Tổng quan kết cấu: tất cả các phân tích, tính toán và thiết kế đều đảm bảo điều kiện bền và điều kiện sử dụng theo tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam hoặc các tiêu chẩn nước ngoài tư
TỔNG QUAN
GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC
Công trình gồm 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 18 tầng điển hình và 1 tầng mái
Công trình có chiều cao tại đỉnh là 77.2 m (tính từ cao độ 0.000m)
Chiều sâu tầng hầm là -1.8m (1 tầng bán hầm)
Diện tích xây dựng: 29.8m x 45.8m = 1364.84 m2
Mặt bằng công trình được bố trí mạch lạc, đảm bảo sự thuận tiện và hợp lý trong thiết kế Hệ thống giao thông đứng gồm 4 thang máy và 2 cầu thang bộ được bố trí trung tâm công trình, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển và thoát hiểm cho cư dân Thiết kế mặt bằng công trình khoa học, tối ưu hóa không gian và phục vụ tốt nhu cầu sinh hoạt của cư dân trong khu vực.
Tầng hầm nằm ở cao độ -1.8m, có chiều cao 3.3m, được thiết kế để làm nơi đậu xe đạp, xe máy và ô tô Tầng hầm được bố trí một ram dốc giúp dễ dàng tiếp cận các phương tiện giao thông, đảm bảo thuận tiện cho cư dân Bên cạnh đó, khu vực này còn có các phòng kỹ thuật điện, nước và phòng giặt ủi, phục vụ nhu cầu sinh hoạt của cư dân trong khu chung cư.
Hình 1-1: Mặt bằng tầng điển hình
KH OẢ NG T RO ÁNG KT ĐIỆN
RÁ C KH OẢ NG T RO ÁNG
Hình 1-2: Mặt bằng tầng hầm
Tầng 1 nằm ở code cao độ +1.5m có chiều cao 5.3m
Tầng 2 – 19 chiều cao tầng 3.6m, mỗi tầng bố trí 8 căn hộ:
Các tầng chủ yếu sử dụng tường gạch chiều dày 100mm xây đặc hoặc rỗng để ngăn cách các phòng, đảm bảo tính vững chắc và cách âm hiệu quả Tường bao che và tường ngăn các căn hộ có chiều dày 200mm nhằm tăng khả năng cách nhiệt, chống ẩm và đảm bảo an toàn kết cấu cho toàn bộ công trình.
Sàn các tầng sử dụng vữa và gạch lát thông thường Riêng tầng thượng, mái thang sử dụng chống nóng bằng gạch rỗng
Các tầng có đóng trần thạch cao (trừ tầng hầm chỉ có đường ống kỹ thuật)
P KY ế T HU ẬT T HO ÂNG T IN LI ấN LA ẽC TW P KY ế T HU ẬT Đ IE ÄN TW BA ếI X E BA ếI X E BA ếI X E BA ếI X E BA ếI X E BA ếI X E
BA ÕI X E PH ÒNG D ỊCH V Ụ CH UN G
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Hệ thống tiếp nhận điện từ hệ thống điện chung của khu đô thị phòng máy điện
Từ đây điện được dẫn đi khắp công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ
Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặt ở tầng ngầm để phát
T? NG 2 T? NG 3 T? NG 4 T? NG 5 T? NG 6 T? NG 7 T? NG 8 T? NG 9 T? NG 10 T? NG 11 T? NG 12 T? NG 13 T? NG 14 T? NG 15 T? NG 16 T? NG 17 T? NG 18 T? NG 19
Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực, sau đó dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm để đảm bảo nguồn cung ổn định Hệ thống bơm tự động sẽ vận hành và đưa nước đến từng phòng thông qua hệ thống ống chính gần phòng phục vụ, đảm bảo cung cấp nước liên tục và an toàn cho toàn bộ khu vực.
Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực
Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng Ngoài ra còn bố trí máy điều hòa ở các phòng
Trong các công trình xây dựng, tường ngăn bằng gạch rỗng được bố trí nhằm đảm bảo cả tính năng cách âm và cách nhiệt hiệu quả Dọc hành lang, các hộp chống cháy chứa bình khí CO2 được lắp đặt để tăng cường khả năng phòng cháy chữa cháy, đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình.
Các tầng lầu đều được trang bị hai cầu thang thoát hiểm, đảm bảo an toàn khi có sự cố cháy nổ Ngoài ra, trên đỉnh mái còn có bể chứa nước lớn phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy, tăng cường khả năng ứng phó với sự cố và bảo vệ mọi người trong khu vực.
Hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được lắp đặt ở tầng mái nhằm bảo vệ công trình khỏi các tác động của sét đánh, trong khi hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế tối ưu nhằm giảm thiểu nguy cơ bị sét đánh và nâng cao hiệu quả chống sét bảo vệ nhà ở và công trình xây dựng.
Rác thải ở các tầng được đưa vào gen rác và chuyển xuống gian rác dưới tầng hầm, nơi được bố trí hợp lý để chứa và xử lý rác thải Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ lưỡng nhằm ngăn chặn mùi hôi phát sinh, hạn chế ô nhiễm môi trường Hệ thống vận chuyển rác ra ngoài được tích hợp để đảm bảo vệ sinh và thuận tiện trong quá trình xử lý.
GIẢI PHÁP VẬT LIỆU
Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt
Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình
Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu thép và bê tông cốt thép vẫn chiếm ưu thế nhờ tính dễ chế tạo và nguồn cung dồi dào Các loại vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite) và hợp kim nhẹ cũng được nghiên cứu và thử nghiệm, nhưng chưa phổ biến do công nghệ chế tạo còn mới và giá thành cao.
Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép
Bảng 1-1: Tổng hợp vật liệu sử dụng
BỘ PHẬN BÊ TÔNG CỐT THÉP
Sàn, Khung B30~M400 ỉ ≤ 10: AI ỉ > 10: AIII Đài Múng B30~M400 ỉ ≤ 10: AI ỉ > 10: AIII
Cọc khoan nhồi B30~M400 ỉ ≤ 10: AI ỉ > 10: AII
1.3.2 Lớp bê tông bảo bệ
Bảng 1-2: Lớp bê tông bảo vệ kết cấu
CẤU KIỆN LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ
Sàn BTCT (tiếp xúc với đất hoặc thời tiết bên ngoài) 20
Sàn BTCT (không tiếp xúc với đất, môi trường) 15
Chú thích: giá trị trong ngoặc ( ) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt (trích TCVN 5574:2012 – Bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - điều 8.3)
GIẢI PHÁP KẾT CẤU
1.4.1.1 Hệ Khung Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút
Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau
Sơ đồ làm việc rõ ràng, phù hợp cho các công trình cao tầng nhưng có khả năng chịu tải trọng ngang hạn chế Chúng phù hợp để sử dụng cho các công trình cao đến 15 tầng trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, và các công trình từ 10-12 tầng trong vùng chống động đất cấp 8 Tuy nhiên, không nên áp dụng sơ đồ này cho các công trình nằm trong vùng chịu tác động của động đất cấp cao hơn.
Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng
Thuận tiện trong việc ứng dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau, phù hợp với nhiều công trình Hệ thống này vừa đảm bảo khả năng lắp ghép nhanh chóng, vừa cho phép đổ tại chỗ các kết cấu bê tông cốt thép, tối ưu hóa quá trình thi công và nâng cao hiệu quả công trình.
Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước
Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m
Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn
Công trình gồm 1 tầng hầm và 20 tầng nổi, có tổng chiều cao 77.2 mét, sử dụng hệ khung - vách lõi làm kết cấu chính Hệ kết cấu này đảm bảo khả năng chịu lực tốt, với khung chịu tải trọng đứng và vách lõi vừa chịu tải trọng đứng vừa chống chịu các tác động ngang Ngoài ra, hệ khung - vách lõi còn tăng cường độ cứng vững cho toàn bộ công trình, đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình sử dụng.
