Thiết kế công trình chung cư an phú quận 2 TP hồ chí minh

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật

TÓM TẮT

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành xây dựng cơ bản đóng một vai trò hết sức quan trọng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mọi lĩnh vực khoa học và công nghệ, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có những bước tiến đáng kể

Để đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của xã hội, chúng ta cần một nguồn nhân lực trẻ là các kỹ sư xây dựng có đủ phẩm chất và năng lực, tinh thần cống hiến để tiếp bước các thế hệ đi trước, xây dựng đất nước ngày càng phát triển văn minh và hiện đại hơn Do đó đồ án tốt nghiệp là cơ sở kết thúc quá trình học tập ở trường đại học, đồng thời mở ra trước mắt mỗi người một hướng đi mới vào cuộc sống thực tế trong tương lai

Đối với quốc gia Việt Nam là một đất nước của lịch sử, đã trải qua nhiều cuộc chiến tranh để giành lại đọc lập, tự do Do đó, để thế hệ đi sau biết được công lao chủa cha ông

đi trước nên đã có rất nhiều tài liệu được viết và lưu trữ rất lâu Và chính nhu cầu cần lưu trữ những hồ sơ, bản đồ, các tài liệu quan trọng liên quan đến quốc gia trong các quá trình lịch sử đó mà cần xây dựng một trung tâm lưu trữ tài liệu Chính vì vậy mà em đã chọn đề tài tốt nghiệp là công trình “ CHUNG CƯ AN PHÚ” được xây dựng ở quận 2, thành phố Hồ Chí Mính Nội dung đồ án gồm 2 phần:

Phần 1: Kiến trúc công trình

Phần 2: Kết cấu công trình (Phần khung và móng)

Thông qua luận văn đồ án tốt nghiệp này, em hệ thống hóa lại toàn bộ kiến thức đã học cũng như học hỏi thêm các lý thuyết trên giảng đường và thực tế để áp dụng vào tính toán, thiết kế kết cấu một công trình nhà cao tầng đang rất phổ biến tại nước ta Và trong

đồ án này em chú trọng tính toán kết cấu khung không gian vách, kết cầu dầm sàn điển hình và kết cấu móng Do khả năng và thời gian còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp này khổng thể tránh những sai sót Em rất mong nhận được sự chỉ dạy và đóng góp của quý thầy cô để em có thể hoàn thiện kĩ năng cũng nhưng kiến thức tốt hơn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT iv

MỤC LỤC v

TÀI LIỆU THAM KHẢO xiii

KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1

1.1.1 Mục đích xây dựng công trình 1

1.1.2 Tên công trình 2

1.1.3 Quy mô công trình 2

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 4

2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN 4

2.1.1 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân 4

2.1.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương đứng 4

2.1.1.2 Giải pháp kết cấu theo phương ngang 4

2.1.2 Giải pháp kết cấu nền móng 5

2.2 GIẢI PHÁP VẬT LIỆU 5

2.2.1 Các yêu cầu đối với vật liệu: 5

2.2.2 Lớp bê tông bảo vệ: 6

2.3 BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC 7

2.3.1 Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu 7

2.3.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện 7

2.3.2.1 Giải pháp kết cấu ngang (sàn phẳng, dầm biên) 7

2.3.2.2 Giải pháp kết cấu đứng (vách) 9

CHƯƠNG 3 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 13

3.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 13

3.2 TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG 13

3.2.1 Tĩnh tải 13

3.2.2 Hoạt tải 16

3.3 TẢI TRỌNG NGANG (TẢI TRỌNG GIÓ) 16

3.3.1 Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục 2 TCVN 2737:1995 [2]) 16

3.3.2 Thành phần tĩnh của gió 17

3.3.2.1 Cơ sở lý thuyết 17

3.3.2.2 Áp dụng tính toán 19

3.3.3 Thành phần động của gió 20

3.3.3.1 Thiết lập sơ đồ tính động lực (theo phụ lục A TCVN 229-1999 [3]) 21

3.3.3.2 Khảo sát các dạng dao động riêng 23

3.3.3.3 Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió (theo mục 4.5 TCVN 229:1999 [3]) 26

