Chung cư tân tạo 1

Giải pháp thiết kế: - Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình là hệ tường chịu lực bao gồm các cột BTCT kết hợp với vách lồng thang máy để chịu toàn bộ tải trong đứng và tải trọng nga

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 11

1.1 Giới thiệu chung: 11

1.2 Phân khu chức năng: 11

1.3 Hệ thống kỹ thuật khác: 11

1.4 Giải pháp thiết kế: 11

1.5 Phần mềm ứng dụng trong phân tích tính toán 12

1.6 Tiêu chuẩn áp dụng: 12

1.7 Vật liệu sử dụng: 12

1.7.1 Bê tông: 12

1.7.2 Cốt thép 12

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 13

2.1 Chọn sơ bộ kích thước dầm sàn: 13

2.1.1 Mặt bằng kiến trúc sàn tầng điển hình: 13

2.1.2 Thiết kế sơ bộ: 14

2.2 Mặt bằng bố trí dầm sàn 16

2.3 Xác định tải trọng: 17

2.3.1 Tĩnh tải 17

2.4 Xác định nội lực và tính toán cốt thép cho bản sàn 19

2.5 Tính toán và bố trí cốt thép sàn tầng điển hình 21

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CẦU THANG 26

3.1 Thiết kế sơ bộ 26

3.1.1 Chọn sơ bộ kích thước 26

3.1.2 Xác định góc nghiêng bản thang 26

3.2 Tải trọng tác dụng lên cầu thang 26

3.2.1 Tải trọng trên bản chiếu nghĩ và chiếu tới 26

3.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang 28

3.2.3 Sơ đồ tính 30

3.2.4 Kiểm tra đô võng 31

3.2.5 Tính toán cho vế thang 32

3.3 Tính toán thiết kế dầm chiếu nghỉ D400x200 32

3.3.1 Tải trọng 32

3.3.2 Sơ đồ tính và nội lực dầm 33

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 3, TRỤC F 34

4.1 Mở đầu 34

4.2 Chọn kích thước sơ bộ 34

4.3 Tải trọng tác dụng 34

4.3.1 Tải trọng cơ bản 34

4.3.2 Tải gió 34

4.3.3 Tải động đất: 44

4.4 Tổ hợp tải trọng: 48

4.5 Mô hình etabs 50

4.6 Kiểm tra ổn định tổng thể công trình 53

4.6.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh 53

4.7 Kiểm tra lệch tầng 53

4.8 Thiết kế thép dầm 54

4.8.1 Tính toán cốt thép dọc 56

4.8.2 Tính toán cốt thép đai chịu cắt 78

4.9 THIẾT KẾ THÉP CỘT 79

4.9.1 Tính thép dọc cho cột 79

4.9.2 Tính thép đai cho cột 83

4.9.3 Tính toán cốt thép cho vách 86

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 91

5.1 Điều kiện địa chất 91

5.1.1 Thống kê địa chất 91

5.2 Thông số cọc khoan nhồi 92

5.2.1 Vật liệu sử dụng 92

5.2.2 Sơ bộ kích thước 92

5.3 Tính toán sức chịu tải của cọc 93

5.3.1 Theo điều kiện vật liệu 93

5.3.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 93

5.3.3 Sức chịu tải theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT – Nhật Bản 95

5.3.4 Sức chịu tải thiết kế 97

5.4 Tính toán móng M1 (dưới cột C3, trục 3-E) 98

5.4.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 98

5.4.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 98

5.4.3 Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc 99

5.4.4 Kiểm tra độ lún của móng cọc 101

5.4.5 Kiểm tra xuyên thủng cho móng 102

5.4.6 Tính toán cốt thép cho đài móng 103

5.5 Tính toán móng M2 104

5.5.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 104

5.5.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 104

5.5.3 Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc 105

5.5.4 Kiểm tra độ lún của móng cọc 107

5.5.5 Kiểm tra xuyên thủng cho móng 108

5.5.6 Tính toán cốt thép đài móng 109

5.6 Tính toán móng M3 110

5.6.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 110

5.6.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 111

5.6.3 Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc 112

5.6.4 Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc 113

5.6.5 Kiểm tra độ lún của móng cọc 115

5.6.6 Kiểm tra xuyên thủng cho móng 116

5.6.7 Tính cốt thép đài móng 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO 119

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình 13

Hình 2.2 – Mặt bằng bố trí dầm sàn tầng điển hình 16

Hình 3.1 - Các lớp cấu tạo cầu thang 27

Hình 3.2 – Sơ đồ tính vé thang tĩnh tải – hoạt tải 31

Hình 3.3 – Biểu đồ momen vế thang – độ võng 31

Hình 3.4 – Tải trọng do bản thang 32

Hình 3.5 – Biểu đồ momen dầm chiếu nghỉ 33

Hình 4.1- Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình 36

Hình 4.2 - Khai báo hệ số trong phần mềm ETABS 37

Hình 4.3 - Mô hình ETABS (3D) 38

Hình 4.4 - Đồ thị xác định hệ số động lực  40

Hình 4.5 – Khai báo phổ thiết kế công trình 47

Hình 4.6 – Khai báo các trường hợp động đất theo phương X 48

Hình 4.7 – Khai báo các trường hợp động đất theo phương Y 48

Hình 4.8 – Mô hình etabs 50

Hình 4.9 – Khung trục 5 51

Hình 4.10 – Biểu đồ moment M2-2 và M3-3 khung trục 5 52

Hình 4.11 – Chuyển vị đỉnh của công trình 53

Hình 4.12 – Chuyển vị lệch tầng của công trình 54

Hình 4.13 – Biểu đồ moment của dầm tầng điển hình (tầng 10) 55

Hình 4.14 – Sơ đồ dầm cột tầng điển hình 56

Hình 4.15 – Bố trí thép đai cột 85

Hình 5.1 – Mặt bằng móng M1 98

Hình 5.2 - Phản lực đầu cọc móng M1 99

Hình 5.3 – Tháp xuyên thủng 102

Hình 5.4 – Moment theo phương X và Y móng M1 103

Hình 5.5 – Mặt bằng móng M2 104

Hình 5.6 – Phản lực đầu cọc móng M2 105

Hình 5.7 – Tháp xuyên thủng 108

Hình 5.8 – Moment theo phương X và Y móng M2 109

Hình 5.9 – Mặt bằng bố trí móng M3 111

Hình 5.10 – Kết quả phản lực đầu cọc móng M3 từ mô hình SAFE 112

Hình 5.11 – Tháp xuyên thủng 116

Hình 5.12 – Moment theo phương X và Y móng M3 117

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 – Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình 17

