TẢI TRỌNG GIÓ TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

sơ tiết diện cột: TẦNG Tầng 13 - 18 Tầng - 12 Tầng hầm – Tầng C1 250×250 400×400 C2 250×250 400×400 C3 250×250 400×400 C4 250×250 400×400 600×600 600×600 600×600 600×600 TẢI TRỌNG GIĨ TÁC ĐỘNG: Theo TCVN 2737:1995 TCXD 229:1999: Gió nguy hiểm gió vng góc với mặt đón gió Tải trọng gió bao gồm thành phần: - Thành phần tĩnh gió - Thành phần động gió Thành phần tĩnh gió: Thành phần tĩnh gió tính theo TCVN 2737:1995: - Áp lực gió tĩnh tính tốn cao độ z so với mốc chuẩn tính theo cơng thức: Wtc  W0 kc - Trong đó: + W0 – giá trị áp lực gió lấy theo đồ phân vùng phụ lục E điều 6.4 TCVN 2737:1995 Cơng trình xây dựng TP Hồ Chí Minh vùng gió II-A, khu vực A ảnh hưởng gió bão đánh giá yếu, lấy W0 = 0.83kN/m2 + k – hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao, lấy theo bảng TCVN 2737:1995 + c – hệ số khí động, mặt đón gió c d = +0.8, mặt hút gió ch = -0.6, hệ số tổng cho mặt đón gió hút gió c = 0.8 + 0.6 = 1.4 Hệ số an toàn  = 1.2 Tải trọng gió tĩnh quy thành lực tập trung cao trình sàn, lực tập trung đặt tọa độ tính tốn tần (W tcx lực gió tiêu chuẩn theo phương X Wtcy lực gió tiêu chuẩn theo phương Y, lực gió áp lực gió nhân với diện đón gió Thành phần động: Thiết lập sơ đồ tính tốn động lực học: - Sơ đồ tính tốn hệ cơng xơn có hữu hạn điểm trập trung khối lượng - Chia cơng trình thành n phần cho phần có độ cứng áp lực gió lên mặt cơng trình coi khơng đổi - Vị trí điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn - Giá trị khối lượng tập trung tổng trọng lượng thân kết cấu, tải trọng lớp cấu tạo sàn hoạt tải TCVN 2737:1995 RCXD 229:1999 cho phép sử dụng hệ số chiết giảm hoạt tải, tra bảng (TCXD 229:1999), lấy hệ số chiết giảm 0.5 Hình … Sơ đồ tính tốn động lực tải gió tác dụng lên cơng trình Việc tính tốn tần số dao động riêng cơng trình nhiều tầng phức tạp, cần phải có hỗ trợ chương trình máy tính Trong đồ án phần mềm ETABS dùng để tính tốn tần số dao động riêng cơng trình Hình … Mơ hình 3D cơng trình Etabs Trong TCXD 229:1999, quy địng cần tính tốn thành phần động tải trọng gió ứng với s dạng dao động đầu tin, với tần số dao động riêng thứ s thỏa mãn bất đẳng thức: f s  f L  f s 1 Trong đó: fL tra bảng TCXD 229:1999, kết cấu sử dụng bê tông cốt thép, lấy  = 0.3, ta fL = 1.3Hz Cột vách ngàm với móng Gió động cơng trình tính theo phương X Y, dạng dao động xét theo phương có chuyển vị lớn Tính tốn thành phần động gió gồm bước sau: - Bước 1: Xác định tần số dao động riêng cơng trình Sử dụng phần mềm Etabs khảo sát với 12 mode dao động cơng trình Bảng … Kết 12 mode dao động Mod Chu kỳ T Tần số f UX UY RY RZ Phương Ghi e (s) (1/s) 2.397 0.417 0.55 0.06 0.39 0.03 X Tính 1.860 0.538 0.08 0.50 0.07 0.08 Y Tính 1.034 0.967 0.00 0.07 0.02 0.58 Xoắn Khơng Tính 0.589 1.698 0.10 0.06 0.09 0.00 X Khơng Tính 0.401 2.494 0.09 0.09 0.09 0.02 Y Khơng Tính 0.302 3.311 0.02 0.00 0.04 0.06 Xoắn Khơng Tính 0.239 4.184 0.01 0.08 0.01 0.08 Khơng Tính 0.188 5.319 0.00 0.01 0.01 0.02 Khơng Tính 0.166 6.024 0.05 0.02 0.07 0.00 Khơng Tính 10 0.132 7.576 0.00 0.00 0.01 0.01 Khơng Tính 11 0.109 9.174 0.00 0.03 0.00 0.04 Khơng Tính 12 0.100 10.000 0.00 0.01 0.01 0.00 Khơng Tính - Bước 2: Cơng trình tính với mode dao động Tính tốn thành phần động tải trọng theo mục 4.3 đến 4.9 TCXD 229:1999 Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió kể đến ảnh hưởng xung vận tốc gió, có thứ nguyên lực, xác định theo công thức: WFj  Wζj S j jν (Công thức 4.6 TCXD 229:1999) Giá trị 1 lấy theo bảng TCXD 229:1999, phụ thuộc vào tham số   Tran bảng 5, TCXD 229:1999 để có thơng số (mặt zOx), D H xác định hình sau (mặt màu đen mặt đón gió): Hình … Hệ tọa độ xác định hệ số không gian  n ψi  �y j1 n ji �y WFj ji Mj Xác định hệ số: (Công thức 4.5 TCXD 229:1999) Với yji – Chuyển vị ngang tương đối trọng tâm phần cơng trình thứ j ứng với dạng dao động i, không thứ nguyên Xác định từ Etabs - Bước 3: Xác định hệ số động lực (i) ứng với dạng dao động thứ dựa vào hệ số (i) đường số 1, Hình 2, TCXD 229:1999 j1 εi  γW0 940fi (Công thức 4.3 TCXD 229:1999) Ta có: - Bước 4: Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió có xét đến ảnh hưởng xung vận tốc gió: tt WγW p(ji)  β p(ji) với  = 1.2 – hệ số tin cậy tải trọng gió  = – hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng theo Bảng TCXD 299:1999, lấy 50 năm  Kết tính tốn gió động theo phương X [Xem phụ lục  Kết tính tốn gió động theo phương Y [Xem phụ lục TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT: Động đất xem yêu cầu bắt buộc thiếu yêu cầu quan trọng thiết kế cơng trình cao tầng Do đó, cơng trình xây dựng ằnm phân vùng động đất phải tính tốn tải trọng động đất Theo TCVN 9386:2012, có phương pháp tính tốn tải trọng động đất phương pháp tĩnh lựuc ngang tương đương phương pháp phân tích phổ dao động Với chu kỳ T1 = 2.397s không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương 4T  2.4s � T1 �� C 2s � đương với (theo mục 4.3.3.2 TCVN 9386:2012) Nền trường hợp tải trọng động đất tính tốn theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (theo mục 4.3.3.3 TCVN 9386:2012) kết hợp với phần mềm tính tốn Etabs Phổ phản ứng (theo phương ngang)  Xác định loại đất nền: Dựa vào hồ sơ địa chất có số N SPT vào khoảng 15-50  thuộc loại D (theo mục 3.1.2, Bảng 3.1, TCVN 9386:2012)  Xác