(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1

(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1(Đồ án tốt nghiệp) Chung cư Tân Tạo 1

TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Trong quá trình hội nhập và phát triển kinh tế của đất nước, đời sống của nhân dân ngày càng nâng cao Nhiều người có nhu cầu tìm kiếm nơi an cư trong môi trường trong lành, tiện nghi và có nhiều dịch vụ hỗ trợ, dẫn đến sự xuất hiện của các khu căn hộ cao cấp Nhiều công ty xây dựng đã phát triển các khu chung cư cao cấp nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt chất lượng cao của cư dân.

Tạo 1 là một công trình xây dựng thuộc dạng này

Với nhu cầu về nhà ở tăng cao và quỹ đất tại trung tâm thành phố ngày càng hạn chế, các dự án xây dựng chung cư cao tầng ở vùng ven trở thành giải pháp hợp lý và được khuyến khích đầu tư Những dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu nhà ở mà còn góp phần nâng cao diện mạo đô thị, nếu được tổ chức tốt và hài hòa với môi trường cảnh quan xung quanh.

Dự án xây dựng khu chung cư Tân Tạo 1 phù hợp với chính sách khuyến khích đầu tư của TP.HCM, góp phần đáp ứng nhu cầu nhà ở cấp bách của người dân Đồng thời, dự án thúc đẩy sự phát triển kinh tế và hoàn thiện hệ thống hạ tầng đô thị, đem lại lợi ích lâu dài cho cộng đồng và địa phương.

ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Địa chỉ : Quốc Lộ 1A, Phường Tân Tạo A, Quận Bình Tân, TP Hồ Chí Minh

+ Khu chung cư Tân tạo 1, nằm trong khu dân cư Bắc Lương Bèo, tọa lạc tại Phường

Tân Tạo A nằm ngay mặt tiền quốc lộ 1A, kết nối thuận tiện với các khu công nghiệp lớn như KCN Tân Tạo và KCN Pou Yen Vị trí đắc địa giúp dễ dàng di chuyển đến trung tâm Quận Bình Tân và Trung Tâm Đô Thị Mới Tây Sài Gòn Giao thông linh hoạt, là nơi lý tưởng để phát triển kinh doanh và an cư.

Gòn như Quốc lộ 1A, Đường Bà Hom, Đường số 7, Tỉnh lộ 10, Đường Kinh Dương

Vương (Hùng Vương nối dài) kết nối chung cư Tân Tạo 1 với Quận 6, Quận 12, Quận

Tân Phú, Quận Bình Tân và Huyện Bình Chánh

+ Chung cư Tân Tạo 1 sát chợ Bà Hom, gần trường tiểu học Bình Tân, Trường trung học

Ngôi sao, Siêu thị Coopmart, Siêu thị BigC An Lạc, Bệnh viện Quốc Ánh, Bệnh viện

+ Đảm bảo 15% diện tích cây xanh và hành lang xanh cách ly quốc lộ 1A cho bóng mát, không khí trong lành, môi trường và tiện ích khép kín

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 12

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.Mặt bằng và phân khu chức năng :

- Chung cư Tân tạo 1 gồm 17 tầng bao gồm : 1 tầng hầm, 15 tầng nổi và 1 tầng mái

- Công trình có diện tích 43x44m Chiều dài công trình 44m, chiều rộng công trình 43m

- Diện tích sàn xây dựng 1528m 2

- Được thiết kê gồm : 1 khối với 112 căn hộ

- Bao gồm 4 thang máy 3 thang bộ

- Tầng trệt bố trí thương mại – dịch vụ

- Lối đi lại, hành lang trong chung cư thoáng mát và thoải mái

Cốt cao độ 0,00m được xác định tại mặt trên sàn tầng hầm, đảm bảo tính chính xác trong thi công Cốt cao độ mặt đất hoàn thiện là 1,10m-, giúp xác định đúng vị trí xây dựng so với mặt đất tự nhiên Cốt cao độ mặt trên đáy sàn tầng hầm là 1,80m-, đảm bảo độ sâu phù hợp cho kết cấu công trình Cốt cao độ đỉnh công trình giúp xác định mức cao tối đa của tòa nhà, đảm bảo các yêu cầu về chiều cao và phong thủy.

- Công trình có dạng hình khối thẳng đứng Chiều cao công trình là 53.4m

- Mặt đứng công trình hài hòa với cảnh quan xung quanh

Công trình nổi bật với việc sử dụng vật liệu chính gồm đá Granite cao cấp, sơn nước bền đẹp, lam nhôm hiện đại, khung Inox trang trí sang trọng cùng kính an toàn cách âm cách nhiệt Các vật liệu này tạo nên không gian hài hòa, tao nhã và đạt tiêu chuẩn về an toàn cũng như tính thẩm mỹ cao.

- Hệ thông giao thông phương ngang trong công trình là hệ thống hành lang

Hệ thống giao thông phương đứng trong công trình bao gồm thang bộ và thang máy Thang bộ được bố trí gồm hai cầu thang ở hai bên công trình và một thang bộ trung tâm, tạo thuận tiện cho việc di chuyển nội bộ Trong khi đó, hệ thống thang máy gồm bốn thang máy được đặt tại vị trí trung tâm của công trình, giúp nâng cao khả năng tiếp cận và phục vụ nhu cầu di chuyển của người dùng một cách hiệu quả.

- Hệ thống thang máy được thiết kế thoải mái, thuận lợi và phù hợp với nhu cầu sử dụng trong công trình.

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

Hệ thống nhận điện bắt nguồn từ hệ thống điện chung của khu đô thị qua phòng máy điện Từ phòng máy điện, nguồn điện được phân phối đều khắp công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ, đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định và liên tục cho toàn bộ khu vực.

Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặt ở tầng hầm để phát cho công trình

Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực, sau đó dẫn vào bể chứa nước nằm ở tầng hầm và bể nước mái Hệ thống bơm tự động đảm bảo cung cấp nước liên tục, bơm nước đến từng phòng qua hệ thống gen chính đặt gần phòng phục vụ.

- Nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

Công trình có lợi thế không bị hạn chế nhiều bởi các công trình lân cận, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đón gió tự nhiên Hệ thống thông gió kết hợp giữa gió tự nhiên và các hệ thống gió nhân tạo nhờ máy điều hòa nhiệt độ giúp đảm bảo luồng không khí trong lành, tối ưu hóa hiệu quả thông gió và nâng cao sự thoải mái cho không gian kiến trúc.

- Giải pháp chiếu sáng cho công trình được tính riêng cho từng khu chức năng dựa vào độ rọi cần thiết và các yêu cầu về màu sắc

Phần lớn các khu vực sử dụng đèn huỳnh quang ánh sáng trắng và đèn compact tiết kiệm điện để tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng Nên hạn chế tối đa việc sử dụng đèn dây tóc nung nóng để tiết giảm tiêu thụ điện năng và bảo vệ môi trường Riêng khu vực ngoài trời, ưu tiên sử dụng đèn cao áp lalogen hoặc sodium loại chống thấm, đảm bảo độ bền cao và hiệu quả chiếu sáng vượt trội trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

- Công trình bê tông cốt thép bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt

- Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2

- Các tầng đều có đủ 3 cầu thang bộ để đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ

- Bên cạnh đó trên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy

- Công trình được sử dụng kim chống sét ở tầng mái và hệ thống dẫn sét truyền xuống đất

Trong các tầng của công trình đều có phòng thu gom rác để tập kết và quản lý rác thải hiệu quả Rác sau đó được chuyển về khu vực chứa rác ở dưới tầng hầm, tạo điều kiện thuận tiện cho công tác vận chuyển và xử lý Hệ thống phân loại và thu gom rác này đảm bảo sự sạch sẽ và an toàn cho toàn bộ tòa nhà Bộ phận xử lý rác sẽ có trách nhiệm đưa rác ra khỏi công trình, đảm bảo môi trường làm việc và sinh hoạt luôn sạch sẽ, không ô nhiễm.

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1.Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng :

Kết cấu chịu lực thẳng đứng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, quyết định phần lớn giải pháp kết cấu của toàn bộ công trình Trong các nhà cao tầng, kết cấu này đảm nhiệm chức năng chịu lực chính từ trọng lượng của toàn bộ công trình, đảm bảo sự ổn định và an toàn tuyệt đối cho tòa nhà Việc kết cấu chịu lực thẳng đứng được thiết kế vững chắc là yếu tố then chốt để phân bổ tải trọng hiệu quả, tránh các rủi ro về sụp đổ hoặc biến dạng cấu trúc Do đó, xác định đúng vai trò và thiết kế phù hợp của kết cấu chịu lực thẳng đứng rất quan trọng trong quá trình thi công và vận hành của nhà cao tầng.

Hệ khung cứng của công trình bao gồm dầm và sàn, có vai trò nâng đỡ các phần không chịu lực và tạo thành cấu trúc vững chắc Điều này đảm bảo sự ổn định của toàn bộ công trình, đồng thời giúp xây dựng không gian bên trong phù hợp với nhu cầu sử dụng.

+ Tiếp nhận tải trọng từ dầm, sàn để truyền xuống móng, xuống nền đất

+ Tiếp nhận tải trọng ngang tác dụng lên công trình (phân phối giữa các cột, vách và truyền xuống móng)

+ Giữ vai trò trong ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh

Các kết cấu bê tông cốt thép toàn khối phổ biến trong nhà cao tầng bao gồm hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung-vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp Việc lựa chọn hệ kết cấu phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và tải trọng ngang như động đất và gió.

Công trình chung cư Tân Tạo 1 sử dụng hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợp, kết hợp cùng với lõi cứng trung tâm để tăng cường khả năng chịu lực Lõi cứng được bố trí ở giữa công trình, cùng với các cột được đặt ở trung tâm và xung quanh để đảm bảo tính vững chắc Vách cứng được lắp đặt xung quanh tòa nhà nhằm tăng cường khả năng chịu lực và chống xoắn hiệu quả, đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình.

2.Hệ kết cấu chịu lực nằm ngang :

- Trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang (sàn, sàn dầm) có vai trò :

Tải trọng thẳng đứng trực tiếp tác động lên sàn bao gồm tải trọng bản thân sàn, người đi lại, hoạt động trên sàn và thiết bị đặt trên sàn Những tải trọng này đều được tiếp nhận và truyền qua các hệ chịu lực thẳng đứng nhằm chuyển xuống móng xây dựng và lớp đất nền bên dưới, đảm bảo sự vững chắc và an toàn cho cấu trúc đến mức tối ưu.

+ 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

- Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn đến đến sự làm việc không gian của kết cấu

Việc lựa chọn phương án sàn phù hợp đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình thi công xây dựng Để đảm bảo sự an toàn và hiệu quả, cần thực hiện phân tích chính xác về kết cấu của công trình, từ đó xác định phương án sàn tối ưu nhất Việc lựa chọn đúng phương án sàn không những giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ bền và tính khả thi của công trình.

- Ta xét các phương án sàn sau : a.Hệ sàn sườn :

- Cấu tạo : Gồm hệ dầm và bản sàn

+ Được sử dụng phổ biến với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn hơn, gây bất lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang Đồng thời, điều này khiến công trình không tối ưu về mặt tiết kiệm vật liệu, làm tăng chi phí thi công và vận hành.

+ Không tiết kiệm không gian sử dụng b.Hệ sàn ô cờ :

Hệ dầm vuông góc tạo thành các ô bản chắn ngang, giúp phân chia sàn thành các khu nhỏ có nhịp rộng phù hợp Khoảng cách giữa các dầm không quá 2m theo yêu cầu cấu tạo, đảm bảo độ vững chắc và ổn định của sàn nhà Cấu tạo này phù hợp với các công trình yêu cầu sự chắc chắn và khả năng chịu lực tốt của sàn.

Việc tránh sử dụng quá nhiều cột bên trong giúp tiết kiệm không gian sử dụng và tạo nên kiến trúc đẹp, hiện đại Thiết kế này phù hợp với các công trình yêu cầu cao về tính thẩm mỹ và diện tích lớn như hội trường, câu lạc bộ, mang lại không gian rộng rãi và thoáng đãng.