Bảng 2.2 – Bảng tải trọng tĩnh tải sàn vệ sinh 17

Bảng 2.3 - Bảng hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang 17

Bảng 2.4 – Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản 19

Bảng 2.5 – Bảng tính giá trị M cho dầm 2 phương 20

Bảng 2.6 – Bảng tính giá trị M cho dầm 1 phương 21

Bảng 2.7 Kết quả tính, chọn thép cho các ô bản sàn hai phương 24

Bảng 2.8 - Kết quả tính, chọn thép cho các ô bản sàn một phương 25

Bảng 3.1 - Tĩnh tải trên bản chiếu nghĩ 28

Bảng 3.2 – Tĩnh tải trên bản thang 29

Bảng 3.3 - Tải trọng tác dụng lên cầu thang 30

Bảng 3.4 – Kết quả tính toán cốt thép cho bản thang 32

Bảng 3.5 – Kết quả tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ 33

Bảng 4.1 - Kết quả tính gió tĩnh theo phương X và phương Y 35

Bảng 4.2 - Kết quả mode dao động 39

Bảng 4.3 - Hệ số tương quan không gian  41

Bảng 4.4 – Thành phần tải trọng gió động theo phương X 42

Bảng 4.5 – Thành phần tải trọng gió động theo phương Y 43

Bảng 4.6 – Giá trị của  để tính toán  Ei 44

Bảng 4.7 – Các giá trị  2,i đối với các loại nhà 45

Bảng 4.8 – Các trường hợp tải trọng 49

Bảng 4.9 – Các tổ hợp tải trọng (TTGH 2-Biến dạng) 49

Bảng 4.10 – Số liệu tính toán cốt thép dọc 57

Bảng 4.11 – Số liệu tính toán cốt thép đai 78

Bảng 4.12 – Kết quả tính thép dọc 83

Bảng 4.13 – Bảng các tham số cấu tạo đối với cột 84

Bảng 4.14 – Kết quả tính thép đai 86

Bảng 4.15 – Bảng tính toán vách P1 90

Bảng 5.1 – Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất 91

Bảng 5.2 – Bảng vật liệu sử dụng 92

Bảng 5.3 – Xác định sức chịu tải theo cơ lý đất nền 94

Bảng 5.4 – Bảng tính sức chịu tải theo SPT từng lớp đất 96

Bảng 5.5 - Bảng tính sức chịu tải theo SPT từng lớp đất 96

Bảng 5.6 – Bàng giá trị tính toán sức chịu tải của cọc 97

Bảng 5.7 – Kết quả tính toán cốt thép móng M1 103 Bảng 5.8 – Kết quả tính toán cốt thép móng M2 110 Bảng 5.9 – Kết quả tính toán cốt thép móng M3 118

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu chung:

- Tên công trình: CHUNG CƯ

- Địa chỉ: QUẬN BÌNH TÂN - TP HỒ CHÍ MINH

- Quy mô công trình gồm: 1 tầng hầm, 1 tầng dịch vụ, 18 tầng điển hình, 1 tầng thượng

- Chiều cao công trình: 75m tính từ mặt đất tự nhiên

- Diện tích sàn tầng điển hình: 46.8×46.8m

1.2 Phân khu chức năng:

- Tầng hầm với chức năng chính là nơi để xe, đặt máy bơm nước, máy phát điện Ngoài ra còn bố trí phòng kỹ thuật điện, nước, chữa cháy, … Hệ thống hồ chứa nước được đặt ở góc của tầng hầm

- Tầng 1 được sử dụng làm siêu thị phục vụ nhu cầu trong tòa nhà, phòng sinh hoạt chung của các hộ, nơi làm việc của ban quản lý siêu thị, phòng bảo vệ

- Các tầng trên được sử dụng làm phòng ở, căn hộ cho thuê Chiều cao tầng là 3.9m Mỗi căn hộ có 2 phòng ngủ, 1 nhà bếp, 1 nhà vệ sinh, 1 phòng khách và phòng ăn

- Công trình có 4 thang máy và 4 thang bộ đáp ứng đủ nhu cầu di chuyển của toàn bộ khu chung cư

- Hệ thống thoát nước: nước thải sinh hoạt được thu từ các ống nhánh, sau đó tập trung tại các ống thu nước chính bố trí thông tầng Nước được tập trung ở tầng hầm, được xử lý và đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

- Hệ thống thoát rác: ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác được tập trung tại ngăn chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi

1.4 Giải pháp thiết kế:

- Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình là hệ tường chịu lực bao gồm các cột BTCT kết hợp với vách (lồng thang máy) để chịu toàn bộ tải trong đứng và tải trọng ngang Vách thang máy bằng BTCT có bề dày 300 mm Các cột BTCT có kích thước được thay đổi trên chiều cao công trình Hệ kết cấu dầm - sàn là sàn bê tông cốt thép có bề dày là 150 mm kết hợp với các dầm

- Dầm - Sàn tầng hầm: chọn chiều dày 300mm kết hợp với đà kiềng, bê tông cấp độ bền B30

có phụ gia chống thấm

- Phương án móng cọc khoan nhồi, đường kính D = 800 mm

1.5 Phần mềm ứng dụng trong phân tích tính toán

- Mô hình hệ kết cấu công trình: ETABS, SAFE

- Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: Sử dụng phần mềm EXCEL kết hợp với lập trình VBA

1.6 Tiêu chuẩn áp dụng:

- Công việc thiết kế được tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với ngành xây dựng

+ TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế;

+ TCVN 5574- 2012 Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép;

+ TCXD 198- 1997 Nhà cao tầng –Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối;

+ TCXD 10304-2012: Móng cọc- tiêu chuẩn thiết kế;

+ TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình;

+ TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu động đất;

1.7 Vật liệu sử dụng:

- Bê tông có cấp độ bền B30 với các thông số tính toán như sau:

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rb = 17 MPa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.2 MPa

+ Mô đun đàn hồi: Eb = 32500 MPa

- Cốt thép loại AI (đối với cốt thép có Ø ≤ 10):

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 225 MPa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 225 MPa

+ Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 175 MPa

+ Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa

- Cốt thép loại AII (đối với cốt thép có Ø > 10):

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 280 MPa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 280 MPa

+ Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa

- Cốt thép loại AIII (đối với cốt thép có Ø > 10):

+ Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 365 MPa

+ Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 365 MPa

+ Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 2.1 Chọn sơ bộ kích thước dầm sàn:

- Sàn tầng điển hình: Tầng 2 đến tầng 19

- Chọn tầng 18 để thiết kế

Hình 2.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình

L là chiều dài nhịp tính toán (nhịp theo phương cạnh ngắn)

9600 9000

BH3(400X800) BH4(500X1000)

BH3(400X800) BH3(400X800)

BH6(250X500)

BH7(250X500) BH8(175X350)

S4

S1

S2 S2

S1 S1

S12

S3 S2

S1 S1

S12

S3 S2

S5 S6

S7

S3

S4 S8

S10

S8 S8

BH1(250x500) BH1(250x500)

9000 4600

BH2(500X1000)

BH3(400X800) BH4(500X1000) BH2(500X1000)

BH5(400X800) BH3(400X800) BH3(400X800)

BH3(400X800) BH4(500X1000)

BH5(400X800)

BH3(400X800) BH3(400X800)

BH6(250X500)

BH7(250X500) BH8(175X350)

Tải trọng tính toán (kN/m2)

Bảng 2.2 – Bảng tải trọng tĩnh tải sàn vệ sinh

(kN/m3)

Hệ số vượt tải

Tải tính toán (kN/m2)

Bảng 2.3 - Bảng hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang

STT Loại sàn Hoạt tải tiêu chuẩn

(kN/m 2 )

Hệ số vượt tải

Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )

• Tải trọng do tường gây ra:

Các ô bản có tường xây làm vách ngăn sẽ chịu tải tập trung do trọng lượng tường truyền vào Để thuận tiện tính toán ta qui tải tập trung thành tải phân bố đều trên sàn:

2 t

Trong đó, n =1.1 là hệ số vượt tải

=18 kN/m3 là trọng lượng riêng của tường xây

= 100 mm = 0.1 m là chiều dày tường xây

là chiều cao tường, = 3.8 m

là chiều dài tường xây:

t

t

t

S5 : l 3.7 S6 : l 2.2 S11: l 2.6

2 5

ở (1)

S sảnh (2)

S vệ sinh (3)

(1), (3) (kN/m 2 )

(2) (kN/m 2 ) (kN/m2 )

2.4 Xác định nội lực và tính toán cốt thép cho bản sàn

100

d s

h

h = =   → xem liên kết giữa bản sàn và dầm

là các liên kết ngàm Sơ đồ tính toán cho các ô sàn dạng bản kê 4 cạnh là sơ đồ số 9

Hình 2.3 Ô sàn dạng bản kê 4 cạnh

- Xét các ô bản làm việc theo 2 phương:

Xem các ô bản làm việc độc lập ta tính sàn theo ô bản đơn

Xét 2

1

L

L < 2 dạng ô sàn bản kê 4 cạnh Tra bảng phụ lục 15 giáo trình “Kết cấu công trình

bê tông cốt thép”, tập 2, tác giả Võ Bá Tầm, NXB ĐHQG TPHCM, ta được:

- Xét các ô bản làm việc theo 1 phương:

Sơ đồ tính:

Dạng liên kết 2 đầu ngàm:

+ Momen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

2 1

tt I

Cốt thép cho bản sàn được tính quy về cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có kích thước b×h = 1000×80 (mm)

Giả thiết lớp bảo vệ a = 15 mm đối với các thanh thép nằm dưới ở nhịp (chịu mômen M1)

và các thanh thép ở gối (chịu các moomen MI và MII), a = 25 mm đối với các thanh chịu mômen dương nằm trên (các thanh thép chịu M2)