3.3.3.4 Áp dụng tính toán 29

3.3.4 Tổ hợp tải trọng gió 33

3.4 TẢI TRỌNG NGANG ĐỘNG ĐẤT 34

3.4.1 Tổng quan về động đất 34

3.4.2 Cơ sở lý thuyết tính toán 35

3.4.3 Phân loại theo tính chất tác động của động đất lên công trình 35

3.4.3.1 Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương 35

3.4.3.2 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động 36

3.4.4 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động 36

3.4.4.1 Tính toán kết cấu chịu tác động của động đất 36

3.4.4.2 Xác định agR 37

3.4.4.3 Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động của động đất 37

3.4.4.4 Mức độ và hệ số tầm quan trọng 39

3.4.4.5 Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép 39

3.4.4.6 Khai báo các hệ số trong ETABS 39

3.4.4.7 Tổ hợp các hệ quả của các thành phần động đất 42

3.5 CÁC TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ CẤU TRÚC TỔ HỢP 43

3.5.1 Các trường hợp tổ hợp tải trọng 43

3.5.2 Các trường hợp tổ hợp tải trọng trung gian 43

3.5.3 Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán 44

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 46

4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 46

4.1.1 Kích thước sơ bộ 46

4.1.2 Vật liệu 47

4.1.3 Tải trọng 47

4.1.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng 47

4.2 TÍNH TOÁN BẢN THANG 51

4.2.1 Sơ đồ tính toán: 51

4.2.2 Kết quả nội lực 53

4.2.3 Tính cốt thép 56

4.3 TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ 57

4.4 TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU TỚI 61

4.4.1 Nội lực tính toán 61

4.4.2 Tính toán cốt thép dọc 63

4.4.3 Tính cốt thép đai 64

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 65

5.1 MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN 65

5.2 Vật liệu tính toán, sơ bộ tiết diện và tải trọng tác dụng cho sàn 65

5.3 TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG KHÔNG DẦM 65

5.3.1 Các trường hợp tải trọng 65

5.3.2 Xác định nội lực 69

5.3.3 Tính cốt thép 70

5.3.4 Tính toán chiều dài neo thép 78

5.3.5 Kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ 2 78

5.3.5.1 Kiểm tra độ võng ô sàn theo TCVN 5574:2012 [1] 79

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ KHUNG 82

6.1 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 82

6.1.1 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH 82

6.1.2 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ TƯƠNG ĐỐI DO GIÓ 82

6.1.3 Kiểm tra lật 84

6.2 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ DẦM BIÊN TẦNG ĐIỂN HÌNH 85

