ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CAO ỐC PHƯƠNG NAM

Đặc biệt trong xây dựng nhà cao tầng, bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi do có những ưu điểm sau: + Giá thành của kết cấu bê tông cốt thép thường rẻ hơn kết cấu khác đối với những cô

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

I.1 Sự cần thiết phải đầu tư:

Được ví như hòn ngọc vùng viễn đông, thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế trọng điểm hàng đầu của đất nước Với những chính sách đứng đắn thành phố

đã thu hút được các tập đoàn kinh tế lớn đến đầu tư Điều đó thể hiện qua sự ào ạt ra đời của các khu công nghiệp, khu kinh tế, và theo đó dân cư từ khắp các tỉnh thành đổ

về thành phố để làm việc và học tập Thành phố Hồ Chí Minh trở thành nơi tập trung dân số lớn nhất nước ta Vì vậy muốn phát triển kinh tế một cách ổn định, vấn đề ưu tiên hàng đầu của thành phố là phát triển cơ sở hạ tầng nhằm giải quyết nhu cầu to lớn

về nhà ở cho người dân cũng như các nhân viên nước ngoài đến làm việc và sinh sống

Với quỹ đất hạn hẹp như ngày nay, việc lựa chọn hình thức xây dựng công trình nhà ở cho người dân cũng được cân nhắc và lựa chọn kỹ càng sao cho đáp ứng được nhu cầu ở đa dạng của người dân, tiết kiệm đất và đáp ứng được yêu cầu thẩm mỹ, phù hợp với tầm vóc của một thành phố, một trung tâm kinh tế lớn

Trong hoàn cảnh đó, việc lựa chọn xây dựng hình thức chung cư cao tầng là một giải pháp thiết thực bởi nó có những ưu điểm sao:

- Tiết kiệm đất xây dựng: đây là động lực chủ yếu của việc phát triển kiến trúc cao tầng của thành phố, ngoài việc mở rộng thích đáng ranh giới đô thị, xây dựng nhà cao tầng là một giải pháp được lựa chọn vì trên một diện tích có hạn có thể xây dựng nhà cửa nhiều hơn và tốt hơn

- Có lợi cho công tác xây dựng và sử dụng: Một chung cư cao tầng có thể bố trí nhiều công năng khác năng nên thuận tiện cho công việc và sinh hoạt của mọi nguời Tiết kiệm được thời gian đi lại

- Làm phong phú thêm bộ mặt đô thị: Việc bố trí các kiến trúc cao tầng có số tầng khác nhau và hình thức khác nhau có thể tạo được những hình dáng đẹp cho thành phố Những tòa nhà cao tầng có thể đưa đến những không gian tự do mặt đất nhiều hơn, phía dưới làm sân bãi nghỉ ngơi công cộng hoặc trồng cây cối tạo nên cảnh đẹp cho đô thị

Với sự chấp thuận của UBND quận Bình Thạnh dự án xây dựng Cao ốc Đất

Phương Nam được ra đời nhằm giải quyết chổ ở cho người dân, phục vụ cho các

chương trình tái định cư nhằm thực hiện chủ trương chỉnh trang đô thị của quận

I.2 Vị trí, điều kiện tự nhiên, thủy văn và khí hậu:

I.2.1 Vị trí, địa điểm xây dựng công trình:

Dự án gồm 2 block chung cư hiện đại cao 20 tầng xây dựng đường Chu Văn An

I.2.2 Điều kiện địa chất thủy văn:

Thành phố Hồ Chí Minh nắm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với các đặc trưng của vùng khí hậu miền Nam Bộ, chia thành 2 mùa rõ rệt :

+ Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10

+ Mùa khô từ đầu tháng 11 và kết thúc vào tháng 4 năm sau

- Các yếu tố khí tượng:

+ Nhiệt độ trung bình năm: 260C

+ Nhiệt độ thấp nhất trung bình năm: 220C

+ Nhiệt độ cao nhất trung bình năm: 300C

+ Lượng mưa trung bình: 1000- 1800 mm/năm

+ Độ ẩm tương đối trung bình: 78%

+ Độ ẩm tương đối thấp nhất vào mùa khô: 70 -80%

+ Độ ẩm tương đối cao nhất vào mùa mưa: 80 -90%

+ Số giờ nắng trung bình khá cao, ngay trong mùa mưa cũng có trên 4giờ/ngày, vào mùa khô là trên 8giờ /ngày

- Hướng gió chính thay đổi theo mùa:

+ Vào mùa khô, gió chủ đạo từ hướng Bắc chuyển dần sang Đông, Đông Nam và Nam

+ Vào mùa mưa, gió chủ đạo theo hướng Tây - Nam và Tây

+ Tầng suất lặng gió trung bình hàng năm là 26%, lón nhất là tháng 8 (34%), nhỏ nhất là tháng 4 (14%) Tốc độ gió trung bình 1,4÷1,6m/s Hầu như không có gió bão, gió giật và gió xoáy thường xảy ra vào đầu và cuối mùa mưa (tháng 9)

- Thủy triều tương đối ổn định ít xảy ra hiện tương đột biến về dòng nước Hầu như không có lụt chỉ ở những vùng ven thỉnh thoảng có ảnh hưởng

-Địa chất công trình thuộc loại đất hơi yếu, nên phải gia cường đất nền khi thiết kế móng, bao gồm các lớp:

1 Phần đất lấp: chiều dày không đáng kể

2 Sét pha, trạng thái dẻo cứng, dày 6,2m

3 Cát pha, trạng thái dẻo, dày 7,8m

4 Cát bụi trạng thái, chặt vừa, dày 10,4m

5 Cát hạt nhỏ và hạt trung, trạng thái chặt vừa, dày 8,1m

6 Cát hạt thô lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt, chiều dày lớn hơn 60m

- Mực nước ngầm ở độ sâu -4,5 m so với cốt thiên nhiên

I.3 Quy mô và đặc điểm công trình:

Công trình gồm 2 khối nhà cao 20 tầng (1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 19 tầng lầu), tọa lạc trong khuôn viên 3307 m2, trong đó diện tích xây dựng chung cư là 1100 m2, số còn lại xây dựng công trình công cộng phục vụ các hộ dân Tổng vốn đầu tư của dự án