+ Không tiết kiệm, thi công phức tạp

Khi mặt bằng sàn quá rộng, cần bố trí thêm các dầm chính để đảm bảo độ chịu lực và ổn định của công trình Tuy nhiên, việc này dẫn đến hạn chế về chiều cao dầm chính, vì phải thiết kế dầm có chiều cao lớn để giảm độ võng, ảnh hưởng đến không gian nội thất Trong khi đó, hệ sàn không dầm mang lại lợi ích về tối ưu không gian và dễ thi công hơn, phù hợp với những công trình yêu cầu mặt bằng mở rộng và không chịu nhiều tải trọng lớn.

- Cấu tạo : Gồm các bản kê trực tiếp lên cột

+ Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

+ Tiết kiệm được không gian sử dụng

+ Dễ phân chia không gian

+ Dễ bố trí các hệ thống kỹ thuật điện nước…

+ Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa

+ Thi công nhanh, lắp đặt hệ thống cốt pha đơn giản

Trong phương án này, các cột không liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án sàn dầm Do đó, khả năng chịu lực theo phương ngang kém hơn, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, còn tải trọng đứng chủ yếu do cột chịu.

Sàn cần có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng, từ đó tăng khối lượng của sàn và nâng cao độ bền cấu kiện Trong khi đó, sàn không dầm ứng lực trước giúp giảm thiểu khối lượng cấu kiện, tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả thi công.

Phương án sàn không dầm ứng lực trước có những ưu điểm nổi bật, giúp khắc phục những hạn chế của phương án sàn không dầm truyền thống Ngoài các đặc điểm chung của sàn không dầm, phương án này còn mang lại hiệu quả vượt trội về khả năng chịu lực và thi công nhanh chóng Việc sử dụng sàn không dầm ứng lực trước còn giúp giảm thiểu khối lượng công trình và tiết kiệm chi phí xây dựng, đồng thời nâng cao tính linh hoạt trong thiết kế kiến trúc.

Giảm chiều dày sàn không chỉ giúp giảm khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác dụng lên công trình mà còn giảm tải trọng đứng truyền xuống móng, góp phần nâng cao độ bền và ổn định của kết cấu xây dựng.

+ Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thỏa mãn về yêu cầu sử dụng bình thường

Sơ đồ chịu lực của kết cấu trở nên tối ưu hơn nhờ việc bố trí cốt thép chịu lực phù hợp với biểu đồ mômen do tải trọng tĩnh gây ra Điều này giúp giảm lượng cốt thép cần thiết, tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả chịu lực của công trình Việc điều chỉnh cốt thép theo biểu đồ mômen không only làm tăng độ bền bỉ mà còn tiết kiệm vật liệu, đảm bảo tính kinh tế trong thiết kế kết cấu.

+ Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện nhiều khó khăn trong thi công

LỰA CHỌN VẬT LIỆU

- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng khá nhỏ, khả năng chống cháy tốt

- Vật liệu có tính biến dạng cao : Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

- Vật liệu có tính thoái biến thấp : Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại

- Vật liệu có tính liền khối cao : Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình

- Vật liệu có giá thành hợp lý

Nhà cao tầng thường chịu tải trọng lớn, do đó việc sử dụng các vật liệu nhẹ giúp giảm đáng kể tải trọng công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính gây ra.

Trong điều kiện hiện nay của nước ta, vật liệu bê tông cường độ cao (BTCT) và thép là những vật liệu phổ biến được các nhà thiết kế lựa chọn hàng đầu cho kết cấu nhà cao tầng Bê tông là vật liệu xây dựng chủ yếu, cung cấp độ bền và khả năng chịu lực cần thiết để đảm bảo sự an toàn và vững chắc cho các công trình cao tầng.

- Công trình được sử dụng bê tông Bê tông B30 với các chỉ tiêu như sau :

+ Cấp độ bền của bê tông khi chịu nén : R b 17(Mpa)

+ Cấp độ bền của bê tông khi chịu kéo: R bt 1.2(Mpa)

+ Hệ số làm việc của bê tông :  b 1

+ Mô đun đàn hồi : E b 32.5(Mpa) b.Cốt thép :

- Công trình được sử dụng thép gân CB400V    10 và thép trơn CB240T    10 

+ Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc : R s 350(Mpa)

+ Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên) : R s w 280(Mpa)

+ Cường độ chịu nén của cốt thép : R sc 350(Mpa)

+ Hệ số làm việc của cốt thép :  s 1

+ Mô đun đàn hồi : E s 200000(Mpa)

+ Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc : R s 210(Mpa)

+ Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên) : R s w 170(Mpa)

+ Cường độ chịu nén của cốt thép : R sc 210(Mpa)

+ Hệ số làm việc của cốt thép :  s 1

+ Mô đun đàn hồi : E s 200000(Mpa)

HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH

- Mặt bằng công trình chung cư Tân Tạo 1 có hình dạng đơn giản, có tích chất đối xứng cao

- Công trình được bố trí các vách cứng xung quanh lõi cứng nên khả năng chịu tải trọng ngang và tính chống xoắn của công trình tốt

- Đối với nhà cao tầng có mặt bằng chử nhật thì tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng phải thỏa mãn điều kiện : Theo “TCXD 198-1997”

B  với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 7

B  với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 8 và 9

+ Công trình chung cư Tân Tạo 1 được thiết kế với động đất cấp 6

- Đối với nhà có mặt bằng gồm phần chính và các cánh nhỏ thì tỉ số giữa chiều dài và bề rộng cánh phải thỏa mãn điều kiện :

+ l 2 b  với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 7

+ l 1, 5 b  với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 8 và 9

+ Công trình chung cư Tân Tạo 1 được thiết kế với động đất cấp kháng chấn 6

- Hình dáng công trình theo phương đứng đồng đều nhau, mặt bằng các tầng bố trí không thay đổi nhiều

- Không thay đổi trọng tâm cũng như tâm cứng của nhà trên các tầng

- Không mở rộng các tầng trên và tránh được phần nhô ra cục bộ

Tỉ số giữa độ cao và bề rộng của ngôi nhà, còn gọi là độ cao tương đối, cần nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình Theo quy định trong "TCXD 198-1997", giá trị giới hạn của tỉ số chiều cao và bề rộng đối với kết cấu khung – vách thuộc cấp kháng chấn 7 trở lên phải được tuân thủ nghiêm ngặt Việc giữ đúng tỉ lệ này giúp nâng cao khả năng chịu lực của ngôi nhà, giảm thiểu rủi ro về cấu trúc trong các điều kiện chịu tác động khác nhau.

CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

1.Chọn sơ bộ chiều dày sàn :

- Đặt h b là chiều dày bản Chọn h b theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công Ngoài ra cũng cần h b h min theo điều kiện sử dụng

- Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 (điều 8.2.2) quy định :

+ h min 40mm đối với sàn mái

+ h min 50mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng

+ h min 60mm đối với sàn của nhà sản xuất

+ h min 70mmđối với bản làm từ bê tông nhẹ

- Để thuận tiện cho thi công thì h b nên chọn là bội số của 10 mm

Quan niệm về tính chất của sàn cho rằng sàn là một kết cấu cố định tuyệt đối trong mặt phẳng ngang, không bị rung động hay dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Điều này đảm bảo rằng chuyển vị tại mọi điểm trên sàn đều giống nhau dưới tác động của tải trọng ngang, giúp nâng cao độ vững chắc và ổn định của công trình.

- Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng Có thể chọn chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức :

- Với bản chịu uốn 1 phương có liên kết 2 cạnh song song lấy m30 35

- Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương m40 50 và l t là nhịp theo phương cạnh ngắn

- Chọn ô bản 2 phương có phương cạnh ngắn lớn nhất 3(5000 6000S  mm)để tính

- Chọn ô bản 1 phương có phương cạnh ngắn lớn nhất 1(4000 8000S  mm)để tính

- Vậy chọn bản sàn có chiều dày h b 120(mm)

- Chọn chiều dày bản sàn tầng hầm h b 250(mm)

2.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm :

- Dựa vào cuốn “ Sổ tay thực hành kết cấu công trình ” Trang 151 ta có :

KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM

Loại dầm Nhịp L (m) Chiều cao h

Chiều rộng b Một nhịp Nhiều nhịp

- Chọn nhịp của dầm chính để tính L=9 m

- Từ đó ta chọn được kích thước sơ bộ dầm chính – dầm phụ như sau :

3.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột :

- Hình dáng tiết diện cột thường là chữ nhật, vuông, tròn Cùng có thể gặp cột có tiết diện chữ T, chữ I hoặc vòng khuyên

- Việc chọn hình dáng, kích thước tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công

Về kiến trúc, yêu cầu gồm cả yếu tố thẩm mỹ và sử dụng không gian hợp lý Các nhà thiết kế xác định hình dáng và kích thước tối đa, tối thiểu có thể chấp nhận, để đảm bảo phù hợp với công trình Quá trình này thường xuyên được thảo luận với các kiến trúc sư kết cấu nhằm lựa chọn phương án sơ bộ tối ưu phù hợp với các tiêu chí đề ra.

- Về kết cấu, kích thước tiết diện cột cần đảm bảo độ bền và độ ổn định

Trong thi công, việc chọn kích thước tiết diện cột đóng vai trò quan trọng để thuận tiện cho quá trình làm và lắp dựng ván khuôn, cũng như đặt cốt thép và đổ bê tông Theo yêu cầu kỹ thuật, kích thước tiết diện nên được chọn là bội số của 2, 5 hoặc 10 cm để đảm bảo tính chính xác, dễ thi công và tối ưu hóa quá trình xây dựng.

- Việc chọn kích thước sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ bền theo kinh nghiệm thiết kế hoặc bằng công thức gần đúng

- Theo công thức (1 – 3) trang 20 sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS.TS

Nguyễn Đình Cống, tiết diện cột A 0 được xác định theo công thức :

+ R b - Cường độ tính toán về nén của bê tông

+ N - Lực nén, được tính toán bằng công thức như sau : N m qF s s

+ F s - Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

+ m s - Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn (q) bao gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng của dầm, tường và cột được phân bố đều trên sàn Giá trị của q được xác định dựa trên kinh nghiệm thiết kế, đảm bảo tính chính xác và an toàn trong kiểm toán công trình Việc tính toán tải trọng này là bước quan trọng trong quá trình thiết kế để đảm bảo kết cấu vững chắc và phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật.

+ Với nhà có bề dày sàn là bé (10 14cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích thước của dầm và cột thuộc loại bé q 1 1, 4( /T m 2 )

+ Với nhà có bề dày sàn nhà trung bình (15 20cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn) tường, dầm, cột là trung bình hoặc lớn q1, 5 1,8( / T m 2 )

+ Với nhà có bề dày sàn khá lớn ( 25cm ), cột và dầm đều lớn thì qcó thể lên đến

Hệ số k_t phản ánh ảnh hưởng của các yếu tố khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột Khi mômen uốn ảnh hưởng lớn và cột có độ mảnh cao, hệ số k_t thường được lấy trong khoảng từ 1,3 đến 1,5 Ngược lại, nếu ảnh hưởng của mômen là nhỏ, hệ số k_t thường khoảng từ 1,1 đến 1,2, dựa trên phân tích và kinh nghiệm của người thiết kế, đảm bảo tính chính xác trong thiết kế kết cấu cột.

Tên tầng Diện tích truyền tải Tải trọng sơ bộ Lực dọc P

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

4.Chọn sơ bộ kích thước tiết diên vách :

- Kích thước vách được chọn và bố trí chịu được tải trọng công trình và đặc biệt chịu tải trọng ngang do gió, động đất…

- Kích thước tiết diện vách cứng :

5.Chọn sơ bộ kích thước cầu thang máy, cầu thang bộ : a.Kích thước sơ bộ cầu thang máy :

- Kích thước thang máy được chọn theo Catalogue phù hợp với diện tích hố thang b.Kích thước sơ bộ cầu thang bộ :

- Cầu thang điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản

- Vế 1 gồm 10 bậc thang với kích thước : h150mm ; b320mm

- Góc nghiêng của cầu thang : 150 0 tan 0, 47 25,11

- Chọn chiều dày bản thang :

+ Xem bản thang làm việc giống sàn một phương, ta có L=5,2 m

TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, phương pháp tính toán công trình đã có những bước tiến đáng kể Các xu hướng đặc thù hóa và đơn giản hóa các trường hợp riêng lẻ đã dần nhường chỗ cho xu hướng tổng quát hóa, giúp tăng tính linh hoạt và ứng dụng rộng rãi hơn Đồng thời, khối lượng tính toán số học không còn là trở ngại lớn, nhờ khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng của công nghệ máy tính Các phương pháp mới sử dụng sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có khả năng xem xét các yếu tố phức tạp của kết cấu và các mối quan hệ phụ thuộc đa dạng trong không gian, nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các phân tích kỹ thuật.

Trong xây dựng nhà cao tầng, việc áp dụng công nghệ mới vào tính toán kết cấu đóng vai trò quan trọng để nâng cao độ chính xác của mô hình không gian Công nghệ tiên tiến giúp phản ánh chính xác hơn quá trình làm việc của công trình, từ đó tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo an toàn, bền vững cho công trình cao tầng.

2.Các giả thuyết dùng tính toán nhà cao tầng :

Sàn là kết cấu cứng tuyệt đối trong mặt phẳng của nó, chủ yếu liên kết với các phần tử cột và vách cứng ở cao trình sàn để đảm bảo khả năng chịu lực ổn định Trong thiết kế, biến dạng cong của sàn ngoài mặt phẳng thường không được tính toán, vì thực tế sàn không chịu biến dạng cong Đồng thời, tác động của độ cứng uốn của sàn tầng này đến các tầng sàn kế bên thường bị bỏ qua nhằm đơn giản hóa phân tích kết cấu.

- Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang như nhau

- Các cột và vách cứng đều được ngàm ở chân cột và chân vách cứng ngay mặt đài móng

Khi tải trọng ngang tác dụng, lực này sẽ được truyền vào công trình dưới dạng lực phân bố trên các sàn nhà, tập trung tại vị trí tâm cứng của từng tầng Nhờ có hệ thống sàn, các lực này sẽ truyền sang các sàn khác và sau đó phân phối到 các vách chịu lực, đảm bảo tính ổn định và an toàn cho toàn bộ cấu trúc công trình.

- Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

3.Phương pháp tính toán xác định nội lực :

- Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện qua ba mô hình sau :

Mô hình liên tục thuần túy tập trung vào việc giải trực tiếp các phương trình vi phân bậc cao, dựa trên lý thuyết vỏ và xem toàn bộ hệ chịu lực như hệ chịu lực siêu tĩnh Tuy nhiên, mô hình này gặp hạn chế khi áp dụng cho các hệ có nhiều ẩn, vì không thể giải quyết được các hệ phức tạp đó Đây chính là giới hạn của mô hình liên tục thuần túy trong phân tích cấu trúc và kỹ thuật chịu lực.

Mô hình rời rạc, hay còn gọi là phương pháp phần tử hữu hạn, là kỹ thuật phân tách toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng thành các phần nhỏ hơn để dễ dàng phân tích Quá trình rời rạc hóa này tập trung vào việc xác lập các liên kết chính xác về lực và chuyển vị tại các điểm liên kết, đảm bảo tính tương thích và chính xác của mô hình Phương pháp này giúp đánh giá và dự đoán chính xác hơn về khả năng chịu lực của toàn bộ hệ cấu trúc, từ đó hỗ trợ trong quá trình thiết kế và kiểm tra độ bền của công trình.

Khi sử dụng mô hình này kết hợp với phần mềm máy tính, chúng ta có thể giải quyết mọi bài toán kết cấu một cách hiệu quả Hiện nay, các phần mềm như Etabs, Sap, Safe và Staad đang hỗ trợ đắc lực cho công việc phân tích và thiết kế kết cấu, nâng cao độ chính xác và năng suất trong các dự án xây dựng.

Mô hình rời rạc – liên tục (Phương pháp siêu khối) xem các hệ chịu lực như rời rạc nhưng liên kết chúng qua các liên kết trượt để phân bố liên tục theo chiều cao Phương pháp này chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân, giúp giải các ma trận và xác định nội lực một cách chính xác.

- Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định và động lực

- Các bộ phận kết cấu được tính toán theo trạng thái thứ nhất (TTGH1)

- Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới tính toán theo trạng thái giới hạn hai (TTGH2)

Trong thiết kế nhà cao tầng, tính ổn định tổng thể công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng và cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn Khác với nhà thấp tầng, việc kiểm tra và đảm bảo sự vững chắc của kết cấu là yếu tố then chốt trong xây dựng các công trình cao tầng.

TÍNH DAO ĐỘNG CÔNG TRÌNH

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Xem công trình là một thanh công xôn có hữu hạn khối lượng tập trung

Xét hệ một thanh công xôn có n điểm tập trung khối lượng lần lượt là M, M2, …, Mn

Phương trình vi phân tổng quát dao động của hệ khi bỏ qua khối lượng thanh :

+       M , C , K là ma trận khối lượng, ma trận cản, ma trận độ cứng của hệ

U U U là véctơ gia tốc, vận tốc và dịch chuyển của những tọa độ xác định bậc tự do của hệ

+ W ( ) '  là véctơ lực kích động đặt tại các tọa độ tương ứng

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

 là ma trận khối lượng

 là ma trận độ cứng

 là nghịch đảo chuyển vị tại điểm j do lực đơn vị đặt tại điểm i gây ra

- Điều kiện tồn tại dao động là y0, suy ra K 2 M 0

- Viết dưới dạng phương trình đặc trưng :

+ M j là khối lượng tập trung ở điểm thứ j

+  ij là chuyển vị tại điểm j do lực đơn vị đặt tại điểm i gây ra

+  i là tần số của vòng dao động riêng

Việc giải phương trình đặc trưng giúp xác định n giá trị thực dương của  và các chu kỳ dao động riêng cùng dạng dao động riêng của hệ Tuy nhiên, quá trình lập và giải phương trình đặc trưng đòi hỏi nhiều công sức do khối lượng tính toán lớn Có hai phương pháp chính để xác định chu kỳ và dạng dao động riêng: sử dụng máy tính điện tử hoặc áp dụng công thức thực nghiệm gần đúng Trong đồ án, sinh viên thường dùng phần mềm ETABS 9.7 để xác định các đặc trưng động học của công trình một cách hiệu quả.

KHAI BÁO TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH

- Tải trọng tác dụng lên công trình gồm những tải trọng cơ bản sau :

+ Tải trọng khác (mưa, tuyết, nước, nhiệt độ …)

Trong bài viết, chúng tôi chỉ xem xét các loại tải trọng như tải trọng tĩnh, hoạt tải, gió và động đất để phân tích cấu kiện, trong khi trọng lượng bản thân cấu kiện không cần phải tính toán thủ công vì phần mềm ETABS đã tự động khai báo và xử lý.

1.Khai báo tải trọng tĩnh tải :

Bảng 1: Tải trọng các lớp cấu tạo điển hình

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày

Tải tọng tính toán mm kN/m³ (kN/m²) (kN/m²)

Tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải trung bình n = 1.2 1.35 1.2 1.62

Bảng 2: Tải trọng các lớp cấu tạo tầng mái

Bảng 3: Tải trọng các lớp cấu tạo nhà vệ sinh

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày Trọng lượng riêng

2 Lớp vữa lót tạo dốc 40 18 0.72 1.3 0.94

Bảng 4: Tải trọng các lớp cấu tạo tầng thượng

2 Lớp vữa lót tạo dốc 40 18 0.72 1.3 0.94

Bảng 5: Tải trọng tường kN/m2 h tương (m) kN/m

2.Khai báo tải trọng hoạt tải :

Chức năng các phòng của công trình

Hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn

Hoạt tải dài hạn tiêu chuẩn

Hoạt tải ngắn hạn tiêu chuẩn

Hoạt tải toàn phần tính toán kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2 n kN/m 2

Sảnh, hành lang, cầu thang 3 1 2 1.2 3.6

Văn phòng, phòng ngủ, phòng khách, phòng ăn, vệ sinh 1.5 0.3 1.2 1.3 1.95

KHẢO SÁT CÁC DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG

Các kết cấu chịu lực của công trình được mô hình hóa dưới dạng không gian 3 chiều, sử dụng các phần tử khung (frame) cho cột, dầm và phần tử tấm vỏ (shell) cho sàn và vách cứng, đảm bảo tính chính xác trong phân tích cấu trúc Phần mềm đã tiến hành tính toán khảo sát chu kỳ dao động và dạng dao động cho 12 mode dao động đầu tiên, giúp xác định các đặc tính động lực của công trình Trong quá trình phân tích, ta nhận thấy có 3 dạng dao động cơ bản, góp phần vào việc đánh giá hiệu quả chịu lực và an toàn của kết cấu Các phương pháp mô hình hóa này giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao khả năng chống chịu với các tác động từ môi trường và động đất.

Khối lượng tập trung được khai báo khi phân tích dao động theo TCVN 229-1999 là

100% tĩnh tải và 50% hoạt tải

Công trình có khai báo cả tải trọng gió động và động đất nên chọn số dao động cần xét cho phù hợp với điều kiện đang xét :

+ Theo gió động số chu kì đầu tiên cần phải xét đến thõa mãn f s  f L 1,3 f s  1

+ Theo động đất số chu kì đầu tiên cần xét đến k3 n 3 1712.37 Chọn

12 k  (với n là số tầng của công trình)

- Vậy khảo sát hình dáng dao động của 17 mode theo kết quả phân tích từ phần mềm

1.Mô hình các mode dao động :

Hình 2 : Hình dạng công trình

2.Nhận xét các mode dao động :

Sau khi xuất kết quả dao động từ Etabs, chúng ta tiến hành kiểm tra Mode dao động của công trình Trong đó, Mode 1 đóng vai trò vô cùng quan trọng vì nó là chế độ dao động đầu tiên và chính yếu nhất ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của công trình Việc phân tích Mode 1 giúp xác định các yếu tố nguy hiểm và đảm bảo công trình đạt tiêu chuẩn an toàn chịu lực.

- Qua Etabs ta xuất ra được 17 Mode dao động của công trình :

Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ

- Ta được chu kì đầu tiên của công trình T 1 1,792(s) và dao động theo phương Y

Story Diaphragm Mode UX UY UZ RX RY RZ

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ

- Nội dung phần tính toán tải trọng gió bao gồm :

- Tính toán thành phần động và tĩnh của tải trọng gió tác động lên mỗi khối cao tầng

- Phần tĩnh luôn kể đến với mọi công trình nhà cao tầng

- Phần động được kể đến với nhà cao tầng cao trên 40 m

1.Thành phần tĩnh của tải trọng gió :

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió W j ở độ cao z so với mốc chuẩn xác định theo công thức :

+ W 0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình ở Bình Tân, TPHCM, thuộc vùng

II-A, địa hình loại B (tra bảng TCVN 2737-1995) ta được W 0 83(kg m/ 2 ) + k : Hệ số tính đến sự thay đổi gió theo độ cao (tra bảng 5 TCVN 2737-1995)

+ c : Hệ số khí động phía đón gió và hút gió c don  0,8 và c hut  0, 6

Gió được tính toán theo các phương W_tt = γ · W · Σ (S_j · β), trong đó hệ số γ = 1, 2 thể hiện mức độ ảnh hưởng của gió Diện tích đón gió của phần công trình j được ký hiệu là S_j, giúp xác định tác động của gió lên từng phần của cấu trúc Hệ số β = 1 dùng để điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng dự kiến 50 năm, đảm bảo tính chính xác và an toàn cho kết cấu trong suốt quá trình sử dụng.

Kích thước của công trình :

+ Chiều dài mặt đón gió D44( )m

+ Chiều rộng mặt đón gió L43( )m

+ Chiều cao công trình H53, 4( )m tính từ mặt ngàm của công trình.

GIÓ TĨNH NHÀ CAO TẦNG

Số tầng hi(m) z(m) k c W0(kN/m2) Wj(kN/m2) Wtt(kN/m2) Sj(m2) Wtt(kN) Sj(m2) Wtt(kN)

- Gió tĩnh sau khi tính được thì sẽ được gắn vào tâm hình học của công trình.

Tọa độ tâm hình học của công trình :

TỌA ĐỘ TÂM HÌNH HỌC

Số tầng X-Ord Y-Ord Tầng mái 21.992 21.48 Tầng 13 21.862 21.48 Tầng 12 21.84 21.476 Tầng 11 21.831 21.474 Tầng 10 21.826 21.473 Tầng 9 21.823 21.473 Tầng 8 21.821 21.472 Tầng 7 21.82 21.472 Tầng 6 21.819 21.472 Tầng 5 21.819 21.472 Tầng 4 21.818 21.472 Tầng 3 21.818 21.472 Tầng 2 21.818 21.472 Tầng trệt 21.818 21.472 Tầng hầm 21.818 21.472

2.Thành phần động của tải trọng gió :

Tải trọng gió gồm hai thành phần chính là thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị cùng phương tính toán của thành phần tĩnh tải trọng gió được xác định dựa trên các quy định và điều khoản ghi rõ trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995.

Thành phần động của tải trọng gió được tính toán dựa trên tiêu chuẩn TCXD 229-1999, đảm bảo độ chính xác và phù hợp với các quy định kỹ thuật Để xác định thành phần động của tải trọng gió, phương pháp tính theo các phương tương ứng với phương của thành phần tĩnh của tải trọng gió được áp dụng, giúp đảm bảo tính toàn diện và chính xác cho công trình xây dựng.

Thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình gây ra bởi xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được xác định dựa trên thành phần tĩnh của tải trọng gió và các hệ số điều chỉnh nhằm phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió cùng lực quán tính của công trình.

Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió bao gồm xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình do thành phần động này gây ra Quá trình này giúp đánh giá chính xác tác động của gió đối với cấu trúc, đặc biệt là trong các dạng dao động khác nhau Việc tính toán chính xác thành phần động và phản ứng của công trình đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo độ bền vững và an toàn của công trình dưới tác động của gió mạnh.

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 41 a.Trình tự tính toán thành phần động của tải trọng gió :

- Sơ đồ tính toán được chọn 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 các điểm tập trung khối lượng được đặt phù hợp với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang như sàn nhà, mặt bằng bố trí giằng ngang hoặc sàn thao tác Điều này giúp tối ưu hóa phân bổ lực và nâng cao tính ổn định của công trình Ngoài ra, các điểm này còn phù hợp với trọng tâm của các kết cấu và thiết bị cố định, đảm bảo sự cân bằng và an toàn toàn diện cho công trình.

Độ cứng của thanh công xôn được xác định dựa trên độ cứng tương đương của công trình để đảm bảo tính chính xác trong phân tích cấu trúc Độ cứng này được tính toán sao cho chuyển dịch tại đỉnh công trình và đỉnh của thanh công xôn cùng một lực ngang, giúp đảm bảo tính đồng bộ trong cấu trúc Ngoài ra, việc xác định thành phần động của tải trọng gió đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế, nhằm đảm bảo công trình chịu được các tác động khí động học một cách an toàn và hiệu quả.

Tùy mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động học của tải trọng gió, thành phần động của tải trọng gió thường chỉ cần xem xét tác động của thành phần xung của vận tốc gió, đặc biệt là khi so sánh với lực quán tính của công trình Mức độ nhạy cảm này được đánh giá dựa trên mối quan hệ giữa các tần số dao động riêng của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số giới hạn.

- Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L ứng với vùng II và độ giảm loga của  0,3 ứng với công trình bê tông cốt thép f L 1,3(Hz)

Dựa trên bảng giá trị của Etabs, ta thấy tần số riêng của công trình là f₁ = 0,554 Hz, nhỏ hơn tần số chụm của sóng gió là fL = 1,3 Hz, cho thấy ngay cả khi xét đến tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính, công trình vẫn nằm trong miền dao động riêng Do đó, cần xem xét số dao động riêng của công trình để đảm bảo an toàn và phù hợp theo các quy chuẩn kỹ thuật Số dao động riêng cần thiết phải thỏa mãn bất đẳng thức liên quan nhằm đảm bảo tính ổn định của kết cấu trước các tác động môi trường và tải trọng động.

1 s L s f  f  f  thì chỉ cần tính thành phần động của tải trọng gió với s dạng dao động đầu tiên

- Vậy số Mode dao động cần xét là :

- Xét 3 Mode dao động đầu tiên f 1 0,558036;f 2 0,583431; f 3 0, 669792ta nhận thấy

Mode 1 công trình dao động theo phương Y, Mode 2 công trình dao động xoắn, Mode 3 công trình dao động theo phương X Gió động gây ra nhiều đối với công trình dao động theo một phương và ảnh hưởng ít đối với công trình chịu xoắn Vì vậy ta chỉ cần xét đến

- Gió động được tính Mode 1 có f 1 0, 558(Hz) công trình dao động theo phương Y Mode

3 có f 3 0, 6628(Hz) công trình dao động theo phương X

Giá trị thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức :

Trong đó : W p ji ( ) : Giá trị thành phần động tiêu chuẩn

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

 i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số  i và độ giảm loga của dao động :

Trong đó :  : Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2

W : Giá trị áp lực gió 0 W 0 83(kg m/ 2 )830(N m/ 2 ) f i : tần số dao động riên thứ i

Xác định hệ số tương quan không gian  áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình

+ Hệ số tương quan không gian  được xác định từ kết quả nội suy Bảng 4 trong TCXD

229-1999 qua các tham số và 

Xác định các tham số và theo bề mặt tính toán của công trình

Mặt phẳng tính toán zOx D H zOy 0.4L H xOy D L

Trong đó kích thước của công trình :

+ Chiều dài mặt đón gió D44( )m

+ Chiều rộng mặt đón gió L43( )m

+ Chiều cao công trình H53, 4( )m tính từ mặt ngàm của công trình

+ Hệ số động lực  được xác định thông qua nội suy từ giá trị :

- y ji : Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i được xác định theo công thức :

* * * * sin sinh ( os os ) ji i j i j i j i j y       B c   c   Với 3 dạng đầu tiên ta có :  1 1,1875; 2 4, 694; 3 7,86

Với h j là khoảng cách từ điểm đặt khối lượng thứ j đến mặt móng của công trình

-  i : Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi như là không đổi :

Trong đó : W Fj là giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình W Fj M j   i S j

S j : diện tích đón gió của phần j của công trình

 i : Hệ số áp lực động nội suy Bảng 4 trong TCXD 229-1999

- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng hoặc áp lực gió được xác định theo công thức W tt W p ji ( ) 

Trong đó :  là hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2

 1là hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng 50 năm

Khối lượng từng tầng và tọa độ tâm khối lượng :

Số tầng Diaphragm MassX MassY XCM YCM

Gió động tác dụng lên công trình khi công trình dao động theo phương Y f1 dao động theo phương Y f1(Hz) W0 Mj i i yji Sj i Wp(ji)(T) Wtt(T)

Gió động tác dụng lên công trình khi công trình dao động theo phương X f3 dao động theo phương X f1(Hz) W0 Mj i i yji Sj i Wp(ji)(T) Wtt(T)

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT

Động đất là hiện tượng vật lý phức tạp thể hiện sự chuyển động hỗn loạn của vỏ trái đất, với phương hướng và cường độ thay đổi theo thời gian Đây là một hiện tượng bất ngờ và thường diễn ra trong thời gian ngắn, gây ra dao động mạnh nền đất do sự giải phóng năng lượng đột ngột từ lớp vỏ trái đất.

Trung tâm của chuyển động địa chấn, còn gọi là chấn tiêu, là điểm trung tâm nơi năng lượng địa chấn phát sinh mạnh mẽ nhất Hình chiếu của chấn tiêu lên bề mặt Trái Đất chính là chấn tâm, xác định vị trí chính xác của trận động đất Chấn tiêu đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và dự đoán các hiện tượng địa chấn, giúp định vị tâm chấn và hiểu rõ nguồn gốc của các trận động đất.

Động đất ảnh hưởng đến công trình xây dựng thông qua sự chuyển động kéo theo của công trình khi mặt đất hỗn loạn trong quá trình rung động Khi công trình chuyển động do động đất, các lực quán tính phát sinh, gọi là lực động đất, gây ra các phản ứng năng động như chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất và biến dạng Những phản ứng này phản ánh các tác động của động đất lên kết cấu, ảnh hưởng đến độ an toàn và tính bền vững của công trình xây dựng.

Việc đánh giá chính xác phản ứng của công trình dưới tác dụng của động đất là một nhiệm vụ vô cùng khó khăn và phức tạp do có nhiều yếu tố ảnh hưởng, trong đó có các yếu tố như độ sâu chấn tiêu H, tiêu cự Δ, tâm cự D, loại vật liệu xây dựng, hình dáng và cấu tạo của công trình, sự phân bố khối lượng, trình độ thi công cùng các yếu tố ngẫu nhiên khác.

Chuyển động của động đất gây ra các dạng chuyển động trên mặt đất như chuyển động trượt ngang, trượt nghiêng, tách giãn và hút chìm Những hình thức này góp phần làm biến đổi địa hình và gây thiệt hại cho các công trình xây dựng, và hiểu rõ các loại chuyển động động đất giúp nâng cao khả năng dự báo và ứng phó hiệu quả hơn.

Kết cấu trong vùng động đất phải được thiết kế và thi công sao cho thỏa mãn những yêu cầu :

Kết cấu cần được thiết kế và thi công đảm bảo khả năng chịu đựng tác động của động đất mà không gây sụp đổ cục bộ hoặc toàn bộ công trình Đồng thời, kết cấu phải duy trì tính toàn vẹn sau động đất và còn khả năng chịu tải trọng, đảm bảo an toàn tối đa cho công trình và cư dân.

Công trình xây dựng cần được thiết kế và thi công nhằm chống chịu tác động của động đất với xác suất cao hơn so với động đất thiết kế, nhằm hạn chế hư hỏng và giảm thiểu các hạn chế trong quá trình sử dụng Việc này giúp tránh các chi phí sửa chữa lớn gây ra do thiệt hại, vượt xa giá trị của kết cấu ban đầu.

2 Tính toán kết cấu chịu tác động của động đất :

Phương pháp tính toán động đất được thực hiện theo tiêu chuẩn "TCXD 375-2006 Thiết kế công trình chịu động đất" nhằm đảm bảo khả năng chịu lực và độ bền của công trình trước các tác động của động đất Độ quan trọng của công trình được xem xét kỹ lưỡng, đặc biệt đối với dự án "Chung cư Tân Tạo 1" được xây dựng trên địa bàn có khả năng chịu tác động của các cơn địa chấn Việc tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia giúp đảm bảo an toàn cho cư dân và tăng tính ổn định của công trình trong trường hợp xảy ra động đất.

Quận Tân Bình là một khu vực có chung cư có tính an toàn cao, đóng vai trò quan trọng trong thành phố Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, các công trình xây dựng phải có thiết kế phù hợp và an toàn Trong những năm gần đây, động đất trở thành vấn đề được quan tâm hàng đầu trong thiết kế chung cư cao tầng, bởi những hậu quả nghiêm trọng mà thiên tai này có thể gây ra Do đó, việc thiết kế chống động đất cho “Chung cư Tân Tạo 1” là vô cùng cần thiết để đảm bảo an toàn cho cư dân và giữ vững tính bền vững của dự án.

Tính toán động đất tác dụng lên công trình có hai phương pháp phổ biến theo “TCXD

375-2006” : Phương pháp phân tích lực tĩnh ngang tương đương và Phương pháp phân tích phổ phản ứng của dao động a.Xác định a gR :

Nguy cơ động đất được đánh giá dựa trên đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR trên nền loại A, được xác định từ bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam trong Phụ lục 1 của “TCXD 375-2006” Tham số này giúp xác định mức độ rủi ro động đất đối với các khu vực khác nhau tại Việt Nam, góp phần xây dựng các giải pháp phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại do động đất gây ra.

Dự án xây dựng nằm tại Quận Bình Tân, TP.HCM, nhưng theo Phụ lục 1 “TCXD 375-2006”, không có dữ liệu về gia tốc nền của khu vực này Quận Bình Tân được thành lập sau khi tách ra từ Huyện Bình Chánh cũ, dựa trên Nghị định 130/2003/NĐ-CP ngày 05/11/2003, góp phần mở rộng và phát triển đô thị của TP.HCM.

- Vì vậy ta có thể lấy gia tốc nền của Quận Bình Tân bằng gia tốc nền Huyện Bình Chánh

0, 0589 a gR  g b.Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động của động đất :

- Có 7 loại đất nền phân loại theo tiêu chuẩn “TCXD 375-2006”

- Qua bảng số liệu địa chất của công trình ta nhận thấy công trình có nền đất loại D

- Từ loại đất nền loại D ta tra bảng chọn được các giá trị tham số :

S T  s T  s T  s c.Mức độ và hệ số tầm quan trọng :

- Công trình thuộc công trình nhà cao tầng có số tầng là 15 tầng nên theo “TCXD 375-

2006” công trình có mức độ quan trọng loại II, nên hệ số tầm quan trọng lúc này được lấy

  d.Xác định gia tốc đỉnh nền đất thiết kế :

- Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế a g ứng với trạng thái giới hạn cực hạn xác định như sau :

Theo quy định tại "TCXD 375-2006", động đất loại yếu với cường độ từ 0,04g đến 0,0589g, do đó, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ phù hợp Đặc biệt, cần xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép để đảm bảo khả năng chống chịu và an toàn trong điều kiện động đất yếu Việc tính toán chính xác hệ số này giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu rủi ro cho công trình xây dựng.

