hạt mịn Sét mỡ Dẻo mềm 3

2 Nhóm hạt mịn Sét bụi Dẻo cứng 8

3 Nhóm hạt mịn Sét pha bụi nhẹ Dẻo cứng 8

3a Nhóm hạt mịn Sét mỡ Dẻo cứng 12

4 Nhóm hạt thô Cát trung Chặt 18

5 Nhóm hạt mịn Sét pha bụi nặng Nửa cứng 14

6 Nhóm hạt thô Cát trung Chặt 26

Bảng 9 3 Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất nền

Số liệu thống kê γ (kN/m 3 ) γ' (kN/m 3 ) Ip IL c (kN/m 2 ) φ ()

Hệ số rỗng đối với từng cấp áp lực

Sét - sét lẫn TV, màu xám trắng-xám đen, trạng thái dẻo mềm

Sét - sét lẫn sạn sỏi Laterit, màu xám trắng-nâu đỏ-nâu vàng, trạng thái dẻo cứng-dẻo mềm

Sét pha, màu nâu vàng-xám trắng, trạng thái dẻo cứng-dẻo mềm

Sét, màu xám trắng-nâu vàng, trạng thái dẻo cứng

Số liệu thống kê γ (kN/m 3 ) γ' (kN/m 3 ) Ip IL c (kN/m 2 ) φ ()

Hệ số rỗng đối với từng cấp áp lực (kN/m 2 )

Cát pha, màu nâu vàng-xám trắng

Sét pha-sét kẹp cát, màu nâu vàng-nâu hồng-xám trắng

Cát pha, màu nâu hồng-nâu vàng-xám trắng

Lựa chọn phương án thiết kế

Dựa vào trạng thái đất, việc sử dụng cọc ép ( cọc ly tâm ứng suất trước) vào các lớp đất có trạng thái nửa cứng, cứng là rất khó khăn

Cọc ép sẽ giới hạn về đường kính, số đoạn nối → Chiều dài cọc, SCT hạn chế

Do đó ở đồ án này, sinh viên lựa chọn cọc khoan nhồi với các ưu điểm chính: có SCT, đường kính cọc và chiều sâu lớn có thể chịu tải lên đến hàng nghìn tấn.→ Số lượng cọc giảm

TTHG I: Rb= 17 MPa, Rbt= 1.15 MPa

TTGH II: Rb,ser= 22 MPa, Rbt,ser= 1.75 MPa

Modun đàn hồi: Eb= 325000 MPa

TTHG I: Rs= 350 MPa, Rsc= 350 MPa

TTGH II: Rsw= 280 MPa, Rs,ser= 400 MPa

Modun đàn hồi: Eb= 20000 MPa

9.2.2 Kích thước sơ bộ thiết kế móng

Bảng 9 4 Thông số thiết kế cọc khoan nhồi

Thông số Đơn vị Giá trị

Chọn cọc có đường kính m 1

Chiều cao đài cọc tính từ đáy đài m 1.5

Cao trình đài cọc tính từ mặt đất tự nhiên m -4.9

Chiều dài cọc loại 2 m 37 Đoạn âm vào đài móng m 0.15 Đoạn đập đầu cọc m 0.5

Diện tích tiết diện ngang cọc m 2 0.785

Chu vi tiết diện cọc m 3.14

Số cốt thép dọc 18 Thanh 20

Diện tích tiết diện thép dọc Ast mm 2 5090

Hàm lượng cốt thép dọc % 0.65

Sức chịu tải cọc

Theo phụ lục I TCVN 9386-2012, bảng I.1 quy định bảng chuyển đổi từ gia tốc nền sang cấp động đất Công trình có gia tốc nền $a_g^R$ = 0,0918g, từ bảng chuyển đổi này suy ra cấp động đất của công trình là cấp VII.

Bảng 9 5 Hệ số điều kiện làm việc của đất nền  eq1 và  eq2

Lớp đất Trạng thái đất  e1  e2

9.3.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu vl cb cb b bt sc st

•  = cb 0.85 là hệ số điều kiện làm việc (Mục 7.1.9 TCVN 10304-2014)

•  = ' cb 0.8 là hệ số kể đến phương pháp thi công cọc, việc khoan và đổ bê tông vào lòng hố khoan dưới nước có dùng ống vách giữ thành (Mục 7.1.9 TCVN 10304-2014)

• là hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc (Mục 7.1.8 TCVN 10304-2014), đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l xác định theo công thức: 1

= + Với: l là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền Cọc thiết kế là loại cọc đài thấp 0 nên l 0 =0

là hệ số biến dạng: 5 p c kb

 = là hệ số điều kiện làm việc cọc độc lập; bp = + = + =d 1 1 1 2 (m)là chiều rộng qui ước của cọc;

Eb 2.5 10 (kN/m ) là module đàn hồi vật liệu làm cọc;

= = = là moment quán tính tiết diện ngang cọc;

Hệ số k được tính trung bình qua các lớp đất (Bảng A.1 TCVN 10304-2014) Đất chủ yếu bao quanh thân cọc là cát mịn lẫn bụi nên chọn k000 (kN/m ) 4

 = = =  →  Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu là: vl cb cb b bt sc sc

9.3.2 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền c,u1 c cq b b cf i i