6.2.1 Tính toán nội lực khung bằng phần mềm ETABS 85

6.2.2 Tính toán cốt thép dọc 88

6.2.3 Tính toán cốt thép đai 94

6.2.4 Tính toán đoạn neo cốt thép 96

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÁCH LÕI 97

7.1 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 97

7.1.1 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi 97

7.1.1.1 Mô hình tính toán 97

7.1.1.2 Các bước tính toán 98

7.1.2 Phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment 99

7.1.2.1 Mô hình tính toán 99

7.1.2.2 Các bước tính toán 100

7.1.3 Phương pháp biểu đồ tương tác 101

7.2 TÍNH TOÁN VÁCH LÕI KHUNG TRỤC 2 102

7.2.1 Các thông số tính toán vách P9 102

7.2.2 Tổng hợp giá trị nội lực vách P9 103

7.2.3 Tính toán kiểm tra cốt thép 107

7.2.3.1 Cốt thép cho vùng biên chịu nén 108

7.2.3.2 Cốt thép cho vùng biên chịu kéo 108

7.2.3.3 Cốt thép cho vùng trung gian 108

7.2.4 Các thông số tính toán vách P19 109

7.2.5 Tổng hợp giá trị nội lực vách P19 109

7.2.6 Tính toán kiểm tra cốt thép 113

7.2.6.1 Cốt thép cho vùng biên chịu nén 114

7.2.6.2 Cốt thép cho vùng biên chịu kéo 114

7.2.6.3 Cốt thép cho vùng trung gian 114

7.2.7 Tính toán cốt thép ngang cho vách 115

7.3 TÍNH TOÁN VÁCH LÕI THANG MÁY(PHẦN TỬ SPANDREL) 115

7.3.1 Cấu tạo 116

7.3.2 Tính toán cốt thép 116

7.3.2.1 Spandrel tầng 3 118

7.3.2.2 Spandrel các tầng còn lại 120

CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÓNG 123

8.1 GIỚI THIỆU CHUNG 123

8.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 123

8.2.1 Địa tầng 123

8.2.2 Đánh giá tính chất của đất nền 126

8.2.3 Các hệ số chiết giảm khi tính toán cho công trình chịu động đất 127

8.3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN 128

8.3.1 Các giả thuyết tính toán 128

8.4 PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 128

8.4.1 Đặc điểm 128

8.4.2 Ưu nhược điểm của phương án móng cọc khoan nhồi 128

8.4.3 Cấu tạo cọc và đài cọc 129

8.4.3.1 Vật liệu 129

8.4.4 Sơ bộ chiều cao đài móng 130

8.5 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 130

8.5.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 130

8.5.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 131

8.5.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền 133

8.5.4 Sức chịu tải theo chỉ tiêu SPT 134

8.5.5 Sức chịu tải thiết kế 135

8.6 TÍNH TOÁN MÓNG M1 136

8.6.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 137

8.6.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc 138

8.6.3 Kiểm tra ổn định nền đất 138

8.6.3.1 Kích thước khối móng quy ước 138

8.6.3.2 Trọng lượng khối móng quy ước 139

8.6.3.3 Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi của nền dưới móng quy ước 140

8.6.4 Kiểm tra độ lún của khối móng quy ước 141

8.6.5 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 143

8.6.6 Tính thép cho đài cọc 143

8.6.6.1 Tính cốt thép đặt theo phương X 144

8.6.6.2 Tính cốt thép đặt theo phương Y 145

8.7 TÍNH TOÁN MÓNG M2 145

8.7.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 146

8.7.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc 147

8.7.3 Kiểm tra ổn định nền đất 148

8.7.3.1 Kích thước khối móng quy ước 148

8.7.3.2 Trọng lượng khối móng quy ước 149

8.7.3.3 Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi của nền dưới móng quy ước 149

8.7.4 Kiểm tra độ lún của khối móng quy ước 150

8.7.5 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 152

8.7.6 Tính thép cho đài cọc 153

8.7.6.1 Tính cốt thép đặt theo phương X 154

8.7.6.2 Tính cốt thép đặt theo phương Y 155

8.8 TÍNH TOÁN MÓNG M3 155

8.8.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 157

8.8.2 Kiểm tra phản lực đầu cọc 158

8.8.3 Kiểm tra ổn định nền đất 159

8.8.3.1 Kích thước khối móng quy ước 159

8.8.3.2 Trọng lượng khối móng quy ước 160

8.8.3.3 Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi của nền dưới móng quy ước 161

8.8.4 Kiểm tra độ lún của khối móng quy ước 162

8.8.5 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 164

8.8.6 Tính thép cho đài cọc 166

8.8.6.1 Theo phương X 166

8.8.6.2 Theo phương Y 167

8.9 TÍNH TOÁN MÓNG LÕI THANG (M4) 167

8.9.1 Sơ bộ chiều cao đài móng và chiều dài cọc 168

8.9.2 Xác định sức chịu tải của cọc 168

8.9.3 Sức chịu tải thiết kế 168

8.9.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 169

8.9.5 Kiểm tra phản lực đầu cọc 170

8.9.6 Kiểm tra ổn định nền đất 172

8.9.6.1 Kích thước khối móng quy ước 172

8.9.6.2 Trọng lượng khối móng quy ước 173

8.9.6.3 Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi của nền dưới móng quy ước 173

