thiết kế tính toán chung cư sky 9 quận 9 tp thủ đức

Nội dung thực hiện đề tài: • Kiến trúc: Thể hiện các bản vẽ kiến trúc công trình • Kết cấu: Tính toán thiết kế sàn tầng điển hình sàn tầng 3 Tính toán thiết kế cầu thang bộ Tính toán thi

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

1.1.1 Mục đích xây dựng công trình

Để phát triển kinh tế xã hội một cách toàn diện, một quốc gia cần phải có cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi cho đời sống và sản xuất của người dân Đối với Việt Nam, là một quốc gia đang phát triển mạnh mẽ, việc cải thiện an sinh xã hội là vô cùng cần thiết, trong đó nhu cầu về nhà ở là một trong những nhu cầu cấp bách hàng đầu.

Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố Hồ Chí Minh thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất và có thời gian xây dựng Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm thành phố Hồ Chí Minh là hợp lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố Hồ Chí Minh và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng, các chung cư cao tầng,… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố Hồ Chí Minh không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố, đồng thời cũng là cơ hội tạo nên nhiều việc làm cho người dân

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài…

Chính vì thế, công trình chung cư cao tầng Sky 9 được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên Đây là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp… thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc, một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân

1.1.2 Vị trí và dặc điểm công trình 1

Dự án chung cư Sky 9 tọa lạc tại vị trí đắc địa thuộc Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh, sở hữu không gian thoáng đãng, bao quát toàn cảnh khu vực Vị trí này góp phần nâng tầm giá trị dự án, tạo nên sự hài hòa, hợp lý và hiện đại cho tổng thể quy hoạch khu dân cư, đồng thời mang đến cho cư dân tương lai một không gian sống lý tưởng, trong lành, đảm bảo cả về tính thẩm mỹ và chất lượng cuộc sống.

Công trình nằm trên trục đường giao thông chính nên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình Đồng thời, hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

Hình 1.1 Vị trí khu đất trên google maps

- Nội khu: nhà trẻ mầm non, trường cấp I, II, trung tâm thương mại, trung tâm y tế, hồ bơi và công viên cây xanh, thể dục thể thao

- Ngoại khu: siêu thị Lotte Mart, Co.op Mart, hệ thống các trung tâm thương mại hiện đại, các dịch vụ tài chính ngân hàng của khu đô thị mới Villa Park, SAFIRA Khang Điền, KCN Phú Hữu,…

1.1.2.3 Điều kiện tự nhiên a) Vị trí địa lý

Chung cư Sky 9 (Sky 9 Tower) tọa lạc tại Đường Liên Phường, Bình Trưng Đông,Phường Phú Hữu, Quận 9, Thành Phố Thủ Đức Địa giới hành chính của huyện như sau:

- Phía Bắc giáp Tỉnh Bình Dương

- Phía Đông giáp Tỉnh Đồng Nai

- Phía Nam giáp vành đai 2 và đường Võ Chí Công, cao tốc Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Giây

Quận 9 có địa hình tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho xây dựng và quy hoạch tổng thể Phía Tây tiếp giáp với Quận 2 và sông Sài Gòn Đất xây dựng bằng phẳng, không có công trình cũ hoặc ngầm bên dưới Điều kiện khí hậu và thủy văn của quận cũng phù hợp cho phát triển đô thị.

Khí hậu ở Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió nóng ẩm Đó là khí hậu nhiệt đới gió mùa ổn định, trong năm phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 kéo dài đến cuối tháng 10 dương lịch và mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến cuối tháng 3, độ ẩm tương đối trung bình từ 74,5% - 80% Hướng gió chính là gió mùa Tây-Tây Nam với tốc độ gió trung bình là 3,6m/s và gió mùa Bắc-Đông Bắc với tốc độ trung bình 2,4m/s Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 Số giờ nắng trung bình khá cao từ 160 – 270 giờ/tháng, số ngày mưa trung bình 159 ngày/năm, nhiệt độ trung bình năm từ 25 0 𝐶 − 28 0 𝐶

Thành phố Hồ Chí Minh hầu như không có gió bão, gió giật và gió xoáy; nếu có xuất hiện thì thường xảy ra vào đầu và cuối mùa mưa Tuy nhiên, Thành phố lại chiều ảnh hưởng triều cường mà biểu hiện là tình trạng ngập nước của một số tuyến đường tại Thành phố khi triều cường lên

Công trình dân dụng - cấp 2 (10.000 m 2  S sàn  30.000 m 2 hoặc 8  24 tầng)

Công trình gồm 1 tầng hầm và 22 tầng nổi Cốt +2.500m đặt tại mặt sàn tầng trệt Mặt đất tự nhiên tại cốt +0.00m Mặt sàn tầng hầm đặt tại cốt -2.50m Chiều cao công trình tính từ cốt sàn tầng trệt là 72.600m

Tầng hầm: thang máy được bố trí đối xứng, xung quanh là được sử dụng làm bãi giữ xe và các phòng kỹ thuật

Tầng trệt: được bố trí làm khu dịch vụ cộng đồng như siêu thị để phục vụ chon nhu cầu mua sắm và vui chơi của mọi người

Tầng điển hình 2-21: được sử dụng làm các tầng căn hộ chung cư, mỗi tầng có 12 căn hộ, mỗi căn hộ đều có khu vực vệ sinh, bếp riêng

2 Theo Phụ lục 2 - Thông tư số 06/2021/TT-BXD ngày 30/06/2021 của Bộ Xây dựng Error! Reference source not found

Hình 1.2 Mặt đứng công trình (trục 1 - 4)

Công trình có 1 tầng hầm

Hình 1.3 Mặt bằng tầng hầm

Công trình có 1 tầng trệt, 20 tầng điển hình, 1 tầng mái

Hình 1.5 Mặt bằng tầng điển hình 2 - 21

- Mặt đứng công trình có dạng hình chữ nhật với chiều cao tính từ cốt tầng trệt là 72.6m

- Mặt đứng với sự kết hợp hài hòa giữa các ô cửa kính cùng sơn nước của tường tạo nên một nét đẹp hiện đại và kết cấu vững chắc

Tên tầng Cao độ Tên tầng Cao độ

Công trình có chiều cao là 72.6m (tính từ cao độ ±0.000m)

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

Thiết kế tổng mặt bằng tuân thủ các quy định về số tầng, chỉ giới xây dựng và chỉ giới đường đỏ, diện tích xây dựng do cơ quan có chức năng lập Công trình có 1 khối chính 22 tầng kích thước theo 2 phương 44.85x40.3m Mặt bằng công trình được bố trí mạch lạc Hệ thống giao thông của công trình được tập trung ở khu trung tâm của công trình sảnh thang tầng, hệ thống giao thông đứng bao gồm 3 thang máy, 1 cầu thang bộ ở trung tâm công trình

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 25 và một cầu thang bộ một bên công tình phục vụ khu vực văn phòng và dân cư sinh sống trong công trình, …

Mặt bằng công trình được tổ chức như sau:

Tầng hầm nằm ở code cao độ -2.5m có chiều cao 4m dùng làm chỗ để xe đạp, xe máy và xe ôtô Được bố trí 2 ram dốc (i %) song song với nhau để đường giao thông trong hầm là 1 chiều, giảm thiểu va chạm giữa các phương tiện giao thông Ngoài ra tầng hầm còn bố trí các phòng kỹ thuật điện, nước và phòng dịch vụ giặt ủi cho chung cư

Tầng 1 nằm ở code cao độ +1.5m có chiều cao 5m được bố trí dịch vụ cửa hàng và các công năng dịch vụ tiện ích đi kèm (phòng thể thao) tạo khu sinh hoạt chung khối nhà, ngoài ra còn có phòng của ban quản lý chung cư, trung tâm thươg mại, hòm thư của từng căn hộ,… Tầng 2 - 21 chiều cao tầng 3.4m, mỗi tầng bố trí 8 căn hộ:

4 căn hộ A gồm: 1 phòng sinh hoạt chung, 2 phòng ngủ, 2 phòng vệ sinh

4 căn hộ B gồm: 1 phòng sinh hoạt chung, 2 phòng ngủ, 2 phòng vệ sinh

Các tầng chủ yếu sử dụng tường gạch chiều dày 100mm xây đặc hoặc rỗng ngăn cách các phòng Tường bao che và tường ngăn các căn hộ có chiều dày 200mm

1.2.2 Giải pháp mặt đứng và giao thông công trình

Công trình có hình khối kiến trúc hiện đại phù hợp với tính chất một chung cư cao cấp Với những nét ngang và thẳng đứng tạo nên sự bề thế vững vàng cho công trình, hơn nữa kết hợp với việc sử dụng các vật liệu mới cho công trình như đá Granite, gạch ốp cao cấp cùng với những mảng kính dày tạo vẻ sang trọng cho một công trình kiến trúc

Công trình tuy có chiều cao vượt trội so với các công trình lân cận song vẫn giữ được sự hai hòa với cảnh quan xung quanh vì có kiến trúc gọn gàng, mặt đứng đơn giản nhưng vẫn đảm bảo công năng cần thiết

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước Mái BTCT có lớp chống thấm và cách nhiệt Tường gạch, trát vữa, sơn nước

1.2.2.2 Giải pháp giao thông công trình

Giao thông ngang trong mỗi tầng là hệ thống hành lang giữa trong công trình thông suốt từ trên xuống, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ Ngoài ra còn có sảnh, hiên dùng làm mối liên hệ giao thông giữa các phòng trong một căn hộ Căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Mặt bằng có 1 thang bộ và 3 thang mái làm nhiệm vụ vừa là lối đi chính vừa để thoát hiểm Thang máy bố trí 3 thang được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 25m để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát hiểm nhanh nhất khi xảy ra sự cố

Căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

Chiều cao đối với tầng hầm: 4m; tầng điển hình: 3.4m; tầng 1: 5m

Chiều cao thông thủy của tầng điển hình:

1.2.4 Giải pháp kết cấu của kiến trúc

Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung (dầm + cột) - vách BTCT toàn khối chịu toàn bộ tải trọng đứng và ngang, tường ngăn đóng vai trò bao che không tham gia chịu lực

Với công trình này, hệ dầm và cột khá phức tạp do lưới cột không đều nhau nên việc phân chia sàn, bố trí dầm chính, dầm phụ, tính toán thiết kế kết cấu này gặp khó khăn

Cấu trúc chính của công trình bao gồm các căn hộ, được phân chia bằng tường gạch và bố trí xung quanh hành lang Sử dụng kết cấu khung bê tông cốt thép đổ toàn khối với chiều cao tầng điển hình là 3,4m và nhịp lớn nhất là 10m, sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối được áp dụng làm giải pháp kết cấu.

Giải pháp này có ưu điểm là tạo không gian đẹp, tận dụng không gian tốt (đặc biệt là không gian đứng), dễ bố trí các hệ thống kỹ thuật như điện, nước Dễ thi công, phù hợp với các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành

Mái phẳng bằng bêtông cốt thép và được chống thấm

Cầu thang bằng bêtông cốt thép toàn khối

Vật liệu mà kiến trúc lựa chọn là bê tông

Bể chứa nước mái bằng bêtông cốt thép, dùng để trữ nước, luân phiên cấp nước cho việc sử dụng của toàn bộ các tầng

Tường bao che và tường ngăn giữa các căn hộ dày 200mm, tường ngăn phòng dày 100mm

Dùng phương án móng cọc

1.2.5 Giải pháp kỹ thuật khác

Vì đặc điểm công trình nằm trong trung tâm thành phố, khói bụi và ô nhiểm không khí ảnh hưởng tới Nên dù có hệ thống không gió tự nhiên là các ban công và cửa sổ khung vực vùng biên mặt bằng nhưng vẫn bố trí đầy đủ hệ thông thông gió nhân tạo

Công trình sử dụng cửa kính là chủ yếu nên rất phù hợp với việc sử dụng điều hòa Hệ thống điều hòa đi đến từng căn hộ, hệ thống nguồn nóng được bố trí phù hợp ở những vị trí ngoài trời và không làm ảnh hưởng đến cảnh quan của công trình

KHÁI QUÁT VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

Hệ chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền nó xuống nền đất Theo TCXD 198 :1997, các hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung-vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp Việc lựa chọn hệ kết cấu dạng nào phụ thuộc vào điều kiện làm việc cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang như gió và động đất a) Hệ khung

Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, thích hợp với các công trình công cộng Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng nhưng lại có nhược điểm là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn Trong thực tế, hệ kết cấu khung được sử dụng cho các ngôi nhà dưới 20 tầng với cấp phòng chống động đất 7; 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất cấp 8; 10 tầng đối với cấp 9 b) Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng

Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo 1 phương, 2 phương hoặc liên kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng Đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này là khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các công trình cao trên 20 tầng Tuy nhiên, độ cứng theo phương ngang của các vách cứng tỏ ra là hiệu quả rõ rệt ở những độ cao nhất định, khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cứng phải có kích thước đủ lớn, mà điều đó thì khó có thể thực hiện được Trong thực tế, hệ kết cấu vách cứng được sử dụng có hiệu quả cho các ngôi nhà dưới 40 tầng với cấp phòng chống động đất cấp 7; độ cao giới hạn bị giảm đi nếu cấp phòng chống động đất cao hơn c) Hệ kết cấu khung – giằng (khung và vách cứng)

Hệ kết cấu khung – giằng (khung và vách cứng) được tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vực vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, là các khu vực có tường nhiều tầng liên tục Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Trong hệ thống kết cấu này, hệ thống vách chủ yếu chịu tải trọng ngang còn hệ thống khung chịu tải trọng thẳng đứng Hệ kết cấu khung - giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu này được sử dụng cho các ngôi nhà dưới 40 tầng với cấp phòng

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 30 chống động đất 7; 30 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất cấp 8; 20 tầng đối với cấp 9 d) Hệ kết cấu đặc biệt

Bao gồm hệ thống khung không gian ở các tầng dưới, phía trên là hệ khung giằng Đây là loại kết cấu đặc biệt, được ứng dụng cho các công trình mà ở các tầng dưới đòi hỏi các không gian lớn; khi thiết kế cần đặc biệt quan tâm đến tầng chuyển tiếp từ hệ thống khung sang hệ thống khung giằng Nhìn chung, phương pháp thiết kế cho hệ kết cấu này khá phức tạp, đặc biệt là vấn đề thiết kế kháng chấn

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính kinh tế của công trình Theo thống kê thì khối lượng bêtông sàn có thể chiếm 30 – 40% khối lƣợng bêtông của công trình và trọng lượng bêtông sàn trở thành một loại tải trọng tĩnh chính Công trình càng cao tải trọng này tích lũy xuống các cột (vách) tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột (vách), tăng tải trọng ngang do thành phần động của gió, động đất Vì vậy cần ưu tiên giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng

Các loại kết cấu đang được sử dụng rộng rãi hiện nay gồm: a) Hệ sàn sườn

Bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm: tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta Công nghệ thi công phong phú nên dễ dàng lựa chọn

Nhược điểm: khi nhịp lớn chiều cao dầm và độ võng của sàn rất lớn dẫn đến chiều cao tầng lớn, không tiết kiệm không gian sử dụng b) Sàn không dầm

Gồm các bản kê trực tiếp lên cột (vách) Ưu điểm: chiều cao kết cấu nhỏ, giảm được chiều cao công trình, tiết kiệm và dễ phân chia không gian sử dụng Thi công nhanh hơn so với sàn có dầm vì không mất công gia công cốp pha và cốt thép dầm, cốt thép sàn tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng cốp pha cũng thuận tiện hơn

Nhược điểm: các cột (vách) không có dầm liên kết với nhau vì vậy độ cứng sẽ nhỏ hơn so với sàn dầm, khả năng chịu lực theo phương ngang cũng kém hơn Thường tải trọng ngang sẽ để cho hệ vách chịu Ngoài ra sàn phải có chiều dày lớn để tăng khả năng chống chọc thủng và đảm bảo khả năng chịu uốn c) Sàn không dầm dự ứng lực

Gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có hoặc không có nấm), bản sàn được đặt cáp dự ứng lực Ưu điểm: giảm chiều dày bản sàn, giảm độ võng, giảm chiều cao công trình Phân chia không gian các khu chứa năng dễ dàng

Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng d) Sàn panel lắp ghép

Gồm những tấm panel được sàn xuất trong nhà máy, vận chuyển ra công trường lắp dựng rồi rải cốt thép và đổ bêtông bù Ưu điểm: khả năng vượt nhịp lớn, thời gian thi công nhanh

Nhược điểm: Kích thước cấu kiện lớn, quy trình tính toán phức tạp e) Sàn U-boot beton và bubble deck

Là hệ sàn phẳng gối lên các cột và hệ vách chịu lực Sử dụng các hộp rỗng hoặc quả bóng nhựa tái chế để thay thế phần bêtông không hoặc ít tham gia chịu lực ở bản sàn Ưu điểm: tăng khoảng cách lưới cột và khả năng vượt nhịp có thể lên tới 15m mà không cần dự ứng lực, giảm hệ tường, vách chịu lực

Nhược điểm: lý thuyết tính toán chưa phổ biến, khả năng chịu cắt, chịu uốn giảm so với sàn bêtông cốt thép có cùng độ dày

❖ Kết luận cho giải pháp kết cấu phần thân

Các hệ kết cấu theo phương đứng bao gồm: tường, vách cứng, lõi cứng

Các hệ kết cấu theo phương ngang bao gồm: sàn, dầm, dầm trực giao

Chúng liên kết với nhau tạo thành các hệ kết cấu chủ yếu làm xương sống chịu lực cho công trình Chúng liên kết với nhau và tạo thành kết cấu khung và có sơ đồ truyền tải trọng như sau:

Sàn với dầm là phần tử chịu tải trọng trực tiếp sau đó truyền xuống cột và cuối cùng là truyền xuống móng Công trình càng cao sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến phần móng sau này

GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

2.2.1 Yêu cầu về vật liệu

Vật liệu: tận dụng nguồn vật liệu của địa phương nơi công trình xây dựng, có giá thành hợp lý, đảm bảo về khả năng chịu lực và biến dạng

Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt

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

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

Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình

Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn nên dùng các vật liệu trên tạo điều kiện giảm đáng kể tải trọng do công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính

Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác được sử dụng như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao

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

𝑅 𝑏 : Cường độ chịu nén tính toán dọc trục của bê tông

𝑅 𝑏𝑡 : Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bê tông

𝐸 𝑏 : Modun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo

Rs: Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Rsc: Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Es: Modun đàn hồi của cốt thép

Các số liệu được tra theo bảng trong tiêu chuẩn TCVN 5574-2018

Bảng 2.1 Bảng thông số vật liệu sử dụng cho thiết kế

STT Cấu kiện Loại Thông số vật liệu

1 Bê tông dầm sàn, cầu thang, bể nước, đài móng B30

3 Cốt thép đai cột CB240-T RS = RSC = 210Mpa

4 Cốt thép chịu lực cho dầm, vách, sàn và lõi thang CB400-V RS = RSC = 350Mpa

YÊU CẦU CẤU TẠO

2.3.1 Lớp bê tông bảo vệ

Theo TCVN 5574:2018 Error! Reference source not found chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần phải đảm bảo được Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được xác định dựa theo các yêu cầu trong điều này có kể đến vai trò của cốt thép trong kết cấu (là cốt thép dọc chịu lực hoặc cốt thép cấu tạo), loại kết cấu (cột, bản sàn, dầm, các cấu kiện của móng, tường và các kết cấu tương tự), đường kính và loại cốt thép Giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê tông bảo vệ của cốt thép chịu lực (kể cả cốt thép nằm ở mép trong của các cấu kiện rỗng tiết diện vành khuyên hoặc tiết diện hộp) Đối với các cấu kiện lắp ghép thì giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép chịu lực nêu trong Bảng 19 được lấy giảm bớt 5 mm Đối với cốt thép cấu tạo thì giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê tông bảo vệ được lấy giảm bớt 5 mm so với giá trị yêu cầu đối với cốt thép chịu lực Trong mọi trường hợp, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cũng cần được lấy không nhỏ hơn đường kính thanh cốt thép và không nhỏ hơn 10 mm Trong các kết cấu

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 34 một lớp làm từ bê tông nhẹ và bê tông rỗng có cấp độ bền chịu nén từ B7,5 trở xuống thì chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn 20 mm, còn đối với các tấm tường ngoài (không có lớp trang trí) – không nhỏ hơn 25 mm Trong các kết cấu một lớp làm từ bê tông tổ ong thì chiều dày lớp bê tông bảo vệ trong mọi trường hợp cần được lấy không nhỏ hơn 25 mm

Sự làm việc đồng thời của cốt thép với bê tông

Sự neo cốt thép trong bê tông và khả năng bố trí các mối nối của các chi tiết cốt thép

Tính toàn vẹn của cốt thép dưới tác động của môi trường xung quanh (kể cả khi có môi trường xâm thực)

Khả năng chịu lửa của kết cấu

Bảng 2.2 Lớp bê tông bảo vệ

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ

2 Kết cấu tiếp xúc với đất có bê tông lót 25mm

2.3.2 Khoản cách thông thủy giữa các thanh thép

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh thép cần được lấy sao cho đảm bảo sự làm việc đồng thời giữa cốt thép với bê tông và có kể đến sự thuận tiện khi đổ và đầm hỗn hợp bê tông, không nhỏ hơn đường kính lớn nhất của thanh cốt thép, đồng thời không nhỏ hơn:

➢ 25 mm – đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông

➢ 30 mm – đối với các thanh cốt thép trên được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông

➢ 50 mm – đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành ba lớp trở lên (trừ các thanh của hai lớp dưới cùng) và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông, cũng như đối với các thanh nằm theo phương đứng trong lúc đổ bê tông

BỐ TRÍ KẾT CẤU CHỊU LỰC

2.4.1 Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu

Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau: Đơn giản, rõ ràng Nguyên tắc này đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy kiểm soát được Thông thường kết cấu thuần khung sẽ có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn so với hệ kết cấu vách và khung vách….là loại kết cấu nhạy cảm với biến dạng

Truyền lực theo con đường ngắn nhất Nguyên tắc này đảm bảo cho kết cấu làm việc hợp lý, kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép cần ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, tránh những kết cấu treo chịu kéo, tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ kết cấu

TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG

CƠ SỞ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Error! Reference source not found

- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 Error! Reference source not found

- Cataloge vật liệu sử dụng trong công trình

- Theo yêu cầu và công năng sử dụng mà chủ đầu tư đưa ra (nếu có)

+ Sàn được xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó Biến dạng dọc trục của sàn dầm được bỏ qua

+ Chuyển vị ngang của mọi điểm trên sàn là như nhau

+ Thân công trình được xem là ngàm vào móng tại vị trí mặt trên của đài móng

- Phương pháp phân tích kết cấu:

Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu hiện nay, các phần mềm này được viết dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn

Phần mềm sử dụng tính toán

- Phân tích dao động cho hệ công trình

- Kiểm tra ổn định tổng thể cho công trình khi chịu tác động của tải trọng gió

- Tính toán dầm bể nước mái

- Tính toán bể nước mái

- Kiểm tra độ võng sàn

- Giải nội lực cho cấu kiện sàn

Các yêu cầu cơ bản khi tính toán

Kết cấu bê tông cốt thép phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo độ bền (các trạng thái giới hạn thứ nhất) và đáp ứng điều kiện sử dụng bình thường (các trạng thái giới hạn thứ hai)

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, tải trọng được phân chia thành hai loại chính dựa trên thời hạn tác dụng: tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời Tải trọng thường xuyên duy trì tác dụng trong một khoảng thời gian dài liên tục, còn tải trọng tạm thời bao gồm tải trọng tác dụng trong thời gian ngắn hạn (từ vài ngày đến vài tháng) và tải trọng đặc biệt (chỉ xuất hiện trong những trường hợp bất thường như động đất, bão).

Khi tính toán thiết kế một công trình cần quan tâm đến 2 đặc trưng cơ bản của tải trọng là tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán dùng để tính với trạng thái giới hạn thứ nhất (trạng thái giới hạn về cường độ), tải trọng tiêu chuẩn dùng để tính với trạng thái giới hạn thứ hai (trạng thái giới hạn sử dụng)

Tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn có mối quan hệ thông qua hệ số vượt tải Khi tính toán theo 2 trạng thái giới hạn trên, hệ số vượt tải được lấy theo các mục

Khi độ bền mỏi lấy bằng 1 (2.2.1.2 – TCVN 2737:1995)

Khi tính toán theo biến dạng và chuyển vị lấy bằng 1 nếu tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và nền móng không đề ra các giá trị khác (2.2.1 – TCVN 2737:1995)

Trọng lượng bản thân các phần công trình, bao gồm các khối lượng kết cấu chịu lực và bao che Khối lượng và áp lực đất

Tải trọng tác dụng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình

Tải trọng tạm thời dài hạn được định nghĩa và mô tả trong điều 2.3.4 của TCVN 2737-

1995 Error! Reference source not found Ví dụ bao gồm trọng lượng và tác động của thiết bị và máy móc trong suốt quá trình sử dụng, tác động do thay đổi nhiệt độ, độ ẩm… Các thành phần dài hạn của hoạt tải sử dụng là một loại tải trọng tạm thời dài hạn

Tải trọng tạm thời ngắn hạn được định nghĩa và mô tả trong điều 2.3.5 của TCVN 2737-

1995 Error! Reference source not found Ví dụ bao gồm khối lượng người, vật liệu sửa chữa, phụ kiện, dụng cụ và đồ lắp ráp trong phạm vi phục vụ và sửa chữa thiết bị, tải trọng gió Tải trọng sinh ra khi chế tạo, vận chuyển và xây lắp các kết cấu xây dựng

Các tải trọng đặc biệt được định nghĩa và mô tả trong điều 2.3.6 của TCVN 2737-1995 Error! Reference source not found Bao gồm tải trọng do nổ, tải trọng do vi phạm nghiêm trọng quá trình công nghệ, do thiết bị trục trặc, hư hỏng tạm thời Tác động của biến dạng nền gây ra do thay đổi cấu trúc đất (sụt lở hoặc lún ướt)…

Tải trọng động đất sẽ được xem xét và tính toán theo TCVN 9386:2012 Error! Reference source not found

Là tải trọng có thể không có trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng

Bao gồm: tải trọng tạm thời dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn và tải trọng đặc biệt

Tải trọng tạm thời dài hạn: khối lượng vách ngăn tạm thời; khối lượng các thiết bị cố định; tác động của biến dạng nền kèm theo sự thay đổi cấu trúc của đất; tác động do thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của vật liệu

Tải trọng tạm thời ngắn hạn: khối lượng người; vật liệu sửa chữa; tải trọng sinh ra khi chế tạo, vận chuyển, xây lắp và tải trọng gió

Tải trọng đặc biệt: tải trọng động đất, …

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN

LỰA CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN

Hình 4.1 Tổng quan kết cấu công trình

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 40 4.1.1 Mặt bằng kết cấu dầm sàn

Hình 4.2 Mặt bằng kết cấu tầng hầm

Hình 4.3 Mặt bằng kết cấu tầng trệt

Hình 4.4 Mặt bằng kết cấu tầng điển hình 4.1.2 Sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện

4.1.2.1 Giải pháp kết cấu ngang (sàn, dầm)

❖ Sơ bộ chiều dày sàn s 1 h Dl

3 Tham khảo Error! Reference source not found.: Mục 9.4; Cấu kiện cơ bản theo TCXDVN 356 – 2005, tác giả:

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 43 m 0 35 sàn 1 phương (l 2 2l 1 ) m @50 sàn 2 phương (l 2 2l 1 ) m 15 bản công sôn l1: Nhịp theo phương cạnh ngắn

D =0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng

Ghi chú: m chọn lớn hay nhỏ phụ thuộc vào ô bản liên tục hay ô bản đơn s min h 50mm đối với mái bằng s min h 50mm đối với mái bằng s min h 60mm đối với nhà dân dụng s min h 70mm đối với sàn nhà công nghiệp

Kích thước ô sàn lớn nhất trong công trình 𝑙 1 × 𝑙 2 = 8𝑚 × 10𝑚

Chiều dày sơ bộ sàn:

Bảng 4.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn các tầng công trình

Tên tầng Chiều dày sàn sơ bộ

❖ Sơ bộ tiết diện dầm khung 4

Kích thước tiết diện dầm sơ bộ theo 2 điều kiện độ võng và điều kiện độ bền: d n

4 Tham khảo Error! Reference source not found.: Mục 9.4; Cấu kiện cơ bản theo TCXDVN 356 – 2005, tác giả:

Kích thước tiết diện dầm được xác định sơ bộ theo nhịp dầm để đáp ứng yêu cầu thông thuỷ về chiều cao tầng và đảm bảo khả năng chịu lực cần thiết.

12) × 10000 = (625 ÷ 833.33)𝑚𝑚 Trong đó : L là nhịp của dầm chính, L = 10 m

Chọn kích thước dầm chính là (300x700) mm

Trong đó : l là nhịp của dầm phụ, l = 10 m

Chọn kích thước dầm phụ là (200x500) mm

Bảng 4.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

4.1.2.2 Giải pháp kết cấu đứng (vách cứng, lõi cứng)

Chiều dày vách của lõi cứng lựa chọn sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng,… đồng thời đảm bảo các điều quy định theo mục 3.4.1 Error! Reference source not found

Diện tích mặt cắt ngang của vách xác định theo công thức: vl vl st

Fvl: diện tích mặt cắt ngang của vách fvl: 0.015

Fst: diện tích sàn tầng điển hình Độ dày của thành vách (t) chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

Sơ bộ chiều dày cho tất cả các vách và lõi: t = 300mm

4.1.3 Sơ bộ tiết diện cột

Do hệ lưới cột đối xứng, đó ta chỉ cần tính 2 cột: C1, C2

Do sở hữu mặt bằng công trình hình vuông, các kỹ sư đã lựa chọn tiết diện cột hình vuông đồng nhất cho toàn bộ công trình Để tối ưu hóa tính toán, các cột điển hình được chọn để xác định tiết diện, các cột còn lại có thiết kế đối xứng với tiết diện tương tự.

Kích thước tiết diện cột lựa chọn theo lực dọc sơ bộ tác dụng lên cột theo công thức sau:

𝑵 = 𝒒 𝒕𝒄 ∑ 𝑺 𝒏 𝟏 𝒊 là lực dọc sơ bộ tác dụng lên tiết diện cột đang xét;

𝒒 𝒕𝒄 là tải trọng tiêu chuẩn phân bố trên sàn, lấy 𝑞 𝑡𝑐 = 10 ÷ 14 𝑘𝑁/𝑚 2 ;

5 Theo công thức trong mục 3.4.1 - TCXD 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

∑ 𝑺 𝟏 𝒊 là tổng diện chịu tải của cột ở các tầng phía trên tiết diện đang xét;

𝛾 𝑏 , 𝑅 𝑏 là hệ số điều kiện làm việc và cường độ chịu nén tính toán của bê tông; k là hệ số kể đến ảnh hưởng của moment uốn: 𝑘 = 0.9 ÷ 1.5

Với cột biên nên chọn k=1.2

Kích thước sơ bộ tiết diện cột chọn được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 4.1 Thống kê tiết diện cột C1

Bảng 4.2 Thống kê tiết diện cột C2

Bảng 4.3 Thống kê tiết diện cột sơ bộ cho các tầng

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu sàn, dầm, cột… trọng lượng tường xây trên dầm, tường xây trên sàn, trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn…

Chiều dày của các lớp cấu tạo sàn căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, hệ số tin cậy căn cứ theo

TCVN 2737-1995 Error! Reference source not found Tùy thuộc vào công năng sử dụng của từng ô sàn

Khi mô hình trong Etabs, trọng lượng bản thân kết cấu (SW) sẽ do phần mềm tự tính

Trọng lượng bản thân các lớp hoàn thiện ta tự tính và nhập vào mô hình

Do để đơn giản hóa quá trình nhập tải trọng vào mô hình kết cấu, các lớp cấu tạo có thể quy đổi về cùng một hệ số vượt tải.

Tĩnh tải được xác định theo công thức sau: 𝑔 = ∑ 𝛾 𝑖 1 𝑖 𝛿 𝑖 𝑛 𝑖

𝛾 𝑖 : là trọng lượng riêng của lớp thứ i

𝛿 𝑖 : chiều dày của lớp thứ i

𝑛 𝑖 : hệ số tin cậy của lớp thứ i

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 50 a) Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn:

Bảng 4.4 Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn tầng hầm

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/𝒎 𝟑 )

Tải trọng tính toán (kN/𝒎 𝟑 )

Tĩnh tải hoàn thiện với hệ số vượt tải trung bình 1.2 6.09 7.31

Bảng 4.5 Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn tầng 1

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/𝒎 𝟑 )

Tải trọng tính toán (kN/𝒎 𝟑 )

Tĩnh tải hoàn thiện với hệ số vượt tải trung bình 1.2 6.07 7.16

Bảng 4.6 Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn tầng điển hình

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/𝒎 𝟑 )

Tải trọng tính toán (kN/𝒎 𝟑 )

Tĩnh tải hoàn thiện với hệ số vượt tải trung bình 1.2 4.82 5.78

Bảng 4.7 Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn tầng thượng và mái

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/𝒎 𝟑 )

Tải trọng tính toán (kN/𝒎 𝟑 )

Tĩnh tải hoàn thiện với hệ số vượt tải trung bình 1.2 5.375 6.45

Bảng 4.8 Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn vệ sinh, lô gia

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/𝒎 𝟑 )

Tải trọng tính toán (kN/𝒎 𝟑 )

Tĩnh tải hoàn thiện với hệ số vượt tải trung bình 1.2 4.46 5.35 b) Tải tường xây trên dầm, sàn

Tải tường được chia ra làm hai loại: tải được gán lên dầm (tiêu chuẩn) và tải được gán lên các sàn (tiêu chuẩn)

Tải trọng do tường tác dụng lên dầm được tính:

Trong đó: n: hệ số vượt tải (xác định theo TCVN 2737:1995); b: bề dày tường, vách kính; h: chiều cao tường, vách kính; γ: trọng lượng riêng của loại vật liệu

Tường xây trên dầm tầng hầm:

Tường xây trên dầm tầng trệt:

Tường xây trên dầm tầng điển hình:

Bảng 4.9 Tải tường xây tác dụng lên dầm, sàn

Chiều cao tường ht = h - hd,s

Hệ số trừ cửa lấy theo thực tế (trừ 20% tức 0.8 đối với tường đi qua cửa 2 cánh, 10% tức 0.9 đối với tường đi qua cửa 1 cánh), thiên về an toàn hệ số trừ cửa bằng 1

Tường trên dầm gán trực tiếp trên dầm, tường trên sàn gán lên dầm ảo trong Model Etabs, vị trí tường xây trên Model Etabs khớp với vị trí tường trong bản vẽ kiến trúc

Hoạt tải tác dụng lên công trình căn cứ theo TCVN 2737 – 1995 6 và công năng từng khu vực công trình, giá trị hoạt tải cho từng khu chức năng như sau:

Bảng 4.10 Hoạt tải tác dụng lên sàn

STT Tên sàn Giá trị tiêu chuẩn

5 Mái bằng có sử dụng 1.5 1.3 1.95

6 Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.975

6 Theo điều 4.3.1, bảng 3, tiêu chuẩn Error! Reference source not found

7 Giá trị hệ số độ tin cậy lấy theo điều 4.3.3, tiêu chuẩn Error! Reference source not found

4.1.5 Tải trọng ngang (tải trọng gió)

4.1.5.1 Tính toán tải trọng gió theo TCVN 2737:1995

Tải trọng gió lên công trình gồm có hai thành phần: tĩnh và động Thành phần động của tải trọng gió được kể đến với công trình nhà nhiều tầng cao trên 40m Tải trọng gió được quy về lực tập trung đặt tại từng mức sàn

Giá trị và phương tính toán thành phần tĩnh tải trong gió được xác định theo các điều khoản ghi trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 Error! Reference source not found

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

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

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

Tải trọng động thay đổi theo thời gian về độ lớn, phương, chiều và điểm đặt lên công trình dẫn đến sự thay đổi về ứng xử của công trình Vì vậy kết quả phân tích các giá trị cần biết của kết cấu về nội lực và chuyển vị là những giá trị có hàm theo biến thời gian

Vì kết cấu có khối lượng nên khi chuyển động có gia tốc sẽ phát sinh lực quán tính

Do đó phải kể đến lực quán tính trong phương trình tính toán

Các giả thuyết khi tính toán bài toán động

Sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó

Khối lượng toàn bộ của một tầng được tập trung tại một điểm và đặt tại cao trình sàn

Sơ đồ tính được chọn là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng

Hình 4.5 Sơ đồ tính toán động học

Vì công trình nhà cao tầng có nhiều điểm tập trung khối lượng, việc tính toán trở nên phức tạp nên sử dụng phần mềm Etabs 2019 để xác định các dạng dao động riêng, chu kỳ và tần số dao động của công trình

Tính toán các dạng dao động riêng

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Theo mục 2.4 TCVN 2737:1995 Error! Reference source not found., tùy thành phần các tải trọng tính đến, tổ hợp tải trọng gồm có tổ hợp có bản và tổ hợp đặc biệt

Tổ hợp tải trọng cơ bản gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn

Tổ hợp tải trọng đặc biệt là tổ hợp bao gồm các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời dài hạn, một trong các tải trọng tạm thời ngắn hạn có thể xảy ra và một tải trọng đặc biệt Trong trường hợp tổ hợp tải trọng đặc biệt do tác động nổ hoặc do va chạm của phương tiện giao thông với kết cấu công trình được phép bỏ qua tải trọng tạm thời ngắn hạn theo mục 2.3.5 TCVN 2737:1995.

Tổ hợp trọng cơ bản có một tải trọng tạm thời thì lấy giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ

Tổ hợp tải trọng cơ bản có từ hai tải trọng trở lên thì lấy giá trị tính toán của tải trọng tạm thời hoặc các nội lực tương ứng của chúng phải được nhân với hệ số tổ hợp như sau:

Tổ hợp tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn nhân với hệ số

Khi có thể phân tích ảnh hưởng riêng biệt của từng tải trọng tạm thời ngắn hạn lên nội lực, chuyển vị trong các kết cấu và nền móng thì tải trọng có ảnh hưởng lớn nhất không giảm, tải trọng thứ hai nhân với hệ số 0.8; các tải trọng còn lại nhân với hệ số 0.6

Tổ hợp tải trọng đặc biệt có hai tải trọng tạm thời thì giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ

Tổ hợp tải trọng đặc biệt có hai tải trọng tạm thời trở lên, giá trị tải trọng đặc biệt được lấy không giảm, giá trị khi tính toán của tải trọng tạm thời hoặc nội lực tương ứng của chúng được nhân với hệ số tổ hợp như sau: tải trọng tạm thời dài hạn nhân với hệ số 1 = 0.95, tải trọng tạm thời ngắn hạn nhân với hệ số 2 = 0.8, trừ những trường hợp đã được nói trong tiêu chuẩn thiết kế các công trình trong vùng động đất hoặc các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và nền móng khác

Việc phân tích và tính toán kết cấu sẽ được thực hiện cho trường hợp độ cứng công trình lấy bằng 100%:

Tải trọng xét đến là các tải trọng tiêu chuẩn: SW, SDL,SDWall, LL, WX, WY Tính toán nội lực và cốt thép cho kết cấu

4.2.2 Các loại tải trọng (Load Patterns)

Bảng 4.28 Các loại tải trọng thiết lập trong mô hình Etabs

Tải trọng Loại tải trọng Hệ số Ghi chú

SW DEAD 1 Trọng lượng bản thân (Self weight)

SDL SUPER DEAD 0 Tải trọng lớp hoàn thiện (Imposed dead load) SDWall SUPER DEAD 0 Tải trọng tường xây (Brick wall load)

LL=2 LIVE 0 Hoạt tải lớn hơn 2 kN/m2 (Live load)

WX WIND 0 Tải gió tĩnh theo phương X (Wind load)

WXX WIND 0 Tải gió tĩnh theo phương -X (Wind load)

WY WIND 0 Tải gió tĩnh theo phương Y (Wind load)

WYY WIND 0 Tải gió tĩnh theo phương -Y (Wind load)

WDX WIND 0 Tải gió động phương X (Wind load)

WDY WIND 0 Tải gió động phương Y (Wind load)

EX SEISMIC 0 Tải trọng động đất theo phương X (Earthquake load)

EY SEISMIC 0 Tải trọng động đất theo phương Y (Earthquake load)

4.2.3 Các trường hợp tải trọng trung gian

Bảng 4.29 Các loại tải trọng trung gian thiết lập trong mô hình Etabs

Ký hiệu Loại Thành phần Ý nghĩa

Add SW, SDL, WAL Tĩnh tải tiêu chuẩn

1.1(SW), 1.2(SDL), 1.1(WAL) Tĩnh tải tính toán

Ký hiệu Loại Thành phần Ý nghĩa

Add LL1.3, LL1.2 Hoạt tải tiêu chuẩn

Add 1.3(LL1.3), 1.2(LL1.2) Hoạt tải tính toán

Add WTX, WDX Tải trọng gió theo phương X tiêu chuẩn

Add 1.2(WTX), 1.2(WDX) Tải trọng gió theo phương X tính toán

Add WTXX, WDX Tải trọng gió theo phương -X tiêu chuẩn

Add 1.2(WTXX), 1.2(WDX) Tải trọng gió theo phương -X tính toán

Add WTY, WDY Tải trọng gió theo phương Y tiêu chuẩn

Add 1.2(WTY), 1.2(WDY) Tải trọng gió theo phương Y tính toán

Add WTYY, WDY Tải trọng gió theo phương -Y tiêu chuẩn

Add 1.2(WTYY), 1.2(WDY) Tải trọng gió theo phương -Y tính toán

Add EX, 0.3(EY) Tải trọng động đất phương X

Add 0.3(EX), EY Tải trọng động đất phương Y

4.2.4 Các tổ hợp tải trọng

Theo trạng thái giới hạn thứ hai

Bảng 4.30 Các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn thiết lập trong mô hình Etabs

Theo trạng thái giới hạn thứ nhất

Bảng 4.31 Các tổ hợp tải trọng tính toán thiết lập trong mô hình Etabs

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH

4.3.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

Theo chỉ dẫn tại Bảng M.4_TCVN 5574:2018 Error! Reference source not found., chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của tòa nhà cao tầng đối với kết cấu khung - vách khi phân tích theo phương pháp đàn hồi phải thỏa mãn điều kiện   H

   = 500 và chỉ kiểm tra đối với tải trọng gió

Chuyển vị giới hạn theo phương ngang của nhà cao tầng là [𝑓 𝑢 ] = ℎ

500 h là chiều cao công trình tính từ cos mặt móng Xét với tầng mái: h = 71.1m

500 = 142.2 𝑚𝑚 Chuyển vị ngang lớn nhất tại TẦNG 21 của công trình ứng với tổ hợp ES được xuất từ phần mềm tính toán ETABS

Bảng 4.32 Chuyển vị đỉnh công trình ứng với tổ hợp ES

Từ Bảng kết quả cho thấy chuyển vi ngang lớn nhất của TẦNG 21 là 36.195mm < 142.2mm Vậy công trình thỏa chuyển vị đỉnh

4.3.2 Kiểm tra gia tốc đỉnh công trình

Theo chỉ dẫn tại mục 2.6.3 TCVN 198:1997 Error! Reference source not found.,theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió có giá trị nằm trong giới hạn cho phép:

y : Giá trị tính toán của gia tốc cực đại

  y : Giá trị cho phép của gia tốc, lấy bằng 150mm/s 2 Để xác định giá trị tính toán của gia tốc cực đại, gần đúng ta có thể dựa vào lý thuyết dao động điều hòa, trong đó căn cứ vào chu kỳ dao động riêng thứ nhất của công trình và chuyển vị đỉnh lớn nhất của công trình dưới tác dụng của tải trọng gió

Trong đó: f: tầng số dao động dạng 1

Aw: chuyển vị của gió động

Bảng 4.33 Kiểm tra gia tốc đỉnh công trình

Tần số Chuyển vị đỉnh Gia tốc [Gia tốc]

4.3.3 Kiểm tra chuyển vị tương đối giữa các tầng

Theo bảng M.4, TCVN 5574:2018, chuyển vị giới hạn theo phương ngang Drift của một tầng nhà nhiều tầng là: [𝑫𝒓𝒊𝒇𝒕] = 𝟓𝟎𝟎 𝒉 h là chiều cao một tầng

→ Chuyển vị ngang tương đối cho phép giữa các tầng là

Chuyển vị lệch tầng lớn nhất của công trình ứng với tổ hợp SDrift được xuất từ phần mềm tính toán ETABS

Bảng 4.34 Chuyển vị tương đối giữa các tầng

Nhận xét: Từ bảng kết quả cho thấy chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng lớn nhất là 0.000619 < 0.0068

Vậy công trình thỏa chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

4.3.4 Kiểm tra khả năng chống lật của công trình

Theo Mục 3.2 - TCVN 198:1997, đối với nhà cao tầng bê tông cốt thép 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

Với công trình Sky 9, ta có tỉ lệ: 𝐻

30 = 2.47 < 5 do đó không cần kiểm tra khả năng chống lật cho công trình

Vậy công trình thỏa các điều kiện về ổn định

4.3.5 Kiểm tra hiệu ứng P-DELTA

Hiệu ứng P-Delta (còn gọi là hiệu ứng bậc 2) là hiện tượng biến dạng của kết cấu chịu tác động của ngoại lực, gây nên sự thay đổi trong sơ đồ tính toán và dẫn đến sinh ra nội lực thứ cấp.

Phương pháp kiểm tra được quy định tại mục 4.4.2.2, TCVN 9386:2012

Không cần xét đến các hiệu ứng bậc 2, nếu tại tất cả các tầng thoả mãn điều kiện sau: tot r tot θ = (P d ) / (V h) 0.10

Trong đó: θ là hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

Ptot là tổng tải trọng tường tại tầng đang xét và các tầng bên trên nó khi thiết kế chịu động đất dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng Được xác định như hiệu của các chuyển vị ngang trung bình ds tại trần và sàn tầng đang xét

Vtot là tổng lực cắt tầng do động đất gây ra h là chiều cao tầng

Các điều kiện kiểm tra:

 0.1: Không cần xét đến hiệu ứng bậc 2;

0.1  0.2: Có thể lấy gần đúng các hiệu ứng bậc 2 bằng cách nhân hệ số

1−Giá trị của hệ số θ không vượt quá 0.3

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG SÀN

5.1.1 Lý thuyết tính toán Độ võng của sàn được xét sự tác dụng dài hạn của tải trọng (xét đến sự từ biến của vật liệu) nghĩa là xét độ võng trong giai đoạn sử dụng

Theo TCVN 5574-2018, độ võng của sàn được kiểm tra theo công thức : fm = f1 – f2 + f3 ≤ [∆]

[∆] – độ võng giới hạn của sàn f1 – độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng f1 = 1SW + 1SDL + 1LL f2 – độ võng do tác dụng ngắn hạn của tĩnh tải và hoạt tải dài hạn f2 = 1SW + 1SDL + 0.5LL f3 – độ võng do tác dụng dài hạn của tĩnh tải và hoạt tải dài hạn f3 = φb,cr(1SW + 1SDL + 0.5LL) φb,cr = 1.6 là hệ số từ biến của bê tông cấp độ bền B30 Độ võng giới hạn được quy định trong bảng M.1 – TCVN 5574 -2018 Độ võng ở giai đoạn sử dụng: ∆max ≤ [∆] = Lmin/227 (vì Lmin = 8m)

∆max là độ võng ở gian đoạn sử dụng (xuất ra từ phần mềm Safe với tổ hợp tải trọng

DV = 1.6SW + 1.6SD + 1.3LL với SW là trọng lượng bản thân sàn, SDL là tải hoàn thiện của sàn, LL là hoạt tải lên sàn)

Lmin là chiều dài cạnh nhỏ của ô sàn lớn nhất trong mặt bằng điển hình

5.1.2 Xác định độ võng sàn bằng phần mềm SAFE

Tạo các tổ hợp cần kiểm tra võng và toàn bộ tải trọng tác dụng lên sàn trong SAFE:

Hình 5.2 Tạo tổ hợp tải tiêu chuẩn trong SAFE

Tạo tổ hợp TAI TINH TOAN = 1.6SW + 1.6SDL +1.3LL để kiểm tra độ võng sàn:

Hình 5.3 Tạo tổ hợp kiểm tra độ võng trong SAFE

Hình 5.4 Gán tải tường vào sàn trong SAFE

Chạy mô hình và kiểm tra độ võng sàn:

Vậy thoả điều kiện độ võng ở giai đoạn sử dụng

NỘI LỰC Ô SÀN TÍNH BẰNG PHẦN MỀM SAFE

5.2.1 Chia các dải Strip theo 2 phương

Hình 5.6 Dãi Strip theo phương X

Hình 5.7 Dãi Strip theo phương Y

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 101 5.2.2 Nội lực ô sàn

Hình 5.8 Moment max dải phương X (kN.m)

Hình 5.9 Moment max dải phương Y (kN.m)

Cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh mỗi phương, sau đó tính toán và bố trí thép đều cho ô bản

Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B30, bảng E.2 TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế

Xác định được các thông số 𝜉 𝑅 = 0.604; 𝛼 𝑅 = 0.42 đối với nhóm cốt thép CB400-V

Giả thiết khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cắt thép chịu kéo là a = 25mm

350 = 2.64% đối với nhóm cốt thép CB400-V Chiều cao làm việc của tiết diện: ℎ 0 = ℎ − 𝑎 = 140 − 25 = 115 (𝑚𝑚)

Tính toán như tương tự ở trên ta được bảng kết quả:

Bảng 5.10 Kết quả tính thép phương X

M b h a ho   As tt Thép chọn Asc c

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

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 106 Bảng 5.11 Kết quả tính thép phương Y

M b h a ho   As tt Thép chọn Asc c

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

KIỂM TRA NỨT CHO SÀN

Theo mục 8.2.2.1.1 TCVN 5574:2018: Tính toán theo sự hình thành vết nứt của cấu kiện bê tông cốt thép được tiến hành trong các trường hợp khi mà điều kiện sau được tuân thủ:

M là mô men uốn do ngoại lực đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng cuả momen uốn và đi qua trọng tâm tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện

𝑀 𝑐𝑟𝑐 = 𝑅 𝑏𝑡,𝑠𝑒𝑟 × 𝑊 𝑝𝑙 là mô men uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt

𝑅 𝑏𝑡,𝑠𝑒𝑟 là cường độ chịu kéo tính toán của bê tông theo trạng thái giới hạn II

𝑊 𝑝𝑙 Moment kháng uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng

𝛾 hệ số lấy bằng 1,3 (mục 8.2.2.2.4 TCVN 5574:2018)

𝑊 𝑟𝑒𝑑 là moment kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của tiết diện, được xác định theo (mục 8.2.2.2.5 TCVN 5574:2018)

Khi 𝑀 > 𝑀 𝑐𝑟𝑐 thì cấu kiện xuất hiện vết nứt, cần kiểm tra bề rộng vết nứt

Theo Bảng 17 - TCVN 5574:2018 chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép theo điều kiện đảm bảo tính toàn vẹn cho cốt thép là:

Chiều rộng vết nứt dài hạn được xác định theo công thức:

Chiều rộng vết nứt ngắn hạn được xác định theo công thức:

𝑎 𝑐𝑟𝑐,1 : là chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn;

𝑎 𝑐𝑟𝑐,2 : là chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn);

𝑎 𝑐𝑟𝑐,3 : là chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn.

NEO, NỐI CỐT THÉP

Cường độ bám dính tính toán của bê tông với bê tông, với giả thuyết là độ bám dính này phân bố theo chiều dài neo, được xác định theo công thức sau: bond 1 2 bt

Rbt: Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông;

1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của bề mặt cốt thép, có giá trị bằng 2;

2: Hệ số kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép:

30 Tra theo mục 10.3.5.4 Error! Reference source not found

+ Khi đường kính cốt thép nhỏ hơn hoặc bằng 32mm: 1;

+ Khi đường kính cốt thép lớn hơn 32mm: 0.9;

Chiều dài neo cơ sở cần để truyền lực trong cốt thép với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rb vào bê tông được xác định theo công thức: s s

Rs: Cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép;

As: Diện tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép; us: Chu vi tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép

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 sau: s,cal an neo 0,an s,ef

As,cal, As,ef: Diện tích tiết diện ngang của cốt thép lần lược theo tính toán và theo thực tế Lấy s,cal s,ef

A = αneo: Hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái áp 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 Đối với cốt thép không ứng suất trước, khi neo các thanh thép có gân với các đầu để thẳng (neo thẳng) hoặc neo cốt thép trơn có móc hoặc uốn chữ U mà không có các chi tiết bổ sung thì lấy α = 1 đối với các thanh cốt thép chịu kéo và lấy α = 0.75 đối với các thanh thép chịu nén

Trong mọi trường hợp, chiều dài neo thực tế lấy không nhở hơn 15ds và 200mm, còn đối với cốt thép không ứng suất trước thì còn phải không nhỏ hơn 0.3L0,an

31 Tra theo mục 10.3.5.4 Error! Reference source not found

32 Tra theo mục 10.3.5.5 Error! Reference source not found

Mối nối chồng (không hàn) cốt thép thanh được sử dụng khi nối các thanh thép đường kính không lớn hơn 40mm

Các mối nối cốt thép thanh chịu kéo hoặc chịu nén phải có chiều dài nối chồng không nhỏ hơn giá trị chiều dài Llap xác định theo công thức: s,cal lap noi 0,an s,ef

Trong đó: αnoi: là hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của cốt thép, giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng nối các thanh thép trong tiết diện này, khoảng cách giữa các thanh thép được nối

Khi nói cốt thép có gân với các đầu để thẳng, cũng như nối các thanh thép trơn có móc hoặc uốn chữ U mà không có chi tiết neo bổ sung thì hệ số αnoi đối với cốt thép chịu kéo là 1.2, còn đối với cốt thép chịu nén lấy bằng 0.9 Khi đó, phải tuân theo các điều kiện sau:

Số lượng cốt thép có gân chịu lực kéo được nối trong một tiết diện tính toán không được lớn hơn 50%, cốt thép trơn có móc hoặc uốn chữ U không lớn hơn 25%

Nội lực chịu bởi toán bộ cốt thép ngang bố trí trong phạm vi mối nối không được nhỏ hơn một nữa nội lực chịu bởi cốt thép chịu lực kéo được nối trong một tiết diện tính toán ; Khoảng cách các thanh cốt thép chịu lực được nói không vượt quá 4ds

Khoảng cách giữa các mối nối chồng kề nhau (theo chiều rộng của cấu kiện bê tông cốt thép) không được nhỏ hơn 2ds và không nhỏ hơn 30mm

Theo mục 10.3.6.2 TCVN 5574-2018 Error! Reference source not found., cho phép tăng số lượng cốt thép chịu lực kéo được nối trong một tiết tính toán đến 100% khi lấy giá trị hệ số αnoi bằng 2 Khi số lượng thanh thép được nối trọng một tiết diện tính toán lớn hơn 50% đối với cốt thép có gân và lơn hơn 25% đối với cốt thép trơn thì hệ số αnoi lấy theo nội suy tuyến tính

Trong mọi trường hợp, chiều dài đoạn nối chồng thực tế không được nhỏ hơn 0.4 x αnoi x L0,an20ds và 250mm

33 Tra theo mục 10.3.6.2 Error! Reference source not found

Theo mục 3.4.2 TCVN 198:1997 Error! Reference source not found., chiều dài nối buộc của cốt thép lấy bằng 1.5Llap (đối với động đất yếu) và 2Llap (đối với động đất trung bình và mạnh) Các điểmnối thép phải đặt so le

5.4.3 Tính toán chiều dài neo nối cốt thép

5.4.3.1 Tính toán đoạn neo cốt thép

Bảng 5.12 Thông số vật liệu sử dụng

Ghi chú Thông số vật liệu

Cấp độ bền của bê tông B30

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông TTGH thứ 1 Rb 17 Mpa Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông TTGH thứ 1 Rbt 1.15 Mpa Modul đàn hồi của bê tông khi kéo và nén Eb 32500 Mpa

Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với TTGH 1 Rs 435 Mpa Cường độ chịu cắt tính toán của cốt thép đối với TTGH 1 Rsw 300 Mpa

Modul đàn hồi của cốt thép Es 200000 Mpa

Xác định chiều dài neo cơ sở

Xác định chiều dài neo tính toán yêu cầu Đối với cốt thép chịu kéo: an neo 0,an s,cal s s s,ef

=    A =   Đối với cốt thép chịu nén: an neo 0,an s,cal s s s,ef

=    A =   Trong đó: Đối với cốt thép chịu kéo lấy αneo = 1 Đối với cốt thép chịu nén lấy αneo = 0.75

Kết luận: Chọn chiều dài neo cốt thép bằng 38 lần đường kính cốt thép (38ds)

5.4.3.2 Tính toán đoạn nối cốt thép

Xác định chiều dài nối cơ sở

Xác định chiều dài nối tính toán yêu cầu Đối với cốt thép chịu kéo: an neo 0,an s,cal s s s,ef

=    A =   Đối với cốt thép chịu nén: an neo 0,an s,cal s s s,ef

=    A =   Trong đó: Đối với cốt thép chịu kéo lấy αnoi = 1.2 Đối với cốt thép chịu nén lấy αnoi = 0.9

Kết luận: Chọn chiều dài nối cốt thép bằng 46 lần đường kính cốt thép (46ds)

Bảng 5.13 Kết quả tính toán đoạn neo và đoạn nối cốt thép Đường kính Đoạn neo Đoạn nối mm mm mm

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH

KÍCH THƯỚC SƠ BỘ HÌNH HỌC

Hình 6.1 Mặt bằng cầu thang bộ

Hình 6.2 Mặt đứng cầu thang bộ

Cầu thang tầng điển hình của công trình SKY 9 thuộc loại cầu thang 2 vế dạng bản Chiều cao tầng điển hình: h = 3.4m

Chọn sơ bộ mỗi vế 11 bậc, chiều cao mỗi bậc là:

22 = 155 (𝑚𝑚) Chọn chiều cao mỗi bậc thang: hb = 155mm (thường dùng từ 150 180)

Số bậc thang cho tầng điển hình: 22 bậc (10 bậc vế 1, 10 bậc vế 2, 1 bậc chiếu nghỉ, 1 bậc chiếu tới)

Góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng nằm ngang:

30÷35= 165 ÷ 141.42 (𝑚𝑚) (L0 – nhịp tính toán của bản thang, tính từ tim dầm chiếu tới đến tim dầm chiếu nghĩ) Chọn chiều dày bản thang: ℎ 𝑡ℎ = 150 (mm)

Dầm chiếu tới kích thước b dct  h dct sơ bộ theo công thức: dct 0 dct dct h 1 l b (0.3 0.5)h

Trong đó l 0 là nhịp tính toán tính từ mép vách đến mép vách

Bảng 6.1 Tổng hợp thông số kích thước cầu thang

Kích thước Giá trị Đơn vị

Chiều cao bậc thang 155 (mm)

Chiều dài bậc thang 290 (mm)

Chiều dày bản thang 150 (mm) Độ dốc 28 ( 0 )

Dầm chiếu tới b dct  h dct 200 × 300 (mm)

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG

6.2.1 Tải trọng tác dụng lên bảng thang nghiêng

Hình 6.3 Cấu tạo bản thang nghiêng

i: Trọng lượng riêng của vật liệu cấu tạo;

tdi: Chiều dày tương đương lớp thứ i theo bản thang nghiêng; ni: Hệ sô tin cậy lớp thứ i 34

Chiều dày tương đương của bậc thang xác định theo công thức sau: b td h cos 2

Trong đó: hb: Chiều cao bậc thang;

Chiều dày tương đương của đá hoa cương, vữa xi măng:

Trong đó: lb: Chiều dài bậc thang; hb: Chiều cao bậc thang;

i: Chiều dày tương đương của lớp thứ I;

Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên bản thang: p=p ntc (4.12)

34 Theo Bảng 1, Error! Reference source not found

Trong đó: ptc 35 = 3 kN/m 2 , hệ số vuợt tải n 36 = 1.2 đối với hoạt tải có giá trị ≥ 2 kN/m 2

Bảng 6.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản nghiêng

STT Vật liệu (mm)  td (mm)  (kN/m 3 ) n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Tĩnh tải do trọng lượng phàn tay vịn, lan can lấy 0.3 kN/m, ta quy đổi tải trọng lan can trên đơn vị m 2 bản thang:

• Ghi chú: Trong đó, cộng thêm tải trọng tay vịn: Sắt + gỗ lấy 0.3( kN / m )

35 Tra theo Điều 4.3.1, Bảng 3, Error! Reference source not found

36 Tra theo Điều 4.3.3, Error! Reference source not found

6.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

Hình 6.4 Cấu tạo bảng thang chiếu nghỉ Bảng 6.3 Tải trọng tác dụng lên bảng chiếu nghỉ

STT Vật liệu (mm)  (kN/m 3 ) n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Trong đó p tc , n là hoạt tải tiêu chuẩn, hệ số tin cậy lấy theo TCVN 2737-1995

=> Tổng tải trọng tác dụng là: Đối với chiếu nghỉ: 𝑞 1 = 𝑔 1 𝑡𝑡 + 𝑝 𝑐𝑛 = 5.398 + 3.6 = 9 (𝑘𝑁/𝑚 2 )

Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang:

QUAN NIỆM TÍNH, SƠ ĐỒ TÍNH

Cắt dãy bản có bề rộng 1m để tính toán nội lực Xem bản thang và bản chiếu nghỉ là dầm có tiết diện bh 00150mm gối lên dầm chiếu đi và dầm chiếu nghỉ

Sử dụng chương trình Sap2000 để tính toán

6.3.1 Sơ đồ tính toán và giải pháp

Tính toán cho 2 vế thang sau đó chọn kết quả lớn nhất để bố trí thép Cắt 1 dãy theo phương chịu lực có bề rộng b = 1(m) để tính Xem bản thang và chiếu nghỉ là dầm gãy khúc liên kết với vách và dầm chiếu tới Vì trong công trình, hai vế cầu thang giống nhau nên chỉ tính cho một vế, rồi lấy kết quả tương tự cho vế còn lại

Liên kết bản thang vào dầm chiếu tới nên chọn là liên kết ngàm (theo quan niệm) 37 Liên kết bản chiếu nghỉ vào vách trục là liên kết ngàm

Tuy nhiên trong thực tế không có liên kết khớp hoàn toàn cũng không có liên kết ngàm tuyệt đối Liên kết giữa bản thang với dầm chiếu tới là liên kết trung gian giữa ngàm và khớp Nếu quan niệm là liên kết ngàm mà thi công không đảm bảo tính toàn khối và chiều dài neo thép sẽ dẫn đến sai sơ đồ tính mômen nhịp tăng thiếu thép bụng, dư thép gối → kết cấu bị phá hoại Nếu quan niệm là liên kết khớp sẽ thiếu thép gối, dư thép bụng → kết cấu sẽ bị nứt tại gối (hình thành khớp dẻo) và tiến gần về sơ đồ khớp

Trong kết cấu nhà nhiều tầng thì cột và dầm được thi công từng tầng, bản thang là kết cấu độc lập được thi công sau Chính vì vậy, rất khó đảm bảo độ ngàm cứng của bản thang vào dầm thang, vách, cũng như việc neo thép đúng theo sơ đồ tính đã thiết kế

Trên thực tế cầu thang bị nứt tại gối sẽ làm các lớp gạch lót bị bong, không đảm bảo tính thẩm mĩ của cầu thang trong giai đoạn sử dụng vì vậy không cho phép nứt cầu thang Mặt khác cầu thang bộ là một trong những hệ thống giao thông đứng trong công trình, khi xảy ra sự cố bất thường như cháy nổ, động đất,… thì cầu thang chính là lối thoát hiểm duy nhất, khi đó tải trọng có thể tăng hơn lúc bình thường rất nhiều, vì vậy tính an toàn của cầu thang cần được đảm bảo tối đa

Trong phạm vi đồ án sinh viên chọn phân tích bằng sơ đồ hóa 2D và mô hình 3D, sau đó so sánh kết quả và chọn kết quả thép an toàn để bố trí

37 Tham khảo sách “Kết cấu bê tông cốt thép, tập 3 cấu kiện đặc biệt” của Võ Bá Tầm Error! Reference source not found

6.3.1.1 Mô hình phân tích 2D (Sơ đồ hóa):

Trường hợp 1: Sơ đồ 2 dầu ngàm, trường hợp này áp dụng khi sàn tầng trên và sàn tầng dưới thi công cùng lúc với cầu thang

Hình 6.5 Sơ đồ tính hai đầu ngàm (kN/m)

Hình 6.6 Biểu đồ momen trường hợp hai đầu ngàm (kN/m)

Trường hợp 2: Hai đầu gối cố định (quan niệm được áp dụng trong trường hợp khi thi công sàn trước đặt thép chờ rồi mới thi công cầu thang sau)

Hình 6.7 Sơ đồ tính hai đầu gối cố định (kN/m)

Hình 6.8 Biểu đồ momen trường hợp hai đầu gối cố định (kN/m)

Trường hợp 3:một đầu gối cố định, một đầu gối di động (quan niệm do trước đây khi các phần mềm tính toán trên máy tính chưa phát triển mạnh, để an toàn, đơn giản việc tính toán người ta chọn sơ đồ tính đơn giản nhất đó là 1 đầu cố định, 1 đầu di động (hệ tĩnh định) để tính toán)

Hình 6.9 Sơ đồ tính đầu gối cố định – đầu gối di động (kN/m)

Hình 6.10 Biểu đồ momen trường hợp đầu gối cố định – đầu gối di động (kN/m)

Trường hợp 4: Một đầu cố định, một đầu ngàm (quan niệm được áp dụng trong trường hợp khi ℎ 𝑑

ℎ 𝑏 < 3 thì là liên kết khớp và ngược lại ℎ 𝑑

Hình 6.11 Sơ đồ tính đầu gối cố định – đầu ngàm (kN/m)

Hình 6.12 Biểu đồ momen trường hợp đầu gối cố định – đầu ngàm (kN/m)

Trường hợp 5: đầu ngàm – đầu cố gối cố định

Hình 6.13 Sơ đồ tính đầu ngàm – đầu gối cố định (kN/m)

Hình 6.14 Biểu đồ momen trường hợp đầu ngàm – đầu gối cố định (kN/m)

Bảng 6.4 Tổng hợp moment của các trường hợp

Bản nghiêng Bản chiếu nghỉ

Gối trái Nhịp Gối phải Gối trái Nhịp Gối phải

Dầm thang và bản thang trên thực tế làm việc chung với nhau, do vậy khi mô hình 3D, kết quả sẽ cho được chính xác hơn

Tiến hành mô hình 03 tầng, để việc tính toán dầm thang và bản thang là gần đầy đủ và chính xác nhất

Hình 6.15 Mô hình 3D cầu thang bằng phần mềm SAP2000

Hình 6.16 Gán tĩnh tải bản thang vào mô hình 3D

Hình 6.17 Gán hoạt tải bản thang vào mô hình 3D

6.3.2.1 Mô hình phân tích 2D (sơ đồ hóa)

Hình 6.18 Biểu đồ moment bản thang vế 1 (kN.m)

Bảng 6.4 Bảng thống kê nội lực bản thang mô hình 2D (sơ đồ hoá)

Hình 6.19 Moment M22 tại nhịp bản thang (theo phương chịu lực)

Hình 6.20 Moment M22 tại gối bản thang (theo phương chịu lực)

Hình 6.21 Moment M22 tại đoạn gãy bản thang (theo phương chịu lực)

Bảng 6.5 Tổng hợp nội lực cầu thang bộ

Moment (kN.m) Moment chọn tính thép (kN.m)

Sơ đồ hóa Mô hình 3D

Dựa trên biểu đồ moment của các trường hợp, có thể nhận thấy trường hợp 2 và 4 cho giá trị moment tương đối thích hợp Trường hợp 1 có giá trị moment nhỏ nên không đảm bảo an toàn Trong thi công thực tế nhà cao tầng, cầu thang hiếm khi được thi công đồng thời với dầm sàn, do đó việc liên kết giữa cầu thang và dầm sàn chưa được coi là liên kết ngàm tuyệt đối.

Trường hợp 3 có moment lớn nhất và không có moment tại gối, tuy nhiên nó không hoàn toàn đúng với sự làm việc của cầu thang, trên thực tế vẫn có một phần moment gối

Vì cầu thang trong công trình có ℎ 𝑑

155< 3 và đồng thời tính an toàn cầu thang phải đảm bảo được khả năng chịu tải lớn có thể xảy ra trong quá trình thoát hiểm khi có cháy nên ta

Để xác định nội lực lớn nhất tại nhịp cầu, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn sơ đồ tính trong trường hợp 3 (1 đầu gối cố định – 1 đầu gối di động) Sau đó, để đảm bảo khả năng chịu lực tối đa đồng thời không bỏ sót nội lực tại gối, nhóm nghiên cứu đã tiến hành so sánh sự chênh lệch moment giữa gối và nhịp của các trường hợp với trường hợp 3.

=> Momen tại gối lấy 50% giá trị Mmax để tính toán cốt thép

Chọn lớp bê tông bảo vệ abt = 20 (mm)

Bê tông B30: Rb = 17MPa, Rbt= 1.15MPa, Eb= 32500MPa

Cốt thép CB400-V: Rs = Rsc = 350MPa, Rsw = 280 Mpa, R 38 = 0.533

6.3.3.1 Tính toán và bố trí cốt thép vế 1

Tính toán cốt thép nhịp:

38 Xác định theo Công thức (31), Mục 8.1.2.2.3, TCVN 5574-2018 Error! Reference source not found

Diện tích cốt thép yêu cầu:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính toán cốt thép gối:

Diện tích cốt thép yêu cầu:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

6.3.3.2 Tính toán và bố trí cốt thép vế 2

Tính toán tương tự như vế 1 ta được bảng sau:

Bảng 6.6 Tính thép cầu thang bộ

M kN b mm h mm a mm ho mm

6.3.4 Kiểm tra độ võng của bản thang

Hình 6.22 Độ võng bản thang xác định theo mô hình 3D

Theo Bảng M.1 - Độ võng giới hạn theo phương đứng f u để xác định độ võng TCVN 5574:2018 mục 3 Error! Reference source not found có quy định, các bộ phận của cầu thang bộ (bản thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, cốn), ban công, logia

Bảng 6.7 Độ võng giới hạn theo phương đứng fu

Nhịp Độ võng giới hạn theo phương đứng f u

Tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời

L36 24 L / 300 Độ võng lớn nhất 11.8 (mm) < 25.5 (mm)

Vậy thỏa điều kiện độ võng theo TCVN 5574:2018 Error! Reference source not found

6.3.5 Tính toán dầm chiếu nghĩ

Trọng lượng bản thân dầm g bt = b d (h d − h s ) bt n = 0.2(0.30 − 0.15)  2.51.1 = 0.0825 (kN/m)

Tải trọng do bản thang truyền vào là phản lực tại các gối tựa của vế 1 và vế 2

Hình 6.23 Phản lực tại gối vế 1

Hình 6.24 Phản lực tại gối vế 2

 Tổng tải phân bố đều tác dụng vào dầm chiếu nghĩ:

Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ là dầm đơn giản, có nhịp tính toán là khoảng cách giữa trục các cột

Hình 6.25 Sơ đồ tính toán

Hình 6.26 Lực cắt dầm chiếu nghỉ

Hình 6.27 Moment dầm chiếu nghỉ

6.3.5.3 Vật liệu, tính toán cho dầm chiếu nghỉ

Bảng 6.8 Thông số vật liệu dầm chiếu tới

Tên vật liệu Thông số

Cường độ nén của bê tông Rb(Mpa)

Cường độ chịu kéo của bê tông Rbt=1.15(Mpa)

Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông Eb2500(Mpa)

Cường độ chịu kéo và nén Rs=Rsc50(Mpa)

Tính toán théo dầm ở nhịp: Mn = 27.35 (kN/m)

Giả thiết chiều cao làm việc:

Diện tích cốt thép yêu cầu:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

6.3.5.4 Tính toán cốt đai cho dầm:

Lực cắt lớn nhất tại gối: Qmax = 37.73 (kN)

Khả năng chịu lực cắt của bê tông Qb

Vì Q  Qbc, bê tông đủ khả năng chịu lực cắt, cần tính toán bố trí cốt đai chống cắt cho dầm

Chọn cốt đai có đường kính d8 và số nhánh đai là n = 2 (thép cấu tạo)

Xác định bước cốt đai

37.73 × 10 3 = 206 (𝑚𝑚) s  min (sct; stt; smax) = min (100; 776.596; 206) = 100(mm)

=> Chọn s1 0 mm bố trí trên đoạn lo / 4 ở đầu dầm

=> Chọn s2 = 113mm bố trí trên đoạn giữa dầm

Q  Qbc Vậy dầm đủ khả năng chịu cắt.

THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

TÍNH DUNG TÍCH BỂ NƯỚC MÁI

Bể nước mái : cung cấp nước cho sinh hoạt cho các bộ phận trong công trình

Lượng nước cần dùng cho tòa nhà:

- Tầng 2 đến tầng 21 (19 tầng): mỗi tầng có 8 căn hộ, mỗi căn hộ có trung bình 4 nhân khẩu

- Khu thương mại tầng trệt giả sử 1 ngày phục vụ 1/2 lượng người làm việc trong tòa nhà

Bể nước cần tính chứa lượng nước như sau:

+ Nước sinh hoạt cung cấp cho cho căn hộ trong toà nhà: được tính theo bảng 1

+ Lượng nước dùng cho công trình công cộng (vệ sinh, bảo dưỡng,…): được tính theo TCXDVN 33:2006, lấy bằng 10% lượng nước sinh hoạt

+ Lượng nước cấp cho chữa cháy từ bên trong của toà nhà

+ Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt cho khu thương mại: qtb1 = 10 lít/ người/ ngày đêm

+ Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt cho văn phòng: qtb2 = 30 lít/ người /ngày đêm + Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt cho căn hộ: qtb3 = 150-200 lít/ người/ ngày đêm + Theo TCXDVN 33:2006: Chọn: Kngđ-max = 1.2

+ Lượng nước cấp cho ngày dùng nước lớn nhất trong chu kỳ tính toán:

= 1.2 × 0.01 × 304 + 1.2 × 0.2 × 608 = 149.568 (𝑚 3 ) + Lượng nước cung cấp cho khu trưng bày và đơn vị quản lý toà nhà:

𝑄 𝑞𝑙 = 5%𝑄 𝑛𝑔𝑑−𝑚𝑎𝑥 = 0.05 × 149.568 = 7.48 (𝑚 3 ) + Tổng lượng nước cần cấp cho sinh hoạt của toà nhà trong 1 ngày đêm:

+ Công trình phải có hệ thống chữa cháy từ bên trong và hoạt động liên tục trong

10 phút, lượng nước này có thể bố trí chung với nước sinh hoạt trong một bể

+ Dung tích nước chữa cháy:

Trong đó: n = 20 x 2 = 40 (vòi): số vòi chữa cháy bên trong, mỗi tầng 2 vòi, công trình có 20 tầng sinh hoạt (1 tầng trung tâm và 19 tầng căn hộ) qcc = 2.5 l/s: lưu lượng chữa cháy theo quy phạm Để giảm kích thước bể mà vẫn đảm bảo cung cấp nước theo quy định, trạm bơm đưa nước lên két nước mái 2 lần mỗi ngày

Thể tích bể cần thiết là:

2 = 129 (𝑚 3 ) Dung tích điều hòa lượng nước sinh hoạt của bể chứa

𝑄 0 : tổng lượng nước cần cấp cho sinh hoạt của toà nhà trong 1 ngày đêm n: Số lần mở máy bơm nhiều nhất trong 1 ngày.

THÔNG SỐ THIẾT KẾ

7.2.1 Sơ bộ chiều cao bể

Chọn thiết kế 2 bể nước: 𝑉 = 189

Bể nước được thiết kế nằm trên trục trên trục C-1,2 và C3,4

Chiều cao mực nước trong bể: 𝐻 𝑛𝑐 = 94.5

Chiều cao bản thành két nước: 𝐻 𝑘𝑒𝑡 = 𝐻 𝑛𝑐 + ℎ 𝑎𝑡 = 1.64 + 0.3 = 1.94 (𝑚)

ℎ 𝑎𝑡 = 0.3 (𝑚) chiều cao an toàn trong bể

Vậy sơ bộ kích thước bể nước: LBH= 6 (m) 10 (m)  2 (m)

Bể nước được đổ bê tông toàn khối có nắp đậy Lỗ thăm nắp bể nằm ở góc có kích thước (600x600) mm

Chiều cao đặt két nước mái:

Theo Mục 8.10 TCVN 4513:1988: Khoảng cách từ đỉnh đến sàn gác phía trên Hcot  0.6m

GIẢI PHÁP KẾT CẤU

❖ Sơ bộ chiều dày bản nắp, bản đáy: b 1 h Dl

D=0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng

(Với bản nắp: D = 0.8; với bản đáy: D = 1.4) l1: Nhịp phương cạnh ngắn m@ 50

❖ Sơ bộ chiều dày bản thành:

Do bản thành là cấu kiện chịu uốn nén nên ta có thể sơ bộ chiều dày bản thành như sau:

Do bản đáy có chiều dày quá lớn và để giảm võng và nứt cho bể nước mái, sinh viên bố trí dầm phụ trực giao cho bản nắp và bản đáy

❖ Sơ bộ dầm nắp chính, dầm đáy chính:

Sơ bộ kích thước dầm:

𝑙 𝑑 - nhịp dầm md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng md = 12  16 - đối với dầm khung nhiều nhịp md = 8  12 - đối với dầm khung một nhịp md = 16  20 - đối với dầm phụ nhiều nhịp

Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau: 𝑏 𝑑 = ( 1

❖ Sơ bộ dầm nắp phụ, dầm đáy phụ: d d

Các kích thước sơ bộ như sau:

Bảng 7.1 Kích thước sơ bộ cấu kiện chi tiết bể nước mái

Chiều dày bản Kích thước dầm Kích thước cột

+ Dầm nắp: 200x500mm + Dầm đáy: 300x700mm Dầm phụ:

+ Dầm nắp: 200x500mm + Dầm đáy: 200x400mm

Hình 7.1 Mặt bằng dầm bản đáy

Hình 7.2 Mặt bằng dầm bản nắp

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN

Phương án 1: Sơ đồ hóa bể nước mái thành cấu kiện đơn giản, rồi dùng phương pháp giải tích để tính gần đúng

Phương án 2: Tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm ETABS hoặc SAP, cho kết quả chính xác hơn.

TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC MÁI

Hình 7.4 Các lớp cấu tạo bản nắp

Gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản Đối với bản nắp chỉ có hoạt tải sửa chữa, không có hoạt tải sử dụng

Bảng 7.2 Tĩnh tải các lớp cấu tạo bản nắp

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Bản bê tông cốt thép 24.5 110 1.1 2.7 2.96

Tổng tải trọng (có TLBT) 4.27 5.005

Tổng tải trọng (không có sàn TLBT) 0.82 1.07

❖ Hoạt tải: Đối với bản nắp chỉ có hoạt tải sửa chữa, không có hoạt tải sử dụng

Tra theo TCVN 2737:1995, hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn p tc =0.75 (kN/m 2 )

❖ Áp lực ngang của nước:

Biểu đồ áp lực thủy tĩnh có dạng tam giác và tăng dần theo độ sâu

Giá trị lớn nhất tại đáy bể (z = 2m) là: 𝑃 𝑡𝑐 = 𝛾 𝑛 × ℎ 𝑛 = 10 × 2 = 2(𝑘𝑁/𝑚 2 )

Xem gió tác dụng đều lên thành bể

Bỏ qua thành phần động của tải trọng gió, chỉ xét thành phần tĩnh:

𝑛 = 1.2β × 1 = 1.2 × 1 = 1.2 : là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió (hệ số điều chỉnh tải trọng gió ứng với thời gian sử dụng của công trình là < 100 năm)

𝑊 0 : giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Phụ lục D – Mục 6.4 Công trình xây dựng tại quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng áp lực gió khu vực II-A 39 , nên ta lấy giá trị áp lực gió tiêu chuẩnW0 = 83 (daN/m 2 ) 40 và theo điều 6.5 TCVN 2737-

1995, công trình thuộc dạng địa hình B 41 k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 (dạng địa hình B) và được tính bằng công thức:

Cao trình nắp bể: +73.9m → 𝑘 = 1.43 Độ cao Gradient z g t và hệ số mt được tra theo bảng A.1, TCXD 229-1999 Error! Reference source not found

Vậy áp lực gió tác dụng vào thành bể: Áp lực gió đẩy: 𝑊 𝑑 𝑡𝑑 = 𝑊 0 × 𝑘 × 𝑐 = 0.83 × 1.43 × 0.8 = 0.95 (𝑘𝑁/𝑚 2 ) Áp lực gió hút: 𝑊 𝑘 𝑡𝑐 = 𝑊 0 × 𝑘 × 𝑐 = 0.83 × 1.43 × 0.6 = 0.71 (𝑘𝑁/𝑚 2 )

❖ Tĩnh tải: Đối với bản đáy không kể đến hoạt tải sửa chữa, vì khi sửa chữa bể không chứa nước

39 Tra Bảng E1, phụ lục E, TCVN 2737:1995 Error! Reference source not found

40 Tra Bảng 4 TCVN 2737:1995 Error! Reference source not found

41 Theo điều 6.5 TCVN 2737-1995 Error! Reference source not found

42 Theo phụ lục A, điều A.2.1 TCVN 2737-1995 Error! Reference source not found

Hình 7.5 Các lớp cấu tạo bản đáy Bảng 7.2 Tải trọng tác dụng lên bản đáy

Chiều dày (mm) Hệ số vượt tải n

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp vữa lót + tạo dốc 18 30 1.3 0.54 0.70

Bản thân kết cấu sàn 25 200 1.1 5 5.5

Tổng tải trọng (có sàn TLBT) 25.84 26.55 Tổng tải trọng (không có sàn TLBT) 0.84 1.05

Tra theo TCVN 2737:1995, hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn p tc = 0.75 (kN/m 2 )

Tải trọng khi bể đầy nước: 𝑔 𝑡𝑐 = 𝛾 𝑛 × ℎ 𝑛 = 10 × 2 = 20(𝑘𝑁/𝑚 2 )

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO BẢN NẮP VÀ BẢN ĐÁY

Vì các bản đáy và bản nắp làm việc như sàn, ta kiểm tra độ võng tương tự như phần sàn với độ võng được xác định theo tổ hợp THCB1: 1TT+ 1HT

Hình 7.6 Kiểm tra độ võng

Sau khi chạy chương trình, ta có độ võng lớn nhất ∆max = 8.22 mm Dựa vào

Vậy thoả điều kiện độ võng ở gian đoạn sử dụng

TÍNH TOÁN CÁC BẢN CỦA BỂ

Các bản nắp, bản đáy của bể nước là cấu kiện chịu uốn thường có sơ đồ tính và phương pháp tính toán tương tự như bản sàn

Riêng bản thành là cấu kiện chịu nén uốn, lực nén chỉ gồm trọng lượng bản thân của bản Vì vậy để đơn giản trong tính toán, bản thành được tính như cấu kiện chịu uốn thuần túy

Việc tính toán nội lực từng ô bản tạo ra một khối lượng lớn công việc đồng thời tải trọng tác dụng lên bản thành phân bố ở dạng không đồng đều (áp lực nước) gây khó khăn trong việc tính tay, nội lực tính bằng cách cộng gần đúng các dạng biểu đồ, cho kết quả có độ chính xác không cao

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 150 Để tính toán đơn giản, phản ánh đúng sự làm việc của các bản, ta sử dụng phần mềm SAP2000 mô hình bể nước trong không gian để tính toán nội lực

Hình 7.7 Mô hình bể nước

Tải trọng nhập vào mô hình SAP2000 là tải tiêu chuẩn với tổ hợp cơ bản:

TH BAO: 1THCB1 + 0.9×(THCB2 + THCB3 + + THCB14)

7.7.2.1 Tính toán cốt thép bản nắp

6 = 1.7 < 2 => bản nắp làm việc theo 2 phương

Bản nắp được đổ toàn khối với bản thành nên quan niệm bản nắp liên kết ngàm với bản thành => tính bản nắp theo sơ đồ bản kê ngàm 4 cạnh và so sánh với nội lực của sơ đồ 3D để đưa ra moment dùng cho tính thép

Hình 7.8 Sơ đồ tính bản nắp

Bản nắp chỉ chịu tải tĩnh và hoạt tải sửa chữa, sử dụng tổ hợp TH BAO để tính toán nội lực bản nắp theo 2 phương:

Hình 7.9 Moment phương X bản nắp (kN.m)

Hình 7.10 Moment phương Y bản nắp (kN.m)

Momen dương lớn nhất giữa nhịp:

Momen âm lớn nhất tại gối phương X:

Momen âm lớn nhất tại gối phương Y:

Tính toán cốt thép bản nắp:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính toán tương tự, ta được bảng tổng hợp:

Bảng 7.4 Kết quả tính thép bản nắp

7.7.2.2 Tính toán cốt thép bản đáy

6 = 1.7 < 2 => bản nắp làm việc theo 2 phương

Bản đáy được đổ toàn khối với bản thành nên quan niệm bản đáy liên kết ngàm với bản thành => tính bản đáy theo sơ đồ bản kê ngàm 4 cạnh và so sánh với nội lực của sơ đồ 3D để đưa ra moment dùng cho tính thép

Hình 7.11 Sơ đồ tính bản đáy

Hình 7.12 Moment phương X bản đáy (kN/m)

Hình 7.13 Moment phương Y bản đáy (kN/m)

Momen dương lớn nhất giữa nhịp:

Momen âm lớn nhất tại gối phương X:

Momen âm lớn nhất tại gối phương Y:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính toán tương tự, ta được bảng tổng hợp:

Bảng 7.5 Kết quả tính thép bản đáy

7.7.2.3 Tính toán cốt thép bản thành

Vì các bản thành có kích thước sấp xỉ nhau, ta tính toán cho bản thành cạnh 10m và bố trí cho tất cả

Bản thành chịu tác dụng của tải tĩnh và áp lực nước cùng với gió, sử dụng tổ hợp bao EU để cho nội lực lớn nhất ứng với trường hợp nguy hiểm nhất:

Bản thành là cấu kiện chịu nén lệch tâm, để đơn giản khi đưa về sơ đồ hóa bỏ qua trọng lượng bản thân của thành bể và tải trọng bản nắp truyền xuống, xem bản thành là cấu kiện chịu uốn, vì đổ bê tông toàn khối nên xem là ngàm 4 cạnh Chọn trường hợp nguy hiểm nhất là khi bể đầy nước và chịu tác động của gió hút

6 = 1.7 < 2 => bản thành là sàn 1 phương, làm việc chủ yếu theo phuơng cạnh ngắn Cắt dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn, tính như dầm 2 đầu ngàm chịu tải tam giác

Hình 7.14 Moment phía trong bản thành (kN/m)

Hình 7.15 Moment phía ngoài bản thành (kN/m)

Kết luận: Sinh viên chọn phương án thiết kế thép đối xứng, vì vậy lấy kết quả moment lớn nhất giữa 2 thớ trong và ngoài của mô hình 3D để thiết kế thép

Tính toán thép bản thành:

Momen lớn nhất: Mmax = 53.23 (kN)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Momen lớn nhất: Mmax = 11.17 (kN)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

KIỂM TRA NỨT BỂ NƯỚC MÁI

Do bể nước là kết cấu chứa chất lỏng nên không được phép nứt hay cho phép nứt trong phạm vi giới hạn Nên ngoài thiết kế theo độ bền và khả năng chịu lực còn phải kiểm tra khe nứt của kết cấu

Thành và đáy bể được tính theo cấu kiện chịu uốn Vết nứt được tính theo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện

Theo mục 8.2.2.1.1 TCVN 5574:2018: Tính toán theo sự hình thành vết nứt của cấu kiện bê tông cốt thép được tiến hành trong các trường hợp khi mà điều kiện sau được tuân thủ:

Mô men uốn M là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của lực uốn lên một tiết diện ngang của kết cấu Nó được định nghĩa là tích của lực uốn và cánh tay đòn của lực uốn đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của lực uốn và đi qua trọng tâm của tiết diện ngang quy đổi của kết cấu.

𝑀 𝑐𝑟𝑐 = 𝑅 𝑏𝑡,𝑠𝑒𝑟 𝑊 𝑝𝑙 là moment uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt

𝑅 𝑏𝑡,𝑠𝑒𝑟 : là cường độ chịu kéo tính toán của bê tông theo trạng thái giới hạn II

𝑊 𝑝𝑙 : Momen kháng uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng

𝑊 𝑝𝑙 = 𝛾 × 𝑊 𝑟𝑒𝑑 𝛾: hệ số, lấy bằng 1.3 (mục 8.2.2.2.4 TCVN 5574:2018)

𝑊 𝑟𝑒𝑑 : là momen kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của tiết diện, được xác định theo mục 8.2.2.2.5 TCVN 5574:2018

Khi 𝑀 > 𝑀 𝑐𝑟𝑐 thì cấu kiện xuất hiện vết nứt, cần kiểm tra bề rộng vết nứt

Theo Bảng 17 - TCVN 5574:2018 chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép theo điều kiện đảm bảo tính toàn vẹn cho cốt thép là:

Chiều rộng vết nứt dài hạn được xác định theo công thức:

Chiều rộng vết nứt ngắn hạn được xác định theo công thức:

𝑎 𝑐𝑟𝑐,1 : là chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn;

𝑎 𝑐𝑟𝑐,2 : là chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn);

𝑎 𝑐𝑟𝑐,3 : là chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

7.8.1 Kiểm tra nứt bản đáy

Các đặc trưng Giá trị tính toán Đơn vị Ghi chú

Gối (L=8m) Nhịp (L=8m) Gối (Lm) Nhịp (Lm)

Rbt.ser 1,80 1,80 1,80 1,80 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 2,00E+05 2,00E+05 2,00E+05 2,00E+05 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo

E's 2,00E+05 2,00E+05 2,00E+05 2,00E+05 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén

Eb 3,25E+04 3,25E+04 3,25E+04 3,25E+04 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30 b 1000 1000 1000 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán h 200 200 200 200 mm Chiều cao tiết diện tính toán a 30 30 30 30 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông a' 30 30 30 30 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông

As 1131,0 1131,0 1131,0 1131,0 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét, Φ12a100

A's 1131,0 1131,0 1131,0 1131,0 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét, Φ12a100

Momen do ngoại lực tác dụng lên tiết diện là M (kN.m), được tính bằng tải tiêu chuẩn Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài bê tông chịu nén là h0 (mm), được tính bằng công thức h0 = h - a Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài bê tông chịu nén là h'0 (mm), được tính bằng công thức h'0 = h - a' Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông là α, được tính bằng công thức α = Es / Eb Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông là α', được tính bằng công thức α' = E's / Eb.

Ared 213920 213920 213920 213920 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi, A red = bh + αA s +α' A' s

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 162 ξ 0,505 0,505 0,505 0,505 - Chiều cao tương đối của vùng chịu nén, ξ = 1 - [bh + 2(1-a'/h)α'A's]/2A red x 85,83 85,83 85,83 85,83 mm Chiều cao của vùng chịu nén, x = ξh 0

Momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịu nén, I b0 = bx 3 /3

Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu kéo,

Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu nén,

Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo,

Momen kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu kéo, W pl = 2(I bo + α I s0 + α' I' s0 )/(h-x) + S bo

Mcrc 20,62 20,62 20,62 20,62 kN.m Mô men chống nứt của tiết diện đang xét,

Kiểm tra điều kiện không nứt: M crc ≥M Không th ỏa

Kết luận: B ản thành xuất hiện vết nứt, cần tính toán hạn chế bề rộng vết nứt theo TCVN 5574:2018

7.8.2 Tính toán kiểm tra bề rộng vết nứt cho bản đáy

Tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn: M1 = 40.50 (kN.m) Tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời (dài hạn + ngắn hạn): M2 = 42.64 (kN.m)

Tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn: M3 = 44.95 (kN.m)

Giá trị tính toán Đơn vị

Ghi chú a crc.1t a crc.1d a crc.2 a crc.2 a crc.1t - bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng; a crc.1d - bề rộng khe nứt ban đầu do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (các tải trọng này tác dụng ngắn hạn) a crc2 - bề rộng khe nứt dài hạn do tác dụng (dài hạn) của tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn

Rb.ser 1,80 1,80 1,80 1,80 MPa Cường độ nén tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 200000 200000 200000 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo

Eb 325000 325000 325000 325000 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30 b 1000 1000 1000 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán h 200 200 200 200 mm Chiều cao tiết diện tính toán a 30 30 30 30 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông

As 1131 1131 1131 1131 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét, Φ10a120

A's 1131 1131 1131 1131 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét, Φ10a120

M 40,50 42,64 44,95 37,94 kN.m M là momen do ngoại lực trên tiết diện đang xét (tính với tải tiêu chuẩn) h0 170 170 170 170 mm Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén, h 0 = h - a à 0,0067 0,0067 0,0067 0,0067 - Hàm lượng cốt thộp của tiết diện nhưng khụng lấy lớn hơn 0.02, à = A s / b h o α 0,615384615 0,615384615 0,615384615 0,615384615 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α = E s /E b ν 0,45 0,45 0,15 0,15 -

Hệ số đặc trưng trạng thái đàn hồi dẻo của bê tông vùng nén:

+ Tải trọng tác dụng ngắn hạn, ν = 0.45 + Tải trọng tác dụng dài hạn, độ ẩm môi trường 40 -75% lấy ν = 0.15 δ' 7,785 8,197 8,641 7,293 - Là hệ số tính bằng công thức sau:

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 167 δ '= M / bh 0 2 R b,ser φ f 0,00 0,00 0,01 0,01 -

Là hệ số tính bằng công thức sau: φ f = α A's / 2υ b h 0 ò 1,8 1,8 1,8 1,8 -

Là hệ số lấy bằng 1.8 đối với bê tông nặng ξ 0,00 0,00 0,00 0,00 -

Là hệ số tính bằng công thức sau: ξ = 1 / [ò + (1+5δ')/ 10 à α] ≤1 z 170 170 170 170 mm

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chiu kéo A s đến điểm đặt hợp lực vùng nén: z = [1 - ξ 2 / 2(φ f + ξ)] h 0 δ 1,00 1,00 1,00 1,00 - δ là hệ số lấy bằng 1.0 đối với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm, lấy bằng 1.2 cấu kiện chịu kéo φ 1 1,00 1,00 1,50 1,50

Là hệ số lấy bằng 1.0 đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn, tải trọng tác dụng dài hạn φ 1 = 1.6 -15à

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 168 η 1,00 1,00 1,00 1,00 - Là hệ số lấy bằng 1.0 đối với cốt thép thanh có gờ, bằng 1.3 đối với thép tròn trơn d 12 12 12 12 mm

Là đường kính cốt thép dọc chịu kéo, nếu có nhiều thanh đường kính khác nhau thì lấy d = (n 1 d 2 1 + n 2 d 2 2 /(n 1 d 1 +n 2 d 2 ) σ s 2,11E+02 2,22E+02 2,34E+02 1,97E+02 N/mm 2 Ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng, cấu kiện chịu uốn: σ s = M/ A s z

Bề rộng vết nứt 0,14 0,14 0,23 0,19 mm

Bề rộng vết nứt tính theo công thức sau: a crc = δ.φ 1 η.σ s /E s 20.(3.5 - 100à)d 1/3 a crc.1 0,18 mm a crc1 - bề rộng khe nứt ngắn hạn ( là tổng của bề rộng khe nứt dài hạn và bề rộng khe nứt tăng thêm do tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn, a crc1 = a crc.1t - a crc.1d + a crc.2 a crc2 ≤ [a crc2 ] Thỏa - [a crc2 ] = 0.2 mm - bề rộng khe nứt dài hạn cho phép theo TCVN 5574 :2012

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 169 a crc1 ≤ [a crc1 ] Thỏa 0,19 [a crc1 ] = 0.3 mm - bề rộng khe nứt ngắn hạn cho phép theo TCVN 5574 :2012

7.8.3 Tính toán kiểm tra bề rộng vết nứt cho bản thành

Giá trị tính toán Đơn vị

Ghi chú a crc.1t a crc.1d a crc.2 a crc.1t - bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng; a crc.1d - bề rộng khe nứt ban đầu do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (các tải trọng này tác dụng ngắn hạn) a crc2 - bề rộng khe nứt dài hạn do tác dụng (dài hạn) của tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn

Rb.ser 1,80 1,80 1,80 MPa Cường độ nén tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II

E s 200000 200000 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AII

Eb 325000 325000 325000 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B25 b 1000 1000 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán h 150 150 150 mm Chiều cao tiết diện tính toán a 25 25 25 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông

As 1131 1131 1131 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét, Φ10a120

A's 1131 1131 1131 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét, Φ10a120

M 43,95 21,86 21,86 kN.m M là momen do ngoại lực trên tiết diện đang xét

TÍNH TOÁN DẦM NẮP, DẦM ĐÁY BỂ NƯỚC MÁI

Trong thực tế các hệ dầm làm việc đồng thời với nhau nên sinh viên giải bài toán hệ dầm làm việc không gian bằng cách mô hình bài toán vào SAP2000 Vì nhận thấy bê tông cốt thép chịu nén tốt mà chịu kéo kém nên để an toàn cho hệ dầm đáy, bỏ qua độ cứng dọc trục của bản thành (dầm võng tự do kết quả sẽ chính xác hơn)

Bảng 7.6 Các trường hợp tải dùng trong tính toán

STT Tải trọng Loại Ý nghĩa

1 SW Dead Tải trọng bản thân

2 LL Live Hoạt tải sữa chữa

3 WL Live Hoạt tải nước

4 WX Wind Tải gió cùng chiều phương X

5 WXX Wind Tải gió ngược chiều phương X

6 GY Wind Tải gió cùng chiều phương Y

7 GYY Wind Tải gió ngược chiều phương Y

Bảng 7.7 Các trường hợp tổ hợp tải trọng

THBAO MAX(COMB1, COMB2,…, COMB14)

Tải do bản nắp truyền vào:

Tải trọng truyền vào dầm nắp có dạng:

Hình 7.16 Tải trọng truyền về dầm nắp Để đơn giản ta quy đổi các tải trọng hình thang về phân bố đều (gần đúng)

❖ Tải do bản đáy truyền vào:

Tải do trọng lượng bản thành:

Hình 7.17 Moment dầm bể nước (kN/m)

Hình 7.18 Lực cắt dầm bể nước (kN/m)

Hình 7.19 Nội lực dầm DN1

Hình 7.20 Nội lực dầm DN2

Hình 7.21 Nội lực dầm DD1

Hình 7.22 Nội lực dầm DD2

Hình 7.23 Nội lực dầm DD3

Hình 7.24 Nội lực dầm DD4

Bảng 7.8 Kết quả nội lực dầm bể nước

Lực cắt Qmax (kN) Gối trái Nhịp Gối phải

7.9.4 Tính toán cốt thép dọc

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính toán tương tự cho các dầm còn lại ta được bảng tổng hợp:

7.9.5 Tính toán cốt thép đai

Lực cắt lớn nhất trong các dầm là Q = 256.63 (kN)

Khả năng chịu lực cắt của bê tông Qb

Vì Q  Qb,min , bê tông không đủ khả năng chịu lực cắt, cần tính toán bố trí cốt đai chống cắt cho dầm

Dùng đai d8 bố trí 2 nhánh (đường kính lấy không nhỏ hơn 0.25 lần đường kính cốt thép dọc lớn nhất và không nhỏ hơn 6mm)

Chọn cốt đai có đường kính d8 và số nhánh đai là n = 2

Xác định bước cốt đai:

3; 300𝑚𝑚} = 233 cho đoạn gần gối tựa (một khoảng bằng l/4 nhịp) Khoảng cách thiết kế cốt đai

𝑆 ≤ 𝑚𝑖𝑛(𝑆 𝑡𝑡 , 𝑆 𝑚𝑎𝑥 , 𝑆 𝑐𝑡 ) = 𝑚𝑖𝑛 (267,752,233) = 233(𝑚𝑚) cho đoạn gần gối tựa

Chọn ỉ8a100 bố trớ trờn đoạn 1/4 ở đầu dầm

Chọn ỉ8a200 bố trớ trờn đoạn giữa dầm

Khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai

Với tiết diện chữ nhật  = f 0, cấu kiện không có lực dọc  = n 0

→ Bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu cắt, không cần bố trí cốt xiên

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính xuất hiện lực tập trung từ dầm phụ truyền vào ta cần gia cường cốt treo cho dầm chính để tránh phá hoại cục bộ và chống nứt Ở đây sinh viên bố trí cốt đai dạng đai nếu thiếu sẽ gia cường thêm cốt đai dạng xiên

Hình 7.25 Bố trí cốt treo dầm cùng tiết diện

(Theo sách cấu tạo BTCT của Bộ xây dựng quy định trong mục II.2.4 trang 49)

Tại vị trí giao giữa dầm DN1, DN2, DD1, DD2, DD3, DD4 có lực tập trung lớn nhất lấy bằng bước nhảy trong biểu đồ bao lực cắt

Sử dụng cốt treo dạng đai 8 (asw = 50.26 mm 2 ) đai 2 nhánh

2 × 50.26 × 170 = 4.82 Chọn m = 6 đai bố trí mỗi bên 3 đai với khoảng cách 100 mm

THIẾT KẾ KHUNG TRỤC B

TÍNH TOÁN THÉP CỘT TRỤC B

Bảng 8.1 Thông số vật liệu

Vật liệu Thông số vật liệu

Bảng 8.2 Kích thước tiết diện các cột tính toán

Cx Cy mm mm mm mm

Hình 8.1 Biểu đồ lực dọc

Hình 8.3 Biểu đồ moment M3-3 8.1.3 Tính thép dọc cho cột

8.1.3.1 Tính toán cụ thể cột C1 tầng 18

Bảng 8.3 Số liệu tính toán cột C1 – Tầng 18

N M y = M 22 M x = M 33 l tt C x C y a (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm)

Quy ước: moment xoay theo phương trục X là Mx, xoay phương trục Y là My

Hình 8.4 Quy ước chiều moment trong cột

Để tính cột nén lệch tâm xiên theo phương pháp GS.TS Nguyễn Đình Cống, cần biến đổi thành trường hợp nén lệch tâm phẳng tương đương Quá trình này bao gồm các bước như sau:

Bước 1: Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên

Bước 2: Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương

Chiều dài tính toán: lox = x.l = 0.7  3 = 2.1(m) = loy Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

30) = 𝑚𝑎𝑥(3.5; 18.33) = 18.33𝑚𝑚 Độ lệch tâm hình học:

1136.09 = 40.356 𝑚𝑚 eox = max (eax; e1x) = max (18.33;9.369) = 9.369 mm eoy = max (eay; e1y) = max (18.33;40.356) = 40.356 mm Độ mảnh theo 2 phương:

Tính hệ số uốn dọc:

Theo phương X: x = 13.25  28 → x = 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

Theo phương Y: y = 13.25  28 → y = 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

Bước 3: Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y

Bảng 8.4 Phân loại điều kiện làm việc của cột

0.55 = 83.34 → Cột lẹch tâm theo phương Y

Tính toán diện tích thép yêu cầu

Tính toán tương tự bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng

Moment tương đương (đổi tư nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng):

𝑏 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea = eax + 0.2eay Độ lệch tâm: 𝑒 1 = 𝑀

Với kết cấu siêu tĩnh: eo = max (ea, e1)

→Độ lệch tâm tính toán 𝑒 = 𝑒 0 + ℎ

ℎ 0≤ 0.3 → Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số độ lệch tâm 𝛾 𝑒 = 1

Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm:

Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

ℎ 0> 0.3 và 𝑥 1 > 𝜉 𝑅 ℎ 0 → Tính theo trường hợp nén lệch tâm bé

Xác định lại chiều cao vùng nén x theo công thức sau:

ℎ Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

ℎ 0 > 0.3 và 𝑥 1 ≤ 𝜉 𝑅 ℎ 0 → Tính theo trường hợp nén lệch tâm lớn

SVTH: NGUYỄN DUY AN_20149113 192 Áp dụng:

→Mô men tương đương: (đổi từ nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng):

1136.09 = 0.484 𝑚 Với kết cấu siêu tĩnh: eo = max (ea, e1) = max (0.022, 0.484) = 0.484 m Độ lệch tâm tính toán:

2 − 0.05 = 0.709 𝑚 Điều kiện kiểm tra các trường hợp tính toán:

Trường hợp 4: Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn

Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:

Kiểm tra hàm lượng thép

Thỏa yêu cầu kết cấu: min  s  max

Bước 4: Bố trí cốt thép

Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h

Chọn thép CB400-V, đường kính Ф = 16 ÷ 32

Quy định khoảng cách giữa 2 cốt dọc kề nhau: 50 ≤ t ≤ 400

 Chọn 16Ф20 (As = 50.27cm 2 ) rải đều theo chu vi

Bước 5: Tính toán thép đai

Trong thực hành tính toán, thường thép đai cột tính toán theo lực cắt trong cột là rất bé so với yêu cầu bố trí đai theo cấu tạo Nên thường không tính toán thép đai mà chỉ bố trí đai theo tương quan giữa đường kính thép dọc, hàm lượng thép, kích thước cột… và một số yêu cầu kháng chấn khi có thiết kế động đất

Theo sách “Tính toán tiết diện cột BTCT- GS.TS Nguyễn Đình Cống” Đường kính cốt thép đai: d  (0.25min ,5mm)

Khoảng cách cốt thép đai:

8.1.3.2 Kết quả tính thép cột khung trục B

Trình bày bảng kết quả tính toán cốt thép cột C1, C2 trong Phụ lục A.

TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM TRỤC B

Dầm thuộc cấu kiện chịu uốn, nội lực xuất hiện trong dầm gồm momen và lực cắt, cần phải tính toán cốt thép dọc để chịu momen và cốt thép ngang để chịu lực cắt Tuy nhiên, để thuận tiện ta tiến hành viết 1 chương trình tính toán cốt thép cho dầm với số liệu xuất ra từ Etabs Dữ liệu được xuất ra từ Etabs là biểu đồ bao Moment của tất cả các tổ hợp Việc tính toán được thực hiện tại 3 tiết diện nguy hiểm tuân theo biểu đồ bao nội lực

Khi tính toán cốt thép dọc cần biết momen được tính theo sơ đồ đàn hồi hay sơ đồ dẻo để lấy hệ số hạn chế chiều cao vùng nén khác nhau

Trong phân tích kết cấu bằng chương trình Etabs, nội lực trong mô hình thường được tính bằng sơ đồ đàn hồi (𝜉 𝑅 : sơ đồ đàn hồi)

Cốt thép dọc trong dầm được tính theo 2 trường hợp:

𝛼 𝑅 > 0.5: dầm không đủ khả năng chịu lực, tăng tiết diện

Tiết diện thép đặt cốt đơn: chỉ kể đến cốt thép chịu kéo As, cốt thép đặt trong vùng chịu nén chỉ được xem là cốt thép cấu tạo

𝑅 𝑠 Tiết diện cốt thép đặt theo cốt kép: kể đến cốt thép chịu kéo As và cốt thép chịu nén 𝐴 𝑠 ′

𝑅 𝑠 (ℎ 0 − 𝑎 ′ ) Hàm lượng cốt thép trong dầm:

𝑅 𝑠 Cốt Thép ngang trong dầm tính theo TCXDVN 356-2005 được tóm tắt như sau: Tính khả năng chịu cắt của bê tông:

𝑐 Với 𝑄 𝑏0 phải thõa điều kiện:

Trong đó: c: chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc cấu kiện

𝜑 𝑛 : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc;

𝜑 𝑏3 = 0.6 (đối với bê tông nặng);

𝜑 𝑏4 = 1.5 (đối với bê tông nặng);

Kiểm tra điều kiện tính toán:

𝑄 < 𝑄 0 : bê tông đủ khả năng chịu cắt, cốt đai được bố trí theo cấu tạo

𝑄 > 𝑄 0 : tính cốt đai chịu cắt thõa mãn 2 điều kiện Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng (ứng suất nén chính):

𝑏𝑠 ; giá trị 𝜑 𝑤1 không lớn hơn 1.3)

𝜑 𝑏1 = 1 − 0.01𝑅 𝑏 Điều kiện độ bền của tiết diện nghiêng:

𝑄 𝑏 : Lực cắt do riêng bê tông chịu

𝜑 𝑏2 = 2 (đối với bê tông nặng);

𝜑 𝑓 : hệ số xét ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T

𝑏ℎ 0 ; 𝜑 𝑓 ≤ 0.5 Giá trị (1 + 𝜑 𝑓 + 𝜑 𝑛 ) trong mọi trường hợp không lớn hơn 1.5

Qsw tổng hình chiếu của nội lực giới hạn trong cốt thép đai cắt qua vết nứt nghiêng nguy hiểm, chiếu lên phương vuông góc của trục cấu kiện:

Hình 8.5 Vết nứt nghiêng và tiết diện nghiêng tính toán

𝑆 là khả năng chịu lực của cốt thép đai đem phân bố đều theo trục dầm

Khi cốt đai có bước s không đổi trong phạm vi tiết diện nghiêng thì:

Giá trị co lấy không lớn hơn 2ho và không lớn hơn giá trị c của tiết diện nghiêng đang xét

Khi dầm chịu lực cắt không lớn 𝑄 < 0.7𝑄 𝑏𝑡 có thể dùng phương pháp tính toán thực hành vận dụng trực tiếp các quy định của TCXDVN 356-2005, nhắm đơn giản hóa một số phép tính:

Thực hành vận dụng trực tiếp các quy định của TCXDVN 356-2005, nhằm đơn giản hóa một số phép tính:

Giá trị 𝜑 𝑤1 ≈ 1 Đối với bài toán thiết kế:

Dùng giá trị c, co theo bảng sau:

Bảng 8.5 Giá trị c và c0 theo tính toán thực hành: c* < ho ho ÷ 2ho > 2ho c ho c* c* co c* c* 2ho

Từ 𝑞 𝑠𝑤 tính khoảng cách s theo công thức: 𝑠 = 𝑅 𝑠𝑤 𝐴 𝑠𝑤

Cốt thép treo chịu lực giật đứt tại điểm giao dầm phụ và dầm chính:

Hình 8.6 Cốt thép treo trong dầm

Từ hai góc phía dưới của dầm phụ kẻ đường xiên 45 o gặp cốt thép dọc của dầm chính sẽ xác định được St là phạm vi cần đặt cốt treo

Khi St là đủ lớn thường dùng cốt treo dưới dạng cốt thép đai, tổng diện tích cốt thép treo ở 2 bên được tính bằng công thức:

F: là tải trọng tập trung từ dầm phụ truyền vào dầm chính

THIẾT KẾ MÓNG