cao ốc văn phòng ab tower

1.2 Phương án thiết kế 1.2.1 Thiết kế tổng mặt bằng Căn cứ vào đặc điểm mặt bằng khu đất, yêu cầu công trình thuộc tiêu chuẩn quy phạm nhà nước, phương hướng quy hoạch, thiết kế tổng mặt

TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Giới thiệu về công trình

Hình 1 1 Công trình Cao ốc văn phòng A&B Tower

1.1.1 Nhu cầu xây dựng công trình

Trong những thập kỷ gần đây khoa học công nghệ ngày càng phát triển không ngừng, cùng với đó là sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế - văn hóa - chính trị - xã hội, đô thị thành phố Hồ Chí Minh đã có những chiều hướng phát triển rất nhanh Với vai trò là một trong những trung tâm kinh tế lớn nhất của cả nước, thành phố Hồ Chí Minh đã thu hút rất nhiều nhà đầu tư lẫn trong và ngoài nước hội tụ về đây Cùng với đó thành phố mang tên Bác của chúng ta cần một trụ sở làm việc, nhà ở, trung tâm thường tiện nghi, hiện đại là nhu cầu cần thiết của các nhà chủ đầu tư Xét về mặt khía cạnh đô thị, mật độ dân số thành phố Hồ Chí Minh đang tăng rất nhanh chóng do ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa Trong khi diện tích đất ngày càng khang hiếm nên việc tiết kiệm đất cũng như sử dụng có hiệu quả diện tích đất hiện có là vấn đề cấp bách hiện nay Trước tình hình đó, việc các chủ đầu tư xây dựng nhiều trung tâm thương mại, chung cư cao tầng, cao ốc văn phòng là xu hướng rất khả thi

Do đó, Công ty Cổ phần Phát triển A&B quyết định đầu tư xây dựng Cao ốc A&B Tower cùng sự tài trợ của Quỹ Đầu Tư VinaCapital với tổng diện tích

7.273m 2 tọa lạc ở một vị trí rất đất đỏ có thể còn gọi là trung tâm, bộ mặt của thành phố mang tên Bác đó là Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh

Công trình nằm ở trung tâm của Thành phố Hồ Chí Minh, vị trí thuận lợi cho việc kết nối các quận tạo điều kiện thuận lợi để sử dụng, khai thác và phát triển dự án Địa chỉ công trình: 76, đường Lê Lai, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

Hình 1 2 Định vị công trình

1.1.3 Quy mô và đặc điểm công trình

Loại công trình: Công trình dân dụng cấp 1 (số tầng 20 0.008kN/m) (2) Do tải trọng của hệ thống khung nhôm khá nhỏ nên ta bỏ qua, chỉ xét tải trọng của kính cường lực

Bảng 4 6 Tải trọng kính cường lực bao

Vị trí ht (m) γk (kN/m 2 ) g tc (kN/m) n g tt (kN/m)

(1) https://kinhcuongluclegia.vn/trong-luong-kinh-cuong-luc/

(2) https://anphatglass.com/trong-luong-thanh-nhom-he-xingfa/

Hình 4 2 Cấu tạo liên kết kính cường lực

Hoạt tải tiêu chuẩn ptc(kN/m 2 ) lấy theo TCVN 2737:2023

Công trình được chia làm nhiều loại phòng với chức năng khác nhau Căn cứ vào mỗi loại phòng chức năng ta tiến hành tra xác định hoạt tải tiêu chuẩn và sau đó nhân với hệ số độ tin cậy n Ta sẽ có hoạt tải tính toán ptt(kN/m 2 )

Tại các ô sàn có nhiều loại hoạt tải tác dụng, ta chọn giá trị lớn nhất trong các hoạt tải để tính toán

Bảng 4 7 Giá trị hoạt tải theo TCVN 2737:2023

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hệ số độ tin cậy

Giá trị tính toán (kN/m 2 )

5 Mái bằng có sử dụng 0.53 0.98 1.5 1.3 1.95

6 Mái bằng không có sử dụng

Tải trọng gió

Đối với công trình mà sinh viên đang thực hiện, có chiều cao H = 107.1 (m) so với code +0.000 m, nên cần xét đến thành phần động cảu tải trọng gió

Công trình được xây dựng tại Thành phố Hồ Chí Minh, theo mục 10.2.3; 10.2.5 TCVN 2737:2023 về tải trọng và tác động thì công trình thuộc vùng gió II-A, địa hình C

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió tại cao độ ze tính theo công thức như sau:

+ W 3s,10 là áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm: W 3s,10 (W 0 γ ) với T γ T là hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm xuống 10 năm lấy bằng 0.852; W0 là áp lực gió cơ sở được xác định theo 10.2.3

Hệ số k(z) phản ánh sự biến đổi áp lực gió theo độ cao và đặc điểm địa hình tại độ cao tương đương ze Hệ số này được xác định theo công thức được nêu trong mục 10.2.5.

+ c là hệ số khí động, xác định theo 10.2.6

+ G f là hệ số hiệu ứng giật, xác định theo 10.2.7

Bước 1: Xác định áp lực gió cơ sở W0

Công trình xây dựng ở quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh thuộc:

+ Vùng áp lực gió: II (Bảng 5.1, QC 02:2022/BXD)

+ Địa hình dạng C (là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao từ

10m trở lên trong thành phố, vùng rừng rậm )

Bảng 4 8 Giá trị của áp lực gió cơ sở W 0 theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt

Vùng áp lực gió trên bản đồ I II III IV V

Bước 2: Xác định độ cao tương đương z e

- Đối với nhà ze được xác định như sau:

+ z là độ cao so với mặt đất (khi mặt đất xung quanh nhà và công trình không bằng phẳng thì mốc chuẩn để tính độ cao z được xác định theo Phụ lục C); + b là chiều rộng của nhà (không kể khối đế), vuông góc với hướng gió;

+ h là chiều cao công trình

Bước 3: Giá trị của hệ số k(z e )

Giá trị của hệ số k(ze), kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao ze so với mốc chuẩn và dạng địa hình, được xác định theo công thức:

+ k(ze) lấy không hơn 1.98 đối với địa hình C

+ ze được xác định theo 10.2.4; ze lấy không nhỏ hơn zmin= 9.14 m

+ zg= 365.76 m là độ cao gradient, được xác định phụ thuộc vào dạng địa hình + =7.0 là hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s (lấy trung bình trong khoảng thời gian 3 s), được xác định phụ thuộc vào dạng địa hình

Giá trị các hệ số lấy từ Bảng 8 – mục 10.2.5 – TCVN2373:2023

Bước 4: Hệ số khí động c

Kích thước tương đương của công trình xác định theo Phụ lục E2 – TCVN

Hình 4 3 Mặt bằng công trình

Tính toán hệ số khí động theo phụ lục F4 – TCVN 2737:2023 h/d Vùng

Theo phương Y: h 103.7 d 29.6 3.50 nội suy bậc 1 tìm được c D và c E

Theo phương X: h 103.7 d 39.6 2.61 nội suy bậc 1 tìm được c D và c E

I(z ) s là độ rối ở độ cao tương đương zs , xác định theo công thức:

I(z ) c 10 z cr = 0.3 là hệ số, phụ thuộc vào các dạng địa hình khác nhau, lấy theo Bảng

10 zs là độ cao tương đương của công trình, lấy bằng 0,6h = 62.22 (m) h là chiều cao của công trình gQ là hệ số đỉnh cho thành phần xung của gió, lấy bằng 3,4 gv là hệ số đỉnh cho thành phần phản ứng của gió, lấy bằng 3,4 gR là hệ số đỉnh cho thành phần cộng hưởng của gió, được xác định theo công thức:

Với: n1= 0.501 (hz) là tần số dao động riêng thứ nhất

Q là hệ số kể đến thành phần phản ứng nền của kết cấu chịu tải trọng gió, xác định theo công thức:

Với: b là chiều rộng công trình, vuông góc với hướng gió tác dụng

L(zs) là thang nguyên kích thước xoáy (chiều dài rối) tại độ cao tương đương zs , xác định theo công thức: s s

97.54 và 1 3 là các hệ số, phụ thuộc vào các dạng địa hình khác nhau, lấy theo Bảng 10

R là hệ số phản ứng cộng hưởng, được xác định theo công thức: n h b d

Với: β = 0,02 – cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

V(Z ) là vận tốc gió trung bình trong khoảng thời gian 3600s ứng với chu kỳ lặp 50 năm, tại độ cao tương đương zs, được xác định theo công thức: s s 3600s,50 3s,50

V = 44m/s là vận tốc gió 3s (lấy trung bình trong khoảng thời gian 3 s) ứng với chu kỳ lặp 50 năm, lấy theo (Bảng 5.1 QCVN 02:2022/BXD)

Rh, Rb, Rd là các hàm số dẫn suất khí động, được xác định theo các công thức:

4.6 n d V(Z ) h, b và d lần lượt là chiều cao, chiều rộng và chiều sâu (hoặc chiều dài) của công trình

Bảng 4 9 Hệ số gió giật G f theo phương X

Bề rộng đón gió (m): b 29.4 Độ cản phụ thuộc theo loại kết cấu: β 0.02

Chiều sâu công trình (m): d 39.6 Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: b͞ 0.45

Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: cr 0.3 Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: a̅ 0.25 Độ cao tương đương của công trình (m): zs 62.22 Vận tốc gió trung bình trong

1 Độ rối ở độ cao tương đương Zs: I(zs) 0.221 Hệ số để tính Rn: N1 2.874

Hệ số đỉnh cho thành phần xung: gQ 3.4 Hệ số để tính hệ số cộng hưởng: Rn 0.072

Hệ số đỉnh cho thành phần phản ứng: gV 3.4 Hệ số tính hàm số dẫn suất khí động: hh 7.642

Tần số riêng cơ bản thứ nhất (Hz): n1-x 0.501 Hệ số tính hàm số dẫn suất khí động: hb 2.167

Hệ số đỉnh cho thành phần cộng hưởng: gR 4.021 Hệ số tính hàm số dẫn suất khí động: hd 9.770

Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: l 97.54 Hàm số dẫn suất khí động: Rh 0.122

Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: ϵ̅ 0.33 Hàm số dẫn suất khí động: Rb 0.356 Thang nguyên kích thước xoáy:

0 Hàm số dẫn suất khí động: Rd 0.097

Hệ số kể đến thành phần phản ứng nền: Q 0.811 Hệ số phản ứng cộng hưởng: R 0.300

Hệ số hiệu ứng giật theo phương X: G f-x 0.865

Bảng 4 10 Hệ số gió giật G f theo phương Y

Bề rộng đón gió (m): b 39.6 Độ cản phụ thuộc theo loại kết cấu: β 0.02

Chiều sâu công trình (m): d 29.4 Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: b͞ 0.45

Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: cr 0.3 Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: a̅ 0.25 Độ cao tương đương của công trình (m): zs 62.22 Vận tốc gió trung bình trong

1 Độ rối ở độ cao tương đương Zs: I(zs) 0.221 Hệ số để tính Rn: N1 2.249

Hệ số đỉnh cho thành phần xung: gQ 3.4 Hệ số để tính hệ số cộng hưởng: Rn 0.083

Hệ số đỉnh cho thành phần phản ứng: gV 3.4 Hệ số tính hàm số dẫn suất khí động: hh 5.980

Tần số riêng cơ bản thứ nhất (Hz): n1-y 0.392 Hệ số tính hàm số dẫn suất khí động: hb 2.283

Hệ số đỉnh cho thành phần cộng hưởng: gR 3.96 Hệ số tính hàm số dẫn suất khí động: hd 5.676

Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: l 97.54 Hàm số dẫn suất khí động: Rh 0.153

Hệ số phụ thuộc vào các dạng địa hình: ϵ̅ 0.33 Hàm số dẫn suất khí động: Rb 0.343 Thang nguyên kích thước xoáy:

0 Hàm số dẫn suất khí động: Rd 0.161

Hệ số kể đến thành phần phản ứng nền: Q 0.804 Hệ số phản ứng cộng hưởng: R 0.364

Hệ số hiệu ứng giật theo phương Y: G f-y 0.878

Bảng 4 11 Bảng tính toán tải gió theo hai phương X,Y

Chiề u cao đón gió (m) Áp lực gió tiêu chuẩn W tc (kN) Áp lực gió tính toán W tt (kN) h z X Y X Y X Y X Y

Bảng 4 12 Đặc điểm động học công trình

Mode Chu kì Tần số

Hình 4 4 Dạng dao động mode 1

Hình 4 5 Dạng dao động mode 2

Tải trọng động đất

4.4.1 Tổng quan về động đất Động đất là hiện tượng làm chuyển động nền đất xảy ra đột ngột khi một nguồn năng lượng lớn được giải phóng trong thời gian rất ngắn do sự rạn nứt đột ngột trong phần vỏ hoặc trong phần áo trên của trái đất Đối với những công trình nhà cao tầng trong thiết kế xây dựng nhà thầu ngoài việc tính toán tải trọng của bản thân công trình (tải trọng đứng), còn phải tính toán hai loại tải trọng nữa vô cùng quan trọng là tải trọng của gió bão và tải trọng động đất (tải trọng ngang)

Theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành, tính toán động đất là công đoạn bắt buộc và thiết yếu trong quá trình thiết kế công trình cao tầng Vì vậy, đối với công trình xây dựng nằm trong vùng có phân vùng tác động gió thì phải tính toán tải trọng gió, nằm trong phân vùng về động đất thì phải tính toán tải trọng động đất.

