Đề tài tính toán thiết kế cao ốc impact thị xã điện biên tỉnh lai châu

"Cao ốc IMPACT" làcông trình cao tầng nằm trực tiếp trong khu vực có động đất xảy ra, nên khithiết kế ta cần phải tính toán công trình chịu tác động của tải động đất cấp 8.Động đất mạnh

MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1: KIẾN TRÚC

6 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA CHẤT

PHẦN 2: KẾT CẤU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU

1.5.1.1 HỆ SÀN SƯỜN 19

1.6 SƠ BỘ LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN CHÍNH 22

1.8 CÁC TIÊU CHUẨN - QUI PHẠM ĐƯỢC ÁP DỤNG

2.2 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN BỂ NƯỚC MÁI 31

3.3 TẢI TRỌNG 68

8.3 CẤU TRÚC TỔ HỢP 134

10.5.1.3 SƠ BỘ CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC 17410.5.1.4 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI 175

10.5.1.7 KIỂM TRA THEO ĐIỀU KIỆN BIẾN DẠNG 183

10.5.3.3 SƠ BỘ CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC 19510.5.3.4 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI 196

10.5.4 KIỂM TRA CHỒNG ỨNG SUẤT

10.6.1 THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI CHÂN VÁCH L1 (MÓNG M2) 212

10.6.1.3 SƠ BỘ CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC 214

10.6.3.3 SƠ BỘ CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC 234

10.6.4 KIỂM TRA CHỒNG ỨNG SUẤT

DƯỚI CHÂN ĐÁY KHỐI MÓNG QUI ƯỚC 255

12.4 CHỌN THIẾT BỊ CƠ GIỚI PHỤC VỤ CÔNG TÁC

12.5 TỔNG QUÁT QUÁ TRÌNH THI CÔNG

12.6 SỐ LƯỢNG CÔNG NHÂN THI CÔNG CỌC TRONG 1 CA 284

CHƯƠNG 13 CÔNG TÁC BÊ TÔNG TOÀN KHỐI 285

13.1.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI CÔNG TÁC CỐP PHA 28513.1.2 CỐP PHA CỘT (THIẾT KẾ CHO TẦNG ĐIỂN HÌNH) 286

13.2.2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG CÁC PHÂN ĐỢT 313

13.2.3.2 YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI VỮA BÊTÔNG BƠM 317

13.2.4.2 TRÌNH TỰ ĐỔ BÊTÔNG CỦA CÁC LOẠI KẾT CẤU 318

14.1.2.1 YÊU CẦU BỐ TRÍ MÁY MÓC THI CÔNG 329

14.1.2.6 YÊU CẦU HỆ THỐNG AN TOÀN, BẢO VỆ,

14.1.3 TÍNH TOÁN SƠ BỘ LẬP TỔNG MẶT BẰNG THI CÔNG 33214.1.3.1 SỐ LƯỢNG CÁN BỘ CÔNG NHÂN VIÊN

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN KẾT CẤU

CÁC TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM:

1 TCVN 2737 : 1995 - Tiêu Chuẩn Thiết Kế Tải Trọng Và Tác Động.

2 TCXD 229 : 1999 - Chỉ Dẫn Tính Toán Thành Phần Động Của Tải Trọng

Gió

3 TCVN 4612 : 1988 - Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng Kết cấu bê tông

cốt thép Ký hiệu qui ước và thể hiện bản vẽ

4 TCVN 5574 : 1991 - Tiêu Chuẩn Thiết Kế Bêtông Cốt Thép.

5 TCXD195 : 1997 - Nhà Nhiều Tầng - Thiết Kế Cọc Khoan Nhồi.

6 TCXD 205 : 1998 - Móng Cọc - Tiêu Chuẩn Thiết Kế.

7 TCXD 198 : 1997 - Nhà Cao Tầng – Thiết Kế Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép

Toàn Khối

8 TCVN 356 : 2005 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.

CÁC TÀI LIỆU CHUYÊN MÔN

1 Động Đất Và Lý Thuyết Kháng Chấn – TG Phan Văn Cúc.

2 Tính Toán Và Cấu Tạo Kháng Chấn Các Công Trình Nhiều Tầng – TG

Phan Văn Cúc – Nguyễn Lê Ninh – NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật

3 Nhà Cao Tầng Chịu Tải Trọng Ngang Gió Bão Và Động Đất – TG Mai

Hà San – NXB Xây Dựng

4 Kết Cấu Nhà Cao Tầng – TG Sullơ W.– NXB Xây Dựng.

5 Sức Bền Vật Liệu (Tập I Và Ii) –TG Lê Hoàng Tuấn – Bùi Công Thành –

NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật

6 Cơ học kết cấu ( Tập I và II) – TG Lều Thọ Trình – Nguyễn mạnh Yên.

7 Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 (Phần Cấu Kiện Cơ Bản) – TG Ngô Thế

Phong – Nguyễn Đình Cống – Nguyễn Xuân Liên – Trịnh Kim Đạm –Nguyễn Phấn Tấn – NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật

8 Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 2 (Phần Kết Cấu Nhà Cửa) – TG Ngô Thế

Phong – Lý Trần Cường – Trịnh Kim Đạm – Nguyễn Lê Ninh - NXB KhoaHọc Và Kỹ Thuật

9 Khung bê tông cốt thép – TG Trịnh Kim Đạm – Lê Bá Huế.

10.Cấu tạo bê tông cốt thép – BXD- Công ty tư vấn xây dựng dân dụng Việt

Nam – NXB Xây Dựng

11.Tài liệu bồi dưỡng kỹ sư, kiến trúc sư tư vấn xây dựng – Trường đào tạo

bồi dưỡng cán bộ ngành xây dựng

12.Sổ tay thực hành kết cấu công trình – TG Vũ Mạnh Hùng – NXB Xây

Dựng

13.Công báo số 27+28 (23/10/2005) – Bộ Xây Dựng.

14.Cơ học đất – TG Bùi Anh Định – Trường đại học giao thông vận tải Hà Nội 15.Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn – NXB Xây Dựng.

16.Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu – TG

Hoàng Văn Tân – Trần Đình Ngô – Phan Xuân Trường – Phạm Xuân –Nguyễn Hải – NXB Xây Dựng

17.Nền Và Móng Công Trình Dân Dụng Công Nghiệp – TG Nguyễn Văn Quảng – Nguyễn Hữu Kháng – Uông Đình Chất – NXB Xây Dựng.

