+ Cùng với dầm, sàn, tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lực của công trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng.. - Các kết cấu bê tông cốt thép toàn k
TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Trong bối cảnh hội nhập và phát triển kinh tế hiện nay, nhu cầu tìm kiếm nơi an cư với môi trường trong lành và nhiều tiện ích ngày càng gia tăng Điều này đã thúc đẩy sự ra đời của nhiều khu căn hộ cao cấp Chung cư Tân Quy là một trong những dự án xây dựng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của người dân, mang đến không gian sống chất lượng và tiện nghi.
Với nhu cầu nhà ở ngày càng tăng và quỹ đất trung tâm thành phố hạn chế, việc đầu tư vào các dự án chung cư cao tầng ở vùng ven là hợp lý Những dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu về chỗ ở mà còn góp phần cải thiện bộ mặt đô thị nếu được quy hoạch hợp lý và hài hòa với cảnh quan xung quanh.
Việc đầu tư xây dựng khu chung cư Tân Quy phù hợp với chủ trương khuyến khích đầu tư của TPHCM, đáp ứng nhu cầu nhà ở cấp bách của người dân và thúc đẩy phát triển kinh tế, đồng thời hoàn thiện hệ thống hạ tầng đô thị.
ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
- Địa chỉ: Quốc Lộ 1A, Phường Tân Tạo A, Quận Bình Tân, TP Hồ Chí Minh
Khu chung cư Tân Quy, tọa lạc tại Phường Tân Tạo A, nằm trong khu dân cư Bắc Lương Bèo trên mặt tiền quốc lộ 1A, gần KCN Tân Tạo và KCN Pou Yen Với giao thông thuận lợi, khu chung cư này kết nối dễ dàng với các quận như Quận 6, Quận 12, Quận Tân Phú, Quận Bình Tân và Huyện Bình Chánh thông qua các tuyến đường huyết mạch như Quốc lộ 1A, Đường Bà Hom, Đường số 7, Tỉnh lộ 10 và Đường Kinh Dương Vương (Hùng Vương nối dài).
Chung cư Tân Quy tọa lạc gần chợ Bà Hom, thuận tiện cho việc mua sắm và sinh hoạt hàng ngày Khu vực này cũng gần trường tiểu học Bình Tân và Trường trung học Ngôi sao, phù hợp cho các gia đình có trẻ em Ngoài ra, cư dân còn dễ dàng tiếp cận các siêu thị lớn như Coopmart và BigC An Lạc, cùng với các cơ sở y tế như Bệnh viện Quốc Ánh và Bệnh viện Triều An.
+ Đảm bảo 15% diện tích cây xanh và hành lang xanh cách ly quốc lộ 1A cho bóng mát, không khí trong lành, môi trường và tiện ích khép kín.
KIẾN TRÚC
1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng:
Hình 1- 1: Mặt bằng tầng điển hình
- Chung cư Tân Quy gồm 21 tầng bao gồm: 2 tầng hầm, 18 tầng nổi và 1 tầng mái
- Công trình có diện tích 40,6x42,2m Chiều dài công trình 40m, chiều rộng công trình 40,6m
- Diện tích sàn xây dựng 1219, 6m 2
- Được thiết kê gồm: 2 khối với 386 căn hộ
- Bao gồm 6 thang máy 4 thang bộ
- Tầng trệt bố trí thương mại – dịch vụ
- Lối đi lại, hành lang trong chung cư thoáng mát và thoải mái
Hình 1- 2: Mặt đứng chính công trình
- Công trình có dạng hình khối thẳng đứng Chiều cao công trình là 58,4m
- Mặt đứng công trình hài hòa với cảnh quan xung quanh
Công trình được xây dựng với vật liệu chính bao gồm đá Granite, sơn nước, lam nhôm, khung inox trang trí và kính an toàn, mang lại khả năng cách âm, cách nhiệt, đồng thời tạo nên màu sắc hài hòa và tao nhã.
- Hệ thông giao thông phương ngang trong công trình là hệ thống hành lang
- Hệ thống giao thông phương đứng là thang bộ và thang máy Thang bộ gồm
2 thang bộ hai bên công trình và 1 thang bộ ở giữa công trình Thang máy gồm 4 thang máy được đặt vị trí chính giữa công trình
- Hệ thống thang máy được thiết kế thoải mái, thuận lợi và phù hợp với nhu cầu sử dụng trong công trình.
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
Hệ thống điện của khu đô thị được kết nối với công trình thông qua phòng máy điện, từ đó điện được phân phối qua mạng lưới nội bộ Trong trường hợp mất điện, công trình có thể sử dụng máy phát điện dự phòng đặt ở tầng hầm để đảm bảo hoạt động liên tục.
Nguồn nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước khu vực và được dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm hoặc bể nước mái Nước được bơm tự động đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính gần phòng phục vụ.
- Nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực
Công trình được thiết kế với lợi thế không bị hạn chế bởi các công trình xung quanh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đón gió tự nhiên Bên cạnh đó, hệ thống gió nhân tạo từ máy điều hòa nhiệt độ cũng được sử dụng, giúp cải thiện hiệu quả thông gió cho toàn bộ công trình.
- Giải pháp chiếu sáng cho công trình được tính riêng cho từng khu chức năng dựa vào độ rọi cần thiết và các yêu cầu về màu sắc
Hầu hết các khu vực hiện nay sử dụng đèn huỳnh quang ánh sáng trắng và đèn compact tiết kiệm điện, đồng thời hạn chế tối đa việc sử dụng đèn dây tóc nung nóng Đối với khu vực bên ngoài, nên sử dụng đèn cao áp halogen hoặc sodium loại chống thấm.
- Công trình bê tông cốt thép bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt
- Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2
- Các tầng đều có đủ 4 cầu thang bộ để đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ
- Bên cạnh đó trên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy
- Công trình được sử dụng kim chống sét ở tầng mái và hệ thống dẫn sét truyền xuống đất
Mỗi tầng đều được trang bị phòng thu gom rác, nơi rác thải từ các phòng được tập trung lại Sau đó, rác sẽ được chuyển xuống khu vực rác ở tầng hầm, nơi có bộ phận chuyên trách đảm nhận việc đưa rác ra khỏi công trình.
Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng
Kết cấu chịu lực thẳng đứng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, quyết định hầu hết các giải pháp kết cấu Trong các công trình cao tầng, kết cấu này không chỉ đảm bảo tính ổn định mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn của toàn bộ công trình.
Dầm và sàn kết hợp với nhau tạo thành hệ khung cứng, hỗ trợ các phần không chịu lực của công trình, đồng thời tạo ra không gian bên trong phù hợp với nhu cầu sử dụng.
+ Tiếp nhận tải trọng từ dầm, sàn để truyền xuống móng, xuống nền đất
+ Tiếp nhận tải trọng ngang tác dụng lên công trình (phân phối giữa các cột, vách và truyền xuống móng)
+ Giữ vai trò trong ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh
Các kết cấu bê tông cốt thép toàn khối thường được áp dụng trong các tòa nhà cao tầng, bao gồm hệ kết cấu khung, tường chịu lực, khung-vách hỗn hợp, hình ống và hình hộp Việc lựa chọn loại kết cấu phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của tòa nhà và tải trọng ngang như động đất và gió.
Công trình chung cư sử dụng hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợp kết hợp với lõi cứng, được bố trí ở giữa công trình Cột được sắp xếp xung quanh, trong khi vách cứng được đặt xung quanh để đảm bảo khả năng chịu lực và chống xoắn hiệu quả cho công trình.
Hệ kết cấu chịu lực nằm ngang
- Trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang (sàn, sàn dầm) có vai trò:
Sàn chịu tải trọng thẳng đứng từ nhiều nguồn như tải trọng bản thân, người đi lại, thiết bị và công việc trên sàn, sau đó truyền tải trọng này vào các hệ chịu lực thẳng đứng, cuối cùng dẫn xuống móng và đất nền.
+ Đóng vai trò như một mảng cứng liên kết các cấu kiện chịu lực theo phương đứng để chúng làm việc đồng thời với nhau
Trong thiết kế công trình, hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến sự làm việc của kết cấu không gian Do đó, việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều cần thiết để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho công trình.
Do vậy cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình
- Ta xét các phương án sàn sau:
- Cấu tạo: Gồm hệ dầm và bản sàn
+ Được sử dụng phổ biến với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công
Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, điều này dẫn đến chiều cao tầng của công trình cũng lớn, gây bất lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang và làm tăng chi phí vật liệu.
+ Không tiết kiệm không gian sử dụng
Cấu tạo của hệ thống bao gồm các dầm vuông góc với nhau, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp nhỏ Để đảm bảo tính ổn định, khoảng cách giữa các dầm không được vượt quá 2m.
Tránh việc sử dụng quá nhiều cột bên trong giúp tiết kiệm không gian và tạo ra kiến trúc đẹp mắt, phù hợp cho các công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao và không gian sử dụng rộng rãi như hội trường và câu lạc bộ.
+ Không tiết kiệm, thi công phức tạp
Khi mặt bằng sàn quá rộng, việc bố trí thêm các dầm chính là cần thiết Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến hạn chế về chiều cao của dầm chính, vì cần phải lớn để giảm độ võng.
- Cấu tạo: Gồm các bản kê trực tiếp lên cột
+ Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình
+ Tiết kiệm được không gian sử dụng
+ Dễ phân chia không gian
+ Dễ bố trí các hệ thống kỹ thuật điện nước…
+ Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa
+ Thi công nhanh, lắp đặt hệ thống cốt pha đơn giản
Trong phương án này, cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn nhiều so với phương án sàn dầm Khả năng chịu lực theo phương ngang cũng kém hơn, do đó tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, trong khi tải trọng đứng do cột đảm nhận.
+ Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn
2.2.4 Sàn không dầm ứng lực trước:
Phương án sàn không dầm ứng lực trước không chỉ giữ lại các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm mà còn khắc phục một số nhược điểm của phương án này.
Giảm chiều dày sàn không chỉ làm giảm khối lượng của sàn mà còn giảm tải trọng ngang tác động lên công trình, đồng thời giảm tải trọng đứng truyền xuống móng.
+ Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thỏa mãn về yêu cầu sử dụng bình thường
Sơ đồ chịu lực được tối ưu hóa nhờ việc bố trí cốt thép chịu lực phù hợp với biểu đồ mômen do tĩnh tải, từ đó giúp tiết kiệm lượng cốt thép sử dụng.
+ Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện nhiều khó khăn trong thi công
Thiết bị thi công ngày càng phức tạp, đòi hỏi việc chế tạo và lắp đặt cốt thép phải chính xác, từ đó nâng cao yêu cầu về tay nghề thi công Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện đại hóa hiện nay, điều này trở thành một yêu cầu thiết yếu.
+ Thiết bị giá thành cao
- Phương án chịu lực theo phương đứng là hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợp đồng thời kết hợp với lõi cứng
- Phương án chịu lực theo phương ngang là phương án hệ sàn sườn có dầm.
LỰA CHỌN VẬT LIỆU
Lựa chọn vật liệu như bê tông, cốt thép, gạch xây, … đảm bảo các điều kiện sau:
- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng khá nhỏ, khả năng chống cháy tốt
- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
- 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 tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình
- Vật liệu có giá thành hợp lý
Nhà cao tầng thường chịu tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng các loại vật liệu nhẹ có thể giảm đáng kể tải trọng cho công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính.
Trong bối cảnh hiện nay, vật liệu bê tông cốt thép (BTCT) và thép đang trở thành lựa chọn phổ biến cho các nhà thiết kế trong việc xây dựng kết cấu nhà cao tầng.
- Công trình được sử dụng bê tông Bê tông B30 với các chỉ tiêu như sau:
+ Cấp độ bền của bê tông khi chịu nén: R b 170(kg cm/ 2 )
+ Cấp độ bền của bê tông khi chịu kéo: R bt 12(kg cm/ 2 )
+ Hệ số làm việc của bê tông: b 1
+ Mô đun đàn hồi: E b 325000(kg cm/ 2 )
- Công trình được sử dụng thép gân AIII, AII 10 và thép trơn AI 10
+ Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc: R s 3650(kg cm/ 2 )
+ Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên):
+ Cường độ chịu nén của cốt thép: R sc 3650(kg cm/ 2 )
+ Hệ số làm việc của cốt thép: s 1
+ Mô đun đàn hồi: E s 2000000(kg cm/ 2 )
+ Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc: R s 2800(kg cm/ 2 )
+ Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên):
+ Cường độ chịu nén của cốt thép: R sc 2800(kg cm/ 2 )
+ Hệ số làm việc của cốt thép: s 1
+ Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc: R s 2550(kg cm/ 2 )
+ Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên):
+ Cường độ chịu nén của cốt thép: R sc 2550(kg cm/ 2 )
+ Hệ số làm việc của cốt thép: s 1
+ Mô đun đàn hồi: E s 2100000(kg cm/ 2 )
HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH
- Mặt bằng công trình chung cư Tân Quy có hình dạng đơn giản, có tích chất đối xứng cao
- Công trình được bố trí các vách cứng xung quanh lõi cứng nên khả năng chịu tải trọng ngang và tính chống xoắn của công trình tốt
- Đối với nhà cao tầng có mặt bằng chử nhật thì tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng phải thỏa mãn điều kiện : Theo “TCXD 198-1997”
B với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 7
B với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 8 và 9
+ Công trình chung cư được thiết kế với động đất cấp 6
- Hình dáng công trình theo phương đứng đồng đều nhau, mặt bằng các tầng bố trí không thay đổi nhiều
- Không thay đổi trọng tâm cũng như tâm cứng của nhà trên các tầng
- Không mở rộng các tầng trên và tránh được phần nhô ra cục bộ
Tỉ số giữa độ cao và bề rộng của ngôi nhà, hay còn gọi là độ cao tương đối, cần phải nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo an toàn Theo “TCXD 198-1997”, giá trị giới hạn tỉ số chiều cao và bề rộng của công trình đối với kết cấu khung – vách thuộc cấp kháng chấn không được vượt quá 7, với các giá trị cụ thể là 58.4 và 1.68.
THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC
3.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN:
3.1.1 Các số liệu tính toán của vật liệu
- Cốt thép ỉ ≤ 8 dựng thộp CI, AI cú Rs = Rsc = 225MPa ỉ > 8 dựng thộp CII, AII cú Rs = Rsc = 280MPa
- Chiều dày sàn phụ thuộc vào:
- Chiều dày sàn được chọn tại mục với hb = 10 (mm)
- Chiều cao dầm chính, dầm phụ căn cứ vào
+ Công năng sử dụng của công trình
- Kích thước dầm được chọn với:
- Dựa vào cuốn “ Sổ tay thực hành kết cấu công trình ” Trang 151 ta có :
Bảng 3-1: Công thức sơ bộ kích thước dầm
KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM
Loại dầm Nhịp L (m) Chiều cao h Chiều rộng b
- Chọn nhịp của dầm chính để tính L=7.4 m
- Từ đó ta chọn được kích thước sơ bộ dầm chính – dầm phụ như sau:
Hình 3- 1: Mặt bằng bố trí dầm tầng điển tầng điển hình (2-16)
Tổng lực dọc tác dụng lên chân cột của tầng bất kỳ đang xét là:
+ n: Số tầng trên tầng đang xét
+ qs : Tổng tải trọng tác dụng lên sàn, sơ bộ lấy: qs=1 (T/m2)
+ Si : Diện tích truyền tải của tầng thứ i
+ Với cột trong nhà : kt = 1.2
+ Với cột góc nhà: kt = 1.5
Cột xem như nén đúng tâm, diện tích tiết diện ngang của cột xác định theo công thức: b tt c R
Với Rb là cường độ tính toán bê tông cột B25
Ngoài ra kích thước tiết diện cột chọn phải thỏa mãn điều kiện ổn định : l 0/h cot ≤ 24 ; l 0/b≤ 30
Ta có bảng tính chọn sơ bộ tiết diện cột:
Bảng 3-2: Sơ bộ tiết diện cột
Cột trục Kí hiệu n Si qs N k Ac tt b h Ac chọn
(tầng) (m 2 ) (T/m 2 ) (T) (cm 2 ) (cm) (cm) (cm 2 )
Cột trục b(cm) h(cm) A c (cm 2 )
- Dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới : tiết diện dầm b x h = 200x300 (mm)
3.2 Kích thước vách, lõi thang máy và thang bộ
- Độ dày của vách không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau:
; Với ht : chiều cao tầng
- Chọn chiều dày vách thang máy là: 200mm (theo yêu cầu về kiến trúc)
3.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO CÔNG TRÌNH:
Trọng lượng bản thân phần bê tông cốt thép dầm, cột, sàn được khai báo trực tiếp trên ETABS với hệ số 1,1
3.4.1 Tĩnh tải a Tĩnh tải sàn
STT Các lớp cấu tạo ã(kN/m 3 ) δ(m) n g s tc (kN/m 2 ) g s tt (kN/m 2 )
3 Vữa trát trần 18 15 1,3 0,27 0,351 Σgs tt 1,27 b Tỉnh tải do tường xây
Trọng lượng của tường ngăn được chuyển đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn, với cách tính đơn giản và gần đúng Tải trọng trong tường ngăn đã được điều chỉnh để giảm tải, trừ đi 30% diện tích lỗ cửa, và được tính theo công thức cụ thể.
- A - Diện tích ô sàn (A = ld x ln);
- gt tc - Trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường
+ Tường 10 gạch ống: gt tc = 1,8 (kN/m 2 )
+ Tường 20 gạch ống: gt tc = 3,3 (kN/m 2 )
- *Tầng lửng: Không có tường trên sàn
Tầng 2-16 có chiều dài tường 10 trên các ô sàn tương đối bằng nhau Để thuận tiện cho việc tính toán và đảm bảo an toàn, chúng ta sẽ lấy ô sàn có tải trọng tường lớn nhất làm cơ sở để tính cho các ô còn lại.
Bảng 3-2: Tổng tĩnh tải do tường xây trên sàn tầng 2-16
Ss 42,92 17,6 3,06 1,8 1,3 2,94 1,27 3,33 c Tĩnh tải do tường xây trên dầm
Trọng lượng bản thân của dầm, trọng lượng các lớp trát, và trọng lượng của tường ngăn hoặc tường bao cần được xem xét Để đơn giản hóa trong quá trình tính toán, ta chỉ cần xét trọng lượng do tường tác động lên dầm theo cách phân bố đều.
- Trọng lượng tường có cửa tác dụng lên dầm:
Đối với mảng tường có cửa, tải trọng tác dụng lên dầm được xem gần đúng là tổng trọng lượng của tường và cửa (nếu có), phân bố đều trên dầm Công thức tính tải trọng là: \[gt = n \cdot [(S_{tt} - S) \cdot \delta \cdot \gamma + 2(S_{ctt} - S) \cdot \delta \cdot \gamma] + n \cdot S \cdot \gamma_{cv} \cdot v_{cc}\]
+ St(m2) : diện tích bao quanh tường
+ nt ; nc : hệ số độ tin cậy đối với tường và cửa (nt=1.1 ; nc=1.3)
+ t (m): chiều dày của tường gạch
+ v = 0.015(m): chiều dày của lớp vữa trát tường
+ t = 1500(daN/m3): trọng lượng riêng của tường
+ v = 1600(daN/m3): trọng lượng riêng của vữa trát tường
+ c = 25(daN/m2): trọng lượng của 1m2 cửa
- Tải trọng tường và cửa phân bố đều trên dầm là: qt ld g t
Bảng 3-3: Tải trọng tuyền vào dầm khung và dầm phụ
TẦNG DẦM TRỤC NHỊP Ht t gt n qt
- Tải trọng phân bố đều trên sàn lấy theo TCVN 2737:1995 như sau: p tt = p tc np Trong đó:
+ p tc - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3 của TCVN 2737:1995 + np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3
+ n = 1,3 khi p tc < 200 daN/m 2 + n = 1,2 khi p tc ≥ 200 daN/m 2
Theo 4.3.4 (TCVN 2737:1995) khi tính bản sàn, tải trọng toàn phần trong bảng 3 được phép giảm như sau:
- Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 bảng 3 nhân với hệ số ψA1 (A
- Đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 bảng 3 nhân với hệ số ψA2 (A > A2 = 36m 2 )
STT Tên phòng Đơn vị Hoạt tải
1 Sảnh, hành lang, cầu thang kN/m2 3 1.2 3,6
2 Văn phòng, Phòng vệ sinh kN/m2 2 1.2 2,4
3 Phòng họp, kho, phòng tổng đài, xưởng sửa chữa kN/m2 4 1.2 4,8
- Trọng lượng bản thân phần bê tông cốt thép dầm chiếu nghỉ và bản thang được khai báo trực tiếp trên ETABS với hệ số 1,1
- Tải trọng cầu thang bộ được chọn tại mục 3.2
- Tổng tải trọng g tt (daN/m 2 ) p tt (daN/m 2 )
3.6 Tải trọng thành phần tĩnh của gió
- Tải trọng gió được xác định theo theo TCVN 2737 – 1995
- Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc các thông số sau:
+ Thông số về dòng khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, hướng gió
+ Thông số vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám bề mặt
+ Dao động của công trình
- Gió tác động lên công trình gồm 2 thành phần:
+ Thành phần tĩnh luôn được kể đến với mọi công trình cao tầng
+ Thành phần động được kể đến với nhà nhiều tầng cao trên 40m
- Công trình được xây dựng ở Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng gió II-A, thuộc địa hình B
Áp lực tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió W tại độ cao z so với mốc chuẩn được xác định trên một diện tích đón gió theo công thức cụ thể.
+ k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, được lấy theo bảng 5 TCVN 2737-1995
+ c: hệ số khí động được lấy theo bảng 6 TCVN 2737-1995
+ W0: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình xây dựng ở Tp Hồ Chí Minh thuộc vùng II.A, W0= 0.83 kN/m²
- Lực gió tiêu chuẩn tác dụng lên sàn
- Với S là diện tích đón gió được tính từ bể rộng đón gió B theo mỗi phương và chiều cao tầng bằng công thức: tang tren tang duoi 2
- Bề rộng đón gió khi gió thổi theo phương X: B = 86.2m
- Bề rộng đón gió khi gió thổi theo phương Y: B = 34.3m
- Lực gió tính toán tác dụng lên sàn
+ Với n là hệ số độ tin cậy áp lực gió, lấy bằng 1.2
Bảng 3-4: Lực gió tĩnh theo phương X
Cao độ z Chiều cao tầng k S W W tc W tt
(m) (m) (m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) (kN) TANG MAI 58.4 3.2 1.37 92.48 1.60 147.60 177.12
Chiều cao tầng k S W W tc W tt
(m) (m) (m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) (kN) TANG LUNG 3.25 3.95 0.82 310.32 0.95 294.47 353.36
Bảng 3-5: Lực gió tĩnh theo phương Y
Cao độ z Chiều cao tầng k S W W tc W tt
(m) (m) (m²) (kN/m²) (kN) (kN) TANG MAI 58.4 3.2 1.37 24.00 1.60 38.30 45.97
Ghi chú: Lực gió tĩnh sẽ được gán vào tâm hình học của sàn trong mô hình Etabs
3.7 Tải trọng thành phần động của gió
- Tính toán thành phần động của tài trọng gió theo “TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động” và “TCXD 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió”
- Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tài trọng gió
Thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình được hình thành từ xung của vận tốc gió kết hợp với lực quán tính của công trình.
Việc tính toán công trình chịu tác dụng của tải trọng gió bao gồm việc xác định thành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình tương ứng với từng dạng dao động do thành phần động này gây ra.
- Công trình có tần số dao động riêng thứ nhất thỏa mãn bất đẳng thức f 1 f L thì chỉ kể đến tác dụng của xung vận tốc gió: pj j j
+ Wpj: giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công trình
+ Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công trình
+ j: hệ số áp lực động của tài trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j, tra Bảng 3 TCXD 229:1999
+ : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác của công trình, không thứ nguyên, tra Bảng
10 & 11 TCVN2737:1995 + Tần số dao động đầu tiên f 1 được xuất ra từ phần mềm Etabs
+ f L là giá trị giới hạn của tần số dao động riêng, tra bảng 2 TCXD 229:1999; công trình trong đồ án, lấy f L 1.3 Hz
- Công trình có tần số dao động riêng thứ nhất thỏa mãn bất đẳng thức
Khi \( s_L < f < f_s \), cần xem xét tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Cần tính toán với dạng dao động đầu tiên, và tần số \( f_s \) được lấy từ Etabs.
+ W p ij ( ) : giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công trình với dạng dao động thứ i
+ M j : khối lượng tập trung phần thứ j của công trình, được xuất ra từ Etabs
: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên, được xuất ra từ Etabs
Hệ số động lực với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số $\epsilon_1$ và độ giảm loga của dao động, được trình bày trong đồ thị Hình 2 mục 6.13.2 của TCVN 2737:1995.
+ : hệ số độ tin cậy tải trọng gió lấy bằng 1.2
+ W0: áp lực gió tiêu chuẩn, đơn vị N/m²
+ f i : tần số dao động riêng thứ i, xuất từ Etabs
+ i : hệ số được xác định bằng công thức:
Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, tương ứng với các dạng dao động khác nhau, chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và có đơn vị là lực, được xác định theo công thức.
W i ; j ; ij : tương tự như các phần trên
S j diện tích đón gió của phần j công trình (m²) Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió: tt tc
+ Với β là hệ số điều chỉnh của tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định, lấy bằng 1 cho thời gian sử dụng giả định 50 năm
3.7.2 Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió
- Sau khi giải bài toán dao động công trình bằng phần mềm Etabs với khối lượng tham gia dao động khai báo là TT+0.5HT
- Từ Etabs, ta xuất các dạng dao động của công trình (Mode Shape)
Bảng 3-6: Dao động của công trình xuất từ Etabs
TABLE: Modal Participating Mass Ratios
Mode Chu kỳ Tần số Ghi Chú UX UY UZ RX RY RZ sec Hz
- Tính toán khi gió thổi theo phương Y (tính Mode 1)
+ Bề rộng đón gió: B = 34.3 m + Chiều cao công trình H = 58.4 m + 0.662 (trang bảng 10 và nội suy bảng 11 TCVN 2737:1995)
+ f 0.627 tần số dao động theo phương Y + W0 = 0.83 áp lực gió ở TP Hồ Chí Minh vùng II-A, dạng địa hình B + 0.054
- Tính toán khi gió thổi theo phương X (tính Mode 3)
+ Bề rộng đón gió: B = 86.2 m + Chiều cao công trình H = 58.4 m + 0.565 (trang bảng 10 và nội suy bảng 11 TCVN 2737:1995)
+ f 1.103 tần số dao động theo phương Y
+ W0 = 0.83 áp lực gió ở TP Hồ Chí Minh vùng II-A, dạng địa hình B
Bảng 3-7: Kết quả tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương X (Mode 3)
Tầng Cao độ z y M S W j W Fj n 1 ij F ij j y W 2
Tầng Cao độ z y M S W j W Fj n 1 ij F ij j y W 2
Bảng 3-8: Kết quả tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương Y (Mode 1)
Tầng Độ cao z m T m 2 kN/m 2 kN/m 2 n 1 ij F ij j y W 2
3.8 Thành phần tải động đất
- Ta có phổ phản ứng
Hình 3-2 Khai báo phổ phản ứng
- Ta tiến hành load vào ETAB và ta có được lực tác dụng động đất
3.9.1 Các trường hợp tải trọng
- Bao gốm các trường hợp tải trọng sau:
+ Gió tĩnh theo phương X: GTX
+ Gió tĩnh theo phương Y: GTY
+ Gió động theo phương X: GDX
+ Gió động theo phương Y: GDY
Bảng 3-9: Tổ hợp tải trọng
TỔ HỢP CƠ BẢN 1 (TỔ HỢP CHÍNH)
TỔ HỢP CƠ BẢN 2 (TỔ HỢP PHỤ)
- Các bước tăng độ chính xác trước khi giải:
- Tiến hành giải mô hình, ta có được kết quả nội lực
3.10 Tính toán và bố trí thép cho dầm tầng 4
Kết quả nội lực dầm tầng 4 được tổng hợp trong Phụ lục
3.10.2 Tính toán và bố trí cốt thép
3.10.2.1 Tính toán cốt thép dọc
3.10.2.1.1 Công thức tính toán cốt thép dọc
- Tính toán dầm theo tiết diện hình chữ nhật chịu uốn đặt cốt đơn Trình tự tính thép dầm như sau:
+ Chọn a: là khoảng cách tính từ mép bê tông đến trọng tâm lớp cốt thép chịu lực, đặt cốt đơn chọn a = 0.05m
+ Tính diện tích thép theo công thức:
+ Khi chọn bố trí cốt thép kiểm tra lại hàm lượng cốt thép
+ Sau khi bố trí cốt thép cần kiểm tra lại a và khoảng cách thông thủy
3.10.2.1.2 Tính toán cốt dọc cụ thể cho dầm B1 tầng 4
- Bê tông B25 có R b 14.5 MPa; R bt 1.05 MPa; b 1
- Cốt thép A-III có R s R sc 365 MPa
- Từ vật liệu sử dụng tra bảng ta được: R 0.395
Dầm B32Tầng trệtcó tiết diện 300x600 mm
Từ bảng kết quả nội lực dầm, ta đi lấy moment để tính dầm:
Diện tích thép tính toán:
Diện tích thép tính toán:
Diện tích thép tính toán:
Các tiết diện còn lại được tính toán tương tự bằng cách sử dụng phần mềm Excel để lập công thức Kết quả tổng hợp được trình bày trong phần Phụ lục.
3.10.2.2 Tính toán cốt đai cho dầm
3.10.2.2.1 Công thức tính toán cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông
Kiểm tra lực cắt lớn nhất cho phép (bê tông không bị phá hoại theo ứng suất nén chính) max 0.3 w 1 b 1 b 0
+ b 3 0.6: đối với bê tông nặng + n 0: hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc + b 1 1 0.01R b : hệ số, Rb tính bằng MPa
E bs : hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép đai vuông góc với trục dọc cấu kiện và không lớn hơn 1.3
Nếu QQ min thì không cần tính cốt đai, lúc này chỉ cần tính toán cốt đai theo cấu tạo
Nếu QQ min thì cần tính cốt đai để thỏa điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng
Khoảng cách giữa các cốt đai tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:
Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo min ;150 khi 450 ct 3 s h h mm min ;150 khi 450 ct 2 s h h mm
Khoảng cách thiết kế cốt đai:
3.10.2.2.2 Tính toán cốt đai cụ thể cho dầm B33 tầng trệt
+ Bê tông B25 có R b 14.5 MPa; R bt 1.05 MPa; b 1;E b 30000 MPa
+ Cốt thép A-I có R s R sc 225 MPa; R sw 175 MPa; E s 210000 MPa
Từ kết quả nội lực dầm, ta tìm được lực cắt lớn nhất trong dầm B1 tầng 4 tại vị trí gối có Q = 73.8 kN
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông
Q Q không cần phải tính cốt đai
Chọn đai ỉ8 2 nhỏnh cú Asw = 100.48 mm²
Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo min ;150 min 600;150 150 mm
Chọn đai ỉ8 đai 2 nhỏnh, bước đai s = 150 mm
Kiểm tra lực cắt lớn nhất cho phép (bê tông không bị phá hoại theo ứng suất nén chính)
Các dầm còn lại được tính toán tương tự bằng Excel để thuận tiện, đồng thời xác định khoảng cách bố trí cốt đai nhỏ nhất cho từng tầng, từ đó áp dụng chung cho tất cả các dầm trong tầng Kết quả được trình bày trong phần Phụ lục.
3.11 Tính toán và bố trí cốt thép cho cột
3.11.1.1 Tính toán và bố trí cốt thép
3.11.1.2 Tính cốt thép dọc theo phương pháp gần đúng
Nội lực tính toán nén lệch tâm xiên được xác định từ kết quả nội lực của phần mềm Etabs, với việc bổ sung hệ số uốn dọc để điều chỉnh sự gia tăng moment.
Hình 3-3: Sơ đồ nội lực với độ lệch tâm
Việc tính toán hệ số được thực hiện như sau:
Tính toán độ mảnh theo 2 phương: ox oy x y i ; i x y l l
Khi 28 lấy = 1 Khi > 28, được tính như sau 1
Theo TCVN 5574:2012, Ncr theo từng phương được tính như sau:
+ l là hệ số kể đến ảnh hưởng của tác dụng dài hạn của tải trọng đến độ cong của cấu kiện ở trạng thái giới hạn lấy bằng: l 1 M l
+ e là hệ số, lấy bằng e 0 /h, nhưng không nhỏ hơn
Tính toán cốt thép cho cột có thể thực hiện theo phương pháp gần đúng bằng cách chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương, từ đó xác định lượng cốt thép cần thiết.
Trong dự án này, việc tính toán được thực hiện dựa trên hướng dẫn trong giáo trình “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của tác giả Nguyễn Đình Cống.
Xét tiết diện cạnh Cx, Cy với Cx = h; Cy = b Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:
C và cốt thép đặt theo chu vi cột
Tiết diện chịu lực nén N, mô men uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay
Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính được hệ số x; x Moment đã gia tăng:
Tùy theo tương quan giữa giá trị Mx1 và My1 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán (theo phương X hoặc Y)
Phân loại các trường hợp tính
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện
M1= Mx1; M2 = My1 ea = eax +0.2 eay h = Cy; b = Cx
M1 = My1; M2 = Mx1 ea = eay +0.2 eax
Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính ho = h – a; Z = h –2a.Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Tính moment tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
b Độ lệch tâm 1 M e N với kết cấu siêu tĩnh e 0 max e e 1; a
Dựa vào độ lệch tâm eo và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán
Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé
h tính toán gần như nén đúng tâm, có kể đến các hệ số tăng thêm như sau:
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e :
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Khi 14 lấy = 1; khi 14