Tính toán động đất cho công trình cao tầng không phải tuyệt đối vì nếu tính toán tuyệt đối thì sẽ rất lãng phí Khi đó, diện tích cốt thép và tiết diện bê tông rất lớn mà ta chỉ tính khi có xảy ra động đất thì con người trong công trình có thời gian để thoát hiểm ra ngoài an toàn thì sau đó công trình mới hư hại từ từ hoặc là dần sụp đổ

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

• TCXDVN 375:2006 - Thiết kế công trình chịu động đất

4.4.2 Các số liệu cần tính toán

Có 7 loại đất nền theo TCXDVN 375 - 2006 bào gồm A,B, C, D, E, S1, S2 Căn cứ vào mặt cắt địa tầng và các số liệu khảo sát địa chất tại khu đất xây dựng và điều kiện đất nền theo tác động động đất trong quy định 3.1.2 và Bảng 3.1 trong TCVN 9386:2012 để nhận dạng đất nền

4.4.2.2 Mức độ tin cậy và hệ số tầm quan trọng

Công trình xây dựng được chia thành 5 cấp quan trong tùy thuộc vào khả năng gây của công trình đối với an ninh công cộng và bảo vệ trật tự xã hội ngay sau động đất, cũng như hậu quả kinh tế và xã hội do nó gây ra trong trường hợp bị sụp đổ

Mỗi mức quan trọng được gán một hệ số tầm quan trọng khác nhau γI Phụ lục E trong TCVN 9386:2012 trình bày các mức độ quan trọng của công trình xây dựng, ứng với mỗi mức độ quan trong là một hệ số tầm quan trọng riêng

Bảng 4 13 Mức độ quan trọng và hệ số tầm quan trọng đối với nhà cao tầng

Mức độ quan trọng Công trình Hệ số tầm quan trọng Đặc biệt Trên 60 tầng Thiết kế với gia tốc lớn nhất có thể xảy ra

IV Không quá 3 tầng Không yêu cầu tính toán khác

4.4.2.3 Đỉnh gia tốc nền tham chiếu và gia tốc thiết kế

Nguy cơ động đất trong mỗi vùng được mô tả dưới dạng một tham số là đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR trên nền loại A Đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR được trình bày trong phụ lục H, TVCN 9386:2012

Gia tốc nền thiết kế ag trên nền loại A được xác định bằng đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR nhân với hệ số tầm quan trọng y: ag = y.agR

Hệ số ứng xử q xét tới khả năng phân tán năng lượng của kết cấu, biểu thị một cách gần đúng tỷ số giữa lực động đất mà kết cấu phải chịu nếu phản ứng của nó hoàn toàn dàn hồi với độ cản nhớt 5% và lực động đất có thể sử dụng khi thiết kế theo mô hình phân tích đàn hồi thông thường mà vẫn tiếp tục đảm bảo cho kết cấu một phản ứng thỏa mãn các yêu cầu đặt ra

Phương pháp xác định hệ số ứng xử q:

- Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q được tính theo từng phương, khi thiết kế được lấy như sau: q = qokw > 1.5

• kw : Hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu tường kw = 1 đối với hệ khung và hệ hỗn hợp tương đương khung

0.5 < kw = (1 + ao)/3 < 1 đối với hệ kết cấu tường, hệ tương đương tường với wi wi

 chiều cao tường thứ i, lwi chiều dài tường thứ i

• qo giá trị cơ bản của hệ số ứng xử cho trong Bảng 5.1 TCVN 9386:2012

Bảng 4 14 Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử q 0 cho hệ có sự đều đặn theo mặt đứng

Loại kết cấu Cấp dẻo kết cấu trung bình

Cấp dẻo kết cấu cao

Hệ khung, hệ hỗn hợp, hệ tường kép

Hệ không thuộc hệ tường kép 3.0 4.0 αo /α1

Hệ con lắc ngược 1.5 2.0 Đối với công trình không đều đặn theo chiều cao, giá trị cơ bản của hệ số ứng xử qo cần giảm 20% αo và α1 được xác định như sau: Đối với nhà đều đặn trên mặt bằng xác định theo Bảng 4.22

Bảng 4 15 Bảng xác định hệ số α 0 /α 1

Hệ khung hoặc hệ hỗn hợp tương đương khung

Hệ tường hoặc hệ hỗn hợp tương đương tường

Một tầng Một nhịp nhiều tầng

Hai tường không ghép theo phương ngang

Hệ tường không ghép khác

Hệ hỗn hợp hoặc tường ghép α o / α1 1.1 1.2 1.3 1 1.1 1.2 trung bình cộng của 1 và giá trị ở Bảng 4.22

Tính toán hệ số q ứng xử: q=q k 0 w 0.8=3.45 1 0.8  =2.76

- Do công trình không đều đặn theo mặt đứng 20% (còn lại 80%) theo mục 4.2.3.3 của TCVN 9362:2012

+ Chiều cao từ đáy hầm đến tầng 3: 24.3 (m)

− =  =  Thỏa điều kiện hình dưới:

- Do công trình không thỏa điều kiện đều đặn theo mặt bằng: 0

=  =  4.4.2.5 Phổ phản ứng đàn hồi và phổ thiết kế

Phổ phản ứng là đường cong quan hệ ứng xử (chuyển dịch, vận tốc và gia tốc) lớn nhất và chu kỳ dao động hệ một bậc tự do

Trong TCVN 9386:2012, chuyển động động đất tại một điểm trên bề mặt được biểu diễn bằng phổ phản ứng gia tốc đàn hồi, được gọi tắt là “phổ phản ứng đàn hồi, ký hiệu SC(T)

Theo quan niệm thiết kế hiện đại, các kết cấu chịu tác động của tải trọng động đất trong miền không đàn hồi (phi tuyến) Để tránh việc thực hiện tính toán trực tiếp các kết cấu không đàn hồi, người ta kể đến khả năng tiêu tán năng lượng chủ yếu thông qua ứng xử dẻo của các cấu kiện hoặc/và các kết cấu khác bằng cách phân tích đàn hồi dựa trên phổ phản ứng được chiết giảm từ phổ phản ứng đàn hồi, vì thế phổ này được gọi là phổ thiết kế Sd(T)

Phổ thiết kế là phổ trung bình của các phổ phản ứng động đất được xây dưng từ các gia tốc đồ ghi tại các địa điểm có cấu trúc đia chất tương đồng ở nhiều trận động đất khác nhau, sau đó được điều chỉnh và làm trơn

Phổ thiết kế Sd(T) chính là phổ phản ứng đàn hồi được thu nhỏ lại thông qua hệ số ứng xử q

Hình 4 6 Hình dạng của phổ phản ứng

- Đối với thành phần nằm ngang của tải động đất phổ thiết kế được xác định bằng các biểu thức sau:

• Sd(T): Tung độ của phổ thiết kế

• T: Chu kỳ dao động của hệ đàn hồi

• ag: gia tốc nền thiết kế trên nền loại A, được tính toán bằng cách tra gia tốc nền trong phụ lục I, TCXDVN 375 - 2006, lấy giá trị này nhân với g = 9.81(m/s 2 )

• ɳ : Hệ số điều chỉnh độ cản với giá trị tham chiếu ɳ = 1 đối với độ cản nhớt 5%

• TB: Giới hạn dưới của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng đàn hồi

• TC: Giới hạn trên của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng đàn hồi

• T D : Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng chuyển vị không đổi trong phổ phản ứng

• S, T B ,TC,TD xác định theo Bảng 3.2 TCXD 375:2006 hay TCVN 9386:2012

• β = 0.2 hệ số ứng xử với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang Đối với thành phần thẳng đứng của tác động động đất, phổ thiết kế cũng được xác định theo các biểu thức của phổ thiết kế theo phương ngang trong đó gia tốc nền thiết kế theo phương ngang ag được thay bằng gia tốc nền thiết kế theo phương đứng avg, S được lấy bằng 1

Các giá trị cho các tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi theo phương đứng được cho trong Bảng 3.3 TCXDVN 375 - 2006 đối với các loại đất nền A, B, C, D, E

Bảng 4 16 Giá trị tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi theo phương đứng

Tuy nhiên, theo điều 4.3.3.5.2 TCXDVN 375 - 2006 nếu avg lớn hơn 0.25g thì thành phần thẳng đứng của tác động động đất cần xét tới

Ta có: avg/ag = 0.9 => avg =ag×0.9=1.04×0.9=0.936(m/s 2 ) < 0.25×9.81=2.45(m/s 2 )

Không cần tính toán phổ phản ứng cho phương đứng

4.4.3 Các phương thức tính toán

Hiện nay các công trình xây dựng thường được thực hiện tính toán với một trong hai phương pháp đàn hồi tuyến tính sau:

- Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương

- Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động Đối với các công trình lớn và phức tạp, việc sử dụng các phương pháp tĩnh lực ngang tương đương trong thiết kế kháng chấn không đủ độ chính xác cần thiết nên trong một số trường hợp phải dùng các phương pháp động để xác định phản ứng của kết cấu Trong các phương pháp động, tác động động đất được cho dưới dạng phổ phản ứng hoặc các gia tốc đồ của chuyển động địa chấn Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp đơn giản nhất trong số các phương pháp động, sử dụng mô hình đàn hồi tuyến tính của kết cấu và phổ thiết kế Ưu điểm chính của phương pháp phổ phản ứng là tính toán nhanh, đơn giản và cho kết quả với độ chính xác chấp nhận được Do phải dùng nguyên lý cộng tác dụng nên phương pháp này chỉ giới hạn cho việc tính toán tuyến tính

Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương chỉ xét đến dao động cơ bản trong khi pháp phổ phản ứng xét tới nhiều dạng dao động khi xác định phản ứng toàn phần của kết cấu

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

Kiểm tra độ cứng

5.1.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Theo mục 2.6.3 Các chỉ tiêu kiểm tra kết cấu, TCXD 198 :1997 có qui định:

Kiểm tra độ bền, biến dạng, ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của kết cấu được tiến hành theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành Ngoài ra, kết cấu nhà cao tầng còn phải thỏa mãn yêu cầu độ bền chịu lực theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012; yêu cầu về độ cứng để hạn chế chuyển vị ngang, hạn chế gia tốc ngang tác động lên công trình trong quá trình chịu tác động động đất; yêu cầu về độ ổn định tổng thể để đảm bảo công trình không bị đổ sập hoặc mất ổn định trong các trường hợp có thể xảy ra; yêu cầu về độ ổn định cục bộ để đảm bảo các bộ phận cấu tạo công trình không bị mất ổn định trong quá trình chịu tác động của tải trọng ngoài tác động.