18.Nền Móng Nhà Cao Tầng –TG Nguyễn Văn Quảng – NXB Khoa Học Và

Kỹ Thuật

19.Sap2000 – TG Phạm Quang Hân – Phạm Quang Huy – Hồ Xuân Phương –

NXB Thống Kê

20.Tài liệu hướng dẫn sử dụng Etabs – Công ty tin học Xây Dựng – CIC.

PHẦN THI CÔNG

CÁC TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

1 TCVN 5572 : 1991 - Hệ Thống Tài Liệu Thiết Kế Xây Dựng Kết Cấu

Bêtông Cốt Thép Bản Vẽ Thi Công

2 TCVN 197 : 1997 – Thi công cọc khoan nhồi.

3 TCVN 196 : 1997 – Công tác thử tĩnh và kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi

4 TCVN 326 : 2004 – Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu

5 TCVN 200 : 1997 - Nhà Cao Tầng – Kỹ Thuật Bêtông Bơm

6 TCVN 202 : 1997 - Nhà Cao Tầng - Thi Công Phần Thân

7 TCVN 296 : 2004 - Dàn Giáo - Các Yêu Cầu Về An Toàn.

8 TCVN 4453 : 1995 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Qui

phạm thi công và nghiệm thu

CÁC TÀI LIỆU CHUYÊN MÔN

1 Thiết Kế Thi Công –TG Lê Văn Kiểm– NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM.

2 Thi Công Bêtông Cốt Thép – TG Lê Văn Kiểm - NXB Đại Học Quốc Gia

TP HCM

3 Album Thi Công Xây Dựng – TG Lê Văn Kiểm - NXB Đại Học Quốc Gia

TP HCM

4 Máy xây dựng – TG Lê Văn Kiểm - NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM.

5 Sổ tay chọn máy thi công xây dựng – TG Nguyễn Tiến Thu – NXB Xây

Dựng

6 Thi công cọc khoan nhồi – TG Nguyễn Bá Kế – NXB Xây Dựng.

7 Kĩ thuật thi công (Tập 1) – TG Đỗ Đình Đức – Lê Kiều – NXB Xây Dựng.

8 Tổ Chức Thi Công – TG Nguyễn Đình Hiện – NXB Xây Dựng

9 Tổ Chức Công Trường Xây Dựng – TG Nguyễn Duy Thiện – NXB Xây

Dựng

10.Thiết Kế Tổng Mặt Bằng Và Tổ Chức Công Trường Xây Dựng – TG

Trịnh Quốc Thắng

11.Công Tác Đất Và Thi Công Bêtông Toàn Khối – TG Lê Kiều – Nguyễn

Duy Ngụ – Nguyễn Đình Thám

PHẦN 1

KIẾN TRÚC

1 NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng nhanh, mức sốngcủa người dân ngày một nâng cao kéo theo đó là nhu cầu về sinh hoạt ăn ở,nghỉ ngơi, giải trí cũng tăng lên không ngừng, đòi hỏi một không gian sống tốthơn , tiện nghi hơn

- Mặt khác, với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nướchoà nhập cùng xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các côngtrình nhà ở cao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuốngcấp là rất cần thiết

- Bên cạnh đó, việc hình thành các cao ốc văn phòng, chung cư cao tầngkhông những đáp ứng được nhu cầu về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cựcvào việc tạo nên một bộ mặt cảnh quan đô thị mới của tỉnh tương xứng với tầmvóc của một đất nước đang trên đà phát triển, và góp phần tích cực vào việcphát triển ngành xây dựng của tỉnh thông qua việc áp dụng các kỹ thuật, công

nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế Chính vì thế CAO ỐC IMPACT được ra đời và đó là một dự án thật sự thiết thực và khả thi.

2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Tọa lạc tại trung tâm thị xã Điện Biên tỉnh Lai Châu Công trình nằm ở vị tríthoáng và đẹp sẽ tạo điểm nhấn đồng thời tạo nên sự hài hoà, hợp lý và hiệnđại cho tổng thể qui hoạch khu dân cư

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

- Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ,không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi côngvà bố trí tổng bình đồ

3 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

3.1 GIẢI PHÁP MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG

- Mặt bằng công trình hình chứ nhật có khoét lõm, bố trí đối xứng theo cả haiphương rất thích hợp với kết cấu nhà cao tầng, thuận tiện trong việc xử lý kếtcấu Chiều dài 36m, chiều rộng 26.9m chiếm diện tích đất xây dựng là 716.4m2.Xung quanh công trình có vườn hoa tạo cảnh quan.

- Công trình gồm 18 tầng, cốt 0.00m được chọn đặt tại mặt sàn tầng trệt.Tầng hầm cao ốc ở cốt -3.200m Nền đất tự nhiên tại cốt -0.80m Mỗi tầng điểnhình cao 3,2m, riêng ba tầng dưới cùng cao 3.9m Chiều cao công trình là 60.8mtính từ cốt 0.00m và 64m kể cả tầng hầm

Chức năng của các tầng như sau:

- Tầng Hầm: Thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh Các hệthống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải đượcbố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Ngoài ra, tầng ngầm còn có bốtrí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió

- Tầng 1: Gồm các sảnh khách sạn, sảnh khu văn phòng, sảnh khu cà phê, cácvăn phòng ban quản trị cao ốc, phòng kĩ thuật phục vụ cho công tác quản lý

- Tầng 2: Dùng làm siêu thị nhằm phục vụ nhu cầu mua bán, các dịch vụ vuichơi giải trí cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

- Tầng 3: Gồm các văn phòng cho thuê, phòng họp phục vụ cho nhu cầu làmviệc của dân cư trong cao ốc cũng như nhu cầu chung của khu vực

- Tầng 4 – 17: Bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu cho thuê ngắn hạn, dài hạnvà nhu cầu ở Tại vị trí tầng 17 có hai ban công lớn phục vụ cho nhu cầu hóngmát, ngắm cảnh giải trí cho dân cư của cả cao ốc

- Tầng 18: Bố trí các phòng kỹ thuật, máy móc, thiết bị vệ tinh…

- Trên cùng có hồ nước mái rộng lớn cung cấp nước cho toàn cao ốc và hệthống thu lôi chống sét cho nhà cao tầng

- Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí cáccăn hộ bên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức khônggian linh hoạt rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dễ dàng thayđổi trong tương lai

3.2 GIẢI PHÁP HÌNH KHỐI

- Hình dáng cao vút, vươn thẳng lên khỏi tầng kiến trúc cũ ở dưới thấp vớikiểu dáng hiện đại, mạnh mẽ, nhưng cũng không kém phần mền mại thể hiệnqui mô và tầm vóc của công trình tương xứng với chiến lược phát triển của đấtnước

3.3 MẶT ĐỨNG

- Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài đượchoàn thiện bởi các lớp đá Granit đen ở các mặt bên, mặt đứng hình thành với sựxen kẽ các lam và đá Granit đen tạo nên sự hoành tráng cho cao ốc

3.4 HỆ THỐNG GIAO THÔNG

- Giao thông ngang thông thoáng, rộng rãi gồm các sảnh ngang và dọc, lấy hệthống thang máy và thang bộ ở chính giữa nhà làm tâm điểm Các căn hộ bố tríxung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiệnlợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

- Hệ thống giao thông đứng gồøm thang bộ và thang máy Thang bộ gồm 2thang, một thang đi lại chính và một thang thoát hiểm Thang máy có 2 thangmáy chính Hệ thống giao thông đứng được bố trí đối xứng theo cả hai phương,thoả mãn được cả nhu cầu kết cấu và mỹ quan của công trình

4 CÁC GIẢI PHÁP KỸÙ THUẬT CÔNG TRÌNH

4.1 HỆ THỐNG ĐIỆN

- Hệ thống điện sử dụng trực tiếp hệ thống điện thị xã, có bổ sung hệ thốngđiện dự phòng, nhằm đảo bảo cho tất cả các trang thiết bị trong tòa nhà có thểhoạt động được trong tình huống mạng lưới điện thành phố bị cắt đột xuất Điệnnăng phải bảo đảm cho hệ thống thang máy, hệ thống lạnh có thể hoạt độngliên tục

- Máy điện dự phòng 250KVA được đặt ở tầng ngầm, để giảm bớt tiếng ồn vàrung động không ảnh hưởng đến sinh hoạt

- Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường vàphải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàngkhi cần sữa chữa Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện: hệ thốngngắt điện tự động từ 1A đến 80A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảmbảo an toàn phòng chống cháy nổ)

4.2 HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH

- Sử dụng hệ thống điều hoà không khí trung tâm được xử lý và làm lạnh theohệ thống đường ống chạy theo cầu thang theo phương thẳng đứng, và chạy trongtrần theo phương ngang phân bố đến các vị trí tiêu thụ

4.3 HỆ THỐNG NƯỚC

Cấp nước:

- Cao ốc sử dụng nước từ 2 nguồn: nước ngầm và nước máy Tất cả được chứatrong bể nước ngầm đặt ở tầng hầm Sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứanước đặt ở mái và từ đó sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo cácđường ống dẫn nước chính

- Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp ghen Hệ thốngcấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính được bốtrí ở mỗi tầng

Thoát nước:

- Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy (bề mặt mái được tạo dốc)và chảy vào các ống thoát nước mưa ( =140mm) đi xuống dưới Riêng hệthống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng, tập trung về khuxử lý, bể tự hoại đặt ở tầng hầm; sau đó đưa ra ống thoát chung của khu vực

4.4 GIẢI PHÁP THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG

Khu vực xung quanh công trình chủ yếu là khu dân cư thấp tầng, vì vậy phải tận dụng tối đa việc chiếu sáng tự nhiên và thông thoáng tốt Đây là tiêu chí hàng đầu khi thiết kế chiếu sáng và thông gió công trình này

Chiếu sáng:

- Toàn bộ toà nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên thông qua các cửasổ, ban công ở các mặt của công trình (có kết cấu khoét lõm đảm bảo hấp thuánh sáng tốt) và bằng điện Ở tại các lối đi lên xuống cầu thang, hành lang vànhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng

Thông gió:

- Hệ thống thông gió tự nhiên bao gồm các cửa sổ, ban công Ngoài ra còn sửdụng hệ thống thông gió nhân tạo bằng máy điều hòa, quạt ở các tầng theo cácGain lạnh về khu xử lý trung tâm

4.5 HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY, CHỮA CHÁY

Hệ thống báo cháy:

- Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở các nơicông cộng Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy, khi phát hiện

được cháy, phòng quản lý, bảo vệ nhận tín hiệu thì kiểm soát và khống chế hoảhoạn cho công trình.

Hệ thống cứu hỏa:

- Nước: Được lấy từ bể nước xuống, sử dụng máy bơm xăng lưu động Cácđầu phun nước được lắp đặt ở các tầng theo khoảng cách 3m một cái, hệ thốngđường ống cung cấp nước chữa cháy là các ống sắt tráng kẽm, bên cạnh đó cầnbố trí các phương tiện cứu cháy khác như bình cứu cháy khô tại các tầng

- Hệ thống đèn báo các cửa, cầu thang thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp được đặttại tất cả các tầng

- Thang bộ: Gồm hai thang đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ.Cửa vào lồng thang bộ thoát hiểm dùng loại tự sập nhằm ngăn ngừa khói xâmnhập Lồng cầu thang với kết cấu BTCT dày 300mm có thời gian chịu lửa thoảmãn yêu cầu về chống cháy cho cầu thang thoát nạn trong công trình (yêu cầu

150 phút) (theo TCVN 2622-1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và côngtrình - Yêu cầu thiết kế) Trong lồng thang bố trí điện chiếu sáng tự động, hệthống thông gió động lực cũng được thiết kế để hút gió ra khỏi buồng thangmáy chống ngạt

4.6 HỆ THỐNG CHỐNG SÉT

Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphire được thiết lập ở tầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy

cơ bị sét đánh

4.7 HỆ THỐNG THOÁT RÁC

Rác thải ở mổi tầng được đổ vào gain rác được chứa ở gian rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận đưa rác ra ngoài Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường

4.8 HỆ THỐNG CÁP TI VI, ĐIỆN THOẠI, LOA

- Hệ thống cáp điện thoại với 210 line cung cấp đến các căn hộ và các phòngchức năng của công trình

- Hệ thống cáp tivi bao gồm anten, bộ phận kênh, khuếch đại và các đồngtrục dẫn đến các căn hộ của các đơn nguyên (mỗi căn 1 đầu ra)

- Hệ thống loa được khuếch đại (100W) và đưa đến các tầng của các đơnnguyên trong nhà