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

•  = cq 1là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất

•  = cf 0.8 là hệ số làm việc của đất trên thân cọc (tra bảng 5, TCVN 10304-2014)

• u =3.14 (m)là chu vi diện tích ngang thân cọc

• l là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i i

• f là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (tra bảng 3 TCVN i

• q là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, ở đây lớp đất dưới mũi cọc tại cao trình - b

38.9(m) là lớp đất cát pha, cọc sử dụng là cọc khoan nhồi nên theo Mục 7.2.3.2, TCVN

10304-2014, giá trị q được tính theo công thức: b

+     1 , 2 , 3 , 4 là hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị số góc ma sát trong tính toán của nền đất và được lấy theo bảng 6, TCVN 10304-2014, nhân với hệ số chiết giảm 0.9

Với h/d = 38.9/18.9 và góc  = 1 24 45 0 ' , tra bảng ta có:

 =   =   =   =  •  = 1 ' 11.1 (kN/m ) 3 là dung trọng tính toán của nền đất dưới mũi cọc

•  1 là dung trọng tính toán trung bình (tính theo các lớp) của nền đất nằm trên mũi cọc

Bảng 9 6 Bảng xác định sức kháng fi theo chỉ tiêu cơ lý đất nền

Lớp đất Độ sâu tính toán

Vậy sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền là :

9.3.3 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền c,u 2 c cq b b eq1 eq2 i i

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

•  = cq 1 là hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất

•  = cf 0.8 là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc (tra bảng 5 TCVN 10304-2014)

• A b =0.785 (m ) 2 là diện tích tiết diện ngang cọc

• u =3.14 (m) là chu vi tiết diện ngang thân cọc

• là cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, ở đây lớp đất dưới mũi cọc là lớp đất rời nên được tính theo công thức:

' q  ,plà áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc, có giá trị bằng ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc

+ Nếu chiều sâu mũi cọc nhỏ hơn Z thì lấy L q '  ,p theo giá trị bằng áp lực lớp phủ tại độ sâu mũi cọc

+ Nếu chiều sâu mũi cọc lớn hơn Z thì lấy L q '  ,p bằng áp lực lớp phủ tại độ sâuZ L

(Xác định Z và hệ số L N ' q trong bảng G1, TCVN 10304-2014)

Ta có: Đất dưới mũi cọc trạng thái là chặt: Z L ' q

Z d 1 15 = L 4(m) là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do đất gây ra tại độ sâu

→ =  Công thức cường độ sức kháng trung bình fi trên thân cọc :

Với : c là lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i, u ,i c u ,i =6.25 N c,i (N là chỉ số SPT c,i trung bình của lớp đất dính thứ i ) qb qb

 là hệ số không thứ nguyên, xác định từ c bằng đồ thị biểu đồ Hình G1 – biểu đồ xác định hệ u ,i số trong TCVN 10304-2014

Với: là hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i lên thân cọc 0.8 là ứng suất pháp hiệu quả trung bình theo phương đứng của lớp đất thứ i, có kể đến độ sâu giới hạn là góc ma sát giữa đất và cọc trong lớp đất thứ i, thông thường đối với cọc bê tông lấy bằng góc ma sát trong của đất

Việc tính sức kháng trên thân cọc ở đoạn cọc có độ sâu lớn hơn hoặc bằng , cường độ sức kháng trên thân cọc được giới hạn bởi giá trị

Theo mục G.2.2, TCVN 10304-2014, càng xuống sâu cường độ sức kháng trên thân cọc càng tăng Tuy nhiên chỉ tăng đến độ sâu giới hạn

Bảng 9 7 Bảng xác định sức kháng fi theo chỉ tiêu cường độ

Lớp đất Độ sâu tính toán (m) l i

Bảng 9 8 Bảng xác định sức kháng fi theo chỉ tiêu cường độ

Lớp đất Độ sâu tính toán

Vậy sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền là: c,u 2 c cq b b i i c,u 2 c,u 2

9.3.4 Sức chịu tải cọc theo SPT

Sức chịu tải của cọc theo công thức Nhật Bản (TCVN 10304-2014) c,u3 c cq p b eq1 eq2 cf ,ci ci ci cf ,si si si

• là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

• là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất

• A b =0.785 (m ) 2 là diện tích tiết diện ngang cọc

• u =3.14 (m) là chu vi tiết diện ngang thân cọc

• là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

• là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (tra bảng 3 TCVN

• Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc c 1

+ Lớp đất rời thứ i: , với là chỉ số SPT trung bình của lớp đất rời thứi

+ Lớp đất dính i: là lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i, α p xác định theo biểu đồ hình G.2a, TCVN 10304-2014

+ là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Đối với cọc khoan nhồi, mũi cọc nằm trong đất rời: q p 0 N P 0 26 900(kN / m ) 2 ( là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc, N p &)

- Thân cọc trong lớp đất dính:

Các hệ số và được xác định bằng cách tra đồ thị

• Đối với thân cọc nằm trong lớp đất hạt mịn:

Bảng 9 9 Cường độ sức kháng trên thân cọc trong lớp đất dính

Lớp Tên lớp đất l i N SPT

Bảng 9 10 Cường độ sức kháng trên thân cọc trong lớp đất thô

Lớp Tên lớp đất l i N si f si  eq2 f si l i

Vậy sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT là c,u 3

9.3.5 Sức chịu tải thiết kế cọc khoan nhồi

- Áp dụng mục 7.1.11, TCVN 10304-2014, sức chịu tải thiết kế cọc chịu nén:

•  = 0 1.15là hệ số làm việc của móng nhiều cọc

•  = n 1.15là hệ số tầm quan trọng của công trình cấp II

•  k là hệ số tin cậy theo số cọc, phụ thuộc vào số cọc trong móng

• R ck là sức chịu tải cho phép của cọc

Sức chịu tải cho phép của cọc loại 1 ck c,u1 c,u 2 c,u 3

Bảng 9 11 Bảng tổng hợp sức chịu tải thiết kế của cọc trong nhóm cọc

Số lượng cọc trong móng R ck (kN)  k R ca (kN)

Móng có ít nhất 21 cọc

Tương tự tính toán cho sức chịu tải cho phép của cọc loại 2 ck c,u1 c,u 2 c,u 3

Bảng 9 12 Bảng tổng hợp sức chịu tải thiết kế của cọc trong nhóm cọc

Số lượng cọc trong móng R ck (kN)  k R ca (kN)

Móng có ít nhất 21 cọc

9.3.6 Xác định độ lún của cọc đơn

Mục 7.4.2 TCVN 10304:2014, độ lún cọc đơn không mở rộng mũi:

N: Tải trọng thẳng đứng lớn nhất tác dụng lên cọc; giả sử N = Rc,a = 3951.86 (kN)

G1: Module trượt trung bình của các lớp đất dọc thân cọc

G =0.4 E =0.4 7019 (07.6 kN / m , với E0 là module biến dạng của đất

G2: module trượt trung bình của các lớp đất dưới mũi cọc;

: Hệ số xác định theo công thức:

 = =     : là hệ số tương ứng cọc tuyệt đối (EA=∞); n l 34

 = =      : là hệ số tương ứng trường hợp nền đồng nhất;

 = =    : là độ cứng tương đối của cọc;

EA là độ cứng thân cọc chịu nén;

Kn: Hệ số xác định theo công thức: k n = 2.82 3.78 −  + 2.18 ;  2 tiêu chuẩn cho phép lấy k n = 2

→ Độ cứng đàn hồi lò xo cọc đơn: i ( )

Thiết kế móng

Hình 9 1 Mặt bằng tổng thể cọc

9.4.1.1 Nội lực tính toán móng

Xét trường hợp lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng là nguy hiểm nhất để thiết kết

Cột TH N max (kN) M x,tu (kNm) M y,tu (kN/m)

9.4.1.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc

❖ Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng PP tính tay

• N tt là tải trọng tính toán thẳng đứng truyền xuống móng;

• W là trọng lượng trung bình đài: d d d bt

• n là số cọc trong đài;

• Mx,My là moment xoay quanh trục x và y dưới đáy móng;

• xi,yi là tọa độ tim cọc theo phương x và y

Bảng 9 14 Phản lực lên đầu cọc bằng PP tính tay

P 082.39 (kN) < R 951.86 (kN)→ Thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy

Pmin = 2986.86 (kN) > 0→ Thỏa điều kiện cọc không bị nhổ

❖ Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm Safe

Hình 9 3 Phản lực đầu cọc móng trên Safe max c,a

P 377.91 (kN) < R 195.86 (kN)→ Thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy

Nhận xét: Phản lực đầu cọc được tính bằng phương pháp tính tay và phần mềm Safe có sự chênh lệch Do các nguyên nhân sau:

Khi tính toán bằng tay, chúng ta giả thuyết là đài tuyệt đối cứng nên đã bỏ qua độ võng của đài khi chịu lực, còn tính toán trong phần mềm có xét đến

Tương tự khi tính tay, đầu cọc được coi là cố định nhưng khi sử dụng phần mềm, cọc được coi là liên kết đàn hồi dẫn đến chuyển vị đứng.

→ Kết quả khi tính bằng phương pháp tính tay và phần mềm tuy có sự chênh lệch nhưng không đáng kể Vì thế để thuận tiện cho việc tính toán sinh viên lựa chọn kiểm tra bằng phần mềm Safe cho các đài cọc khác trong công trình

❖ Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc

Sức chịu tải của nhóm cọc: tt

Với : n: là số cọc trong nhóm

    d: đường kính cọc s: khoảng cách giữa hai tim cọc n1: số hàng cọc, n1 = 2 n2: số cọc trong một hàng, n2 = 2

= −         Sức chịu tải theo nhóm cọc:

→Thỏa sức chịu tải theo nhóm cọc

9.4.1.3 Kiểm tra khả năng chịu tải R II dưới đáy móng quy ước và tính lún

❖ Xác định khối móng quy ước

- Quan niệm cọc và đất giữa các cọc làm việc đồng thời như một khối móng đồng nhất đặt trên lớp đất bên dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng quy ước mở rộng hơn so với diện tích đáy đài với góc mở (theo mục 7.4.4 TCVN 10304-2014)

- Góc ma sát trung bình: i i b i b

- Trọng lượng khối móng quy ước bao gồm trọng lượng cọc, đài cọc và khối lượng đất trong khối móng quy ước