- Về kiểm tra độ cứng: Chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng tính theo phương pháp đàn hồi phải thỏa mãn điều kiện:

Xuất kết quả chuyển vị từ tổ hợp tiêu chuẩn mô hình Etab ta được:

Bảng 5 1 Kết quả chuyển vị xuất từ mô hình Etabs theo phương X

Story Diaphra gm Output Case Step

COMBOBAO_THCB _TTGH2 Max 0.011762 0.004997 0.000231 TANG

COMBOBAO_THCB _TTGH2 Max 0.012527 0.005407 0.000222 TANG

Bảng 5 2 Kết quả chuyển vị xuất từ mô hình Etabs theo phương Y

Story Diaphragm Output Case Step Type UX UY RZ m m rad

MAI TANG MAI COMBOBAO_THCB_TTGH2 Min -0.010921 -0.053626 0.000144 TANG 26 TANG 26 COMBOBAO_THCB_TTGH2 Min -0.009481 -0.051237 0.000136 TANG 25 TANG 25 COMBOBAO_THCB_TTGH2 Min -0.00909 -0.048775 0.000127

Theo bảng kết quả chuyển vị của công trình ta có chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh công trình theo phương x và y là fx = 11.67 (mm) và fy = 53.62 (mm)

Kiểm tra chuyển vị theo phương X:

Kiểm tra chuyển vị theo phương Y:

Vậy thỏa điều kiện chuyển vị đỉnh lớn nhất công trình nằm trong giới hạn cho phép

5.1.2 Kiểm tra chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

Thep mục M.2.1, Phụ lục M- Độ võng và chuyển vị của kế cấu, TCVN 5574:2018

+ Khi tính toán các kết cấu xây dựng thì độ võng hoặc chuyển vị cần phải thõa mãn: f ≤ fu

• f : Là độ võng của cầu kiện được xác định

• fu : Độ võng hoặc chuyển vị giới hạn

Mục M.4.4.1, TCVN 5574:2018 có qui định: Chuyển vị ngang giới hạn của nhà theo yêu cầu cấu tạo (đảm bảo sự nguyên vẹn của lớp chèn khung như tường, tường ngăn, các bộ phận của cửa đi và cửa sổ) được nêu trong bảng M.4 của phụ lục này

Theo Bảng M.4 – Chuyển vị giới hạn theo phương ngang fu theo yêu cầu cấu tạo, TCVN 5574 - 2018 ta có: Chuyển vị giới hạn theo phương ngang ứng với nhà nhiều tầng: 3900 0.0078 ( )

• h : Đối với tầng dưới bằng khoảng cách từ trên mặt móng đến trục của xà đỡ sàn mái; đối với các tầng còn lại bằng khoảng cách giữa các trục của các xà liền kề

Hình 5 2 Bảng M4 TCVN 5574:2018_Chuyển vị giới hạn theo phương ngang

Chuyển vị lệch tầng lớn nhất của tải gió theo phương X và Y:

=  =  Vậy thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng do tải trọng gió

Bảng 5 3 Kết chuyển vị tương đối do tải trọng gió theo phương X

Story Load Case/Combo Step Type DriftX Check X

MAI COMBOBAO_THCB_TTGH2 Min 0.000146 OK

MAI COMBOBAO_THCB_TTGH2 Max 0.000141 OK

T26 COMBOBAO_THCB_TTGH2 Min 0.000178 OK

T26 COMBOBAO_THCB_TTGH2 Max 0.000140 OK

T19 COMBOBAO_THDB_TTGH2 Max 0.000141 OK

T19 COMBOBAO_THDB_TTGH2 Min 0.000180 OK

H1 COMBOBAO_THDB_TTGH2 Max 0.000005 OK

H1 COMBOBAO_THDB_TTGH2 Min 0.000010 OK

H2 COMBOBAO_THDB_TTGH2 Min 0.001142 OK Bảng 5 4 Kết chuyển vị tương đối do tải trọng gió theo phương Y

Story Load Case/Combo Step Type DriftY Check Y

MAI COMBOBAO_THCB_TTGH2 Min 0.000273 OK

MAI COMBOBAO_THCB_TTGH2 Max 0.00065 OK

5.1.2.2 Do tải trọng động đất

9386:2012 có qui định: Ngoại trừ các qui định khác trong các chương từ 5 đến 9 của tiêu chuẩn này, cần tuân thủ các hạn chế sau: Đối với các nhà có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn được gắn vào kết cấu: dr 0,005 h

Dr: Chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng là hiệu số giữa các chuyển vị ngang trung bình ds tại trần và sàn của tầng đang xét Chuyển vị ngang trung bình ds được tính theo mục 4.3.4 của tiêu chuẩn này.

• v : Hệ số chiết giảm xét đến chu kỳ lặp thấp hơn của tác động động đất liên quan đến yêu cầu hạn chế hư hỏng

*Chú thích: Các giá trị khác nhau của v phụ thuộc vào các nguy cơ động đất và mức độ quan trọng của công trình khuyến nghị như sau: v = 0.4 cho các mức độ quan trọng I và II và v = 0.5 cho các mức độ quan trọng III và IV

- Xác định ds theo mục 4.3.4.TCVN 9386:2012 như sau:d s =q d d c

• ds - chuyển vị của một điểm của hệ kết cấu gây ra bởi tác động động đất thiết kế

• qd - hệ số ứng xử chuyển vị, giả thiết bằng q trừ phi có qui định khác

• dc - chuyển vị của cùng điểm đó của hệ kết cấu được xác định bằng phân tích tuyến tính dựa trên phổ phản ứng thiết kế

Hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng:

Chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương X và Y:

=  =  Vậy thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng do động đất

Xuất chuyển vị tương đối do tải trọng động đất từ phần mềm Etabs:

Bảng 5 5 Kiểm tra chuyển vị ngang tương đối do tải động đất theo phương X

Story Load Case/Combo Step Type DriftX Check X

MAI COMBOBAO_THDB_TTGH2 Min 0.001495 OK

MAI COMBOBAO_THDB_TTGH2 Max 0.001504 OK

Bảng 5 6 Kiểm tra chuyển vị ngang tương đối do tải động đất theo phương Y

Story Load Case/Combo Step Type DriftY Check Y

MAI COMBOBAO_THDB_TTGH2 Min 0.000699 OK

MAI COMBOBAO_THDB_TTGH2 Max 0.003121 OK

Kiểm tra ổn định chống lật

Theo mục 2.6.3 Các chỉ tiêu kiểm tra kết cấu, TCXD 198:1997 có qui định:

- Kiểm tra độ bền, biến dạng, ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của kết cấu được tiến hành theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành Ngoài ra kết cấu nhà cao tầng còn phải thỏa mãn yêu cầu sau đây:

- Về kiểm tra ổn định chống lật: Tỉ lệ giữa moment lật do tải trọng ngang gây ra phải thỏa mãn điều kiện:

- Mục 3.2 chỉ dẫn tính toán, TCVN 198:1997, có qui định: Nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỉ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật dưới tác động của động đất và tải trọng gió Khi tính toán moment chống lật, hoạt tải trên các tầng được kể đến 50%, còn tĩnh tải lấy 90% Khả năng chống lật của nhà cao tầng phải thõa mãn điều kiện nêu trên

Vì công trình A&B Tower có H 107.1

B = 39.6 =  nên không cần kiểm tra khả năng chống lật của công trình.

Kiểm tra dao động (gia tốc đỉnh)

Theo mục 2.6.3 Các chỉ tiêu kiểm tra kết cấu, TCXD 198:1997 có qui định:

Tiêu chuẩn kiểm tra kết cấu nhà cao tầng bao gồm kiểm tra độ bền, biến dạng, ổn định tổng thể và ổn định cục bộ Ngoài ra, nhà cao tầng phải đáp ứng yêu cầu riêng như: độ lệch ngang và dọc không vượt quá giới hạn cho phép, khả năng chịu lực gió, động đất và tải trọng khác theo quy định.

Về kiểm tra dao động, theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió phải nằm trong giới hạn cho phép.

• |y | : Giá trị tính toán gia tốc cực đại

• [y] : Giá trị cho phép của gia tốc lấy bằng 150mm/s 2

Giá trị tính toán của gia tốc cực đại được xác định theo công thức thực nghiệm như trong cuốn “MonoGraph on Planning and Design of Tall Building - Structural design of Tall Steel Building - American Society of C.E, 1979” w

• f : Tần số dao động của mode dao động tính toán

• Aw : Chuyển vị tại đỉnh công trình do thành phần động tải trọng gió.

Xuất chu kì dao động từ phần mềm Etab:

Hình 5 3 Chu kỳ dao động của công trình

= =T Xuất chuyển vị tại đỉnh của công trình do thành phần động tải trọng gió:

Bảng 5 7 Chuyển vị tại đỉnh công trình do tải trọng gió thep phương X

Story Diaph ragm Output Case Step

Bảng 5 8 Chuyển vị tại đỉnh công trình do tải trọng gió thep phương Y

Story Diaph Output Case Step UX UY RZ X Y Z ragm Type m m rad m m m TANG

Giá trị tính toán của gia tốc cực đại:

= =    =  = =    =  Vậy thõa điều kiện dao động.

TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Sơ bộ tiết diện

Sau nhiều lần mô hình tính toán ta chọn chiều dày sàn :

- Đối với các sàn sinh hoạt nhịp lớn ta chọn bề dày bản là 200(mm)

- Đối với các sàn nhà vệ sinh nhịp nhỏ, chịu tải nhỏ ta chọn bề dày bản là 150(mm).

Tải trọng

Bảng 6 1 Tĩnh tãi sàn thường

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 ) HSVT Tải tính toán

Tổng (bỏ qua bản BTCT) 1.13 1.39

Bảng 6 2 Tĩnh tãi sàn nhà vệ sinh

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 ) HSVT

2 Vữa trát nền + tạo dốc 0.05 18 0.9 1.3 1.17

Tổng (bỏ qua bản BTCT) 1.7 2.13

Bảng 6 3 Tĩnh tải tường xây

Bảng 6 4 Giá trị hoạt tải theo TCVN 2737:2023

STT LOẠI PHÒNG TẢI TIÊU CHUẨN HỆ SỐ ĐỘ TIN CẬY

TẢI TÍNH TOÁN p tc (kN/m 2 ) p tt (kN/m 2 )

Xây dựng mô hình tính toán

- Hiện nay với sự phát triển của công nghệ thông tin, phần mềm và sự kết nối giữa các phần mềm, thì ngoài việc xây dựng mô hình ở từng phần mềm riêng lẽ, ta có thể export từ phần mềm Etab sang phần mềm Safe với toàn bộ tải trọng và nội lực đã được tính và gán ở mô hình tổng thể ở phần mềm Etab Việc này giúp ta tiết kiệm được rất nhiều thời gian cũng như thao tác thực hiện được dể dàng hơn

Hình 6 2 Mô hình sàn tầng điển hình (tầng 4) bằng phần mềm SAFE V16

Hình 6 3 Mô hình sàn tầng điển hình (tầng 4)