5 SƠ LƯỢC CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

5.1 PHẦN THÂN NHÀ

- Trong điều kiện hiện nay, động đất thường hay xảy ra mà ta chưa có có thiết

bị dự báo chính xác Điển hình là trận động đất với cấp độ rất mạnh xảy ra vàonăm 2003 tại vùng núi Điện Biện tỉnh Lai Châu, gây ra các chấn động mạnh vàđể lại nhiều vết nứt trên bề mặt Vì thế, đối với công trình xây dựng hiệân nay,việc thiết kế chống động đất cho công trình là một yêu cầu cấp thiếât nhằm đảmbảo an toàn về tính mạng và tài sản của người dân Trong các tòa nhà cao tầng,số lượng người sinh hoạt và làm việc là rất lớn nên việc thiết kế nhà cao tầngchịu tải động đất thật sự thiết thực khi thiết kế tính toán "Cao ốc IMPACT" làcông trình cao tầng nằm trực tiếp trong khu vực có động đất xảy ra, nên khithiết kế ta cần phải tính toán công trình chịu tác động của tải động đất cấp 8.(Động đất mạnh)

- Hệ kết cấu của công trình này em chọn các cấu kiện chịu lực như sau:

o Công trình này được tính toán thiết kế chịu động đất cấp 8 Do đó,công trình phải chịu tải ngang rất lớn Hiện nay, vách cứng được xem làcấu kiện chịu tải ngang khá tốt, có nhiều ưu việt hơn so với kết cấukhung thông thường, nên em chọn hệ kết cấu khung vách chịu lực chocông trình này

o Công trình gồm có các tường cứng bố trí liên kết nhau tạo thànhlõi chịu lực ở khu vực tâm công trình (khu cầu thang) kết hợp với cáctường chịu lực được bố trí quanh lõi

o Các tường cứng được gia cố 2 đầu nhằm tăng cường khả năng chịutải của tường bên ngoài mặt phẳng

o Sàn là hệ cứng trong mặt phẳng ngang được liên kết với dầmtruyền lực ngang cho các tường cứng và liên kết các tường cứng lại vớinhau trên cùng cao độ sàn

- Công trình được thiết kế theo kết cấu khung bê tông cốt thép đổ toàn khối,chiều cao các tầng điển hình 3.2 m với nhịp lớn nhất là 8.9 m

5.2 PHẦN MÓNG

- Thông thường, phần móng nhà cao tầng phải chịu một lực nén lớn, bên cạnhđó với tải trọng đặc biệt là tải trọng động đất, sẽ kết hợp tạo lực xô ngang rấtlớn cho công trình, vì thế các giải pháp đề xuất cho phần móng gồm:

o Dùng giải pháp móng sâu thông thường: móng cọc khoan nhồi, cọcBTCT đúc sẵn

o Dùng giải pháp móng bè hoặc móng băng trên nền cọc

o Dùng tường Barette kết hợp với cọc BTCT đúc sẵn hoặc cọc khoannhồi ở phía bên trong.

- Phương án cọc BTCT đúc sẵn hay cọc khoan nhồi được cân nhắc lựa chọntuỳ thuộc vào tải trọng của công trình, phương tiện thi công, chất lượng của từngphương án và điều kiện địa chất thuỷ văn của khu vực

- Các giải pháp móng kết hợp (giải pháp 2 và 3) xét về yếu tố chịu lực rất tốt,tuy nhiên, cần cân nhắc đến các yếu tố về kinh tế, trang thiết bị và điều kiện thicông

6 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN KHU VỰC.

6.1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

- Theo kết quả khảo sát thì đất nền gồm các lớp đất khác nhau Do độ dốc cáclớp nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tạimọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo như mặt cắt địa chất tại nơikhảo sát

- Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới với các chỉ tiêu cơ lýđược thể hiện ở trang sau

6.2 ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

Nước ngầm ở khu vực qua khảo sát dao động tuỳ theo mùa Mực nước tĩnhmà ta quan sát thấy nằm khá sâu, cách mặt đất (cốt thiên nhiên) -5,0 m Nếuthi công móng sâu, nước ngầm ít ảnh hưởng đến công trình Khi thi công tầnghầm ở cao độ –2,4 m so với cốt thiên nhiên khá thuận lợi, không cần cóphương án tháo khô hố móng

BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ

Lớp Tên đất

Chiềudày(m)

1 Đất đắp 0.8

5 Cát hạt nhỏvà trung 9.6 19,2 26,5 18 - - 3,5.10-4 58 33O45’ 1 0,04 30

6 Cát thô lẫnít cuội sỏi dàyRất 20,1 26,4 16 - - 2.10-4 72 35O20’ 2 0,03 37

RECEPTION FRONT OFFICE

2900 1950 2000

200

MẶT BẰNG TẦNG 1 TL 1/100

SẢNH KHU NHÀ Ở VĂN PHÒNG

QUẢN LÝ

P KHÁCH

SẢNH KHÁCH SẠN

SẢNH KHU CAFÉ

1200 1500 200

1200 750 250

1200 3800 3350

ĐỘ DỐC i=20%

ĐỘ DỐC i=20%

-0.050

RECEPTION

01 05

6100 3800

825 1300

750 900

5

MẶT BẰNG TẦNG ĐIỂN HÌNH

2900 1950 2000

1050

300 1800

10000 10000

2750 800 750

BAN CÔNG

PHÒNG NGỦ LOẠI 2

PHÒNG NGỦ LOẠI 1

PHÒNG NGỦ LOẠI 2

PHÒNG NGỦ LOẠI 1 PHÒNG NGỦ LOẠI 1

PHÒNG NGỦ LOẠI 2

PHÒNG NGỦ LOẠI 1 PHÒNG NGỦ

2100 2000

PHÒNG NGỦ LOẠI 1 PHÒNG NGỦ LOẠI 1

PHÒNG NGỦ LOẠI 1

2100 2000

BAN CÔNG

BAN CÔNG

5

+3.900 T?NG 2

+7.800 T?NG 3

+11.700 T?NG 4

+14.900 T?NG 5

+18.100 T?NG 6

+21.300 T?NG 7

+24.500 T?NG 8

+27.700 T?NG 9

+30.900 T?NG 10

+34.100 T?NG 11

+37.300 T?NG 12

+40.500 T?NG 13

+43.700 T?NG 14

+46.900 T?NG 15

+50.100 T?NG 16

+53.300 T?NG 17

+58.000 T?NG 18

PHAÀN 2

KEÁT CAÁU

+58.000 T?NG 18

+3.900 T?NG 2

+7.800 T?NG 3 +11.700 +14.900 +18.100 +21.300 +24.500 +27.700

+30.900 T?NG 10

+34.100 T?NG 11

+37.300 T?NG 12

+40.500 T?NG 13

+43.700 T?NG 14

+46.900 T?NG 15

+50.100 T?NG 16

+53.300 T?NG 17

-3.200 T?NG H?M

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO

TẦNG

- Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ và khả năng chốngcháy tốt

- Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trêntạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứngcũng như tải trọng ngang do lực quán tính

- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sungcho tính năng chịu lực thấp

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tảitrọng lặp lại (động đất, gió bão)

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

- Vật liệu có giá thành hợp lý

 Bởi các điều kiện trên nên tại Việt Nam hay các nước khác thì vật liệuBTCT hoặc thép là các loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổbiến trong các kết cấu nhà cao tầng

- Hiện nay ở nước ta, nguồn cung cấp các loại vật liệu trên rất phong phú: Bêtông được cung cấp dưới dạng trộn sẵn tại các trạm trộn của các hãng Uni -Eastern, Soam, LePhan, Supermix, Trà My, RDC, Holcim , cốt thép được cungứng bởi các công ty liên doanh giữa ta với Nhật Bản: Vinacoel Bên cạnh đókho thép của nước ta luôn dồi dào, đảm bảo sự không thiếu hụt cho loại vật liệutrọng yếu này

1.10.SƠ LƯỢC YÊU CẦU HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH

- Nhà cao tầng cần có mặt bằng đơn giản, tốt nhất là lựa chọn các mô hình cótính chất đối xứng cao Trong các trường hợp ngược lại công trình cần đượcphân ra các phần khác nhau để mỗi phần đều có hình dạng đơn giản

- Các bộ phận kết cấu chịu lực chính của nhà cao tầng như vách, lõi, khungcần phải được bố trí đối xứng Trong trường hợp các kết cấu này không thể bố

trí đối xứng thì cần phải có các biện pháp đặc biệt chống xoắn cho công trìnhtheo phương đứng.

- Hệ thống kết cấu cần được bố trí làm sao để trong mỗi trường hợp tải trọng

sơ đồ làm việc của các bộ phận kết cấu rõ ràng mạch lạc và truyền tải một cáchmau chóng nhất tới móng công trình

- Tránh dùng các sơ đồ kết cấu có các cánh mỏng và kết cấu dạng congsontheo phương ngang vì các loại kết cấu này rất dễ bị phá hoại dưới tác dụng củađộng đất và gió bão

- Hệ thống chịu lực ngang của công trình cần được bố trí theo cả hai phương.Các vách cứng theo phương dọc nhà không nên bố trí ở hai đầu mà nên được bốtrí ở khu vực giữa nhà hoặc cả ở giữa nhà và hai đầu nhà Khoảng cách giữa cácvách cứng (lõi cứng) cần phải nằm trong giới hạn để có thể xem kết cấu sànkhông bị biến dạng trong mặt phẳng của nó khi chịu tải trọng ngang

- Cụ thể, đối với kết cấu BTCT toàn khối khoảng cách giữa các vách cứng Lv

phải thỏa mãn điều kiện: Lv  5B (B là bề rộng của nhà) và Lv  60m

- Đối với kết cấu khung BTCT, độ cứng của kết cấu dầm tại các nhịp khácnhau cần được thiết kế sao cho gần bằng nhau, tránh trường hợp nhịp này quácứng so với nhịp khác, điều này gây tập trung ứng lực tại các nhịp ngắn, làmcho kết cấu ở các nhịp này bị phá hoại quá sớm

- Trong các trường hợp đặc biệt nói trên người thiết kế cần phải có các biệnpháp tích cực làm cứng thân hệ kết cấu để tránh sự phá hoại ở các vùng xungyếu

1.11.CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN LIÊN KẾT

- Kết cấu nhà cao tầng cần phải có bậc siêu tĩnh cao để trong trường hợp bị hưhại do các tác động đặc biệt nó không bị biến thành các hệ biến hình

- Các bộ phận kết cấu được cấu tạo làm sao để khi bị phá hoại do các trườnghợp tải trọng thì các kết cấu nằm ngang sàn, dầm bị phá hoại trước so với cáckết cấu thẳng đứng: cột, vách cứng.

- Các dầm cần được cấu tạo sao cho sự phá hoại do lực uốn xảy ra trước sựphá hoại do lực cắt

1.12.TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

1.12.1.SƠ ĐỒ TÍNH

- Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử,đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toáncông trình Khuynh hướng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trường hợp riêng lẻđược thay thế bằng khuynh hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính toánsố học không còn là một trở ngại nữa Các phương pháp mới có thể dùng các sơđồ tính sát với thực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu vớicác mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trong không gian Việc tính toán kết cấunhà cao tầng nên áp dụng những công nghệ mới để có thể sử dụng mô hìnhkhông gian nhằm tăng mức độ chính xác và phản ánh sự làm việc của côngtrình sát với thực tế hơn

1.12.2.TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

- Kết cấu nhà cao tầng thông thường được tính toán với các loại tải trọngchính sau đây:

o Tải trọng thẳng đứng ( thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)

o Tải trọng gió ( gió tĩnh và nếu có cả gió động)

o Tải trọng động của động đất( cho các công trình xây dựng trong vùngcó động đất)

- Ngoài ra, khi có yêu cầu, kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải được tính toánkiểm tra với các trường hợp tải trọng sau:

o Do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ

o Do ảnh hưởng của từ biến

o Do sinh ra trong quá trình thi công

o Do áp lực của nước ngầm và đất

- Khả năng chịu lực của kết cấu cần được kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng,được quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành

1.12.3.TÍNH TOÁN HỆ KẾT CẤU

- Hệ kết cấu nhà cao tầng cần thiết được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định vàđộng lực

- Các bộ phận kết cấu được tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1)

- Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới theo trạng thái giớihạn thứ hai (TTGH 2)

- Khác với nhà thấp tầng trong thiết kế nhà cao tầng thì việc kiểm tra ổn địnhtổng thể công trình đóng vai trò hết sức quan trọng

Các điều kiện cần kiểm tra gồm:

o Kiểm tra ổn định tổng thể

o Kiểm tra độ cứng tổng thể

1.12.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng

thể hiện theo ba mô hình như sau:

- •Mô hình liên tục thuần túy: Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao,

chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêutĩnh Khi giải quyết theo mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiềuẩn Đó chính là giới hạn của mô hình này Tuy nhiên, mô hình này chính là chađẻ của các phương pháp tính toán hiện nay

- •Mô hình rời rạc: (Phương pháp phần tử hữu hạn) Rời rạc hoá toàn bộ hệ

chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tươngthích về lực và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp củamáy tính có thể giải quyết được tất cả các bài toán Hiện nay ta có các phầnmềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như STAAD, Feap,Etabs, FBTW, SAP

- •Mô hình Rời rạc - Liên tục: Từng hệ chịu lực được xem là rời rạc, nhưng

các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt (lỗ cửa,mạch lắp ghép ) xem là phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bàitoán này ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyếntính bằng phương pháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực

- Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH): Trong phương phápphần tử hữu hạn vật thể thực liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn cácphần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưnghữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút

Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi củamỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phépnghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nộilực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng

cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng(hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép cácphần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạng một

ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoàigây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lựctại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn sốcần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong

ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trậntải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trìnhcân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kếtcấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tụcxác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đãđược nghiên cứu trong cơ học

- Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH

1 Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lưới các phần tử chọn trướccho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xáccủa bài toán

2 Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, matrận tải trọng nút, ma trận chuyển vị nút ) theo trục tọa độ riêng củaphần tử

3 Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trụctọa độ chung của cả kết cấu

4 Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạngsuy biến của nó

5 Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu

6 Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử

7 Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu

- Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tíchkết cấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

- Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của máy tính, ta có rấtnhiều chương trình tính toán khác nhau, với các quan niệm tính toán và sơ đồtính khác nhau Trong nội dung của Luận án tốt nghiệp này em chọn mô hìnhthứ hai (Mô hình rời rạc) với sự trợ giúp của phần mềm SAP2000 và ETABS8.5.0 để xác định nội lực của hệ kết cấu

Các giả thiết khi tính toán nhà nhiều tầng được sử dụng trong SAP2000 và ETABS 9.0.4:

- Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó và liên kết khớp với các phầntử khung hay vách cứng ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặtphẳng sàn) lên các phần tử Bỏ qua sự ảnh hưởng độ cứng uốn của sàn tầng nàyđến các sàn tầng kế bên

- Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang nhưnhau

- Các cột (vách cứng) đều được ngàm ở chân cột (chân vách cứng)

- Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào côngtrình dưới dạng lực phân bố trên sàn và từ đó truyền sang vách

- Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

Quan niệm của phần mềm cho từng cấu kiện làm việc đúng với giả thuyết:

Khi sử dụng các phần mềm PTHH, SAP2000, ETABS Cần chú ý đến quanniệm từng cấu kiện của phần mềm để cấu kiện làm việc đúng với quan niệmthực khi đưa vào mô hình

- Quan niệm thanh: khi kích thước 2 phương nhỏ hơn rất nhiều so với phươngcòn lại

- Quan niệm tấm, bản, vách: khi kích thước 2 phương lớn hơn rất nhiều so vớiphương còn lại

- Quan niệm solid: khi 3 phương có kích thước gần như nhau, và có kích thước

so với các phần tử khác

- Quan niệm điểm: khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kích thướcrất bé

Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác Do phần tửhữu hạn truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau

Nếu ta chia các cấu kiện ra nhưng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấu kiện đó sẽ có độ cứng tăng đột ngột và làm việc sai với chức năng

của chúng trong quan niệm tính từ đó dẫn đến các kết quả tính của cả hệ kết cấu sẽ thay đổi.

Trình tự giải quyết bài toán bằng phần mềm SAP2000 và ETABS 9.0.4:

1- Dựng mô hình không gian cho kết cấu

2- Xác định tất cả các nhóm đặc trưng vật liệu, kích thước hình học của cáccấu kiện

3- Xác định tải trọng tác dụng:

o Tải ngang: Chuyển thành lực phân bố trên mét vuông đặt ở các caotrình mỗi sàn

o Tảûi đứng: Tất cả các tĩnh tải, hoạt tải sàn được đặt lên các sàn Đốivới các tải khung có dạng lực tập trung cần chuyển đổi về các cặpmoment và lực tập trung tại các nút có liên quan

4- Qui các tải trọng từ hồ nước, cầu thang bộ, thang máy về lực tập trung lên dầm và cột

5- Chạy chương trình SAP2000 và ETABS 9.0.4

6- So sánh và xuất kết quả

Tính thép bằng phần mềm EXCEL do em tự lập

Giải bằng tay vài phần tử để so sánh và rút ra kết quả hợp lý nhất

1.13.LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

1.13.1.HỆ KẾT CẤU SÀN

Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Do vậy,cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

Ta xét các phương án sàn sau:

1.13.1.1.HỆ SÀN SƯỜN

- Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

- Ưu điểm:

o Tính toán và thi công đơn giản, đảm bảo khả năng chịu lực ổn định

o Được sử dụng phổ biến ở nước ta với trình độä thi công lành nghề, cácphương tiện thi công phong phú

o Chi phí thi công vừa phải, không quá đắt

- Nhược điểm:

o Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫnđến chiều cao tầng của công trình lớn, gây khó khăn đối với các côngtrình xây dựng trong khu vực hạn chế chiều cao (Sẽ chỉ xây dựngđược ít tầng hơn)

1.13.1.2.HỆ SÀN Ô CỜ

- Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sànthành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữacác dầm không quá 2m

- Ưu điểm:

o Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không giansử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầuthẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ

- Nhược điểm:

o Không tiết kiệm, thi công phức tạp

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

1.13.1.3.SÀN KHÔNG DẦM (KHÔNG CÓ MŨ CỘT)

- Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

- Ưu điểm:

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

o Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước

o Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởikhông phải mất công gia công cốp pha và cốt thép dầm, cốt thép đượcđặt tương đối định hình và đơn giản việc lắp dựng ván khuôn và cốppha cũng đơn giản

o Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chốngchọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn.

o Khi cần vượt nhịp lớn phải tăng chiều dầy bản sàn lớn dẫn đến haophí vật tư

o Công nghệ thi công tương đối mới dẫn đến giá thành cao, bên cạnh đólà các phương pháp kiểm tra phức tạp