+ Trọng lượng cọc và đài móng: coc dai coc dai b

+ Trọng lượng lớp đất dưới đáy móng duoi mqu coc i i

+ Trọng lượng móng khối qui ước mqu duoi coc dai

❖ Tải trọng quy về đáy móng quy ước tt tt tt tc tc x tc y qu qu xqu yqu

❖ Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước

( ) tc qu y tc x max qu m m

2 tc qu y tc x min qu m m

2 tc qu tc 2 tb qu m

= = ❖ Sức chịu tải của đất nền theo TTGH II

Sức chịu tải của đất nền:

II tc m 1 tc m 2 qu II ' II II II 0

Trong đó: m1 - là hệ số điều kiện làm việc của đất nền: m1 = 1.2 m2 - là hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với đất nền: m2 = 1 ktc - là hệ số độ tin cậy, chọn ktc =1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các thí nghiệm

Tại mũi cọc tại lớp số 6 ta có: (tra bảng 14 TCVN 9362-2012 các thông số A, B, D):

( 3 ) γII 1 kN / m : dung trọng lớp đất phía dưới đáy khối móng quy ước

' 3 γII 63 kN / m : dung trọng trung bình lớp đất từ đáy khối móng quy ước trở lên cII = 6.16 (kN/m 2 ): Giá trị của lực tính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng; h0 là chiều sâu đến nền tầng hầm, h 0 = −h h td htdlà chiều sâu đặt móng tính từ nền tầng hầm bên trong nhà có tầng hầm kc td 1 2

II II II II II 0 tc

Kiểm tra: tc 2 2 max II tc 2 min tc 2 2 tb II

=  → Thỏa điều kiện áp lực nền dưới đáy khối móng quy ước

Kiểm tra lún dưới đáy khối móng quy ước

- Điều kiện biến dạng lún: SS gh =8 (cm)

- Áp dụng phương pháp tổng phân tố để tính lún

+ Chia nhỏ chiều cao đất nền thành nhiều lớp phân tố, mỗi lớp có bề dày h thỏa điều kiện

+ Vị trí ngừng tính lún khi    bt 5 gl

+ Theo điều C.1.6, TCVN 9362:2012, độ lún của nền được tính theo phương pháp cộng tác dụng: n gl i i 0 i

Trong đó:  =0.8 hệ số không thứ nguyên

E i : Mô đun biến dạng của lớp đất thứ i

- Áp lực tại đáy móng P tc = 507.4(kN/m ) 2

- Áp lực bản thân tại đáy khối móng quy ước: mqu 2 bt mqu

 = = - Áp lực gây lún tại tâm đáy khối móng quy ước

Bảng 9 15 Kiểm tra lún cho cọc M2

Lớp phân tố h i z z/b L/B k 0 s z bt s gl E s z bt Si m m kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2 s gl m

Nhận xét : Tổng độ lún S = 2.317 cm < Sgh = 8 cm

9.4.1.4 Kiểm tra xuyên thủng đài cọc

Trường hợp đầu cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng có thể xảy ra xuyên thủng, cần kiểm tra xuyên thủng

Trường hợp đầu cọc nằm trong tháp xuyên thủng sẽ không xảy ra xuyên thủng, vì vậy không cần kiểm tra xuyên thủng

Trường hợp tháp xuyên thủng bao phủ một phần đầu cọc cần kiểm tra xuyên thủng, tháp xuyên thủng được xác định từ mép cột đi xuống tới mép cọc

Hình 9 4 Mặt bằng và mặt cắt tháp xuyên thủng

Chiều cao làm việc quy đổi của tiết diện:

0 1.5 0.15 1.35 m h = − Chu vi đường bao của diện tích tiết diện ngang tính toán:

2 c 2 c 2 0.9 1.35 2 0.9 1.35 9 m u=  b +h +  h +h =  + +  + Theo TCVN 5574:2018, điều kiện chống xuyên thủng:

= = =  = k = 4 là số lượng cọc nằm ngoài tháp chống xuyên n = 4 là số lượng cọc trong đài

- Fb,u là lực chống chọc thủng

Vậy đài móng không bị chọc thủng

9.4.1.5 Tính toán cốt thép đài cọc

Chia dãi strip chạy suốt chiều dài đài theo phương x, y có bề rộng dãi bằng 1m chọn ra momen lớn nhất trong các dãi strip theo phương x và theo phương y tính thép và bố trí thép cho đài móng

Tính toán đài như cấu kiện chịu uốn, tiết diện b x h

Giả thiết: a = 50 mm; → ho = h– a = 1450 mm

Các công thức tính toán: m 2 b b 0

Hình 9 5 Moment đài móng theo phương X

Hình 9 6 Moment đài móng theo phương Y

Bảng 9 16 Kết quả bố trí thép đài cọc

Chọn thép A s,chon  kNm mm mm 2  a mm 2 %

Xét trường hợp lực dọc lớn nhất tác dụng lên móng là nguy hiểm nhất để thiết kết

Cột TH N max (kN) M x,tu (kNm) M y,tu (kN/m)

❖ Kiểm tra phản lực đầu cọc

Hình 9.8 Phản lực đầu cọc móng trên Safe

❖ Kiểm tra theo điều kiện max c,d

P 574.71 (kN) < N A91.37 (kN)→ Thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy

Sức chịu tải của nhóm cọc:

 = −        d: đường kính cọc s: khoảng cách giữa hai tim cọc n1: số hàng cọc, n1 = 3 n2: số cọc trong một hàng, n2 = 2

= −         Trọng lượng trung bình của đài: d d d tb

W=B L H  =4.6 7.6 1.5 25 1311 (kN)   Sức chịu tải theo nhóm cọc:

Quan niệm cọc và đất giữa các cọc làm việc đồng thời giống như một khối móng liền khối được đặt trên lớp đất nằm sâu hơn mũi cọc Mặt truyền tải lực của khối móng được quy định mở rộng hơn diện tích đáy đài, với góc mở theo quy định trong mục 7.4.4 của TCVN 10304-2014.