định tỉ số agR/g: Gia tốc nề nứng với vị trí xây dựng cơng trình quận 9, TP Hồ Chí Minh: a gR  0.0747g  0.0747 �9.81  0.733 (m/s )  Xác định hệ số tầm quan trọng: Hệ số tầm quan trọng I = ứng với nhà cao tầng từ thầng đến 19 tầng  Xác định hệ số ứng xử q kết cấu bê tông cốt thép: Hệ số ứng xử q hệ số kể đến khả tiêu tán lượng (tính dẻo) kết cấu, hệ kết cấu hỗn hợp có vách cứng, đối xử theo hai phương lấy q = 3.9 Bảng … Giá trị tham số mô tả phổ phán ứng đàn hồi: Loại đất S TB (s) TC (s) TD (s) D 1.3 0.2 0.8 2.0 Phổ phản ứng đàn hồi Sd (T) cơng trình xác định qua biểu thức sau: � � T �2.5 � �T �TB : Sd (T)  a gS �  �  � � TB �q � � � 2.5 TB �T �TC : Sd (T)  a gS q 2.5 TC �  a gS � � q T TC �T �TD : Sd (T) � � �βa g � 2.5 TC TD �  a gS � � q T TD �T: Sd (T) � � �βa g � SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN: Chọn sơ chiều dày sàn: Đặt hb chiều dày bả Chọn hb theo điều kiện chịu lực thuận tiện cho thi cơng Ngồi cần chọn hb ≥ hmin theo điều kiện sử dụng Tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012 quy định: - hmin = 40mm sàn mái - hmin = 50mm sàn nhà cơng trình cơng cộng - hmin = 60mm sàn nhà sản xuất - hmin = 70mm làm từ bê tông nhẹ Để thuận tiện cho thi cơng hb nên chọn bội số 10mm Quan niệm tính tốn: Xem sàn tuyệt đối cứng mặt phẳng ngang Sàn không bị rung động, không bị dịch chuyển chịu tải trọng ngang Chuyển vị điểm sàn chịu tác động tải trọng ngang Chọn chiều dày sàn phụ thuốc vào nhịp tải trọng tác dụng chọn chiều dày sàn xác định sơ theo công thức: D h b  l1 m D = 0.8 ÷ 1.4: Phụ thuốc vào tải trọng, chọn D = 0.8 Với chịu uốn phương có liên kết cạnh song song lấy m = 30 ÷ 35 Với liên kết bốn cạnh, chịu uốn phương m = 40 ÷ 50 l nhịp theo phương cạnh ngắn Chọn phương có phương cạnh ngắn lớn S2 8000×8500 (mm) để tính �0.8 0.8 � �0.8 0.8 � h b �� � � l1  � � � �8000   128 �160  (mm) �50 40 � �50 40 �  Chọn hb = 150 (mm) Chọn phương có cạnh ngắn lớn S11 5300×8000 (mm) để tính �0.8 0.8 � �0.8 0.8 � h b �� � � l1  � � � �5300   121 �141 (mm) �35 30 � �35 30 �  Chọn hb = 150 (mm)  Chọn sàn có chiều dày hb = 150 (mm) Riêng ô sàn WC chon hb = 100 (mm) Chọn sơ kích thước tiết diện dầm: Dựa vào “Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình” trang 151 ta được: Bảng … Cơng thức sơ kích thước dầm KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM Chiều cao h Loại dầm Nhịp L (m) Một nhịp Nhiều nhịp Dầm phụ ≤ 6m 1 � � h� L L � � � 20 15 12 � � Chiều rộng b �1 � h �� � �3 � �1 � L � �� 12 � � Chọn nhịp dầm để tính L = 8.5m 1 h � L  �8500  566.67 (mm) 15 15 - Dầm chính: Dầm ≤ 10 h� L 15 1 h � L  �8500  425 (mm) 20 20 - Dầm phụ: Chọn kích thước sơ dầm – dầm phụ: - Dầm chính: 300×600mm; 400×600mm - Dầm phụ: 200×400mm VẬT LIỆU: Vật liệu làm sàn dùng Bê tông B30 Thép AII, AI Bê tông B30: Rb = 17000 (kN/m2); Rbt = 1200 (kN/m2); b = Thép AIII ( ≥ 10): Rs = Rsc = 365000 (kN/m2); Rsw = 290000 (kN/m2) Thép AI ( ≤ 10): Rs = Rsc = 225000 (kN/m2); Rsw = 175000 (kN/m2) K TẢI TRỌNG: Tĩnh tải trọng lượng thân sàn: Bảng … Tải trọng lớp cấu tạo hoàn thiện sàn tầng điển hình Tĩnh tải tiêu Hệ số vượt Tĩnh tải tính Các lớp cấu tạo chuẩn tải tốn (kN/m2) (kN/m2) Lớp Ceramic dày 1cm 0.2 1.1 0.22 Vữa lót dày 2cm 0.36 1.2 0.432 Sàn BTCT dày 15cm 3.75 1.1 4.125 Vữa trát dày 1.5cm 0.27 1.2 0.324 Tải treo đường ống 0.5 1.3 0.65 Tổng tải trọng 5.751 Bảng … Tải trọng lớp cấu tạo hoàn thiện sàn nhà vệ sinh Tĩnh tải tiêu Hệ số vượt Tĩnh tải tính Các lớp cấu tạo chuẩn tải tốn (kN/m2) (kN/m2) Lớp Ceramic dày 1cm 0.2 1.1 0.22 Vữa lót dày 2cm 0.36 1.2 0.432 Sàn BTCT dày 14.5cm 3.75 1.1 4.125 Lớp chống thấm 3cm 0.6 1.3 0.78 Vữa trát dày 1.5cm 0.27 1.2 0.324 Tải treo đường ống 0.5 1.3 0.65 Tổng tải trọng 6.531 Tĩnh tải tường xây: Giả sử tường có chiều cao 3.1m (chiều cao tầng 3.7m chiều cao dầm 0.6m), giá trị tải tường dài 100mm 200mm cho bảng sau: Hình … Khai báo vật liệu Kiểm nội lực: Nội lực sau phân tích mơ hình: Hình … Momen theo phương X (M11) Hình … Momen theo phương Y (M22) Chia dải thiết kế: Hình … Dải Strip theo phương X Hình … Dải Strip theo phương Y Hình … Nội lực dải Strip theo phương X Hình … Nội lực dải Strip theo phương Y Kiểm tra độ theo trạng thái giới hạn II: Kiểm tra độ võng ngắn hạn: Theo TCVN 5574:2012 độ võng sàn kiểm tra theo điều kiện f < fgh Trong fgh độ võng giới hạn nêu C.1, phụ lục C, TCVN 5574:2012 Khi nhịp 6m < L ≤ 12m fgh = L/250 = 8500/250 = 32 (mm)  Độ võng ngắn hạn: CB-CV: 1TT + 1HT Hình … Độ võng ngắn hạn fmax = 10.8mm < [f] = 32mm  Thỏa  Độ võng dài hạn: CB f = f1 – f2 + f3 (TCVN 356:2005) Trong đó: - f1 = 1TT + 1HT (Cracked) - f2 = 1TT + 0.3HT (Cracked) - f3 = 1TT + 0.3HT (Long Term Cracked) với Cr = 1.6 (bê tơng nặng độ ẩm khơng khí xung quanh cao 75%) Sh = (bỏ qua co ngót) [Bảng 33, mục 7.4.2, TCVN 5574:2012] Hình … Độ võng dài hạn fmax = 30.5mm < [f] = 32mm  Thỏa TÍNH TỐN – THIẾT KẾ CẦU THANG CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH: KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CẦU THANG: Chiều cao tầng điển hình 3.7m, có 21 bậc thang, câu thang vễ, vế rộng 10 bậc Chiều cao bậc thang: h 3700 hb  t   168.2 (mm) 22 22  chọn hb = 170 (mm) lb  3300  330 (mm) 10 Bề rộng bậc: Góc nghiêng thang với mặt phẳng nằm ngang: h 170 tanα  b  � cosα  0.889 lb 330 Chọn sơ kích thước dầm kiềng D1 200×300 Chọn sơ chiều dày thang chiếu nghỉ hs = 