thiết kế chung cư quang trung nghệ an

Giải pháp giao thông công trình Hệ thống giao thông giúp nối liền các không gian chức năng của công trình theo phương ngang và phương đứng.. Trong phạm vi đồ án, cơ sở tính toán kết cấu

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Mục tiêu của dự án Khu chung cư Quang Trung là xây dựng lại khu Quang Trung,

TP Vinh văn minh hiện đại, là điểm nhấn về cảnh quan đô thị, tạo quỹ nhà ở tái định cư tại chỗ và giải quyết nhu cầu về nhà ở cho dân cư thành phố Vinh

1.1.2 Vị trí và đặc điểm xây dựng

1.1.2.1 Vị trí công trình Địa chỉ: Đường Quang Trung, Thành phố Vinh, Nghệ An

Hình 1.1 Vị trí xây dựng công trình

TP Vinh thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chia làm 2 mùa rõ rệt và có biên độ nhiệt lớn Nhiệt độ trung bình 24 độ C, nhiệt độ cao nhất 42,1 độ C, nhiệt độ thấp nhất 4 độ C Độ ẩm trung bình 85-90% Số giờ nắng trung bình 1.696 giờ.

Công trình dân dụng cấp 1 (10000 m 2 ≤ Ssàn ≤ 15000 m 2 hoặc 20 ≤ số tầng ≤ 29)

Công trình gồm 1 tầng hầm, 20 tầng nổi, 1 tầng tum và 1 tầng mái

Bảng 1.1 Cao độ mỗi tầng

Tầng Cao độ (m) Tầng Cao độ (m)

Chiều cao công trình là H = 68.500 m (tính từ cốt ±0.000 m, chưa tính tầng hầm)

Diện tích xây dựng của công trình là 1399.78 m 2

 Tầng hầm: bố trí nhà xe, kỹ thuật điện, kỹ thuật nước, bể nước, trạm bơm

 Tầng trệt: Ban Quản lý tòa nhà, không gian thương mại, sinh hoạt cộng đồng, kỹ thuật điện nước

 Tầng 2-3-4: Không gian thương mại, kỹ thuật điện nước

 Tầng tum: bố trí phòng kỹ thuật, bể nước mái

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Hình 1.2 Mặt bằng tầng hầm

Hình 1.3 Mặt bằng tầng trệt

Hình 1.4 Mặt bằng tầng điển hình (tầng 2 đến tầng 4)

Hình 1.7 Mặt bằng tầng tum

Hình 1.8 Mặt bằng tầng mái

1.2.2 Giải pháp mặt đứng và hình khối

Hình 1.9 Mặt đứng công trình

Hình dáng bên ngoài của công trình là 1 khối hình chữ nhật, phù hợp với vị trí khu đất

1.2.3 Giải pháp giao thông công trình

Hệ thống giao thông giúp nối liền các không gian chức năng của công trình theo phương ngang và phương đứng Hệ thống giao thông ngang bao gồm các hành lang, lối đi lộ thiên… Hệ thống giao thông đứng bao gồm thang bộ, thang máy…

 Giao thông đứng: có 4 buồng thang máy nằm giữa 2 lõi cứng, và 2 cầu thang bộ được đặt tại tâm công trình giúp tăng ổn định của công trình

 Hệ thống giao thông ngang: xung quanh công trình bố trí lối đi rộng đảm bảo các yêu cầu về không gian kiến trúc cũng như yêu cầu kỹ thuật về lưu thông xe xung quanh công trình, phòng cháy chữa cháy trong trường hợp khẩn cấp, Ở các tầng có bố trí hành lang giữa dẫn đến các căn hộ, lối đi đơn giản xen giữa lõi thang máy đảm bảo độ thông thoáng cho các nút giao thông đứng và ngang trong công trình.

GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC

 Hệ kết cấu của công trình là hệ khung vách lõi BTCT toàn khối

 Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm

 Cầu thang bằng BTCT toàn khối

 Bể ngầm để tích nước cho toàn bộ, từ đó cung cấp nước cho việc sử dụng của toàn bộ các tầng và việc cứu hỏa

 Tường bao che dày 200 mm, tường ngăn dày 100 mm

 Phương án móng dùng phương án móng sâu.

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC

Công trình sử dụng điện được cung cấp từ 2 nguồn: lưới điện TP.Vinh và máy phát điện (kèm theo 1 máy biến áp tất cả được đặt dưới tầng hầm để tránh gây ra tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng đến sinh hoạt của công trình)

Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời với lúc thi công) Hệ thống cấp điện chính được đi trong hộp kỹ thuật luồn trong gen điện và đặt ngầm trong tường và sàn, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt và được nối tới các bảng điện tổng tạo điều kiện dễ dàng khi cần sửa chữa

Hệ thống cấp nước của công trình bao gồm hồ nước ngầm, hệ thống ống dẫn nước cấp PVC và các máy bơm Hệ thống này tiếp nhận nước từ nguồn nước cấp của thành phố Nước được bơm lên hồ nước mái bằng các máy bơm để tạo áp lực cần thiết cung cấp cho các thiết bị vệ sinh ở từng căn hộ chung cư Hệ thống bơm nước cho công trình đươc thiết kế tự động hoàn toàn để đảm bảo nước trong bể ngầm luôn đủ để cung cấp cho sinh hoạt và cứu hỏa

Các đường ống qua các tầng luôn được bọc trong các hộp gen nước Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính luôn được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông đứng và trên trần nhà

1.4.3.1 Hệ thống thoát nước thải

Hệ thống thoát nước thải của công trình bao gồm hệ thống các ống dẫn từ các thiết bị thu nước thải dẫn xuống bể tự hoại để xử lý, lắng đọng chất thải trước khi đưa ra hệ thống cống thoát nước thành phố

1.4.3.2 Hệ thống thoát nước mưa

Mặt bằng mái và các lan can được tạo độ dốc để tập trung nước mưa thoát xuống đất bằng hệ thống ống đứng PVC

1.4.4 Hệ thống thông gió Ở các tầng đều có cửa sổ thông thoáng tự nhiên Hệ thống máy điều hòa được cung cấp cho tất cả các tầng Họng thông gió dọc cầu thang bộ, sảnh thang máy Sử dụng quạt hút để thoát hơi cho các khu vệ sinh và ống gen được dẫn lên mái

1.4.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống phòng cháy chữa cháy bao gồm các họng cứu hoả, các bình cứu hoả được lắp đặt ở các vị trí hành lang, cầu thang Ngoài ra, còn lắp đặt hệ thống còi báo cháy và các biển báo an toàn cháy nổ dọc các hành lang

Bố trí hệ thống cứu hoả gồm các họng cứu hoả tại các lối đi, các sảnh… với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622-1995

Sử dụng hệ thống thu sét Stormaster ESE với khả năng bảo vệ khu vực chống sét tốt hơn so với loại kim thu sét thông thường Bố trí các kim thu sét trên mái nối với các dây đồng nối đất Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (thiết kế theo TCVN 46-84)

Rác thải được tập trung ở các tầng thông qua kho thoát rác bố trí ở các tầng, chứa gen rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận để đưa rác thải ra ngoài Gen rác được thiết kế kín đáo và xử lý kỹ lưỡng để tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiễm môi trường.

TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

CƠ SỞ THIẾT KẾ

2.1.1 Tiêu chuẩn – Quy chuẩn áp dụng

Căn cứ Nghị Định số 12/2009/NĐ – CP, ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng

Căn cứ Nghị Định số 15/2013/NĐ – CP, ngày 03/02/2013 về quản lý chất lượng công trình xây dựng

Trong phạm vi đồ án, cơ sở tính toán kết cấu cho công trình được sinh viên lấy theo các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành về thiết kế kết cấu theo hạng mục như sau:

 TCVN 6260 – 2009: Xi măng Portland – Yêu cầu kỹ thuật

 TCVN 7570 – 2006: Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật

 TCVN 4506 – 2012: Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật

 TCVN 8826 – 2011: Phụ gia hóa học cho bê tông

 TCVN 1651 – 2008: Thép dùng cho bê tông cốt thép

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

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

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

2.1.4 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng

 TCXD 198 – 1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

 TCVN 9153 – 2012: Công trình thủy lợi, phương pháp chỉnh lý kết quả thí nghiệm đất

 TCVN 375 – 2006: Thiết kế kết cấu chống động đất

 TCVN 4420 – 2012: Đất xây dựng – Phương pháp xác định nén lún trong phòng thí nghiệm

 TCVN 9363 – 2012: Khảo sát cho xây dựng – Khảo sát địa kỹ tính thuật cho nhà cao tầng

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

 TCVN 9379 – 2012 – Kết cấu xây dựng và nền Nguyên tắc cơ bản về tính toán

 TCVN 9362 – 2012: Thiết kế nền nhà và công trình

 TCVN 9351 – 2012: Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm hiện trường – Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

 TCVN 4420 – 2012 Đất xây dựng – Phương pháp xác định nén lún trong phòng thí nghiệm

 TCVN 5747 – 1993: Đất xây dựng – Phân loại

 TCVN 9395 – 2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu

2.1.6 Thiết kế bê tông cốt thép và kết cấu thép

 TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

 TCVN 5575 – 2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế

 QCXDVN 02:2009/BXD Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng

 QCVN 06:2010/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình.

QUAN ĐIỂM TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Sàn tuyệt đối cứng trên mặt phẳng của nó, liên kết giữa sàn vào cột, vách được tính là liên kết ngàm (xét cùng cao trình) Không kể đến biến dạng cong ngoài mặt phẳng sàn lên các phần tử liên kết

Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều chuyển vị ngang như nhau Các cột, vách cứng thang máy đều được ngàm ở vị trí chân cột và chân vách cứng ngay ở đài móng

Các tải trọng ngang tác dụng lên sàn dưới dạng lực tập trung tại các vị trí cứng của từng tầng, từ đó sàn sẽ truyền vào cột, vách chuyển đến đất nền

2.2.2 Phương pháp xác định nội lực

Phương pháp Phương pháp giải tích Phương pháp số- Phần tử hữu hạn Ưu điểm

Xem toàn bộ hệ chịu lực là các bậc siêu tĩnh → trực tiếp giải phương trình vi phân → tìm nội lực và tính thép

Rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của tòa nhà, chia các hình dạng phức tạp thành đơn giản → thông qua các phần mềm → tìm nội lực gián tiếp và tính thép

Hệ phương trình có rất nhiều biến và ẩn phức tạp

Việc tìm kiếm nội lực Đòi hỏi người dùng phải hiểu và sử dụng tốt phần mềm để có thể nhìn nhận đúng nội lực và biến dạng vì phần mềm không mô tả chính xác

2.2.3 Kiểm tra theo trạng thái giới hạn

Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, cần phải đảm bảo thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo độ bền (TTGH I), đồng thời đáp ứng được các điều kiện sử dụng bình thường của công trình (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;

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

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

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

GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

2.3.1 Phân tích khái quát hệ chịu lực về nhà cao tầng nói chung

Hệ chịu lực của nhà cao tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn, khung và vách cứng

Hệ tường cứng chịu lực, còn gọi là vách cứng, là thành phần quan trọng trong kết cấu của một công trình chịu tải trọng ngang như gió và động đất Hệ tường cứng được bố trí theo phương ngang và dọc theo chu vi của thang máy, tạo thành một hệ thống lõi chịu lực cùng với chu vi công trình để đảm bảo độ cứng chống xoắn hiệu quả.

Vách cứng là cấu kiện không thể thiếu trong kết cấu nhà cao tầng hiện nay

Nó là cấu kiện thẳng đứng có thể chịu được các tải trọng ngang và đứng Đặc biệt là các tải trọng ngang xuất hiện trong các công trình nhà cao tầng với những lực ngang tác động rất lớn

Sự ổn định của công trình nhờ các vách cứng ngang và dọc Như vậy vách

Phương pháp Phương pháp giải tích Phương pháp số- Phần tử hữu hạn khó khăn thực tế Ở đồ án, sinh viên lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn (thông qua sự hỗ trợ của các phần mềm) để thực hiện tính toán thiết kế Thông qua các mô hình phân tích, sinh viên có thể dễ dàng xuất được nội lực, chuyển vị, mà phương pháp giải tích phải tốn rất nhiều thời gian để xác định Tuy nhiên, một số cấu kiện sinh viên kết hợp phương pháp giải tích và phần tử hữu hạn để đem lại kết quả tin cậy hơn cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết kế chịu tải trọng ngang

Bản sàn được xem như một mặt phẳng hoàn toàn cứng Chúng có vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận và truyền tải trọng lực xuống các bức tường cứng, sau đó truyền tiếp xuống móng.

Thường nhà cao tầng dưới tác động của tải trọng ngang được xem như một thanh ngàm ở móng Đối với công trình chịu tải động đất: do lực động đất là lưc tác động vào tâm khối lượng công trình theo phương ngang là chủ yếu nên bố trí vách cứng sao cho tọa độ trọng tâm khối lượng trùng với tọa độ tâm khối lượng của công trình Vì công trình được tính toán chịu tải trọng gió và động đất nên bố trí thêm 4 tường cứng ở 4 góc của công trình tăng khả năng chịu tải trọng ngang của công trình Độ cứng theo 2 phương xấp xĩ bằng nhau, cấu tạo thêm hệ khung chịu tải đứng

Hệ khung chịu lực: Được tạo thành từ các thanh đứng (cột ) và ngang (dầm, sàn ) liên kết cứng tại chỗ giao nhau của chúng, các khung phẳng liên kết với nhau tạo thành khối khung không gian.

