Trong hội thảo quốc tế tổ chức tại Moskva (1971), Ủy ban quốc tế về nhà cao tầng đã đưa ra định nghĩa: Một công trình xây dựng được xem là nhà cao tầng ở tại một vùng hay một thời kì nào đó nếu chiều cao của nó quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường khác.Nhà cao tầng là một dạng công trình lớn và phức tạp. Thiết kế và xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm, liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau.
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU I.1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ NHÀ CAO TẦNG I.1.1 Định nghĩa Trong hội thảo quốc tế tổ chức Moskva (1971), Ủy ban quốc tế nhà cao tầng đưa định nghĩa: Một công trình xây dựng xem nhà cao tầng vùng hay thời kì chiều cao định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thông thường khác Nhà cao tầng dạng cơng trình lớn phức tạp Thiết kế xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi kiến thức kinh nghiệm, liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác Nhà cao tầng có số đặc điểm sau: Số lượng tầng nhiều, tải trọng thân tải trọng sử dụng lớn, cơng trình xây dựng mặt diện tích nhỏ Điều dẫn đến vấn đề liên quan đến móng Đa số cơng trình sử dụng giải pháp móng sâu Nhà cao tầng thường nhạy cảm với độ lún lệch móng, làm ảnh hưởng đến làm việc trạng thái ứng suất biến dạng cơng trình Cơng trình có chiều cao lớn, tác dụng tải trọng ngang, tải trọng lệch, biến thiên nhiệt độ đáng kể Do đó, việc chọn giải pháp kết cấu, kích thước cấu kiện có ảnh hưởng nhiều đến độ bền, độ ổn định, tính chống lật cơng trình Sự phân bố độ cứng dọc theo chiều cao nhà ảnh hưởng đến dao động thân, mà dao động thân lại ảnh hưởng đến tác dụng tải trọng, nội lực, chuyển vị tòa nhà Để giảm dao động khơng tìm cách phân bố khối lượng hợp lý mà cần phải tìm cách giảm thiểu khối lượng tham gia dao động Nhà cao tầng thường có điều kiện thi cơng phức tạp, quy trình thi cơng nghiêm ngặt u cầu độ xác cao Do yêu cầu trình độ kỹ thuật, máy móc, thiết bị thi cơng, tổ chức thi cơng đòi hỏi cao so với cơng trình xây dựng thông thường khác Về mặt sử dụng yêu cầu sử dụng vệ sinh mơi trường, thơng gió, nước… khác xa so với cơng trình khác I.1.2 Giải pháp hệ kết cấu chịu lực a) Các dạng kết cấu Kết cấu khung Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột dầm vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Loại kết cấu có ưu điểm có khơng gian lớn, bố trí mặt linh hoạt, Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp đáp ứng đầy đủ u cầu sử dụng cơng trình, nhiên độ cứng ngang nhỏ, khả chống lại tác động tải trọng ngang kém, hệ dầm thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công sử dụng tăng chiều cao nhà Các cơng trình sử dụng kết cấu khung thường cơng trình có chiều cao không lớn, với khung BTCT không 20 tầng, với khung thép không 30 tầng Kết cấu vách cứng Kết cấu vách cứng hệ thống vách vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Loại kết cấu có độ cứng ngang lớn, khả chống lại tải trọng ngang lớn Tuy nhiên, khoảng cách tường nhỏ nên việc sử dụng khơng gian mặt cơng