1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Đồ án chung cư cao cấp 17 tầng

127 5 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Chung Cư Cao Cấp 17 Tầng
Tác giả Trần Quốc Bảo
Người hướng dẫn TS. Châu Đình Thành, Th.S. Huỳnh Phước Sơn, PGS.TS. Phan Đức Hùng
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2018
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 127
Dung lượng 8,29 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN (14)
    • 1.1. Đặc điểm kiến trúc công trình (14)
      • 1.1.1. Mục đích xây dƣng công trình (14)
      • 1.1.2. Đặc điểm khu vực xây dựng (14)
      • 1.1.3. Đặc điểm kiến trúc công trình (14)
      • 1.1.4. Giải pháp lưu thông nội bộ (15)
      • 1.1.5. Các giải pháp khác (15)
    • 1.2. Nguyên tắc tính toán kết cấu bê tông cốt thép (16)
    • 1.3. Nguyên tắc tính toán tải trọng (16)
      • 1.3.1. Xác định tải trọng (16)
      • 1.3.2. Nguyên tắc truyền tải trọng (17)
    • 1.4. Cơ sở tính toán (17)
    • 1.5. Vật liệu sử dụng (17)
  • CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (18)
    • 2.1. PHƯƠNG ÁN 1: THIẾT KẾ SÀN DẦM BẰNG SAFE (18)
      • 2.1.1. Chọn kích thước sơ bộ tiết diện dầm sàn cột (18)
      • 2.1.2. Tải trọng tác dụng lên sàn (20)
      • 2.1.3. Mô hình và xuất kết quả từ phần mềm safe (22)
      • 2.1.4. Tính thép và bố trí thép cho các ô bản (25)
  • CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH (27)
    • 3.1. Sơ đồ kết cấu (27)
      • 3.1.1. Mặt bằng cầu thang điển hình (27)
      • 3.1.2. Kích thước tiết diện (27)
    • 3.2. Tải trọng (27)
      • 3.2.1. Tĩnh tải (27)
      • 3.2.2. Hoạt tải (28)
      • 3.2.3. Tổng tải tác dụng (28)
    • 3.3. Nội lực và tính thép (29)
      • 3.3.1. Bản chiếu tới (29)
      • 3.3.2. Bản chiếu nghiêng và chiếu nghỉ (30)
      • 3.3.3. Dầm DT01 (32)
      • 3.3.4. Dầm DT02 (34)
  • CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN (35)
    • 4.1. Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện (36)
      • 4.1.1. Chọn sơ bộ chiều cao sàn (36)
      • 4.1.2. Chọn sơ bộ tiết diện dầm (37)
      • 4.1.4. Chọn sơ bộ tiết diện vách (39)
    • 4.2. Tải trọng tác dụng vào hệ khung (40)
      • 4.2.1. Tải trọng đứng tác dụng vào hệ khung (40)
      • 4.2.2. Tải trọng ngang tác dụng vào hệ khung (40)
      • 4.2.3. Tải trọng động đất (53)
    • 4.3. Xây dựng mô hình công trình (56)
      • 4.3.1. Các trường tải nhập vào công trình (56)
      • 4.3.2. Tổ hợp tải trọng (56)
    • 4.4. Tính thép cho hệ khung (57)
      • 4.4.1. Tính thép cho dầm (57)
      • 4.4.2. Tính thép cho cột (58)
      • 4.4.3. Tính toán cụ thể (62)
    • 4.5. Tính toán vách cứng cho khung trục 3 (72)
      • 4.5.1. Cơ sở tính toán (72)
      • 4.5.2. Các bước tính toán (73)
      • 4.5.3. Tính cốt thép vách cho 1 trường hợp cụ thể (75)
  • CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÓNG BẰNG CỌC KHOAN NHỒI (78)
    • 5.1. Kết quả khoan khảo sát địa chất (78)
    • 5.2. Tính toán khả năng chịu tải của cọc (80)
      • 5.2.1. Chọn kích thước sơ bộ cọc (80)
      • 5.2.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (80)
      • 5.2.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền (83)
      • 5.2.4. Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT (85)
      • 5.2.5. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu (87)
    • 5.3. Thiết kế móng cọc (88)
      • 5.2.1. Thiết kế móng cọc M1 (88)
      • 5.2.2. Thiết kế móng cọc M2 (97)
      • 5.2.3. Thiết kế móng lõi thang (105)
  • CHƯƠNG 6: PHƯƠNG ÁN TƯỜNG VÂY, HỐ ĐÀO SÂU (117)
    • 6.1. Các thông số phục vụ tính toán (117)
      • 6.1.1. Các thông số đặc trƣng của đất nền (117)
      • 6.1.2. Điều kiện mực nước ngầm (118)
      • 6.1.3. Tải trọng (118)
    • 6.2. Các dữ liệu tính toán (118)
      • 6.2.1. Thông số tường cừ larsen FSP-VIL (118)
      • 6.2.2. Thông số hệ thanh chống (118)
    • 6.3. Trình tự thi công (119)
    • 6.4. Mô hình tính toán trong PLAXIS (120)
    • 6.5. Kiểm tra khả năng chịu lực của cừ (121)
      • 6.5.1. Nội lực và chuyển vị của tường cừ larsen theo các giai đoạn thi công (121)
      • 6.5.2. Kiểm tra ổn định của cừ (123)
    • 6.6. Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh chống (123)
      • 6.6.1. Nội lực của thanh chống theo giai đoạn thi công (123)
      • 6.6.2. Kiểm tra ổn định của thanh chống (124)
    • 6.7. Kiểm tra điều kiện ổn định của đất nền (125)

Nội dung

 Tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình theo 2 phương án: sàn sườn và sàn phẳng  Tính toán và thiết kế cầu thang bộ tầng điển hình..  Mô hình tính toán và thiết kế dầm, cột, vách cô

TỔNG QUAN

Đặc điểm kiến trúc công trình

1.1.1 Mục đích xây dƣng công trình

Hiện nay, TP.HCM là một trong hai trung tâm thương mại lớn nhất cả nước với tốc độ phát triển và mức độ đô thị hóa ngày càng tăng Điều này khiến cho mật độ dân số tăng cao và kéo theo đó là nhu cầu về nhà ở cũng ngày một tăng và trở thành một nhu cầu cấp thiết

Do đó việc xây dựng nhà cao tầng theo kiểu chung cƣ là giải pháp tốt nhất để đáp ứng nhu cầu nhà ở cho người dân….Đặc biệt là thành phần dân nhập cư từ các tỉnh đổ về thành phố lập nghiệp

Vì vậy, Chung cư cao cấp 17 tầng ra đời là một bước đi đúng đắn nhằm giải quyết phần nào vấn đề trên

1.1.2 Đặc điểm khu vực xây dựng Địa điểm xây dựng

Công trình đƣợc xây dựng tại khu vực năng động nhiều tiềm năng và đang trên đà phát triển của TP.HCM hiện nay là Quận Bình Thạnh

 Đặc điểm khí hậu khu vực xây dựng

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với các đặc trƣng của vùng khí hậu miền Đông Nam Bộ, chia thành 2 mùa rõ rệt :

 Mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 10

 Mùa khô từ đầu tháng 11 và kết thúc vào tháng 4 năm sau

 Các yếu tố khí tƣợng :

 Nhiêt độ trung bình năm : 26 0 C

 Lƣợng mƣa trung bình : 1000-1800 mm/năm

 Độ ẩm tương đối thấp nhất vào mùa khô : 70-80 %

 Độ ẩm tương đối cao nhất vào mùa mưa : 80-90%

 Số giờ nắng trung bình khá cao, ngay trong mùa mƣa cũng có trên 4 giờ/ngày, vào mùa khô là trên 8 giờ/ngày

 Hướng gió chủ đạo là Đông Nam và Tây Nam với vận tốc trung bình 2.5 m/s, thổi mạnh nhất vào mùa mƣa Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực ít chịu ảnh huởng của gió bão, chịu ảnh hưởng của gió mùa và áp thấp nhiệt đới

1.1.3 Đặc điểm kiến trúc công trình

 Chung cƣ cao cấp 17 tầng gồm 17 tầng : 1 tầng hầm và 16 tầng nổi với 2 tầng dưới phục vụ cho nhu cầu giải trí còn các tầng trên cùng các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

- Công trình có diện tích tổng mặt bằng (25.2x39.2) m 2 , bước nhịp nhất 8.4m, chiều cao tầng hầm 4.4 m, tầng trệt cao 3.9m, các tầng còn lại là 3.6m

- Cốt 0.00 m đƣợc chọn đặt tại mặt sàn tầng trệt, mặt đất tự nhiên tại cốt -1.50 m, mặt sàn tầng hầm tại cốt -4.4m Chiều cao công trình là 57.1m tính từ cốt

 Mặt bằng và phân khu chức năng:

- Tầng hầm : thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ô tô, xe máy xung quanh Các hệ thống kĩ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kĩ thuật về điện nhƣ trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió

- Tầng trệt và tầng 2 : dùng làm siêu thị và các dịch vụ công cộng : nhà trẻ, dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, thể dục thẩm mĩ phục vụ nhu cầu mua bán, vui chơi, giải trí…cho các hộ gia đình cũng nhƣ nhu cầu chung của khu vực

- Tầng 3 đến tầng 15 : bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

- Tầng mái : bố trí các phòng kĩ thuật và chữa cháy

 Mặt đứng: bố trí đối xứng với sự lặp lại của các ô cửa lớn và phân chia thành các khối thể hiện rõ ràng sự tách biệt giữa các khu nhà ở

1.1.4 Giải pháp lưu thông nội bộ

- Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang

- Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy, bao gồm 2 thang bộ và 4 thang máy bố trí đối xứng nhau Hệ thống cầu thang đƣợc bố trí ở khu vực chính giữa của công trình, các căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng cách đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

Hệ thống điện : hệ thống đường dây điện được bố trí ngầm trong tường và sàn, có thể lắp đặt hệ thống phát điện riêng phục vụ cho công trình khi cần thiết

Hệ thống cấp nước : nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố kết hợp với nguồn nước ngầm do khoan giếng dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và được bơm lên hồ nước mái Từ đó nước được dẫn đến mọi nơi trong công trình

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

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

Hệ thống thông thoáng, chiếu sáng : các phòng đều đảm bảo thông thoáng tự nhiên bằng các cửa sổ, cửa kiếng đƣợc bố trí ở hầu hết các phòng Các phòng đều đƣợc chiếu sáng tự nhiên kết hợp với chiếu sáng nhân tạo

Hệ thống phòng cháy, chữa cháy : tại mỗi tầng đều đƣợc trang bị thiết bị cứu hoả đặt ở hành lang

Giải pháp giao thông trong công trình: hệ thống giao thông thẳng đứng gồm có ba thang máy và hai thang bộ Hệ thống giao thông ngang gồm các hành lang giúp cho mọi nơi trong công trình đều có thể đến một cách thuận lợi, đáp ứng nhu cầu của mọi người

Nguyên tắc tính toán kết cấu bê tông cốt thép

+ Dạng kết cấu dầm, cột, khung, dàn, vòm

+ Chiều dài nhịp, chiều cao tầng

+ Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cấu kiện

- Xác định tải trọng tác dụng

+ Căn cứ vào qui phạm hướng dẫn về tải trọng tác động xác định tải tác dụng vào cấukiện

+ Xác định tất cả các tải trọng và tác động tác dụng lên kết cấu

+ Đặt tất cả các trường hợp tải tác dụng có thể xảy ra tác dụng vào cấu kiện

+ Xác định nội lực do từng trường hợp đặt tải gây ra

+ Tìm giá trị nội lực nguy hiểm nhất có thể xảy ra bằng cách thiết lập các sơ đồ đặt tải và giải nội lực do các sơ đồ này gây ra

+ Một sơ đồ tĩnh tải

+ Các sơ đồ hoạt tải nguy hiểm có thể xảy ra

+ Tại mỗi tiết diện tính tìm giá trị nội lực bất lợi nhất do tĩnh tải và một hay vài hoạt tải : T=T0 + T i

Trong đó: T - giá trị nội lực của tổ hợp

T 0 - giá trị đặt nội lực từ sơ đồ đặt tĩnh tải

Ti - giá trị nội lực từ sơ đồ đặt hoạt tải thứ i

 - một trường hợp hay các trường hợp hoạt tải nguy hiểm ( tuỳ loại tổ hợp tải trọng thiết lập)

- Tính toán kết c u bê tông cốt thép theo TTGH I và TTGH II

+ Tính toán theo trạng thái giới hạn I: sau khi đã xác định đƣợc các nội lực tính toán M, N, Q tại các tiết diện cấu kiện, tiến hành tính khả năng chịu lực của các tiết diện thẳng góc với trục cũng nhƣ các tiết diện nghiêng Việc tính toán theo một trong hai dạng sau:

Kiểm tra khả năng chịu lực : Tiết diện cấu kiện, tiết diện cốt thép là có sẵn cần xác định khả năng chịu lực của tiết diện

Tính cốt thép: xác định tiết diện cấu kiện, diện tích cốt thép cần thiết sao cho cấu kiện đảm bảo khả năng chịu lực

+ Tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn II: kiểm tra độ võng.

Nguyên tắc tính toán tải trọng

+ Trọng lƣợng bản thân: chọn sơ bộ tiết diện của cấu kiện từ đó tính ra trọng lương bản thân

+ Trọng lương lớp hoàn thiện: căn cứ vào yêu cầu cấu tạo tính ra trọng lượng lớp hoàn thiện

+ Đối với dầm còn có tính đến trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có)

Hoạt tải : căn cứ vào yêu cầu của từng loại cấu kiện, yêu cầu sử dụng mà qui phạm qui định từng giá trị hoạt tải cụ thể

1.3.2 Nguyên tắc truyền tải trọng

Tải từ sàn truyền vào khung dưới dạng tải hình thang và hình tam giác

Tải do dầm phụ truyền vào dầm chính của khung dưới dạng tải tập trung (phản lực tập trung và mômen tập trung)

Tải từ dầm chính truyền vào cột Sau cùng tải trọng từ cột truyền xuống móng.

Cơ sở tính toán

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

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

TCVN 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió TCVN 5574-2012 : Tiêu chuẩn thiết kế bêtông cốt thép

TCVN 198-1997 : Nhà cao tầng –Thiết kế bêtông cốt thép toàn khối

TCVN 195-1997 : Nhà cao tầng- thiết kế cọc khoan nhồi

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

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

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

- Bên cạnh các tài liệu trong nước, để giúp cho quá trình tính toán được thuận lợi, đa dạng về nội dung tính toán, đặc biệt những cấu kiện (phạm vi tính toán) chƣa đƣợc tiêu chuẩn thiết kế trong nước qui định như :Thiết kế các vách cứng, lõi cứng… nên trong quá trình tính toán có tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài như :UBC

- Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng một số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau (Trình bày trong phần tài liệu tham khảo).

Vật liệu sử dụng

Bê tông cấp độ bền B25 với các chỉ tiêu nhƣ sau:

Cường độ chịu nén tính toán:Rb.5 Mpa

Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt=1,0 Mpa

Cường độ chịu nén tính toán:Rb.5 Mpa

Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt=1,0 Mpa

Modul đàn hồi Eb00000 Mpa

Cốt thép loại AI với các chỉ tiêu :

Cường độ chịu nén tính toán: Rsc "5 Mpa

Cường độ chịu kéo tính toán: R s = 225 Mpa

Cừơng độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw5 Mpa

Modul đàn hồi Es!0000 Mpa

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

PHƯƠNG ÁN 1: THIẾT KẾ SÀN DẦM BẰNG SAFE

Hình 2 1: Mô hình sàn dầm

2.1.1 Chọn kích thước sơ bộ tiết diện dầm sàn cột

2.1.1.1 Sơ bộ chiều dày sàn

- Để đơn giản, người ta thường chọn hb theo nhịp tính toán lt của ô bản b t h = 1l m m = 30÷35 đối với bản dầm m = 40÷50 đối với bản kê bốn cạnh lt = nhịp tính toán theo phương cạnh ngắn

- Xét ô sàn có kích thước lớn nhất: 4.2m x 4.2m, tỉ lệ :

- Nên sàn làm việc theo 2 phương , chọn m = 40 : b h 1 4200 105( ).

=> Chọn bề dày sàn: h b = 120 (mm)

(thỏa mãn điều kiện hb > hmin = 50 đối với sàn dân dụng)

2.1.1.2 Sơ bộ kích thước dầm

Chọn:hdc = 700 (mm), bdc = 300 (mm)

Vậy chọn dầm chính có kích thước tiết diện: 300x700 (mm)

- Dầm phụ : chia nhỏ ô sàn

Chọn: hdp = 450 (mm) dp dp

Vậy chọn dầm phụ có kích thước tiết diện là: 300x500 (mm)

Chọn hệ dầm console và dầm môi tiết diện: 200x300 (mm)

Hình 2 2: Mặt bằng bố trí dầm ,sàn

2.1.1.3 Sơ bộ kích thước cột

2.1.1.4 Sơ bộ tiết diện vách

- Vách cứng là kết cấu chịu lực ngang chủ yếu của nhà cao tầng Để tránh bị mất ổn định ngang, bề dày bụng vách cứng không đƣợc bé hơn:

BW = min(hs/20;150mm), trong đó hs là chiều cao tầng

Vậy BW = min(hs/20;150mm) = min(3600/20;150mm) Chọn BW = 300(mm)

2.1.2 Tải trọng tác dụng lên sàn

LỚP VỮA TRÁT TRẦN ẹAN BEÂTOÂNG COÁT THEÙP LỚP VỮA LÓT

Hình 2 3: Các lớp c u tạo sàn

HSVT n g tc (kN/m2) g tt kN/m2)

Lớp vữa trát 0.015 18 1.3 0.27 0.351 Đường ống, thiết bị 0.5 1.1 0.5 0.55

Bảng 2 1: Trọng lượng bản thân các lớp hoàn thiện sàn hu ở và hành lang

HSVT n g tc (kN/m2) g tt (kN/m2)

Lớp vữa trát 0.015 18 1.3 0.27 0.351 Đường ống, thiết bị 0.5 1.1 0.5 0.55

Bảng 2 2: Trọng lượng bản thân các lớp hoàn thiện sàn hu vệ sinh

- Ở đây ta chỉ xét đến trường hợp tải trọng tường trực tiếp đặt lên sàn, khi đó ta quy tải trọng tường phân bố đều trên ô sàn có tường

- Tải trọng tính toán tường tác dụng lên sàn phân bố theo chiều dài:

Tường dày 100(mm): tt t t t t p  n h    b 1.1 2.9 0.1 18   5.74(kN / m) Tường dày 200(mm): tt t t t t p  n h    b 1.1 3 0.2 18   11.48(kN / m)

- Tải trọng tính toán tường quy ra tải phân bố lên sàn: tt t t t g =p ×lS

Trong đó : ht = 3.6 –0.7 = 2.9 (m): chiều cao của tường b t : bề rộng của tường (m) lt : chiều dài của tường (m) γt = 18 (kN/m³): trọng lượng riêng của tường

S : diện tích ô sàn tương ứng (m²) Ô sàn Bt (m) Ht (m) Lt (m) γT

Bảng 2 3: Tải tường phân bố theo diện tích trên các ô sàn

2.1.2.2 Hoạt tải Ô sàn Công năng p tc

Bảng 2 4: Hoạt tải tác dụng lên các ô sàn

20 Ô sàn Hoạt tải tính toán p tt

Tĩnh tải g (kN/m 2 ) Tổng tải trọng q (kN/m 2 ) Tải sàn Tải tường g t

Bảng 2 5: Tổng tải tác dụng lên các ô sàn

2.1.3 Mô hình và xuất kết quả từ phần mềm safe

2.1.3.1 Chia dãy strip theo 2 phương

Hình 2 4: Chia dãy strip theo layer A ( phương X)

Hình 2 5: Chia dãy strip theo layer B ( phương Y)

2.1.3.2 Kết quả nội lực theo 2 phương

Hình 2 6: Kết quả nội lực theo phương ngang

Hình 2 7: Kết quả nội lực theo phương đứng

Hình 2 8: Kết quả chuyển vị

- Độ võng cho phép đối với sàn có sườn nhịp bé hơn 5(m): (bảng 4 – TCVN

 Thỏa mản điều kiện độ võng

2.1.4 Tính thép và bố trí thép cho các ô bản

- Cốt thép sàn AI => Rs = 225(MPa)

- Tra bảng phụ lục giáo trình ết c u bê tông cốt thép phần cấu kiện cơ bản, tác giả Nguyễn Đình Cống: ξR=0.618

- Áp dụng công thức tính toán: m 2 b o

- Hàm lƣợng cốt thép: cốt thép tính toán ra đƣợc và hàm lƣợng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau: min m ax

 à min tỷ lệ cốt thộp tối thiểu, thường lấy à min = 0.1%

 à max tỷ lệ cốt thộp tối đa max

(kN.m) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm²) mm 2

Bảng 2 6: Kết quả nội lực và bố trí cốt thép

THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Sơ đồ kết cấu

3.1.1 Mặt bằng cầu thang điển hình

Hình 3 1: Mặt bằng cầu thang

- Chiều cao tầng điển hình là 3.6m, sử dụng loại cầu thang 2 vế

- Một vế thang gồm 11 bậc thang, mỗi bậc có kích thước b x h = 270 x 164 (mm), đƣợc xây bằng gạch đinh

- Sử dụng kết cấu dạng bản chịu lực (không có limon)

- Góc nghiêng của cầu thang : 164 0

- Chọn bề dày bản thang là hb = 12 cm

- Chọn kích thước dầm DT01 và DT02 là 20x30 cm

Tải trọng

HSVT n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Bảng 3 1: Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu tới

HSVT n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Bảng 3 2: Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ

 TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN BẢNG NGHIÊNG

Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo theo phương của bản nghiêng ( td ) + Lớp đá hoa cương :

HSVT n g tc (kN/m 2 ) g tt (kN/m 2 )

Bảng 3 3: Tĩnh tải tác dụng lên bản nghiêng

- Trọng lƣợng của lan can : g lc = 0.3 kN/m, quy tải lan can trên đơn vị m 2 bản thang:

- Đối với chiếu tới : q  g p 4.65 3.6 8.25 (kN/m ) 2

- Đối với bản nghiêng : q 2 g 2 g lc  p 6.66 0.25 3.6 10.51 (kN/m )   2

Nội lực và tính thép

- Tính toán bản chiếu tới nhƣ ô bản kê 4 cạnh

- Do h d 00 = 3.h b =3x100 = 300 mm nên xem liên kết giữa dầm DT02 với bản là khớp, còn các vị trí còn lại đều là ngàm

Hình 3 2: Sơ đồ tính toán ô bản

- Với α = L 2 /L 1 = 2.6/2 = 1.3 → Tra bảng theo ô bản số 8, ta đƣợc :

- Nội lực trong ô bản chiếu tới :

Mômen ở nhịp theo phương cạnh ngắn L1:

M1 = m81qL1L2 (KN.m/m)= 0.02668.2522.6 = 1.14 (kN.m/m) Mômen ở nhịp theo phương cạnh dài L 2 :

Mômen ở gối theo phương cạnh ngắn L1:

Mômen ở nhịp theo phương cạnh dài L 2 :

- Sử dụng bêtông B25 có : R b = 14.5 MPa

- Sử dụng là thép AI có : Rs = 225 MPa

- Khi tính thép, cắt ô bản thành từng dải rộng 1m và xem dải đó nhƣ một dầm có b = 100 cm và cao h = 12 cm

- Chọn a = 2 cm là khoảng cách từ mép sàn đến tâm cốt thép chịu lực

- Tính toán hoàn toàn tương tự ô bản sàn, ta được :

Bảng 3 4: Bảng tổng hợp cốt thép bản chiếu tới

 Hàm lƣợng thép: min ax

3.3.2 Bản chiếu nghiêng và chiếu nghỉ

Khi tính toán, cắt bản ra 1m theo phương cạnh dài để tính toán

Hình 3 3: Sơ đồ tính bản thang

- Nhập mô hình vào trong SAP:

Hình 3 4: Tải trọng tác dụng vào bản thang

Hình 3 5: Biểu đồ Môment bản thang

Hình 3 6: Phản lực gối tựa bản thang

- Moment ở nhịp bản nghiêng: M ng M max 27.14 (kN.m)

- Moment ở gối bản nghiêng: ta bố trí theo cấu tạo

- Sử dụng bêtông B25 có : R b = 14.5 Mpa

- Sử dụng là thép AII có : Rs = 280 MPa

- Khi tính thép, cắt ô bản thành từng dải rộng 1m và xem dải đó nhƣ một dầm có b

- Chọn a = 2 cm là khoảng cách từ mép sàn đến tâm cốt thép chịu lực

Bảng 3 5: Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ

 Hàm lƣợng thép : min ax

- Dầm DT01 có hai đầu gắn vào vách cứng ta tính toán dầm với sơ đồ tính nhƣ sau :

Hình 3 7: Sơ đồ tính dầm DT 1

- Trọng lƣợng bản thân dầm DT01 :

- Trọng lượng tường dày 200 trên dầm :

- Do bản thang truyền vào, là phản lực của các gối tựa đƣợc quy về dạng phân bố đều theo phương ngang: R = 25.17 KN/m (Kết quả xuất từ SAP2000)

→ Tổng tải trọng phân bố đều trên dầm DT01 : qg d g t 0.83 13.07 25.17 39.07(kN/m)

- Nhập mô hình vào phần mềm SAP2000 :

 Kết quả thu đƣợc nhƣ sau :

+ Moment max tại nhịp : M nh = 11.67 kN.m

+ Moment max tại gối : Mg = 23.74 kN.m + Lực cắt max : Q max = 53.76 kN

Hình 3 8: Nội lực dầm DT01 ứng với 2 đầu ngàm

- Sử dụng bêtông B25 có: Rb = 14.5 Mpa

- Sử dụng là thép AII có: R s = 280 MPa

- Chọn a = 3,5 cm là khoảng cách từ mép dầm đến tâm cốt thép chịu lực

- Ta có bảng tính thép dọc:

Bảng 3 6: Kết quả tính thép dầm DT 1

 Hàm lƣợng thép : min ax

Dùng thép AI có Rsw = 175 MPa

- Kiểm tra các điều kiện :

+ BT không bị phá hoại do ứng suất nén chính :

+ Khả năng chịu cắt của BT :

→ BT không đủ khả năng chịu cắt → Phải bố trí cốt đai

- Chọn cốt đai ỉ8 , đai hai nhỏnh n = 2

+ Tại gần gối: u ct ≤ min (h d /2; 150 mm) = min (150;150) mm + Tại giữa nhịp: uct ≤ min (3hd/4; 500 mm) = min (225;500) mm

+ Tại gần gối (lực cắt lớn) : uđ = 150 mm

+ Tại giữa nhịp (lực cắt nhỏ) : uđ = 250 mm

→ Không cần bố trí cốt xiên

- Dầm DT02 có tiết diện và nội lực giống dầm DT01 nên ta bố trí thép tương tự như dầm DT01

THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN

Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện

4.1.1 Chọn sơ bộ chiều cao sàn

- Đặt hb là chiều dày của bản sàn, h b đƣợc chọn theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công, ngoài ra hb ≥ hmin

- TCVN 5574:2012 (điều 8.2.2) quy định: h min = 40mm đối với sàn mái hmin = 50mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng hmin = 60mm đối với sàn nhà sản xuất h min = 70mm đối với bản làm từ bê tông nhẹ

- Để đơn giản, người ta thường chọn hb theo nhịp tính toán l t của ô bản b 1 t h = l m m = 30÷35 đối với bản dầm; m = 40÷50 đối với bản kê bốn cạnh l t = nhịp tính toán theo phương cạnh ngắn

- Xét ô sàn có kích thước lớn nhất: 4.2m x 4.2m, tỉ lệ : 2

L  4.21 nên sàn làm việc theo 2 phương , chọn m = 40 :

=> Chọn bề dày sàn: hb = 120 (mm)

(thõa mãn điều kiện h b > h min = 50 đối với sàn dân dụng)

Hình 4 2: Mặt bằng bố trí sàn tần điển hình

4.1.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Chọn: hdc = 700 (mm), bdc = 300 (mm)

Vậy chọn dầm chính có kích thước tiết diện: 300x700 (mm)

 Dầm phụ : chia nhỏ ô sàn

Vậy chọn dầm phụ có kích thước tiết diện là: 300x500 (mm)

 Chọn hệ dầm côngxôn và dầm môi tiết diện: 200x300 (mm)

Hình 4 3: Mặt bằng bố trí dầm tầng điển hình

4.1.3 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Hình 4 4: Sơ đồ bố trí cột

Do hệ lưới cột có tính chất đối xứng, do đó ta chỉ cần tính 5 cột là A1, A2,A3, B1

 Tính chọn sơ bộ tiết diện cho cột A1:

Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ nhƣ sau:

N = n( F x Q+Nt+N d ) n - số tầng phía trên truyền tải xuống cột tính

Q - tải trọng phân bố trên 1m 2 sàn (tĩnh tải và hoạt tải)

F - diện tích truyền tải xuống cột

R b = 14.5 (MPa) :cường độ chịu nén của bêtông cấp độ bền B25

Nt,Nd: tải tập trung của tường , dầm truyền vào

Dầm chính có tiết diện 300x700 : N d = 25x(8.4+8.4)x0.3x0.7/2D.1 (KN)

F= 8.4 x 8.4/4 = 17.64(m 2 ) Tính cho cột ở tầng hầm:

Nh n xét: Công việc lựa chọn sơ bộ tiết diện cột chỉ có tính chất định hướng ban đầu cho công việc thiết kế Các tiết diện cột này có thể thay đổi trong quá trình thiết kế

37 nên việc lựa chọn tiết diện sơ bộ này có thể đƣợc làm đơn giản nhƣng thiên về xu hướng có lợi (tức cho ra tiết diện cột lớn)

Trong quá trình thiết kế căn cứ vào yếu tố kiến trúc , nội lực tính toán và hàm lƣợng cốt thép mà có kế hoạch điều chỉnh tiết diện, giảm thiểu chi phí đầu tƣ cho công trình

Công trình đối xứng nhau qua trục C nên tiết diện cột ở hai bên trục đối xứng đƣợc chọn giống nhau

chọn cột có tiết diện là 600x600(cm)

Các giá trị khác tính tương tự Kết quả cho trong bảng

CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT

Kí hiệu Tầng Số tầng phía trên

Bảng 4 1: Sơ bộ tiết diện cột

Kí hiệu Tầng 1 - 4 Tầng 5 – 9 Tầng 10 – 15

Bảng 4 2: Chọn sơ bộ tiết diện cột

4.1.4 Chọn sơ bộ tiết diện vách

- Vách cứng là kết cấu chịu lực ngang chủ yếu của nhà cao tầng Để tránh bị mất ổn định ngang, bề dày bụng vách cứng không đƣợc bé hơn:

B W = min(h s /20;150mm), trong đó hs là chiều cao tầng

- Vậy BW = min(hs/20;150mm) = min(3600/20;150mm) Chọn BW = 300 (mm)

Tải trọng tác dụng vào hệ khung

4.2.1 Tải trọng đứng tác dụng vào hệ khung

4.2.1.1.1 Trọng lƣợng bản thân các lớp hoàn thiện

Quá trình tính đƣợc trình bày ở mục 2.1.2.1

4.2.1.1.2 Tải trọng bản thân tường

- Trọng lượng bản thân tường gồm có tường xây trên sàn và tường trên dầm:

 Thành phần tải trọng tường xây trên sàn được mô hình thành tải trọng dãi tác dụng lên sàn

 Thành phần tải trọng tường xây trên dầm được mô hình thành tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm

- Tải trọng tính toán tường tác dụng lên sàn phân bố theo chiều dài:

 Tường dày 200(mm): tt t t t t p       n h b 1.1 18 0.2 2.9     11.484 (kN / m)

 Tường dày 100(mm): tt t t t t p      n h b 1.1 3.2 0.1 18   6.34(kN / m)

- Quá trình tính hoạt tải cho các ô sàn ở tầng điển hình đƣợc trình bày ở mục

- Riêng một số ta lấy theo TCVN 2737-1995

- Hoạt tải tầng hầm (bãi đậu xe), lấy: p tt  1.2 p tc 1.2 5 6(kN/m ) 2

- Hoạt tải tầng trệt (tầng thương mại), lấy: p tt  1.2 p tc 1.2 4 4.8(kN/m ) 2

- Đối với tầng mái hoạt tải lấy p tc = 0.75 (kN/m 2 ) → p tt 1.3 0.75 0.975(kN/m ) 2

4.2.2 Tải trọng ngang tác dụng vào hệ khung

4.2.2.1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió

- Áp lực gió tĩnh đƣợc phân bố theo diện tích đƣợc tính theo công thức :

W0 = 83 (KN/ m 2 ) (tính cho thành phố HCM, thuộc khu vực IIA) n =1,2 hệ số tin cậy c :Hệ số khí động ; c = +0,8 : gió đẩy ; c = -0,6 :gió hút k : hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao

(tra bảng 5 -TCVN 2737-1995, theo dạng địa hình B)

B : diện tích đón gió của các khung

- Bề rộng đón gió theo phương trục Y: Tầng 1 đến 15 Lx9.2m; Tầng mái Lx22.4m

- Bề rộng đón gió theo phương trục X: Tầng 1 đến 15 Ly= 25.2m;Tầng mái Ly 8.4m

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao Zj so với mốc chuẩn đƣợc xác định theo công thức:

Kích thước nhà Cao độ

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

Wj (kN/m²) Gán vào sàn

Bảng 4 3: Kết quả tính áp lực gió tĩnh

4.2.2.2 Thành phần động của tải trọng gió

Công trình có độ cao HW.1 (m) > 40 (m) nên cần phải tính thành phần động của gió

4.2.2.2.1 Sơ đồ tính động lực học

- Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình (sàn nhà)

- Giá trị các khối lƣợng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính toán bằng tổng khối lƣợng của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí và 0.5 hoạt tải

Hình 4 5: Khai báo Mass Source trong Etabs

4.2.2.2.2 Xác định các đặc trƣng động lực học

 Xác định tần số dao động riêng

- Sau khi nhập vào mô hình làm việc với các thông số về tiết diện dầm, cột, bản sàn , vách cứng và hoạt tải, tĩnh tải tường, khai báo số mode là 12

- Công trình với quy mô 17 tầng nên sự ảnh hưởng của các mode càng lớn đến ứng xử của công trình càng ít nên một cách gần đúng ta có thể bỏ qua và chọn 12 mode trong tính toán

- Chạy chương trình Vào mục Display/Show Tables / Modal Participation để xem các chu kỳ và dạng dao động

Hình 4 6: Chu ì dao động của công trình

Mode Chu kỳ (s) Tần số

Bảng 4 4: Kết quả chu ì và tần số dao động

- Vì đây là hệ hung bê tông cốt thép: 0.3; công trình ở vùng áp lực gió IIA Tra bảng 2 ( TCVN 229:1999)  Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L =1.3

- Ta có dạng dao động thứ 4 theo phương Xoắn có tần số f = 1.795> f L =1.3 nên việc xác định thành phần động của tải trọng gió chỉ ể đến ảnh hưởng của 3 dạng dao động đầu tiên

 Xác định các dạng dao động riêng

- Để tính chuyển vị tỉ đối từng sàn : sau nhập mô hình vào Etabs, khai báo sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng sàn, chạy chương trình ta tìm chuyển vị tỉ đối của các sàn Kết quả chuyển vị tại các tầng đƣợc cho trong bảng sau

Hình 4 7: Khai báo tâm cứng cho sàn Điểm tập trung Mode 1(Phương Y) Mode 3(Phương X)

Bảng 4 5: Biên độ mode của dao động

Hình 4.8: Khối lượng t p trung tại các tầng

4.2.2.2.3 Xác định các thành phần động của tải trọng gió

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

Wp(ji) = Mjiiyji Trong đó:

+ Wp (ji) – lực, đơn vị tính toán lấy là (kN)

+ Mj – khối lƣợng tập trung của phần công trình thứ j, (kN)

+  i – hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của dao động

+ yji – dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

+ i – hệ số đƣợc xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi phần tải trọng gió có thể coi nhƣ không đổi

 Xác định hệ số xi

Hệ số I đƣợc xác định bằng công thức :

+ M J – khối lƣợng tập trung của phần công trình thứ J

+ YJi – dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ J ứng với dao động thứ i

+ W FJ – giá trị tiêu chuẩn của thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau khi kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có thứ nguyên là lực, xác định theo công thức:

+ Wj – là gía trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình, xác định nhƣ sau:

+ W o - giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo phân vùng áp lực gió theo TCVN 2737 :1995; W0 = 83(KN/m 2 )

+ c – hệ số khí động lấy theo bảng 6 trong TCVN 2737 : 1995, không thứ nguyên c = 0.8+0.6 = 1.4

+ k(zj) – hệ số, không thứ nguyên tính đến sự thay đổi của áp lực gió : k(zj) phụ phụ thuộc vào độ cao zj , mốc chuẩn để tính độ cao và dạng địa hình tính toán Các giá trị của k(z j ) lấy theo TCVN 2737 : 1995 ( W j – là giá trị gió tĩnh xác định nhƣ trình bày ở phần trên)

+ j – là hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình không thứ nguyên Các giá trị của j lấy theo TCVN 2737 : 1995 và đƣợc cho trong bảng 3 ( Trang 8 TCXD 229 : 1999)

+ DJ;hJ – bề rộng và chiều cao của bề mặt đón gió ứng với phần thứ J

+  - hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình, không thứ nguyên xác định phụ thuộc vào tham số  ;  Ứng với dạng dao động thứ nhất  = 1 (xácđịnh nhƣ bảng 4;5 trang 8 và

Tra bảng 4 và 5 trong TCXD 229 - 1999 ta có:

 Gió theo phương Y mặt đón gió có dạng chữ nhật định hướng song song với mặt phẳng XOZ nên : = 39.2( m);  = H = 57.1 (m)

Tra bảng 4 (trang 9 TCXD 229: 1999) ta có 1 = 0.655

 Gió theo phương X mặt đón gió có dạng chữ nhật định hướng song song với mặt phẳng ZOY nên : = 25.2(m);  = H = 57.1 m

Tra bảng 4 (trang 9 TCXD 229 : 1999) ta có 1 = 0.744

 Xác định hệ số động lực học

- Hệ số động lực  i xác định phụ thuộc vào thông số  i và độ giảm loga của dao động  Thông số  i đƣợc xác định theo công thức:

 - hệ số độ tin cậy của tải gió, lấy bằng 1.2;

Wo - giá trị của áp lực gió (N/m 2 ); W00 (N/m 2 ); fi - tần số dao động riêng thứ i (Hz);

- Từ  i tra đồ thị (Hình 2 trang 10 – TCXD 229 : 1999) ta đƣợc  i

- Công trình bằng bê tông cốt thép 0.3 theo đồ thị hình 1; xác định hê số động lực

Bảng 4 6: Hệ số động lực

 Xác định thành phần dao động của tải trọng gió

; y Ji ta xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió WP(Ji) theo công thức :

- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió đƣợc xác định theo công thức:

– là giá trị tính toán của tải trọng gió hoặc áp lực gió;

WP(ji) – là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió hoặc áp lực gió;

 - hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió,  lấy bằng 1.2;

 - là hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định của công trình xác định theo bảng D.5 (trang 12 TCXD 229 : 1999)

Kích thước nhà Cao độ

Hệ số áp lực động ξ j

Hệ số tương quan không gian ν

Các thành phần động theo phương x

TANGMAI 2.8 132.3643 39.2 25.2 57.1 1.50 0.995 0.746 0.268 0.744 0.347 0.056 1.572 0.038 0.01210 0.094 TANGTHUONG 3.6 1267.2177 39.2 25.2 54.3 1.49 0.988 0.741 0.269 0.744 0.346 0.056 1.572 0.038 0.01160 0.867 TANG15 3.6 1297.8654 39.2 25.2 50.7 1.47 0.978 0.733 0.271 0.744 0.345 0.056 1.572 0.038 0.01070 0.819 TANG14 3.6 1297.8654 39.2 25.2 47.1 1.46 0.968 0.726 0.272 0.744 0.343 0.056 1.572 0.038 0.00980 0.750 TANG13 3.6 1297.8654 39.2 25.2 43.5 1.44 0.959 0.719 0.274 0.744 0.342 0.056 1.572 0.038 0.00890 0.681 TANG12 3.6 1297.8654 39.2 25.2 39.9 1.43 0.949 0.712 0.275 0.744 0.340 0.056 1.572 0.038 0.00800 0.612 TANG11 3.6 1297.8654 39.2 25.2 36.3 1.41 0.935 0.701 0.278 0.744 0.338 0.056 1.572 0.038 0.00710 0.544 TANG10 3.6 1297.8654 39.2 25.2 32.7 1.39 0.920 0.690 0.280 0.744 0.336 0.056 1.572 0.038 0.00620 0.475 TANG9 3.6 1301.7016 39.2 25.2 29.1 1.36 0.905 0.679 0.283 0.744 0.333 0.056 1.572 0.038 0.00530 0.407 TANG8 3.6 1305.5378 39.2 25.2 25.5 1.33 0.886 0.664 0.285 0.744 0.329 0.056 1.572 0.038 0.00440 0.339 TANG7 3.6 1305.5378 39.2 25.2 21.9 1.31 0.867 0.650 0.288 0.744 0.325 0.056 1.572 0.038 0.00360 0.277 TANG6 3.6 1314.4215 39.2 25.2 18.3 1.27 0.845 0.634 0.291 0.744 0.321 0.056 1.572 0.038 0.00280 0.217 TANG5 3.6 1323.3053 39.2 25.2 14.7 1.24 0.821 0.616 0.296 0.744 0.317 0.056 1.572 0.038 0.00210 0.164 TANG4 3.6 1323.3053 39.2 25.2 11.1 1.19 0.792 0.594 0.301 0.744 0.311 0.056 1.572 0.038 0.00150 0.117 TANG3 3.6 1323.3053 39.2 25.2 7.5 1.13 0.747 0.560 0.311 0.744 0.302 0.056 1.572 0.038 0.00090 0.070 TANG2 3.9 1261.7598 39.2 25.2 3.9 1.03 0.685 0.514 0.318 0.744 0.284 0.056 1.572 0.038 0.00050 0.037 TANG1 4.4 1283.4241 39.2 25.2 4.4 1.05 0.697 0.522 0.318 0.744 0.288 0.056 1.572 0.038 0.00020 0.015

Bảng 4 7: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương X

Kích thước nhà Cao độ

Hệ số áp lực động ξ j

Hệ số tương quan không gian ν

Các thành phần động theo phương y

TANGMAI 2.8 132.364 39.2 25.2 57.1 1.50 0.995 0.746 0.268 0.744 0.347 0.069 1.659 0.033 0.01140 0.083 TANGTHUONG 3.6 1267.22 39.2 25.2 54.3 1.49 0.988 0.741 0.269 0.744 0.346 0.069 1.659 0.033 0.01100 0.771 TANG15 3.6 1297.87 39.2 25.2 50.7 1.47 0.978 0.733 0.271 0.744 0.345 0.069 1.659 0.033 0.01030 0.740 TANG14 3.6 1297.87 39.2 25.2 47.1 1.46 0.968 0.726 0.272 0.744 0.343 0.069 1.659 0.033 0.00960 0.689 TANG13 3.6 1297.87 39.2 25.2 43.5 1.44 0.959 0.719 0.274 0.744 0.342 0.069 1.659 0.033 0.00890 0.639 TANG12 3.6 1297.87 39.2 25.2 39.9 1.43 0.949 0.712 0.275 0.744 0.340 0.069 1.659 0.033 0.00820 0.589 TANG11 3.6 1297.87 39.2 25.2 36.3 1.41 0.935 0.701 0.278 0.744 0.338 0.069 1.659 0.033 0.00740 0.531 TANG10 3.6 1297.87 39.2 25.2 32.7 1.39 0.920 0.690 0.280 0.744 0.336 0.069 1.659 0.033 0.00660 0.474 TANG9 3.6 1301.7 39.2 25.2 29.1 1.36 0.905 0.679 0.283 0.744 0.333 0.069 1.659 0.033 0.00580 0.418 TANG8 3.6 1305.54 39.2 25.2 25.5 1.33 0.886 0.664 0.285 0.744 0.329 0.069 1.659 0.033 0.00490 0.354 TANG7 3.6 1305.54 39.2 25.2 21.9 1.31 0.867 0.650 0.288 0.744 0.325 0.069 1.659 0.033 0.00410 0.296 TANG6 3.6 1314.42 39.2 25.2 18.3 1.27 0.845 0.634 0.291 0.744 0.321 0.069 1.659 0.033 0.00330 0.240 TANG5 3.6 1323.31 39.2 25.2 14.7 1.24 0.821 0.616 0.296 0.744 0.317 0.069 1.659 0.033 0.00250 0.183 TANG4 3.6 1323.31 39.2 25.2 11.1 1.19 0.792 0.594 0.301 0.744 0.311 0.069 1.659 0.033 0.00180 0.132 TANG3 3.6 1323.31 39.2 25.2 7.5 1.13 0.747 0.560 0.311 0.744 0.302 0.069 1.659 0.033 0.00120 0.088 TANG2 3.9 1261.76 39.2 25.2 3.9 1.03 0.685 0.514 0.318 0.744 0.284 0.069 1.659 0.033 0.00060 0.042 TANG1 4.4 1283.42 39.2 25.2 4.4 1.05 0.697 0.522 0.318 0.744 0.288 0.069 1.659 0.033 0.00020 0.014

Bảng 4 8: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương Y

Kích thước nhà Cao độ

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió

Tổng tải toàn phần tính toán

Gán vào sàn (kN)-Ghi chú: Gió tổng Dài

Y Dạng 1 Dạng 1 Fx Fy Dạng 1 Dạng 1 Fx Fy

TANGMAI 2.8 132.3643 39.2 25.2 57.1 1.50 0.995 0.746 1.74 1.74 0.094 0.083 73.713 114.665 3.999 5.499 77.712 120.163 TANGTHUONG 3.6 1267.2177 39.2 25.2 54.3 1.49 0.988 0.741 1.73 1.73 0.867 0.771 188.131 292.648 94.386 130.615 282.517 423.263 TANG15 3.6 1297.8654 39.2 25.2 50.7 1.47 0.978 0.733 1.71 1.71 0.819 0.740 186.309 289.814 89.169 125.261 275.478 415.076 TANG14 3.6 1297.8654 39.2 25.2 47.1 1.46 0.968 0.726 1.69 1.69 0.750 0.689 184.488 286.981 81.669 116.748 266.156 403.729 TANG13 3.6 1297.8654 39.2 25.2 43.5 1.44 0.959 0.719 1.68 1.68 0.681 0.639 182.666 284.147 74.169 108.236 256.835 392.383 TANG12 3.6 1297.8654 39.2 25.2 39.9 1.43 0.949 0.712 1.66 1.66 0.612 0.589 180.819 281.274 66.668 99.723 247.487 380.997 TANG11 3.6 1297.8654 39.2 25.2 36.3 1.41 0.935 0.701 1.64 1.64 0.544 0.531 178.087 277.024 59.168 89.994 237.255 367.017 TANG10 3.6 1297.8654 39.2 25.2 32.7 1.39 0.920 0.690 1.61 1.61 0.475 0.474 175.354 272.773 51.668 80.265 227.022 353.038 TANG9 3.6 1301.7016 39.2 25.2 29.1 1.36 0.905 0.679 1.58 1.58 0.407 0.418 172.394 268.169 44.298 70.744 216.693 338.913 TANG8 3.6 1305.5378 39.2 25.2 25.5 1.33 0.886 0.664 1.55 1.55 0.339 0.354 168.751 262.501 36.884 59.943 205.635 322.444 TANG7 3.6 1305.5378 39.2 25.2 21.9 1.31 0.867 0.650 1.52 1.52 0.277 0.296 165.108 256.834 30.178 50.156 195.286 306.990 TANG6 3.6 1314.4215 39.2 25.2 18.3 1.27 0.845 0.634 1.48 1.48 0.217 0.240 161.034 250.498 23.632 40.644 184.666 291.142 TANG5 3.6 1323.3053 39.2 25.2 14.7 1.24 0.821 0.616 1.44 1.44 0.164 0.183 156.405 243.296 17.843 30.999 174.248 274.295 TANG4 3.6 1323.3053 39.2 25.2 11.1 1.19 0.792 0.594 1.39 1.39 0.117 0.132 150.940 234.795 12.745 22.319 163.685 257.115 TANG3 3.6 1323.3053 39.2 25.2 7.5 1.13 0.747 0.560 1.31 1.31 0.070 0.088 142.312 221.375 7.647 14.880 149.960 236.255 TANG2 3.9 1261.7598 39.2 25.2 3.9 1.03 0.685 0.514 1.20 1.20 0.037 0.042 141.358 219.891 4.388 7.685 145.747 227.576 TANG1 4.4 1283.4241 39.2 25.2 4.4 1.05 0.697 0.522 1.22 1.22 0.015 0.014 162.187 252.291 2.014 2.940 164.201 255.231

Bảng 4 9: Bảng tổng hợp các thành phần gió

- Đối với những công trình nhà cao tầng, trong thiết kế xây dựng nhà thầu ngoài việc tính toán tải trọng của bản thân công trình (tải trọng đứng), còn phải tính toán hai loại tải trọng nữa vô cùng quan trọng là tải trọng của gió bão và tải trọng động đất (tải trọng ngang)

- Đây đƣợc xem nhƣ 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 vùng có phân vùng tác động gió thì phải tính toán tải trọng gió, phân vùng về động đất phải tính toán tải trọng động đất

- Do đài cọc ta đặt vào lớp 2 với độ sâu là 7m mà lớp 2 có NSPT = 23 nên thuộc loại đất C ( tra bảng 3.1 TCVN 9386 - 2012 )

Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386 – 2012 Thiết kế công trình chịu động đất

- Xác định tỷ số: g a gR

- Căn cứ vào phụ lục I Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa KNh hành chính , ta có:

- Thành phố Hồ Chí Minh, Quận 9 thì: agR

0.0747 g  Trong đó: agR là đỉnh gia tốc nền tham chiếu trên nền loại C g là gia tốc trọng trường: g = 9.81 (m/s 2 )

- Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động động đất

Căn cứ vào mặt cắt địa tầng, các số liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng và điều kiện đất nền theo tác động động đất trong quy định tại điều 3.1.2 của TCVN 9386 – 2012 nhận dạng nền đất tại khu vực xây dựng công trình này nhƣ sau: oại nền đất S T B (s) T C (s) T D (s)

Bảng 4 10: Nh n dạng đi u iện đ t n n

T B (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

TC (s) là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc

TD (s) là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng

- Xác định mức độ và hệ số tầm quan trọng

- Xác định cấp công trình:

- Công trình thiết kế theo TCVN 9386 – 2012, phụ lục F Mức độ và hệ số tầm quan trọng thuộc cấp công trình II

- Ứng với cấp công trình trên, hệ số tầm quan trọng: γI = 1.00

- Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế

- Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu

- Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q để tính đến khả năng làm tiêu tán năng lượng, phải được tính cho từng phương khi thiết kế như sau:

Trong đó: qo là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng k w là hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường

- Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực của công trình là: Khung nhiều tầng, nhiều nhịp hoặc hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung

- Từ hệ kết cấu trên ta xác định đƣợc tỷ số:

Xây dựng mô hình công trình

- Sử dụng chương trình Etabs để xây dựng mô hình khung không gian cho công trình Đây là một chương trình chuyên dụng dùng để giải nhà cao tầng

4.3.1 Các trường tải nhập vào công trình

2 Hoạt tải chất đầy (HT)

3 Gió X ( tĩnh + động) phương X (GX)

4 Gió Y ( tĩnh + động) phương Y (GY)

5 Động đất theo phương X (QX)

6 Động đất theo phương Y (QY)

Tải trọng đƣợc tổ hợp theo TCVN 2737:1995

STT TÊN TỔ HỢP CÁC OẠI TẢI TRỌNG

TT HT GX GY QX QY

Bảng 4 11: Bảng tổ hợp các trường hợp tải trọng

Tính thép cho hệ khung

Vì đây là hệ khung không gian, do đó có rất nhiều khung, theo sự chỉ định của giáo viên hướng dẫn chọn khung trục 3 và khung trục A để tính và bố trí thép Từ kết quả xuất ra sau khi chạy chương trình Etabs ta lấy giá trị nội lực để tính thép

- Đối với dầm ta chỉ cần tính thép ứng với trường hợp mômen nội lực lớn nhất Từ kết quả giải nội lực trong Etabs, chọn trường hợp biểu đồ bao, khi đó nội lực là giá trị lớn nhất với kết quả cho trong bảng( xem phần phụ lục)

Trong đó : ω – đặc trƣng tính chất biến dạng của vùng bê tông chịu nén ω =  - 0.008Rb

R b - cường độ tính toán chịu nén của bê tông (MPa)

R s - cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép (MPa) ζsc,u - Ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén( khi bê tông đạt tới giới hạn cực hạn)

Hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ = 1

Các thông số tính toán :

Cốt thép nhóm AIII : R s = 365000 (kPa); R sc = 365000 (kPa)

Bê tông cấp độ bền B25 (#350): Rb 500 (kPa) ; Rbt = 1050 (kPa)

Chiều cao làm việc của tiết diện : h o = h d –a

- Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép :

- Dựa vào biểu đồ bao lực cắt ta có lực cắt lớn nhất B18, tầng 5, combbao max

- Kiểm tra các điều kiện tính cốt đai:

1 bt o 0.6 1.05 0.3 0.55 103.95 (kN) k R bh      : không cần tính cốt đai

- Chọn đai , ta có bề rộng dầm b00 nên để đảm bảo độ cứng của khung thép dầm ta chọn đai 2 nhỏnh Bố trớ cốt đai chọn ỉ8a150 bố trớ cho dầm B18 đảm bảo khả năng chịu cắt

Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố trớ ỉ8a150 cho cỏc dầm

 Kết luận : Theo yêu cầu cấu tạo kháng chấn theo quy định trong TCVN 198-1997, trong khoảng 2h ( với h là chiều cao dầm) ta bố trớ đai ỉ8a150 Trong khoảng giữa dầm bố trớ đai ỉ8a250

- Nguyên tắc tính toán thép cột theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên:

Hình 4.11: Sơ đồ nén lệch tâm xiên

- Điều kiện áp dụng phương pháp tính gần đúng cốt thép được đặt theo chu vi phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn

- Tiết diện chịu lực nén N,mômen uốn độ lệch tâm ngẫu nhiên Sau khi xét uốn dọc theo hai phương,tính được hệ số Mômen đã gia tăng

- Trong đó độ lệch tâm ngẫu nhiên đƣợc xác định nhƣ sau :

- Tùy theo tương quan giữa với kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán (theo phương x hoặc theo phương y )

 Tính hệ số uốn dọc :

Với lực nén tới hạn đƣợc xác định theo công thức sau:

Trong đó : với :L chiều cao tầng

: hệ số xét đến cốt thép ứng lực trước đến độ cứng của cấu kiện

 Tính mômen tương đương Độ lệch tâm : , với hệ kết cấu siêu tĩnh

 Có thể tính toán độ mảnh theo hai phương như sau :

Xét trường hợp lệch tâm :

Hình 4 10: Các trường hợp lệch tâm xiên

 Trường hợp 1: Lệch tâm rất bé khi tính toán gần nhƣ nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm

Hệ số uốn dọc thêm khi xét đúng tâm :

Khi : tính theo công thức sau:

Diện tích của toàn bộ cốt thép A st xác định theo công thức:

 Trường hợp 2 :khi đồng thời Trường hợp lệch tâm bé

Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức gần đúng nhƣ sau:

Diện tích của toàn bộ cốt thép tính theo công thức :

 Trường hợp 3 :khi đồng thời Tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn Tính A st theo công thức :

- Cốt thép ngang trong cột có nhiệm vụ liên kết với các thanh thép dọc thành hệ khung chắc chắn , giữ đúng vị trí cốt thép khi thi công , giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Khi chịu nén cốt thép dọc có thể bị cong , phá vở lớp bê tông bảo vệ và bậc ra khỏi bêtông.Cốt đai giữ cho cốt dọc không bị cong và bậc ra ngoài , lúc này cốt thép đai chịu kéo và nếu nó không đƣợc neo chắc chắn thì có thể bị bung ra hoặc cốt đai quá bé thì có thể bị kéo đứt

- Đường kính thép đai Khoảng cách giữa các thép đai tại vị trí nối buộc thép khoảng cách đặt thép đai không quá Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc phải có ít nhất 4 cốt thép đai

- Khoảng cách giữa các thép đai trong các đoạn còn lại

- Chọn đai ỉ8a100 trong đoạn nối buộc cốt thộp

- Các nút khung , các nút liên kết cột , vách và dầm là những vị trí tập trung nội lực lớn , nên ngoài việc bố trí cốt thép chịu lực theo tính toán , cần đặt thêm cốt đai gia cường Các cốt đai này nhằm đảm bảo sự liên kết của cột và dầm chống lại sự gia tăng lực cắt một cách đột ngột tại nút và tăng cường sự bền vững của nút chống lại những nội lực xuất hiện trong tiết diện nghiêng mà trong tính toán tiết diện chƣa định lƣợng đƣợc

 Chọn dầm B32 có vị trí và các thông số nội lực cho trong bảng:

Tầng Beam Vị trí M3 b h a gt

Bảng 4 12: Các thông số tính toán dầm B32

Các thông số vật liệu :

Bêtông cấp độ bền B25 có Rb = 14.5 (MPa); Rbt = 1.05 (MPa)

Cốt thép nhóm AIII có Rs = 365 (MPa) ; Rsc = 365 (MPa)

 Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min

Chọn 3ỉ25 (As = 14.32 cm 2 ) bố trớ

 Tính toán cốt thép cho nhịp (Mômen dương )

Tính toán theo tiết diện chữ nhật:

Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép : 7.72 100 min

Chọn 2ỉ25 (A s = 9.81(cm 2 )) bố trớ, hàm lƣợng cốt thộp bố trớ à = 0.98%

Tính toán tương tự cho gối phải ta có bảng tổng hợp sau :

Story Beam M3 b h a As μ% thep chiu luc Aschon μc% Ghi

(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm²) chú

Bảng 4 13: Tính toán và bố trí cốt thép dầm B32

Bảng 4 14 Kết quả tính thép dầm tầng điển hình

- Dựa vào biểu đồ bao lực cắt ta có lực cắt lớn nhất B18, tầng 5, combbao max

- Kiểm tra các điều kiện tính cốt đai:

K o R b bh o =0.35x14.5x0.3x0.557.37 (KN) k1Rbtbho=0.6x1.05x0.3x0.553.95 (KN): không cần tính cốt đai

- Chọn đai , ta có bề rộng dầm b00 nên để đảm bảo độ cứng của khung thép dầm ta chọn đai 2 nhỏnh Bố trớ cốt đai chọn ỉ8a150 bố trớ cho dầm B18 đảm bảo khả năng chịu cắt

- Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố trớ ỉ8a150 cho cỏc dầm

Theo yêu cầu cấu tạo kháng chấn theo quy định trong TCVN 198-1997, trong khoảng 2h ( với h là chiều cao dầm) ta bố trớ đai ỉ8a150

Trong khoảng giữa dầm bố trớ đai ỉ8a250

- Lựa chọn cột C7 tầng 1 để tính toán đại diện

Thép AIII : Rs = 365000 kPa; Rsc = 365000 kPa

Bê tông cấp độ bền B25 : R b 500 kPa ; R bt = 1050 kPa

- Các thông số nội lực: Nội lực để tính toán nén lệch tâm xiên đƣợc lầy từ kết quả tổ hợp của tất cả các COMBO trừ COMBOBAO Sau đó đi tính và chọn ra giá trí có As lớn nhất để chọn thép

Tổ hợp Chiều Nội lực Tiết diện tải dài Lực dọc Moment (kNm) Cx Cy l (m) N (kN) M22 M33 (mm) (mm)

Bảng 4 15: Nội lực cột C7 tầng 1

 Chiều dài tính toán l o : l o = 0.7l = 0.74.4 = 3.08m = 3080 mm

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea : max( ; ) 23.333

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên :

Vậy bu0, hU0, M 1 = M 1y = 224.03 kNm, M 2 = M 1x = 29.81 kNm,

Giả sử ap → ho= 700 - 70 = 630 mm

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea:

 Độ lệch tâm tĩnh học e1

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên eo:

  h    tính toán gần đúng nhƣ nén đúng tâm

 Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm:

 Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm :

 Diện tích toàn bộ cốt thép dọc:

Chọn 8ỉ30 (A s = 56.52(cm 2 )) bố trớ, hàm lƣợng cốt thộp bố trớ à = 1.28%

Tương tự cho các cột còn lại

Story Column P(kN) M y (kN.m) M x (kN.m) L(m) Cx(cm) Cy(cm) a(cm) As(cm²) μ% Chọn thép THLT Asc(cm²) μc% TANGTHUONG C7 -360.38 -151.62 52.12 3.60 45.00 45.00 4.50 24.42 1.34 4ỉ28 LTL 24.62 1.35 TANG15 C7 -717.02 -120.22 31.29 3.60 45.00 45.00 4.50 4.66 0.26 4ỉ25 LTL 19.63 1.08 TANG14 C7 -1075.46 -122.45 34.95 3.60 45.00 45.00 4.50 Cấu tạo Cấu tạo 4ỉ25 LTL 19.63 1.08 TANG13 C7 -1665.35 -110.86 39.50 3.60 45.00 45.00 4.50 Cấu tạo Cấu tạo 4ỉ25 LTRB 19.63 1.08 TANG12 C7 -2085.67 -104.71 39.93 3.60 45.00 45.00 4.50 Cấu tạo Cấu tạo 4ỉ25 LTRB 19.63 1.08 TANG11 C7 -2583.61 -91.99 25.41 3.60 45.00 45.00 4.50 4.45 0.24 4ỉ25 LTRB 19.63 1.08 TANG10 C7 -3330.09 -37.80 -36.19 3.60 45.00 45.00 4.50 19.47 1.07 4ỉ25 LTRB 19.63 1.08 TANG9 C7 -3838.49 -67.53 -45.34 3.60 50.00 50.00 5.00 16.09 0.72 8ỉ28 LTRB 49.24 2.19 TANG8 C7 -4357.03 -87.39 -46.02 3.60 50.00 50.00 5.00 33.25 1.48 8ỉ28 LTRB 49.24 2.19 TANG7 C7 -4883.66 -87.98 -37.38 3.60 50.00 50.00 5.00 47.92 2.13 8ỉ28 LTRB 49.24 2.19 TANG6 C7 -5435.12 -146.42 -53.08 3.60 60.00 60.00 6.00 21.48 0.66 8ỉ30 LTRB 56.52 1.74 TANG5 C7 -5995.59 -159.33 -52.61 3.60 60.00 60.00 6.00 38.58 1.19 8ỉ30 LTRB 56.52 1.74 TANG4 C7 -6560.09 -137.09 -44.54 3.60 60.00 60.00 6.00 52.28 1.61 8ỉ30 LTRB 56.52 1.74 TANG3 C7 -7146.05 -271.13 -55.84 3.60 70.00 70.00 7.00 24.34 0.55 8ỉ30 LTRB 56.52 1.28 TANG2 C7 -7734.85 -328.50 -63.76 3.90 70.00 70.00 7.00 46.43 1.05 8ỉ30 LTRB 56.52 1.28 TANG1 C7 -8325.95 -156.82 -20.87 4.40 70.00 70.00 7.00 53.03 1.20 8ỉ30 LTRB 56.52 1.28

Bảng 4 16 Kết quả tính thép cột trục 3

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

TANG13 C5 -1764.55 -117.803 -64.169 3.6 45 45 4.5 Cấu tạo Cấu tạo 8ỉ22 LTRB 30.40 1.67

Bảng 4 17 Kết quả tính thép cột trục A

- Trong khoảng l1p0 (mm) tính từ mép trên và mép dưới dầm theo quy định cấu tạo

- Trong khoảng nối cốt thộp ta bố trớ ỉ8a100

- Đoạn cũn lại ta bố trớ ỉ8a200.