- Góc ma sát trung bình: i i b i b

2 tc tc qu 2 tb qu

II II II II II 0 tc

E i : Mô đun biến dạng của lớp đất thứ i

- Áp lực tại đáy móng P tc = 491.86(kN/m ) 2

 = −  = − - Ta thấy  = bt 384.8 (kN/m ) 2   = 5 gl 5 107.06S5.3 (kN/m ) 2

Bảng 9 18 Kiểm tra lún cho cọc M2

 z bt  gl E  z bt Si m m kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2  gl m

Nhận xét : Tổng độ lún S = 2.51 cm < Sgh = 8 cm

Trường hợp đầu cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng có thể xảy ra xuyên thủng, cần kiểm tra xuyên thủng

Trường hợp đầu cọc nằm trong tháp xuyên thủng sẽ không xảy ra xuyên thủng, vì vậy không cần kiểm tra xuyên thủng

Trường hợp tháp xuyên thủng bao phủ một phần đầu cọc cần kiểm tra xuyên thủng, tháp xuyên thủng được xác định từ mép cột đi xuống tới mép cọc

Hình 9.9 Mặt bằng và mặt cắt tháp xuyên thủng

0 1.5 0.15 1.35 m h = − Chu vi đường bao của diện tích tiết diện ngang tính toán:

2 c 2 c 2 0.9 1.35 2 0.9 1.35 9 m u=  b +h +  h +h =  + +  + Theo TCVN 5574:2018, điều kiện chống xuyên thủng:

= = =  = k = 4 là số lượng cọc nằm ngoài tháp chống xuyên n = 6 là số lượng cọc trong đài

- Fb,u là lực chống chọc thủng

Chia dãi strip chạy suốt chiều dài đài theo phương x, y có bề rộng dãi bằng 1m chọn ra momen lớn nhất trong các dãi strip theo phương x và theo phương y tính thép và bố trí thép cho đài móng

Tính toán đài như cấu kiện chịu uốn, tiết diện b x h

Giả thiết: a = 50 mm; → ho = h– a = 1450 mm

Hình 9 11 Moment đài móng theo phương Y

Bảng 9 19 Kết quả bố trí thép đài cọc

Chọn thép A s,chon  kNm mm mm 2  a mm 2 %

Vách TH N max (kN) M x,tu (kNm) M y,tu (kN/m)

Hình 9 13 Phản lực đầu cọc móng

P 787.17 (kN) < N D61.78 (kN)→ Thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy

Sức chịu tải của nhóm cọc tt

= −        Trọng lượng trung bình của đài: d d d tb

Sức chịu tải theo nhóm cọc

- Quan niệm cọc và đất giữa các cọc làm việc đồng thời như một khối móng đồng nhất đặt trên lớp đất bên dưới mũi cọc Mặt truyền tải của khối móng quy ước mở rộng hơn so với diện tích đáy đài với góc mở (theo mục 7.4.4 TCVN 10304-2014)

- Góc ma sát trung bình: i i 0 b i l 12 25 0.7 12 27 3.4 12 34 3.9 23 4.9 13 35 5.6 24 45 18.5

❖ Tải trọng quy về đáy móng quy ước tt tt tt y tc tc x tc qu qu xqu yqu

II 1 2 ' tc tc qu II II II II 0 m m

II II II II II 0 tc

- E i : Mô đun biến dạng của lớp đất thứ i

- Áp lực tại đáy móng P tc Q7.2 (kN/m ) 2

 = −  = − - Ta thấy  = bt 434.8 (kN/m ) 2   = 5 gl 5 139i5 (kN/m ) 2

Bảng 9 18 Kiểm tra lún cho móng M4

 z bt  gl E  z bt Si m m kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2  gl m

Nhận xét : Tổng độ lún S = 4.2E cm < Sgh = 8 cm

0 1.5 0.15 1.35 m h = − ❖ Chu vi đường bao của diện tích tiết diện ngang tính toán cho 1 vách:

2 c 2 c 2 0.3 1.35 2 6.75 1.35 19.5 m u=  b +h +  h +h =  + +  + Theo TCVN 5574:2018, điều kiện chống xuyên thủng:

❖ k = 6 là số lượng cọc nằm ngoài tháp chống xuyên

❖ n = 9 là số lượng cọc trong đài

- Fb,u là lực chống chọc thủng của 2 vách:

3 54702.3 kNm c bx u bt c c c by u bt c c b h

Dải thép chạy suốt chiều dài đài theo phương x, y có bề rộng dải 1m, chọn mômen lớn nhất trong các dải thép theo phương x và y để tính toán thép và bố trí thép cho đài móng Tính toán đài như cấu kiện chịu uốn với tiết diện b x h.