Các trường hợp tải trọng

Bảng 6 5 Các trường hợp tải trọng tính sàn

TT Tải trọng Loại Ý nghĩa

1 TLBT DEAD Tải trọng bản thân

2 CLHT SUPERDEAD Tải trọng lớp hoàn thiện

3 TTTX SUPERDEAD Tải trọng tường xây

Bảng 6 6 Tổ hợp tải trọng tính sàn

Tổ hợp Loại Thành phần

TTTT ADD (1.15)TLBT + (1.15)CLHT + (1.15)TTTX

HTTT ADD (1.15)TLBT + (1.15)CLHT + (1.15)TTTX + (1.15)HT

TTTC ADD (1)TLBT + (1)CLHT + (1)TTTX

HTTC ADD (1)TLBT + (1)CLHT + (1)TTTX + (1)HT

Bảng 6 7 Tổ hợp bao tải trọng tính sàn

TT Tổ hợp Loại Thành phần Ý nghĩa

1 COMBTT ADD (1)TTTT + (1)HTTT Tính thép sàn

2 COMBTC ADD (1)TTTC + (1)HTTC Tính độ võng

 Hệ số tầm quan trọng của công trình khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất và lấy bằng 1 khi toán tính theo trạng thái giới hạn thứ 2

Bảng 6 8 Giá trị tối thiểu của hệ số tầm quan trọng

Cấp hiệu quả công trình

Mức độ quan trọng của công trình

Vậy công trình trên dựa theo QCVN: 03:2023/BXD công trình trên theo cấp hiệu quả công trình C3, mức độ quan trọng cao, lấy giá trị  n =1.15

Gán tải trọng

Hình 6 4 Tĩnh tải hoàn thiện

Hình 6 5 Tĩnh tải tường xây

Xác định nội lực

Hình 6 7 Chia dãy Strip theo phương X

Hình 6 8 Chia dãy Strip theo phương Y

6.6.2 Chạy mô hình và xác định nội lực

Hình 6 10 Biểu đồ màu Moment 22

Hình 6 11 Moment dãy Strip B theo phương X

Hình 6 12 Moment dãy Strip A theo phương Y

Tính toán cốt thép

Bê tông cấp độ bền B30 (M400):

Hệ số làm việc của bê tông γb = 1

• CB-300V: Rs &0(MPa), Rsc &0(MPa), Rsw !0(MPa)

• CB-300T: Rs &0(MPa), Rsc &0(MPa), Rsw !0(MPa)

Tính toán cốt thép sàn được thực hiện bởi các công thức sau:

• h(mm) : Chiều cao tiết diện sàn

• a0 : Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Giả thiết a0 = 30(mm) đối với các thanh thép nằm dưới ở nhịp (chịu moment MNX) và các thanh thép ở gối (chịu moment MGX và MGY), a0 = 40(mm) đối với các thanh chịu moment dương nằm trên (chịu moment MNY)

Chọn lớp bê tông bảo vệ abv = 20(mm)

Xác định hệ số ξR : Theo mục 8.1.2.2.3 TCVN 5574:2018 giá trị ξR được xác định như sau:

 : Biến dạng tương đối của cốt thép khi ứng suất bằng Rs

•  b 2 =0.0035: Biến dạng tương đối của bê tông chịu nén khi ứng suất bằng

Rb đối với bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Bảng 6 9 Tính toán thép sàn Ô sàn

Strip m m (m) kN.m kN.m mm 2 % mm mm 2 %

Kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn

Hình 6 13 Lực cắt dãy Strip A (phương X)

Hình 6 14 Lực cắt dãy Strip B (phương Y)

Theo mục 8.1.3.3.1 TCVN 5574:2018 có qui định:

- Khi không có cốt thép ngang thì tiến hành tính toán theo điều kiện (89) của mục này với Qsw = 0

- Tính toán cấu kiện chịu uốn theo tiết diện nghiên được tiến hành theo điều kiện sau: sw b Q

• Q : Lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng

• Qsw = 0 : Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

- Lực cắt Q b được xác địnhtheo công thức sau:

Nhưng Qb không lớn hơn 2.5RbtBh0 và không nhỏ hơn 0.5Rbtbh0

- Ta có lực cắt lớn nhất của sàn là 319.21(kN)

Q b = bt 0 =   − 3   Vậy sàn đảm bảo điều kiện chịu cắt.

Kiểm tra độ võng sàn

6.9.1 Lý thuyết tính toán Độ võng toàn phần do các loại tải trọng gây ra được tính theo công thức: f = f1 - f2 + f3

• f1 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

• f2 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

• f3 : Độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

• f1 - f2 : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của tại trọng ngắn hạn

Theo mục M.2.1 phụ lục M - TCVN 5574:2018 có qui định:

- Khi tính toán các kết cấu xây dựng thì thì độ võng hoặc chuyển vị cần thõa mãn điều kiện: f ≤ fu

• f : Độ võng hoặc chuyển vị của cấu kiện được xác định

Theo bảng M1, độ võng giới hạn theo phương đứng fu đối với cấu kiện mái và sàn tầng có nhịp L 4(m) là L/250

6.10.2 Khai báo tổ hợp kiểm tra độ võng trong phần mềm Safe

TT Tổ hợp Loại Thành phần

Nonlinear Static (1)TLBT + (1)CLHT + (1)TTTX + (1)HTTT

Nonlinear Static (1)TLBT + (1)CLHT + (1)TTTX + (0.3)HTTT

Nonlinear Static (1)TLBT + (1)CLHT + (1)TTTX + (0.3)HTTT Đối với tổ hợp f1 và f2 ta chọn mục Nonlinear (Cracked) ở mục Analysis, chỉ kể đến thành phần ngắn hạn Đối với tổ hợp f3 ta chọn mục Nonlinear (Long Tem Cracked) ở mục Analysis, kể đến thành phần dài hạn

• Creep Coefficient =1.8 : Hệ số từ biến bê tông (tra bảng 11 TCVN 5574:2018)

• Shrinkage Strain = 0.0003 : Hệ số co ngót (theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường Việt Nam ta có thể chọn 0.0003)

6.9.3 Kiểm tra độ võng sàn bằng phần mềm Safe V16

Vậy thõa mãn điều kiện độ võng.

Kiểm tra bề rộng vết nứt theo SAFE 16

Theo mục 8.2.2.1.3 TCVN 5574:2018 có qui định về tính toán chiều rộng vế nứt theo công thức sau:

• acrc : Là chiều rộng vết nứt do tác động của ngoại lực xác định theo: 8.2.2.1.4; 8.2.2.3.1; đến 8.2.2.3.3 TCVN 5574:2018

• acrc,u : Là chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép (lấy theo Bảng 17 TCVN 5574:2018

Hình 6 16 Bảng tra chiều rộng vết nứt giới hạn

6.10.2 Tổ hợp tải trọng kiểm tra chiều rộng vết nứt

Bảng 6 11 Tổ hợp tải trọng kiễm tra chiều rộng vết nứt

STT Tổ hợp Loại Thành phần

Nonlinear Static (1)TLBT + (1)CLHT + (1)TTTX + (0.3)HTTT

Khi khái báo tổ hợp tải trọng để kiểm tra chiều rộng vết nứt cũng tương tự kiểm tra độ võng, ta cần kể đến thành phần ngắn hạn (acrc1) và dài hạn (acrc2)

- Đối với tổ hợp acrc1 ta chọn mục Nonlinear (Cracked) ở mục Analysis, chỉ kể đến thành phần ngắn hạn

- Đối với tổ hợp acrc2 ta chọn mục Nonlinear (Long Tem Cracked) ở mục Analysis, kể đến thành phần dài hạn

• Creep Coefficient =1.6 : Hệ số từ biến bê tông (tra bảng 11 TCVN 5574:2018)

• Shrinkage Strain = 0.0003 : Hệ số co ngót (theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường Việt Nam ta có thể chọn 0.0003)

6.10.3 Kiểm tra chiều rộng vết nứt bằng phần mềm Safe V16

Hình 6 17 Bề rộng vết nứt do tải trọng ngắn hạn acrc1 = 0.000101( ) m = 0.101 ( ) mm (mm) < acrc,u = 0.4(mm) (Thỏa)

Hình 6 18 Bề rộng vết nứt do tải trọng dài hạn acrc1 = 0.000124( )m =0.124(mm)(mm) < acrc,u = 0.3 (Thỏa)

Vậy thỏa mãn điều kiện về bề rộng vết nứt

6.10.4 Kiểm tra vết nứt a) Giá trị moment tại tiết diện tính toán

Moment do tĩnh tải gây ra Mtt = 43.61 (kN.m)

Moment do hoạt tải gây ra Mht = 17.09 (kN.m)

Hệ số =1.3 Giả thiết hoạt tải dài hạn chiếm Ψ tải toàn phần

M1 = 66.29 (kN.m) (Tác dụng ngắn hạn của 1TT+HT)

M2 = 20.08 (kN.m) (Tác dụng ngắn hạn của 1TT+1HT)

M3 = 66.29 (kN.m) (Tác dụng ngắn hạn của 1TT+ HT) b) Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt

, red red red crc pl bt ser red bt ser bt ser bt ser t t red

=     =  Vậy thỏa điều kiện hình thành vết nứt c) Tính toán bề rộng vết nứt

 s : là ứng suất trong cốt thép chịu kéo Tính toán theo công thức:

- Mi: là momen do ngoại lực tác động trên tiết diện đang xét M tương ứng với các trường hợp tải trọng

-  s 1 : là hệ số quy đổi cốt thép về bê tông

-I red : là momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi, chỉ kể đến vùng bê tông chịu nén, cốt thép chịu kéo và cốt thép chịu nén Công thức tính Ired lúc này khác với công thức xác định Ired khi tính Mcrc

+   − - y c : là chiều cao vùng nén xác định theo công thức (195)~(197) trong TCVN 5574:2018 với s1 = s2 Với tiết diện hình chữ nhật có kể đến cốt thép chịu kéo và chịu nén được xác định theo công thức dưới đây

- Ls: Là khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt kề nhau Xác định theo công thức và các điều kiện dưới đây

Abt: diện tích vùng bê tông chịu kéo

As: Là diện tích cốt thép chịu kéo ds: đường kính danh nghĩa

Bề rộng vết nứt dài hạn: a crc =a crc ,1=0.084 a crc =0.3(mm)

Kết luận: Đảm bảo điều kiện bề rộng vết nứt dài hạn (Bảng 17 TCVN 5574:2018)

Bề rộng vết nứt ngắn hạn:

1 2 3 0.018 0.4 crc crc crc crc crc a =a +a −a = mm  a = mm

Kết luận: Đảm bảo rộng vết nứt ngắn hạn (Bảng 17 TCVN 5574:2018)

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CẦU THANG

Sơ bộ kích thướt

- Cầu thang tầng điển hình (tầng 4 lên tầng 5) thuộc dạng cầu thang bản 2 vế

- Chiều cao tầng điển hình là 3.9(m)

- Chọn kết cấu chịu lực cho thang bộ không có limon

- Cầu thang có 22 bậc, mỗi vế có 11 bậc có kích thướt như sau:

+ Chiều rộng bậc b = 260 (mm), chiều cao bậc h 5 (mm)

+ Góc nghiêng bản thang: 155 ' tan 0.60 34 24

Hình 7 1 Mặt bằng cầu thang

- Chiều dày bản thang sơ bộ theo công thức:

Với L0 : Là chiều dài tính toán của cầu thang (L0 = 1500 + 2860 = 4360 (mm))

- Kích thướt dầm chiếu tới cầu thang được sơ bộ theo công thức sau:

Kích thướt dầm chiếu tới cầu thang: b h  = 200 350 mm  ( )

Hình 7 2 Mặt cắt cầu thang

Tải trọng (Đã trình bày ở mục 4.5)

7.2.1.1 Tĩnh tải dụng lên vế thang (Bản nghiêng)

Hình 7 3 Cấu tạo cầu thang

Tĩnh tải các lớp cấu tạo được tính theo công thức sau: i tdi i n

• γi :Khối lượng của lớp thứ i

• δtdi : Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương bản nghiêng

• ni : Hệ số tin cậy lớp thứ I ( theo công thức bảng 1, TCVN 2737-1995)

Trọng lượng lớp bậc thang, được quy về chiều dày tương đương của lớp vật liệu trải đều trên bản thang Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương bản nghiêng được tính theo công thức:

Trọng lượng gạch lót lớp đá hoa cương, lớp vữa lót có bề dày 2(cm), được quy về chiều dày tương đương của lớp vật liệu trải đều trên bản thang Chiều dày tương đương được xác định như sau:

• bb : Chiều rộng bậc thang

Bảng 7 1 Tĩnh tải bản thang

Cấu tạo bản thang γ (kN/m 3 ) δ (m) n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Gạch lót đá hoa cương 24 0.0263 1.1 0.667 0.734

7.2.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghĩ:

Bảng 7 2 Tĩnh tải bản chiểu nghĩ cầu thang bộ

Cấu tạo bản chiếu nghỉ γ (kN/m 3 ) δ (m) n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Gạch lót đá hoa cương 24 0.02 1.1 0.48 0.528

7.2.2 Hoạt tải (lấy theo TCVN 2737:2023)

7.2.2.1 Hoạt tải tác dụng lên vế thang (bản nghiêng)

= Hoạt tải tính toán: p tt = n.p tc = 1.3×5 = 6.5 (kN/m 2 )

Hoạt tải phân bố đều trên bậc thang, qui về tải phân bố đều trên bản nghiêng

7.2.2.2 Hoạt tải tác dụng lên bản chiếu nghĩ

Hoạt tải tiêu chuẩn: p tc = 5 (kN/m 2 )

Hoạt tải tính toán: p tt = n.p tc = 1.3×5 = 6.5 (kN/m 2 )

7.2.3 Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng thang

Bảng 7 3 Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng

Tải trọng Tiêu chuẩn Tổng Tính toán Tổng

Tác dụng lên vế thang g (kN/m 2 ) 7.01

Tác dụng lên bản chiếu nghỉ g (kN/m 2 ) 4.86

Tính toán bản thang

Tính toán với mô hình đơn giản 2D, công trình là cầu thang phía trong lõi có dạng 2 vế đối xứng Nên ta chỉ cần tính và mô hình cho 1 vế đại diện rồi lấy kết quả tương tự cho vế còn lại Đối với công trình nhà cao tầng, phương án cầu thang bê tông cốt thép toàn khối để thuận tiện cho việc thi công, phần lõi thang và sàn tầng được thi công trước, cầu thang bộ được thi công sau

Trong kết cấu bê tông toàn khối thì không có liên kết nào hoàn toàn là ngàm tuyệt đối và liên kết khớp tuyệt đối Việc quan niệm liên kết giữa bản thang với lõi vách là liên kết nào còn tuỳ thuộc vào độ cứng, tải trọng và công tác thi công các bộ phận kết cấu

Bản thang gác lên vách, là liên kết ngàm thì sẽ dẫn đến trường hợp thép chịu kéo ít (Moment dương nhỏ) và thép chịu nén lớn (Moment âm lớn), kết cấu dễ bị phá hoại tại nhịp bụng

7.3.2 Mô hình cầu thang trên phần mềm ETABS

Cắt một dải bề rộng 1m dọc theo bản cầu thang, xem bản cầu thang như một dầm đơn giản Vì 2 vế cầu thang giống nhau, nên sinh viên chỉ trình bày, tính toán cho 1 vế và bố trí cốt thép cho vế còn lại

Hình 7 4 Sơ đồ tính tĩnh tải cầu thang

Hình 7 6 Biểu đồ moment sơ đồ 3 (Khớp cố định - Ngàm)

7.3.3.1 Các thông số vật liệu

Hệ số làm việc của bê tông γb = 1

• CB-240T: Rs !0(MPa), Rsc !0(MPa), Rsw 0(MPa)

• h (mm) : Chiều cao tiết diện sàn

• a0 : Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Giả thiết a0 = 25(mm)

•  b 2 =0.0035: Biến dạng tương đối của bê tông chịu nén khi ứng suất bằng Rb đối với bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b min R

 =   =    =  7.3.3.2 Tính toán cốt thép bản thang

Bảng 7 5 Kết quả tính toán cốt thép

Vị trí M b h a α m ξ A s Chọn thép A sc μ kNm mm mm mm mm 2 ϕ a(mm) mm 2 %

Kiểm tra ổn định

Theo muc M.2.1 phụ lục M - TCVN 5574:2018 có qui định:

- Khi tính toán các kết cấu xây dựng thì thì độ võng hoặc chuyển vị cần thõa mãn điều kiện: f ≤ fu

Theo mục 4, Bảng M TCVN 5574:2018 độ võng giới hạn theo phương đứng fu đối với cấu kiện bản thang là 0.7(mm)

Hình 7 7 Kiểm tra chuyển vị từ phần mềm Etab

Vây thõa điều kiện về chuyển vị

7.4.2 Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bản thang

Hình 7 8 Biểu đồ lực cắt lớn nhất

Khi tính toán khả năng chịu cắt của bản thang, thường không đặt cốt thép đai, khi điều kiện kiểm tra không thỏa ta tiến hành tăng chiều dày bản thang

Theo điều 8.1.3.3.1 TCVN 5574:2018 có qui định:

Khi không có cốt thép ngang thì tiến hành tính toán theo điều kiện (89) của mục này với Qsw = 0

Tính toán cấu kiện chịu uốn theo tiết diện nghiên được tiến hành theo điều kiện sau: sw b Q

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

• Qsw = 0 : Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

Lực cắt Qb được xác địnhtheo công thức sau:

Nhưng Qb không lớn hơn 2.5Rbtbh0 và không nhỏ hơn 0.5Rbtbh0

Vậy đảm bảo điều kiện chịu cắt.

Tính toán dầm thang (dầm chiếu tới)

Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới bao gồm:

Trọng lượng bản thân dầm: bt dct s g=    n b (h −h ) 1.1 25 0.2 (0.3 0.15)=    − =0.825(kN / m)

Tải trọng do phản lực bản thang:

Hình 7 9 Phản lực bản thang

Với R: Phản lực liên kết của cầu thang

Chọn sơ đồ tính là dầm đơn giản, 2 đầu ngàm, L=3.0(m) Ta có sơ đồ tính và biểu đồ nội lực như sau:

Hình 7 10 Sơ đồ tính dầm chiếu tới

Hình 7 11 Biểu đồ moment dầm chiếu tới

Hình 7 12 Biểu đồ lực cắt dầm chiếu tới

• CB-400V: Rs 50(MPa), Rsc 50(MPa), Rsw (0(MPa)

• a0 : Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Giả thiết a0 %(mm)

- Chọn lớp bê tông bảo vệ abv = 20(mm)

- Xác định hệ số ξR : Theo mục 8.1.2.2.3 TCVN 5574:2018 giá trị ξR được xác định như sau:

 =   =    =  7.5.3.2 Tính toán cốt thép dầm chiếu tới

Bảng 7 6 Kết quả tính toán cốt thép dầm chiếu tới

A sc μ kNm mm mm mm mm 2 mm 2 %

7.5.3.3 Tính toán cốt thép đai

Theo mục 8.1.3.3 TCVN 5574:2018 có quy định:

- Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng được tiến hành theo điều kiện: sw b Q

Q : Lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện, được xác định do tất cả ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng đang xét, khi đó, cần kể đến tác dụng nguy hiểm nhất của tải trọng, trong phạm vi tiết diện nghiêng

Qsw : Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

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

Nhưng Qb không lớn hơn 2.5RbtBh0 và không nhỏ hơn 0.5Rbtbh0

Khi không có cốt thép ngang, tiến hành tính toán theo điều kiện trên với Qsw = 0

Cần tính toán cốt đai cho dầm

Tính lực cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện

2 max sw = − (để thiên về an toàn ta cho q = 0)

Xác định bước cốt đai:

+ Trong đoạn dầm có lực cắt lớn nhất đoạn L/4 gần gối:

• Bước cốt đai theo cấu tạo:

• Bước cốt đai tính toán: tt sw sw sw

= =   • Bước cốt đai lớn nhất:

= = Chọn s = min(sct,stt,smax) = min(135,250,300) 0 (mm) bố trí trong đoạn L/4 gần gối

+ Trong đoạn giữa nhịp L/2: ct ct

Chọn s %0 (mm) bố trí trong đoạn L/2 giữa nhịp

- Kiểm tra lại khả năng chịu cắt của dầm sau khi bố trí cốt đai: sw sw sw1 w

= =   Chiều dài hình chiếu C theo công thức (91) TCVN 5574:2018 lấy không nhỏ hơn h0 và không lớn hơn 2h0 →C = 2×270 = 540(mm).

Khả năng chịu cắt của bê tông:

• φb2 : Là hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông, nằm phía trên vết nứt xiêng, lấy bằng 1.5

=  Khả năng chịu cắt chịu cắt của cốt đai:

Q sw = sw sw Theo công thức (90) TCVN 5574:2018

Trong đó: φsw : Là hệ số kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C, lấy bằng 1.5 qsw Là lực trong cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện (Lực chống cắt của cốt đai)

Kiểm tra lại khả năng chịu cắt của dầm sau khi bố trí cốt đai: sw1 sw sw1

Q =  q C 0.75 38.45 0.54 15.57(kN)=   Vậy khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai: bsw b sw1 sw1

Vậy thỏa điều kiện chịu cắt của cốt đai và bê tông

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

8.1 Sơ bộ kích thướt bể

Bể nước mái cung cấp nước sinh hoạt của các bộ phận trong công trình và lượng nước cho cứu hỏa

Chọn bể nước mái để tính toán Bể nước mái gồm 1 bể được đặt trên hệ cột, ở vị trí giới hạn bởi khung trục 3-D; 4-D; 3-E; 4-E

Theo mục 3.3, TCVN 33 - 2006 Lưu lượng nước ngày tính toán (Trung bình trong năm) cho hệ thống cấp nước tập trung được xác định theo công thức:

• qi - tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt

Theo bảng 3.1 TCVN 33 -2006, ứng với đô thị loại I (TP Nha Trang) và khu vực nội đô, tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt giai đoạn 2020 là qi = 200 lít/người.ngày

• Ni - số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi

• fi - tỷ lệ dân được cấp nước

Theo bảng 3.1 TCVN 33 -2006, ứng với đô thị loại I (TP HCM) và khu vực nội đô, tỷ lệ dân số được cấp nước là fi = 99%

Xác định sơ bộ số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước: Công trình thuộc hạng mục cao ốc văn phòng có diện tích sinh hoạt tầng điển hình là 955.375 m 2 /25 tầngvà lấy sơ bộ 10m 2 /người Vậy sơ bộ số người sử dụng nước là:

= 10  Lưu lượng nước tính toán ngày của công trình:

= =   Vậy ta chọn chiều cao đài H = 2(m)

Từ lưu lượng nước cần cung cấp, ta thiết kế bể nước có kích thướt và dung tích như sau:

Ta chọn sơ bộ được kích thướt bể nước 12.6×9.6×2(m), đáy bể cao hơn cao độ sàn tầng thượng 1.4(m), vậy ta làm 2 bể nước mái đối xứng với nhau mỗi ngày bơm nước 1 lần bằng hệ thống máy bơm tự động sẽ cung cấp đủ lượng nước sinh hoat cho toàn công trình

Bể nước mái được đổ toàn khối có nắp đậy, lổ thăm dò nằm ở góc có kích thướt 600×600(mm)

Xét bể nước mái công trình ta có:

Vậy bể nước mái công trình là loại bể thấp

Hình 8 1 Sơ đồ cấu tạo bể nước

8.1.2 Kích thướt chi tiết cấu kiện

8.1.2.1 Sơ bộ kích thướt tiết diện các bản BTCT

Bể nước mái gồm: bản nắp, bản thành và bản đáy được đổ bê tông toàn khối

Sơ bộ kích thướt các cấu kiện theo công thức sau: t b l m h = D

• lt : là cạnh ngắn của ô bản

• D = 0.81.4 phụ thuộc vào tải trọng

+ Chọn D = 1 Đối với bản nắp

+ Chọn D = 1.4 Đối với bản đáy

+ Chọn D = 0.8 Đối với bản thành

• m = (3035) đối với bản loại dầm chịu uốn 1 phương có liên kết hai cạnh song song m = (4045) đối với bản kê bốn cạnh chịu uốn 2 phương

Bảng 8 1 Sơ bộ tiết diện các bản BTCT bể nước mái

Chiều dày Tính Chọn m m m mm mm

Bản nắp 6.3 4.8 0.76 2 phương 4.8 45 ÷ 40 107 ÷ 120 100 Bản thành 2.0 9.6 4.80 1 phương 2.0 35 ÷ 30 219 ÷ 256 150 Bản đáy 6.3 4.8 0.76 2 phương 4.8 45 ÷ 40 196 ÷ 220 200

8.1.2.2 Sơ bộ kích thướt tiết diện dầm

Sơ bộ kích thướt dầm theo công thức sau:

Bảng 8 2 Sơ bộ tiết diện dầm bể nước mái

Dầm L Chiều cao hd Chiều rộng bd

Tính Chọn Tính Chọn mm mm mm mm mm mm

*Chú thích: Dầm nắp bể có tải trọng nhỏ nên ta chọn tiết diện sơ bộ nhỏ hơn trong bảng

8.1.2.3 Sơ bộ kích thướt tiết diện cột

Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức: b t

Rb: cường độ chịu nén của bêtông Với bêtông có cấp bền nén B30 (M400) thì

Rb = 17(MPa) kt: hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột

-Với cột biên ta lấy kt = 1,3

-Với cột trong nhà ta lấy kt = 1,2

-Với cột góc nhà ta lấy kt = 1,5

N: lực nén được tính toán gần đúng như sau:

FS: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét q: tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn

Vì bể nước có tiết diện đối xứng đều nên mức chịu tải của các cột là bằng nhau, nên ta chỉ chọn 1 tiết diện cho 4 cột 300×300 (mm)

Tải trọng tác dụng lên cột bao gồm:

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy:

Bảng 8 3 Trọng lượng bản thân bản đáy

2 Vữa tạo dốc + chống thấm 0.02 18 0.36 1.3 0.47

• np = 1.1 : Hệ số độ tin cậy

• γn = 10(kN/m 3 ) : Trọng lượng riêng của nước

Tổng tải trọng: q = g tt + pn = 6.19 + 22 = 28.19 (kN/m 2 )

Hình 8 2 Diện truyền tải của bản đáy vào cột

Tải trọng tác dụng lên bể nước mái: N = 28.19 × (4.8 × 6.3) = 852.47 (kN)

= = Chọn tiết diện cột bể nước mái là 0.3×0.3 (m), Ac = 0.9 (m 2 )

Hình 8 3 Mặt bằng bể nước mái

Hình 8 4 Mặt cắt theo phương cạnh ngắn bể nước mái

Xây dựng mô hình 3D bể nước mái

Hình 8 5 Mô hình bể nước mái bằng phần mềm Sap 2000

Hiện nay công nghệ khá phát triển để hổ trợ trong việc mô hình tính toán cấu kiện đối với ngành xây dựng Bể nước mái nhà cao tầng cũng có thể mô hình trên khá nhiều phần mềm, phổ biến nhất là Etab, Sap2000, Robot,…Việc tính tay hay mô hình tính toán đối với bất cứ một phần mềm nào cũng không thể chính xác hoàn toàn, do đó sinh viên lựa chọn mô hình tính toán bể nước mái trên mềm Etab cùng với việc tính tay theo công thức để so sánh kết quả nội lực và lấy giá trị nguy hiểm nhất để tính toán, đảm bảo yêu cầu về mặt an toàn

8.2.1 Các trường hợp tải trọng

Bảng 8 4 Các trường hợp tải trọng tính bể nước mái

1 TLBT DEAD Tải trọng bản thân

2 HT LIVE Hoạt tải sửa chữa, hoạt tải nước

3 GIOX WIND Gió tới phương X

4 GIOXX WIND Gió ngược phương X

5 GIOY WIND Gió tới phương Y

6 GIOYY WIND Gió ngược phương Y

7 ALN LIVE Áp lực nước

8 CTLHT DEAD Cấu tạo lớp hoàn thiện

Bảng 8 5 Tổ hợp tải trọng bản nắp

1 COMBBNTC ADD (1)TLBT + (1)HT + (1)CLHT

2 COMBBNTT ADD (1.1)TLBT + (1.3)HT + (1.2)CLHT

Bảng 8 6 Tổ hợp tải trọng bản thành

T Tổ hợp Loại Thành phần

Bảng 8 7 Tổ hợp tải trọng bản đáy

1 COMBBDTC1 ADD (1)TLBT + (1)CLHT + (1)ALN

2 COMBBDTC2 ADD (1)TLBT + (1)CLHT + (1)HT

3 COMBBDTT1 ADD (1.1)TLBT + (1.1)CLHT + (1.1)ALN

4 COMBBDTT2 ADD (1.1)TLBT + (1.1)CLHT + (1.3)HT

Tính toán bản nắp

Hình 8 6 Cấu tạo bản nắp Bảng 8 8 Tĩnh tải bản nắp bể nước mái

Tải trọng Vật liệu Chiều dày γ (kN/m 3 )

Bản bê tông cốt thép 100 25 2 1.1 2.2

Nắp chỉ có nhiệm vụ bao che và chỉ có hoạt động sữa chữa không có hoạt tải sử dụng nên ta chọn hoạt tải tiêu chuẩn là 0.75 (kN/m 2 )

Giá trị tính toán của hoạt tải: p = 1.3×0.75 = 0.975(kN/m 2 )

8.3.2 Gán tải vào mô hình

Tính theo sơ đồ hóa 3D trong phần mềm SAP2000

Moment nhịp: 5.81 (kN.m) Moment gối: -18.80(kN.m)

Hình 8 9 Biểu đồ màu moment theo phương X M11

Moment nhịp: 9.93 (kN.m) Moment gối: -22.53 (kN.m)

Hình 8 10 Biểu đồ màu moment theo phương Y M22

Hệ số làm việc của bê tông γb = 0.9

• CB-400V: Rs 50(MPa), Rsc 50(MPa), Rsw &0(MPa)

• h (mm) : Chiều cao tiết diện sàn

Chọn lớp bê tông bảo vệ abv = 20 (mm)

 =   =    =  8.3.4.2 Tính toán cốt thép bản nắp

Bảng 8 9 Tính toán cốt thép bản nắp

Diện tích thép gia cường lỗ thăm được tính như sau: bicat _ s lotham

Lỗ thăm cho bề rộng 600 (mm) nên bản nắp bị cắt 6ϕ8 có As_bicat = 301.59 (mm 2 )

Chọn thép gia cường lỗ thăm là 4ϕ12 có A c s_lotham = 452.389 (mm 2 ) cho mỗi phương.

Tính toán bản thành

Thành bể phải chịu đồng thời tải trọng đứng (do trọng lượng bản thân) và tải trọng ngang (do áp lực nước và gió) Trong phép tính đơn giản, trọng lượng bản thân thành bể được bỏ qua và thành bể được mô hình hóa như một kết cấu chịu uốn ngang dưới tác dụng của áp lực nước và gió.

Khi bản thành chịu áp lực ngang của nước và áp lực gió, áp lực nước tác dụng lên bản thành luôn có phương hướng từ trong bể ra ngoài bể

Khi trường hợp bản thành chịu áp lực ngang của nước có phương từ trong bể ra ngoài và áp lực gió

Như vậy trường hợp nguy hiểm nhất là khi bản thành chịu đồng thời áp lực ngang của nước có phương hướng từ trong bể ra ngoài và áp lực gió cũng có phương từ trong bể ra ngoài và trường hợp bể không có nước và chịu tải trọng gió sẽ gây ra trường hợp nội lực lớn nhất

Tải trọng gió tác dụng lên bản thành có giá trị tăng dần theo chiều cao

Dựa theo TCVN 2737:2023 về tải trọng và tác động, công trình xây dựng tại Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II với địa hình loại C Theo tiêu chuẩn cho vùng gió II này, áp lực gió được xác định là W0 = 95 daN/m2 tương đương 0,95 kN/m2.

Gán tải gió tập trung vào tâm hình học công trình

Tải trọng gió tác dụng lên bản thành: W k = W 3s,10  k z ( ) e   c G f

+ c x =k c   x : Là hệ số khí động đón gió

+ k(ze) : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao tương đương

=   =   + Áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm

+ Hệ số hiệu ứng giật : f H 106.6

= + = + + Chu kỳ dao động riêng thứ nhất: T 1 = C t  H 3/4 = 0.075 106.6  3/4 = 2.488

11.10 5 : d = 9.6 =  tính theo công thức c x =k c   x ex x x x

8.46 5 : d = 12.6 =  tính theo công thức c y =k c   y ey x y x

 = = = → = = →  = =  Áp lực gió tiêu chuẩn theo phương X:

W = W k z c G = 0.8094 1.41 1.409    0.8875 = 1.154 kN / m Áp lực gió tiêu chuẩn theo phương Y:

8.4.1.2 Áp lực ngang của nước Áp lực nước tác dụng lên bản thành có phương ngang và hướng ra ngoài bể, có dạng phân bố hình tam giác và đạt giá trị lớn nhất tại chân bản thành Áp lực ngang của nước được xác định bằng công thức: h n p n = p  n Trong đó:

• np = 1.1: Hệ số độ tin cậy

8.4.2 Sơ đồ tính bản thành

• Trường hợp 1: Bể nước không chứa + Gió theo phương vuông góc cạnh L = 12.6 (m)

Hình 9.12 Sơ đồ tính trường hợp bể không chứa nước + gió

• Trường hợp 2: Bể nước chứa nước + Gió theo vuông góc với cạnh B = 9.6 (m)

Hình 8 11 Sơ đồ tính trường hợp bể chưa nước và gió

8.4.3 Gán tải vào mô hình

Lưu ý: Đối với thành bể, áp lực nước tác động từ trong bể ra ngoài Do đó, khi mô hình hóa thành bể, trục địa phương (trục 3) phải hướng từ trong bể ra ngoài Đối với tải trọng ngang do gió và áp lực nước, phương pháp gán tải theo phương vuông góc trực tiếp vào thành bể được khuyến cáo sử dụng Phương pháp này nhanh chóng và phản ánh chính xác tác động tải trọng trong thực tế.

Hình 8 12 Xoay trục tọa đô địa phương

• Gán tải trọng theo phương ngang theo phần mềm Sap2000 V22.1 phải theo hàm có dạng Ax + By +Cz + D

Hình 8 13 Sơ đồ phân bố áp lực nước

Vậy theo hàm từ phần mềm Sap và theo sơ đồ phân bố tải trọng ta được hệ phương trình như sau:

Khai báo và nhập tải vào mô hình

Hình 8 14 Gán hệ số áp lực ngang vào mô hình

Hình 8 15 Áp lực nước phân bố

Hình 8 16 Biểu đồ máu gán áp lực nước

8.4.4.1 Tính theo sơ đồ hóa 3D

Moment gối: 5.51 (kN.m) Moment nhịp: 31.79 (kN.m)

Hình 8 17 Biểu đồ moment màu theo phương X

Moment nhịp: 5.98 (kNm) Moment gối: 27.09(kN.m)

Hình 8 18 Biểu đồ moment màu theo phương Y M11

Chọn moment thiết kế: Vì kích thướt bản thành theo 2 phương chênh lệnh quá nhỏ, nội lực cho ra cũng không chênh lệch nhiều nên ta chọn moment lớn nhất để bố trí cốt thép đảm bảo yêu cầu về an toàn

- Bê tông cấp độ bền B30 (M400):

Xác định hệ số ξR : Theo mục 8.1.2.2.3 TCVN 5574:2018 giá trị ξR được xác định

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min

8.4.5.2 Tính toán cốt thép bản thành

Bảng 8 10 Tính toán cốt thép bản thành

Hình 8 19 Sơ đồ bố trí cốt thép bản thành

* Chú thích: Để tránh trường hợp đổi chiều của bản thành ta lấy thép nhịp bố trí cho thép gối.