Dưới tác dụng của tải trọng ngang trong nhà cao tầng, khung chịu cắt là chủ yếu, gây ra chuyển vị tương đối nhỏ ở các tầng trên và lớn hơn ở các tầng dưới Trong khi đó, lõi chịu uốn đóng vai trò chủ đạo, khiến cho chuyển vị của các tầng trên lớn hơn các tầng dưới Sự phối hợp giữa khung chịu cắt và lõi chịu uốn giúp giảm đáng kể chuyển vị của toàn công trình khi chúng hoạt động cùng nhau.
Bản kê trực tiếp lên cột có nhiều ưu điểm nổi bật như chiều cao kết cấu nhỏ, giúp giảm chiều cao tổng thể của công trình và tiết kiệm không gian sử dụng Thi công nhanh hơn so với sàn có dầm nhờ không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm phức tạp, vì cốt thép sàn tương đối định hình và đơn giản Ngoài ra, việc lắp dựng cốp pha cũng trở nên thuận tiện hơn, góp phần đẩy nhanh tiến độ thi công công trình.
Nhược điểm của hệ cột không có dầm liên kết là độ cứng sẽ thấp hơn so với sàn dầm, làm giảm khả năng chịu lực theo phương ngang Tải trọng ngang thường được truyền qua hệ vách để đảm bảo sự ổn định của công trình Ngoài ra, sàn cần có chiều dày lớn hơn để tăng khả năng chống chọc thủng và đảm bảo khả năng chịu uốn hiệu quả.
1.4.3 Giải pháp thết kế móng
Hệ móng công trình tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình rồi truyền xuống móng
Với quy mô công trình lớn và chức năng chính là khu thương mại, giải pháp móng phổ biến hiện nay là móng cọc khoan nhồi, đảm bảo khả năng chịu lực và độ ổn định cao cho công trình.
1.4.4 Các quy phạm tiêu chuẩn dùng để thiêt kế
TCVN 2737:1995 Tải trọng về tác động
TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió;
TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất;
TCVN 5574:2012 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép;
TCVN 323:2004 Nhà ở cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế;
TCVN 5575:2012 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép;
TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình;
TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế;
Mô hình hệ kết cấu công trình: ETABS 2016, SAFE 2016 ,Sap 2000
Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: Sử dụng phần mềm EXCEL kết hợp với lập trình VBA
Bản vẽ sử dụng Autocad 2010 kết hợp vẽ bằng phần mền Kata Pro 7.0
THIẾT KẾ CẦU THANG
GIỚI THIỆU CHUNG
Cầu thang là bộ phận kết cấu quan trọng của công trình, đảm nhiệm chức năng đi lại và vận chuyển thiết bị, hàng hóa theo phương đứng Do đó, cầu thang cần được bố trí ở vị trí thuận tiện nhất để đáp ứng nhu cầu đi lại hàng ngày và đảm bảo khả năng thoát hiểm nhanh chóng trong các tình huống khẩn cấp Việc sắp xếp hợp lý giúp nâng cao tính an toàn và tiện nghi cho công trình.
Cầu thang cần được thiết kế với kết cấu đảm bảo độ bền, độ ổn định, khả năng chống cháy và chống rung động để đảm bảo an toàn trong sử dụng Đồng thời, về mặt kiến trúc, cầu thang phải đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ của công trình, góp phần nâng cao giá trị mỹ thuật tổng thể.
CẤU TẠO CẦU THANG
Sử dụng kết cấu cầu thang dạng bản chịu lực để tính toán thiết kế
Chiều cao tầng điển hình là 3,6 mét với hệ thống cầu thang 2 vế, mỗi vế gồm 12 bậc thang có kích thước 1600 x 300 x 150 mm (dài x rộng x cao) xây bằng gạch thẻ Góc nghiêng của bản thang so với mặt phẳng nằm ngang được xác định bằng hệ số tangent là tgα = b / h = 300 / 150.
150 = 0.5 → α = 26 0 33 ’ → cosα = 0.89 Chọn bề dày bản thang hb = 120 mm Chiếu tới dày 120 mm Chiếu nghỉ dày 120 mm
TÍNH TOÁN CẦU THANG
Đối với bản chiếu nghỉ
Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang (Tính trên 1m dài)
Bảng 2-1: Tĩnh tải chiếu nghỉ
Trọng lượng bt ni m m kN/m 3 kN/m
Hình 2-2: Các lớp cấu tạo cầu thang
Bảng 2-2: Tĩnh tải chiếu tới
Cấu tạo sàn thường Bề dày
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn
Hệ số độ tin cậy
Đối với bản thang nghiêng
Bảng 2-3: Chiều dày tương đơn của lớp cấu tạo Chiều dày lớp đá hoa cương Chiều dày lớp vữa xi măng
Chiều dày lớp bậc thang gạch theo phương nghiêng
Bảng 2-4: Tĩnh tải bản thang
Hệ số vượt tải ni
Trọng lượng gbt m m kN/m 3 kN/m
Hệ số vượt tải ni
Trọng lượng gbt m m kN/m 3 kN/m
Tổng trọng lượng theo phương đứng qđứng 7.72 Tổng trọng lượng phương đứng có kể đến lan can: 0.27 kN/m 8
2.3.2 Hoạt tải Đối với bản chiếu nghỉ và chiếu tới
tc m p n p 1 1.2 3 1 3.6 kN / m Đối với bản thang nghiêng
Bảng 2-5: Tổng tải trọng tính toán STT Loại bản
Tĩnh tải tính toán g tt (kN/m)
Hoạt tải tính toán p tt (kN/m)
Tổng tải trọng tính toán q tt = g tt + p tt (kN/m)
2.3.4 Sơ đồ tính và nội lực
Các vế thang đối xứng, nên ta chỉ tính một vế
Cắt một dải bề rộng 1(m) dọc theo bản cầu thang, xem bản cầu thang như một dầm đơn giản kích thước bxh = 1x0.12(m 2 )
Ta chọn sơ đồ tính của cầu thang là 2 đầu gối cố định và 1 đầu cố định 1 đầu di động để tính toán (thiên về an toàn)
Trong quá trình thiết lập mô hình ETABS từng vế thang, bạn có thể xác định biểu đồ moment cho bản thang một cách chính xác Lưu ý rằng tải trọng bản thân đã được tính toán và cộng vào tải trọng tĩnh, do đó khi khai báo Deadload trong ETABS, hệ số tải trọng của bản thân nên để bằng 0 để đảm bảo tính đúng đắn của mô hình.
Minh hoạ sơ đồ tính và nội lực (đơn vị moment là kNm/m)
Hình 2-5: Biểu đồ mômen sơ đồ 1
Từ kết quả nội lực, chúng tôi chọn giá trị moment dương lớn nhất để tính cốt thép giữa nhịp, đảm bảo kết cấu chịu lực tối ưu Đồng thời, áp dụng giá trị moment âm nhỏ nhất để xác định cốt thép tại gối, tăng tính an toàn cho công trình Đặc biệt, khi xác định cốt thép tại nơi giao nhau giữa bản thang và bản chiếu nghỉ, cần xem xét cả moment âm và moment dương để đảm bảo tính chịu lực toàn diện và độ bền lâu dài của hệ thống kết cấu.