Hình 9.16 Moment đài móng theo phương Y

Bảng 9.21 Kết quả bố trí thép đài cọc

Phương Vị trí M h 0 α m ξ As Chọn thép A s,chon  kNm mm mm 2  a mm 2 %

9.4.2 Thiết kế móng lõi thang

Hình 9.17 Mặt bằng đài móng lõi thang

Bảng 9.22 Nội lực vách lõi thang

Vách TH N max (kN) M x,tu (kNm) M y,tu (kN/m)

Hình 9 78 Phản lực đầu cọc của móng lõi thang

P E73.66 (kN) < N I39.82 (kN)→ Thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy

Sức chịu tải của nhóm cọc

= −        Trọng lượng trung bình của đài: d d s tb

W=B L H 6 22.6 1.5 25 14069 (kN)   Sức chịu tải theo nhóm cọc:

Quan niệm "cọc và đất giữa các cọc" xem toàn bộ hệ thống cọc và đất giữa các cọc hoạt động như một khối móng đồng nhất nằm trên nền đất bên dưới mũi cọc Khối móng này có mặt truyền tải quy ước mở rộng hơn so với diện tích đáy đài cọc, với góc mở được quy định theo mục 7.4.4 của TCVN 10304-2014.

- Góc ma sát trung bình: i i 0 b i l 12 25 0.7 12 27 3.4 12 34 3.9 23 4.9 13 35 5.6 24 45 18.5

+ Trọng lượng lớp đất trong khối móng quy ước:

+ Trọng lượng móng khối quy ước mqu duoi coc dai

2 tc tc qu 2 tb qu

Trong đó: m1 - là hệ số điều kiện làm việc của đất nền: m1 = 1.2 m2 - là hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với đất nền: m2 = 1 ktc - là hệ số độ tin cậy, chọn ktc =1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các thí nghiệm

Tại mũi cọc tại lớp số 6 ta có: (tra bảng 13 TCVN 9362-2012 các thông số A, B, D):

( 3 ) γII 1 kN / m : dung trọng lớp đất phía dưới đáy khối móng quy ước

THI CÔNG CỐP PHA

Phương án lựa chọn cốp pha

- Ván khuôn cần được đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Ván khuôn không được cong vênh

- Ván khuôn phải cứng chắc, không bị biến dạng khi tiếp xúc với lớp bê tông mới đổ, tải trọng người và thiết bị thi công

- Đảm bảo đúng hình dạng, kích thước bê tông theo thiết kế

- Đảm bảo lắp ghép, tháo dỡ dễ dàng

- Ván khuôn phải kín đảm bảo nước xi măng không bị chảy ra ngoài

Hình 10 1 Ván ép phủ phim Vinaply Bảng 10 1 Bảng đặc tính kĩ thuật ván ép phủ phim Vinaply

Kích thước 1220 x 2440 mm Độ dày 21 mm

Keo chịu nước 100% WBP – Phenolic

Gỗ Thông Loại AA Bạch Đàn/ Bạch Dương Loại A

Loại phim Dynea, màu nâu Định lượng phim ≥ 130 g/m 2

Thời gian đun sôi không tách lớp ≥ 15 giờ

Tỷ trọng ≥ 600 kg/m 3 Độ ẩm ≤ 12%

Module đàn hồi E Dọc thớ: ≥ 6800 MPa

Cường độ uốn Dọc thớ: ≥ 26 MPa

Lực ép ruột ván 100-120 tấn/m 2

Số lần tái sử dụng 8-12 lần

• Thép hộp mạ kẽm Hòa Phát 50x50x1.8mm và 50x100x1.8mm

Hình 10 2 Thép hộp mạ kẽm Hòa Phát Bảng 10 2 Thông số kỹ thuật thép hộp mạ kẽm Hòa Phát

• Chọn cây chống tăng K105, cây chống xiên Công ty Trường Thành

Hình 10 3.Cấy chống K-105 Bảng 10 3 Thông số kỹ thuật cây chống K-105

Model K-105 Ống ngoài D60, dài 1.5 m, dày 2 mm Ống trong D49, dài 3.5 m, dày 2 mm

Chủng loại Sơn dầu, tráng kẽm

Khi đóng : 1700 kg = 17 kN Khi kéo : 1100 kg = 11 kN

Tình trạng vật tư Mới 100%

• Chọn giàn giáo, chân kích giàn giáo đế U công ty Trường Thành

Hình 10 4 Hệ giàn giáo nêm Bảng 10 4 Bảng quy cách của hệ giàn giáo nêm chống

Chống đứng nêm 3000mm, 25000mm, 2000mm, 1500mm ,1000mm

Giằng ngang 1500mm, 1200mm, 1000mm, 800mm, 600mm Độ dày ống ∅49: 2𝑚𝑚, ∅42: 2𝑚𝑚, 2.5𝑚𝑚