Tính toán vách cứng cho khung trục 3

- Vách là một trong những kết cấu chịu lực quan trong trong nhà nhiều tầng Tuy nhiên vịêc tính toán cốt thép vẫn chƣa đƣợc đề cập cụ thể trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam.Vì vậy trong phạm vi đồ án này sử dụng phương pháp giả thiết vùng biên chịu môment để tính toán cốt thép cho vách cứng

Hình 4 11: Sơ đồ nội lực tác dụng lên vách phẳng

- Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt trong vùng biên ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ momen Lực dọc trục đƣợc giả thiết là phân bố dều trên toàn bộ chiều dài vách

- Các giả thiết cơ bản:

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bêtông và cốt thép chịu

- Xét vách cứng chịu tải trọng N Z , M Y, biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng

Hình 4 12: Mặt cắt và mặt đứng vách

- Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu moment Xét vách chịu lực dọc trục

N và momen uốn trong mặt phẳng My, momen này tương đương với 1 cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách

- Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên

F : Diện tích mặt cắt vách

- Bước 3 : Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén

Tính toán cốt thép cho vùng biên nhƣ cột chịu kéo - nén đúng tâm Khả năng chịu lực của cột chịu kéo – nén đúng tâm đƣợc xác định theo công thức:

Rb, Rs: Cường độ tính toán chịu nén của BT và của cốt thép

Fb, Fa: diện tích tiết diện BT vùng biên và của cốt thép dọc

: hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định theo công thức thực nghiệm, chỉ dùng đƣợc khi:

: độ mảnh của vách lo: chiều dài tính toán của vách i min : bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh => i min = 0.288 b Khi : bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy =1.Thiên về an toàn lấy =0.9

Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén :

Khi N < 0 (vùng biên chịu kéo), do giả thiết ban đầu: ứng lực kéo do cốt thép chịu nên diện tích cốt thép chịu kéo đƣợc tính theo công thức sau:

- Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu không thỏa mãn thì phải tăng kích thước B của vùng biên lên rồi tính lại từ bước 1 Chiều dài B của vùng biên có giá trị lớn nhất là L/2, nếu vượt quá giá trị này cần tăng bề dày tường

Khi tính ra Fa < 0: đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo Theo TCVN 198-1997 Thép cấu tạo cho vách cứng trong vùng động đất trung bình

Cốt thép đứng: hàm lƣợng

Cốt thép ngang: hàm lƣợng nhƣng không chọn ít hơn 1/3 hàm lƣợng của cốt thép dọc

- Bước 5: Kiểm tra phần tường còn lại như cấu kiện chịu nén đúng tâm Trường hợp bê tông đã đủ khả năng chịu lực thì cốt thép chịu nén trong vùng này đƣợc đặt theo cấu tạo

- Bước 6: Tính cốt thép ngang Tại tiết diện bất kỳ của vách, phải gia gia cường thép đai ở hai đầu vách Do ứng suất cục bộ (ứng suất tiếp và ứng suất pháp theo phương nằm trong mặt phẳng) thường phát sinh tại hai đầu của vách (vị trí truyền lực sẽ lớn nhất, sau đó lan tỏa)

Tính toán cốt đai cho vách tương tự như tính toán cốt đai cho dầm

Kiểm tra điều kiện hạn chế:

Bêtông không bị phá hoại do ứng suất nén chính: Qmax < Qo = ko.Rbt.b.ho (1)

Khả năng chịu cắt của bêtông: Q max < Q 1 = k 1 R sc b.h o (2) (với k 1 = 0,8)

Nếu thoả cả hai điều kiện (1) và (2) thì chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo Điều kiện chiều dài bước đai:

- Bước 7: Bố trí cốt thép cho vách cứng

Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc và ngang không đƣợc lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau:

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo TCVN 198:1997 nhƣ sau:

Phải đặt hai lớp lưới thép Đường kính cốt thép chọn không nhỏ hơn 10 mm và không hơn 0.1b

Hàm lƣợng cốt thép đứng chọn (đối với động đất trung bình mạnh)

Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lƣợng cốt thép dọc với hàm lƣợng 0.4% ( đối với động đất trung bình và mạnh ).Ta dùng đai 8, 2 nhánh

Cần có biện pháp tăng cường tiết diện ở khu vực biên các vách cứng

Tại các góc liên kết các vách cứng với nhau phải bố trí các đai liên kết

Do môment có thể đổi chiều nên cốt thép vùng biên As = max (As nen

4.5.3 Tính cốt thép vách cho 1 trường hợp cụ thể

Vách có kích thước bề rông: tw = 0.3 m; chiều dài vách: L = 2.9 m chạy từ tầng hầm đến tầng mái

Diện tích tiết diện vách: F = 30 290 = 8700 ( cm 2 )

Kết quả nội lực vách đƣợc xuất từ Etabs với vách đƣợc gán các dạng phần tử PIER

Story Pier Load P(KN) Q(KN) M2

Bảng 4 18: Nội lực tính toán vách đại diện

Bê tông cấp độ bền B25 có R b = 14.5 (MPa)

Cốt thép nhóm AIII có Rs = 365(MPa)

Giả thiết chiều dài vùng biên B nén = 43.5 (cm)

Hình 4 13: Tiết diện các vùng Bê tông chịu lực

Lực kéo nén trong vùng biên:

Diện tích cốt thép chịu nén là:

 Diện tích cốt thép chịu kéo:

Khả năng chịu nén của tường khi chưa có cốt thép:

Pbt= φ xPu = φ x Agiua x Rb = 0.9x0.609x14.5x1000= 7947.45(kN)

Vậy diện tích Bêtông vùng giữa đủ khả năng chịu lƣc Do đó trong trong vùng giữa này ta bố trớ cốt thộp cấu tạo Chọn ỉ12a 200

Xét đến trường hợp đổi chiều của Mômen nên ta sẽ bố trí cốt thép đối xứng ở vùng biên Với As = 24.48 (cm 2 ) chọn 14ỉ16 (As (.13 cm 2 )

Ghi chú Chọn Asc(cm²)

TANGTHUONG V1 -360.32 -117.99 581.82 3.60 290 30 43.50 4.99 0.38 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG15 V1 -807.06 -103.51 -67.12 3.60 290 30 43.50 2.17 0.17 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG14 V1 -1100.14 -108.38 -92.11 3.60 290 30 43.50 3.32 0.25 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG13 V1 -1408.33 -112.20 -131.04 3.60 290 30 43.50 4.33 0.33 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG12 V1 -1678.85 -122.34 63.20 3.60 290 30 43.50 5.54 0.42 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG11 V1 -2041.09 -123.57 51.25 3.60 290 30 43.50 7.01 0.54 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG10 V1 -2409.06 -124.42 38.47 3.60 290 30 43.50 8.52 0.65 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG9 V1 -2777.96 -124.58 26.58 3.60 290 30 43.50 10.03 0.77 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ10 10.99

TANG8 V1 -3143.46 -124.70 17.59 3.60 290 30 43.50 11.53 0.88 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ12 15.83

TANG7 V1 -3516.15 -124.13 9.76 3.60 290 30 43.50 13.07 1.00 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ12 15.83

TANG6 V1 -3903.82 -122.49 2.95 3.60 290 30 43.50 14.68 1.12 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ12 15.83

TANG5 V1 -4305.70 -121.02 2.71 3.60 290 30 43.50 16.35 1.25 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ16 28.13

TANG4 V1 -4740.98 -118.76 -3.62 3.60 290 30 43.50 18.16 1.39 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ16 28.13

TANG3 V1 -5209.76 -118.34 -24.42 3.60 290 30 43.50 20.09 1.54 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ16 28.13

TANG2 V1 -5736.44 -133.29 -31.04 3.90 290 30 43.50 22.09 1.69 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ16 28.13

TANG1 V1 -6292.74 -51.98 -124.01 4.40 290 30 43.50 24.48 1.88 203 Cau tao Cau tao chiu keo 14ỉ16 28.13

Bảng 4 19: Kết quả tính tóan cốt thép vách V1 các tầng

THIẾT KẾ MÓNG BẰNG CỌC KHOAN NHỒI

Kết quả khoan khảo sát địa chất

Căn cứ kết quả khoan khảo sát tại các hố khoan, địa tầng tại vị trí xây dựng công trình đƣợc phân thành các lớp sau:

Trong thời điểm khảo sát, mực nước ngầm nằm ngay tại mặt đất tự nhiên, tức là ở cao trình ± 0.000m

Hình 5 1: Mặt cắt địa ch t công trình

Lớp Đặc điểm Độ sâu (m) Chiều dày ϒ tn

2 Sét rất dẻo, xám đen, dẻo chảy 1.4 6.4 5.00 16.00 9.8 6.8 0.77 17.9 16.5 4 1.83 2,424.00

3 Cát mịn, nâu vàng,chặt vừa 6.4 15.5 9.10 18.30 15.3 9.6 0 0 23.6

Cát mịn lẫn sét, xám vàng, chặt vừa

5 Sét rất dẻo, xám xanh, nửa cứng 33.7 39 5.30 19.50 17 19.5 0.08 40.8 19.2

6 Sét dẻo, xám vàng, cứng 39 45.8 6.80 18.90 17.2 18.9 0 40.5 20.3

7 Cát mịn lẫn sét, chặt 45.8 55 9.20 19.20 16.3 10.3 0.32 11.6 27.8 47 0.65 2,424.00

8 Cát mịn, xám xanh, rất chặt 55 80 25.00 19.50 16.8 10.4 0 2.5 30.5 65 0.58

Bảng 5 1: Kết quả thống ê địa ch t công trình

Lớp Đặc điểm Độ sâu (m) Bảng e - P

2 Sét rất dẻo lẫn hưu cơ, xám đen, dẻo chảy 1.4 6.4

3 Cát mịn, nâu vàng, chặt vừa 6.4 15.5 0.69 0.68 0.663 0.644

4 Cát mịn lẫn sét, xám vàng, chặt vừa 15.5 33.7 0.62 0.59 0.574 0.551

5 Sét rất dẻo, xám vàng, xám xanh, nửa cứng 33.7 39 0.61 0.60 0.591 0.568 0.543

6 Sét dẻo, xám vàng, nâu đỏ, xám xanh, cứng 39 45.8 0.61 0.59 0.572 0.552 0.525

7 Cát mịn lẫn sét, chặt 45.8 55 0.58 0.556 0.535 0.505

8 Cát mịn, xám xanh, rất chặt 55 80 0.55 0.519 0.501 0.471

Tính toán khả năng chịu tải của cọc

5.2.1 Chọn kích thước sơ bộ cọc

Chiều sâu mũi cọc Zm = 48.8 (m)

Hình 5 2: Tổng thể cao độ cọc hoan nhồi

5.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

- Theo TCVN 10304-2014 ta có sức chịu tải của cọc:

  c 1: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong nền

  cq 1, cf 0.8: hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc tra bảng 5 TCVN 10304 - 2014

 q b 0.75   4 ( 1 1 ' d   2 3 1 ) cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

+ Các hệ số tra trong bảng 6 TCVN 10304 – 2014

 +  1 ' 10.3(kN m/ 3 )dung trọng dưới mũi cọc +  1 dung trọng đất trên mũi cọc

  (m 2 ): diện tích tiết diện ngang của cọc

 u 2 3.14 0.5 3.14  (m)chu vi tiết diện ngang thân cọc

 : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc Từ trạng thái của lớp đất và độ sâu trung bình của lớp đất => = 0.8 (kN/

 : chiều dài thân cọc nằm trong lớp đất thứ i

 Kết quả tính toán đƣợc tóm tắt ở bảng sau:

Lớp Chiều sâu trung bình của lớp đất (m) Li (m) IL fi

5.2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

 q p cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

 N ' c 6,N q ' 100là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc ( lấy theo mục

N  đối với cọc khoan nhồi, N ' d 100 (tra bảng G1 TCVN 10304-2014)

  (m 2 ): diện tích tiết diện ngang của cọc

Vậy cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc là:

 Đối với đất dính f i c u i , (tra biểu đồ hình G1- TCVN 10304-2014)

Hình 5 3: Biểu đồ xác định hệ số anpha

Chiều sâu trung bình của lớp đất (m) Li (m) Cu fi fiLi

Bảng 5 4: Cường độ sức háng trung bình của lớp đ t dính thứ i trên thân cọc

 Đối với đất rờif i k i  v z ' , tg i

Trong đó: i 0.8 k  là hệ số áp lực ngang lên cọc Do cọc có độ sâu ZL/D = 60 (m) > ZLgh/D

(m) với D=1(m) đường kính cọc ( tra bảng G1 theo TCVN 10304-2014)

 v z ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng trung bình lớp đất thứ i

 i là góc ma sát giữa đất và cọc trong lớp đất rời thứ i lấy bằng góc ma sát trong của đất

Chiều sâu trung bình của lớp đất (m)

Bảng 5 5: Cường độ sức háng trung bình của lớp đ t rời thứ i trên thân cọc

5.2.4 Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT

- Sử dụng công thức Nhật Bản (1998)

- Cọc nằm trong đất rời:q b 150N p 150 65 9750(kN/m ) 2

- Đối với cọc đóng,cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i

Và cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i f c i ,  p f c L u i ,

 là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng,phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng

 là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng

 Ab : Diện tích tiết diện ngang của cọc (m 2 )

 u : Chu vi tiết diện ngang cọc (m)

 d : cạnh tiết diện vuông cọc

 và lần lƣợt là chiều dày lớp đất rời, đất dính

 N s,i và N c,i : số SPT trung bình trong lớp đất rời, đất dính

 N p : chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc

 c u,i : cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính

 Lớp đất 2: sét dẻo chảy

 Lớp đất 5: sét rất dẻo, nửa cứng

 Lớp đất 6: sét rất dẻo, cứng

- Trong đó các hệ số xác định bằng cách tra đồ thị dưới đây:

Hình 5 4: Bảng tra các hệ số fL và anpha

5.2.5 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Chọn sơ đồ tính của cọc là 1 đoạn ngàm vào đài móng và 1 đoạn ngàm vào đất nên

Hình 5 5: Sơ đồ tính của cọc

- Chiều dài tính toán của cọc: L 0  L  0.5  43  21.5(m)

- Chọn BT đổ cọc khoan nhồi cấp độ bền B25 : R b 14.5(MPa)

-  cb  0.85:hệ số điều kiện làm việc theo mục 7.1.9 TCVN 10304-2014

-  cb '  0.7: hệ số kể đến việc đổ bê tông ( khoan và đổ bê tông vào lòng hố khoan dưới dung dịch khoan) theo mục 7.1.9 TCVN 10304-2014

- Cốt thép sử dụng loại AIII:R s R sc 365 (MPa)

- Chọn thép bố trí trong cọc: N 24 (thanh);  25

- Diện tích thép trong cọc: 3.14 25 10 3  2 2

- Diện tích bê tông cọc: A b (0.785 0.0118) 0.773(m ) 2

- Hàm lƣợng thép trong cọc:

Cọc chịu nén dọc trục nên hàm lƣợng cốt thép không nhỏ hơn 0.2%

Vậy sức chịu tải theo vật liệu của cọc khoan nhồi tính theo công thức sau:

Kết luận: vậy giá trị thiết kế của cọc R c u , min(R c u , 1 ,R c u , 2 ,R c u , 3 )4985.2(kN)

Thiết kế móng cọc

Do phản lực tại chân cột của móng gần giống nhau ta sẽ chọn phản lực chân cột lớn nhất để thiết kế

Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ

Bảng 5 6: Những trường hợp tải nguy hiểm của cột CA1

5.2.1.1 Xác định độ sâu chôn móng

Chọn chiều sâu chôn đài: D f 6.9(m) kể từ mặt đất tự nhiên

Kiểm tra điều kiện chống trƣợt: min

Trong đó:  9.6(kN m/ 3 ); Giả sử B đ 5( )m ; 23.65; Q I.2 (kN)

→ Như vậy, trong tính toán bỏ qua ảnh hưởng của lực ngang Q

5.2.1.2 Xác định sức chịu tải của cọc

     γ o : là hệ số điều kiện làm việc, γ o =1.15 trong móng nhiều cọc; min

87 γ n : là hệ số tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.15tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp II γ k hệ số nền tin cậy cọc xem cọc nhƣ cọc treo chịu tải trọng nén trong móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất tốt γk = 1.75 ( lấy theo mục 7.1.12 của TCVN 10304-2014)

5.2.1.3 Xác định số lƣợng cọc và bố trí cọc

Bố trí các cọc nhƣ hình vẽ:

Hình 5 6: Sơ đồ bố trí cọc dưới cột CA1

5.2.1.4 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Xác định tọa độ của các cọc P x y i ( ; ) i i (Xem bảng tổng hợp kết quả tính toán tải trọng tác dụng lên đầu cọc)

Tải trọng công trình tác dụng lên một đầu cọc bất kỳ P i tính theo công thức:

Hình 5 7: Phản lực đầu cọc CA1

Suy ra: P max 2272.052(kN)Q tk 2849(kN)

Xác định hệ số nhóm 

D - đường kính cọc, n - số hàng cọc; m- số cọc trên một hàng

  Điều kiện sử dụng: N  n Q  tk

5.2.1.5 Kiểm tra khả năng chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

Hình 5 8: Hình dạng móng hối quy ước cột

Tải trọng sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn N tc ; M tc

Trọng lƣợng trung bình của đài ở độ sâu D f

Tải trọng này đƣợc đƣa xuống vị trí mũi cọc, không tính thêm mô men do lực ngang H , vì lực ngang này đƣợc xem nhƣ cân bằng với áp lực bị động P p

Tải trọng đứng đƣợc tăng thêm do trọng lƣợng của móng khối quy ƣớc W qum tính từ mũi cọc đến mặt đất W qum đƣợc xác định dựa vào góc nghiêng  tb trung bình của các góc ma sát  i bên hông cọc tương ứng với chiều dày L i

Lớp đất Bề dày m γi Góc ma sát ϕ

Bảng 5 7: Bảng tổng hợp γi và ϕ qua các lớp đ t

Từ kích thước biên ngoài của cọc L' và B', ta xác định cạnh L m ; B m theo phương  tb / 4

B  B  D   L        ( ) m Tính trọng lƣợng móng khối quy ƣớc tại mũi cọc: qum m m m tb

Trọng lƣợng móng khối quy ƣớc kể đến móng:

Trọng lƣợng cọc thay thế đất: W c  0.785 43 4 25   3375.5(kN)

Trọng lượng đất trước khi có cọc: W d 0.785 43 4 11.68    1577.03(kN)

Tính độ lệch tâm e x ; e y theo M x ; M y

Tính ứng suất trung bình  tb

Xác định khả năng chịu tải đất nền R tc ( theo TCVN 9362-2012 ) tại độ sâu Z m ; B m

1 2( ' ) tc m II m II II o tc m m

( ' ) 3542.78(kN/m ) tc m II m II o II tc m m

→Thỏa điều kiện đất nền

 Tính lún cho móng của cột

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày h i =0.5m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện ζi bt

(vị trí ngừng tính lún) với: bt qu 2

-   gl i k 0i  gl (i 1)  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ i

- koi: Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số Lqu/Bqu và Z/Bqu tc gl 2

 Theo điều C.1.6, TCVN 9362:2012, độ lún của nền được tính theo phương pháp cộng tác dụng: n gl i i 0 i

Kết luận: Thỏa điều kiện biến dạng nền

5.2.1.6 Xác định chiều cao và tính thép cho đài cọc

5.2.1.6.1 Xác định chiều cao đài

- Chọn chiều cao đài theo điều kiện đài tuyệt đối cứng

 Kiểm tra đi u kiện học thủng cho cột: Vẽ tháp chọc thủng, ta có tháp chọc thủng phủ bên ngoài các cọc nên không cần kiểm tra chọc thủng

Hình 5.8: Tháp chọc thủng của cột

5.2.1.6.2 Tính thép và bố trí thép cho đài cọc

- Là một tấm (đài cọc) gối trên hệ các lò xo, tại vị trí các đầu cọc Độ cứng của lò xo đƣợc tính toán một cách gần đúng

- Khai báo độ cứng lò xo:

S: độ lún giới hạn cho phép của móng cọc lấy theo kinh nghiệm lấy theo phụ lục B

- Tải trọng tác dụng lên đài, là phản lực tại các liên kết ngàm, liên kết vách cứng với mặt đất

- Lực này đƣợc xuất từ ETABS sang SAFE nhƣ đã trình bày ở trên

- Khi xuất kết quả phản lực qua SAFE, toàn bộ tải trọng và tổ hợp nội lực cũng đƣợc xuất theo

- Do đó, ta không cần định nghĩa lại các trường hợp tổ hợp nội lực

- Chia đài cọc thành các dải trên cột và dải giữa nhịp

Bề rộng dải cột theo cả 2 phương là: 5

Biểu đồ mô men của các dải theo 2 phương:

Quy trình tính toán nhƣ sau:

KN.m (mm) (mm) (mm) (mm)

Bảng 5 8: Nội lực và ích thước đài móng α m  As(mm²) àt(%) ỉchọn As chọn àc(%) mm 2

Bảng 5 9: Kết quả tính thép đài móng M1

Do phản lực tại chân cột của móng gần giống nhau ta sẽ chọn phản lực chân cột lớn nhất để thiết kế

Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ

Bảng 5 10: Những trường hợp tải nguy hiểm của cột CA3

5.2.2.1 Xác định độ sâu chôn móng

Chọn chiều sâu chôn đài: D f 6.9(m) kể từ mặt đất tự nhiên

Kiểm tra điều kiện chống trƣợt: min

Trong đó:  9.6(kN m/ 3 ); Giả sử B đ 5( )m ; 23.65; Q u.95 (kN)

Như vậy, trong tính toán bỏ qua ảnh hưởng của lực ngang Q

5.2.1.2 Xác định sức chịu tải của cọc

     γ o : là hệ số điều kiện làm việc, γ o =1.15 trong móng nhiều cọc; γ n : là hệ số tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.15tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp II γ k hệ số nền tin cậy cọc xem cọc nhƣ cọc treo chịu tải trọng nén trong móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất tốt γk = 1.75 ( lấy theo mục 7.1.12 của TCVN 10304-2014)

5.2.1.3 Xác định số lƣợng cọc và bố trí cọc

Bố trí các cọc nhƣ hình vẽ:

Hình 5 11: Sơ đồ bố trí cọc dưới cột CA3

5.2.1.4 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Xác định tọa độ của các cọc P x y i ( ; ) i i (Xem bảng tổng hợp kết quả tính toán tải trọng tác dụng lên đầu cọc)

Tải trọng công trình tác dụng lên một đầu cọc bất kỳ P i tính theo công thức:

Hình 5 12: Phản lực đầu cọc CA3

Suy ra: P max 2540.791(kN)Q tk 2849(kN)

Xác định hệ số nhóm 

D - đường kính cọc, n - số hàng cọc; m- số cọc trên một hàng

  Điều kiện sử dụng: N  n Q  tk

5.2.1.5 Kiểm tra khả năng chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

Hình 5 13: Hình dạng móng hối quy ước cột

Tải trọng sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn N tc ; M tc

Trọng lƣợng trung bình của đài ở độ sâu D f

Tải trọng này đƣợc đƣa xuống vị trí mũi cọc, không tính thêm mô men do lực ngang H , vì lực ngang này đƣợc xem nhƣ cân bằng với áp lực bị động P p

Tải trọng đứng đƣợc tăng thêm do trọng lƣợng của móng khối quy ƣớc W qum tính từ mũi cọc đến mặt đất W qum đƣợc xác định dựa vào góc nghiêng  tb trung bình của các góc ma sát  i bên hông cọc tương ứng với chiều dày L i

Lớp đất Bề dày m γi Góc ma sát ϕ

Bảng 5 11: Bảng tổng hợp γi và ϕ qua các lớp đ t

Từ kích thước biên ngoài của cọc L' và B', ta xác định cạnh L m ; B m theo phương  tb / 4

Tính trọng lƣợng móng khối quy ƣớc tại mũi cọc: qum m m m tb

Trọng lƣợng móng khối quy ƣớc kể đến móng:

Trọng lƣợng cọc thay thế đất: W c  0.785 43 4 25   3375.5(kN)

Trọng lượng đất trước khi có cọc: W d 0.785 43 4 11.68    1577.03(kN)

Tính độ lệch tâm e x ; e y theo M x ; M y

Tính ứng suất trung bình  tb

Xác định khả năng chịu tải đất nền R tc ( theo TCVN 9362-2012 ) tại độ sâu Z m ; B m

1 2( ' ) tc m II m II II o tc m m

( ' ) 3542.78(kN/m ) tc m II m II o II tc m m

→Thỏa điều kiện đất nền

 Tính lún cho móng của cột

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày hi=0.5m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện ζi bt

(vị trí ngừng tính lún) với: bt qu 2

-   gl i k 0i  gl (i 1)  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ i

- k oi : Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số Lqu/B qu và Z/B qu tc gl 2

 Theo điều C.1.6, TCVN 9362:2012, độ lún của nền được tính theo phương pháp cộng tác dụng: n gl i i 0 i

Kết luận: Thỏa điều kiện biến dạng nền

5.2.1.6 Xác định chiều cao và tính thép cho đài cọc

5.2.1.6.1 Xác định chiều cao đài

- Chọn chiều cao đài theo điều kiện đài tuyệt đối cứng

 Kiểm tra đi u kiện học thủng cho cột: Vẽ tháp chọc thủng, ta có tháp chọc thủng phủ bên ngoài các cọc nên không cần kiểm tra chọc thủng min

Hình 5.8: Tháp chọc thủng của cột

5.2.1.6.2 Tính thép và bố trí thép cho đài cọc

- Là một tấm (đài cọc) gối trên hệ các lò xo, tại vị trí các đầu cọc Độ cứng của lò xo đƣợc tính toán một cách gần đúng

- Khai báo độ cứng lò xo:

S: độ lún giới hạn cho phép của móng cọc lấy theo kinh nghiệm lấy theo phụ lục B

- Tải trọng tác dụng lên đài, là phản lực tại các liên kết ngàm, liên kết vách cứng với mặt đất

- Lực này đƣợc xuất từ ETABS sang SAFE nhƣ đã trình bày ở trên

- Khi xuất kết quả phản lực qua SAFE, toàn bộ tải trọng và tổ hợp nội lực cũng đƣợc xuất theo

- Do đó, ta không cần định nghĩa lại các trường hợp tổ hợp nội lực

- Chia đài cọc thành các dải trên cột và dải giữa nhịp

Bề rộng dải cột theo cả 2 phương là: 5

Biểu đồ mô men của các dải theo 2 phương:

Quy trình tính toán nhƣ sau:

KN.m (mm) (mm) (mm) (mm)

Bảng 5 12: Nội lực và ích thước đài móng α m  As(mm²) àt(%) ỉchọn As chọn àc(%) mm 2

Bảng 5 13: Kết quả tính thép đài móng M2

5.2.3 Thiết kế móng lõi thang

TANG1 P2 COMB1 Bottom -66794.1 -68.34 3.13 -253.387 -11356.6 582.113 TANG1 P2 COMB7 Bottom -65872.2 -1582.24 -8.51 -773.563 -10860.8 -39920.8 TANG1 P2 COMB8 Bottom -65768.8 -40.36 2312.45 -388.479 44644.25 575.468

Bảng 5 14: Những trường hợp tải nguy hiểm cho lõi thang

5.2.3.1 Xác định chiều sâu chôn móng

Chọn chiều sâu chôn đài: D f 6.9( )m kể từ mặt đất tự nhiên

Kiểm tra điều kiện chống trƣợt: min

Trong đó:  9.6(kN m/ 3 ); Giả sử B đ 5( )m ;  23.65; Q %3.387 (kN)

→ Như vậy, trong tính toán bỏ qua ảnh hưởng của lực ngang Q

5.2.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc

     γ o : là hệ số điều kiện làm việc, γ o =1.15 trong móng nhiều cọc; γ n : là hệ số tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.15tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp II γ k hệ số nền tin cậy cọc treo chịu tải trọng nén đài thấp, đáy đài nằm trên lớp đất tốt γk = 1.4 ( lấy theo mục 7.1.12 của TCVN 10304-2014)

5.2.3.3 Xác định số lƣợng cọc và bố trí cọc

Bố trí các cọc nhƣ hình vẽ:

→ Đặt tâm móng gần trùng với tâm lõi thang, tọa độ tâm móng so với gốc tọa độ Oxy (3.54;

Hình 5 16: Sơ đồ bố trí cọc dưới móng lõi thang

Kích thước đài: Bđ( )m ; Lđ( )m

5.2.3.4 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Xác định tọa độ của các cọc P x y i ( ; ) i i (Xem bảng tổng hợp kết quả tính toán tải trọng tác dụng lên đầu cọc)

Tải trọng công trình tác dụng lên một đầu cọc bất kỳ P i tính theo công thức:

Hình 5 17: Phản lực đầu cọc của lõi thang

Suy ra: P max 3346.036(kN)Q tk 3560(kN)

Xác định hệ số nhóm 

D - đường kính cọc, ( )m ; n - số hàng cọc; m - số cọc trên một hàng

106 Điều kiện sử dụng: N n Q  tk

5.2.3.5 Kiểm tra khả năng chịu tải dưới khối móng quy ước

Hình 5 18: Hình dạng móng hối quy ước của lõi thang

Tải trọng sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn N tc ; M tc

Trọng lƣợng trung bình của đài ở độ sâu D f

Tải trọng này đƣợc đƣa xuống vị trí mũi cọc, không tính thêm mô men do lực ngang H , vì lực ngang này đƣợc xem nhƣ cân bằng với áp lực bị động P p

Tải trọng đứng đƣợc tăng thêm do trọng lƣợng của móng khối quy ƣớc W qum tính từ mũi cọc đến mặt đất W qum đƣợc xác định dựa vào góc nghiêng  tb trung bình của các góc ma sát  i bên hông cọc tương ứng với chiều dày L i

Bảng 5 15: Bảng tổng hợp γi và ϕ qua các lớp đ t

Từ kích thước biên ngoài của cọc L' và B', ta xác định cạnh L m ; B m theo phương  tb / 4

Tính trọng lƣợng móng khối quy ƣớc tại mũi cọc qum m m m tb

Trọng lƣợng móng khối quy ƣớc kể đến móng: F c =0.785 m 2 ; LC m

Trọng lƣợng cọc thay thế đất: W c  0.785 43 30 25   25316.28(kN)

Trọng lượng đất trước khi có cọc: W d 0.785 43 4 11.68    11827.75(kN)

Tính độ lệch tâm e x ; e y theo M x ; M y

Tính ứng suất trung bình  tb

Xác định khả năng chịu tải đất nền R tc ( theo TCVN 9362-2012 ) tại độ sâu Z m ; B m

( ' ) tc m II m II II o tc m m

( ' ) 3542.78(kN/m ) tc m II m II o II tc m m

→Thỏa điều kiện đất nền

 Tính lún cho móng lõi thang:

Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày h i =1m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện ζ i bt ≥ 5 ζ i gl (vị trí ngừng tính lún) với: bt qu 2

-   gl i k 0i  gl (i 1)  : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ i

- koi: Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số Lqu/Bqu và Z/Bqu tc gl 2

 Theo điều C.1.6, TCVN 9362:2012, độ lún của nền được tính theo phương pháp cộng tác dụng: n gl i i 0 i

- S: Độ lún cuối cùng (ổn định của móng);

- n: Số lớp chia theo độ sâu của tầng chịu nén của nền;

- hi: Chiều dày của lớp đất thứ i ;

- Ei: Module biến dạng của lớp đất thứ i ;

- P i : Áp lực thêm trung bình trong lớp đất thứ i ;

- : Hệ số không thứ nguyên lấy  = 0.8

Bảng 5 16: Kết quả tính lún móng lõi thang

Vậy dừng tính lún tại lớp phân tố thứ 9 có: ζi bt

Kết luận: Thỏa điều kiện biến dạng nền

Hình 5 19: Biểu đồ ứng su t bản thân và ứng su t gây lún dưới đáy hối móng quy ước

5.2.3.6 Xác định chiều cao và tính thép cho đài cọc

5.2.3 6.1 Xác định chiều cao đài

- Chọn chiều cao đài theo điều kiện đài tuyệt đối cứng Chọn hd = 2.5(m)

 Kiểm tra đi u kiện học thủng cho đài:

Do móng có kích thước lớn nên làm việc như móng bè trên nền cọc Do vậy, cần kiểm tra khả năng chống cắt của bê tông ngay tại mặt cắt sát mép vách cứng

Một cách gần đúng, và thiên về an to àn, ta có thể kiểm tra theo cách sau:

Ta có: h đ 2500(mm) chọn a0 mm suy ra ho#50mm

Vùng chống xuyên của đài mở rộng 2350 mm từ vị trí mép vách thể hiện nhƣ hình vẽ

Nhận xét: Chu vi thép chống xuyên không bao hết các cọc nên cần kiểm tra

Hình 5 20: Sơ đồ tháp chống xuyên đài cọc

Pcx: Lực chống xuyên thủng

Utb-Giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp, trong chiều cao làm việc của tiết diện: a=7.3m, b=8.7m

P xt : Tổng phản lực của các đầu cọc nằm ngoài đáy tháp chọc thủng, thiên về an toàn ta lấy tổng phản lực đầu cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng

Số cọc nằm ngoài: n cọc

Phản lực đầu cọc Pmax = 3476.93 (kN)

Kết luận: Đảm bảo điều kiện chống xuyên thủng đài cọc do cột gây ra

 Kiểm tra đi u kiện chọc thủng cho cọc: xt cx 0.75 bt tb o

Hình 5 21: Sơ đồ tháp chống xuyên đài cọc

Lực chống xuyên thủng đƣợc tính theo công thức sau:

Với Um: giá trị trung bình của chu vi 2 tháp xuyên thủng (đáy lớn lấy ở mức cốt thép)

Chu vi đáy bé của tháp:

Chu vi đáy lớn của tháp:

Trung bình của 2 Chu vi của tháp:

P xt 346.036kN < P cx = 5459.34 kN Vậy đài không bị xuyên thủng cho một cọc gây ra

Vậy chọn hđ = 2.5m thỏa điều kiện xuyên thủng

5.2.2.6.2 Tính thép và bố trí thép cho đài cọc

- Là một tấm (đài cọc) gối trên hệ các lò xo, tại vị trí các đầu cọc Độ cứng của lò xo đƣợc tính toán một cách gần đúng

- Khai báo độ cứng lò xo:

S: độ lún giới hạn cho phép của móng cọc lấy theo kinh nghiệm lấy theo phụ lục B

- Tải trọng tác dụng lên đài, là phản lực tại các liên kết ngàm, liên kết vách cứng với mặt đất

- Lực này đƣợc xuất từ ETABS sang SAFE nhƣ đã trình bày ở trên

- Khi xuất kết quả phản lực qua SAFE, toàn bộ tải trọng và tổ hợp nội lực cũng đƣợc xuất theo

- Do đó, ta không cần định nghĩa lại các trường hợp tổ hợp nội lực

- Chia đài cọc thành các dải trên cột và dải giữa nhịp

- Bề rộng dải cột theo cả 2 phương là: 3

- Biểu đồ mô men của các dải theo 2 phương:

Hình 5 22: Momen các dải phương X

Hình 5 23: Momen các dải phương Y

Quy trình tính toán nhƣ sau:

KN.m (mm) (mm) (mm) (mm)

Bảng 5 17: Nội lực và ích thước đài móng lõi thang α m  As(mm²) àt(%) ỉchọn As chọn àc(%) mm 2

Bảng 5 18: Kết quả tính thép của móng lõi thang

PHƯƠNG ÁN TƯỜNG VÂY, HỐ ĐÀO SÂU

Ngày đăng: 07/04/2023, 16:40

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1996 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 1996
[2] TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995 - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999 Sách, tạp chí
Tiêu đề: TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 1999
[3] TCVN 5574:2012 Kết cấu bêtông cốt thép -Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1912 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kết cấu bêtông cốt thép -Tiêu chuẩn thiết kế
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 2012
[4] TCVN 198:1997 Nhà cao Tầng - Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối- NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nhà cao Tầng - Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 1997
[5] TCVN 5575:2012 Kết cấu thép -Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1912 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kết cấu thép -Tiêu chuẩn thiết kế
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 2012
[6] TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 2012
[7] TCVN 205:1998 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2002 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 2002
[8] TCVN 195:1997 Nhà Cao Tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi - NXB Xây Dựng Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nhà Cao Tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 1997
[9] TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thiết kế công trình chịu động đất
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 2012
[10] Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản) - Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Nguyễn Xuân Liên, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Phấn Tấn - NXB Khoa Học Kỹ Thuật Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản)
Tác giả: Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Nguyễn Xuân Liên, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Phấn Tấn
Nhà XB: NXB Khoa Học Kỹ Thuật
[11] Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) - Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Huỳnh Chánh Thiên, NXB Đại Học và Trung Học chuyên nghiệp Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa)
Tác giả: Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Huỳnh Chánh Thiên
Nhà XB: NXB Đại Học và Trung Học chuyên nghiệp
[12] Nguyễn Văn Hiệp - Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện đặc biệt) - ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện đặc biệt)
Tác giả: Nguyễn Văn Hiệp
Nhà XB: ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
[13] Nguyễn Đình Cống, Sàn bê tông cốt thép toàn khối - NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2002 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sàn bê tông cốt thép toàn khối
Tác giả: Nguyễn Đình Cống
Nhà XB: NXB Khoa Học Kỹ Thuật
Năm: 2002
[14] Nguyễn Viết trung - Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép hiện đại theo tiêu chuẩn ACI, NXB Giao Thông Vận Tải, 2000 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép hiện đại theo tiêu chuẩn ACI
Tác giả: Nguyễn Viết trung
Nhà XB: NXB Giao Thông Vận Tải
Năm: 2000
[15] Nguyễn Văn Quảng, Nền móng nhà cao tầng - NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2003 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nền móng nhà cao tầng
Tác giả: Nguyễn Văn Quảng
Nhà XB: NXB Khoa Học Kỹ Thuật
Năm: 2003
[16] Nền móng - Châu Ngọc Ẩn - ĐH Bách Khoa TP. HCM Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nền móng
Tác giả: Châu Ngọc Ẩn
Nhà XB: ĐH Bách Khoa TP. HCM
[17] Nguyễn Bá Kế, Nguyễn Văn Quang, Trịnh Việt Cường (biên dịch) - Hướng dẫn thiết kế móng cọc, NXB Xây Dựng, 1993 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hướng dẫn thiết kế móng cọc
Tác giả: Nguyễn Bá Kế, Nguyễn Văn Quang, Trịnh Việt Cường
Nhà XB: NXB Xây Dựng
Năm: 1993

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w