Thiết kế tòa nhà văn phòng

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC Trên cơ sở xác định rõ vị trí quan trọng của công trình nhà văn phòng đối với việc tổ chức không gian kiến trúc đô thị chung của Thành phố, đặc biệt tại khu vực trun

Trang 1

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018

SKL 0 0 8 3 9 0

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

GVHD:TS ĐOÀN NGỌC TỊNH NGHIÊM SVTH: NGUYỄN THÀNH TÀI

THIẾT KẾ TÒA NHÀ VĂN PHÒNG

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

(THUYẾT MINH)

GVHD : TS ĐOÀN NGỌC TỊNH NGHIÊM SVTH : NGUYỄN THÀNH TÀI

MSSV : 14149148 LỚP : 141492B

TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018

Trang 3

Đối với mỗi sinh viên ngành Xây dựng, luận văn tốt nghiệp chính là công việc kết thúc quá trình học tập ở trường đại học, đồng thời mở ra trước mắt mỗi người một hướng đi mới vào cuộc sống thực tế trong tương lai Thông qua quá trình làm luận văn

đã tạo điều kiện để em tổng hợp, hệ thống lại những kiến thức đã được học, đồng thời thu thập bổ sung thêm những kiến thức mới mà mình còn thiếu sót, rèn luyện khả năng tính toán và giải quyết các vấn đề có thể phát sinh trong thực tế

Trong suốt khoảng thời gian thực hiện luận văn của mình, em đã nhận được rất nhiều sự chỉ dẫn, giúp đỡ tận tình của Thầy hướng dẫn cùng với quý Thầy Cô trong Khoa Xây dựng Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất của mình đến quý thầy

cô Những kiến thức và kinh nghiệm mà các thầy cô đã truyền đạt cho em là nền tảng, chìa khóa để em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, do

đó luận văn tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự chỉ dẫn của quý Thầy Cô để em cũng cố, hoàn hiện kiến thức của mình hơn

Cuối cùng, em xin chúc quý Thầy Cô thành công và luôn dồi dào sức khỏe để có thể tiếp tục sự nghiệp truyền đạt kiến thức cho thế hệ sau

Em xin chân thành cám ơn

TP.HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2018

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THÀNH TÀI

Trang 4

Sinh viên : NGUYỄN THÀNH TÀI MSSV: 14149148

1 Số liệu ban đầu

• Hồ sơ kiến trúc (đã chỉnh sửa các kích thước theo GVHD)

2 Nội dung các phần lý thuyết và tính toán

a Kiến trúc

• Thể hiện lại các bản vẽ theo kiến trúc

b Kết cấu

• Tính toán thiết kế 01 phương án sàn tầng điển hình

• Tính toán, thiết kế cầu thang bộ

c Mô hình, tính toán, thiết kế khung trục 3 và khung trục B

4 Giảng viên hướng dẫn : TS ĐOÀN NGỌC TỊNH NGHIÊM

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 30/06/2018

Xác nhận của GVHD Tp HCM ngày tháng năm 2018

TS ĐOÀN NGỌC TỊNH NGHIÊM PGS.TS.NGUYỄN TRUNG KIÊN

Trang 5

KHOA XÂY DỰNG

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

TS ĐOÀN NGỌC TỊNH NGHIÊM

Trang 6

KHOA XÂY DỰNG

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

CÂU HỎI

NHẬN XÉT

Tp HCM, ngày… tháng… năm 2018

Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)

TS NGUYỄN THANH HƯNG

Trang 7

SVTH: NGUYỄN THÀNH TÀI - 14149148 TRANG 1

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU CÁC CHƯƠNG 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH CÁC CHƯƠNG 6

TÀI LIỆU THAM KHẢO 8

9

TỔNG QUANG 9

Sự cần thiết đầu tư 9

Địa điểm xây dựng 9

Vị trí 9

Điều kiện hạ tầng xã hội 12

Nguồn nhiên liệu phục vụ sinh hoạt tòa nhà 12

Giải pháp kiến trúc 12

Phân khu chức năng toàn công trình 12

Tổ chức hệ thống giao thông 12

Các chỉ tiêu chính 12

CHƯƠNG 2 13

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG 13

nhận xét tổng quan 13

CHỌN TIẾT DIỆN SƠ BỘ CỘT, VÁCH 14

Chọn sơ bộ tiết diện cột 14

a Cơ sở lý thuyết 14

b Chọn sơ bộ tiết diện cột các tầng 15

Chọn sơ bộ chiều dày vách 15

tính toán tải trọng 15

Tính toán tải gió: 15

a Gió tĩnh 16

b Gió động 18

c Nội lực và chuyển vị do tải trọng gió 24

Tải trọng động đất 25

Trang 8

a Yêu cầu chung của kết cấu chịu động đất: 25

b Các loại đất nền: 25

c Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu: 29

d Xác định chu kỳ dao động cơ bản của công trình: 30

e Phương pháp tính toán: 32

f Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động: 32

Tổng hợp tải trọng: 34

Các trường hợp tải trọng cần khai báo – Load Cases 34

Tổ hợp nội lực từ các trường hợp tải trọng – Load Combination: 35

TÍNH TOÁN CỘT KHUNG TRỤC 3 VÀ TRỤC B 37

Tính toán cốt thép cho cột: 37

a Lý thuyết tính toán 37

b Cấu tạo kháng chấn cho cột 41

c Kết quả tính toán thép cột 42

d Tính toán cốt đai 44

Tính toán và thiết kế vách cứng 45

a Phương phsp vùng biên chịu moment: 45

b Các giả thuyết cơ bản 45

c Các bước tính toán cốt thép cột cho vách 46

d Tính toán cốt ngang cho vách cứng: 48

Kết quả tính toán cốt thép 48

CHƯƠNG 3 49

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÓNG 50

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN MÓNG 50

Móng cọc khoan nhồi 50

số liệu địa chất công trình 50

Cao độ mực nước ngầm 50

Thống kê sơ bộ địa chất các lớp đất 50

phương án cọc khoan nhồi 52

Thông số vật liệu làm cọc 53

Trang 9

Thông số, vật liệu làm cọc : 54

a Kích thước cọc 54

b Độ sâu đặt móng 55

Tính toán sức chịu tải của cọc: 56

a Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu: 56

b Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 56

c Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền 57

d Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT 61

Sức chịu tải thiết kế cho cọc 65

Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 65

Kiểm tra sức chịu tải của cọc 68

a Kiểm tra sức chịu tải của cọc dưới cột C17 : Móng M1 68

b Kiểm tra sức chịu tải của cọc dưới cột C6 : Móng M2 71

c Kiểm tra sức chịu tải của cọc dưới cột C3 : Móng M3 74

Kiếm tra xuyên thủng 75

a Kiểm tra xuyên thủng cho móng cột C17 – Móng M1 76

b Kiểm tra xuyên thủng cho móng cột C6 – Móng M2 77

c Kiểm tra xuyên thủng cho móng cột C3 – Móng M3 78

Kiểm tra ổn định dưới hố móng quy ước 79

a Xác định khối móng quy ước 79

b Kiểm tra ổn định 81

Kiểm tra lún 84

Tính toán thép và bố trí thép cho đài cọc 84

a Tính toán cốt thép cho móng M1 85

b Thiết kế thép cho móng M2 87

c Thiết kế cốt thép cho móng M3 89

Thiết kế móng cho lõi thang 91

a Xác định số lượng cọc và bố trí 91

b Kiểm tra điều kiện sử dụng cọc có xét đến hiệu ứng nhóm: 91

c Kiểm tra ổn định nền và độ lún móng 87

Trang 10

Kiểm tra xuyên thủng 94

Tính thép và bố trí thép cho đài cọc 96

CHƯƠNG 4 97

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 98

CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG 5 98

CHỌN SƠ BỘ BẢN THANG 98

TÍNH TOÁN BẢNG THANG 98

Tải trọng tác dụng lên bảng thang 99

a Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải) 100

b Tải trọng tạm thời (hoạt tải) 101

MÔ HÌNH CẦU THANG 101

Tính toán và bố trí thép cầu thang tầng điến hình 102

Tính toán và bố trí thép dầm cầu thang tầng điển hình 103

a Cốt thép dọc 104

b Cốt thép đai 105

c Cốt xiên 105

CHƯƠNG 5 106

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TẦNG 5 106

lựa chọn giải pháp kết cấu sàn 107

PHƯƠNG PHÁP SÀN PHẲNG 107

Kích thước sơ bộ tiết diện dầm 108

Chiều dày bản sàn hs 108

Xác định tải trọng tác dụng lên sàn 109

a Tĩnh tải 110

b Hoạt tải 112

MÔ HÌNH VÀ XUẤT KẾT QUẢ TỪ PHẦN MỀM SAFE 113

Tổng quan mô hình 114

Chia dãy strip theo 2 phương 114

Kết quả chuyển vị 115

TÍNH THÉP VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO TỪNG Ô BẢN 115

Trang 11

KIỂM TRA XUYÊN THỦNG 115

DANH MỤC BẢNG BIỂU CÁC CHƯƠNG Bảng 5.1 - Tĩnh tải sàn khu văn phòng – hành lang (Bảng 3[2] ) 115

Bảng 5.2 - Tĩnh tải sàn khu vệ sinh (Bảng 3[2] ) 115

Bảng 5.3 - Tổng tĩnh tãi tác dụng lên sàn 119

Bảng 5.4 - Hoạt tải 116

Bảng5.5 - Hoạt tải trên từng ô sàn 122

Bảng 4.1 - Bảng tổng hợp kích thước bậc thang và độ dốc 102

Bảng 4.2 - Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ (Theo Bảng 1.3[14] ) 103

Bảng 4.3 - Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu tới (Theo Bảng 1.3[14] ) 104

Bảng 4.4 - Tổng tải trọng theo phương vuông góc tác dụng lên bản thang 105

Bảng 4.5 - Kết quả tính thép bản thang tầng điển hình theo phương cạnh dài 108

Bảng 4.6 - Kết quả tính thép dầm cầu thang tầng điển hình 109

Trang 12

DANH MỤC HÌNH ẢNH CÁC CHƯƠNG

Hình 2.1 - Mặt bằng kí hiệu cột – vách tầng điển hình 13

Hình 2.2 - Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình 18

Hình 2.3 - Đồ thị xác định hệ số động lực ξ 21

Hình 2.4 - Biểu đồ số búa xuyên tiêu chuẩn theo độ sâu 26

Hình 2.5 - Moment uốn và lực dọc tác dụng lên cột 38

Hình 2.6 - Hình bó lõi bê tông 42

Hình 2.7 - Các thành phần nội lực trong vách 45

Hình 2.8 - Biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang 46

Hình 3.1 - Mặt cắt địa chất của công trình 50

Hình 3.2 - Mặt bằng móng (phương án cọc khoan nhồi) 52

Hình 3.3 - Sơ đồ địa chất công trình 53

Hình 3.4 - Sơ đồ bố trí móng cột C17 – móng M1 68

Hình 3.5 - Phản lực FZ đầu cọc tại vị trí cột C17 – Móng M1 69

Hình 3.10 - Kiếm tra xuyên thủng 76

Hình 3.13 - Khối móng quy ước 80

Hình 3.14 - Biều đồ momen của COMBO BAO theo 2 phương của cột C17 – M1 85

Hình 3.15 - Sơ đồ tính toán của móng M1 86

Hình 3.17 - Sơ đồ tính của móng M2 88

Trang 13

Hình 3.19 - Sơ đồ tính toán móng M3 90

Hình 3.20 - Sơ đồ bố trí cọc cho lõi thang 91

Hình 3.21 - Sơ đồ tháp chống xuyên của đài cọc 96

Hình 3.22 - Biểu đồ moment theo phương X 92

Hình 3.23 - Biểu đồ moment theo phương Y 94

Hình 4.1 - Mặt bằng và mặt cắt cầu thang 98

Hình 4.2 - Các lớp cấu tạo bản thang 98

Hình 4.3 - Chiều dày tương đương các lớp cấu tạo của bản thang (Theo Bảng 1.3[14] ) 101

Hình 4.4 - Mô hình cầu thang dạng 3D tầng điển hình 103

Hình 4.5 - Biến dạng của cầu thang sau khi nhập tải 104

Hình 5.1 - Mặt bằng dầm sàn tầng 5 109

Hình 5.2 - Mặt cắt của sàn 114

Hình 5.3 - Mô hình sàn phẳng trong SAFE 116

Hình 5.4 - Chia dãy Strip theo layer A (Theo phương X) 117

Hình 5.5 - Chia dãy Strip theo layer B (Theo phương Y) 117

Hình 5.6 - Kết quả chuyển vị 119

Hình 5.7 - Sơ đồ chọc thủng 121

Trang 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Structural Concrete

Xây Dựng - Hà Nội 1999

2737 : 1995 - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999

Hà Nội 2012

thiết kế nền nhà và công trình - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012

[10] TCVN 9386 : 2012 Thiết kế công trình chịu động đất - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012

[11] Sách “Hướng dẫn thiết kế kết cấu nhà cao tầng BTCT chịu động đất theo TCXDVN 375 :

[14] Võ Bá Tầm, Kết cấu BTCT, các cấu kiện đặc biêt - Tập 3 - NXB ĐH QG - TP HCM 2005

[15] Võ Bá Tầm, Nhà cao tầng bê tông cốt thép - NXB ĐH QG - TP HCM 2012

[16] Nguyễn Văn Quảng, Nền móng nhà cao tầng - NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2003

[17] Nền móng - Châu Ngọc Ẩn - ĐH Bách Khoa TP HCM

Trang 15

TỔNG QUANG

SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ

Cơ sở 170 Nguyễn Đình Chiểu là cơ quan chiêu hồi của chính quyền ngụy Sài Gòn trước đây được Ủy Ban Quân quản thành phố Sài Gòn - Gia Định cấp cho Bộ Thông tin Văn hóa tháng 6 năm 1975 Theo kết quả kiểm định của Nhà thầu Kiểm định, đánh giá chất lượng công trình: Công trình có khối nhà chính xây từ thời Pháp thuộc (Khối nhà trung tâm) có thời hạn sử dụng đã trên 70 năm; Thiết bị, kết cấu chịu lực đã quá thời hạn sử dụng Kiến trúc là nhà biệt thự nên công năng sử dụng không phù hợp với chức năng, nhiệm vụ đơn vị các dãy nhà xây nối với nhau, kết cấu không đảm bảo; cường độ bê tông mẫu khoan

và bắn đều không đạt chất lượng, nhiều nơi bị thấm và nứt tường Mặt khác nhìn tổng thể kiến trúc khu nhà rất manh mún do xây dựng chắp vá, không đồng bộ, hài hòa; công năng

công trình: Trung tâm điều hành Nghiệp vụ Văn hóa Công năng chính của tòa nhà gồm

02 phần cơ bản: Vừa là nơi làm việc thường xuyên của các cơ quan quản lý nhà nước trực thuộc Bộ vừa là nơi hoạt động thường xuyên của các cơ quan sự nghiệp, Liên đoàn, Hiệp hội thuộc ngành văn hóa, thể thao và du lịch

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

ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

Vị trí

Số 170 Nguyễn Đình Chiểu, P6, Quận 3 Vị trí khu đất nằm tại Trung tâm Tp Hồ Chí

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

Trang 16

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

Phía Tây - Bắc giáp khu đất thổ cư

Phía Tây - Nam giáp khu đất thổ cư

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

Vị trí khu đất có những đặc điểm quan trọng như sau:

Tiếp giáp đường Nguyễn Đình Chiểu, một trong những trục đường huyết mạch của

Tp Hồ Chí Minh nối kết trung tâm thành phố với khu vực Quận 1, Quận 3

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

127 Pastuer hiện trạng cao 21 tầng

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

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

Điều kiện hạ tầng xã hội

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

Nguồn nhiên liệu phục vụ sinh hoạt tòa nhà

Hiện dự án nằm ở khu trung tâm nên có mạng lưới các dịch vụ tiện ích công cộng rất thuận lợi Nguồn điện lưới thành phố chạy dọc đường Nguyễn Đình Chiểu là nguồn cung

Trang 17

cấp điện năng chủ yếu của công trình trong quá trình vận hành và các dịch vụ bán lẻ như xăng, dầu cũng rất đa dạng và thuận tiện

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

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

trên cơ sở những nguyên tắc sau:

Đối với việc tổ chức không gian đô thị chung, bảo đảm hình khối kiến trúc đơn giản, mang tính kỹ thuật hiện đại, có xu hướng vươn lên, màu sáng, nhã nhặn Đối với kiến trúc của văn phòng: kiến trúc có nhịp điệu, chi tiết nhẹ nhàng, sang trọng, lối vào chính rộng rãi, hoành tráng

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

PHÂN KHU CHỨC NĂNG TOÀN CÔNG TRÌNH

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

sau:

Tầng hầm: khu đậu xe và phòng kỹ thuật

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

Tầng 1: không gian triển lãm

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

Trang 18

CÁC CHỈ TIÊU CHÍNH

Trang 19

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG

NHẬN XÉT TỔNG QUAN

Hệ kết cấu sử dụng là kết cấu khung – vách (lõi thang) Do đó, việc tính toán khung phải là kết cấu khung không gian

Hình 2.1 - Mặt bằng kí hiệu cột – vách tầng điển hình Công trình có tổng diện tích mặt bằng theo lưới cột là:

Trang 20

Như vậy khi tính kết cấu khung chọn giải pháp tính khung không gian sẽ khai thác hết khả năng làm việc của công trình đồng thời phù hợp với điều kiện thực tế

Mô hình hóa các cấu kiện của bản vẽ kiến trúc với các thuộc tính:

Cột, dầm: khai báo phần tử thanh (Frame)

Sàn, vách cứng: khai báo phần tử Shell

CHỌN TIẾT DIỆN SƠ BỘ CỘT, VÁCH

Chọn sơ bộ tiết diện cột

a Cơ sở lý thuyết

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

Về kiến trúc đó là các yêu cầu về thẩm mỹ và yêu cầu về sử dụng không gian

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

Tiết diện cột Ac được chọn thông qua ước lượng tổng tải đứng tác dụng trên cột[12]:

c b

kN A R

Trong đó:

A c: diện tích tiết diện ngang của cột

k = 0.9 ÷ 1.1 đối với cấu kiện nén đúng tâm

k = 1.2 ÷ 1.5 đối với cấu kiện nén lệch tâm

R b : cường độ nén của bêtông, bê tông B30 R b = 17 MPa

Việc chọn tiết diện cột cần kết hợp với kiến trúc của công trình, dựa vào nội lực và hàm lượng thép yêu cầu để chọn tiết diện sao cho hợp lý, hiệu quả và kinh tế

Trang 21

b Chọn sơ bộ tiết diện cột các tầng

Bảng 2.1 - Chọn tiết diện sơ bộ cột các tầng

Chọn sơ bộ chiều dày vách

Theo tiêu chuẩn[5] quy định:

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

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

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

 Chọn b w 300 mm cho vách có lõi thang và vách có biên

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

Tính toán tải gió:

Theo tiêu chuẩn[2][3]: Gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió

Công trình cao 65 1 m 40 m[3]:nên tải gió gồm thành phần tĩnh và thành phần động Tải trọng gió bao gồm hai thành phần:

Thành phần tĩnh của gió

Thành phần động của gió

Trang 22

a.Gió tĩnh

Tải trọng gió tĩnh được tính theo[2] như sau:

Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z tính theo công thức, dựa theo mục 6.3[2]:

0

tc

Trong đó :

W 0 - áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và mục 6.4[2]

Công trình đang xây dựng ở TP Hồ Chí Minh thuộc khu vực II-A, và ảnh hưởng của

gió bão được đánh giá là yếu, lấy W o = 0.83 kN/m2

nhiên), lấy theo bảng 5[2] (Công trình thuộc loại địa hình C)

c - hệ số khí động, đối với mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6, Hệ số

tổng cho mặt đón gió và hút gió là: c = 0.8 + 0.6 = 1.4

Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là  = 1.2

Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung này được đặt tại tâm hình học của mỗi tầng (Wtcx là lực gió tiêu chuẩn theo phương X và Wtcy là lực gió tiêu chuẩn theo phương Y, lực gió bằng áp lực gió nhân với diện tích đón gió)

Diện tích đón gió từng tầng được tính theo công thức sau, mục 6.9[2]:

12

Trang 23

Bảng 2.2 - Kết quả tính toán gió tĩnh theo phương X và Y

Tên tầng

Chiều

cao tầng (m)

Kích thước nhà

Rộng

B(m)

Tải tiêu chuẩn

Wtĩnh

(kN)

Tải tính toán

Wtĩnh

(kN)

Tải tiêu chuẩn

Wtĩnh

(kN)

Tải tính toán

Wtĩnh

(kN) STORY18 3.4 39.6 30 58.6 1.54 89.79 118.52 107.75 142.22 STORY17 3.4 39.6 30 55.2 1.53 178.17 235.18 213.80 282.21 STORY16 3.4 39.6 30 51.8 1.51 176.55 233.05 211.86 279.66 STORY15 3.4 39.6 30 48.4 1.49 174.94 230.92 209.93 277.11 STORY14 3.4 39.6 30 45 1.48 173.33 228.79 208.00 274.55 STORY13 3.4 39.6 30 41.6 1.46 171.72 226.67 206.06 272.00 STORY12 3.4 39.6 30 38.2 1.45 170.11 224.54 204.13 269.45 STORY11 3.4 39.6 30 34.8 1.43 168.00 221.75 201.60 266.11 STORY10 3.4 39.6 30 31.4 1.41 165.58 218.56 198.69 262.28 STORY9 3.4 39.6 30 28 1.39 163.16 215.37 195.79 258.45 STORY8 3.4 39.6 30 24.6 1.37 160.20 211.46 192.24 253.75 STORY7 3.4 39.6 30 21.2 1.34 156.97 207.20 188.37 248.65 STORY6 3.4 39.6 30 17.8 1.31 153.75 202.95 184.50 243.54 STORY5 3.4 39.6 30 14.4 1.28 149.93 197.91 179.92 237.49 STORY4 3.4 39.6 30 11 1.25 145.69 192.31 174.83 230.77 STORY3 3.4 39.6 30 7.6 1.21 140.85 185.93 169.02 223.11 STORY2 3.4 39.6 30 4.2 1.15 132.82 175.32 159.38 210.38 STORY1 3.9 39.6 30 0.8 1.07 131.25 173.25 157.50 207.90

Trang 24

b.Gió động

Vì công trình có cao độH 69 7 m 40 mnên cần phải tính thành phần động của gió Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học:

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

Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn (phân bố đều trên sàn), hoạt tải (phân bố đều trên sàn) Theo[2][3] cho phép sử dụng hệ số chiết giảm đối với hoạt tải, tra bảng 1[3], lấy hệ số chiết giảm là 0.5

Hình 2.2 - Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình Trong tiêu chuẩn[2][3], quy định chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với

s dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa mãn bất đẳng thức:

Gió động của công trình được tính theo 2 phương X và Y, mỗi dạng dao động chỉ xét

theo phương có chuyển vị lớn hơn Tính toán thành phần động của gió gồm các bước sau:

Trang 25

Bước 1: Xác định tần số dao động riêng

Sau khi nhập vào mô hình làm việc với các thông số về tiết diện dầm, cột, bản sàn, vách cứng và hoạt tải, tĩnh tải rồi chạy mô hình để lấy tần số dao động riêng

Tất cả các dạng dao động có khổi lượng hữu hiệu lớn 5%[11] của tổng khối lượng đều được xét đến nên ta khai báo tất cả 12 mode dao động

Công trình với quy mô 19 tầng nên sự ảnh hưởng của các mode càng lớn đến ứng xử của công trình càng ít nên một cách gần đúng ta có thể bỏ qua và chọn 12 mode trong tính toán

Ta dựa vào các thông số UX, UY, RZ để xét đến phương dao động của từng mode trong

Trang 26

Bước 2: Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió lên các phần tính

toán của công trình

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió W j ở độ cao z j so với mốc tại mặt đất được xác định theo công thức mục 6.3[2]:

2 0

Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j, ứng với dạng dao động thứ i được xác địng theo công thức mục 6.13[2]:

1

Trong đó:

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

i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên

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

Xác định M j: Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS – Center Mass Rigidity

Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số

i và độ giảm logarit của dao động:

Trang 27

Công trình bằng BTCT với  = 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị[3]

Fj j j j

W W S kN *

Trong đó:

W j: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m2)

S j: diện tích đón gió phần công trình thứ j (m2)

: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

 : là hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với dạng dao

động khác nhau của công trình, không thứ nguyên Khi tính toán với dạng dao động thứ nhất thì  lấy bằng 1, còn đối với các dạng dao động còn lại,  lấy bằng 1

Giá trị 1 được lấy theo bảng 10[2], phụ thuộc vào 2 tham số ρ và χ Tra bảng 11[2], để có được 2 thông số này, a và b được xác định như hình sau (mặt màu đen là mặt đón gió):

Trang 28

Trang 29

Bảng 2.6 - Kết quả tính toán gió động theo phương X

TẦNG

Phương X ứng với mode 2

Hệ số

áp lực động

ξj

Hệ số tương quan không gian i

Trang 30

Bảng 2.7 - Kết quả tính toán gió động theo phương Y

TẦNG

Phương Y ứng với mode 3

Hệ số

áp lực động

ξj

Hệ số tương quan không gian

a Nội lực và chuyển vị do tải trọng gió

Việc tổ hợp nội lực gió chúng ta phải nhờ đến phần mền ETABS để thực hiện công việc này do quá trình tính toán tổ hợp này rất phức tạp và khối lượng tính toán quá lớn Quá trình tổ hợp nội lực tải trọng được thực hiện theo các bước sau:

Tạo ra 4 trường hợp tải bao gồm:

Gió tĩnh theo phương X: WTX

Trang 31

Gió tĩnh theo phương Y: WTY

Gió động theo phương X ứng với Mode dao động 1: WDX

Gió động theo phương Y ứng với Mode dao động 2: WDY

Khai báo các tổ hợp cho cái trường hợp tải (COMB)

Thành phần động gió theo phương X bao gồm Mode 1: WDX

Thành phần động gió theo phương Y bao gồm Mode 2: WDY

Tổ hợp nội lực thành phần tĩnh và động của tải trọng gió thông qua 2 COMBO

Gió theo phương X: WX = WDX “+” WTX

Gió theo phương Y: WY = WDY “+” WTY

“+”: Tổ hợp theo dạng ADD

Vì công trình đối xứng, giá trị tải trọng gió tĩnh ta sẽ gán vào mô hình ETABS ở tâm hình học còn gió động gán vào tâm khối lượng của công trình

Tải trọng động đất

a Yêu cầu chung của kết cấu chịu động đất:

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

Yêu cầu về hạn chế hư hỏng: Công trình phải được thiết kế và thi công để chịu được tác động của động đất có xác xuất xảy ra lớn hơn so với tác động động đất thiết kế, mà không gây

hư hại và những hạn chế sử dụng kèm theo vì những chi phí khắc phục có thể lớn hơn một cách bất hợp lý so với giá thành bản thân kết cấu

b Các loại đất nền:

Có 7 loại đất nền theo tiêu chuẩn[10] bao gồm A, B, C, D, E, S1, S2 Căn cứ vào mặt cắt địa tầng và các số liệu khảo sát địa chất tại khu đất xây dựng và điều kiện đất nền theo tác động động đất trong mục 3.1.2[10] và bảng 3.1[10] trong tiêu chuẩn để nhận dạng đất nền

Thống kê và thông số địa chất công trình:

Trang 32

Hình 2.4 - Biểu đồ số búa xuyên tiêu chuẩn theo độ sâu

Ta lấy chỉ số SPT trung bình của 3 hố khoan tại vị trí độ sâu -20.00 m là N SPT 20, nên thuộc loại đất C ( tra bảng 3.1[10])

Trang 33

Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn[10 “Thiết kế công trình chịu động đất”

Trang 34

Căn cứ vào mặt cắt địa tầng, các số liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng và điều kiện đất nền theo tác động động đất trong quy định tại điều 3.1.2[10] nhận dạng nền đất tại khu vực xây dựng công trình này như sau:

Xác định mức độ tin cậy và hệ số tầm quan trọng: γI = 1.25

Mỗi mức quan trọng được gán một hệ số tầm quan trọng khác nhau γ Phụ lục E[10] trình bày các mức độ quan trọng của công trình xây dựng, ứng với mỗi mức độ quan trọng là một hệ

Trang 35

q o - là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng, bảng 5.1[10]

k w - là hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường

Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực của công trình là: Khung nhiều tầng, nhiều nhịp hoặc hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung, mục 5.2.2.2 phần (11) [10]

Từ hệ kết cấu trên ta xác định được tỷ số, mục 5.2.2.2 phần (5)a[10]:

1

1 3

u

Xét đến tính đều đặn theo mặt đứng của công trình là: Đều đặn theo mặt đứng, giá trị cơ

bản của hệ số ứng xử q o, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng lấy trong bảng 5.1[10]

Xét đến tính dẻo của kết cấu công trình thuộc dạng: Cấp dẻo kết cấu trung bình

Chọn loại kết cấu thuộc loại: Hệ khung, hệ hỗn hợp, hệ tường kép

Tra bảng 5.1, với hệ kết cấu trên, ta có:

Trang 36

d Xác định chu kỳ dao động cơ bản của công trình:

Xác định chu kỳ dao động cơ bản của công trình theo mục 3.2.4[10] thì các hiệu ứng quán

tính của tác động động đất thiết kế phải được xác định có xét đến các khối lượng liên quan tới

tất cả các lực trọng trường xuất hiện trong tổ hợp tải trọng, công thức (13) [10]:

k , j E ,i k ,i

Trong đó:

∑ψ E,i Q k,i - là do hoạt tải tác dụng dài hạn

đến khả năng là tác động thay đổi Qk,i không xuất hiện trên toàn bộ công trình trong thời

gian xảy ra động đất, nó còn xét đến sự tham gia hạn chế của khối lượng vào chuyển động

của kết cấu do mối liên kết không cứng giữa chúng, xem 4.2.4[10]

2

Trong đó:

Hệ số ψ 2,i - là hệ số tổ hợp dùng cho hoạt tải tác dụng dài hạn, được tra theo bảng

3.4[10] thì: ψ 2,i = 0.3 (Loại B: Khu vực văn phòng)

Hệ số φ - được tra theo bảng 4.2[10] thì: φ = 0.8 (Các tầng được sử dụng đồng

thời)

Vậy, hệ số ψ E,i , xem 4.2.4[10] :

E ,i

Khối lượng mỗi tầng tham gia dao động được tính toán như sau:

100%Tĩnh tải + 24%Hoạt tải (Hệ số Mass Source trong ETABS

Trang 37

Kết quả phân tích dao động của công trình bằng phần mềm tính toán kết cấu chuyên dụng ETABS v9.7.4

Bảng 2.10 - Kết quả chu kỳ và tần số của 12 mode

Trang 38

e Phương pháp tính toán:

Hiện nay các công trình xây dựng thường được thực hiện tính toán với một trong hai phương pháp đàn hồi tuyến tính sau [10] :

Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động

Công trình có chu kì T1 = 1.928→ Thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương:

1

4 2 42

-Trong đó : Tlà chu kì dao động cơ bản của công trình theo hướng đang xét

W là tổng trọng lượng của công trình

0,85

= nếu T  2 TC còn trường hợp khác =1( )

d D



−



Trang 39

+ Theo phương Y:

2

2, 5 .1,885(s) T ( )

d D



−

Với hệ số  =0, 2 là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương ngang Phân bố lực động đất theo phương ngang:

Khi dao động cơ bản được lấy gần đúng bằng các chuyển vị ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao, lực ngang Fi đặt tại cao trình tập trung của trọng lượng Witính bằng:

W.W

Lực cắt đáy theo phương X(kN):721,57

Lực cắt đáy theo phương Y (kN): 592,42

Bảng 2.11 - Kết quả tính toán động đất theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

Tĩnh lực ngang tương đương

Tên tầng

Khối lượng

Chuyển vị Phương X

Chuyển vị Phương Y

Lực động đất Phương X (kN)

Lực động đất Phương Y (kN)

Trang 40

TỔNG HỢP TẢI TRỌNG:

Các trường hợp tải trọng cần khai báo – Load Cases

Bảng 4.12 - Các trường hợp tải trọng Loại tải trọng TYPE Self Weight Tên

Tiêu đề	Thiết kế Tòa nhà Văn phòng
Tác giả	Nguyễn Thành Tài
Người hướng dẫn	TS. Đoàn Ngọc Tịnh Nghiêm
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Xây dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	5,94 MB