Chủng loại Sơn dầu, ống kẽm, nhúng kẽm

Màu sắc Xanh dương, bạc kẽm, đỏ cam, xanh lá cây

Chất liệu Thường là sắc tiêu chuẩn

Công nghệ Hàn MIG, CO2

Khi đóng : 1700 kg = 17 kN/1 cây Khi kéo : 1100 kg = 11 kN/ 1 cây

Tình trạng vật tư Mới 100%

Hình 10 5 Chân kích giàn giáo đế U Bảng 10 5 Thông số kỹ thuật chân kích giàn giáo đế U

Chân kích giàn giáo đế U

Kích thước đế 80*130*3.5 mm 80*130*3.5 mm

Trọng lượng 2 kg 2.5 kg Ống 500*3.2 mm 500*3.3 mm

Công nghệ Cán ren Cán ren

• Chọn ty ren, tán chuồn ren vuông của công ty Cốp pha Việt

Hình 10 6 Ty ren và tán chuồn D16 Bảng 10 6 Thông số kỹ thuật ty ren và tán chuồn

Sản phẩm gồm 2 tán chuồn và 1 mét ty 16 Đường kính 16 mm

Chiều dài Cắt theo yêu cầu

Bát chuồn 16 Đường kính 10 mm

Bát chuồn 16 xi mạ đúc bằng gan cầu

• Giàn giáo mạ kẽm 1.7m dày 2 mm

Hình 10 7 Giàn giáo mạ kẽm Bảng 10 7 Thông số kỹ thuật giàn giáo mạ kẽm

Trong lượng 12.5 kg Độ dày ống 42

Chiều cao x độ dày 1700mm x 2mm

Thiết kế cốp pha móng M2

- Chọn chiều dày ván khuôn d = 21 mm

Lực tác dụng lên ván thành

Bảng 10 8 Tải trọng truyền vào cốp pha móng

STT Loại tải trọng n q tc (kN/m 2 ) q tt (kN/m 2 )

1 Áp lực ngang của bê tông 1.3 25x0.7.5 22.75

2 Chấn động khi đổ bê tông (đổ bê tông bằng ống từ xe bơm) 1.3 4 5.2

- Lực phân bố trên bề rộng dải 1 m:

- Chọn khoảng cách giữa các sườn đứng: L = 0.3 (m)

Hình 10 8 Sơ đồ tính ván khuôn móng

M = =  Kiểm tra điều kiện bền

- Đối với cốp pha của bề mặt bị lộ ra ngoài các kết cấu: max  

400 400 f  f = L = Vậy ván khuôn có bề dày 2.1 (cm), khoảng cách bố trí các sườn đứng là 30 (cm)

- Chọn sườn đứng thép hộp kích thước 50x50x1.8 (mm)

- Lực phân bố trên thanh sườn ngang:

30.55 0.3 9.165 kN/m q tt =  - Chọn khoảng cách giữa các sườn ngang: L = 0.6 (m)

Hình 10 9 Sơ đồ tính sườn đứng móng

- Đối với cốp pha của bề mặt bị lộ ra ngoài các kết cấu: max  

400 400 f  f = L = Vậy ván khuôn có bề dày 2.1 (cm), khoảng cách bố trí các sườn ngang là 60 (cm)

Chọn gông móng: 2 thanh thép hộp có tiết diện 50x50x1.8 (mm) được ghép lại bằng ty-ren

- Coi Ty ren là các gối tựa, làm việc như dầm đơn giản

- Lực tác dụng vào gông là tải tập trung do sườn đứng truyền vào

- Ta coi gối tựa là những ty giằng

- Lực tác dụng lên sườn ngang:

30.55 0.3 0.6 5.5 kN q tt =   - Sơ đồ tính:

Hình 10 10 Sơ đồ tính sườn ngang móng

- Moment lớn nhất tại giữa nhịp:

Kiểm tra điều kiện bền:

Kiểm tra điều kiện độ võng:

→ Thỏa điều kiện độ võng

Vậy chọn sườn ngang là 2 thanh thép hộp tiết diện 50x50x1.8 (mm), với khoảng cách các gông móng là 60 (cm)

Chọn thanh chống xiờn ỉ49, dày 2mm

Lực tập trung tác dụng lên cây chống: P= q tt F matben 0.55 0.3 0.6 5.5 kN  = ( )

Lực dọc trong thanh chống: N = = P 5.5 kN ( )    N = 17 kN ( )

- Chọn ty ren có đường kính D16

- Lực tác dụng lên ty ren là lực do các phản lực gối tựa sườn truyền vào

- Lực tác dụng lên ty giằng từ phần diện tích mà ty giằng đó chống đỡ: P = 5.5 kN ( )

→ Ty giằng D16 thỏa điều kiện bền

Bảng 10 9 Thống số cốp pha móng

Loại Tiết diện Số lượng Bước

Thiết kế cốp pha Cột

- Cột có tiết diện 600x600 (mm)

- Dùng tấm coppha dài với quy cách: 600x3300 (mm)

- Chiều dày ván khuôn: d = 21 (mm)

Hình 10 11 Mặt cắt bố trí cốp pha cột

Lực tác dụng lên ván thành

Bảng 10 10 Tải trọng truyền vào cốp pha cột

- Với L là khoảng cách sườn đứng Chọn L = 0.3 (m)

Hình 10 12 Sơ đồ tính toán ván khuôn

Kiểm tra độ võng: Đối với cốp pha của bề mặt bị lộ ra ngoài các kết cấu: max  

400 400 f  f = L = Vậy chọn ván khuôn có bề dày 2.1 (cm), khoảng cách bố trí các sườn đứng là 30 (cm)