+ Tầng 2 đến tầng 20: Dùng bố trí căn hộ, mỗi tầng có 4 căn hộ loại A và 4 căn

hộ loại B.Diện tích mỗi căn hộ là 72 m2, gồm có 2 phòng ngủ, 1 phòng khách, 1 phòng

ăn, bếp, wc và ban công

Công trình có tổng chiều cao là 65,8 m, với cốt nền nền tầng trệt là ±0.000, cốt

nền tầng hầm là -3.1m Chiều cao mỗi tầng là 3.1 m, riêng tầng trệt có chiều cao 3.8m

I.4 Giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng:

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

Bố cục và khoảng cách kiến trúc phải đảm bảo các yêu cầu về phòng chống cháy, chiếu sáng, thông gió, chống ồn, khoảng cách ly vệ sinh, đồng thời phù hợp với những yêu cầu dưới đây:

- Do khu đất nằm thuộc phạm vi trung tâm thành phố nên diện tích khu đất tương đối hẹp, do đó hệ thống bãi đậu xe được bố trí dưới tầng hầm đáp ứng nhu cầu đón tiếp, đậu xe cho khách và người sống trong chung cư Hai cổng chính hướng ra hai đường Chu Văn An và Đinh Bộ Lĩnh

- Giải quyết tốt mối quan hệ giữa việc xây dựng trước mắt và dự kiến phát triển tương lai, giữa công trình xây dựng kiên cố và công trình xây dựng tạm thời

- Bố trí kiến trúc đảm bảo thông gió tự nhiên tốt, tuy nhiên phải hạn chế tạo ra các vùng áp lực gió

- Thuận tiện cho việc thiết kế hệ thống kỹ thuật công trình bao gồm: cung cấp điện, nước, trang thiết bị kỹ thuật, thông tin liên lạc

I.5 Giải pháp thiết kế kiến trúc:

I.5.1 Giải pháp mặt bằng:

Mặt bằng công trình được bố trí theo hình chữ nhật Hệ thống giao thông của công trình gồm hai cầu thang bộ (trong đó có một cầu thang bộ thoát hiểm), hai cầu thang máy tập trung ở trung tâm công trình điều này rất thích hợp với kết cấu nhà cao tầng, thuận tiện trong việc xử lí kết cấu Để tiết kiệm được diện tích mặt bằng nên phương án cột và vách cứng được lựa chọn Hệ thống cột tiết diện 400x1000, 400x1200, 400x1600 có thể giảm tối đa không gian dùng bố trí hệ thống chịu lực Mỗi tầng gồm có 4 căn hộ loại A, 4 căn hộ loại B

A B

A

B

+53.380 +

7500 3100

36300 6600

1400

1500

1000 1200 3000

7500 1400 5100

5100 1400

6600 3100

1500 1000

CÀN HÄÜ B CÀN HÄÜ A

Hình 1.1: Mặt bằng tầng điển hình

I.5.2 Hình khối và mặt đứng công trình:

- Hình khối công trình: Là một công trình lớn của thành phố, với hình khối kiến trúc vuông vức, hình dáng vút cao, nằm ngay vị trí giao nhau của hai trục đường, vươn thẳng lên khỏi tầng kiến trúc cũ ở dưới thấp thể hiện một phong cách mạnh mẽ, hiện đại và bền vững của công trình Công trình sẽ tạo điểm nhấn và thúc đẩy sự phát triển theo hướng hiện đại của thành phố

- Mặt đứng của công trình: mặt đứng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính nghệ thuật của công trình Khi nhìn từ xa thì ta chỉ cảm nhận toàn bộ công trình trên hình khối kiến trúc, nhưng khi đến gần thì sự biểu hiện nghệ thuật chuyển sang mặt đứng Theo chiều đứng của công trình chia làm 5 phần thể hiện sự chuyển đối góp phần tạo nên sự sinh động của công trình Phần một là tầng trệt có các sảnh lớn tạo nên không gian thoáng, có thể bố trí được cây cảnh tạo nên sự thâniện với môi trường Các tầng từ 2 đến 4, từ 5 đến 17, từ 18 đến 20 lần lượt giống nhau, giữa các đoạn cấu tạo ban công khác nhau nên tạo được sự chuyển đổi theo chiều đứng

I.5.3 Giải pháp mặt cắt dọc công trình:

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

+ Tầng hầm cao 3,1m

+ Tầng trệt cao 3,8 m

+ Tầng 2 đến 20 cao 3.1m

+ Tầng kỹ thuật và mái cao 3,1 m

Với giải pháp kết cấu sàn không dầm nên tận dụng được chiều cao tầng có thể bố trí được nhiều tầng hơn trên một chiều cao nhất định

I.5.4 Giải pháp tổ chức giao thông:

Giao thông theo phương đứng của công trình gồm thang máy và thang bộ được thiết kế theo các nguyên tắc sau:

+ Thang máy: số thang máy phụ thuộc vào loại thang và lượng người phục vụ Không sử dụng thang máy làm lối thoát người khi có sự cố Công trình có thang máy vẫn phải bố trí thang bộ Nếu công trình sử dụng thang máy làm phương tiện giao thông đứng chủ yếu thì số lượng thang máy chở người không ít hơn hai Thang máy phải bố trí gần lối vào cửa chính, buồng thang máy đủ rộng, phải bố trí tay vịn, bảng điều khiển cho người tàn tật Giếng thang máy không nên bố trí sát bên cạnh các phòng chính của công trình, nếu không phải có biện pháp cách âm, cách chấn động

+ Thang bộ: Số lượng, vị trí và hình thức cầu thang phải đáp ứng yêu cầu sử dụng thuận tiện và thoát người an toàn Chiều rộng thông thủy của cầu thang ngoài việc đáp ứng quy định của quy phạm phòng cháy, còn phải dựa vào đặc trưng sử dụng của công trình Chiều cao một đợt thang không lớn hơn 1,8m và phải bố trí chiếu nghỉ Chiều rộng chiếu nghỉ không lớn hơn 1,2m Chiều cao thông thủy của phía trên và phía dưới chiếu nghỉ cầu thang không nhỏ hơn 2m Chiều cao thông thủy của vế thang không nhỏ hơn 2,2m

I.6 Giải pháp kết cấu:

Ngày nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép trong xây dựng đã trở nên phổ biến Đặc biệt trong xây dựng nhà cao tầng, bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi do có những ưu điểm sau:

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

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

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

Bên cạnh đó, kết cấu bê tông cốt thép vẫn tồn tại những mặt khuyết điểm như trọng lượng bản thân lớn, dễ xuất hiện khe nứt, thi công qua nhiều công đoạn, khó kiểm tra chất lượng

Xem xét những ưu nhược điểm của kết cấu bê tông cốt thép và đặc điểm của công trình thì việc lựa chọn kết cấu bê tông cốt thép để xây dựng công trình là thích hợp nhất

Công trình là hệ kết cấu cột, vách cứng, lõi cứng, sàn không dầm kết hợp chịu lực

I.7 Các giải pháp kỹ thuật khác:

I.7.1 Hệ thống thông gió và chiếu sáng:

Các phòng ở, phòng làm việc, các hệ thống giao thông chính trên các tầng đều tận dụng hết khả năng chiếu sáng tự nhiên thông qua các của kính bố trí bên ngoài Ngoại trừ tầng hầm bắt buộc sử dụng hệ thống chiếu sáng nhân tạo, từ tầng trệt trở đi đều tận dụng khả năng chiếu sáng tự nhiên Việc bố trí các ô cửa sổ vừa tận dụng được ánh sáng mặt trời vừa không bị nắng buổi chiều chiếu vào tạo nên sự thuận tiện cho người

sử dụng Mỗi căn hộ đều được tiếp xúc với môi trường xung quanh thông qua một logia, điều này giúp người ở có cảm giác gần gũi với thiên nhiên, căn hộ được thông gió và chiếu sáng tự nhiên tốt hơn

Ngoài hệ thống chiếu sáng tự nhiên thì chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể phủ hết được những điểm cần chiếu sáng, đáp ứng được nhu cầu của người

I.7.2 Hệ thống điện:

Điện cung cấp cho công trình được lấy từ hệ thống điện lưới quốc gia, ngoài ra còn có điện dự phòng cho công trình gồm 2 máy phát điện chạy bằng Diesel cung cấp, máy phát điện đặt tại phòng kỹ thuật thuộc tầng hầm của công trình Khi nguồn điện chính của công trình bị mất vì bất kì một lí do gì, thì máy phát điện sẽ cung cấp điện cho những trường hợp sau:

+ Các hệ thống phòng cháy chữa cháy

+ Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ

+ Các phòng làm việc

+ Hệ thống máy tính trong tòa nhà công trình

+ Biến áp và hệ thống cáp

I.7.3 Hệ thống cấp thoát nước:

I.7.3.1 Hệ thống cấp nước sinh hoạt:

Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố đựoc nhận vào bể ngầm sát chân công trình Sau đó nước được bơm lên bể chứa trung gian bằng thép mạ kẽm đặt ở

tầng mái Việc điều khiển quá trình bơm hoàn toàn tự động Từ bể nước đặt trên mái, qua hệ thống ống dẫn được đưa đến các vị trí cần thiết của công trình

I.7.3.2 Hệ thống thoát nước và xử lí nước thải công trình:

+ Thoát nước mưa trên mái và nước mưa thoát ra từ logia các căn hộ bằng ống nhựa Φ100 Số lượng ống được bố trí sao cho phù hợp với yêu cầu: một ống nước

Φ100 có thể phục vụ thoát nước mái từ 70 đến 120 m2

+ Thoát nước thải sinh hoạt, nước thải từ hầm vệ sinh… được xử lý qua bể tự hoại, sau khi xử lý rồi đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

+ Trên mặt bằng sân được đánh dốc để đưa nước mặt thoát ra đường ống rãnh có nắp đậy phía trên

I.7.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy:

I.7.4.1 Hệ thống báo cháy:

Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và ở mỗi phòng, ở nơi công cộng của mỗi tầng Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy, khi phát hiện được cháy, phòng quản lí, bảo vệ nhận tín hiệu thì kiểm soát và khống chế hỏa hoạn cho công trình thông qua hệ thống cứu hỏa

I.7.4.2 Hệ thống cứu hỏa:

+ Nước: Được lấy từ bể nước mái xuống, sử dụng máy bơm xăng lưu động Các đầu phun nước được lắp đặt ở phòng kỹ thuật của các tầng và được nối với các hệ thống cứu cháy khác như bình cứu cháy khô tại các tầng, đèn báo các cửa thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp tại các tầng

I.7.5 Hệ thống thông tin liên lạc:

Sử dụng hệ thống điện thoại hữu tuyến, dây dẫn được đặt chìm vào trong tường đưa đến từng căn hộ sử dụng

I.8 Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế xây dựng:

S K S

9, 983026

S SD LD

S H S

cấp có thẩm quyền phê duyệt

Việc UBND quận Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh chấp thuận dự án đầu tư xây dựng Cao ốc Đất Phương Nam là một việc làm hết sức cần thiết phục vụ cho nhu cầu

về nhà ở đặc biệt là nhu cầu tái định cư của người dân và chỉnh trang đô thị theo chủ trương của quận

Về kiến trúc, công trình mang dáng vẻ hiện đại Quan hệ giữa các căn hộ trong công trình rất thuận tiện nhưng cũng mang tính độc lập cao, hệ thống đường ống kỹ thuật ngắn gọn, thoát nước nhanh

Về kết cấu, hệ cột – vách – lõi kết hợp đảm bảo chịu tải trọng đứng và ngang khá tốt Đặc biệt với hệ kết cấu sàn không dầm ngoài việc giúp tận dụng tối đa không gian, còn góp phần hạ thấp chiều cao công trình nên tăng độ ổn định cho công trình Kết cấu móng vững chắc với hệ móng cọc khoan nhồi có khả năng chịu lực rất lớn

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC

II.1 Hệ kết cấu chịu lực chính:

Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:

II.1.1 Hệ kết cấu khung:

Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt thích hợp với các công trình công cộng Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng có nhược điểm là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn trong thực tế kết cấu khung BTCT được sử dụng cho các công trình có chiều cao đến 20 tầng đối với cấp phòng chống động đất ≤7; 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất cấp 8 và

10 tầng đối với cấp 9

II.1.2 Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng:

Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo một phương, hai phương hoặc có thể liên kết lại thành các hệ không gian gọi lõi cứng Đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này là khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng Tuy nhiên độ cứng theo phương ngang của các vách cứng tỏ ra là hiệu quả ở những độ cao nhất định, khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cứng phải có kích thước đủ lớn, mà điều đó thì khó có thể thực hiện được Ngoài ra, hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra các không gian rộng Trong thực tế hệ kết cấu vách cứng thường được sử dụng có hiệu quả cho các công trình nhà ở, khách sạn với độ cao không quá 40 tầng đối với cấp phòng chống động đất ≤7 Độ cao giới hạn bị giảm đi nếu cấp phòng chống động đất của nhà cao hơn

II.1.3 Hệ kết cấu khung-giằng (khung và vách cứng):

Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) được tạo ra tại khu vực cầu thang

bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hơặc ở các tường biên là các khu vực có tường liên tục nhiều tầng Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Hai hệ thống khung và vách được liền kết với nhau qua hệ kết cấu sàn Trong trường hợp này hệ sàn liền kết có ý nghĩa rất lớn Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu được thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện tối ưu hóa các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu kiến trúc

Hệ kết cấu khung - giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng Nếu công trình được thiết kế cho vùng động đất cấp 8 thì chiều cao tối đa cho loại kết cấu này là 30 tầng, cho vùng động đất cấp 9 là 20 tầng

II.1.4 Hệ kết cấu đặc biệt

(Bao gồm hệ thống khung không gian ở các tầng dưới, còn phía trên là hệ kết cấu khung giằng):

Đây là hệ kết cấu đặc biệt được ứng dụng cho các công trình mà ở tầng dưới đòi hỏi không gian lớn Hệ kết cấu kiểu này có phạm vi ứng dụng giống hệ kết cấu khung giằng, nhưng trong thiết kế cần đặc biệt quan tâm đến hệ thống khung không gian ở các tầng dưới và kết cấu của tầng chuyển tiếp từ hệ thống khung không gian sang hệ kết cấu khung giằng Phương pháp thiết kế cho hệ kết cấu này nhìn chung là phức tạp, đặc biệt là vấn đề kháng chấn

II.1.5 Hệ kết cấu hình ống:

Hệ kết cấu hình ống có thể được cấu tạo bằng một ống bao xung quanh nhà gồm

hệ thống cột, dầm, giằng và cũng có thể được cấu tạo thành hệ thống trong ống

Trong nhiều trường hợp người ta cấu tạo ống ở phía ngoài, còn phía trong là hệ thống khung, vách cứng hoặc kết hợp khung và vách cứng Hệ thống kết cấu hình ống

có độ cứng theo phương ngang lớn, thích hợp cho loại công trình có chiều cao trên 25 tầng, các công trình có chiều cao nhỏ hơn 25 tầng loại kết cấu này ít được sử dụng Hệ kết cấu hình ống có thể được sử dụng cho loại công trình có chiều cao tới 70 tầng

II.1.6 Hệ kết cấu hình hộp:

Đối với các công trình có độ cao lớn và có kích thước mặt bằng lớn, ngoài việc tạo ra hệ thống khung bao quanh làm thành ống, người ta còn tạo ra các vách phía trong bằng hệ thống khung với mạng cột xếp thành hàng Hệ kết cấu dặc biệt này có khả năng chịu lực ngang lớn thích hợp cho các công trình rất cao Kết cấu hình hộp có thể sử dụng cho các công trình cao tới 100 tầng

II.2 Hệ kết cấu sàn:

Hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của hệ kết cấu và giá thành của toàn công trình Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Do vậy cần phải có sự phân tích so sánh để lựa chọn được phương án phù hợp với hệ kết cấu và đặc điểm của công trình Là kết cấu bêtông cốt thép toàn khối ta xét các phương

án sau:

II.2.1 Hệ sàn có dầm:

Trong sơ đồ sàn có dầm (sàn sườn) có thể chia ra:

II.2.1.1 Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm hoặc có bản kê bốn cạnh:

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản dầm

Ưu điểm:

- Tính toán đơn giản

- Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm:

- Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu

- Không tiết kiệm không gian sử dụng, lãng phí nguồn nhiên liệu để sưởi ấm hay làm mát đối với những phòng có nhu cầu

II.2.1.2 Hệ sàn ô cờ:

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông gốc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các

ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m

Ưu điểm:

- Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng

và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian

sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ…

Nhược điểm:

- Không tiết kiệm, thi công phức tạp

- Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng

Để khắc phục nhược điểm của hai loại dầm trên có thể sử dụng phương án dầm mỏng Dầm mỏng là loại dầm có chiều rộng lớn hơn chiều cao do vậy có thể hạn chế được chiều cao tầng

II.2.2 Hệ sàn không dầm:

II.2.2.1 Sàn không dầm không ứng lực trước:

Bản sàn được tựa trực tiếp lên cột, có thể có mũ cột hoặc không

Ưu điểm:

- Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

- Tiết kiệm được không gian sử dụng

- Dễ phân chia không gian

- Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật, điện nước

- Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa từ 4m đến 8m

- Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình

và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

- Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giá thành công trình hạ

- Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm

so với phương án dầm

Nhược điểm:

- Trong phương án này các cột không đựợc liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án có dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu

- Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng, do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn

II.2.2.2 Sàn không dầm ứng lực trước:

Ưu điểm: Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương

án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm

- Giảm chiều dày sàn khiến khối lượng được giảm dẫn đến giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng

- Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thỏa mãn về yêu cầu sử dụng bình thường

- Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu đồ mômen do tĩnh tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

Nhược điểm: Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc lựa chọn phương án:

- Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hóa hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu

- Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được

CHƯƠNG III: HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP

TÍNH TOÁN KẾT CẤU

III.1 Hệ kết cấu chịu lực:

Từ sự phân tích những ưu điểm, nhược điểm, và phạm vi ứng dụng của từng loại kết cấu chịu lực ở chương I, ta quyết định sử dụng hệ kết cấu vách-lõi cho công trình

III.1.1 Phương pháp tính toán kết cấu:

III.1.1.1 Tải trọng:

III.1.1.2 Tải trọng thẳng đứng:

+ Trọng lượng bản thân kết cấu

+ Trọng lượng trên sàn, mái, hoạt tải tác dụng trên sàn, trọng lượng tường ngăn

và thiết bị đặt trên sàn

III.1.1.3 Tải trọng ngang:

+ Tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN

2737-1995 [2], tải trọng động đất được tính theo TCXDVN 375 - 2006 [6]

+ Do chiều cao công trình tính từ mặt móng đến mái là 68,9m > 40m nên căn

cứ vào tiêu chuẩn ta phải kể đến thành phần động của tải trọng gió

+ Tải trọng gió và tải trọng động đất được tính toán qui về tập trung tại các mức sàn

III.1.2 Nội lực và chuyển vị:

Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng phần mềm tính toán kết cấu Etabs v9.04 của hãng CSI Đây là một phần mềm tính kết cấu khá mạnh chuyên về nhà cao tầng đã được ứng dụng rộng rải

Kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng

III.1.3 Tổ hợp và tính cốt thép:

Sử dụng chương trình lập bằng ứng dụng Microsoft Excel Chương trình này có

ưu điểm là tính toán đơn giản, ngắn ngọn, và dễ dàng, thuận tiện khi sử dụng và kiểm tra độ chính xác của kết quả tính

III.2 Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện:

Xem các cột được ngàm chặt ở mặt đài móng, mặt đài móng cốt bằng cốt sàn tầng hầm ở cao trình -3,10m so với cốt ±0,000m (xem gần đúng là cốt thiên nhiên)

III.2.1 Chọn kích thước sàn:

Sàn được lựa chọn là sàn không dầm tựa lên hệ cột, vách lõi

Chọn sơ bộ chiều dày sàn bằng công thức :

Trong đó ln là nhịp lớn nhất của sàn Sơ bộ chọn chiều dày sàn là 22cm

III.2.2 Chọn sơ bộ kích thước cột:

Việc chọn hình dáng, kích thước, tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công

Về kiến trúc, đó là các yêu cầu về thẩm mỹ, yêu cầu về sử dụng không gian

Về kết cấu, kích thước tiết diện cột phải đảm bảo độ bền và độ ổn định

Về thi công, đó là việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc làm và lắp dựng ván khuôn, việc đặt cốt thép và đồ bê tông Theo yêu cầu này kích thước tiết diện nên chọn là bội số của 2;5 hoặc 10cm

Việc chọn kích thước cột theo độ bền (chọn sơ bộ) có thể tiến hành bằng cách tham khảo các kết cấu tương tự đã được xây dựng hoặc thiết kế, theo kinh nghiệm thiết

kế hoặc bằng cách tính gần đúng như sau:

Diện tích tiết diện cột A0 xác định theo công thức:

t o b

k N A

R

=

Trong đó:

-Rb =14,5 Mpa: cường độ tính toán về nén của bê tông cấp bền B25

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

N=ms.q.Fs

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

ms: số sàn phía trên tiết diện đang xét, kể cả mái

q: tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, trong đó gồm tải

trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn Giá trị q cũng có thể lấy theo kinh nghiệm:

Với nhà có bề dày sàn bé (10-14cm, kể cả các lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích thước dầm cột bé: q=10-14 kN/m2

Với nhà có bề dày sàn trung bình (15-20cm), tường dầm cột trung bình hoặc

lớn, q=15-18 kN/m2

Với nhà có bề dày sàn lớn (trên 20cm), q có thể đến 20 kN/m2 hoặc hơn nữa

-kt : hệ số kể đến ảnh hưởng khác như moomen uốn, hàm lượng thép, độ mảnh của cột Khi ảnh hưởng của mô men bé thì lấy kt =1,1-1,2; khi ảnh hưởng của mô men lớn thì kt=1,3-1,5

Sau khi sơ bộ tính được A0 tiến hành chọn kích thước của cột Với tiết diện chữ nhật, tỷ lệ giữa cạnh dài và cạnh ngắn nhỏ hơn 4, nếu lớn hơn hoặc bằng 4 thì coi đó

là vách

Kích thước tiết diện cột có được xem là hợp lý hay không về mặt chịu lực chỉ

được đánh giá sau khi đã tính toán bố trí cốt thép, và dựa vào tỷ lệ phần trăm cốt thép

Nếu phát hiện kích thước quá bất hợp lý, quá lớn hoặc quá bé thì nên chọn lại và tính lại

Trong nhà nhiều tầng, người ta thường giảm tiết diện cột theo chiều cao từ móng đến mái Lý do là lực nén trong cột giảm dần, để hợp lý về sử dụng vật liệu thì càng

lên cao càng giảm khả năng chịu lực của cột

*Theo bản vẽ kiến trúc của công trình em đang tính, các cột trong nhà có các tiết diện 400x1000, 400x1200 và 400x1600mm Tiết diện 400x1600 hoàn toàn có thể xem

là 1 vách, tiết diện 400x1200 trong nhiều trường hợp vẫn được tính toán như 1 vách ngắn Với bề dày 400mm, các cột được sắp đặt một cách khéo léo trên mặt bẳng, bố trí theo cả phương ngang và dọc, ẩn đi trong các tường dày 200mm, giúp công trình có được sự thông thoáng nhẹ nhàng, tăng vẻ đẹp thẩm mỹ cũng như diện tích sử dụng

Các cột trong nhà có tiết diện không đổi từ tầng hầm đến tầng mái Sự lựa chọn như vậy xuất phát từ những lý do sau:

- Công trình đang tính có kết cấu sàn không dầm, độ cứng của cột vách ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân phối nội lực trong sàn Việc thay đổi tiết diện cột sẽ phải tính toán lại cấu tạo sàn, gây khó khăn cho cả thiết kế và thi công công trình

- Trong phương án sàn không dầm, các cột không được liên kết với nhau theo 2 phương tạo nên hệ khung, nên độ cứng ngoài mặt phẳng nhỏ hơn so với phương án có dầm

- Việc giảm kích thước tiết diện cột có vẻ hợp lý về mặt chịu lực nhưng làm phức tạp cho thi công và ảnh hưởng không tốt đến sự làm việc tổng thể của công trình khi

tính toán dao động dưới tác dụng của tải trọng ngang (“Tính toán tiết diện cột bê tông

cốt thép”- GS Nguyễn Đình Cống, NXB Xây Dựng, trang 21) Để đảm bảo sử dụng

hợp lý vật liệu, “nên thay đổi mác bê tông và cốt thép hơn là thay đổi tiết diện cột”

(“Kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép” –PGS TS Lê Thanh Huấn, NXB Xây Dựng, trang 142)

Trong bài toán kinh tế cho nhà cao tầng, việc giảm tiết diện cột chưa hẳn đã đem lại lợi ích, khi mà thi công khó khăn, hệ số luân chuyển ván khuôn bị giảm đi Thực tế việc thay đổi cấp bền của bê tông và cốt thép đang được áp dụng cho nhà cao tầng ngày càng phổ biến Điển hình như công trình HaNoi City Complex 65 tầng, do Hàn Quốc thiết kế và thi công: Từ tầng âm 5 đến tầng 33 có f’c=60Mpa; từ tầng 34 đến tầng 41 có f’c=40Mpa; từ tầng âm 42 đến tầng 65 có f’c=30Mpa; tầng mái f’c=60Mpa,

hệ chịu lực cột vách lõi không thay đổi tiết diện

- Càng lên cao lực nén tác dụng lên cột càng giảm, nhưng tải trọng ngang do gió

và động đất lại càng lớn, việc giảm tiết diện cột không thỏa đáng có thể dẫn đến sự mất ổn định khi cột làm việc lệch tâm lớn dưới tác dụng của mô men lớn

- Công trình tính toán có kể đến động đất Các nút liên kết giữa cột vách và dầm sàn là những vị trí tập trung nội lực lớn Dưới tác dụng của động đất, tại vị trí các nút, lực cắt có thể gia tăng một cách đột ngột, có thể dẫn đến sự phá hoại theo các tiết diện nghiêng mà trong tính toán, thiết kế chưa định lượng được Sự thay đổi tiết diện cột sẽ tăng sự nguy hiểm ở các nút và khó đảm bảo các cấu tạo kháng chấn

Tuy vậy, sự lựa chọn trên cũng chỉ là sơ bộ, nhất định phải đánh giá lại sau khi đã tính toán bố trí cốt thép cho công trình dựa trên các chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế

III.2.3 Chọn sơ bộ kích thước vách:

Theo TCXD 198:1997 mục 3.4.1, chiều dày thành vách t chọn không nhỏ hơn

15mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

mm t

15515020

1150

Chọn chiều dày các vách là 200mm; 300mm; 400mm theo yêu cầu về khả năng chịu lực và yêu cầu của mặt bằng kiến trúc

CHƯƠNG IV: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

Hệ số

độ tin cậy

Tĩnh tải tính toán (KN/m2)

Cụ thể tĩnh tải do các lớp sàn có giá trị như sau: q = 6,96-6,05 = 0,91 (KN/m2)

b Tĩnh tải do tường xây trên sàn:

Để đơn giản ta quy tải trọng thành tải phân bố đều lên sàn

Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc ta tính được: tổng diện tích sàn điển hình là 650m2, Tổng chiều dài tường ngăn dày 20cm là 110m Tường cao 358cm Tải trọng do tường ngăn gây ra là:

1 1 0 2 110 3 58 15

2, 0650

tn

san

nbhlγ , , , q

Hệ số

độ tin cậy

Tĩnh tải tính toán (KN/m2)

Cụ thể tĩnh tải do các lớp sàn có giá trị như sau: q = 7,29-6,05 = 1,24 (KN/m2)

IV.1.1.2.b) Tĩnh tải thường xuyên do tường xây:

Quy tĩnh tải tường xây thành tĩnh tải phân bố đều trên sàn:

Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc ta tính được: Tổng diện tích sàn điển hình là 640m2, tổng chiều dài tường ngăn dày 20cm là 180m Tổng chiều dài tường ngăn dày 10cm là 100m Tường cao 288cm Tải trọng do tường ngăn gây ra là:

1 1 0 2 180 0 1 100 2 88 15

3, 38640

tn san

nbhlγ , ( , , ) , q

IV.1.1.3 Tĩnh tải sàn tầng mái:

Hệ số

độ tin cậy

Tĩnh tải tính toán (KN/m2)

IV.1.2 Hoạt tải:

*Theo TCVN 2737-1995, khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải

trọng toàn phần trong bảng 3 được phép giảm như sau:

• Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 ở bảng 3 nhân với hệ số

Trong đó A là diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông

• Đối với phòng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 bảng 3 nhân với hệ số ψ A2(khi khi A>A1=36m2):

Khi cột, tường, móng chịu tác dụng từ 2 sàn trở lên giá trị các tải trọng ở bang3

được phép giảm bằng cách nhân với hệ số ψ n”

• Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 ở bảng 3:

1

1

0, 4

0, 4 A n

n ψ

ψ = + −

Tuy nhiên hoạt tải thường không lớn hơn so với trọng lượng bản thân (thường bằng

15 đến 20%) nên khi thiên về an toàn không xét đến các hệ số giảm tải Trong tính

toán khung nhiều tầng nhiều nhịp, nhất là các hệ khung không gian còn cho phép

không xét đến các phương án chất tải bất lợi (hoạt tải) gây ra trên các sàn Trong đồ án

em đang thực hiện, với sàn không dầm, sự phân chia các ô sàn chỉ mang tính chất

tương đối Vì vậy thiên về an toàn, có thể không kể đến hệ số giảm tải

IV.1.2.1 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng 1:

Loại phòng Diện tích

(m2)

Ptc (KN/m2)

Hệ số độ tin cậy n

Ptt (KN/m2)

Ptc (KN/m2)

Hệ số độ tin cậy

Ptt (KN/m2)

Phần sàn hành

IV.1.2.3 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng mái:

Theo Bảng 3 TCVN2737-1995 ta có hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn mái là:

qtc = 0,75(KN/m2); hoạt tải tính toán là: qtt = 0,75x1,3=0,975(KN/m2)

IV.2 Xác Định Tải Trọng Gió:

IV.2.1 Tải trọng gió tĩnh:

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:

2

0 ( / )

tt

W =W K C KG m (41) Trong đó:

+ W0: Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng trên địa bàn nội thành Tp Hồ Chí Minh, thuộc vùng II.A có W0=83daN/m2 (Tp.HCM nằm trong vùng ảnh hưởng của gió bão được đánh giá là yếu)

+ C: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng (bảng 6[2])

Phía đón gió: C=+0,8; Phía khuất gió: C=-0,6

+K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

+ n: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2

Tải trọng gió quy về thành lực tập trung theo các phương xác định theo công thức:

Bảng tính tải trọng gió tĩnh tác dụng lên các mức sàn

Vùng gió II.A có Wo =0,83(kN/m2) Tải trọng quy về lực tập trung

IV.2.2 Tải trọng gió động:

Hình 4.1: Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình

Trình tự các bước tính toán xác định thành phần động của tải trọng gió :

Công trình có độ cao trên 40m nên cần phải tính thành phần động của tải trọng gió

Thiết lập sơ đồ tính toán động lực :

+ Sơ đồ tính toán là 1 thanh console có hữu hạn điểm tập trung khối lượng:

+ Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên

bề mặt công trình là không đổi

+ Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình (sàn nhà)

+ Giá trị các khối lượng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính toán bằng tổng khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí…

- Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió lên các phần của công trình (xem phần gió tĩnh)

- Xác định giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của thành phần động của tải

trọng gió lên các phần tính toán của công trình

+ Xác định tần số dao động riêng fi và dạng dao động

Việc xác định tần số và dạng dao động bằng tay là một trong những việc làm rất khó khăn và phức tạp đối với các bài toán khi kể đến thành phần động của tải trọng gió Dựa vào phần mềm Etabs v9.04 ta dễ dàng có được tần số và dạng dao động của công trình

Quá trình được thực hiện như sau:

1 Chọn hệ đơn vị cho bài toán:

+ Khai báo số tầng, chiều cao tầng sau đó hiệu chỉnh chiều cao tầng, đặt tên

tầng, và chọn chế độ Similar Stories (tầng chủ) nhằm có thể vẽ nhanh các tầng giống

nhau

3 Khai báo đặc trưng vật liệu:

Sử dụng bêtông B25 để thiết kế cho toàn bộ kết cấu phần trên của công trình bao gồm các kết cấu cột, dầm, sàn không dầm và lõi cứng

Vào Define/Materials/CONC/Modify/Show Materrial…

Với bêtông B25, các dữ liệu về đặc trưng vật liệu khai báo vào chương trình Etabs v9.04 như sau:

Anaylysis Property Data

4 Khai báo tiết diện hình học:

- Khai báo các phần tử dầm

+ Dầm D0209 (200x900mm);

Vào Define/Frame Sections/Add Rectangular

Vào Define/Wall-Slab-Deck Section…

5 Khai báo trường hợp tải trọng:

Vì dao động của công trình là một dạng biến dạng nên Theo Trạng thái Giới hạn

thứ II ta lấy trọng lượng công trình là trọng lượng tiêu chuẩn, gồm Tĩnh tải và % Hoạt

tải với hệ số chiết giảm (Theo TCXD229-1999) là 0,5 đối với công trình đang tính là

công trình dân dụng

Khai báo hai trường hợp tải trọng để xác định tần số dao động:

Vào Define/Static Load Cases…

6 Khai báo tải trọng tham gia dao động:

Vào Define/Mass Source…

Mass Definition Load Name Multiplier

From Loads

ADD

7 Vẽ mô hình sơ đồ tính:

Khi vẽ với chú ý vẽ đúng nguyên tắc vẽ phần tử Frame (vẽ từ trái qua phải, dưới lên trên) và phần tử Shell (căn cứ các trục hệ toạ độ của tấm đó) Nhằm giúp ta quản lý

dữ liệu khi xuất kết quả nội lực

Khi vẽ sàn và vách (đều là phần tử Shell) với chú ý phải vẻ chia nhỏ làm sao để các điểm nút giữa các phần tử Shell sát nhau được trùng nhau làm cho hai tấm Shell đó liên kết được với nhau (Theo nguyên tắc PTHH các phần tử chỉ làm việc với nhau thông qua các điểm nút) nhất là đối công trình này ở giữa không có dầm

8 Gán tải trọng:

Chọn sàn và tiến hành gán tĩnh tải và hoạt tải; giá trị tĩnh tải chưa kể đến trọng

lượng bản thân kết cấu Vào: Assign/Shell-Area loads/Uniform…

9 Gán điều kiện biên cho kết cấu:

Chọn các sàn: vào Assign/shell-Area/Area Object Mesh Options…

Chọn chế độ chia tự động với các khoảng chia cực đại là 1m

12 Khai báo sàn tuyệt đối cứng:

Chọn lần lượt các tầng, vào Assign /Shell-Area/Area Diaphragms…

13 Khai báo bậc tự do cho phép:

- Với hai trường hợp khai báo

+ Khung phẳng theo phương XZ

+ Khung phẳng theo phương YZ

- Khai báo số Mode tham gia dao động: mỗi dạng chọn 6 mode

14 Thực hiện tính toán: chạy chương trình

Sau khi chạy chương trình ta có được kết quả:

1 Các dạng dao động của công trình theo phương X:

Modal Participating Mass Ratios

2 Các dạng dao động của công trình theo phương Y:

Modal Participating Mass Ratios

Tùy mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió

mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả lực quán tính của công trình

Mức độ nhạy cảm được đánh giá qua tương quan giữa giá trị các tần số dao động riêng cơ bản của công trình, đặc biệt tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số fL tra

IV.2.2.1.a) Xác định ξ i :

Hệ số động lực ξ i ứng với dạng dao động thứ i được xác định dựa vào đồ thị xác

định hệ số động lực cho trong TCXD 229:1999, phụ thuộc vào thông số εi và độ giảm loga của dao động δ

Công trình bê tông cốt thép nên có δ=0,3 tra bảng theo đường cong 1 Thông số εixác định theo công thức:

i i

γ - hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1,2;

W0 - giá trị của áp lực gió (N/m2);

IV.2.2.1.b) Xác định ψ i :

Hệ số ψ i được xác định bằng công thức:

j n

j ji

n

j

Fj ji i

M y

W y

1

Trong công thức, WFj là các giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần tử thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, xác định theo công thức:

ν

ς j j j

Sj: diện tích mặt đón gió ứng với phần thứ j của công trình

ν: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số ρ, χ và dạng dao động, tra bảng theo bảng 4, bảng 5 TCXD 229:1999

Gió theo phương X: ρ = 0,4L = 0,4.20,8=8,32(m); χ = H = 65,8m => ν1= 0,74

IV.2.2.2 Kết quả tính toán:

Từ kết quả có được từ phần mềm Etabs v9.04 ta tính hành xác định tải trọng gió động tác dụng lên công trình Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng

IV.2.2.2.a) Thành phần động theo phương X:

Phương X có: ν1= 0,74; ε=0.091; ξ=1,85,γ=1,2

IV.2.2.2.b) Thành phần động theo phương Y:

IV.2.3 Tổng tải trọng gió tĩnh và động tác dụng vào công trình:

IV.3 Xác định tải trọng động đất:

IV.3.1 Tổng quan:

Động đất là một hiện tượng vật lý phức tạp đặc trưng qua sự chuyển động hỗn loạn của vỏ trái đất, có phương và cường độ thay đổi theo thời gian Động đất xảy ra một cách bất ngờ và không kéo dài

Tác dụng của động đất lên công trình xây dựng được hiểu là sự chuyển động kéo theo của công trình khi mặt đất chuyển động hỗn loạn theo thời gian Khi công trình chuyển động sẽ phát sinh các lực quán tính, được gọi lực động đất Khi có lực động đất tác dụng, công trình sẽ xuất hiện các phản ứng động lực (chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất, biến dạng…) gọi là phản ứng

Việc đánh giá chính xác phản ứng của công trình được tác dụng của động đất là một việc làm hết sức khó khăn và phức tạp vì có quá nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó Ngoài các yếu tố ghi trên bản đồ địa chấn, còn phải kể đến độ sâu chấn tiêu H, tiêu cự

∆, tâm cự D, loại vật liệu xây dựng, hình dáng và cấu tạo, sự phân bố khối lượng, trình

độ thi công và hàng loạt các yếu tố ngẫu nhiên khác

Việc thiết kế công trình trong vùng động đất dựa trên cơ sở sau:

- Khi có động đất thấp hơn cấp động đất quy định trong vùng xây dựng công trình: công trình còn tồn tại nguyên vẹn

- Khi động đất có cấp tương ứng với cấp động qui định cho vùng xây dựng: xuất hiện hư hỏng cục bộ nhưng duy trình khả năng hoạt động

- Khi xảy ra động đất có cấp lớn hơn cấp động đất quy định cho vùng xây dựng: công trình không có sự cố lâu dài hay hư hỏng nghiêm trọng ảnh hưởng tới tính mạng con người

- Khi thiết kế chống động đất cho nhà cao tầng cần phân các kết cấu thành 4 cấp chống động đất Sự phân loại này phụ thuộc vào cấp động đất tính toán cho công trình

và loại hình kết cấu Ở đây công trình được tính toán với động đất cấp 8 chiều cao 68,9m nên được xếp vào kết cấu chống động đất cấp 1

IV.3.2 Tiêu chí về tính đều đặn trong mặt bằng:

- Về độ cứng ngang và sự phân bố khối lượng nhà phải gần đối xứng trong mặt bằng theo 2 trục vuông góc

- Hình dạng mặt bằng phải gọn, mỗi sàn phải giới hạn bằng một đa giác lồi Nếu

có chỗ lõm thì diện tích phần lõm không vượt quá 5% diện tích sàn

- Độ cứng trong mặt phẳng sàn phải khá lớn so với độ cứng ngang của các cấu kiện chịu lực thẳng đứng

- Độ mãnh max

min

33, 6

1, 61 420,8

L L

λ= = = < với Lmax: chiều dài của mặt bằng; Lmin: chiều

rộng của mặt bằng (mục 4.3.2.5, [6])

- Toàn bộ hệ chịu lực ngang: lõi, khung liên tục từ móng đến mái

IV.3.3 Tần số và chu kì dao động:

Theo mục (4.3.2.2.1; TCVN 375-2006), phải xét đến các dạng dao động góp phần

đáng kể vào phản ứng tổng thể của nhà Đó là các dạng dao động mà thỏa 1 trong 2

điều sau đây:

-Tổng khối lượng hữu hiệu của các dạng dao động được xét đến chiếm ít nhất

90% tổng khối lượng của kết cấu

1

n

X i i

j n

j j

i X

W X

W X W

1

2 ,

2

1 ,

,

Wx, Wy : Tổng trọng lượng hữu hiệu của công trình theo phương X và Y (được xác định từ chương trình ETABS)

-Tất cả các dạng dao động có khối lượng hữu hiệu lớn hơn 5% tổng khối lượng của kết cấu

Từ 2 điều kiện trên, có thể lấy kết quả từ Etabs như sau:

Phương X:

Phương Y:

Vậy, ta cần xét 3 dạng dao động riêng đầu tiên:

Theo phương X:

Modal Participating Mass Ratios

Theo phương Y:

Modal Participating Mass Ratios

IV.3.4 Giá trị tải trọng động đất:

Nhận thấy T1>2,0s do đó theo (mục 4.3.2.2.1; TCVN 375-2006) thì không thể

dùng phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương để xác định lực động đất Vì vậy ta dùng phân tích phổ phản ứng để xác định tải trọng động đất

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp động lực học kết cấu sử dụng phổ phản ứng động lực của tất cả các dạng dao động ảnh hưởng đến phản ứng tổng thể của kết cấu Phổ phản ứng của các dạng dao động được xác định dựa trên tọa độ của các đường cong phổ phản ứng thích hợp với các chu kì dao động riêng tương ứng

Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể

áp dụng cho tất cả các loại nhà Phương pháp phân tích phổ phản ứng cần áp dụng cho nhà không thỏa mãn điều kiện để áp dụng phân tích tĩnh lực ngang tương đương

WX,i: trọng lượng hữu hiệu (theo phương X trên mặt bằng) tương ứng với dạng dao động thứ i, xác định theo công thức sau:

j n

j j i

X

W X

W X W

1

2 ,

2

1 ,

Wj – Trọng lượng tập trung tại tầng thứ j của công trình

Ta nhận thấy loại đất nền của công trình thuộc dạng C (đất cát, cuội sỏi chặt chặt vừa hoặc đất sét rất cứng có bề dày ít nhất hàng chục mét, tính chất cơ học tăng dần theo độ sâu)

2, 5 .:

2, 5 .:

B

C g

g

C D g