YÊU CẦU VỀ CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO QC06 – BXD VỀ CHỐNG CHÁY

Tất cả các cấu kiện kết cấu được thiết kế chống cháy theo đúng quy chuẩn:

“QCVN 06:2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình”

Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN 03-2012/BXD) về nguyên tắc phân loại, phân cấp công trình dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật đô thị, các công trình có số tầng từ 20 đến 29 được xếp vào cấp 1.

Dựa vào QCVN 06/2010 BXD và TCVN 5574 -2018, công trình có giới hạn chịu lửa không nhỏ hơn các giá trị sau:

Bảng 2.1 Giới hạn kích thước tiết diện

Cấu kiện Giới hạn chịu lửa thấp nhất

Chiều dày/rộng tối thiểu

Bản thang và chiếu thang R 60 150

Ghi chú: Bê tông cốt liệu gốc Silic có trát vermiculite/thạch cao dày 15mm

2.4.2 Tính trạng tiếp xúc với điều kiện bên ngoài

Theo điều kiện cấu tạo theo TCVN 5574 :2018 quy định chiều dày yêu cầu tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ được lấy như sau : Độ ẩm tương đối trung bình : 79.5% > 75%

Bảng 2.2 Quy định về chiều dày lớp bê tông bảo vệ

Cấu kiện Điều kiện tiếp xúc bên ngoài

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu (mm)

Không tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài trời hoặc nơi ẩm ướt 25

Tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài trời hoặc nơi ẩm ướt 30

Sàn, Bản thang và chiếu thang

Tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài trời hoặc nơi ẩm ướt 40 Đài móng, dầm móng

Bê tông đặt trên đất qua lớp bê tông lót 40

Bê tông đặt hoặc đổ trực tiếp trên đất 70

PHẦN MỀM TÍNH TOÁN THỂ HIỆN BẢN VẼ

Bảng 2.3 Phần mềm tính toán

Tên phần mềm Công dụng

ETABS 17 Phân tích kết cấu khung

SAFE v16.1.0: Slab Analysis by the

Finite Element Method Phân tích kết cấu sàn móng

Autocad 2020 Thể hiện bản vẽ 2D

Microsoft Ofice 365, VBA, Maple Thuyết minh và tính toán

VẬT LIỆU SỬ DỤNG

Nhà cao tầng yêu cầu khắc khe về vật liệu chịu lực và bao che

Trong nhà cao tầng các cấu kiện đều chịu các tải trọng thẳng đứng và tải trọng nằm ngang lớn Để đủ khả năng chịu lực, đồng thời đảm bảo tiết diện các kết cấu thanh như cột, dầm, các kết cấu bản như sàn, vách có kích thước hợp lý, phù hợp với giải pháp kiến trúc mặt bằng và không gian sử dụng Vật liệu dùng trong kết cấu nhà cao tầng cần có cấp độ bền chịu kéo, nén, cắt cao Thường dùng bê tông cấp độ bền từ B25 đến B60 và cốt thép giới hạn chảy từ 300Mpa trở lên Bê tông là vật liệu đàn dẻo, nên có khả năng phân phối lại nội lực trong các kết cấu, sử dụng rất hiệu quả khi chịu tải trọng lặp lại (tải trọng gió, động đất) Bê tông có tính liền khối cao giúp cho các bộ phận kết cấu liên kết lại thành một hệ chịu lực theo các phương tác động của tải trọng Tuy nhiên, bê tông có trọng lượng bản thân lớn nên thường được sử dụng có hiệu quả cho các nhà dưới 30 tầng Khi nhà cao trên 20 tầng nhất thiết phải dùng bê tông có cường độ cao, bê tông ứng lực trước hay bê tông cốt cứng hoặc dùng kết cấu thép hoặc kết cấu thép – bê tông liên hợp

Ngoài kết cấu chịu lực, kết cấu bao che trong nhà cao tầng cũng chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng khối lượng công trình Bởi vậy cần sử dụng các loại vật liệu nhẹ, có khối lượng riêng nhỏ, tạo điều kiện giảm đáng kế không chỉ đối với tải trọng thẳng đứng mà còn cả đối với tải trọng ngang do lực quán tính gây ra

Bảng 2.4 Cấp độ bền bê tông sử dụng cho các cấu kiện

Cấp độ bền chịu nén bê tông tương đương theo TCVN 5574 – 2018

Hàm lượng xi măng tối thiểu (kg/m 3 )

Tỷ lệ XM/ N tối đa

Cấp chống thấm theo theo TCVN

Cọc khoan nhồi B30 PCB40/450 0.4 W12 Đài móng B30 PCB40/ 450 0.4 W12

Bảng 2.5 Cốt thép sử dụng cho công trình theo TCVN 5574-2023

Vật liệu Thông số Kết cấu sử dụng

R 260 MPa; R 260 MPa Cốt thép đai, thép treo

R 350MPa; R 350MPa Cốt thép sàn, cầu thang, dọc dầm, vách, móng, cọc

2.6.3 Lớp bê tông bảo vệ

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được xác định dựa trên các chỉ tiêu sau:

 QCVN 06 – 2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình;

 Địa điểm xây dựng công trình ở Nghệ An, gần khu vực có độ xâm thực ăn mòn bê tông như bờ biển, miền sông nước,…

 TCVN 5574 – 2018, Mục 10.3.1 – Lớp bê tông bảo vệ

Bảng 2.6 Lớp bê tông bảo vệ

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ

2 Kết cấu tiếp xúc với đất, có bê tông lót 35mm

2.6.4 Sơ bộ tiết diện cấu kiện

2.6.4.1 Sơ bộ kích thước sàn

Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau: s 1

Trong đó: m = 30 ÷ 35 sàn 1 phương (L2 > 2L1) m = 40 ÷ 50 sàn 2 phương (L2 < 2L1) m = 10 ÷ 15 bản công xôn

L1: Nhịp theo phương cạnh ngắn L = 7500 (mm)

D = 0.8 ÷ 1.4 phụ thuộc vào tải trọng Ghi chú: m chọn lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào ô bản liên tục hay ô bản đơn hs,min ≥ 50mm đối với mái bằng hs,min ≥ 60mm đối với nhà dân dụng hs,min ≥ 70mm đối với sàn nhà công nghiệp

2.6.4.2 Sơ bộ kích thước dầm

Xác định sơ bộ kích thước dầm chính với nhịp dầm chính là L = 9000m

Vậy chọn kích thước dầm chính 300x800mm

2.6.4.3 Sơ bộ kích thước cột

Tiết diện cột được sơ bộ theo công thức sau

Vậy chọn kích thước cột cho tất cả các tầng 900x900mm

- q = 13 (Kn/m 2 ) tải trọng phân bố trên 1m2 sàn

- S = 55343500 diện tích truyền tải của sàn

- k = 1.2 hệ số kể đến ảnh hưởng của momen

- Rb (Mpa) cường độ chịu nén của bê tông

Theo TCXD 198-1997 tiết diện cột nên chọn sao cho tỉ số giữa chiều cao thông thuỷ của tầng và chiều cao tiết diện cột không lớn quá 25, chiều rộng tối thiểu của tiết diện không nhỏ hơn 220mm

Kích thước tiết diện cột quy định theo điều kiện sau: thongthuy c c c c h 3100 h 124mm

2.6.4.4 Sơ bộ kích thước vách

Chiều dày vách, lõi cứng được sơ bộ dựa vào chiều cao toà nhà, số tầng và đảm bảo các quy định theo điều 3.4.1 của TCXD 198-1997

Kích thước tiết diện được sơ bộ theo điều kiện sau: tan g t 150mm h 3100 t 155mm

Vậy chọn chiều dày vách t = 300mm

TỔ HỢP VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

TĨNH TẢI

3.1.1 Tải các lớp cấu tạo sàn

Bảng 3.1 Tải các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình

STT Các lớp cấu tạo sàn

Tải tiêu chuẩn g tc (Kn/m 2 )

Hệ số độ tin cậy g f

Bảng 3.2 Tải các lớp cấu tạo sàn mái, nhà vệ sinh và lô gia

STT Các lớp cấu tạo sàn

Tải tiêu chuẩn g tc (Kn/m 2 )

Hệ số độ tin cậy g f

Tải tường xây được chia thành 2 phần: Tải tường xây tác dụng lên dầm và tải tường xây tác dụng lên sàn Đối với các dầm biên tường xây trực tiếp lên dầm → Tải tường tác dụng lên dầm Đối với các tường nằm trên các ô sàn, tải tường xây tác dụng lên sàn xác định theo công thức:

 Q t V t   t : Trọng lượng tường tác dụng lên từng ô sàn kN 

  t : Trọng lượng riêng gạch tường xây  kN / m 3 

Tải tường xây tác dụng lên sàn tầng điển hình được thể hiện trong bảng dưới đây:

Bảng 3.3 Tải tường tác dụng lên sàn tầng điển hình

Bảng 3.4 Tải tường tác dụng lên dầm tầng điển hình

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

HOẠT TẢI

Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên tòa nhà được xác định dựa theo bảng 4 và bảng 5 – TCVN 2737 – 2023 Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể không có trong 1 giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng

Tải trọng tạm thời chia thành hai loại: giá trị tiêu chuẩn giảm qk (tạm thời dài hạn theo TCVN 2737-1995) và tạm thời ngắn hạn Bảng dưới đây trình bày rõ thông tin về các loại tải trọng này.

Bảng 3.4 Giá trị hoạt tải theo TCVN 2737 – 2023

STT Tên sàn Kí hiệu

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

Hoạt tải tính toán (Kn/m 2 )

TẢI TRỌNG GIÓ

Tải trọng gió W tác dụng lên công trình gồm các áp lực pháp tuyến và do áp lực gió ngoài gây ra bởi tổng lực cản của công trình theo hướng các trục x và y

Theo TCVN 2737 – 2023 giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió Wk tại độ cao tương đương ze được xác định: k 3s,10 e f

 W 3s ,10 : áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm được xác định theo công thức W 3s,10    T W o Với   T 0.852 - hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp 20 năm xuống 10 năm vàW là áp lực gió cơ sở; o

 k(z ) : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại e độ cao tương đương z ; e

 G : hệ số hiệu ứng giật; f

Tải trọng gió gán vào tâm hình học công trình: tc j 3s,10 e f j tt j 3s,10 e f j

 S là diện tích bề mặt đón gió của công trình; j

  là hệ số độ tin cậy, γ = 2.1 ;

3.3.2 Tính toán tải trọng gió

Phân tích dao động công trình bằng phần mềm Etabs

Hệ số Mass source : 1 TT + 0.5 HT

Hình 3.1 Hình dao động công trình Chu kỳ dao động riêng thứ nhất : T = 1.731s

Tần số dao động riêng thứ nhất : f = 0.58 Hz

Bảng 3.5 Thông tin công trình Địa điểm xây dựng Đơn vị Ghi chú

Dạng địa hình C - Phụ lục D TCVN 2737 – 2023

Vùng gió III - Bảng 5.1 QCVN 02 -2022 Áp lực gió cơ sở Wo 1.25 (Kn/m 2 ) Bảng 5.1 QCVN 02 -2022

Vận tốc gió W3s, 50 50 (m/s) Bảng 5.1 QCVN 02 -2022 Áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm:

Giá trị của hệ số k(z ) e :

(đối với địa hình dạng C)

 z là độ cao tương đương, e z e 9.14(Bảng 8, TCVN 2737-2023)

 z là độ cao gradient, được xác định phụ thuộc vào dạng địa hình, lấy theo g Bảng 8, TCVN 2737-2023

  là hệ số dung trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s, α = 7 (Theo bảng 8, TCVN 2737 – 2023)

Theo phụ lục F.11 và bảng 4, TCVN 2737 – 2023, kết quả hệ số khí động được thể hiện trong bảng dưới đây:

Bảng 3.6 Kết quả hệ số khí động c

Phương gió Tỉ số h/d Vùng D Vùng E Hệ số khí động c

Hệ số hiệu ứng giật G f :

Bảng 3.7 Các thông số tính toán hệt số Gf

Thông số tính toán Gió X Gió Y

Hệ số hiệu ứng giật:

0.931 0.931 Độ rối ở độ cao tương đương Zs:

