(Đồ án hcmute) nhà văn hóa

Kết quả tính toán thép phương X cầu thang tầng điển hình .... Theo kết quả kiểm định của Nhà thầu Kiểm định, đánh giá chất lượng công trình: Công trình có khối nhà chính xây từ thời Pháp

TỔNG QUAN

Sự cần thiết đầu tư

Cơ sở 170 Nguyễn Đình Chiểu là cơ quan chiêu hồi của chính quyền ngụy Sài Gòn trước đây được Ủy Ban Quân quản thành phố Sài Gòn - Gia Định cấp cho Bộ Thông tin Văn hóa tháng 6 năm 1975 Theo kết quả kiểm định của Nhà thầu Kiểm định, đánh giá chất lượng công trình: Công trình có khối nhà chính xây từ thời Pháp thuộc (Khối nhà trung tâm) có thời hạn sử dụng đã trên 70 năm; Thiết bị, kết cấu chịu lực đã quá thời hạn sử dụng Kiến trúc là nhà biệt thự nên công năng sử dụng không phù hợp với chức năng, nhiệm vụ đơn vị các dãy nhà xây nối với nhau, kết cấu không đảm bảo; cường độ bê tông mẫu khoan và bắn đều không đạt chất lượng, nhiều nơi bị thấm và nứt tường Mặt khác nhìn tổng thể kiến trúc khu nhà rất manh mún do xây dựng chắp vá, không đồng bộ, hài hòa; công năng sử dụng quá thấp

Mặt khác, trong bối cảnh kinh tế xã hội đang phát triển mạnh mẽ và đầy năng động như hiện nay các hoạt động phát triển rất mạnh như game online, tổ chức sự kiện, quản lý về bản quyền sở hữu trí tuệ, hoạt động giải trí du lịch, phát triển định hướng gia đình… Bên cạnh đó công tác quản lý nhà nước trên lĩnh vực: Di sản, bảo tồn di tích, sân khấu, văn hóa cơ sở, lễ hội, sự kiện đang là những vấn đề hết sức gay gắt ở phía Nam, cần được định hướng, quản lý Để đáp ứng nhu cầu đó Bộ Văn hóa Thể Thao và Du lịch đã cho xây dựng công trình: Nhà Văn hóa Công năng chính của tòa nhà gồm 02 phần cơ bản: Vừa là nơi làm việc thường xuyên của các cơ quan quản lý nhà nước trực thuộc Bộ vừa là nơi hoạt động thường xuyên của các cơ quan sự nghiệp, Liên đoàn, Hiệp hội thuộc ngành văn hóa, thể thao và du lịch

Trước thực trạng của tòa nhà và những nhu cầu thực tế hiện nay của ngành văn hóa, thể thao và du lịch tại phía Nam như đã nêu ở trên Việc đầu tư xây dựng mới công trình tại số 170 Nguyễn Đình Chiểu, Quận 3, Tp Hồ Chí Minh là hết sức cấp thiết cũng đồng thời đáp ứng được yêu cầu của xã hội đối với hoạt động của ngành hiện nay.

Địa điểm xây dựng

Số 170 Nguyễn Đình Chiểu, P6, Quận 3 Vị trí khu đất nằm tại Trung tâm Tp Hồ Chí Minh Khu đất có quy mô khoảng 2.988,3m 2 , tiếp cận các ranh đất như sau:

- Phía Đông - Nam giáp đường Nguyễn Đình Chiểu lộ giới 20m

- Phía Đông - Bắc giáp hẻm giao thông cạnh siêu thị Coop-Mart

- Phía Tây - Bắc giáp khu đất thổ cư

- Phía Tây - Nam giáp khu đất thổ cư

Trên khu đất hiện có nhà biệt thự cũ, đã cải tạo lại và hiện đang được sử dụng làm cơ quan đại diện phía nam của Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch, có quy mô khoảng 1 trệt 2 lầu và không thuộc danh mục các công trình nghiên cứu bảo tồn kiến trúc cảnh quan Tp.HCM theo Thông báo số 46/TB-UB-QLĐT ngày 17/05/1996 của UBND Thành phố Vị trí khu đất có những đặc điểm quan trọng như sau:

- Tiếp giáp đường Nguyễn Đình Chiểu, một trong những trục đường giao thông huyết mạch của Tp Hồ Chí Minh nối kết trung tâm thành phố với khu vực Quận 1, Quận 3

- Vị trí khu đất nằm trong ô phố Nguyễn Đình Chiểu - Nam Kỳ Khởi Nghĩa - Ngô Thời Nhiệm - Lê Quý Đôn có một số địa điểm dự kiến phát triển cao tầng đã cung cấp thông tin quy hoạch - kiến trúc, như: địa điểm số 168 Nguyễn Đình Chiểu (sát cạnh khu đất) cao 12 tầng (lớp ngoài 8 tầng, lớp sau 12 tầng), địa điểm 1-5 Ngô Thời Nhiệm tầng cao 8-10 tầng, địa điểm 157 Nam Kỳ Khởi Nghĩa cao 8 tầng; trong ô phố kế cận cũng có một số công trình cao tầng, như: tại địa điểm 79 Nguyễn Đình Chiểu cao 8 tầng, địa điểm 192 Nam Kỳ Khởi Nghĩa cao 18 tầng, địa điểm 127 Pastuer hiện trạng cao 21 tầng

- Hệ thống hạ tầng kỹ thuật của khu vực tương đối hoàn chỉnh Giao thông, cấp thoát nước, điện chiếu sáng, truyền hình cáp, ADSL… đã được kết nối, thuận lợi cho việc đấu nối hạ tầng với công trình

- Theo định hướng không gian kiến trúc khu vực, tại địa điểm 170 Nguyễn Đình Chiểu có thể phát triển xây dựng mới công trình với quy mô tầng cao phù hợp với tầng cao khu vực nhằm góp phần từng bước cải tạo chỉnh trang đô thị

2.2 Điều kiện hạ tầng xã hội

Do là khu vực trung tâm đã phát triển lâu dài nên hệ thống hạ tầng đô thị, cũng như văn hoá xã hội, thương mại phát triển tương đối ổn định

2.3 Nguồn nhiên liệu phục vụ sinh hoạt tòa nhà

Hiện dự án nằm ở khu trung tâm nên có mạng lưới các dịch vụ tiện ích công cộng rất thuận lợi Nguồn điện lưới thành phố chạy dọc đường Nguyễn Đình Chiểu là nguồn cung cấp điện năng chủ yếu của công trình trong quá trình vận hành và các dịch vụ bán lẻ như xăng, dầu cũng rất đa dạng và thuận tiện.

Giải pháp kiến trúc

Trên cơ sở xác định rõ vị trí quan trọng của công trình nhà văn phòng đối với việc tổ chức không gian kiến trúc đô thị chung của Thành phố, đặc biệt tại khu vực trung tâm đô thị dọc đường Nguyễn Đình Chiểu, phương án thiết kế kiến trúc công trình được đề xuất trên cơ sở những nguyên tắc sau:

- Đối với việc tổ chức không gian đô thị chung, bảo đảm hình khối kiến trúc đơn giản, mạnh mẽ mang tính kỹ thuật hiện đại, có hướng vươn lên, màu sáng, nhã nhặn

- Đối với kiến trúc của văn phòng: kiến trúc có nhịp điệu, chi tiết nhẹ nhàng, sang trọng, lối vào chính rộng rãi, hoành tráng

- Bố cục mặt bằng đảm bảo về: Phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng, thông gió, điều tiết không khí theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, đảm bảo mục đích sử dụng của công trình là văn phòng làm việc, hội nghị, nhà khách.

Phân khu chức năng toàn công trình

Toàn bộ công trình được phân ra làm các khu chức năng chính theo chiều đứng như sau:

- Tầng hầm: khu đậu xe và phòng kỹ thuật

- Tầng trệt: sảnh văn phòng, sảnh văn phòng bộ, phòng quản lý tòa nhà

- Tầng 1: không gian triển lãm

- Tầng 3 -> 10: văn phòng làm việc

- Tầng mái: bố trí khu kỹ thuật (bể chứa nước, hệ thống dàn lạnh).

Tổ chức hệ thống giao thông

Trong công trình cao ốc văn phòng, việc tổ chức tốt các trục giao thông theo chiều đứng, chiều ngang sẽ giúp việc sử dụng các khu chức năng được thuận lợi, đạt hiệu quả kinh tế và bảo đảm an toàn Trục giao thông chính theo chiều đứng của tòa nhà bao gồm 3 thang máy tải trọng 1.000kg vận chuyển người và 3 cầu thang bộ

Trục giao thông ngang: Các khu vực hành lang, thang bộ đều được tính toán đủ chiều rộng thoát hiểm, thông gió, ánh sáng tự nhiên Khoảng cách từ điểm xa nhất đến thang thoát hiểm nhỏ hơn 20m đạt tiêu chuẩn PCCC.

Các chỉ tiêu chính

Diện tích khu đất xây dựng : 2988.3m 2

Diện tích xây dựng công trình : 1224.96m 2

Diện tích sân vườn, giao thông nội bộ : 1763.34m 2

Tầng cao (kể cả tầng hầm): 12 tầng

Diện tích sàn xây dựng theo chỉ tiêu : 13474.56m 2

(Không kể tầng hầm, tầng mái)

Tổng diện tích sàn tầng hầm : 1224.96m 2

Tổng diện tích sàn tầng mái : 1224.96m 2

Tổng diện tích sàn xây dựng : 13724.48m 2

(kể cả tầng hầm và sân thượng)

Hệ số sử dụng đất : 5

- Cách lộ giới đường Nguyễn Đình Chiểu gần nhất : 6m

- Cách lộ giới đường Nguyễn Đình chiểu xa nhất: 6,2m

- Cách các ranh đất kế cận: > 4m.

THIẾT KẾ SÀN PHẲNG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Ưu nhược điểm của sàn phẳng

Sàn phẳng: cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

- Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

- Nhược điểm: Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột và vách chịu Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó khối lượng sàn tăng.

Chọn sơ bộ kích thước

Chọn sơ bộ tiết diện sàn theo công thức:

Chọn sơ bộ tiết diện dầm biên b d h d 300 700 ( mm mm )

Chọn sơ bộ tiết diện cột: C x C y 800 800 ( mm mm )

Chọn sơ bộ tiết diện vách: B v 300 (mm)

Tải trọng

Bảng 2-1 Các lớp cấu tạo sàn (văn phòng, hành lang)

STT Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Giá trị tính toán (kN/m 2 )

Bảng 2-2 Lớp cấu tạo phòng vệ sinh

STT Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày

Bảng 2-3 Hoạt tải ô bản sàn theo công năng

Ký hiệu Công dụng Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m²) Hệ số vượt tải

S3 Hành lang thông với các phòng 1.5 1.3 1.95

Bảng 2-4 Bảng xác định tải trọng tường

Giá trị tính toán (kN/m) Tường biên

Mô hình và xuất mô hình từ phần mềm SAFE

Hình 2-1 Tổng quan mô hình

Hình 2-3 Chia dãy strip theo phương Y

Hình 2-5 Kết quả moment theo phương Y

4.2 Kiểm tra độ võng Độ võng cho phép của sàn có nhịp từ 6 L 7.5 ( )m , [ ]f 30 (mm)

Vậy kích thước sơ bộ đã chọn thõa điều kiện độ võng

Hình 2-6 Độ võng sàn xuất từ SAFE

Tính toán và bố trí thép

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ: a bv 25 (mm) h o 250 25 225 (mm)

- Cốt thép có đường kính 10 : AI, R s 225 (MPa)

- Cốt thép có đường kính 10 : AIII, R s 365 (MPa)

Cốt thép sàn được xác định theo các công thức sau:

Kết quả tính toán cốt thép tra trong phụ lục.

Kiểm tra xuyên thủng

Điều kiện chọc thùng cho sàn: bt m

 : là hệ số, bằng 1 đối với bê tông nặng u m : là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi bị nén thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện

R bt : cường độ chịu kéo của bê tông

Chu vi trung bình của mặt đâm thủng cột:

Hình 2-7 Mặt cắt xuyên thủng sàn Lực gây xuyên thủng được xuất từ phần mềm ETABS, ta xác định phản lực lớn nhất tại chân cột 2-B: F = 1080.47 (kN)

Lực gây xuyên thủng giới hạn được xác đinh theo công thức:

[ ]F R u h bt m  1 1.2 10 34.1 0.25 1230 (  kN) Vậy sàn không bị xuyên thủng

THIẾT KẾ CẦU THANG

Cấu tạo cầu thang tầng điển hình

Cầu thang là phương tiện giao thông đứng của công trình, được hình thành từ các bậc liên tiếp tạo thành thân (vế) thang, các vế thang nối với nhau bằng chiếu nghỉ, chiếu tới để tạo thành cầu thang Cầu thang là yếu tố quan trọng về công dụng và nghệ thuật kiến trúc, nâng cao tính thẩm mỹ của công trình Độ dốc cầu thang và chiều cao h b , chiều rộng l b bậc thang đều quan hệ chặt chẽ với nhau với bước chân người đi

Xác định chiều rộng, chiều cao bậc thang

2 600 620 ( ) b b l  h   mm Độ dốc cầu thang: b b tan h

Theo sách kết câu bê tông cốt thép 3 (các cấu kiện đặc biệt) – Võ Bá Tầm, ta có bảng tổng kết kích thước bậc thang và độ dốc

Bảng 3-1 Bảng tổng hợp kích thước bậc thang và độ dốc

Phạm vi Cho phép Thường dùng Thích hợp

Chiều rộng (mm) 200330 210300 260280 Độ dốc ( ) o 2060 2633 2730

Ta chọn chiều cao bậc h b 180 (mm)

Chiều rộng bậc thang l b 250 (mm)

  l     Chọn vế 1 và vế 2 có 10 bậc thang

Chọn sơ bộ chiều dày bản thang: h st 150 (mm)

Chọn sơ bộ chiều dày chiếu nghỉ, chiếu tới: h cn h ct 150 (mm)

Tải trọng

Bảng 3-2 Các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo sàn

Bảng 3-3 Các lớp cấu tạo bản chiếu tới

Bảng 3-4 Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo

Chiều cao bậc thang h b (mm)

Bề rộng bậc thang l b (mm)

Chiều dày tương đương của lớp cấu tạo được xác định theo công thức:

Chiều dày tương đương của lớp bậc thang được xác định theo công thức:

  Bảng 3-5 Tổng tải trọng theo phương vuông góc tác dụng lên bản thang

Theo TCVN 2737:1995, hoạt tải tiêu chuẩnp tc 3 (kN m/ 2 ) , hệ số tin cậy n = 1.2

Hoạt tải tính toán: p tt np tc 1.2 3 3.6 (kN m/ 2 )

Mô hình cầu thang

Ta mô hình cầu thang tầng điển theo dạng 3D, với kích thước đã được xác định ở mục 1 và tải trọng ở mục 2

Hình 3-1 Mô hình cầu thang dạng 3D tầng điển hình Sau khi nhập tải trọng, ta tiến hành mesh sàn và xuất nội lực

Hình 3-2 Biểu đồ moment theo phương 1-1 của cầu thang

Hình 3-3 Biểu đồ moment theo phương 2-2 của cầu thang

Tính toán và bố trí thép

- Cốt thép có đường kính 10 : AI, R s 225 (MPa)

- Cốt thép có đường kính 10 : AIII, R s 365 (MPa)

Các công thức tính toán:

Ta chọn lớp bê tông bảo vệ của bản thang: a bv 20 (mm)

Với bề rộng tính toán:b1000 (mm) , h o 150 20 130 (  mm)

       R     Kết quả tính toán cốt thép cầu thang được thể hiện ở bảng 3-6; 3-7

Bảng 3-6 Kết quả tính toán thép phương X cầu thang tầng điển hình

Bố trí A sc  c kNm cm 2 % cm 2 %

Bảng 3-7 Kết quả tính toán thép phương Y cầu thang tầng điển hình

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG

Tổng quan

Kết cấu khung gồm các cột và các dầm liên kết với nhau và liên kết với móng, liên kết giữa cột và dầm thường là liên kết cứng

Khung không gian là do các khung phẳng liên kết với nhau theo phương ngoài mặt phẳng khung

Khung không gian là một khối khung bao gồm các khung ngang và khung dọc

Tải trọng truyền vào khung phụ thuộc vào kết cấu sàn (khung chịu tải trọng đứng) ta xét tỉ số 2 cạnh của chiều dài sàn 2

L   , bản chịu uốn theo 2 phương, truyền tải trọng lên

4 dầm, hệ khung làm việc không gian

Công trình gồm 17 tầng điển hình, 1 tầng hầm, 1 tầng thượng Việc tính toán bao gồm hệ khung – vách vô cùng phức tạp, do đó ta sử dụng phần mềm ETABS nhằm tính toán thuận lợi hơn.

Chọn sơ bộ tiết diện

2.1 Chọn sơ bộ tiết diện cột

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

- Về kiến trúc, đó là yêu cầu về thẩm mỹ và yêu cầu về mặt không gian

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

Xác định diện tích tiết diện cột theo công thức: b

A: diện tích tiết diện ngang của cột,

R b : cường độ chịu nén của bê tông,

(0.9 1.1) k   : đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm,

(1.2 1.5) k   : đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm

N: lực nén tác dụng lên cột

Vì thiết kế kết cấu là bài toán lặp, việc chọn kích thước sơ bộ chỉ mang tính gần đúng, nhằm giảm số lần lặp trong quá trình tính toán và chọn tiết diện

Kích thước tiết diện cột được chọn sơ bộ được xem là hợp lý hay không về mặt chịu lực chỉ được đánh giá sau khi đã tính toán hoặc bố trí cốt thép và dựa vào tỷ lệ phần trăm cốt thép Trong nhà cao tầng, theo chiều cao nhà từ móng đến mái lực nén trong cột giảm dần Để đảm bảo sự hợp lý về thì càng lên cao nên giảm khả năng chịu lực của cột Việc giảm này có thể thực hiện bằng:

- Giảm kích thước tiết diện cột

- Giảm cốt thép trong cột

Ta chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo bảng 4-1

Bảng 4-1 Bảng sơ bộ kích thước tiết diện cột

Biên trục A, E , 1, 6 Hầm đến story 6 6565

Story 11 đến story 14 6060 Story 15 đến tầng thượng 5555

2.2 Chọn sơ bộ chiều dày vách

- Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó

- Các lỗ (cửa) trên các vách không được làm ảnh hưởng đáng kể đến sự làm việc chịu tải của vách và phải có biện pháp cấu tạo tăng cường cho vùng xung quanh lỗ

- Độ dày của thành vách chọn không nhỏ hơn 150 (mm) và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

Chọn sơ bộ chiều dày vách:

Xác định tải trọng

3.1 Tĩnh tải và hoạt tải

Tải trọng hoàn thiện trên các sàn điển hình đã được trình bày ở mục 3 chương 2

- Tải gió nguy hiểm nhất khi tải trọng này tác dụng theo phương vuông góc với mặt đón gió

- Cao trình cao 62.5 (m) > 40 (m) nên ta xét đến thành phần động và tĩnh của tải trọng gió

Theo TCVN 2737:1995, tải trọng gió tĩnh được xác định như sau:

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió ở độ cao Z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức:

W0 0.83 (kN m/ ) : giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điểu 6.4, công trình được xây dựng ở thành phố Hồ Chí Minh thuộc khu vực IIA, ảnh hưởng của bão là yếu, k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5, c: hệ số khí động lấy theo bảng 6, đối với các mặt phẳng đứng, c = 0.8 (đối với mặt đón gió, c = -0.6 (đối với mặt khuất gió),

Hệ số tin cậy của tải trọng gió  lấy bẳng 1.2

Tải trọng tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung này được gán vào tâm hình học của mỗi tầng

Ta xác định diện tích đón gió của từng tầng thứ j:

Trong đó: h j , h j  1 , B lần lượt là chiều cao tầng thứ j, thứ j -1 và bề rộng đón gió

Lực tập trung của tải gió tĩnh được xác định trong bảng 4.2

Bảng 4-2 Bảng xác định tải gió tĩnh tập trung

THƯỢNG 3.6 39.6 34.3 62.5 1.52 108.87 130.64 125.69 150.83 STORY16 3.6 39.6 34.3 58.9 1.51 216.03 259.23 249.41 299.29 STORY15 3.6 39.6 34.3 55.3 1.49 213.96 256.76 247.02 296.43 STORY14 3.6 39.6 34.3 51.7 1.48 211.9 254.28 244.64 293.57 STORY13 3.6 39.6 34.3 48.1 1.46 209.83 251.8 242.25 290.7 STORY12 3.6 39.6 34.3 44.5 1.45 207.76 249.32 239.87 287.84 STORY11 3.6 39.6 34.3 40.9 1.43 205.7 246.84 237.48 284.98 STORY10 3.6 39.6 34.3 37.3 1.41 202.86 243.43 234.2 281.04 STORY9 3.6 39.6 34.3 33.7 1.39 199.76 239.71 230.62 276.75 STORY8 3.6 39.6 34.3 30.1 1.37 196.66 235.99 227.05 272.46 STORY7 3.6 39.6 34.3 26.5 1.34 192.56 231.07 222.31 266.77 STORY6 3.6 39.6 34.3 22.9 1.31 188.42 226.11 217.54 261.05 STORY5 3.6 39.6 34.3 19.3 1.28 184.09 220.91 212.54 255.04

Thiết lập sơ đồ tính toán động lực (theo 3.2, TCXD 229:1999)

- Sơ đồ tính toán được chọn là 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 là không đổi

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

- Giá trị khối lượng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính toán bằng tổng giá trị các khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí của các thiết bị cố định, hoạt tải

- Khi kể đến khối lượng chất tạm thời trên công trình trong việc tính toán động lực tải trọng gió, cần đưa vào hệ số chiết giảm khối lượng bằng 0.5 (theo bảng 1, TCXD 299:1999)

Xác định tần số và dạng dao động (theo 3.5, TCXD 229:1999)

Ta xuất tần số dao động của công trình từ mô hình ETABS:

Bảng 4-3 Bảng xác định tần số dao động của công trình ứng với 12 MODE

- Ta xác định tần số dao động giới hạn f L 1.3 (theo bảng 2 TCXD 229:1999)

- Do công trình có tần số dao động cơ bản thứ s, thõa mãn bất đẳng thức bên dưới nên ta chỉ cần xác định thành phần động của gió theo s dạng dao động đầu tiên:

1 s L s f  f  f  Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió theo công thức:

W P ji : lực, đơn vị tính toán (kN);

M j : khối lượng tập trung của phần công trình thứ j;

 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 giao động:

 : hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2

W o : giá trị của áp lực gió f i : tần số giao động riêng thứ i Đồ thị xác định hệ số  i theo hình 4-1 bên dưới

Hình 4-1 Đồ thị xác định hệ số động lực 

Ghi chú: ta dùng đường số 1 cho công trình bê tông cốt thép ( 0.3) y ji : dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j tương ứng với dạng giao động riêng thứ i, không thứ nguyên;

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

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

W j : giá trị tiểu chuẩn của phần thành tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình

 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 được cho trong bảng 3

 : 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 Nếu bề mặt đón gió của công trình có dạng hình chữ nhật định hướng song song với các trục cơ bản trong hình dưới (hình 4-2) thì các giá trị  1 lấy theo bảng ,trong đó các tham số ,  xác định theo bảng, các giá trị  ứng với dạng dao động thứ 2 và 3 lấy bằng 1

Hình 4-2 Hệ tọa độ khi xét hệ số tương quan không gian 

Bảng 4-4 Hệ số không gian tương quan  1 khi xét tương quan xung vận tốc gió theo chiều cao và bề rộng đón gió, phục thuộc vào , 

Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tinh toán   zox D H zoy 0.4L H xoy D L

Từ cách xác định giá trị tiêu chuẩn gió động như trên, ta có bảng tóm tắt kết quả tính toán gió động:

Bảng 4-6 Bảng tóm tắt kết quả tính toán gió động theo phương X

Hệ số áp lực động ξj

Hệ số tương quan không gian i

Các thành phần động theo phương X

Wpj1 =MjξiΨixji (kN) fiX = 0.426 εi ξi Ψi xji Wpji tc Wpji tt

THUONG 0.266 0.663 19.227 0.079 1.726 4.138 0.009 80.387 96.464 STORY16 0.267 0.663 38.305 0.079 1.726 4.138 0.008 79.332 95.199 STORY15 0.269 0.663 38.142 0.079 1.726 4.138 0.008 74.61 89.532 STORY14 0.27 0.663 37.976 0.079 1.726 4.138 0.007 77.349 92.819 STORY13 0.272 0.663 37.806 0.079 1.726 4.138 0.007 72.158 86.59 STORY12 0.273 0.663 37.633 0.079 1.726 4.138 0.006 65.791 78.949 STORY11 0.275 0.663 37.455 0.079 1.726 4.138 0.006 60.485 72.583 STORY10 0.277 0.663 37.24 0.079 1.726 4.138 0.005 54.204 65.044 STORY9 0.279 0.663 37.005 0.079 1.726 4.138 0.005 48.968 58.761

Các thành phần động theo phương X

Wpj1 =MjξiΨixji (kN) fiX = 0.426 εi ξi Ψi xji Wpji tc Wpji tt

STORY8 0.282 0.663 36.759 0.079 1.726 4.138 0.004 42.581 51.097 STORY7 0.284 0.663 36.314 0.079 1.726 4.138 0.004 37.258 44.71 STORY6 0.287 0.663 35.849 0.079 1.726 4.138 0.003 30.995 37.194 STORY5 0.29 0.663 35.392 0.079 1.726 4.138 0.002 25.757 30.909 STORY4 0.295 0.663 34.997 0.079 1.726 4.138 0.002 20.391 24.469 STORY3 0.3 0.663 34.402 0.079 1.726 4.138 0.002 16.098 19.318 STORY2 0.308 0.663 33.552 0.079 1.726 4.138 0.001 11.857 14.228 STORY1 0.318 0.663 32.263 0.079 1.726 4.138 0.001 7.609 9.131 TRET 0.318 0.663 35.713 0.079 1.726 4.138 0 4.692 5.63

Bảng 4-7 Bảng tóm tắt kết quả tính toán gió động theo phương Y

Các thành phần động theo phương Y

Wpj1 =MjξiΨiyji (kN) fiy = 0.441 εi ξi Ψi yji Wpji tc Wpji tt

THUONG 0.266 0.649 21.715 0.076 1.708 3.99 0.011 91.356 109.63 STORY16 0.267 0.649 43.262 0.076 1.708 3.99 0.01 89.216 107.06 STORY15 0.269 0.649 43.079 0.076 1.708 3.99 0.009 82.908 99.489 STORY14 0.27 0.649 42.892 0.076 1.708 3.99 0.008 85.938 103.13 STORY13 0.272 0.649 42.7 0.076 1.708 3.99 0.008 78.978 94.774 STORY12 0.273 0.649 42.503 0.076 1.708 3.99 0.007 71.89 86.268 STORY11 0.275 0.649 42.302 0.076 1.708 3.99 0.006 64.803 77.763 STORY10 0.277 0.649 42.06 0.076 1.708 3.99 0.006 57.805 69.366 STORY9 0.279 0.649 41.794 0.076 1.708 3.99 0.005 50.788 60.945 STORY8 0.282 0.649 41.517 0.076 1.708 3.99 0.004 43.677 52.413 STORY7 0.284 0.649 41.014 0.076 1.708 3.99 0.004 37.583 45.1 STORY6 0.287 0.649 40.489 0.076 1.708 3.99 0.003 31.615 37.938 STORY5 0.29 0.649 39.973 0.076 1.708 3.99 0.002 25.601 30.722 STORY4 0.295 0.649 39.527 0.076 1.708 3.99 0.002 19.457 23.348 STORY3 0.3 0.649 38.854 0.076 1.708 3.99 0.001 14.337 17.204

Các thành phần động theo phương Y

Wpj1 =MjξiΨiyji (kN) fiy = 0.441 εi ξi Ψi yji Wpji tc Wpji tt

Nội lực và chuyển vị gây ra do tải trọng gió

Ta sử dụng phần mềm ETABS nhằm giảm thiểu khối lượng công việc và có kết giả đáng tin cậy Quá trình tổ hợp nội lực được thực hiện như sau:

- Ta khai báo 4 trường hợp tải trọng: gió tĩnh theo phương X (GTX), gió tĩnh theo phương Y (GTY), gió động theo phương X ứng với mode 1 (GDX), gió động theo phương Y ứng với mode 2 (GDY)

- Tổ hợp nội lực thành phần tĩnh và động của gió: WX = WTX “+” WDX (gió phương X), WY = WTX “+” WTY (gió phương Y); “+” tổ hợp theo dạng ADD

Gió tĩnh được gán vào tâm hình học, gió động được gán vào tâm khối lượng

Những yêu cầu cơ bản

Kết cấu trong vùng có động đất phải được thiết kế và thi công sao cho thõa mãn những yêu cầu sau đây Mỗi yêu cầu phải có độ tin cậy thích hợp (theo điều 2.1 TCXD 9386:2012):

- Yêu cầu không sụp đổ: kết cấu phải được thiết kế và thi công để chịu được tác động động đất thiết kế mà không bị sụp đổ cục bộ hay sụp đổ toàn phần, đồng phải giữ được tính toàn vẹn của kết cấu và còn một phần khả năng chịu tải trọng sau khi động đất xảy ra

- Yêu cầu hạn chế hư hỏng: công trình phải được thiết kế và thi công để chịu được tác động động đất có xác suất xảy ra lớn hơn so với tác động động đất thiết kế, mà không gây hư hại và những hạn chế sử dụng kèm theo vì những chi phí khắc phục có thể lớn hơn có thể lớn hơn một cách bất hợp lý so với giá thành bản thân kết cấu

Các loại đất nền A, B, C, D, E và S1, S2 được mô tả bằng các mặt cắt địa tầng, các tham số cho trong bảng 3.1 và điều 3.1.2 TCVN 9386:2012

Do ta chôn đài móng vào lớp đất số 2 (CL-GC) có độ dày 4 m mà N SPT 12 nên đất thuộc loại D

Mức độ tin cậy và hệ số tầm quan trọng

Theo phụ lục E, TCXD 9386:2012, mỗi cấp công trình có hệ số tầm quan trọng và mức độ quan trọng khác nhau Ta trình bày tóm tắt theo bảng 3.8 bên dưới

Bảng 4-8 Bảng tóm tắt hệ số tầm quan trọng tùy thuộc cấp công trình

Mức độ quan trọng Công trình Hệ số tầm quan trọng Đặc biệt Trên 60 tầng Thiết kế với gia tốc lớn nhất có thể xảy ra

IV Không quá 3 tầng Không yêu cầu tính toán Đỉnh gia tốc nền tham chiếu và gia tốc nền thiết kế

Nguy cơ động đất trong mỗi vùng được mô tả dưới dạng một tham số là đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR Đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR được trình bày trong phụ lục H TCVN 9638:2012

Công trình thuộc quận 3, thành phố Hồ Chí Minh, tra bảng, a gR 0.0843 (m s/ 2 )

Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A: a g a gR  1 0.08430.0843 (m s/ 2 )

Kiểm tra chuyển vị

Theo TCVN 198:1999, chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh kết cấu nhà cao tầng phân tích theo phương pháp đàn hồi thõa mãn điều kiện:

Từ ETABS ta xác định chuyển vị tại đỉnh khung lớn nhất theo bảng 4-16:

Bảng 4-16 Bảng chuyển vị đỉnh nút khung

Story Point Load UX UY

Chuyển vị theo phương Y là 0.0365 (m)

  nên công trình thõa điều kiện chuyển vị

Ngoài ra cũng theo tiêu chuẩn 198:1999, nếu nhà cao tầng có chiều cao hơn chiều rộng 5 lần phải kiểm tra chống lật dưới tác dụng của gió và động đất:

B   Nên không cần kiểm tra chống lật.

Thiết kế thép cột

Thiết kế cốt thép cột theo trường hợp nén lệch tâm xiên với:

Xác định độ lệch tâm của cột theo hai phương x,y

- Độ lệch tâm tĩnh học:

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

    Độ lệch tâm ban đầu: Hệ siêu tĩnh

 1 ; ( );  1 ; ( ) ax x ax ay y ay e max e e mm e max e e mm

Xác định độ lệch tâm e: o 2 e  e h a Độ mảnh của cột theo phương x

- Độ mảnh của cột theo phương x:

→ Nếu 28 được xác định theo công thức:

- Hệ số ảnh hưởng đến uống dọc:

- Trong đó: N cr có thể xác định gần đúng theo công thức:

Xác định moment tăng thêm theo hai phương x,y

Xác định phương tính toán cốt thép

Xét trường hợp lệch tâm: lệch tâm rất bé o 0.3 o e

 h  , tính toán gần đúng như nén đúng tâm

- Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm  e : 1

- Hệ số uốn dọc thêm khi xét đúng tâm: 1 e 0.3

- Diện tích cốt thép: e b e st sc b

Xét trường hợp lệch tâm: khi o 0.3 o e h và x 1 R h o , tính toán theo lệch tâm bé

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

Xét trường hợp lệch tâm: khi o 0.3 o e

 h  và x 1  R o h Tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn:

Kiểm tra hàm lượng thép: min st max o

Ta có thể tra hàm lượng cốt thép cột theo bảng dưới:

Bảng 4-17 Giá trị hàm lượng cốt thép cột tối thiểu l o

 0.05 0.1 0.2 0.25 Để hạn chế sử dụng quá nhiều thép  max 4%

Kết quả tính toán được trình bày trong phụ lục

5.2 Cấu tạo kháng chấn cho cột

Vì gia tốc nền thiết kế a g 0.08 nên cần phải cấu tạo kháng chấn cột

Theo mục 5.4.3.2.2 TCVN 9386:2012, quy định về cấu tạo kháng chấn cột như sau:

- Tổng hàm lượng cốt thép dọc  1 không được nhỏ hơn 0.01 và không được vượt quá 0.04 Trong các tiết diện ngang đối xứng cần bố trí cốt thép đối xứng;

- Phải bố trí ít nhất 1 thanh trung gian giữa các thanh thép ở góc dọc theo mỗi mặt cột để bảo đảm tính toàn vẹn của nút dầm - cột;

- Các vùng trong khoảng cách l cr kể từ cả hai tiết diện đầu mút của cột kháng chấn chính phải được xem như là các vùng tới hạn;

- Khi thiếu những thông tin chính xác hơn, chiều dài của vùng tới hạn l cr có thể được xác định theo biểu thức sau: max[ ; / 6;0.45] cr c cl l  h l

Trong đó: h c : là kích thước lớn nhất của tiết diện ngang của cột; l cl : chiều dài thông thủy của cột

- Nếu l cl /h c 3 , toàn bộ chiều cao của cột kháng chấn chính phải được xem như là vùng tới hạn và phải được cốt thép theo quy định;

- Trong phạm vi các vùng tới hạn của những cột kháng chấn chính, cốt đại chính và đai móc có đường kính ít nhất là 6 mm, phải được bố trí với một khoảng cách sao cho bảo đảm độ dẻo kết cấu tối thiểu và ngăn ngừa sự mất ổn định cục bộ của các thanh thép dọc Hình dạng đai phải sao cho tăng được khả năng chịu lực của tiết diện ngang do ảnh hưởng của ứng suất 3 chiều do các vòng đai này tạo ra Những điều kiện tối thiểu này được xem là thỏa mãn nếu đáp ứng được:

 Khoảng cách s giữa các vòng đai không được vượt quá: min[b / 2; 175; 8 o bL ] s d

Trong đó: b o : khoảng cách tối thiểu của lõi cốt bê tông; d bL : khoảng cách tối thiểu của thanh thép dọc

 Khoảng cách của các thanh thép dọc cạnh nhau được cố định bằng cốt đai kín và đai móc không được vượt quá 200 mm

5.3 Tính toán thép đai cột

Cốt đai có nhiệm vụ liên kết các thanh cốt dọc thành hệ khung, đúng vị trí thép thiết kế Theo mục 8.7.3 và 8.7.4, TCVN 5574:2012, quy định:

- Đường kính cốt ngang không nhỏ hơn 0.25d và không nhỏ hơn 5 mm, với d là đường kính thép lớn nhất;

- Khoảng cách cốt ngang không lớn hơn 10d và không nhỏ hơn 400

Theo quy định về kháng chấn, TCVN 9386:2012, mục 3.6.1.2, khoảng cách cốt đai lớn nhất là 200

Chọn đai 8 , để đảm bảo độ cứng của khung, ta chọn đai 2 nhánh Bố trí cốt đai chọn ỉ8a150 đảm bảo khả năng chịu cắt

Do đó ta bố trí 8 150a ở khoảng vùng tới hạn và 8 200a cho các vị trí còn lại.

Thiết kế thép vách P2

Sử dụng phương pháp vùng biên chịu moment Phương pháp này cho rằng thép được đặt ở hai đầu vách để chịu toàn bộ moment Lực dọc trục được giả thiết là phân bố đều trên toàn bộ chiều dài vách

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cốt thép và bê tông chịu;

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

Hình 4-3 Biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của 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 như cột chịu kéo - nén đúng tâm Khả năng chịu lực của cột chịu kéo – nén đúng tâm được 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

1: hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định theo công thức thực nghiệm, chỉ dùng được khi: 14  104

i độ mảnh của vách lo: chiều dài tính toán của vách imin: bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh => imin= 0.288 b

Khi 14 : 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 : n b n a a

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 được tính theo công thức sau: k a a

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 lượng 0.6 %  3.5 %

Cốt thép ngang: hàm lượng 0.4 % nhưng không chọn ít hơn 1/3 hàm lượng 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 được 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: Q Q k R bh (1)

- Khả năng chịu cắt của bêtông: Q max Q 1 k R bh 1 sc 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 được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau:

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo “TCVN 198:1997” như sau:

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

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

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

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, As keo); cốt thép vùng giữa As’

6.2 Tính toán cốt ngang cho vách

Tính toán cốt ngang trong vách được thực hiện tương tự như trong dầm Điều kiện tính toán:  b 3 (1   f  n ) b R bh bt o Q max 0.3   wl b 1 b R bh b o

 b = 0.6: đối với bê tông nặng

 f = 0: hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén

   : hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc

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

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

 min( , tt max, ct ) s s s s Đường kính cốt ngang: chọn  = 10 mm và bố trí đều hết cốt đai với khoảng s bằng 200 mm.

THIẾT KẾ MÓNG

Phương án móng

1.1 Móng cọc khoan nhồi a Ưu điểm

Thi công thuận tiện ở các dạng địa hình phức tạp Cọc khoan nhồi có thể khoan vào địa hình cứng như đất đá mà cọc đóng ép không thể với tới

Thiết bị thi công nhỏ, phù hợp vào dạng địa hình nhỏ hẹp Quá trình thi công không gây trồi đất, ảnh hưởng đến công trình lân cận Độ ạn toàn thiết kế và thi công cao do độ dài thép luôn có thể đạt độ dài nhất (11.7 mét), bê tông được đổ liên tục tạo ra một khối bê tông đúc liền khối Độ nghiêng lệch của các cọc nằm trong giới hạn cho phép

Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (cùng các công trình ngầm) trong công trình được dễ dàng hơn

Chi phí: giảm được 20-30% chi phí cho xây dựng móng công trình Thời gian thi công nhanh

Tính an toàn lao động cao hơn cọc ép

Sức chịu tải cọc lớn b Nhược điểm

Yêu cầu kỹ thuật thi công cao, khó kiểm tra chính xác chất lượng bê tông nhồi vào cọc, do đó đòi hỏi sự lành nghề của đội ngũ công nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quy trình thi công

Môi trường thi công sình lầy, dơ bẩn

Chiều sâu thi công bị hạn chế trong giới hạn từ 120 đến 150 lần đường kính cọc

1.2 Móng cọc ly tâm dự ứng lực a Ưu điểm

Cọc được làm trên dây truyền hiện đại nên chất lượng cọc đồng đều và dễ kiểm tra kiểm soát

Vận chuyển cọc được thực hiện dễ dàng hơn

Khả năng chịu cắt và chống uốn cao, có độ bền lớn

Có khả năng chịu kéo và tránh gây nứt cọc

Thi công nhanh, không gây chấn động các công trình lân cận

Thi công được ở khu vực có diện tích hẹp

Tận dụng tối đa chiều dài cọc, không phải chặt bỏ đầu cọc khi thi công đài cọc b Nhược điểm

Kỹ thuật chế tạo phức tạp hơn, đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật lành nghề

Phải sử dụng thiết bị chuyên dùng để thi công ép cọc

Khả năng chịu nhổ của cọc kém

Thi công ở các công trình có địa chất tốt, cọc thường không ép được đến cao độ thiết kế thì đã không ép xuống được nữa

Sức chịu tải của cọc thấp

Liên kết mối nối của cọc kém, cọc thường bị xiên khi ép

Dễ bị gãy trong quá trình thi công nhất là đối với cọc có tiết diện lớn

Do khu vực xây dựng công trình thuộc Quận 3, thành phố Hồ Chí Minh, có nhiều công trình lân cận, bản thân công trình có tải trọng lớn, việc chọn thi công bằng cọc khoan nhồi phù hợp hơn vì cọc chịu được tải trọng lớn, quá trình thi công ít ảnh hưởng đến công trình kế cận.

Dữ liệu thiết kế móng

2.1 Nội lực dưới chân cột

Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ

Hệ số vượt tải n = 1.15, ta có A tt  n A tc

Hệ số vượt tải n = 1.15, ta có A tt n A tc

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý

Bảng 5-1 Bảng tổng hợp tên – trạng thái đất

Lớp đất Tên đất – trạng thái Bề dày

1b Sét – trạng thái dẻo đến cứng 2.0 - 6.0

2 Cát bụi – trạng thái chặt vừa 6.0 - 10.0

3a Cát thô vừa – trạng thái chặt vừa 10.0 - 20.0

3b Cát thô – trạng thái chặt vừa 20.0 - 22.0

3c Cát thô vừa – trạng thái đất chặt vừa đến chặt 22 - 38.0

Bảng 5-2 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý

Cao độ mực nước ngầm

2.3 Vật liệu thiết kế móng

Bê tông sử dụng B30 có:R b 17 (MPa);R bt 1.2 (MPa)

Thép có đường kính < 10 mm chọn AI có: R s 225 (MPa) ;R s w 175 (MPa) ;

Thép có đường kính ≥ 10 mm chọn AIII có:R s 365 (MPa) ;R s w 290 (MPa) ;

Xác định chiều sâu đặt đài móng

Tính toán theo phương án móng cọc đài thấp

Công trình có tầng hầm ( -3.1 m) nên ta chọn chiều sâu đặt móng ở cao độ -5.6 m

Hình 5-1 Mặt cắt địa chất

Xác định sức chịu tải cọc

4.1 Chọn sơ bộ kích thước cọc

Ta chọn sơ bộ kích thước cọc:

Bố trí thép 1616; có As = 21.54 cm 2 ; lớp bệ tông bảo vệ a = 50 mm

Chọn chiều dài cọc L = 39 m; cọc được ngàm vào đài móng 1 m; để sau này đập vỡ 800 mm để neo cốt thép vào đài

Do đó chiều dài làm việc của cọc là:

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

Chiều dài tính toán của cọc là:

A c m Diện tích thép trong cọc: A th 32.15 (cm 2 )

Diện tích bê tông trong cọc:

4.2 Tính toán sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Hệ số uốn dọc (giáo trình nền móng – Châu Ngọc Ẩn):

Sức chịu tải của vật liệu:

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

 c = 1: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất cq , cf : hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc

A b  m : diện tích tiết diện ngang của cọc u = 3.14 (m) : chu vi tiết diện ngang thân cọc f i : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc l i : chiều dài thân cọc nằm trong lớp đất thứ i

4250 ( ) q b  kPa cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, tra bảng 7

Kết quả tính toán được tóm tắt ở bảng sau:

Bảng 5-3 Bảng tóm tắt sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý

Lớp Sức kháng cq cf q b (kPa) f i l i

(kPa) sét - dẻo đến cứng Mũi 1 4250 3357.5

Sét – dẻo đến cứng Thành 0.8 43.2 0.4 151.9258

Cát bụi – chặt vừa Thành 0.8 27 2 135.648

Cát thô vừa – chặt vừa Thành

Cát thô – trạng thái chặt vừa

Cát thô vừa – trạng thái đất chặt vừa đến chặt

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

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

R q A u f l Trong đó: q b : sức kháng mũi cọc

, p q : ứng suất hữu hiệu tại mũi cọc, được xác định từ:

N c  : đối với cọc khoan nhồi

, i i v z a f K tan : đối với lớp đất cát

 a : góc ma sát trong giữa đất và cọc i u f c : đối lớp lớp đất sét bảo hòa nước

N c i : chỉ số SPT trong đất dính

 : hệ số, tra theo hình dưới

Hình 5-2 Biểu tra tra hệ số  theo c u

 v z : ứng suất hữu hiệu tại tâm lớp phân bố

Bảng 5-4 Bảng tóm sức chịu tải thân cọc theo cường độ đất nền

Cát thô vừa – chặt vừa

Cát thô vừa – trạng thái đất chặt vừa đến chặt

Vậy sức chịu tải cho phép:

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

Sức chịu tải cho phép (cọc khoan nhồi):

Sức chống mũi cọc (sét)

A p  m Với cọc khoan nhồi trong đất dính:

N si : giá trị SPT trung bình mũi cọc

Sức chịu tải thân cọc: Đối với lớp đất rời:

Bảng 5-5 Bảng chỉ số N SPT của đất rời

Cát thô vừa – chặt vừa 10 15

Cát thô – trạng thái chặt vừa 2 12

Cát thô vừa – trạng thái đất chặt vừa đến chặt 16 22 Đối với lớp đất dính: ci P L ui f  f c Trong đó:

 p tra và nội suy theo c ui /  v '

Hình 5-3 Biểu đồ tra  p ui 6.25 ci c  N f L tra theo L/d

Hình 5-4 Biểu đồ tra f L Bảng 5-6 Bảng xác định cường độ kháng cắt không thoát nước của đất dính (mũi)

Bảng 5-7 Bảng tóm tắt sức chịu tải thân cọc theo tiểu chuẩn SPT

 P f L c ui f ci ( f si ) l i f ci (f si ) m kPa kPa kPa kN/m

6 sét 5.6 444.66 0.85 1 200 170 952 si si ci ci f l  f l

 si si ci ci  u  f l  f l (kN) 8956.57

Sức chịu tải cho phép:

Sức chịu tải thiết kế cho cọc

Sức chịu tải thiết kế của cọc: , , min 1.15 9904.57

  : hệ số điều kiện làm việc, đối với móng nhiều cọc; n 1.15

  : hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, kết cấu bên trên là công trình cấp 2; k 1.75

  : hệ số tin cậy lấy theo đất, móng có từ 1 đến 5 cọc.

Xác định độ cứng k

Ta sử dụng phần mềm SAFE để xác định phản lực đầu cọc

Từ phản lực F z max , , ta xác định được số cọc, kích thước đài

Từ mô hình ETABS, ta xuất sang SAFE Ta xác địn độ cứng lò xo theo công thức: k Q

 s Theo phụ lục B TCVN 10304:2014 ta xác định độ lún cọc đơn theo công thức:

Thiết kế móng

Chọn đài vuông kích thước b d  l d 4.6 5 ( m 2 )

Số lượng cọc bố trí:

Hình 5-5 Bố trí cọc Để vừa đảm bảo tính an toàn, khả năng chịu lực cũng như yếu tố kinh tế, chọn giá trị sức chịu tải để tính toán là: Q tk 5500 (kN)

Khoảng cách 2 tâm cọc là: 3D = 31 = 3 m

Tâm cọc cách mép đài gần nhất 1 khoảng là: 1D = 1 m

Lớp bê tông bảo vệ dày 100 mm

Như vậy đài móng có kích thước b d  l d h d 4.8m5.2m2 m

Chọn đài vuông kích thước b d   l d 5 5 (m 2 )

Như vậy đài móng có kích thước b d  l d h d 5.2m5.2m2m

Chọn đài vuông kích thước b d   l d 5 5 (m 2 )

Như vậy đài móng có kích thước b d  l d h d 5.2m5.2m2m

Chọn đài vuông kích thước b d  l d 17 17 ( m 2 )

Chọn 36 cọc Để vừa đảm bảo tính an toàn, khả năng chịu lực cũng như yếu tố kinh tế, chọn giá trị sức chịu tải để tính toán là: Q tk 5500 (kN)

Như vậy đài móng có kích thước b d  l d h d 17.2 m17.2m2.5m

6.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc

Dựa vào mô hình SAFE, ta xác định phản lực tác dụng lên đầu cọc:

 Cọc làm việc trong điều kiện cho phép

Hệ số nhóm (theo Converse-Labarre):

S  3D = 3 m: khoảng cách giữa 2 tâm cọc; m = 1.5: số cọc có trong 1 hàng; n = 2: số hàng cọc

Sức chịu tải của 1 cọc trong nhóm:

Q Q    kN Sức chịu tải cho phép của nhóm cọc:

Vậy: khi xét đến ảnh hưởng của nhóm cọc, cọc vẫn làm việc trong điều kiện cho phép

S  3D = 3 m: khoảng cách giữa 2 tâm cọc; m = 2: số cọc có trong 1 hàng; n = 2: số hàng cọc

Sức chịu tải cho phép của nhóm cọc:

6.3 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng

Móng M1 a Kiểm tra xuyên thủng do cột

Hình 5-8 Tháp xuyên thủng do cột (65x65) Theo 5574-2012, tháp xuyên thủng được xác định như hình trên Do phần tải trọng chống xuyên nằm trong đáy tháp xuyên thủng nên đài không bị xuyên thủng do cột

20 00 b Kiểm tra xuyên thủng do cọc

Hình 5-9 Kiểm tra xuyên thủng do cọc Kích thước cọc: D1000 (mm)

Chiều cao làm việc của đài: h o  2 0.1 1.9 ( ) m Áp lực xuyên thủng:

P xt  kN Áp lực chống xuyên thủng:

 1: đối với bê tông nặng;

45 ° u m : giá trị trung bình của chu vi 2 tháp xuyên thủng

Kiểm tra xuyên thủng đài cọc:

P  kN P  kN Vậy đài móng không bị xuyên thủng

Hình 5-11 Kiểm tra xuyên thủng Chọn kích thước cột: D1000 (mm)

 1: đối với bê tông nặng; u m : giá trị trung bình của chu vi 2 tháp xuyên thủng

Vậy đài móng không bị xuyên thủng

Hình 5-13 Kiểm tra xuyên thủng do cọc Chọn kích thước cột: D1000 (mm)

Vậy đài móng không bị xuyên thủng

Móng lõi thang a Kiểm tra xuyên thủng do cột

Hình 5-14 Kiểm tra xuyên thủng do vách Chiều cao làm việc của đài: h o 2.5 0.1 2.4 ( )  m Áp lực xuyên thủng:

P  P    kN Áp lực chống xuyên thủng:

45° b Kiểm tra xuyên thủng do cọc

Hình 5-15 Xuyên thủng do cọc Chọn kích thước cột: D1000 (mm)

Chiều cao làm việc của đài: h o 2.5 0.1 2.4 ( )  m Áp lực xuyên thủng:

6.4 Kiểm tra ổn định dưới khối móng quy ước

Xác định khối móng quy ước của móng M1

Khối móng quy ước nằm trong 6 mặt phẳng được xác định như sau:

- Mặt trên là mặt đất tự nhiên

- Mặt dưới là mặt phẳng vuông góc với mũi cọc

- Bốn mặt bên là các mặt phẳng cách hàng cọc biên một đoạn: L tan tb ( tb / 4)

Hình 5-16 Khối móng quy ước của móng các cột Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua

L tb = 38 m: là độ sâu hạ cọc trong đất kể từ đáy đài

Chiều dài thân cọc trong lớp 1b: 0.4 m

Chiều dài thân cọc trong lớp 2: 4 m

Chiều dài thân cọc trong lớp 3a: 10 m

Chiều dài thân cọc trong lớp 3b: 2 m

Chiều dài thân cọc trong lớp 3c: 16 m

Chiều dài thân cọc trong lớp 4: 5.6 m

Kích thước khối móng quy ước:L M B M

Diện tích móng quy ước : F M B M L M 12.5 12 148.8 (  m 2 )

Trọng lượng đài: W d tc V d  bt 5.2 4.8 2 25 1248 (    kN)

Tổng trọng lượng cọc: W coc tc   3 25 3.14 0.5 2 382237.25 (kN)

Trọng lượng lớp đất 1b (phần nằm trên đáy đài, không bị đài và cột chiếm chỗ):

Trọng lượng lớp đất 1b nằm dưới đáy đài:

Trọng lượng lớp đất 2 nằm trong khối móng quy ước:

Trọng lượng lớp đất 3a nằm trong khối móng quy ước:

Trọng lượng lớp đất 3b nằm trong khối móng quy ước:

Trọng lượng lớp đất 3c nằm trong khối móng quy ước:

Trọng lượng lớp đất 4 nằm trong khối móng quy ước (tính đến đầu cọc):

Xác định khối móng quy ước của móng M2, M3

- Bốn mặt bên là các mặt phẳng cách hàng cọc biên một đoạn:

Hình 5-17 Khối móng quy ước của móng các cột Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua

Diện tích móng quy ước : F M B M L M 12.5 12.5 156.25 (  m 2 )

Trọng lượng đài: W d tc V d  bt 5.2 5.2 2 25 1352 (    kN)

Tổng trọng lượng cọc: W coc tc  4 25 1 1 38   2983 (kN)

Xác định khối móng quy ước của móng lõi thang

- Bốn mặt bên là các mặt phẳng cách hàng cọc biên một đoạn: L tan tb ( tb / 4)

Hình 5-18 Khối móng quy ước móng lõi thang Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua

Diện tích móng quy ước : F M B M L M 24.5 24.5 600.25 (m 2 )

Trọng lượng đài: W d tc V d  bt 17.2 17.2 2.5 25 18460 (    kN)

Tổng trọng lượng cọc: W coc tc 36 25 1 1 38    26847 (kN)

Kiểm tra ổn định a Móng M1

Lực nén từ công trình: N tc 9804.43 (kN)

Tổng áp lực nén tác dụng lên khối móng quy ước:

            Cường độ tính toán của đất nền:

A, B và D là các hệ số không thứ nguyên, tra bảng ta có

28 9' o  A = 0.99, B = 4.98 , D = 7.44 m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền Chọn m1 = 1.1; m2 = 1 ktc là hệ số tin cậy lấy; nếu dựa vào các kết quả thí nghiệm tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng thì ktc = 1

B M là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng quy ước

D f là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắp thêm

   : dung trọng đẩy nổi phần trên và dưới đáy móng quy ước

41.94 ( / 2) c II  kN m : là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng quy ước

478.62 ( / ) 622 ( / ) tc tc max tc min tc tc tb kN m R kN m kN m kN m kN m R kN m

Vậy đáy móng quy ước thỏa điều kiện ổn định, đất nền còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi b Móng M2

Cường độ tính toán của đất nền:

  A = 0.99, B = 4.98 , D = 7.44 m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền Chọn m1 = 1.1; m2 = 1 ktc là hệ số tin cậy lấy; nếu dựa vào các kết quả thí nghiệm tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng thì ktc = 1

Vậy đáy móng quy ước thỏa điều kiện ổn định, đất nền còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi c Móng M3

            Cường độ tính toán của đất nền:

Vậy đáy móng quy ước thỏa điều kiện ổn định, đất nền còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi d Móng lõi thang

Cường độ tính toán của đất nền:

490.45 ( / ) 764.76 ( / ) tc tc max tc min tc tc tb kN m R kN m kN m kN m kN m R kN m

Vậy đáy móng quy ước thỏa điều kiện ổn định, đất nền còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi

Tính lún theo phương pháp cộng các lớp phân xác định (phụ lục C TCVN 9362:2012): i i i i

   Áp lực gây lún dưới đáy móng:

P h kN m Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng:

   Các công thức tính toán: gl i k o i P gl

  ; k o i  : hệ số ứng suất, phụ thuộc (l/b; z/b), tra bảng;

Ta dừng tính lún khi bt 5 gl

 do E tb 5.3MPa5 MPa đối với cấp tải P (0 – 50 / 2 kN m )

 nên ta không cần kiểm tra lún

P h kN m Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng:

P  h    kN m Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng:

Các công thức tính toán: gl i k o i P gl

P  h    kN m Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng:

6.6 Tính toán thép cho đài cọc

Từ phần mềm SAFE, ta xuất moment theo dãy STRIP:

Hình 5-19 Moment dương theo phương X

Diện tích cốt thép: sx b s o

 bh Trình tự tính toán cốt thép được trình bày theo bảng dưới:

Bảng 5-8 Bảng tính toán thép Móng M1 phương X

 c mm mm mm kNm mm 2 mm 2

Lớp trên ta đặt cấu tạo  14a200 b Theo phương Y

Hình 5-20 Moment âm theo phương Y

Hình 5-21 Moment dương theo phương Y

Bảng 5-9 Bảng tính toán thép Móng M1 phương Y

Hình 5-22 Moment âm theo phương X

Bảng 5-10 Bảng tính toán thép móng cột 4; 7 phương X

Lớp trên 1000 2000 1900 261 34 0.002 14a200 770 0.041 Lớp dưới 1000 2000 1900 1607 2220 0.117 25a200 2454 0.129 b Theo phương Y

Bảng 5-11 Bảng tính toán thép móng cột 4; 7 phương Y

 Bố trí A sc  c mm mm mm kNm mm 2 mm 2

Lớp trên 1000 2000 1900 33.52 48 0.003 14a200 770 0.041 Lớp dưới 1000 2000 1900 1778.59 2565 0.135 25a150 3272 0.172 b Theo phương Y

Vị trí b h h o M A s  Bố trí A sc  c mm mm mm kNm mm 2 mm 2

Móng lõi thang a Theo phương X

Lớp trên 1000 2500 2400 402.47 459 0.019 14a200 770 0.032 Lớp dưới 1000 2500 2400 8310.33 9487 0.395 35a100 9621 0.401 b Theo phương Y

Trình tự tính toán cốt thép được trình bày theo bảng dưới:

 Bố trí A sc  c mm mm mm kNm mm 2 mm 2

PHƯƠNG ÁN TƯỜNG VÂY, HỐ ĐÀO SÂU

Tiêu đề	Nhà Văn Hóa
Tác giả	Nguyễn Minh Phúc
Người hướng dẫn	PGS.TS. Phan Đức Hùng, Th.S. Huỳnh Phước Sơn
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	117
Dung lượng	8,53 MB