Thuyết minh kết cấu Chung cư cao tầng CT7

Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Mục lục Mục lục 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu cơng trình 1.2 Giải pháp kết cấu 1.2.1 Kết cấu móng 1.2.2 Kết cấu phần ngầm 1.2.3 Kết cấu phần thân 1.3 Phương pháp tính tốn Kích thước hình học Vật liệu sử dụng 3.1 Bêtông 3.2 Cốt thép Các tiêu chuẩn áp dụng 4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam 4.2 Tiêu chuẩn nước Điều kiện địa chất cơng trình 5.1 Địa tầng khu đất 5.2 Tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi 10 5.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu cọc 10 5.2.2 Sức chịu tải theo đất 13 5.2.2.1 Cọc D800 14 5.2.2.2 Cọc D1000 22 5.2.2.3 Cọc D1200 28 5.2.2.4 Cọc D1400 34 5.2.3 Sức chịu tải tính tốn cọc 38 Tải trọng tác động 39 6.1 Phân loại tải trọng 39 6.1.1 Tải trọng thường xuyên 39 6.1.2 Tải trọng tạm thời 39 6.2 Tải trọng đứng 39 6.2.1 Tĩnh tải 39 6.2.2 Hoạt tải 40 Chung cư cao tầng CT7 VNCC 6.2.3 6.3 Tải trọng đứng tác dụng lên ô sàn 41 Tải trọng gió 44 6.3.1 Thành phần tĩnh tải trọng gió 44 6.3.1.1 Xác định Wo 44 6.3.1.2 Xác định hệ số k 44 6.3.1.3 Xác định hệ số khí động c 45 6.3.2 Thành phần động tải trọng gió 46 6.3.3 Bảng tính tải trọng gió cho cơng trình 49 Tải trọng động đất 58 7.1 Tiêu chuẩn quy phạm áp dụng 58 7.1.1 Các dẫn chung TCXDVN 375-2006 58 7.1.2 Hệ số tầm quan trọng 58 7.1.3 Phân cấp cơng trình 59 7.1.4 Điều kiện đất tác động động đất 59 7.1.5 Phổ phản ứng thiết kế thể thành phần nằm ngang tác động động đất 59 7.1.6 Khối lượng kể đến hiệu ứng quán tính tác động động đất thiết kế 61 7.1.7 Các tổ hợp tác động động đất với tác động khác 62 7.1.8 Hiệu ứng xoắn ngẫu nhiên 62 7.1.9 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động 62 7.1.9.1 Tổng quát 62 7.1.9.2 Tổ hợp phản ứng dạng dao động 63 7.1.9.3 Hiệu ứng xoắn 64 7.1.9.4 Tổ hợp hệ thành phần tác động động đất 64 7.1.10 Kết phân tích dạng dao động (Ritz Vector Modes) 65 7.2 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Kết phân tích động đất 68 Sơ đồ tính tốn 69 8.1 Khối cao tầng 69 8.1.1 Thơng số mơ hình đầu vào 69 8.1.2 Kết phân tích đầu 75 8.1.3 Phản lực chân cột 86 8.2 Khối tầng hầm 91 8.2.1 Thơng số mơ hình đầu vào 91 8.2.2 Kết phân tích đầu 94 8.2.3 Phản lực chân cột 95 Chung cư cao tầng CT7 VNCC 8.2.4 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Chuyển vị đỉnh khoảng cách khe kháng trấn 99 Tính tốn cấu kiện 100 9.1 Tính tốn đài cọc 100 9.1.1 Tính tốn chọc thủng 100 9.1.1.1 Tính tốn chọc thủng cột 100 9.1.1.2 Tính chọc thủng cọc với đài 104 9.1.2 Tính tốn đài cường độ 105 9.1.2.1 Khối cao tầng 105 9.1.2.2 Khối tầng 137 9.2 Tính toán vách thang máy 144 9.2.1 Phương pháp tính tốn 144 9.2.2 Tính vách V1 khối cao tầng 148 9.2.2.1 Sơ đồ vách 148 9.2.2.2 Tính tốn cốt thép vách 148 9.2.2.3 Tính