R R

Xét 2 dải giữa của bản theo 2 phương L 1 và L 2 , có bề rộng b = 1m đơn vị

Gọi q 1tc , q 2tc là tải trọng phân bố lên dải theo phương L 1 và L 2 , 1 2

Xem mỗi dải như một dầm 2 đầu ngàm, độ võng tại điểm chính giữa của các dải bản bằng nhau:

- Dải theo phương L1:

4

1 1 1

1384

tc

q L f

1384

tc

q L f

EI

=

Với:

4 2

4 1

→ Sàn thỏa điều kiện độ võng

▪ Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min    max

225

pl s

R R

→ Các giá trị  thuộc khoảng min    max

→ Vậy sàn đảm bảo làm việc bình thường theo TTGH II, và h san =100mm là hợp lý

Bảng 2.7 Kết quả tính, chọn thép cho các ô bản sàn hai phương

h (mm)

a (mm)

ho (mm) αm 

h (mm)

a (mm)

ho (mm) αm 

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CẦU THANG 3.1 Thiết kế sơ bộ

- Bản thang coi như một bản dầm, tựa lên 2 vách

- Chiều dày bản thang: 150 mm

- Chiều dày chiếu tới: 150 mm

- Chiều dày chiếu nghĩ: 150 mm

- Bản thang là cầu thang 2 vế Kích thước được cho như hình vẽ

3.2 Tải trọng tác dụng lên cầu thang

- Bao gồm tĩnh tải và hoạt tải:

Hình 3.1 - Các lớp cấu tạo cầu thang

- Thành phần tĩnh tải được xác định theo công thức:

n

1 i i i 1

Bảng 3.1 - Tĩnh tải trên bản chiếu nghĩ

5

i tdi i 1

g = γ δ n

i

γ : Trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i (kN/m3)

δtdi: Chiều dày tương đương lớp thứ I theo phương bản nghiêng

ni : Hệ số an toàn của lớp thứ i

- Đối với lớp gạch (đá hoa cương, đá mài ) và lớp vữa xi măng có chiều dàyichiều dày tương đương được xác định như sau :

b b i td

b

(l +h )×δ ×cosα

δ =

l

- Được lấy theo tiêu chuẩn 2737-1995 về tải trọng và tác động

+ Tải trọng tiêu chuẩn: P = 3 1 = 3(kN/m)tc 

+ Tải trọng tính toán: P = 3 1.2 = 3.6 (kN/m)tt 

Bản thang nghiêng:

- Được lấy theo tiêu chuẩn 2737-1995 về tải trọng và tác động

+ Tải trọng tiêu chuẩn: ptc = pc  cos = 3/cos(28 53'0 ) = 3.43 (kN/m2)

+ Tải trọng tính toán: ptt = np  pc  cos = 1.2(3/cos(28 53'0 )) = 4.12 (kN/m2)

Bảng 3.3 - Tải trọng tác dụng lên cầu thang

+ Nếu < 3 thì liên kết giữa bản thang và dầm là liên kết khớp

+ Nếu ≥ 3 thì liên kết giữa bản thang và dầm là liên kết ngàm

Hình 3.2 – Sơ đồ tính vé thang tĩnh tải – hoạt tải

Hình 3.3 – Biểu đồ momen vế thang – độ võng

Theo TCVN 5574-2012 độ võng của bản thang được kiểm tra theo điều kiện f < fgh

Vậy với nhịp bản thang L = 3.8 m < 5 m→ gh 1

200

Với độ võng f = 7.7mm < fgh = 19mm → Bản thang thỏa điều kiện độ võng

3.2.5 Tính toán cho vế thang

- Cơ sở tính toán:

+ Sàn sử dụng bêtông số hiệu B30, Cường độ chịu nén Rb = 17 MPa

+ Thép AII, Cường độ chịu kéo Rs = 365 MPa

Ta có momen âm tại vị trí khúc gãy cầu thang là -34.4KN.m Vậy không có momen âm tại

Gối nên ta bố trí thép mũ theo cấu tạo Ø12a100

3.3 Tính toán thiết kế dầm chiếu nghỉ D400x200

Hình 3.4 – Tải trọng do bản thang

Gồm tải trọng do bản thang, bản chiếu nghỉ truyền vào và trọng lượng bản thân dầm

Tải trọng do bản thang truyền vào: RA =28.27kN / m

Lưu ý: Trọng lượng bản thân dầm Etabs2017 tự tính

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KHUNG TRỤC ERỤC F 4.1 Mở đầu

- Công trình CHUNG CƯ TÂN TẠO 1 gồm 1 tầng hầm, 1 tầng dịch vụ, 17 tầng điển hình,

- Việc tính toán sẽ được thực hiện theo các bước sau đây:

+ Bước 1: Chọn sơ bộ kích thước

+ Bước 2: Tính toán tải trọng

+ Bước 3: Tổ hợp tải trọng

+ Bước 4: Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS

+ Bước 5: Tính toán thép cho khung trục 3 và khung trục F

- Tải trọng tĩnh tải, hoạt tải được sinh viên trình bày ở chương 2

- Ở mục này sinh viên trình bày hai loại tải quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng là tính toán tải gió theo TCVN 2737-1995 (kết hợp chỉ dẫn 229-1999 tính toán gió động) và tải động đất theo TCVN 9386-2012

- Công trình có độ cao h = 78.6m so với mặt đất tự nhiên > 40m nên phải xét đến thành phần động và tĩnh của tải gió (theo điều 6.2 TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động)

- Tải trọng gió gồm 2 thành phần:

+ Thành phần tĩnh của tải gió

+ Thành phần động của tải gió

4.3.2.1 Gió tĩnh

- Quan niệm sàn tuyệt đối cứng sinh viên gán tải trọng gió vào tâm khối lượng sàn

- Gió tĩnh được xác định theo công thức:

W = W ×B×h = W ×k×c×B×h (kN)

Trong đó:

▪ Wo: Giá trị áp lực gió, lấy theo bản đồ phân vùng (phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737-1995) Do công trình được xây dựng tại TPHCM thuộc vùng áp lực gió IIB nên lấy Wo = 0.83 kN/m2 (bảng E1-TCVN 2737-

1995 kết hợp điều 6.4.1 của tiêu chuẩn này)

▪ k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió (tra bảng 5 TCVN 2737-1995), theo dạng địa hình B

▪ c: Hệ số khí động, c = 0.8 + 0.6 = 1.4 (tra bảng 6 TCVN 2737-1995)

▪ B: Bề rộng đón gió của khung đang xét (B = 46.8m theo phương X và

B = 46.8m theo phương Y)

▪ h: Diện truyền tải (tương ứng với chiều cao đoán gió mỗi tầng)

Bảng 4.1 - Kết quả tính gió tĩnh theo phương X và phương Y

Tầng

Chiều cao tầng

Kích thước nhà Cao độ

sàn

Hệ số độ cao

Thành phần tĩnh của tải trọng gió

- Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học

+ Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng

+ Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có thể coi như không đổi

+ Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn

+ Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn (phân bố đều trên sàn), hoạt tải (phân bố đều trên sàn)

+ TCVN 2737 : 1995 và TCXD 229 : 1999 cho phép sử dụng hệ số chiết giảm đối với hoạt tải, tra bảng 1 (TCXD 229 : 1999), lấy hệ số chiết giảm là 0.5

Hình 4.1- Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình

- Việc tính toán tần số dao động riêng của 1 công trình nhiều tầng là rất phức tạp, do đó cần phải có sự hỗ trợ của các chương trình máy tính Trong đồ án này phần mềm ETABS được dùng để tính toán các tần số dao động riêng của công trình

-

Hình 4.2 - Khai báo hệ số trong phần mềm ETABS

Hình 4.3 - Mô hình ETABS (3D)

❖ Việc mô hình trong chương trình ETABS được thực hiện như sau:

- Cột và dầm được mô hình bằng phần tử Line

- Vách và sàn được mô hình bằng phần tử Area

- Trọng lượng bản thân của kết cấu do ETABS tự tính toán

- Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn được phân bố đều trên sàn

- Trọng lượng bản thân tường được gán trên dầm và dầm None

- Hoạt tải được gán phân bố đều trên sàn

- Trong TCXD 229 : 1999, quy định chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với s dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa mãn bất đẳng thức:

❖ Bước 1: Xác định tần số dao động riêng

- Sử dụng phần mềm ETABS khảo sát với 4 Mode dao động của công trình

Bảng 4.2 - Kết quả mode dao động

Mode Chu kì

(sec)

Tần số (Hz)

❖ Nhận xét: Tần số dao động riêng: f3 < fL = 1.3Hz < f4 Vì vậy, theo điều 4.3 TCXD 229 :

1999, ta cần tính toán thành phần động của gió có kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió

và lực quán tính của công trình tương ứng với 3 dạng dao động đầu tiên

❖ Bước 2: Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió lên các phần tính toán

của công trình Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc tại mặt đất được xác định theo công thức:

2

j o zj j

W = W ×k ×z ×C (kN/m ) Trong đó:

▪ Wo: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình xây dựng tại TP Hồ Chí Minh thuộc vùng II-B: Wo = 83 daN/m2 = 0.83 kN/m2

▪ c: Hệ số khí động Phía đón gió c = + 0.8, phía hút gió c = - 0.6

c = 0.6 + 0.8 = 1.4

▪ kzj: Hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao (tra bảng 5 - TCVN 2737 : 1995, theo dạng địa hình B)

❖ Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j, ứng với dạng dao động thứ i được xác địng theo công thức

(ij) j i i ij

WP = M ×ζ ×ψ ×yTrong đó:

▪ WP(ij): lực, đơn vị tính toán kN

▪ Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, T

▪ i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên

▪ i: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần

+ Xác định Mj: Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)

+ Xác định i: hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động:

o i

i

γ×W

ε = 940×fTrong đó:

▪ Hệ số tin cậy tải trọng gió lấy  = 1.2

▪ fi: Tần số dao động riêng thứ i

▪ Wo: Giá trị áp lực gió Lấy bằng 0.83 kN/m2 = 830 N/m2

▪ Công trình bằng BTCT với  = 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị (TCXD 229 : 1999)

=

=



W = W ×ζ ×S ×ν (kN)

• Wj : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m2)

• Sj : diện tích đón gió phần công trình thứ j (m2)

• : là hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với dạng dao động khác nhau của công trình, không thứ nguyên Khi tính toán với dạng dao động thứ nhất thì  lấy bằng 1, còn đối với các dạng dao động còn lại,  lấy bằng 1

• Giá trị 1 được lấy theo bảng 10, TCVN 2737 : 1995, phụ thuộc vào

2 tham số ρ và χ Tra bảng 11, TCVN 2737 : 1995 để có được 2 thông số này, a và b được xác định như hình sau (mặt màu đen là mặt đón gió):

Bảng 4.4 – Thành phần tải trọng gió động theo phương X

(mm)

Khối lượng tầng

Bảng 4.5 – Thành phần tải trọng gió động theo phương Y

(mm)

Khối lượng tầng

4.3.2.3 Tổ hợp thành phần tĩnh và thành phần động của tải gió:

- Thành phần tĩnh và động của tải trọng gió được tổ hợp theo TCVN 229:1999 như sau:

( )

i i=1

▪ Xdi : Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động

của tải trọng gió gây ra khi dao động ở dạng thứ i, ở đây ta xem là tải thành phần động

▪ s: số dạng dao động tính toán

- Sử dụng ETABS với phổ phản ứng theo Eurocode8 : 2004 để tính toán động đất theo TCVN

(tương đương 9386:2012)

- Theo mục 3.2.4.2(P) TCVN 9386 : 2012: Các hiệu ứng quán tính của tác động động đất

thiết kế phải được xác định có xét đến các khối lượng liên quan tới tất cả các lực trọng trường xuất hiện trong tổ hợp tải trọng sau:

k,j E,i k,i

G + ψ ×Q

Trong đó:

▪ E,i là hệ số tổ hợp tải trọng đối với tác động thay đổi thứ i

▪ Các hệ số tổ hợp E,i xét đến khả năng là tác động thay đổi Qk,i không xuất hiện trên toàn bộ công trình trong thời gian xảy ra động đất

▪ Các hệ số tổ hợp E,i trong 3.2.4(2)P dùng để tính toán các hệ quả của tác động động đất phải được xác định theo biểu thức sau:

1.0

0.8

0.5

* Các loại tác động thay đổi được định nghĩa trong Bảng 3.4