- Coi các gong sườn là những gối tựa, sườn đứng làm việc như dầm liên tục, chịu tải phân bố do ván khuôn truyền lên

- Chọn khoảng cách giữa các gông ngang l`0 (mm)

- Chọn các gông là 2 cây thép hộp có tiết diện: 50 50 1.8  (mm)

- Lực phân bố trên 1 mét dài thanh sườn đứng:

30.55 0.3 9.165 kN/m q tt =  - Sơ đồ tính:

Hình 10 13 Sơ đồ tính sườn đứng

- Mô men kháng uốn tiết diện sườn:

- Moment lớn nhất tại giữa nhịp: tt 2 2 q l 9.165 0.6

=  Kiểm tra điều kiện bền

Vậy chọn thanh sườn đứng thép hộp tiết diện 50x50x1.8 (mm), với khoảng cách các gông cột là

- Chọn gông cột: 2 thanh thép hộp có tiết diện 50x50x1.8 (mm) được ghép lại bằng ty-ren

- Coi Ty ren là các gối tựa, làm việc như dầm đơn giản

- Lực tác dụng vào gông là tải tập trung do sườn đứng truyền vào

- Lấy cạnh dài cột tính toán

- Ta coi gối tựa là những ty giằng

Hình 10 14 Sơ đồ tính sườn ngang cột

30.55 0.3 0.6 5.5 kN q tt =   - Moment lớn nhất tại giữa nhịp:

- Moment kháng uốn tiết diện sườn:

Vậy chọn sườn ngang là 2 thanh thép hộp tiết diện 50x50x1.8 (mm), với khoảng cách các gông cột là 60 (cm)

Hình 10 15 Sơ đồ tính chống xiên

- Chọn thanh chống xiờn ỉ49, dày 2mm cú I = 16.84 cm 4 , A = 2.902 cm 2

- Đối với các cột ở cao độ > 10m tính lực tác dụng từ tải trọng gió

- Giả thuyết công trình nằm trong vùng gió III, địa hình C

- Lực tập trung tác dụng lên cây chống xiên:

+ W0: giá trị áp lực gió, lấy W0 = 1.25 kN/m 2

- Lực dọc trong thanh chống xiên (bố trí thanh chống xiên một góc 60):

= = =  → Cây chống thỏa điều kiện

Bảng 10 11 Thông số cốp pha cột

Cốp pha vách

- Bề dày tấm ván b = 21 mm

Hình 10 16 Mặt đứng cốp pha vách

Hình 10 17 Mặt cắt cốp pha vách

Bảng 10 12 Tải trọng truyền vào cốp pha vách

Hình 10 18 Sơ đồ tính ván khuôn

- Chọn khoảng cách giữa cách sườn ngang: 0.3 (m)

M = =  - Moment kháng uốn của tiết diện ván:

→ Thỏa điều kiện bền Điều kiện độ võng

400 400 f = l = → Thỏa yêu cầu độ võng

Vậy ván khuôn có bề dày 2.1 (cm), khoảng cách bố trí các sườn ngang là 30 (cm)

Chọn khoảng cách giữa các sườn đứng : 0.6 (m)

Hình 10 19 Sơ đồ tính sườn ngang

- Ta chọn tiết diện sườn đứng cột là thép hộp tiết diện: 50x50x1.8 (mm)

- Lực phân bố trên 1 mét dài thanh sườn đứng:

30.55 0.3 9.165 kN/m q tt =  - Moment tính toán lớn nhất:

→ Thỏa điều kiện bền Điều kiện độ võng

Vậy chọn thanh sườn ngang thép hộp tiết diện 50x50x1.8 (mm), với khoảng cách các sườn đứng là 60 (cm)

- Chọn sườn đứng là 2 thanh thép hộp kích thước 50x50x1.8 (mm) với khoảng cách giữa các sườn là 0.6 m

Lực tác dụng lên sườn đứng :

Hình 10 20 Sơ đồ tính sườn đứng vách

30.55 0.3 0.6 5.5 kN q tt =   - Moment lớn nhất tại giữa nhịp:

Vậy chọn sườn ngang là 2 thanh thép hộp tiết diện 50x50x1.8 (mm), với khoảng cách các gông cột là 60 (cm)

Hình 10 21 Sơ đồ tính chống xiên

- Chọn thanh chống xiờn ỉ49, dày 2mm cú I = 16.84 cm 4 , A = 2.902 cm 2

- Đối với các vách ở cao độ > 10m tính lực tác dụng từ tải trọng gió

- Giả thuyết công trình nằm trong vùng gió III, địa hình C

- Lực tập trung tác dụng lên cây chống xiên:

+ W0: giá trị áp lực gió, lấy W0 = 1.25 kN/m 2

- Lực dọc trong thanh chống xiên (bố trí thanh chống xiên một góc 60):

= = =  → Cây chống thỏa điều kiện

Bảng 10 13 Thông số cốp pha vách

Tiêu đề	Thiết Kế Trung Tâm Thương Mại Bờ Hồ Thành Phố Thanh Hoá
Tác giả	Ngô Quốc Thắng
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Sỹ Hùng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	164
Dung lượng	11,49 MB