120mm TẢI TRỌNG: Tĩnh tải: Bản thang nghiêng: Bảng … Tĩnh tải thang nghiêng gtc gtt  Dày   td STT Các lớp vật liệu Hệ số vượt tải (kN/m ) (m) (m) (kN/m ) (kN/m2) Lớp đá hoa cương 24 0.02 0.0273 0.648 1.2 0.778 Vữa lót dày 2cm 18 0.02 0.0273 0.492 1.3 0.640 Bậc thang gạch 18 0.068 1.224 1.3 1.591 Bản bê tông 25 0.12 1.1 3.3 Lớp vữa trát 18 0.015 0.270 1.3 0.351 Tổng 5.634 6.65 Hoạt tải: Hoạt tải lấy theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang p tc = (kN/m2), hệ số vượt tải lấy 1.2 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC: Chọn kiểu cầu thang vễ Dầm kích thước sơ 300×400 Quy thang thành dạng tải phân bố Cắt dãy có bề rộng b = 1m hd 3 Xét tỷ số h s liên kết thang dầm chiếu tới liên kết khớp Bản thang nghiêng: tc tc - q  b �q  1�(5.63  3)  8.63 (kN/m) tt tt - q  b �q  1�(6.65  �1.2)  10.25 (kN/m) Bản chiếu nghỉ (chiếu tới): tc tc - q1  b �q  1�8.63 �0.889  7.67 (kN/m) tt tt - q1  b �q  1�10.25 �0.889  9.11 (kN/m)  Sử dụng Etabs để mơ hình 2D suy sơ đồ tính nội lực cầu thang: Sơ đồ tính cầu thang: Hình … Sơ đồ tính cầu thang Hình … Tĩnh tải cấu tạo cầu thang Hình … Hoạt tải cầu thang - Nội lực vế 1: Hình … Nội lực cầu thang TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP: Bảng … Thông số vật liệu cầu thang m 14 Chiều dày thang (h) 120 Rb m Chiều dày BT bảo vệ m 15 b (a) m m ho 105 Rs 280 m 100 b mm MP a Mpa Bảng … Tính tốn cầu thang Tiết diện Momen M kN.m Nhịp 9.66 Gối 11.55 Hàm lượng cốt thép: αm As  mm2 0.060 0.062 339 0.072 0.075 408 μ  0.05%  μ  μ max  ξ R  (%) 0.32 0.39 As (chọn) chọn (%) mm2 10a150 523 10a150 523 0.5 0.5 γbR b 14.5  0.595 �100  3.08% Rs 280  Kiểm tra độ võng thang: Theo TCVN 5574:2012 độ võng thang kiểm tra theo điều kiện f < fgh L 4.8 f gh    0.024 (m) 200 200 Nhịp thang L = 4.8m < 5m  = 24 (mm) Ta có độ võng thang từ Etabs: Hình … Độ võng thang Với độ võng f = 2.382mm < fgh = 24mm  Bản thang thỏa điều kiện độ võng THIẾT KẾ TÍNH TỐN DẦM KIỀNG (DẦM CHIẾU TỚI): Tải trọng: Gồm tải trọng thang, chiếu tới truyền vào trọng lượng thân dầm: Hình … Phản lực gối tựa thang Tải trọng thang truyền vào dầm: RA = 53.06 (kN)  qbt = 53.06 (kN/m) Sơ đồ tính nội lực dầm: Sơ đồ tính: Hình … Sơ đồ tính dầm kiềng Nội lực dầm: Hình … Nội lực dầm kiềng Tính tốn thép: Tiết diện Nhịp Gối Bảng … Thông số vật liệu dầm kiềng 30 m 14 MP Chiều cao dầm (h) Rb m a Chiều dày BT bảo vệ m 15 b (a) m 28 m ho Rs 280 Mpa m 20 m Bề rộng dầm (b) m Bảng … Tính thép dầm kiềng Momen As As (chọn)  M αm  (%) kNm mm2 mm2 1 26.21 0.111 0.118 349 0.61 402 0.23 0.27 1 101 55.85 811 1.42 7 chọn (%) 0.71 1.78 Hàm lượng cốt thép: μ  0.05%  μ  μ max  ξ R γbR b 14.5  0.595 �100  3.08% Rs 280