trình bị hạn chế Ngồi kết cấu vách cứng có trọng lượng lớn, độ cứng kết cấu lớn nên tải trọng động đất tác động lên cơng trình lớn đặc điểm bất lợi cho cơng trình chịu tác động động đất Loại kết cấu sử dụng nhiều cơng trình nhà ở, cơng sở, khách sạn Kết cấu lõi cứng Kết cấu lõi cứng hệ kết cấu bao gồm hay nhiều lõi bố trí cho tâm cứng gần trọng tâm tốt Các sàn đỡ hệ dầm công xôn vươn từ lõi cứng Kết cấu ống Kết cấu ống hệ kết cấu bao gồm cột dày đặc đặt toàn chu vi cơng trình liên kết với nhờ hệ thống dầm ngang Kết cấu ống làm việc nói chung theo sơ đồ trung gian sơ đồ công xôn sơ đồ khung Kết cấu ống có khả chịu tải trọng ngang tốt, sử dụng cho cơng trình cao đến 60 tầng với kết cấu ống BTCT 80 tầng với kết cấu ống thép Nhược điểm kết cấu loại cột biên bố trí dày đặc gây cản trở mỹ quan điều kiện thơng thống cơng trình b) Các dạng kết cấu hỗn hợp Kết cấu khung - giằng Kết cấu khung – giằng hệ kết cấu kết hợp khung vách cứng, lấy ưu điểm loại bổ sung cho nhược điểm loại Cơng trình vừa có khơng gian sử dụng tương đối lớn, vừa có khả chống lực ngang tốt Vách cứng kết cấu bố trí đứng riêng, lợi dụng tường thang máy, thang bộ, sử dụng rộng rãi loại cơng trình Kết cấu ống – lõi Kết cấu ống làm việc hiệu bố trí thêm lõi cứng khu vực trung tâm Các lõi cứng khu vực trung tâm vừa chịu lượng lớn tải trọng đứng vừa chịu lượng lớn tải trọng ngang Xét độ cứng theo phương ngang kết cấu ống có độ cứng Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp lớn nhiều so với kết cấu khung Lõi cứng ống tường cứng liên kết với tạo thành lõi ống có kích thước nhỏ ống ngồi Trường hợp thứ gọi kết cấu ống ống Tương tác ống ống ngồi có đặc thù giống tương tác ống lõi cứng trung tâm Kết cấu ống tổ hợp Trong số nhà cao tầng, ngồi kết cấu ống người ta bố trí thêm dãy cột dày phía để tạo thành vách theo phương Kết tạo dạng kết cấu giống hộp gồm nhiều ngăn có độ cứng lớn theo phương ngang Kết cấu tạo theo cách gọi kết cấu ống tổ hợp Kết cấu ống tổ hợp thích hợp cho cơng trình có mặt lớn chiều cao lớn Kết cấu ống tổ hợp có nhược điểm kết cấu ống, ngồi ra, có mặt vách bên nên phần ảnh hưởng đến công sử dụng cơng trình Hình 1: Các hệ thống cấu trúc nhà cao tầng I.1.3 Lựa chọn vật liệu Lựa chọn vật liệu xây dựng đóng vai trò quan trọng việc xác định giải pháp kết cấu hợp lý cho cơng trình Hiện nay, điều kiện xây dựng nước ta, tòa nhà cao tầng chủ yếu sử dụng bê tơng cốt thép tồn khối đổ chỗ Với vật liệu này, người ta thấy khối lượng tham gia dao động lớn, hình dáng kiến trúc nặng nề, giải pháp móng phức tạp, khó khăn việc đáp ứng yêu cầu kiến trúc thi cơng Trong đó, vật liệu thép lại có đặc tính phù hợp giải tốt vấn đề nêu Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp Đối với nhà cao tầng, nội lực cột lớn, sử dụng khung thép có lợi khung bê tơng Tính biến dạng thép vượt trội so với bêtơng, làm tăng khả phân tán lượng kết cấu trình dao động Thép vật liệu lý tưởng, đồng đẳng hướng Tính chất hạn chế tách thớ, làm giảm tiết diện cấu kiện trình chịu lực Mặt khác phù hợp với lý thuyết tính tốn sức bền vật liệu, tránh việc sử dụng hệ số gần sử