Đánh giá các phương án thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép có kết cấu không đều đặn chịu tải trọng động đất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CĨ KẾT CẤU KHƠNG ĐỀU ĐẶN CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT SVTH: TÔN THẤT TƯỜNG - STSV: 110150178 - LỚP: 15X1B VÕ NHẬT THIỆN - STSV: 110150164 - LỚP: 15X1B NGUYỄN ĐÌNH THẢO - STSV: 110150080 - LỚP: 15X1A GVHD: PGS TS TRẦN QUANG HƯNG PGS TS ĐẶNG CÔNG THUẬT KS THÁI VĂN LINH Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Đánh giá phương án thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép có kết cấu khơng đặn chịu tải trọng động đất” Nhóm sinh viên thực hiện: Tơn Thất Tường Số thẻ SV: 110150178 Lớp: 15X1B Võ Nhật Thiện Số thẻ SV: 110150164 Lớp: 15X1B Nguyễn Đình Thảo Số thẻ SV: 110150080 Lớp: 15X1A Nội dung đồ án bao gồm phần sau: + Kiến trúc : ­ Trình bày tổng quan cơng trình, vị trí xây dựng ­ Giới thiệu kiến trúc sơ bộ, công sử dụng cơng trình + Kết cấu : ­ Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu cho cơng trình ­ Đưa phương án thiết kế ­ Thiết kế cấu kiện phương án: + Tính tốn thiết kế sàn tầng điển hình + Tính tốn tải trọng tác dụng lên cơng trình mơ hình Etabs + Tính tốn thiết kế dầm, cột, móng, vách - So sánh đánh giá phương án thiết kế - Kết luận kiến nghị LỜI CẢM ƠN Ngày với phát triển không ngừng lĩnh vực, ngành xây dựng nói chung ngành xây dựng dân dụng nói riêng ngành phát triển mạnh với nhiều thay đổi kỹ thuật, công nghệ chất lượng Để đạt điều địi hỏi người cán kỹ thuật ngồi trình độ chun mơn cịn cần phải có tư sáng tạo, sâu nghiên cứu để tận dung hết khả Qua năm học khoa Xây Dựng Dân Dụng & Công Nghiệp trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, giúp đỡ tận tình Thầy, Cơ giáo nỗ lực thân, chúng em tích lũy cho số kiến thức để tham gia vào đội ngũ người làm công tác xây dựng sau Để đúc kết kiến thức học được, nhóm em giao đề tài đồ án tốt nghiệp là: “ Đánh giá phương án thiết kế nhà cao tầng bê tơng cốt thép có kết cấu khơng đặn chịu tải trọng động đất”’’ Hồn thành đồ án tốt nghiệp lần thử thách với cơng việc tính tốn phức tạp, gặp nhiều vướng mắc khó khăn đặc biệt với đồ án Capstone Project Tuy nhiên hướng dẫn tận tình thầy cô giáo hướng dẫn, anh em kỹ sư Công ty Cổ phần Kỹ Việt giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, với kiến thức hạn chế mình, đồng thời có kinh nghiệm tính tốn thời gian có hạn nên đồ án thể không tránh khỏi sai sót Chúng em kính mong tiếp tục bảo Thầy, Cô anh kỹ sư để em hoàn thiện kiến thức Cuối cùng, Chúng em xin chân thành cám ơn Thầy, Cô khoa Xây Dựng Dân Dụng & Công Nghiệp trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt Thầy Cô trực tiếp hướng dẫn em đề tài tốt nghiệp Nhóm sinh viên thực Tơn Thất Tường Võ Nhật Thiện Nguyễn Đình Thảo ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: XÂY DỰNG DD&CN Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAPSTONE PROJECT Nhóm sinh viên thực hiện: Võ Nhật Thiện Lớp: 15X1B Tôn Thất Tường Lớp: 15X1B Nguyễn Đình Thảo Lớp: 15X1A Khoa: Xây dựng Dân dụng Cơng nghiệp Ngành: Kỹ thuật cơng trình xây dựng Tên đề tài: “Đánh giá phương án thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép có kết cấu khơng đặn chịu tải trọng động đất” Đề tài thuộc diện: Liên kết với Công ty Cổ phần đầu tư Tư vấn kỹ thuật Kỹ Việt Các số liệu liệu ban đầu: Bản vẽ kiến trúc cơng trình… (Nhà Khách Và Nhà Ở Thuộc Bộ Công An Thành Phố Đà Nẵng)., số liệu địa chất Họ tên người hướng dẫn: Họ tên người hướng dẫn Đơn vị PGS TS Trần Quang Hưng Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp PGS TS Đặng Công Thuật Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp KS Thái Văn Linh Công ty cổ phần đầu tư tư vấn kỹ thuật Kỹ Việt Ngày giao nhiệm vụ: 03/09/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Trưởng môn Ngày…….tháng…….năm 2019 (Ký ghi rõ họ tên) Hội đồng hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC CHƯƠNG : MỞ ĐẦU 11 1.1 Tính cấp thiết đề tài 11 1.1.1 Lí chọn đề tài Error! Bookmark not defined 1.1.2 Tổng quan giải pháp có Error! Bookmark not defined 1.2 Tổng quan cơng trình 11 1.2.1 Mặt cơng trình 11 1.2.2 Vị trí xây dựng đặc điểm xây dựng 12 1.2.3 Điều kiện tự nhiên 13 1.3 Phân tích kết cấu đề xuất giải pháp sơ 14 1.3.1 Các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế cơng trình chịu động đất 14 1.3.2 Các giải pháp kết cấu 14 1.3.3 Đề xuất giải pháp 16 CHƯƠNG : MƠ HÌNH VÀ TÍNH TỐN KẾT CẤU PHƯƠNG ÁN 18 2.1 Tính tốn tải trọng tác dụng lên cơng trình 18 2.1.1 Tĩnh tải 18 2.1.2 Hoạt tải 21 2.2 Tổ hợp tải trọng 33 2.2.1 Phương pháp tính tốn 33 2.2.2 Các trường hợp tải trọng 33 2.2.3 Tổ hợp tải trọng 34 2.3 Mơ hình 34 2.4 Kiểm tra chuyển vị ngang 36 2.5 Thiết kế cấu kiện 37 2.5.1 Thiết kế sàn 37 2.5.2 Thiết kế dầm 40 2.5.3 Thiết kế cột 53 2.5.4 Thiết kế vách 58 2.5.5 Thiết kế móng 64 CHƯƠNG : MƠ HÌNH VÀ TÍNH TỐN KẾT CẤU PHƯƠNG ÁN 86 3.1 Tải trọng tác dụng lên cơng trình 87 3.1.1 Tải trọng gió động 87 3.1.2 Tải trọng động đất 89 3.2 Tổ hợp tải trọng 91 3.3 Mô hình 91 3.4 Kiểm tra chuyển vị ngang 92 3.5 Thiết kế cấu kiện 93 3.5.1 Thiết kế dầm 93 3.5.2 Thiết kế cột 102 3.5.3 Thiết kế vách 105 3.5.4 Thiết kế móng 106 CHƯƠNG : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 111 4.1 Về mặt kĩ thuật 111 4.1.1 Kiến trúc 111 4.1.2 Kết cấu 111 4.2 Về kinh tế 116 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1.1: Mặt cơng trình 11 1.2: Mặt đứng công trình 12 1.3: Hệ kết cấu khung-vách cứng 15 2.1: Mặt cắt cấu tạo lớp sàn 18 2.3: Mơ hình khơng gian 35 2.2: Momen gió tĩnh phương X Y gây 35 2.4: Momen gió động X Y gây 35 2.5: Momen động đất X Y gây 36 2.6: Chuyển vị động đất gây 36 2.7: Momen tải cân gây theo phương X 38 2.8: Momen tải cân gây theo phương Y 38 2.9: Biểu đồ lực cắt lực P=1N gây 52 2.10: Biểu đồ lực cắt ngoại lực gây 52 2.11: Tiết diện cột quy ước 54 2.12: Cách thành phần nội lực vách 58 2.13: Minh hoạ phương pháp vùng biên chịu momen 59 2.14: Chiều dài giả thiết phần tử 60 2.15: Mặt móng 64 2.16: Mặt móng M1 74 2.17: Mặt móng khối quy ước 76 2.18: Kiểm tra chọc thủng cột 78 2.19: Mặt móng M1 79 2.20: Mặt mơ hình SAFE móng vách thang máy 81 2.21: Biểu đồ momen dãi theo phương X Y 83 3.1: Mô hình ETABS mặt vách, lõi cứng phương án 86 3.2: Momen tĩnh tải gây Hình 3.3: Momen hoạt tải gây 91 3.4: Momen gió X gây Hình 3.5: Momen gió Y gây 91 3.6: Momen động đất X gây Hình 3.7: Momen động đất Y gây 92 3.8: Chuyển vị ngang động đất gây 92 3.9: Biểu đồ lực cắt lực P=1N gây 101 3.10: Biểu đồ lực cắt ngoại lực gây 101 3.11: Chiều dài giả