Pbl9 1 thiết kế kết cấu công trình cao tầng thiết kế kết cấu công trình cao tầng btct theo bản vẽ kiến trúc Được cung cấp Địa Điểm xây dựng tại Đà nẵng

- Xác định hệ kết cấu chịu lực nhà - Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận chịu lực - Xác định tải trọng tác dụng lên nhà.. Cơ sở lựa chọn hệ kết cấu Kết cấu chịu lực chính của công trình đư

Quy mô công trình

- Tên công trình: Chung cư Lotus Luxury – Đà Nẵng

Hình 1.1.Hình ảnh tổng mặt bằng công trình

- Tòa nhà gồm 19 tầng bao gồm:

 18 tầng nổi và 1 tầng hầm.

 Mặt bằng nhà hình chữ nhật có kích thước: 40x24 m.

 Chiều cao tầng điển hình là 3,3 m.

Công trình có tổng chiều cao là 60,3 m kể từ cốt ±0,R00.

Hình 1.2.Hình ảnh mặt bằng Kiến trúc Tầng 2-18

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính

Hình 1.3.Hình ảnh mặt bằng kiến trúc Tầng 1

Hình 1.4.Hình ảnh mặt đứng trục 1-6 kiến trúc công trình

Vị trí địa lý và địa hình

Công trình tọa lạc tại Thành phố Đà Nẵng, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng với nhiệt độ cao và ít biến động Đà Nẵng là khu vực chuyển tiếp giữa khí hậu cận nhiệt đới miền Bắc và khí hậu nhiệt đới xavan miền Nam, chủ yếu mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới Nơi đây có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8, thỉnh thoảng xuất hiện những đợt rét mùa đông nhẹ nhưng không kéo dài.

Đà Nẵng có địa hình đa dạng với đồng bằng và núi, trong đó vùng núi cao tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, kéo dài ra biển Đồng bằng ven biển là khu vực đất thấp, chịu ảnh hưởng của nước mặn, nơi tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ và quân sự Khu đất xây dựng chủ yếu nằm trong khu vực đồng bằng ven biển, với đặc điểm là vùng đất thấp và tương đối bằng phẳng.

Địa chất thuỷ văn

Theo khảo sát, đất nền bao gồm nhiều lớp đất khác nhau Với độ dốc các lớp nhỏ và chiều dày đồng đều, có thể coi nền đất tại mọi điểm của công trình có cấu tạo và chiều dày tương tự như mặt cắt địa chất điển hình.

Hồ sơ khảo sát cho thấy mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -8 m so với mặt đất tự nhiên, và nước tại khu vực này không có tính ăn mòn đối với vật liệu bê tông.

*Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống như sau:

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

4 Cát hạt nhỏ và trung 8 19.2 26.5 18 - - 35 1 30 50

5 Cát thô lẫn ít cuội sỏi - 20.1 26.4 18 - - 38 2 37 60

Dung trọng Dung trọng hạt Độ ẩm tự nhiên Giới hạn nhão Giới hạn dẻo Góc nội ma sát Lực dính Môđun biến dạng SPT

(N60) hi γi γh Wnh Wd ϕ c i C tc Eo

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Lực chọn kết cấu chịu lực

2.1.1 Cơ sở lựa chọn hệ kết cấu

Kết cấu chịu lực chính của công trình được lựa chọn dựa trên các cơ sở sau:

- Chiều cao công trình tính từ mặt đất tự nhiên: 63 m.

- Mặt bằng nhà hình vuông với chiều dài là 30m và chiều rộng là 30m.

- Công năng của công trình là văn phòng cho thuê

Theo đó ta lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính là khung kết hợp với vách.

2.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu theo phương đứng

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:

 Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất.

 Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình.

 Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình.

 Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :

 Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống.

 Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp.

Hệ kết cấu đặc biệt bao gồm các thành phần quan trọng như tầng cứng, dầm truyền, hệ giằng liên tầng và khung ghép Những yếu tố này đóng vai trò thiết yếu trong việc tăng cường độ bền và tính ổn định cho công trình.

Căn cứ vào quy mô công trình 18 tầng và 1 hầm, hệ chịu lực khung lõi được sử dụng làm kết cấu chính, với khung chịu toàn bộ tải trọng đứng và lõi chịu tải trọng ngang, đồng thời gia tăng độ cứng cho công trình.

2.1.3 Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc chọn lựa giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế của công trình Đối với các công trình cao, tải trọng sẽ dồn xuống các cột ở các tầng dưới, do đó cần tính toán cẩn thận để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Các loại kết cấu sàn đang được sử dụng rông rãi hiện nay gồm:

Sàn không dầm ứng lực trước

Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, ta có thể chọn giải pháp sàn sườn toàn khối.

2.1.4 Giải pháp kết cấu phần móng

Hệ móng công trình tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình rồi truyền xuống móng.

Với quy mô công trình 1 tầng hầm, 18 tầng làm văn phòng nên đề xuất phương án móng cọc khoan nhồi.

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

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

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

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

Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu chính được sử dụng là thép và bê tông cốt thép nhờ vào khả năng chế tạo dễ dàng và nguồn cung cấp dồi dào Bên cạnh đó, các vật liệu mới như vật liệu liên hợp thép – bê tông và hợp kim nhẹ cũng đang được nghiên cứu Tuy nhiên, việc áp dụng các vật liệu này còn hạn chế do công nghệ chế tạo còn mới mẻ và chi phí tương đối cao.

Do đó, chọn vật liệu cho công trình là bê tông cốt thép. a) Bê tông

STT Cấp độ bền Kết cấu sử dụng

1 Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17 MPa

Kết cấu chính: móng, cột, dầm, sàn, vách

2 Vữa xi măng cát B5 Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà b) Cốt thép

STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng

Thép CB400v có Rs = Rsc = 350 MPa

Rsw = 280 MPa ; Es = 2.10 6 Mpa Cốt thép có > 12mm

2 Thép CB300T có Rs = Rsc = 260 MPa

Rsw = 210 MPa ; Es = 2.10 6 Mpa Cốt thép có ≤ 12 mm c) Mặt bằng tầng điển hình

Hình 2.6.Mặt bằng tầng điển hình

Sơ bộ kích thước các cấu kiện của công trình

2.2.1 Tiết diện sơ bộ sàn

- Khi : Bản làm việc theo cả 2 phương (Bản kê 4 cạnh).

Trong đó , lần lượt là kích thước theo phương cạnh dài và cạnh ngắn.

Chọn chiều dày bản sàn theo công thức: với hb ≥ hmin = 60.

+ Bản kê 4 cạnh có m = 40 ÷ 45 Ta chọn m = 40

+ Bản kê dầm có m = 30 ÷ 35 Ta chọn m = 30

+ l1 : chiều dài cạnh ngắn của ô sàn.

+ D = 0,8 ÷ 1,4 (phụ thuộc vào tải trọng) Ta chọn D = 1.

Bảng 2.4 Phân loại sàn tính toán và chiều dày các ô sàn

Phân loại sàn tính toán và chiều dày các ô sàn

Kích thước Tỉ số Loại bản

Vậy chọn chiều dày các ô sàn S1, S2 là 120mm

2.2.2 Tiết diện sơ bộ dầm a) Dầm chính:

Chiều cao dầm chính được sơ bộ theo công thức:

(mm); Trong đó L là nhịp dầm.

→ Chọn chiều cao dầm hd = 700mm

Chiều rộng dầm được sơ bộ theo công thức: b d =( 0 , 3 ÷ 0 , 5 ) h d = 210 ÷ 350 ( mm ) b) Dầm phụ:

- Chiều cao dầm phụ được sơ bộ theo công thức:

(mm); Trong đó L là nhịp dầm.

→ Chọn chiều cao dầm hd = 500mm

- Chiều rộng dầm được sơ bộ theo công thức: b d =( 0 , 3 ÷ 0 , 5 ) h d 0÷ 250 (mm)

→ Chọn chiều rộng dầm bd = 200mm

2.2.3 Tiết diện sơ bộ cột

Ta có công thức xác định tiết diện sơ bộ cột [2]:

Trong đó : A – Diện tích tiết diện cột

N – Lực dọc tính toán gần đúng theo công thức:

K – hệ số kể đến ảnh hưởng của momen.

Rb – Cường độ chịu nén tính toán của bê tông.

Diện tích mặt sàn (As) truyền tải trọng lên cột đang xét, trong khi số sàn phía trên tiết diện (ms) cũng ảnh hưởng đến tải trọng Tải trọng tương đương (q) được tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời trên bản sàn, và trọng lượng của dầm, cột, được phân bố đều trên sàn Cần lưu ý đến sơ bộ cột giữa trong quá trình tính toán.

- Diện truyền tải lớn nhất là:

- Bê tông cột sử dụng bêtông cấp bền B30 có

- Chọn sơ bộ tiết diện cột :

- Kiểm tra điều kiện cột về độ mảnh

Kích thước cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh λ được hạn chế:

Đối với cột nhà, độ mảnh của cột λ và bán tính quán tính của tiết diện i được xác định theo các công thức khác nhau Đối với tiết diện hình chữ nhật, i = 0,288b (0,288h), trong khi với tiết diện tròn có đường kính D, i = 0,25D Chiều dài tính toán của cấu kiện được xác định là l0 = 0,5H cho liên kết hai đầu ngàm, l0 = 0,7H cho liên kết một đầu ngàm và một đầu khớp, và l0 = 2H cho liên kết một đầu ngàm và một đầu tự do Đối với cột đầu ngàm đầu khớp, chiều dài tính toán được tính là l0 = 0,7l.

Vậy cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định.

Kích thước cột được chọn là

Hình 2.8.Diện tích mặt sàn truyền tải lên cột giữa, cột biên và cột góc

Bảng 2.5 Sơ bộ tiết diện cột giữa

BẢNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT GIỮA n Tầng

Diện tích truyền tải q N k A tt b x h Achọn

(m2 ) (kN/m2) (kN) cm2 (cm) cm2

Bảng 2.6 Sơ bộ tiết diện cột góc

BẢNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT GÓC

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính tích truyền tải

(m2 ) (kN/m2) (kN) cm2 (cm) cm2

Bảng 2.7 Sơ bộ tiết diện cột biên

BẢNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT BIÊN n Tầng

Diện tích truyền tải q N k A tt b x h Achọn

(m2 ) (kN/m2) (kN) cm2 (cm) cm2

2.2.4 Tiết diên sơ bộ vách và lõi thang máy

Chiều dày vách, lõi được sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng … đồng thời phải đảm bảo điều 3.4.1 TCVN 198:1997 [3]

Xác định chiều dày vách phải thỏa

Trong đó: t: chiều dày vách

: tổng diện tích vách chịu lực trên một sàn

: tổng diện tích một sàn

Do đó chọn chiều dày vách thang máy t = 300mm.

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

Các trường hợp tải trọng

Tải trọng tác dụng lên nhà bao gồm:

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn:

+ Tải trọng tác dụng lên sàn

Trọng lượng bản thân

- (Phần mềm ESTABS tự tính toán)

Tải hoàn thiện

Cấu tạo chung của các lớp sàn:

Tải trọng phân bố đều của các lớp cấu tạo sàn, tính theo công thức:

- δi : chiều dày lớp sàn thứ i.

- γi : trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i.

- gf : hệ số tin cậy

Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực với chức năng khác nhau sẽ có cấu trúc sàn khác nhau, dẫn đến tĩnh tải sàn cũng sẽ có giá trị khác nhau.