8.9.7 Kiểm tra độ lún của khối móng quy ước 174

8.9.8 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 177

8.9.9 Tính thép cho đài cọc 178

8.9.9.1 Theo phương X 179

8.9.9.2 Theo phương Y 180

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ Xây Dựng, TCVN 5574 – 2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu

chuẩn thiết kế

[2] Bộ Xây Dựng (2007), TCVN 2737 – 1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn

thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội

[3] Bộ Xây Dựng (2007), TCVN 229 – 1999 Tính toán thành phần động của tải trọng

gió theo TCVN 2737 – 1995

[4] Bộ Xây Dựng (2007), TCVN 198 – 1997 Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt

thép toàn khối

[5] Bộ Xây Dựng (2007), TCVN 9362 – 2012 Nền nhà và công trình – Tiêu chuẩn

thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội

[6] Bộ Xây Dựng (2014), TCVN 10304 – 2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB

Xây Dựng, Hà Nội

[7] Bộ Xây Dựng,TCVN 9386 – 2012 Thiết kế công trình chịu động đất

[8] Bộ Xây Dựng, TCVN 9394 – 2012 Đóng và ép cọc – Thi công và nghiệm thu [9] Tiêu chuẩn ACI 318M – 11

KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

1.1.1 Mục đích xây dựng công trình

Một đất nước muốn phát triển một cách mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, trước hết cần phải có một cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện tốt, và thuận lợi nhất cho nhu cầu sinh sống và làm việc của người dân Đối với nước ta, là một nước đang từng bước phát triển và ngày càng khẳng định vị thế trong khu vực và cả quốc tế, để làm tốt mục tiêu đó, điều đầu tiên cần phải ngày càng cải thiện nhu cầu an sinh và làm việc cho người dân Mà trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu cấp thiết hàng đầu

Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng,… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố, đồng thời cũng là cơ hội tạo nên nhiều việc làm cho người dân

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài…

Chính vì thế, công trình chung cư An Phú được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần

giải quyết các mục tiêu trên Đây là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp… thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc, một chung cư cao tầng

được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân

1.1.2 Tên công trình

Công trình: CHUNG CƯ AN PHÚ

Địa chỉ: Quận 2 – TP Hồ Chí Minh

Chức năng: nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan

đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển

1.1.3 Quy mô công trình

Công trình bao gồm 15 tầng (kể cả mái) và 1 tầng hầm

Chiều cao công trình: 50.6m tính từ mặt đất tự nhiên

1200 500 900 1500 900

7400

Hình 1.2 Mặt bằng đứng và mặt cắt cơng trình

8000 7000 8000 8000 39000

SÂN THƯỢNG + 50.600

TẦNG 2

TẦNG 12 TẦNG 13

+4.000 +8.500

4000 1800

+ BỂ NƯỚC THẢI 30M³ BỂ TỰ HOẠI 50M³

+ 50.600

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN

2.1.1 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

2.1.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương đứng

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:

+ Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất

+ Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình

+ Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình

Lựa chọn kết cấu cho công trình CHUNG CƯ AN PHÚ

Căn cứ vào quy mô công trình (15 tầng nổi + 1 hầm), sinh viên sử dụng hệ chịu lực khung-vách lõi (khung chịu tải trọng đứng và vách lõi vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang cũng như các tác động khác đồng thời làm tăng độ cứng của công trình)

làm hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

Dưới tác dụng của tải trọng ngang (tải trọng đặc trưng cho nhà cao tầng) khung chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên là nhỏ, của các tầng dưới lớn hơn Trong khi đó lõi chịu uốn là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới Điều này khiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau

2.1.1.2 Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính kinh tế của công trình Theo thống kê thì khối lượng bê tông sàn có thể chiếm 30 – 40 % khối lượng bê tông của công trình và trọng lượng bê tông sàn trở thành một loại tải trọng tĩnh chính Công trình càng cao tải trọng này tích lũy xuống các cột tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột, tăng tải trọng ngang do động đất Vì vậy cần ưu tiên giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng

Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:

Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên chọn giải pháp sàn phẳng (sàn không dầm)

Sàn không dầm: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột hoặc vách

Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được

không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Việc thi công phương án này nhanh hơn

so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng tương đối đơn giản

Nhược điểm: Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành

khung do đó độ cứng nhỏ hơn so với phương án sàn dầm, vì vậy khả năng chịu lực theo phương ngang của phương án này kém hơn so với phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột và vách chịu Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó khối lượng sàn tăng

2.1.2 Giải pháp kết cấu nền móng

Thông thường, phần móng nhà cao tầng phải chịu lực nén lớn, bên cạnh đó tải trọng động đất còn tạo ra lực xô ngang lớn cho công trình, vì thế các giải pháp đề xuất cho phần móng gồm:

Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc Barret, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng cọc

ly tâm ứng suất trước

Móng nông: móng băng 1 phương, móng băng 2 phương, móng bè…

Các phương án móng cần phải được cân nhắc lựa chọn tuỳ thuộc tải trọng công trình, điều kiện thi công, chất lượng của từng phương án và điều kiện địa chất thuỷ văn của từng khu vực

Do đó ,đồ án sinh viên lựa chọn móng sâu với hai phương án là móng cọc khoan nhồi

2.2 GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

2.2.1 Các yêu cầu đối với vật liệu:

+ Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng 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 có tính chất lặp lại, không

bị tách rời các bộ phận công trình

+ Vật liệu có giá thành hợp lý

Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác được sử dụng như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao

 Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép

2 Vữa xi măng; cát B5C Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà

2.2.2 Lớp bê tông bảo vệ:

Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn:

Trong bản và tường có chiều dày >100 mm: 15mm (20mm);

Trong dầm và dầm sườn có chiều cao > 250mm: 20mm (25mm);

Trong cột: 20mm (25mm);

Trong dầm móng: 30mm;

Trong móng:

Toàn khối khi có lớp bê tông lót: 35mm;

Toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70mm;

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép này và không nhỏ hơn:

Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: 10mm (15mm);

Khi chiều cao tiết diện cấu kiện > 250mm: 15mm (20mm);

Giá trị trong ngoặc “( )” áp dụng cho cấu kiện ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt

2.3 BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC

2.3.1 Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu

Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau:

Đơn giản, rõ ràng Nguyên tắc này đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy

kiểm soát được Thông thường kết cấu thuần khung sẽ có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn so với hệ kết cấu vách và khung vách….là loại kết cấu nhạy cảm với biến dạng

Truyền lực theo con đường ngắn nhất Nguyên tắc này đảm bảo cho kết cấu làm việc

hợp lý, kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép cần ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, tránh những kết cấu treo chịu kéo, tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc

Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ kết cấu

2.3.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện

2.3.2.1 Giải pháp kết cấu ngang (sàn phẳng, dầm biên)

 Sơ bộ chiều dày sàn

Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức sau:

n s

 Sơ bộ tiết diện dầm biên

Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm (sơ bộ theo 2 điều kiện: độ võng và điều kiện độ bền) sau:

2.3.2.2 Giải pháp kết cấu đứng (vách)

 Sơ bộ chọn tiết diện vách và lõi thang máy

Chiều dày vách của lõi cứng được lựa chọn sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng,…

đồng thời đảm bảo các điều quy định theo Điều 3.4.1 TCVN 198-1997 [4] Tổng diện

tích mặt cắt ngang của vách (lõi) cứng có thể xác định theo công thức gần đúng sau:

 Sơ bộ chọn tiết diện vách:

Kích thước tiết diện cột thường được chọn trong giai đoạn thiết kế cơ sở,được dựa vào kinh nghiệm thiết kế,dựa vào các kết cấu tương tự hoặc cũng có thể tính toán sơ bộ dựa vào lực nén N được xác định một cách gần đúng

