THUYẾT MINH THIẾT kế cơ sở PHẦN kết cấu dự án KHU đô THỊ DU LỊCH và bến CẢNG CAO cấp AO TIÊN

Các mã số và tiêu chuẩn thiết kế Từ giai đoạn thiết kế ý tưởng, và cũng như việc thiết kế kết cấu của tòa nhà, các tham số thiếtkế cơ bản phải được xác định sớm nhất có thể, đ

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG TỔNG HỢP

TRUNG TÂM KẾT CẤU 1

Add: 29bis Nguyễn Đình Chiểu, P Đa Kao, Quận 1, Tp HCMTel: (84.8) 38279741 Fax: (84.8) 38279740

THUYẾT MINH THIẾT KẾ CƠ SỞ

THUYẾT MINH THIẾT KẾ CƠ SỞ

MỤC LỤC

1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ CƠ SỞ TÍNH TOÁN 4

1.1 Các mã số và tiêu chuẩn thiết kế 4

1.2 Đặc trưng và yêu cầu cấu tạo của vật liệu 6

1.2.1 Bê tông 6

1.2.2 Cốt thép thanh 6

1.2.3 Thép hình, thép tấm 7

1.2.4 Lớp bê tông bảo vệ 7

2 TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG 7

2.1 Tải trọng đứng 8

2.2 Tải trọng gió 8

2.3 Tải trọng động đất 9

2.4 Tải trọng nhiệt độ 11

2.5 Tiêu chuẩn chấp nhận đặc biệt 11

2.5.1 Ổn định tổng thể công trình 11

2.5.2 Chuyển vị công trình 11

2.5.3 Độ võng của các cấu kiện BTCT 11

2.5.4 Độ lún của móng 11

2.4.5 Hố đào-tườ ng chắn 12

2.5.6 Thiết kế chịu lửa 12

3 NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT 12

3.1 Điều kiện địa chất 12

3.2 Nước ngầm 13

4 GIẢI PHÁP KẾT CẤU 13

4.1 Hệ kết cấu theo phương đứng 13

4.2 Hệ kết cấu theo phương ngang 13

4.3 Tầng hầm 13

4.4 Phương án móng 14

4.4.1 Đánh giá phương án móng 14

4.4.2 Phương pháp tính sức chịu tải cọc 14

4.4.4 Tính toán cốt thép móng 17

5 MÔ HÌNH KẾT CẤU 18

5.1 Tiêu chí thiết kế 18

5.2 Mô hình máy tính 20

5.3 Khối lượng tham gia dao động 27 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

PHỤ LỤC KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN TẢI TRỌNG GIÓ

PHỤ LỤC KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN CỌC

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN SÀN

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN BIỆN PHÁP THI CÔNG

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ CƠ SỞ TÍNH TOÁN

1.1 Các mã số và tiêu chuẩn thiết kế

Từ giai đoạn thiết kế ý tưởng, và cũng như việc thiết kế kết cấu của tòa nhà, các tham số thiếtkế cơ bản phải được xác định sớm nhất có thể, để tránh việc thiết kế quá mức hay thiết kế không

đủ, và cũng nhằm tránh sự không phù hợp của kết cấu cho mục đích thiết kế

Để đánh giá và thu được các tham số thiết kế hợp lý nhất cho tòa nhà, các tiêu chuẩn khácnhau được trích dẫn, và các giá trị khác nhau được so sánh

- Vật liệu

 TCVN 6260: 2009 – Xi măng Portland – Yêu cầu kỹ thuật

 TCVN 7570: 2006 – Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật

 TCVN 4506: 2012 – Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật

 TCVN 8826: 2011 – Phụ gia hóa học cho bê tông

 TCVN 1651: 2008 – Thép dùng cho bê tông cốt thép

- Xác định giá trị tĩnh tải và hoạt tải

 TCVN 2737: 1995 - Tiêu chuẩn tải trọng và tác động

- Xác định tác động gió tĩnh và gió động

 TCVN 2737: 1995 - Tiêu chuẩn tải trọng và tác động

 QCVN 02:2009/BXD - Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng

 TCVN 229: 1995 - Chỉ dẫn tính toán gió động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995

- Xác định tải trọng động đất

 TCVN 9386:2012, Phần 1&2 - Thiết kế công trình chống động đất

- Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng

 TCVN 9363:2012 – Khảo sát cho xây dựng – Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng

 TCXD 195:1997 – Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi

 TCXD 198:1997 – Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

- Thiết kế móng

 TCVN 9393:2012 - Tiêu chuẩn thí nghiệm nén tĩnh cọc

 TCVN 10304: 2014 - Móng cọc Tiêu chuẩn thiết kế.

 TCVN 7888: 2014 – Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước

 TCVN 9379: 2012 - Kết cấu xây dựng và nền Nguyên tắc cơ bản về tính toán

- Thiết kết cấu kiện bê tông cốt thép cột, dầm và sàn thường

 TCVN 5574: 2018 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

- Thiết kết cấu kiện vách

 Eurocode 2 - Kết cấu bê tông Tiêu chuẩn thiết kế

- Thiết kết kết cấu thép

 TCVN 5575: 2018 – Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế

 AISC - LRFD - Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế

- Phần mềm tính toán:

 ETABS v16.2.0 : Extended Three Dimensional Analysis of Building Systems

 SAFE v16.0.0 : Slab Analysis by the Finite Element Method

 Plaxis 2D, GEO5 : Biện pháp thi công tầng hầm

 Excel : Mô dun tính toán cọc, móng, dầm, sàn, tường vây, vách hầm…

1.2 Đặc trưng và yêu cầu cấu tạo của vật liệu

1.2.1 Bê tông

Cấp độ bền chịu nén (cường độ) của bê tông được qui định như sau:

Hạng mục

Cấp độ bền (cường độ)

Cấp chống thấm chuẩn Tiêu

áp dụng

Cường độ trung bình của mẫu thử lập phương (MPa)

1.2.3 Thép hình, thép tấm

Thép tấm, thép định hình SS400 fy=245 MPa

1.2.4 Lớp bê tông bảo vệ

- Theo điều kiện cấu tạo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012, giới hạn chịu lửa QCVN 06:2010/BXDquy định và TCVN 9346:2012 về yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển,chiều dày yêu cầu tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ được lấy như sau:

Cấu kiện Điều kiện tiếp xúc bên ngoài Chiều dày lớp bê tông bảovệ tối thiểu (mm)

Tường BTCT

Không tiếp xúc trực tiếp với môi trường

Tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài

Cột

Không tiếp xúc trực tiếp với môi trường

Tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài

Dầm

Không tiếp xúc trực tiếp với môi trường

Tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài

Sàn,

Bản thang và chiếu

thang

Không tiếp xúc trực tiếp với môi trường

Tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài

Đài móng, dầm

móng

Bê tông đặt trên đất qua lớp bê tông lót 50

Bê tông đặt hoặc đổ trực tiếp trên đất 70

2 TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG

Việt Nam nằm trong vùng động đất, do đó các công trình cao tầng và nhiều tầng khi thiếtkế cần phải xét đến tải trọng động đất bên cạnh tải trọng gió tĩnh và gió động, cũng như của tảitrọng do trọng lượng bản thân của công trình

Để thiết kế kết cấu, tải trọng do trọng lượng bản thân của công trình được xác định theocường độ tải trọng đã được nêu ở TCVN 2737: 1995 Tải trọng gió được tính toán theo TCVN2737: 1995, và tải trọng động đất xác định theo TCVN 9386:2012.

(*): hoạt tải tiêu chuẩn 7.5 [kN/m2], trường hợp cụ thể sẽ áp dụng riêng

Hoạt tải đường có xe cứu hỏa chạy: 20 [kN/m2]

Tải trọng tường

01 Tường gạch ống dày 110mm, 80mm+30mm(tường + vữa) 1.8

02 Tường gạch ống dày 210mm, 180mm+30mm (tường + vữa) 3.3

2.2 Tải trọng gió

Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn (chu kỳ lặp 20 năm): 1.55 kPa TCVN 2737:1995

Hệ số tổ hợp TTGH II (chu kỳ lặp 100 năm): 1.15x1.55 kPa TCVN 5574:2012

Hệ số tổ hợp TTGH I (chu kỳ lặp 100 năm): 1.37x1.55 kPa QCVN 02:2009/BXD

 ag = 0.0861g >0.08g: phải tính toán và kiểm tra các tác động của động đất lên công trình.

Giá trị phổ thiết kế theo phương ngang được xác định như sau:

Trong đó:

Sd(T) : Phổ thiết kế;

T : Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;

ag : Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = I agR);

TB : Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ

phản ứng gia tốc;

TC : Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản

ứng gia tốc;

TD : Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển

không đổi trong phổ phản ứng;

S : Hệ số nền;

- q0 = hệ số ứng xử cơ bản đối với hệ thống có mặt đứng cân đối Kết cấu được xếp loạiDCM (có tính dẻo trung bình) Áp dụng theo bảng 5.1 của TCVN 9386:2012 là loại kết cấu

hệ kết cấu hỗn hợp tương đương với tường, giá trị của q0 được lấy bằng 3.0 αu/α1, trongđó αu/α1 ở mục 5b) của 5.2.2.2 bằng 1.2 Từ mục 3) của 5.2.2.2 khi công trình không đềuđặn theo mặt đứng giá trị của q0 giảm xuống 20%

- kw = hệ số phản ánh dạng phá hoại thường gặp trong kết cấu có tường Từ mục 11)P của5.2.2.2, đối với hệ thống khung và hệ kết cấu hỗn hợp tương đương tường, giá trị của

kw=(1+α0)/3 ≤ 1 α0 là tỉ số kích thước các tường trong kết cấu

Do đó, giá trị của q được tính như sau:

2.4 Tải trọng nhiệt độ

Xét ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ Khai báo tải trọng nhiệt đối với công trình:

2.5 Tiêu chuẩn chấp nhận đặc biệt

Chuyển vị đỉnh do tải trọng gió tiêu chuẩn: ≤ H/500, TCVN 5574:2012

Chuyển vị lệch tầng do tải trọng gió tiêu chuẩn: ≤ htầng/500

Chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng do tải trọng động đất: dr≤ 0.005htầng (với =0.4)TCVN 9386:2012

2.5.3 Độ võng của các cấu kiện BTCT

Nhịp cấu kiện (lo) Độ võng giới hạn

2.5.4 Độ lún của móng

Độ lún cho phép của móng: 100mm (Phụ lục E, TCVN 10304:2014)

Độ lún lệch cho phép của móng: 1/500 (Phụ lục E, TCVN 10304:2014)

2.4.5 Hố đào-tườ ng chắn

Công trình có 2 tầng hầm (hầm lửng, hầm 1) Phương án thi công tầng hầm là đào mở sửdụng 1 hệ chống với hệ cừ Larsen hoặc cọc vây làm biện pháp thi công đào đất

2.5.6 Thiết kế chịu lửa

Tất cả các cấu kiện kết cấu được thiết kế chống cháy theo đúng quy chuẩn: “QCVN06:2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình” và

“QCVN 03-2012/BXD - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên tắc phân loại, phân cấp côngtrình dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật đô thị” mục 2.2.2.1.3 thuộc loại công trình caohơn 75m có giới hạn chịu lửa không nhỏ hơn các giá trị sau:

Cấu kiện Giới hạn chịu lửa thấp nhất Chiều dày/rộng tối thiểu (mm)

3 NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT

3.1 Điều kiện địa chất

Khi tính toán kết cấu móng cọc đã sử dụng tài liệu trong báo cáo tổng hợp kết quả khoankhảo sát của 11 lỗ khoan từ HK1 đến HK11 (Lô T1 - Khu 6) Trong phạm vi chiều sâu ảnhhưởng tới nội lực trong khu vực xây dựng công trình có các lớp đất từ trên xuống dưới nhưsau:

- Lớp 1: Đất san lấp

- Lớp 1a: Cát bụi màu xám xanh, xen kẹp sét lẫn ít vỏ sò, bão hóa nước Trạng thái rời

- Lớp 2: Sét nhẹ màu xám đen xen kẹp cát lẫn ít vỏ sò Trạng thái dẻo nhão

- Lớp 3: Sét pha màu xám vàng, xám trắng, hồng, đỏ gạch lẫn sỏi sạn phân bố không đều.Trạng thái dẻo mềm.

- Lớp 3a: Sét pha màu vàng, hồng, xám trắng, đỏ gạch Trạng thái dẻo cứng

- Lớp 4: Ctá pha màu xám trắng, xám vàng lẫn nhiều sỏi sạn Trạng thái dẻo

- Lớp 4a: Sét pha màu nâu đỏ, xám vàng, đỏ, hồng, lẫn ít sỏi Trạng thái dẻo cứng

- Lớp 4b: Sét pha màu xám vàng, xám trắng, hồng, đỏ gạch lẫn sỏi Trạng thái dẻo mềm

- Lớp 5: Đá vôi màu xám nhạt, xám trắng, nứt nẻ mạnh đến ít, cấu tạo lớp

3.2 Nước ngầm

Trong các hố khoan đo được mức nước tĩnh xuất hiện cách mặt đất trung bình từ 3.300m đến -3.900m

-4 GIẢI PHÁP KẾT CẤU

4.1 Hệ kết cấu theo phương đứng

Khi xem xét mặt bằng và chiều cao của công trình, hệ kết cấu theo phương đứng sẽ làvách chịu lực từ móng đến mái Đối với các khu ngoài trời hệ kết cấu đứng sẽ là cột

Vách có bề dày 250, 300, 350, 400 [mm] thay đổi tùy vị trí

4.2 Hệ kết cấu theo phương ngang

Hệ kết cấu theo phương ngang: sàn bê tông cốt thép dày 150, 200, 250 [mm] tựa lên hệvách và hệ dầm có tiết diện 250x400, 300x400, 300x600, 400x600, 500x600, 600x600,700x600, 800x600, 800x700, 800x1000 [mm] vì lý do sau:

- Lưới cột lớn phổ biến có các nhịp từ 7 [m] đến 15 [m]

- Chiều cao tầng khối đế 7.0 [m], chiều cao tầng điển hình khối tháp 3.5 [m]

4.3 Tầng hầm

Công trình có 2 hầm, sàn hầm là sàn phẳng dày 400 [mm] vừa chịu tải trọng bãi đậu xe,

áp lực đẩy nổi, vừa có tác dụng là giằng móng Sàn hầm lửng là sàn bê tông cốt thép dày150mm có dầm

4.4 Phương án móng

4.4.1 Đánh giá phương án móng

Dựa vào địa chất và hiện trạng khu vực xây dựng, phương án cọc khoan nhồi đường kính

800 [mm], 1000 [mm] và 1500 [mm] được chọn để vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và chi phí.Mũi cọc được ngàm vào đá

4.4.2 Phương pháp tính sức chịu tải cọc

: diện tích tiết diện ngang mũi cọc, [m2];

: Chu vi tiết diện ngang cọc, [m]

Khi mũi cọc cắm vào đất rời: qp=300 Np cho cọc đóng (ép) và qp=150 Np cho cọc khoannhồi, với Np là trị trung bình của Nspt (N60) trong khoảng 1d về phía dưới và 4d lên phía trên mũicọc

Khi mũi cọc cắm vào đất dính: qp=9cu cho cọc đóng (ép) và qp=6cu cho cọc khoan nhồi

, là Nspt (N60) trong đất rời; , là hệ số điều chỉnh cho cọcđóng (ép), xác định theo biểu đồ hình G.2a, TCVN 10304:2014, là hệ số điều chỉnh theo độmảnh h/d của cọc đóng (ép), xác định theo biểu đồ hình G.2b, TCVN 10304:2014 ; đối với cọc

khoan nhồi với là Nspt (N60) trong đất dính

4.4.2.2 Tính toán SCT Cọc chống

Sức chịu tải trọng nén Rc,u, tính bằng kN, của cọc tiết diện đặc, cọc ống đóng hoặc épnhồi, và cọc khoan nhồi khi chúng tựa trên nền đá xác định theo công thức:

trong đó:

qb là cường độ sức kháng của đất nền dưới mũi cọc chống;

Ab là diện tích tựa cọc trên nền, lấy bằng diện tích mặt cắt ngang đối với cọc đặc, cọc ốngcó bịt mũi; lấy bằng diện tích tiết diện ngang thành cọc đối với cọc ống khi không độn bê tôngvào lòng cọc và lấy bằng diện tích tiết diện ngang toàn cọc khi độn bê tông lòng đến chiều caokhông bé hơn 3 lần đường kính cọc

Đối với mọi loại cọc đóng hoặc ép, tựa trên nền đá và nền ít bị nén, qb = 20 Mpa

Đối với cọc đóng hoặc ép nhồi, khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông tựa lên nền đá khôngphong hoá, hoặc nền ít bị nén (không có các lớp đất yếu xen kẹp) và ngàm vào đó ít hơn 0,5

m, qb xác định theo công thức:

trong đó:

Rm là cường độ sức kháng tính toán của khối đá dưới mũi cọc chống, xác định theo Rc,m,n

– trị tiêu chuẩn của giới hạn bền chịu nén một trục của khối đá trong trạng thái no nước, theonguyên tắc, xác định ngoài hiện trường;

g là hệ số tin cậy của đất, g =1,4

Đối với các phép tính sơ bộ của nền công trình thuộc tất cả các cấp của quan trọng, chophép lấy:

trong đó:

Rc,n là trị tiêu chuẩn giới hạn bền chịu nén một trục của đá ở trạng thái bão hòa nước,được xác định theo kết quả thử mẫu (nguyên khối) trong phòng thí nghiệm;

Ks là hệ số, kể đến giảm cường độ do vết nứt trong nền đá, xác định theo Bảng 1

Trong mọi trường hợp giá trị qb không lấy quá 20 MPa

Đối với cọc đóng hoặc ép nhồi, khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông tựa lên nền đá khôngphong hoá, hoặc nền ít bị nén (không có các lớp đất yếu xen kẹp) và ngàm vào đó ít nhất 0,5

m, qb xác định theo công thức:

trong đó :

ld là chiều sâu ngàm cọc vào đá;

df là đường kính ngoài của phần cọc ngàm vào đá

Giá trị của lấy không quá 3

Đối với cọc ống tựa đều lên mặt nền đá không phong hoá, phủ trên nền đá là lớp đất

không bị xói có chiều dày tối thiểu bằng ba lần đường kính cọc, giá trị trong côngthức trên lấy bằng 1

Hệ số giảm cường độ Ks trong nền đá

4.4.3 Tính sức chịu tải cọc theo đất từ kết quả thử tải cọc

Sức chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm thử tải tĩnh cọc (xem báo cáo kết quả thínghiệm thử tải tĩnh cọc) có thể xử lý theo TCVN 10304:2014 như sau:

E : Mô đun đàn hồi của Bê tông

Đường thẳng này cắt đường cong thí nghiệm ứng với giá trị Stn-RP=Rc,u.

Sức chịu tải tính toán của cọc xác định theo công thức:

Rc,d = Rc,u/k.

4.4.4 Tính toán cốt thép móng

Theo mục 4.4.2.6(4) TCVN 9386:2012 giá trị thiết kế của các hệ quả tác động EFd lênmóng được xác định như sau:

 EF,E là hệ quả tác động từ phân tích tác động động đất thiết kế;

 Ω là giá trị(Rdi/Edi) ≤ q của vùng tiêu tán hoặc của cấu kiện thứi của kếtcấu, có ảnh hưởng lớn nhất tới hệ quả EF đang xét, ở đây:

 Rdi là độ bền thiết kế của vùng hoặc cấu kiện thứ i;

 Edi là giá trị thiết kế của hệ quả tác động lên vùng hoặc cấu kiện thứi trongthiết kế chịu động đất

Để đơn giản trong tính toán, theo mục 4.4.2.6(8) TCVN 9386:2012 có thể chấp nhận nếugiá trị Ω=1 thì dùng giá trị hệ số vượt cường độ γRd = 1.4

5.1 Tiêu chí thiết kế

Mô hình ETABS được xây dựng từ các vật liệu và tải trọng phù hợp với tiêu chuẩn ViệtNam TCVN

Mô hình ETABS sẽ phân tích và thiết kế dựa trên trạng thái giới hạn cực hạn (thiết kế kếtcấu) và trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra chuyển vị) Các trường hợp tải được nêu bêndưới:

Ký hiệu Loại tải trọng

DL Trọng lượng bản thân các cấu kiện bê tông cốt thépSDL Tĩnh tải do gạch lát nền, vữa lót, vữa trát, trần treo, ,

BW Tĩnh tải do tường xây

LL Hoạt tải chất đầy trên các sàn

WX Tải trọng gió theo phương x

WY Tải trọng gió theo phương ySpecX Tải trọng động đất theo phương xSpecY Tải trọng động đất theo phương yTEMP Tải do nhiệt độ

Tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn về cực hạn:

ULS1 1.1 1.1 1.1 1.2 - - - - ULS2 1.1 1.1 1.1 - 1.37 - - - - ULS3 1.1 1.1 1.1 - -1.37 - - - - ULS4 1.1 1.1 1.1 - - 1.37 - - -