tốn cốt thép lanh tô cửa thang máy 172 9.3 Tính tốn cột 174 9.3.1 Tính tốn cột khối cao tầng 174 9.3.2 Tính tốn cột khối tầng 180 9.4 Tính tốn cốt thép dầm 182 9.4.1 Tính tốn dầm khối cao tầng 182 9.4.2 Tính tốn dầm khối tầng 190 9.4.2.1 Nhà A 190 9.4.2.2 Nhà B 192 9.4.2.3 Nhà C, D 194 9.4.2.4 Nhà E 198 9.4.2.5 Nhà F 200 9.4.2.6 Nhà G 202 9.4.2.7 Nhà H 204 9.5 Tính tốn cốt thép sàn 206 9.5.1 Tính toán sàn khối cao tầng 206 9.5.2 Tính tốn sàn khối tầng 220 9.5.3 Tính tốn độ võng vết nứt sàn 239 9.5.3.1 Tính tốn độ võng sàn 239 9.5.3.2 Tính tốn vết nứt sàn 243 Chung cư cao tầng CT7 VNCC 9.6 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Tính tốn cốt thép tường tầng hầm 245 9.6.1 Tính tốn áp lực đất tác dụng lên tường 245 9.6.2 Tính tốn cốt thép 245 9.6.3 Tính tốn độ võng 247 9.7 Tính tốn bể nước 247 9.7.1 Tính toán áp lực đất tác dụng thành bể 247 9.7.2 Tính tốn cốt thép 248 9.7.3 Tính tốn cốt thép nắp bể 250 9.8 Tính tốn thang ST01 250 9.8.1 Sơ đồ tính tốn thang 250 9.8.2 Tải trọng 252 9.8.3 Nội lực 253 9.8.4 Tính thép thang 255 9.9 Tính tốn đường dốc 256 9.9.1 Đường dốc R01 từ tầng xuống tầng hầm 256 9.9.1.1 Sơ đồ tính 256 9.9.1.2 Tải trọng 256 9.9.1.3 Tính cốt thép 256 9.9.2 Đường dốc R05 từ tầng hầm xuống tầng hầm 259 9.9.2.1 Sơ đồ tính 259 9.9.2.2 Tải trọng 259 9.9.2.3 Tính cốt thép 260 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu cơng trình Khu chung cư cao tầng CT-07 thuộc Tổ hợp chung cư cao tầng NCG RESIDENTIAL Cơng ty TNHH - Tập đồn Nam Cường làm chủ đầu tư, địa điểm xây dựng khu đô thị Dương Nội, quận Hà Đông, Hà Nội Cơng trình bao gồm khối sau: - 10 đơn nguyên 25 tầng gồm hộ chung cư - Hai tầng hầm làm diện tích đỗ xe với tổng diện tích sàn 49,000m2 (bao gồm khơng gian kỹ thuật bố trí khu vực tầng hầm) Phần khơng gian ngồi nhà u cầu kiến trúc cảnh quan đặc biệt với nhiều dải khơng gian xanh Trong có phần khơng gian giành cho đường giao thơng nội ngồi nhà bãi đỗ xe ngồi trời Đây cơng trình xây dựng dân dụng có quy mơ lớn, với kiến trúc đại yêu cầu sử dụng mức cao Vị trí xây dựng cơng trình thuộc khu thị Dương Nội phát triển với tốc độ nhanh Do vậy, đặt yêu cầu cao chất lượng tính bền vững cơng trình 1.2 Giải pháp kết cấu Với quy mô yêu cầu đặt mặt kiến trúc cơng trình nêu trên, phương án kết cấu lựa chọn cho cơng trình bao gồm: 1.2.1 Kết cấu móng Mô tả địa tầng theo Báo cáo khảo sát địa chất mặt rộng với hố khoan khảo sát biến đổi phạm vi không lớn chiều sâu lớp đất, tính chất lý lớp đất ổn định bao gồm lớp đất sau: - Phần bên từ mặt đất xuống có lớp Cát chặt vừa số với chiều dày lớn (khoảng 28m) tính chất lý trung bình - Tiếp theo xen kẹp lớp sét pha dẻo mềm số dày khoảng 10m với tính chất lý - Lớp cuội sỏi số xuất từ độ sâu khoảng 47m với tính chất lý tốt phù hợp để đặt móng cơng trình Đơn vị thiết kế chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi tựa vào lớp đất số 6, cọc đường kính 1.2m 1,4m cho móng khối tháp 0.8m cho khối đế tầng hầm 1.2.2 Kết cấu phần ngầm Các kết cấu đài cọc, giằng móng sàn tầng hầm kết cấu bêtơng cốt thép tồn khối, thi cơng từ lên sau kết thúc trình đào đất Do mặt tầng hầm lớn nên chia nhỏ khe lún khe co giãn Các sàn tầng hầm có chiều cao 3.6m, với công sử dụng làm gara đỗ xe, dầm sàn cao 600mm để đảm bảo chiều cao thông thủy theo yêu cầu kiến trúc Tiết diện dầm điển hình 400x600mm, kết cấu dầm sàn tính tốn theo làm việc sơ đồ không gian, Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 kiểm tra đảm bảo cường độ trạng thái giới hạn thứ hai điều kiện sử dụng (độ võng biến dạng nằm giới hạn cho phép) 1.2.3 Kết cấu phần thân Cơng trình có chiều cao lớn nhịp sàn lớn, ảnh hưởng tải trọng ngang đến kết cấu đáng kể Do chiều cao tòa tháp lớn 40m nên phải kể đến thành phần động tải trọng gió, tính tốn chịu động đất nên kết cấu cơng trình phải đảm bảo độ cứng, độ ổn định chịu tải trọng động có tính tiêu tán lượng tốt đảm bảo yêu cầu kháng chấn Giải pháp kết cấu phần thân sử dụng hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng bao gồm cột vách, lõi bêtông chịu lực theo sơ đồ khung giằng chịu tải trọng đứng tải trọng ngang tác dụng lên cơng trình Hệ kết cấu chịu lực theo phương ngang phải đảm bảo độ cứng tổng thể cho cơng trình đóng vai trò truyền tải trọng ngang kết cấu chịu lực thẳng đứng 1.3 Phương pháp tính tốn Tải trọng đứng bao gồm tĩnh tải hoạt tải sử dụng, tải trọng gió tính tốn theo TCVN2737-1995: “Tải trọng tác dụng”, tải trọng động đất xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006: “Thiết kế cơng trình chịu động đất” Kết cấu mơ hình theo sơ đồ làm việc khơng gian tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng chương trình ETABS: - Cho phép mơ hình hóa khơng gian tính tốn kết cấu theo phương pháp tĩnh động - Mơ hình xác kích thước cấu kiện dầm cột, sàn vách Tải trọng tác động định nghĩa đặt mơ hình theo chương thuyết minh - Độ cứng hệ kết cấu sàn xác định theo làm việc tổng thể - Tải trọng động đất tính tốn sử dụng module tính toán phổ phản ứng, tổng hợp dạng dao động phần phân tích động lực học - Thiết kế, tính tốn cốt thép cho cấu kiện vách lõi cho trường hợp chịu lực thông thường cho yêu cầu kháng chấn đặc biệt Tiêu chuẩn tính tốn sử dụng ACI 318-02 Cơng trình gồm 10 đơn nguyên 25 tầng nối khối đế tầng hầm bên dưới, đơn nguyên có tách biệt khe co giãn(đối với đơn nguyên sát nhau) có độ cứng tổng thể đặc trưng động lực học khác Vì mơ hình tách riêng với đơn nguyên độc lập (kể đến thêm nhịp khu vực phần ngầm) để xác định dao động riêng tải trọng động khác tác dụng lên đơn nguyên Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 1.1 Mơ hình chương trình ETABS Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Kích