Tính toán bản đáy

Gồm trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo:

Hình 8 20 Các lớp cấu tạo bản đáy Bảng 8 11 Tĩnh tải bản đáy bể nước mái

Bản bê tông cốt thép 200 25 3.75 1.1 4.125

8.5.1.2 Áp lực ngang của nước h n p n = p  n Trong đó:

• np = 1.1 Hệ số tin cậy

8.5.2 Gán tải trọng vào mô hình

Hình 8 22 Gán tải áp lực nước

Tính theo sơ đồ hóa 3D

Moment nhịp: 51.58 (kN.m) Moment gối: -64.69 (kN.m)

Hình 8 24 Biểu đồ màu moment theo phương X M11

Moment nhịp: 81.79 (kNm) Moment gối: -95.75 (kNm)

Hình 8 25 Biểu đồ moment theo phương X M22

Trong đó: h(mm) : Chiều cao tiết diện sàn a0 : Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo Giả thiết a0 = 30 (mm)

Chọn lớp bê tông bảo vệ abv = 40 (mm)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

8.5.3.2 Tính toán cốt thép bản đáy

Bảng 8 12 Tính toán cốt thép bản đáy

Kiểm tra ổn định

Theo mục M.2.1 phụ lục M - TCVN 5574:2018 có qui định:

Khi tính toán các kết cấu xây dựng thì thì độ võng hoặc chuyển vị cần thõa mãn điều kiện: f ≤ fu

Theo bảng M1, độ võng giới hạn theo phương đứng fu đối với cấu kiện mái và sàn tầng có nhịp L = 6.3 (m) là: L/150 u

Hình 8 27 Chuyển vị bản đáy u

Vậy thõa điều kiện về độ võng.

Kiểm tra vết nứt bản thành và bản đáy

8.7.1 Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt

Theo mục 8.2.2 Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo sự hình thành và mở rộng vết nứt, TCVN 5574 - 2018 có qui định:

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 : Moment uốn do ngoại lực đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của moment uốn và đi qua trọng tâm tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện.

Mcrc : Moment uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt, được xác định theo công thức phía dưới.

Theo mục 8.2.2.2.4 có quy định: Moment hình thành vết nứt có kể đến các biến dạng không đàn hồi của vùng bể tông chịu kéo được xác định theo công thức: x ser , bt pl crc W R Ne

Wpl : Moment kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng, được xác định có kể đến các yêu cầu trong mục 8.2.2.2.3 TCVN 5574:2014 ex : Khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N (nằm ở trọng tâm lớp tiết diện quy đổi của cấu kiện) đến điểm lõi nằm xa hơn cả so với vùng chịu kéo mà ở đó sự hình thành vết nứt cần được kiểm tra (xem mục 8.2.2.2.5 TCVN 5574:2018) Đối với tiết diện chữ nhật và chữ T (có cánh nằm trong vùng chịu nén) thì giá trị

Wpl khi có tác dụng của moment uốn trong mặt phẳng trục đối xứng cho phép lấy bằng: red pl W

Wred : Momnet 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 γ : Là hệ số lấy bằng 1.3

Mục 8.2.2.2.5 TCVN 5574 - 2018, có qui định: Moment kháng uốn Wred được xác định theo công thức: t red red y

Ired : Moment quán tính của tiết diện qui đổi của cấu kiện đối với trọng tâm:

I, Is, Is’ : Moment quán tính lần lượt của tiết diện bê tông, của tiết diện cốt thép chịu kéo và của cốt thép chịu nén a : Hệ số quy đổi của cốt thép về bê tông, a = Es / Eb yt : Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện: red red , t t A y =S

St,red : Moment tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn

Ared : Diện tích của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, được xác định theo công thức:

A, As, As’ - diện tích tiết diện ngang lần lượt của bê tông, của cốt thép chịu kéo và của cốt thép chịu nén

Tải trọng tác dụng lên các bản gồm có: trọng lượng bản thân, tải trọng các lớp hoàn thiện và tải trọng dài hạn của nước Do đó, kết cấu chỉ hình thành vết nứt dài hạn acrc,1

Bảng 8 13 Moment tiêu chuẩn bản thành (COMB BAOBT TC_M11)

Vị tí Moment tiêu chuẩn kNm

Bảng 8 14 Moment tiêu chuẩn bản đáy (COMBBDTC1_M11)

Vị tí Moment tiêu chuẩn kNm

8.7.1.2 Kiểm tra nứt bản thành

Bảng 8 15 Kiểm tra nứt bản thành

Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú

Bê tông B30 - Cấp độ bền chịu nén của bê tông.

Cốt thép CB400 - V - Cốt thép sử dụng.

Rbt,ser 1.75 MPa Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông đối với các trạng thái giới hạn thứ hai (Mpa).

Es 2×10 5 MPa Mô đun đàn hồi cốt thép CB400 - V.

Eb 32.5×10 3 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30. b 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán. h 150 mm Chiều cao tiết diện tính toán. a 30 mm Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo. h0 120 mm Chiều cao làm việc của tiết diện, ho = h - a α 6.154 - Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông, α = Es / Eb.

A 150000 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của bê tông, A = b × h

As 870 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo ϕ12a130

A’s 870 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu nén ϕ12a130

M 27.11 kN.m Moment do ngoại lực trên tiết diện đang xét

Diện tích của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện,

Chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén

 x 75 mm Chiều cao vùng bê tông chịu nén x=h 0

Moment quán tính của tiết diện bê tông

Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo

Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu nén

Moment quán tính của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó

Moment tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhìu hơn

Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện red red , t t A y =S

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

Moment kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng W pl =  W red

Moment uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt x ser , bt pl crc W R Ne

Vậy Mg = 4.26 (kN.m) < Mcrc = 9.19 (kN.m)

Cấu kiện chỉ bị nứt tại nhịp, cần kiểm tra bề rộng vết nứt tại nhịp

8.7.1.3 Kiểm tra nứt bản đáy

Bảng 8 16 Kiểm tra nứt bản đáy

Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú

Bê tông B30 B30 - Cấp độ bền chịu nén của bê tông.

Cốt thép CB400 - V CB400 - V - Cốt thép sử dụng.

Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông đối với các trạng thái giới hạn thứ hai (Mpa).

Es 2×10 5 2×10 5 MPa Mô đun đàn hồi cốt thép CB400 - V.

Eb 32.5×10 3 32.5×10 3 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30. b 1000 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán. h 200 200 mm Chiều cao tiết diện tính toán. a 25 25 mm Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo. h0 175 175 mm Chiều cao làm việc của tiết diện, ho = h - a α 6.154 6.154 - Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông, α = Es

A 1000 1000 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của bê tông, A

As 0 1675.5 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo ϕ14a100

A’s 2010.6 0 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu nén ϕ10a100

Diện tích của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện,

Chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén

Chiều cao vùng bê tông chịu nén h0 x=

I 666666666.7 666666666.7 mm 4 Moment quán tính của tiết diện bê tông

Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo

Moment quán tính của tiết diện cốt thép chịu nén

Moment quán tính của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó

Moment tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhìu hơn

Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện red red , t t A y =S

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

Moment kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng red pl W

Mcrc 15.75 16.78 kN.m Moment uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt x ser , bt pl crc W R Ne

Vậy Mg = 76.96 (kN.m) > Mcrc = 15.75 (kN.m)

Cấu kiện chỉ bị nứt tại gối và nhịp, cần kiểm tra bề rộng vết nứt tại gối và nhịp

8.7.1.4 Kiểm tra bề rộng vết nứt

Theo mục 5.4.2 TCVN 5574:2018 có qui định:

- Tính toán theo sự mở rộng vết nứt, được tiến hành theo điều kiện mà chiều rộng vết nứt acrc do ngoại lực không được vượt quá giá trị chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép acrc,u acrc ≤ acrc,u

- Chiều rộng vết nứt dài hạn được xác định theo công thức: acrc = acrc,1

Trong đó: • acrc,1 : Chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

- Chiều rộng vết nứt thẳng góc acrc,i được xác định theo công thức: s s s s 3 2 1 i , crc L a =  E Trong đó: σs : Ứng suất trong cốt thép dọc chịu kéo tại tiết diện thẳng góc có vết nứt do ngoại lực tương ứng

Ls : Khoảng cách cơ sở (không kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép) giữa các vết nứt thẳng góc kề nhau ψs : Hệ số, kể đến sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo giữa các vết nứt; cho phép lấy ψs = 1, nếu khi đó điều kiện đầu tiên không thỏa mãn thì giá trị Vs cần được xác định theo công thức số 3 φ1 : Hệ số, kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng, lấy bằng:

1.0 : Khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng

1.4 : Khi có tác dụng dài hạn của tải trọng φ2 : Hệ số, kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép dọc, lấy bằng:

0.5 : Đối với cốt thép có gân và cáp

0.8 : Đối với cốt thép trơn φ3 : Hệ số, kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép dọc, lấy bằng:

1 : Đối với cấu kiện chịu uốn và chịu kéo lệch tâm

1.2 : Đối với cấu kiện chịu kéo

Giá trị ứng suất σs trong cốt thép chịu kéo của cấu kiện chịu uốn được xác định theo công thức:

Ired, yc lần lượt là moment quán tính và chiều cao vùng chịu nén của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, được xác định có kể đến diện tích tiết diện chỉ của vùng bê tông chịu nén, các diện tích tiết diện cốt thép chịu kéo và chịu nén theo 8.2.3.3.5, với giá trị hệ số quy đổi cốt thép về bê tông trong các công thức tương ứng as2 = as1 Đối với cấu kiện chịu uốn thì yc = x, trong đó x là chiều cao vùng chịu nén của bê tông, được xác định theo 8.2.3.3.6 với as2 = as1

Hình 8 28 Tiết diện ngang quy đổi và sơ đồ trạng thái ứng suất - biến dạng của cấu kiện có vết nứt khi tính toán biến dạng cấu kiện dưới tác dụng của moment uốn

Giá trị hệ số quy đổi cốt thép về bê tông as1 được xác định theo công thức: red , b s 1 s E

• Eb,red : Mô đun biến dạng quy đổi của bê tông chịu nén, kể đến biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu nén và được xác định theo công thức: red , 1 b n , b red , b

Biến dạng tương đối của bê tông εb1,red lấy bằng 0.0015 Đối với tiết diện hình chữ nhật, chỉ có cốt thép chịu kéo thì chiều cao vùng chịu nén của bê tông được xác định theo công thức:

 : Khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt liền kề nhau Ls được xác định theo công thức: s s bt s d

Nhưng lấy không nhỏ hơn 10ds và 100mm và không lớn hơn 40ds và 400mm

• Abt - diện tích tiết diện bê tông chịu kéo

• As - diện tích tiết diện cốt thép chịu kéo

• ds - đường kính danh nghĩa của cốt thép

Tính toán hệ dầm

Hình 8 29 Biểu đồ moment tổng hợp của bể nước

Hình 8 30 Biểu đồ moment và lực cắt DN2

Hình 8 31 Biểu đồ moment và lực cắt DN1A

Hình 8 32 Biểu đồ moment và lực cắt DN1

Hình 8 33 Biểu đồ moment và lực cắt DN1B

Hình 8 34 Biểu đồ moment và lực cắt DD1A

Hình 8 35 Biểu đồ moment và lực cắt DD2

Hình 8 36 Biểu đồ moment và lực cắt DD1

Hình 8 37 Biểu đồ moment và lực cắt DD1B

Tính toán cốt thép dầm bể nước mái

Bảng 8 19 Tính toán cốt thép dầm bể nước mái

Dầm Vị trí M b h α m ξ A s Chọn thép A sc μ a h0 kNm mm mm mm 2 ϕ mm 2 % mm mm

* Tại vị trí dầm đáy phụ giao với dầm đáy chính

Chọn vị trí có lực tập trung giao giữa dầm chính và dầm phụ lớn nhất để tính toán cốt treo để bố trí cho các vị trí còn lại

