(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh

(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Bình Minh

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

Tên dự án

Quy mô dự án

- Công trình cao 71.6 m tính từ mặt đất tự nhiên, dài 58.6 m, rộng 55.8 m

- Với chiều cao công trình gồm 18 tâng điển hình, 2 tầng Trung tâm Thương mại,

1 tầng thượng và 2 tầng hầm

- Bao gồm 261 căn hộ và khu Trung tâm Thương mại Có không gian sống rộng rãi, hiện đại, cũng như tiện nghi, an toàn và thông minh,…

Địa điểm xây dựng

- Tọa lạc: Tô Hiệu, Hiệp Tân, Tân Phú, Hồ Chí Minh

Hình 1-1: Mặt bằng công trình.

Công năng công trình

- Tầng hầm : Sử dụng cho việc bố trí các phòng kĩ thuật và đỗ xe

- Tầng trệt : Sảnh, phòng bảo vệ, siêu thị, phòng sinh hoạt công cộng, nhà xe phía sau

- Tầng điển hình : Bố trí các căn hộ phục vụ cho nhu cầu ở và sinh hoạt riêng

- Tầng mái : Bố trí các khối kĩ thuật và sân thượng, bể nước.

Giải pháp kiến trúc công trình

Tầng hầm ở độ cao -7,2 m, được bố trí một ram dốc từ mặt đất xuống nền tầng hầm để lối xuống và lối ra cho xe Do công năng chính của công trình là cho thuê căn hộ, phần lớn tầng hầm dùng làm khu vực gửi xe và di chuyển, đồng thời có các phòng kỹ thuật phục vụ hệ thống tòa nhà.

15 hợp lý, hệ thống cầu thang bộ và thang máy bố trí sao cho người sử dụng dễ dàng nhìn thấy khi đi vào tầng hầm

Tầng 1 và tầng 2 được thiết kế làm khu sinh hoạt chung của toàn khối nhà và trung tâm thương mại, với trang trí đẹp mắt; phòng quản lý và phòng bảo vệ được bố trí ở vị trí thuận tiện để khách dễ liên hệ.

Từ tầng 3 đến tầng 19, mặt bằng cho thấy rõ chức năng của công trình: các căn hộ được bố trí hợp lý quanh khu giao thông chính gồm thang máy và cầu thang bộ; ở mỗi tầng đều có khu đựng rác sinh hoạt và khu kỹ thuật điện.

- Tầng mái: bố trí phòng kĩ thuật thang máy và 2 bể nước phục vụ nhu cầu cung cấp nước cho công trình

Ứng dụng tối ưu nét hiện đại của cửa kính lớn và tường ngoại thất được hoàn thiện bằng sơn nước, mang lại vẻ ngoài thanh lịch và bề thế cho công trình Các đường nét ngang và thẳng đứng được bố trí hài hòa, tăng tính vững chãi và chiều sâu cho mặt tiền Mặt đứng công trình được nâng cao nhờ sự kết hợp giữa đá Granite và các mảng kiếng dày màu xanh, tạo nên vẻ sang trọng, hiện đại cho kiến trúc và thu hút ánh nhìn từ nhiều góc độ.

1.5.3 Giải pháp giao thông trong công trình

Giao thông đứng là hệ thống kết nối giữa các tầng theo phương đứng, bao gồm 4 thang máy được bố trí ở hai bên và 2 cầu thang bộ, nhằm liên kết giao thông nội bộ và đảm bảo thoát hiểm nhanh chóng khi có sự cố.

Giao thông ngang là hệ thống hành lang nằm giữa mặt bằng tầng điển hình, là phần kết nối quan trọng giữa cầu thang bộ và thang máy để di chuyển nội bộ Thiết kế này giúp luồng di chuyển ngắn gọn, thuận tiện và an toàn cho từng căn hộ, đồng thời tối ưu hóa khoảng cách giữa các khu vực chức năng trên tầng Hành lang rộng và thông thoáng hỗ trợ việc di chuyển nhanh chóng giữa các khu vực công cộng và khu vực ở mỗi căn hộ Nhờ đó, mỗi căn hộ được hưởng tuyến đi lại tiện lợi, tiết kiệm thời gian và nâng cao chất lượng sống cho cư dân.

Các giải pháp kĩ thuật khác

Dự án được cấp nguồn từ hai nguồn chính là lưới điện thành phố và hệ thống phát điện riêng, đảm bảo cấp điện liên tục và ổn định Toàn bộ đường dây điện được thi công lắp đặt ngầm, mang lại thẩm mỹ và giảm thiểu nguy cơ tai nạn điện Hệ thống cấp điện chính đi qua các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường, đảm bảo an toàn cho người dùng và không đi qua các khu vực ẩm ướt, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho công tác sửa chữa khi cần thiết.

Hệ thống cấp thoát nước

Nguồn nước cấp là nguồn nước chung của toàn thành phố, được tính toán và vận hành để đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước và duy trì vệ sinh nguồn nước Quá trình kiểm soát chất lượng và lưu lượng nước được thực hiện nhằm đảm bảo nguồn nước cấp cho toàn đô thị luôn an toàn, đáng tin cậy và tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh.

Trong công trình, nước sinh hoạt và nước chữa cháy được cấp lên bể chứa tạo áp thông qua hệ thống bơm Dung tích bể chứa được thiết kế dựa trên số lượng người sử dụng và lượng nước dự trữ cần thiết để đối phó với các sự cố mất điện và công tác chữa cháy.

Hệ thống thoát nước mưa trên mái được bố trí với ống nhựa đặt tại các vị trí thu nước mái nhiều nhất nhằm dẫn nước mưa một cách nhanh chóng và hiệu quả đến các rãnh thu nước mái Từ hệ thống ống dẫn, nước mưa chảy xuống rãnh thu nước mưa quanh nhà và được tập trung để đổ vào hệ thống thoát nước chung của thành phố Việc triển khai chuỗi ống và rãnh này giúp bảo vệ công trình và khu vực xung quanh khỏi tình trạng ngập úng khi mưa lớn.

Nước thải sinh hoạt được đưa đến bể tự hoại để xử lý sơ bộ, sau đó được dẫn vào hệ thống thoát nước chung của thành phố Để bảo đảm vận hành an toàn và hiệu quả, đường ống thu gom phải kín, không rò rỉ và được thiết kế với độ dốc thoát nước phù hợp nhằm đảm bảo nước thoát nhanh chóng vào hệ thống công cộng.

- Giải pháp thông gió nhân tạo (nhờ hệ thống máy điều hòa nhiệt độ) được ưu tiên sử dụng vì vấn đề ô nhiểm không khí của toàn khu vực

- Về quy hoạch: xung quanh công trình trồng hệ thống cây xanh để dẫn gió, che nắng, chắn bụi, điều hòa không khí

Về thiết kế, mọi phòng trong công trình được trang bị hệ thống cửa sổ và cửa đi nhằm thúc đẩy lưu thông không khí giữa khu vực trong và ngoài công trình Nhờ đó, môi trường không khí được duy trì ở mức thoáng đãng và trong sạch, mang lại sự thoải mái cho người dùng.

1.7.2 Hệ thống chiếu sáng Kết hợp ánh sáng tự nhiên và nhân tạo

- Chiếu sáng tự nhiên: các phòng đều có hệ thống cửa để tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài

- Chiếu sáng nhân tạo: được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo TCVN về thiết kế điện chiếu sáng trong công trình dân dụng

1.7.3 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Ở mỗi tầng và tại nút giao giữa hành lang và cầu thang, hệ thống hộp cứu hỏa được thiết kế để kết nối với nguồn nước chữa cháy, đảm bảo cấp cứu nhanh chóng khi có sự cố Mỗi tầng có biển chỉ dẫn phòng cháy và chữa cháy nhằm nâng cao nhận thức và an toàn cho người sử dụng Mỗi tầng bố trí 4 bình cứu hỏa CO2MFZ4 (4 kg).

Lựa chọn hệ thống thu sét chủ động Dynasphire với quả cầu được lắp đặt trên mái nhà cùng hệ thống dây nối đất bằng đồng, được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ bị sét đánh và tăng cường bảo vệ cho công trình.