0.237 0.237 cr: hệ số, tra bảng 10 TCVN 2737-2023 0.300 0.300

Zs: độ cao tương đương, Zs = 0.6h 41.100 41.100

Hệ số đỉnh cho thành phần xung của gió, gQ 3.400 3.400

Hệ số đỉnh cho thành phần phản ứng của gió, gV 3.400 3.400

Hệ số đỉnh cho thành phần cộng hưởng của gió,

4.058 4.083 n1: tần số giao động riêng cơ bản thứ nhất 0.58 0.64

Hệ số phản ứng nền kết cấu: 0.63 s

Hệ số , tra bảng 10 TCVN 2737-2023 97.54 97.54

Hệ số , tra bảng 10 TCVN 2737-2023 0.330 0.330

Hệ số phản ứng cộng hưởng 1 n h b d

Vận tốc gió trung bình trong 3600s ứng với chu kỳ lặp 50 năm

Vận tốc gió 3s ứng với chu kỳ lặp 50 năm V 3s ,50 44.00 44.00

Hàm số dẫn xuất khí động h 2 2 h h h

Hàm số dẫn xuất khí động b 2 2 b b b

Hàm số dẫn xuất khí động d 2 2 d d d

Kết quả tính toán tải trọng gió được thể hiện trong bảng dưới đây:

Bảng 3.8 Kết quả tính toán gió theo phương X

Gió phương X Tâm hình học

Tầng h Cao độ z e z g k(ze) Wk Dyy W y tc W y tt X Y

Bảng 3.9 Kết quả tính toán gió theo phương Y

Gió phương Y Tâm hình học

Tầng h Cao độ z e z g k(ze) Wk Dyy W y tc W y tt X Y

TẢI ĐỘNG ĐẤT

Theo mục 6.5, TCVN 2737-2023 và bảng 4.2, bảng 3.4, TCVN 9386-2012 Tải trọng đặt lên nhà loại A, các tầng được sử dụng đồng thời: hệ số Mass source: 1 TT + 0.8x0.3 HT

Bảng 3.10 Chu kỳ và % khối lượng tham gia dao động của tải động đất

Modal 1 1.731 0.0001 0.6875 Modal 2 1.569 0.6894 0.0001 Modal 3 1.399 8.72E-06 0.001 Modal 4 0.465 0.0033 0.0125 Modal 5 0.459 0.0006 0.1483 Modal 6 0.412 0.1573 0.0001 Modal 7 0.267 0.0013 0.0013 Modal 8 0.214 0.0002 0.0588 Modal 9 0.191 0.0597 0.0001 Modal 10 0.174 8.75E-06 0.0001 Modal 11 0.13 4.03E-05 0.0268 Modal 12 0.127 0.0021 0.0004 Xét phương pháp tính tải trọng động đất

Sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động để tính toán tải động đất Xét số mode cần tính toán

Theo mục 4.3.3.3.1, TCVN 9386 – 2012: phải xét tới phản ứng của tất cả các dạng dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổng thể nhà nếu thỏa mãn một trong hai điều kiện sau: a) Tổng các khối lượng hữu hiệu của các dạng dao động được xét chiếm ít nhất 90% tổng khối lượng kết cấu b) Tất cả các dạng dao động có khối lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng khối lượng đều được xét đến

Với kết quả phân tích từ bảng trên, tính toán cho các mode với phương dao động sau:

Bảng 3.11 Các mode tính toán tải động đất

% khối lượng tham gia dao động 68.75 68.94 14.83 15.73 5.88 5.97

3.4.2 Tính toán tải trọng động đất

Gia tốc nền thiết kế

Theo phụ lục H, TCVN 9386 – 2012: bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính

Vị trí công trình: Nghệ An

Đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR 0.1041g

Theo phụ lục F, TCVN 9386 – 2012: phân cấp, phân loại công trình xây dựng Tra bảng ứng với công trình cấp I   I 1.25 Độ cản nhớt  5%

Gia tốc nền thiết kế: a g    I a gR 1.25 0.1041 g  0.13(m/s 2 ) > 0.78 (m/s 2 )

Cần tính toán và cấu tạo kháng chấn theo TCVN 9386 – 2012

Xác định loại đất nền

Theo bảng 3.1 mục 3.1.2(1) và bảng 3.2 mục 3.2.2.2, TCVN 9386 – 2012

Dựa vào thông số địa chất công trình đất nền loại C

Giá trị các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi:

Hệ số ứng xử các tác động của động đất theo phương ngang

Theo mục 5.2.2.2 (1)P, TCVN 9386 – 2012: giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q o w q q k 1.5 q 2 0.8 1 1.6

 q là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại hệ kết cấu và tính o đều đặn của nó theo mặt đứng; Theo bảng 5.1, TCVN 9386 – 2012, thiết kế cấp dẻo kết cấu trung bình đối với hệ kết hỗn hợp và nhà không đều đặn theo mặt đứng nên q o 2.0 80% 1.6

 k là hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường w Theo mục 5.2.2.2 (11)P, TCVN 9386 – 2012, k w 1

Theo mục 3.2.2.5, TCVN 9386 – 2012, phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi Xác định lực cắt đáy ứng với từng Mode cơ bản i: bi d   i i

 S (T ) là phổ thiết kế theo phương ngang d i

 W là khối lượng tham gia dao động của mode I theo phương X hoặc Y i Với W = %Mass i Wj

Tác động của động đất phân phối lên các tầng F : i ij j i bi ij j y W

 y ij là chuyển vị tỉ đối của tầng k ứng với dạng dao động i

Bảng 3.12 Lực cắt đáy mode 1 theo phương Y

Lực cắt đáy Mode 1 theo phương Y

Mode Chu kỳ (s) % khối lượng dao động WT (Tấn) Phổ thiết kế

Tầng Diaphragm Wi Fbi (Tm/s2) yij yij x Wi Fi

Bảng 3.13 Lực cắt đáy Mode 2 theo phương X

Lực cắt đáy Mode 2 theo phương X

Bảng 3.14 Lực cắt đáy Mode 5 theo phương Y

Bảng 3.16 Lực cắt đáy Mode 8 theo phương Y

Tổ hợp các phản ứng dao động

Bảng 3.18 Tổ hợp các phản ứng dao động tải trọng động đất

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

3.5.1 Các loại tải trọng (Load pattern)

Bảng 3.19 Các loại tải trọng

TLBT Dead 1 Trọng lượng bản thân

TTCT Dead 0 Tải cấu tạo sàn

TTTX Dead 0 Tải trọng tường xây

HT1 Live 0 Hoạt tải ngắn hạn, 1.2

HT2 Live 0 Hoạt tải ngắn hạn, 1.3

GX Wind 0 Tải Gió theo phương X

GY Wind 0 Tải Gió theo phương Y

DDX Seismic 0 Tải Động đất theo phương X

DDY Seismic 0 Tải Động đất theo phương Y

3.5.2 Các trường hợp tải trọng (Load case)

Bảng 3.20 Các trường hợp tải trọng

CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG ( LOAD CASE )

Name Load case type Scale factor

TT-TT 1.1TLBT+1.1TTCT+1.3TTTX

3.5.3 Các tổ hợp tải trọng (Load combination)

Bảng 3.21 Tổ hợp tải trọng sàn

TH1 1HT-TC Combo kiểm tra chuyển vị ngắn hạn TH2 1TT-TC+0.35HT-TC Combo kiểm tra chuyển vị dài hạn TH3 1TT-TC+1HT-TC Combo kiểm tra chuyển vị toàn phần TINHTHEP 1TT-TT+1HT-TT Combo tính toán cốt thép

Bảng 3.22 Tổ hợp tải trọng theo TTGH I

TT-TT HT-TT GX-TT GY-TT DDX DDY

THBAO BAO ENVE TH1+…TH13

Bảng 3.23 Tổ hợp tải trọng theo TTGH II

TT-TT HT-TT GX-TT GY-TT DDX DDY

THBAO BAO ENVE TH1+…TH13

KIỂM TRA TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHỐNG GIẬT

Theo mục 2.6.3 và mục 3.2 TCXD 198-1997

Kiểm tra ổn định chống lật: Tỉ lệ moment lật do tải trọng ngang gây ra phải thoả mãn điều kiện: MCL / ML ≥ 1.5

Trong đó: MCL, ML – moment chống lật và moment gây lật

Nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỉ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra chống lật dưới tác dụng của động đất và tải trọng gió

Bảng 4.1 Kiểm tra chống lật cho công trình

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH

Theo bảng G5, TCN 2737-2023, chuyển vị ngang giới hạn fu Đối với nhà nhiều tầng: fu = h/500

Với h = 68.5 (m) – chiều cao nhà nhiều tầng, lấy từ mặt móng đến trục xà đỡ mái Chỉ kiểm tra đối với những tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn có tác dụng của tải trọng gió: TH2, TH3, TH4, TH5, TH6, TH7, TH8, TH9

Bảng 4.2 Kết quả chuyển vị đỉnh công trình

Tầng Phương Tổ hợp Chuyển vị lớn nhất

KIỂM TRA GIA TỐC ĐỈNH

Nhận xét về chuyển động của công trình:

Dưới tác động của gió được mô tả bởi các đại lượng vật lý khác nhau bao gồm các giá trị lớn nhất của vận tốc, gia tốc và tốc độ thay đổi của gia tốc Gió gây chuyển động của toà nhà có quy luật hình sin với tần số f gần như không đổi, nhưng khi đổi pha, mỗi lượng này liên quan tới hằng số 2 f , v   2 fD, a   (2 f ) f  2

Phản ứng của con người đối với toà nhà là một phản ứng sinh lý phức tập Con người không cảm nhận trực tiếp vận tốc khi vật chuyển động với v = const Tuy nhiên, nếu v ≠ const, tức chuyển động có gia tốc a, con người sẽ bắt đầu cảm nhận chuyển động Vì thế chúng ta cần kiểm tra gia tốc đỉnh để kiểm tra tính thoải mái của con người khi ở trong nhà cao tầng

Tính gần đúng (bỏ qua cản), giá trị tính toán của gia tốc đỉnh cực đại sẽ tính như nhau:

- T1 – chu kỳ dao động mode đầu tiên T1 = 1.725 (s)

- fdmax – chuyển vị lớn nhất do mode dao động đầu tiên fdmax = 0.58 (mm) Theo điều 2.6.3 TCXD 198 – 1997: gia tốc cực đại chuyển vị đỉnh công trình nằm trong giới hạn cho phép: [a] = 150 (mm/s 2 )

→ Thoả điều kiện gia tốc đỉnh cho phép

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG LỆCH TẦNG

Theo mục 4.4.3.2, TCVN 9386-2012: hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng Đối với các nhà có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn được gắn vào kết cấu: drv ≤ 0.05h Trong đó:

Trong tính toán thiết kế chống động đất, hệ số chiết giảm v là hệ số ảnh hưởng đến chu kỳ lặp thấp hơn khi có động đất tác động gây hư hỏng công trình Theo quy định của tiêu chuẩn, đối với công trình cấp I (công trình có yêu cầu hạn chế hư hỏng), giá trị của hệ số chiết giảm v là 0,4.

- dr – chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng dr = qd × dc (mục 4.3.4.1, TCVN 9386-2012) Với: qd - hệ số ứng xử chuyển vị, giả thiết q = 2 dc – chuyển vị của cùng điểm đó của hệ kết cấu được xác định bằng phân tích tuyến tính dựa trên phổ phản ứng thiết kế

Ta có: dr = qd × dc và drv ≤ 0.005h c d d d 0.005 0.005 0.005

Chỉ kiểm tra đối với những tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn có tác dụng của tải trọng động đất: TH10, TH11, TH12, TH13

Bảng 4.3 Kiểm tra chuyển vị ngang lệch tầng

Tầng h (m) Drift X Drift Y [Drift] Kiểm tra

KIỂM TRA HIỆU ỨNG P – DELTA

Theo mục 4.4.2.2(2), TCVN 9386-2012: không cần xét tới hiệu ứng bậc 2 nếu thoả mãn điều kiện: tot r tot

- θ – hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

- Ptot – tổng tải trọng trường tại tầng đang xét và các tầng bên trên khi nó chịu động đất

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

- vtot – tổng lực cắt tầng động đất gây ra

Bảng 4.4 Kiểm tra hiệu ứng bậc hai theo phương X

Tầng h (m) Drift X d r P tot (Kn) v tot (Kn) θ Kiểm tra

Mai 2.4 0.00285 0.00570 2683.26 23.88 0.0267 Thoả Tum 3.1 0.00010 0.00019 15952.92 119.92 0.0083 Thoả Story20 3.1 0.00010 0.00020 33838.68 242.20 0.0092 Thoả Story19 3.1 0.00010 0.00021 51724.44 338.51 0.0103 Thoả Story18 3.1 0.00011 0.00021 69610.20 419.68 0.0115 Thoả Story17 3.1 0.00011 0.00022 87495.96 493.13 0.0125 Thoả Story16 3.1 0.00011 0.00022 105381.72 562.98 0.0135 Thoả Story15 3.1 0.00012 0.00023 123267.48 636.29 0.0144 Thoả Story14 3.1 0.00012 0.00023 141153.24 713.14 0.0149 Thoả Story13 3.1 0.00012 0.00024 159038.99 795.02 0.0154 Thoả Story12 3.1 0.00012 0.00024 176924.75 874.60 0.0158 Thoả Story11 3.1 0.00012 0.00024 194810.51 956.39 0.016 Thoả Story10 3.1 0.00012 0.00024 212696.27 1039.87 0.0161 Thoả Story9 3.1 0.00012 0.00024 230582.03 1122.53 0.0162 Thoả Story8 3.1 0.00012 0.00024 248467.79 1204.21 0.016 Thoả Story7 3.1 0.00012 0.00023 266353.55 1290.18 0.0156 Thoả Story6 3.1 0.00011 0.00023 284239.31 1380.17 0.015 Thoả Story5 3.1 0.00011 0.00021 300689.24 1457.44 0.0141 Thoả

KT 1.8 0.00011 0.00022 317228.89 1524.80 0.0259 Thoả Story4 3.6 0.00010 0.00020 339236.33 1600.31 0.0115 Thoả Story3 3.6 0.00008 0.00016 361243.77 1661.83 0.0097 Thoả Story2 3.6 0.00006 0.00011 383624.87 1702.79 0.0071 Thoả Story1 3.9 0.00003 0.00006 406282.67 1718.37 0.0039 Thoả

Bảng 4.5 Kiểm tra hiệu ứng bậc hai theo phương Y

Tầng h (m) Drift Y d r P tot (Kn) v tot (Kn) θ Kiểm tra

Mai 2.4 0.00281 0.00561 2683.26 22.93 0.0273 Thoả Tum 3.1 0.00010 0.00021 15952.92 114.49 0.0093 Thoả Story20 3.1 0.00011 0.00022 33838.68 222.62 0.0106 Thoả Story19 3.1 0.00011 0.00022 51724.44 312.19 0.0118 Thoả Story18 3.1 0.00011 0.00022 69610.20 386.39 0.013 Thoả Story17 3.1 0.00011 0.00023 87495.96 453.03 0.0142 Thoả Story16 3.1 0.00012 0.00023 105381.72 518.12 0.0152 Thoả Story15 3.1 0.00012 0.00023 123267.48 587.15 0.0158 Thoả Story14 3.1 0.00012 0.00024 141153.24 660.93 0.0164 Thoả

Story13 3.1 0.00012 0.00024 159038.99 739.51 0.0166 Thoả Story12 3.1 0.00012 0.00024 176924.75 815.89 0.0168 Thoả Story11 3.1 0.00012 0.00024 194810.51 893.50 0.0167 Thoả Story10 3.1 0.00012 0.00024 212696.27 972.66 0.0166 Thoả Story9 3.1 0.00012 0.00023 230582.03 1050.91 0.0163 Thoả Story8 3.1 0.00011 0.00022 248467.79 1128.93 0.0158 Thoả Story7 3.1 0.00011 0.00022 266353.55 1211.72 0.0155 Thoả Story6 3.1 0.00011 0.00021 284239.31 1291.39 0.0152 Thoả Story5 3.1 0.00010 0.00020 300689.24 1371.28 0.0143 Thoả

KT 1.8 0.00011 0.00021 317228.89 1437.65 0.026 Thoả Story4 3.6 0.00010 0.00019 339236.33 1512.95 0.0121 Thoả Story3 3.6 0.00008 0.00016 361243.77 1568.25 0.0104 Thoả Story2 3.6 0.00006 0.00012 383624.87 1603.07 0.0078 Thoả Story1 3.9 0.00005 0.00010 406282.67 1613.49 0.0066 Thoả

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH

KẾT CẤU CẦU THANG

Công trình thiết kế là công trình có kích thước lớn không gian và lưu lượng người ra vào lớn Do đó, cầu thang thiết kế sao cho đảm bảo việc lưu thông

Chọn cầu thang kết cấu bản phẳng chịu lực cho thang bộ Kết cấu được bố trí như sau:

Hình 5.1 Mặt bằng cầu thang tầng 5

Hình 5.2 Mặt cắt cầu thang tầng 5 Cầu thang là loại cầu thang 2 vế dạng bản, chiều cao 1 tầng điển hình là 3.1m

Vế 1 và vế 2 có tổng cộng 22 bậc với kích thước bậc: bac h 3100 141 mm

Góc nghiêng cầu thang: h 150 0 tg 0.5 26.6 b 300

Chiều dày bản thang được chọn sơ bộ theo công thức: b 0

Với L0 là nhịp tính toán của bản thang, L0 = 6.6 m

Chọn chiều dày bản thang hb = 200 mm.

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG

Xét bản thang có bề rộng 1 m

5.2.1.1 Tĩnh tải bản chiếu nghỉ

Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo:

Hình 5.3 Chi tiết cấu tạo bản chiếu nghỉ Tĩnh tải được xác định theo công thức sau:

+ δ i : chiều dày của lớp thứ i

+ γ i : trọng lượng riêng của lớp thứ i

+ n i : hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

Bảng 5.1 Tĩnh tải bản chiếu nghỉ

Lớp bê tông cốt thép 0.15 25 1.1 3.75 4.13

5.2.1.2 Tĩnh tải bản thang xiên

Chiều dày tương đương của bậc thang: td b h cos 2

Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo bậc thang theo phương bản xiên:

+ hb : chiều cao bậc thang

+ lb : chiều dài bậc thang

 Lớp đá hoa cương: td1 (300 150) 15 0.89

 Lớp bậc thang: td3 h cos b 150 0.89

Bảng 5.2 Tĩnh tải bản thang xiên

Chiều dày tương đương (m) ɣ (kN/ m 2 )

Lớp bê tông cốt thép 0.15 0.150 25 1.1 3.75 4.13

Theo bảng 4, mục 8.3.1 và mục 8.3.3 TCVN 2737 – 2023

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời ngắn hạn:

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời dài hạn:

Hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn tác dụng:

Hoạt tải toàn phần tính toán tác dụng: q tt  q tc    f 4.05 1.3   5.27 (kN / m ) 2

5.2.3 Tải trọng tác dụng lên dải thang có bề rộng 1m

Bảng 5.3: Tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng bản thang

Loại tải trọng Giá trị

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên bản chiếu tới, bản chiếu nghỉ g tc 0.93 1m 0.93(kN / m)

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên bản nghiêng g tc 2.44 1m 2.44(kN / m)Hoạt tải tiêu chuẩn gtc 4.05 1m 4.05 (kN / m)

SƠ ĐỒ TÍNH VÀ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Bản thang chịu lực theo một phương, được coi như dầm gãy khúc liên kết với sàn và dầm Dựa trên điều kiện thi công và đảm bảo an toàn, đồ án lựa chọn sơ đồ kết cấu bản thang phù hợp.

Hình 5.4 Sơ đồ tính cầu thang tầng 5

5.3.2 Kết quả nội lực cầu thang

Hình 5.5 Kết quả chuyển bị bản thang Theo bảng M.1 TCVN 5574:2018, độ võng giới hạn

Thỏa mãn điều kiện độ võng

Hình 5.6 Nội lực Q bản thang

5.3.3 Tính toán cốt thép cho bản thang

Công thức tính toán cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật: b 0

Trong đó: Bê tông B30, Thép CB400-V b bt s s 3 b2 s,el 5 s

 Hàm lượng cốt thép: s b min max R

Bảng 5.4 Kết quả tính toán thép cầu than tầng điển hình

5.3.4 Kiểm tra khả năng chống cắt của bản thang

Từ kết quả mô hình, lực cắt lớn nhất phát sinh trong cầu thang Q max  12.33 kN  

Tính toán khả năng chống cắt của bản thang được tiến hành theo điều kiện sau:

 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;

Lực cắt chịu bởi bê tông theo TCVN 5574 - 2018:

Nhận xét: lực cắt lớn nhất phát sinh trong cầu thang Qmax có giá trị nhỏ hơn khả năng chống cắt nhỏ nhất của bê tông nên không cần bố trí thép chống cắt

5.3.5 Tính toán thép cho dầm chiếu tới

Hình 5.8 Phản lực liên kết của cầu thang Nhận xét: Nhằm đảm bảo giữa bản chiếu nghỉ và cấu kiện cột làm việc ổn định, không bị nứt, không bị võng về sau, do đó chọn liên kết giữa cột và dầm chiếu nghỉ là liên kết ngàm

Hình 5.9 Sơ đồ tính và nội lực dầm chiếu nghỉ

Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ q bao gồm: tải trọng bản thân dầm q , tải từ 1 cầu thang truyền vào dầm q 2

Tải trọng bản thân dầm chiếu nghỉ: q 1 0.2 0.4 25 1.1   2.2(kN / m)

Theo hình 6.8, phản lực liên kết của cầu thang tại vị trí dầm chiếu nghỉ P = 31.75 (kN), suy ra q 2 31.75(kN / m)

Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới:

Bảng 5.5 Kết quả tính toán cốt thép dầm chiếu tới

5.3.6 Kiểm tra khả năng chịu cắt cho dầm chiếu tới

Từ kết quả tính, lực cắt lớn nhất phát sinh trong dầm chiếu tới Q max  53.64 kN  

Tính toán khả năng chống cắt của bản thang được tiến hành theo điều kiện sau:

 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;

Lực cắt chịu bởi bê tông theo TCVN 5574 - 2018:

Nhận xét: lực cắt lớn nhất phát sinh trong dầm chiếu tới Qmax không chịu đủ lực cắt, cần tính toán cốt đai

Cần phải đặt cốt đai và không cần tăng kích thước tiết diện, đảm bảo điều kiện chịu ứng xuất nến chính

Bước cốt đai theo điều kiện kể đến cốt thép ngang: sw sw w ,1 bt

 Bước cốt đai tính toán:

2 sw sw b b 2 n b bt 0 w,tt 2 sw sw 2 sw sw sw

Bước cốt đai lớn nhất: (Điều kiện đảm bảo không có khe nứt nghiêng chỉ qua bê tông)

 Bước cốt đai theo yêu cầu cấu tạo:

Khoản cách cốt thép đai theo thiết kế: tk w ,1 w ,tt w ,max w ,ct s min(s , s , s , s )(525,1406.14, 555.7, 225)225(mm)

Vậy chọn bước cốt đai thiết kế s w ,ch1 150(mm)bố trí trong đoạn L/4 gần gối tựa Kiểm tra khả năng chịu lực cốt đai :

Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai vuông góc vuông góc với trục cấu kiện:

Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau: b1 1 bRb 1 0.01 1 17 0.83

 Đối với bê tông nặng hoặc hạt nhỏ và bê tông nhẹ Điều kiện đảm bảo khả năng chịu nén:

Q  0.3    R bh  0.3 1.1 0.83 17 10      0.2  0.36  335.25(kN ) Để đảm bảo các dải nghiêng ở bản bụng dầm không bị phá hoại do nén:

Thỏa điều kiện Đoạn giữa nhịp:

Vì đoạn giữa nhịp lực cắt giảm dần nên chỉ cần bố trí cốt đai cấu tạo: ct

Vậy ta bố trí sw,ch2 0(mm) bố trí đoạn L/2 còn lại

Nhận xét: lực cắt lớn nhất phát sinh trong dầm chiếu tới Qmax có giá trị nhỏ hơn khả năng chống cắt nhỏ nhất của bê tông nên bố trí thép đai cấu tạo d8a200

Hình 5.10 Mặt bằng bố trí thép cầu thang

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH

MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN

Sử dụng phần mềm SAFE v16.02 để mô hình sàn và phân tích nội lực

Hình 6.1 Kết cấu tầng điển hình Kích thước sơ bộ dầm, sàn và vách:

Hình 6.2 Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn

Hình 6.3 Hoạt tải tác dụng lên sàn

KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NỘI LỰC SÀN

Hình 6.6 Dãy Strip theo phương X

Hình 6.7 Dãy Strip theo phương Y

Hình 6.8 Moment Strip theo phương X

Hình 6.9 Moment Strip theo phương Y

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI

Hình 6.10 Độ võng đàn hồi của sàn Theo bảng M.1 Phụ lục M TCVN 5574-2018, độ võng do tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn của dầm, giàn, xà, bản là: gh

Nhận xét: f max 9.54mm  f gh 

Thỏa điều kiện độ võng

TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Chiều cao làm việc của sàn: h o  h  a gt  180  25  165mm Áp dụng công thức tính toán cốt thép đối với cấu kiện chịu uốn: b o m m s b o s

  Hàm lượng cốt thép tính toán và hàm lượng cốt thép bố trí phải thỏa điều kiện sau: s R b min max o s

Bảng 6.1 Kết quả bố trí cốt thép sàn theo phương X

(kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm 2 ) % d @ (mm 2 )

Bảng 6.2 Kết quả bố trí cốt thép sàn theo phương Y

(kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm 2 ) % d @ (mm 2 )

Hình 6.11 Mặt bằng bố trí thép sàn

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG DÀI HẠN CÓ KỂ ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH VẾT NỨT

Đối với các vật liệu có tính từ biến cần phải kể đến sự tăng độ võng theo thời gian

Bê tông là vật liệu dễ bị nứt ở vùng chịu kéo khi có tải trọng tác dụng Do đó, khi tính độ võng của sàn ta phải kể đến ảnh hưởng của sự hình thành vết nứt

6.5.1 Kiểm tra vết nứt theo TCVN 5574 – 2018

Bảng 6.3 Moment hình thành vết nứt ở giữa nhịp

Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú

Bê tông B30 - Cấp độ bền chịu nén bê tông

Cốt thép CB400-V - Cốt thép sử dụng

Rb 17 MPa Cường độ chịu nén tính toán của bê tông B30

Rbt 1.15 MPa Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông B30

Rs 350 MPa Cường độ chịu kéo của thép CB400-V

Es 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép CB400-V

Eb 32500 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30 b 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán h 180 mm Chiều cao tiết diện tính toán a 30 mm