Phản lực gối tựa: RA = 16.4 kN; RB = 16.3 kN
2.3.5 Tính toán bố trí cốt thép
Trình tự tính toán như sau: b b o m 2 m s m R R b b o s ξγ R bh α = M , ξ = 1- 1-2α , A = , , γ R bh R
Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:
Bảng 2-6: Kết quả tính toán cốt thép cầu thang
Kí hiệu M As μ (%) Bố trí Asbt
TÍNH TOÁN DẦM CẦU THANG
Hình 2-7: Mặt bằng bố trí dầm
2.4.1 Tính toán dầm D2 ( dầm D1 tương tự )
Chọn kích thước dầm: 20x30 cm 2
Sơ đồ tính dầm D2 là dầm đơn giản,có nhịp tính toán là khoảng cách giữa các trục tường Tải trọng tác dụng lên dầm D2:
Trọng lượng bản thân dầm g d =b d (h d -h s ).n.b=0.2x(0.3-0.12)x1.1x25=0.99 (kN/m)
Trọng lượng tường xây trên dầm g t =b t h t n.t=0.2x1.2x1.1x18=4.75 (kN/m) (Chiều cao tường là 1.2m)
Do bản thang truyền vào, là phản lực tại các gối tựa tại chiếu nghỉ được quy về phân bố đều (RA$.8kN, RB$.9 kN trên 1m dài bản)
Từ đó xác định được Moment M và lực cắt Q
Hình 2-8: Sơ đồ tính toán và biểu đồ nội lực dầm D2
Diện tích cốt thép yêu cầu : h b
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Bảng 2-7: Kết quả tính toán cốt thép dầm cầu thang
Vị trí M (kN.m) α ξ A st (cm 2 ) Chọn thép A sc (cm 2 )
Lực cắt lớn nhất tại gối : QD.3(KN)
Khả năng chịu cắt của bê tông:
Chọn thép đai 8và hai nhánh n2
Thép đai được bố trí thỏa mãn bước đai smin( ,s s tt m ax ,s s ct , dd )
Bước cốt đai tính toán theo cấu tạo: s tt
130.1( ) 1301( ) 4430 s b f b bt tt nR R bh s Q cm mm
Bước cốt đai tính toán lớn nhất:
Bước cốt đai chọn theo cấu tạo: s ct
Bước đai tính toán theo động đất: s dd 100mm
Bước cốt đai được chọn: smin( ,s s tt m ax,s s ct , dd)100mm
Kiểm tra điều kiện sau khi chọn cốt đai:
Cốt đai được bố trí trên hai đầu dầm 1
4 L là 8có bước đai s 100( mm )
Cốt đai được bố trí trên giữa dầm 1
2 L là 8có bước đai s 200( mm ) vì được chọn theo cấu tạo
Thỏa mãn Do đó không cần bố trí cốt xiên.
THIẾT SÀN DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH
CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC
Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng
Có thể chọn sơ bộ chiều dày bản sàn điển hình theo công thức: s min min
D (0.8 ÷1.4) phụ thuộc tải trọng, lấy D = 1
m(30 ÷ 35) đối với sàn 1 phương, l1 là cạnh của phương chịu lực
m(40 ÷ 50) đối với sàn 2 phương, l1 là cạnh ngắn
Sơ bộ chiều dày sàn tầng hầm, sân thượng, mái
Chiều dày sàn tầng hầm được chọn để thỏa khả năng chịu tải trọng lớn cũng như khả năng chống thấm cho sàn nên sinh viên chọn: hs = 300 mm
Chiều dày sàn sân thượng và mái chủ yếu là chịu hoạt tải sữa chữa và chống thấm nên sinh viên chọn: hs = 120 mm
Chọn nhịp của dầm chính để tính L = 8 m
Từ đó ta chọn được kích thước sơ bộ dầm chính: 300 × 600 mm
Chiều dày vách của lõi cứng được xác định dựa trên chiều cao tòa nhà và số tầng, đồng thời tuân thủ quy định tại Điều 3.4.1 TCXD 198 – 1997 về thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho nhà cao tầng Độ dày của thành vách không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng, đảm bảo tính an toàn và ổn định của công trình.
Kích thước vách BTCT được chọn và bố trí chịu được tải trọng công trình và đặc biệt chịu tải trọng ngang do gió, động đất,…
Chọn chiều dày vách t w = 0.3 m cho tất cả các vách cứng trên mặt bằng
Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo được tính toán một cách gần đúng theo công thức sau: t o b
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
Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời, cùng với trọng lượng của dầm, tường, cột được phân bố đều trên sàn Giá trị q được xác định dựa trên kinh nghiệm thiết kế, thường dao động từ 10 đến 20 kN/m²; trong đó, giá trị chọn là q = 10 kN/m² để đảm bảo tính chính xác và an toàn cho kết cấu công trình.
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
Bảng 3-1: Sơ bộ tiết diện cột Tầng
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN
Tĩnh tải do trọng lượng bản thân sàn
Bảng 3-2: Tải trọng sàn thường
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn
Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 n kN/m 2
Trọng lượng tường phân bố 2.34 1.1 2.57
Bảng 3-3: Tải trọng sàn mái, sàn vệ sinh
Cấu tạo sàn vệ sinh
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn
Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Trọng lượng tường phân bố 2.34 1.1 2.57
Tải tường tường bao quanh dầm biên được tính theo công thức: g tt n q t h t
Bảng 3-4: Tĩnh tải tường gạch
Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo điều 4.3.3 TCVN 2737 : 1995)
Kết quả được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3-5: Hoạt tải phân bố đều trên sàn
STT Loại sàn nhà Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hoạt tải quy đổi
1 Sảnh, hành lang, cầu thang 3 3.6
3 Mái bằng không sử dụng 0.75 0.975
4 Phòng ăn, bếp, phòng khách 1.5 1.95
Hình 3-1: Mặt bằng bố trí dầm sàn tầng điển hình
TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Bảng 3-6: Tổ hợp tải trọng
Hệ số trọng lượng bản thân Ý nghĩa Giá trị khi khai báo
TT DEAD 1.1 Tải trọng do các lớp sàn 1.46;1.91
HT LIVE 0 Hoạt tải sử dụng 1.95;3.6;2.4
TỔ HỢP Tính thép Tổng tải tác dụng ADD(1TT,1HT)
Chuyển vị Tổng tải tác dụng ADD(0.91TT,0.83HT)
Trong mô hình SAFE, để đơn giản hóa việc xác định nội lực bản sàn, ta chia sàn thành các dãy theo hai phương X và Y, bao gồm hai loại chính: chia dãy, gán tải và mesh sàn Việc phân chia này giúp tối ưu hóa quá trình phân tích, đảm bảo tính chính xác trong đánh giá và thiết kế kết cấu sàn.
- Dóy trờn cột (Column Strip) với bề rộng bằng ẳ nhịp
- Dóy giữa nhịp (Middle Strip) với bề rộng bằng ẵ nhịp
Hình 3-3: Chia dải sàn theo phương X
Hình 3-4: Chia dải sàn theo phương Y
3.3.3 Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực
Hình 3-5: Moment trip theo phương X
Hình 3-6: Moment trip theo phương Y
3.3.4 Kiểm tra độ võng sàn
Ta dùng combo chuyển vị để tính (giá trị tải trọng tiêu chuẩn):
Hình 3-7: Độ võng sàn xuất từ Safe Dựa vào biểu đồ chuyển vị ta nhận thấy ax ax
Thỏa mãn điều kiện biến dạng của ô sàn, không cần kiểm tra tại các vị trí khác
3.3.5 Tính toán và bố trí cốt thép
Cốt thép sàn AIII→ Rs = 365 MPa
Chọn a = 20 mm → ho = 150 - 20 = 130 mm Áp dụng công thức tính toán: b o m 2 m s b o s
Hàm lượng cốt thép: cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau: min max
àmin: tỷ lợ̀ cốt thộp tối thiểu, thường lấy àmin = 0.1%
àmax: tỷ lợ̀ cốt thộp tối đa
Bảng 3-7: Kết quả tính toán thép sàn theo phương X
Bảng 3-8: Kết quả tính toán thép sàn theo phương Y
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ KHUNG
GIỚI THIỆU CHUNG
Công trình gồm 19 tầng điển hình, 1 tầng hầm, 1 tầng mái
Hệ kết cấu sử dụng là kết cấu khung - vách cứng (lõi cứng) Do đó việc tính toán khung phải là kết cấu khung không gian
Việc tính toán khung không gian là rất phức tạp, do đó việc tính toán nội lực sẽ được tính toán bằng phần mềm ETABS
Việc tính toán sẽ được thực hiện theo các bước sau đây:
- Bước 1: Chọn sơ bộ kích thước
- Bước 2: Tính toán tải trọng
- Bước 3: Tổ hợp tải trọng
- Bước 4: Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS
- Bước 5: Tính toán thép cho khung trục 3 và khung trục B
CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC
Chọn sơ bộ kích thước cấu kiện trong mô hình rồi kiểm tra bằng chức năng Design trong ETABS:
Kích thước được chọn phần trên tính sàn.
CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG
Theo TCVN 2737: 1995, loại gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió, gây tác động lớn đến công trình Do công trình cao 77,1 mét, vượt quá ngưỡng 40 mét, nên tải trọng gió gồm cả thành phần tĩnh và thành phần động Tải trọng gió ảnh hưởng đến kết cấu công trình bao gồm hai thành phần chính: thành phần tĩnh và thành phần động, đòi hỏi thiết kế dựa trên tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn và chịu lực tốt hơn.
Thành phần tĩnh của gió
Thành phần động của gió
Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737 : 1995 như sau: Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z tính theo công thức:Wtc = Wo × k × c
Giá trị áp lực gió (Wo) được xác định dựa trên bản đồ phân vùng theo phụ lục D và điều 6.4 của TCVN 2737:1995 Đối với công trình đang xây dựng tại TP Hồ Chí Minh thuộc khu vực II-A, địa hình B, giá trị Wo được lấy là 0.83 kN/m².
kz: là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng 5, TCVN 2737 : 1995
c: là hệ số khí động, đối với mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6 Hệ số tổng cho mặt đón gió và hút gió là: c = 0.8 + 0.6 = 1.4
Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là = 1.2
Wtcy là lực gió tiêu chuẩn theo phương Y, được tính bằng áp lực gió nhân với diện tích đón gió Diện tích đón gió của từng tầng được xác định dựa trên các yếu tố như chiều cao và diện tích phù hợp, giúp đảm bảo tính chính xác trong thiết kế kết cấu chịu lực của ngôi nhà Việc tính toán chính xác lực gió góp phần nâng cao độ an toàn và ổn định của công trình xây dựng.
hj, hj-1, B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1, và bề rộng đón gió
Bảng 4-1: Tổng hợp gió THÀNH PHẦN TĨNH CỦA TẢI TRỌNG GIÓ
Tên tầng Chiều cao tầng (m)
Tải tiêu chuẩn thành phần tĩnh (KN)
Với công trình cao 77,1 mét vượt quá 40 mét, việc tính toán thành phần động của tải gió là điều bắt buộc Để xác định chính xác thành phần động này, cần xác định tần số dao dộng riêng của công trình Điều này giúp đảm bảo các biện pháp an toàn và ổn định trong thiết kế kết cấu, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng.
Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học:
- Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng
- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có thể coi như không đổi
- Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn
Giá trị khối lượng tập trung được xác định bằng tổng của trọng lượng bản thân của kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn phân bố đều trên mặt sàn và hoạt tải phân bố đều trên sàn, theo tiêu chuẩn TCVN 2737.
1995 và TCXD 229 : 1999 cho phép sử dụng hệ số chiết giảm đối với hoạt tải, tra bảng 1 (TCXD 229 : 1999), lấy hệ số chiết giảm là 0.5
Hình 4.1: Sơ đồ tính động lực học của gió
Việc tính toán tần số dao động riêng của các công trình nhiều tầng là rất phức tạp, đòi hỏi sự hỗ trợ của phần mềm chuyên dụng để đảm bảo chính xác Trong đồ án này, phần mềm ETABS được sử dụng để phân tích và xác định các tần số dao động riêng của công trình một cách hiệu quả và chính xác.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Trong đó: fL được tra trong bảng 9 TCVN 2737:1995, đối với kết cấu sử dụng bê tông cốt thép, lấy δ = 0.3, ta được fL = 1.3 Hz
Bước 1 : Xác định tần số dao động riêng
Bảng 4-2: Bảng kết quả 12 Mode dao động Mode Period Tần số fL (1/s) UX UY RZ Dao động Ghi chú
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
QUY TRÌNH TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN ĐỘNG TẢI TRỌNG GIÓ
Thông tin địa điểm xây dựng
Tính toán thành phần tĩnh
Tính toán thành phần động No
Xác định s dạng dao động cần tính fs < fL < fs+1
Tính toán thành phẩn động (Do xung và do lực quán tính)
Mj – Khối lượng tập trung tầng j ξi - hệ số động lực
(Xem 4.5 TCVN 229:1999) ψi - hệ số (Xem 4.5 TCVN 229:1999)
Bước 2 : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc tại mặt đất được xác định theo công thức:
Bước 3 : Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình
WP(ij): lực, đơn vị tính toán kN
Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, T
i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên
i: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần
- Xác định Mj: Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)
- Xác định i : Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động:
Hình 4.2: Xác định hệ số i
Hệ số tin cậy tải trọng gió lấy = 1.2
fi: Tần số dao động riêng thứ i
Wo: Giá trị áp lực gió Lấy bằng 0.83 kN/m 2 Công trình bằng BTCT với 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị (TCVN 2737:1995)
Hệ số i được xác định theo công thức: n ji Fj j 1 i n
yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m 2 )
Sj: diện tích đón gió phần công trình thứ j (m 2 )
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Hình 4-3: Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan
Bảng 4-3: Các tham số ρ và χ Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ρ χ
Bảng 4-4: Bảng tính gió động theo phương X
Hệ số áp lực động ξj
Hệ số tương quan không gian v
Story21 2 75.4 1.44 0.405 0.66 13.349 0.09 1.778 0.0001 239.8 11.005 Story20 3.6 73.4 1.43 0.406 0.66 37.208 0.09 1.778 0.0001 239.8 70.116 Story19 3.6 69.8 1.42 0.408 0.66 47.72 0.09 1.778 0.0001 239.8 79.462 Story18 3.6 66.2 1.4 0.410 0.66 47.272 0.09 1.778 0.0001 239.8 80.989 Story17 3.6 62.6 1.39 0.412 0.66 47.172 0.09 1.778 0.0001 239.8 82.426 Story16 3.6 59 1.38 0.414 0.66 47.082 0.09 1.778 0.0001 239.8 83.71 Story15 3.6 55.4 1.36 0.417 0.66 46.664 0.09 1.778 0.0001 239.8 85.316 Story14 3.6 51.8 1.34 0.419 0.66 46.256 0.09 1.778 0.0001 239.8 86.77 Story13 3.6 48.2 1.33 0.422 0.66 46.21 0.09 1.778 0.0001 239.8 87.322 Story12 3.6 44.6 1.31 0.425 0.66 45.834 0.09 1.778 0.0001 239.8 87.552 Story11 3.6 41 1.29 0.428 0.66 45.477 0.09 1.778 0.0001 239.8 87.44 Story10 3.6 37.4 1.27 0.432 0.66 45.144 0.09 1.778 0.0001 239.8 87.452 Story9 3.6 33.8 1.24 0.436 0.66 44.481 0.09 1.778 0.0001 239.8 87.071 Story8 3.6 30.2 1.22 0.440 0.66 44.21 0.09 1.778 0.0001 239.8 85.5 Story7 3.6 26.6 1.19 0.445 0.66 43.618 0.09 1.778 0.0001 239.8 83.305 Story6 3.6 23 1.16 0.451 0.66 43.078 0.09 1.778 0.0001 239.8 80.438 Story5 3.6 19.4 1.13 0.458 0.66 42.612 0.09 1.778 0.0001 239.8 77.461 Story4 3.6 15.8 1.09 0.466 0.66 41.87 0.09 1.778 0.0001 239.8 73.871 Story3 3.6 12.2 1.04 0.477 0.66 40.89 0.09 1.778 0.0001 239.8 69.173 Story2 5.3 8.6 1 0.493 0.66 50.154 0.09 1.778 0.0001 239.8 67.689 Story1 3.3 3.3 1 0.517 0.66 50.888 0.09 1.778 5E-05 239.8 34.226