thước hình học Cơng trình bao gồm kích thước hình học sau: - 10 đơn nguyên cao 25 tầng với tổng chiều cao đến mái 89.4m - Hai tầng hầm nối toàn khối, chiều sâu đến mặt móng -7.2m Vật liệu sử dụng Vật liệu theo định thiết kế cho kết cấu bêtông cốt thép tuân theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005: “Kết cấu bêtông bêtông cốt thép” Mọi thay đổi điều kiện thực tế thi công phải tương đương chấp thuận thông qua tư vấn thiết kế Vật liệu sử dụng cho kết cấu phần ngầm sau: 3.1 Bêtơng - Bêtơng đài cọc, giằng móng, sàn tầng hầm thang mác M300# (tương đương cấp độ bền chịu nén B22.5), có Rn=130 kG/cm2 - Bêtông cột khối tầng, dầm, sàn, đường dốc tầng tường tầng hầm mác M350# (tương đương cấp độ bền chịu nén B25), có Rn=155 kG/cm2 - Bêtông cột, vách khối cao tầng mác M400# (tương đương cấp độ bền chịu nén B30), có Rn=170 kG/cm2 *Ghi chú: Rn cường độ tính tốn chịu nén bêtơng 3.2 Cốt thép - Cốt thép đường kính φ Ran = 2000 kG/cm2 340 T 10 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 249 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Tính tốn cốt thép nắp b 9.7.3 * Sơ đồ tính toán bản: Sơ đồ -Sơ đồ tính sàn : * Số liệu tính toán bản: - Kích thước : L2 x L1 = 7.00 m x 3.00 m - BỊ dµy b¶n: h= 0.20 m - Líp BT b¶o vƯ cèt thÐp : a= 3.0 cm q = 1600 daN/m2 - Tải trọng phân bố : - Bê tông mác: - Cèt thÐp nhãm: M300 Rb = 13.0 MPa A-II Rs = 280 MPa - Tra hÖ sè momen L2/L1 m1 m2 k1 k2 CËn d­íi 2.00 0.0473 0.0118 0.0000 0.0000 Tra bảng 2.33 0.0473 0.0118 0.0000 0.0000 Cận 2.35 0.0473 0.0118 0.0000 0.0000 * Bảng tính toán mô men vµ cèt thÐp: ho= 0.17 m - ChiỊu cao tÝnh toán sàn: b= 1.00 m - Diện tích cốt thép tính phạm vi dải bề rộng : Vị trí tính toán 9.8.1 Hệ số m Diện tích cốt thép yêu cầu Fayc (cm2) myc (%) Đường kính thÐp (mm) Kho¶ng Kho¶ng DiƯn tÝch cèt thÐp thiÕt kÕ cách cách yêu cầu thiết kế Fatk mtk (mm) (mm) (%) (cm2) M1 1589 0.045 3.52 0.21 10 223 150 5.24 0.32 M2 396 0.011 0.86 0.05 10 910 200 3.93 0.24 MI 0.000 0.00 0.00 10 150 5.24 0.32 MII 0.000 0.00 0.00 10 150 5.24 0.32 Kết luận: 9.8 Giá trị mômen (daN.m) Thép sàn đảm bảo khả chịu lực Tớnh toỏn thang ST01 Sơ đồ tính tốn thang Bản thang tính tốn theo dạng loại dầm đầu gối lên dầm tiết diện (25x40)cm Ta mơ hình thang dầm có tiết diện tiết diện thang phần mềm SAP 250 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 9.68 Sơ đồ thang 251 Chung cư cao tầng CT7 VNCC 9.8.2 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Tải trọng Hình 9.69 Tải trọng lớp vật liệu hoàn thiện (đơn vị T, m) 252 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 9.70 Hoạt tải (đơn vị T, m) 9.8.3 Nội lực Biểu đồ moment tổ hợp COMB1= TT+HT Đơn vị T, m 253 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Moment dương lớn nhất: M max = 1,37 Tm Moment âm nhỏ nhất: M = −1,52Tm 254 Chung cư cao tầng CT7 VNCC 9.8.4 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Tính thộp thang Số liệu vật liệu: Mác bêtông 300 Lo¹i thÐp: C-II Rb= Rs= Eb= 130 2800 2.9 kG/cm2 kG/cm2 x109 kG/m2 KÝch th­íc thang: ChiỊu réng: b= 120 cm Chiều dày: h= 15 cm Lớp bảo vƯ: a= 2.5 cm TÝnh to¸n cèt thÐp: TÝnh cốt thép dọc theo giá trị Momen tính toán từ kết phân tích: Cốt thép M (KNm) As cm2 Hàm lượng Lớp Lớp 15.20 13.70 4.49 4.03 0.25 0.22 Chän thÐp φ a As φ 12 a 150 9.05 cm2 φ 12 a 150 9.05 cm2 C¸c cốt thép khác đặt theo cấu tạo 255 Chung c cao tầng CT7 VNCC 9.9 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Tính tốn đường dốc Đường dốc mơ hình phần tử sàn Slab tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm SAFE 9.9.1 Đường dốc R01 từ tầng xuống tầng hầm 9.9.1.1 Sơ đồ tính 9.9.1.2 Tải trọng -Tĩnh tải: 100 kG/m2 -Hoạt tải: 600 kG/m2 9.9.1.3 Tính cốt thép Tính thép cho dải sàn rộng 1m Kết diện tích thép yêu cầu là: 256 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 9.71 Diện tích thép lớp theo phương Y (Đơn vị cm /m) Hình 9.72 Diện tích thép lớp theo phương Y (Đơn vị cm /m) 257 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 9.73 Diện tích thép lớp theo phương X (Đơn vị cm /m) Hình 9.74 Diện tích thép lớp theo phương X (Đơn vị cm /m) 258 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 9.75 Diện tích dầm (Đơn vị cm ) 9.9.2 Đường dốc R05 từ tầng hầm xuống tầng hầm 9.9.2.1 Sơ đồ tính 9.9.2.2 Tải trọng -Tĩnh tải: 100 kG/m2 -Hoạt tải: 600 kG/m2 259 Chung cư cao tầng CT7 VNCC 9.9.2.3 Thuyết minh kết cấu 04/2010 Tính cốt thép Tính thép cho dải sàn rộng m Kết diện tích thép yêu cầu là: Hình 9.76 Diện tích thép lớp theo phương Y (Đơn vị cm /m) Hình 9.77 Diện tích thép lớp theo phương Y (Đơn vị cm /m) 260 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 Hình 9.78 Diện tích thép lớp theo phương X (Đơn vị cm /m) Hình 9.79 Diện tích thép lớp theo phương X (Đơn vị cm /m) Hình 9.80 Diện tích dầm (Đơn vị cm ) 261 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 9.10 Tính tốn bể nước mái 9.10.1 Tính tốn đáy bể Tải trọng tác dụng lên đáy bể bao gồm: trọng lượng thân đáy bể (đáy bể dày 200mm), trọng lượng nước bể Chiều cao thông thủy bể nước mái 2,8m Trong trường hợp nguy hiểm bể đầy nước ta lấy trọng lượng nước tác dụng lên đáy bể 1x2,8=2,8 T/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên đáy bể: q=1,1.0,2.2400+2800=3328 daN/m2 Ta có sơ đồ tính tốn đáy bể nước mái sau: 9.10.2 Tính tốn thành bể Tải trọng tác dụng lên thành bề gồm áp lực tĩnh nước bể Áp lực tĩnh nước bể tác dụng lên thành bề theo biểu đồ tam giác với giá trị lớn qmax=1000x2,8=2800 daN/m2 Ta quy áp lực phân bố tác dụng lên thành bể qtb=5/8.qmax=1750 daN/m2 Ta có sơ đồ tính tốn thành bể sau: 262 Chung cư cao tầng CT7 VNCC Thuyết minh kết cấu 04/2010 263