Tính toán kết cấu công trình Nhà có 1 tầng hầm và 16 tầng nổi, trong đó có 1 tầng áp mái

Tính toán kết cấu công trình, Nhà có 1 tầng hầm, 16 tầng nổi, có 1 tầng áp mái

- Căn cứ vào các tiêu chuẩn, chỉ dẫn và tài liệu đợc ban hành.

- Căn cứ vào cấu tạo bêtông cốt thép và các vật liệu

II hệ kết cấu chịu lực

Nhà có 1 tầng hầm và 16 tầng nổi, trong đó có 1 tầng áp mái Do đó có 3 phơng án hệ kết cấuchịu lực có thể áp dụng cho công trình

2.2 Hệ kết cấu khung vách và lõi cứng kết hợp

Cho phép bố trí hệ khung 1 cách linh hoạt Tại các vị trí nh tờng ngăn, thang máy, thang bộ đợcbối trí lõi cứng kín hoặc hở Nh vậy hệ khung sẽ chịu tải trọng thẳng đứng theo diện truyền tải Có thểchịu 1 phần hay không chịu tải trọng ngang Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối u hoá cáccấu kiện, giảm bớt kích thớc cột, dầm, đáp ứng đợc yêu cầu của kiến trúc Hai hệ thống khung và lõi

đợc liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn Trong trờng hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn

2.3 Hệ kết cấu khung cứng

Đợc tạo thành bằng các thanh đứng và thanh ngang liên kết tại nút là liên kết cứng Các khungphẳng liên kết với các thanh dọc thành khung không gian Nhợc điểm của hệ khung cứng là có độcứng chống uốn nhỏ, nhng u điểm là chống xoắn tơng đối tốt Vì vậy khung thuần túy chỉ dùng khichiều cao không quá 40m Trên thực tế việc lựa chọn khung cứng thuần túy là ít gặp vì công trình luôn

có các bộ phận nh khu thang máy, thang bộ có thể bố trí vách và lõi cứng

Kết luận: Dựa vào đặc điểm của công trình có mặt bằng không đều đặn, chiều cao lớn ta sửdụng hệ kết cấu khung và lõi cứng

III phơng pháp tính toán hệ kết cấu

3.1 Sơ đồ tính

Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá của công trình, đợc lập ra chủ yếu nhằm hiện thực hoá khảnăng tính toán các kết cấu phức tạp Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máytính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phơng pháp tính toán công trình.Khuynh hớng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trờng hợp riêng lẻ đợc thay thế bằng khuynh hớngtổng quát hoá Đồng thời khối lợng tính toán số học không còn là một trở ngại nữa Các phơng phápmới có thể dùng các sơ đồ 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

Qua đánh giá đặc điểm của công trình, em xin chọn sơ đồ tính là sơ đồ không gian Sự làm việccủa vật liệu trong giai đoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke Xây dựng mô hình, tính toán tải trọng(gió động, động đất) và tính toán nội lực với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích kết cấu Etabs v9.5

3.2 Tải trọng và tổ hợp tải trọng

3.2.1 Tải trọng đứng

- Tải trọng tác dụng lên dầm do tờng xây trên dầm (110, 220, 330 mm) coi nh phân bố đều trêndầm Với các tờng có lỗ cửa thì tải phân bố trên tờng đợc nhân với hệ số 0,75.

3.2.2 Tải trọng ngang

- Gồm tải trọng gió tĩnh và gió động, theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 Dochiều cao công trình là H=56,9 m > 40m nên căn cứ Tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tảitrọng gió Tải trọng gió động đợc tính toán qui về tác dụng tập trung tại các mức sàn Tải trọng gió tĩnh

đợc quy về lực phân bố trên dầm biên công trình

- Tải trọng động đất đợc tính toán thành lực tập trung quy về mức tầng, theo TCXDVN 375-2006

- áp lực đất lên tờng tầng hầm tính toán quy đổi thành tải trọng ngang phân bố đều trên tờng tầnghầm, tính toán dựa vào đặc điểm, tính chất của loại đất đắp, chiều cao tờng và hoạt tải của ngời và xe

cộ bên ngoài công trính

3.2.3 Tổ hợp tải trọng

Việc tổ hợp tải trọng để xác định tất cả các trờng hợp chất tải có thể xảy ra (đồng thời hay không

đồng thời) gây nguy hiểm cho kết cấu Tổ hợp tải trọng là tổ hợp của các tải trọng cơ bản (tĩnh tải, hoạttải, tải trọng gió, động đất ) kèm theo các hệ số tổ hợp đợc quy định trong TCVN 2737-1995 Các tổhợp tải trọng đợc trình bày cụ thể ở phần Xác định tải trọng lên công trình

3.3 Nội lực và chuyển vị

Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng chơng trình tính kết cấu Etabs v9.5 Đây là một chơngtrình tính toán kết cấu nhà cao tầng rất mạnh hiện nay và đợc ứng dụng khá rộng rãi để tính toán KCcông trình Chơng trình này tính toán dựa trên cơ sở của phơng pháp phần tử hữu hạn, sơ đồ đàn hồi.Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phơng án tổ hợp tải trọng

3.4 Tính toán và cấu tạo cốt thép

Sử dụng chơng trình tự lập bảng tính MS EXCEL Chơng trình này có u điểm là tính toán đơngiản, dễ dàng kiểm soát kết quả và thuận tiện khi sử dụng

IV xác định sơ bộ kích thớc kết cấu công trình

1.Chọn kích thớc sàn.

Thiết kế sàn tầng điển hình theo 2 phơng án:

Phơng án sàn sờn toàn khối:

Chọn tính toán cho ô bản có kích thớc lớn và nguy hiểm nhất của các tầng) :

A Trong đó :

A – Diện tích tiết diện cột

N – Lực nén đợc tính toán gần đúng theo công thức

s

s q F m

N 

fs – diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

ms – số sàn phía trên tiết diện đang xét

q – tải trọng tơng đơng tính trên mỗi mét vuông mặt sàn trong đó gồm tải trọng thờngxuyên và tải trọng tạm thời trên bản sàn, trọng lợng dầm, cột đem tính ra phân bố đều trênsàn Để đơn giản cho tính toán và theo kinh nghiệm ta tính N bằng cách ta cho tải trọng phân

bố đều lên sàn là q =8 (kN/m2)

Rb – Cờng độ chịu nén của vật liệu làm cột Bêtông cột có cấp bền B25, có Rbn  14 , 5MPa

k: Hệ số

1 , 1 9 , 0

5 , 1 2 , 1

Kiểm tra điều kiện cột về độ mảnh

Kích thớc cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh đợc hạn chế nh sau:

0 0

Vậy cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định

 Vậy cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định

Kiểm tra điều kiện cột về độ mảnh

Kích thớc cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh đợc hạn chế nh sau:

0 0

Vậy cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định

 Vậy cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định

1 tĩnh tải phân bố đều trên một đơn vị diện tích sàn

Tĩnh tải tác dụng lên sàn mái

TÜnh t¶i c¸c líp sµn cÇu thang:

TÜnh t¶i t¸c dông lªn b¶n thang bé C¸c líp

2 Trọng lợng tờng ngăn và tờng bao che

Tờng bao chu vi nhà dày 220, tờng nhà vệ sinh và tờng nội bộ trong các phòng dày 110 đợc xâybằng gạch rỗng có  = 15 kN/m3

Trọng lợng tờng ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng lên 1 m dài tờng

Chiều cao tờng đợc xác định : ht = H – hd

Trong đó :

ht : Chiều cao của tờng

H : chiều cao của tầng nhà

hd : chiều cao dầm trên tờng tơng ứng

Và mỗi bức tờng cộng thêm 3cm vữa trát ( 2 bên ): có  = 18kN/m3)

Ngoài ra khi tính trọng lợng tờng 1 cách gần đúng ta coi tờng xây đặc( không trừ đi lỗ cửa và các cửa

sổ ) Kết quả tính toán khối lợng( kN/m) trên các loại dầm đợc thể hiện qua bảng 4 2.1 Trọng lợng tờng ngăn và tờng bao che tầng hầm

2.2 Trọng lợng tờng ngăn và tờng bao che tầng 1

Träng lîng têng ng¨n vµ têng bao che tÇng 3  15

STT VËtliÖu ChiÒu dµy(m) (m)L (m)H (kN/m3) n gtcm) (kN/ gtt m)(kN/ Qtc (KN) Qtt (KN)

H : ChiÒu cao cña tÇng nhµ

n gtc gtt Qtc Qtt(kN/m 3 ) (kN/m) (kN/m) (kN) (kN)

Căn cứ vào Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737- 1995 về tải trọng và tác động

Ta có: Địa điểm xây dựng thuộc vùng II-B, có W0=0,95 kN/m2

Công trình có độ cao từ cốt 0.00 đến đỉnh mái tum là 56,9m (không kể phần dàn mái đặt ở độ cao2,5m so với sàn mái) nên ngoài phần tĩnh của gió cần phải xét đến phần động của tải trọng gió

2.1.1 Tải trọng gió tĩnh

 Giá trị tiêu chuẩn của gió phân bố đều trên diện tích đợc xác định theo công thức

tc d,h

W = W0.K.C  Giá trị tính toán của phần gió tĩnh phân bố trên diện tích đợc xác định theo công thức

tt

d,h

W = n.W0.K.C

Trong đó:

n - hệ số vợt tải lấy n=1,2 lấy theo TCVN 2737 -95

W0=0,95 kN/m2 - giá trị của áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng gió K- hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 TCVN 2737-95

C - hệ số khí động lấy theo bảng 6 TCVN 2737-95

Cđ= +0,8 phía đón gió

Ch= - 0,6 phía khuất gió

 Giá trị tiêu chuẩn của gió phân bố theo chiều dài đợc xác định theo công thức

Phía gió đẩy : tc

 Giá trị tính toán của gió phân bố theo chiều dài đợc xác định theo công thức

Phía gió đẩy : tt

d

q = tt d

W h (kN/m)iPhía gió hút : tt

h

q = tt h

- ở cột (4) : Z0 là cao trình cos sàn tầng j so với cos mặt đất Z0 dùng để tra bảng xác định

hệ số K ở cột (6)

- ở cột (5) : là diện truyền tải trọng gió vào 1 mức sàn, lấy bằng trung bình cộng chiều cao tầng trên và dới mức sàn đó Riêng sàn tầng 16 (mái) có diện truyền tải của một nửa tầngdới nó và tờng xây bao xung quanh nhà cao 1m.

2.1.2 Tải trọng gió động

Cơ sở tính toán

Bản chất của thành phần động có 2 thành phần:'' xung của vận tốc gió'' và ''lực quán tính của

công trình'' gây ra Các thành phần này làm tăng thêm tác dụng của tải trọng gió lên công trình do

dao động, xét đến ảnh hởng của lực quán tính sinh ra do khối lợng tập trung của công trình khi dao

động bởi các xung của luồng gió

 Tuỳ 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 đến tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc với cả lựcquán tính của công trình

 Mức độ nhạy cảm đợc đánh giá qua tơng quan giữa giá trị cấc tần số dao động riêng cơ bản củacông trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số giới hạn fL (bảng - 2 TCVN 2737-1995)

Với công trình đang tính toán ta xác định đợc: fL = 1,3 (Hz) và  = 0,3

2.1.2.1 Xác định chu kì, tần số dao động riêng của công trình

Việc xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió phụ thuộc vào tần số dao độngcủa công trình

Tiến hành giải bài toán dao động riêng: mô hình kết cấu trong Etabs version 9.5 sẽ tự độngtính toán khối lợng bản thân của cấu kiện Ta tiến hành tính toán phần khối lợng phụ thêm cho từngtầng để nhập vào gồm có:

 Hoạt tải đứng với hệ số chiết giảm 0,5

 Khối lợng các lớp trát, bêtông chống thấm, khối lợng tờng xây …

Ta có bảng kết quả tính toán dao động của công trình nh sau :

Bảng 7 : Tính toán dao động công trình theo các phơng

2.1.2.2 Tính toán khối l ợng các tầng tham gia dao động

Khối lợng các tầng có thể đợc tính dựa trên tĩnh tải và hoạt tải đứng tiêu chuẩn (đã xác định ởphần trên) theo công thức MjGtcj 0,5.Pjtc Tuy nhiên sau khi nhập các tải trọng nói trên vào môhình Etabs v9.5 ta có thể xuất ra bảng khối lợng các tầng tham gia dao động nh sau :

2.1.2.3 Tải trọng gió động tác dụng theo ph ơng X

Ta chọn đợc 3 dạng dao động riêng cơ bản theo phơng X nh sau:

 Dạng dao động riêng 1: Mode 1 với  

Vì tần số dao dộng cơ bản theo phơng X : f1 < fL =1,3(Hz)< f4< f7 theo TCVN 2737-1995 việc xác

định thành phần động của tải trọng gió cần xét đến ảnh hởng của dạng dao động cơ bản 1 Ta tính

toán với dạng dao động thứ nhất, ứng với mode 1 với  



 

Trong đó:  - hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1,2

W0 - giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió

Hệ số động lực i tra ở biểu đồ quan hệ với i (Điều 6.13.2 TCVN 2737-1995) ứng với đờngcong 1 ( = 0,3) Tra biểu đồ ta đợc :  1 1,75

b Xác định  i

 Mj: khối lợng tập trung của phần công trình thứ j,

 yji - dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao

động thứ i, không thứ nguyên (Xác định giựa vào chuyển vị ngang của dạng dao

Dj, hj - Bề rộng và chiều cao của mặt đón gió ứng với phần thứ j

 - hệ số tơng quan không gian áp lực động của tải trọng gió đợc xác địnhphụ thuộc vào tham số , và dạng dao động (Tra bảng 10 trong TCVN2737-1995)

W

2

(kN / m )

tc j

- ở cột (2) : Z0 là cao trình cos sàn tầng j so với cos mặt đất Z0 dùng để tra bảng xác định

hệ số  ở cột (3) (Tra bảng 8 trong TCVN 2737-1995 với địa hình B)

- ở cột (7) : Bề rộng công trình ở mức sàn tầng j

Dịch chuyển ngang tỉ đối theo phơng X (yji1)

b Xác định thành phần động của tải trọng gió theo ph ơng X

Từ giá trị đã tính Mj, i, i, yji ta xác định gía trị tính toán thành phần động của gió:

p( ji) j i i ji

W M y 

Với:  =1,75;  = 11,1

: hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian (Bảng12 -TCVN 2737 - 1995) Giả địnhcông trình sử dụng trong 50 năm,  lấy bằng 1,0.

 = 1,2 : hệ số vợt tải

Bảng 18 :Tính tải trọng gió động theo phơng X tác dụng lên công trình

2.1.2.4 Tải trọng gió động tác dụng theo ph ơng Y

Ta chọn đợc 3 dạng dao động riêng cơ bản theo phơng Y nh sau:

 Dạng dao động riêng 1: Mode 2 với  

Vì tần số dao dộng cơ bản theo phơng Y : f2 < fL = 1,3 (Hz) < f5 < f8 , theo TCVN 2737-1995 việc

xác định thành phần động của tải trọng gió chỉ cần xét đến ảnh hởng của dạng dao động cơ bản 1 Ta

tính toán với dạng dao động thứ 1, ứng với mode 2 với  

i là hệ số động lực với dạng dao động thứ i phụ thuộc vào độ giảm lôga của dao động  = 0,3

i

i

10 .W940.f



 

Trong đó:  - hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1,2

W0 - giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió

 Mj: khối lợng tập trung của phần công trình thứ j,

 yji - dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao

động thứ i, không thứ nguyên (Xác định giựa vào chuyển vị ngang của dạng dao

Dj, hj - Bề rộng và chiều cao của mặt đón gió ứng với phần thứ j

 - hệ số tơng quan không gian áp lực động của tải trọng gió đợc xác địnhphụ thuộc vào tham số , và dạng dao động (Tra bảng 10 trong TCVN2737-1995)

W

2

(kN / m )

tc j

- ở cột (2) : Z0 là cao trình cos sàn tầng j so với cos mặt đất Z0 dùng để tra bảng xác định

hệ số  ở cột (3) (Tra bảng 8 trong TCVN 2737-1995 với địa hình B)

12 1.50E-04 74.023 23924.12 1.11E-02 5.38E-04 2.13E+01

b Xác định thành phần động của tải trọng gió theo ph ơng Y

Từ giá trị đã tính Mj, i, i, yji ta xác định gía trị tính toán thành phần động của gió:

2.2 Tải trọng động đất

2.2.1 Khái niệm

Động đất là hiện tợng rung động đột ngột mạnh của vỏ trái đất do sự dịch chuyển các mảngthạch quyển hoặc các đứt gãy trong vỏ trái đất và đợc truyền qua những khoảng cách lớn dới cácdạng dao động đàn hồi Động đất chủ yếu liên quan với nội lực kiến tạo Đại đa số động đất xảy ra ở

đới hút chìm các mảng thạch quyển hoặc ở dọc các đứt gãy sâu Nhng cũng có loại động đất dongoại lực nh sự trợt lở đất đá với khối lợng lớn hoặc sự mất cân bằng trọng lực ở những nơi có hồ chứanớc lớn và sâu nhân tạo Nơi phát sinh dịch chuyển của động đất đợc gọi là chấn tiêu hoặc lò động

đất Nối tâm trái đất với chấn tiêu qua lên mặt đất, đờng này gặp mặt đất tại nơi đợc gọi là chấn tâm.Khoảng cách từ chấn tâm đến chấn tiêu đợc gọi là độ sâu chấn tiêu, ký hiệu là H Khoảng cách từchấn tiêu đến trạm quan sát (trạm đặt máy hay chân công trình) đợc gọi là tiêu cự , khoảng cách từchấn tâm đến trạm quan sát gọi là tâm cự D Cờng độ động đất ở mặt đất xác định theo thang động

đất hoặc bằng đại lợng manhitut (magnitude )

Động đất trên thế giới thờng tập trung ở hai đới: đới vòng quanh Thái Bình Dơng và đới ĐịaTrung Hải qua Himalaya vòng xuống Malaixia Hai đới này cũng là nơi tập trung nhiều núi lửa đã tắt

và đang hoạt động Động đất ở Chilê 1960 là động đất mạnh nhất ( 8,9 độ Richter) có năng lợng lớngấp trăm lần năng lợng quả bom nguyên tử đã nổ ở Hirosima Tại Việt nam, động đất chủ yếu tậptrung ở phía trũng Hà Nội, dọc theo sông Hồng, sông Chảy, sông Đà, sông Cả, ven biển Nam Trung

bộ Động đất ở Điện Biên Phủ (1-11-1935) đạt tới 6,75 độ Richter, cấp 8-9 thang động đất, độ sâuchấn tiêu là 25 km Động đất ở Tuần Giáo (Lai Châu), xảy ra ngày 24-6-1989 đạt 6,7 độ Richter, cấp8-9 , độ sâu chấn tiêu là 23 Km

Nhiều nguyên nhân của sự phát sinh ra khối năng lợng gây ra động đất nh hang động bị xập,các mảnh thiên thạch va vào trái đất, các vụ thử bom hạt nhân ngầm dới đất, nhng nguyên nhân cơbản là sự chuyển động tơng hỗ không ngừng của các khối vật chất nằm sâu trong lòng đất để thiết lậpmột thế cân bằng mới , thờng đợc gọi là vận động kiến tạo Động đất xảy ra do hậu quả của vận độngkiến tạo đợc gọi là động đất kiến tạo Theo thống kê, 95% các trận động đất trên thế giới có liên quantrực tiếp đến vận động kiến tạo

Theo thuyết kiến tạo vỏ trái đất, thạch quyển là lớp cứng đợc tạo chủ yếu là các quần thể đágiàu nguyên tố Si và Mg nên gọi tắt là Sima còn bên trên nó đợc gắn các lục địa rải rác do các quầnthể đá giàu chất Si và Al nên gọi tắt là Sial tạo nên Bề dày thạch quyển khoảng 70 km ở biển và 140

km dới các lục địa Tuy bao trùm toàn bộ vỏ trái đất nhng thạch quyển không phải là lớp có bề dày

đồng đều mà có dạng kiến trúc phân mảng bởi các vết đứt sâu xuyên thủng Dới thạch quyển là lớpdung nham lỏng, dẻo ở nhiệt độ cao Thực tế này làm cho các mảng có sự chuyển dịch tơng đối vớinhau và dĩ nhiên những lục địa bám trên mình nó cũng dịch chuyển theo (thuyết lục địa trôi nổi) Ngàynay tồn tại 11 vĩ mảng mang tên á Âu, ấn úc, Thái bình dơng, Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Phi, Nam Cực,Philippin, Cocos, Caribê và Nazca Các mảng lớn lại đợc phân chia thành các mảng nhỏ qua các vết

đứt gãy nông hơn

Có 5 dạng chuyển động tơng đối giữa các mảng khi động đất là các mảng tách xa nhau ra,các mảng dũi ngầm xuống sâu, các mảng trờn lên nhau, các mảng va vào nhau, các mảng rúc đồngquy vào nhau Trong 5 loại này, các chuyển động dũi và trờn tạo động đất mạnh hơn cả

2.2.2.Các phơng pháp xác định tải động đất

- Phơng pháp động lực: xác định trực tiếp trạng thái ứng suất - biến dạng các kết cấu chịu tải từcác gia tốc do ghi đợc chuyển động của nền đất khi động đất xảy ra Việc xác định còn cần đến cácphần mềm chuyên dụng

đất theo phơng pháp này tơng đối đơn giản và đã đợc sử dụng vào thiết kế các công trình trong và ngoài nớc, trong đó có tiêu chuẩn của CHLB Nga và của Hoa Kỳ.

2.2.3 Tính toán tải động đất tác dụng lên công trình

Tải động đất đợc tính toán theo tiêu chuẩn TCXDVN 375: 2006

Vì công trình không thỏa mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo chiều cao trong điều 4.2.3.3



0,20 L





Do vậy ta lựa chọn phơng pháp “Phân tích phổ phản ứng dạng dao động” để xác định tải trọng

động đất tác dụng lên công trình

Công trình đợc xây dựng ở quận Cầu Giấy – Thành phố Hà Nội, nền đất công trình thuộc loại C,

có các giá trị của phổ phản ứng mô tả đàn hồi nh sau:

g = Q L S (T )j ji d i Trong đó :

 Q : Trọng lợng của bậc tự do j, xác định theo TCXDVN 375 – 2006 nh sau :j

Hệ số  cho các tầng đợc sử dụng đồng thời là 0,8

và trọng lợng của bậc tự do j cho trong bảng 19 sau :

 

2 i d

T : Chu kì dao động dạng thứ i của hệ

S ,T , B T , C T xác định theo bảng 3.2 TCXDVN 375 – 2006 với đất nền loại C nh bảng 20D :

T : Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

TD : Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phảnứng

S : Hệ số nền

q = 3,9 :Hệ số ứng xử ( Đối với nhà nhiều tầng, nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp vách) tơng đơng khung

(khung-b/ Xác định số dạng dao động cần tính toán theo mỗi ph ơng

Ta phải xét tới phản ứng của tất cả các dạng dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổngthể của nhà Điều này đợc thực hiện nếu thoả mãn đợc một trong hai điều kiện sau:

+ Tổng khối lợng hữu hiệu của các dạng dao động đợc xét chiếm ít nhất 90% tổng khối lợng của kếtcấu

+ Tất cả các dạng dao động có khối lợng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng khối lợng đều đợc xét đến

Bảng 21 : Xác định tỉ lệ phần trăm trọng lợng tham gia vào các dao động

+) Trọng lợng hữu hiệu của các dao động theo phơng X:

Đối với phơng Y có dao động 2 ( mode2) có trọng lợng hữu hiệu >90%W y

Nh vậy ta cần tính toán tải trọng động đất cho các dạng dao động sau :

Vậy S T  0,022d 1

- Dạng dao động thứ 3 : T3 = 1,268 s ta có TC = 0,6s <T3 < TD = 2s

F (T ).W , Với:

2

, 1

,

2 , , 1

.

n

x i j

j

X W

Q : Trọng lợng tập trung tại tầng thứ j của công trình.

Tác động động đất phải đợc xác định bằng cách đặt các lực ngang Fi vào tất cả các tầng:

, , 1

16 23436.88 -0.0083 -194.526 1.614567 276778.7 5701.642 668.7534

e/ Tổ hợp các phản ứng dạng dao động

Phản ứng ở 2 dạng j và k đợc xét đến có thế xem là độc lập với nhau, nếu các chu kì Tj và Tk

thỏa mãn điều kiện : Tj  0,9.Tk Căn cứ vào bảng các dạng dao động theo X và Y đợc tính toán thì

ta có thể coi các dạng dao động đó là độc lập với nhau Khi đó giá trị lớn nhất của hệ quả động đất ( ở

đây là lực động đất ) có thể lấy bằng :

k 2

bày việc tính toán áp lực đất lên tờng tầng hầm trong trờng hợp không xét đến độ cứng của tờng, coi ờng là tuyệt đối cứng Lúc này chỉ xét tới áp lực đất ở trạng thái giới hạn, đó là áp lực đất chủ động áp lực đất phân bố theo quy luật tuyến tính có dạng hình tam giác.

t-Mực nớc ngầm xuất hiện dới chân tờng tầng hầm Lớp đất đắp gây áp lực lên tờng là loại đất có dung trọng tự nhiên = 20 kN/m Trên mặt đất lấy hoạt tải do xe cộ và ngời đi lại là q = 20 kN/3 m 2

Khi tính toán ta quy đổi thành lớp đất tơng đơng có chiều cao h = td  



1

Tờng tầng hầm cao H = 2,9m , cos mặt đất tự nhiên bên ngoài nhà là -2.0m.t

Công thức xác định hợp lực của áp lực đất lên tờng tầng hầm :

2 TH2 = TT + GX1 (Tĩnh và Động) (gió cùng chiều dơng với trục X)

3 TH3 = TT + GX2 (Tĩnh và Động) (gió ngợc chiều dơng với trục X)

4 TH4 = TT + GY1 (Tĩnh và Động) (gió cùng chiều dơng với trục Y)

5 TH5 = TT + GY2 (Tĩnh và Động) (gió ngợc chiều dơng với trục Y)

I kiểm tra chuyển vị đỉnh

Các tải trọng tiêu chuẩn đã xác định đợc nhập vào mô hình công trình trên Etabs.

Ta lấy kết quả chuyển vị của tầng trên cùng (Diaphragm 17) theo 2 phơng nh bảng sau :

Bảng 36Trong đó: S ,x S là chuyển vị ngang của tâm Diaphragm 16 theo 2 phơng X và Yy

X X

SyH

Y

SyH

 Với H = 66,8 (m) : Độ cao tầng 17 (mái) so với mặt móng

Điều kiện kiểm tra :

X X

Y Y

HS750HS750

- Trờng hợp 1:

o Mômen gây lật quanh trục X và Y (trục A-A và trục 1-1) do gió (Tĩnh và động)

ph-ơng Y,X gây ra

o Mômen chống lật quanh trục X và Y do tĩnh tải và hoạt tải đứng (khối lợng tầng xác

định bằng cách xuất kết quả tự dồn từ Etabs trong trờng hợp khai báo Mass Sourcegồm 0,9.Tĩnh tải + 0,5.Hoạt tải) Cánh tay đòn lần lợt là tọa độ theo phơng y (YCM)

và toạ độ theo phơng X (XCM) của tâm khối lợng các tầng

- Trờng hợp 2:

o Mômen gây lật quanh trục X và Y (trục A-A và trục 1-1) do tải động đất phơng Y,Xgây ra

o Mômen chống lật quanh trục X và Y do tĩnh tải và hoạt tải đứng (khối lợng tầng xác

định bằng cách xuất kết quả tự dồn từ Etabs trong trờng hợp khai báo Mass Sourcegồm 0,9.Tĩnh tải + 0,5.Hoạt tải) Cánh tay đòn lần lợt là tọa độ theo phơng y (YCM)

và toạ độ theo phơng X (XCM) của tâm khối lợng các tầng

Bảng 37 : khối lợng các tầng và toạ độ tâm khối lợng

Bang 39 : Tải trọng gió tĩnh và động trên từng mức tầng

Tầng

tt j,X,YW

(T)

tt pj,Y

W

(T)

tt pj,X

W

(T)

tt j,YP

(T)

tt j,XP

(T)

tt j,XP

(T)



tt tt L,X j,Y

(Tm)



tt tt L,Y j,X

Xét công trình chịu tác dụng của tải động đất ngợc chiều với phơng Y (Gây lật quanh trục A-A)

và ngợc chiều với phơng X (gây lật quanh trục 1-1)

và 1,5.ML,Y 1,5.MLj,Y< MG,Y MGj,Y

Vậy công trình đảm bảo điều kiện chống lật do tải trọng động đất

Ch ơng iv : Xác định nội lực VÀ Tính toán cốt thép

Các tải trọng tính toán đã xác định đợc nhập vào mô hình công trình trên Etabs.v9.5 Việc tínhtoán nội lực và báo cáo kết quả do máy tính thực hiện

Cốt thép khung đợc tính toán bằng phần mềm RDW theo TCXDVN 356 - 2005 dựa trên nội lực

do các trờng hợp tải trọng đợc xuất ra từ phần mềm Etabs v9.14

Ta xét các tổ hợp nội lực sau

1 TH1 = TT + HT

2 TH2 = TT + GX1 (Tĩnh và Động) (gió cùng chiều dơng với trục X)

3 TH3 = TT + GX2 (Tĩnh và Động) (gió ngợc chiều dơng với trục X)

4 TH4 = TT + GY1 (Tĩnh và Động) (gió cùng chiều dơng với trục Y)

5 TH5 = TT + GY2 (Tĩnh và Động) (gió ngợc chiều dơng với trục Y)

5.1.1: Phơng án sàn sờn toàn khốI BTCT :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm chính phụ và bản sàn

- Ưu điểm: Lý thuyến tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện, thi công đơn giản, đợc sửdụng phổ biến ở nớc ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn phơng tiệnthi công Chất lợng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công trớc đây

- Nhợc điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vợt khẩu độ lớn, hệ dầm phụ bố trínhỏ lẻ với những công trình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấphoặc phải nâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang Không gian kiếntrúc bố trí nhỏ lẻ, khó tận dụng Quá trình thi công chi phí thời gian và vật liệu lớn cho công tác lắpdựng ván khuôn

5.1.2 : Phơng án sàn ô cờ BTCT :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phơng, chia bản sànthành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm vào khoảng

3 m Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm không gian sử dụng trong phòng

- Ưu điểm : Tránh đợc có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm đợc không gian sử dụng và có kiếntrúc đẹp , thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn nh hội trờng,câu lạc bộ Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện cho bố trí mặt bằng

- Nhợc điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố tríthêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không tránh đợc những hạn chế do chiều cao dầm chính phảilớn để giảm độ võng Việc kết hợp sử dụng dầm chính dạng dầm bẹt để giảm chiều cao dầm có thể đ-

ợc thực hiện nhng chi phí cũng sẽ tăng cao vì kích thớc dầm rất lớn

5.1.3 : Phơng án sàn không dầm ứng lực trớc :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có mũ cột hoặc không)

- Ưu điểm: