GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Quy mô công trình
Sự đô thị hóa nhanh chóng và sự gia tăng dân số tự nhiên đã khiến Thành phố Hồ Chí Minh phải tiếp nhận một lượng lớn người nhập cư từ các tỉnh thành khác trong cả nước, nhằm phục vụ cho nhu cầu lao động và học tập.
Hồ Chí Minh hiện có gần mười triệu người (theo thống kê năm 2015 của Tổng cục Thống kê), tạo ra áp lực lớn cho thành phố trong việc giải quyết vấn đề việc làm và chỗ ở Dự báo tình hình này sẽ còn gia tăng trong những năm tới.
Xu hướng xây dựng các tòa nhà chung cư cao cấp và dự án chung cư cho người có thu nhập thấp ngày càng gia tăng, phản ánh giá trị con người trong xã hội hiện đại Công năng của chung cư không chỉ dừng lại ở việc cung cấp chỗ ở, mà còn mở rộng ra các dịch vụ phục vụ cư dân Giải pháp xây dựng chung cư cao tầng được xem là tối ưu và tiết kiệm nhất, đồng thời khai thác quỹ đất hiệu quả hơn so với các phương án khác.
Chung cư cao cấp KHỞI THÀNH được thiết kế với tiêu chí hiện đại, đầy đủ tiện nghi và cảnh quan đẹp, tạo ra một không gian sống lý tưởng cho cư dân Khu nhà cao tầng này không chỉ đáp ứng nhu cầu sinh sống mà còn phục vụ cho mục đích giải trí và làm việc, mang đến trải nghiệm sống hoàn hảo.
Phân cấp công trình: theo NGHỊ ĐỊNH SỐ 15/2013/NĐ-CP, công trình CHUNG
CƯ CAO CẤP KHỞI THÀNH thuộc công trình Cấp II
Công trình gồm 20 tầng, trong đó gồm có: 20 tầng lầu
Cốt 0.00m đặt tại mặt sàn tầng 1, mặt đất tự nhiên hiện trạng tại vị trí cốt 1.00 m , Tổng chiều cao công trình là 74.3m tính từ cốt 0.00m
Mặt bằng xây dựng công trình là hình chữ nhật tính tại vị trí Tầng Trệt, có chiều dài là 56.4m, chiều rộng là 26.2m
Tổng diện tích xây dựng công trình là 1955.15 m 2 tính toán điển hình cho diện tích xây dựng là Tầng Hầm.
Chức năng của các tầng
- Tầng điển hình (từ Tầng 6 đến Tầng 18), cao 3.5m, là khu căn hộ
- Sân Mái: dùng để đặt buồng thang máy, vị trí bể nước mái và các thiết bị kĩ thuật khác.
Giải pháp giao thông trong công trình
Giao thông trong công trình được tối ưu hóa với hai buồng thang máy và hai cầu thang bộ, được bố trí ở giữa khối nhà Trong đó, cầu thang bộ không chỉ phục vụ di chuyển mà còn là lối thoát hiểm quan trọng.
- Giao thông ngang của mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang chung.
Giải pháp thông thoáng
- Tất cả các phòng đều có ánh sáng chiếu vào từ các ô cửa sổ
- Ngoài việc tạo thông thoáng bằng hệ thống cửa sổ ở mỗi phòng, còn sử dụng hệ thống thông gió nhân tạo, bằng máy điều hòa, quạt ở các tầng…
KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Mặt đứng công trình
Hình 1-1: Mặt đứng công trình
Mặt bằng các tầng điển hình
Hình 1-2: Mặt bằng tầng điển hình –Tầng 8-16
Mặt cắt công trình
Hình 1-3: Mặt đứng phụ công trình
CƠ SỞ THIẾT KẾ
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Nội dung tính toán bao gồm ba yêu cầu chính: thiết kế kết cấu khung trục và sàn tầng điển hình, thiết kế kết cấu móng, và thiết kế thi công tầng hầm cho công trình được giao.
2.1.1 Thiết kế kết cấu khung trục và sàn Tầng điển hình
- Yêu cầu thiết kế khung tối thiểu 15 tầng trở lên
Thiết kế sàn tầng điển hình
Thiết kế cầu thang và bể nước mái
Thiết kế khung trục không gian cho công trình cần tính đến các yếu tố động lực học như tác động của gió và động đất Việc xác định thành phần động đất là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình Bên cạnh đó, bố trí vách cứng một cách hợp lý cũng góp phần tăng cường tính ổn định và khả năng chịu lực của khung trục.
2.1.2 Thiết kế kết cấu móng
Tính toán 2 phương án móng cho công trình: Móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi cho:
- Khung thiết kế tương ứng
- Lõi thang của công trình (Bao gồm thang máy và thang bộ)
2.1.3 Thiết kế thi công Tầng Hầm
- Đưa ra giải pháp và lựa chọn tối ưu biện pháp thi công Tầng Hầm cho công trình theo 2 biện pháp thi công phổ biến hiện nay là:
Biện pháp thi công Top – Down: Thi công từ trên xuống
Biện pháp thi công Bottom – Up: Thi công từ dưới lên
- Tính toán thi công cho phương pháp thi công Tầng Hầm đã chọn.
TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
Dựa vào hình khối của công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu nên ưu tiên tính đơn giản, đều đặn, đối xứng và liên tục, ngoại trừ những trường hợp có yêu cầu kiến trúc đặc biệt Các yếu tố này đóng vai trò quyết định trong việc xác định kết cấu của công trình.
- Tải trọng đứng: Trọng lượng bản thân, hoạt tải sử dụng… có giá trị khá lớn và tăng dần theo số tầng cao của tòa nhà
Tải trọng ngang, bao gồm tải gió (gió tĩnh và gió động) cùng với tải động đất, đóng vai trò quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực và chuyển vị của công trình.
Chuyển vị ngang và chuyển vị đứng là hai yếu tố quan trọng trong xây dựng Nếu chuyển vị ngang vượt quá giới hạn cho phép, nó sẽ làm tăng giá trị nội lực do độ lệch tâm gia tăng, dẫn đến hư hỏng các bộ phận phi kết cấu như tường và vách ngăn Tình trạng này không chỉ làm tăng dao động của ngôi nhà mà còn gây cảm giác khó chịu và hoảng sợ cho người ở, đồng thời có thể làm mất ổn định tổng thể của công trình.
- Theo Mục 2.6.3 – [4] có quy định:
- Nhà cao tầng phải có khả năng kháng chấn cao (chống động đât): Tải trọng động đất là một trong những yêu tố chính thiết kế kết cấu
Kết cấu chịu lực phải được thiết kế hợp lý theo cả phương đứng và phương ngang, bao gồm khung, vách và lõi cứng, nhằm hấp thụ và tiêu tán năng lượng trong trường hợp động đất Điều này giúp cấu trúc duy trì sức chịu tải mà không bị sụp đổ, đồng thời đảm bảo khả năng chịu lửa cao và tạo điều kiện thoát hiểm an toàn cho người sử dụng.
- Có độ bền, tuổi thọ cao móng phải phù hợp và chịu được tải trọng bên trên
- Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:
- Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết cấu ống
- Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp
Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép, mỗi loại đều mang những đặc điểm và ứng dụng riêng, góp phần nâng cao tính ổn định và khả năng chịu lực của công trình.
- Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình
- Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút
- Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau
Sơ đồ làm việc rõ ràng giúp dễ dàng quản lý, nhưng khả năng chịu tải trọng ngang còn hạn chế Hệ thống này phù hợp cho các công trình cao tối đa 15 tầng, đặc biệt là trong khu vực có nguy cơ động đất cấp 7, 10.
- 12 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8 và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9
- Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng
Việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau, bao gồm lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện tối ưu cho quá trình thi công.
- Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước
- Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m
- Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên
- Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian
- Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng
- Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản
- Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn
Hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến hoạt động không gian của kết cấu công trình Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là cần thiết, vì vậy cần thực hiện phân tích chính xác để xác định phương án phù hợp với kết cấu của công trình.
- Xét các phương án sàn:
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm
- Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công
Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình cũng tăng theo Điều này không chỉ gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang mà còn làm tăng chi phí vật liệu, không đạt hiệu quả kinh tế.
- Không tiết kiệm không gian sử dụng
Cấu trúc bao gồm hệ dầm vuông góc, chia bản sàn thành các ô nhỏ với nhịp ngắn, đảm bảo khoảng cách giữa các dầm không vượt quá 2m Điều này mang lại nhiều ưu điểm trong việc tối ưu hóa khả năng chịu lực và tăng cường độ bền cho công trình.
Việc giảm số lượng cột bên trong không chỉ tiết kiệm không gian sử dụng mà còn tạo ra kiến trúc đẹp mắt, phù hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và có không gian sử dụng lớn như hội trường và câu lạc bộ.
- Không tiết kiệm, thi công phức tạp
Khi thiết kế mặt bằng sàn rộng, việc bố trí thêm các dầm chính là cần thiết Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến hạn chế về chiều cao của dầm chính, vì cần phải lớn hơn để giảm thiểu độ võng.
2.3.4.3 Sàn không dầm có mũ cột ( sàn nấm)
Sàn nấm là loại sàn không sử dụng dầm, mà bản sàn tựa trực tiếp lên các cột Khu vực xung quanh sàn có thể được mở rộng đầu cột thành mũ cột hoặc tăng độ dày của bản sàn thành bản đầu cột Ưu điểm của thiết kế này là tối ưu hóa không gian và giảm trọng lượng cấu trúc.
- Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình
- Tiết kiệm được không gian sử dụng
- Dễ phân chia không gian
- Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…
- Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa
Phương án thi công này cho phép thực hiện nhanh chóng hơn so với phương án sàn dầm, nhờ vào việc không cần gia công cốp pha phức tạp Cốt thép dầm được định hình và lắp đặt một cách đơn giản, cùng với quy trình lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng dễ dàng hơn.
- Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành
- Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm
Trong phương án này, các cột không liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn nhiều so với phương án sàn dầm Kết quả là khả năng chịu lực ngang của phương án này kém hơn, với tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu và tải trọng đứng do cột đảm nhận.
- Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn
2.3.4.4 Sàn không dầm ứng lực trước – Sàn dự ứng lực Ưu điểm
LỰA CHỌN VẬT LIỆU
2.4.1 Yêu cầu vật liệu sử dụng cho công trình
Vật liệu xây dựng được lựa chọn từ nguồn tài nguyên địa phương, giúp giảm chi phí và đảm bảo tính khả thi về chịu lực cũng như độ bền biến dạng.
- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt
- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
- Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
- Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình
2.4.2 Chọn vật liệu sử dụng cho công trình
Nhà cao tầng thường có tải trọng lớn, vì vậy cần sử dụng vật liệu giúp giảm tải trọng cho công trình, tiết kiệm chi phí và dễ dàng tìm kiếm Do đó, bêtông cốt thép là lựa chọn thích hợp cho thiết kế công trình.
(Bêtông sử dụng cho công trình theo [3] TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.)
- Bêtông sử dụng cho kết cấu bên trên công trình là bêtông có cấp độ bền B30 với các chỉ tiêu như sau:
Cường độ chịu nén tính toán: R b 17MPa
Cường độ chịu kéo tính toán: R bt 1.2MPa
Kết cấu móng công trình, phần chịu lực chính trong đất, sẽ được thể hiện rõ ràng trong thiết kế chi tiết với loại bêtông sử dụng.
(Thép sử dụng cho công trình theo)
Cốt thép trơn Φ chọn t v 300mmcho vách thang máy và thang bộ.
THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
SƠ BỘ TIẾT DIỆN SÀN
Chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức: b 1 min h D L h
+ hb: chiều dày bản sàn (mm)
+ m: hệ số phụ thuộc vào bản sàn
• Bản làm việc 1 phương: m 30 35 , chọn m 35
• Bản làm việc 2 phương: m 40 45 , chọn m 45
+ D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D 0.8 1.4 , chọn D 1
+ L1: chiều dài cạnh ngắn của ô bản (m)
+ h min : chiều dày tối thiểu của bản sàn (m)
• h min 60mm: đối với sàn mái
• h min 80mm: đối với sàn nhà dân dụng
• h min 100mm: đối với sàn nhà công nghiệp, công trình công cộng
Chọn tiết diện cho ô sàn điển hình
- Ô sàn S7, có kích thước L 1 L 2 (750000)mm
- Chiều dày bản sàn b h 1 mm
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
Tĩnh tải của sàn bê tông cốt thép chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc các lớp của sàn và trọng lượng của thiết bị treo bên dưới (nếu có) Trong thiết kế công trình, sàn được cấu tạo từ nhiều lớp khác nhau, như thể hiện trong Hình 3.2 và Hình 3.3.
Hình 3-1 – Mặt căt các lớp cấu tạo sàn căn hộ
Hình 3-2 – Mặt căt các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh Tải trọng bản thân tường
- Để đơn giản trong tính toán, tải trọng bản thân tường được phân thành tải phân bố đều trên sàn và trên dầm
- Tải tường quy về phân bố đều trên sàn: Tường ngăn rộng 100mm, cao 3340 mm có tổng chiều dài là 46.2m
Dựa vào mặt bằng kiến trúc của tầng điển hình, tổng diện tích sàn được tính toán là 1160,245m², đã bao gồm việc trừ diện tích lỗ trống Tải trọng của tường trên sàn cũng cần được xem xét.
Tải trọng tường phân bố trên dầm: Tường bao rộng 200 và tường 100
Tải trọng tường phân bố trên dầm: Tường bao rộng 200m và tường ngăn rộng 100:
Tĩnh tải tính toán cho các ô sàn Lầu điển hình a) Tải trọng các lớp cấu tạo sàn căn hộ
Bảng 3-1: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn căn hộ tầng điển hình
Vữa trát 0.015 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống thiết bị
Tải trọng tường xây trên sàn 0.2 1.1 0.23
TỔNG 6.21 7 a) Tải trọng các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh
Bảng 3-2: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh tầng điển hình
Loại tải trọng Lớp cấu tạo Chiều dày δ (m)
Vữa trát 0.015 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống thiết bị
Tải trọng tường xây trên sàn 0.2 1.1 0.23
Tra tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 mục 4.3 được các giá trị hoạt tải thể hiện trong
Bảng 3-3: Hoạt tải sử dụng trên công trình Loại tải trọng Trị số tiêu chuẩn
Tổng tải trọng tác dụng lên sàn
Bảng 3-4: Tổng tải trọng tác dụng lên các ô sàn tầng điển hình
Kích thước hình học (m) Tỷ số
TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP CỔ ĐIỂN
Hệ kết cấu sàn được thiết kế dưới dạng sàn dầm bê tông cốt thép toàn khối, với phương pháp tính toán bản sàn được coi như một cấu kiện chịu uốn Nội lực trong các ô bản được xác định dựa trên sơ đồ đàn hồi.
Xét điều kiện liên kết của bản với dầm
- Khi bản tựa lên dầm bêtông cốt thép đổ toàn khối mà d s h 3 h , liên kết được xem là ngàm
- Khi bản tựa lên dầm bêtông cốt thép đổ toàn khối mà d s h 3 h , liên kết được xem là khớp
Tính toán nội lực theo kiểu ô bản đơn
Loại bản kê 4 cạnh (bản làm việc 2 phương)
- Giá trị tải trọng: P (g s p ) L s 1 L (kN) 2
Tra Phục lục 15, Tài liệu [36], Tập 2, các hệ số m , m , k , k i1 i2 i1 i2 tra theo tỉ số 2
Loại bản dầm (bản làm việc 1 phương)
- Giá trị tải trọng: P (g s p ) L (kN) s 2 1
- Giá trị nội lực: Xác định theo sơ đồ cơ học kết cấu
Bảng 3-5: Sơ đồ tính và giá trị nội lực của ô bản đơn theo cơ học kết cấu
Giả thiết a = 20mm (khoảng cách từ mép ngoài mặt dưới bêtông đến trọng tâm lớp cốt thép) Chiều dày làm việc của cấu kiện tính toán: h 0 = h – a = 160 – 20 = 140mm
Từ kết quả tính nội lực, thực hiện các bước tính toán sẽ được cốt thép As của ô bản m 2 R b b 0
+ M: Moment tính toán ở nhịp hoặc ở gối
+ Rb: Cường độ chịu nén của bêtông: R b 17MPa
+ Rs: Cường độ chịu kéo của cốt thép:
+ Rs = 225 MPa đối với thép φ ≤ 8 (mm) loại AI
+ Rs = 365 MPa đối với thép φ > 8 (mm) loại AIII
+ b: Bề rộng dải bản đem đi tính toán Với b = 1000mm
+ b : hệ số điều kiện làm việc Chọn b 1 Tra Bảng 15 tài liệu [1]
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
- Điều kiện kiểm tra: min max s 0
Hàm lượng cốt thép hợp lý
Tính toán khả năng kháng nứt của sàn
Quy định về cấp chống nứt theo TCVN 5574 – 2012:
Cấp 1: Không cho phép xuất hiện khe nứt
Cấp 2: Cho phép mở rộng ngắn hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc1 nhưng đảm bảo sau đó vết nứt chắc chắn sẽ được khép kín lại
Cấp 3: Cho phép mở rộng ngắn hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc1 và có sự mở rộng dài hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc2
Kết cấu bêtông cốt thép thường (không ứng lực trước) phần lớn thuộc cấp 3
Kiểm tra sự hình thành vứt nứt, theo mục 7.1.2.4, TCVN 5574 – 2012, vết nứt được hạn chế theo điều kiện: r crc bt,ser pl rp
Momen do ngoại lực tác động lên một phía của tiết diện liên quan đến trục song song với trục trung hòa, đi qua điểm lõi và cách xa vùng chịu kéo của tiết diện Đối với các cấu kiện chịu uốn, momen này được biểu diễn bằng công thức M r = M.
+ M crc : Khả năng chống nứt
+ R bt,ser : Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bêtông ứng với trạng thái giới hạn 2 Tra bảng 12 – TCVN 5574 : 2012
+ W pl : Moment chống uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng Theo mục 7.1.2.6 TCVN 5574 – 2012
Moment quán tính của tiết diện bêtông chịu nén được tính đối với trục trung hòa là I b0 Đồng thời, moment quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng A và A s ' cũng được xác định là I, I s0, và I s0 '.
+ S b0 : Moment tĩnh của diện tích tiết diện tương ứng của vùng bêtông chịu kéo đối với trục trung hòa
+ M rp : Moment do ứng lực P đối với trục dùng để xác định M r Trong tính toán, lấy dấu
Khi M rp và M r ngược chiều nhau, sử dụng dấu “+”, còn khi chúng cùng chiều thì dùng dấu “–“ Đối với kết cấu bê tông không ứng lực trước, ứng lực trước P được sinh ra do co ngót, do đó M rp sẽ có dấu “–” Để xác định P và M rp, thực hiện theo các bước cụ thể.
+ s , ' s : Ứng suất trong cốt thép không căng S và S’ do co ngót gây ra Tra mục 8, Bảng
Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến điểm lõi là yếu tố quan trọng trong thiết kế cấu kiện sàn chịu uốn mà không có cốt thép căng trước Đối với cấu kiện này, giá trị red cần được xác định chính xác để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình chịu kéo.
Các đặc trưng hình học của tiết diện hình chữ nhật
Tính toán bề rộng vết nứt thẳng góc
- Nếu điều kiện M r M crc R bt,ser W pl M rp không thỏa, cần tính toán và kiểm tra vết nứt và hạn chế vết nứt theo Mục 7.2.2 TCVN 5574 – 2012
Trong cấu trúc dạng tấm, vết nứt chỉ xuất hiện theo hướng thẳng góc, và bề rộng của vết nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện a crc (mm) được tính toán bằng công thức cụ thể.
+ δ : Hệ số cấu kiện Với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm lấy bằng 1, cấu kiện chịu kéo lấy bằng 1.2
+ l : Hệ số tác dụng của tải trọng, lấy theo mục 7.2.2.1 TCVN 5574 – 2012
+ : Hệ số bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 đối với thép có gờ, bằng 1.3 đối với thép tròn trơn
+ μ : Hàm lượng cốt thép của tiết diện s
+ d (mm): Đường kính cốt thép
+ s : Ứng suất trong các thanh cốt thép chịu kéo ở lớp ngoài cùng Đối với cấu kiện chịu uốn (bêtông cốt thép bình thường), được xác định như công thức: s s
Với z là khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép A s đến vị trí hợp lực trong vùng chịu nén của tiết diện bê tông phía trên vết nứt, theo quy định tại mục 7.4.3.2 TCVN 5574 – 2012.
+ ν : Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bêtông vủng chịu nén xác định theo Bảng 34, TCVN 5574 – 2012
+ ξ : Xác định theo công thức theo mục 7.4.3.2, TCVN 5574 – 2012:
Số hạng thứ hai trong công thức ξ có dấu “+” khi cấu kiện chịu nén lệch tâm, dấu “–” khi cấu kiện chịu kéo lệch tâm, và bằng 0 khi cấu kiện chịu uốn Hệ số β được xác định là 1.8 cho bêtông nặng và bêtông nhẹ, 1.6 cho bêtông hạt nhỏ, và 1.4 cho bêtông rỗng cùng bêtông tổ ong.
Độ lệch tâm của lực dọc N tot, bao gồm cả lực nén và kéo, đối với trọng tâm tiết diện cốt thép S, được xác định theo Moment M Công thức tính toán độ lệch tâm này được quy định trong mục 7.4.3.1 của TCVN 5574 – 2012.
Kiểm tra điều kiện cấp chống nứt là cấp 3
Bề rộng khe nứt ngắn hạn được xác định bởi tổng tác động của toàn bộ tải trọng, bao gồm bề rộng khe nứt do tải trọng ngắn hạn và bề rộng khe nứt do tải trọng dài hạn Cụ thể, bề rộng khe nứt ngắn hạn a crc1 được tính bằng a crc.1t trừ đi a crc.1d, cộng với a crc2, trong đó a crc.1d đại diện cho bề rộng khe nứt do tải trọng dài hạn.
Các giá trị acrc1 , acrc2 tra Bảng 1 và Bảng 2 TCVN 5574 – 2012
Kiểm tra chuyển vị (hay kiểm tra biến dạng – Kiểm tra võng)
Theo mục 7.4.2 của TCVN 5574 – 2012, việc đánh giá độ cong của cấu kiện không có vết nứt trong vùng chịu kéo được thực hiện Độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm được xác định thông qua một công thức cụ thể.
1/ r 1 : Độ cong do tải trọng tạm thời ngắn hạn
Hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bêtông được xác định như sau: đối với bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ, bêtông nhẹ có cốt liệu nhỏ đặc chắc và bêtông tổ ong, hệ số là b1 0.85 Trong khi đó, đối với bêtông nhẹ cốt liệu nhỏ xốp và bêtông rỗng, hệ số là b1 0.7.
M : Moment do ngoại lực ngắn hạn
1/ r 2 : Độ cong do tải trọng tạm thời dài hạn (tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn) b2
b2 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bêtông đến biến dạng của cấu kiện không vết nứt (Tra Bảng 33, TCVN 5574 – 2012)
M : Moment do ngoại lực dài hạn Đối với kết cấu không ứng lực trước, giá trị độ cong 1/ r 3 ; 1/ r 4 lấy bằng 0
Xét độ cong của cấu kiện có vết nứt trong vùng chịu kéo, theo mục 7.4.3, TCVN
5574 – 2012 Độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kéo lệch tâm được xác định theo công thức:
1/ r 1 : Độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
1/ r 2 : Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn
1/ r 3 : Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn
1/ r 4 : Độ vòng do co ngót và từ biến của bêtông khi chiu ứng lực nén trước Đối với cấu kiện bêtông thường, 1/ r 4 0
Các độ cong toàn phần 1/ r i của cấu kiện chịu uốn xác định theo công thức:
Các đại lượng Z, f , , xác định giống như phần tính toán bề rộng vết nứt thẳng góc
Hệ số s được xác định để đánh giá khả năng làm việc của bêtông trong vùng chịu kéo tại các đoạn có vết nứt Theo quy định tại mục 7.4.3.3 của TCVN 5574 – 2012, hệ số này áp dụng cho các cấu kiện được làm từ bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ và bêtông nhẹ.
ls : Hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn của tải trọng, tra Bảng 35 TCVN 5574 –
m : Hệ số liên quan đến quá trình mở rộng khe nứt bt,ser pl m r rp m
Giá trị M rp lấy “–” khi M rp ngược chiều với M r
THIẾT KẾ CẦU THANG
Chọn các kích thước cầu thang
Chiều cao tầng điển hình: H t 3500mm
Chiều rộng bản thang a = 1000mm
Cầu thang tầng điển hình có dạng 2 vế thang Số lượng bậc thang: 20 bậc vế 1 có 9 bậc, vế 2 có 9 bậc + 1 bậc ảo, giữa 2 vế có 1 bậc chiếu nghĩ
Chiều cao tầng điển hình: H t 3500mm
(Với L là nhịp tính toán theo phương lớn nhất của cầu thang)
- Chiều cao bậc thang : h b 175mm
- Bề rộng bậc thang : l b 250mm
Cao độ 1= + 25.3m (cao độ sàn tầng 6)
Cao độ 2= + 25.3 + 10 0.175 = +27.05m (cao độ chiếu nghĩ)
Cao độ 3= + 27.05 + 10 0.175 = +28.8 m (cao độ sàn tầng 7)
- Độ dốc của bản thang o b h 175 i tg 0.7 34 l 250
- Kiến trúc cầu thang thiết kế
Hình 4-1: Mặt bằng cầu thang
Chọn các kích thước dầm chiếu nghỉ, kích thước bản thang
- Kích thước dầm chiều nghỉ: 200x400mm
- Kích thước dầm chiếu tới: 200x400mm
- Chiều dày bản chiếu nghỉ: h bcn 140mm
- Chiều dày bản nghiêng: hbt = 140mm
Hình 4-2: Mặt cắt cầu thang
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
4.2.1 Các lớp cấu tạo cầu thang
4.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng thang q 1
- Trọng lượng 1 bậc thang b bac bac
GẠCH CERAMIC DÀY 10mm LỚP VƯ?A LÓT DÀY 20mm
SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP DÀY 140mm LỚP VƯ?A TRÁT DÀY 20mm
GẠCH CERAMIC DÀY 10mmLỚP VƯ?A LÓT DÀY 20mmSÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP DÀY 140mmLỚP VƯ?A TRÁT DÀY 20mm b ban btct h a 1.1 25 0.14 1 g n 3.85(KN / m)
Tra Bảng 3 [TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế]
Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là: p tc 3kN / m 2 Hệ số vượt tải n p 1.2 Tải trọng tính toán tác dụng lên cầu thang: pp tc n p 1.2 3.6kN / m
4.2.1.2 Tổng tải trọng tác dụng
Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang là:
4.2.3 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghĩ
Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là: p tc 3kN / m 2 Hệ số vượt tải n p 1.2 Tải trọng tính toán tác dụng lên cầu thang: p 2 p tc n p 1.2 3.6(kN / m)
4.2.3.3 Tổng tải trọng tác dụng
Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghĩ là:
4.2.3 Tính theo phương pháp cơ học kết cấu
4.2.4 Kiểm tra lại nội lực bằng sap2000
Hình 4-3: Sơ đồ tính vế thang
Hình Hình 4-4: Biểu đồ MOMEN
Hình 4-5: Biểu đồ lực cắt
Hình 4-6: Phản lực tại gối
Kết quả nội lực từ mô phỏng cầu thang 2D bằng phần mềm SAP2000 tương đồng với kết quả tính toán theo phương pháp cơ học kết cấu.
Để an toàn ta có thể lấy kết quả mô hình sap2000 để đi tính toán cốt thép
4.2.6 Tính toán thiết kế bản thang:
Bê tông B30 Rb Mpa, b 1, 0 Đối với nhúm thộp AI (ỉ Bước cốt đai lấy không lớn hơn 3/4h và không lớn hơn 500mm
Cốt đai tại gối bố trớ ỉ8a150, tại nhịp bố trớ ỉ8a200
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 4 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 4 5.1.1 Giới thiệu chung
Sự phát triển của công nghệ thông tin đã mang lại nhiều phần mềm tính toán và xử lý kết cấu trong lĩnh vực xây dựng, giúp các kỹ sư xác định kết quả tính toán công trình một cách chính xác và nhanh chóng.
ETABS là một trong những phần mềm hàng đầu trong lĩnh vực tính toán nội lực, được phát triển bởi hãng CSI Bên cạnh ETABS, còn nhiều phần mềm khác như Robot Structural Analysis của Autodesk cũng hỗ trợ giải quyết các vấn đề nội lực liên quan đến kết cấu công trình.
Sử dụng Phương pháp phần tử hữu hạn (PPHH) trong phần mềm ETABS 16.2.1, mô hình hóa toàn bộ kết cấu công trình dạng khung không gian để tính toán nội lực cho công trình trong Đồ Án.
Mô hình khung không gian được lực chọn và thiết kế theo Phương án sàn số 1 (Sàn
Trong kết cấu nhà nhiều tầng, các phần tử như cột, dầm, sàn và vách cứng đóng vai trò quan trọng, trong đó sàn cần phải cứng và chịu được tải ngang Khi mô hình hóa công trình trong phần mềm, sàn được khai báo là tuyệt đối cứng (Rigid Diaphragm), với mỗi sàn tầng được xem như một yếu tố độc lập trong cấu trúc.
Tải trọng được phân bổ trực tiếp lên sàn, với tải tường được quy đổi thành tải phân bố đều Đối với tải gió, nó sẽ được gán vào dầm biên ảo (Frame none).
5.1.3 Mô hình khung trục tính toán – Khung trục 4
Hình 5-1: – Sơ đồ tính khung trực 4
5.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
Tĩnh tải chủ yếu là do các lớp cấu tạo sàn và trọng lượng bản thân tường trên sàn gây ra
Sơ đồ cấu tạo các lớp cấu tạo sàn
Hình 5-2: – Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn căn hộ
5.2.1.1 Trọng lượng bản thân tường
- Để đơn giản trong tính toán, tải trọng bản thân tường được phân thành tải phân bố đều trên sàn
Trọng lượng bản thân tường có 100mm
Tường ngăn rộng 100mm, cao 3140mm có tổng chiều dài là 186m Tải tường trên sàn: t n b h L g S
5.2.1.2 Sàn tầng điển hình (Tầng 2 – Tầng 15)
Bảng 5-1: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn căn hộ tầng điển hình
BTCT 0.16 25 Chương trình tự tính toán
Vữa trát 0.015 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống thiết bị
Tải trọng tường xây trên sàn 0.2 1.1 0.23
Bảng 5-2: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
Loại tải trọng Lớp cấu tạo Chiều dày δ (m)
BTCT 0.16 25 Chương trình tự tính
Vữa trát 0.015 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống thiết bị
Loại tải trọng Lớp cấu tạo Chiều dày δ (m)
Tải trọng tường xây trên sàn 0.2 1.1 0.23
Tra tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 Mục 4.3 được các giá trị hoạt tải
Bảng 5-3: Hoạt tải sử dụng trên công trình
Loại tải trọng Trị số tiêu chuẩn tc 2 p (kN / m )
Trị số tính toán tt 2 p (kN / m )
Mái bằng có sử dụng 1.5 1.3 1.95
Tải trọng của thang bộ được xác định dựa trên kết quả từ các mục và được quy thành các lực tập trung tại những vị trí tương ứng với phản lực của cầu thang trong mô hình Etabs.
Phản lực của cầu thang bộ:
Hình 5-3:Phản lực tại gối cầu thang bộ
Các phản lực cầu thang bộ được tính toán dựa trên dải bản có bề rộng 1m Do đó, phản lực tính toán gán tại các nút trong mô hình Etabs sẽ được nhân với bề rộng của vế thang, dẫn đến các giá trị tính toán chính xác hơn.
5.2.4 Tải trọng thang máy phần Đầu tư và Công nghệ Việt Nam (INVETECH) cung cấp và lắp đặt Các số liệu thống Thang máy được dùng trong công trình là thang máy hiệu MITSUBISHI do Công ty cổ kê chi tiết thang từ Catalogue (Thông tin từ nhà cung cấp)
Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu Catalogue thông số thang máy MITSUBISHI Với kích thước giếng thang 2100x2000mm, chúng tôi đã tham khảo Catalogue của nhà cung cấp và chọn thang máy mã hiệu P19-CO với các thông số chi tiết.
Bảng 5-4: Thông số kĩ thuật của thang máy P19-CO
Các kích thước (mm) Phản lực (T) Khoảng mở cửa
Phản lực do thang máy gây ra
Nhập tại 4 điểm góc phía trên phòng máy thang của công trình:
Nhập tại 4 điểm góc phía dưới hố thang của công trình:
Chi tiết cấu tạo thang máy
Hình 5-5: Bản vẽ kĩ thuật thang
Theo TCVN 229 – 1999, trong việc tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995, công trình có chiều cao H = 74.3m, lớn hơn 40m, do đó cần phải xem xét thành phần gió động.
Bảng 5-5: Đặc điểm và vị trí xây dựng công trình Địa điểm xây dựng Tỉnh, Tp Tp Hồ Chí Minh
Vùng gió II-A Địa hình B
Cao độ mặt đất so với chân công trình 0.00m
5.2.5.1 Thành phần tĩnh của gió
Lý thuyết tính toán gió tĩnh
- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: tt tc
W 0 : Áp lực gió tiêu chuẩn, lấy theo bản đồ phân vùng gió Công trình xây dựng ở Quận
2, Tp Hồ Chí Minh, thuộc vùng II-A, địa hình B, có W 0 0.83 kN/m 2
n: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2
c: Hệ số khí động, Gió đẩy: 0.80; gió hút: 0.60
k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, có thể xác định theo công thức:
Bảng 5-6: Độ caoGradient và hệ số mt 13
Do tính đối xứng của công trình, việc nhập gió vào tâm hình học hoặc vào dầm biên đều mang lại kết quả tương tự Do đó, để tiết kiệm thời gian và đơn giản hóa quá trình, sinh viên thường chọn gán thành phần gió tĩnh vào tâm hình học.
Lực tập trung thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính theo công thứ sau: j j o j j
- Trong đó: c: Hệ số khí động lấy tổng cho mặt đón gió và hút gió: c=1.4
Hj: Chiều cao đón gió của tầng thứ j;
Lj: Bề rộng đón gió của tầng thứ j Áp dụng tính toán Bảng 5-7: Bảng giá trị gió tĩnh theo phương X
Bảng 5-8: Bảng giá trị gió tĩnh theo phương Y
5.2.5.2 Thành phần động của gió
Cơ sở tính toán: Theo [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.]
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:
M j : Khối lượng tập trung của phần tử thứ j
Hệ số động lực học ứng với dao động thứ i, ký hiệu là i, được xác định thông qua Đồ thị xác định hệ số động lực theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999 Hệ số này phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của dao động, ký hiệu là .
Hình 5-6: Đồ thị xác định hệ số động lực i
Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bê tông cốt thép (BTCT) và gạch đá, bao gồm cả các công trình khung thép với kết cấu bao che, với hệ số δ = 0.3 Trong khi đó, Đường cong 2 thích hợp cho các công trình như tháp, trụ thép, ống khói và các thiết bị dạng cột có bệ bằng BTCT, với hệ số δ = 0.15.
Công trình bằng BTCT nên có 0.3
Thông số i xác định theo công thức:
: Hệ số tin cậy của tải trọng, 1.2
W kN / m0 : Giá trị áp lực gió têu chuẩn, W 0 0.83kN / m 2 fi : Tầng số dao động riêng thứ i
Hệ số i được tính bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được xem như không đổi Công thức xác định hệ số i là: n ji Fj j 1 i n.
