44 Bảng 3.9 – Bảng tổng hợp giá trị tính toán thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình ..... Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện c
TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình
Để phát triển mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, một quốc gia cần có cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi cho cuộc sống và công việc của người dân Đối với Việt Nam, một quốc gia đang phát triển và khẳng định vị thế quốc tế, việc cải thiện an sinh và điều kiện làm việc cho người dân là rất quan trọng Trong đó, nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu cấp thiết hàng đầu.
Trước sự gia tăng nhanh chóng của dân số, nhu cầu mua đất để xây dựng nhà ở ngày càng cao, trong khi quỹ đất của Thành phố lại có hạn Điều này dẫn đến việc giá đất tăng vọt, khiến nhiều người dân không đủ khả năng sở hữu đất Giải pháp hợp lý để giải quyết vấn đề này là xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố.
Sự phát triển kinh tế của Thành phố cùng với việc thu hút đầu tư nước ngoài đã tạo ra nhiều cơ hội hứa hẹn cho việc xây dựng các cao ốc văn phòng, khách sạn và chung cư cao tầng chất lượng cao, nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng tăng của người dân.
Sự gia tăng các cao ốc trong thành phố không chỉ đáp ứng nhu cầu hạ tầng cấp bách mà còn tạo nên bộ mặt mới cho đô thị, đồng thời mở ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân.
Sự xuất hiện của các nhà cao tầng đã đóng góp tích cực vào sự phát triển của ngành xây dựng, nhờ vào việc áp dụng các kỹ thuật hiện đại và công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, cũng như việc tiếp thu các phương pháp thi công tiên tiến từ nước ngoài.
Chung cư Lapaz Tower được thiết kế và xây dựng với mục tiêu giải quyết nhu cầu sống hiện đại của người dân Đây là một khu nhà cao tầng sang trọng, đầy đủ tiện nghi và có cảnh quan đẹp, phù hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc Công trình này cam kết mang đến chất lượng cao, đáp ứng tốt nhất nhu cầu của cư dân.
1.1.2 Vị trí và đặc điểm công trình
1.1.2.1 Vị trí công trình Địa chỉ: 38 Nguyễn Chí Thanh, P Thạch Thang, Q Hải Châu, Tp Đà Nẵng
Hình 1.1 - Vị trí công trình được chụp từ Google Earth
1.1.2.2 Điều kiện tự nhiên Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài
Nhiệt độ trung bình hàng năm đạt khoảng 25,9°C, với mức cao nhất vào tháng 6, 7, 8 (28-30°C) và thấp nhất vào tháng 12, 1, 2 (18-23°C) Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%, cao nhất vào tháng 10, 11 (85,67 - 87,67%) và thấp nhất vào tháng 6, 7 (76,67 - 77,33%) Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.504,57 mm, với lượng mưa cao nhất vào các tháng mùa mưa.
Số giờ nắng trung bình hàng năm đạt 2.156,2 giờ, với tháng 5 và 6 có số giờ nắng cao nhất, dao động từ 234 đến 277 giờ/tháng Ngược lại, tháng 11 và 12 có số giờ nắng thấp nhất, chỉ từ 69 đến 165 giờ/tháng.
Thành phố Đà Nẵng có khí hậu ổn định, ít chịu ảnh hưởng từ thời tiết và thiên tai Nơi đây không có rét, hiện tượng sương muối hay bão lụt, đồng thời được hưởng ánh sáng và nhiệt độ dồi dào.
1.1.2.3 Địa hình Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng vừa có núi, vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài ra biển, một số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 700-1.500m, độ dốc lớn (>400), là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ môi trường sinh thái của thành phố
Hệ thống sông ngòi ngắn và dốc bắt nguồn từ phía Tây, Tây Bắc và tỉnh Quảng Nam, tạo nên đặc điểm địa hình độc đáo Đồng bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hưởng của biển, thường bị nhiễm mặn, đồng thời là nơi tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự, đất ở và các khu chức năng của thành phố.
Công trình dân dụng cấp II (9 ≤ số tầng ≤ 19) – [Phụ lục G – TCXD 375:2006]
Hình 1.2 – Toàn cảnh công trình
Công trình có 1 tầng hầm
+0.000 dc1 sA sa sa1 sb sc sd
Hình 1.3 – Mặt bằng tầng hầm
Công trình có 1 tầng trệt, 15 tầng lầu và 1 mái s1 S? NH CHÍNH
CửA CHỉ Mở KHI THOáT HIểM s15a đắp đồi cỏ trồng cây thấp tầng
Hình 1.4 – Mặt bằng tầng trệt s26 s24a s25 s23 s23 phơi phơi s25 s23 s23 p hơ i p hơ i
810 1990 d19 ds1 ds1 ds1 ds2 ds2 dw dw dw dw d20 d20 d20 d20 s26 s26 d20 d20 d20 dw dw dw dw dw dw dw dw dw d19 d19 d19 d19 d19 d19 d19 d19 d19 d19 d19 d19 d21 d21 s26 s26 s23 s24 s24 s23 s24a s24a s23 s26a s26a s25* s25* d13a s24a s24
Hình 1.5 – Mặt bằng tầng điển hình i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % i = 1 % gạch đại hiệp chống nhiệt mái trên i =
Công trình có chiều cao 62.000 m (tính từ code ±0.000m, kể cả tầng mái 2m)
Diện tích xây dựng công trình: 28.4x25 = 710 m 2
1.1.3.7 Vị trí giới hạn công trình
Phía Đông: Giáp đường Nguyễn Chí Thanh, một trong những trục đường chính của
Phía Bắc, phía Nam, phía Tây: giáp khu dân cư
LaPaz Tower tọa lạc theo hướng Đông, hướng ra sông Hàn và cầu quay duy nhất tại Việt Nam, chỉ cách Trung tâm hành chính thành phố Đà Nẵng 300m.
Tầng hầm: bố trí nhà xe
Tầng trệt: trung tâm thương mại và văn phòng
GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Mặt bằng có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất như ở trên (710m 2 )
Tầng hầm có độ sâu -1.200m, được thiết kế với 3 ram dốc riêng biệt cho lối lên và xuống, có độ dốc i = 20.5% trên mặt tiền đường Nguyễn Chí Thanh Với chức năng kết hợp giữa trung tâm thương mại và căn hộ cao cấp, lưu lượng xe cộ xuống hầm rất đông, do đó việc bố trí ram dốc hợp lý là cần thiết để đảm bảo thông thoáng lối đi và thuận tiện trong quản lý công trình.
Hệ thống thang máy và thang bộ thoát hiểm được đặt ở trung tâm tầng hầm, đảm bảo tính kết cấu và dễ nhận diện Đồng thời, hệ thống phòng cháy chữa cháy được tích hợp trong khu vực thang bộ, giúp dễ dàng tiếp cận khi có sự cố.
Tầng điển hình từ 2 đến 15 được thiết kế với 7 căn hộ mỗi tầng, với diện tích căn hộ lớn nhất là 92.6 m² và nhỏ nhất là 45.13 m², phục vụ nhu cầu của người dân Giếng trời được bố trí để đảm bảo thông thoáng và ánh sáng cho công trình, trong khi hành lang đạt tiêu chuẩn tối thiểu 2.2m Mặt bằng sân thượng được sử dụng làm khu vực tập thể dục và nghỉ ngơi, với hành lang an toàn được xây dựng bằng tường bao quanh Hệ thống thoát nước trên sân thượng cũng được thiết kế hợp lý.
Giải pháp mặt bằng của công trình đã đáp ứng hiệu quả yêu cầu công năng, đồng thời đảm bảo bố trí kết cấu hợp lý.
1.2.2 Giải pháp mặt cắt và cấu tạo
Chiều cao tầng điển hình và tầng hầm là 3.2m, tầng trệt cao 4.5m
Chiều cao thông thủy tầng điển hình ≥ 2.6m
Sử dụng cầu thang bộ 2 vế, chiều cao mỗi vế 1.6m
Cấu tạo chung của các lớp sàn
Hình 1.7 – Các lớp cấu tạo sàn
Giải pháp cấu tạo cụ thể các loại sàn:
LỚP BÊ TÔNG CỐT THÉPLỚP VỮA TRÁT TRẦNLỚP VỮA LÓT
Bảng 1.1 – Sàn tầng điển hình
1 Bản thân kết cấu sàn 25 230
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
1 Bản thân kết cấu sàn 25 230
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
1 Bản thân kết cấu sàn 25 300
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50
Trọng lượng riêng Chiều dày (kN/m 3 ) (mm)
1 Bản thân kết cấu sàn 25 230
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
1 Bản thân kết cấu sàn 25 230
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50
1.2.3 Giải pháp mặt đứng & hình khối
Công trình chung cư cao cấp kết hợp trung tâm thương mại được thiết kế với hình khối kiến trúc hiện đại, mang đến sự bề thế và vững vàng Những đường nét ngang và thẳng đứng kết hợp với vật liệu mới như đá Granite và mảng kiếng dày màu xanh tạo nên vẻ sang trọng cho công trình.
Công trình được thiết kế dưới dạng khối hình hộp chữ nhật, phù hợp với hình dạng khu đất, với ba mặt tiếp giáp công trình có sẵn và một mặt tiền Kiến trúc của công trình kết hợp giữa phong cách cổ điển và hiện đại, mang lại vẻ đẹp tự do, phóng khoáng Tầng giao với cầu thang tạo ra nút giao thông thuận tiện và thông thoáng, đảm bảo an toàn thoát hiểm trong trường hợp xảy ra sự cố như cháy nổ.
GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC
Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung lõi BTCT
Hệ chịu lực phương ngang dùng sàn dầm, lõi thang máy
Hệ chịu lực theo phương đứng là hệ khung gồm cột và sàn dầm
Mái phẳng bằng bê tông cốt thép và được chống thấm
Cầu thang bằng bê tông cốt thép toàn khối
Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép trên sân thượng có chức năng trữ nước, cung cấp nước cho toàn bộ các tầng và phục vụ cho công tác cứu hỏa.
Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm
Phương án móng dùng phương án móng cọc bê tông ứng suất trước.
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC
1.4.1 Hệ thống điện Điện được cấp từ mạng điện sinh hoạt của thành phố, điện áp 3 pha xoay chiều 380v/220v, tần số 50Hz Đảm bảo nguồn điện sinh hoạt ổn định cho toàn công trình Hệ thống điện được thiết kế đúng theo tiêu chuẩn Việt Nam cho công trình dân dụng, dể bảo quản, sửa chữa, khai thác và sử dụng an toàn, tiết kiệm năng lượng
Dung tích bể chứa nước được thiết kế dựa trên số lượng người sử dụng và nhu cầu dự trữ nước trong trường hợp mất điện hoặc chữa cháy Nước từ bể chứa sẽ được dẫn xuống các khu vệ sinh, phục vụ nhu cầu sinh hoạt của từng tầng thông qua hệ thống ống thép tráng kẽm được lắp đặt trong các hộp kỹ thuật.
Hệ thống thoát nước mưa giúp dẫn nước mưa từ mái nhà xuống dưới qua các ống nhựa được lắp đặt ở những vị trí thu nước hiệu quả nhất Nước mưa sau đó chảy vào rãnh thu xung quanh nhà và tiếp tục được dẫn đến hệ thống thoát nước chung của thành phố.
Nước thải sinh hoạt từ khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại để làm sạch, sau đó được chuyển vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.
Công trình được quy hoạch trên đường một chiều với lưu lượng xe qua lại thấp, xung quanh được trồng hệ thống cây xanh nhằm dẫn gió, che nắng, chắn bụi và điều hòa không khí, tạo ra môi trường trong sạch và thoáng mát.
Các phòng trong công trình được thiết kế với hệ thống cửa sổ, cửa đi và ô thoáng, giúp lưu thông không khí hiệu quả Điều này đảm bảo môi trường không khí trong lành và thoải mái cho người sử dụng.
Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo
Chiếu sáng tự nhiên là yếu tố quan trọng trong thiết kế không gian, với các phòng được trang bị hệ thống cửa giúp tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài Sự kết hợp giữa ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng cho mọi hoạt động trong phòng.
Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kết điện chiếu sáng trong công trình dân dụng
1.4.6 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Tại mỗi tầng và tại các nút giao thông giữa hành lang và cầu thang, hệ thống hộp họng cứu hỏa được thiết kế nối với nguồn nước chữa cháy Mỗi tầng đều có biển chỉ dẫn về phòng và chữa cháy Ngoài ra, mỗi tầng được trang bị 4 bình cứu hỏa CO2MFZ4 (4kg), được chia thành 2 hộp đặt ở hai bên khu phòng ở.
1.4.7 Hệ thống chống sét Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84)
Rác thải được thu gom từ các tầng thông qua hệ thống kho thoát rác, với gian rác được đặt tại tầng hầm Hệ thống này sẽ có bộ phận chuyên trách để đưa rác thải ra ngoài hàng ngày.
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN KẾT CẤU
Căn cứ Nghị Định số 12/2009/NĐ - CP, ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng
Căn cứ Nghị Định số 15/2013/NĐ - CP, ngày 06/02/2013 về quản lý chất lượng công trình xây dựng
Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành của Việt Nam
Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn:
TCXD 9362: 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
TCXDVN 5574: 2012 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối
TCVN 9394: 2012 Đóng và ép cọc thi công và nghiệm thu
TCVN 9395: 2012 Cọc khoan nhồi thi công và nghiệm thu
TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
TCXDVN 198:1997 Nhà cao tầng -Thiết kế Bê Tông Cốt Thép toàn khối
TCXDVN 205: 1998 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế
TCXDVN 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió
TCXDVN 375: 2006 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất
Các giáo trình hướng dẫn thiết kế và tài liệu tham khảo khác
2.2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.2.1 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân
2.2.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương đứng
Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:
Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất
Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình
Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình
Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :
Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng
Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp
Hệ kết cấu đặc biệt bao gồm các loại như hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép.
Mỗi loại kết cấu mang đến những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với quy mô và yêu cầu thiết kế của từng công trình Vì vậy, việc lựa chọn giải pháp kết cấu cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật cho từng dự án cụ thể.
Hệ kết cấu khung nổi bật với khả năng tạo ra không gian lớn và linh hoạt, cùng với sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khả năng chịu tải trọng ngang kém, đặc biệt là đối với các công trình cao hoặc ở vùng có cấp động đất lớn Hệ kết cấu này phù hợp cho công trình cao đến 15 tầng trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10-12 tầng cho vùng cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình ở vùng cấp 9.
Hệ kết cấu khung – vách và khung – lõi là lựa chọn phổ biến trong thiết kế nhà cao tầng nhờ khả năng chịu tải ngang hiệu quả Tuy nhiên, việc sử dụng hệ kết cấu này yêu cầu tiêu tốn nhiều vật liệu và quy trình thi công phức tạp hơn.
Hệ kết cấu ống tổ hợp là lựa chọn lý tưởng cho các công trình siêu cao tầng nhờ vào khả năng làm việc đồng đều và khả năng chịu tải trọng ngang lớn.
Tùy thuộc vào yêu cầu kiến trúc, quy mô công trình và tính khả thi, việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng cần đảm bảo sự ổn định cho công trình.
Dựa trên quy mô công trình gồm 16 tầng và 1 hầm, sinh viên đã lựa chọn hệ chịu lực khung lõi làm hệ kết cấu chính Hệ thống này không chỉ chịu toàn bộ tải trọng đứng mà còn đảm nhận tải trọng ngang và các tác động khác, đồng thời tăng cường độ cứng cho công trình.
2.2.1.2 Giải pháp kết cấu theo phương ngang
Việc chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, ảnh hưởng đến tính kinh tế của công trình Khi công trình cao, tải trọng tích lũy xuống cột và móng tăng, dẫn đến chi phí móng và cột cao hơn, cũng như tăng tải trọng ngang do động đất Do đó, cần ưu tiên giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng.
Các loại kết cấu sàn đang được sử dụng rông rãi hiện nay gồm:
Cấu trúc bao gồm hệ dầm và bản sàn, mang lại ưu điểm là tính toán đơn giản Công nghệ thi công phong phú giúp dễ dàng lựa chọn phương pháp thi công, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến tại Việt Nam.
Nhược điểm của thiết kế này là chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn và không tiết kiệm không gian sử dụng.
Cấu tạo của hệ thống bao gồm các bản kê trực tiếp lên cột, mang lại nhiều ưu điểm như chiều cao kết cấu nhỏ, giúp giảm chiều cao công trình và tiết kiệm không gian sử dụng Hệ thống này cũng dễ dàng trong việc phân chia không gian và thi công nhanh chóng hơn so với phương án sàn dầm, do không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm.
Phương án này có nhược điểm là các cột không liên kết với nhau, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án sàn dầm Do đó, khả năng chịu lực theo phương ngang kém hơn, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, trong khi tải trọng đứng do cột và vách đảm nhận Để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng, sàn cần có chiều dày lớn, dẫn đến khối lượng sàn tăng lên.
Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên chọn giải pháp sàn dầm
2.2.2 Giải pháp kết cấu phần móng
Hệ móng công trình tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình rồi truyền xuống móng
Dự án có quy mô gồm 1 tầng hầm, 2 tầng thương mại và 14 tầng căn hộ Do điều kiện địa chất khu vực xây dựng tương đối yếu, phương án móng được đề xuất là sử dụng cọc ép và cọc khoan nhồi.
2.2.3 Vật liệu sử dụng cho công trình
Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt
Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng
Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình
Vật liệu có giá thành hợp lý
Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu chính được sử dụng là thép và bê tông cốt thép nhờ vào khả năng chế tạo dễ dàng và nguồn cung phong phú Bên cạnh đó, các vật liệu mới như vật liệu liên hợp thép – bê tông và hợp kim nhẹ cũng đang được nghiên cứu, nhưng chưa phổ biến do công nghệ chế tạo còn mới mẻ và chi phí tương đối cao.
Do đó, sinh viên chọn vật liệu cho công trình là bê tông cốt thép
STT Cấp độ bền Kết cấu sử dụng
1 Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17 MPa
Rbt = 1.2 MPa ; Eb = 32.5x10 3 MPa Kết cấu chính, phụ
3 Vữa xi măng cát B5C Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà
STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng
1 Thép AI ( 10): Rs = Rsc = 225 MPa
Rsw = 175 MPa ; Es = 2.1.10 6 MPa Cốt thép có 0.08g: động đất mạnh phải thiết kế kháng chấn
0.04g < a g < 0.08g: động đất yếu chỉ cần áp dụng các biện pháp cấu tạo kháng chấn ag< 0.04: 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 được xác định gần đúng với cấp dẻo trung bình, cụ thể là: q = 3.3 cho nhà một tầng, q = 3.6 cho nhà nhiều tầng với khung một nhịp, và q = 3.9 cho nhà nhiều tầng với khung nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp tương đương khung.
Bước 6: phân tích dao động, tìm chu kì, tần số, khối lượng tham gia dao động của các dạng dao động
Đối với phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, (H 40m, hoặc dùng phương pháp phổ phản ứng: dùng phần mềm hỗ trợ
Bước 7: Xây dựng phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi
Phổ thiết kế đàn hồi theo phương nằm ngang được xác định cho thành phần nằm ngang của tác động động đất thông qua phổ thiết kế không thứ nguyên Sd(T).
Sd(T): phổ phản ứng đàn hồi
TB: giới hạn dưới của chu kì ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TC: giới hạn trên của chu kì ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD: giá trị xác định điểm bắt đầu của phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
Bảng 3.10 trình bày giá trị tham số mô tả phản ứng đàn hồi theo phương ngang với β = 0.2, trong đó hệ số ứng với cận dưới phổ thiết kế theo phương nằm ngang là q, và hệ số ứng xử được xác định.
Phổ thiết kế đàn hồi theo phương thẳng đứng
THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
THÔNG SỐ THIẾT KẾ
Hình 4.1 - Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình 4.1.1 Sơ bộ kích thước
Chiều dày sàn phụ thuộc vào chiều dài nhịp và tải trọng tác dụng, có thể chọn sơ bộ kích thước sàn theo công thức sau:
m m = 30 – 35 đối với bản dầm và l là nhịp của bản hmin = 6cm (mục 8.2.2 TCVN 5574 -2012)
Vì các ô sàn có chiều dày sàn bằng nhau nên chọn ô sàn có kích thước lớn nhất (5.2x 8.8) để chọn sơ bộ tiết diện
Chọn kích thước sơ bộ của dầm chính
Chọn sơ bộ kích thước dầm phụ
STT Cấp độ bền Đặc tính
1 Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17 MPa
2 Thép AI ( 10): Rs = Rsc = 225 MPa
Rsw = 175 MPa ; Es = 2.1.10 6 MPa Cốt thép có 7m) nên sử dụng hệ dầm cho bản nắp và bản đáy để giảm chiều dày và độ võng của kết cấu
Coi bản nắp làm việc giống bản sàn Chia bản nắp thành 3 ô sàn có kích thước lần lượt là 2.7x5.2(m) và 2.6x5.2(m)
Sơ bộ chọn chiều dày nắp bể theo công thức sau :
Trong đó l1 là chiều dài cạnh ngắn l1 = 2.700 m, l2 là chiều dài cạnh dài l2 = 5.2 m
Sơ bộ chọn chiều dày bản thành bể theo công thức sau: bt bt min
Chọn chiều dày bản thành h bt = 150mm
Sơ bộ chiều dày bản đáy:
Do bản đáy vừa phải chịu tải trọng bản thân, vừa phải chịu cột nước cao 1.8 m
(γh = 18kN/m 2 ) và có yêu cầu chống nứt, chống thấm cho nên chiều dày bản đáy sơ bộ chọn hbđ = (1.2 1.5)hbn =1.5 x10= 150 mm
Chọn chiều dày bản đáy h bd = 150 mm
Bê tông cấp độ bền B30 : Rb = 17 MPa, Rbt = 1.2 MPa, Eb = 32.5x10 3 MPa
Thép AIII : Rs = Rsc = 365 MPa; Rsw = 290 MPa ; Es = 20x10 4 MPa
Thép AI :Rs = Rsc = 225 MPa; Rsw = 175 MPa ; Es = 21x10 4 MPa
5.3 TÍNH TOÁN BẢN NẮP
Bản nắp đúc toàn khối với thành bể và có kích thước như sau:
Hình 5.1 – Bản nắp bể nước mái
TÍNH TOÁN BẢN NẮP
Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo
Bảng 5.1 – Tĩnh tải bản nắp
Bản bê tông cốt thép 100 25 2.5 1.1 2.75
Nắp bể chỉ có hoạt động sửa chữa, không có hoạt tải sử dụng, ta lấy hoạt tải phân bố là 0.75 kN/m 2 (theo TCVN 2737-1995)
Vậy tổng tải trọng: q= g+p= 3.69+0.975 =4.665 kN/m 2
1.925 2 l 2.7 bản nắp làm việc theo 2 phương
Sơ bộ dầm bản nắp: DBN : 200x400 (mm)
Xét hd/hb >3 nên liên kết giữa dầm nắp và bản nắp được xem là ngàm
Tính toán bản nắp theo dạng bản kê 4 cạnh ngàm (dạng sơ đồ 9)
Hình 5.2 – Sơ đồ tính bản nắp 5.3.3 Nội lực
Mômen dương lớn nhất giữa nhịp:
Mômen âm lớn nhất trên gối:
Theo phương ngắn (l1): MI = ki1P
Theo phương dài (l2): MII = ki2P
Trong đó:αi1, αi2, β i1, β i2: là các hệ số tra bảng theo sơ đồ 9 và tỷ số L2/L1
P là tổng tải trọng tính toán trên ô bản: P = qL1L2= (g+p) L1L2
Bảng 5.2 – Nội lực bản nắp
Kích thước Tải trọng Tỷ số
Hàm lượng cốt thép: min max
Gia cường thộp lỗ thăm 600 x 600 bằng 4ỉ12 b s o b s
Bảng 5.3 – Kết quả tính thép
% kN.m mm mm cm2 a cm2
TÍNH TOÁN BẢN THÀNH
5.4.1.1 Tải trọng ngang của nước
Biểu đồ áp lực có dạng tam giác tăng dần theo độ sâu
5.4.1.2 Tải trọng ngang của gió
Tải trọng gió xác định theo công thức W=Wo.k c n
Tp.Đà Nẵng thuộc vùng áp lực gió II-B, lấy giá trị áp lực gió là W0 =0.95(kN/m 2 )
Công trình thuộc địa hình C
Xem áp lực gió không đổi suốt chiều cao thành bể
Tải trọng gió hút: W h n.W k.c 1.2x0.95x1.1x0.6 0 0.75(kN / m ) 2
Tải trọng gió đẩy: W d n.W k.c 1.2.x0.83x1.1x0.8 1.01(kN / m ) 0 2
Bảng 5.4 – Các lớp cấu tạo bản thành
Bản bê tông cốt thép 150 25 3.750 1.1 4.125 m 2 b 0
Tải trọng bản thân của bản thành trên dải 1 m: N bt g.l.b5.06x1.8x1 9.11 (kN)
5.4.2.1 Quan niệm sơ đồ tính
Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn, với lực nén chủ yếu từ tải trọng bản thành Để đơn giản hóa quá trình tính toán, bản thành được xem như một cấu kiện chịu uốn thuần túy.
Bản thành cạnh 8 m làm việc theo 1 phương
Bản thành cạnh 5.2 m làm việc theo1 phương
Liên kết bản thành và dầm nắp là khớp
Liên kết bản thành và dầm đáy là ngàm
Vì các cạnh BNM có kích thước gần giống nhau, chỉ cần tính toán cho bản thành cạnh 8m và bố trí giống nhau cho bản thành cạnh 5.2 m
Trường hợp : bể chứa nước + gió hút
1800 Wh=0.75 kN/m p= 18 kN/m p= 18.75 kN/m p= 0.75 kN/m
Hình 5.3 – Sơ đồ tính bản thành 5.4.3 Nội lực
Nội lực được tra phụ lục 6 sách KCBTCT tập 3 Võ Bá Tầm tính gần đúng theo phương pháp cộng tác dụng
Hình 5.4 – Nội lực bản thành 5.4.4 Tính thép
Mô men dương tại nhịp: =1.9(kN.m) qh²/8
9 33.6 128 n nhip nhip gio nhip nuoc q h Wh
TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY
Hàm lượng cốt thép: min max
Bảng 5.5 – Kết quả tính thép bản thành
m As Chọn thép As chọn
(kN.m) mm mm mm cm2 a cm2 %
5.5 TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY
Bản đáy được đổ bê tông toàn khối với dầm đáy, dùng hệ dầm như hình
15 8 n goi goi gio goi nuoc q h Wh
Bản bê tông cốt thép 150 25 3.75 1.1 4.13
Tải trọng nước khi đầy bể (h=1.8m): p n n .h 1.1x10x1.8 19.8kN / m 2
5.5.1.3 Hoạt tải Đối với bản đáy không kể đến hoạt tải sửa chữa, vì khi sửa chữa bể không chứa nước
1.925 2 l 2.7 bản đáy làm việc theo 2 phương
Hình 5.6 – Sơ đồ tính bản đáy
Mômen dương lớn nhất giữa nhịp:
Mômen âm lớn nhất trên gối:
Trong đó:mi1, mi2, k i1, k i2: là các hệ số tra bảng theo sơ đồ 9 và tỷ số L2/L1
P là tổng tải trọng tính toán trên ô bản: P = qL1L2
Bảng 5.7 – Nội lưc bản đáy
Kích thước Tải trọng Tỷ số
Bảng 5.8 – Kết quả tính thép
m As Chọn thép As chọn
chon kN.m mm mm cm2 a (cm2) %
TÍNH TOÁN DẦM NẮP VÀ DẦM ĐÁY
Hình 5.7 – Sơ đồ truyền tải dầm nắp
Tải do trọng lượng bản thân:
Tải do bản nắp truyền vào:
DN2, DN3: Tải phân bố hình thang; DN1: Tải phân bố tam giác
Tĩnh tải: g xl bn 1 3.96x4.25 g 8.42 kN / m
Hoạt tải: p xl bn 1 0.975x4.25 p 2.07 kN / m
Tải do tác dụng của gió lên dầm biên
Tải trọng gió hút: W h n.W k.c.B 1.2x0.95x1.1x0.6x0.9 0 0.6822(kN / m)Tải trọng gió đẩy: W d n.W k.c 1.2.x0.95x1.1x0.8x0.9 0 0.9(kN / m)
Bảng 5.9 – Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng lên dầm nắp
Truyền tải bản nắp Tải gió vào dầm biên
Hình dạng truyền tĩnh tải Hoạt tải gió đẩy gió hút kN/m kN/m
Hình 5.8 – Sơ đồ truyền tải dầm đáy
Tải do trọng lượng bản thân:
Tải do bản đáy truyền vào:
DD2, DD3: Tải phân bố hình thang
DD1: Tải phân bố tam giác
Tĩnh tải: g xl bd 1 6.16x4.25 g 13.09 kN / m
Hoạt tải: p xl bd 1 18x4.25 p 23.38kN / m
Tải trọng gió hút: W h 0.68(kN / m)
Tải trọng gió đẩy: W d 0.9(kN / m)
Tải do trọng lượng bản thành: q bt g.l.b3.169x1.8x1 5.7 (kN / m)
Bản bê tông cốt thép 0.03 25 1.35 1.1 1.485
Bảng 5.10 – Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng lên dầm đáy
Truyền tải bản đáy Tải bản thành
Tải gió vào dầm biên
Hoạt tải nước gió đẩy gió hút kN/m
Sinh viên giải bài toán hệ dầm làm việc không gian bằng cách mô hình hóa hệ khung thông qua phần mềm Etabs 9.7.1, vì các hệ dầm này hoạt động đồng thời với nhau trong thực tế.
Hình 5.9 – Mô hình khung bể nước mái
Hình 5.12 – Tải gió theo phương X
Hình 5.13 – Tải gió theo phương Y 5.6.3 Nội lực
Hình 5.15 – Moment DN2 và DD2
Hình 5.16 – Moment DN3 và DD3
Hình 5.17 – Lực cắt DN1 và DD1
Hình 5.18 – Lực cắt DN2 và DD2
Tính toán cốt thép dọc và thép đai căn cứ trên TCVN 5574:2012
5.6.4.2 Thép đai ( Căn cứ vào TCVN 5574:2012 mục 6.3.2)
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông: Q b3 (1 n )R bh bt o đặt cấu tạo, ngược lại tính cốt đai
Xác định bước đai cấu tạo:
Trong đoạn dầm chịu lực cắt lớn với chiều cao h ≤ 450, cốt thép chịu cắt s ct được tính bằng \$\min(h / 2; 150)\$; còn khi h > 450, s ct = \$\min(h / 3; 300)\$ Đối với đoạn dầm còn lại, khi h > 300, s ct = \$\min(3h / 4; 500)\$; và khi h < 300, nếu không cần thiết phải tính toán cốt đai, có thể không đặt cốt đai.
Chọn bước đai thiết kế umin(s ,s ,s ct tt max ) và lấy chẵn đến cm cho dễ thi công
Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính: Q0.3 w1 b1 R bh b o
Bảng 5.11 – Kết quả tính thép
Vị trí Môment ho b αm ξ As Chọn thép As chọn
Bảng 5.12 – Kết quả tính thép đai
Qmax B h0 Bước cốt đai đầu dầm Bố trí cốt đai φw1 φb1 K.tr điều kiện phá hoại theo ứng suất nén chính
(mm) Stt (mm) Smax (mm) Sct (mm) Schọn (mm) 1/4L 1/2L
KIỂM TRA ĐỘ VÕNG VÀ NỨT BẢN ĐÁY
5.7.1 Kiểm tra độ võng Độ võng của ô bản ngàm 4 cạnh được tính theo công thức sau: tc L 1 4 f q
Trong đó: : hệ số phụ thuộc vào tỷ số L2/L1 của ô bản ( tra bảng phụ lục 17, Kết cấu bê tông cốt thép tập 3, Võ Bá Tầm)
L2/L1 = 1.925 0.0024728 q c : tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên bản đáy , q tc = 20.53 9(kN/m2) D: độ cứng trụ , được xác định theo công thức
Vậy độ võng của bản đáy :
9521.15 f mm Độ võng cho phép
Vì đây là sàn sườn toàn khối có nhịp L