Diện tích tiết diện vách là Ac:

si: Diện tích truyền tải của sàn vào cột

qi: Lấy theo kinh nghiệm như sau: chung cư (10÷15) kN/m2

Bảng 2.3 Tiết diện vách giữa

Sân thượng 52.00 13.5 702.00 1.5 647 40 x 250 10000 Tầng 13 52.00 13.5 1404.00 1.5 1294 40 x 250 10000 Tầng 12 52.00 13.5 2106.00 1.5 1941 40 x 250 10000 Tầng 11 52.00 13.5 2808.00 1.5 2588 40 x 250 10000 Tầng 10 52.00 13.5 3510.00 1.5 3235 40 x 250 10000 Tầng 9 52.00 13.5 4212.00 1.5 3882 40 x 250 10000 Tầng 8 52.00 13.5 4914.00 1.5 4529 40 x 250 10000 Tầng 7 52.00 13.5 5616.00 1.5 5176 40 x 250 10000 Tầng 6 52.00 13.5 6318.00 1.5 5823 40 x 250 10000 Tầng 5 52.00 13.5 7020.00 1.5 6470 40 x 250 10000

Tầng 4 52.00 13.5 7722.00 1.5 7117 40 x 250 10000 Tầng 3 52.00 13.5 8424.00 1.5 7764 40 x 250 10000 Tầng 2 52.00 13.5 9126.00 1.5 8411 40 x 250 10000 Tầng 1 52.00 13.5 9828.00 1.5 9058 40 x 250 10000 Tầng trệt 52.00 13.5 10530.00 1.5 9705 40 x 250 10000

Bảng 2.4 Tiết diện vách biên

Sân thượng 40.00 13.5 540.00 1.5 498 40 x 200 8000 Tầng 13 40.00 13.5 1080.00 1.5 995 40 x 200 8000 Tầng 12 40.00 13.5 1620.00 1.5 1493 40 x 200 8000 Tầng 11 40.00 13.5 2160.00 1.5 1991 40 x 200 8000 Tầng 10 40.00 13.5 2700.00 1.5 2488 40 x 200 8000 Tầng 9 40.00 13.5 3240.00 1.5 2986 40 x 200 8000 Tầng 8 40.00 13.5 3780.00 1.5 3484 40 x 200 8000 Tầng 7 40.00 13.5 4320.00 1.5 3982 40 x 200 8000 Tầng 6 40.00 13.5 4860.00 1.5 4479 40 x 200 8000 Tầng 5 40.00 13.5 5400.00 1.5 4977 40 x 200 8000 Tầng 4 40.00 13.5 5940.00 1.5 5475 40 x 200 8000 Tầng 3 40.00 13.5 6480.00 1.5 5972 40 x 200 8000 Tầng 2 40.00 13.5 7020.00 1.5 6470 40 x 200 8000 Tầng trệt 40.00 13.5 7560.00 1.5 6968 40 x 200 8000

Bảng 2.5 Tiết diện vách góc

Sân thượng 20.00 13.5 270.00 1.5 249 40 x 160 6400 Tầng 15 20.00 13.5 540.00 1.5 498 40 x 160 6400 Tầng 14 20.00 13.5 810.00 1.5 747 40 x 160 6400 Tầng 13 20.00 13.5 1080.00 1.5 995 40 x 160 6400 Tầng 12 20.00 13.5 1350.00 1.5 1244 40 x 160 6400 Tầng 11 20.00 13.5 1620.00 1.5 1493 40 x 160 6400 Tầng 10 20.00 13.5 1890.00 1.5 1742 40 x 160 6400

Tầng 9 20.00 13.5 2160.00 1.5 1991 40 x 160 6400 Tầng 8 20.00 13.5 2430.00 1.5 2240 40 x 160 6400 Tầng 7 20.00 13.5 2700.00 1.5 2488 40 x 160 6400 Tầng 6 20.00 13.5 2970.00 1.5 2737 40 x 160 6400 Tầng 5 20.00 13.5 3240.00 1.5 2986 40 x 160 6400 Tầng 4 20.00 13.5 3510.00 1.5 3235 40 x 160 6400 Tầng 3 20.00 13.5 3780.00 1.5 3484 40 x 160 6400 Tầng 2 20.00 13.5 4050.00 1.5 3733 40 x 160 6400 Tầng trệt 20.00 13.5 4320.00 1.5 3982 40 x 160 6400

