(Đồ án hcmute) thiết kế chung cư 20 tầng (quận 5, tp hồ chí minh)

17 Bảng 2.6 Kết quả các mode dao động dùng để tính thành phần động của tải trọng gió.. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mô hình tính toán động lực tải trọng gió lên công trình trong ETABS.. 16

TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC

Tổng quan về công trình

- Công trình được xây dựng ở khu vực quận 5, Tp Hồ Chí Minh

- Chức năng sử dụng của công trình là căn hộ cho thuê hoặc bán

- Công trình có tổng cộng 20 tầng: 1 tầng hầm, 1 trệt, 1 tầng lửng, 16 tầng điển hình và 1 tầng thượng

- Tổng chiều cao của công trình là 61.2 m Kích thước mặt bẳng sử dụng 31 m × 33 m, công trình được xây dựng trên khu vực địa chất đất nền tương đối tốt.

Đặc điểm khí hậu ở TPHCM

- Đặc điểm khí hậu ở thành phố HCM được chia thành hai mùa rõ rệt

1.2.1 Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11 có

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

- Lượng mưa cao nhất: 638mm (tháng 5)

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

- Độ ẩm tương đối trung bình: 48.5%

- Độ ẩm tương đối cao nhất: 79%

- Độ ẩm tương đối cao nhất: 100%

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

- Hương gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình: 2.15m/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.

Kiến trúc và công năng

- Bãi đỗ xe được bố trí dưới tầng hầm công trình

- Tầng trệt với chiều cao tầng 2.9m, tầng lửng 2.6m, tầng 1 đến tầng thượng có cao độ bằng nhau 3.5m giành cho các hoạt động thương mại dịch vụ, văn phòng và các công năng phục vụ tiện ích đi kèm Các tầng còn lại sử dụng làm căn hộ n

- Ngoài việc tổ chức dây chuyền công năng hợp lý, chúng ta cũng không quên việc tổ chức hình khối kiến trúc cho công trình với hình khối mạnh mẽ và hài hòa trên khối đế chắc chắn.

Giải pháp kết cấu

- Các giải pháp kết cấu BTCT toàn khối được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: Hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung – vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp Do đó lựa chọn hệ kết cấu hợp lý cho một công trình cụ thể sẽ hạ giá thành xây dựng công trình, trong khi vẫn đảm bảo độ cứng và độ bền của công trình, cũng như chuyển vị tại đỉnh công trình Việc lựa chọn kết cấu dạng này hay dạng khác phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang (động đất, gió)

- Kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung – vách lõi cứng với hệ cột, vách được bố trí xung quanh nhà với bước nhịp lớn nhất là 9m theo phương ngang và 10m theo phương dọc, hệ lõi bao gồm 3 lõi cứng (thang máy) được kết hợp làm giao thông theo phương đứng, lối thoát hiểm, khu vệ sinh và hộp kỹ thuật n

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Tĩnh tải

2.1.1 Tải các lớp cấu tạo

Bảng 2.1 Các lớp cấu tạo sàn

Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )

Tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải trung bình n = 1.1 1.13 1.2 1.36

Hoạt tải

- Tra hoạt tải theo TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động

- Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể không có trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dụng và sử dụng

- Tải trọng tạm thời được chia làm hai loại:

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m²)

Hoạt tải tính toán Phần dài hạn

7 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

8 Mái bằng không có sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98

Tải trọng gió

Hình 2.1 Mô hình tính toán động lực tải trọng gió lên công trình trong ETABS

- Tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục số 2 TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động)

- Tải trọng gió gồm 2 thành phần: Thành phần tĩnh và thành phần động Tĩnh toán thành phần gió tĩnh theo mục 6 TCVN 2737:1995

- Các nhà nhiều tầng cao hơn 40m thì khi tính toán phải kể đến thành phần động của tải trọng gió theo mục 1.2 TCXD 229:1999 Thành phần động của tải trọng gió là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Tính toán giá trị của lực này dựa trên thành phần tĩnh tải của tải trọng gió nhân với các hệ số ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán trính của công trình

- Trong đồ án này công trình có chiều cao +65.0m > 40m so với mặt đất có cốt cao độ +0.00m do đó phải tính toán thêm thành phần động của tải trọng gió n

2.3.1 Tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió a Cơ sở lý thuyết

- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

 W 0 là giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định từ vận tốc gió đã được xử lý trên cơ sở số liệu quan trắc vận tốc gió ở độ cao 10m so với mốc chuẩn, giá trị áp lực gió xác định theo bảng 4 ứng với từng phân vùng áp lực gió quy định trong phụ lục

 k  zj là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao tra theo bảng 5 TCVN

 c là hệ số khí động: Phía đón gió đẩy 0.8 Phía đón gió hút 0.6

 Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là 1.2 b Áp dụng tính toán

- Công trình xây dựng tại Quận 5, TP Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A và địa hình A Tra bảng TCVN 2737 – 1995 được: W 0 0.83 kG / m 2 

- Kết quả tính toán gió tĩnh quy về lực tập trung tác dụng tại tâm sàn mỗi tầng theo 2 phương như bảng dưới đây

Bảng 2.3 Gió tĩnh gán vào tâm sàn theo phương X

2.3.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió

- Công trình có độ cao 65.0m > 40m nên cần phải tính thành phần động của tải gió

- Tính toán thành phần động của tải trọng gió xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 229 –

- Thảnh phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Trong tiêu chuẩn chỉ kể đến thành phần gió dọc theo phương X và phương Y bỏ qua thành phần gió ngang và moment xoắn

- Xác định thành phần gió động theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999 theo các bước:

- Bước 1: Thiết lập lưu đồ tính toán động lực

- Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y n

- Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và phương Y

- Theo tiêu chuẩn thì sơ đồ tính toán động lực là hệ thanh consol có hữu hạn điểm tập trung khối lượng phục lục A của tiêu chuẩn

Hình 2.2 Lưu đồ tính toán động lực

 W p ji   : Áp lực có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị củaW j khi tính hệ số

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

  i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số  i và độ giảm lôga của dao động (Dựa vào đồ thị hình 2: Đồ thị xác định hệ số động lực TCVN 229 – 1999)

+  i : Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần

 y ji : Là dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

 : Hệ số độ tin cạy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2

 W 0  830 N/m  2 : Giá trị của áp lực gió

 f i : Tần số dao động riêng thứ i

 W Fj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió, tác động lên phần thứ j của công trình ứng với dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió n

 W j : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình

 S j : Diện tích phần đón gió thứ j của công trình

 : Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió Đối với dao động thứ nhất  1 phụ thuộc vào kích thước mặt đón gió

 Với các dạng dao động khác  i 1 (Tra bảng 4: Hệ số tương quan không gian 1 TCVN 229 – 1999)

Hình 2.3 Xác định hệ số không gian  Bảng 2.4 Bảng tra hệ số tương quan không gian  1

- Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng

- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có thể coi như không đổi

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

- Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng các lớp sàn (phân bố đều trên sàn), hoạt tải (phân bố đều trên sàn)

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình

- Với vùng áp lực gió II và hệ số 0.3đối với công trình nhà cao tầng kết cấu bê-tông cốt thép, ta tra đượcf L 1.3Hz

- Việc xác định tần số và dạng dao động động riêng của sơ đồ tính toán trên bằng phương pháp giả tích khá là phức tạp và không thể xác định được nếu công trình có độ cứng thay đổi theo chiều cao Do đó trong đồ án phân tích bài toán dao động bằng sự hỗ trợ của phần mềm chuyên dụng thiết ké nhà cao tầng ETABS

- Mô hình sô đồ kết cấu công trình trong phần mềm ETABS và phân tích dao động

- Dựa vào kết quả tính toán của chương trình ETABS ta xác định được các tần số dao động riêng của công trình ứng với các dao động riêng như bảng dưới đây:

Bảng 2.5 Chu kì dao động riêng của công trình

Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY RX RY RZ

Bảng 2.6 Kết quả các mode dao động dùng để tính thành phần động của tải trọng gió Mode Period Tần số f (1/s) Dao động So sánh với f L  1.3 Gió động

Mode Period Tần số f (1/s) Dao động So sánh với f L  1.3 Gió động

- Dựa vào kết quả bảng 2.6:

 Theo phương X chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 2 (dạng 1)

 Theo phương Y chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 1 (dạng 1) n

Bảng 2.7 Kết quả tổ hợp tải trọng gió có kể đến thành phần động

2.3.3 Xác định tổ hợp tải trọng

Bảng 2.8 Kết quả tổ hợp tải trọng gió có kể đến thành phần động

STT Tên tổ hợp Loại tổ hợp Bao gồm Hệ số

3 COMB1 ADD Dead; Sdead; Live 1.1; 1.1; 1.2

4 COMB2 ADD Dead; Sdead; WX 1.1; 1.1; 1.2

5 COMB3 ADD Dead; Sdead; WX 1.1; 1.1; -1.2

6 COMB4 ADD Dead; Sdead; WY 1.1; 1.1; 1.2

7 COMB5 ADD Dead; Sdead; WY 1.1; 1.1; -1.2

8 COMB6 ADD Dead; Sdead; Live; WX 1.1; 1.1; 1.08; 1.08

9 COMB7 ADD Dead; Sdead; Live; WX 1.1; 1.1; 1.08; -1.08

10 COMB8 ADD Dead; Sdead; Live; WY 1.1; 1.1; 1.08; 1.08

11 COMB9 ADD Dead; Sdead; Live; WY 1.1; 1.1; 1.08; -1.08

12 COMB10 ADD Dead; Sdead; QX 1.1; 1.1; 1

13 COMB11 ADD Dead; Sdead; QX 1.1; 1.1; -1

14 COMB12 ADD Dead; Sdead; QY 1.1; 1.1; 1

15 COMB13 ADD Dead; Sdead; QY 1.1; 1.1; -1

16 COMB14 ADD Dead; Sdead; Live; QX 1.1; 1.1; 0.36; 1

17 COMB15 ADD Dead; Sdead; Live; QX 1.1; 1.1; 0.36;-1

18 COMB16 ADD Dead; Sdead; Live; QY 1.1; 1.1; 0.36; 1

19 COMB17 ADD Dead; Sdead; Live; QY 1.1; 1.1; 0.36; -1

20 COMB18 ADD Dead; Sdead; Live; QX; QY 1.1; 1.1; 0.36; 1; 0.3

21 COMB19 ADD Dead; Sdead; Live; QX; QY 1.1; 1.1; 0.36; -1; 0.3

22 COMB20 ADD Dead; Sdead; Live; QY; QX 1.1; 1.1; 0.36; 1; 0.3

23 COMB21 ADD Dead; Sdead; Live; QY; QX 1.1; 1.1; 0.36; -1; 0.3

24 COMBAO ENVE COMN1; COMB2; … COMB 21 1; 1; … ; 1

 Dead: Trọng lượng bản thân cấu kiện n

 Sdead (Super dead): Trọng lượng hoàn thiện + Tải trọng tường

 Live: Hoạt tải sử dụng

Tải trọng động đất

2.4.1 Cơ sở lý thuyết tính toán

- Phân tích và tính toán động đất có 2 phương án:

 Phân tích đàn hồi tuyến tính

 Phân tích đàn hồi phi tuyến

- Sinh viên chọn phương án phân tích đàn hồi tuyến tính cho công trình sử dụng phương pháp Phân tích phổ phản ứng dao động

 Trình tự tính toán động đất theo phương pháp phân tích dạng phổ dao động

- Bước 1: Xác định loại đất nền: Có 7 loại dất nền: Loại A, B, C, D, E, S1, S2 n

Bảng 2.9 Các loại đất nền

A Đá hoặc các kiến tạo địa chất khác tựa đá, kể cả các đất yếu hơn trên bề mặt với bề dày lớn nhất là 5 m

B Đất cát, cuội sỏi rất chặt hoặc đất sét rất cứng có bề dày ít nhất hàng chục mét, tính chất cơ học tăng dần theo độ sâu

C Đất cát, cuội sỏi chặt, chặt vừa hoặc đất sét cứng có bề dày lớn từ hàng chục tới hàng trăm mét

D Đất rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có hoặc không xen kẹp vài lớp đất dính) hoặc có đa phần đất dính trạng thái từ mềm đến cứng vừa

E Địa tầng bao gồm lớp đất trầm tích sông ở trên mặt với bề dày trong khoảng 5 m đến 20 m có giá trị tốc độ truyền sóng như loại C, D và bên dưới là các đất cứng hơn với tốc độ truyền sóng

S1 Địa tầng bao gồm hoặc chứa một lớp đất sét mềm/bùn (bụi) tính dẻo cao (Pl lớn hơn 40) và độ ẩm cao, có chiều dày ít nhất là 10 m

S2 Địa tầng bao gồm các đất dễ hóa lỏng, đất sét nhạy hoặc các đất khác với các đất trong các loại nền A-E hoặc S1

 Dựa vào hồ sơ địa chất công trình, phân loại đất nền công trình theo chỉ số SPT Nền đất công trình thuộc loại C (15 < 18 – 33 < 50)

- Bước 2: Xác định tỷ số a gR / g n

 a gR / g là đỉnh gia tốc nền tham chiếu ở địa điểm xây dựng công trình (xem bảng phần vùng gia tốc nền (xem phụ lục G TCVN 9386 – 2012)

 g là gia tốc trọng trường g 9.81 m / s  2 

- Bước 3: Xác định hệ số tầm quan trọng  1

Mức độ tầm quan trọng được đặc trưng bởi hệ số tầm quan trọng  1 Các định nghĩa về mức độ và hệ số tầm quan trọng cho phụ lục E TCVN 9386 – 2012 (  1 1.25; 1.00; 0.75) tương ứng với công trình loại I, II, III (phân cấp của công trình xem phụ lục F của TCVN 9386 – 2012)

 Với công trình là chung cư 18 tầng sử dụng hệ số tầm quan trọng   1 1

- Bước 4: Xác định giá trị gia tốc đất nền thiết kế a g

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

 Động đất mạnh a g 0.08g, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn

 Động đất yếu 0.04ga g 0.08g, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ

 Động đất yếu a g 0.08g không cần thiết kế kháng chấn

 Công trình không cần thiết kế kháng chấn

- Bước 5: Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép

Hệ khung hoặc hệ khung tương đương (hỗn hợp khung – vách), có thể xác định gần đúng như sau (cấp dẻo trung bình)

 q  3 6 - nhà nhiều tầng, khung một nhịp

 q  3 9 - nhà nhiều tầng, khung nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp tương đương khung

 Công trình có hệ số ứng xử của công trình là q  3 9

- Bước 6: Xây dựng phố thiết kế Đối với các thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ thiết kế Sd(T) được xác định bằng các biểu thức sau: n

- T là chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;

- a g là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (a g = l.a gR);

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

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

- T D là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng;

- q là hệ số ứng xử;

-  là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang,  = 0,2

Bảng 2.10 Bảng tra các hệ số theo phương ngang

2.4.2 Áp dụng lý thuyết vào tính toán :

- Sau khi gán tải và khai báo massource ta có chu kỳ của các mode như sau:

Bảng 2.11 Bảng chu kỳ dao động khi xét đến động đất

Mode Chu kỳ Tần số

- Công trình có đất nền thuộc loại C nên có các hệ số theo phương ngang lần lượt là:

- Công trình nằm ở quận 5 nên gia tốc nền tham chiếu là : a gR /g = 0.0774 n

 Gia tốc quy chuẩn là: agR = 0.0774 × 9.81 = 0.7593

- Công trình có tổng cộng 20 tầng (1 tầng hầm), hệ số tầm quan trọng   l 1.25

- Lấy chu kỳ dao động là T = 0s Công thức tính phổ phản ứng tương ứng với chu kỳ T = 0s

- Lấy chu kỳ dao động là T = 0.3s Công thức tính phổ phản ứng tương ứng với chu kỳ T = 0.3s

- Lấy chu kỳ dao động là T = 1s Công thức tính phổ phản ứng tương ứng với chu kỳ T = 1s

- Lấy chu kỳ dao động là T = 2.1s Công thức tính phổ phản ứng tương ứng với chu kỳ T = 2.1s

Bảng 2.12 Bảng tổng hợp phổ phản ứng ứng với từng chu kỳ

THIẾT KẾ SÀN

Số liệu tính toán

- Thép AI    10  : R s  R sc  225 MPa   , R sw  175 MPa  

- Thép AIII    10  : R s  R sc  365 MPa   , R sw  290 MPa  

3.1.2 Kích thước sơ bộ a Chiều dày sơ bộ sàn ˗ Đặt h s là chiều dày của bản sàn phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bản sàn và đặc trưng làm việc của bản sàn, ngoài ra h s h min ˗ Theo TCVN 5574:2012 (điều 8.2.2) quy định:

+ hmin 50 mm  đối với sàn nhà ở và công trình công cộng ˗ Để thuận tiện cho việc chọn sơ bộ chiều cao sàn dựa vào công thức kinh nghiệm sau:

 Xét tỉ số hai cạnh của ô bản: 2

 Vậy ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương: m = (40 : 50)

 L1 tính theo chiều dài cạnh ngắn , L 2 tính theo chiều dài cạnh dài

- Đối với công trình này có nhịp > 6m (ô bản có phương cạnh ngắn lớn nhất

L 8 m ; L 8 m ), nhịp lớn nên nội lực trong ô bản lớn, chiều dày bản tăng lên, độ võng của bản cũng tăng, đồng thời trong quá trình sử dụng thì bản sẽ bị rung Để khắc phục nhược điểm này nên bố trí thêm các dầm ngang và dầm dọc thẳng góc nhau, để chia các ô bản thành nhiều ô nhỏ (hệ dầm trực giao)

 Chọn hb = 180mm b Kích thước sơ bộ dầm

- Chọn tiết diện dầm cho tất cả các tầng giống nhau, sơ bộ kích thước dầm theo các công thức:

- Tuy nhiên để đủ chiều cao thông thủy cho các tầng điển hình chọn dầm chính có tiết diện

600 300 mm c Kích thước sơ bộ cột

- Xác định kích thước sơ bộ cột dựa vào công thức: c b

N q S kN là lực nén sơ bộ tác dụng lên cột q là tải trọng tiêu chuẩn sàn bao gồm trọng lượng sàn, dầm, tường trên sàn

Slà diện truyền tải của cột

Rb 14.5 MPa ứng với bê tông B25 k1.3 1.5 là hệ số kể đến ảnh hưởng của tác động ngang, khi kể đến tải động đất lấy k1.5

Bảng 3.1 Sơ bộ tiết diện cột

Trục Tầng Diện tích truyền tải Số tầng

Tải trọng Lực P R b DT Cột

DT (m²) kN/m² kN kN/cm² cm2

Bảng 3.2 Chọn sơ bộ kích thước cột

X Y Từ Đến cm2 Cx (cm) Cy (cm)

13 S.THƯỢNG 2793.10 50 60 d Kích thước sơ bộ vách

- Vách cột có bề dày 300mm

3.1.3 Nội lực sàn theo mô hình làm việc

- Mô phỏng sàn tầng điển hình bằng phần mềm SAFEv12 – phần mềm tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn a Sơ đồ kết cấu

Hình 3.1 Mô hình sàn sườn trong SAFE

- Dầm, cột là các kết cấu dạng thanh

- Sàn, vách là các cấu kiện dạng phẳng (tấm phẳng)

- Liên kết ở các đầu cột vách là các liên kết ngàm n

Trang 33 b Các trường hợp tải trọng

- Quan niệm tải trọng ngang truyền vào cột và vách cứng nên có thể xem nội lực trong sàn do tải trọng đứng gây ra Do đó, quá trình tính toán và tổ hợp nội lực, không xét tới tác động của tải ngang

Bảng 3.3 Các loại tải trọng Ý nghĩa tải trọng Tên tải trọng Dạng

Tĩnh tải bản thân TTBT Dead

Tĩnh tải cấu tạo TTCT Dead

Tải tường xây TTTX Dead

Hoạt tải < 2kN/m 2 HT1 Live Hoạt tải > 2kN/m 2 HT2 Live

Hình 3.2 Tĩnh tải tường xây n

Hình 3.3 Tĩnh tải cấu tạo n

- Giá trị nội lực được dùng để tính toán là tổ hợp BAO theo phương X và phương Y

- Tiến hành chia các dải bản để truy xuất nội lực tính toán cho sàn

- Có 2 loại dải bản : dải dọc nhà – B Strip và dải ngang nhà – A Strip

- Bề rộng dải : lấy dải 1m cho Middle Strip và Column Strip

- Nội lực xuất theo dải bản và lấy giá trị theo Combo1

- Giá trị thép tính toán theo Momen sẽ được bố trí cho toán bộ dải bản có bề rộng Bstrips.

Giá trị Momen nguy hiểm nhất tại các gối, trong các nhịp theo phương X, Y lấy theo biểu đồ bao (kN.m)

Hình 3.6 Chia dãy Strip theo 2 phương X – A và Y – B d Nội lực: n

Hình 3.7 Biểu đồ Moment theo phương X

Hình 3.8 Biểu đồ Moment theo phương Y n

Hình 3.9 Giá trị chuyển vị sàn từ SAFE n

 Thỏa độ võng cho phép

- Dựa vào bảng giá trị nội lực xuất ra từ chương tình SAFEv12, chọn các giá trị momen nguy hiểm ứng với các vị trí trên từng ô bản để tính thép sàn

Bảng 3.4 Tổng hợp giá trị Moment Ô sàn Bề rộng dải (m) M(kN.m)

- Cốt thép sàn được tính theo các công thức trong TCVN 356:2005 cho cấu kiện chịu uốn đặt cốt thép đơn như sau: b s 0 s

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép s max min

- Kết quả tính thép được trình bày trong bảng sau: n

(kN.m) b (mm) h (mm) a (mm) h 0 (mm) α m ξ A s

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Tổng quan

- Công trình có hệ thống giao thông theo phương đứng gồm thang máy và các thang bộ, chủ yếu phục vụ cho các căn hộ

- Có 3 thang máy và 2 thang bộ chính chủ yếu phục vụ giao thông

- Đặc điểm cần lưu ý là công trình có các tầng có chiều cao thay đồi, dẫn đến chiều cao, chiều dài cầu thang cũng không giống nhau

- Để đảm bảo độ dốc cầu thang không thay đổi, chọn chiều cao bậc thang không đổi (bề rộng bậc cũng xem như không đổi ), khi đó số bậc thang ở các tầng sẽ không giống nhau, dẫn đến chiều dài vế thang trên mặt bằng cũng không giống nhau.

Phân tích kết cấu

Thiết kế cầu thang theo những yêu cầu sau :

- Phân tích sự làm việc, chọn mô hình tính ( sơ đồ kết cấu )

- Tính toán và bố trí cốt thép cho bản thang

4.2.2 Lựa chọn cầu thang thiết kế

- Thiết kế cầu thang bộ trung tâm của công trình Cầu thang thiết kế là cầu thang bộ tầng 16 là tầng điển hình có chiều cao tầng Ht = 3.5m

- Loại cầu thang là dạng chữ U có 2 vế, kết cấu bản phẳng, có chiếu nghỉ ở cao độ giữa mỗi tầng Bản thang liên kết 2 đầu : một đầu gối lên dầm chiếu tới, một đầu liên kết với dầm chiếu nghỉ n

Hình 4.1 Mặt bằng cầu thang bộ

4.2.3 Lựa chọn kích thước tiết diện a Kích thước trên mặt bằng – mặt đứng

- Cầu thang có các kích thước chính như sau :

 Cao độ chiếu nghỉ : 1.700m tính từ mặt sàn tầng dưới

 Chiều dài trên mặt bằng từ tim dầm chiếu tới đến tim dầm chiếu nghỉ: 5.55 (m) b Kích thước cấu kiện

- Bậc thang bằng gạch xây và hoàn thiện bởi nhiều lớp cấu tạo Chọn chiều cao bậc hb (150-180mm) và bề rộng bậc bb ( 240 ÷ 300 )

- Theo tương quan 2hb+bb = 600 – 650 (mm) Trong đó hb có thể lấy lẻ đến 1mm, bb: 240 - 300mm, bb nên lấy chẵn 10mm Nếu cần thiết ưu tiên chọn số bậc lẻ ( 4n+1 ) Từ đó tính ra độ dốc cầu thang

- Chiều cao bậc : chọn hb = 170 mm

- Bề rộng bậc : chọn bb= 260 mm

- Bản làm việc như 1 bản loại dầm gãy khúc gồm bản thang nằm nghiêng và bản chiếu nghỉ

- Chiều dày bản chọn sơ bộ như với bản loại dầm : chọn δt = 150 (mm) n

- Dầm chiếu tới được đổ toàn khối với sàn tầng và liên kết dầm sàn Thép được neo từ sàn xuyên qua dầm sàn đến bản chiếu tới xem như liên kết khớp Chiếu nghỉ liên kết với dầm chiếu nghỉ ở giữa tầng, xem như là liên kết khớp Ta chọn sơ đồ tính gồm 2 liên kết khớp khớp.

Tính toán nội lực

- Bản thang gồm vế trên và vế dưới Vế dưới làm việc như 1 dầm có đầu dưới liên kết với dầm chiếu tới và đầu trên liên kết với dầm chiếu nghỉ Về sơ đồ làm việc và nội lực, 2 vế làm việc như nhau, ta tính toán cho vế dưới và lấy tương tự cho vế trên

- Có nhiều quan niệm về sơ đồ tính toán bản thang Dựa trên các yếu tố về thi công cũng như kết cấu, trong đồ án sinh viên thực hiện tính toán với các quan niệm sau: Liên kết bản thang vào dầm chiếu tới có thể xem là liên kết khớp Ðồng thời, chiều dày sàn và bản thang là 150mm, lớn hơn 1/3 chiều cao dầm (300mm)

Bảng 4.1 Cấu tạo bản chiếu nghỉ, chiếu tới

Tải trọng Các lớp cấu tạo sàn Trọng lượng riêng

Hệ số vượt tải n g tt (kN/m 2 )

Tổng tĩnh tải tác dụng lên chiếu nghỉ và chiếu tới 5.184

Tải trọng tác dụng lên bản thang nằm nghiêng:

- Lớp gạch lót:  b b  i td1 b l h cos (0.26 0.17) 0.01 0.837 l 0.26 0.014m

- Lớp vữa lót:  b b  i td 2 b l h cos (0.26 0.17) 0.02 0.837 l 0.26 0.0171m

- Lớp bậc thang: td3 h cos b 0.17 0.837

Bảng 4.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản thang nghiêng

STT Các lớp cấu tạo sàn Trọng lượng riêng

Hệ số vượt tải n g tt (kN/m 2 )

Tổng tĩnh tải tác dụng lên chiếu nghiêng 10.483 Tổng tĩnh tải tác dụng lên chiếu nghiêng có kể đến lan can: 0.27 10.753

- Đối với bản chiếu nghỉ: p n ptc1m 1.2 3 1 3.6 kN/m   

- Đối với bản thang nghiêng: p n ptc1m Cos  1.2 3 1 0.837   3.0132 kN/m

Bảng 4.3 Tổng hợp tải trọng tính toán

STT Loại bản Tĩnh tải tt g tt (kN/m)

Hoạt tải tt p tt (kN/m)

Tổng tải tt q tt (kN/m)

Sơ đồ tính

2.35 3 h 170   => Chọn sơ đồ tính là hai đầu khớp n

Nội lực

- Chiều dài tính toán đoạn dầm nghiêng chiếu xuống phương ngang : L = 2600 (mm)

- Chiều dài tính toán đoạn chiếu nghỉ : Ln = 1500 (mm)

- Chiều dài tính toán đoạn chiếu tới: Lt = 1450 (mm)

Hình 4.3 Sơ đồ tính của bản thang vế dưới

Hình 4.4 Biểu đồ Moment (kN.m) n

Hình 4.5 Biểu đồ lực cắt (kN/m)

Hình 4.6 Phản lực gối tựa (kN)

Bố trí thép

- Bê tông : B25, Rb = 14.5 (MPa), Rbt = 1.05 ( MPa)

- Thép AIII : Rs= Rsc = 365 ( MPa), γb2 =1 →ξR = 0.563,  R 0.405

- Tính cốt thép cho dải bản có kích thước : hb = 15 (cm), bb = 100 (cm)

- S15 > 10 (cm), lớp bê tông bảo vệ tối thiểu = 1.5cm Chọn a = 2 (cm)

Bảng 4.4 Tính toán cốt thép bản thang

 Diện tích thép yêu cầu: b b 0 s s

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép không được quá nhiều để tránh phá hoại giòn, cũng không được quá ít:  min  max

  min Theo TCVN 356-2005 có  min = 0.05%, thường lấy  min = 0.1%

- Vậy cấu kiện thỏa điều kiện về hàm lượng

- Bê tông : B25, Rb = 14.5 (MPa), Rbt = 1.05 ( MPa)

- Thép AIII: Rs = Rsc = 365 ( MPa), γb2 =1 →ξR = 0.563,  R 0.405

- Tính cốt thép cho dầm có kích thước : hd = 40 (cm), bd = 20 (cm)

- Tải trọng do bản thang truyền vào: q1 = RA = 34.43 kN

- Tải trọng do tường truyền vào: q2 = 1.2× 0.2× 2.7× 18 = 11.664 kN/m

- Tải trọng bản thân: q3 = 0.25× 0.2× 25× 1.1 = 1.375 kN/m

- Tổng tải trọng tác dụng: q = 34.43 + 11.664 + 1.375 = 47.469 kN/m

Bảng 4.5 Tính toán cốt thép dầm

(kN.m) b (mm) h (mm) a (mm) ho (mm) α m ξ As

 Diện tích thép yêu cầu: b b 0 s s

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép không được quá nhiều để tránh phá hoại giòn, cũng không được quá ít:  min  max

  min :Theo TCVN 356-2005 có  min 0.05%

- Vậy cấu kiện thỏa điều kiện về hàm lượng cốt thép n

THIẾT KẾ KHUNG

Nội lực khung 2 trục từ ETABS

Hình 5.1 Biểu đồ moment dầm cột khung trục C n

Hình 5.2 Biểu đồ lực cắt dầm cột khung trục C n

Hình 5.3 Biểu đồ moment dầm cột khung trục 2 n

Hình 5.4 Biểu đồ lực cắt dầm cột khung trục 2

Tính toán thiết kế cột

5.2.1 Tổ hợp nội lực thiết kế cột:

- Gồm 21 combo từ COMB1 đến COMB21 như đã khai báo ở bảng 2.8

- Lựa chọn tổ hợp tính thép cột bằng cách chọn ra tổ hợp nội lực có As max

Bảng 5.1 Ví dụ tính toán thép cột C13 tầng 16

M x C x C y l A s μ kN kNm kNm mm mm m mm 2 %

- Lựa chọn tổ hợp nội lực có As lớn nhất và đem đi tính toán bố trí cốt thép

Bảng 5.2 Kết quả chọn thép cột C13 tầng 16

STORY Cột C x C y l A s μ Chọn thép A sc mm mm m mm 2 % SL ỉ cm 2

5.2.2 Lý thuyết tính toán thiết kế cột: ˗ 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

0.5C / C 2cốt 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 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong 2 mô hình tính toán theo phương X hoặc phương Y

Bảng 5.3 Điều kiện và ký hiệ tính toán theo mô hình phương X và Y

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

Hình 5.5 Minh họa các ký hiệu

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

Bảng 5.4 Hệ số chuyển đổi m 0 x 1 < h 0 x 1 ≥ h 0

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

- Theo TCXDVN356:2005 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: e e 0 h a

 Với kết cấu tĩnh định: e 0 e 1 e a

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

- Độ lệch tâm tính toán:

 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 25mm phải nối hàn, các trường hợp khác được nối buộc: l noi 1.3l an

Bắt buộc phải nối hàn: noi an l 1.3l k f k 5÷10

Cốt thép cột ở đỉnh Phải bẻ gập và neo vào dầm với chiều dài l an

Phải bẻ gập và neo vào dầm với chiều dài l an ở đầu cốt thép cần làm neo gập với chiều dài 10 

Bảng 5.10 Quy định về cốt đai cột Cốt đai trong cột Kết cấu thông thường Có xét tới động đất Đường kính cốt đai 0.25 doc m ax và 6mm 0.25 doc m ax và 8mm Động đất mạnh 10mm Vùng nút khung đoạn  l 1 cốt đai phải bố trí liên tục, đai kín với khoảng cách cốt đai

 và 100mm 6 doc min và 100mm n

Vùng cốt đai tăng cường, cốt đai phải bố trí liên tục, đai kín với khoảng cách các cốt đai

 và 100mm động đất mạnh

 và 150mm động đất trung bình

Vùng cốt đai không tăng cường, khoảng cách các cốt đai

 cốt đai vùng tăng cường và 12 doc (hàm lượng 3%; 10  doc và

Chỗ nối cốt thép dọc cột, khoảng cách các cốt đai

 và 100mmkhi cốt dọc chịu kéo;

 và 200mm khi cốt dọc chịu nén

 và 100mmkhi cốt dọc chịu kéo;

 và 200mm khi cốt dọc chịu nén

- Vùng tới hạn trong cột: là vùng có khả năng xuất hiện khớp dẻo nhất, sự phá hoại thường bắt đầu từ vùng này Trong vùng tới hạn cần có những cấu tạo đặc biệt để đảm bảo độ dẻo cần thiết và khả năng phân tán năng lượng

- Những vùng sau đây gọi là vùng tới hạn:

 Đoạn từ đầu mút cột tiếp giáp với nút khung có chiều dài bằng l1

 Chân cột giáp với móng có chiều dài 1

 4 chiều cao thông thủy của cột

- Cốt đai: trong đoạn cột dùng cốt đai rời thì hai đầu phải uốn móc một góc 135 0 và chiều dài đoạn thẳng neo  w (đường kính cốt đai), cách một cốt dọc có một cốt đai n

Hình 5.6 Quy định cách thức bố trí cốt thép trong cột n

Hình 5.7 Cấu tạo cốt đai trong cột chịu tải động đất

Hình 5.8 Một số dạng bố trí cốt đai trong cột

Tính toán hệ dầm tầng điển hình

5.3.1 Tính toán thiết kế dầm sàn điển hình:

- Giả thiết a = 5 cm  ho = h – a, áp dụng công thức tính toán: b o m 2 m s b o s

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

 àmin: tỷ lệ cốt thộp tối thiểu, thường lấy: àmin = 0.05%

 àmax: tỷ lệ cốt thộp tối đa, thường lấy: b max R R s s sc,u

Bảng 5.11 Bảng thống kê cốt thép dầm

Story Beam M 3 b h a As μ% Chọn thép A sc Tên

Tiết diện cm cm cm cm 2 cm 2

5.3.2 Cốt thép trong dầm khi chịu động đất:

- Cốt đai trong dầm được tính toán và cấu tạo cần kết hợp với các điều kiện chống động đất:

 Trong đoạn l1 khoảng cách giữa các cốt dai: smin s ;0.25h ;8 ;150mm tt d  

 Trong đoạn l2 khoảng cách giữa các cốt dai: smin 5h ;12 ;300mm d  

- Đường kính cốt thép dọc không nhỏ hơn 14mm    14mm 

- Độ dài của cốt thộp chịu moment õm tớnh từ mộp cột khụng nhỏ hơn ẳ nhịp dầm thụng thủy Cốt thép ở phía dưới dầm neo vào cột không ít hơn 2 thanh, và độ dài neo thẳng, cần uốn gập 90 0 lờn phớa trờn thỡ đoạn nằm ngang của phần neo phải khụng nhỏ hơn 10ỉ

- Phần cốt thép dọc của dầm được uốn cong để neo vào nút luôn luôn phải ở phía trong các thanh cốt đai kín tương ứng của cột

- Ít nhất phải bố trớ hai thanh cú bỏm dớnh tốt với ỉ = 14 mm ở cả phần mặt trờn và đỏy dầm liên tục dọc suốt toàn bộ chiều dài dầm

- Ít nhất l/4 diện tích tiết diện cốt thép lớn nhất phía trên tại các gối phải chạy dọc suốt chiều dài dầm

- Các thanh cốt thép ở phía trên hoặc đáy dầm kéo qua các nút trong phải được cắt ở một khoảng không nhỏ hơn lcr trong các cấu kiện quy tụ vào nút đó ( chiều dài vừng tới hạn của từng cấu kiện đó) tính từ bề mặt của nút.

Tính toán thiết kế vách cứng khung

- Giống với tổ hợp nội lực cột đem đi tính toán, và cách thức trình bày chọn tổ hợp nội lực có As lớn nhất cũng như cột

- Sử dụng phương pháp vùng biên chịu moment

- Phương pháp này quan niệm rằng toàn bộ moment trong vách sẽ do vùng biên ở hai bên vách chịu Lực dọc sẽ được phân bố trên toàn bộ mặt cắt tiết diện cột Do đó cốt thép chịu lực sẽ được bố trí tập trung ở hai bên vùng biên của vách Còn ở vừng giữa vách sẽ được bố trí cốt thép theo cấu tạo (nếu như bê tông vùng giữa vách đã đủ khả năng chịu lực nén)

- Cốt thép ở hai bên vùng biên của vách được tính toán như cấu kiện chịu kéo hoặc nén đúng tâm với các giả thiết sau:

 ứng lực kéo chỉ do cốt thép chịu n

 ứng lực nén sẽ do cả phần bê tông và cốt thép chịu

Hình 5.10 Mặt cắt và mặt đứng của vách

- các bước tính toán thiết kế cốt thép vách được tiến hành như sau:

Bước 1: Giả thiết chiều dài của vùng biên chịu moment B l = B r = T p

- Diện tích vùng biên trái: A left B l T p

- Diện tích vùng biên phải: A right B r T p

- Diện tích vùng giữa vách: A mid B m T p

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

: Diện tích vùng biên trái : Diện tích vùng biên phải : Diện tích vùng giữa vách : Diện tích của toàn vách n

Bước 3: Tính diện tích của cốt thép chịu kéo hoặc nén theo công thức:

- Diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu nén đúng tâm: nen b b st sc b

Nếu 28 Nếu 28 thì chọn 1 thì giá trị  được xác định theo công thức:

- Diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu kéo đúng tâm: st keo s

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

- Nếu hàm lượng của cốt thép chịu kéo hoặc chịu nén không thỏa thì sẽ tiến hành tăng bề rộng B l hoặc B r hoặc tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể Giá trị của mỗi bước tăng bề rộng là T p /2 Bề rộng vùng biên tối đa là L p /2 Nếu B l hoặc B r tăng đến L p /2 mà không thỏa mãn hàm lượng cho phép của cấu kiện chịu kéo hoặc nén thì phải tiến hành tăng bề dày T p của vách

- Điều kiện hàm lượng cốt thép: t % A st 100%

Bước 5: Kiểm tra khả năng chịu nén của phần tường giữa của vách:

- Nếu phần tường giữa của vách đã đủ khả năng chịu lực thì tiến hành đặt cốt thép theo cấu tạo Nếu phần giữa của vách không đủ khả năng chịu lực thì tiến hành tính toán cốt thép như cấu kiện chịu nén đúng tâm

5.4.3 Kết quả tính toán thép vách: n

Bảng 5.12 Bảng thống kê thép vách P1

(cm²) bố trí thép biên μ left

Bố trí thép giữa μ mid

TANG 15 P1 COMB2 -620.655 3.5 350 20 40 2.78 4ỉ22 0.35 270 -200.35 Cấu tạo -3.71 TANG 14 P1 COMB2 -740.316 3.5 350 20 40 2.89 4ỉ22 0.36 270 -192.25 Cấu tạo -3.56 TANG 13 P1 COMB2 -779.473 3.5 350 20 40 2.33 4ỉ22 0.29 270 -184.53 Cấu tạo -3.42 TANG 12 P1 COMB2 -768.817 3.5 350 20 40 1.61 4ỉ22 0.2 270 -179.16 Cấu tạo -3.32 TANG 11 P1 COMB2 -859.558 3.5 350 20 40 1.68 4ỉ22 0.21 270 -172.98 Cấu tạo -3.2 TANG 10 P1 COMB2 -877.534 3.5 350 20 40 1.08 4ỉ22 0.13 270 -166.45 Cấu tạo -3.08 TANG 9 P1 COMB2 -860.608 3.5 350 20 40 0.21 4ỉ22 0.03 270 -160.36 Cấu tạo -2.97 TANG 8 P1 COMB6 -754.521 3.5 350 20 40 -12.91 4ỉ22 -1.61 270 -144 Cấu tạo -2.67 TANG 7 P1 COMB6 -697.431 3.5 350 20 40 -12.95 4ỉ22 -1.62 270 -139.95 Cấu tạo -2.59 TANG 6 P1 COMB7 -122.582 3.5 350 20 40 -12.76 4ỉ22 -1.6 270 -95.37 Cấu tạo -1.77 TANG 5 P1 COMB7 -369.1 3.5 350 20 40 -8.27 4ỉ22 -1.03 270 -83.64 Cấu tạo -1.55 TANG 4 P1 COMB7 -688.089 3.5 350 20 40 -2.98 4ỉ22 -0.37 270 -71.93 Cấu tạo -1.33 TANG 3 P1 COMB3 -1236.639 3.5 350 20 40 3.27 4ỉ22 0.41 270 -71.11 Cấu tạo -1.32 TANG 2 P1 COMB3 -1783.47 3.5 350 20 40 10.7 4ỉ22 1.34 270 -62.14 Cấu tạo -1.15

LUNG P1 COMB3 -3054.938 2.6 350 20 40 22.86 8ỉ22 2.86 270 -57.25 Cấu tạo -1.06 TRET P1 COMB3 -3857.585 2.9 350 20 80 34.21 10ỉ22 2.14 190 -29.47 Cấu tạo -0.78

TANG 15 P4 COMB2 -224.792 3.5 220 20 40 -24.23 4ỉ22 -3.03 140 -99.92 Cấu tạo -3.57 TANG 14 P4 COMB2 -258.63 3.5 220 20 40 -22.04 4ỉ22 -2.75 140 -94.54 Cấu tạo -3.38 TANG 13 P4 COMB2 -265.644 3.5 220 20 40 -20.44 4ỉ22 -2.56 140 -89.42 Cấu tạo -3.19 TANG 12 P4 COMB8 -76.218 3.5 220 20 40 -20.56 4ỉ22 -2.57 140 -77.08 Cấu tạo -2.75 TANG 11 P4 COMB6 -222.931 3.5 220 20 40 -19.01 4ỉ22 -2.38 140 -81.53 Cấu tạo -2.91 TANG 10 P4 COMB6 -238.99 3.5 220 20 40 -17.24 4ỉ22 -2.16 140 -76.43 Cấu tạo -2.73 TANG 9 P4 COMB6 -242.055 3.5 220 20 40 -15.78 4ỉ22 -1.97 140 -71.53 Cấu tạo -2.55 TANG 8 P4 COMB6 -231.088 3.5 220 20 40 -14.63 4ỉ22 -1.83 140 -66.77 Cấu tạo -2.38 TANG 7 P4 COMB6 123.351 3.5 220 20 40 -13.93 4ỉ22 -1.74 140 -57.04 Cấu tạo -2.04 TANG 6 P4 COMB6 200.316 3.5 220 20 40 -11.1 4ỉ22 -1.39 140 -52.32 Cấu tạo -1.87 TANG 5 P4 COMB6 290.952 3.5 220 20 40 -8.11 4ỉ22 -1.01 140 -47.95 Cấu tạo -1.71 TANG 4 P4 COMB6 400.521 3.5 220 20 40 -4.88 4ỉ22 -0.61 140 -44.02 Cấu tạo -1.57 TANG 3 P4 COMB2 582.655 3.5 220 20 40 -1.97 4ỉ22 -0.25 140 -46.09 Cấu tạo -1.65

THUONG P2 COMB9 498.026 3.5 150 30 30.00 10.1 4ỉ22 1.12 90 -107.35 Cấu tạo -3.98 TANG 16 P2 COMB5 340.201 3.5 150 30 30.00 4.21 4ỉ22 0.47 90 -99.55 Cấu tạo -3.69

TANG 14 P2 COMB5 427.379 3.5 150 30 30.00 2.64 4ỉ22 0.29 90 -87.43 Cấu tạo -3.24 TANG 13 P2 COMB5 450.098 3.5 150 30 30.00 1.59 4ỉ22 0.18 90 -82.06 Cấu tạo -3.04 TANG 12 P2 COMB9 440.552 3.5 150 30 30.00 -13.45 4ỉ22 -1.49 90 -74.67 Cấu tạo -2.77 TANG 11 P2 COMB9 497.507 3.5 150 30 30.00 -9.69 4ỉ22 -1.08 90 -67.82 Cấu tạo -2.51 TANG 10 P2 COMB9 499.214 3.5 150 30 30.00 -7.68 4ỉ22 -0.85 90 -61.9 Cấu tạo -2.29 TANG 9 P2 COMB9 503.956 3.5 150 30 30.00 -5.61 4ỉ22 -0.62 90 -56.08 Cấu tạo -2.08 TANG 8 P2 COMB9 503.723 3.5 150 30 30.00 -3.76 4ỉ22 -0.42 90 -50.52 Cấu tạo -1.87 TANG 7 P2 COMB9 472.652 3.5 150 30 30.00 -2.87 4ỉ22 -0.32 90 -45.41 Cấu tạo -1.68 TANG 6 P2 COMB9 482.886 3.5 150 30 30.00 -0.68 4ỉ22 -0.08 90 -39.66 Cấu tạo -1.47 TANG 5 P2 COMB9 455.888 3.5 150 30 30.00 0.27 6ỉ22 0.03 90 -34.68 Cấu tạo -1.28 TANG 4 P2 COMB9 -442.595 3.5 150 30 30.00 0.85 6ỉ22 0.09 90 -31.92 Cấu tạo -1.18 TANG 3 P2 COMB9 -500.223 3.5 150 30 30.00 3.4 6ỉ22 0.38 90 -28.77 Cấu tạo -1.07 TANG 2 P2 COMB9 -568.784 3.5 150 30 30.00 6.01 6ỉ22 0.67 90 -26.28 Cấu tạo -0.97 TANG 1 P2 COMB9 -565.551 3.5 150 30 30.00 6.87 6ỉ22 0.76 90 -23.43 Cấu tạo -0.87 LUNG P2 COMB9 -652.948 2.6 150 30 30.00 7.83 6ỉ22 0.87 90 -25.33 Cấu tạo -0.94

TANG 15 P3 COMB4 -374.508 3.5 150 30 30.00 3.4 4ỉ22 0.38 90 -94.12 Cấu tạo -3.49 TANG 14 P3 COMB4 -396.142 3.5 150 30 30.00 2.22 4ỉ22 0.25 90 -88.43 Cấu tạo -3.28 TANG 13 P3 COMB4 -424.502 3.5 150 30 30.00 1.35 4ỉ22 0.15 90 -83.24 Cấu tạo -3.08 TANG 12 P3 COMB8 -401.571 3.5 150 30 30 -15.08 4ỉ22 -1.68 90 -76.5 Cấu tạo -2.83 TANG 11 P3 COMB8 -452.455 3.5 150 30 30.00 -11.63 4ỉ22 -1.29 90 -70.12 Cấu tạo -2.6 TANG 10 P3 COMB8 -458.523 3.5 150 30 30.00 -9.59 4ỉ22 -1.07 90 -64.48 Cấu tạo -2.39 TANG 9 P3 COMB8 -466.032 3.5 150 30 30.00 -7.54 4ỉ22 -0.84 90 -58.92 Cấu tạo -2.18 TANG 8 P3 COMB8 -469.477 3.5 150 30 30.00 -5.69 4ỉ22 -0.63 90 -53.62 Cấu tạo -1.99 TANG 7 P3 COMB8 -438.378 3.5 150 30 30 -4.89 4ỉ22 -0.54 90 -48.81 Cấu tạo -1.81 TANG 6 P3 COMB8 -447.934 3.5 150 30 30.00 -2.82 4ỉ22 -0.31 90 -43.34 Cấu tạo -1.61 TANG 5 P3 COMB8 -424.493 3.5 150 30 30.00 -1.82 4ỉ22 -0.2 90 -38.53 Cấu tạo -1.43 TANG 4 P3 COMB8 414.457 3.5 150 30 30.00 -1.1 4ỉ22 -0.12 90 -35.57 Cấu tạo -1.32

THIẾT KẾ MÓNG KHUNG

Số liệu địa chất

Hình 6.1 Mặt cắt địa chất n

- Lớp đất 6 chưa kết thúc trong phạm vị hố khoang Mực nước ngầm xuất hiện trong hố khoan cách mặt đất tự nhiên 4.5m

- Ta xác định dung trọng đẩy nổi theo các công thức sau:

 Trọng lượng riêng đất bão hòa  

 Dung trọng đẩy nổi  dn   bh   w  T / m 3 

Bảng 6.1 Bảng tính dung trọng đẩy nổi

6.1.2 Các chỉ tiêu cơ lý:

Bảng 6.2 Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Cát hạt trung lẫn sạn

- Trong thực tế tính toán móng nào lấy số liệu địa chất của hố khoan gần móng đó,nhưng trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, để đơn giản trong tính toán sinh viên xin lấy số liệu địa chất của hố khoan số 2 (HK2) để tính toán móng cho công trình, gồm các lớp đất có chiều dày như sau:

Bảng 6.3 Bảng chiều dày các lớp đất của HK2

Lớp Tên đất Chiều dày (m)

6 Cát hạt trung lẫn sạn > 50

Thông số vật liệu

Bảng 6.4 Bảng thống số vật liệu để thiết kế móng

Lựa chọn phương án móng

- Lớp đất 1 là lớp đất san lấp có chiều dày 0.3m Mặt đất san lấp có cao độ quy ước là -0.3m

- Lớp đất 2, 3 và 4 là các lớp đất yếu có chiều dày không lớn nên phương án móng nông cho nhà cao tầng là phương án móng không khả thi và sẽ không được xét tới Phương án móng phù hợp với công trình là làm móng cọc cụ thể là móng cọc đài thấp Cao độ quy ước của mặt đất thứ 2 là -0.6m, của lớp đất 3 là -6.6m và của lớp 4 là -8.8m Chiều dài của lớp đất 2,

3 và 4 lần lượt là 6m, 2.2m và 2.6m

- Lớp đất 5 là lớp cát pha trạng thái dẻo, có chiều dày lớn (12.9m), là lớp rất khá tốt với cao độ không quá sâu, mặt lớp đất có cao độ quy ước là -11.4m Lớp đất này có thể làm nền cho công trình

- Lớp đất 6 là lớp đất cát trung lẫn sỏi sạn trạng thái chặt vừa, có chiều dày rất lớn, chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan, là lớp đất tốt có thể làm nền cho công trình Với mặt lớp đất có cao độ quy ước là -24.3m Do đó, ta chọn đặt mũi cọc vào lớp đất 6

- Phương án cọc Barret có khả năng chịu lực rất tốt, nhưng thực tế có rất ít đơn vị thi công được cọc Barret, công nghệ thi công phức tạo, không phù hợp với các công trình có tải trọng không lớn lắm Phương án cọc khoan nhồi là phương án được xem xét lựa chọn.

Thiết kế móng cọc khoan nhồi

6.4.1 Chọn chiều sâu chôn móng và chiều dày đài cho cột:

- Chọn chiều sâu chôn móng Hm phải thỏa mãn điều kiện chịu tải ngang và áp lực bị động của đất

- Chọn sơ bộ chiều cao đài: đối với móng dưới vị trí các cột chọn là hd = 2m, đối với móng dưới vị trí lõi thang chọn hd = 3m

6.4.2 Chọn loại cọc và chiều sâu đặt mũi cọc:

- Chọn tiết diện cọc khoan nhồi có đường kính d = 1000 mm; chiều dài L = 50m cho cột và chiều dài L = 55m

 Chiều dài đầu cọc đập vỡ 1m và 0.2m ngàm vào đài

- Chiều sâu đặt mũi cọc được cắm vào lớp đất thứ 6 (thành phần chủ yếu của lớp đất là cát hạt trung lẫn sạn, bề dày lớp là >40m)

- Đài cao 2m, lớp bê tông ló 0.1m Vậy đáy đài cho cột và cho vách lần lượt cách đáy hầm: 2.1m (trong đó 0.2 là bề dày sàn tầng hầm) và 4.3m (trong đó 0.2 là bề dày sàn tầng hầm và 1m chừa khoảng không dưới đáy cho lõi thang)

- Vậy từ mặt đáy hầm tới chiều sâu mũi cọc cho cột là 49.4m; cho vách là 53.8m

6.4.3 Sức chịu tải cọc thiết kế cho cột và cột vách ở góc:

- Theo TCVN 10304 – 2014 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc

- Sức chịu tải cọc theo độ bền vật liệu:

Rb: Cường độ tính toán của bê tông

Rs: Cường độ tính toán của cốt thép

Rsc: Giới hạn chảy của cốt thép

Ab: Diện tích tiết diện cọc

As: Diện tích tiết diện cốt thép

- Chọn cọc tiết diện đường kính 1m, bê tông cấp độ bền B30 tương ứng với mac M400, cốt thép sử dụng AIII

- Hàm lượng cốt thép trong cọc chọn:

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

- Sức chịu tải cho phép của cọc đơn được tính theo TCVN 10304-2014:

  : Là hệ số làm việc của cọc trong đất cq 1

  : Là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc cf 0.8

  : Là hệ số làm việc của đất trên thân cọc

Ab = 0.7809 m 2 : Diện tích tiết diện cọc u = 3.142 m: Là chu vi tiết diện ngang của thân cọc n

Li : Là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i Lấy Li < 2m qp : Là cường độ sức khàng cắt của đất dưới mũi cọc, tính theo công thứ

 fi : Cường độ sức kháng cắt trung bình của lớp đất thứ i lên thân cọc đóng hoặc ép Tra bảng 3 TCVN 10304-2014

Tên đất L i (m) Z i (m) I L f i (kN/m 2 )  cf    cf f i L i

6 Cát hạt trung lẫn sỏi sạn

- Sức chịu tải giới hạn của cọc ở cột:

- Sức chịu tải giới hạn cho cọc ở vách:

6.4.5 Sức chịu tải cọc ở cột theo cường độ đất nền:

- Sức chịu tải cực hạn của cọc: c,u p s eq1 b b eq2 i i

- Cường độ sức kháng của đất rời: Tra bảng G.1: Z L 8; k0.5; N ' q 60, với ZL/d = 8

 q '  ,p : Là áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc (có trị số bằng ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc) n

 fi: Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất rời thứ i lên thân cọc: i u ,i f   c : Cho đất dính

: Là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm của lớp đất dính, tra

Biểu đồ xác định hệ số  (Hình G.1 – TCVN 10304-

2012) cu,i: Là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính thứ “i”, cu,i = 6.25  Ni

Trên đoạn cọc có độ sâu bé hơn ZL = 20d = 20m, f i k  v,z

Trên đoạn cọc có độ sâu bằng và lớn hơn ZL = 20d = 20m, f i k  v,zL

Bảng 6.7 Bảng tính sức chịu tải do ma sát quanh cọc ở cột

- Sức chịu tải giới hạn của cọc ở cột:

Bảng 6.8 Bảng tính sức chịu tải do ma sát quanh cọc ở vách n

6 Cát hạt trung lẫn sỏi sạn 2 54.7 0.5 464.85 60.375 120.75

- Sức chịu tải giới hạn của cọc ở vách:

6.4.6 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT:

- Sức chịu tải cọc theo công thức Viện kiến trúc Nhật Bản:

  qb: Là cường độ sức kháng cắt của lớp đất dưới mũi cọc, đối với cọc khoan nhồi và nằm trong đất rời

2 b p q 150 N 150 30= 4500 (kN/m ) Đối với đất dính: c,i p L u,i f   f c u,i c,i c 6.25N

p và f L tra biểu đồ hình G.2 TCVN 10304 Đối với đất rời: fs,i s,i s,i f 10 N

Bảng 6.9 Bảng tính sức chịu tải do ma sát của cọc ở cột

Lớp đất rời Tên đất L i (m) Z i (m) N i f i (kN/m 2 ) f i  L i

- Sức chịu tải theo tiêu chuẩn SPT của cọc ở cột:

  c,u c cq b b cf ci ci si si

Bảng 6.10 Bảng tính sức chịu tải do ma sát của cọc ở vách

Lớp đất rời Tên đất L i (m) Z i (m) N i f i (kN/m 2 ) f i  L i (kN/m)

- Sức chịu tải theo tiêu chuẩn SPT của cọc ở vách:

  c,u c cq b b cf ci ci si si

6.4.7 Sức chịu tải thiết kế của cọc:

- Sức chịu tải thiết của cọc lấy giá trị nhỏ nhất của các giá trị sức chịu tải cho phép tính được ở trên nhưng phải bé hơn sức chịu tải vật liệu:

 Cọc dưới vách lõi thang:

- Sức chịu tải thiết kế của cọc ở cột: c,u c,d k

 Vậy thỏa điều kiện về SCT

- Sức chịu tải thiết kế của cọc ở vách: c,u c,d k

 Vậy thỏa điều kiện về SCT

6.4.8 Các móng cần tính toán và số lượng cọc trong móng:

- Yêu cầu tính toán móng ở 2 khung trục C và trục 2

Bảng 6.11 Tổ hợp nội lực nguy hiểm

Móng ở cột Vị trí Nội lực

Móng ở vách P max M 2 tu M 3 tu V 2 tu V 3 tu

 Chiều cao đài: Hđ(cột) = 2.1 (m)

 Trọng lượng riêng của bê tông:  bt  25 kN / m  3 

- Xác định sơ bộ số lượng cọc trong từng móng:   tk

Bảng 6.12 Xác định sơ bộ số lượng cọc trong móng

Lực dọc hệ số Sơ bộ Chọn sơ bộ Chọn Trọng lượng đài

Tinh toán thiết kế móng

6.5.1 Tính toán độ cứng lò xo:

- Để có kết quả chính xác ta xuất mô hình từ ETABS sang SAFE tầng BASE Khai báo các phần tử Point Spring (SAFE) làm đại diện cho các cọc có độ cứng là k

  G L là độ lún của cọc đơn xác định theo mục

  là hệ số tương ứng cọc cứng tuyệt đối

  giống như β’ nhưng đối với trường hợp nền đồng nhất có đặc trưng G1; 1 (Cho phép kn lấy bằng 2)

  G L là độ cứng tương đối của cọc

 G1: Là đặc trưng được lấy trung bình đối với toàn bộ các lớp đất thuộc phạm vi chiều sâu hạ cọc

 G2: Được lấy trong phạm vi bằng 0.5L, từ độ sâu L đến độ sâu 1.5L kể từ đỉnh cọc với điều kiện đất dưới mũi cọc không phải là than bùn, bùn hay đất ở trạng thái chảy

 Cho phép lấy mô-đun trượt G E 0  1 n 

6.5.2 Áp dụng lý thuyết vào tính toán độ cứng lò xo k dưới vách lõi thang:

- Xác định độ cứng k1 ở cột: L coc  48.7 m ; d    1 m  

Bảng 6.13 Bảng tính độ cứng K cho móng có cọc dài 50m

- Xác định độ cứng k2 ở vách: L coc  53.7 m ; d    1 m  

Bảng 6.14 Bảng tính độ cứng K cho móng có cọc dài 55m

- Sử dụng phần mềm SAFE 12.3.2 để mô hình và kiểm tra móng n

Hình 6.2 Khai báo độ cứng K1 n

Hình 6.3 Khai báo độ cứng K2 n

Hình 6.4 Mô hình đài móng và gán độ cứng lò xo

- Chạy mô hình sau đó xuất nội lực

Hình 6.5 Hiển thị lực tác dụng lên đầu cọc với 21 tổ hợp nội lực

Bảng 6.15 Lực lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên đầu cọc

Trang 109 Đài Fz (kN) Point OutputCase

6.5.3 Tính toán ảnh hưởng của hệ số nhóm cọc trong một móng:

 s: Là khoảng cách giữa 2 tim cọc s ≥ 2.5d

 n1: Là số hàng cọc trong nhóm

 n2: Là số cọc trong một hàng

- Kiểm tra điều kiện: max tk min tk

6.5.4 Áp dụng dụng lý thuyết vào tính toán cho móng M1:

- Các móng M2, M3 tính tương tự, lập bảng tính Excel ta có:

Bảng 6.16 Bảng hệ số ảnh hưởng nhóm cọc ứng với các móng

Bảng 6.17 Bảng kiểm tra điều kiện tải trọng tác dụng

Pmax Pmin F Wd Qtk Ntt +

Qtk Nhận xét kN kN kN kN kN kN kN

Tính toán thiết kế móng

6.6.1 Tính toán khối móng quy ước của các móng cọc:

Hình 6.6 Bố trí cọc trong đài móng M1

- Kích thước khối móng quy ước:

+ Ld; Bd: Lần lượt là chiều dài và bề rộng của móng

+ tb: Là góc ma sát trung bình

+ Lc: Là chiều dài làm việc của cọc

Hình 6.9 Hình dạng khối móng quy ước

Bảng 6.18 Kích thước khối móng quy ước của các móng

Bảng 6.19 Bảng kiểm tra nội lực

Móng N tt M xcc Q xcc Mycc Q ycc n

(kN) (kNm) (kN) (kNm) (kN)

6.6.2 Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền:

- Trọng lượng cọc trong đài: Wc  n LcA bt  2 48.7 0.7809 25 1912.44 kN    

- Trọng lượng các lớp đất dưới đáy đài:

- Trọng lượng của khối móng quy ước:

- Sức chịu tải của đất nền theo TTGH II tra TCVN 9362 – 2012:

1 2 tc m II m II II tc m m

 Bm = 11.200 m : Bề rộng đáy móng quy ước

 II, γ ' II : Dung trọng trung bình của các lớp đất nằm dưới và trên đáy móng (khối móng quy ước)

 cII = 3.4 (kN/m 2 ): Giá trị lực dính của đất nằm dưới đáy móng quy ước

 Hm = Df + Lcoc = 2.1 + 48.7 = 50.8 (m): Chiều sâu đặt móng

 A, B, D: Hệ số tra bảng 14 theo góc ma sát trong II TCVN 9362 – 2012 Với

- Sức chịu tải của đất nền tại đáy khối móng quy ước: n

- Điều kiện kiểm tra: tc max tb tc min

- Lập bảng tính Excel ta được:

Bảng 6.20 Bảng tính các giá trị kiểm tra điều kiện ổn định móng M1

 Vậy móng M1 thỏa điều kiện ổn định

- Các móng M2 M3 tính tương tự, lập bảng tính Excel ta được: n

Bảng 6.21 Bảng tính các giá trị kiểm tra điều kiện ổn định móng M2 vs M3

- Kiểm tra cho móng M2 và M3:

 Vậy 2 móng M2 và M3 thỏa điều kiện ổn định.

Kiểm tra điều kiện lún

- Độ lún của móng cọc được xem như độ lún của khối móng quy ước

- Công thức tính độ lún gl i zi i

- Tra phụ lục Trị biến dạng của giới hạn nền TCVN 9362 – 2012 Sgh  8 cm 

- Chia các lớp đất nền dưới đáy khối móng quy ước thành các phân tố bằng nhau i   h 1 m

- Vị trí dừng tính lún  bt  5 gl khi E  5 MPa   , và  bt   5 gl khi E  5 MPa  

- Ứng suất gây lún do trọng lượng bản thân tại đáy khối móng quy ước:

- Ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước: tc gl tb bt

6.7.1 Kiểm tra độ lún và chọc thủng cho móng M1

- Ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước:

  tc gl tb bt 577.36 556.23 21.13 kN

Bảng 6.22 Kết quả tính lún cho móng M1

- Ta dừng lún ở lớp phân tố đầu tiên vì bt gl

- Tổng độ lún S0.1 cm Sgh8 cm 

 Thỏa độ lún cho phép

- Kiểm tra chọc thủng cho móng M1 (Đài 2 cọc) bằng phần mềm SAFE

Hình 6.10 Kiểm tra chọc thủng đài 2 cọc

- Giá trị lớn nhấn ở đài 2 cọc là 0.7098 < 1  Móng M1 thỏa điều kiện chọc thủng

- Ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước: n

  tc gl tb bt 586.99 556.23 18.08 kN

- Ta dừng lún ở lớp phân tố đầu tiên vì bt gl

- Kiểm tra chọc thủng cho móng M2 (Đài 4 cọc) bằng phần mềm SAFE

- Giá trị lớn nhấn ở đài 4 cọc là 0.6093 < 1  Móng M2 thỏa điều kiện chọc thủng

- Ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước:

  tc gl tb bt 663.65 541.63 122.02 kN

- Ta dừng lún ở lớp phân tố thứ 4 vì bt gl

- Kiểm tra chọc thủng cho móng M3 (Đài 12 cọc) bằng phần mềm SAFE n

- Giá trị xuất ra ở đài 12 cọc

Tiêu đề	Thiết Kế Chung Cư 20 Tầng (Quận 5, Tp. Hồ Chí Minh)
Tác giả	Nguyễn Đình Bính
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Văn Khoa
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	5,79 MB