Các ô sàn S1, S2,…, S7 có cùng cấu tạo sàn nên sẽ có tải trọng hoàn thiện bằng nhau, được tính toán theo bảng sau:

Các lớp cấu tạo sàn

Tải tiêu chuẩn g tc (kN/m 2 )

Hệ số độ tin cậy gf

Tổng tải trọng 0,56 0,7684 Ô sàn m1 tại mái có cấu tạo thêm các lớp chống thấm, chống nóng có tải trọng như sau:

Bảng 3.9 Tải hoàn thiện lên sàn mái

Các lớp cấu tạo sàn

Tải tiêu chuẩn g tc (kN/m 2 )

Hệ số độ tin cậy gf

Tải trọng tường

Trong công trình này có 2 loại tường có độ dày là 100mm và 200mm Các tường đặt tại vị trí khác nhau sẽ có trọng lượng khác nhau

Trong đó : Trọng lượng lượng riêng (

Bt: Chiều dày tường (m) h : Chiều cao tường

: Hệ số độ tin cậy

Tải tường 100 xây trên sàn:

Tải tường 200 xây trên dầm:

Hoạt tải tác dụng lên sàn

Giá trị của hoạt tải được chọn dựa theo chức năng sử dụng của các loại phòng tra bảng 4

Phân chia các ô sàn theo chức năng sử dụng ta có các giá trị sau:

Bảng 3.10 Haotj tải sử dụng

Tầng Loại phòng Tải trọng tiêu chuẩn

Hệ số độ tin cậy

Tầng mái Sàn mái 0,3 1,3 0,39 SM

Tải trọng gió

3.6.1 Dựng mô hình kết cấu trong phần mềm và phân tích dao động

Sử dụng ETABS V20 để tính toán phân tích tải trọng tác dụng lên công trình: a) Xây dựng hệ lưới cho công trình:

Khai báo hệ lưới theo phương X và Phương Y:

Khai bao hệ lưới theo phương Z:

Hình 3.9 Kết quả sau khi khai báo b) Khai báo các vật liệu sử dụng:

Define → Material Properties → Add new properties.

Hình 3.10 Khai báo vật liệu bê tông

Hình 3.11 Khai báo vật liệu thép

Thép đai CB-300T: c) Khai báo các tiết diện cột, dầm, vách, sàn

- Khai báo tiết diện cột

Define → Section properties → Frame Section.

Các cột có tiết diện khác khai báo tương tự.

- Khai báo tiết diện dầm:

Define → Section properties → Frame Section.

Thực hiện khai báo tương tự cho các dầm có kích thước khác.

Các tiết diện thanh trong công trình có:

- Khai báo tiết diện sàn:

Define → Section properties → Slab section.

Khai báo các loại ô sàn có trong công trình:

Define → Section properties → Wall Section.

Hình 3.15 Khai báo vách d) Dựng mô hình kết cấu:

Hình 3.16 Mô hình kết cấu tại tầng 1

Hình 3.17 Mô hình kết cấu tại tầng 2 đến tầng 18

Hình 3.18 Mô hình kết cấu tại tầng mái

Hình 3.19 Mô hình 3d kết cấu e) Khai báo các tải trọng tác dụng:

Hình 3.20 Khai báo các loại tải trọng

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính f) Tải trọng tác dụng lên sàn:

Hình 3.21 Tải trọng hoàn thiện tác dụng lên sàn tầng 1

Hình 3.22 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng 1.

Hình 3.24 Hoạt tải tác dụng lên tầng 2-18.

Hình 3.25 Tải trọng hoàn thiện tác dụng lên tầng mái

Hình 3.26 Hoạt tải tác dụng lên tầng mái. g) Tải trọng tường tác dụng lên sàn:

Hình 3.28 Tải trọng tường tác dụng lên sàn tầng 1

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính h) Phân tích dao động kết cấu công trình

Để nâng cao độ chính xác trong phân tích kết cấu, bước đầu tiên là chia nhỏ các ô sàn và vách Việc chia nhỏ ô sàn sẽ giúp xác định các thành phần tham gia dao động một cách hiệu quả hơn.

Ctrl + A để chọn toàn bộ công trình → Assign → Shell → Floor Auto Mesh Options: j) Khai báo các thành phần tham gia dao động:

- Khối lượng dao động : Tải trọng thường xuyên + 0,35.(Hoạt tải tạm thời).

Để chuyển đổi các giá trị tải trọng khai báo về tải trọng tiêu chuẩn, cần chia các giá trị này cho các hệ số đã được nhân.

Tiến hành chạy phân tích dao động công trình Ta thu được kết quả sau:

Bảng 3.11 Bảng chu kì dao động xuất từ phần mềm Estab

Theo dõi ứng xử của công trình ta có các giá trị chu kì dao động:

+ Chu kì dao động thứ nhất theo phương X ứng với nút mode 3 : T1 = 2,241 s

+ Chu kì dao động thứ nhất theo phương Y ứng với nút mode 1: T1 = 2,447 s

3.6.2 Số liệu tính toán Địa điểm xây dựng tại Đà Nẵng.

- Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió Wk tại cao độ tương đương Ze được xác định theo TCVN 2737-2023:

- Tra bảng 7-TCVN 2737-2023 với địa điểm xây dựng, vùng gió, dạng địa hình trên ta

- Hệ số chuyển đổi áp lực gió chu kỳ từ 20 năm xuống 10 năm: = 0,852

- là áp lực gió 3s ứng với chu kì lặp 10 năm :

- là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với móc chuẩn và dạng địa hình:

- C là hệ số khí động.

+ Đối với gió mái ta tra Bảng F.2 (TCVN 2737-2023)

+ Đối với tường ta tra bảng F.4 (TCVN 2737-2023)

- Gf là hệ số hiệu ứng giật phụ thược vào chù kì dao động T1

Hình 3.30.Mặt bằng công trình

- Các gió tác dụng lên tường bao gồm 8 gió: Gió X1,-X1, Y1,-Y1.

Hình 3.31.Hình Mặt đứng công trình 3.6.3 Tải trọng gió theo phương phương dọc nhà. a) Gió lên mái

- Gió theo phương phương dọc nhà bao gồm:

- Gió X2 có hệ số Ce vùng I (-) và gió -X2 (ngược chiều với gió X2)

Hình 3.32.Mặt bằng và mặt đứng công trình khi đón gió

- Hệ số hiệu ứng giật:

Ta có: Chu kì dao động thứ nhất theo phương X ứng với nút mode 3 : T1 = 2,241 s

Chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất T1 lớn hơn 1 giây và chiều cao không vượt quá 150 mét, cho phép xác định hệ số hiệu ứng giật bằng các công thức sau để thực hiện tính toán sơ bộ.

+ Đối với nhà bê tông cốt thép

- Với vùng mái bằng có tường chắn mái (theo phụ lục F2.3 TCVN 2737-2023) độ cao tương đương lấy bằng :

Trong đó: z1: tính từ mặt đất TN đến đỉnh tầng mái hp: chiều cao tường chắn mái

+ Dựa vào bảng 8 TCVN 2737-2023 tra được: Zg = 365,76 m ; α = 7

Vậy là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao được tính:

- Hệ số khí động: tra bảng F.2 TCVN 2737-2023

Bảng 3.12 Bảng F.2- Hệ số ce cho mái bằng TCVN 2737-2023

Có tường chắn mái hp/h=0,025 -1,6 -1,1 -0,7 0,2 hp/h=0,025 -1,4 -0,9 -0,7 0,2 hp/h=0,025 -1,2 -0,8 -0,7 0,2

- Với hp/h = 0,016 ta tra được hệ số khí động Ce tại các vùng:

Bảng 3.13 Phân vùng trên mái bằng

Vùng mái bằng Diện phân bố của tải m m Ce

Hình 3.33 Hệ số khí động trên vùng mái gió X1 và -X1

Hình 3.34 Hệ số khí động trên vùng mái gió X2 và –X2

- Hệ số khí động: ce = -1,6

- Hệ số độ cao: k(Ze) = 1,213

- Gía trị tiêu chuẩn của tải trọng gió:

- Gía trị tính toán của tải trọng gió:

-Tính tương tự đối với các vùng khác, ta có được bảng kết quả sau:

Bảng 3.14 Bảng giá trị áp lực gió

Vùng mái bằng K(ze) W3s,10 Gf Wk(tc) Wk(tt) kN/m2 kN/m2

- Độ cao tương đương lấy bằng :

- Hệ số khí động: tra bảng F.2 TCVN 2737-2023 với loại mái có cạnh sắc Ta có:

Hình 3.35 Hệ số khí động trên tầng thượng

- Chiều cao tính toán bằng cao trình cos TN đến đỉnh mái: h = 65,5 (m)

- Bề rộng đón gió( vuông góc với hướng gió) b = 24 (m)

- Do h = 65,5 m > 2b = 2.24 = 48 m nên Ze sẽ chia ra 3 trường hợp:

Ta có bảng hệ số:

Bảng 3.17 Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao

Chiều cao Z: tính từ cos TN đến tầng đang xét

Tầng hầm( bắt đầu từ nền) 1,2 24

- Chiều dài nhà song song với hướng gió d = 40 (m)

-Ta dùng phụ lục F.4 (TCVN 2737-2023) để tính tải trọng gió lên tường vì h/d = 1,64 Gía trị tiêu chuẩn của tải trọng gió:

=> Gía trị tính toán của tải trọng gió:

- Tính tương tự đối với các vùng khác, ta có được bảng kết quả sau:

Bảng 3.20 Tải trọng gió tính toán tại các vùng trên công trình (kN/m)

Tải trọng gió tính toán tại các vùng trên công trình (kN/m)

3.6.4 Tải trọng gió theo phương ngang nhà. a) Gió lên mái

- Gió theo phương phương dọc nhà bao gồm:

- Gió Y1 có hệ số Ce vùng I (+) và gió -Y1 (ngược chiều với gió Y1)

- Gió Y2 có hệ số Ce vùng I (-) và gió -Y2 (ngược chiều với gió Y2)

Hình 3.39.Mặt bằng và mặt đứng công trình khi đón gió

- Hệ số hiệu ứng giật:

Ta có: + Chu kì dao động thứ nhất theo phương Y ứng với nút mode 1: T1 = 2,447 s

Chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất T1 lớn hơn 1 giây và chiều cao không vượt quá 150 mét Hệ số hiệu ứng giật có thể được xác định thông qua các công thức sau để thực hiện tính toán sơ bộ.

+ Đối với nhà bê tông cốt thép

- Với vùng mái bằng có tường chắn mái (theo phụ lục F2.3 TCVN 2737-2023) độ cao tương đương lấy bằng :

Trong đó: z1: tính từ mặt đất TN đến đỉnh tầng mái hp: chiều cao tường chắn mái

- Hệ số khí động: tra bảng F.2 TCVN 2737-2023

Bảng 3.21 Bảng F.2- Hệ số ce cho mái bằng

Có tường chắn mái hp /h=0,025 -1,6 -1,1 -0,7 0,2 hp/h=0,025 -1,4 -0,9 -0,7 0,2 hp/h=0,025 -1,2 -0,8 -0,7 0,2

- Với hp/h = 0,016 ta tra được hệ số khí động Ce tại các vùng:

Hình 3.40 Hệ số khí động Ce trên vùng mái gió Y1 và -Y1

Hình 3.41 Hệ số khí động Ce trên vùng mái gió Y2 và -Y2

- Tính toán tương tự giống gió tầng thượng theo phương dọc nhà ( vì có 2 phương có kích thước bằng nhau.