Bảng 4-5: Bảng tính gió động theo phương Y
Hệ số áp lực động ξj
Hệ số tương quan không gian v
Story21 2 75.4 1.44 0.405 0.62 19.386 0.09 1.7885 0.0001 353.8 16.693 Story20 3.6 73.4 1.43 0.406 0.62 54.034 0.09 1.7885 0.0001 353.8 106.06 Story19 3.6 69.8 1.42 0.408 0.62 69.3 0.09 1.7885 0.0001 353.8 119.73 Story18 3.6 66.2 1.4 0.41 0.62 68.65 0.09 1.7885 0.0001 353.8 121.54 Story17 3.6 62.6 1.39 0.412 0.62 68.504 0.09 1.7885 0.0001 353.8 123.19 Story16 3.6 59 1.38 0.414 0.62 68.375 0.09 1.7885 0.0001 353.8 124.62 Story15 3.6 55.4 1.36 0.417 0.62 67.767 0.09 1.7885 0.0001 353.8 126.49 Story14 3.6 51.8 1.34 0.419 0.62 67.175 0.09 1.7885 0.0001 353.8 128.13 Story13 3.6 48.2 1.33 0.422 0.62 67.107 0.09 1.7885 0.0001 353.8 128.4 Story12 3.6 44.6 1.31 0.425 0.62 66.562 0.09 1.7885 0.0001 353.8 128.2 Story11 3.6 41 1.29 0.428 0.62 66.044 0.09 1.7885 0.0001 353.8 127.47 Story10 3.6 37.4 1.27 0.432 0.62 65.56 0.09 1.7885 0.0001 353.8 126.86 Story9 3.6 33.8 1.24 0.436 0.62 64.597 0.09 1.7885 0.0001 353.8 125.68 Story8 3.6 30.2 1.22 0.44 0.62 64.202 0.09 1.7885 0.0001 353.8 122.73 Story7 3.6 26.6 1.19 0.445 0.62 63.343 0.09 1.7885 0.0001 353.8 118.87 Story6 3.6 23 1.16 0.451 0.62 62.56 0.09 1.7885 0.0001 353.8 114.09 Story5 3.6 19.4 1.13 0.458 0.62 61.883 0.09 1.7885 0.0001 353.8 109.15 Story4 3.6 15.8 1.09 0.466 0.62 60.805 0.09 1.7885 0.0001 353.8 103.41 Story3 3.6 12.2 1.04 0.477 0.62 59.382 0.09 1.7885 1E-04 353.8 96.276 Story2 5.3 8.6 1 0.493 0.62 72.836 0.09 1.7885 9E-05 353.8 93.695 Story1 3.3 3.3 1 0.517 0.62 73.901 0.09 1.7885 4E-05 353.8 37.01
Gió tĩnh (kN/m2) Gió động (kN/m2) Vị trí Tâm khối lượng Phương x Phương y Phương x Phương y Phương x Phương y
Story20 3.6 273.0 177.6 70.116 106.06 22.9 14.9 Story19 3.6 270.5 176.0 79.462 119.73 22.8779 14.9419 Story18 3.6 267.8 174.3 80.989 121.54 22.8779 14.9419 Story17 3.6 265.1 172.5 82.426 123.19 22.8779 14.9419 Story16 3.6 262.2 170.6 83.71 124.62 22.8779 14.9419 Story15 3.6 259.1 168.6 85.316 126.49 22.8747 14.9474 Story14 3.6 255.9 166.5 86.77 128.13 22.8743 14.9479 Story13 3.6 252.5 164.3 87.322 128.4 22.8782 14.9414 Story12 3.6 248.8 161.9 87.552 128.2 22.8782 14.9414 Story11 3.6 244.9 159.4 87.44 127.47 22.8748 14.9471 Story10 3.6 240.7 156.6 87.452 126.86 22.8745 14.9476 Story9 3.6 236.1 153.6 87.071 125.68 22.8785 14.9409 Story8 3.6 231.1 150.4 85.5 122.73 22.8785 14.9409 Story7 3.6 225.6 146.8 83.305 118.87 22.8785 14.9409 Story6 3.6 219.3 142.7 80.438 114.09 22.8785 14.9409 Story5 3.6 212.1 138.0 77.461 109.15 22.8787 14.9405 Story4 3.6 203.5 132.4 73.871 103.41 22.8789 14.9402 Story3 3.6 192.9 125.5 69.173 96.276 22.8789 14.9402 Story2 5.3 213.4 138.9 67.689 93.695 22.8795 14.9391 Story1 3.3 62.4 40.6 34.226 37.01 22.8794 14.9392
4.3.1.3 Nội lực và chuyển vị do tải trọng gió
Nội lực cho thành phần tĩnh và động của tải gíó xác định như sau: s t d 2 i i 1
X: Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị ở đây ta xem là tải trọng tổng hợp của 2 thành phần tĩnh và động
X t : Moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra, ở đây ta xem là tải thành phần tĩnh
X di là mô men uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra khi dao động ở dạng thứ i Trong đó, ta xem xét tải thành phần động, ảnh hưởng quan trọng đến phân tích cấu trúc khi chịu tác động của gió trong quá trình thiết kế.
s: số dạng dao động tính toán
Tạo ra 4 trường hợp tải bao gồm:
- Gió tĩnh theo phương X: WTX
- Gió tĩnh theo phương Y: WTY
- Gió động theo phương X ứng với Mode dao động 1: WDX
- Gió động theo phương Y ứng với Mode dao động 2: WDY
Tổ hợp nội lực thành phần tĩnh và động của tải trọng gió thông qua 2 COMB
- Gió theo phương X: GIOX = WDX “+” WTX
- Gió theo phương Y: GIOY = WDY “+” WTY
- Giá trị tải trọng gió tĩnh ta sẽ gán vào mô hình ETABS ở tâm hình học còn gió động gán vào tâm khối lượng của công trình
- Nhưng công trình đối xứng tâm khối lượng trùng với tâm hình học ta có thể nhập chung gió tĩnh và gió động không cần tách ra
4.3.2 Tải động đất Động đất được xem như là một trong những yêu cầu bắt buộc không thể thiếu và là yêu cầu quan trọng nhất khi thiết kế các công trình cao tầng Do đó, bất kỳ công trình xây dựng nào nằm ở phân vùng về động đất phải tính toán tải trọng động đất
Tác động của động đất lên công trình xây dựng được hiểu là sự chuyển động kéo theo của kết cấu khi mặt đất bị rung chuyển hỗn loạn trong thời gian dài Khi công trình chịu tác động của các lực quán tính do động đất gây ra, các phản ứng động lực như chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất và biến dạng sẽ xuất hiện trong kết cấu Những phản ứng này phản ánh rõ ảnh hưởng của động đất đến độ bền và ổn định của công trình, và việc nghiên cứu chúng là yếu tố then chốt trong thiết kế chống động đất.
Việc tính toán tải trọng động đất được thực hiện theo TCVN 9386 : 2012 và sự trợ giúp của phần mềm ETABS
Theo TCVN 9386 : 2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương
Với chu kì T1(x) = 2.628s, T2(y) = 2.581s Không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương: 1 4T C 2.4s
(điều 4.3.3.2 TCVN 9386 : 2012) 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)
4.3.2.1 Tính toán động đất thêo phương pháp phổ phán ứng
Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp động lực học kết cấu sử dụng phổ phản ứng động lực nhằm đánh giá phản ứng tổng thể của kết cấu dưới tác động của các dạng dao động khác nhau Phương pháp này phù hợp để áp dụng cho tất cả các loại nhà, theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 (mục 4.3.3.3.1), giúp đảm bảo an toàn và độ bền của công trình xây dựng trong các điều kiện dao động phức tạp.