- Hệ hỗn hợp khung – vách BTCT thì lấy q3,9 cho nhà nhiều tầng, khung nhiều nhịp

3.Phương pháp phân tích phổ phản ứng của dao động :

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp động lực học kết cấu, sử dụng phổ phản ứng động lực của tất cả các dạng dao động ảnh hưởng đến phản ứng tổng thể của kết cấu Phổ phản ứng của các dạng dao động được xác định dựa trên tọa độ của các đường cong phổ phản ứng phù hợp với các dao động chu kỳ riêng tương ứng Phương pháp này thích hợp để áp dụng khi xác định các phản ứng kết cấu dưới tác động của nhiều dạng dao động khác nhau, đảm bảo độ chính xác trong phân tích động lực học kết cấu.

Phương pháp phân tích phổ phản ứng là kỹ thuật có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà có chu kỳ cơ bản đầu tiên T ≤ 4 giây Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc xác định các dạng dao động cần xét đến để đảm bảo tính chính xác của phân tích Số lượng dạng dao động cần xem xét trong phương pháp phổ phản ứng đảm bảo khả năng đánh giá toàn diện các phản ứng của hệ thống dưới các tác nhân khác nhau.

Trong quá trình phân tích phản ứng của công trình, cần xem xét phản ứng của tất cả các dao động góp phần quan trọng để đảm bảo phản ứng tổng thể chính xác Điều này có thể đạt được khi thỏa mãn một trong hai điều kiện chính, giúp đảm bảo tính toàn diện và chính xác trong dự đoán hành vi của kết cấu.

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

+ Tất cả các Mode dao động của trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét đến

+ Số dạng dao động được xét đến trong tính toán phải thỏa mãn k3 n và T k 2( )s

+ Trong đó : k là số dạng dao động cần được xét đến trong tính toán n là số tầng của công trình

T k là chu kì riêng tương ứng với dạng dao động thứ k

    Chọn k Mode để tính toán

- Chỉ tính lực động đất tác dụng lên công trình theo phương X và phương Y nên ta bỏ qua

Mode gây xoắn cho công trình

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 53 c.Quy trình tính toán :

- Xác định chu kì và dạng dao động riêng của nhà bằng Etabs :

S T : phổ thiết kế q: hệ số ứng xử

: hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang,  0.2

T: chu kỳ dao động của hệ tuyền tính một bật tự do a g : gia tốc nền thiết kế

T B : giới hạn dưới chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

T C : giới hạn trên chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

T D : giá trị xác định điểm bắt đầu của thành phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 54 d.Kết quả lực động đất bằng phương pháp phân tích phổ phản ứng của dao động :

 Khai báo vào phần mềm Etab 9.7.4:

 Vào Define → Respone Spectrum Functions tiến hành khai báo, kết quả phổ khi khai báo vào ETABS

 Định nghĩa trường hợp tải động đất

 Vào Define → Respone Spectrum Cases, chọn Add New Spectrum tiến hành khai báo

TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

NHẬP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

1.Nhập tải trọng tĩnh tải :

2.Nhập tải trọng hoạt tải :

3.Nhập tải trọng gió : a.Nhập tải trọng của gió tĩnh:

- Tải trọng gió tĩnh theo phương X : Gắn vào tâm hình học

- Tải trọng gió tĩnh theo phương Y : Gắn vào tâm hình học b.Nhập tải trọng của gió động:

- Tải trọng gió động theo phương X : Gắn vào tâm khối lượng

- Tải trọng gió động theo phương Y : Gắn vào tâm khối lượng

TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

TYPE Case name Sacke factor

COMB 1 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2 1.1;1.2;1.1;1.3;1.2

COMB 2 ADD DL;SDL;WL;WX 1.1;1.2;1.1;1.2

COMB 3 ADD DL;SDL;WL;WX 1.1;1.2;1.1;-1.2

COMB 4 ADD DL;SDL;WL;WY 1.1;1.2;1.1;1.2

COMB 5 ADD DL;SDL;WL;WY 1.1;1.2;1.1;-1.2

COMB 6 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WX 1.1;1.2;1.1;1.17;1.08;1.08

COMB 7 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WX 1.1;1.2;1.1;1.17;1.08;-1.08

COMB 8 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WY 1.1;1.2;1.1;1.17;1.08;1.08

COMB 9 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WY 1.1;1.2;1.1;1.17;1.08;-1.08

COMB 10 ADD DL;SDL;WL;QX 1.1;1.2;1.1;1

COMB 11 ADD DL;SDL;WL;QX 1.1;1.2;1.1;-1

COMB 12 ADD DL;SDL;WL;QY 1.1;1.2;1.1;1

COMB 13 ADD DL;SDL;WL;QY 1.1;1.2;1.1;-1

COMB 14 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;1

COMB 15 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;-1

COMB 16 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;1

COMB 17 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;-1

COMB 18 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;1;0.3

COMB 19 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;1;-0.3

COMB 20 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;-1;0.3

COMB 21 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;-1;-0.3

COMB 22 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;1;0.3

COMB 23 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;1;-0.3

COMB 24 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;-1;0.3

COMB 25 ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1.1;1.2;1.1;0.39;0.36;-1;-0.3

TỔ HỢP TẢI TRỌNG COMB

COMB 1TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2 1;1;1;1;1

COMB 2 TC ADD DL;SDL;WL;WX 1;1;1;1

COMB 3 TC ADD DL;SDL;WL;WX 1;1;1;-1

COMB 4 TC ADD DL;SDL;WL;WY 1;1;1;1

COMB 5 TC ADD DL;SDL;WL;WY 1;1;1;-1

COMB 6 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WX 1;1;1;0.9;0.9;0.9

COMB 7 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WX 1;1;1;0.9;0.9;-0.9

COMB 8 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WY 1;1;1;0.9;0.9;0.9

COMB 9 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;WY 1;1;1;0.9;0.9;-0.9

COMB 10 TC ADD DL;SDL;WL;QX 1;1;1;1

COMB 11 TC ADD DL;SDL;WL;QX 1;1;1;-1

COMB 12 TC ADD DL;SDL;WL;QY 1;1;1;1

COMB 13 TC ADD DL;SDL;WL;QY 1;1;1;-1

COMB 14 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX 1;1;1;0.3;0.3;1

COMB 15 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX 1;1;1;0.3;0.3;-1

COMB 16 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY 1;1;1;0.3;0.3;1

COMB 17 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY 1;1;1;0.3;0.3;-1

COMB 18 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1;1;1;0.3;0.3;1;0.3

COMB 19 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1;1;1;0.3;0.3;1;-0.3

COMB 20 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1;1;1;0.3;0.3;-1;0.3

COMB 21 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QX;QY 1;1;1;0.3;0.3;-1;-0.3

COMB 22 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1;1;1;0.3;0.3;1;0.3

COMB 23 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1;1;1;0.3;0.3;1;-0.3

COMB 24 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1;1;1;0.3;0.3;-1;0.3

COMB 25 TC ADD DL;SDL;WL;LL1;LL2;QY;QX 1;1;1;0.3;0.3;-1;-0.3

COMBBAO TC Enve COMB1TC;…… ;COMB25TC 1;…… ;1

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG

Story Diaphragm Load UX UY UZ RX RY RZ

- Chuyển vị lớn nhất của công trình được xuất ra từ Etabs là 0,0122m.

- Chiều cao của công trình là 53,4m.

- Chuyển vị ngang của đỉnh công trình nhà cao tầng phải thỏa mãn điều kiện theo “TCXD

198-1997” đối với kết cấu khung – vách :

- Vậy công trình thỏa mãn điều kiện về chuyển vị ngang.

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT

- Tỉ lệ giữa mômen lật do tải trọng ngang gây ra phải thỏa mãn điều kiện CL 1,5

Trong quá trình tính toán chịu lực ngang, lực động đất đóng vai trò quan trọng nhất vì có giá trị lớn nhất, do đó chỉ cần tập trung kiểm tra tác động của tải trọng động đất gây lật công trình để đảm bảo an toàn và độ bền của công trình.

- M L : Mômen gây lật do tải trọng ngang của công trình gây ra ở đây xét đến là lực động đất

- M CL : Mômen chống lật do tải trọng của bản thân của công trình gây ra

Theo mục 3.2 TCVN 198 – 1997 về thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho nhà cao tầng, những công trình có tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải được kiểm tra khả năng chống lật dưới tác động của động đất và tải trọng gió Khi tính toán mômen chống lật, hoạt tải các tầng được quy đổi thành 50%, trong khi tải tỉnh lấy 90%, đảm bảo độ an toàn và khả năng chịu lực của cấu trúc nhà cao tầng bê tông cốt thép.

- Do công trình TÂN TẠO 1 có H 53.4

B  43   nên không cần kiểm tra chống lật cho công trình

- Vậy công trình thỏa mãn điều kiện về ổn định chống lật.

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ LỆCH TẦNG

Theo tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu tải động đất TCVN 9386:2012, Mục 4.4.3.2, các nhà có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn được gắn vào kết cấu cần phải tuân thủ các yêu cầu về an toàn chống tác động của động đất Các bộ phận này phải được thiết kế và thi công chắc chắn để đảm bảo không gây nguy hiểm cho toàn bộ công trình trong trường hợp xảy ra rung chấn mạnh Việc lắp đặt các vật liệu giòn vào kết cấu cần được xem xét cẩn thận để tránh vỡ hoặc rơi gây nguy hiểm, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan nhằm đảm bảo tính ổn định và an toàn của công trình trong điều kiện động đất.

Trong đó: dr : chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng h : chiều cao tầng r s d c d     d q d q d (Theo mục 4.3.4, TCVN 9386:2012)

Chọn tầng điển hình (Tầng 4) kiểm tra độ lệch tầng

Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY

TANG 4 Max Drift X COMB1TC 9 36 0 10.8 0.000038

TANG 4 Max Drift Y COMB1TC 284 0 35 10.8 0.000014

- Chuyển vị lệch tầng theo phương X

- Chuyển vị lệch tầng theo phương Y

- Vậy công trình thỏa mãn điều kiện về chuyển vị lệch tầng

TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG TRỤC C

TÍNH TOÁN DẦM KHUNG TRỤC C

Dầm tính toán là một loại cấu kiện chịu uốn phổ biến trong thực tế xây dựng Nội lực trong dầm chịu uốn gồm mômen M và lực cắt Q, đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế và kiểm tra kết cấu Hiểu rõ đặc điểm của dầm chịu uốn giúp đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình xây dựng.

- Thí nghiệm một dầm đơn giản chịu tải trọng tăng dần :

+ Khi tải trọng còn nhỏ : Dầm chưa nứt

+ Khi tải trọng đủ lớn : Xuất hiện những khe nứt thẳng góc với trục dầm tại chỗ có

M lớn và những khe nứt nghiêng với trục dầm tại chổ có Q lớn (gần gối tựa)

Dầm chịu uốn có thể bị phá hoại tại các tiết diện có khe nứt thẳng góc hoặc khe nứt nghiêng, do đó những vị trí này là các tiết diện cần phải được tính toán kỹ lưỡng Việc xác định chính xác các vị trí khe nứt giúp đảm bảo độ bền và an toàn của kết cấu dầm chịu uốn Tối ưu hóa thiết kế và kiểm tra các tiết diện này là bước quan trọng trong quá trình đảm bảo khả năng chịu lực của dầm trong công trình xây dựng.

2.Quá trình tính toán dầm khung trục C:

Tính toán độ bền theo cấu kiện chịu uốn trên tiết diện thẳng góc :

- Sử dụng mômen M để tính toán thép dọc chịu lực trong tiết diện dầm Cốt thép đặt trong dầm có hai trường hợp :

+ Cốt đơn : Trong cấu kiện chỉ có cốt thép chịu kéo A s (theo tính toán) còn cốt thép chịu nén A s ' đặt theo cấu tạo

+ Cốt kép : Khi có cả cốt thép chịu kéo A s và cốt thép chịu nén A s ' (theo tính toán)

- M=M3 : Mômen tính toán được lấy từ M3 xuất ra từ Etabs

- x : Chiều cao miền bê tông chịu nén

- a : Khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo A s

- h 0  h a: Chiều cao có ích của tiết diện

- R s : Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

- R sc : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

- R b : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông

-  b : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông

- A b b x : Diện tích vùng bê tông chịu nén

- 0 b 2 z h  x: Cánh tay đòn ngẫu lực

Tính toán thép dầm và cốt đai được tính theo tiêu chuẩn “TCXDVN 356-2005” :

 Tính toán tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn :

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ a bv 25(mm)do đó ta giả thiết được a60(mm)

+ Bê tông B30 : R b 17(Mpa) ; R bt 1.15(Mpa) ;  b 1

+ Thép CB400V    10  được dùng tính thép chính chịu lực :

 Tính toán tiết diện chữ nhật đặt cốt kép :

 ;   1 1 2  m ;  m  R ;   R + Khi điều kiện  m  R không thỏa mãn , xảy ra  m  R thì ta tính cốt kép

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ a bv 25(mm)do đó ta giả thiết được a60(mm)

+ Bê tông B30 : R b 17(Mpa) ; R bt 1.15(Mpa) ;  b 1

+ Thép AIII    10  được dùng tính thép chính chịu lực :

Từ công thức ta tính toán cho một dầm mẫu và các dầm còn lại sẽ được thể hiện trong mục lục

- Moment ở nhịp b×h00×600(mm);a `(mm) 0 h T0(mm) 0

Chọn 4ỉ28 + 3ỉ25 cú A $.6 cmsc   2 min max

3.Kiểm tra tính toán thép dầm khung trục C:

- Kiểm tra bố trí thép : abố trí  achọn

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép trong dầm :

4.Kết quả tính toán thép dầm khung trục C :

5.Tính toán cốt đai cho dầm khung trục C :

- Lực cắt lớn nhất tại gối : Q=V2 (Lực cắt được lấy ra từ kết quả V2 của Etabs)

- Cấp độ bền khi chịu kéo của bê tông : R bt 12(kg cm/ 2 )

- Thép đai dùng CB400V Cường độ cốt đai CB400V : R s w 1800(kg cm/ 2 )

- Đối với dầm tiết diện chữ nhật ta có :  f 0;  n 0

- Bê tông nặng ta có :  b 2 2 ;  b 3 0, 6 ;  b 4 1, 5

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông : QQ 0  b 3 (1 f   n ) b R bh bt 0

- Chọn thép đai 8 và hai nhánh n2

- Thép đai được bố trí thỏa mãn bước đai smin( ,s s tt m ax ,s s ct , dd )

- Bước cốt đai tính toán theo cấu tạo :

- Bước cốt đai tính toán lớn nhất :

- Bước cốt đai chọn theo cấu tạo : min 2

- Cốt đai bố trí theo động đất : (theo “TCXDVN 375-2006 – Thiết kế công trình chịu động đất” mục 5.4.3.1.2 (6)P trang 92)

- Bước đai tính toán theo động đất : dd min w ; 24 w ; 225;8

Trong đó, d bL là đường kính của thanh thép nhỏ nhất tính bằng millimet trong cấu kiện xây dựng Chiều cao tiết diện dầm được xác định bằng chiều cao tính bằng millimet, thể hiện khả năng chịu lực và độ bền của cấu kiện Đường kính của thép đai, ký hiệu là w d d, cũng được tính bằng millimet, đóng vai trò quan trọng trong việc gia cố và ổn định kết cấu dầm.

- Bước cốt đai được chọn : smin( ,s s tt m ax ,s s ct , dd )

 Kiểm tra điều kiện sau khi chọn cốt đai :

- Ta có : E b 325000(kg cm/ 2 ) ; E s 2100000(kg cm/ 2 ) ;

- Cốt đai được bố trí trên hai đầu dầm 1

- Cốt đai được bố trí trên giữa dầm 1

2L là 8 có bước đai được chọn theo cấu tạo 3 min 4

- Ta có : s w R A sw sw q  s Kiểm tra QQ w b 2  b 2 (1  f ) b R bh q bt 0 2 s w

Ta chọn dầm có lực cắt lớn nhất để kiểm tra cốt đai

Lực cắt lớn nhất trong dầm Qmax = 469.1 kN; b x h = 400 x 700

- Chọn đường kớnh đai: chọn đai ỉ10 và cú Asw=0.526cm 2

- Khoảng cách giữa các đai

 Trong đoạn dầm có lực cắt lớn 1

Khi h >450 thì ct ct h 233.33(mm)

Trong đoạn dầm còn lại 1

Theo công thức 5.3 mục 5.4.3.1.2(1)P TCVN 9386 Thiết kế công trình động đất:

→ Trong đoạn dầm có lực cắt lớn 1

→ Trong đoạn dầm còn lại1

 Khả năng chịu cắt của 1 đai:

 Khả năng chống cắt của bê tông và đai:

Xác định chiều cao làm việc của tiết diện h0:

→ Bố trí cốt đai như trên thõa điều kiện cốt đai chịu cắt 8a100

 Trong đoạn dầm còn lại 1

Khả năng chống cắt của bê tông và đai:

Xác định chiều cao làm việc của tiết diện h0:

→ Bố trí cốt đai như trên thõa điều kiện cốt đai chịu cắt 8a200

Tính toán cốt đai gia cường tại vị trí giao nhau

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính B20, xảy ra lực tập trung do dầm phụ truyền vào, đòi hỏi gia cố cốt treo cho dầm chính nhằm ngăn ngừa phá hoại cục bộ và chống nứt Để đơn giản hóa quá trình tính toán và đảm bảo an toàn, lực cắt của bê tông được bỏ qua trong tính toán Việc chọn lực cắt lớn nhất tại vị trí giao giữa dầm phụ và dầm chính giúp xác định cốt thép phù hợp để đảm bảo kết cấu chịu lực tối ưu.

Trong quá trình thiết kế, bước nhảy lực cắt trong các dầm đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán cốt thép đai gia cường Kết quả của bước này giúp xác định vị trí và số lượng thép phù hợp để đảm bảo khả năng chịu lực của dầm Sau đó, thép được bố trí hợp lý cho các dầm còn lại dựa trên các tính toán chính xác này, đảm bảo cấu trúc vững chắc và an toàn.

Chọn lực tập trung lớn nhất có giá trị Pmax (3.18 kN tại giữa dầm B7- Tầng 4 (Vị trí có bước nhảy lực cắt lớn nhất)

Dùng cốt thép A với R sw 28 MPa

 Chọn đai Φ10, 2 nhánh (n = 2, asw = 0.785 cm 2 )

 Diện tích tất cả các cốt đai gia cường là: max 2 sw 1 sw

 Số lượng cốt đai cần gia cường cho mỗi bên là:

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 76 sw sw

Theo sách cấu tạo bê tông cốt thép của Bộ Xây Dựng, khoảng cách cho phép bố trí cốt đai gia cường tại mỗi bên tính từ mép dầm phụ là dp cộng với dp, đảm bảo tính chịu lực và độ bền của kết cấu bê tông cốt thép Việc tuân thủ đúng quy định này giúp nâng cao khả năng chịu lực của dầm phụ, đồng thời đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và sử dụng công trình Bố trí cốt đai gia cường đúng tiêu chuẩn còn giúp phân phối đều lực chịu trong cấu kiện bê tông, giảm thiểu nguy cơ nứt vỡ và tăng tuổi thọ cho công trình xây dựng.

 Vậy chọn mỗi bên 3 đai gia cường với khoảng cách đai 50mm là đủ trong khoảng cho phép bố trí thép đai gia cường

BẢNG TÍNH CỐT THÉP DẦM B22

Số tầng Dầm Vị trí M b h h0

(T.m) (cm) (cm) (cm) (mm2) (mm2)

Gối 14.87 30 60 54 0.0964 Cốt đơn 0.1015 780.34 3 18 2 16 1165.53 0.7064 Tầng 4 B22 Gối -20.19 30 60 54 0.1309 Cốt đơn 0.1408 1081.88 3 18 2 20 1391.73 0.8435

Tầng trệt B22 Gối -13.81 30 60 54 0.0895 Cốt đơn 0.0939 721.82 3 18 763.41 0.4627

Tầng hầm B22 Gối -7.73 30 60 54 0.0501 Cốt đơn 0.0514 395.22 3 18 763.41 0.4627

Số tầng Dầm Vị trí M b h h0

(T.m) (cm) (cm) (cm) (mm2) (mm2)

Gối -25.12 30 60 54 0.1412 Cốt đơn 0.1529 1175.3 3 18 2 18 1272.35 0.7711 Nhịp 16.8 30 60 54 0.101 Cốt đơn 0.1067 819.82 2 18 1 20 823.1 0.4988 Gối -18.5 30 60 54 0.1056 Cốt đơn 0.1118 859.52 3 18 2 16 1165.53 0.7064

Gối -24.49 30 60 54 0.1587 Cốt đơn 0.1739 1336.07 3 18 2 20 1391.73 0.8435 Nhịp 14.98 30 60 54 0.0971 Cốt đơn 0.1023 786.44 2 18 1 20 823.1 0.4988 Gối -16 30 60 54 0.1037 Cốt đơn 0.1097 843.28 3 18 2 16 1165.53 0.7064 Tầng 10 B23 Gối -24.49 30 60 54 0.1587 Cốt đơn 0.1739 1336.07 3 18 2 20 1391.73 0.8435

Nhịp 14.98 30 60 54 0.0971 Cốt đơn 0.1023 786.44 2 18 1 20 823.1 0.4988 Gối -16.25 30 60 54 0.1053 Cốt đơn 0.1116 857.28 3 18 2 16 1165.53 0.7064

Gối -24.15 30 60 54 0.1565 Cốt đơn 0.1712 1315.6 3 18 2 20 1391.73 0.8435 Nhịp 15.09 30 60 54 0.0978 Cốt đơn 0.1031 792.55 2 18 1 20 823.1 0.4988 Gối -16.85 30 60 54 0.1092 Cốt đơn 0.1159 891 3 18 2 16 1165.53 0.7064

Gối -20.72 30 60 54 0.1343 Cốt đơn 0.1448 1112.68 3 18 2 18 1272.35 0.7711 Nhịp 16.12 30 60 54 0.1045 Cốt đơn 0.1106 850 2 18 1 20 823.1 0.4988 Gối -20.6 30 60 54 0.1335 Cốt đơn 0.1439 1105.69 3 18 2 16 1165.53 0.7064

Số tầng Dầm Vị trí M(T.m) b h h0

(cm) (cm) (cm) (mm2) (mm2)

Gối -29.48 30 60 54 0.1911 Cốt đơn 0.214 1644.43 5 18 2 16 1674.47 1.0148 Nhịp 18.44 30 60 54 0.1195 Cốt đơn 0.1277 981.19 2 18 2 18 1017.88 0.6169 Gối -29.41 30 60 54 0.1906 Cốt đơn 0.2134 1640 5 18 2 16 1674.47 1.0148

TÍNH TOÁN CỘT KHUNG TRỤC C

Nội lực của cột khung trục C được xác định dựa trên kết quả phân tích từ phần mềm Etabs Các kết quả xuất ra từ phần mềm giúp lựa chọn những cặp nội lực có giá trị lớn nhất để phục vụ cho quá trình tính toán cột chính xác và hiệu quả Sử dụng dữ liệu từ Etabs đảm bảo tính chính xác trong thiết kế và gia cố cấu trúc cột khung trục C.

Những cặp nội lực được chọn để tính toán thỏa mãn :

+ Có N lớn nhất và Mx,My tương ứng + Có Mx,My đều lớn và N tương ứng

+ Có Mx lớn nhất và N,My tương ứng + Có độ lệch tâm Mx/N lớn nhất và My tương ứng

+ Có My lớn nhất và N,Mx tương ứng + Có độ lệch tâm My/N lớn nhất và Mx tương ứng

Nội lực Etabs xuất ra tính toán cho cột với N=P, Mx=M2, My=M3, phản ánh khả năng chịu lực của cột khi áp dụng các tải trọng như nén lệch tâm xiên và mô men Vì vậy, cột được thiết kế dựa trên các yếu tố này để đảm bảo khả năng chịu tải tối ưu, đồng thời bố trí thép theo chu vi để tăng cường độ chịu lực và độ bền của cấu kiện.

Theo sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS.TS Nguyễn Đình Cống, cột được thiết kế dựa trên cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, đảm bảo tính an toàn và ổn định Trong quá trình tính toán, nội lực của cột được xác định bằng các giá trị N = P, Mx = M3, và My = M2 Cấu kiện cột bố trí thép theo chu vi giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và phân phối ứng suất đồng đều, nâng cao độ bền của cấu trúc Các nguyên tắc này phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế cột bê tông cốt thép và đảm bảo tính khả thi trong việc thi công và sử dụng thực tế.

2.Quá trình tính toán cột khung trục C:

- Sau khi lựa chọn những cặp nội lực lớn nhất của từng cột, ta tiến hành quá trình tính toán

Trong quá trình khảo sát, tiết diện chịu lực có cạnh Cx, Cy được phân tích để xác định khả năng chịu lực nén N và mômen uốn Mx, My cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên e ax, e ay Sau khi xem xét tác động của uốn dọc theo hai phương, hệ số x và y được tính toán để đánh giá khả năng chịu lực của tiết diện Đồng thời, mômen uốn đã tăng lên thành Mx₁ và My₁, phản ánh ảnh hưởng của tác động uốn đến khả năng chịu lực của kết cấu.

Tùy theo mối quan hệ giữa giá trị M x 1 và M y 1 với kích thước các cạnh, ta lựa chọn mô hình tính toán phù hợp theo phương x hoặc phương y Các điều kiện và ký hiệu liên quan được trình bày rõ ràng trong bảng để đảm bảo chính xác trong quá trình phân tích Việc xác định đúng mô hình dựa trên các giá trị này là bước quan trọng để đảm bảo kết quả tính toán phù hợp với thực tế.

- Giả thiết chiều dày lớp đệm aa', tính h 0  h a z; a  h 2a Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng

- Hệ số chuyển đổi m 0 : Khi x 1 h 0 thì 0 1

- Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra lệch tâm phẳng)

- Độ lệch tâm tĩnh học 1 M e  N và độ lệch tâm ngẫu nhiên ax( , )

- Với kết cấu siêu tĩnh 0 ax( , 1 ) 0 a 2 e m e e    e e h a

- Tính toán độ mảnh theo hai phương : x 0 x , y 0 y , ax( x , y ) x x l l i i m

- Dựa vào độ lệch tâm e 0 và giá trị x 1 để phân biệt các trường hợp tính toán

Trường hợp 1 : Nén lệch tâm rất bé (LTRB)

- Nén đúng tâm rất bé khi 0

 h  tính toán gần như nén đúng tâm

- Hệ số ảnh hưởng độ lệc tâm 1

- Hệ uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm (1 ) e 0,3

- Khi 14lấy 1; khi 14  104 lấy  theo công thức thực nhiệm

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi sc e b e st b

Trường hợp 2 : Nén lệch tâm bé (LTB)

  h  đồng thời x 1  R h 0 thì tính toán theo trường hợp lệch tâm bé

- Xác định lại chiều cao vùng nén 2 0

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi 0

Trường hợp 3 : Nén lệch tâm lớn (LTL)

  h  đồng thời x 1  R h 0 thì tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi

3.Kiểm tra bố trí thép cột khung trục C :

- Kiểm tra bố trí thép : abố trí  achọn

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép trong cột : (theo “TCXDVN 375-2006 – Thiết kế công trình chịu động đất” mục 5.4.3.2.2 (1)P trang 93) min ax

4.Kết quả tính toán thép cột khung trục C :

Từ công thức trên ta chọn cột C1(bxh`x60)

 Điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên: x y

 Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương

Chiều dài tính toán: l 0 x l 0 y     l 0 l 0.7 3600 2520 mm

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 85 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ax l 0x C x 2520 600 e max ; max ; 20 mm

     Độ lệch tâm tĩnh học: 1x M x 127.6 3 e 10 22.43 mm

    Độ lệch tâm tính toán: e 0x max(e ;e ) ax 1x 22.43 mm

0 y ay 1y e max(e ; e )20 mm Độ mảnh theo 2 phương: x 0x x l 2520

Hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:

Theo phương X:   x 14.583 28    x 1(bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)

→ Momen tăng lên do uốn dọc:

 Quy đổi bải toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương

C  0.6  C  0.6 → Đưa về bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X

 Tính toán diện tích thép yêu cầu

         Độ lệch tâm tính toán: 0 h 600 e e a 30 50 280 mm

     → Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số độ lệch tâm: e 1

Hệ số uốn dọc khi xét them nén đúng tâm:

Diện tích toàn bộ cốt thép: e 3 b b e 2 st sc b b

 Kiểm tra hàm lượng thép

Thỏa yêu cầu kết cấu:      min tt max max 4% :

  có thiết kế chống động đất

min= 1% : có thiết kế chống động đất

Thỏa yêu cầu kinh tế: 1%   tt 3%

Với A st 4906 mm 2   tt =1.39%, thỏa điều kiện về hàm lượng cốt thép hợp lý trong cột

Story Column Load Loc P M y M x Cx Cy a As μ% Chọn thép

Aschon kN kN.m kN.m cm cm cm cm² cm²

5.Tính toán cốt đai cho cột khung trục C :

- Do lực cắt ở cột nhỏ, nên đối với cột ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo mà không cần tính toán

- Cấp độ bền khi chịu kéo của bê tông : R bt 1.2(Mpa)

- Thép đai dùng AI Cường độ cốt đai AI : R sw 170(Mpa)

- Chọn thép đai 8 và hai nhánh n2

- Cốt đai bố trí theo động đất : (theo “TCXDVN 375-2006 – Thiết kế công trình chịu động đất” mục 5.6.3 (3)P trang 119)

- Khoảng cách cốt đai trong đoạn nối chồng : dd min ;100

- Trong đó : h là kích thước cạnh của tiết diện ngang nhỏ nhất tính bằng mm

- Bước cốt đai được chọn : smin(s s ct , dd ) 100 mm

- Cốt đai được bố trí trên hai đầu cột 1

4L là 8 có bước đai được chọn s100mm

- Cốt đai được bố trí trên giữa cột 1

2L là 8 có bước đai được chọn theo cấu tạo 3 min 4

500 ct h s  và được chọn s200mm

- Đồng thời trong đoạn tới hạn của cột thì ta cũng cần bố trí cốt đai dày tại vị trí này

100 s , chiều dài vùng tới hạn ax 1,5 ; ; 0, 6

- Trong đó h c là kích thước tiết diện ngang lớn nhất của cột tính bằng mm l cl là chiều dài thông thủy của cột tính bằng mm

TÍNH TOÁN VÁCH KHUNG TRỤC C

Lõi, vách bê tông cốt thép là một trong những kết cấu chịu lực quan trọng trong nhà nhiều tầng

Hệ khung hoặc các hệ kết cấu kết hợp tạo thành hệ chịu lực chính cho công trình Tuy nhiên, phương pháp tính toán chưa được quy định rõ ràng trong các tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam Trên thế giới, các tiêu chuẩn như Eurocode, ACI đã đề xuất các phương pháp thiết kế lõi vách để đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình xây dựng.

Vách cứng dạng công xôn thường chịu các tổ hợp nội lực chính gồm N (lực trích đứng), Mx (moment xoắn quanh trục x), My (moment xoắn quanh trục y) và Qx (lực cắt theo phương x) Vì vách cứng chỉ chịu tải trọng đứng và ngang tác động song song với mặt phẳng của nó, nên khả năng chịu moment ngoài mặt phẳng (Mx) và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng thường được bỏ qua để đơn giản hóa phân tích kết cấu.

Qy chỉ xét đến tổ hợp nội lực gồm (N, My, Qx)

Hình 0.1 – Nội lực tác dụng lên vách

Việc tính toán cốt thép dọc cho vách phẳng có thể sử dụng một số phương pháp tính vách thông dụng sau:

Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

Phương pháp giải thuyết vùng biên chịu moment

Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

Phương pháp này chia vách thành các phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, giúp đảm bảo phân bố đều ứng suất trên mặt cắt ngang của từng phần tử Việc tính toán cốt thép được thực hiện cho từng phần tử riêng biệt, từ đó kết hợp để bố trí cốt thép cho toàn bộ vách một cách chính xác và hiệu quả.

Các giả thuyết cơ bản khi tính toán

Vật liệu đàn hồi Ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cả bê tông và cốt thép chịu

Bước 1 :Xác định trục chính moment quán tính chính trung tâm của vách

Hình 0.2 – Xác định trục chính moment quán tính chính

Bước 2: Chia vách thành từng phần tử nhỏ

Chia vách thành những phần tử nhỏ Các phần tử nen có chiều dài từ 0.15Lw đến 0.25Lw

Hình 0.3 – Chia vùng theo quy ước

Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử

Do giả thuyết vật liệu đàn hồi nên ta dùng các công thức tính toán trong “ Sức bền vật liệu”

Bước 4: Tính ứng suất trong từng phần tử: x i i x

Bước 4: Tính ứng suất trong từng phần tử:

GVHD : TS TRẦN TUẤN KIỆT TRANG : 93 w i w i

 n  Trong đó: tw : Chiều dày của vách lw : Chiều dài của vách

A : Diện tích mặt cắt ngang của vách

Ix : Moment quán tính chính trung tâm

Bước 5: Tính toán cốt thép theo TCVN 5574 : 2012 Error! Reference source not found

Tính toán cốt thép cấu kiện chịu kéo nén đúng tâm

Nếu N i > 0 (vùng chịu nén) i b b b s sc

Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Error! Reference source not found Bước 7: Kiểm tra khả năng chống uốn của vách đối với moment còn lại

Phương pháp này đơn giản, có thể tính toán các vách cho các hình dạng phức tạp L, T, U hay tính lõi

Giả thuyết là vật liệu đàn hồi

Coi ứng suất là đường tuyến tính trên mặt cắt tiết diện Đưa moment về trọng tâm tiết diện phân phối lại moment tuyết tính trên tiết diện

Phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment

Phương pháp này đề xuất đặt cốt thép tại vùng biên của hai đầu vách nhằm tối ưu hóa khả năng chịu lực của kết cấu Đặc biệt, thiết kế này nhằm chọn toàn bộ moment để đảm bảo tính bền vững và an toàn của công trình Lực dọc được giả thuyết phân bố đều trên toàn bộ tiết diện vách, giúp tăng khả năng chịu lực và độ ổn định của vách khi chịu tác dụng của các tải trọng.

Giả thuyết cơ bản: Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bê tông và cốt thép chịu

Hình 0.4 – Sơ đồ tính vách

Trong bước 1, giả thuyết được đưa ra rằng chiều dài B của vùng dự định thiết kế chịu toàn bộ moment Xét vách chịu lực dọc N cùng với moment M z, ta xác định rằng moment M x tương đương với cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách Việc xác định chính xác các lực và moment này là bước quan trọng để đảm bảo tính chính xác của phương án thiết kế.

Bước 2: Xác định lực kéo, nén trong vùng biên x

A b: Diện tích của vùng biên

A: Diện tích mặt cắt vách

Bước 3: Tính toán cốt thép theo TCVN 5574 : 2012 Error! Reference source not found

Nếu N i < 0 (vùng chỉ chịu kéo) i s s

Nếu N i > 0 (vùng chỉ chịu nén) i b b b s sc

Kiểm tra hàm lượng cốt thép để đảm bảo kết cấu đạt tiêu chuẩn; nếu không phù hợp, cần tăng kích thước B của vùng biên nhằm tăng khả năng chịu lực Chiều dài của vùng biên không vượt quá 0,5Lw để đảm bảo tính an toàn, và nếu vượt quá giới hạn này, cần tăng bề dày tường để cải thiện khả năng chịu lực và sự ổn định của công trình.

Trong bước 5, cần kiểm tra phần tường còn lại giữa hai vùng biên để đảm bảo cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bê tông đã đủ khả năng chịu lực, thì cốt thép trong vùng này nên được bố trí theo hàm lượng  min để đảm bảo tính an toàn và độ bền của kết cấu.