Tại mỗi tầng có khu chứa rác riêng, rồi từ đó chuyển đến xe đỏ rác của thành phố Gian rác được thiết kế và xử lý kỹ lưỡng đến tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiểm môi trường

CƠ SỞ THIẾT KẾ

Giải pháp thiết kế

Nguyên tắc, giải pháp kết cấu:

- Đồng nhất và liên tục trong việc phân bố độ cứng và cường độ của các cấu kiện

- Độ cứng của các cấu kiện tải ngang (cột, vách, lõi,…) không đổi suốt chiều cao

- Bố trí lưới cột sao cho các nhịp dầm gần bằng nhau Độ cứng dầm tương ứng với khẩu độ của chúng

- Không có cấu kiện thay đổi tiết diện đột ngột

- Kết cấu liên tục, liền khối, bậc siêu tĩnh càng cao càng tốt

2.1.1 Giải pháp thiết kế theo phương đứng

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

- Cùng với dầm, sàn tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lực của công trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng

- Chịu lực thẳng đứng bởi trọng lượng bản thân truyền xuống móng và xuống đất nền

- Chịu lực theo phương ngang bởi gió

Liên kết dầm–sàn đóng vai trò then chốt trong tăng độ cứng của kết cấu và hạn chế chuyển vị ngang của tòa nhà Việc liên kết chặt chẽ giữa dầm và sàn giúp giảm dao động, kiểm soát gia tốc đỉnh và hạn chế chuyển vị đỉnh ở các tầng Nhờ đó, hệ kết cấu chịu lực hoạt động đồng bộ và tránh mất ổn định tổng thể của công trình Tối ưu liên kết dầm–sàn là yếu tố quan trọng để nâng cao an toàn, bền vững và hiệu quả vận hành của tòa nhà.

 Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau:

- Hệ kết cấu cơ bản: kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống

- Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung - giằng (khung vách), kết cấu ống lõi và kết cấu tổ hợp

Hệ kết cấu đặc biệt là một loại cấu kiện công trình nhằm tăng khả năng chịu lực và ổn định nhờ bốn thành phần chủ đạo: hệ kết cấu có tầng cứng giúp phân bố và làm cứng tải tác động lên từng tầng; hệ kết cấu có dầm truyền đảm bảo truyền lực giữa các tầng và liên kết vững chắc giữa các mô-đun chịu tải; hệ giằng liên tầng giảm thiểu dịch chuyển và biến dạng theo phương ngang, tăng cường độ ổn định trước tác động của động đất và gió; và hệ khung ghép cho phép lắp đặt nhanh, linh hoạt, tối ưu hóa thi công và bảo trì.

 Ưu, nhược điểm của mỗi loại kết cấu:

Hệ kết cấu khung có ưu điểm tạo không gian lớn, linh hoạt và sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, hệ này chịu tải trọng ngang kém khi công trình có chiều cao lớn hoặc nằm ở khu vực có cấp gió, động đất lớn Hệ kết cấu này thích hợp cho các công trình có chiều cao đến 20 tầng ở vùng tính toán chống động đất cấp dưới 7, 15 tầng ở vùng cấp 8 và 10 tầng ở vùng cấp 9.

Trong thiết kế nhà cao tầng, hệ kết cấu khung – vách và hệ kết cấu khung – lõi chiếm ưu thế nhờ khả năng chịu tải trọng ngang khá tốt, từ đó tăng độ ổn định và an toàn cho công trình Tuy nhiên, hai hệ kết cấu này đòi hỏi tiêu tốn vật liệu nhiều hơn và thi công phức tạp hơn so với các hệ khác, do cần gia công và lắp đặt chi tiết cho khung và vách hoặc lõi, khiến chi phí và thời gian thi công cần được cân nhắc khi lựa chọn.

Hệ kết cấu tổ hợp là giải pháp tối ưu cho các công trình siêu cao tầng nhờ khả năng làm việc đồng bộ của toàn bộ kết cấu và khả năng chịu tải trọng ngang lớn Sự kết hợp giữa các phần tử chịu lực giúp tăng cường đồng bộ hóa, giảm biến dạng và tối ưu hóa hiệu quả chịu lực dưới mọi điều kiện thi công và vận hành Với những ưu điểm này, hệ thống tổ hợp mang lại an toàn, ổn định cho công trình cao tầng, đồng thời tối ưu chi phí thi công và vận hành lâu dài.

 Giải pháp thiết kế theo phương đứng:

Việc lựa chọn hệ chịu lực cho công trình được căn cứ vào quy mô và chiều cao công trình, điều kiện địa chất thủy văn, tác động của gió và động đất, cùng với giải pháp kiến trúc được đề xuất Do đó, hệ chịu lực chính được xác định là kết cấu khung chịu lực kết hợp với lõi cứng, nhằm tối ưu khả năng chịu lực và phân bổ ứng suất Lõi cứng được bố trí ở giữa công trình, trong khi các cột được đặt ở giữa và quanh công trình để tăng cường độ cứng và sự ổn định chịu tải theo mọi phương.

2.1.2 Giải pháp thiết kế theo phương ngang

 Trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang có vai trò:

- Tiếp nhận tải trọng thẳng đứng trực tiếp tác dụng lên sàn, và truyền vào các hệ chịu lực thẳng đứng để truyền xuống móng và xuống đất nền

- Đóng vai trò như một mảng cứng liên kết các cấu kiện chịu lực theo phương đứng để chúng làm việc đồng thời với nhau

 Các loại kết cấu sàn được sử dụng rộng rãi hiện nay:

- Hệ sàn sườn: cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

 Ưu điểm: Tính toán đơn giản, phổ biến ở nước ta thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Những nhược điểm của cấu trúc trở nên rõ ràng khi khẩu độ lớn, khiến chiều cao dầm và độ võng của sàn tăng lên đáng kể, làm cho chiều cao tầng của công trình bị đẩy lên và không tối ưu hóa không gian sử dụng Điều này dẫn tới việc không gian nội thất không được tối ưu và hiệu quả bố trí mặt bằng giảm sút Để khắc phục hoặc giảm thiểu tác động này, cần cân nhắc các biện pháp kỹ thuật như điều chỉnh khẩu độ, gia cố kết cấu hoặc chọn vật liệu phù hợp để hạn chế võng và chiều cao dầm, trong khi vẫn đảm bảo an toàn và đạt được mục tiêu thiết kế.

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

Ưu điểm của phương án này là giảm chiều cao công trình, tiết kiệm không gian sử dụng và dễ phân chia không gian cho các khu vực trong công trình Thi công nhanh hơn so với phương án dầm sàn thông thường vì không phải gia công cốp pha, không phải đặt cốt thép dầm phức tạp và cốt thép được đặt tương đối định hình, giúp quá trình thi công diễn ra đơn giản hơn Việc lắp đặt ván khuôn và cốp pha cũng rất thuận tiện và đơn giản, góp phần rút ngắn thời gian triển khai dự án và tối ưu chi phí.

Nhược điểm của cột không liên kết thành khung là độ cứng thấp hơn hệ dầm–sàn, nên khả năng chịu lực theo phương ngang kém Vì vậy, tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu và tải trọng đứng do cột và vách chịu Để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng, sàn phải có chiều dày lớn, khiến khối lượng sàn tăng lên và ảnh hưởng đến tổng tải trọng của công trình.

- Sàn không dầm ứng suất trước: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước

Ưu điểm nổi bật của hệ thống là giảm chiều dày và độ võng của sàn, từ đó làm giảm chiều cao công trình và tối ưu hóa không gian sử dụng; đồng thời cho phép phân chia dễ dàng các khu chức năng, giúp bố trí mặt bằng hợp lý và tăng tính linh hoạt cho thiết kế.

 Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi có thiết bị chuyên dụng

- Tấm panel lắp ghép: Cấu tạo gồm những tấm panel được sản xuất sẵn trong nhà máy, các tấm này được vận chuyển ra công trường và lắp dựng

 Ưu điểm: khả năng vượt nhịp lớn, thời giant hi công nhanh, tiết kiệm vật liệu

 Nhược điểm: Kích thước cấu kiện lớn, quy trình tính toán phức tạp

Sàn bê tông bubbledeck là loại sàn phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp với hệ cột và vách chịu lực của công trình Công nghệ này sử dụng quả bóng nhựa tái chế để tạo lõi rỗng ở thớ giữa bản sàn, thay thế phần bê tông không hoặc ít tham gia chịu lực, giúp giảm khối lượng sàn và tối ưu hóa khả năng chịu lực của kết cấu.

Ưu điểm nổi bật là sự linh hoạt cao trong thiết kế, cho phép thích nghi với nhiều loại mặt bằng và tạo không gian nội thất rộng rãi Giải pháp này cho phép tăng khoảng cách lưới cột và có thể vượt nhịp lên đến 15m mà không cần ứng suất trước, tối ưu hóa cấu trúc và bố trí công năng Nhờ đó, hệ tường và vách chịu lực được giảm thiểu, giúp tối ưu hóa mặt bằng và tăng sự thông thoáng cho không gian Đồng thời, quy trình thi công được rút ngắn, giảm thời gian thi công và các chi phí dịch vụ kèm theo, mang lại hiệu quả kinh tế và vận hành cho dự án.

Nhược điểm của công nghệ này là nó là công nghệ mới tại Việt Nam nên lý thuyết tính toán chưa được phổ biến rộng rãi, khiến việc áp dụng và kiểm tra thiết kế gặp khó khăn Thêm vào đó, khả năng chịu cắt và chịu uốn của sàn còn giảm so với sàn bê tông cốt thép thông thường có cùng độ dày, làm giảm hiệu suất chịu tải trong một số điều kiện sử dụng.

 Giải pháp thiết kế theo phương ngang:

Công năng công trình chủ yếu là nhà ở với chiều cao tầng 3.4 m, công nghệ thi công đơn giản, giải pháp đưa ra là hệ dầm – sàn

2.1.3 Giải pháp kết cấu nền móng

Phần móng nhà cao tầng phải chịu lực nén lớn, vì thế các giải pháp móng được đề xuất:

- Dùng giải pháp móng sâu thông thường: móng cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc bê tông ly tông ứng suất trước, móng cọc barrettes,…

- Dùng phương pháp móng bè, móng băng trên nền cọc

 Giải pháp kết cấu nền móng:

Trong phạm vi đồ án, với quy mô công trình được xác định và dựa trên đặc điểm địa chất của khu vực thi công, phương án móng được lựa chọn là móng cọc khoan nhồi Phương án này phù hợp để chịu tải trọng lớn, đảm bảo sự ổn định của công trình trên nền đất yếu hoặc địa chất phức tạp, đồng thời tối ưu chi phí và tiến độ thi công.

Cơ sở thiết kế

2.2.1 Hồ sơ khảo sát và thiết kế

- 01 bộ hồ sơ địa chất

2.2.2 Quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động;

- TCXD 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió;

- TCVN 5574 – 2012: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông và bê tông cốt thép;

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

- TCXD 198 – 1997: Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng;

- TCVN 10304 – 2014: Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 9362 – 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà – công trình;

- TCVN 205 – 1998: Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 9395 – 2012: Cọc khoan nhồi – thi công và nghiệm thu

- Mô hình kết cấu công trình: Etabs, Safe

Vật liệu sử dụng

Bảng 2.1: Bê tông được sử dụng

Loại Cấp độ bền B ~ Mác

Bảng 2.2: Cốt thép được sử dụng

Cốt thép Phần khung Phần móng ỉ < 10 AI AI ỉ ≥ 10 AII - ỉ ≥ 10 - AIII

Bảng 2.3: Phân loại thép theo giới hạn chảy

Giới hạn chảy dùng để quy đổi Mpa

Nước sản xuất và tiêu chuẩn sản xuất

Tròn trơn 235 AI Việt Nam

2.3.3 Lớp bê tông bảo vệ (Theo TCVN 5574 – 2012)

Bảng 2.4: Lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép trong đất

Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ (mm)

Kết cấu tiếp xúc với đất và đổ trên bê tông lót 50

Bảng 2.5: Lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép không tiếp xúc với đất

Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ (mm)

Sơ bộ tiết diện

2.4.1 Xác định sơ bộ kích thước các bộ phần của sàn

Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức: s h DL

- D là hệ số xét đến tải trọng tác dụng lên sàn (D = 0.8 ÷ 1.4)

- m là hệ số phụ thuộc vào dạng bản sàn ( chọn m = 35 cho bản liên tục)

- L là chiều dài nhịp tính toán (chọn cạnh ngắn của ô sàn), L = 6m;

- Xác định sơ bộ kích thước của dầm: với ô sàn có kích thước

Bảng 2.6: Xác định chiều cao dầm

KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM

Loại dầm Nhịp L (m) Chiều cao h

Chiều rộng b Một nhịp Nhiều nhịp

- Công trình có ô sàn đặc trưng tiết diện 7200 x 6000 (mm)

- Với L trong công thức trên lấy theo phương cạnh ngắn của ô sàn:

Dầm chính có chiều cao d 1 1 h 6000 (500 750)mm

- Từ đó ta chọn được kích thước của dầm chính và dầm phụ như sau

Hình 2-2:Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo được tính toán một cách gần đúng theo công thức sau: t o b

 R (theo sách tính toán tiết diện cột của Nguyễn Đình Cống)

- Rb: Cường độ tính toán về nén của bê tông

- N: Tổng lực nén sơ bộ, N  ntầng × q × Fs

- Fs: Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

- ntầng: Số tầng phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

q là tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, gồm các tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, cùng với trọng lượng của dầm, tường và cột được phân bố đều lên toàn bộ diện tích sàn Giá trị q được xác định theo kinh nghiệm thiết kế và thường ở khoảng 10–20 kN/m²; trong ví dụ này, ta lấy q = 10 kN/m² để tính toán tải trọng sàn.

- kt: Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như Moment uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột (kt = 1.1 ÷ 1.5) Lấy kt = 1.2

- Chọn tiết diện cột thay đổi 4 lần theo chiều cao công trình

Bảng 2.7: Sơ bộ tiết diện cột

Tên tầng Diện tích truyền tải Tải trọng sơ bộ

Diện tích m m m² KN/m² kN cm² cm x cm cm²

2.4.4 Kích thước vách vach vach tan g

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Mặt bằng sàn

Hình 3-3: Mặt bằng kiến trúc sàn

Hình 3-4: Mặt bằng kết cấu sàn điển hình

Gồm cấu tạo các lớp hoàn thiện sàn:

Hình 3-3: Cấu tạo sàn tầng điển hình, trung tâm thương mại

Hình 3-4: Cấu tạo sàn vệ sinh

 Ghi chú: Sàn vệ sinh được ngăn cách bằng gờ cao trình 50mm

Bảng 3.1: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp bê tông cốt thép 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.5

Bảng 3.2: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng mái

Các lớp vật liệu Bề dày

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.5

Bảng 3.3: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn trung tâm thương mại

Các lớp vật liệu Bề dày

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.7

Bảng 3.4: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh

Các lớp vật liệu Bề dày

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.5

Bảng 3.5: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng hầm

Các lớp vật liệu Bề dày

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống thiết bị 1

- Tải trọng tường xây lên dầm

Trong đó: o_n = 1.1 là hệ số vượt tải; γ_tường = 00 daN/m^3 là trọng lượng riêng của tường xây; γ_kính = 00 daN/m^3 là trọng lượng riêng của kính; b_t = 100 mm = 0.1 m là chiều dày tường xây; h_T được xác định theo hai trường hợp: h_T = h_tầng – h_dầm (tường nằm trên dầm) và h_T = h_tầng – h_sàn (tường nằm trên sàn).

Bảng 3.6: Tải tường và tải kính

Tải trọng tính toán (kN/m)

- Tải trọng tường xây lên sàn: Ô S1: s r t 2 s1 g l 5.8 7.7 g 2.1(kN / m )

- Trong đó: o gr là tải trọng tường (tương ứng với bề dày tường 100mm là 6.9 kN/m 2 ) o l t là chiều dài tường xây, l t = 7.7 m o SS1 là diện tích của ô sàn S1, SS1 = 3 x 7.2 = 21.6 m 2

 Tiến hành tính toán tương tự cho các ô sàn có tải tường trên sàn khác ta được số liệu như sau: (tải tường 100mm là 6.9 kN/m 2 )

Bảng 3.7: Tổng hợp tải trọng tường xây lên sàn Ô sàn

Tải trọng tiêu chuẩn tường xây trên sàn (kN/m 2 ) n

Tải tính toán tường xây trên sàn (kN/m 2 )

Tuỳ theo công năng sử dụng của từng phòng mà các ô sàn chịu các hoạt tải khác nhau Theo TCVN 2737:1995, hoạt tải tác dụng lên các ô sàn được xác định và phân bổ theo các cấp tải, và kết quả này được tổng hợp cùng với tải trọng tĩnh để thuận tiện cho việc tính toán nội lực và thiết kế cho các ô bản sàn.

Bảng 3.8: Hoạt tải tác dụng lên sàn

STT Loại sàn nhà Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải

2 Sảnh, hành lang, cầu thang 3.00 1.2

3 Phòng ăn, bếp, phòng khách 1.50 1.3

 Vậy tổng hợp tải trọng tương ứng với các ô sàn như sau (ô sàn S1, S4, S5 có tĩnh tải sàn tính theo tải trọng tương đương giữa phòng ở và phòng vệ sinh):

Bảng 3.9: Tổng hợp tải trọng tương ứng với các ô sàn Ô sàn Loại sàn Hoạt tải tính toán(kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Tổng tải tường và cấu tạo

- Khi tính toán kết cấu tường, cột, vách, móng đỡ ban công thì tải trọng trên ban công lấy bằng tải trọng các phòng chính kề ngay đó;

Hệ số vượt tải đối với tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang được xác định như sau: tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 2 kN/m² thì hệ số vượt tải là 1.3; ngược lại, khi tải trọng tiêu chuẩn không nhỏ hơn 2 kN/m², hệ số vượt tải là 1.2.

Tổ hợp tải trọng

Bảng 3.10: Các loại hình tải trọng (Load Patterns)

TT DEAD Trọng lượng bản thân

HTH SUPER DEAD Tĩnh tải hoàn thiện

HT-NH LIVE Hoạt tải ngắn hạn

HT-DH LIVE Hoạt tải dài hạn

Bảng 3.11: Các trường hợp tải trọng

Ký hiệu Loại Thành phần Ý nghĩa

Diễn biến trường hợp chất tải khi thi công

NH2 Nonlinear (Cracked) NH1 + HTH

NH3 Nonlinear (Cracked) NH2 + HT-NH + HT-DH

NH4 Nonlinear (Cracked) NH3 + HT-NH

DH1 Nonlinear (Long Tern Cracked) TT

DH2 Nonlinear (Long Tern Cracked) DH1 + HTH

DH3 Nonlinear (Long Tern Cracked) DH2 + HT-NH

Bảng 3.12: Các tổ hợp tải trọng (Load Combinations)

Ký hiệu Loại Thành phần Ý nghĩa

CHUYENVI ADD NH4 – NH3 + DH3 Tổ hợp chuyển vị dài hạn

TÍNHTHEP ADD TT + 1.1HTH + 1.2HT-DH Tổ hợp tính thép

- - TINHTHEP Tổ hợp chuyển vị ngắn hạn

Trường hợp tải trọng trên tính độ võng dài hạn, xét đến từ biến và vết nứt

Hình 3-5: Các trường hợp tải trọng tác dụng lên sàn

Mô hình sàn

Được xây dựng với phần mềm SAFE với kích thước sơ bộ như đã trình bày ở các mục trên

Hình 3-5: Mô hình sàn bằng SAFE.

Phân tích – Kiểm tra mô hình

Khi phân tích sàn, phần mềm chỉ trả về kết quả là ứng suất trên sàn Để thực hiện tính toán thiết kế đúng đắn, ta phải xác định nội lực của từng dải sàn bằng cách chia sàn thành các dải (strip) trong chương trình và từ đó tiến hành tính toán thiết kế dựa trên nội lực của từng dải.

- Bản chất là gom các giá trị ứng suất lại thành nội lực như 1 bản dầm có bề rộng bằng bề rộng của dải strip đó

- Vì thế, khi chia strip cần chú ý chia sao cho các giá trị lực tương đối gần bằng nhau nằm trong 1 dải strip

- Ở đây, ta dựa vào dải màu khi hiện moment M11 và M22 của bản sàn mà ta chia các dải strip theo vùng màu gần nhau

Hình 3-7: Dải Strip theo phương Y

Hình 3-9: Chia dải Strip theo phương X

3.5.2 Kết quả nội lực theo dải Strip

Hình 3-10: Moment dải Strip theo phương Y

Hình 3-11: Moment dải Strip theo phương X

3.5.3 Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn

Hình 3-12: Độ võng ngắn hạn của sàn

Nhận xét: fmax = 7.554 mm < [f] = L/250 = 7600/250 = 30.4mm (Theo TCVN 5574 – 2012)

3.5.4 Kiểm tra độ võng dài hạn

Việc xem xét sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT đòi hỏi phân tích các yếu tố từ biến, co ngót và tác dụng dài hạn của các loại tải trọng Theo TCVN 5574, quá trình biến dạng và ứng xử của cấu kiện trong thời gian dài chịu ảnh hưởng bởi biến động tải và sự co ngót của bê tông, do đó cần đánh giá khả năng chịu lực, độ bền và hiệu suất dài hạn của kết cấu Việc này giúp đảm bảo an toàn, tin cậy và hiệu quả vận hành lâu dài của hệ thống kết cấu BTCT.

2012, độ võng toàn phần được tính như sau: f = NH4 – NH3 + DH3

NH1: 1×TT – Zero Initial Conditions-Unstressed States-Analysis

NH2: 1×HTH – Continue from State at End of Nonlinear Case NH1

– Analysis Type: Non-linear (Cracked)

NH3: 2×HT-DH +1×HT-NH – Continue from State at End of

Nonlinear Case NH2 – Analysis Type: Non-linear (Crack)

NH4: 1×HT-NH – Continue from State at End of Nonlinear Case

NH3 – Analysis Type: Non-linear (Cracked)

DH1: 1×TT – Zero Initial Conditions – Unstressed States –

Analysis Type: Non-linear (Long tern Cracked)

DH2: 1×HTH – Continue from State at End of Nonlinear Case DH1

– Analysis Type: Non-linear (Long tern Cracked)

DH3: 1×HT-NH – Continue from State at End of Nonlinear Case

DH2 – Analysis Type: Non-linear (Long tern Cracked)

Ta khai báo từ biến, co ngót vào trong SAFE để kiểm tra võng dài hạn

Hình 3-13: Độ võng dài hạn

Nhận xét: fmax = 20 mm < [f] = L/250 = 7600/250 = 30.4mm (Theo TCVN

Tính toán – bố trí cốt thép (kết quả đầy đủ trong phụ lục)

Lớp bê tông bảo vệ là a0 = 15mm, giả thiết a = 15mm; h0 = 135mm Áp dụng công thức tính toán: b o m 2 m s b o s

Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí phải thỏa điều kiện: b min max R s

Bảng 3.13: Kết quả tính toán cốt thép theo phương Y

Tên Strip M(kN.m) A s μ% chọn thép A s chọn mm 2 /m ỉ a mm 2 /m

THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Mặt bằng cầu thang

Hình 4-5: Mặt bằng cầu thang.

Cấu tạo cầu thang

Hình 4-6: Kích thước cầu thang

- Cầu thang tầng điển hình gồm 20 bậc thang, mỗi bậc rộng 250 mm, cao 170 mm

Bề dày cầu thang chọn tham khảo công thức sau: o s

- Kích thước dầm chiếu tới đã chọn b×h = 200×400 mm

Bê tông B25 có: Rb.5 MPa, Rbt = 1.05 Mpa

Thộp AIII(ứ≥10): Rs=Rsc65 MPa, Rsw65 Mpa

Thộp AI (ứ≤10): Rs=Rsc"5 MPa, Rsw5 MPa

Xác định tải trọng cầu thang

Hình 4-7: Cấu tạo cầu thang

Bảng 4.7: Tải trọng cầu thang

Để mô hình trong SAP2000 giữ nguyên giá trị tải như trên, ta có thể thiết lập hệ số Self Weight của tĩnh tải bằng 0 để bỏ qua trọng lượng tự thân của lớp BTCT; hoặc để Self Weight = 1 và khi nhập tải phải trừ đi 3.3 kN/m^2 Việc điều chỉnh hệ số Self Weight giúp mô hình phản ánh đúng giá trị tải yêu cầu mà không bị ảnh hưởng bởi trọng lượng bản thân của cấu kiện BTCT trong quá trình phân tích.

Vật liệu cấu tạo Chiều dày

- Xác định góc nghiêng alpha: b o b h 170 tg 0.68 34.2 l 250

- Chiều dày tương đương của lớp cấu tạo thứ i theo phương của bản nghiêng o Lớp đá hoa cương: o b b i td1 b

(l +h )δ cosα (0.25+0.17)×0.02×cos34.2 δ = = = 0.0278 (m) l 0.25 o Lớp vữa lót: o b b i td2 b

(l +h )d cosa (0.25+0.17)×0.02×cos34.2 d = = = 0.0278 (m) l 0.25 o Lớp bậc thang: o td3 b h cosα 0.17×cos34.2 δ = = = 0.07 (m)

 Tổng tĩnh tải bản nghiêng theo phương đứng:

- Theo TCVN 2737:1995, hoạt tải cầu thang lấy bằng: p = p ×n = 3×1.2 = 3.6 (kN/m ) c p 2

- Trong đó p tc = 3kN/m 2 là hoạt tải tiêu chuẩn đối với cầu thang, n = 1.2 là hệ số vượt tải

 Tổng tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ:

 Trọng lượng lan can g lc = 0.3 kN/m, tổng tải trọng tác dụng bản nghiêng là:

Xác định sơ đồ tính

Xem mỗi vế thang là một dầm gãy khúc, mỗi đầu liên kết gối cố định với dầm

Tính toán cốt thép cầu thang

Hình 4-10: Biểu đồ moment cầu thang

- Tính toán cốt thép cầu thang: nh m 2 m b b 0 b b 0 s s α = M ;ξ = 1- 1-2α γ R bh ξγ R bh

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b min max R

Bảng 4.8: Tính toán thép bản thang

Tính toán dầm chiếu nghỉ

Dầm chiếu tới có tiết diện 200x400mm, chịu tải từ bản thang và ô sàn chiếu nghỉ

Hình 4-11: Phản lực gối tựa

Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ gồm:

- Trọng lượng bản thân dầm: g = 0.2×0.4×25×1.1 = 2.2 (kN/m)d

- Tải từ bản thang truyền về: bt q = 1.05 = 1.05 (kN/m)

- Tải từ ô sàn chiếu nghỉ truyền về (hình thang): s q = 1 0.7 (2.5+1.05) = 1.2425 (kN/m)

 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm q = 2.2+1.05+1.2425 = 4.5 (kN/m)

Hình 4-12: Biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ

Chọn agt = 50mm => h0 = 400-5050mm, tính toán cốt thép nhịp dầm chiếu nghỉ: nh 3 m 2 2 b b 0

Chọn 216 (A s = 141mm 2 ) bố trí cho thép ở cả gối và nhịp dầm

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b min max R

Chọn cốt thép 6, Asw(mm 2 , số nhánh n=2, Rsw5MPa, chọn khoảng cách cốt đai là 150mm: sw 2 sw sw

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đa

Q = 2 φ R bh q = 2× 2×1050×0.2×0.35 ×65.3 = 116kN > Q = 5.63 (kN) Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính: b 1 0.01 Rb b 1 0.01 14.5 0.855

Chọn bố trí 6a150 ở đoạn L/4 gần gối tựa, 6a200 đoạn L/2 ở giữa nhịp

Hình 4-9: Mặt cắt bố trí thép của cầu thang

THIẾT KẾ KHUNG

Phương án kết cấu – mô hình khung không gian

Hình 5-13: Mô hình khung không gian bằng phần mềm Etabs

- Phương án kết cấu được trình bày ở mục 2.1

- Vật liệu sử dụng được trình bày ở mục 2.2

- Kích thước sơ bộ được trình bày ở mục 2.3.

Tải trọng và tổ hợp tải trọng

Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các tải trọng chính:

- Tải trọng thẳng đứng (tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời tác dụng lên sàn)

- Tải trọng gió (gồm thành phần tĩnh và thành phần động)

- Tải trọng động đất (cho các công trình xây dựng trong vùng có thể xảy ra động đất)

5.2.1.1 Tĩnh tải các lớp hoàn thiện

- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng mái, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn điển hình, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn nhà vệ sinh, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải trọng các lớp hoàn thiện quy đổi sàn điển hình và vệ sinh, trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải tường đã quy đổi phân bố đều lên sàn tầng điển hình, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải tường tầng mái : (tác dụng trực tiếp lên dầm)

Bảng 5.1: Tải tường tầng mái

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m)

Tĩnh tải tính toán (kN/m)

Từ mô hình tính cầu thang ở chương 4 ta xuất ra phản lực 2 gối , ta được tải phân bố tác dụng lên 2 dầm gối tựa ở 2 đầu

Hình 5-2: Nội lực cầu thang tác dụng lên khung

Tùy theo công năng sử dụng của mỗi ô sàn Theo TCVN 2737-1995, ta có các loại hoạt tải:

Bảng 5.2: Hoạt tải tác dụng lên sàn Ô sàn Loại sàn Hoạt tải tính toán(kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Tổng tải tường và cấu tạo

Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737 – 1995 như sau:

 Áp lực gió tĩnh:W 1 W kc(kN / m ) 0 2

- Wo = 1.25kN/m²: là giá trị áp lực gió của phân vùng, công trình thuộc khu vực quận Tân Phú, Tp.HCM => Dạng địa hình B, vùng gió IIA

- k là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao (bảng 5 TCVN 2737-1995)

- c là hệ số khí động, mặt đón gió c = +0.8, mặt hút gió c = -0.6

- Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là: γ=1.2

  : Diện tích bề mặt đón gió từng tầng Với hj, hj-1, B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1 và bề rộng đón gió

Bảng 5.3: Tính toán tải trọng gió tĩnh

Gía trị tiêu chuẩn kN m m m m c = 0.8 c = 0.6 FX FY

- Chiều cao công trình trên 40m nên ta cần xét đến thành phần động của gió

- Thành phần động tải trọng gió tác dụng lên công trình là lực xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra

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

- Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tại cao trình sàn

Giá trị khối lượng tập trung được xác định bằng tổng khối lượng của bản thân kết cấu, cộng với tải trọng của các lớp cấu tạo sàn và hoạt tải tham gia vào công trình để tính phần động của gió; theo TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999, có thể sử dụng hệ số chiết giảm khối lượng đối với hoạt tải là 0,5 (Bảng 1, TCXD 229-1999).

- Khai báo Hệ số Mass Source: 100% TT, 50% HT

- Sử dụng ETABS để phân tích các dạng dao động của mô hình

Trong TCXD 229:1999, chỉ cần tính toán thành phần động của gió ứng với dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa mãn bất đẳng thức fs < fL < fs+1 Điều này có nghĩa là quá trình phân tích động gió được giới hạn ở các modal cơ bản, cho phép xác định nhanh và hiệu quả thành phần dao động liên quan mà vẫn bảo đảm phù hợp với đặc trưng động của hệ Việc nắm rõ giới hạn này giúp tối ưu hóa mô hình dự báo và đơn giản hóa tính toán trong thiết kế và kiểm nghiệm.

Hình 5-3: Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió tác dụng lên công trình

Tính toán thành phần động của gió gồm các bước sau:

- Bước 1: Xác định tần số dao động riêng

Bảng 5.4: Chu kỳ và tầng số

Bả ng 5.5 : Giá trị khối lượng của từng tầng (kN)

Bảng 5.6 : Modal Participating Mass Ratios

Mode Period UX UY RZ Ghi Chú

Ta thấy: fS = f4 = 1.24Hz < fL = 1.3Hz => Chỉ xét 4 dạng dao động đầu tiên:

 Dạng dao động Mode 1: công trình dao động theo phương X

 Dạng dao động Mode 2: công trình dao động theo phương Y

 Dạng dao động Mode 3: công trình dao động xoắn (Bỏ qua không xét)

 Dạng dao động Mode 4: công trình dao động xoắn (Bỏ qua không xét)

- Bước 2: Tính áp lực gió xung:

 Wj: áp lực gió tĩnh

  : hệ số áp lực động (bảng 3 TCVN 299 – 1999)

  : hệ số tương quan không gian tra theo  , (bảng 5, bảng 4, hình 1 TCVN

- Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió

 Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j (kN)

 Yji: dịch chuyển ngang tỉ đối

  i : hệ số động lực, tính dựa vào i o i

 và hình 2 TCVN 299 – 1999 Với  = 1.2 là hệ số tin cậy và fi là tần số

 : hệ số Với W Fj W S (kN) j   j j là gió xung

Bảng 5.7: Kết quả tính toán tải trọng gió động

Giá trị tính toán Tổng tải toàn phần Tọa độ

Tâm khối lượng của công trình

Động đất được xem là một yêu cầu bắt buộc và là yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế các công trình cao tầng Vì vậy, mọi công trình xây dựng nằm trong phân vùng động đất đều phải tính toán tải trọng động đất để đảm bảo an toàn và khả năng chịu lực của kết cấu trong mọi tình huống Việc xác định và áp dụng tải trọng động đất đúng chuẩn không chỉ tuân thủ yêu cầu kỹ thuật mà còn tăng độ bền và hiệu quả vận hành của công trình trước rung động đất.

- Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386 : 2012 (Thiết kế công trình chịu động đất)

- Theo TCVN 9386 : 2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động

- Với chu kì T1 y    2.634 2  Không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương:

- Nên trong đồ án này tải trọng động đất sẽ được tính toán theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (điều 4.3.3.3 TCVN 9386 : 2012)

- Việc tính toán tải trọng động đất được thực hiện theo TCVN 9386 : 2012 và sự trợ giúp của phần mềm ETABS

Phương pháp phân tích phổ phản ứng

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là một phương pháp động lực học kết cấu dùng phổ phản ứng của tất cả các dạng dao động để xác định phản ứng tổng thể của kết cấu Bằng cách xem xét sự đóng góp của mỗi mode dao động và tổng hợp chúng, phương pháp này cho phép dự báo chính xác cách cấu kiện chịu tải và biến dạng dưới tác động của các tải động, từ đó hỗ trợ thiết kế an toàn và tối ưu hóa hiệu suất của công trình.

- Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà (xem 4.3.3.3.1 - TCVN 9386 : 2012).

Trong phương pháp phổ phản ứng, số dạng dao động cần được xem xét phụ thuộc vào mức độ đóng góp của từng dao động vào phản ứng tổng thể của công trình Cần xem xét phản ứng của tất cả các dao động có đóng góp đáng kể để xác định đáp ứng động và tính ổn định của cấu trúc Điều này có thể được thỏa mãn một trong hai điều kiện sau:

 Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động (Mode) được xét chiếm ít nhất 90% tổng trọng lượng của kết cấu

 Tất cả các dạng dao động có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét tới

Quy trình tính toán tiến hành tính toán theo các bước (tham khảo TCVN 9386:2012 mục 3.2.2.2, 3.2.2.5)

Bước 1: Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng

Bước 2: Xác định phổ thiết kế Sd(T) theo biểu thức sau:

- Sd(T) – Phổ thiết kế đàn hồi

- TB: Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoán 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;

- agR = 0.0702g: Gia tốc nền tham chiếu (Tra theo địa danh hành chính PL (I) tiêu chuẩn);

- ag: Gia tốc nền thiết kế: a g   1 gR a 0.05265g ;

-  1 = 0.75: Hệ số tầm quan trọng (Tra PL (F) TCVN 9386);

- = 0.2: Hệ số ứng xử với cận dưới của nền thiết kế theo phương nằm ngang;

- q: Hệ số ứng xử với tác động theo phương ngang của công trình: q q k o w 3.1(q 1.5) ;

- q0 = 3.12: Hệ số ứng xử phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng; (Tra bảng 5.1)

- kw = 1.0: Hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường

Hình 5-4: Biều đồ thể hiện phổ phản ứng

Bảng 5.8: Bảng kết quả tính toán lực cắt đáy của các Mode đã chọn

Mode 1 m %UX %UY Chu kỳ Sd F bX F bY

Mode 2 m %UX %UY Chu kỳ Sd F bX F bY

Mode 3 m %UX %UY Chu kỳ Sd F bX F bY

Mode 5 m %UX %UY Chu kỳ Sd F bX F bY

Mode 6 m %UX %UY Chu kỳ Sd F bX F bY

T (s) Phổ gia tốc thiết kế

Bảng 5.9: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải trọng động đất

5.2.5.2 Khối lượng tham gia dao động trong động đất

Theo điều (2P) mục 3.2.4 và 4.2.4 của tiêu chuẩn 9386-2012, hệ số tham gia vào dao động của hoạt tải cho khu vực nhà ở gia đình là 0.3 và được nhân với hệ số 0.8 cho các tầng được sử dụng đồng thời, cho kết quả hệ số tham gia tổng cộng là 0.24.

Vậy khai báo Mass Source trong mô hình là TT+0.24 HT

Bảng 5.10: Các loại hình tải trọng (Load Cases)

Các trường hợp tải TYPE Self weight Ký hiệu

Gió tĩnh chiều trục X Wind 0 WTX Gió tĩnh chiều trục Y Wind 0 WTY Gió động phương X dạng 1 Wind 0 WDX

Gió động phương Y dạng 2 Wind 0 WDY Động đất phương X Seismic 0 QX Động đất phương Y Seismic 0 QY

Bảng 5.11: Các tổ hợp tải trọng

HỢP LOẠI TỔ HỢP CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI HỆ SỐ

10 COMB6 ADD TT; HT; WX 1; 0.9; 0.9

11 COMB7 ADD TT; HT; WX 1; 0.9; -0.9

12 COMB8 ADD TT; HT; WY 1; 0.9; 0.9

13 COMB9 ADD TT; HT; WY 1; 0.9; -0.9

18 COMB14 ADD TT; HT; QX 1; 0.3; 1

19 COMB15 ADD TT; HT; QX 1; 0.3; -1

20 COMB16 ADD TT; HT; QY 1; 0.3; 1

21 COMB17 ADD TT; HT; QY 1; 0.3; -1

HỢP LOẠI TỔ HỢP CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI HỆ SỐ

22 COMB18 ADD TT; HT; QX; QY 1; 0.3; 1; 0.3

23 COMB19 ADD TT; HT; QX; QY 1; 0.3; -1; 0.3

24 COMB20 ADD TT; HT; QY; QX 1; 0.3; 1; 0.3

25 COMB21 ADD TT; HT; QY; QX 1; 0.3; -1; 0.3

- Tải trọng kiểm tra chuyển vị sàn và khung là tải tiêu chuẩn

- Tải trọng tính thép sàn là tải tính toán

- Tải trọng tính toán thép khung là tải tính toán với các tổ hợp như bảng trên

- Tải trọng dùng để kiểm tra chuyển vị là tải trọng tiêu chuẩn.

Phân tích – kiểm tra về các điều kiện sử dụng công trình

5.3.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh: (TTGH II)

Theo mục 2.6.3 của TCVN 198:1997, khi xét chuyển vị ngang tại đỉnh của kết cấu nhà cao tầng đối với kết cấu khung vách và áp dụng phương pháp đàn hồi, các điều kiện thỏa mãn phải được xác định rõ để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của quá trình phân tích.

Bảng 5.92: Tổng hợp chuyển vị đỉnh

Nhận xét với chuyển vị lớn nhất trong bảng tổng hợp trên thì max   f 0.047m f 0.094m

 Kết luận: Chuyển vị đỉnh công trình đạt yêu cầu

5.3.2 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng: (TTGH II)

Theo TCVN 5574-2012 Bảng C.4, phụ lục C quy định chuyển vị lệch tầng giới hạn có thể lấy bằng 1/500 chiều cao tầng

Theo TCVN 9386-2012, mục 4.4.3.2, hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng nhằm bảo đảm an toàn và ổn định cho kết cấu Đối với các công trình có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn được gắn vào kết cấu, cần kiểm soát chuyển vị giữa các tầng và áp dụng giới hạn drv ≤ 0.005h.

dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng, được tính bằng công thức dr = dre × q, trong đó dre là chuyển vị lệch tầng được xác định bằng phương pháp tuyến tính (ETABS) và q = 3.12 là hệ số ứng xử.

- v = 0.4 là hệ số chiết giảm xét đến chu kỳ lặp thấp hơn của tác động động đất liên quan đến yêu cầu hạn chế hư hỏng

Tóm lại, từ số liệu ETABS (dre) thì điều kiện hạn chế trong mọi trường hợp cụ thể thông thường như sau: d rei [d] 0.005 h i 5 h i

Bảng 5.13: Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Story Load h i d reX d reY [d] Nhận xết

Story Load h i d reX d reY [d] Nhận xết

 Kết luận: Chuyển vị lệch tầng đạt yêu cầu

5.3.3 Kiểm tra dao động: (TTGH II)

Theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió được xác định và nằm trong giới hạn cho phép, cho thấy mức độ rung động của kết cấu ở mức an toàn Giá trị gia tốc tính toán được xác định dựa trên các thông số gió thực tế và đặc tính chịu lực của công trình, đảm bảo tính khả thi của thiết kế và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn kết cấu.

- [a] = 150mm/s 2 Theo mục 2.6.3 – TCVN 198:1997, gia tốc cực đại nằm trong giới hạn cho phép

- f là chuyển vị đỉnh tương ứng với mode 1

- Kết luận: Độ dao động công trình đạt yêu cầu

5.3.4 Kiểm tra tính đúng đắn của mô hình Để kiểm tra tính hợp lý ta kiểm tra trong mô hình một khung bất kì Ở đây chọn khung trục F (Mặt cắt đi qua vách và dầm)

Hình 5-5: Moment hệ khung trục F

Kết quả nội lực tại các vị trí giao nhau giữa dầm và vách cho thấy moment gối ở đó lớn hơn nhiều so với moment tại đầu tựa lên cột của dầm Giải thích định tính cho hiện tượng này là moment lên dầm do tĩnh tải tác dụng thẳng đứng, và moment do chuyển vị không đồng đều ở hai đầu gối tựa (hai cột hoặc hai vách); sự khác nhau về độ cứng của các cột hoặc vách khiến lực tác dụng lên mỗi vách không đồng đều, từ đó làm tăng moment gối tại vị trí giao nhau so với đầu tựa.

Tính toán – thiết kế hệ dầm

Hình 5-6: Mặt bằng hệ dầm

5.4.2 Tính toán cốt thép dọc Đối với dầm ta chỉ cần tính thép ứng với trường hợp moment nội lực lớn nhất

Dựa trên kết quả nội lực thu được từ ETABS, chọn trường hợp biểu đồ bao phù hợp Quá trình tính toán được thực hiện tại ba tiết diện nguy hiểm, tuân theo biểu đồ bao nội lực để đánh giá chính xác đáp ứng của cấu kiện.

- Tương ứng với giá trị moment dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

- Kích thước tiết diện chữ T có:

- Xác định vị trí trục trung hòa: M f R * b * h * (h b ' f ' f 0 0.5h ) ' f

- Nhận xét: Nếu M ho = 550mm

- Tra phụ lục ta có:  R 0.39458,  R 0.54083

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

- Chọn thép bố trí: 3 25 (14.72cm 2 )

- Tương tự, tính toán thép cho moment gối, ta được kết quả:

Bảng 5.15: Kết quả thép dầm B116

- Tính toán cốt đai khả năng chịu cắt của bê tông:

 Qbt 8.8kN < Qmax = 141.22kN do đó không cần phải đặt cốt đai

- Chọn đai 2 nhánh 8a100 có Asw = 50.24mm 2

- Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông

 Qsw = 391.6kN > Qmax = 141.22kN => Thỏa điều kiện độ bền

Hình 5-7: Mặt cắt bố trí thép dầm B116

5.4.3 Neo và nối cốt thép

Tính theo mục 8.5 TCVN 5574-2012 chiều dài đoạn neo hoặc nối cốt thép: s an an an b an an l R ỉ

 Trong vùng kéo: s an an an b an

 Trong vùng nén: s an an an b an

 Trong vùng chịu kéo: s an an an b an

 Trong vùng chịu nén: s an an an b an

5.4.4 Tính toán cốt đai chịu cắt cho dầm

- Tiến hành tổ hợp lực cắt nguy hiểm nhất trong dầm;

- Điều kiện tính toán: min max min b3 f n b b o max w1 b1 b b o

Trong đó φ1 = b3 0.6; φ2 = f0; φ3 = n0; lần lượt là các hệ số đối với bê tông nặng, là các hệ số xét đến ảnh hưởng của lực chịu nén và là các hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc.

- Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

2 bt 0 sw sw tt 2 max

- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai tính theo bê tông chịu cắt:

- Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo: sct = min (h/3, 500)

Khoảng cách thiết kế của cốt đai là:s min(s ,s tt max ,s ) ct Đoạn L/2 giữa dầm bố trí đai theo yêu cầu cấu tạo

5.4.5 Tính toán cốt đai gia cường giữa dầm phụ và dầm chính

Ở vị trí dầm phụ kê lên dầm chính, do tải trọng tập trung lớn nên phải đặt thêm cốt đai gia cường hoặc cốt xiên (dạng cốt V) để chịu lực tập trung Chúng được gọi là cốt treo.

- Nếu dùng cốt dai gia cường thì cốt đai phải dày đặt, diện tích các lớp cốt treo cần thiết phải thông qua tính toán

Hình 5-8: Đoạn gia cường cốt treo tại vị trí dầm phụ gối lên dầm chính

Ở vị trí cột, dầm phụ vẫn tựa lên dầm chính Tuy nhiên, không cần lắp đặt cốt treo gia cố vì toàn bộ tải trọng sẽ được truyền xuống cột và không gây hư hại cho dầm chính.

- Kiểm tra dầm chính chính B85 (300x600), vị trí tầng 11 với dầm phụ B204 (200x400)

Bảng 5.16: kết quả lực cắt trong dầm

Với các thông số đã cho, lực cắt truyền vào dầm chính được tính là V = 44.28 + 106.9 = 151.18 kN Dầm chính kích thước 300×600 mm có h0 = 550 mm; dầm phụ kích thước 200×400 mm Sử dụng cốt treo dạng đai với đường kính đai Ø10, diện tích sợi 78.5 mm², số nhánh n = 2.

74 o Số cốt treo cần thiết cho mỗi bên của dầm phụ gối lên dầm chính: s 3 o sw sw h 150

- Trong đoạn đặt cốt đai gia cường, không cần đặt thêm cốt đai nào khác

- Đoạn bố trí cốt đai gia cường: b1 = hdc – hdp = 600 – 400 = 200 mm

- Lượng cốt đai gia cường nhiều nhất, s < 50 mm, để đảm bảo thi công được, cho phép cốt đai gia cường được bố trí trong đoạn b2 = b1 + bdp = 200 + 200 = 500 mm Vậy bố trớ mỗi bờn 4ỉ10a50

Theo điều 5.4.2.2 TCVN 9386:2012, đối với các dầm kháng chấn chính, lực cắt thiết kế được xác định dựa trên quy tắc thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng lượng, căn cứ vào cân bằng của dầm dưới tác động của tải trọng tác dụng ngang với trục dầm trong trường hợp thiết kế chịu động đất, và moment đầu mút Mi,d tại các đầu dầm (i=1,2), tương ứng với sự hình thành khớp dẻo theo các chiều dương và âm của tải trọng động đất.

Thiết kế cho các khớp dẻo được xác định tại hai vị trí chính: ở đầu mút của dầm, nếu khớp dẻo hình thành ở đó trước tiên, hoặc trong các cấu kiện thẳng đứng được nối vào nút liên kết dầm như hình minh hoạ Việc bố trí khớp dẻo tại những điểm này giúp tăng tính linh hoạt của liên kết giữa dầm và các cấu kiện, đồng thời cải thiện khả năng chịu uốn và dịch chuyển của toàn bộ hệ kết cấu.

Ở tiết diện tại đầu mút thứ i, cần tính hai giá trị lực cắt tác dụng: VEd,max,i là giá trị lớn nhất và VEd,min,i là giá trị nhỏ nhất, tương ứng với moment dương lớn nhất và moment âm lớn nhất Mi,d tại các đầu mút 1 và 2 của dầm có thể phát triển.

- Giá trị đầu mút M i ,d có thể được xác định như sau:

5.4.7 Kết quả tính toán – bố trí cốt thép

Kết quả tính toán cốt thép được trình bày đầy đủ ở Phụ lục.

Bảng 5.17:Tổng hợp cốt thép dầm

Story Beam M 3 (kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) As(cm²) Loc μ tt

As(cm²) chọn Cốt đai μ chọn

Tính toán – thiết kế cột

5.5.1.1 Khái niệm về nén lệch tâm xiên

Hình 5-9: Sơ đồ nén lệch tâm xiên

- Nén lệch tâm xiên là trường hợp phổ biến trong kết cấu công trình, xảy ra khi:

 Lực dọc N không nằm trong mặt phẳng đối xứng nào

 Hoặc khi lực dọc N tác dụng đúng tâm, kết hợp moment M mà mặt phẳng tác dụng của nó không trùng với mặt phẳng đối xứng nào

- Khi thiết kế thường sử dụng 1 trong 3 phương pháp sau:

 Thứ nhất, tính riêng cho từng trương hợp lệch tâm phẳng và bó trí thép cho mỗi phương

Phương pháp thứ hai là một cách tính gần đúng quy đổi từ bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương và bố trí đều theo chu vi của cột, giúp đơn giản hóa phân tích và tối ưu hóa thiết kế kết cấu.

 Thứ ba, dùng phương pháp biểu đồ tương tác

Trong ba phương pháp được nêu, hai phương pháp đầu tiên là các phương pháp tính gần đúng, còn phương pháp thứ ba phản ánh đúng thực tế khả năng chịu lực của cấu kiện Trong đồ án, sinh viên đã chọn phương pháp thứ hai để tính toán cốt thép dọc trong cột.

5.5.1.2 Nội lực cột nén lệch tâm xiên

- Các thành phần nội lực cần kiểm tra của cột nén lệch tâm xiên gồm: lực dọc N (kéo hoặc nén); lực cắt Qx,Qy; moment Mx,My.

- Để tính toán thép cho cột cần phải tìm các bộ 3 nội lực nguy hiểm:

 N lớn nhất, Mx,My tương ứng

 Mx lớn nhất, N, My tương ứng

 My lớn nhất, N, Mx tương ứng

Trong thiết kế cột, lực cắt thường không đóng vai trò quyết định Do đó, bộ nội lực có lực cắt lớn nhất được dùng làm chuẩn để kiểm tra lại khả năng chịu cắt của cột.

5.5.1.3 Tính toán cốt thép dọc cột nén lệch tâm xiên

- Dùng phương pháp tính gần đúng quy đổi từ bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương

- Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng x y

 C  , cốt thép được đặt trong chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn (cạnh b là cạnh vuông góc với cạnh uốn)

- Quy trình tính toán như sau:

 Kiểm tra điều kiện gần đúng cột lệch tâm xiên x y

 C  , Cx, Cy là cạnh của tiết diện cột

 Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc lần lượt theo 2 phương X và Y

Chiều dài tính toán: l 0 x   x l; l 0 y   y l, đối với nhà cao tầng lấy     x y 0.7 Độ lệch ngẫu nhiên: e ax max l ox ;C x

  Độ mảnh theo 2 phương: x ox x l 0.288C

Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc: Tính theo từng phương o Nếu   x 28     x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc) o Nếu x x crx

(kể đến ảnh hưởng của uốn dọc)

Trong đó: Ncr là lực dọc tới hạn, theo công thức thực nghiệm do GS

Nguyễn Đình Cống đề xuất: crx 2 x b x

 12 Moment gia tăng do ảnh hưởng của uốn dọc: M * x    x M x

- Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y

Mô hình Theo phương Cx Theo phương Cy Điều kiện

- Tính toán diện tích thép: Tính toán tương tự như bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng

 Xác định độ lệch tâm từ phân tích tĩnh học kết cấu e1 o Tính: a a bv  / 2 20  / 2 o Tính: h 0  h a;  Z a  h 0  2a

 Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1 theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

 Xác định hệ số chuyển đổi mo: o Khi 1 0 0 1

 Xác định moment tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)

 Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên tương đương: e 1 M

 Xác định độ lệch tâm e0, độ lệch tâm tính toán e o Với kết cấu siêu tĩnh : e 0 max(e ,e ) a 1 o Độ lệch tâm tính toán : e e 0 h a

- Tính toán cốt thép theo các trường hợp:

  h  Nén lệch tâm rất bé Tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: e 1

Hệ số uốn dọc khi xét uốn nén đúng tâm: e

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: e b st e sc b

  h  và x 1   R h 0  nén lệch tâm bé o Xác định lại chiều cao vùng nén x: R R 2 0

  h o Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: b 0 st sc a

  h  và x 1   R h 0  nén lệch tâm lớn

- Kiểm tra hàm lượng thép: st min t max b

 Bố trí cốt thép: cốt thép được đặt theo chu vi trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo canh h

5.5.2 Kết quả tính toán thép cột

Kết quả đầy đủ được trình bày ở Phụ lục.

Bảng 5.19: Tổng hợp cốt thép cột trục 4

Story Column Load P(kN) M y (kN.m) M x (kN.m) L(m) Cx(cm) Cy(cm) a(cm) THLT As(cm²) μ%

Tính toán – thiết kế vách

5.6.1 Các phương pháp tính cốt thép dọc cho vách

Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi chia vách thành các phần tử nhỏ, mỗi phần tử chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm và có ứng suất phân bố đều trong chính nó; từ đó tính toán cốt thép cho từng phần tử, với cách nhìn nhận thực tế là vách như các cột nhỏ chịu kéo hoặc nén đúng tâm.

Phương pháp vùng biên chịu moment cho rằng cốt thép được bố trí ở vùng biên tại hai đầu vách để chịu toàn bộ moment uốn của kết cấu Lực dọc tác động lên vách được giả thiết phân bố đều trên toàn chiều cao của vách Việc áp dụng phương pháp này giúp xác định phân bổ lực và tối ưu hóa thiết kế tường chịu lực, đồng thời đơn giản hóa quá trình tính toán cho kết cấu tường.

Phương pháp sử dụng biểu đồ tương tác dựa trên một số giả thiết về sự làm việc của bê tông và cốt thép để thiết lập các trạng thái chịu lực giới hạn (Nu, Mu) của một số vách bê tông cốt thép đã biết Tập hợp các trạng thái này sẽ tạo thành đường cong liên hệ giữa lực dọc N và moment M của trạng thái giới hạn, cho phép phân tích hành vi chịu lực và thiết kế tối ưu Biểu đồ tương tác giúp dự báo đáp ứng của kết cấu, đánh giá an toàn và hỗ trợ quyết định kích thước, vật liệu cho vách theo các điều kiện làm việc thực tế.

5.6.2 Phương pháp vùng biên chịu moment

Hình 5-10: Sơ đồ nội lực tác dụng lên vách

Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu moment Xét vách chịu lực dọc trục N và moment uốn trong mặt phẳng My; moment này tương đương với một cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách.

Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên: l,r b l r

A: Diện tích mặt cắt vách

Ab: Diện tích mặt cắt vách vùng biên

Bl, Br: Chiều dài trái, phải của vùng biên

Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu nén, kéo theo TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế

Trong thiết kế kết cấu, tính toán cốt thép cho vùng biên được xem như cột chịu kéo – nén đúng tâm để đảm bảo khả năng chịu lực ở trạng thái đồng thời kéo và nén Khả năng chịu lực của cột chịu kéo – nén đúng tâm được xác định theo một công thức chuẩn, phản ánh sự cân bằng giữa lực kéo và lực nén tập trung tại tâm cột Quá trình tính toán bao gồm xác định tải trọng tác động, lựa chọn bố trí và lượng cốt thép phù hợp nhằm duy trì trạng thái cân bằng và an toàn cho cấu kiện Kết quả từ công thức sẽ cho biết cường độ chịu lực của cột và hệ số an toàn, từ đó tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.

- Rb, Rs : Cường độ tính toán chịu nén của bê tông, cốt thép

- Ab, As: Diện tích tiết diện bê tông vùng biên và cốt thép dọc

- φ: Hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định theo công thức thực nghiệm (chỉ dùng được khi: 14    104):

Đối với vách trong nhà nhiều tầng, chiều dài tính toán l0 được xác định là l0 = 0.8H, với H là chiều cao tầng Bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh được ký hiệu imin và tính bằng imin = 0.288 b, trong đó b là chiều rộng của tiết diện Khi λ ≤ 28, bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc và chọn φ = 1 để đơn giản hóa mô hình.

Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén: l,r b b nen s s

Khi N < 0 (vùng biên chịu kéo), theo giả thiết ban đầu ứng lực kéo do cốt thép chịu trách nhiệm nên diện tích cốt thép chịu kéo được tính theo công thức dành cho phần chịu kéo Việc xác định diện tích này phụ thuộc vào mức tải N, hệ số an toàn và đặc tính vật liệu thép để bảo đảm cốt thép có khả năng chịu kéo đủ lớn, cân bằng nội lực và duy trì an toàn cho cấu kiện.

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép và cấu tạo của kết cấu Nếu kết quả chưa thỏa mãn, cần tăng kích thước B của vùng biên lên và tính toán lại từ bước 1 Giá trị lớn nhất của chiều dài B của vùng biên là L/2; nếu B vượt quá giới hạn này, cần tăng bề dày vách để đảm bảo tính chịu lực và độ an toàn của công trình.

 Cốt thép dọc hàm lượng: 1%  4%

 Phải bố trí ít nhất một thanh thép trung gian giữa các thanh thép ở góc dọc theo mỗi cạnh cột

 Đai kín và đai móc vùng tới hạn (vùng biên) đường kính ít nhất là 6mm

 Vùng biên phải sử dụng đai kín chồng lên nhau để mỗi thanh cốt thép dọc khác đều được cố định bằng đai kín hoặc đai móc

 Lượng cốt thép tối thiểu vùng giữa là 0.2%

 Cốt thép vùng giữa được liên kết với nhau bằng các thanh đai móc cách nhau khoảng 500 mm

 Cốt thép vùng giữa có đường kính không nhỏ hơn 8mm nhưng không lớn hơn 1/8 bề rộng vách

 Khoảng cách giữa cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong 2 trị số sau: s 1 5b 1.5 3 0 45 (c m) s 30 (cm)

Bước 5: Kiểm tra phần vách còn lại để đảm bảo các cấu kiện chịu nén nằm đúng tâm và đủ khả năng chịu lực Khi bê tông đã đáp ứng yêu cầu chịu lực, cốt thép chịu nén trong vùng này được bố trí theo thiết kế nhằm tăng cường liên kết bê–thép và tối ưu hóa khả năng chịu lực của toàn bộ kết cấu.

Bước 6: Tính toán cốt thép ngang

Để đảm bảo độ bền tại mọi tiết diện của vách, cần gia cường thép đai ở hai đầu vách Do ứng suất cục bộ (ứng suất tiếp và ứng suất pháp theo phương nằm trong mặt phẳng) thường tập trung tại hai đầu vách, nơi truyền lực lớn nhất và sau đó lan tỏa ra khu vực lân cận.

Tính toán cốt ngang trong vách được thực hiện như trong dầm Điều kiện tính toán:  b3  1     r n   b bt R bh 0  Q max  0.3    wl b1 b b R bh 0

b3 đối với bê tông nặng f 0 :

  hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén

 hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc

Khoảng cách giữa các cốt ngang theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

2 1 n R bh Rbt 0 sw swa stt 2

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt ngang tính theo bê tông chịu cắt:

Khoảng cách thiết kế của cốt ngang:

84 Đường kớnh cốt ngang: chọn ỉ = 8mm và bố trớ đều hết cốt đai với s 0mm

Bước 7: Bố trí cốt thép cho vách cứng

5.6.3 Kết quả tính toán thép vách

Kết quả tính toán cốt thép đầy đủ được trình bày ở Phụ lục.

THIẾT KẾ MÓNG