thiết phần tử 106 3.12: Mặt móng 106 3.13: Mặt mơ hình SAFE móng vách thang máy 107 3.14: Biểu đồ momen dãi theo phương X Y 109 4.1: Mơ hình ETABS mặt bố trí vách lõi cứng phương án 111 4.2: Mơ hình ETABS mặt vách, lõi cứng phương án 112 4.3: Độ lệch tâm 112 4.4: Mode mode 10 phương án 113 Hình Hình Hình Hình 4.5: Mode mode 10 phương án 113 4.6: So sánh tải trọng động đất gây phương ngang 115 4.7: So sánh tải trọng động đất gây phương ngang Y 116 4.8: Chuyển vị ngang theo phương hai phương án 116 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân công nhiệm vụ thành viên 16 Bảng 2.1: Trọng lượng lớp cấu tạo sàn 18 Bảng 2.2: Tĩnh tải sàn 19 Bảng 2.3: Tải trọng tường cửa sàn tầng 20 Bảng 2.4: Tải trọng tường cửa sàn tầng 20 Bảng 2.5: Tải trọng tường cửa dầm tầng 20 Bảng 2.6: Tải trọng tường cửa sàn tầng 21 Bảng 2.7: Tải trọng gió tĩnh X 22 Bảng 2.8: Tải trọng gió tĩnh Y 23 Bảng 2.9: Thông số tải trọng 24 Bảng 2.10: Kết chu kỳ tần số dao động theo phương 24 Bảng 2.11: Tần số dao động theo phương X 25 Bảng 2.12: Tần số dao động theo phương Y 25 Bảng 2.13: Tính tốn gió động theo phương X 26 Bảng 2.14: Tính tốn gió động theo phương Y 26 Bảng 2.15: Kết chu kỳ tần số dao động 28 Bảng 2.16: Phổ phản ứng đàn hồi 30 Bảng 2.17: TÍNH ĐỘNG ĐẤT VỚI DẠNG DAO ĐỘNG THỨ NHẤT 32 Bảng 2.18: Trường hợp tải trọng 33 Bảng 2.19: Tổ hợp nội lực dầm B133, tầng 1, trục E 40 Bảng 2.20: Các thông số 45 Bảng 2.21: Độ cong cấu kiện ứng với tải trọng tương ứng 49 Bảng 2.22: Gía trị thông số 51 Bảng 2.23: Tổ hợp nội lực cột C19 trục E 53 Bảng 2.24: Điều kiện quy đổi theo phương 55 Bảng 2.25: Nội lực cột C19 tầng 57 Bảng 2.26: Nội lực tính tốn vách (tầng hầm 1) 60 Bảng 2.27: Chỉ tiêu lý đất 65 Bảng 2.28: Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng lên móng 70 Bảng 2.29: Khoảng cách từ tâm cọc đến trục X 75 Bảng 2.30: Gía trị phản lực đầu cọc 81 Bảng 2.31: Trọng lượng lớp đất 82 Bảng 2.32: Bề rộng dãi Strip 83 Bảng 2.33: Giá trị momen dãi theo phương X Y 83 Bảng 2.34: Chọn thép phương X lớp 84 Bảng 2.35: Chọn thép phương Y lớp 85 Bảng 3.1: Kết chu kỳ tần số dao động theo phương 87 Bảng 3.2: Tần số dao động theo phương X 87 Bảng 3.3: Tần số dao động theo phương Y 87 Bảng 3.4: : Tính tốn gió động theo phương X 88 Bảng 3.5: Tính tốn gió động theo phương Y 88 Bảng 3.6: Kết chu kỳ tần số dao động 89 Bảng 3.7: TÍNH ĐỘNG ĐẤT VỚI DẠNG DAO ĐỘNG THỨ NHẤT 90 Bảng 3.8: Tổ hợp nội lực dầm B461,462 trục E 93 Bảng 3.9: Tính thép chịu momen âm 94 Bảng 3.10: Tính thép chịu momen dương 94 Bảng 3.11: Kiểm tra điều kiện chịu cắt dầm 95 Bảng 3.12: Các thông số 97 Bảng 3.13: Độ cong cấu kiến ứng với tải trọng tương ứng 98 Bảng 3.14: Độ cong dầm tiết diện 100 Bảng 3.15: Gía trị thơng số tính tốn 101 Bảng 3.16: Tổ hợp tính tốn 103 Bảng 3.17: Tính tốn cột 104 Bảng 3.18: Các trường hợp tổ hợp tải cột C19 tầng 105 Bảng 3.19: Nội lực tính tốn vách (tầng hầm 1) 105 Bảng 3.20: Tổng hợp tải trọng tác dụng lên móng 107 Bảng 3.21: Gía trị phản lực từ đầu cọc 107 Bảng 3.22: Giá trị momen dãi theo phương X 109 Bảng 3.23: Chọn thép phương X lớp 109 Bảng 3.24: Chọn thép phương Y lớp 109 Bảng 4.1: Gía trị lực động đất theo phương hai phương án 114 Bảng 4.2: Bảng khối lượng bê tông thép trục E hai phương án 116 Bảng 4.3: Khối lượng tồn cơng trình hai