Khoảng cách từ mép ngoài lớp bê tông bảo vệ đến tâm thép vùng chịu kéo

As 565 mm 2 Diện tích cốt thép chịu kéo, tại vị trí đang xét, phi12a200

M 21.27 kN.m/m Moment toàn phần do ngoại lực trên tiết diện đang xét h0 150 mm

Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài lớp bê tông chịu nén, ho=h-a μ 0.0038 % Hàm lượng cốt thép tại tiết diện đang xét α 6.15 Tỷ số mô đun đàn hồi thép trên mô đun đàn hồi bê tông

I 486000000 mm 4 Moment quán tính của tiết diện bê tông

Is 2034500 mm 4 Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo

Ired 498520000 mm 4 Moment quán tính của tiết diện quy đổi với trọng tâm của nó

Ab 180000 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của bê tông

Ared 183477 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện

Moment tĩnh của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn yt 88.86 mm

Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất dến trọng tâm tiết diện quy đổi cấu kiện

Wred 5609985 mm 3 Moment kháng uốn ex 30.58 mm Khoảng cách xác định bằng công thức γ 1.3 - Hệ số lấy bằng 1.3

Moment kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của tiết diện

Moment hình thành vết nứt có kể đến các biến dạng không đàn hồi của vùng bê tông chịu kéo

Kiểm tra Mcrc 130.24 (kN) → Cần tính cốt đai cho dầm

Theo mục 8.1.3.3.1, TCVN 5574 – 2018: tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng theo điều kiện: b sw

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

- Qb là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng được tính bằng:

- Qsw là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng được tính bằng: sw sw sw

- φsw = 0.75 là hệ số kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu C

- qsw là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện được tính bằng: sw sw sw w q R A

Giá trị C có thể lấy bằng C0 ứng với cực tiểu (Qb + Qsw):

Thay C0 và qsw vào Q ≤ Qb + Qsw

→ Khoảng cách cốt đai tính toán:

Chọn cốt đai ϕ8, 2 nhánh → Asw = 2 × 50.27 = 100.53 (mm 2 )

Theo mục 8.1.3.3.1, TCVN 5574 – 2018, điều kiện kể đến cốt thép ngang trong tính toán: sw sw sw b bt w

Khoảng cách cốt đai tính toán:

Theo mục 8.1.3.3.1, TCVN 5574 – 2018, khoảng cách cốt đai lớn nhất:

Theo mục 10.3.4.3, TCVN 5574 – 2018: khoảng cách cốt đai theo yêu cầu cấu tạo:

    w,ct 0 s min 0.5h ;300mm min 0.5 755;300 300(mm)

Cốt đai đầu tiên được đặt cách mép dầm không quá 50 (mm)

Theo mục 5.4.3.1.2 (6)P, TCVN 9386 – 2012: trong phạm vi các vùng tới hạn của dầm kháng chấn chính:

- hw là chiều cao tiết diện dầm hw = 800 (mm)

- dbw là đường kính cốt đai

- dbL là đường kính thanh cốt thép dọc nhỏ nhất, dbL = 18 (mm)

    tk w,1 w,tt w ,max w ,ct khangchan s min s ;s ;s ;s ;s min 245;195.86;636.74;300;160 (mm)

Vậy chọn bố trí đai ϕ8a150 trong đoạn L/4 và ϕ8a200 trong đoạn L/2 còn lại

7.1.4 Tính toán đoạn neo, đoạn nối Đoạn neo cốt thép:

Theo mục 10.3.5.5, TCVN 5574 – 2018: chiều dài đoạn neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo cấu kiện: s,cal an o,an s,ef

  A với o ,an s s bond 1 2 bt bond s

Neo cốt thép trong vùng chịu kéo:

Neo cốt thép trong vùng chịu nén: Đoạn nối cốt thép:

Theo mục 10.3.6.2, TCVN 5574 – 2018: các mối nối cốt thép thanh chịu kéo hoặc nén phải có chiều dài nối chồng không nhỏ hơn giá trị chiều dài Llap s,cal lap o,an s,ef

  A với o,an s s bond 1 2 bt bond s

Nối cốt thép trong vùng chịu kéo:

Nối cốt thép trong vùng chịu nén:

2 s,cal an o,an an s,ef

2 s,cal lap o,an an s,ef

Cốt thép lớp dưới A s chọn m

- - - (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) - - (cm2) - - - - (cm2) (%)

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT

7.2.1 Lựa chọn phương pháp tính cốt thép dọc Đối với cột, khi phân tích nội lực bằng mô hình không gian 3D, nội lực trong cột gồm ba thành chính là lực dọc (N), momen uốn Mx và momen uốn My Do đó tính toán cột theo tiết diện chịu nén lệch tâm xiên, có nghĩa là điểm đặt lực không nằm trong một phương chính của tiết diện

Các phương pháp tính toán thép cho cột chịu nén lệch tâm theo hai phương:

Phương pháp đúng nhất để tính cột chịu nén lệch tâm theo hai phương là vẽ biểu đồ tương tác như đối với trường hợp cột chịu nén – uốn đồng thời trong mặt phẳng, nhưng ở đây là biểu đồ tương tác trong 3D

 Phương pháp gần đúng đưa về lệch tâm 1 phương

Trong một số trường hợp, việc tính toán cột chịu lệch tâm xiên có thể được thực hiện bằng cách tính toán riêng rẻ như tiết diện chịu nén lệch tâm trong mỗi phương chính của tiết diện Tuy nhiên, cách làm này không phải lúc nào cũng chính xác Cách hay được sử dụng là đưa tiết diện chịu nén lệch tâm xiên (2 phương) về tiết diện chịu nén lệch tâm một phương (theo phương bất lợi) Phương pháp này được trình bày trong một số tiêu chuẩn như Anh BS8110 và Mỹ ACI318 Ở Việt Nam, phương pháp này cũng được trình bày sách của GS Nguyễn Đình Cống, hay mới nhất là được trình bày trong Sách Thiết kế Kết cấu Bê tông cốt thép theo 5574:2018 của PGS.TS Bùi Quốc Bảo

7.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán cấu kiện chịu nén lệch xiên HCN

Sinh viên tiến hành tính toán cốt thép dọc cho cột chịu nén lệch tâm xiên (theo hai phương) bằng phương pháp gần đúng đưa về lệch tâm theo một phương (theo phương bất lợi) Sau đó khi tính toán được cốt thép, sinh viên tiến hành vẽ biểu đồ tương tác để kiểm tra lại

Quy trình tính toán cốt thép dọc cho cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên bằng phương pháp gần đúng gồm các bước: Đưa lực lệch tâm tổng hợp về dạng một lực theo phương ngang; Tìm lực dọc cực đại và cực tiểu trên tiết diện; Chọn cốt thép theo diện tích tối thiểu; Kiểm toán lực cắt và ứng suất chéo.

Bước 1: Xác định các thông số đầu vào

- Thống số vật liệu bê tông (R ,E ), cốt thép b b (R , R , E ) s sc s

- Tính hệ số chiều cao vùng nén giới hạn  R

- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (c) và giải thiết khoảng cách ( a,a’)

Bước 2: Xác định chiều dài tính toán của cấu kiện theo hai phương

- Chiều dài tính toán theo phương x : l ox    x H

- Chiều dài tính toán theo phương y : l oy    y H

 : Hệ số phụ thuộc vào liên kết cột hai đầu cột Theo chỉ dẫn tại 8.1.2.4.4 – TCVN 5574:2018 thì hệ số có thể tóm tắt trong bảng sau

(Thông thường chọn liên kết hai đầu cột là ngàm mềm – ngàm mềm,   0.8 )

Liên kết hai đầu của cấu kiện Hệ số ψ

Khớp cố định – ngàm cứng 0.7

Khớp cố định – ngàm mềm 0.9

Bước 3: Xác định độ lệch tâm ban đầu theo hai phương phương

- Độ lệch tâm tĩnh học theo hai phương : 1x x

- Độ lệc tâm ngẫu nhiên theo hai phương: a H h e max ; ;10mm

Lưu ý: Giả sử ban đầu chiều cao tiết diện : hc (c x x c ) y

- Độ lệch tâm ban đầu (kết cấu siêu tĩnh):  

Bước 4: Xác định lực dọc tới hạn theo hai phương

Lực dọc tới hạn theo phương x:

Lực dọc tới hạn theo phương y:

- D : Độ cứng của cấu kiện, được tính theo công thức ( Dk E I k E I b b  s s s )

- E ,E : Lần lượt là module đàn hồi của bê tông và cốt thép b s

- I,I : Lần lượt là momen quán tính của tiết diện bê tông và toàn bộ cốt thép dọc s

Giá trị độ lệch tâm tương đối của lực dọc : e e 0

e: Giá trị độ lệch tâm tương đối của lực dọc e : Độ lệch tâm ban đầu của lực dọc 0

Lưu ý: Giả sử ban đầu chiều cao tiết diện hc (c x x c ) y

- Moment quán tính của cốt thép dọc : I s    t b  h (0.5 0  h  a ) 2

t: Hàm lượng cốt thép dọc trong cấu kiện Ban đầu có thể giả thiết là 2 min Khi (l / h) 0 5 : min 0.1% Khi (l / h) 0 25 : min 0.25%

Bước 5: Xác định hệ số uốn dọc của cấu kiện theo hai phương

- Hệ số uốn dọc theo phương x  x

+ Nếu l 0 x h  8 Không xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, lấy   x  1 

+ Nếu l 0x h  8 Xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, lấy x cr,x

- Hệ số uốn dọc theo phương y  y :

+ Nếu l 0 y h  8 Không xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, lấy  y 1

+ Nếu l 0y h  8 Xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, lấy y cr,y

Bước 6: Xác định độ lệch tâm tính toán và thành phần momen tăng thêm

- Độ lệch tâm tính toán theo phương x: e x    x e 0x

- Độ lệch tâm tính toán theo phương y: e y    y e 0y

- Thành phân momen tăng thêm theo hai phương:

Bước 7: Quy đổi bài toán nén lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương Phương tương quy đổi Điều kiện Ký hiệu

Lệch tâm phẳng theo phương x * * x y x y

Lệch tâm phẳng theo phương y * * x y x y

Bước 8: Tính momen tương đương (đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng)

: Hệ số chuyển đổi, được lấy theo bảng sau:

[ Thiết kế Kết cấu Bê tông cốt thép theo TCVN 5574:2018 – Bùi Quốc Bảo]

Từ các thông số trên có thể thiết lập được mối quan hệ:

Bước 9: Xác định các thông số tính toán cốt thép đối xứng cho cấu kiện

Giả thiết khoảng cách a và a'

- Xác định chiều cao tính toán của tiết diện: h 0 ha

- Xác định độ lệch tâm tính toán: ee 0 0.5h a M / N0.5ha

- Xác định chiều cao vùng nén x 1

+ Khi s sc 1 2 0 sc a 1 sc a s sc b b s sc

Giải phương trình được nghiệm :

Bước 10: Tính toán cốt thép (Bố trí cốt thép theo chu vi) e b b 0 s sc a

 Diện tích cốt thép bố trí đề xuấtA st 2A s

Bước 11: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Đối với các cấu kiện có cốt thép dọc bố trí đều theo chu vi tiết diện, thì: st min t max

max : Hàm lượng cốt thép lớn nhất

min: Hàm lượng cốt thép nhỏ nhất, lấy theo 10.3.3.1 – TCVN 5574:2018

 0.1% 0.25% Đối với các giá trị có độ mảnh trung gian của cấu kiện thì giá trị min được xác định bằng nội suy tuyến tính

Bước 12: Bố trí cốt thép Đường kính tối thiểu của cốt thép dọc bố trí trong cột là  14mm

Số lượng tối thiểu cốt dọc trong cột vuông, chữ nhật là 4 thanh (nếu khi có yêu cầu kháng chấn xem thêm 7.2.2)

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh thép dọc là 50mm

Cốt thép dọc của cột phải có ít nhất là có một thanh nằm tại các vị trí uốn của cốt thép đai, còn các vị trí uốn này nằm ở khoảng cách không lớn hơn 400mm theo chiều rộng mặt bên Khi chiều rộng mặt bên không lớn hơn 400mm và số lượng các thanh cốt thép dọc ở mặt bên này không lớn hơn 4 thì cho phép dùng một cốt thép đai ôm tất cả các thanh cốt thép dọc

7.2.3 Tính toán chi tiết cho một cốt điển hình

Khi tính toán cốt thép cho cấu kiện cột trong công trình, sinh viên tiến hành tính toán cốt thép dọc cho cột với tất cả các tổ hợp (có nghĩa là tính toán cho cả 13 tổ hợp), sau đó tiến hành lấy diện tích cốt thép lớn nhất trong 13 tổ hợp để bố trí

Sinh viên sẽ trình bày cách tính toán cho cột C8-T1 (đi từ cao độ -3.300 đến + 68.500) Chi tiết tính toán sẽ tính cho cột C8 ở tầng 1 (đi từ cao độ -3.300 đến +0.000), ký hiệu là C8-T1 Sinh viên lấy tổ hợp COMB9 để tính