CHƯƠNG 3 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 3.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 [2]

- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 [7]

- Cataloge vật liệu sử dụng trong công trình

- Theo yêu cầu và công năng sử dụng mà chủ đầu tư đưa ra (nếu có)

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

STT Vật liệu

Trọng lượng riêng

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Tường gạch đăc dày 100 (không

3.2.2 Hoạt tải

 Hoạt tải tác dụng lên sàn

Hoạt tải được xác định dựa trên công năng của các phòng

Bảng 3.7 Hoạt tải tác dụng lên sàn

Giá trị tiêu chuẩn

vượt tải

Hoạt tải tính toán Phần

dài hạn

Phần ngắn hạn

3.3 TẢI TRỌNG NGANG (TẢI TRỌNG GIÓ)

3.3.1 Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục 2 TCVN 2737:1995 [2])

Tải trọng ngang được tính toán trong công trình là tải trọng gió

Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc vào các thông số sau:

Thông số về dòng khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, hướng gió

và lực quán tính của công trình

Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió bao gồm: Xác định thành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình do thành phần động của tải trọng gió gây ra ứng với từng dạng dao động

Theo mục 1.2 TCVN 229:1999 [3] thì công trình có chiều cao > 40m thì khi tính phải

kể đến thành phần động của tải trọng gió

Công trình đồ án sinh viên với chiều cao tổng cộng tính từ cao độ +0.000m là 50.6m nên cần xét đến yếu tố thành phần gió động của gió

3.3.2 Thành phần tĩnh của gió

Bảng 3.8 Đặc điểm công trình

W : Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng

kj : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

: 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

Hj: Chiều cao đón gió của tầng thứ j

Bảng 3.9 Bảng giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió

Theo mục 6.4.1 TCVN 2737:1995 [2] Đối với ảnh hưởng của bão được đánh giá là

yếu, giá trị áp lực gió W0 được giảm đi 10 daN/m2 đối với vùng I-A, 12 daN/m2 đối với vùng II-A và 15 daN/m2 đối với vùng III-A Dạng địa hình C

Công trình của sinh viên nằm ở Quận 2, Tp.Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A:

Lực tập trung thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính theo công thứ sau:

Wj W.H Lj j  .W k.c.H Lo 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;

TỔNG 50.6 1095.4 Bảng 3.12 Bảng giá trị tải trọng gió theo phương Y

Thành phần động của gió được xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 229 -1999 [3]

Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với

phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Trong tiêu chuẩn chỉ kể đến thành phần gió dọc theo phương X và phương Y bỏ qua thành phần gió ngang và momen xoắn

Các bước xác định thành phần gió động theo TCVN 229-1999 [3] như sau:

- Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực

- Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y

- Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và phương Y

3.3.3.1 Thiết lập sơ đồ tính động lực (theo phụ lục A TCVN 229-1999 [3])

Xem công trình là thanh công son có hữu hạn khối lượng tập trung Xét hệ gồm một thanh công son có n điểm tập trung khối lượng có khối lượng tương ứng M1,M2, Mn, phương trình vi phân tổng quát dao động của hệ khi bỏ qua khối lượng thanh:

W  : Vector lực kích động đặt tại các toạ độ tương ứng

Tần số và dạng dao động riêng của hệ được xác định từ phương trình vi phân thuần nhất không có cản (bỏ qua hệ số cản C):

 : Tần số vòng của dao động riêng (Rad/s)