1.13.1.4.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 điểmcủa phương án sàn không dầm:

o Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tảitrọng ngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứngtruyền xuống móng

o Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụngbình thường

o Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặtphù hợp với biểu đồ mômen do tải trọng gây ra, khiến cho tiết kiệmđược 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 chọn lựa phương án nàynhư sau:

o Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thépphải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuynhiên, với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tấtyếu

o Giá thành thiết bị còn cao, các thiết bị còn hiếm do trong nước chưasản xuất được

1.13.1.5.KẾT LUẬN

Qua phân tích các đặc điểm trên, xem xét các đặt điểm về kết cấu của công trình: nhịp cột của công trình không quá lớn, công trình không nằm trong khu vực hạn chế về chiều cao, cân nhắc về yếu tố kinh tế đồng thời để đơn giản choviệc thi công nên ta chọn phương án sàn sườn sử dụng cho công trình

1.13.2.HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH

- Nếu căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loạinhư sau:

o Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấulõi cứng và kết cấu ống

o Các hệ kết cấu hổn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách,kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

o Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầmtruyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình

- Trong đó kết cấu khung-vách là một hệ thống kết hợp giữa vách chịu tảitrọng ngang (và cũng chịu tải trọng đứng) với cột chịu tải trọng đứng Đây làloại kết cấu mà theo nhiều tài liệu nước ngoài đã chỉ ra rằng rất thích hợp chocác công trình cao tầng Hệ kết cấu cột-vách cứng kết hợp với hệ dầm sàn tạothành một hệ hộp nhiều ngăn có độ cứng không gian lớn, tính liền khối cao, độcứng phương ngang tốt khả năng chịu lực lớn, đặt biệt là tải trọng ngang Kếtcấu vách cứng có khả năng chịu động đất tốt Theo kết quả nghiên cứu thiệt hạicác trận động đất gây ra, ví dụ trận động đất vào tháng 2 năm 1971 ở Californiavà trận động đất tháng 12 năm 1972 ở Nicaragua, trận động đất năm 1977 ởRumani… cho thấy rằng công trình có kết cấu khung-vách cứng chỉ bị hư hỏngnhẹ trong khi các công trình có kết cấu khung thông thường bị hỏng nặng hoặcsụp đổ hoàn toàn Vì vậy, đây là giải pháp kết cấu được chọn sử dụng cho côngtrình

1.14.SƠ BỘ LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN CHÍNH

1.6.1 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN VÁCH CỨNG

Theo TCXD 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối:

- Khi thiết kế các công trình sử dụng vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang, phải bố trí ít nhất 3 vách cứng trong mọt đơn nguyên Trục của 3 vách này không gặp nhau tại một điểm

- Nên thiết kế các vách không thay đổi về độ cứng cũng như kích thước hình học

- Trong tính toán động đất, vách cứng thường được bố trí sao cho độ cứng của công trình theo hai phương bằng nhau hoặc gần bằng nhau để đảm bảo chịu tác động của động đất theo cả hai phương.

- Không nên chọn khoảng cách giữa các vách cứng và từ vách cứng tới biên quá lớn

- Vách cứng có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái, đồng thời để đảm bảo điều kiện độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của lõi nên chiều dày vách của lõi cứng sẽ không thay đổi theo suốt chiều cao nhà

- Chiều dày vách của lõi cứng được lựa chọn sơ bộ dựa vào chiều cao toà nhà,số tầng… đồng thời đảm bảo các quy định theo điều 3.4.1 TCXD 198:1997 như sau:

+ b≥150mm

+ b ≥1/20 chiều cao tầng

Chọn sơ bộ độ dày thành vách của lõi cứng là 300 mm thoả mãn các điều kiện nêu trên Các kích thước khác của lõi được thể hiện theo sơ đồ trang sau.Việc tính toán cụ thể xem bố trí hệ tường cứng như vậy có hợp lý không (bao gồm kiểm tra độ cứng hai phương, tính chu kì dao động, kiểm tra xem đó có phải là chu kì dao động hợp lý không, tính toán ổn định công trình như tính độ võng ở đỉnh, kiểm tra lật) sẽ được thực hiện trong chương tính toán tải trọng ngang công trình - tải trọng động đất -gió động và chương kiểm tra ổn định tổngthể công trình ở cuối phần kết cấu

1.6.2 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT

- Chọn sơ bộ tiết diện cột theo công thức

o Tầng 17 trở đi : không có cột C1

=> Tiết diện sơ bộ cột C2 ( số lượng: 4 cột)

o Tầng hầm -1-2-3 : 600x600(mm)

o Tầng 4 - 5 - 6 : 550x550(mm)

o Tầng 7 -8 - 9 : 500x500(mm)

o Tầng 10-11-12 : 450x450(mm)

o Tầng 13-14-15-16 : 400x400(mm)

o Tầng 17 trở đi : không có cột C2

=> Tiết diện sơ bộ cột C3 ( số lượng: 2 cột)

o Tầng 17 trở đi : không có cột C2

Từ các kích thước chọn sơ bộ, ta đưa vào mô hình công trình, chạy ETabs nhiều lần, điều chỉnh lại các kích thước cột theo yêu cầu độ cứng công trình và hàm lượng thép sơ bộ trong cột để quyết định chọn kích thước cột hợp lý

1.6.3 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN SÀN

Dùng hai loại ô sàn có kích thước (8.0x8.9) m và (5.0x5.6) m để chọn sơ bộ chiều dầy cho toàn bộ các ô còn lại (sở dĩ dùng hai loại kích thước ô sàn vì nếu

ta sử dụng ô sàn lớn nhất (8.0x8.9) m để chọn chiều dầy cho toàn sàn sẽ tạo nên sự lãng phí rất lớn)

- Chiều dày sàn được chọn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể

sơ bộ xác định chiều dày sàn theo công thức sơ bộ như sau:

1

45

1 40

Sơ bộ chọn hai loại bề dầy cho toàn sàn là hs1 = 12 cm và hs2 = 15 cm

Với chiều dày chọn sơ bộ trên đảm bảo cho sàn đáp ứng được các yêu cầu về công năng, cấu tạo, truyền lực và cả chống cháy trong công trình cao tầng

1.6.4 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN DẦM

- Theo điều 3.3.2 Cấu tạo khung nhà cao tầng - TCXD 198:1997 (phù hợp vớibiện pháp cấu tạo do Ủy ban bêtông Châu Âu qui định): dầm phải đủ độ dẻo vàcường độ cần thiết khi chịu tải trọng động đất:

Chiều rộng tối thiểu của dầm không chọn nhỏ hơn 200mm và tối đa khônghơn chiều rộng cột cộng với 1,5 lần chiều cao tiết diện Chiều cao tối thiểu tiếtdiện không nhỏ hơn 300mm Tỉ số chiều cao và chiều rộng tiết diện không lớnhơn 3

- Dùng hệ dầm với kích thước các dầm như sau:

+ Dầm chính:

Dầm chính 2 phương dọc, ngang có nhịp gần bằng nhau là 8.0m và 8.9m nên

ta dùng chung 1 tiết diện cho cả 2 phương

) ( 89 63 890 14

1 10

1

cm x

Dầm chính 2 phương dọc, ngang có nhịp gần bằng nhau là 5.0m và 5.6m nên

ta dùng chung 1 tiết diện cho cả 2 phương

) ( 56 40 560 14

1 10

1

cm x

+ Hệ dầm phụ chia nhỏ ô sàn:

Sơ bộ chọn hd = 40 cm

bdầm = (0,25  0,5)hd

Chọn bd = 20 cm

- Console và hệ dầm môi lấy tiết diện 20 x 30 và 20x40 cm

1.6.5 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN PHỤ

- Chọn cầu thang dạng bản có chiều dày 12cm, dầm thang (nếu có) 20x30cm

- Chọn hồ nước có chiều dày bản nắp 8cm, bản thành là 12cm, bản đáy là15cm Dầm nắp 20x40cm và 20x30cm, dầm đáy 20x40cm và 30x70cm

S5 S7

Ghi chú: Các tiết diện dầm bố trí sơ bộ trong hình vẽ chỉ căn cứ vào nhịp củadầm, trong quá trình chạy mô hình không gian bằng phần mềm ETabs 9.0.4 tuỳ vào độ cứng phân bố trong hệ khung vách, ta sẽ điều chỉnh lại kích thước tiết diện dầm cho phù hợp.

1.15.CÁC CHỈ TIÊU KIỂM TRA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

Kết cấu nhà cao tầng cần phải được tính toán kiểm tra về độ bền, biến dạng,ổn định tổng thể và ổn định cục bộ theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành Cụthể cần thoả mãn các yêu cầu sau đây:

+ Kiểm tra chuyển vị đỉnh:

Chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng tính theophương pháp đàn hồi phải thoả mãn điều kiện:

f/H  1/750 (kết cấu khung –vách)Với f và H là chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh kết cấu và chiều cao củacông trình

+ Kiểm tra ổn định chống lật:

Tỉ lệ giữa momen lật do tải trọng ngang gây ra phải thỏa mãn điều kiện sau:

cl l

M

M  1.5Trong đó Mcl ,Ml là momen chống lật và momen gây lật

+ Kiểm tra trượt:

- Điều kiện kiểm tra trượt như sau:

T<Ae.Rt

Trong đo ù T và Ae là lực trượt và tiết diện chịu trượt

+ Kiểm tra theo điều kiện trạng thái giới hạn I:

Tất cả các cấu kiện đều phải đảm bảo điều kiện bền, trạng thái ứng suấttrong cấu kiện phải bé hơn hoặc bằng ứng suất giới hạn cho phép Trạng tháiứng suất giới hạn ứng với lúc kết cấu không thể chịu lực được nữa vì bắt đầu bịphá hoại, bị mất ổn định, bị hỏng do mỏi Trạng thái giới hạn này được tínhtoán theo cường độ tính toán của vật liệu

+ Kiểm tra theo điều kiện trạng thái giới hạn II (về điều kiện sử dụng bình

thường):

Bao gồm các điều kiện sau:

 Kiểm tra theo điều kiện biến dạng: f ≤ fgh

Trong đó, f là biến dạng (độ võng, góc xoay, độ giãn…), cần phải kiểm trabiến dạng của các cấu kiện theo các Tiêu chuẩn xây dựng hiện hành, với fgh

được xác định Bảng 4-8 trong Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu Công Trình của Vũ

Mạnh Hùng

Đối với đất nền, phải đảm bảo điều kiện sức chịu tải

 Kiểm tra theo điều kiện hạn chế vết nứt: a ≤ agh

Trong đó, a là bề rộng khe nứt, với agh được xác định Bảng 4-8 Sổ Tay Thực

Hành Kết Cấu Công Trình của thầy Vũ Mạnh Hùng

Các trị số giới hạn trên được qui định để đảm bảo điều kiện làm việc bìnhthường của kết cấu, chúng thường được chọn phụ thuộc vào tính chất và điềukiện sử dụng của kết cấu, phụ thuộc vào điều kiện làm việc của con người, cuảthiết bị và cũng như phụ thuộc tâm lý con người và mỹ quan Về nguyên tắc,việc kiểm tra về biến dạng và khe nứt là cần thiết cho mọi kết cấu, nhưngthông thường nó cần hơn cho các kết cấu lắp ghép, kết cấu có dùng cốt thépcường độ tương đối cao hoặc kết cấu nằm trong môi trường làm việc bất lợi.Có thể không cần kiểm tra độ mở rộng khe nứt nếu theo kinh nghiệm thiếtkế và thực tế sử dụng kết cấu nếu biết chắc rằng bề rộng khe nứt của kết cấuđó ở mọi giai đoạn là không đáng kể, cũng có thể không cần kiểm tra nếu độcứng ở giai đoạn sử dụng là khá lớn

 Kiểm tra các điều kiện về nền móng:

Kiểm tra các điều kiện sau đảm bảo khả năng chịu lực và ổn định:

- Điều kiện về cường độ của đất nền dưới đáy móng (TTGH 1) nhằmđảm bảo trị số tính tính toán N của tải trọng theo tổ hợp bất lợi nhất xuống nềntheo hướng nào đó không vượt quá sức chịu tải của nền  theo hướng đó:

N

tc K





Trong đó : Ktc – Hệ số tin cậy

Khi thỏa mãn điều kiện thì nền không bị phá hoại do không đủ sức chịu tải và không bị mất ổn định như trượt theo bề mặt lớp đá, theo bề mặt lớp đất có độnghiêng lớn

- Điều kiện về biến dạng nền (TTGH 2): độ lún và độ chênh lún (độlún lệch)