Các giá trị cho các tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi theo phương đứng được cho trong Bảng 3.3 TCVN 9683:2012 đối với các loại đất nền A, B, C, D, E
Phổ avg/ag TB(s) TC(s) TD(s)
Quy trình tính toán tiến hành tính toán theo các bước sau:
- Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng của nhà
- Xác định phổ thiết kế Sd (T) theo phương nằm ngang
TỔ HỢP TẢI TRỌNG 56 4.5
Bảng 4-8: Tổ hợp nội lực từ các trường hợp tải
Tổ hợp Thành phần Kiểu tổ hợp
4.5 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ TẠI ĐỈNH CÔNG TRÌNH
Hình 4-8: Mô hình khung bằng phần mềm etabs 2016
6 TH6 TT+0.9HT+0.9GIOX ADD
7 TH7 TT+0.9HT-0.9GIOX ADD
8 TH8 TT+0.9HT+0.9GIOY ADD
9 TH9 TT+0.9HT-0.9GIOY ADD
12 TH16 TT+0.3HT+DDX ADD
13 TH17 TT+0.3HT+DDY ADD
14 THBAO TH1+TH2+TH3+… +TH2+TH13 ENVE
Sử dụng tổ hợp sau để kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình
Bảng 4-9: Chuyển vị đỉnh công trình
Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh nhà: fmax = 36.05 mm
Chiều cao nhà tại tầng thượng: H = 73.6 m
Theo TCVN 198 : 1997, kết cấu khung vách: fmax = 0.04 m < [f] = H/750 = 0.098 m nên công trình thỏa điều kiện chuyển vị đỉnh.
Theo quy định tại điều 3.2 của TCVN 198:1997, các nhà cao tầng xây dựng bằng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng lớn hơn 5 phải được kiểm tra khả năng chống lật dưới tác dụng của động đất và tải gió, nhằm đảm bảo an toàn và độ bền của công trình trước các tác động tự nhiên.
B , nên không cần kiểm tra khả năng chống lật của công trình dưới tác dụng của tải ngang
4.6 TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 3 VÀ KHUNG TRỤC B
4.6.1 Tính thép cho dầm TCVN 5574-2012
4.6.1.1 Tính toán cốt thép dọc
Cốt thép trong dầm được tính toán dựa trên khả năng chịu uốn của cấu kiện Để thuận tiện trong quá trình thiết kế, chúng tôi phát triển một chương trình tính toán cốt thép cho dầm, dựa trên số liệu xuất ra từ phần mềm ETABS Program này giúp tự động hóa quá trình tính toán, đảm bảo chính xác và tiết kiệm thời gian trong thiết kế kết cấu Việc tích hợp dữ liệu từ ETABS vào chương trình giúp tối ưu hoá việc lựa chọn cốt thép phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của dự án.
Dữ liệu xuất ra từ ETABS gồm biểu đồ bao Momen của tất cả các tổ hợp nhập vào hệ thống Quá trình tính toán được thực hiện tại 3 tiết diện nguy hiểm, dựa trên biểu đồ bao nội lực để đảm bảo độ chính xác và an toàn của kết cấu.
Giả thiết a = h/10 cm ho = h – a 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 thì phải thỏa điều kiện sau: min max
àmin: tỷ lợ̀ cốt thộp tối thiểu, thường lấy: àmin = 0.05% àmax: tỷ lợ̀ cốt thộp tối đa, thường lấy: b max R R s s sc,u
Bảng 4-10: Kết quả thép dọc hệ dầm khung trục 3
This dataset provides detailed information on various stories, including maximum and minimum values across different parameters such as area in cm², related measurements, and specific conditions Notably, the maximum values of Bao for different story numbers and categories range from approximately 2.775 to 4.75, indicating their relative scale The minimum Bao values are consistently around 0.25, with notable negative figures reflecting specific measurement ranges These data points are segmented across stories 17 to 20 and multiple categories B1 and B2, highlighting variations in measurements like cm² and other parameters over a 30 to 60-day period Understanding these values is crucial for optimizing content strategies and ensuring accurate representation of data trends within the targeted context.
This dataset contains detailed information about various stories, categorized by B1 and B2 levels and different BAO max and min values The story data includes measurements such as scores, ranges, and durations, with maximum scores reaching up to 4.75 and minimum scores as low as 0.25 The values indicate variability in performance, with some stories achieving high scores while others are much lower, reflecting differences in content and difficulty Notably, the range of scores and measurements shows a wide spectrum, emphasizing the importance of analyzing both maximum and minimum values for comprehensive performance assessment These insights can be utilized to optimize content strategies and enhance engagement across different story categories.
The data highlights significant variations in BAO MAX and BAO MIN values across different stories and categories, with BAO MAX values reaching up to 4.75 and BAO MIN values dropping as low as -322.1 These figures are consistently analyzed over a period of 30 to 60 minutes, reflecting dynamic changes in the dataset Notably, the highest BAO MAX recorded is 4.75, indicating peak activity in several stories, while the lowest BAO MIN values, such as -322.1 and -314.9, suggest periods of significant decline The variations in these values imply fluctuating conditions within the dataset, which could be critical for understanding overall trends This comprehensive analysis emphasizes the importance of monitoring maximum and minimum values over specific timeframes to assess stability and volatility across different stories.
This dataset provides detailed information on various stories, focusing on specific measurements such as BAO MIN and MAX values across different story segments (B1 and B2) The data highlights the range of BAO measurements, with minimum values often around 0.275 and maximum values reaching up to 6.725, indicating variability in the data Key metrics include measurement durations (30 to 60 minutes), with average values such as 6.08 for Story6 B1 BAO MAX and 5.85 for Story3 B1 BAO MAX, reflecting the variability across stories The dataset also features other important parameters such as specific measurement values, which are crucial for analysis Overall, the data underscores the importance of understanding measurement ranges and their implications for the specific storytelling contexts being analyzed.
This dataset presents measurements across three story categories (Story1, Story2, and Story3), each with variations such as B1 and B2, focusing on maximum and minimum values of BAO The data includes key parameters like temperature ranges, duration, and specific metrics such as 11.16, 12.56, 15.03, and 18.85, which are essential for analysis Notably, the BAO maximum values range from approximately 3.075 to 3.5, and the minimum values span from 0.3 to 6.7, indicating variability across different stories and conditions These measurements are critical for understanding the variations in performance and behavior under different experimental settings, with temperature, duration, and other metrics contributing to comprehensive insights Proper interpretation of these data points can enhance understanding of the effects observed in each story scenario, supporting informed decision-making and optimized outcomes.
Bảng 4-11: Kết quả thép dọc hệ dầm khung trục B
The dataset details various specifications of "Story" models, focusing on parameters such as maximum and minimum values, area in square centimeters, and other technical metrics For instance, the "Story20 B35 BAO MAX" has a maximum value of 4.5 cm², with a product measurement of 192.6, and operates within a range of 30 to 60 Conversely, the "Story20 B35 BAO MIN" records a minimum value of 0 and a significant negative measurement of -378.3, indicating key differences in performance Similar patterns are observed across models "Story19," "Story18," "Story17," and "Story16," with maximum values consistently around 5.5 cm² and their corresponding minimums reaching as low as -499.5 These specifications highlight the technical diversity and performance range of each model, essential for selecting the appropriate product based on specific operational requirements.
This data provides comprehensive insights into the maximum and minimum values observed across various stories, highlighting key performance metrics The maximum values generally range between approximately 158.4 and 192.7, indicating peak performance points, while minimum values show significant drops, ranging from -489.3 to -402.6, emphasizing the variability and potential challenges Consistent speed settings of 30 or 60, along with specific parameters like 10.51, 31.33, and other figures, demonstrate standardized conditions for each story The data also reveals that as the story number decreases from 15 to 7, the maximum values tend to slightly decrease, while minimum values become more negative, indicating increasing variability These insights are valuable for understanding performance trends, optimizing parameters, and enhancing future story outcomes.
This data highlights maximum and minimum values across various stories, showcasing the performance metrics of BAO models B35 and B41 The B35 series features maximum values reaching up to 4.5 and minimums as low as 0, with notable fluctuations in performance metrics such as power, voltage, and efficiency over different test conditions Similarly, the B41 series records maximums around 3.1 and minimums down to negative values, indicating significant variation in output across different scenarios These insights demonstrate how different story-specific and model-specific parameters influence overall performance, emphasizing the importance of optimizing operational conditions for improved efficiency and reliability Analyzing these trends can guide future enhancements in BAO technology and application strategies.
This dataset provides detailed measurements of various stories, highlighting maximum and minimum values of specific parameters under different conditions Notably, the maximum values in each story tend to range around 181.4 to 229.7, indicating significant peaks in the measured variable, while the minimum values reach as low as -295.5, demonstrating substantial variability The values are recorded over periods of 30 to 60 units, with associated data points such as load factors, durations, and other relevant metrics These measurements are essential for analyzing structural performance and reliability, emphasizing the importance of monitoring maximum stress points and minimum thresholds to ensure safety and durability in engineering applications Accurate interpretation of these parameters can inform maintenance schedules, safety protocols, and design improvements.
This dataset provides comprehensive insights into the performance metrics across different stories and conditions The maximum values, such as "Story8 B41 BAO MAX 3.1 230.2," highlight peak performance points, while the minimum values like "Story8 B41 BAO MIN 0 -296.1" indicate the lowest performance thresholds Variations in data points like airflow rates (e.g., 30-60), pressure measurements, and other key parameters reveal significant differences between maximum and minimum scenarios Analyzing these figures helps optimize operational efficiency and understand the impact of diverse conditions on system performance Notably, the data underscores the importance of monitoring both maximum and minimum values to ensure stability and optimal functioning in different operational contexts.
4.6.1.2 Cấu tạo kháng chấn cho dầm
Theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 (Mục 5.4.3.1.2), giá trị gia tốc nền thiết kế được xác định dựa trên công thức g I gR a γ a, chia thành ba trường hợp động đất: Động đất mạnh với gia tốc ≥ 0.08g yêu cầu tính toán và thiết kế kháng chấn để đảm bảo an toàn; Động đất yếu với gia tốc từ 0.04g đến 0.08g chỉ cần áp dụng các giải pháp giảm nhẹ và đã được kiểm nghiệm; và Động đất rất yếu với gia tốc < 0.04g thì không cần thiết kế kháng chấn trong công trình.
Theo các trường hợp trên, công trình với ag = 0.07g 0.08g thì chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ
Cấu tạo kháng chấn cho dầm Đường kính dbw của các thanh cốt đai (tính bằng mm) không được nhỏ hơn 6 mm
Khoảng cách s của các vòng cốt đai (tính bằng mm) không được vượt quá:
dbL là đường kính thanh cốt thép dọc lớn nhất (tính bằng mm)
hw là chiều cao tiết diện của dầm (tính bằng mm)
- Ngoài ra, cốt đai trong dầm phải là đai kín, được uốn móc 45 o và với chiều dài móc là 10dbw
Hình 4-9: Cốt thép ngang trong vùng tới hạn của dầm
Tính toán cốt đai dầm B2(300x600)
Dầm có tiết diện 300x600 mm, chiều dài L=7.5m
Giá trị lực cắt lớn nhất do tổ hợp có tải trọng động đất gây ra ở tại vị trí gối là
Qmax#0.85 kN (được xác định từ tổ hợp THBAO) Điều kiện tính toán cốt đai:
n =0 hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc
Thông số tính toán cốt đai:
- Chọn thép AI làm cốt đai có: Rsw5 Mpa; Rs=Rsc"5 MPa
- Lớp bêtông bảo vệ a`mm h0`0-60T0mm
- Chọn thép 8 làm thép đai, đai 2 nhánh Asw=1.01 cm 2
Bêtông không đủ khả năng chịu cắt nên phải bố trí thêm cốt đai
- Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán
Với b 2 =2 đối với bêtông nặng
- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:
- Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo (tại gối)
- Khoảng cách cốt đai theo điều kiện kháng chấn:
; 24 ; 225;8d min 150;192; 225; 200 150 min 4 bL bL kc h b mm s
Vậy khoảng cách thiết kế của cốt đai là smin s s tt ; m ax;s s ct ; kc 150mm
Chọn khoảng cách thiết kế cốt đai là s = 100mm
Kiểm tra lại điều kiện Q0.3 w l bl b R bh b 0
0.3 wl bl b R bh b 0 0.3 1.14 0.847 1 17000 0.3 0.54 718 kN > Q Thỏa điều kiện
Kiểm tra điều kiện đặt cốt xiên:
Vậy không cần đặt cốt xiên
Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo (tại nhịp)
2 2 min 300 12d 300 ct h mm s mm mm
Chọn cốt đai theo cấu tạo ứ8a200
Các dầm còn lại bố trí cốt đai như dầm B2
Cốt thép trong cột được thiết kế dựa trên tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên, đảm bảo độ bền vững của kết cấu Dữ liệu xuất ra từ ETABS cung cấp biểu đồ mô-men của tất cả các tổ hợp, ngoại trừ tổ hợp bao, giúp xác định chính xác lượng cốt thép cần thiết Việc sử dụng các biểu đồ mô-men này giúp tối ưu hóa cấu trúc và đảm bảo an toàn công trình.
TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ MÓNG
SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Bảng 5-1: Thống kê địa chất công trình Lớp
Hệ số rỗng Độ rỗng (%) Độ bão hòa (%)
Hạn độ Atterber Độ sệt
Thí nghiệm cắt Thí nghiệm nén NSPT
Từ Đến Ướt Khô Đẩy nổi Chảy Lăn Dẻo Độ kPa
Mô đun biến dạng (kPa) m m W% γo γk γđn Gs eo n So WL WP IP IL φ C a100-200 E
10.2) Đất sét trạng thái dẻo cứng
47.2) Đất sét trạng thái cứng
80 Điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa
Kiểm tra tương tự cho các trường hợp trường hợp :Mtt(x)-max
Bảng 5-10: Phản lực đầu cọc móng M1
Cọc n N tt M tt X M tt Y xi yi y 2 i ∑y 2 i Pi
KẾT LUẬN: Phản lực đầu cọc đạt yêu cầu
Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm SAFE v2016:
- Xác định độ cứng lò xò:
G1 : Mô đun trượt được lấy trung bình đối với toàn bộ các lớp đất thuộc phạm vi chiều sâu hạ cọc
E1 : Mô đun biến dạng được lấy trung bình đối với toàn bộ các lớp đất thuộc phạm vi chiều sâu hạ cọc
: Hệ số xác định theo công thức:
G 2 0.4E 2 0.4 27445 10978 (kN /m 2 ): Mô đun trượt được lấy được lấy trong phạm vi bằng 0,5l , từ độ sâu l đến độ sâu 1,5l
kn: Hệ số cho phép lấy bằng 2
’ 0.17 ln k G l G d n 1 / 2 0.808: Hệ số tương ứng cọc cứng tuyệt đối (EA = ∞)
’ 0.17 ln k l d ( n / ) 0.814: Giống như β’ nhưng đối với trường hợp nền đồng nhất có đặc trưng G1 và γ1
EA G l/ 1 2 32.5 10 6 0.785 / 10618 60 2 0.667: độ cứng tương đối của cọc
EA : độ cứng thân cọc chịu nén, tính bằng MN
- Kết quả phản lực đầu cọc thu được
Hình 5-6: Phản lực lớn nhất đầu cọc móng M1 (combo11)
Nhận xét cho thấy, giá trị Pmax và Pmin thu được từ mô hình và tính tay có sự chênh lệch Do đó, nên sử dụng dữ liệu từ máy để đảm bảo độ chính xác trong quá trình tính toán Việc lấy số liệu từ thiết bị máy móc giúp nâng cao độ tin cậy và chính xác của kết quả phân tích Điều này đặc biệt quan trọng trong các công trình kỹ thuật yêu cầu độ chính xác cao, nhằm tối ưu hóa hiệu quả và đảm bảo an toàn.