Phương trình (6) là phương trình đặt trưng, từ phương trình trên có thể xác định n giá trị thực, dương của i Thay các giá trị vào phương trình (4) sẽ xác định được các dạng dao động riêng Với n > 3, việc giải bài toán trên trở nên cực kỳ phức tạp, khi đó tần số

và dạng dao động được xác định bằng cách giải trên máy tính hoặc bằng các phương pháp gần đúng hoặc công thức thực nghiệm (phương pháp Năng Lượng RayLây, phương pháp Bunop - Galookin, phương pháp thay thế khối lượng, phương pháp khối lượng tương đương, phương pháp đúng dần, phương pháp sai phân) Một trong những chương trình máy tính hổ trợ tính toán tần số và dạng dao động theo đúng lý thuyết được trình

bày ở trên là Etabs 18.0.2 tính toán các dạng dao động riêng

3.3.3.2 Khảo sát các dạng dao động riêng

Toàn bộ các kết cấu chịu lực của công trình được mô hình hoá dạng không gian 3 chiều, sử dụng các dạng phần tử khung (frame) cho cột, dầm và phần tử tấm vỏ (shell) cho sàn và vách cứng Tính toán chu kì dao động riêng và dạng dao động riêng cho 15 dạng dao động riêng đầu tiên Khối lượng tập trung được khai báo khi phân tích dao

động theo TCVN 229:1999 [3] là 100% tĩnh tải và 50% hoạt tải

Hình 3.2 Các dạng dao động cơ bản

Áp dụng lý thuyết Mục 4.3.3 chia công trình thành các khối lượng tập trung ứng với

13 tầng của công trình

Hình 3.3 Mô hình 3D công trình trong ETABS

Bảng 3.13 Bảng thống kê chu kỳ và tần số dao động

Ta có giá trị giới hạn của tần số dao động riêng ứng với gió vùng II và độ giảm loga của 0.3

  ứng với công trình bê tông cốt thép: fL = 1.3

Nếu f1 > fL thì thành phần động của tải trọng gió chỉ kể đến tác dụng của xung vận tốc gió

Nếu f1 < fL thì phải kể thêm lực quán tính

Theo phân tích động học ở ta có:

f 0.755f 0.767 f 0.797f 1.3f 2.740

Thành phần động của gió gồm xung của vận tốc gió và lực quán tính

Vì công trình có H < 85m và có tâm khối lượng, tâm cứng và tâm hình học (điểm đặt gió tĩnh) gần trùng nhau nên bỏ qua mode 3 là Mode xoắn và tiêu chuẩn cũng không tính Mode này

Nhận xét :

- Theo phương X chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 2

- Theo phương Y chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 1

3.3.3.3 Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió (theo mục 4.5 TCVN 229:1999 [3])

Giá trị tiêu chuẩn thành động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

WP(JI) M J I I.yJI

Trong đó:

- M : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j j

- i: Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i

- i: Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm

vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem như không đổi

- y : Biên độ dao động tỉ đối của phần công trình thứ j ứng với dạng dao động jiriêng thứ i

Xác địnhI

Hệ số động lực i ứng với dạng dao động thứ i được xác định dựa vào Đồ thị xác định

hệ số động lực cho trong TCVN 229:1999 [3], phụ thuộc vào thông số ivà độ giảm lôga của dao động 

Do công trình bằng BTCT nên có = 0.3

Thông sốixác định theo công thức:

0 i

i

.W940.f



Trong đó:

- : Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

- W (N/m0 2): Giá trị áp lực gió, đã xác định ở trên W0 = 83 kG/m2 = 830 N/m2

Si - Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình;

 - Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số

,

 và dạng dao động

Sau khi đã xác định đầy đủ các thông số M ,j  i, , yi ita xác định được giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j ứng với dạng dao dộng thứ i, WP(JI)

3.3.3.4 Áp dụng tính toán

- Địa điểm xây dựng: Tỉnh, thành: Tp Hồ Chí Minh

- Kích thước mặt bằng trung bình theo cạnh X, Lx (m): 39

- Kích thước mặt bằng trung bình theo cạnh Y, Ly (m): 23

- Cao độ của đỉnh công trình so với mặt đất H (m): 50.6

Bảng 3.14 Bảng thông số dẫn xuất

hiệu

Giá trị