phương án 117 10 Bảng 3.17: Tính tốn cột Vị trí P My Mx (m) (kN) (kN.m) (kN.m) eax (mm) e1x (mm) e0x (mm) -5232.8 84.48 127.91 22 24 24 15.71 1.00 127.91 -5232.8 84.48 127.91 22 24 24 15.71 1.00 -6098.8 -8.17 107.08 22 18 22 15.71 -5206.5 62.58 -10.24 22 22 -5206.5 62.58 -10.24 22 -6072.5 11.59 -101.84 22 17 3.0 87.21 Theo phương X 20.42 1.00 87.21 Theo phương X 17 20.42 1.00 101.65 Theo phương Y 12 17 20.42 1.00 86.78 Theo phương Y 17 12 17 20.42 1.00 86.78 Theo phương Y 17 17 20.42 1.00 101.21 Theo phương Y e0y (mm) 17 16 17 20.42 127.91 17 16 17 1.00 132.14 17 15.71 1.00 112.81 17 22 15.71 1.00 112.81 22 15.71 1.00 131.57 b h M1 M2 h0 x1 (m) (mm) (mm) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) 500 650 127.91 87.21 610 722 500 650 127.91 87.21 610 650 500 101.65 132.14 650 500 86.78 650 500 650 500 3.0 1.00 Ảnh hưởng uốn dọc theo trục Y e1y (mm) Vị trí M* y (kN.m) Quy tốn lệch tâm phẳng tương đương Ảnh hưởng uốn dọc theo trục X x m0 x M* x (kN.m) eay (mm) M ea e0 e (kN.m) (mm) (mm) (mm) 0.40 173 25 33 318 722 0.40 173 25 33 460 647 0.40 142 21 112.81 460 552 0.40 121 86.78 112.81 460 552 0.40 101.21 131.57 460 644 0.40 Trường hợp tính toán y y x Ast Ast (mm) (cm ) (cm ) (%) LTRB 583 40.68 40.68 1.25 318 LTRB 583 40.68 40.68 1.25 23 233 LTRB 443 75.26 75.26 2.32 21 23 233 LTRB 443 38.28 38.28 1.18 121 21 23 233 LTRB 443 38.28 38.28 1.18 142 21 23 233 LTRB 443 74.17 74.17 2.28 104 - Với cấu kiện kháng chấn, hàm lượng cốt thép cho phép từ 1% đến 4% Chọn 12Ø20 có As = 37,68 cm2 bố trí cho bên thép đặt theo chu vi cột Hàm lượng cốt thép cột μ = 2,47% < μmax = 4% 3.6.2.4 Kiểm tra cột theo khả chịu cắt Từ nội lực xuất từ Etabs, ta chọn trường hợp tổ hợp có lực cắt lớn Bảng 3.18: Các trường hợp tổ hợp tải cột C19 tầng Story STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 STORY4 Column C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 C19 P V2 V3 T M2 M3 (kN) -6000.819 -5563.168 -5208.713 -5480.798 -5291.083 -6098.836 -5779.827 -6024.703 -5853.959 -5232.805 -5908.003 -5232.805 -5908.003 (kN) 37.357 69.420 -3.272 30.896 35.253 69.640 4.217 34.968 38.889 83.050 -14.332 83.050 -14.332 (kN) -7.364 -12.100 -15.224 11.999 -39.323 -6.588 -9.400 15.101 -31.088 38.317 -61.862 38.317 -61.862 (kNm) 0.443 -1.168 1.826 0.513 0.146 -0.916 1.779 0.597 0.266 3.836 -3.109 3.836 -3.109 (kNm) -9.635 -20.239 -26.547 30.322 -77.109 -8.172 -13.849 37.334 -59.354 84.483 -123.014 84.483 -123.014 (kNm) 47.748 100.437 -34.720 28.892 36.825 107.079 -14.561 42.689 49.829 127.906 -53.255 127.906 -53.255 Load Station Case/Combo TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7 TH8 TH9 THDB1 Max THDB1 Min THDB2 Max THDB2 Min 0 0 0 0 0 0 Từ bảng ta chọn 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 83,05 𝑘𝑁, kiểm tra khả chịu cắt bê tông theo điều kiện: 𝑸𝒎𝒂𝒙 < 𝟎, 𝟔 𝑹𝒃𝒕 𝒃 𝒉𝟎 Ta có: 0,6 𝑅𝑏𝑡 𝑏 ℎ0 = 0,6 1,05.1000.0,5.0,61 = 192,15 𝑘𝑁 > 𝑸𝒎𝒂𝒙 Vậy bê tông đủ khả chịu cắt nên cốt đai ta bố trí cấu tạo Chọn cốt đai Ø8-s150 bố trí đoạn tới hạn đầu cột chân cột, cột ta đặt bước cốt đai s=200 mm 3.6.2.5 Bố trí cốt thép Sau tính tốn cốt thép, ta tiến hành chọn thép bố trí.Việc bố trí thép cột tuân theo yêu cầu cấu tạo cốt thép cấu kiện chịu nén 3.6.3 Thiết kế vách ➢ Xét vách trục dày 20cm dài 7,2m, lấy nội lực