- Bề rộng đón gió( vuông góc với hướng gió) b = 40(m)

- Do b = 24 (m) < h = 65,5 (m) < 2b = 2.40 = 80 (m) nên Ze sẽ chia ra 2 trường hợp:

Ta có bảng hệ số:

Bảng 3.25 Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao

Chiều cao Z: tính từ cos TN đến tầng đang xét

Tầng hầm( bắt đầu từ nền) 1,2 40

-Ta dùng phụ lục F.4 (TCVN 2737-2023) để tính tải trọng gió lên tường vì h/d = 0,02 Gía trị tiêu chuẩn của tải trọng gió:

=> Gía trị tính toán của tải trọng gió:

- Tính tương tự đối với các vùng khác, ta có được bảng kết quả sau:

Bảng 3.28 Tải trọng gió tính toán tại các vùng trên công trình (kN/m)

TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ KIỂM TRA TỔNG THỂ KẾT CẤU THEO TRẠNG THÁI THỨ 2

Tổ hợp tải trọng

4.1.1 Tổ hợp tải trọng theo trạng thái thứ nhất

- Tổ hợp nội lực cho TTGH 1 gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn:

+ Hệ số tầm quan trọng của công trình.

+ Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng thường xuyên thứ i bao gồm:

 Trọng lượng bản thân của bê tông, các lớp hoàn thiện, tải trọng tường.

+ Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời ngắn hạn thứ m bao gồm:

+ Hệ số tổ hợp của tải trọng tạm thời ngắn hạn thứ m.

 Tải trọng tạm thời thứ nhất (chủ đạo):

 Tải trọng tạm thời thứ hai :

 Tải trọng tạm thời thứ ba trở đi :

+ : là hệ số độ tin cậy về tải trọng thường xuyên thứ i.

+ : là hệ số độ tin cậy về tải trọng tạm thời ngắn hạn thứ m.

Hệ số độ tin cậy được thể hiện bảng dưới đây:

Mô tả các tải trọng Nhóm Tải trọng

Hoạt tải tạm thời ngắn hạn 1,3

Bảng 4.29 Tổ hợp tải trọng thứ nhất

Tổ hợp tải trọng (TTGH1 lấy hệ số tổ hợp nhân và )

Xuyên Hoạt Tải Tạm Thời

Trường Hợp 1: HTSD Là Chủ Đạo Thứ 1 ( ) , Gió Là Chủ Đạo Thứ 2 ( )

Trường hợp 2: Gió là chủ đạo thứ nhất (( ), HTSD là thứ 2 ( )

Trường hợp 3: Chỉ xét đến một tải trọng tạm thời ngắn hạn

4.1.2 Tổ hợp tải trọng theo trạng thái thứ hai

- Tổ hợp nội lực cho TTGH 2 gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn:

- Khi tính toán theo TTGH thứ 2, các giá trị độ tin cậy về tải trọng

Trong trường hợp kiểm tra võng và ổn định đất nền, lún, cần chú ý đến phần dài hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn, và vì vậy, cần nhân thêm hệ số giảm tải để đảm bảo tính chính xác trong các phân tích.

- là hệ số tầm quan trọng của công trình được lấy bằng 1 theo TTGH thứ 1.

Bảng 4.30 Tổ hợp tải trọng thứ hai

Trường Hợp 1: HTSD Là Chủ Đạo Thứ 1 , Gió Là Chủ Đạo Thứ 2

Trường hợp 2: Gió là chủ đạo thứ nhất, HTSD là thứ 2

Trường hợp 3: Chỉ xét đến một tải trọng tạm thời ngắn hạn

Trường hợp 4: Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Trường hợp 5: Kiểm tra độ võng, ổn định đất nền… ( hệ số giảm tải = 0,35)

4.2 Kiểm tra tổng thể kết cấu theo trạng thái thứ 2

4.2.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

Chạy mô hình với các combo dưới đây:

Trường hợp 4: Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Hình 4.45 Chuyển vị đỉnh của công trình

- Ta xuất kết quả chuyển vị đỉnh vị tầng theo Phần mềm Estab: f = 64,477 mm

Theo TCXD 198-1997, mục 2.6.3, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng cần tuân thủ điều kiện tính toán theo phương pháp đàn hồi.

Kết cấu khung BTCT: (mm)

: Chuyển vị giới hạn của công trình.

Vậy Thỏa điều kiện chuyển vị ngang tại đỉnh của công trình

4.2.2 Kiểm tra chuyển lệch tầng công trình

Hình 4.46 Chuyển vị lệch tầng của công trình

Theo TCVN 5574-2018 , bảng M.4 , có quy định chuyển vị lệch tầng của công trình phải thỏa mãn điều kiện:

Kết cấu khung BTCT: (mm)

Trong đó: h: Chiều cao tầng công trình.

: Chuyển vị giới hạn của công trình.

Vậy Thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng của công trình.

Theo TCVN 198-1997: Nhà cao tầng BTCT có tỉ lệ chiều cao trên chiều rộng < 5

Nên không cần kiểm tra lật của công trình dưới tác động của tải trọng gió.

TÍNH TOÁN SÀN

Xác định nội lực trong các ô sàn

Sử dụng phần mềm Safe để tính toán nội lực của từng dải sàn (strip)

5.1.1 Các bước lập mô hình tính toán hệ sàn bằng phần mềm Safe

Tiến hành xuất kết quả từ Etabs qua Safe để thiết kế sàn

Bước 1: Trong phần mềm Etabs

- Trên thanh menu chọn tab File/Export/ Story as SAFE v12.f2k File…

+ Sau đó chọn tầng cần xuất qua Safe

+ Chọn các trường hợp xuất tải trọng

+ Chọn các trường hợp tải và tổ hợp tải trọng cần xuất sang SAFE

Bước 2: Trong phần mềm Safe

- Trên thanh menu chọn tab File/Import/ SAFE.f2k Text File…Và chọn đến File vừa Export ở trên để mở file

Bước 3: Kiểm tra lại các loại tải trọng đã khai báo

5.1.2 Khai báo và vẽ các dải sàn strip

Trong phần mềm Safe, nội lực của cấu kiện tấm được thể hiện qua gam màu thay vì biểu đồ như ở cấu kiện thanh Để tính toán nội lực cho cốt thép, phần mềm cung cấp công cụ STRIP, là một dải có bề rộng do người thiết kế quyết định Mô men trong phạm vi bề rộng STRIP sẽ được cộng dồn, tạo thành biểu đồ mô men đại diện cho khu vực sàn đó.

- Vẽ các dải bản dày 1m (Middle strip) theo hai phương vuông góc X và Y:

Phương X là các strip A gồm các dải MSA và phương Y là các strip B gồm các dải MSB.

Các bước tính toán cụ thể

- Xuất toàn bộ mô tải trọng đã gán từ mô hình Estab.

Hình 5.47 Mô hình chuyển từ phần Estab qua Safe

Hình 5.51 Tải trọng gió5.2.2 Chia dãy thiết kế strip

Hình 5.53 Chia dãy Strip B theo phương Y

Nội lực của ô sàn được phân tích bởi phần mềm SAFE được thể hiện ở hình dưới:

Hình 5.55 Biểu đồ momen của các Strip layer B

Tính toán và bố trí cốt thép sàn

Cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật với bề rộng b = 1 (m) và chiều cao h hb Chiều cao làm việc của tiết diện được xác định bằng h0 = h – a, trong đó a là chiều dày lớp bê tông bảo vệ, tính bằng khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến mép chịu kéo của tiết diện Độ dày lớp bê tông bảo vệ được tính theo công thức a = c0 + 0.5ϕ.

Chiều cao làm việc của sàn: c0: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ lấy bằng 15mm đối với bản có chiều dày lớn hơn 100mm.

Theo phương cạnh ngắn : h0 = h – (abv + /2)

Theo phương cạnh dài : h0 = h – (abv ++ 1/2)

Nếu m > R: Tăng tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bê tông.

Tính và kiểm tra hàm lượng cốt thép:

+ Thỏa mãn điều kiện cấu tạo 70 ≤ s bt ≤ 200 + Thuận tiện thi công, lấy chẵn 10mm

Tính toán cốt thép cho vùng chịu moment âm:

Chọn lớp bê tông bảo vệ a = 25 mm.

Tính toán cốt thép đối với cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật với bề rộng b = 1000 mm, h = 120 mm. h0 = h – a = 120 – 25 = 95 mm

- Tính hàm lượng cốt thép:

- Chọn thép ∅10, có fa = 78,5 (mm 2 ), xác định khoảng cách s theo tính toán:

- Tính toán tương tự ta được bảng tính thép sàn:

Bảng 5.31 Bảng tính cốt thép sàn theo phương X

Bảng 5.32 Bảng tính cốt thép sàn theo phương Y

Kiểm tra khả năng chịu lực của sàn

Lực cắt lớn nhất trong sàn : Qmax = 25.36 ( kN )

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

Cắt bản sàn có bê rộng 1m để tính toán khả năng chịu cắt của sàn:

Khả năng chịu cắt của bêtông theo mục 8.1.3.3 trang 70 TCVN 5574-2018:

 Q1: Lực cắt trong tiết diện thẳng góc do ngoại lực Qmax = Q1 = 49.9kN

 Q1,b: Được xác định theo Q1,b = 0.5bRbtbh0, nhưng không lớn hơn 2.5bRbtbh0 Để thiên về an toàn ta có thể chọn Q1,b = 57.5kN

Ta thấy Qmax = Q1 = 25.36kN < Q1,b = 57.5kN =>Vậy sàn đủ khả năng chịu cắt.

5.4.1 Kiểm tra độ võng sàn

- Sử dụng Trường hợp tải: TTTX + 0,35 HTSD

Từ kết quả chuyển vị sàn ta xác định được độ võng lớn nhất là: Độ võng đứng giới hạn :

Ta có : Thoả mãn điều kiện về độ võng

TÍNH TOÁN DẦM KHUNG TRỤC 2

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

- Cấp độ bền: B30 có: Rb = 17MPa, Rbt = 1,15MPa

+ Cốt đai dùng thép CB300T có ( mm): Rs = Rsc = 260MPa; Rsw = 210 Mpa.

+ Cốt thép dọc chịu lực dùng thép CB300V có ( mm): Rs = Rsc = 350 MPa; Rsw = 280 Mpa.

Nội lực dầm khung

Biểu đồ nội lực được tạo ra từ phần mềm ESTAB cho phép xác định và tổ hợp các nội lực tại các tiết diện của dầm ở từng tầng Dựa vào tổ hợp nội lực này, chúng ta có thể lựa chọn các nội lực nguy hiểm để tiến hành tính toán cho mỗi tiết diện.

- Giá trí , để tính cốt thép dọc.

- Giá trị để tính cốt đai.

Bảng 6.33 Bảng nội lực gối trái dầm B4

Bảng 6.2 Bảng nội lực giữa nhịp dầm B4

Bảng 6.3 Bảng nội lực gối phải dầm B4

Tính toán cột dọc

Ta tính toán và bố trí cốt thép cho dầm B40 tầng 1, các dầm còn lại tương tự được tổng hợp tại Bảng

- Do cánh dầm nằm trong vùng chịu kéo nên ta bỏ qua sự làm việc của cánh Lúc này tính tiết diện hình chữ nhật (bxh) (300x700)mm

+ Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo: đối với dầm a = (3 ÷ 6)cm, chọn a = 4 cm Tính h0.

→ Chiều cao làm việc của tiết diện: h0 = h – a = 70-4 = 66 (cm)

- Tính toán diện tích cốt thép yêu cầu:

Chọn thộp 2ỉ25+3ỉ20 => As bt = 19,24 cm 2

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Điều kiện: μ min ≤ μ tt ≤ μ max

+ Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo: đối với dầm a = (3 ÷ 6)cm, chọn a = 3 cm Tính h0.