Bước 6: Kiểm tra khả năng chống uốn của vách đối với moment còn lại

Phương pháp này tương tự

Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi, chỉ khác ở chỗ tập trung toàn bộ lượng cốt thép chịu moment ở đầu vách

Phương pháp này thích hợp với trường hợp vách có tiết diện tăng cường ở hai đầu (bố trị cột ở hai đầu vách)

Phương pháp này thiên về an toàn vì chỉ kể đến khả năng chịu moment của một phần diện tích vách vùng biên Ưu điểm, khuyết điểm tương tự

Phương pháp biểu đồ tương tác

Phương pháp này dựa trên các giải thuyết về cách bê tông và cốt thép hoạt động để xác định trạng thái chịu lực giới hạn của vách Các trạng thái này tạo thành một đường cong liên hệ giữa lực dọc N và moment M của trạng thái giới hạn, giúp mô phỏng chính xác hành vi chịu lực của vách Đây là phương pháp chính xác nhất, phản ánh đúng nhất sự làm việc của lõi vách trong kết cấu xây dựng.

Phương pháp này xem vách là cấu kiện chịu nén lệch tâm, trong đó cốt thép được phân bổ đều trên toàn tiết diện nhằm tối ưu khả năng chịu lực của vách Việc đánh giá vách theo cách này giúp xác định chính xác khả năng chịu nén lệch tâm của cấu kiện, từ đó đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình xây dựng Phân bổ cốt thép hợp lý trên toàn diện tích vách là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả chịu lực tối ưu.

Việc thiết lập biểu đồ tương tác đòi hỏi khối lượng tính toán lớn, phức tạp

1 Tính toán lõi công trình

Gán phần tử và lấy nội lực trong Etabs

Trong Etabs người dùng có thể tổng hợp nội lực để tính toán vách lõi bằng cách gán thuộc tính

Pier hay Spandrel cho các phần tử vách

Vách đứng gán Pier (P) – lấy nội lực như cột

Vách ngang gán Spandrel (S) – lấy nội lực như dầm

Vì tính toán lõi theo quan điểm các vách trong lõi làm việc chung với nhau nên sinh viên gán thuộc tính Pier và Spandrel trong Etabs như sau:

Hình 0.5 – Gán thuộc tính Pier và Spandrel trong Etabs

Tính toán phần tử Pier

Vách lõi được xây dựng dựa trên hiểu biết về cấu tạo và chức năng của thép trong hệ cấu trúc này Theo tiêu chuẩn TCVN 198:1997, cấu tạo của vách lõi gồm các thành phần chính, trong đó thép đóng vai trò quan trọng để đảm bảo tính chịu lực và độ bền của vách Việc phân tích cấu tạo vách lõi giúp xác định các yếu tố cần thiết để tính toán và thiết kế phù hợp, nâng cao hiệu quả công trình.

Trong thi công bê tông, cần đặt hai lớp lưới thép nhằm đảm bảo độ bền và cứng chắc của cấu kiện Đường kính cốt thép, bao gồm cả cốt thép thẳng đứng và nằm ngang, phải ít nhất là 10mm và không nhỏ hơn 0.1b để đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật Hai lớp lưới thép này phải được liên kết chặt chẽ với nhau bằng móc chữ S, với mật độ tối thiểu là 4 móc trên mỗi mét vuông, đảm bảo sự liên kết vững chắc và phân bổ lực đồng đều trong kết cấu.

Hàm lượng cốt thép thẳng đứng chọn 0.4%(đối với động đất yếu) và 0.6%(đối với động đất trung bình và mạnh) nhưng không lớn hơn 3.5%

Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng 0.25%(đối với động đát yếu) 0.4%(đối với động đất mạnh và trung bình)

Khoảng các giữa các cốt thép chọn 200(nếu b300) và 2b / 3(nếu b>300mm) Riêng đối với động đất yếu các cốt thép nằm ngang có thể cách nhau tới 250mm

Chiều dài nối buộc của cốt thép được quy định là 1.5 lbo đối với khu vực chịu động đất yếu và 2.0 lbo đối với các khu vực có động đất trung bình và mạnh, trong đó lbo là chiều dài neo tiêu chuẩn khi không có tác động của động đất Các điểm nối thép cần được đặt so le để đảm bảo sectional độ bền và khả năng chịu lực của cấu trúc.

Hình 0.6 – Cấu tạo vách theo TCVN 198:1997 và TCVN 9386:2012

Thông số Thép dọc Thép ngang

Hàm lượng thép min 0.4%Ac 0.2%Ac

Hàm lượng thép max 4%Ac 4%Ac Đường kớnh thộp min 8mm 1/4ỉdọc Đường kính thép max 1/8bw 1/8bw

Khoảng cách thép min 75mm 75mm

Khoảng cách thép max min(3bw, 400) min(3bw, 400)

Hàm lượng thép gia cường vùng biên >=0.5%

Trong cấu tạo bê tông cốt thép, thép đai phân bố theo quy chuẩn TCXDVN 375:2006, có thể sử dụng thép đai chữ C hoặc chữ S tùy theo yêu cầu kỹ thuật Đối với những công trình chịu tác động lực lớn, khoảng cách tối đa giữa các thép đai theo phương đứng là min (16d dọc, 2bw), và theo phương ngang là 2bw, nhằm đảm bảo khả năng chịu lực và độ bền của kết cấu.

Sơ bộ cốt thép dọc

Có nhiều phương pháp để sơ bộ thép dọc trong lõi, trong đó sinh viên chia lõi thành nhiều phần tử nhỏ để dễ dàng phân tích Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi được sử dụng để phân phối lại nội lực trong lõi và sơ bộ thép, giúp đảm bảo tính chính xác trong thiết kế Mỗi phần tử vách được chia thành các phần nhỏ chịu lực kéo hoặc nén ở đúng tâm, với ứng suất phân bổ đều trên mặt cắt ngang của phần tử Sau đó, tính toán cốt thép cho từng phần tử riêng biệt và tổng hợp lại để bố trí thép phù hợp cho toàn bộ các vách trong cấu trúc.

Chia phần tử và phân phối nội lực

Xác định trọng tâm lõi

Trọng tâm lõi được xác định trong AutoCad 2010 bằng cách tạo miền đặc bằng lệnh Region

dùng lệnh Massprop để xem các thông số trong đó có trọng tâm  đưa gốc tọa độ về trọng tâm lõi

Trọng tâm phần tử xác định trong AutoCad

Hình Đặc trưng tiết diện lõi

Dựa vào Autocad ta xác định được các thông số tiết diện sau:

Bảng xác định kích thước phần tử

BẢNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TRỌNG TÂM PHẦN TỪ

Phần tử Kích thước Tọa độ trọng tâm phần tử b h xi yi

Nội lực được phân phối cho các phần tử như sau: x y i i i x y

Trong phần mềm Etabs, Mx và My lần lượt đại diện cho giá trị mômen quay theo phương trục X và Y, tương ứng với trục 2 và 3 (kN.m) Lưu ý quan trọng là cần lấy đúng dấu của giá trị mômen theo quy định trong Etabs để đảm bảo kết quả chính xác Bên cạnh đó, xi và yi là các giá trị tọa độ trọng tâm phần tử so với trọng tâm lõi, được tính bằng millimeters (mm), giúp xác định vị trí chính xác của các phần tử trong mô hình kết cấu.

Ix, Iy – momen quán tính đối với trục X, Y của lõi (mm 4 )

A : diện tích tiết diện của lõi (mm 2 )

Ai : diện tích tiết diện phần tử i (mm 2 )

N : lực dọc tác dụng lên phần tử thứ i (kN)

Qui ước: Dấu ứng suất: ứng suất dương (+): nén, ứng suất âm (-): kéo

Bảng xuất kết quả nội lực của vách P1 từ phần mềm etab 9.7.4

4.Kết quả tính toán thép vách khung trục C :

Phần tử Load Loc P M2 M3 b h xi yi σ (MPa) Nén/ Kéo N(kN) As(cm2) (kN) (kN.m) (kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm)

Tính toán và bố trí cốt thép cho lõi

Tại điểm 1 (250x1125) có tọa độ: x 6447.2971 mm , y   4043.6991 mm  y 2 x

→ Tiết diện chịu nén toàn bộ

 → Bê tông đủ cường độ chịu nén, thép đặt cấu tạo

→ Các vị trí còn lại sinh viên lập bảng để tính

Kết quả tính và chọn thép cho các phần tử

Nén/ Kéo N(kN) As(cm2) μ(%/) Bố trí

(mm) (mm) ỉ a(mm) As(cm2)

1 COMB9 Top 250 1125 Nén 3635.34 -12.249 Cấu tạo 12 200 16.08

COMB9 Bottom 250 1125 Nén 3981.03 -2.3725 Cấu tạo 12 200 16.08

COMB9 Bottom 250 1000 Nén 3369 -6.957 Cấu tạo 12 200 16.08

COMB6 Bottom 250 500 Nén 1659 -4.2071 Cấu tạo 12 200 16.08

Số tầng Vách N(kN) M(kN.m) b(cm) h(cm) a(cm) h0(cm) za(cm) TH e(cm) Ast(mm2) n  n  Ast(mm2) s(%)

-850.4 -223.48 30 300 30 270 240 LTL 146.28 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 -759.6 359.51 30 300 30 270 240 LTL 167.33 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 -759.6 359.51 30 300 30 270 240 LTL 167.69 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 Tầng 10 P1 -1128.1 -226.36 30 300 30 270 240 LTL 140.07 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88

-3198.6 -71.23 30 300 30 270 240 LTL 130 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 -2550.2 -698.75 30 300 30 270 240 LTL 147.4 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 -2550.2 -698.75 30 300 30 270 240 LTL 147.46 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 Tầng trệt P1

-3506.4 -475.21 30 300 30 270 240 LTL 133.55 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 -2541.5 -1449.43 30 300 30 270 240 LTL 177.03 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 -2541.5 -1449.43 30 300 30 270 240 LTL 178.74 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88 Tầng hầm P1 -3296.5 369.39 30 300 30 270 240 LTL 131.21 4860 18 12 20 18 7125.13 0.88

Số tầng Vách N(T) M(T.m) b(cm) h(cm) a(cm) h0(cm) za(cm) TH e(cm) Ast(mm2) n  n  Ast(mm2) s(%)

-682.7 -8 30 150 15 135 120 LTL 71.72 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 -674.5 12.045 30 150 15 135 120 LTL 77.86 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 -681.7 -11.567 30 150 15 135 120 LTL 78.88 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 Tầng 8 P2 -829.5 -7.463 30 150 15 135 120 LTL 69 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03

-1931 2.605 30 150 15 135 120 LTL 65 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 -1340.3 -7.215 30 150 15 135 120 LTL 65.38 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 -1340.3 -7.215 30 150 15 135 120 LTL 65.38 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 Tầng trệt P2

-2428.6 7.381 30 150 15 135 120 LTL 65 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 -1749.4 22.271 30 150 15 135 120 LTL 72.73 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 -1749.4 22.271 30 150 15 135 120 LTL 72.73 2430 10 12 12 18 4184.6 1.03 Tầng hầm P2

5.Tính toán cốt đai cho vách khung trục C :

- Do lực cắt ở vách nhỏ, nên đối với vách ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo mà không cần tính toán

- Cấp độ bền khi chịu kéo của bê tông : R bt 1.15(Mpa)

- Thép đai dùng AI Cường độ cốt đai AI : R s w 170(Mpa)

- Cốt đai bố trí theo động đất : (theo “TCXDVN 375-2006 – Thiết kế công trình chịu động đất”)

- Khoảng cách cốt đai trong đoạn nối chồng : s dd 100mm

- Bước cốt đai được chọn : smin(s s ct , dd ) 100 mm

- Cốt đai được bố trí trên hai đầu vách nơi thép tập trung nhiều ở hai đầu là 8 có bước đai được chọn s100mm

- Cốt đai được bố trí trên giữa vách là 8 có bước đai được chọn theo cấu tạo

3 min 4 500 ct h s  và được chọn s200mm

TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG

KHÁI QUÁT CÔNG TRÌNH

THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI

THI CÔNG ÉP CỪ THÉP

ĐÀO VÀ THI CÔNG ĐẤT

AN TOÀN LAO ĐỘNG

Tiêu đề	Chung Cư Tân Tạo 1
Tác giả	Diệp Anh Tài
Người hướng dẫn	TS. Trần Tuấn Kiệt, Th.S. Huỳnh Phước Sơn
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật Công trình Xây dựng
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	285
Dung lượng	10,68 MB