tính tốn từ bảng tổ hợp nội lực xuất từ ETABS Ta tính tốn cho cấu kiện tầng hầm Bảng 3.19: Nội lực tính toán vách (tầng hầm 1) Tầng Vách max TD Nội lực My Qtư N tư 105 THTT Mytư Qmax N tư Mytư Qtư Nmax 11646.08 My 2666.414 Trên Qx -4001.52 N Tầng P8 Hầm 12866.63 My 2341.713 Dưới Qx -3919.64 N Giả thiết chiều dài phần tử biên hình vẽ: -8783.79 -2753.57 -9932.64 -9740.61 -2423.92 -9837.09 -8783.79 -2753.57 -9932.64 -9740.61 -2423.92 -9837.09 M3 Bl Br 200 y 1500 4200 1500 Hình 3.11: Chiều dài giả thiết phần tử Sau tính tốn với tổ hợp tiết diện, ta lấy kết tính tốn có lượng thép lớn để bố trí cho vùng biên Vậy chọn 2022 có Ast=75,99 cm2 để bố trí cho hai bên vùng biên (Vì momen đổi chiều) Tính tốn cho cặp nội lực, tiết diện lại thực tương tự, kết thể phụ lục ➢ Tính tốn kiểm tra với phần tường lại với chiều dài đoạn vách giữa: B= 4,2m, chọn 16a200 ➢ Tính tốn cốt thép ngang chọn 10a150 Q trình tính tốn tương tự phương án 1, kết tính thể ph ụ lục 3.6.4 Thiết kế móng d mg -1 500X1 300 bĨ t ù ho ¹ i d mg -1 500X1 300 d mg -1 500X1 300 d mg -2 300X800 d mg -1 500X1 300 d mg -1 500X1 300 d mg -1 500X1 300 d mg -3 500X1 300 d mg -23 300X800 d mg -23a 300X800 d mg -2 300X800 d mg -1 300X800 d mg -4 500X1 300 d mg -23 300X800 d mg -21 300X800 d mg -23 300X800 d mg -1 500X1 300 d mg -9 500X1 300 d mg -5 300X800 d mg -22 300X800 d mg -1 500X1 300 d mg -6 500X1 300 d mg -9* 300X800 d mg -1 500X1 300 d mg -1 300X800 d mg -21 300X800 d mg -20 300X800 d mg -7 300X800 d mg -7 300X800 bĨ t ù ho ¹ i d mg -8 500X1 300 d mg -1 500X1 300 d mg -1 500X1 300 Hình 3.12: Mặt móng 106 d mg -9* 300X800 3.6.4.1 Thiết kế khối móng vách thang máy PA2 Lấy nội lực ETABS chân khối thang máy Bảng 3.20: Tổng hợp tải trọng tác dụng lên móng Nội lực tíêu chuẩn Nội lực tính tốn Cấu kiện Nmax (kN) Mtư (kN.m) Qtư (kN) Nmax (kN) Mtư (kN.m) Qtư (kN) Khối móng -31877,32 328,86 2363,77 -27719,4 258,97 2055,45 thang máy Q trình tính toán tương tự phương án rút gọn sau: - Chọn cọc có đường kính D = 600mm dài 30m - Chiều sâu chơn móng 3m - Sức chịu tải cọc đơn 170 ❖ Tính tốn sơ số cọc: Hình 3.13: Mặt mơ hình SAFE móng vách thang máy 𝑛𝑐 = 𝛽 𝑁0𝑡𝑡+ 𝑁đấ𝑡+đà𝑖 𝑃𝑡𝑘 = (1,1 ÷ 1,5) 31877,32+12∗12∗3∗20 1700 = (28 ÷ 38) cọc q trình kiểm tra thấy khơng thỏa Kết việc kiểm thử vòng lặp chọn hệ 42 cọc, với khoảng cách tối thiểu tim cọc 3D khoảng cách mép đài 1D, ta xác định diện tích đài A x B = 12 x 12 (m2 ) ❖ Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Việc tính tốn tải trọng tác dụng lên cọc cho 42 cọc khó khăn phức tạp, với thông số đưa ra, ta sử dụng phần mềm SAFE để tính tốn thực kiểm tra Kết xuất từ SAFE sau: Bảng 3.21: Gía trị phản lực từ đầu cọc Point Combo Fz(kN) Point Combo Fz(kN) 124 ENVE 1194.697 176 ENVE 1351.311 107 134 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 163 165 166 167 169 170 171 173 175 ENVE 1315.285 177 ENVE 1055.324 ENVE 1579.419 179 ENVE 930.645 ENVE 1502.767 180 ENVE 1090.503 ENVE 1468.016 181 ENVE 1439.251 ENVE 1479.4 182 ENVE 1297.998 ENVE 1531.452 183 ENVE 1176.324 ENVE 1613.462 184 ENVE 1087.361 ENVE 1665.526 185 ENVE 1047.167 ENVE 1425.456 186 ENVE 1063.288 ENVE 1521.635 187 ENVE 1126.585 ENVE 1317.144 200 ENVE 1406.093 ENVE 1036.262 201 ENVE 987.245 ENVE 1346.056 P109 ENVE 1213.703 ENVE 1272.098 P110 ENVE 1056.02 