Kiểm tra ổn định nền và độ lún cho móng
Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc Nmax ứng với giá trị tiêu chuẩn Gần đúng lấy N = N tt /1.15
Góc ma sát trong trung bình
Kích thước đáy đài theo chu vi nhóm cọc biên
Kích thước khối móng quy ước
Wqư = Blư×Lqư×Hqư×(γtb-n)= 12.7×15.7×63.3×(22-10) = 151457 (kN) Độ lệch tâm do Moment
Áp lực đất nền dưới đáy móng max,min
1 y qu tc x qu x y qu tc qu tb qu e W
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
Hình 5-7: Bảng tra hệ số A,B,C
m1 = 1 – hệ số điều kiện đất nền
m2 = 1 – hệ số điều kiện công trình
ktc=1.1 – hệ số tin cậy(lấy từ bảng thống kê)
Góc ma sát trong dưới đáy khối móng quy ước = 28.11 o
b = 12.7m – Kích thước cạnh bé khối móng quy ước
h = Hqư = 63.3 m – chiều cao khối móng quy ước
γ’ = 10.6 (kN/m 3 ): dung trọng trung bình của đất nền trên đáy móng
= 10.6 (k N/m 3 ): dung trọng của đất nền dưới đáy móng
Công thức chung xác định lực chống xuyên trêm diện tích hạn chế (theo mục 6.2.5.4 tcvn 5574-2012) o cx bt m o
Fcx là lực chống xuyên thủng
là hệ số, bê tông nặng lấy bằng 1; bê tông hạt nhỏ 0.85; bê tông nhẹ 0.8
Rbt là cường độ chịu cắt của bê tông
Um là chu vi trung bình của mặt nghiên xuyên thủng
ho là chiều cao làm việc của đài
C là chiều dài hình chiếu mặt bên tháp xuyên thủng lên phương ngang
Hình 5-8: Mặt xuyên thủng móng M1 trục 3
Trong phân tích này, hệ số C bằng 0.7, lớn hơn giới hạn 0.4, cho thấy khả năng chịu lực của móng tốt Giá trị o bằng 0.4, và hệ số m tính toán là 1.75×0.4 = 0.7, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật Với góc lan tỏa ứng suất 45 độ, tháp xuyên thủng hình thành từ mép cột đã bao hết các cọc bên dưới, cho thấy phần móng đạt độ cứng tuyệt đối Do đó, móng được xác định là chắc chắn và không cần kiểm tra xuyên thủng cho đài móng.
Tính thép trong đài đặt theo phương X
Thép trong đài đặt theo phương X chỉ cần đặt theo cấu tạo
Tính thép trong đài đặt theo phương Y:
Diện tích cốt thép trên 1m bề rộng đài:
Tính toán cốt thép đài móng bằng phần mềm SAFE 2014
Ta cắt 1m bề rộng bản để tính toán
Việc lấy nội lực để tính toán thép cho đài móng được lấy trực tiếp từ giá trị nội lực từ các strip đã vẽ trong mô hình
Hình 5-9: Biểu đồ moment theo dãy strip móng M1 (PA1) Bảng 5-11: Tính toán cốt thép đài móng M1 (PA1)
(mm) (mm) (kN.m) (cm 2 /m) (cm2/m)
Kết quả tính toán cốt thép từ mô hình gần giống với kết quả tính tay, giúp đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong quá trình thiết kế Vì vậy, để tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả tính toán cho các móng khác, ta chọn sử dụng kết quả từ mô hình đã được xác nhận Việc này cũng giúp chuẩn hóa quá trình tính toán, đảm bảo tính nhất quán và chính xác trong các dự án xây dựng.
5.2.4.2 Thiết kế lõi thang máy
Xuất nội lực từ ETABS, chọn tổ hợp nội lực Nmax và các nội lực tương ứng để tính toán
Bảng 5-12: Phản lực chân vách móng M.LOI (Pier 5)
Trường hợp N V2 V3 T Mx My Tổ hợp tương ứng
Ntt-max -56925.138 0.0021 1.8224 -0.0613 251.902 8.7678 Comb1 Mtt(x) – max -48244.524 0.0028 1644.39 -1.7734 37362.8 7.9167 Comb2 Mtt(y) – max -48229.184 1994.2 1.746 -3.7796 222.726 43033.3 Comb3
Hình 5-10: Mặt bằng móng M.LOI (PA1) Kích thước đài: Xđ × Yđ × Hđ = 14 m × 8 m × 2 m
Kiểm tra phản lực đầu cọc
Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm SAFE v2016:
Kết quả phản lực đầu cọc thu được
Hình 5-11: Phản lực đầu cọc móng M.LOI
Kiểm tra phản lực đầu các cọc thỏa mãn điều kiện ax min
Kiểm tra ôn định nền và độ lún cho móng
Diện tích thực tế của đài: F d bl 14 8 112(m 2 )
Trọng lượng tính toán thực tế của đài và đất trên đài:
Chọn trường hợp Ntt-max kiểm tra :
Lực dọc tính toán tại đáy đài N tt N 0 tt N d tt 56925 4928 61853(KN)
Mômen tính toán tại đáy đài : Chiều cao đài móng H d 2( )m
Sử dụng giá trị tải truyền xuống móng với giá trị lực dọc Nmax ứng với giá trị tiêu chuẩn Gần đúng lấy N = N tt /1.15
M tc y = 14.6/1.15 = 7.63 (kN.m) Góc ma sát trong trung bình
Kích thước đáy đài theo chu vi nhóm cọc biên
Kích thước khối móng quy ước
Hqư = Lc + Zđáy đài = 63.3 (m) Tính Wqư
Wqư = Blư×Lqư×Hqư×(γtb-n)= 18.7×24.7×63.3×(22-10) = 350852 (kN) Độ lệch tâm do Moment
Giá trị độ lệch tâm rất nhỏ nên có thể bỏ qua ảnh hưởng của moment Áp lực đất nền dưới đáy móng
,min,max tc qu tb qu
Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng – theo TCVN 9362:2012
m1 = 1 – hệ số điều kiện đất nền
m2 = 1 – hệ số điều kiện công trình
ktc=1.1 – hệ số tin cậy
Góc ma sát trong dưới đáy khối móng quy ước = 28.11 o
b = 18.7m – Kích thước cạnh bé khối móng quy ước
h = Hqư = 63.3 m – chiều cao khối móng quy ước
γ’ = 10.6 (kN/m 3 ): dung trọng trung bình của đất nền trên đáy móng
= 10.6 (k N/m 3 ): dung trọng của đất nền dưới đáy móng
Kiểm tra các giá trị áp lực dưới đáy móng max min
Tính độ lún của móng cọc trong trường hợp này như độ lún của khối móng quy ước trên nền đất tự nhiên
- Áp lực bản thân đất nền của đáy móng khối quy ước :
- Ứng suất gây lún ở đáy móng khối quy ước:
– 876.1 – 671 205.1( / ²) gl tb bt o tc o kN m
- Tiến hành tính lún theo phương pháp cộng lún từng phân tố
- Chú ý chia lớp đất sao cho mỗi phân lớp phải nằm gọn trong một lớp nhất định
- Điều kiện để dừng tính lún: 1 gl 5 bt
- Móng cần bố trí sao cho S ≤ [Sgh] = 10cm
Bảng 5-13: Bảng tính lún móng M.LOI (PA1)
2Z/B Ko σbt σgl σgl tb Eo S
(m) (m) (kN/m3) (kPa) (kPa) (kPa) (MPa) (cm)
- Vậy tại lớp phân tố thứ 6, σgl = 160.87 < 0.2σbt = 175.826 nên dừng tính lún
- Tổng độ lún S = 3.316cm < 10cm Thỏa điều kiện biến dạng nền
Với giả thuyết ban đầu Hđài = 2m
Với góc lan tỏa ứng suất 45 độ, tháp xuyên thủng hình thành từ mép cột và bao phủ toàn bộ các cọc bên dưới, giúp đảm bảo tính ổn định của công trình Do đó, móng được xem là cực kỳ cứng chắc và không cần kiểm tra xuyên thủng cho đài.
Tính toán cốt thép đài móng
Tính toán cốt thép đài móng bằng phần mềm SAFE 2016
Ta cắt 1m bề rộng bản để tính toán
Việc lấy nội lực để tính toán thép cho đài móng được lấy trực tiếp từ giá trị nội lực từ các strip đã vẽ trong mô hình
Hình 5-12: Biểu đồ mômen theo dãy trip móng M.LOL
Bảng 5-14: Tính toán cốt thép đài móng M.LOI (PA1)
(mm) (mm) (kN.m) (cm 2 /m) (cm2/m)
Lớp dưới 1000 2000 1750 3320 51.9765 ỉ25a100 54.54 Trục Y Lớp trờn 1000 2000 1750 -287.6 4.50254 ỉ14a200 7.7