Tính lực tâp trung từ dầm phụ DD2 truyền vào dầm đấy chính DD1A lấy bằng bước nhảy trong biểu đồ bao lực cắt: F = 369.529 (kN)

Hình 8 38 Lực tập trung giao giữa dầm chính và dầm phụ

Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai

Diện tích thép cần bố trí

0 ( ) 763 450 312 du dc tt dp h =h −h = − = mm

= = Sử dụng cốt treo dạng đai đai 8 2 nhánh w

Vậy chọn 12 đai 8 50 a bố trí mỗi bên 6 đai với khoảng cách 50 (mm)

* Kiểm tra điều kiện tính toán

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

Trong đó: kiện, được xác định do tất cả các ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiêng, cần đến tác dụng nguy hiểm nhất của tải trọng trong phạm vi tiết diện nghiêng

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

+ Qsw : Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng

Lực cắt Qb được xác định theo công thức:

Khi không có cốt thép ngang tiến tính toán theo điều kiện trên với Q sw =0

Kiểm tra điều kiện tính toán đối với dầm DD1B: Qmax 3.26 kN( )

*Tính toán cốt đai bố trí dầm có lực cắt lớn nhất

Cần tính toán cốt đai cho dầm

Sinh viên sử dụng bài toán ngược để tính cốt đai (Bài toán kiểm tra)

Tính lực cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện

2 max sw = − (để thiên về an toàn ta cho q = 0)

Xác định bước cốt đai:

+ Trong đoạn dầm có lực cắt lớn nhất đoạn L/4 gần gối

Bước cốt đai theo cấu tạo:

• Bước cốt đai tính toán: tt sw sw sw

• Bước cốt đai lớn nhất:

= = Chọn s = min(sct,stt,smax) = min(280,180,909.38) 0 (mm) bố trí trong đoạn L/4 gần gối

+ Trong đoạn giữa nhịp L/2: ct ct

Chọn s %0 (mm) bố trí trong đoạn L/2 giữa nhịp

Kiểm tra lại khả năng chịu cắt của dầm sau khi bố trí cốt đai: sw sw sw1 w

= =   Chiều dài hình chiếu C theo công thức (91) TCVN 5574:2018 lấy không nhỏ hơn h0 và không lớn hơn 2h0 →C = 2×570 = 1140(mm)

Khả năng chịu cắt của bê tông:

Trong đó: φb2 : Là hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông, nằm phía trên vết nứt xiêng, lấy bằng 1.5

= Khả năng chịu cắt chịu cắt của cốt đai:

Q sw = sw sw Theo công thức (90) TCVN 5574:2018

Hệ số φsw phản ánh mức độ suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C, thường được lấy bằng 0,75 Lực qsw biểu thị lực tác dụng lên cốt thép ngang trên một đơn vị chiều dài cấu kiện, đóng vai trò chống cắt tương tự như cốt đai.

Kiểm tra lại khả năng chịu cắt của dầm sau khi bố trí cốt đai: sw sw sw1 w

Q =  q C 0.75 85.45 1.14 73.06(kN)=   Vậy khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai: bsw b sw1 sw1

Vậy thỏa điều kiện chịu cắt của cốt đai và bê tông

Vậy bố trí cốt đai 8 120a cho đoạn L/4 và 8 120a bố trí cho đoạn L/2.

THIẾT KẾ LÕI CÔNG TRÌNH

Tổng quan về lõi - vách

Cấu kiện không gian là các vách nhiều cạnh hở hoặc khép kín, tạo thành các hộp được bố trí bên trong nhà gọi là lõi cứng

Lõi có dạng vỏ hộp rỗng tiết diện kín hoặc hở chịu tải trọng đứng và ngang tác dụng lên công trình và truyền xuống đất nền Lõi có thể xem là sự kết hợp của nhiểu tấm tường theo các phương pháp khác nhau Trong lõi có thể bố trí hệ thống kỹ thuật, thang bộ, thang máy,…

Khi công trình sở hữu nhiều lõi cứng, chúng được bố trí tách biệt và hệ thống sàn nhà được tựa lên các dầm lớn gắn liền với chúng Vị trí lõi cứng trên mặt bằng sàn được tính toán sao cho trọng tâm công trình trùng với tâm cứng, giúp ngăn ngừa hiện tượng xoắn do dao động xảy ra.

Lõi cứng làm việc như một consol lớn ngàm vào mặt móng công trình, lõi có tiết diện kín hoàn toàn hoặc nữa hở, tuy nhiên thực tế lõi cứng thường có tiết diện hở hoặc nữa hở

Tuy nhiên, việc tính toán lõi cứng vẫn chưa được đề cập cụ thể trong các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam Trên thế giới, một số tiêu chuẩn quốc tế đã đưa ra các phương pháp thiết kế lõi cứng như: Eurocode và ACI.

Cơ sở lý thuyết

Thông thường, các vách cứng dạng consol phải chịu tổ hợp nội lực sau: (N, Mx,

Trong thiết kế kết cấu vách cứng, do đặc tính chỉ chịu được tải ngang song song với mặt phẳng của vách, nên khả năng chịu mô men ngoài mặt phẳng Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy bị bỏ qua Do đó, đối với vách cứng, tổ hợp nội lực duy nhất cần xét bao gồm lực dọc N, mô men uốn My, và đôi khi là lực cắt Qy theo phương của mặt phẳng.

Hình 9 1 Nội lực tác dụng lên vách

Việc tính toán tác động đồng thời của cả moment và lực cắt rất phức tạp và khó thực hiện được Cho nên, đến nay trong các tiêu chuẩn thiết kế vẫn tách riêng việc tính cốt dọc và cốt đai

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

• Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

• Phương pháp giả thiết vùng biên chịu moment

• Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

9.2.1 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

Phương pháp này chia vách thành các phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, coi như ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử Tính toán cốt thép cho từng phần tử Thực chất là coi vách như những cột nhỏ chịu kéo hoặc nén đúng tâm

Các giả thiết cơ bản:

• Ứng lực kéo do cốt thép chịu, ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu

• Bước 1: Xác định trục chính và moment quán tính chính trung tâm

• Bước 2: Chia vách thành những phần nhỏ

Hình 9 2 Chia vách thành những phần tử nhỏ

• Bước 3: Tính lực dọc tác dụng vào mỗi phần tử do lực dọc N và moment trong mặt phẳng Mx gây ra: i w w i i x x i n t l N

• tw : Chiều dày của vách

• lw : Chiều dài của vách

• A : Diện tích mặt cắt ngang của vách

• Ix : Moment quán tính chính trung tâm

• Bước 4: Tính diện tích cốt thép theo TCVN 5574:2018

Tính toán cốt thép theo cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm

- Nếu Ni < 0 (vùng chịu kéo), diện tích cốt thép chịu kéo: s i s R

- Nếu Ni > 0 (vùng chịu nén), diện tích cốt thép chịu nén: sc b b b i s R

• Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý Nếu Asc < 0: Đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo

• Bước 6: Kiểm tra khả năng chống uốn của vách

9.2.2 Phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment

Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu tường được thiết kế để chịu toàn bộ moment Lực dọc trục được giả thiết là phân bố đều trên toàn bộ chiều dài tường

Các giả thiết cơ bản:

• Ứng lực kéo do cốt thép chịu

• Ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu

• Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu moment Xét vách chịu lực dọc trục N và moment uốn trong mặt phẳng Mx Moment Mx tương đương với một cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của tường

Hình 9 3 Mặt cắt và mặt đứng vách

• Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên:

• Ab : Diện tích vùng biên

• A : Diện tích mặt cắt vách

• Bl, Br : Chiều dài vùng biên trái, phải

• Bước 3: Tính diện tích cốt thép theo TCVN 5574/2018

Tính toán cốt thép theo cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm

- Nếu Ni< 0 (vùng chịu kéo), diện tích cốt thép chịu kéo: s i s R

- Nếu Ni> 0 (vùng chịu nén), diện tích cốt thép chịu nén: sc b b b i s R

• Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu không thỏa mãn thì phải tăng kích thước B của vùng biên lên rồi tính lại Bước 1 Chiều dài của vùng biên B có giá trị lớn nhất là L/2, nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày tường

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

Vách được tính với trường hợp tải trong (Nmax, MTU); (Mmax, NTU) Các cặp nội lực được lấy từ các tổ hợp tải trọng

Theo TXCDVN 198:1997, cốt thép trong vách cần có những yêu cầu sau:

Để đảm bảo độ bền vững của kết cấu, cần bố trí hai lớp lưới thép với đường kính cốt thép không nhỏ hơn 10mm và không lớn hơn 0,1 lần bề rộng tường Hai lớp lưới thép này phải được kết nối chặt chẽ với nhau bằng các móc câu chữ S hình dạng chữ S với mật độ 4 móc trên mỗi mét vuông.

+ Hàm lượng cốt thép thẳng đứng chọn > 0.40% (đối với động đất yếu) và

>0.60% (đối với động đất trung bình và mạnh) nhưng không lớn hơn 3.5%

+ Khoảng cách giữa các cốt thép chọn < 200mm (nếu b < 300mm) và < 2b/3 (nếu b > 300mm)

+ Cốt thép ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng

0.5%

9.2.2.3 Tính toán cốt thép ngang

Lực cắt lớn nhất của vách Pier VĐ_5

Story Pier Output Case P V2 V3 M2 M3 kN kN kN kN-m kN-m

Tính cốt đai cho vách với tiết diện vách 500×4000 (mm): Qmax = 695.13 (kN)

Chọn cốt đai  10 100, a A sw = 157.08 ( mm 2 ), số nhánh cốt đai n = 2

Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

Kiểm tra điều kiện cấu tạo của cốt đai

+ Bước cốt đai cấu tạo: sct = min (ho/2, 500) = min (235, 500) = 280 (mm)

+ Bước cốt đai lớn nhất:

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

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

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

10( ) d bw = mm – Đường kính thanh cốt đai

12 ( ) d = mm – Đường kính thanh cốt dọc nhỏ nhất

Vậy bố trí cốt thép ngang 10 120a cho vách

Bảng 9 2 Tính toán cốt thép vách đơn (Xem PHỤ LỤC A, từ Bảng A.1 đến A.10)

THIẾT KẾ MÓNG CÔNG TRÌNH

Thiết kế móng M3

CHƯƠNG 11: THIẾT KẾ MÓNG CÔNG TRÌNH

Trong bảng 11.1, các chỉ tiêu vật lý của các lớp đất được trình bày để cung cấp thông tin về đặc tính vật lý của nền đất Bảng 11.2 tiếp tục cung cấp các chỉ tiêu cường độ của các lớp đất này, giúp đánh giá khả năng chịu tải của nền đất Trong các bảng tiếp theo (11.3-16), các thông số thiết kế quan trọng, bao gồm giá trị Qi, lực ma sát đàn hồi, sức chịu tải của cọc theo SPT, nội lực của móng (M1, M2, M3) và tính lún của móng được đưa ra chi tiết Những thông số này là cơ sở để thiết kế và tính toán kết cấu móng an toàn và hiệu quả.

THI CÔNG CÔNG TRÌNH

SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH_SÀN BUBBLEDECK

Tiêu đề	Cao ốc văn phòng A&B Tower
Tác giả	Nguyễn Thanh Thương
Người hướng dẫn	TS. Phan Thành Trung, PGS.TS Châu Đình Thành
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	309
Dung lượng	16,99 MB