→ Chiều cao làm việc của tiết diện: h0 = h – 4 = 70-3 = 66 (cm)

- Tính toán diện tích cốt thép yêu cầu:

Chọn thộp 2ỉ25+3ỉ20 => As bt = 19,24 cm 2

- Bản Cánh nằm trong vùng chịu nén nên tham gia chịu lực với dầm , tiết diện tính toán là tiết diện chữ T.

- Bề rộng cánh b’ dùng để tính toán được xác định: b’ = b + 2.S

Trong đó: b là bề rộng của dầm.

Sc là trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:

+ 1/6 nhịp tính toán của dầm: = 1/6.(8000) = 1333,3 (mm).

+ 1/2 khoảng cách 2 mép trong dầm này với dầm bên cạnh song song với nó: = 0,5.(7700)= 3850 mm (Do h f , = 120mm ¿ 0,1.h = 0,1.700 = 70 mm)

Nên => Sc = 720 mm => bf ’ = 300 + 2.720 = 1740 mm

- Xác định vị trí trục trung hoà:

+ Mf : giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hoà đi qua mép dưới của cánh.

- Xác định ví trí trục trung hòa:

Mf = 17.1740.120.( 670 - 0,5.120).10 6 = 2165,25 kN.m Vậy Mmax = 276,85 kN.m < Mf = 2165,25 kN.m

=> tính toán như đối với tiết diện chữ nhật: (1740x700) mm

- Chọn thộp 2ỉ25+2ỉ20 => As bt = 13,89 cm 2

Bảng 6.10 Bảng tính cốt thép Dầm khung trục 2,Tầng 1-3

Tính toán cốt đai

Ta tính toán và bố trí cốt đai cho dầm B40 tầng 1, các dầm còn lại được tổng hợp tại bảng:

Thép đai tại vị trí gối G1 có (Q= -292,5kN)

 Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm:

Dầm đảm bảo khả năng chịu ứng suất nén chính.

 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông :

- Kiểm tra tại các điểm giới hạn: bê tông không đủ khả năng chịu cắt

- Kiểm tra thêm tiết diện nghiêng nếu :

Không thỏa điều kiện tiết diện nghiêng

 Chọn / kiểm tra các thông số cốt đai

Chọn cốt đai theo cấu tạo : chọn 2 nhánh :

Cốt đai thỏa mãn yêu cầu cấu tạo

 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai:

- Kiểm tra tại các điểm giới hạn các khoảng giá trị của C theo điều kiện:

+ đảm bảo khả năng chịu lực cắt của dầm tại các điểm giới hạn

- Kiểm tra thêm tại các tiết diện nghiêng và :

Vì nên cần kiểm tra : đảm bảo khả năng chịu cắt tại tiết diện

Kết luận : dầm đản bảo khả năng chịu cắt trên toàn bộ chiều dài dầm.

Bảng 6.16 Bảng tính cốt Đai dầm B40, Khung trục 2

Tính cốt treo

Xét Lực giật cấp (Tầng 1) tại vị trí đặt dầm phụ : P5,95 kN

+ Cốt đai dùng thép CB300T có ( mm): Rs = Rsc = 260MPa; Rsw = 210 Mpa.

+ Ta có kích thước dầm phụ:

Chiều cao làm việc của dầm chính:

Khoãng cách từ vị trí đặt lực giật cấp đến vị trí trọng tâm tiết diện cốt thép dọc:

Bề rộng vùng đặt cốt đai:

Bảng 6.19 Bảng tính cốt treo tại vị trí 3m

Bảng 6.20 Bảng tính cốt treo tại vị trí 5m

TÍNH TOÁN CỘT KHUNG TRỤC 2

Kết quả nội lực

Xuất kết quả nội lực khung trục 2 giống như chương 6.

- TH1: Có N (lọc dọc) lớn nhất và Mx, My tương ứng.

- TH2: Có Mx (mô men theo phương x) lớn nhất và N, My tương ứng.

- TH3: Có My (mô men theo phương x) lớn nhất và N , Mx tương ứng.

- TH4: Có độ lệch tâm ex = Mx / N hoặc ey = My / N lớn

(ex : độ lệch tâm theo phương x, ey : độ lệch tâm theo phương y)

- TH5: Có Mx, My cùng lớn.

- Trong trường hợp đơn giản thì ta có thể tính cho 3 trường hợp đầu tiên.

- Để chính xác hơn trong tính toán ta nên tính cho tất cả các trường hợp tải trọng và chọn trường hợp có diện tích thép lớn nhất.

Thiết kế thép cột

Hình 7.58 Mặt bằng thể hiện vị trí cột khung 2

7.2.1 Tính cốt thép dọc cho cột C3-T1

Bảng 7.34 Số liệu tính toán cột C3-T1

Cột (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm)

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: l ox =ψ x l=0.7×4200)40(mm)=l oy

15958=0,003m Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e ax =max(¿ L 0

Cột thuộc kết cấu siêu tĩnh, ta có: e 0 x =max(¿e ax , e 1 x )0mm¿

Có λ x < 28 →η x =1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

- Xét uốn dọc theo phương y: λ y = L 0 y

= 247 =0,015m Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e ay =max(¿ L 0

Cột thuộc kết cấu siêu tĩnh, ta có: e 0 y =max(¿e ay , e 1 y )@mm¿

Có λ y < 28→ η 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

⇒ h00 mm ;b0 mm ea= eay + 0,2.eax= 40 + 0,2.30= 46mm M 1 ¿ 638 , 32 kN m; M 2 ¿ 478 , 74 kN m

Giả thiết a= a’= 50mm; h0= h - a= 1150mm; Za= 1100mm

Bước 4: Tính toán diện tích thép yêu cầu

Momen tính toán cho cột lệch tâm phẳng lúc này: Độ lệch tâm của cột lệch tâm phằng để tính toán: e= e0 + 0,5h – a= 0,056 + 0,5.1,2 – 0,05= 0,606m

< 0,3→ Nén lệch tâm rất bé

Hệ số độ lệch tâm: γ e = 1 (0.5−ε )(2+ ε) = 1

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

Diện tích toàn bộ cốt thép:

Chọn và bố trí thép: 28Ф25 Ast= 137,44cm 2

Bước 5: Kiểm tra hàm lượng thép

Thỏa yêu cầu kết cấu: không thiết kế chống động đất có thiết kế chống động đất

Bảng 4.1: Hàm lượng và độ mảnh tương ứng

Bước 6: Bố trí cốt thép

Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí quanh chu vi, trong đó mật độ cốt thép ở cạnh b phải lớn hơn hoặc bằng mật độ cốt thép ở cạnh h.

Thường thiết kế theo nhóm thép CB400v, đường kính Ф = 20 ÷ 28

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

Chọn 28Ф25 (As = 137,44cm 2 ) rải đều theo chu vi

7.2.2 Tính cốt đai cho cột

Bảng 7.35 Số liệu tính toán C3-T1

Tầng Tên cột Thép dọc μ Chiều cao tầng

H thông thủy chiều rộng cột 30d

Bước 1: Chọn trước đường kính thép đai và số nhánh đai ϕ dai ≥ max ¿¿) = 7 ⇒ chọn đai Ф8

Bước 2: Tính khoảng cách đai tính toán chịu cắt trong cột (có thế bỏ qua vì thường bố trí cấu tạo lớn hơn thép tính toán)

Bước 3: Khoảng cách các lớp cốt đai theo cấu tạo

Khi R sc ≤ 400 MPa ; a ct =min( ¿ 12 ϕ min ; 400)¿=min (300, 400) = 300mm

Bước 4: Bố trí cốt đai theo chiều dài cột

Trong khoảng L1 (tại vị trí gần nút):

L 1 =max (¿ h c , 1 /6 L w , 30 d , 450)=max (¿ 1200 ,583,840 , 450)00 mm¿¿ s ct =min (¿ 8 ϕ doc , 175 mm)=min (¿ 200,175 )5 mm¿¿

Bố trí đai Ф8a150 cho đoạn L1 = 1200mm

Trong khoảng L2: Bố trí theo cấu tạo

Bố trí đai Ф8a200 cho đoạn L2 = 3300mm

Trong các nút khung phải dùng đai kín cho cả dầm và cột với khoảng cách không được nhỏ hơn quy định 5.4.3.2.2(8).

⇒ Bố trí Ф8a150 cho đoan giao nhau giữa nút dầm với cột

Bảng 7.36 : Số liệu tính toán cột C3-T1

Cột (kN) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm)

- Bê tông B30 : Rb = 17 MPA; Rbt = 1,2 MPA

- Thép đai : CB400V, Rsw = 280 MPA σ m = N b h = 15958

Chọn cốt đai 4 nhỏnh ỉ8a150 cho vựng tới hạn của cột

Vựng cũn lại bố trớ ỉ8a200

Kết quả tính toán khung trục 2:

Bảng 7.37 Bảng tính kết quả thép cột C2

Bảng 7.38 Bảng tính kết quả thép cột C3

Tính toán nút khung

Cấu tạo các nút khung toàn khối bao gồm:

- Nút A: Nút nối giữa xà ngang trên cùng và cột biên

- Nút B: Nút nối giữa xà ngang và cột biên, nút nối giữa hai cột thay đổi tiết diện

- Nút C: Nút nối giữa xà ngang và cột giữa, nút nối giữa hai cột thay đổi tiết diện

7.3.1 Nút khung A a) Xác định cấu tạo của nút khung A

Bảng nội lực tính toán

-Theo phương x Độ lệch ban đầu:

Suy ra tỉ số: => Không phải cấu tạo nách khung

-Theo phương y Độ lệch tâm ban đầu:

Suy ra tỉ số: => Không phải cấu tạo nách khung b) Kết luận cấu tạo của nút khung

Cấu tạo của nút khung A như sau:

Phân bố ứng suất và cấu tạo cốt thép trong nút c) Cốt thép vùng kéo

Chiều dài neo cơ sở cần thiết để truyền lực trong cốt thép vào bê tông được xác định dựa trên toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rs, theo công thức cụ thể.

- :Tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo (được xác định bằng đường kính danh nghĩa).

- :Chu vi tiết diện của nó (được xác định bằng đường kính danh nghĩa).

- :Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép CB400-V.

- : Cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, giải thuyết phân bố đều trên đoạn neo.

Hệ số này phản ánh ảnh hưởng của các loại bề mặt cốt thép, được áp dụng cho thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân.

+ :Là hệ số kể đến ảnh hưởng của kích cỡ đường kính cốt thép Đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 32mm (nhóm sử dụng thép đường kính ).

+ : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông B30.

- Chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện

Vậy chọn chiều dài neo cốt thép tại vùng kéo là 650 mm d) Cốt thép vùng nén

Chiều dài neo cơ sở cần thiết để truyền lực trong cốt thép vào bê tông được xác định dựa trên toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rs, theo công thức cụ thể.

Hệ số này phản ánh ảnh hưởng của các loại bề mặt cốt thép, với lựa chọn ưu tiên cho thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân.

-Chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện

Vậy chọn chiều dài neo cốt thép tại vùng nén là 400 mm

Phân bố ứng suất và cấu tạo cốt thép trong nút a) Neo cốt thép dầm vào cột.

 Neo cốt thép trong vùng chịu kéo

Chiều dài neo cơ sở cần thiết để truyền lực trong cốt thép vào bê tông, với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rs, được xác định thông qua một công thức cụ thể.

Hệ số này phản ánh tác động của các loại bề mặt cốt thép, đặc biệt là đối với thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân.

- Chiều dài neo tính toán yêu cầu của cốt thép, có kể đến giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện

Thực hiện tính toán tương tự như ở trên ta được kết quả:

Vậy chọn chiều dài neo cốt thép tại vùng kéo là 800 mm

Chiều dài neo cơ sở cần thiết để truyền lực trong cốt thép vào bê tông được xác định bằng công thức, dựa trên toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rs.

Hệ số này phản ánh ảnh hưởng của các loại bề mặt cốt thép, đặc biệt là đối với thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân.

Thực hiện tính toán tương tự như ở trên ta được kết quả:

Vậy chọn chiều dài neo cốt thép ở vùng nén là 550 mm b) Nối cốt thép cột.

 Nối cốt thép cột trong vùng chịu kéo

- Tính toán chiều dài nối cơ sở cần để truyền lực trong cốt thép với toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rs vào bê tông:

Hệ số này phản ánh ảnh hưởng của các loại bề mặt cốt thép Đối với thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân, việc lựa chọn là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của công trình.

- Chiều dài nối tính toán yêu cầu của cốt thép:

Hệ số này phản ánh tác động của trạng thái ứng suất của cốt thép thanh, cấu trúc của các thành phần trong vùng nối các thanh thép, số lượng thanh thép được nối trong một tiết diện so với tổng số thanh thép trong tiết diện đó, cùng với khoảng cách giữa các thanh thép được nối.

- : Chiều dài neo cơ sở, xác định ở trên.

- :Diện tích ngang của cốt thép theo tính toán.

- :Diện tích ngang của cốt thép trên thực tế

Vậy chọn chiều dài nối cốt thép vùng kéo bằng 740 mm

Hình 7.61 Nút khung B 7.3.3 Nút khung C: a) Nối cốt thép cột trong vùng chịu kéo

Tính toán tương tự như đối với nút B ta được Chiều dài nối tính toán yêu cầu của cốt thép cột là:

Vậy chọn chiều dài cốt thép nối ở vùng kéo là 925 b) Nối cốt thép cột trong vùng chịu nén

Tính toán tương tự như đối với nút B ta được Chiều dài nối tính toán yêu cầu của cốt thép

Vậy chọn chiều dài nối thép vùng nén là 600 mm

CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 2

Hình 8.63 Mặt bằng thiết kế móng

8.1 Điều kiện địa chất công trình

Theo khảo sát, đất nền bao gồm nhiều lớp đất khác nhau với độ dốc nhỏ và chiều dày đồng đều Do đó, có thể coi chiều dày và cấu tạo của nền đất tại mọi điểm của công trình tương tự như mặt cắt địa chất điển hình.

Theo khảo sát, mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -8 m so với mặt đất tự nhiên, và nước không gây ăn mòn cho vật liệu bê tông.

*Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống như sau:

Bảng 8.39 Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

4 Cát hạt nhỏ và trung 8 19.2 26.5 18 - - 35 1 30 50

5 Cát thô lẫn ít cuội sỏi - 20.1 26.4 18 - - 38 2 37 60

Dung trọng Dung trọng hạt Độ ẩm tự nhiên Giới hạn nhão Giới hạn dẻo Góc nội ma sát Lực dính Môđun biến dạng SPT

8.1.2 Đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của nền đất

Lớp đất 1: Sét pha xám xanh, chiều dày 6,2 m

Tra bảng 7 TCXD 45-78: vì , nên đất ở trạng thái dẻo cứng.

- Hệ số rỗng tự nhiên:

Tính toán tương tự lớp đất 1: ta được bảng đánh giá chỉ tiêu cơ lý các lớp đất.

Bảng 8.40 Bảng đánh giá địa chất

Hệ số rỗng tự nhiên

Tỉ trọng Trọng lượng riêng đn Độ bão hòa nước Tính chất của lớp đất

Lớp 1: Sét pha xám xanh 0,28 0,391 2,600 24,736 0,998 Sét pha Dẻo cứng,

Bão hòa nước xám đen mềm , Bão hòa nước

Lớp 3: Cát pha 0,333 0,656 2,65 19,128 0,808 Cát pha Dẻo, Bão hòa nước

Lớp 4: Cát hạt nhỏ và trung 0 0,629 2,65 19,452 0,759 Cát nhỏ Chặt vừa

, Ẩm Lớp 5: Cát thô lẫn ít cuộn sỏi 0 0,550 2,64 21,269 0,864 Sét thô Chặt, Bão hòa nước

8.1.3 Lựa chọn giải pháp tính móng

Sử dụng phương án móng cọc khoan nhồi thiết kế cho công trình.

Các giả thiết tính toán

Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thiết sau:

+ Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận.

+ Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc.

Tải trọng của công trình được truyền qua đài cọc lên các cọc, không trực tiếp lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc.

Khi kiểm tra cường độ nền đất và xác định độ lún của móng cọc, móng cọc được coi như một móng khối qui ước, bao gồm cọc, đài cọc và phần đất giữa các cọc Việc tính toán móng khối qui ước tương tự như tính toán móng nông trên nền thiên nhiên, trong đó ma sát ở mặt bên móng được bỏ qua Do đó, trị số moment của tải trọng ngoài tại đáy móng khối qui ước được giảm đi một cách gần đúng bằng trị số moment của tải trọng ngoài so với cao trình đáy đài.

+ Đài cọc xem như tuyệt đối cứng.

Nội lực tính móng khung trục 2

Móng của công trình được thiết kế dựa trên giá trị nội lực nguy hiểm nhất mà phương án kết cấu đã chọn truyền xuống Việc tính toán này bao gồm ba trường hợp khác nhau để đảm bảo tính an toàn và ổn định cho công trình.

Nội lực cột ở trục 2A và 2D tương đương nhau, trong khi cột ở trục 2B và 2C cũng gần giống Do đó, để giảm khối lượng tính toán và đơn giản hóa quá trình thi công, chỉ cần tính toán móng cho cột trục 2A (Móng M2) và trục 2B (Móng M2).

Thiết kế móng M1( trục 2B và 2C)

Bảng 8.41 Tổ hợp tải trọng tính toán Móng M1

MÓNG Trường hợp kN kN kN kN.m kN.m

Bảng 8.42 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn Móng M1

MÓNG Trường hợp kN kN kN kN-m kN-m

8.4.2 Chọn vật liệu làm cọc và đài cọc

Bảng 8.43 Vật liệu tính toán móng

Vật liệu Thông số vật liệu

Rbt = 1,15 MPa ; Eb = 32,5.10 3 MPa Thép CB400-V Rs = 350 Mpa; Rsw (0 Mpa;

8.4.3 Chọn kích thước cọc và đài cọc a) Chọn kích thước và tiết diện cọc

- Sơ bộ đường kính Cọc khoan nhồi D = 800 mm

- Theo “Mục 3.3.6 TCXD 205-1998” đối với cọc chịu lực nén và tải trọng ngang hàm lượng cốt thép không nhỏ hơn

Chọn Cốt thép dọc chịu lực giả thiết là 13ỉ18 cú As = 33,08 (cm2) b) Chiều dài cọc

Dựa trên mặt cắt địa chất và đánh giá trạng thái của từng lớp đất, lớp thứ 5 được chọn là Cát thô lẫn ít cuộn sỏi để đặt mũi cọc.

- Ngàm vào lớp thứ 5 một đoạn là 2 m.

- Chiều dài cọc được tính như sau: Lcọc = L1 + L2 + Ltt + Lmũi

+ L1: Chiều dài đoạn cọc bị đập bỏ

+ L2: Chiều dài đoạn ngàm cọc vào đài không nhỏ hơn 0,15 m

+ Ltt: Chiều dài tính toán của cọc, tính từ đái đài đến độ sâu chôn cọc:

+ Lmũi: Chiều dài đoạn mũi được vác nhọn

-Vậy chiều dài cọc được chọn là 23,75 m

Hình 8.64 Chiều dài cọc c) Sơ bộ chọn kích thước đáy đài

- Khoảng cách giữa 2 trục tim cọc bố trí theo phương cạnh dài là 3D với D là cạnh tiết diện cọc là 0,8 m nên 3D = 2,4 m Chọn 2,4 m.

- Khoảng cách từ tim cọc nằm ngoài cùng đến mép đài được chọn với điều kiện lớn hơn 0,7D = 0,7.0,8 = 0,56 m Chọn 0,6 m

- Kích thước cạnh dài a của đài cọc được chọn là: a = 0,6.2 + 2,4 = 3,6 m

Vậy kích thước đài cọc được chọn là axb = 3,6m x 3,6m.

8.4.4 Chọn chiều sâu đặt đáy đài cọc (điều kiện: h ≥ 0,7 hmin )

Dùng TH1 để tính toán:

Chiều sâu đặt đáy đài cọc được xác định để đảm bảo toàn bộ tải trọng ngang tác động lên móng cọc được tiếp nhận bởi đất từ đáy đài trở lên Do đó, áp lực ngang của đất tác dụng lên đài cọc (áp lực bị động) sẽ cân bằng với tải trọng ngang tác động lên đỉnh đài Trong trường hợp này, độ sâu của đáy đài được chọn là 3,3 m tính từ cos Tự nhiên đến đáy đài.

h min = tag(45 0 -2).√ 2 ∑ H b Điều kiện h ≥ 0,7.hmin h ≥ 0,7.1,351 = 0,946 (m)

Vậy chọn chiều sâu chôn đài h = 3,3 (m) là thõa mãn Với Hđ =1,5(m).

8.4.5 Tính toán sức chịu tải của cọc a) Sức chịu tải theo điều kiện vật liệu

 là sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu

 - là diện tích mặt cắt ngang của cốt thép dọc

 - diện tích mặt cắt ngang của cọc (đã trừ diện tích cốt thép)

 - là cường độ chịu nén tính toán của bê tông

 - là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

Hệ số điều kiện làm việc của bê tông được xác định khi tiến hành đổ bê tông trong không gian hạn chế, như hố và ống vách, theo quy định trong mục 7.1.9 của TCVN 10304:2014.

 - là hệ số kể đến phương pháp thi công cọc, theo “Mục 7.1.9 TCVN

 - là hệ số uốn dọc của cọc,cọc đài thấp lấy =1

- Vậy Sức chịu tải cho phép của vật liệu:

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính b) Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý

Theo “Mục 7.2.3.1 TCVN 10304:2014 ”, sức chịu tải cực hạn của cọc được xác định:

 - là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

 - là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc.

 - là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc lấy theo “Bảng 5 TCVN

10304:2014 ” (trường hợp cọc khoan nhồi dùng ống vách trong đất sét pha, cát pha)

 u - là chu vi tiết diện ngang cọc: u = .D = .0.8= 2,513 (m)

 - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc lấy theo “Bảng 2 TCVN 10304:2014 ”)

 - là diện tích tiết diện ngang cọc

 :là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc theo “Bảng 3 TCVN 10304:2014 ”

 - là chiều dày đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Theo "Chú thích 1 Bảng 3 TCVN 10304:2014", khi xác định cường độ fi trên thân cọc, cần chia từng lớp đất thành các lớp phân tố đồng nhất với độ dày tối đa là 2 mét.

Bảng 8.44 Cường độ sức kháng trung bình của đất trên thân cọc

(kN/m 2 ) Đáy mũi cọc Z (m) (kN/m 2 )

Lớp 1: Sét pha xám xanh

Lớp 2:Sét pha xám đen

Lớp 4: Cát hạt nhỏ và trung

Lớp 5: Cát thô lẫn ít cuộn sỏi.

- Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền là:

(kN) c) Sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

- Theo “Mục G.3.2 TCVN 10304:2014 [9]”, công thức của viện kiến trúc Nhật Bản, sức chịu tải cực hạn của cọc:

 - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, mũi cọc nằm trong đất rời đối với cọc khoan nhồi với 0.60 = 9000 (kN/m2)

 - là chu vi tiết diện ngang cọc

 , - là cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

 Đối với đoạn cọc nằm trong lớp đất rời:

 Đối với đoạn cọc nằm trong lớp đất dính:

 Ns,i - là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời thứ i

 Nc,i - là chỉ số SPT trong đất dính thứ i

 ls,i - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i

 lc,i - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

 - là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính,

Hệ số điều chỉnh cho cọc đóng được xác định dựa trên tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính và giá trị trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng Thông tin này có thể được tham khảo từ biểu đồ trong "Hình 5.2".

 - là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ

Hình 8.65 Biểu đồ xác định hệ số αp và Fl

Chiều dày Li (m) Độ sâu (m)

Lớp 1: Sét pha xám xanh.

Lớp 2: Sét pha xám đen.

Lớp 4: Cát hạt nhỏ và trung.

Lớp 5; Cát thô lẫn ít cuộn sỏi.

Tổng sức kháng bên của cọc: ( = 3614,14

- Sức chịu tải cực hạn của cọc theo cường độ đất nền: d) Sức chịu tải thiết kế cọc

Sức chịu tải cực hạn của cọc theo các chỉ tiêu:

+ Theo cơ lý đất nền:

- Sức chịu tại cực hạn của cọc:

Theo “Mục 7.1.11 TCVN 10304:2014”, sức chịu tải thiết kế của cọc được xác định theo công thức như sau:

 - là sức chịu tải cho phép

 - là sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền

 - là hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền

 5 - là hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình

Hệ số tin cậy γ k M1 = 1,75 được xác định dựa trên loại đất, phụ thuộc vào số lượng cọc được bố trí và sức chịu tải của cọc Sức chịu tải này không được xác định qua thí nghiệm tĩnh tại tại hiện trường mà được tính toán bằng các phương pháp khác.

- Sức chịu tải thiết kế của cọc móng M1:

8.4.6 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng

- Dùng TH1 để tính toán:

∑N tt = Ntt+G = Ntt+a.b.h.tb = 15956,50 + 3,6.3,6.1,5.21 = 16364,74 (kN)

 là hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của momen, tải trọng ngang và số lượng cọc trong đài ;Chọn  =1,2

Số lượng cọc trong móng

Chọn số cọc là 4 cọc để thuận tiện thi công và tính toán

Hình 8.66 minh họa sơ đồ bố trí cọc cho móng cọc M1 Trong phần 8.4.7, việc kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc là rất quan trọng, đặc biệt đối với các cọc chịu nén Để đảm bảo tính đồng đều, tất cả các cọc cần phải chịu nén một cách hiệu quả.

Vì móng chịu tải trọng lệch tâm theo hai phương x, y, nên lực tác dụng xuống cọc bất kì được xác định theo công thức sau :

Ntt – Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài ; ∑N tt = Ntt+G = Ntt+a.b.h.tb

= 15956,50 + 3,6.3,6.1,5.21 = 16364,74 (kN) nc – Số lượng cọc trong móng, nc = 4 cọc ;

Mttx, Mtty – Tổng moment của tải trọng ngoài ứng với trục x và y so với trục đi qua trọng tâm của tiết diện cọc tại đáy đài :

Với : Mtt0x, Mtt0y – Mômen uốn tính toán ở đỉnh đài quanh trục X và Y ;

Qttx, Qtty – Lực cắt tính toán ở đỉnh đài theo trục X và Y. x1 = x2 = x3 = x4 = 1,2 m y1 = y2 = y3 = y4 = 1,2 m xi, yi - khoảng cách từ trục cọc thứ I đến các trục X, Y.

Vậy: Tất cả các cọc đều chịu nén.

Thỏa mãn điều điện kiểm tra, cọc đủ khả năng chịu tải.

- Kiểm tra 2 trường hợp còn lại:

TRƯỜNG HỢP FX FY FZ MX MY kN kN kN kN-m kN-m

TH2: Mx max 63,537 325,985 13.193,24 -1.326,745 124,810 TH3: My max 83,637 44,942 15.720,30 -61,823 269,149

- Tính toán tương tự trường hợp 1 và ta được bảng kết quả:

Bảng 8.45 Bảng kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc

Các trường hợp còn lại đều Thỏa mãn 2 điều điện kiểm tra trên, cọc đủ khả năng chịu tải.

8.4.8 Kiểm tra cường độ nền đất tại mặt phẳng mũi cọc

- Dùng tải trọng tiêu chuẩn để kiểm tra.

TRƯỜNG HỢP FX FY FZ MX MY kN kN kN kN-m kN-m

Để kiểm tra cường độ nền đất dưới móng cọc, cần xem xét cọc, đài cọc và phần đất xung quanh các cọc như một móng khối quy ước.

Xác định diện tích đáy móng khối qui ước như sau:

Trong đó A1,B1 – Khoảng cách từ mép hai hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau theo 2 phía; A1= B1= 3,2(m)

L - Chiều dài cọc,tính từ từ đài đến mũi cọc; L = 22,7 (m)

-Góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài hàng cọc ngoài cùng:

❑ tb tc : là góc ma sát trung bình của lớp đất mà cọc đi qua

❑ i : là góc nội ma sát của lớp đất thứ i l i : chiều dày lớp đất thứ i

Hình 8.67 Sơ đồ khối móng quy ước

- Diện tích đáy móng khối khối qui ước:

- Kích thước khối đáy móng quy ước: Aqu = Bqu = 8,39 m.

- Chiều sâu móng khối quy ước: Hqu = 22,7+3,3& m

- Điều kiện kiểm tra cường độ đất nền:

+ m1.m2: lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và của công trình có tác dụng với đất nền m1 = 1,2 ; m2 = 1

+ ktc: hệ số tin cậy ktc = 1

+ A, B, D: là các hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sát của lớp đất đặt mũi cọc

+ Mũi cọc đặt trong lớp đất thứ 5 có góc nôi ma sát

+ : lần lượt là dụng trọng của đất ngay tại đáy móng và dụng trọng trung bình của đất từ đáy móng

+ c: lực dính của lớp đất đặt mũi cọc c = 2 (kN/m 2 )

Đáy móng khối quy ước được đặt dưới mực nước ngầm (MNN) ở độ sâu -8m so với mặt đất tự nhiên Do đó, khi tính toán sự dụng dung trọng đẩy nổi, cần xem xét đất nằm dưới đáy móng khối quy ước.

Ta có: 2dn = 16,352 (kN/m 3 ); 3dn = 19,128 (kN/m 3 ); 4dn = 19,452 (kN/m 3 ); 5dn = 21,269 (kN/m 3 );

- Cường độ đất nền tại mũi cọc

- Xác định ứng suất dưới đáy móng

Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đáy móng khối quy ước:

+Gqu là trọng lượng của khối móng quy ước, bao gồm trọng lượng đài, cọc và đất

+ G1: là trọng lượng của khối móng từ đáy đài trở lên:

+ G2: là trọng lượng của 4 cọc:

+ G3: là trọng lượng của đất từ đáy đài đến mũi cọc:

- M: Tổng Momen của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài:

- Độ lệch tâm theo phương trục X, Y:

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

Kết luận: Cường độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc thỏa mãn yêu cầu.

- Kiểm tra 2 trường hợp còn lại:

(kN.m) (kN.m) eX= eY(kN.m) (kN.m)

TH2: 709,28 4961,56 Thỏa mãn 648,88 4134,63 Thỏa mãn

TH3: 696,83 4961,56 Thỏa mãn 672,80 4134,63 Thỏa mãn

- Kiểm tra 2 điều kiện giống trường hợp và đều thỏa mãn Vậy Cường độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc thỏa mãn yêu cầu

8.4.9 Tính toán độ lún của móng cọc Độ lún của móng cọc tính theo mô hình móng khối quy ước cần phải thỏa mãn điều kiện sau:

+ S: độ lún ổn định cuối cùng của móng cọc

+ [Sgh]: độ lún cho phép của công trình, lấy theo bảng (PL1.1) giáo trình “Nền và móng –

Chia chiều sâu vùng chịu nén dưới đáy móng thành các lớp phân tố hi theo quy phạm:

- Để tiện cho việc tính toán ta chọn hi = 1,5 (m)

- Tính ứng suất do trọng lượng bản thân của đất gây ra.

+ Tại độ sâu 2,9 m kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy lớp 1:

+ Tại độ sâu 4,7 m kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy Mực nước ngầm :

+ Tại độ sâu 7,7 m kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy lớp 2 :

+ Tại độ sâu 24,7 kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy lớp 5 : Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước:

- Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún và biểu đồ ứng suất bản thân:

+ Ứng suất gây lún tại các điểm trên trục thẳng đứng đi qua tâm móng được xác định theo công thức sau:

Trong đó: K0i : là hệ số phụ thuộc vào tỉ số Aqu/Bqu và 2Zi/ Bqu được tra bảng (II-2) sách Cơ học đất.

Lớp Điểm Zi (m) Aqu/Bqu 2Zi/ Bqu K0i 0,2 Kiểm tra

Cát thô lẫn ít cuộn sỏi

Dựa vào bảng kết quả, ứng suất gây lún tại độ sâu 6 m từ đáy móng qui ước trên trục đi qua tâm móng có giá trị đáng chú ý.

.Vậy phạm vi chịu lún chấm dứt tại độ sâu Z = 6m kể từ đáy móng quy ước.

- Độ lún ổn định của nền đất dưới đáy móng được tính trong phạm vi chịu lún, xác định theo công thức:

+ Si : độ lún của lớp phân tố thứ i

+ S: độ lún của toàn bộ nền

+ n: số lớp phân tố trong vùng chịu lún

+ hi : chiều dày lớp phân tố thứ i,

+ : hệ số không thứ nguyên bằng 0,8

+ Ei : modun biến dạng của lớp đất thứ i: Ei = 37000 (kN/m2)

Vậy điều kiện độ lún thỏa mãn.

8.4.10 Tính toán đài cọc a) Tính toán chiều cao của đài cọc

 Kiểm tra chọc thủng cho đài cọc:

Với đài cọc làm bằng bê tông cốt thép cần kiểm tra chọc thủng

+ b: cạnh đáy song song với cạnh bk.

Trong thiết kế cột, chiều dài bk được xác định là 0,9 m, tương ứng với canh ngắn của tiết diện cột song song với mép của lăng thể chọc thủng Tổng nội lực Pnp tại đỉnh các cọc nằm giữa mép đài và mép của lăng thể chọc thủng cần được tính toán chính xác Chiều cao làm việc của đài được giả thiết là h0 = 1,35 m để đảm bảo tính khả thi và an toàn cho công trình.

+ k: hệ số độ nghiêng của mặt phẳng phá hoại phụ thuộc vào tỷ số c/h0, tra bảng 3.27 giáo trình nền móng “Lê Xuân Mai”.

+ Rbt: cường độ chịu kéo của bê tông làm đài cọc.

+ c: khoảng cách từ mép cột đến mép trong của hàng cọc đang xét, c = 0,35 m.

Vậy chiều cao h0 = 1,35 (m) đảm bảo cho đài không bị chọc thủng theo phương cạnh ngắn cột.

+ a: cạnh đáy song song với cạnh ac.

Trong bài viết này, chúng ta xem xét các thông số kỹ thuật liên quan đến thiết kế cọc Cụ thể, ak là chiều dài ngắn của tiết diện cột song song với mép của lăng thể chọc thủng, với giá trị ak = 1,2 m Pnp đại diện cho tổng nội lực tại đỉnh các cọc nằm giữa mép đài và mép của lăng thể chọc thủng Cuối cùng, chiều cao làm việc của đài được giả định là h0 = 1,35 m.

Vậy chiều cao h0 = 1,35 (m) đảm bảo cho đài không bị chọc thủng theo phương cạnh dài cột.

Vậy chiều cao của đài theo điều kiện chống chọc thủng là:

- Tính toán phá hoại trên mặt phẳng nghiêng.

+ Vật liệu làm cọc là BTCT cho nên góc truyền ứng suất là góc 45 0

+ Tính toán kích thước đáy tháp chọc thủng, đáy tháp chọc thủng cũng nằm trên mặt phẳng đi qua đỉnh các hàng cọc.

Hình 8.68 Hình ảnh đáy tháp chọc thủng

Theo sơ đồ, có thể nhận thấy rằng từ mép đài đến mép mặt phẳng nghiêng không có cọc nào Điều này cho thấy đài cọc không bị ảnh hưởng bởi ứng suất kéo chính trên mặt phẳng nghiêng.

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính b) Tính toán và bố trí cốt thép trong đài cọc.

Hình 8.69 Khoảng cách từ tâm cọc đến mặt cắt I-I và II-II

Cốt thép trong đại cọc chủ yếu chịu moment do phản lực của các đầu cọc gây ra, thường bố trí cốt thép ứng với moment lớn nhất.

Tiết diện thẳng đứng của đài ở mép cột là vị trí có moment lớn nhất, được coi là tiết diện nguy hiểm nhất tại ngàm Moment tại các tiết diện này được xác định theo các phương pháp cụ thể.

+ Moment tương ứng với mặt cắt I – I:

+ Moment tương ứng với mặt cắt II – II:

+ r1: khoảng cách từ tim cọc 2 hoặc 3 đến tiết diện I – I

+ r2: khoảng cách từ tim cọc 1 hoặc 2 đến tiết diện II – II

+ P1, P2, P3, P4 tải trọng tính toán của công trình truyền xuống cọc 1, 2, 3, 4

- Tính toán cốt thép cho đài móng:

Bước cốt thép theo phương cạnh a là:

Bước cốt thép theo phương cạnh b là:

Hình 8.70 Mặt cắt chi tiết móng 2B

Hình 8.71 Mặt bằng chi tiết móng 2A

Thiết kế móng M2 ( trục 2A và 2D)

Bảng 8.46 Tổ hợp tải trọng tính toán Móng M2

MÓNG Trường hợp kN kN kN kN.m kN.m

Bảng 8.47 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn Móng M2

MÓNG Trường hợp kN kN kN kN-m kN-m

8.5.2 Chọn vật liệu làm cọc và đài cọc

Bảng 8.48 Vật liệu tính toán móng

Vật liệu Thông số vật liệu

Rbt = 1,15 MPa ; Eb = 32,5.10 3 MPaThép CB400-V Rs = 350 Mpa; Rsw (0 Mpa;

8.5.3 Chọn kích thước cọc và đài cọc a) Chọn kích thước và tiết diện cọc

- Sơ bộ đường kính Cọc khoan nhồi D = 600 mm

- Theo “Mục 3.3.6 TCXD 205-1998” đối với cọc chịu lực nén và tải trọng ngang hàm lượng cốt thép không nhỏ hơn

Chọn Cốt thép dọc chịu lực giả thiết là 8ỉ18 cú As = 20,36 (cm2) b) Chiều dài cọc

Dựa trên mặt cắt địa chất và đánh giá trạng thái của từng lớp đất, lớp thứ 5 được lựa chọn là cát thô có lẫn một ít cuộn sỏi để đặt mũi cọc.

- Ngàm vào lớp thứ 5 một đoạn là 2 m.

- Chiều dài cọc được tính như sau: Lcọc = L1 + L2 + Ltt + Lmũi

+ L1: Chiều dài đoạn cọc bị đập bỏ

+ L2: Chiều dài đoạn ngàm cọc vào đài không nhỏ hơn 0,15 m

+ Ltt: Chiều dài tính toán của cọc, tính từ đái đài đến độ sâu chôn cọc:

+ Lmũi: Chiều dài đoạn mũi được vác nhọn

-Vậy chiều dài cọc được chọn là 23,75 m

Hình 8.72 Hình ảnh chiều dài cọc c) Sơ bộ chọn kích thước đáy đài

- Khoảng cách giữa 2 trục tim cọc bố trí theo phương cạnh dài là 3D với D là cạnh tiết diện cọc là 0,6 m nên 3D = 1,8m Chọn 1,8 m.

- Khoảng cách từ tim cọc nằm ngoài cùng đến mép đài được chọn với điều kiện lớn hơn 0,7D = 0,7.0,6 = 0,42 m Chọn 0,5 m

- Kích thước cạnh dài a của đài cọc được chọn là: a = 0,5.2 + 1,8 = 2,8 m

Vậy kích thước đài cọc được chọn là axb = 2,8 m x 2,8 m

8.5.4 Chọn chiều sâu đặt đáy đài cọc (điều kiện: h ≥ 0,7 hmin )

Dùng tải trọng tính toán để tính toán:

Chiều sâu đặt đáy đài cọc được xác định để đảm bảo rằng toàn bộ tải trọng ngang tác động lên móng cọc được tiếp nhận bởi đất từ đáy đài trở lên Do đó, áp lực ngang của đất tác động lên đài cọc (áp lực bị động) sẽ cân bằng với tải trọng ngang tác động lên đỉnh đài Giả sử độ sâu của đáy đài tính từ cos Tự nhiên đến đáy đài được chọn là 3,3 m.

Ta có ∑H 7,54 kN/m 3 ; b = 3,6 m; $ 0 ;  = 21,5(kN/m3) Điều kiện h ≥ 0,7.hmin h ≥ 0,7.1,351 = 0,946 (m)

Vậy chọn chiều sâu chôn đài h = 3,3 (m) là thõa mãn Với H =1,5(m)

8.5.5 Tính toán sức chịu tải của cọc a) Sức chịu tải theo điều kiện vật liệu

 là sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu

 - là diện tích mặt cắt ngang của cốt thép dọc

 - diện tích mặt cắt ngang của cọc (đã trừ diện tích cốt thép)

 - là cường độ chịu nén tính toán của bê tông

 - là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

Hệ số điều kiện làm việc của bê tông được xác định dựa trên việc đổ bê tông trong các không gian chật hẹp như hố và ống vách, theo quy định trong mục 7.1.9 của TCVN 10304:2014.

 - là hệ số kể đến phương pháp thi công cọc, theo “Mục 7.1.9 TCVN

 - là hệ số uốn dọc của cọc,cọc đài thấp lấy =1

- Vậy Sức chịu tải cho phép của vật liệu: b) Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý

Theo “Mục 7.2.3.1 TCVN 10304:2014 ”, sức chịu tải cực hạn của cọc được xác định:

 - là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

 - là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc.

 - là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc lấy theo “Bảng 5 TCVN

10304:2014 ” (trường hợp cọc khoan nhồi dùng ống vách trong đất sét pha, cát pha)

 u - là chu vi tiết diện ngang cọc: u = .D = .0.6= 1,885 (m)

 - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc lấy theo “Bảng 2 TCVN 10304:2014 ”)

 - là diện tích tiết diện ngang cọc

 :là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc theo “Bảng 3 TCVN 10304:2014 ”

 - là chiều dày đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Theo "Chú thích 1 Bảng 3 TCVN 10304:2014", khi xác định cường độ fi trên thân cọc, cần chia từng lớp đất thành các lớp phân tố đất đồng nhất với độ dày tối đa là 2 mét.

Bảng 8.49 Cường độ sức kháng trung bình của đất trên thân cọc

(kN/m 2 ) Đáy mũi cọc Z (m) (kN/m 2 )

Lớp 1: Sét pha xám xanh

Lớp 2:Sét pha xám đen

Lớp 4: Cát hạt nhỏ và trung

Lớp 5: Cát thô lẫn ít cuộn sỏi.

- Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền là:

(kN) c) Sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

- Theo “Mục G.3.2 TCVN 10304:2014 [9]”, công thức của viện kiến trúc Nhật Bản, sức chịu tải cực hạn của cọc:

 - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, mũi cọc nằm trong đất rời đối với cọc khoan nhồi với 0.60 = 9000 kN/m 2

 là diện tích tiết diện ngang cọc

 - là chu vi tiết diện ngang cọc

 , - là cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

 Đối với đoạn cọc nằm trong lớp đất rời:

 Đối với đoạn cọc nằm trong lớp đất dính:

 Ns,i - là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời thứ i

 Nc,i - là chỉ số SPT trong đất dính thứ i

 ls,i - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i

 lc,i - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

 - là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính,

Hệ số điều chỉnh cho cọc đóng được xác định dựa trên tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính và trị số trung bình ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, theo biểu đồ “Hình 5.2”.

 - là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ

Hình 8.73 Biểu đồ xác định hệ số αp và Fl

Chiều dày Li (m) Độ sâu (m)

Lớp 1: Sét pha xám xanh.

Lớp 2: Sét pha xám đen.

Lớp 4: Cát hạt nhỏ và trung.

Lớp 5; Cát thô lẫn ít cuộn sỏi.

Tổng sức kháng bên của cọc: ( = 2710,606

- Sức chịu tải cực hạn của cọc theo cường độ đất nền: d) Sức chịu tải thiết kế cọc

Sức chịu tải cực hạn của cọc theo các chỉ tiêu:

+ Theo cơ lý đất nền:

- Sức chịu tại cực hạn của cọc:

Theo “Mục 7.1.11 TCVN 10304:2014”, sức chịu tải thiết kế của cọc được xác định theo công thức như sau:

 - là sức chịu tải cho phép

 - là sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền

 - là hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc (lấy trong nhóm nhiều cọc)

Hệ số tin cậy theo đất là 1,75, được xác định dựa vào số lượng cọc bố trí và sức chịu tải của cọc Hệ số này không được xác định thông qua thí nghiệm thử tĩnh tại hiện trường mà sử dụng các phương pháp khác.

- Sức chịu tải thiết kế của cọc móng M1:

8.5.6 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng

∑N tt = Ntt+G = Ntt+a.b.h.tb = 9962,45 + 2,8+2,8.1,5.21 = 10209,41 (kN)

 là hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của momen, tải trọng ngang và số lượng cọc trong đài ;Chọn  =1,2

Số lượng cọc trong móng

Chọn số cọc là 4 cọc để thuận tiện thi công và tính toán

Hình 8.74 Sơ đồ bố trí cọc cho móng cọc M2

8.5.7 Kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc Đối với cọc chịu nén: Để các tất cả các cọc đều chịu nén:

Vì móng chịu tải trọng lệch tâm theo hai phương x, y, nên lực tác dụng xuống cọc bất kì được xác định theo công thức sau :

Ntt – Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài ; ∑N tt = Ntt+G = Ntt+a.b.h.tb

= 9962,45 + 2,8+2,8.1,5.21 = 10209,41 (kN) nc – Số lượng cọc trong móng, nc = 4 cọc ;

Mttx, Mtty – Tổng moment của tải trọng ngoài ứng với trục x và y so với trục đi qua trọng tâm của tiết diện cọc tại đáy đài :

Với : Mtt0x, Mtt0y – Mômen uốn tính toán ở đỉnh đài quanh trục X và Y ;

Qttx, Qtty – Lực cắt tính toán ở đỉnh đài theo trục X và Y. x1 = x2 = x3 = x4 = 1,2 m y1 = y2 = y3 = y4 = 1,2 m xi, yi - khoảng cách từ trục cọc thứ I đến các trục X, Y.

