Thuyết minh đồ án tốt nghiệp đề tài chung cư cao tầng mỹ phước phường 2, quận bình thạnh, tphcm ngành kỹ thuật xây dựng công trình

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp đề tài chung cư cao tầng mỹ phước phường 2, quận bình thạnh, tphcm ngành kỹ thuật xây dựng công trình Thuyết minh đồ án tốt nghiệp đề tài chung cư cao tầng mỹ phước phường 2, quận bình thạnh, tphcm ngành kỹ thuật xây dựng công trình

MỤC LỤC

Trang

PHẦN I

IV Các hệ thống kỹ thuật chính trong công trình 3

V Đặc điểm khí hậu – khí tượng – thủy văn tại Tp HCM 4

1.2 Phân tích hệ chịu lực cho chung cư Mỹ Phước 8

1.7 Xác định tải trọng tác dụng lên công trình 13

CHƯƠNG 5

5.2 Xác định sơ bộ kích thước các cấu kiện của hồ nước mái 64

CHƯƠNG 6

6.3 Xác định giá trị tải trọng tác động lên công trình 926.4 Xác định nội lực của kết cấu (khung không gian) 936.5 Kiểm tra chuyển vị ngang cực đại ở đỉnh nhà 95

6.7 Tính toán cốt thép cho dầm khung trục B 1106.8 Tính toán cốt thép cho vách khung trục B 119

8.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài đơn (móng M-B1) 1728.3 Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài bè M-B2 (móng khu vực

PHẦN I

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

PHẦN 1 KIẾN TRÚC

1/ Nhiệm vụ thiết kế

Trong những năm gần đây cả nước đang bước vào công cuộc Công NghiệpHoá , Hiện Đại Hoá đất nước với nhu cầu xây dựng các công trình nhà cao tầng phục

vụ ăn ở , làm việc và học tập ngày càng cao

Tp HCM là một thành phố công nghiệp lớn, nên viêc xây dựng các chung cưcao tầng là điều không thể thiếu Đặc biệt là dân cư các nơi về sinh sống ngày càngđông, vì thế chung cư AN LỘC ra đời Nhằm có thể đáp ứng được phần nào về nhucầu sinh sống của Thành Phố đông dân này

Theo quy hoạch tổng thể mặt bằng gồm

Xây dựng các công trình phụ như là : Bể nước dữ trữ , bể nước cho phòng cháychữa cháy , hầm tự hoại …

Công trình gồm 10 tầng , mỗi tầng cao 3.6m Phần kết cấu là khung bêtông cốt thép chịu lực chính , dầm sàn đổ bêtông toànkhối

2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT VỚI THIẾT KẾ

Địa hình : Khu đất xây dựng nằm trên địa hình bằng phẳng Mưa : Lượng mưa khá lớn , trung bình 1500mm/năm Gió : Hướng gió chủ đạo là Đông Nam

Độ ẩm không khí : tuỳ theo mùa , trung bình 60%-80%

3 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC XÂY DỰNG

Phương án đã đạt được các yêu cầu :

Các thông số chỉ tiêu về kiến trúc và quy hoạch

Hợp lý trong quy hoạch tổng thể chiều cao lẫn phạm vi giới hạn

Mặt bằng công trình chặt chẽ , không gian sử dụng thuận lợi

4 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

4.1 KẾT CẤU MÓNG

Do công trình xây dựng có tải trọng lớn , nên sử dụng phương án móng cọc épbêtông cốt thép Cọc cắm sâu 18m vào lớp đất chịu lực , cọc tiết diện 35*35 cm liênkết với đài móng cao 1 – 1.5m

Dầm khung có các loại kích thước 300*600 – 300*700.

Việc tính toán nội lực cho các cấu kiện được thực hiện bằng sap2000 (StructuresAnalysis Programs)và RDW ( phần mềm của Bộ Xây Dựng )

Không gian bên trong được xây tường bằng gạch 100mm , kết hợp khung kínhnhôm Tường bao che phía ngoài xây tường 200mm

5 PHẦN ĐIỆN

5.1 CƠ SỞ LẬP THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Việc thiết kế kỷ thuật phần điện lập trên cơ sở các tiêu chuẩn , quy định hiệnhành của Nhà Nước Việt Nam và của Bộ Xây Dựng

5.2 CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

Dựa trên cơ sở chức năng sử dụng của các phòng ở các tầng Để việc cung cấpđiện được đảm bảo , dự kiến đặt một trạm biến áp có dung lượng 150KVA Ngoài ranhằm phòng khi xảy ra sự cố mất điện lưới , cần đặt 1 trạm máy Diezen dự phòng códung lượng 100KVA Máy phát điện nêu trên đảm bảo các yêu cầu kỷ thuật về cách

âm , không gây ô nhiễm môi trường xung quanh

6 PHẦN CẤP THOÁT NƯỚC

6.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ KỶ THUẬT

Thiết kế theo các Tiêu Chuẩn Xây Dựng hiển hành

6.2 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

6.2a PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC SINH HOẠT

Nước cấp cho công trình được lấy từ mạng lưới nước của Công Ty CấpNước TP và dẫn vào công trình bằng ống có dường kính 114mm Mạng lưới đườngống cấp nước bên trong khu vực chung cư có đường kính từ 15mm đến 120mm

6.2b PHƯƠNG ÁN THOÁT NƯỚC BẬN CHO SINH HOẠT

Nước bận sinh hoạt trong khu vệ sinh được các dụng cụ vệ sinh thu dẫn

về các tuyến ống thoát nước và đưa xuống hầm tự hoại và hầm sử lý trước khi đưa rakênh vành đai

6.2c PHƯƠNG ÁN THOÁT NƯỚC MÁI

Công trình được phân ra 2 khối có khe lún ở giữa , mỗi khối dài 38.6mnên diện tích phần mái là 757m2 theo tài liệu nghiên cứu cần thoát nước trong 1 giây

là Q= 150 l/s Do đó bố trí ống thoát nước đứng theo cột ngoài biên có đường kính D

= 220mm

5.2 Vệ Sinh Môi Trường

Xử lý hầm phân tự hoại bằng phương pháp vi sinh có bể chứa lắng, lọc trướckhi ra cống chính Thành Phố theo mức tiêu chuẩn đã qui định

7 HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY

I SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH

Thành phố Hồ Chí Minh là một trong những Thành phố có tốc độ phát triển rấtnhanh về kinh tế cũng như về khoa học kỹ thuật Các hoạt động sản xuất kinh doanh ởđây phát triển rất mạnh, có rất nhiều Công ty, Nhà máy, Xí nghiệp, đặc biệt là các KhuCông Nghiệp, Khu Chế Xuất đã được thành lập, do đó đã thu hút được một lực lượnglao động rất lớn về đây làm việc và học tập Đây cũng là một trong những nguyênnhân chính khiến cho dân số ở Thành phố Hồ Chí Minh tăng rất nhanh trong nhữngnăm gần đây và một trong những vấn đề mà Thành phố cần giải quyết thật cấp bách làvấn đề về chổ ở của người dân

Đứng trước tình hình thực tế kể trên thì việc xây dựng các chung cư cao tầngnhằm giải quyết vấn đề về chổ ở là thật sự cần thiết Đồng thời, ưu điểm của các loạihình nhà ở cao tầng này là không tiêu tốn quá nhiều diện tích mặt bằng, tạo được mộtmôi trường sống sạch đẹp, văn minh phù hợp với xu thế hiện đại hoá đất nước

Công trình Chung Cư Mỹ Phước là một trong những công trình được xây dựngnhằm giải quyết vấn đề kể trên, góp phần vào công cuộc ổn định và phát triển củaThành phố Hồ Chí Minh nói riêng và của đất nước ta nói chung

II TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1 Tên công trình: Chung Cư Mỹ Phước.

2 Địa điểm xây dựng: Công trình Chung Cư Mỹ Phước được xây dựng tại Phường

2, Quận Bình Thạnh, Thành Phố Hồ Chí Minh

3 Qui mô công trình

Công trình chung cư Mỹ Phước gồm 7 đơn nguyên

Diện tích khu đất đơn nguyên 7: 1870 m2;

Chiều cao công trình: 44.1 m;

Công trình có tổng cộng 12 tầng + 1 tầng kỹ thuật và 1 tầng mái bao gồm:

 Tầng hầm: chiều cao tầng 3.4m, diện tích mặt bằng:

26.8m  27.8m = 745 m2

Tầng hầm được thiết kế làm chỗ đậu xe ôtô, xe máy Ngoài ra tầng này còn

bố trí máy móc thiết bị kỹ thuật như máy bơm nước, máy phát điện, bể chứa,

bể tự hoại, hệ thống kỹ thuật điện, biến thế cung cấp điện cho toà nhà khinguồn điện bên ngoài gặp sự cố

 Tầng 1: chiều cao tầng 4.0m, diện tích mặt bằng:

27.8m  25.7m = 714.4 m2

Là nơi đặt văn phòng quản lý chung cư, cửa hàng Bố trí cửa hàng tự chọn,cửa hàng giải khát và là nơi tạo không gian nghỉ ngơi, giải trí

 Tầng 2  12: chiều cao tầng 3.4m, diện tích mặt bằng:

26.6m  26.6m = 707.6 m2

Bố trí nhà ở kiểu đơn nguyên

- Căn hộ loại A(01 căn hộ) : Tổng diện tích 115.17 m2

Bố trí hệ thống kỹ thuật, máy móc thiết bị cho thang máy và cho toà nhà

 Tầng mái: chiều cao tầng 3.9m, diện tích mặt bằng:

Tận dụng triệt để diện tích đất xây dựng và sử dụng công trình hợp lý

Giao thông trên mặt bằng của các sàn tầng được thực hiện thông qua hệ thốngsảnh hành lang

Công trình có ba buồng thang máy và một cầu thang bộ phục vụ cho việc giaothông theo phương đứng và một thang thoát hiểm phục vụ cho việc thoát người khi có

sự cố Hệ thống giao thông này kết hợp với hệ thống sảnh hành lang của các sàn tầngtạo thành nút giao thông đặt tại trọng tâm của công trình.

3 Hệ thống cấp thoát nước:

 Cấp nước

Nước sử dụng được lấy về từ trạm cấp nước thành phố, dùng máy bơm đưa nước

từ hệ thống lên bể chứa nước mái,và hồ nước ngầm Hai bể nước này vừa có chứcnăng phân phối nước sinh hoạt cho các phòng vừa có chức năng lưu trữ nước khi hệthống nước ngưng hoạt động, và quan trọng hơn nữa là lưu trữ nước phòng cháy chữacháy

 Thoát nước

Thoát nước mưa bằng hệ thống rãnh trên sân thượng theo đường ống kỹ thuậtdẫn xuống đất và dẫn ra cống khu vực Đường ống thoát nước đặt dưới đất sử dụngbằng ống PVC chịu áp lực cao Tất cả các ống đi trong hộp kỹ thuật có chỗ kiểm tra,sữa chữa khi có sự cố

4 Phòng cháy chữa cháy

Vì đây là nơi tập trung đông người và là nhà cao tầng nên việc phòng cháy chữacháy rất quan trọng, bố trí theo tiêu chuẩn quốc gia

Hệ thống báo cháy được đặt biệt quan tâm, công trình được trang bị hệ thốngphòng cháy chữa cháy trên mỗi tầng và trong mỗi phòng, có khả năng dập tắt mọinguồn phát lửa trước khi có sự can thiệp của lực lượng chữa cháy Các miệng báo khói

và nhiệt tự động được bố trí hợp lý cho từng khu vực

Để đảm bảo an toàn, công trình còn lắp đặt hệ thống cột thu thu lôi (chống sét)trên mái

 Nhiệt độ : Nhiệt độ trung bình của vùng là 270C

- Nhiệt độ cao nhất vào tháng 4: 390C;

 Gió : Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh là khu vực được đánh giá là ít chịu ảnh

hưởng của gió bão

- Thịnh hành trong mùa khô là gió Đông Nam chiếm 30  40%, gió Đông chiếm 20  30%

- Thịnh hành trong mùa mưa là gió Tây Nam chiếm 66%.

VI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT

Vì vậy, việc xây dựng chung cư Mỹ Phước có đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế kỹthuật nêu trên là hoàn toàn hợp lí và hết sức cần thiết nhu cầu về nhà ở hiện tại cũngnhư trong tương lai

PHẦN II

TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Chương 1

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC

CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH 1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÀ CAO TẦNG

Những công trình như thế nào được xếp vào loại nhà cao tầng? Hiện nay vẫn

chưa có câu trả lời chính xác, rõ ràng và được mọi người chấp nhận Định nghĩa nhàcao tầng thay đổi theo từng nước, gằn liền với một loạt các điều kiện kinh tế, kỹ thuật

và xã hội riêng biệt

Tuy nhiên, để có khái niệm về nhà cao tầng mang tính khoa học, Ủy ban quốc tế

nhà cao tầng đã đưa ra định nghĩa như sau: “ một công trình xây dựng được xem là nhiều tầng ở tại một vùng hoặc một thời kỳ nào đó nếu chiều cao của nó quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác so với các nhà thông thường”.

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất chủ yếu: nhà phảichịu đồng thời tác động của tải trọng đứng và tải trọng ngang Trong nhà cao tầng,theo sự gia tăng của chiều cao, nội lực và chuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lênrất nhanh Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực,

do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị

hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụngcông trình Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, màcòn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác độngcủa các tải trọng ngang, dao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quágiới hạn cho phép Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọngtrong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao lớn, trọng lượngnặng Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp nên các giảipháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu Tùy thuộc môitrường xung quanh, địa thế xây dựng, tính kinh tế, khả năng thực hiện kỹ thuật,… màlựa chọn một phương án thích hợp nhất Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằmtrong khu vực đất yếu nên thường phải lựa chọn phương án móng sâu để chịu tải tốtnhất Cụ thể ở đây là móng cọc

Mặt khác, đặc điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi côngphức tạp, nguy hiểm Do vậy, khi thiết kế biện pháp thi công phải tính toán kỹ, quátrình thi công phải nghiêm ngặt, đảm bảo độ chính xác cao, đảm bảo an toàn lao động

và chất lượng công trình khi đưa vào sử dụng

Như vậy, khi tính toán và thiết kế công trình, đặc biệt là công trình nhà cao tầngthì việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quantrọng Nó không những ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của công trình mà còn ảnhhưởng đến sự tiện nghi trong sử dụng và quyết định đến giá thành công trình

1.2 PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC CHO CHUNG CƯ MỸ PHƯỚC

Các hệ kết cấu chịu lực thường dùng trong nhà cao tầng:

1.2.1 Kết cấu thuần khung

Kết cấu này có không gian lớn, bố trí mặt bằng linh hoạt, có thể đáp ứng kháđầy đủ yêu cầu sử dụng công trình nhưng độ cứng ngang của kết cấu thuần khungnhỏ, khả năng chống lại tác động của tải trọng ngang tương đối kém Để khắcphục nhược điểm này thì mặt cắt cột, dầm tương đối lớn, bố trí cốt thép tương đốinhiều gây ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao củangôi nhà Vì vậy, kết cấu khung chịu lực không thể chọn để làm kết cấu chịu lựcchính cho công trình này

1.2.2 Kết cấu vách cứng

Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lựcchính của công trình Độ cứng ngang tương đối lớn, khả năng chống lại tải trọngngang lớn

Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ vách để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng

có một số hạn chế:

Gây tốn kém vật liệu;

Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết;

Thi công chậm;

Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu.

Nên cần xem xét kỹ khi chọn hệ chịu lực này

1.2.3 Kết cấu khung không gian lớn tầng dưới đỡ vách cứng

Chân tường dọc, ngang của vách cứng không làm tới đáy ở tầng một hoặc một

số tầng bên dưới Dùng khung đỡ vách cứng ở trên hình thành kết cấu khung đỡvách cứng Loại này vừa có thể đáp ứng yêu cầu không gian lớn bên dưới vừa cókhả năng chống lại tải trọng ngang tương đối lớn Tuy nhiên, đây là công trìnhchung cư không có nhu cầu mở rộng không gian bên dưới, nên kết cấu nàykhông thích hợp

1.2.3 Kết cấu khung - tường chịu lực

Là hệ kết cấu kết cấu kết hợp thuần khung và vách cứng, lấy lợi thế của cáinày bổ sung bất lợi của cái kia, công trình vừa có không gian sử dụng, vừa chốngtải trọng ngang Vách cứng có thể bố trí đứng riêng cũng có thể lợi dụng làmtường ngăn thang máy, tường ngăn cầu thang Khung có thể là kết cấu bê tông cốtthép cũng có thể là thép, vách cứng thường là bê tông cốt thép

Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểmcủa công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn

hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình Chung cư cao tầng Mỹ Phước:

- Chung cư cao tầng Mỹ Phước là công trình có 12 tầng, với chiều cao 44.1m

so với mặt đất tự nhiên, diện tích mặt bằng 26mx27.8m

- Do công trình được xây dựng trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh là vùng hầu như

ít xảy ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnhhưởng của gió bão Vì vậy, việc tính toán gió động cho công trình là thật sự cầnthiết

- Do vậy, kết cấu khung – vách cứng có những ưu điểm như trên, phù hợp vớiqui mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trongphạm vi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắtkém, còn vách cứng thì ngược lại, có độ cứng chống cắt tốt nhưng độ cứng chốnguốn kém Sự tương tác giữa khung và vách khi chịu lực tải trọng ngang đã tạo ramột hiệu ứng có lợi cho sự làm việc của kết cấu hỗn hợp khung – vách

- Việc bố trí vách trong nhà cao tầng rất quan trọng, ứng với đặc điểm của mặtbằng công trình, bố trí các vách theo cả hai phương, liên kết với nhau tạo thành lõicứng được đặt tại tâm công trình, và có độ cứng theo hai phương gần bằng nhau,

tránh hiện tượng công trình bị xoắn khi dao động

Kết luận:

Chọn hệ chịu lực chính của công trình chung cư Mỹ Phước là hệ gồm có sàn sườn và khung kết hợp với lõi cứng.

1.3 CÁC TÀI LIỆU DÙNG CHO THIẾT KẾ

1.3.1 Các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo

[1] TCVN 2737 : 1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn xây dựng,

NXB Xây dựng Hà Nội, 2002

[2] TCVN 356 : 2005, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn

thiết kế, NXB Xây dựng Hà Nội, 2005.

[3] TCXD 229 : 1999, Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng

gió theo TCVN 2737 :1995, NXB Xây dựng Hà Nội, 1999.

[4] TCXD 195 : 1997, Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi, NXB Xây

dựng Hà Nội, 1999

[5] TCVN 198 : 1997, Nhà cao tầng – Thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép

toàn khối, NXB Xây dựng Hà Nội, 1999.

[6] TCXD 45 : 1978, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình, NXB Xây

dựng Hà Nội, 2002

[7] TCXD 74 : 1987, Đất xây dựng – Phương pháp chỉnh lý thống kê các

kết quả xác định các đặc trưng của chúng, NXB Xây dựng Hà Nội,

2002

[8] TCXD 205 : 1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng

Hà Nội, 2002

1.3.2 Một số tài liệu tham khảo khác

Được giới thiệu trong phần cuối của tập thuyết minh

1.3.3 Hồ sơ kiến trúc công trình

1.3.4 Hồ sơ khảo sát địa chất công trình

Do không có hồ sơ địa chất của công trình chung cư Mỹ Phước nên trongphạm vi đồ án này xin được sử dụng hồ sơ địa chất của công trình căn hộ cao cấpQuốc Cường ở 28 Trần Xuân Soạn, quận 7, thành phố Hồ Chí Minh

Kết quả xử lý số liệu địa chất nằm trong Chương 4 của tập phụ lục

1.5 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU

Sự cần thiết phải mô hình hóa kết cấu:

Chúng ta không thể phân tích được kết cấu thực tế, mà chỉ có thể thử tải đểxác định phản ứng của kết cấu

Chúng ta chỉ có thể phân tích được “mô hình của kết cấu” chứ không phân tích

kết cấu thực đươc.

Do đó, chúng ta cần phải “mô hình kết cấu” và cần có công cụ để phân tích môhình đó

Trong nội dung đồ án này, sẽ dùng Phương pháp phần tử hữu hạn để làm công

cụ phân tích với sự trợ giúp của phần mềm phân tích kết cấu ETABS V9.7.0

Mô hình không gian gồm có: cột, vách cứng, dầm, sàn, cầu thang chính…Phân tích kết cấu bằng phần mềm ETABS version 9.7.0

Tiến hành phân tích kết cấu lần 1 (chưa có tải gió động) để có được các tần số,chu kỳ dao động tự nhiên và các dạng dao động tự nhiên Sau đó, xác định tảitrọng gió động theo tinh thần TCVN 2737:1995 và TCXD 299:1999, rồi phân tíchlại kết cấu

Trình tự giải quyết bài toán bằng phần mềm ETABS sẽ được trình bày cụ thểtrong các chương sau

1.6 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CÁC KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

1.6.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau:

d d

m

trong đó:

md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;

md = 8 ÷ 12 - đối với hệ dầm chính, khung một nhịp;

md = 12 ÷ 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp;

md = 16 ÷ 20 - đối với hệ dầm phụ;

ld - nhịp dầm

Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau:

1 ( 



Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong Bảng 1.1

Bảng 1.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

h (mm)

Bề rộng

b (mm)

Chọn tiết diện bxh (mm)

Các dầm consol và dầm môi sơ bộ chọn 200x300

1.6.2 Chọn sơ bộ chiều dày sàn

Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau:

l m

D h

s

trong đó:

D - hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng;

ms = 30 ÷ 35 - đối với bản loại dầm;

ms = 40 ÷ 45 - đối với bản kê bốn cạnh;

s s

ln (m)

Diện tích (m2)

1.6.3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột

Công thức tính sơ bộ tiết diện cột: (theo [12])

0

t b

k N A

R



(m2)trong đó:

kt - hệ số xét đến ảnh hưởng khác như moment, hàm lượng thép…phụ thuộc vào người thiết kế

ảnh hưởng moment lớn: kt= 1.3 ÷ 1.5ảnh hưởng moment nhỏ: kt= 1.1 ÷ 1.2;

Rb- cường độ tính toán về nén của bê tông;

N- lực nén, được tính toán gần đúng như sau:

N = ms.q.Fs

Fs - diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

ms - số sàn phía trên tiết diện đang xét

q - tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn.Lấy theo kinh nghiệm q = 10 kN/m2;

Kích thước tiết diện cột được chọn sơ bộ có được xem hợp lý hay không

về mặt chịu lực chỉ được đánh giá sau khi đã tính toán và bố trí thép và dựavào tỉ lệ phần trăm cốt thép

Trong nhà cao tầng, theo chiều cao từ móng đến mái lực nén trong cộtgiảm dần Để đảm bảo hợp lý về mặt sử dụng vật liệu cần giảm khả năng chịulực của cột

Tuy nhiên, cần tránh thay đổi độ cứng đột ngột Độ cứng của tầng trênkhộng được nhỏ hơn 70% độ cứng tầng dưới kề với nó

Bảng 1.3: Kích thước sơ bộ cột

Cột Tầng

Tải trọng q(kN/m2)

Diện truyền tải (m2)

N (kN)

h (mm)

Chọn bxh (mm)

1.6.4 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện vách cứng

Theo “TCXD 198 : 1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt théptoàn khối”

- Khi thiết kế các công trình sử dụng vách và lõi cứng chịu tải trọngngang, phải bố trí ít nhất ba vách cứng trong một đơn nguyên Trục của

ba vách này không gặp nhau tại một điểm

- Nên thiết kế các vách không thay đổi về độ cứng cũng như kích thướchình học

- Trong kết cấu khung không gian nhà cao tầng vách cứng thường được

bố trí có độ cứng theo hai phương bằng nhau hoặc gần bằng nhau đểchịu tác động của gió (hoặc chịu tác động của động đất) theo cả haiphương

- Vách cứng có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái, đồng thời để đảmbảo điều kiện độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của lõi nên chiềudày thành vách của lõi cứng sẽ không thay đổi theo suốt chiều cao củanhà

- Diện tích vách cứng tối thiểu bằng 1.5% diện tích sàn

- Chiều dày vách của lõi cứng được chọn sơ bộ dựa vào chiều cao nhà,

số tầng … đồng thời đảm bảo các qui định theo điều 3.4.1 TCXD 198 :

1997 như sau:b  150 (mm) và b  L/20 (mm) (L: là chiều cao của nhà)

Vì vậy công trình chung cư MỸ PHƯỚC có tổng chiều cao là 44.1 (m) với sốtầng là 12 tầng Chọn sơ bộ chiều dày thành vách của lõi cứng là 300 (mm)thỏa mãn các điều kiện nêu trên

1.7 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

1.7.1 Trọng lượng các lớp hoàn thiện

Tầng Các lớp cấu tạo Chiều dày

(m)

Trọng lượng riệng

(kN/m 3 )

Hệ số

độ tin cậy n

Tải trọng

(kN/m 2 )

1.7.2 Trọng lượng tường xây

Tường xây trên sàn được quy thành tải phân bố đều trên sàn (kN/m2)

Tường xây trên dầm (kN/m)

Bảng 1.4: Tĩnh tải do tường xây trên sàn

TĨNH TẢI DO TƯỜNG XÂY TRÊN SÀN

Lấy giá trị lớn nhất g tường = 2.54 kN/m 2, để tính cho tất cả các ô sàn

Bảng 1.5: Tĩnh tải do tường xây trên dầm

g(kN/m3)

Tường lan can sân thượng cao 1.5m

TĨNH TẢI DO TƯỜNG XÂY TRÊN DẦM

1.7.3 Hoạt tải

Tải trọng phân bố đều trên sàn lấy theo TCVN 2737:1995 ([1]) như sau:

ptt = ptc.np trong đó:

ptc - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3/[1];

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1]:

n = 1.3 khi ptc < 200 daN/m2

n = 1.2 khi ptc ≥ 200 daN/m2

Bảng 1.6: Hoạt tải tác dụng trên sàn, mái, cầu thang, sàn hầm…

HOẠT TẢI SỬ DỤNG TRÊN SÀN, MÁI, CẦU THANG

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

1 Mô hình khung không gian của công trình là hệ khung – vách ngàm vào mặttrên móng Thiết lập mô hình khung không gian công trình và phân tích dao

động công trình bằng chương trình phân tích kết cấu ETABS Version 9.7.0

2 Xác định chu kỳ và tần số các dạng dao động của công trình do chương trìnhETABS xuất ra theo 2 phương X, Y

3 Kiểm tra lại chu kỳ dao động do chương trình xuất ra để xác định độ cứnghợp lý cho công trình

4 Xác định thành phần tĩnh và động của tải trọng gió theo [1]

2.1.XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG DAO ĐỘNG TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH

Như đã nói ở chương một, khi tính toán kết cấu nhà cao tầng, chúng ta cầnđặc biệt quan tâm đến tải trọng ngang tác động vào công trình

Tải trọng gió tác động vào công trình bao gồm thành phần động và thànhphần tĩnh Các thành phần này được xác định theo TCVN 2737-1995 Theo đó,các công trình trên 40m khi tính toán sẽ kể thêm thành phần động của tải trọnggió Như vậy, chung cư Mỹ Phước có tổng chiều cao 44.1m (so với mặt đất tựnhiên) nên phải tính thêm thành phần động của gió Vì công trình có tỉ số giữachiều cao và chiều rộng (H/B = 44.1/26 = 1.7) và tỉ số giữa chiều cao và chiềudài (H/L = 44.1/27.8 = 1.59) đều nhỏ hơn 8 nên không cần kiểm tra tình trạngmất ổn định khí động của công trình

Để xác định được giá trị của thành phần động của tải trọng gió, cũng nhưphản ứng của công trình ta phải xác định tần số dao động tự nhiên của nó Trongphạm vi đồ án này sẽ sử dụng chương trình phân tích kết cấu Etabs V9.7.0 để môhình khung không gian và xác định các dạng dao đông tự nhiên, tần số dao động

tự nhiên, chu kỳ dao động tự nhiên,…

Các bước tiến hành mô hình khung không gian trong Etabs được trình bàydưới đây:

2.1.1 Khai báo các đặc trưng vật liệu

Vật liệu sử dụng là bê tông B25 để thiết kế cho toàn bộ kết cấu khung-vách cứng

Hình 2.1: Khai bao đặc trưng vật liệu

2.1.2 Khai báo các tiết diện

Khai báo kích thước dầm, cột (các kích thước dầm, cột đã chọn sơ bộ trongchương 1)

Hình 2.2: Khai báo tiết diện dầm

Hình 2.3: Khai báo tiết diện cột

Hình 2.4: Khai báo tiết diện sàn

Hình 2.5: Khai báo tiết diện vách cứng

2.1.3 Mô hình tổng thể của công trình

Hình 2.6: Mô hình tổng thể công trình

Hình 2.7: Mô hình mặt bằng tầng điển hình

2.1.4 Khai báo khối lượng khi tính toán phân tích động lực

Bêtông: Khối lượng riêng (mass per Unit volume):

Khối lượng tham gia vào tính dao động gồm khối lượng của tất cả cáccấu kiện có trong mô hình và khối lượng do trọng lượng các lớp hoàn thiện,tường xây, và một phần hoạt tải (theo TCVN 229:1999 thì hệ số chiếc giảmcho công trình có người và thiết bị là 0.5)

Trong đồ án này tải trọng đứng được phần mềm tự tính ra các khốilượng Như vậy, ta cần phải định nghĩa các trường hợp tải (bao gồm TLBT,HOANTHIEN, TUONG, HOATTAI) Sau đó, gán các tải trọng này vào môhình (sàn gán tải do các lớp hoàn thiện, tường xây trên sàn Còn dầm sẽ gántường xây trên dầm)

Hình 2.8: Khai báo các trường hợp tải trọng

Việc tính khối lượng từ các trường hợp tải được làm như sau:

Sau đó, vào menu Define -> Mass Source, chọn mục From Loads (như

hình 2.9) có nghĩa là máy sẽ tự động tính khối lượng từ các trường hợp tải

Hình 2.9: Khai báo khối lượng để xác định các dạng dao động tự nhiên

2.1.5 Khai báo sàn tuyệt đối cứng

Hình 2.10: Gán sàn tuyệt đối cứng

2.1.6 Xác định các dạng dao động tự nhiên của công trình

Theo TCVN 229:1999, số mode cần tính là Smode sao cho fS < fgh < fS+1 Theo

TCVN 229:1999 thì với kết cấu BTCT: fgh = 1,3 Hz  TS+1 < Tgh = 0,8 s < TS

Hình 2.11: Khai báo số mode cần phân tích (tạm xét 6 mode đầu)

Kết quả các chu kỳ và tần số dao động tự nhiên như sau:

Bảng 2.1: Chu kỳ và tần số dao động tự nhiên

Như vậy, công trình này ở dạng dao động tự nhiên thứ 3 có tần số f3 = 0.798

Hz và ở dạng dao động tự nhiên thứ 4 có f4 = 1.971 Hz thõa điều kiện f3 < fL<f4

nên ta cần xác định thành phần động của gió ứng với 3 mode đầu tiên

Theo Ủy ban kiểm tra trắc địa vùng bờ biển Mỹ thì :

T1 = 0.1n với n là số tầng của công trình (n = 14 tính luôn tầng hầm và tầng kỹ thuật)

Tuy nhiên, chu kỳ T1 = 2.069s mới chỉ xét đến các cấu kiện chủ yếu như cột,dầm, sàn mà chưa xét đến tường xây chen, do vậy độ cứng của kết cấu sẽ nhỏ

hơn so với thực tế Theo tác giả Triệu Tây An (Hỏi đáp thiết kế và thi công kếtcấu nhà cao tầng) thì chu kì tính được có thể nhân với hệ số giảm chu kì

Vậy chu kỳ Tthucte = 2.069x0.7 = 1.44s => chu kỳ dao động của công trình làkhá hợp lý

Kết quả khối lượng tham gia dao động của từng tầng như sau:

Bảng 2.3: Khối lượng tham gia dao động của từng tầng

Story MassX

(kNs2/m)

MassY

(kNs2/m)KYTHUAT 422.9638 422.9638THUONG 1316.0076 1316.0076STORY12 1499.969 1499.969STORY11 1498.2748 1498.2748STORY10 1498.2748 1498.2748STORY9 1501.3906 1501.3906STORY8 1504.8033 1504.8033STORY7 1504.8033 1504.8033STORY6 1508.1996 1508.1996STORY5 1511.8928 1511.8928STORY4 1511.8928 1511.8928STORY3 1514.4187 1514.4187STORY2 1523.7252 1523.7252STORY1 1525.1415 1525.1415

Kết quả dịch chuyển ngang tỉ đối (y ij ) của tầng thứ j ở dạng dao động tự

nhiên thứ i:

Bảng 2.4: Dịch chuyển ngang tỉ đối (y ij ) của tầng thứ j ở dạng dao động tự nhiên thứ i

Story Mode UX UY Mode UX UY Mode UX UY

- UX: dịch chuyển ngang tỉ đối theo phương X;

- UY: dịch chuyển ngang tỉ đối theo phương Y

2.2 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH

2.2.1 Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió

Theo điều 6.3/ [1], giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độcao zj so với mốc chuẩn xác định theo công thức sau:

c k W

W tc zi

i  0trong đó:W0 - áp lực gió tiêu chuẩn, công trình xây dựng ở thành phố Hồ Chí

Minh thuộc khu vực IIA nên theo [1] lấy W0 = 0.83 kN/m2;

kzi - hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình

t m g t

j j

t

z

z z

k

2

844,1)

ch = 0.6 (phía khuất gió);

Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

Bảng 2.5: Thành phần tĩnh của tải trọng gió

Tầng zj

(m) kzj

W0 (kN/m2)

2.2.2 Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần dộng của áp lực gió

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phầnthứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

Wp(ji) = Mj i i yji

trong đó:

 Wp(ji) - lực gió động, cùng thứ nguyên với WFj ;

 Mj - khối lượng tham gia dao động của tầng thứ j(kNs2/m);

 i - hệ số động lực (không thứ nguyên) ứng với dạng daođộng i, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của daođộng

i i

f

W

940

2,

Hình 2.12: Đồ thị xác định hệ số động lực 

 i - hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nphần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem làkhông đổi

n j

Fj ji i

M y

W y

1 2

Với địa hình dạng B ta có :

09 , 0

10486,0)(



 - hệ số tương quan không gian áp lực động của tảitrọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau củacông trình Với dạng dao dộng 1, xác định 1 theobảng 4[TCXD 229:1999] Với dạng dao dộng thứ 2

và thứ 3, lấy 2 = 3 = 1

Sj - diện tích đón gió của phần j của công trình (m2);

 yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm tầng thứ j ứngvới dạng dao động tự nhiên thứ I, không thứ nguyên

Kết quả tính toán được thể hiện trong các bảng dưới đây

Wjtc

(kN/m2)(khuất)

j Sj (m2) 

WFj

(kN) (đón)

WFj

(kN) (khuất)

Mj

(kNs2/m) yj1 Mj.y

2 j1

WFj.yj1

(kN)(đón)

WFj.yj1

(kN)(khuất)

Wtcpj1

(kN)(đón)

Wtcpj1

(kN)(khuất)

W tc pj1

(kN) (tổng)

Wjtc

(kN/m2)(khuất)

j Sj (m2) 

WFj (kN) (đón)

WFj (kN) (khuất)

Mj

(kNs2/m) yj2 Mj.y

2 j2

WFj.yj2(kN)(đón)

WFj.yj2(kN)(khuất)

Wtcpj2

(kN)(đón)

Wtcpj2

(kN)(khuất)

W tc pj2

(kN) (tổng)

T2 (s) = 1.396 f2(Hz) = 0.716 2 = 0.047 2 = 1.62

Tầng zj

(m)

Wjtc (kN/m2)(đón)

Wjtc (kN/m2)(khuất)

j Sj (m2) 2

WFj (kN) (đón)

WFj (kN) (khuất)

Mj (kNs2/m) yj2 Mj.y

2 j2

WFj.yj2(kN)(đón)

WFj.yj2(kN)(khuất)

Wtcpj2(kN)(đón)

Wtcpj2(kN)(khuất)

W tc pj2 (kN) (tổng)

Wjtc

(kN/m2)(khuất)

j Sj (m2) 3

WFj

(kN) (đón)

WFj

(kN) (khuất)

Mj

(kNs2/m) yj3 Mj.y

2 j3

WFj.yj3

(kN)(đón)

WFj.yj3

(kN)(khuất)

Wtcpj3

(kN)(đón)

Wtcpj3

(kN)(khuất)

W tc pj3 (kN) (tổng)

2.2.1 Xác định giá trị toàn phần của tải trọng gió tác động vào công trình

Theo TCVN 229:1999 thì giá trị nội lực tại một tiết diện bất kỳ do gió gây rađược tính theo công thức sau:

X - momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị;

Xt - momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnhcủa tải trọng gió gây ra;

ñ i

X - momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phầnđộng của tải trọng gió gây ra

Theo nguyên lý cộng tác dụng trong sức bền vật liệu thì bài toán trong miền đànhồi tuyến tính thì việc tổ hợp tải trọng để tìm nội lực nguy hiểm và tổ hợp nội lựcứng với các trường hợp tải trọng là giống nhau Trường hợp gió động này không còn

là bài toán tuyến tính nữa, việc tổ hợp nội lực lại rất phức tạp Do vậy, trong phạm vi

đồ án này, sẽ áp dụng quy tắc trên để tính lực gió động theo từng phương

Tải trọng gió cuối cùng (kết hợp thành phần tĩnh và động) được tính dưới dạngcác lực tập trung đặt tại cao trình các tầng, nên để tính nội lực ta nhập vào mô hình cáclực GÍO X- GIÓ Y là các lực tập trung đặt tại trọng tâm của từng sàn ứng với các caotrình tương ứng

Kết quả tính toán được trình bày trong các bảng dưới đây:

Wjtc

(kN/m2) S

X j

Wjtc (kN/m2) S

Y j

(m2)

Wjtc (kN)

Wtcp1(kN)

Wtcp2(kN)



Bảng 2.11: Bảng giá tri tải trọng gió tác dụng vào công trình theo phương Y