Hình 7.2 Lực cắt tính toán

Bước 1: Xác định các thông số đầu vào

Nội lực tính toán (N 14174.47(kN), M X  97.16(kN / m), M Y  88.597(kN / m) Tiết diện tính toán (C x 900(mm),C y 900(mm))

Thống số vật liệu bê tông B30 (R b 17(MPa), E b 32500(MPa)), cốt thép s sc s

Tính hệ số chiều cao vùng nén giới hạn

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 30(mm) và giải thiết khoảng cách a = a’ = 43 (mm)

Bước 2: Xác định chiều dài tính toán của cấu kiện theo hai phương

Chiều dài tính toán theo phương x: l ox    x H0.8 3300 2640(mm)

Chiều dài tính toán theo phương y: l oy    y H0.8 3300 2640(mm)

(Chọn liên kết hai đầu cột là ngàm mềm – ngàm mềm,   x 0.8)

Bước 3: Xác định độ lệch tâm ban đầu theo hai phương phương Độ lệch tâm tĩnh học theo hai phương:

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo hai phương: a 3300 900 e max ; ;10mm

  chọn ea 30(mm) Độ lệch tâm ban đầu (kết cấu siêu tĩnh):  

0 y 1y a e max e ;e max(6.9;30) 30(mm) e max e ; e max(6.3;30) 30(mm)

Bước 4: Xác định lực dọc tới hạn theo hai phương

Giá trị độ lệch tâm tương đối của lực dọc: ex e 0 x 30 ex

Giá trị độ lệch tâm tương đối của lực dọc: ey e 0y 30 ex

Momen quán tính của cốt thép dọc theo phương x:

I    b h (0.5 h a)  0.05% 900 858   0.5 900 43  640769555(m ) Momen quán tính của cốt thép dọc theo phương y:

I    b h (0.5 h a)  0.05% 900 858   0.5 900 43  640769555(m ) Giá trị  gt 0.5%làm hàm lượng giả thiết ban đầu để tính toán

Moment quán tính của tiết diện bê tông theo phương x,y :

    Độ cứng của cấu kiện theo phương x:

 Độ cứng của cấu kiện theo phương y:

Lực dọc tới hạn theo phương x :

Lực dọc tới hạn theo phương y :

Bước 5: Xác định hệ số uốn dọc của cấu kiện theo hai phương Độ mảnh của cột theo phương x : l 0 x 2640

2.93 8 h  900   Bỏ qua uốn dọc,  x 1 Độ mảnh của cột theo phương y : l 0 y 2640

Độ lệch tâm tính toán được xác định dựa trên hệ số giảm độ lệch tâm thực tế η và độ lệch tâm cơ bản e0 Theo phương x, độ lệch tâm tính toán ex là η * x0 = 1 * 30 = 30 mm Tương tự, theo phương y, độ lệch tâm tính toán ey là η * y0 = 1 * 30 = 30 mm.

Thành phân momen tăng thêm theo hai phương:

Bước 7: Quy đổi bài toán nén lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương

M 425.2 M 425.2 c  900  c  900 Quy về bài toán lệch tâm phẳng theo phương X

Khi đó, các thông số tính cho bài toán lệch tâm phẳng như sau:

Bước 8: Tính momen tương đương (đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng)

Bước 9: Xác định các thông số tính toán cốt thép đối xứng cho cấu kiện

- Xác định chiều cao tính toán của tiết diện: h 0 h a 900 43 858(mm)

- Xác định khoảng cách Z a :Z a h a a '900 43 43  815(mm)

- Xác định độ lệch tâm tính toán:

Xác định chiều cao vùng nén x1 (Sử dụng thép CB4000-V nên s sc 1 b b

Bước 10: Tính toán cốt thép (Bố trí cốt thép theo chu vi) b b 0 s sc a 3

 Diện tích cốt thép bố trí đề xuất: A st 2A s  2 5457.4 10914.8(mm ) 2

Bước 11: Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Theo yêu cầu kháng chấn thì hàm lượng cốt thép tối thiểu trong cột: 2 min 1% st t

  Bố trí tối thiểu phải lớn hơn hoặc bằng

Chọn bố trí 26 25(A st 12756.3mm ) 2

(mm) (mm) (mm) (kN.m) (kN.m) (kN) (kN.m) (mm 2 ) (mm2) (thanh) (mm) mm 2 (%)

C8-Mai có các thông số: 900 chiều dài, 900 chiều rộng, 2400 chiều cao, TH8 loại hình căn hộ, 402,0 diện tích sử dụng, 192,6 diện tích thông thủy, 285,9 diện tích tim tường, 1,0 hệ số điều chỉnh diện tích, 1,0 hệ số điều chỉnh diện tích thông thủy, 591,3 diện tích tim tường điều chỉnh, 1626,9 diện tích sử dụng điều chỉnh, 3253,8 diện tích thông thủy điều chỉnh, 26 tỷ thu nhập chịu thuế, 22 tỷ doanh thu, 9878,4 doanh thu không chịu thuế, 1,22% tỷ lệ lãi suất, chủ đầu tư là Phương X Các thông số tương tự cũng được cung cấp cho C8-Tum, C8-T20, C8-T19, C8-T18, C8-T17, C8-T16, C8-T15, C8-T14, C8-T13, C8-T12, C8-T11, C8-T10, C8-T9, C8-T8, C8-T7, C8-T6, C8-T5, C8-KT, C8-T4, C8-T3, C8-T2 và C8-T1.

THIẾT KẾ LÕI THANG MÁY

Lõi thang được sinh viên tính toán theo phương pháp ứng suất đàn hồi

Phương pháp này chia lõi thang thành nhiều 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 lõi

Các giả thuyết cơ bản khi tính toán:

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất kéo do cả bê tông và cốt thép chịu Các bước tính toán cụ thể như sau:

Bước 1: Xác định trục chính momen quán tính chính trung tâm của vách

Hình 7.4 Xác định trục chính momen quán tính chính

Bước 2: Chia lõi thang thành nhiều phần tử nhỏ

Hình 7.5 Chia lõi thang thành nhiều phần tử nhỏ

Bước 3: Tính ứng suất cho từng phần tử theo kiến thức sức bền vật liệu đã học Ứng suất phân bố vào phần tử vách thứ i: x y i i i x y

- N, Mx, My : Lần lượt là lực dọc, momen theo phương x và momen theo phương y tác dụng vào lõi thang;

- A, Ix, Iy : Diện tích, momen quán tính theo phương x và momen quán tính theo phương y của lõi thang;

- xi : Khoảng cách từ trọng tâm phần tử vách thứ i đến trọng tâm lõi thang theo phương x;

- yi : Khoảng cách từ trọng tâm phần tử vách thứ i đến trọng tâm lõi thang theo phương y;

Bước 4: Xác định nội lực trong từng phần tử i i i

- σi : Ứng suất phân bố trong phần tử vách thứ i

- Ai : Diện tích phần tử vách thứ i

Bước 5: Tính toán cốt thép dọc

Với Pi < 0 , cấu kiện chịu nén Diện tích cốt thép chịu nén là n b b s,n sc

Với Pi > 0 , cấu kiện chịu kéo Diện tích cốt thép chịu kéo là s,k k s

Bước 6: Tính toán cốt đai

7.3.2 Kết quả tính toán thép vách

Sinh viên lựa chọn phần tử thứ 7 của vách lõi W-L tại tầng 1 để tính toán minh hoạ

Hình 7.6 Chia phần tử vách W-L

Bảng 7.1 Đặc trưng hình học vách Đặc trưng hình học của vách

Bảng 7.2 Thông số và toạ độ phần tử 7 vách

Bảng 7.3 Nội lực phần tử 7 vách W-L tại tầng 1

Tầng Phần tử TH Combo N (kN) M x (kN.m) M y (kN.m)

N max TH8 -69170.6 -2408.5 72763.7 Ứng suất phân bố vào phần tử thứ 7 của vách: x y

Nội lực phân bố vào phần tử thứ 7:

Vì P7 < 0 → Phần tử thứ 7 là vùng chịu nén

Diện tích cốt thép của phần tử 7:

Các trường hợp còn lại tính tương tự, chọn thép bố trí theo trường hợp diện tích thép lớn nhất Các phần tử còn lại tính toán và bố trí thép tương tự

Tầng Phần tử Combo TH N M 2 M 3 σ i P i A s,i A sc,i A sc,i m ic

(kN) (kN.m) (kN.m) (Kn/m 2 ) (kN) (cm 2 ) (Giữa) (cm 2 ) (%)

M3,max TH9 -2009.7 4.8 3176.2 -250.39 -75.1 -143.5 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -2819.8 2918.0 -1542.7 -302.34 -90.7 -143.0 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -2937.3 16.6 -5207.8 -375.87 -112.8 -142.4 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -2824.4 -2914.4 -1537.4 -359.38 -107.8 -142.5 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -3285.9 21.5 -4913.5 -403.63 -121.1 -142.1 20d16 40.21 1.34

M3,max TH5 -4475.7 218.2 7330.4 -566.74 -170.0 -140.7 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -5759.7 4685.6 -1540.0 -620.31 -186.1 -140.2 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -5983.7 -19.1 -7242.4 -704.87 -211.5 -139.5 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -5768.6 -4770.8 -1531.8 -679.49 -203.8 -139.7 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -6754.2 -20.8 -6768.1 -769.72 -230.9 -138.9 20d16 40.21 1.34

M3,max TH5 -7299.7 395.7 10024.0 -889.62 -266.9 -137.9 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -7618.9 6408.2 3041.3 -918.44 -275.5 -137.6 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -9020.6 -63.1 -8765.0 -1023.7 -307.1 -136.7 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -8701.3 -6130.4 -1574.6 -988.91 -296.7 -137.0 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -10211.2 -71.1 -8169.0 -1126.6 -338.0 -135.8 20d16 40.21 1.34

M3,max TH5 -10110.4 569.2 12122.2 -1200.2 -360.1 -135.1 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -10535.6 7974.5 3625.1 -1240.6 -372.2 -134.7 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -12048.2 -112.8 -9739.3 -1331.7 -399.5 -133.9 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -11623.0 -7015.7 -1616.8 -1287.3 -386.2 -134.3 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -13657.7 -126.5 -9069.9 -1473.3 -442.0 -132.7 20d16 40.21 1.34

M3,max TH5 -12904.7 743.5 13673.4 -1499.1 -449.7 -132.5 20d16 40.21 1.34 M2,max TH13 -13437.7 9073.8 4201.5 -1551.5 -465.4 -132.0 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -15063.5 -165.4 -10188.8 -1628.9 -488.7 -131.3 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -13461.7 -7456.7 4204.0 -1365 -409.5 -133.6 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -17089.9 -184.1 -9494.5 -1809.9 -543.0 -129.7 20d16 40.21 1.34

M3,max TH5 -15680.1 919.5 14706.6 -1786.8 -536.0 -129.9 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -16322.5 9725.3 4773.8 -1851.1 -555.3 -129.4 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -18063.7 -220.9 -10126.0 -1915.3 -574.6 -128.8 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -16352.4 -7739.8 4777.1 -1636.3 -490.9 -131.2 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -20504.6 -243.8 -9455.1 -2136.4 -640.9 -126.8 20d16 40.21 1.34

M3,max TH9 -27732.9 1707.6 14754.0 -2954.8 -886.4 -119.6 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -24844.1 9043.7 6459.3 -2681.2 -804.4 -122.0 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -26942.3 -418.5 -6863.3 -2706.9 -812.1 -121.8 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -24895.3 -5977.4 6479.2 -2383.3 -715.0 -124.6 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -30608.4 -449.7 -6563.6 -3052 -915.6 -118.7 20d16 40.21 1.34

M3,max TH9 -30830.1 1916.8 13950.6 -3240.1 -972.0 -117.1 20d16 40.21 1.34 M2,max TH3 -27630.3 7913.0 7006.3 -2933.4 -880.0 -119.8 20d16 40.21 1.34 M3,min TH4 -29849.7 -503.1 -4714.9 -2946.7 -884.0 -119.7 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -27689.6 -4502.4 7036.7 -2677.6 -803.3 -122.0 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -33916.5 -535.7 -4646.0 -3334.3 -1000.3 -116.2 20d16 40.21 1.34 T11 7 M3,max TH9 -33890.6 2125.8 12646.3 -3512.6 -1053.8 -114.7 20d16 40.21 1.34

M3,min TH8 -37187.5 -637.5 -2286.8 -3605.3 -1081.6 -113.8 20d16 40.21 1.34 M2,min TH2 -30451.8 -2567.6 7587.8 -2992.3 -897.7 -119.3 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -37187.5 -637.5 -2286.8 -3605.3 -1081.6 -113.8 20d16 40.21 1.34

M3,max TH9 -36911.0 2334.0 10878.4 -3772.8 -1131.8 -112.4 20d16 40.21 1.34 M2,max TH7 -38094.6 4391.4 9114.8 -3896.8 -1169.0 -111.3 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -32855.0 -490.4 -4593.9 -3231.1 -969.3 -117.2 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -34170.1 -2989.6 -1779.1 -3357.6 -1007.3 -116.0 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -40416.5 -762.3 540.5 -3864.1 -1159.2 -111.6 20d16 40.21 1.34