Vậy: Tất cả các cọc đều chịu nén.

Thỏa mãn điều điện kiểm tra, cọc đủ khả năng chịu tải.

8.5.8 Kiểm tra cường độ nền đất tại mặt phẳng mũi cọc Để kiểm tra cường độ nền đất dưới móng cọc, người ta coi cọc ,đài cọc và phần đất xung quanh các cọc là một móng khối quy ước

Xác định diện tích đáy móng khối qui ước như sau:

Trong đó A1,B1 – Khoảng cách từ mép hai hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau theo 2 phía; A1= B1= 2,4(m)

L - Chiều dài cọc,tính từ từ đài đến mũi cọc; L = 22,7 (m)

-Góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài hàng cọc ngoài cùng:

Hình 8.75 Sơ đồ khối móng quy ước

❑ tb tc : là góc ma sát trung bình của lớp đất mà cọc đi qua

❑ i : là góc nội ma sát của lớp đất thứ i l i : chiều dày lớp đất thứ i

- Kích thước khối đáy móng quy ước: Aqu = Bqu = 7,59 m.

- Chiều sâu móng khối quy ước: Hqu = 22,7+3,3 & m

- Điều kiện kiểm tra cường độ đất nền:

+ m1.m2: lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và của công trình có tác dụng với đất nền m1 = 1,2 ; m2 = 1

+ ktc: hệ số tin cậy ktc = 1

+ A, B, D: là các hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sát của lớp đất đặt mũi cọc

+ Mũi cọc đặt trong lớp đất thứ 5 có góc nôi ma sát

+ : lần lượt là dụng trọng của đất ngay tại đáy móng và dụng trọng trung bình của đất từ đáy móng

+ c: lực dính của lớp đất đặt mũi cọc c = 2 (kN/m 2 )

Đáy móng khối quy ước được đặt dưới mực nước ngầm (MNN) ở độ sâu -8m so với mặt đất tự nhiên Do đó, khi tính toán sự dụng dung trọng đẩy nổi, cần xem xét đất nằm dưới đáy móng khối quy ước.

Ta có: 2dn = 16,352 (kN/m 3 ); 3dn = 19,128 (kN/m 3 ); 4dn = 19,452 (kN/m 3 ); 5dn 21,269 (kN/m 3 );

- Cường độ đất nền tại mũi cọc

- Xác định ứng suất dưới đáy móng

Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đáy móng khối quy ước:

+Gqu là trọng lượng của khối móng quy ước, bao gồm trọng lượng đài, cọc và đất

+ G1: là trọng lượng của khối móng từ đáy đài trở lên:

+ G2: là trọng lượng của 4 cọc:

+ G3: là trọng lượng của đất từ đáy đài đến mũi cọc:

- M: Tổng Momen của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài:

- Độ lệch tâm theo phương trục X, Y:

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

Kết luận: Cường độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc thỏa mãn yêu cầu.

8.5.9 Tính toán độ lún của móng cọc Độ lún của móng cọc tính theo mô hình móng khối quy ước cần phải thỏa mãn điều kiện sau:

+ S: độ lún ổn định cuối cùng của móng cọc

+ [Sgh]: độ lún cho phép của công trình, lấy theo bảng (PL1.1) giáo trình “Nền và móng –

Chia chiều sâu vùng chịu nén dưới đáy móng thành các lớp phân tố hi theo quy phạm:

- Để tiện cho việc tính toán ta chọn hi = 1,5 (m)

+ Tại độ sâu 2,9 m kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy lớp 1:

+ Tại độ sâu 4,7 m kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy Mực nước ngầm :

+ Tại độ sâu 24,7 kể từ đáy đài móng ,tức tại đáy lớp 5 : Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước:

- Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún và biểu đồ ứng suất bản thân:

+ Ứng suất gây lún tại các điểm trên trục thẳng đứng đi qua tâm móng được xác định theo công thức sau:

Trong đó: K0i : là hệ số phụ thuộc vào tỉ số Aqu/Bqu và 2Zi/ Bqu được tra bảng (II-2) sách Cơ học đất.

Lớp Điểm Zi (m) Aqu/Bqu 2Zi/ Bqu K0i 0,2 Kiểm tra

Cát thô lẫn ít cuộn sỏi

Dựa vào bảng kết quả, ứng suất gây lún trên trục đi qua tâm móng ở độ sâu 6 m từ đáy móng qui ước có giá trị đáng chú ý.

. Vậy phạm vi chịu lún chấm dứt tại độ sâu Z = 6m kể từ đáy móng quy ước.

- Độ lún ổn định của nền đất dưới đáy móng được tính trong phạm vi chịu lún, xác định theo

+ Si : độ lún của lớp phân tố thứ i

+ S: độ lún của toàn bộ nền

+ n: số lớp phân tố trong vùng chịu lún

+ hi : chiều dày lớp phân tố thứ i,

+ : hệ số không thứ nguyên bằng 0,8

+ Ei : modun biến dạng của lớp đất thứ i: Ei = 37000 (kN/m2)

Vậy điều kiện độ lún thỏa mãn.

8.5.10 Tính toán đài cọc a) Tính toán chiều cao của đài cọc

 Kiểm tra chọc thủng cho đài cọc:

Với đài cọc làm bằng bê tông cốt thép cần kiểm tra chọc thủng

+ b: cạnh đáy song song với cạnh bk.

Chiều dài bk của tiết diện cột song song với mép của lăng thể chọc thủng được xác định là 0,7 m Tổng nội lực tại đỉnh các cọc, ký hiệu là Pnp, nằm giữa mép đài và mép của lăng thể chọc thủng Chiều cao làm việc của đài, ký hiệu h0, được giả định là 1,35 m.

Vậy chiều cao h0 = 1,35 (m) đảm bảo cho đài không bị chọc thủng theo phương cạnh ngắn cột.

+ a: cạnh đáy song song với cạnh ak.

Trong bài viết này, ak được định nghĩa là chiều dài ngắn của tiết diện cột song song với mép của lăng thể chọc thủng, với giá trị ak = 0,9 m Pnp là tổng nội lực tại đỉnh các cọc nằm giữa mép đài và mép của lăng thể chọc thủng Chiều cao làm việc của đài được giả thiết là h0 = 1,35 m.

Vậy chiều cao h0 = 1,35 (m) đảm bảo cho đài không bị chọc thủng theo phương cạnh dài

Vậy chiều cao của đài theo điều kiện chống chọc thủng là:

- Tính toán phá hoại trên mặt phẳng nghiêng.

+ Vật liệu làm cọc là BTCT cho nên góc truyền ứng suất là góc 45 0

+ Tính toán kích thước đáy tháp chọc thủng, đáy tháp chọc thủng cũng nằm trên mặt phẳng đi qua đỉnh các hàng cọc.

Hình 8.76 Sơ đồ tính toán phá hoại trên mặt phẳng nghiêng móng cọc

- Từ sơ đồ ta thấy từ mép đài và mép mặt phẳng nghiêng không có cọc nào Vậy đài cọc

PBL 9.1.Thiết kế kết cấu công trình cao tầng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Chính b) Tính toán và bố trí cốt thép trong đài cọc.

Hình 8.77 Khoảng cách từ tâm cọc đến mặt cắt I-I và II-II

Cốt thép trong đại cọc chủ yếu chịu moment do phản lực của các đầu cọc gây ra, thường bố trí cốt thép ứng với moment lớn nhất.

Tiết diện thẳng đứng của đài ở mép cột là vị trí có moment lớn nhất, được coi là tiết diện nguy hiểm nhất tại ngàm Moment tại các tiết diện này được xác định theo các phương pháp tính toán phù hợp.

+ Moment tương ứng với mặt cắt I – I:

+ Moment tương ứng với mặt cắt II – II:

+ r1: khoảng cách từ tim cọc 2 hoặc 3 đến tiết diện I – I

+ r2: khoảng cách từ tim cọc 3 hoặc 4 đến tiết diện II – II

+ P1, P2, P3, P4 tải trọng tính toán của công trình truyền xuống cọc 1, 2, 3, 4

- Tính toán cốt thép cho đài móng:

Bước cốt thép theo phương cạnh a là:

Bước cốt thép theo phương cạnh b là:

Hình 8.78 Mặt cắt chi tiết móng 2A

TÍNH TOÁN VÁCH THEO TIÊU CHUẨN EC2

Lý thuyết tính toán: phương pháp giả thiết vùng biên chịu mômen

- Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ mômen và lực dọc

- Vùng giữa chỉ đặt thép cấu tạo thoả hàm lượng

- 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 kích thước bề rộng vùng biên dự định thiết kế chịu toàn bộ momen Xét vách chịu lực dọc N và mômen M

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

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

+ Đối với vùng biên chịu kéo:

Ned – Lực tác dụng tại vùng biên (Trái hoặc phải) fyd – Cường độ thiết kế của thép+ Đối với vùng biên chịu nén:

Ned – Lực tác dụng tại vùng biên (Trái hoặc phải)

Pmax-factor - Hệ số uốn dọc, lấy bằng 0,8

 - Hệ số cường độ hữu hiệu của bê tông, lấy bằng 1 khi fck ≤50 Mpa fcd – Cường độ thiết kế của bê tông

Acb – Diện tích vùng biên fyd – Cường độ thiết kế của thép

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép là rất quan trọng Nếu không đáp ứng yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và tính toán lại Chiều dài tối đa của vùng biên không được vượt quá L/2; nếu vượt quá, cần phải tăng bề dày tường để đảm bảo tính an toàn và ổn định.

9.2 Tính toán vách khung trục B theo tiêu chuẩn EC2

9.2.1 Xác định nội lực vách bằng phần mềm Etabs

- Bước 1: Khai báo phần tử Pier cho vách

+ Kích chọn các vách - vào Assign – Shell – Pier label

- Bước 2: Khai báo tiêu chuẩn thiết kế EC2

+ Vào Design – Shear wall design – View/Revise preferences – Chọn tiêu chuẩn thiết kế EC2

- Bước 3: Khai báo tổ hợp theo tiêu chuẩn EC2

+ Vào Define – Load combinations – Add default design combos – Kích chọn Concrete shear wall design

- Bước 4: Tiến hành chạy và xuất nội lực

+ Chọn Display – Show table – Xuất ra Excel

9.2.2 Ví dụ tính toán vách tầng 3 khung trục 3 a) Số liệu tính toán

- Bê tông C25/30: Cường độ thiết kế của bê tông fcd = 16,67 Mpa

- Thép CB400V: Cường độ thiết kế của thép fyd = 348 Mpa

- Vách cứng có tiết diện tw x lw = (300x3000) mm

- Nội lực tính toán xuất từ Etabs: N = -686,7 T; M = -304,73 Tm b) Quy nội lực trong vách về 2 vùng biên

- Chọn bề rộng vùng biên:

- Xác định lực dọc vùng biên:

+ Do cả 2 biên đều

Tiêu đề	Thiết Kế Kết Cấu Công Trình Cao Tầng
Tác giả	Đinh Viết Tiến, Lê Thanh Tín, Nguyễn Hữu Trà, Nguyễn Thanh Thương
Người hướng dẫn	PGS.TS Nguyễn Văn Chính
Trường học	Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Chuyên ngành	Xây Dựng Dân Dụng Và Công Nghiệp
Thể loại	PBL
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	224
Dung lượng	12,92 MB