(Đồ án hcmute) thiết kế cao ốc văn phòng

 Tính toán theo trạng thái giới hạn I: sau khi đã xác định được 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 vớ

Tổng quan về kiến trúc

 Công trình cao ốc văn phòng 17 tầng được xây dựng ở quận 8, thành phố Hồ Chí Minh

 Chức năng sử dụng của công trình là cho thuê hay bán cho người, tổ chức, cơ quan có nhu cầu về văn phòng làm việc, tầng hầm dùng để làm nơi chứa xe

 Công trình có tổng cộng 17 tầng Tổng chiều cao công trình là 56.6 m Khu vực xây dựng ở xa trung tâm thành phố, do đó diện tích mặt bằng xây dựng tương đối rộng Xung quanh công trình vẫn có trồng hoa để tăng vẻ thẩm mĩ cho công trình Mặt đứng chính của công trình quay về phía tây

 Kích thước mặt bằng sử dụng là 26.4m x 35m, công trình được xây dựng ở khu vực đất nền tương đối tốt.

Đặc điểm khí hậu ở Tp.HCM

chia thành hai mùa rõ rệt

1.2.1 Mùa mưa : Từ tháng 5 đến tháng 11 có

 Lượng mưa trung bình : 274.4 mm (tháng 4)

 Lượng mưa cao nhất : 638 mm (tháng 5)

 Lượng mưa thấp nhất : 31 mm (tháng 11)

 Độ ẩm tương đối trung bình : 48.5%

 Độ ẩm tương đối thấp nhất : 79%

 Độ ẩm tương đối cao nhất : 100%

 Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày đêm

 Thông thường trong mùa khô :

 Thông thường trong mùa mưa :

 Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình : 2,15 m/s

 Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 , ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ

 Khu vực thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão

Phân khu chức năng

 Tầng 1 được sử dụng làm phòng liên hệ làm việc với văn phòng, nơi làm việc của siêu thị, phòng coffee cho nhân viên Ngoài ra còn có đại sảnh, cầu thang là nơi gặp gỡ sinh hoạt chung của nhân viên Chiều cao tầng là 4.5m

 Tầng 2 được sử dụng làm phòng họp cho các công ty khi có tổ chức họp, nơi nghỉ giữa trưa của nhân viên, phòng coffee cho nhân viên Ngoài ra còn có đại sảnh, cầu thang là nơi gặp gỡ sinh hoạt chung của các hộ Chiều cao tầng là 4.5m

 Các tầng trên được sử dụng làm văn phòng cho thuê Chiều cao tầng là 3,4m Mỗi tầng có 4 khu văn phòng và khu vệ sinh chung

 Công trình có 3 thang máy và 1 thang bộ và 1 giếng trời.

Các giải pháp kỹ thuật khác

 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 được 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 được bố trí ở hầu hết các phòng Các phòng đều được chiếu sáng tự nhiên kết hợp với chiếu sáng nhân tạo

 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy : tại mỗi tầng đều được 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

Hình 1.1 Mặt đứng công trình

Hình 1.2 Mặt bằng tầng điển hình công trình

Nguyên tắc tính tính toán kết cấu BTCT

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

 Chiều dài nhịp, chiều cao tầng

 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cấu kiện

2.1.2 Xác định tải trọng tác dung

 Căn cứ vào qui phạm hướng dẫn về tải trọng tác động xác định tải tác dụng vào cấu kiện

 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 - giá trị nội lực của tổ hợp

T0 - 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)

2.1.5 Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo TTGH I và TTGH II

 Tính toán theo trạng thái giới hạn I: sau khi đã xác định được 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 như 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

Nguyên tắc tính toán tải trọng tác dụng

 Trọng lượng 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

 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 được 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 205-1998 : Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế

 TCVN 9395:2012 : Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu

 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) chưa được 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 97, ACI

 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).

Sử dụng vật liệu

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

 Cường độ chịu nén tính toán:Rb = 14.5 (MPa)

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1.05 (MPa)

 Mođun đàn hồi: Eb = 30000(MPa)

 Cốt thép loại AIII với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 355 (MPa)

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 355 (MPa)

 Cừơng độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw= 285 (MPa)

 Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 365 (MPa)

 Cừơng độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw= 290 (MPa)

 Modul đàn hồi Es = 200000 (MPa)

 Cốt thép loại AII với các chỉ tiêu:

 Cừơng độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw"5 (MPa)

 Modul đàn hồi Es = 210000 (MPa)

 Cốt thép loại AI với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 225 (Mpa)

 Cừơng độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw = 175 (Mpa)

 Modul đàn hồi Es = 210000 (Mpa)

Sơ bộ tiết diện dầm, sàn, cột , vách

2.5.1 Chọn sơ bộ kích thước dầm sàn

 Nhịp dầm chính lớn nhất L = 7000 (mm) dc dc dc dc

 Nhịp dầm phụ lớn nhất L = 7000 (m) dp dp dp dp

 Quan niệm tính: Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang Sàn không bị rung động, không bị dịch chuyển khi chịu tác động của tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểm trên sàn là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang

 Từ công thức trên, ta thấy chiều dày sàn phụ thuộc vào nhịp sàn và loại sàn Để dễ dàng cho việc thi công, bề dày của ô bản sàn là không đổi cho toàn bộ tầng Ta chọn hs = 10 cm, phù hợp với yêu cầu bề dày sàn  6cm đối với các công trình dân dụng Việc chọn bề dày sàn có hợp lí hay không sẽ được ta kiểm tra thông qua hàm lượng cốt thép 

Vậy coi liên kết giữa sàn và dầm là liên kết ngàm

2.5.2 Tải trọng tác dụng lên ô bản

 Tải tác động lên sàn điển hình là tải phân bố đều do các lớp cấu tạo sàn:

 Tĩnh tải: trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn

Gtt =  hi.i.n hi : chiều dày các lớp cấu tạo sàn;

i : khối lượng riêng; n : hệ số vượt tải

Hoạt tải được chọn dựa theo chức năng sử dụng của các loại phòng

Hệ số độ tin cậy n, đối với tải trọng phân bố đều xác định theo TCVN 2737-1995: Khi p tc < 2 (kN/m 2 ) chọn n = 1.3

Bảng 2.1 Cấu tạo sàn văn phòng làm việc

Loại tải Lớp cấu tạo

Hệ số vượt tải γ (kN/m 3 )

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

Vữa trát trần 0.015 1.2 18 0.27 0.32 Đường ống, thiết bị 1.2 0.5 0.6

Bảng 2.2 Cấu tạo sàn sảnh

Bảng 2.3 Cấu tạo sàn vệ sinh, ban công

Sơ bộ kích thước cột

 Công việc lựa cho ̣n sơ bô ̣ tiết diện cô ̣t chỉ có tính chất đi ̣nh hướng ban đầu cho công việc thiết kế Các tiết diện cô ̣t này có thể thay đổi trong quá trình thiết kế nên viê ̣c lựa chọn tiết diện sơ bô ̣ này có thể được làm đơn giản nhưng thiên về xu hướng an toàn (tức cho ra tiết diê ̣n cô ̣t lớn)

 Trong quá trình thiết kế căn cứ vào yếu tố kiến trúc, nô ̣i lực tính toán và hàm lượng cốt thép mà có kế hoa ̣ch điều chỉnh tiết diê ̣n, cũng như hình da ̣ng cô ̣t sao cho hợp lý, phù hơ ̣p kiến trúc và giảm thiểu chi phí đầu tư cho công trình

 Theo mục 2.5.4 của TCXDVN 198 : 1997 “Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối”: đô ̣ cứng và cường độ của kết cấu nhà cao tầng cần đươ ̣c thiết kế đều hoă ̣c thay đổi giảm dần lên phía trên, tránh thay đổi đô ̣t ngột Đô ̣ cứng của kết cấu ở tầng trên không nhỏ hơn 70% đô ̣ cứng của kết cấu ở tầng dưới kề nó Nếu 3 tầng giảm đô ̣ cứng liên tục thì tổng mức giảm không vượt quá 50%

 Xác định diê ̣n tích tiết diện ngang của cô ̣t theo diê ̣n truyền tải của tải tro ̣ng đứng:

 Với β là hệ số kể đến thực tế cô ̣t còn chi ̣u mômen do gió nên cần tăng lực do ̣c tính toán : β = (1.2 ÷ 1.5)

 Vì đây chỉ là viê ̣c cho ̣n sơ bô ̣ kích thước cột nên không cần quan tâm đến tro ̣ng lươ ̣ng bản thân của dầm, cô ̣t liên quan

 Do hệ lưới cột của công trình có tính chất đối xứng nên ta chỉ cần tính toán và chọn sơ bộ tiết diện 4 cột:

Bảng 2.4 tiết diện cột mô hình

Tầng Kí hiệu cột Tiết diện cột bxh

Cột cấy vị trí cầu thang C3,C4 300x300

Chọn sơ bộ kích thước vách

 Theo tiêu chuẩn TCXD 198-1997, độ dày của vách chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng:

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

Vậy BW = min(hs/20;150mm) = min(3400/20;150mm) Chọn BW = 250(mm)

 Chọn b = 250mm cho tất cả các vách lõi

Hình 2.2 Mặt bằng bố trí dầm cột

Tính toán sàn tầng điển hình

Hình 3.1 Mặt bằng bố trí ô bản tính toán

 Do công trình sử dụng kết cấu khung chịu lực chính nên dung phương án sàn BTCT đổ toàn khối là giải pháp tương đối tốt nhất vì sàn có khả năng chịu tải lớn và làm tăng độ cứng, ổn định cho toàn bộ công trình

 Bố trí hệ dầm chính theo trục, nối các cột với nhau tạo thành khung chịu lực chính cho công trình

Bảng 3.1 Tải trọng tính toán Ô Sàn Tĩnh tải tính toán Hoạt tải tính toán

Mô hình tính toán

 Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE, với các phần tử và tiết diện như đã lựa chọn trước

 Tải trọng tác dụng gồm tĩnh tải tính toán (TT), và hoạt tải tính toán (HT) phân bố trên các diện tích sàn khác nhau

 Chia sàn thành các dãy strip có bề rộng 1m để lấy nội lực và tính toán thép

 Các tổ hợp tải trọng:

COMB1: TT + HT: Dùng tính toán cốt thép

COMB2: 1/1.1TT + 1/1.2HT: Dùng kiểm tra điều kiện độ võng

Hình 3.2 Mặt bằng bố trí ô bản tính toán

Hình 3.3 Chia dãy theo phương trục X

Hình 3.4 Chia dãy theo phương trục Y

Kết quả nội lực

 Nội lực trong các ô sàn được lấy trực tiếp từ mô hình với kết quả như sau:

Hình 3.5 Biểu đồ momen các dãy strip theo phương trục X

Hình 3.6 Biểu đồ momen các dãy strip theo phương trục Y

3.4 Tính toán và bố trí cốt thép

 Dựa vào biểu đồ mômen của sàn, tính toán cốt thép cho từng ô bản

 Chọn bê tông cấp độ bền B25

 Chọn cốt thép dọc AIII

 Các dãy strip được chia có bề rộng b = 1m, xem sàn là cấu kiện chịu uốn có kích thước b × h = 1000 × 100 (mm)

 Chọn a = 20 mm suy ra h0 = h – a = 100 – 20 = 80 mm

 Trình tự tính toán như sau: b 0 m 2 m s b 0 s

 Điều kiện hạn chế ξ ≤ ξR và μ ≥ μmin

Bảng 3.2 Thiết kế cốt thép sàn Ô bản

3.5 Kiểm tra độ võng của sàn

 Theo yêu cầu về độ võng f < [f] trong đó [f] = L/250= 700/250= 2.8(cm)

 Giá trị độ võng lớn nhất fmax = 0.00175 (cm), thỏa mãn yêu cầu độ võng

Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị và giá trị độ võng sàn

Nhiệm vụ tính toán

 Tính toán nội lực và bố trí cốt thép cột cho 2 khung trục của công trình, bố trí cốt thép dầm tầng điển hình

DD -01 DD -03 DD -05 DD -03 DD -01 D Y- 05 D Y- 03 D Y- 01 DD -02 DD -04 DD -04 DD -02 D Y- 04 D Y- 02 D Y- 04 D Y- 02 DD -02 DD -04 DD -04 DD -02 D Y- 05 D Y- 03 DY- 01

Hình 4.1 mặt bằng bố trí dầm cột tầng điển hình

Sơ đồ tính toán

B 26.4  Tính toán nội lực của công trình theo mô hình khung không gian

 Khi mô hình khung không gian của công trình trong phần mềm ETABS : Xem liên kết giữa dầm và cột là các nút cứng Liên kết giữa cột, vách với móng là liên kết ngàm.

Mô hình hệ khung

Hình 4.2 Mô hình 3D hệ khung

Hình 4.3 Mô hình mặt bằng sàn tầng điển hình

Tải trọng tác dụng

4.4.1 Tĩnh tải sàn và hoạt tải sàn:

Bảng 4.1 tổng hợp tải trọng sàn tính toán Ô SÀN Tĩnh tải tính toán Hoạt tải tính toán

4.4.2 Tải tường tác dụng lên dầm

Bảng 4.2 tổng hợp tải trọng tường tác dụng Tầng hcột

(kN/m 3 ) qt tính toán (kN/m)

 Công trình cao 56.6m > 40m nên tải gió gồm thành phần tĩnh và thành phần động

4.4.3.1 Thành phần tĩnh của tải gió

 Theo TCVN 2737-1995 mục 6.3 trang 20, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức :

 Wo: giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng, bảng 4 TCVN 2737-1995 Công trình xây dựng tại quận 8 TP.HCM, thuộc vùng áp lực gió II-A, có giá trị áp lực gió Wo = 0 95(KN/m 2 ) Đây là vùng ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu, Wo được phép giảm đi 0.12 (KN/m 2 ) Như vậy ta có giá trị áp lực gió

 k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình.(tra bảng 5-TCVN 2737-1995, trang 22, theo dạng địa hình b)

 c: hệ số khí động, lấy theo bảng 6 TCVN 2737-1995 c = +0.8 gió đẩy & c = -0.6 gió hút

  : Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

 Bảng tính tải trọng gió tĩnh

 Áp lực gió II-A, Wo = 0.83 (kN/m 2 )

 Bề rộng đón gió theo phương X, Bx = 26.4 m

 Bề rộng đón gió theo phương Y, By = 35m

Bảng 4.3 tổng hợp tải trọng gió tĩnh

4.4.3.2 Thành phần động của gió a Xác định tần số và dạng dao động

 Công trình thuộc dạng công trình bê tông cốt thép (δ=0.3) và xây dựng tại khu vực thuộc vùng áp lực gió II-A, tra theo bảng 9 TCVN 2737-1995, tần số dao động riêng của công trình chỉ lấy những tần số cơ bản nhỏ hơn tần số dao động cho phép fL 1.3(Hz) b Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió

 Giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió tác động lên phần thứ j (có độ cao z) ứng với dao động thứ i được xác định theo công thức:

 Mj: Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j (kN)

 ξi: Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên

 yji: Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên

 ψi: Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi không đổi

 WFj: giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng 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, xác định theo công thức: o WFj= Wj.ζi.Sj.υ Trong đó:

 Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, đã được xác định ở phần trên

 ζi: hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình Giá trị của ζi tra theo bảng 3 (trang 8 TCXD 229-1999)

 Sj: diện tích đón gió phần thứ j của công trình (m 2 )

 υ: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình Khi tính toán với dạng dao động thứ nhất thì υ lấy bằng υ1 Nếu bề mặt đón gió của công trình có dạng chữ nhật định hướng song song với các trục cơ bản trong Hình 1 thì các giá trị υ1 lấy theo bảng 4 (trang 9 TCXD 229-1999), trong đó các tham số ρ và χ xác định theo bảng 5 (trang 9 TCXD 229-1999) Các giá trị υ ứng với dạng dao động còn lại thì lấy bằng 1, υ2=υ3= 1

 Hệ số động lực ξi ứng với dạng dao động thứ i, được xác định bằng cách dựa vào đồ thị xác định hệ số động lực (hình 2 trang 10 TCXD 229-1999), phụ thuộc vào thông số εi và độ giảm lôga của dao động i i f

 γ: hệ số tin cậy của tải trọng gió, γ=1.2

 Wo: giá trị áp lực gió, Wo = 0.83 (kN/m 2 ):

 fi: tần số dao động riêng thứ i (Hz) c Xác định giá trị tính toán thành phần động của tải gió

 Giá trị tính toán thành phần động tải trọng được xác định theo công thức: tc ji p tt ji p W

 γ: hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió

 β: hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định của công trình tra theo bảng 6 TCXD 229-1999, lấy β = 1 ứng với thời gian sử dụng là 50 năm d Kết quả tính toán

Bảng 4.4 Tần số dao động xuất ra từ Etab

(Hz) UX UY UZ Ghi chú

Bảng 4.5 Khối lượng tập trung Mj

Story Diaphragm MassX(kN.s 2 /m) MassY(kN.s 2 /m)

Bảng 4.6 Tải trọng gió động theo tính toàn từ bảng exel

Bảng 4.7 Tổng hợp tải trọng gió

(m) z (m) Gió tĩnh Gió động Gió tổng

WX(kN) WY(kN) WX(kN) WY(kN) WX WY

STORY17 3.4 61.1 251.11 189.41 4.22 2.96 130.62 98.30 STORY16 3.4 57.7 249.03 187.84 112.81 78.79 363.92 268.20 STORY15 3.4 54.3 246.78 186.14 124.61 86.04 373.64 273.89 STORY14 3.4 50.9 244.52 184.44 117.26 79.26 364.03 265.40 STORY13 3.4 47.5 242.26 182.74 108.99 73.17 353.51 257.61 STORY12 3.4 44.1 240.01 181.03 101.07 65.98 343.33 248.72 STORY11 3.4 40.7 237.75 179.33 91.69 59.14 331.69 240.17 STORY10 3.4 37.3 234.60 176.95 83.65 53.16 321.40 232.49 STORY9 3.4 33.9 231.21 174.40 73.27 45.66 307.86 222.61 STORY8 3.4 30.5 227.83 171.85 63.23 39.04 294.44 213.44

STORY6 3.4 23.7 218.97 165.16 44.86 26.89 268.34 195.46 STORY5 3.4 20.3 214.45 161.76 35.69 20.84 254.65 186.00 STORY4 3.4 16.9 208.91 157.58 26.51 15.46 240.96 177.22 STORY3 3.4 13.5 235.57 177.69 18.51 10.17 227.42 167.75 STORY2 3.4 9 254.317 191.828 13.4461 7.25371 249.018 184.942 STORY1 1 4.5 141.257 106.548 6.64542 3.28621 260.963 195.114

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

 Đây được xem như là mô ̣t trong những yêu cầu bắt buô ̣c 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 vù ng có phân vùng tác đô ̣ng gió thì phải tính toán tải tro ̣ng gió, phân vù ng về đô ̣ng đất phải tính toán tải tro ̣ng đô ̣ng đất

 Tính toán lực đô ̣ng đất theo tiêu chuẩn TCXDVN 375 – 2006 “Thiết kế công trình chịu đô ̣ng đất”

Xác đi ̣nh tỷ số a gR g

 Căn cứ vào phụ lục I “Bảng phân vùng gia tốc nền theo đi ̣a danh hành chính”, ta có:

Tại quận 8, thành phố Hồ Chí Minh thì: a gR 0.0745 g  Địa danh Tọa độ

 agR là đỉnh gia tốc nền tham chiếu trên nền loa ̣i A

 g là gia tốc tro ̣ng trường: g = 9.81 (m/s 2 )

 Nhận da ̣ng điều kiê ̣n đất nền theo tác đô ̣ng đô ̣ng đất

 Căn cứ vào mă ̣t cắt đi ̣a tầng, các số liê ̣u khảo sát đi ̣a chất ta ̣i khu vực xây dựng và điều kiện đất nền theo tác đô ̣ng đô ̣ng đất trong quy đi ̣nh ta ̣i điều 3.1.2 của TCXDVN

375 – 2006 nhận da ̣ng nền đất ta ̣i khu vực xây dựng công trình này như sau:

Loại nền đất S TB(s) TC (s) TD (s)

 TB (s) là giới ha ̣n dưới của chu kỳ, ứng với đoa ̣n nằm ngang của phổ phản ứng gia tố c

 TC (s) là giới ha ̣n trên của chu kỳ, ứng với đoa ̣n nằm ngang của phổ phản ứng gia tố c

 TD (s) là giá tri ̣ xác đi ̣nh điểm bắt đầu của phần phản ứng di ̣ch chuyển không đổi trong phổ phản ứng

 Xác đi ̣nh mức đô ̣ và hê ̣ số tầm quan tro ̣ng

Xác định cấp công trình:

 Công trình thiết kế theo TCXDVN 375 – 2006, phu ̣ lục F “ Mức đô ̣ và hê ̣ số tầm quan trọng” thuô ̣c cấp công trình II

 Ứng với cấp công trình trên, hê ̣ số tầm quan tro ̣ng: γ I = 1

 Gia tố c đỉnh đất nền thiết kế

 Gia tố c đỉnh đất nền thiết kế ag ứng với trạng thái giới ha ̣n cực ha ̣n xác đi ̣nh như sau (thông qua gia tố c trọng trường g): g gR

 Vậy theo TCXDVN 375 – 2006 thì: 0.04ga 0.0745g (m / s ) 0.08gg  2  ta phải tính toán với cấu tạo kháng chấn đã được giảm nhẹ

 Xác đi ̣nh hê ̣ số ứng xử q của kết cấu

 Giá trị giới hạn trên củ a hê ̣ số ứng xử q để tính đến khả năng làm tiêu tán năng lươ ̣ng, phải được tính cho từng phương khi thiết kế như sau:

 qo là giá tri ̣ cơ bản của hê ̣ số ứng xử, phu ̣ thuô ̣c vào loa ̣i kết cấu và tính đều đă ̣n của nó theo mă ̣t đứng

 kw là hê ̣ số phản ánh da ̣ng phá hoa ̣i phổ biến trong hê ̣ kết cấu có tường

 Lựa cho ̣n hê ̣ kết cấu chi ̣u lực của công trình là: Khung nhiều tầng, nhiều nhi ̣p hoă ̣c hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung

 Từ hê ̣ kết cấu trên ta xác định đươ ̣c tỷ số: 1.3 α α

 Xét đến tính đều đặn theo mă ̣t đứng của công trình là: Đều đă ̣n theo mặt đứng, giá trị cơ bản của hê ̣ số ứng xử q o , phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đă ̣n của nó theo mặt đứng lấy trong bảng 5.1 theo TCXDVN 375 – 2006

 Xét đến tính dẻo của kết cấu công trình thuộc da ̣ng: Cấp dẻo kết cấu trung bình

 Tra bảng 5.1, trang 88 với hê ̣ kết cấu trên, ta có: 3*1.3 3.9 α

 Vớ i hệ kết cấu như trên, ta có: k w = 1

 Hệ số ứng xử q với tác đô ̣ng theo phương ngang của công trình: q = qokw = 3.9 x 1 = 3.9

 Xác đi ̣nh chu kỳ dao đô ̣ng cơ bản của công trình

 Theo điều 3.2.4 của TCXDVN 375 – 2006 thì:

 Các hiệu ứ ng quán tính của tác đô ̣ng đô ̣ng đất thiết kế phải được xác đi ̣nh có xét đến các khối lượng liên quan tới tất cả các lực tro ̣ng trường xuất hiê ̣n trong tổ hơ ̣p tải trọng sau:

 ∑Gk,j là do tro ̣ng lươ ̣ng bản thân (tĩnh tải)

 ∑ψE,iQk,ilà do hoa ̣t tải tác du ̣ng dài ha ̣n

 ψE,ilà hê ̣ số tổ hơ ̣p tải tro ̣ng đối với tác đô ̣ng thay đổi thứ i, hê ̣ số này xét đến khả năng là tác đô ̣ng thay đổi Q k,I không xuất hiện trên toàn bộ công trình trong thời gian xảy ra động đất, nó còn xét đến sự tham gia ha ̣n chế của khối lươ ̣ng vào chuyển động của kết cấu do mố i liên kết không cứ ng giữa chúng ψE,i= φ x ψ2,i

 Hệ số φ được tra theo bảng 4.2 của TCXDVN 375 – 2006 thì: φ = 0.8 (Các tầng đươ ̣c sử du ̣ng đồng thời)

 Hệ số ψ2,i là hê ̣ số tổ hơ ̣p dùng cho hoa ̣t tải tác du ̣ng dài ha ̣n, đươ ̣c tra theo bảng 3.4 củ a TCXDVN 375 – 2006 thì: ψ 2,i = 0.3 (Loại B: Loại nhà ở)

 Phổ thiết kế dù ng cho phân tích đàn hồi

 Phổ thiết kế Sd (T) theo phương nằ m ngang

 Theo điều 3.2.2.5 của TCXDVN 375 – 2006 thì S d (T) là phổ thiết kế theo phương nằ m ngang, đặt S (T) = d S d g khí đó S (T) d được xác đi ̣nh bằng các biểu thức sau: g

 Sd (T) là phổ thiết kế, S (T) d là tung độ phổ thiết kế không thứ nguyên

 q là hệ số ứng xử: q = 3.9

 β là hê ̣ số ứng với câ ̣n dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang: β = 0.2

Hình 4.5 biểu đồ phổ phản ứng

 Phương pháp phân tích phổ phản ứng

 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp động lực học kết cấu sử dụng phổ phản ứng động lực của tất cả các dạng dao động ảnh hưởng đến phản ứng tổng thể của kết cấu Phổ phản ứng của các dạng dao động được xác định dựa trên tọa độ của các đường cong phổ phản ứng thích hợp với các chu kỳ dao động riêng tương ứng

 Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà

 Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng

Tính toán và thiết kế hệ dầm tầng điển hình

Hình 4.6 Biểu đồ Mômen khung trục 2 với trường hợp COMBOBAO

Hình 4.7 Biểu đồ mômen khung trục B với trường hợp COMBOBAO

4.6.2 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm tầng điển hình

 Áp dụng công thức tính toán : b 0 m 2 m s b 0 s

 Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau :      min max

Bảng 4.9 Tính toán cột đại diện :

Trọng tâm cốt thép: att % +18/2 = 34 (mm) Khả năng chịu lực của cốt thép agt > att , As (chọn) > As (tính) Vậy dầm đủ khả năng chịu lực

Bảng 4.10 tính toán và bố trí thép cho hệ dầm chính, dầm phụ theo phương X

(cm 2 ) BỐ TRÍ As bt

COMBAO MAX 300 600 540 116.116 0.136 0.147 6.19 3 ỉ 18 7.63 0.47 COMBAO MIN 300 600 540 -215.91 0.201 0.226 12.09 5 ỉ 18 12.72 0.78 COMBAO MIN 300 600 540 -179.43 0.246 0.287 9.86 4 ỉ 18 10.18 0.62 STORY6 DN-02

COMBAO MAX 300 600 540 198.176 0.13 0.14 10.99 4 ỉ 18 10.18 0.62 COMBAO MIN 300 600 540 -389.27 0.192 0.215 24.36 4 ỉ 22 + 4 ỉ 18 25.39 1.56 COMBAO MIN 300 600 540 -388.34 0.219 0.25 24.29 4 ỉ 22 + 4 ỉ 18 25.39 1.56 STORY6 DN-05

COMBAO MAX 300 600 540 187.94 0.132 0.142 10.37 4 ỉ 18 10.18 0.62 COMBAO MIN 300 600 540 -244.41 0.187 0.209 13.9 3 ỉ 18 + 2 ỉ 20 13.91 0.85 COMBAO MIN 300 600 540 -278.57 0.216 0.246 16.16 4 ỉ 18 + 2 ỉ 20 16.46 1.01 STORY6 DX-01

COMBAO MAX 200 400 360 30.548 0.132 0.142 2.43 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -18.744 0.187 0.208 1.46 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -66.96 0.217 0.248 5.66 3 ỉ 18 7.63 1.05 STORY6 DX-02

COMBAO MIN 200 400 360 -68.537 0.199 0.224 5.8 3 ỉ 18 7.63 1.05 COMBAO MIN 200 400 360 -2.821 0.214 0.244 0.36 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MAX 200 400 360 28.346 0.129 0.138 2.25 2 ỉ 18 5.09 0.7

Bảng 4.11 tính toán và bố trí thép cho hệ dầm chính, dầm phụ theo phương Y

(cm 2 ) BỐ TRÍ As bt

COMBAO MAX 300 600 540 78.742 0.123 0.132 4.13 2 ỉ 18 5.09 0.314 COMBAO MIN 300 600 540 -59.9 0.082 0.086 3.11 2 ỉ 18 5.09 0.314 COMBAO MIN 300 600 540 -131.14 0.232 0.268 7.04 3 ỉ 18 7.63 0.47 STORY6 DD-02

COMBAO MAX 300 600 540 129.39 0.143 0.155 6.94 3 ỉ 18 7.63 0.47 COMBAO MIN 300 600 540 -167.06 0.173 0.192 9.12 4 ỉ 18 10.18 0.62 COMBAO MIN 300 600 540 -147.05 0.237 0.274 7.95 2 ỉ 18 + 1 ỉ 20 8.23 0.50 STORY6 DD-03

COMBAO MAX 300 600 540 84.04 0.142 0.154 4.42 2 ỉ 18 5.09 0.314 COMBAO MIN 300 600 540 -138.72 0.161 0.177 7.47 3 ỉ 18 7.63 0.47 COMBAO MIN 300 600 540 -138.16 0.24 0.278 7.44 3 ỉ 18 7.63 0.47 STORY6 DD-04

COMBAO MAX 300 600 540 143.62 0.138 0.15 7.75 2 ỉ 18 + 1 ỉ 20 8.23 0.50 COMBAO MIN 300 600 540 -119.16 0.184 0.205 6.36 3 ỉ 18 7.63 0.47 COMBAO MIN 300 600 540 -228.26 0.245 0.285 12.87 5 ỉ 18 12.72 0.78 STORY6 DY-01

COMBAO MAX 200 400 360 36.252 0.132 0.142 2.91 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -52.12 0.187 0.208 4.29 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -31.04 0.217 0.248 2.50 2 ỉ 18 5.09 0.7 STORY6 DY-02

COMBAO MIN 200 400 360 -53.488 0.199 0.224 4.41 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -61.935 0.214 0.244 5.18 2 ỉ 18 5.09 0.7 STORY6 DY-03

COMBAO MAX 200 400 360 33.985 0.129 0.138 2.72 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -56.366 0.208 0.236 4.67 2 ỉ 18 5.09 0.7 COMBAO MIN 200 400 360 -52.65 0.213 0.242 4.34 2 ỉ 18 5.09 0.7

4.6.2.2 tính toán cốt thép đai

 Kiểm tra điều kiện tính toán:

Vậy Qmax > b3(1     f n) b Rbt b ho Do đó bê tông không đủ chịu lực cắt ta phải tính cốt đai chịu lực cắt

 Chọn cốt đai ỉ10, 2 nhỏnh (asw = 50(mm 2 )

 Xác định bước cốt đai như sau:

4 b2(1 f n) b btR bh2o stt 2 Rsw n asw

Chọn s = 100(mm) (Đoạn gần gối tựa ) Đoạn giữa dầm: ct

Vậy chọn s = 100 (mm) bố trí trong đoạn L/4 mm đầu dầm và s = 200 (mm) bố trí cho đoạn giữa dầm còn lại

0.3w1 b1 Rb b ho=0.3×1.116×0.855×14.5×1000×0.3×0.55h4.86(kN) Vậy: Qmax = 228.71 (kN) < 0.3w1 b1 Rb b ho = 684.86 (kN)

Kết luận : Vậy hệ dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính Đối với cỏc dầm cũn lại tớnh toỏn tương tự Chọn cốt đai ỉ8, 2 nhỏnh (asw 50(mm 2 ) đươc s = 100 (mm) bố trí trong đoạn L/4 mm đầu dầm và s = 200 (mm) bố trí cho đoạn giữa dầm còn lại.

Tính toán – thiết kế thép cột

4.7.1 Phương pháp tính gần đúng

 Phương pháp tính toán gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép

 Xét tiết diện có các cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp này là x y

C  , cốt thép được đặt theo chu vi phân bố đều hoặc cốt thép đặt theo phương cạnh ngắn có mật độ dày hơn

 Tiết diện chịu lực nén N, momen uốn Mx=M3 , My=M2, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax,eay Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương,tính được hệ số ηx,ηy Momen đã gia tăng

Mx1= ηx × Mx: My1= ηy × My Tùy theo tương quan giữa giá trị Mx1;My1 vớikích thước các cạnh mà đưa về một trong 2 mô hình tính toán theo phương X hoặc phương Y Điều kiện và kí hiệu theo bảng sau:

Bảng 4.12 điều kiên tính toán

Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện x1 y1 x y

Hình 4.8 Tiết diện chịu nén lệch tâm xiên

 Giả thiết a, ở đây ta giả thiết a = 50 mm cho tất cả các cột

 Tính momen tương đương (biến đổi lệch tâm xiên ra lệch tâm phẳng)

 Theo TCXDVN 356:2005 độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trong mọi trường hợp a

, với l là chiều dài cấu kiện; h là chiều cao tiết diện

 Độ lệch tâm ban đầu :

Với kết cấu tĩnh định e0 = e1 + ea

Với kết cấu siêu tĩnh e0 = Max(e1 , ea)

 Độ lệch tâm tính toán: 0 h e e a

 Tính toán độ mảnh hai phương 0x 0y x y x y l l i ; i

 Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

 Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé: 0

 h  tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm γe:

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

Khi  14   1; khi 4< λ imin= 0.288 b

Khi 14: bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy  =1.Thiên về an toàn lấy =0.8

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 được 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 TCXDVN 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: Qmax < Qo = ko.Rn.b.ho (1)

Khả năng chịu cắt của bêtông: Qmax < Q1 = k1.Rk.b.ho (2) (với k1 = 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: 1.5

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo “TCXD 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 0.6(%)    3.5(%) (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 )

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

Do môment có thể đổi chiều nên cốt thép vùng biên Fa = max (F a n én ,F a k éo ); cốt thép vùng giữa Fa’

Bảng 4.14 Số liệu tính toán của vách khung trục B

Bề dày vách Bề rộng vách Chiều rộng vùng biên(0.2L) Chiều cao vách

Bảng 4.15 tính cốt thép cho vách

 Dựa vào kết quả thu được, ta thấy giá trị cốt thép tính ra lớn nhất ở STORY1 là

78.01 cm 2 Ta chọn thộp 32ỉ18 = 81.28 cm 2 (μ=1.67%) bố trớ trong diện tớch tớnh là 140cmx25cm ở 2 đầu vách để bố trí cho tất cả các vách từ tầng 1 đến tầng 17

 Chọn cốt thộp dọc giữa vỏch là ỉ18a150 96 cm 2 /m (μ=0.603%)

 Chọn cốt thộp ngang ỉ8a100 (As= 5.02 cm 2 /m )chiếm 29.59 % hàm lượng cốt dọc ở vùng giữa

4.8.4 Kiểm tra moment uốn ngoài mặt phẳng vách:

 Xét trên khả năng chịu kéo nén của cốt thép, không xét thêm khả năng chịu nén của bê tông

Thộp chịu lực: Fa = ỉ18a150  16.96 cm 2 /m Chiều dày lớp BT bảo vệ: abv= 25 cm

 Ở đây bê tông chỉ đóng vai trò định vị cho các cốt thép Fa và F’a luôn song song nhau trong quá trình chịu lực

 Vậy khả năng chịu uốn:

M =Fa x ho x Ra = 0.001696×0.225×365000 = 139.28 (kN.m/m) = 974.98 (kNm /toàn vách)

So sánh với M22 của các tầng : ta thấy M >M22max = 477.63 kNm Thoả điều kiện bền

4.8.5 Tính cốt thép ngang cho vách:

 Dùng lực cắt lớn nhất để tính và bố trí cho toàn vách:

Thiên về an toàn lấy ho = 0.9h = 0.9×7 = 6.3 (m) ho = 0.9h = 0.9×0.25 = 0.225 (m)

 Dựa vào bảng nội lực ta tìm ra lực cắt Q1max=V1max= 4975.22 (KN), Q2max=V2max 375.88 (KN)

 Ta đó chọn ỉ8a100 = 502mm 2 /m ở trờn, kiểm tra lại khả năng chịu lực qd= R nf ad d u 225000 2 50.2 106

Vậy vách thỏa mãn khả năng chịu cắt.

Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

Bảng 4.16 chuyển vị tại đỉnh công trình:

Story Point Load UX UY UZ RX RY RZ

STORY17 1 KTPX 0.0369 0.0032 -0.0149 -0.00171 0.0019 -0.00012 STORY17 1 KTPY -0.0028 0.0299 -0.0153 -0.00196 0.00169 -0.00007 STORY17 2 KTPX 0.0369 0.0027 -0.0213 -0.00286 0.00064 -0.00012 STORY17 2 KTPY -0.0028 0.0297 -0.0215 -0.00308 0.00067 -0.00007 STORY17 3 KTPX 0.0369 0.0022 -0.0213 -0.0017 0.00033 -0.00012

Bảng 4.17 Chuyển vị đỉnh lớn nhất của công trình ở tại các nút theo phương X

Story Point Load UX UY UZ RX RY RZ

STORY17 240 KTPX 0.042 0.0032 -0.015 0.00166 0.00192 -0.00012 STORY17 241 KTPX 0.042 0.0027 -0.0215 0.00283 0.00073 -0.00012 STORY17 242 KTPX 0.042 0.0022 -0.0225 0.00168 0.00078 -0.00012 STORY17 243 KTPX 0.042 0.0019 -0.0263 0.00327 0.00112 -0.00012 STORY17 244 KTPX 0.042 0.0015 -0.026 0.00327 -0.00125 -0.00012 STORY17 245 KTPX 0.042 0.0011 -0.0223 0.0017 -0.00051 -0.00012 STORY17 246 KTPX 0.042 0.0006 -0.0219 0.00288 -0.00061 -0.00012 STORY17 247 KTPX 0.042 0.0001 -0.0166 0.0017 -0.00132 -0.00012 fmax= 0.042 Chuyển vị đỉnh giới hạn đối với kết cấu khung vách:

Vậy công trình đảm bảo yêu cầu về giới hạn chuyển vị đỉnh công trình

Tổng quan

 Cầu thang là phương tiện giao thông đứng của công trình, được hình thành từ các bậc liện tiếp tạo thành thân thang, các vế nối với nhau bằng chiếu nghỉ, chiếu tới tạo thành cầu thang Cầu thang là một yếu tố quang trọng về công dụng và nghệ thuật kiến trúc Các bộ phận cơ bản của cầu thang bao gồm: thân thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, lan can , tay vịn, dầm thang

 Trong công trình có 1cầu thang bộ và ba buồng thang máy, đáp ứng đủ nhu cầu vận chuyển theo phương thẳng đứng của toà nhà

 Kết hợp sử dụng vách của buồng thang máy, thang bộ làm bên hông toà nhà với chức năng thoát hiểm chịu các lực tác dụng theo phương ngang

 Chiều cao của mỗi tầng là 3.4m, diện tích nhỏ nên chọn phương án cầu thang hai vế

Hình 5.1 Mặt bằng cầu thang

Hình 5.2 Mặt cắt cầu thang

 Chiều cao bậc : hb0mm=0.17m

 Chiều rộng bậc : lb00mm=0.3m

 Các tải trọng tính toán trên sàn cầu thang dựa vào các tiêu chuẩn thiết kế của TCVN (Tiêu chuẩn Tải trọng và tác động 2737-1995).

Tải trọng tác dụng lên bản thang

5.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên bảng thang

5.2.1.1 Bản chiếu nghĩ và chiếu tới

 Sơ bộ chọn chiều dày bản cầu thang là : s l o 6000 h = = =(200÷240)(mm)

 Lớp vữa trát dày 1,5 cm ( = 1800 daN/m 3 )

 Lớp vữa lót dày 2 cm ( = 1800daN /m 3 )

 Lớp đá hoa cương dày 2 cm ( = 2400 daN /m 3 )

 Chọn bậc thang có kích thước như hình vẽ :

Hình 5.3 Cấu tạo bậc thang

Bảng 5.1 Trọng lượng các lớp cấu tạo

STT Thành phần cấu tạo hi ( m )  (kN/m 3 ) n gct (daN/m 2 )

5.2.2 Hoạt tải tác dụng lên bản thang

 Tra theo TCVN 2737 – 1995 : ptc = 300daN/m 2 ptt = n x ptc = 1,2 x 300 = 360 daN /m 2 =3.6 kN/m 2

5.2.3 Tống tải trọng tác dụng lên bản thang

 Tại chiếu nghỉ, chiếu tới : q1 T0.9 + 360 = 900.9(daN/m 2 )=9 kN/m 2

 Tại bản thang nghiêng : q2 = g bt ' + ptt d3.65 + 360xcosα = 959.5(daN/m 2 )=9.59 kN/m 2

Sơ đồ làm việc và nội lực của ô bản thang

 Sơ đồ làm việc của của cầu thang: Chọn cầu thang làm việc theo hình thức bản chịu lực.Chọn sơ bộ tiết diện DCN và DCT là 200 x 400

 Xét tỷ số d s h < 3 h nên xem liên kết giữa bản và dầm là liên kết khớp

Hình 5.4 Mặt bằng bố trí hệ ô bản cầu thang

Tính toán nội lực bản thang

 Cắt dãy bản có chiều rông 1m để tính

 Sử dụng Etabs để tính toán nội lực cho bản thang

 Xác định lực tác dụng lên dầm :

 Đối với bản nghiêng : 9.59(kN/m 2 ) x 1m = 9.59(kN/m)

 Đối với bản chiếu nghỉ,chiếu tới : 9(kN/m 2 ) x 1m = 9 (kN/m)

 Sử dụng chương trình Etabs để tính nội lực cho dầm gãy này Kết quả biểu đồ nội lực

5.4.1 Tính thép cho bản thang

Chọn thép 14a130 có As(chọn) = 11.84(mm 2 ),

Các giá trị mômen khác tính tương tự kết quả cho trong bảng

Bảng 5.2 Kết quả tính thép bản thang

Chọn thép Fachọn à(%) hiêu hiệu (kN.m) (cm) (cm) (cm 2 ) (cm 2 )

Cốt thép ở các gối lấy theo cấu tạo lấy theo 0.4Mnhịp =0.4x47.29 = 18.92 kN.m

Chọn thép Fachọn à(%) hiêu hiệu (kN.m) (cm) (cm) (cm 2 ) (cm 2 )

Cốt thộp cấu tạo theo 2 phương cũn lại lấy theo cấu tạo ỉ6a200 và ỉ6a250

Tính toán nội lực dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới

5.5.1.1 Sơ đồ tính và kết quả nội lực

 Xác định tải tác dụng lên dầm:

Giá trị tải do bản nghiêng tác dụng lên dầm D1 từ kết quả giải Etabs, phản lực tác dụng tại hai gối là:

Hình 5.7 Phản lực tại vị trí gối tựa\

 Do trọng lượng bản thân dầm: Dầm có tiết diện 200x400mm gd= (0.4-0.15) x 0.2 x 1.1 x 2500 = 110(daN/m)=1.1 kN/m

 Tải trọng do tường lên DCN : gt = bthtnγt = 0.2x1.7x1.1x18=6.73 kN/m

 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: qtổng = gt+ gd+N = 6.73+1.1+30.02 = 37.85 (kN/m)

Vì dầm chiếu nghỉ đặt lên cột nên xem liên kết giữa hai dầm DCN và cột là liên kết gối, sơ đồ tính như hình vẽ

Hình 5.8 Sơ đồ tính và biểu đồ Mômen

5.5.1.2 Tính cốt thép cho dầm DCN a Tính cốt thép dọc cho nhịp

Chọn bê tông cấp độ bền B25 có Rb.5 (MPa)

Thép AIII có Rs = 365 (MPa)

 = 461.8 x 100/(200 x 360) = 0.64% b Tính cốt thép dọc cho gối

Cốt dọc cho gối đặt theo cấu tạo 2ỉ14 As = 307.9 (mm 2 ) c Tính toán thép đai

Qmax  Phải tính cốt đai

Trong đú ỉb4=1.5 và ỉn = 0

Chọn cốt đai ỉ6 , đai 2 nhỏnh n = 2

Khoảng cách cốt đai ở vùng gần gối (L/4) là:

S=min(sct,stt,smax) sct≤min(h/2,150) vì h50≤450 smax 2

Vậy chọn bước đai s = 150(mm)

Kiểm tra điều kiện thõa ứng suất nén chính bụng dầm( để bê tông không bị phá vỡ) b1 1 0.01R b 0.855

  b s  Vậy 0.3xỉw1 x ỉb1x Rb x b x h0 = 0.3 x 1.066x0.85514.5.10 3 x 0.2 x0 31 = 245.81 (kN)>Qmax

Thõa điều kiện ứng suất nén chính bụng dầm

Vậy cốt đai thiết kế đảm bảo khả năng chịu cắt

Bố trí cốt đai giữa nhịp s=min(3/4h,500) vậy chọn s 0mm

Lưu ý dầm chiếu nghỉ vừa chịu uốn vừa chịu xoắn nên có thể bố trí thêm cố giá để chịu xoắn và cấu tạo cho cốt đai vói đoạn nối chồng 30d d Tính toán cột đỡ dầm chiếu nghỉ

Tính toán như cột chịu nén đúng tâm với lực dọc Nd.34 kN và diện tích thép tính được quá nhỏ

Bố trớ cốt thộp theo cấu tạo 4ỉ14 cú As = 615.7 (mm 2 )

Kích thước và chiều dài cọc

 Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc là hđài = 2 m

 Chọn chiều sâu đặt móng là hm = - 3.5 m.(So với mặt đất tự nhiên)

 Chọn cọc có đường kính cọc: d = 1 m, Lcọc = 35 m

 Đỉnh cọc nằm ở cao trình – 3.5 m (so với mặt đất tự nhiên)

 Mũi cọc nằm ở cao trình – 37.5 m (so với mặt đất tự nhiên)

 Chọn đầu cọc đập vỡ 0.8 m và 0.1m cọc ngàm vào đài

 Lớp bê tông lót dày 0.1 m

 Chiều dài của cọc nằm trong đất là:

Sức chịu tải của cọc

6.2.1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

 Theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền ( Điều 7.2.3 TCVN 10304.2014 )

   c 1 hệ số làm việc của cọc

   cq 1 hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc

   cf 0.8 hệ số làm việc của đất bên thân cọc

 u: chu vi tiết diện ngang của cọc, u = 3.14 m

 Ac: diện tích mũi cọc Ac = 0.7853 m²

 li: chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc(li ≤2 m)

 fsi: cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc

Bảng 6.1 Sức kháng hông của cọc tính theo điều kiện 7.2.3 TCVN 10304.2014:

Stt li ztb(m) Độ sệt fi(kN/m 2 ) fixli(kN/m)

 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, theo mục 7.2.3.2, TCVN 10304:2014, giá trị qb được xác định theo công thức sau:

   ' l 9.91 ( kN/m ) 3 : Dung trọng tính toán nền đất dưới mũi cọc (có xét đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hoà)

   l 9.91 ( kN/m ) 3 : Dung trọng tính toán nền đất trên mũi cọc (có xét đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hoà)

6.2.2 Theo chỉ tiêu cường độ đất nền

 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền được xác định theo công thức sau (Phụ lục G.1 – TCVN 10304.2014) : c,u p b i i

 N ' c 6(đối với cọc khoan nhồi đường kính D > 0.8m)

 Tính sức kháng mũi qp cuN 'c 300 6 1800 kN / m   

 Ab: diện tích mũi cọc Ab = 0.7853 m²

 u: chu vi tiết diện ngang của cọc, u = 3.14 (m)

(kN/m 2 ) φ Ko=1- sinφ tanφ fi(kN/m 2 ) u(m) u.fi.li

6.2.3 Sức chịu tải theo Viện kiến trúc Nhật Bản

 qb: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc,q b k N 1 p

 Np: Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d phía trên mũi cọc và 4d phía dưới mũi cọc, lớp 3 có Np = 20

 Sức kháng ma sát hông:

∑fc,ilc,i + fs,ils,i = 2364.603(kN/m)

 Sức chịu tải của cọc c,u b b c,i c,i s,i s,i

6.2.4 Theo cường độ vât liệu làm cọc

 Sức chịu tải cọc theo vật liệu được xác định theo công thức : (TCVN 10304.2014 )

   cb 0.85 hệ số điều kiện làm việc của bê tông

  cb ' 0.7 hệ số điều kiện thi công

 Ab Diện tích bêtông trong cùng tiết diện cọc

 Cốt thép AIII với cốt thép có d28 (mm)thì: Rs = 365 (Mpa)

 As Tổng diện tích cốt thép dọc trong cọc

- : Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc

Xác định chiều dài làm việc của cọc (Điều 7.1.8 TCVN 10304:2014), đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l1 xác định theo công thức:

 lo: là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền Ở đây là cọc đài thấp nên lo = 0

 bp = d + 1 = 1 + 1 = 2 (m) (cọc có đường kính d ≥ 0.8)

 k : hệ số tỷ lệ, được lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc (bảng A.1 TCVN 10304:2014) i i 4 i k k h 12000 (kN/m )

0.35 Xác định độ mảnh của cọc:

6.2.5 Tổng hợp sức chịu tải của cọc

Bảng 6.2 tổng hợp sức chịu tải cọc

Chỉ tiêu tính toán Ký hiệu Kết quả- SCT

(kN) Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền- điều 7.2.3 Qa1 4576.2

Theo chỉ tiêu cường độ đất nền– phụ lục G.1 Qa2 5359.8

Theo Viện kiến trúc Nhật Bản Qa3 5927.73

Theo cường độ vật liệu làm cọc Qvl 11845.76

 Các giá trị sức chịu tải theo đất nền ở trên là giá trị sức chịu tải cực hạn của nền đất, khi tính toán cần kể đến các hệ số như hệ số tin cậy của nền đất, hệ số tầm quan trọng của công trình và hệ số điều kiện làm việc của móng, lấy theo chỉ dẫn từ điều 7.1.11 ( TCVN 10304.2014 ) Các hệ số trên sẽ rang buộc giá trị tính toán thiết kế cọc nhỏ hơn giá trị cho phép của vật liệu

 Vậy sức chịu tải cực hạn của đất nền sử dụng trong tính toán móng cột

Qtk = min(Qa1; Qa2; Qa3) < Qvl

Chọn Qtk E00 (kN)  Thỏa điều kiện cọc không bị phá huỷ

Thiết kế móng khoan nhồi dưới chân cột C2-A

6.3.1 Phản lực chân cột từ mô hình Etab

 Sơ bộ xác định số cọc như sau: ncọc = k × tt max TK

Chọn kích thước đài cọc và bố trí cọc như sau:

Kích thước đài Bđ ×Lđ×Hđ = 5.0m × 5m × 2m

6.3.2 Tính toán các giá trị P max , P min

Bảng 6.3 Tọa độ vị trí cọc móng C2-A

 Trọng lượng của đài và đất trên đài

Wđ = Bđ ×Lđ ×hđ × γTB = 5 × 5 × 3 × 22 = 1650 kN

 Tải đứng tác dụng tại đáy đài

 Tính các giá trị pmax(j), pmin(j)

  j xj max yj max max,min j 2 2 coc i i

Ta có Σxi 2 = 9 m² ,Σyi 2 = 9 m², xmax = 1.5 m, ymax = 1.5 m

Bảng 6.4 tổng hợp nội lực tính toán móng C2-A

Story Point Load FZ MX MY

 Trong các công thức trên i là số thứ tự cọc, j là số thứ tự tổ hợp

Tổ hợp bất lợi nhất là COMB31 có pmax = 1740.283 kN < Qtk = 4500 kN (thỏa điều kiện làm việc cọc đơn) pmin > 0 (thỏa điều kiện cọc không chịu nhổ)

 Kiểm tra khả năng chịu tải của nhóm cọc

Với : hiệu ứng nhóm được xác định theo công thức:

  Trong đó: e: khoảng cách của cọc n: số hàng m: số cọc của mỗi hàng

 Kiểm tra điều kiện sử dụng cọc có xét đến hiệu ứng nhóm: nh om a

Nd 5500.67 1650 7150.67 kN tt nh om d

Q N Thõa điều kiện cọc làm việc nhóm

6.3.3 Kiểm tra ổn đinh đất nền và độ lún móng

 Xác định khối móng quy ước

 Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:

 Kích thước khối móng quy ước:

 Kiểm tra áp lực đáy khối móng quy ước

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước

 Trọng lượng khối móng quy ước

WWcWmqudWmqut Trong đó:

Wmqut: Khối lượng đất tính từ đáy đài trở lên

Wmqud: Khối lượng đất tính từ đáy đài trở xuống mũi cọc,

Wmqud (Lm Bm Zm n S L) ’tb

 Tải trọng tác dụng xuống khối móng quy ước bây giờ là: tc tc

NmquN  W N WcWmqutWmqud5958.59 2669 7986 39110.66 55724.25(kN)   

 Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối qui ước:

Nkmqu 55724.25 2 p 460.53(kN / m ) tb Lm Bm 11 11

Nmqu Mx My 2.93 6 103.9 6 2 pmax Fmqu Wx Wy 460.53 11x112 112 11) 460.98(kN / m )

Nmqu Mx My 2.93 6 103.9 6 2 p 460.53 ) 460.07(kN / m ) min Fmqu Wx Wy 11x112 112 11

 Theo TCVN 9362-2012 Sức chịu tải đất nền có dạng

 Mũi cọc đặt tại lớp đất thứ 3: với  = 24 0 30’ tra bảng 14 (TCVN 9362-2012) được

 Lớp 3: Sét màu xám trắng, trạng thái cứng: tc

 Với γ’II:là dung trọng của đất ở dưới mũi cọc có tính đến đẩy nổi γ’I:là dung trọng của đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy nổi

 Điều kiện cần phải thõa:

 Đảm bảo khả năng chịu tải của đất nền

 Kiểm tra lún của móng khối quy ước

 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại mũi: σo bt = γ’.zm = 3x18.9+2.5x18.9+10x8.9+21.5x9.188.6 (kN/m 2 ) bt bt i i 1  ' hi

 Ứng suất gây lún tại mũi cọc lấy theo ứng suất trung bình: σo gl = Ptb-σo bt = 460.52 – 388.6 = 71.92 (kN/m 2 ) σi gl = koxσo gl

Trong đó :ko : hệ số thay đổi theo m z

 Vị trí ngừng tính lún thõa mãn điều kiện: σn gl ≤ 0.2xσn bt

 Ứng suất gây lún trung bình: gl gl gl i 1 i tbi 2

 Độ lún được xác định theo công thức: e e

Hình 6.1 Đồ thị nén lún của lớp thứ 1 móng C2-A

Bảng 6.5 Tính lún khối móng quy ước

Thõa yêu cầu về độ lún cho phép

6.3.4 Tính cốt thép đài móng

 Kiểm tra điều kiện chọc thủng

 Trong đó : Pcx =0.75 Rbt Scx

Pxt =Tổng phản lực đầu cọc ngoài tháp xuyên Nhận thấy tháp xuyên thủng bao lấy các đầu cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng

Hình 6.4 Mặt cắt móng Vậy hđài = 2 m thỏa điều kiện chọc thủng

 Chọn chiều cao làm việc của đài móng ho h0 = hđài – hneo cọc – a = 2000 – 100 – 40= 1860 mm

 Tính cốt thép đài móng

Tổ hợp bất lợi nhất COMB11

Vậy Nd tt =N tt +Wđ q50.67 (kN)

Tính toán các phản lực đầu cọc tt xj i yj i d i 2 2 coc i i

Bảng 6.6 Tổng hợp phản lực đầu cọc móng C2-A

Cọc N Mx My xi yi Pi

Giả thiết xem mặt ngàm tại mép cột, momen do phản lực đầu cọc gây ra

Hình 6.5 Sơ đồ bố trí cọc và tính toán đài móng C2-A

 Diện tích cốt thép gần đúng lấy theo công thức x s

 Phản lực tác dụng P1 và P2

Hình 6.6 sơ đồ tính thép phương X

M =(P1+P2)x1.2 Hình 6.6 sơ đồ tính thép phương X

Hình 6.7 Sơ đồ tính theo phương Y

Thiết kế móng dưới chân cột C2-B

6.4.1 Xác định số cọc và bố trí

 Sơ bộ xác định số cọc như sau:

Hinh 6.8 Mặt bằng bố trí cọc móng C2-B ncọc = k × tt max TK

 Chọn kích thước đài cọc và bố trí cọc như sau:

 Kích thước đài Bđ ×Lđ×Hđ = 5 × 8m × 2m

6.4.2 Tính toán các giá trị P max , P min

Bảng 6.7 Tọa độ cọc móng C2-B

 Trọng lượng của đài và đất trên đài

Wđ = Bđ ×Lđ ×hđ × γtb =5.0 × 8.0 × 2 ×22= 2640 kN

 Tải đứng tác dụng tại đáy đài

 Tính các giá trị pmax(j), pmin(j):

Ta có Σxi 2 = 9 m² ,Σyi 2 = 13.5 m², xmax = 1.5 m, ymax = 1.5 m

Bảng 6.8 Tổng hợp nội lực tính toán móng C2-B

Story Point Load FZ MX MY Pmax Pmin

BASE 7 COMB8 MAX 8290.94 35.011 111.768 1198.33 1149.40 BASE 7 COMB8 MIN 8182.91 -27.673 -105.003 1138.25 1182.48 BASE 7 COMB9 MAX 8360.07 105.305 35.974 1206.06 1158.96 BASE 7 COMB9 MIN 8113.78 -97.967 -29.21 1130.53 1172.92

BASE 7 COMB22 MAX 8946.09 35.542 111.799 1280.32 1231.20 BASE 7 COMB22 MIN 8838.07 -27.143 -104.972 1220.24 1264.28 BASE 7 COMB23 MAX 8631.17 35.443 111.856 1240.95 1191.85 BASE 7 COMB23 MIN 8523.15 -27.241 -104.915 1180.87 1224.92 BASE 7 COMB24 MAX 8605.85 35.11 111.71 1237.70 1188.76

BASE 7 COMB24 MIN 8497.83 -27.574 -105.061 1177.62 1221.83 BASE 7 COMB25 MAX 9015.22 105.836 36.006 1288.04 1240.76 BASE 7 COMB25 MIN 8768.93 -97.437 -29.179 1212.51 1254.72 BASE 7 COMB26 MAX 8700.31 105.737 36.063 1248.67 1201.41 BASE 7 COMB26 MIN 8454.02 -97.535 -29.122 1173.14 1215.36 BASE 7 COMB27 MAX 8674.99 105.404 35.917 1245.43 1198.32 BASE 7 COMB27 MIN 8428.69 -97.868 -29.267 1169.90 1212.28 BASE 7 COMB28 MAX 8716.51 115.14 68.578 1257.68 1196.44 BASE 7 COMB28 MIN 8437.81 -106.938 -61.637 1164.13 1220.32 BASE 7 COMB29 MAX 8691.19 114.807 68.433 1254.44 1193.36 BASE 7 COMB29 MIN 8412.49 -107.271 -61.783 1160.89 1217.24 BASE 7 COMB30 MAX 9031.43 115.239 68.521 1297.06 1235.80 BASE 7 COMB30 MIN 8752.73 -106.839 -61.694 1203.50 1259.68 BASE 7 COMB31 MAX 8983.03 66.033 121.577 1291.65 1229.11 BASE 7 COMB31 MIN 8801.12 -57.633 -114.75 1208.91 1266.37 BASE 7 COMB32 MAX 8668.12 65.934 121.634 1252.28 1189.75 BASE 7 COMB32 MIN 8486.21 -57.732 -114.693 1169.54 1227.01 BASE 7 COMB33 MAX 8642.8 65.601 121.488 1249.03 1186.67 BASE 7 COMB33 MIN 8460.88 -58.065 -114.838 1166.29 1223.93

 Trong các công thức trên i là số thứ tự cọc, j là số thứ tự tổ hợp

 Tổ hợp bất lợi nhất là COMB1 có pmax = 1441.58 kN < Qtk = 3400 kN (thỏa điều kiện của cọc đơn) pmin > 0 (thỏa điều kiện cọc làm việc không chịu nhổ)

 Kiểm tra khả năng chịu tải của nhóm cọc

  Trong đó: e: khoảng cách của cọc n: số hàng m: số cọc của mỗi hàng

 Kiểm tra điều kiện sử dụng cọc có xét đến hiệu ứng nhóm:

Thõa điều kiện cọc làm việc nhóm

6.4.3 Kiểm tra ổn định của đất nền và độ lún móng

Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua:

 Kích thước khối móng quy ước:

 Trọng lượng khối móng quy ước

WWcWmqudWmqut Trong đó:

Wmqud (Lm Bm Zm n S L) ’tb

 Tải trọng tác dụng xuống khối móng quy ước bây giờ là: tc tc

NmquN  W N WcWmqutWmqud8683.97 4003.5 10164 49540 72391.47(kN)   

Nkmqu 2 p 470.07(kN / m ) tb Lm Bm 14 11

Nmqu Mx My 4.52 6 2.9 6 2 pmax Fmqu Wx Wy 482.95 14x112 142 11) 470.09(kN / m )

Nmqu Mx My 4.52 6 2.9 6 2 p 482.95 ) 470.04(kN / m ) min Fmqu Wx Wy 14x112 142 11

 Mũi cọc đặt tại lớp đất thứ 3: với  = 24 0 30’ tra bảng 14 (TCVN 9362-2012) được

 Lớp 3: Sét màu xám trắng, trạng thái cứng: tc

 Với γ’II:là dung trọng của đất ở dưới mũi cọc có tính đến đẩy nổi γ’I:là dung trọng của đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy nổi

 Kiểm tra lún của móng khối quy ước:

 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại mũi: σo bt = γ’.zm = 3x18.9+2.5x18.9+10x8.9+21.5x9.188.6 (KN/m 2 ) bt bt i i 1  ' hi

 Ứng suất gây lún tại mũi cọc lấy theo ứng suất trung bình: σo gl = ptb-σo bt = 470.07 – 388.6 = 81.47 (KN/m 2 ) σi gl = koxσo gl

Hình 6.9 Đồ thị nén lún của lớp thứ 1 móng C2-B

S = 0.52 cm < [Sgh] = 8 cm Thỏa điều kiện cho phép

6.4.4 Tính cốt thép cho đài móng

 Kiểm tra điều kiện chọc thủng

Trong đó : Pcx = 0.75 Rbt x Scx=0.75x1.2x(2bc+2hc+4ho)xho

= 17141.76 kN Pxt =Tổng phản lực đầu cọc ngoài tháp xuyên = (P1+P2+P5+P6)294.32 kN

Thỏa điều kiện xuyên thủng

Vậy hđài = 2 m thỏa điều kiện chọc thủng

 Chọn chiều cao làm việc của đài móng ho h0 = hđài – hneo cọc – a = 2000 – 100 – 40= 1860 mm

 Tính cốt thép đài móng

 Tổ hợp bất lợi nhất COMB1

Vậy Nd tt =N tt +Wđ 060.77(kN)

Tính toán các phản lực đầu cọc tt xj i yj i d i 2 2 coc i i

Bảng 6.10 Tổng hợp phản lực đầu cọc móng C2-A

Cọc N Mx My xi yi Pi

 Giả thiết xem mặt ngàm tại mép cột, momen do phản lực đầu cọc gây ra

Hình 6.13 Sơ đồ bố trí cọc và tính toán đài móng C2-B

 Diện tích cốt thép gần đúng lấy theo công thức x s

Hình 6.13 sơ đồ tính thép phương X

Hình 6.14 sơ đồ tính thép phương Y

Phương án móng cọc nhồi lõi thang bê tông cốt thép

6.5.1 Kích thước và chiều dài cọc

 Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc là hđài = 2.5 m

 Chọn chiều sâu đặt móng là hm = – 4 m

 Chọn cọc có đường kính cọc: d = 1 m, Lcọc = 40 m

 Đỉnh cọc nằm ở cao trình – 4 m (so với mặt đất tự nhiên)

 Mũi cọc nằm ở cao trình – 43 m (so với mặt đất tự nhiên)

 Chọn đầu cọc đập vỡ 0.8 m và 0.1m cọc ngàm vào đài

 Lớp bê tong lót dày 0.1 m

 Chiều dài của cọc nằm trong đất là:

6.5.2 Sức chịu tải của cọc

6.5.2.1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

 Theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền ( Điều 7.2.3 TCVN 10304.2014 )

   c 1 hệ số làm việc của cọc

   cq 1 hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc

   cf 0.8 hệ số làm việc của đất bên thân cọc

 Ac: diện tích mũi cọc Ac = 0.7853 m²

 li: chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc(li ≤2 m)

 fsi: cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc

Bảng 6.11 Sức kháng hông của cọc tính theo điều kiện 7.2.3 TCVN 10304.2014: Stt li ztb(m) Độ sệt fi(kN/m 2 ) fi.li(kN/m)

 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, theo mục 7.2.3.2, TCVN 10304:2014, giá trị qb được xác định theo công thức sau:

   ' l 9.91 ( kN/m ) 3 : Dung trọng tính toán nền đất dưới mũi cọc (có xét đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hoà)

   l 9.91 ( kN/m ) 3 : Dung trọng tính toán nền đất trên mũi cọc (có xét đến tác dụng đẩy nổi trong đất bão hoà)

6.5.2.2.Theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền được xác định theo công thức sau (Phụ lục G.1 – TCVN 10304.2014) : c,u p b i i

 Tính sức kháng mũi : qp cuN 'c 300 6 1800 kN / m   

 Ab: diện tích mũi cọc Ab = 0.7853 m²

 N ' c 6(đối với cọc khoan nhồi đường kính D > 0.8m)

 Ab: diện tích mũi cọc Ab = 0.7853 m²

 u: chu vi tiết diện ngang của cọc, u = 3.14 (m)

(kN/m 2 ) φ Ko=1- sinφ tanφ fi(kN/m 2 ) u(m) u.fi.li

6.5.2.3.Sức chịu tải theo Viện kiến trúc Nhật Bản

 qb: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc,q b k N 1 p

 Np: Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d phía trên mũi cọc và 4d phía dưới mũi cọc, lớp 3 có Np = 20

 Sức kháng ma sát hông:

∑fc,ilc,i + fs,ils,i = 3116.27(kN/m)

 Sức chịu tải của cọc c,u b b c,i c,i s,i s,i

6.5.2.4.Theo cường độ vật liệu làm cọc

 Sức chịu tải cọc theo vật liệu được xác định theo công thức : (TCVN 10304.2014 )

   cb 0.85 hệ số điều kiện làm việc của bê tông

  cb ' 0.7 hệ số điều kiện thi công

 Ab Diện tích bêtông trong cùng tiết diện cọc

 Cốt thép AIII với cốt thép có d28 (mm)thì: Rs = 365 (Mpa)

 As Tổng diện tích cốt thép dọc trong cọc

- : Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc

Xác định chiều dài làm việc của cọc (Điều 7.1.8 TCVN 10304:2014), đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l1 xác định theo công thức:

 lo: là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền Ở đây là cọc đài thấp nên lo = 0

 bp = d + 1 = 1 + 1 = 2 (m) (cọc có đường kính d ≥ 0.8)

 k : hệ số tỷ lệ, được lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc (bảng A.1 TCVN 10304:2014) i i 4 i k k h 12000 (kN/m )

0.35 Xác định độ mảnh của cọc:

6.5.3 Tổng hợp sức chịu tải của cọc

Bảng 6.12 tổng hợp sức chịu tải cọc

Chỉ tiêu tính toán Ký hiệu Kết quả- SCT

(kN) Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền- điều 7.2.3 Qa1 5869.3

Theo chỉ tiêu cường độ đất nền– phụ lục G.1 Qa2 6790.83

Theo Viện kiến trúc Nhật Bản Qa3 7358.18

Theo cường độ vật liệu làm cọc Qvl 11845.76

 Các giá trị sức chịu tải theo đất nền ở trên là giá trị sức chịu tải cực hạn của nền đất, khi tính toán cần kể đến các hệ số như hệ số tin cậy của nền đất, hệ số tầm quan trọng của công trình và hệ số điều kiện làm việc của móng, lấy theo chỉ dẫn từ điều 7.1.11 ( TCVN 10304.2014 ) Các hệ số trên sẽ rang buộc giá trị tính toán thiết kế cọc nhỏ hơn giá trị cho phép của vật liệu

 Vậy sức chịu tải cực hạn của đất nền sử dụng trong tính toán móng cột Chọn

Qtk = min(Qa1; Qa2; Qa3) < Qvl

Chọn Qtk X00 (kN)  Thỏa điều kiện cọc không bị phá huỷ

6.5.4 Xác định nội lực tính toán Nmax:

 Sử dụng ETABS để tìm nội lực cho vách xuất qua EXCEL để tìm Nmax Lấy Nmax của vách của 33 combo để tính toán ( gần đúng) Chọn sơ bộ số lượng cọc dựa vào Nmax vừa tìm được

Bảng 6.13 Nội lực tính toán móng lõi thang

STORY1 P26 COMB6 -45740.8 2328.85 8957.676 74221.32 STORY1 P26 COMB6 -46024.7 2328.85 8965.596 76550.18 STORY1 P26 COMB7 -45749.6 -2028.37 8974.547 -73350.6 STORY1 P26 COMB7 -46033.6 -2028.37 8985.899 -75379 STORY1 P26 COMB8 MAX -45730.6 699.86 49032.58 17561.15 STORY1 P26 COMB8 MAX -46014.5 699.87 50399.87 18208.08 STORY1 P26 COMB8 MIN -45759.8 -399.38 -31100.4 -16690.5 STORY1 P26 COMB8 MIN -46043.8 -399.39 -32448.4 -17036.9 STORY1 P26 COMB9 MAX -45739.6 1981.91 20988.68 57515.09 STORY1 P26 COMB9 MAX -46023.5 1981.94 21405.78 59320.64 STORY1 P26 COMB9 MIN -45750.9 -1681.43 -3056.46 -56644.4 STORY1 P26 COMB9 MIN -46034.8 -1681.46 -3454.28 -58149.5

STORY1 P26 COMB12 -55859.6 2094.35 12109.08 67635.55 STORY1 P26 COMB12 -56143.5 2094.35 12113.42 69729.9 STORY1 P26 COMB13 -55867.5 -1827.15 12124.26 -65179.2 STORY1 P26 COMB13 -56151.5 -1827.15 12131.69 -67006.4 STORY1 P26 COMB14 -50959.9 129.91 -65316.2 1022.484

STORY1 P26 COMB15 -51192.9 127.76 89330.65 920.771 STORY1 P26 COMB16 -50930.5 2089.58 10650.27 67315.13 STORY1 P26 COMB16 -51214.4 2089.58 10659.17 69404.71 STORY1 P26 COMB17 -50938.4 -1831.92 10665.46 -65499.6 STORY1 P26 COMB17 -51222.3 -1831.92 10677.44 -67331.6 STORY1 P26 COMB18 -50699.8 156.09 -65549.2 870.495 STORY1 P26 COMB18 -50983.7 156.09 -68232.3 1026.581

STORY1 P26 COMB19 -50932.8 153.94 89092.34 794.962 STORY1 P26 COMB20 -50670.4 2115.76 10417.32 67163.14 STORY1 P26 COMB20 -50954.3 2115.76 10420.86 69278.9 STORY1 P26 COMB21 -50678.3 -1805.74 10432.51 -65651.6 STORY1 P26 COMB21 -50962.2 -1805.74 10439.13 -67457.4

STORY1 P26 COMB22 MAX -49103.4 694.32 50082.77 17825.43 STORY1 P26 COMB22 MAX -49387.3 694.33 51448.8 18466.8 STORY1 P26 COMB22 MIN -49132.6 -404.93 -30050.2 -16426.2 STORY1 P26 COMB22 MIN -49416.5 -404.94 -31399.4 -16778.2 STORY1 P26 COMB23 MAX -47460.3 692.73 49596.5 17718.62 STORY1 P26 COMB23 MAX -47744.3 692.74 50964.05 18358.41 STORY1 P26 COMB23 MIN -47489.6 -406.52 -30536.4 -16533 STORY1 P26 COMB23 MIN -47773.5 -406.53 -31884.2 -16886.6 STORY1 P26 COMB24 MAX -47373.6 701.45 49518.85 17667.96 STORY1 P26 COMB24 MAX -47657.6 701.46 50884.62 18316.47 STORY1 P26 COMB24 MIN -47402.9 -397.79 -30614.1 -16583.7 STORY1 P26 COMB24 MIN -47686.8 -397.8 -31963.6 -16928.5 STORY1 P26 COMB25 MAX -49112.3 1976.36 22038.87 57779.36 STORY1 P26 COMB25 MAX -49396.3 1976.4 22454.71 59579.37 STORY1 P26 COMB25 MIN -49123.6 -1686.97 -2006.28 -56380.1 STORY1 P26 COMB25 MIN -49407.6 -1687.01 -2405.35 -57890.7 STORY1 P26 COMB26 MAX -47469.3 1974.77 21552.6 57672.55 STORY1 P26 COMB26 MAX -47753.2 1974.81 21969.96 59470.97 STORY1 P26 COMB26 MIN -47480.6 -1688.56 -2492.54 -56486.9 STORY1 P26 COMB26 MIN -47764.5 -1688.6 -2890.1 -57999.1 STORY1 P26 COMB27 MAX -47382.6 1983.5 21474.95 57621.89 STORY1 P26 COMB27 MAX -47666.5 1983.53 21890.53 59429.04 STORY1 P26 COMB27 MIN -47393.9 -1679.84 -2570.19 -56537.6 STORY1 P26 COMB27 MIN -47677.8 -1679.87 -2969.53 -58041.1 STORY1 P26 COMB28 MAX -47464.9 2139.66 33572.54 62810.3 STORY1 P26 COMB28 MAX -47748.9 2139.7 34397.2 64757.72 STORY1 P26 COMB29 MAX -47378.2 2148.38 33494.89 62759.63 STORY1 P26 COMB29 MAX -47662.2 2148.42 34317.76 64715.78 STORY1 P26 COMB29 MIN -47398.3 -1844.72 -14590.1 -61675.3 STORY1 P26 COMB29 MIN -47682.2 -1844.76 -15396.8 -63327.8 STORY1 P26 COMB30 MAX -49108 2141.25 34058.81 62917.1 STORY1 P26 COMB30 MAX -49391.9 2141.29 34881.95 64866.12 STORY1 P26 COMB30 MIN -49128 -1851.86 -14026.2 -61517.9 STORY1 P26 COMB30 MIN -49412 -1851.9 -14832.6 -63177.5 STORY1 P26 COMB31 MAX -49101.7 1243.82 53689.54 34949.35 STORY1 P26 COMB31 MAX -49385.6 1243.84 55177.81 36087.32 STORY1 P26 COMB31 MIN -49134.3 -954.43 -33656.9 -33550.1 STORY1 P26 COMB31 MIN -49418.2 -954.45 -35128.4 -34398.7 STORY1 P26 COMB32 MAX -47458.6 1242.23 53203.27 34842.54 STORY1 P26 COMB32 MAX -47742.6 1242.25 54693.06 35978.92

STORY1 P26 COMB32 MIN -47491.3 -956.02 -34143.2 -33656.9 STORY1 P26 COMB32 MIN -47775.2 -956.04 -35613.2 -34507.1 STORY1 P26 COMB33 MAX -47371.9 1250.95 53125.62 34791.88 STORY1 P26 COMB33 MAX -47655.9 1250.97 54613.63 35936.99 STORY1 P26 COMB33 MIN -47404.6 -947.29 -34220.9 -33707.6

6.5.5 Xác định số lượng cọc

 Căn cứ phụ lục F TCVN 10304-2014 công trình có tầm quan trọng cấp II

 Dự kiến số cọc cho từng móng là nhóm cọc ( n2 )

 Số lượng cọc sơ bộ được xác định theo công thức: n11; 20  k 1.55 tt k c

Hình 6.15 sơ đồ bố trí cọc móng lõi thang

6.5.6 Xác định hích thước đài:

 Theo quy định khoảng cách giữa 2 cọc liên tiếp là 3D, khoảng cách giữa cọc ngoài cùng với mép đài là D (với D là đường kính cọc), từ đó ta có kích thước đài như sau:

 Xác định móng khối quy ước tại đáy đài:

 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc bây giờ là:

 Tính các giá trị pmax(j), pmin(j):

 Dùng phần mềm SAFE V12 để kiểm tra phản lực đầu cọc

Hình 6.16 phản lực đầu cọc của móng Bảng 6.13 giá trị phản lực xuất từ SAFE

Node Point OutputCase CaseType Fx Fy Fz Mx My Mz

Text Text Text Text kN kN kN kN-m kN-m kN-m

480 480 COMB11 Combination 0 0 4683.326 0 0 0 pmax = 4683.326kN < Qtk = 5800 kN (thỏa điều kiện làm việc của cọc đơn) pmin = 941.216 kN > 0 (thỏa điều kiện cọc không chịu nhổ)

 Kiểm tra khả năng chịu tải của nhóm cọc:

Trong đó: e: khoảng cách của cọc n: số hàng m: số cọc của mỗi hàng

 Kiểm tra điều kiện sử dụng cọc có xét đến hiệu ứng nhóm:

 Thõa điều kiện cọc làm việc nhóm

6.5.6.2 Kiểm tra ổn định đất nền và độ lún móng

 Kích thước khối móng quy ước: tb

 Trọng lượng khối móng quy ước c kmqud kmqut

Wmqud = (Lm× Bm× Zmtb- n × D × L) × γ’2 tb

 Tải trọng tác dụng xuống khối móng quy ước bây giờ là: tc tt

Nmqu 2 p = = = 580.63(kN / m ) tb Lm× Bm 22 ×19

242706.33 tc tc mqu x y 2 max 2 2 mqu x y

 tc tc mqu x y 2 min 2 2 mqu x y

Mũi cọc đặt tại lớp đất thứ 3: với  = 24 0 30’ tra bảng 14 TCVN 9362-2012 được

Lớp 3: Sét màu xám trắng, trạng thái cứng: ktc 1.1 m 1.1

Với γ’II:là dung trọng của đất ở dưới mũi cọc có tính đến đẩy nổi γ’I:là dung trọng của đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy nổi

 Kiểm tra lún của móng khối quy ước

 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại mũi: σo bt = γ’.zm = 3x18.9+2.5x18.9+10x8.9+10.5x9.1(8.5 (kN/m 2 ) bt bt i i 1  ' hi

 Ứng suất gây lún tại mũi cọc lấy theo ứng suất trung bình: σo gl = Ptb-σo bt = 612.99 – 288.5 = 324.49 (kN/m 2 ) σi gl = koxσo gl

Hình 6.16 Đồ thị nén lún của lớp thứ 1 móng lõi thang

Bảng 6.13 tính lún từng phân lớp móng lõi thang

Lớp Điểm z (m) z/b ko sbt sgl p1i p2i e1i e2i si

Kết luận : Thõa điều kiện biến dạng

Sử dụng SAFE V12 để tính toán đài móng lỏi thang với

Mômen theo X: Mmax = 2655.88 (kNm) ứng với bề rộng dãy là 1(m)

Mmin = - 47.64(kNm) ứng với bề rộng dãy là 1 (m) Mômen theo Y: Mmax = 2485.48(kNm) ứng với bề rộng dãy là 1 (m)

Mmin = -15.75(kNm) ứng với bề rộng dãy là 1(m)

6.5.8 Tính toán thép cho đài móng

Tính toán và bố trí thép xem như tính toán trên dầm có tiết diện bxh00x2500 (mm) và từ đó bố trí thép cho toàn đài

- Chọn a = 150(mm) nên suy ra ho= hđ – a = 2500- 150= 2350 (mm)

Hàm lượng cốt thép tính toán phải thảo mãn yêu cầu: μmin< μ< μmax α R° n 0.58 170 μmax 100%

     ; μ 0.05% min  Bảng 1.14: Tính toán giá trị thép

A Bố trí thép Ac (cm2) μ(%) (cm2/m)

Tiêu đề	Thiết Kế Cao Ốc Văn Phòng
Tác giả	Trần Quốc Việt
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Thanh Tú
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	124
Dung lượng	5,8 MB