ENVE 925.157 P111 ENVE 973.111 ENVE 912.136 P127 ENVE 1252 ENVE 1202.963 P129 ENVE 1310.847 ENVE 1289.564 P184 ENVE 1166.496 ENVE 849.556 P185 ENVE 1095.528 ENVE 1113.058 P186 ENVE 1116.754 FZmax = 1665,526 < 1700 kN thỏa mãn FZmin = 849,556 > thỏa mãn ❖ Kiểm tra đất mặt phẳng mũi cọc Đối với PA2, có hệ 42 cọc PA1 kích thước đài móng giống Q trình tính toán tương tự PA1 ta giá trị sau tc tctb = 460,767 (kN/m2) < R = 1078,4 (kN/m2) (Thoả mãn) tc tcmax = 469,69 (kN/m2 ) < 1,2 R =1294,08(kN/m2 ) (Thoả mãn) So sánh với gía trị áp lực đất tiêu chuẩn Rtc = 1087,4 kN/m2 tính ❖ Thiết kế đài cọc * Nội lực đài cọc Tiến hành chia đài cọc thành dãi Strip, hỗ trợ phần mềm SAFE ta xuất giá trị nội lực dãi đó, tính tốn bố trí cốt thép cho đài Bề rộng dãi Strip lấy 1m theo phương 108 Hình 3.14: Biểu đồ momen dãi theo phương X Y Bảng 3.22: Giá trị momen dãi theo phương X Phương X Tên dãi Phương Y Mmax (kN.m) 772,9 Tên dãi CSA2 CSA3 CSA4 1027,1 1181,1 1168,3 1102,3 CSB2 CSB3 CSB4 CSA5 1367,2 CSB5 1209,8 CSA1 CSA6 880,7 Mmax (kN.m) 1189,6 CSB1 CSB6 1138,3 1123,2 1367,2 ❖ Tính tốn cốt thép theo phương X Bảng 3.23: Chọn thép phương X lớp Tên dãi AsTT (cm2/m) CSA1 CSA2 CSA3 CSA4 CSA5 CSA6 19,99 26,69 30,44 28,69 35,76 22,83 Hàm lượng (%) 0,143 0,191 0,217 0,205 0,255 0,163 Chọn thép Asch (cm2/m) Ø28a150 Ø28a150 Ø28a150 Ø28a150 Ø28a150 Ø28a150 41,05 41,05 41,05 41,05 41,05 41,05 ❖ Tính tốn cốt thép theo phương Y Bảng 3.24: Chọn thép phương Y lớp Tên dãi AsTT (cm2/m) CSB1 CSB2 31,01 30,78 Hàm lượng (%) 0.222 0.220 109 Chọn thép Asch (cm2/m) Ø28a150 Ø28a150 41,05 41,05 CSB3 CSB4 CSB5 CSB6 29,64 29,24 31,55 35,76 Ø28a150 Ø28a150 Ø28a150 Ø28a150 0.212 0.209 0.225 0.255 110 41,05 41,05 41,05 41,05 CHƯƠNG : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 4.1 So sánh mặt kĩ thuật 4.1.1 Kiến trúc Nhìn chung, mặt kiến trúc cơng trình khối chữ L không thay đổi nhiều hai phương án Mục đích để so sánh, đánh giá tiêu kinh tế - kĩ thuật cách xác, cách ứng xử nhà 4.1.2 Kết cấu 4.1.2.1 Cách bố trí hệ kết cấu chịu lực Trong hai phương án, ta sử dụng hệ kết cấu chịu lực khung – vách, lõi cứng kết hợp Nhưng điểm khác kích thước bố trí vị trí vách, lõi cứng Ở phương án, ta quan tâm đến thay đổi tâm cứng so với tâm khối lượng cơng trình tầng Sự thay đổi cho hợp lí, tức vị trí tâm cứng gần tâm khối lượng tốt Ở phương án thứ nhất, ta bố trí lõi cứng hai lồng thang máy kết hợp với vách cứng riêng biệt Tồn vách có bề dày 300 mm Với hệ khung, hầu hết dầm có chiều cao 900 mm dầm phụ có chiều cao 800 mm Tiết diện cột không thay đổi Hình 4.1: Mơ hình ETABS mặt bố trí vách lõi cứng phương án Ở phương án thứ hai, ta thay hệ vách lõi hai thang máy hệ dầm 200x500 tường Thông thường, người ta thường tận dụng không gian cách kết hợp lõi cứng thang máy Tuy nhiên công trình xét có hệ vách hình chữ U ngồi Việc bố trí nhìn chung khơng hiệu so với vách bên mà lại làm tăng khối lượng tổng thể, ảnh hưởng đến đến dao động cơng trình Việc thay hệ tường dầm góp phần giảm đáng kể khối lượng, khơng ảnh hưởng nhiều mặt chịu lực lại hiệu 111 Bên cạnh đó, tính tốn khối nhà hình chữ L phức tạp Ta cần cho đ ể kéo tâm cứng gần tâm khối lượng, tức độ lệch tâm cứng tâm khối lượng cho nhỏ Ở phương án làm tốt việc bố trí lại vách để giảm dần độ lệch tâm Xét thấy khối