dụng vật liệu bêtông Không vậy, việc sử dụng vật liệu thép đơn giản hóa đáng kể giải pháp thi cơng Các cấu kiện chế tạo sẵn với độ xác cao nhà máy, vận chuyển đến nơi thi công, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công tiết kiệm vật liệu nhân công Bên cạnh đó, thép loại vật liệu cản trở ý đồ kiến trúc, tạo nhịp lớn, thơng thống Kết cấu thép đẹp mang tính thẩm mỹ cao Bên cạnh đó, sử dụng vật liệu thép có số nhược điểm: Bị ăn mòn: Thép dễ bị ăn mòn mơi trường khơng khí ẩm bị xâm thực Từ ăn mòn phá hoại tiết diện có diễn vài ba năm Chi phí bảo dưỡng kết cấu thép lớn Chịu lửa kém: Dù không cháy thép biến dạng dẻo nhiệt độ khoảng 5006000C, khả chịu lực kết cấu bị sụp đổ Đây nhược điểm lớn kết cấu thép Trong trình thiết kế sử dụng cần lưu ý đến nhược điểm tìm biện pháp hợp lý để khắc phục Hiện nay, việc sử dụng lớp bêtơng chống cháy bọc ngồi kết cấu thép sử dụng phổ biến mang lại hiệu cao I.2 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN Cấu trúc tòa nhà bao gồm hai hệ thống: Hệ thống chịu tải trọng theo phương thẳng đứng: cột, móng… Hệ thống chịu tải trọng theo phương ngang: vách, giằng… I.2.1 Hệ thống chịu tải trọng ngang Đối với cơng trình nhà cao tầng có chiều cao 40m, giải pháp hệ thống chịu tải trọng ngang hợp lý là: Hệ giằng-lõi Hệ khung-lõi Hệ khung Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp Hình 2: Chuyển vị đỉnh số kết cấu I.2.2 Hệ thống chịu tải trọng đứng a) Cột Cột cấu kiện hệ kết cấu Trong nhà cao tầng, cột chủ yếu chịu nén, số trường hợp có momen uốn theo phương hai phương Việc chọn tiết diện cột không vào yêu cầu chịu lực mà vào khả gia công, chế tạo, cách liên kết cấu kiện khác vào cột để đạt hiệu chịu lực tốt nhất, tiết kiệm không gian, giá thành rẻ Một số dạng cột thường sử dụng nhà cao tầng: Cột bê tông cốt thép đổ chỗ: Đây loại cột sử dụng nhiều thi công xây dựng nhà cao tầng Việt Nam Ưu điểm loại cột chịu tải trọng nén lớn, chi phí rẻ, tận dụng vật liệu địa phương Nhược điểm thời gian thi công lâu, không gian chiếm chỗ lớn Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp Cột bê tông cốt thép tiền chế: Ưu điểm loại cột thời gian thi công nhanh so với cột bê tông cốt thép đổ chỗ Tuy nhiên nhược điểm đòi hỏi độ xác cao, khó sửa chữa, tạo kiến trúc Cột thép: Đây loại cột có nhiều đặc điểm phù hợp cho nhà cao tầng: chịu tải trọng lớn, không gian chiếm chỗ nhỏ Thông thường nhà cao tầng thường dùng cột thép đặc tổ hợp hàn Một số dạng tiết diện cột thép thường sử dụng như: tiết diện chữ thập,chữ I, dạng tròn, vng… a, e, c, b, d, g, f, h, Hình 3: Một số dạng tiết diện cột thép thường gặp Ngồi có cột liên hợp bê tông cốt thép Đây loại kết cấu cho khả chịu tải trọng lớn, có nhiều ưu điểm xây dựng nhà cao tầng, nhiên chưa sử dụng rộng rãi Việt Nam b) Sàn Nếu sàn chọn mỏng không đảm bảo độ cứng chống uốn, độ võng giới hạn cho phép Điều ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng, mỹ quan hay cách âm cách nhiệt công trình Việc sử dụng sàn khung thép nhà cao tầng đa dạng: Sàn composite (sàn liên hợp Thép – Bêtơng): gồm tơn hình dập nguội đan bêtông cốt thép Chiều dày sàn liên hợp dao động khoảng 10 đến 40cm Kết cấu tương đối nhẹ, có ảnh hưởng tích cực đến chịu lực khung móng cơng trình Hơn tơn kết cấu mang lại nhiều hiệu quả: đóng vai trò sàn cơng tác q trình thi cơng, đóng vai trò cốp pha đổ bê tơng cốt thép lớp sàn làm việc Ngoài Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp cấu kện sàn liên hợp dễ gia công,vận chuyển, lắp ráp đơn giản, tốc độ thi công nhanh, phong tỏa tốt, có khả chịu lửa đến 2h khơng cần lớp bảo vệ đặc biệt 4h có thêm lớp phòng cháy Hình 4: Cấu trúc sàn liên hợp Sàn BTCT lắp ghép: Các panel sàn đúc sẵn thường có nhịp từ 6-8m, giảm đáng kể số lượng dầm đõ Biện pháp thi công sàn đơn giản Tuy sàn dạng thường nặng nề, làm tăng khối lượng tham gia dao động cơng trình, khó khăn trình vận chuyển cấu kiện Để giảm bớt khối lượng sàn dạng này, nên dùng panel rộng sử dụng ứng suất trước Sàn BTCT đổ chỗ: Loại sàn dễ đảm bảo tính toàn khối sàn hệ dầm thép Tuy nhiên, nhịp sàn thường không lớn, không đảm bảo yêu cầu mặt kiến trúc Hơn khối lượng chúng lớn Hình 5: Khă vượt nhịp sàn Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp c) Dầm Dầm chủ yếu chịu uốn cắt Lực dọc xuất cơng trình chịu tải trọng ngang thường bé Dầm phải truyền tác dụng tải trọng đứng tải trọng ngang đến kết cấu thẳng đứng chịu lực Khi nhịp nhỏ 12m dùng dầm thép tiết diện chữ I cán nóng tổ hợp hàn Ngồi kết hợp với sàn BTCT để tạo thành hệ dầm sàn liên hợp BTCT Khi nhịp lớn 12m tải trọng đứng nhỏ ta dùng dầm cao thành có khoét lỗ bụng dầm dùng dàn Hình 6: Một số dạng tiết diện dầm Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp d) Móng Đối với nhà cao tầng nội lực chân cột lớn Do đó, giải pháp móng sâu bắt buộc Có loại móng sâu thường gặp xây dựng nhà cao tầng: Cọc đóng Cọc ép Cọc khoan nhồi I.3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU Sơ đồ kết cấu: sơ đồ khung – giằng: khung thép liên kết với lõi BTCT Cột: Cột thép tổ hợp liên tục tiết diện chữ I Dầm: Dầm thép tổ hợp tiết diện chữ I liên kết khớp với cột Sàn: Sàn liên hợp thép - bê tơng Móng: Móng cọc khoan nhồi BTCT Nguyễn Đức Duy-565556-56XE Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II MẶT BẰNG KẾT CẤU VÀ LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CHÍNH II.1 VẬT LIỆU DÙNG TRONG TÍNH TỐN II.1.1 Vật liệu thép cho cột, dầm Đối với cấu kiện cột, lực nén lớn nên cần chọn mác thép cao có cường độ lớn Ta chọn mác thép CCT52 có đặc trưng vật lý học sau: Cường độ tiêu chuẩn: f 340 N / mm (với thép có t �20mm ) f 330 N / mm2 (với thép có 20 t �40mm ) Đối với dầm, giằng, chọn thép mác CCT42 với cường độ đặc trưng sau: Cường độ tiêu chuẩn: f 245 N / mm (với thép có t �20mm ) f 240 N / mm (với thép có 20 t �40mm ) Môđun đàn hồi: E 2,1.10 N / mm Khối lượng riêng: 7850kg / cm Hệ số Pốt xơng: 0,3 II.1.2 Vật liệu bê tông Sử dụng bê tơng cấp độ bền B30: Cường độ tính tốn chịu nén dọc trục: Rb 17 MPa Cường độ tính tốn chịu kéo dọc trục: Rbt 1, 2MPa Môđun đàn hồi bê tông xác định theo điều kiện bê tông nặng điều kiện đóng rắn tự nhiên, với B30 Eb 3, 25.10 MPa Thép dùng cho cấu kiện BTCT: sử dụng thép AIII có: Cường độ chịu kéo Rs 365MPa Cường độ tính toán Rsc 365MPa II.2 TẢI TRỌNG II.2.1 Các thành phần tải trọng Sàn tầng 1,2: Gạch lát granite Vữa lót Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 10 Đồ án tốt nghiệp Bố trí cọc D1000 cho cột C1 thỏa mãn yêu cầu cấu tạo sau: Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài ≥ 200 (mm) Khoảng cách tim cọc e ≥ 3D Mặt cọc thể hình sau 5000 1600 500400 400500 1600 5000 1600 500400 400500 1600 VIII.5.3 Tải trọng phân phối lên cọc Theo giả thiết gần coi cọc chịu tải dọc trục cọc chịu nén, kéo Tải trọng tiêu chuẩn trọng lượng thân đài G bt Fd hd 2.5 �5 �5 �1.5 93.75 T Tải trọng nén tiêu chuẩn đáy đài N tc N otc G 1015.3 93.75 1109.05 T Tải trọng N tác dụng tâm nên momen tiêu chuẩn đáy đài M xtc M oxtc 2.08 T m M ytc M oytc 2.03 T m ; Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên cọc đáy đài (có kể đến trọng lượng thân đài) tính theo cơng thức : tc N tc M xtc �yi M y �xi 1109.05 2.08 �yi 2.03 �xi Poi n n 277.26 0.2 �yi 0.2 �xi nc 4 �1.62 �1.62 2 �yi �xi i 1 i 1 Tải trọng tính tốn tác dụng lên cọc đáy đài (không kể đến trọng lượng thân đài) tính theo cơng thức : Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 264 Đồ án tốt nghiệp Pi N tu M x yi M y xi 1116.84 2.29 �yi 2.23 �xi n n 279.2 0.22 �yi 0.22 �xi nc 4 �1.6 �1.6 2 �yi �xi i 1 i 1 Bảng số liệu tải trọng tác dụng lên cọc đáy đài Cọc xi m yi m Pi T Poi T -1.6 1.6 279.2 277.26 1.6 1.6 280 277.6 -1.6 -1.6 278.5 276.62 1.6 -1.6 279.2 277.26 Kiểm tra cọc giai đoạn sử dụng Pi,min + qc > → cọc chịu nén Kiểm tra theo điều kiện: Pnén = Ptci,max + qc ≤ [P] đó: qc 1.1�12 � �2.5 �25.1 54.21(T ) qc : trọng lượng tính tốn thân cọc Ptci,max: Tải trọng tính tốn lớn tác dụng lên cọc [P] : sức chịu tải cho phép cọc; Ta có tc Pi ,max 280(T ) P 409T tc Pnen Pi ,max qc 280 54.21 334.21(T ) P → thoả mãn VIII.5.4 Tính tốn kiểm tra đài cọc 1) Kiểm tra cường độ tiết diện nghiêng - điều kiện đâm thủng Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng cốt thép ngang cổt đai Bản đế truyền lực từ cột xuống đài móng, kiểm tra chọc thủng với đế Kiểm tra đế đâm thủng đài theo dạng hình tháp lực cắt Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 265 Đồ án tốt nghiệp 5000 1600 500400 400500 1600 5000 1600 500400 400500 1600 Điều kiện kiểm tra Pdt �Pcdt Pdt : lực đâm thủng tổng phản lực cọc nằm phạm vi tháp đâm thủng Pcdt � 1 � B c1 � L c2 � � ��ho �Rk B; L : bề rộng chiều dài đế Rk : cường độ tính tốn chịu kéo bê tông ho : chiều cao làm việc đài c1 ; c2 Rk 105 T / m2 ho 1.35 m : khoảng cách từ mép đế đến mép đáy tháp đâm thủng theo phương x theo phương y c1 1600 500 400 700 mm ; c2 1600 500 600 500 mm 2 �h � 1350 � � 1 1.5 � �o � 1.5 � � � 3.25 �700 � �c1 � 2 �h � 1350 � � 1.5 � �o � 1.5 � � � 4.3 c 500 � � �2 � Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 266 Đồ án tốt nghiệp 3.35 � 3.35 Pcdt � 3.25 � 0.8 0.7 3.35 � 1.2 0.5 � � ��1.35 �105 1498 T Pdt 279.2 280 278.5 279.2 1116.9 T Pcdt Chiều cao đài đủ điều kiện chống đâm thủng Kiểm tra khả hàng cọc chịu lực lớn chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng 5000 500400 5000 1600 500400 1600 400500 1600 400500 1600 Điều kiện kiểm tra: Pct ≤ Pcct đó: Lực chọc thủng Pct tổng phản lực cọc nằm phạm vi đáy tháp đâm thủng phía nguy hiểm: Pct 278.5 279.2 557.7 T Pcdt Pcct : lực chống chọc thủng Pcct h0 �R k �b tb �h C2 : btb = Bđ =5m Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 267 Đồ án tốt nghiệp � Pcct 1.35 �105 �5 �1.35 1913.6(T) 0.5 Thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng 2) Tính tốn cường độ tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đài Coi đài cứng làm việc conson ngàm cứng mép đế, độc lập theo phương P2+P4 400500 1600 I 1600 II 400500 1600 5000 1600 500400 500400 5000 II P3+P4 I Momen mép đế theo mặt cắt I-I M I I r1 � P2 P4 1.2 � 280 279.2 671.04 T m 671.04 �107 N mm r1 : khoảng cách từ trục cọc đến mặt cắt I-I Diện tích cốt thép yêu cầu FaI I M I I 671.04 �107 19725 mm 197.25 cm2 0.9 �ho �Rs 0.9 �1350 �280 Chọn 41Ø25a120 có F 201cm Momen mép đế theo mặt cắt II-II M II II r2 � P3 P4 1� 278.5 279.2 557.7 T m 557.7 �107 N mm r2 : khoảng cách từ trục cọc đến mặt cắt II-II Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 268 Đồ án tốt nghiệp Diện tích cốt thép yêu cầu FaII II M II II 557.7 �107 16393.3 mm 163.93 cm2 0.9 �ho �Rs 0.9 �1350 �280 Chọn 34Ø25a140 có F 166.9cm VIII.5.5 Kiểm tra tổng thể móng cọc Hm 1) Kiểm tra sức chịu tải đất đáy móng khối Bm Lm Bm Giả thiết coi hệ móng cọc móng khối qui ước Chiều cao khối móng qui ước tính từ đáy đài tới đầu cọc (không kể mũi cọc) H M 24.1 m Góc mở móng � �h ��h i i i 5.9o �3.9 10.5o �1.6 13.9o �6.2 13.4o �3.1 19.3o �9.3 3.34 o �(3.9 1.6 6.2 3.1 9.3) Chiều dài đáy móng qui ước Nguyễn Đức Duy-565556-56XE LM (5 �0.4) �24.1�tan 3.34o 7.01 m 269 Đồ án tốt nghiệp Bề rộng đáy móng qui ước BM (5 �0.4) �24.1�tan 3.34o 7.01 m Xác định tải trọng tiêu chuẩn đáy khối móng qui ước Trọng lượng đài G 93.75 T Trọng lượng cọc Qc 54.21�4 216.84 T Trọng lượng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài N1 � LM BM Fc li i 7.01�7.01 �0.785 � 2.64 �3.9 2.68 �1.6 2.68 �6.2 2.69 �3.1 2.71�7.3 2.77 �2 9243.3(T) Tải trọng tiêu chuẩn mức đáy móng qui ước N qu N otc G N1 Qc 1015.3 93.75 9243.30 216.84 10569.19 T M xqu M oxtc 2.08 T m M yqu M oytc 2.03 T m ; Wx Áp lực tiêu chuẩn đáy khối móng qui ước BM2 �LM 7.012 �7.01 57.41 m3 6 Wy pqu ,max 10569.19 2.08 2.03 215.15 T / m 7.01�7.01 57.41 57.41 pqu ,max 10569.19 2.08 2.03 215.01 T / m 7.01�7.01 57.41 57.41 pqu N qu Fqu 10569.19 215.08 T / m 7.01�7.01 L2M �BM 7.012 �7.01 57.41 m3 6 Rd - trị tính toán cường độ tức thời đá trạng thái no nước - Rd 3100(T / m ) pqu ,max Rd Như đất mũi cọc đủ khả chịu lực 2) Kiểm tra lún móng cọc VIII.6 TÍNH TỐN MĨNG CHO CỘT TRỤC D Lấy nội lực chân cột trục B để tính toán Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 270 Đồ án tốt nghiệp M x 3.65 T m N 488.47 T M y 0.99 T m Tải trọng tiêu chuẩn chân cột N otc N n M oxtc Mx n M oytc My n n : hệ số vượt tải gần lấy chung n 1.1 �1.2 ; chọn n = 1.1 N otc 444.06 T M oxtc 3.32 T m M oytc 0.9 T m VIII.6.1 Cọc đài cọc Số lượng cọc xác định dựa sở sức chịu tải cho phép cọc tải trọng cơng trình lên móng theo công thức N otc 488.47 nc � 1.3 � 1.6 410 P : hệ số xét đến ảnh hưởng momen trọng lượng đài 1.2 �2 Chọn 1.3 Chọn nc (cọc) VIII.6.2 Lựa chọn chiều cao đài Hđ chiều sâu đáy đài Hm Mặt đài cọc trùng với mặt sàn tầng hầm 2, độ sâu 4.4m so với mặt đất tự nhiên Chiều cao đài: chọn Hđ = 1.5m Chiều dày lớp bảo vệ: ao = 0.15m → Chiều cao làm việc đài: h0 = Hđ – a0 =1.5 – 0.15 = 1.35 (m) Chiều sâu đáy đài so với mặt đất tự nhiên: Hm = 5.9 m Bố trí cọc D1000 cho cột C1 thỏa mãn yêu cầu cấu tạo sau: Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài ≥ 200 (mm) Khoảng cách tim cọc e ≥ 3D Mặt cọc thể hình sau Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 271 Đồ án tốt nghiệp 2000 4000 400500 1100 1100 500 400 500 1000 500 VIII.6.3 Tải trọng phân phối lên cọc Theo giả thiết gần coi cọc chịu tải dọc trục cọc chịu nén, kéo Tải trọng tiêu chuẩn trọng lượng thân đài G bt Fd hd 2.5 �4 �2 �1.5 30 T Tải trọng nén tiêu chuẩn đáy đài N tc N otc G 444.06 30 474.06 T Tải trọng N tác dụng tâm nên momen tiêu chuẩn đáy đài M xtc M oxtc 3.32 T m ; M ytc M oytc 0.9 T m Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên cọc đáy đài (có kể đến trọng lượng thân đài) tính theo cơng thức : Poi N tc M xtc �yi 474.06 3.32 �yi n 237.03 1.37 �yi nc 2 �1.12 �yi i 1 Tải trọng tính tốn tác dụng lên cọc đáy đài (khơng kể đến trọng lượng thân đài) tính theo công thức : Pi N M x yi 488.47 3.65 �yi n 244.23 1.5 �yi nc 2 �1.12 �yi i 1 Bảng số liệu tải trọng tác dụng lên cọc đáy đài Cọc xi m yi m Pi T Poi T 1.1 245.9 238.5 Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 272 Đồ án tốt nghiệp -1.1 242.6 235.5 Kiểm tra cọc giai đoạn sử dụng Pi,min + qc > → cọc chịu nén Kiểm tra theo điều kiện: Pnén = Ptci,max + qc ≤ [P] đó: qc 1.1�12 � �2.5 �25.1 54.21(T ) qc : trọng lượng tính tốn thân cọc Ptci,max: Tải trọng tính tốn lớn tác dụng lên cọc [P] : sức chịu tải cho phép cọc; Ta có tc Pi ,max 245.9(T ) P 409T tc Pnen Pi ,max qc 245.9 54.21 300.11(T ) P → thoả mãn VIII.6.4 Tính toán kiểm tra đài cọc 1) Kiểm tra cường độ tiết diện nghiêng - điều kiện đâm thủng Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng cốt thép ngang cổt đai Bản đế truyền lực từ cột xuống đài móng, kiểm tra chọc thủng với đế Kiểm tra đế đâm thủng đài theo dạng hình tháp lực cắt Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 273 2000 500 1000 500 Đồ án tốt nghiệp 400500 1100 1100 500 400 4000 Điều kiện kiểm tra Pdt �Pcdt Pdt : lực đâm thủng tổng phản lực cọc nằm phạm vi tháp đâm thủng Pcdt � 1 � B c1 � L c2 � � ��ho �Rk B; L : bề rộng chiều dài đế Rk : cường độ tính tốn chịu kéo bê tơng ho : chiều cao làm việc đài c1 ; c2 Rk 105 T / m2 ho 1.35 m : khoảng cách từ mép đế đến mép đáy tháp đâm thủng theo phương x theo phương y c1 600 mm ; c2 1100 500 500 100(mm) 2 �h � 1350 � � 1 1.5 � �o � 1.5 � � � 3.69 �600 � �c1 � 2 �h � 1350 � � 1.5 � �o � 1.5 � � � 20.3 �100 � �c2 � 1 , 3.35 � 1 3.35 Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 274 Đồ án tốt nghiệp Pcdt � 3.35 � 0.8 0.6 3.35 � 0.1 � � ��1.35 �105 1187 T Pdt 245.9 242.6 488.5 T Pcdt Chiều cao đài đủ điều kiện chống đâm thủng 2000 500 1000 500 Kiểm tra khả hàng cọc chịu lực lớn chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng 400500 1100 1100 500 400 4000 Điều kiện kiểm tra: Pct ≤ Pcct đó: Lực chọc thủng Pct tổng phản lực cọc nằm phạm vi đáy tháp đâm thủng phía nguy hiểm: Pct 245.9 T Pcdt Pcct : lực chống chọc thủng Pcct h0 �R k �b tb �h C2 : btb = Bđ =4m � Pcct 1.35 �105 �4 �1.35 1530.9(T) 0.5 Thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 275 Đồ án tốt nghiệp 2) Tính tốn cường độ tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đài Coi đài cứng làm việc conson ngàm cứng mép đế, độc lập theo phương 2000 500 1000 500 P2 400500 1100 1100 500 400 4000 Momen mép đế theo mặt cắt I-I M I I r1 P2 0.6 �245.9 147.54 T m 147.54 �107 N mm r1 : khoảng cách từ trục cọc đến mặt cắt I-I Diện tích cốt thép yêu cầu FaI I M I I 147.54 �107 4336.8 mm 43.37 cm2 0.9 �ho �Rs 0.9 �1350 �280 Chọn 12Ø22a150 có F 45.6cm Cốt thép theo phương x đặt theo cấu tạo 20 Ø14a200 Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 276 Đồ án tốt nghiệp VIII.6.5 Kiểm tra tổng thể móng cọc Hm 1) Kiểm tra sức chịu tải đất đáy móng khối Bm Lm Bm Giả thiết coi hệ móng cọc móng khối qui ước Chiều cao khối móng qui ước tính từ đáy đài tới đầu cọc (không kể mũi cọc) H M 24.1 m Góc mở móng �h 5.9o �3.9 10.5o �1.6 13.9o �6.2 13.4o �3.1 19.3o �9.3 �i i 3.34o ��hi �(3.9 1.6 6.2 3.1 9.3) Chiều dài đáy móng qui ước Bề rộng đáy móng qui ước G 30 T Nguyễn Đức Duy-565556-56XE BM (2 �0.5) �24.1�tan 3.34o 3.81 m Xác định tải trọng tiêu chuẩn đáy khối móng qui ước Trọng lượng đài LM (4 �0.4) �24.1�tan 3.34o 6.01 m 277 Đồ án tốt nghiệp Trọng lượng cọc Qc 54.21�2 108.42 T Trọng lượng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài N1 � LM BM Fc li i 6.01�3.81 �0.785 � 2.64 �3.9 2.68 �1.6 2.68 �6.2 2.69 �3.1 2.71�7.3 2.77 �2 1383.4(T) Tải trọng tiêu chuẩn mức đáy móng qui ước N qu N otc G N1 Qc 444.06 30 1383.4 108.42 1965.88 T M xqu M oxtc 3.32 T m M yqu M oytc 0.9 T m ; Wx Áp lực tiêu chuẩn đáy khối móng qui ước BM2 �LM 3.812 �6.01 14.54 m3 6 Wy pqu ,max 1965.88 3.32 0.9 86.12 T / m 6.01�3.81 14.54 22.94 pqu ,max 1965.88 3.32 0.9 85.58 T / m 6.01�3.81 14.54 22.94 pqu N qu Fqu 1956.88 85.46 T / m 6.01�3.81 L2M �BM 6.012 �3.81 22.94 m3 6 Rd - trị tính tốn cường độ tức thời đá trạng thái no nước - Rd 3100(T / m ) pqu ,max Rd Như đất mũi cọc đủ khả chịu lực 2) Kiểm tra lún móng cọc Nguyễn Đức Duy-565556-56XE 278 ... tầng với kết cấu ống BTCT 80 tầng với kết cấu ống thép Nhược điểm kết cấu loại cột biên bố trí dày đặc gây cản trở mỹ quan điều kiện thơng thống cơng trình b) Các dạng kết cấu hỗn hợp Kết cấu khung... cấu lõi cứng Kết cấu lõi cứng hệ kết cấu bao gồm hay nhiều lõi bố trí cho tâm cứng gần trọng tâm tốt Các sàn đỡ hệ dầm công xôn vươn từ lõi cứng Kết cấu ống Kết cấu ống hệ kết cấu bao gồm cột... vách theo phương Kết tạo dạng kết cấu giống hộp gồm nhiều ngăn có độ cứng lớn theo phương ngang Kết cấu tạo theo cách gọi kết cấu ống tổ hợp Kết cấu ống tổ hợp thích hợp cho cơng trình có mặt