M3,max TH8 -42529.6 2524.6 10840.4 -4312.5 -1293.7 -107.6 20d16 40.21 1.34 M2,max TH2 -36934.4 4805.0 -1713.5 -3595.5 -1078.6 -113.9 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -35423.4 -513.7 -8330.1 -3545.5 -1063.7 -114.4 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -36847.9 -6205.2 -1782.6 -3681.1 -1104.3 -113.2 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -43598.5 -919.9 3875.1 -4213.7 -1264.1 -108.5 20d16 40.21 1.34

M3,max TH4 -45378.6 2207.7 24541.3 -4829.9 -1449.0 -103.0 20d16 40.21 1.34 M2,max TH2 -44718.7 16787.8 -2328.2 -4580 -1374.0 -105.2 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -42874.9 -649.1 -23915.1 -4546.5 -1363.9 -105.5 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -44603.7 -19021.4 -2412.9 -4703.4 -1411.0 -104.1 20d16 40.21 1.34

M3,max TH4 -48621.5 2188.2 32253.2 -5280.9 -1584.3 -100.4 20d16 40.21 1.34 M2,max TH2 -46806.0 22308.1 8284.7 -5091 -1527.3 -102.0 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -44865.9 2710.8 -15838.2 -4517 -1355.1 -106.9 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -46681.4 -17409.1 8130.3 -4673.7 -1402.1 -105.6 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -55337.5 2635.3 30682.3 -5902.5 -1770.8 -95.0 20d16 40.21 1.34

M3,max TH4 -54613.9 2430.4 51589.6 -6213.9 -1864.2 -90.0 20d16 40.21 1.34 M2,max TH2 -53827.5 41955.6 2.5 -6023.4 -1807.0 -91.8 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -51636.7 -3448.6 -51767.8 -5954.5 -1786.3 -92.4 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -53676.3 -47441.6 -226.4 -6128.8 -1838.6 -90.8 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -63752.6 -2269.8 45952.3 -6883.3 -2065.0 -84.1 20d16 40.21 1.34

M3,max TH4 -58187.4 -2166.4 66960.3 -6740.9 -2022.3 -84.8 20d16 40.21 1.34 M2,max TH2 -56098.8 54394.9 382.9 -6509.6 -1952.9 -86.9 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -53852.5 -3156.4 -66401.5 -6429.1 -1928.7 -87.6 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -55941.1 -59717.7 175.9 -6596.6 -1979.0 -86.1 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -66602.6 -2331.7 60109.7 -7414.6 -2224.4 -78.7 20d16 40.21 1.34 T1 7 M3,max TH4 -59105.8 2533.4 80280.7 -7172.8 -2151.9 -82.0 20d16 40.21 1.34

M2,max TH2 -58132.5 63863.0 1959.7 -6932.6 -2079.8 -84.1 20d16 40.21 1.34 M3,min TH5 -55855.5 -3043.3 -76447.6 -6802.8 -2040.8 -85.3 20d16 40.21 1.34 M2,min TH3 -57971.3 -69177.9 1781.9 -6960.4 -2088.1 -83.9 20d16 40.21 1.34 Nmax TH8 -69170.6 -2408.5 72763.7 -7891 -2367.3 -75.6 20d16 40.21 1.34

THIẾT KẾ MÓNG

Thống kê địa chất

Bảng 8.1 Bảng thống kê địa chất

Dung trọng đẩy nổi Độ ẩm tự nhiên

N 30 φ C m kN/m 3 kN/m 3 % độ kN/m 2 B k Bê tông, cát pha, xám vàng san lấp 1.5 19.0 9.6 23.30 - 23 0 42 ’ 6.2 -

Bùn sét, xám đen, xám nâu, xám xanh, chảy

Sét, xám xanh, nâu vàng, xám trắng, nâu hồng, nửa cứng

Sét pha nặng, nâu vàng, xám xanh, xám trắng, nâu đỏ, dẻo cứng

Sét, xám xanh, nâu vàng, xám trắng, nâu hồng, nửa cứng

Sét pha, nâu vàng, xám trắng, nâu đỏ, dẻo cứng, nửa cứng

Cát pha, nâu vàng, nâu hồng, xám trắng, nâu đỏ, Đôi chỗ lẫn sạn sỏi thạch anh

Thông số thiết kế cọc

Sử dụng bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17 (MPa) ,   b 0.85 (đổ bê tông phương đứng)

Sử dụng cốt thép nhóm CB-400V : Rs = 350 (MPa), Rsc = 350 (MPa)

Bảng 8.2 Thông số thiết kế cọc khoan nhồi

Thông số Giá trị Đơn vị Đường kính 800 mm

Chiều dài cọc 50.5 m Đoạn âm vào đài cọc 900 m

Chiều dài cọc tính từ đáy đài 50 m Chu vi tiết diện cọc u 2.513 m

Số cốt thộp dọc ỉ25 16 Thanh

Diện tích thép dọc Ast 7854 mm2 Hàm lượng cốt thép dọc μ 1 %

8.2.1 Xác định sức chịu tải cọc

8.2.1.1 Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu

Theo mục 8.1.2.4.3 TCVN 5574:2018 và mục 7.1.9 TCVN 10304:2014, sức chịu tải theo vật liệu được xác định theo công thức:

  ' cb là hệ số kể đến phương pháp thi công cọc (dùng bentonite), ' cb  0.7;

  cb là hệ số kể đến việc đổ bê tông trong khoảng không gian chật hẹp, cb 0.85

  là hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh L tt

  D Trong đó: L là chiều tt dài tính toán của cọc, tính theo mục 7.1.8 TCVN 10304:2014 như sau: tt 0

 Với L là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san 0 nền và   là hệ số biến dạng, xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục A

Chọn cọc khoan nhồi đường kớnh D0 mm và bố trớ thộp 16ỉ25

Chiều dài tính toán của cọc: p 5

Sức chịu tải vật liệu của cọc:

8.2.1.2 Xác định sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền

Theo mục 7.2.3 TCVN 10304:2014, ta có sức chịu tải cọc khoan nhồi:

  c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1;

  cq là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, lấy bằng 0.9;

 A là diện tích tiết diện ngang mũi cọc, lấy bằng diện tích tiết diện ngang b của cọc đối với cọc không mở rộng mũi;

 u là chu vi tiết diện ngang của bê tông thân cọc;

  cf là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ và điều kiện đổ bê tông Xem bảng 5 TCVN 10304:2014, lấy bằng 1;

 f là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, theo i bảng 3 TCVN 10304:2014

 l là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”; i

 q là cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc, theo mục 7.2.3.2 b TCVN 10304:2014;

 α1, α2, α3, α4: Hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị số góc ma sát trong tính toán φ1 của nền đất Lấy theo bảng 6 TCVN 10304-2014, nhân với hệ số chiết giảm 0.9

 γ ’ 1: Dung trọng tính toán của nền đất dưới mũi cọc (có xét tác dụng đẩy nổi)

 γ1: Dung trọng tính toán trung bình của đất trên mũi cọc (có xét tác dụng đẩy nổi)

 h: Chiều sâu hạ cọc, kể từ mặt đất tự nhiên đến mũi cọc

- Tính toán cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc:

+ Dung trọng tính toán của nền đất trên mũi cọc:

+ Dung trọng tính toán của nền đất dưới mũi cọc:   1 ' 10.6(kN / m ) 3

+ Góc ma sát trong của đất dưới mũi cọc:

Bảng 8.3 Tính toán cường độ sức kháng cắt trung bình theo chỉ tiêu cơ lý

Tổng 3325.02 Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:

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

Theo Phụ lục G.2 TCVN 10304:2014, công thức xác định sức chịu tải cực hạn: c,u _ 2 b b i i

 A là diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc; b

 l là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”; i

 q là cường độ sức kháng cắt của đất dính dưới mũi cọc, được xác định như b sau:

 c: Cường độ sức kháng không thoát nước của đất dưới mũi cọc

 q ’ γ,pn: Nếu chiều sâu mũi cọc nhỏ hơn ZL thì q ’ γ,pn bằng ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại cao trình mũi cọc Nếu chiều sâu mũi cọc lớn hơn

ZL thì q ’ γ,pn bằng ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại ZL

 N ’ c, N ’ q: Hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc, tra bảng theo Meyerhof 1976

- f : Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, được xác i định như sau: Đối với đất dính: i u ,i f  c Với:

 c u ,i là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất thứ ‘i”, u ,i SPT c 6.25N ;

  là hệ số phụ thuộc thi công và phương pháp xác định cu Đối với đất rời:

 k là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc, phụ thuộc vào loại cọc; i

  ' v,zlà ứng suất pháp hữu hiệu theo phương đứng trung bình trong lớp

' hữu hiệu theo phương đứng tại cao trình mũi cọc Nếu chiều sâu mũi cọc lớn hơn ZL thì  ' v,zbằng ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại ZL;

  i là góc ma sát giữa đất và cọc, thông thường đối với cọc bê tông lấy bằng góc ma sát trong của đất

 Tính toán cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc: q b cN ' c q '  ,pn N ' q 5.9 46.3 556.7 22.6 12858.60(kN / m )    2

 Lực dính dưới mũi cọc: c = 5.9 (kN/m 2 )

 Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại cao trình mũi cọc:

 Đất dưới mũi cọc là đất cát: ZL / d = 8 → ZL = 8d = 8 × 0.8 = 6.4 (m)

 Hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc:

Bảng 8.4 Tính toán cường độ sức kháng cắt trung bình theo đất nền

8.2.1.4 Xác định sức chịu tải cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Theo Phụ lục G.3.2 TCVN 10304:2014 Sức chịu tải của cọc xác định theo viện kiến trúc Nhật Bản:

 q là cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc; Khi mũi cọc nằm trong b đất rời qb = 150Np cho cọc khoan nhồi, Khi mũi cọc nằm trong đất dính qb 6cu cho cọc khoan nhồi;

 A là diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc; b

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

 l s ,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”;

 f c ,i là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất dính thứ “i” trên thân cọc;

 f s ,i là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất rời thứ “i” trên thân cọc Đối với cọc khoan nhồi, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”: s,i s,i f 10N

Và cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”: c,i P L u ,i f   f c Với

 N s ,i là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”;

 f là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, với cọc khoan nhồi L lấy f = 1; L

  P là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ sau:

Hình 8.1 Sức kháng cắt/ áp lực hữu hiệu thẳng đứng cu / σ ’ v

 Tính toán cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc Đất dưới mũi cọc là đất rời và sử dụng cọc khoan nhồi:

2 b p q 150N 150 38 5700(kN / m ) Bảng 8.5 Tính toán cường độ sức kháng cắt trung bình theo thí nghiệm SPT

Cu/σv,z αP Fl fci fsi fi.li

(m) (m) (kNm2) (kNm2) (kNm2) (kNm2) (kNm2)

8.2.1.5 Xác định sức chịu tải thiết kế và bố trí cọc

 Sức chịu tải thiết kế

Bảng 8.6 Tổng hợp tính toán sức chịu tải của cọc

Phương pháp xác định Rcu(kN)

Sức chịu tải cọc theo vật liệu 7833.25

Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 8771.037

Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 13904.81

Sức chịu tải cọc theo thí nghiệm SPT 13869.33

Sức chịu tải nhỏ nhất của cọc theo các chỉ tiêu Rc,k 8771.037

 N c,d là trị tính toán tải trọng nén;

 R c ,d là trị tính toán SCT trọng nén củ cọc;

 R c,k là trị tiêu chuẩn SCT trọng nén của cọc, R c,k R c,u _ min ;

  0 là hệ số điều kiện làm việc, lấy   0 1.15 trong móng nhiều cọc;

  n là hệ số tầm quan trọng của công trình, lấy   n 1.2 với công trình cấp

  k là hệ số tin cậy của đất nền (đài móng đặt lên lớp đất sét chảy):

 Móng có ít nhất 21 cọc:   k 1.40

 Móng có từ 11 đến 20 cọc:   k 1.55

Xác định số lượng cọc: tt c,d n k N

 R Trong đó, k   1.2 1.8  , là hệ số xét đến ảnh hưởng của momen

Chọn k = 1.2, đối với đài móng cột đơn

Chọn k = 1.8, đối với đài móng lõi thang

Bảng 8.7 Sức chịu tải thiết kế theo số lượng cọc bố trí

Sơ bộ số lượng cọc cho đài móng cột đơn và đài móng lõi thang:

Bảng 8.8 Sơ bộ số cọc cho đài móng

Loại móng Ntt (kN) Tổ hợp k n Số cọc chọn

8.2.2 Xác định độ cứng lò xo đất nền

Cơ sở lý thuyết tính toán hệ số nền Để xác định được độ cứng lò xo đất, trước tiên ta cần xác định được hệ số nền Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để tính toán hệ số nền như phương pháp nén tĩnh tại hiện trường, sử dụng các công thức kinh nghiệm của một số tác giả (Vesic, Terzaghi, Bowles), phương pháp tra bảng Mỗi một phương pháp điều có mức độ tin cậy nhất định, sự chệnh lệch kết quả tính toán lớn, vì vậy lựa chọn được phương pháp phù hợp là điều quan trọng Trong bài làm của sinh viên sẽ sử dụng phương pháp công thức thí nghiệm bàn nén hiện trường để tính toán hệ số nền

Hệ số nền được tính theo công thức :

 N là lực nén cọc đơn;

 S là độ lún cọc đơn

Mục 7.4.2 TCVN 10304:2014, Tính toán độ lún cọc đơn xuyên qua lớp đất với mô đun trượt G1, hệ số poisson 1 và tựa trên đất được xem như nửa không gian biến dạng tuyến tính đặc trưng bởi mô đun trượt G2 và hệ số poisson 2 , có thể thực hiện với điều kiện l/d > G1.l/G2.l > 1, trong đó l là chiều dài cọc và d là đường kính cọc, theo các công thức đối với cọc treo đơn không mở rộng mũi:

 N: Tải trọng thẳng đứng lên cọc, lấy bằng Ra;

 : Hệ số được xác định theo mục 7.4.2 TCVN 10304:2014

  ' 0.17ln k G l / G d n 1 2 : Hệ số tương ứng cọc tuyệt đối  EA    ;

  ' 0.17ln k l / d n  : Hệ số tương ứng cọc tuyệt đối đối với nền đồng nhất có đặc trưng G1 và  1 ;

  EA / G l 1 2 : Độ cứng tương đối của cọc, đơn vị tính là MN;

 EA: Độ cứng thân cọc chịu nén;

 kn là hệ số được xác định theo công thức: k n 2.82 3.78  2.18 2 ứng với      1 2 / 2

 G1 và 1 : Các đặc trưng được lấy trung bình đối với toàn bộ các lớp đất thuộc phạm vi chiều sâu hạ cọc;

 G2 và 2 : Được lấy trong phạm vi bằng 0.5l, từ độ sâu l đến độ sâu 1.5l kể từ đỉnh cọc với điều kiện đất dưới mũi cọc không phải than bùn, bùn hay đất ở trạng thái chảy Cho phép lấy modunG0.4E 0 ;

 là hệ số Poisson của đất:

Theo TCVN 9351:2012, Mô đun biến dạng của từng lớp đất:

 a : Hệ số, được lấy bằng 40 khiN SPT 15; lấy bằng 0 khiN SPT 15 ;

 c : Hệ số phụ thuộc vào loại đất:

 Đất cát lẫn sạn sỏi: c

 Đất sạn sỏi lẫn cát: c

Bảng 8.9 Bảng tính toán modun cho từng lớp đất

Bảng 8.10 Bảng tính toán hệ số poison cho từng lớp đất

6 0.31 16.4 16.4 Độ cứng thân cọc chịu nén: EA32500 0.503 16336.3  (MN)

Tính hệ số kn: k n 2.82 3.78 0.342.180.34 2 1.7 75 Độ cứng tương đối của cọc:

Hệ số tương ứng cọc tuyệt đối đối với nền đồng nhất:

Hệ số tương ứng cọc tuyệt đối:

Kiểm tra độ lún cọc đơn không mở rộng mũ:

Tính toán hệ số nền Kz :

Thiết kế móng cột đơn M1

8.3.1 Kiểm tra sức chịu tải cọc Điều kiện kiểm tra:

+ γ0 : hệ số điều kiện làm việc kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc, lấy bằng 1.15 trong móng nhiều cọc

+ γn : hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I

Chiều cao đài được giả thiết ban đầu hdai = 1.5 m

Trọng lượng tính toán của đài: Ndai = n.γbt.Fd.hdai = 1.1×15×3.8×3.8×1.5 = 357.39 kN Chuyển các ngoại lực tác dụng về đáy đài tại trọng tâm nhóm cọc (trường hợp này trùng với trọng tâm đài)

8.3.1.1 Kiểm tra phản lực đầu cọc với tổ hợp N max , M xtu , M ytu , Q xtu , Q ytu

Bảng 8.11 Bảng tổng hợp nội lực của cọc đơn M1

Tổ hợp N Mx My Qx Qy

Hình 8.2 Quy ước chiều trong phần mềm ETABS

Theo TCVN 10304-2014, móng cọc được coi như kết cấu khung chịu tải trọng thẳng đứng, ngang và mô men uốn Đối với móng dưới cột có các cọc thẳng đứng, cùng tiết diện và độ sâu, được liên kết với nhau bằng đài cứng, tải trọng tác dụng lên cọc thứ j có thể xác định bằng công thức: Nj = j(n).xj(n)y(j).

+ N : lực tập trung tính toán

+ Mx My : mô men uốn tương ứng với trục trọng tâm chính x, y mặt bằng cọc tại cao trình đáy đó

+ n : số lượng cọc trong móng

+ xi yi : tọa độ tim cọc thứ i tại cao trình đáy đài

+ xj yj : tọa độ tim cọc thứ j cần tính toán tại cao trình đáy đài (i trùng với j)

Bảng 8.12 Giá trị phản lực đầu cọc

→ Vậy tải trọng tác dụng lên cọc thoả

8.3.1.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc với các tổ hợp còn lại

Kiểm tra với tổ hợp Ntư.Mxmax Mytư Qxtu Qytư: tt tt

Bảng 8.13 Giá trị phản lực đầu cọc

→ Vậy tải trọng tác dụng lên cọc thoả

 Kết luận: Kiểm tra tương tự cho các tổ hợp còn lại ta cũng được kết quả thỏa mãn, tải trọng truyền xuống cọc đảm bảo không vượt quá sức chịu tải cho phép của cọc Không có cọc nào trong móng chịu nhổ

8.3.2 Kiểm tra ổn định nền của móng cọc

8.3.2.1 Xác định khối móng quy ước

Hình 8.3 Hình ảnh khối móng quy ước Góc ma sát trung bình của lớp đất mà cọc xuyên qua khối móng qui ước: i i tb i tb o tb l l

Kích thước khối móng quy ước theo hai phương:

Diện tích khối móng quy ước: B qu ,x  L qu , y  9.49  9.49  90.09 m  2  coc coc c s bt

Trọng lượng đài móng: dai d dai bt

Trọng lượng đất: dat tb qu qu coc bt dai bt

Trọng lướng khối móng quy ước: qu coc dai dat

8.3.2.2 Kiểm tra ổn định nền dưới khối móng quy ước

Theo mục 4.6.9 TCVN 9362-2012, Sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất tại đáy của móng khối qui ước:

II tc II II II II 0

 m1: Trị số điều kiện làm việc của đất nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình tác dụng qua lại nền Tra “Bảng 15 TCVN 9362 – 2012” ta có: Do đất nền tại đáy khối móng quy ước là sét độ sệt 5000kPa nên ta dừng tính lún đến độ sâu có   bt 5 gl , cụ thể tại độ sâu 9m dừng tính lún tại đây

Tổng độ lún S  2.47 cm      S  1 0 c  m  , thỏa điều kiện tính lún

Tính toán minh họa cho móng M2, các móng còn lại tính tương tự

Hình 8.10 Kiểm tra xuyên thủng đài cọc Tiết diện chống xuyên thủng móng M2

Tính lực tập trung giới hạn mà bê tông có thể chịu được :

 Giả thiết a  200 mm   , ho 1500 200 1300 mm   , bê tông B30 có

 Chu vi tháp chống xuyên ui đường bao phá hoại;

 Diện tích tiết diện ngang tính toán nằm ở khoảng cách 0.5ho, tính từ biên của diện truyền lực F, với chiều cao làm việc tiết diện ho Ab,i:

 Lực tập trung giới hạn mà bê tông có thể chịu được:

F R A kN Tính momen uốn tập trung giới hạn mà bê tông chịu được theo hai phương X và Y: bt bx o bx,u max

Tìm trọng tâm đường bao phá hoại: G i G i i i x L y L x= , yL L

Tìm mô men quán tính Ibx, Iby của từng cạnh đối với trục X và trục Y: Đối với cạnh song song trục X:    

12 Đối với cạnh song song trục Y:    

Mô men tổng: I = bx I , I = bxi by I byi

Khoảng cách: x max = max x - x ,y i max = max y - y i

Bảng 8.21 Moment quán tính đường bao chống xuyên M2

Bảng 8.22 Kết quả thành phần chống xuyên thủng M2

Chu vi I x I y x max y max F b,u M bx,u M by,u m m 4 m 4 m m kN kN.m kN.m

Lực tập trung gây xuyên thủng: tt i

Mô men tập trung gây xuyên thủng theo phương X và Y: tt tt tt tt x x y y y x

 Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng x y bx,u by,u b,u x y b,u bx,u by,u

Bảng 8.23 Kết quả tính toán xuyên thủng M2

Tên móng TH N tt M ttx e x M tty e y M x M y

Tỉ số Kiểm (kN) (kN.m) (m) (kN.m) (m) (kN.m) (kN.m) tra

TH1 21532.1 15.99 0 161.64 0 16.0 161.6 0.83 OK TH2 17582.7 30.00 0 192.64 0 30.0 192.6 0.68 OK TH3 20516.6 0.92 0 450.48 0 0.9 450.5 0.80 OK TH4 19052.2 440.36 0 134.50 0 440.4 134.5 0.75 OK

TH5 19047.1 471.28 0 123.34 0 471.3 123.3 0.75 OK TH6 20211.8 29.07 0 127.77 0 29.1 127.8 0.78 OK TH7 22852.4 2.90 0 451.04 0 2.9 451.0 0.89 OK TH8 21534.4 394.26 0 166.66 0 394.3 166.7 0.85 OK TH9 21529.8 426.23 0 156.61 0 426.2 156.6 0.85 OK TH10 17342.9 18.34 0 62.51 0 18.3 62.5 0.66 OK TH11 17945.6 45.68 0 190.15 0 45.7 190.2 0.69 OK TH12 17554.4 53.23 0 108.11 0 53.2 108.1 0.68 OK TH13 17734.1 80.58 0 144.55 0 80.6 144.6 0.69 OK

8.4.5 Kiểm tra chống cắt cho đài móng đơn

Xác định mặt cắt nguy hiểm theo hai phương:

Hình 8.11 Mặt cắt nguy hiểm gây cắt Tổng lực cắt của hàng cọc theo từng mặt nguy hiểm được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 8.24 Tổng lực mặt cắt từng hàng cọc

CÁC TRƯỜNG HỢP LỚN NHẤT CỦA TỪNG CỌC

Ta có h o  1300 mm , R   bt  1.15 M Pa  

Lực chống cắt do bê tông chịu được tính theo mục 8.1.3.3 TCVN 5574:2018:

 Tính toán điển hình đối với mặt X1-X1:

Tính toán điển hình đối với mặt Y1-Y1:

Kết quả kiểm tra khả năng chống cắt của đài móng được thể hiện trong bảng:

Bảng 8.25 Kết quả kiểm tra khả năng chống cắt đài móng

Mặt cắt TH Qmax b a h0 Qb Kiểm

8.4.6 Tính toán cốt thép cho đài móng

Tính toán cốt thép chịu uốn cho đài móng theo tiết diện chữ nhật với chiều cao h = 1.5 (m), bề rộng b = 1 (m)

Hình 8.12 Biểu đồ màu moment theo phương X

Hình 8.13 Biểu đồ màu moment theo phương Y

Hình 8.14 Kết quả moment THBAO của đài móng Bảng 8.26 Kết quả tính thép của đài móng

Strip Vị trí Bề rộng

M max M qd h 0 α m ξ A s μ Chọn thép Asc (kN.m) (kN.m) (m) (mm 2 ) % d @ (mm 2 )

Thiết kế móng lõi thang MLT

8.5.1 Kiểm tra sức chịu tải

Kiểm tra cọc đơn theo điều kiện sau: min

 Trong đó: Pmin, Pmax: Phản lực đầu cọc nhỏ nhất và lớn nhất

Tính toán kiểm tra minh họa các cọc đơn của móng tại vị trí lõi thang máy

Hình 8.15 Phản lực đầu cọc THBAO max

Hình 8.16 Phản lực đầu cọc THBAO min

8.5.2 Kiểm tra ổn định nền móng lõi thang

8.5.2.1 Xác định khối móng quy ước

Góc ma sát trung bình của lớp đất mà cọc xuyên qua khối móng qui ước: i i tb i tb o tb l l

Kích thước khối móng quy ước theo hai phương:

Diện tích khối móng quy ước: Bqu,xLqu,y 14.29 26.29 375.75 m  2

Trọng lượng cọc: coc coc c s bt

Trọng lượng đài móng: dai d dai bt

Trọng lượng đất: dat tb qu qu coc bt dai bt

Trọng lướng khối móng quy ước: qu coc dai dat

8.5.2.2 Kiểm tra ổn định nền dưới khối móng quy ước

Theo mục 4.6.9 TCVN 9362-2012, Sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất tại đáy của móng khối qui ước:

II tc II II II II 0

 m1: Trị số điều kiện làm việc của đất nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình tác dụng qua lại nền Tra “Bảng 15 TCVN 9362 – 2012” ta có: Do đất nền tại đáy khối móng quy ước là sét độ sệt

Tiêu đề	Thiết kế chung cư Quang Trung - Nghệ An
Tác giả	Vũ Đức Phú
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thế Trưởng Phong
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	171
Dung lượng	11,81 MB