nhà có chuyển vị theo phương Y lớn, việc bố trí sau: Đặt thêm vách 30cm dài 2,5m theo phương trục Y vị trí trục 1, đặt thêm vách 30cm dài 3m theo phương Y vị trí trục 5D – 5E tăng tiết diện dầm nối vách trục lên 300x900mm để kéo dần tâm cứng sát khối chữ L theo phương X Như thông số kết hợp sau: Các vách có chiều dày 20cm, ngồi trừ vách trục trục dày 30cm Đối với hệ khung, hầu hết kích thước dầm 300x600mm dầm phụ 200x500 Kích thước cột khơng thay đổi Hình 4.2: Mơ hình ETABS mặt vách, lõi cứng phương án Ở phương án có cách bố trí riêng, ta kiểm tra độ lệch tâm khối lượng tâm cứng hai phương án 16 14 Tầng 12 10 Phương án Phương án mét 0 Hình 4.3: Độ lệch tâm 112 10 12 4.1.2.2 Tải trọng tác động Ở hai phương án, tải trọng tĩnh tải, hoạt tải, gió xem không đổi Nhưng với tải trọng động đất, phương án có cách ứng xử khác nên xét dao động giá trị tải trọng hai phương án khác Ta so sánh dạng dao động a Các dạng dao động Cả phương án xét đến tác dụng động đất mơ hình khơng gian có kể đến dao dộng xoắn, dạng dao động nguy hiểm, cần quan tâm thiết kế Với phương án, ta kể đến 12 dạng dang động Phương án 16 Tầng 14 12 10 10 Phương Y Phương Y 6 4 Xoắn trục Z (đã kể lên 10 lần) 0.01 0.02 Xoắn trục Z (đã kể lên 10 lần) mét -0.01 Phương X 14 12 -0.02 Tầng 16 Phương X mét -0.006 -0.004 -0.002 0.002 0.004 Hình 4.4: Mode mode 10 phương án Phương án Tầng Tầng 16 16 Phương X 14 12 12 Phương Y 10 6 Xoắn trục Z (đã kể lên 10 lần) -0.01 Phương Y 10 -0.02 Phương X 14 0.01 mét Xoắn trục Z (đã kể lên 10 lần) -0.02 0.02 mét Hình 4.5: Mode mode 10 phương án Nhận xét, hai phương án có cách ứng xử phức tạp, Tất mode có kể đến dạng dao động xoắn 113 b Giá trị tải trọng động đất Như trình bày chương 2, xét động đất, ta xét theo hai phương ngang X Y, phương sinh thành phần lực phân bố lên tầng theo phương X, phương Y xoắn quanh trục Z Xét dạng dao đông ta có kết sau: Bảng 4.1: Gía trị lực động đất theo phương hai phương án Phương án Phương X Lực ngang phân bố lên tầng (KN) Phương Y Xoắn trục Xoắn trục Phương XPhương Y Phương XPhương Y Z Z 163 322.1 379.5 345.6 310.5 270.8 238.1 201.7 165.8 131.2 107.9 116.6 62.1 23.5 4.2 Lực cắt 2842.6 đáy (KN) 152.3 273.5 326.4 296.7 266.1 233.8 203.5 172.2 141.5 112.1 90.2 78.2 40.7 15.8 2.8 -1089.3 -2283.6 -2549 -2316.6 -2084.1 -1801.2 -1600.3 -1349.1 -1107.2 -874.5 -679.9 -738.5 -419.5 -154.6 -20.9 138 272.6 321.2 292.5 262.8 229.2 201.5 170.7 140.3 111.1 91.3 98.7 52.6 19.9 3.5 2405.9 -19068.4 2405.9 128.9 231.5 276.2 251.1 225.2 197.9 172.3 145.8 119.8 94.9 76.4 66.2 34.4 13.4 2.4 -921.9 -1932.7 -2157.4 -1960.7 -1763.9 -1524.5 -1354.4 -1141.8 -937 -740.1 -575.5 -625.1 -355.1 -130.9 -17.7 2036.3 -16138.7 Phương án Phương X Phương Y Lực Xoắn trục Xoắn trục Phương XPhương Y ngang Phương XPhương Y Z Z phân bố 46.6 -102.5 205.9 -95.4 209.7 -421.6 lên tầng 108.9 -221.5 485.8 -222.9 453.4 -994.6 (KN) 131.8 -270.5 568.8 -269.8 553.7 -1164.5 120.1 -246.2 516.7 -245.9 504.1 -1057.7 108.0 -221.2 464.5 -221.0 452.8 -950.9 94.6 -194.0 405.0 -193.6 397.1 -829.2 83.0 -169.7 354.9 -170.0 347.4 -726.5 70.5 -143.9 302.7 -144.4 294.5 -619.7 58.2 -118.4 250.5 -119.2 242.4 -512.8 46.3 -93.9 198.3 -94.8 192.2 -406.0 37.8 -76.3 155.4 -77.4 156.1 -318.1 114 Lực cắt đáy (KN) 15 35.1 20.3 7.4 1.5 -72.6 -39.0 -13.8 -2.5 160.2 94.1 34.9 4.0 -71.8 -41.6 -15.1 -3.1 148.7 79.9 28.3 5.1 -328.0 -192.6 -71.4 -8.2 970.1 -1985.9 4201.8 -1985.9 4065.3 -8601.6 Tầng 15 Tầng 13 13 11 Phươn gY PA2 11 Phương X PA2 9 Phương x PA1 Phươn gY PA1 3 kN 200 400 -400 -200 kN 200 400 Tầng 15 13 Trục Z PA2 11 Trục Z PA1 -3000 -2000 kN.m -1000 1000 Hình 4.6: So sánh tải trọng động đất gây phương ngang Tầng 15 13 Phươn gX PA2 11 Phươn gX PA1 -400 -200 13 3 200 400 Phương Y PA1 kN Phương Y PA2 11 Tầng 15 kN 115 200 400 600 15 Tầng 13 Trục Z PA2 11 Trục Z PA1 kN.m -3000 -2000 -1000 Hình 4.7: So sánh tải trọng động đất gây phương ngang Y 4.1.2.3 Chuyển vị 16 Tầng 14 12 10 Phương X PA1 Phương Y PA1 Phương X PA2 Phương Y PA2 kN 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 Hình 4.8: Chuyển vị ngang theo phương hai phương án Chuyển vị ngang hai phương án thỏa Ở phương án 2, chuyển vị có lớn ít, giá trị có chênh lệch không thay đổi nhiều tăng 4.2 So sánh kinh tế Khối lượng bê tông trục E Bảng 4.2: Bảng khối lượng bê tông thép trục E hai phương án Phương án Cấu kiện Cột Dầm Phương án Khối lượng bê Khối lượng tông thép (Tấn) (Tấn) 208.41 19.7 254.14 23.4 Cấu kiện Cột Dầm Khối lượng bê tơng tồn cơng trình 116 Khối lượng bê Khối lượng tông thép (Tấn) (Tấn) 19.6 208.41 204.34 18.78 Bảng 4.3: Khối lượng tồn cơng trình hai phương án Phương án Khối lượng bê tông (Tấn) 915.43 3614.34 2755.68 3491.97 Cấu kiện Cột Dầm Vách Sàn TẤN Phương án Khối lượng thép (Tấn) 86.53 332.8 166.15 294.84 Khối lượng bê tông (Tấn) Cấu kiện Cột Dầm Vách Sàn Khối lượng thép (Tấn) 86.1 260.88 148.45 188.055 915.43 2838.53 1953.45 3476.96 BIỂU ĐỒ KHỐI LƯỢNG BÊ TƠNG CỦA CƠNG TRÌNH 4000 3614.34 3491.97 3476.96 3500 2838.53 3000 2755.68 2500 1953.45 2000 1500 1000 915.43 915.43 500 Cột Dầ m Vách PA1 TẤN Sàn PA2 BIỂU ĐỒ KHỐI LƯỢNG THÉP CỦA CƠNG TRÌNH 332.8 350 294.84 300 260.88 250 200 166.15 150 100 188.055 148.45 86.53 86.1 50 Cột Dầ m Vách PA1 Sàn PA2 Hình 4.9: So sánh tải trọng động đất gây phương ngang ➢ KẾT LUẬN : Đối với cấu kiện cột khơng có thay đổi phương án, lượng thép phương án 0.43 chiếm 0.5% 117 Đối với cấu kiện dầm, lượng bê tông cốt thép phương án nhỏ đáng kể Cụ thể lượng cốt thép dầm 71.92 chiếm 21.61 % Đối với vách, phương án lượng bê tông 17.7 chiếm 0.64% Phương án có khối lượng bê tông cốt thép hệ khung lớn Với cách bố trí cấu kiện chịu lực phương án 2, khối lượng cơng trình giảm đáng kể ➢ KIẾN NGHỊ Qua trình tính tốn thay đổi hệ kết cấu, ta thấy việc thay đổi tiết diện cấu kiện chịu lực phù hợp tối ưu đáng kể khối lượng tính tốn hiệu kinh tế Đối với nhà cao tầng chịu tải trọng động đất yêu cầu cần phải tính tốn mơ hình khơng gian có kể đến dao động xoắn 118 ... tài: ? ?Đánh giá phương án thiết kế nhà cao tầng bê tơng cốt thép có kết cấu không đặn chịu tải trọng động đất? ?? Đề tài thuộc diện: Liên kết với Công ty Cổ phần đầu tư Tư vấn kỹ thuật Kỹ Việt Các. .. chọn phương án kết cấu 3.1 Các tiêu chuẩn quy phạm thiết kế nhà cao tầng chịu tải trọng động đất 3.2 Các giải pháp kết cấu chịu lực 16 Tường, Thảo, Thiện Ghi 3.3 Đề xuất phương án dự kiến kết. .. hợp lí phương pháp tính động đất phổ dao động Bố trí kết cấu hợp lý 1.3.2 Các giải pháp kết cấu Các hệ kết cấu BTCT tồn khối sử dụng phổ biến nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường