• 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.. 2.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu 2.2.1 Lựa
Giới thiệu về công trình
Mục đích xây dựng công trình
Việt Nam, một quốc gia đang phát triển và khẳng định vị thế trên trường quốc tế, cần ưu tiên cải thiện an sinh xã hội và tạo việc làm cho người dân Trong đó, nhu cầu về chỗ ở là một trong những yêu cầu cấp thiết nhất.
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 lại có hạn Điều này dẫn đến việc giá đất tăng cao, khiến nhiều người dân không đủ khả năng mua đất Để giải quyết vấn đề này, cần triển khai xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư một cách hợp lý.
Sự phát triển của nền kinh tế và tình hình đầu tư nước ngoài đang tạo ra cơ hội lớn 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 không chỉ đáp ứng nhu cầu hạ tầng cấp bách mà còn tạo ra bộ mặt mới cho đô thị, đồng thời mở ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân.
Khu chung cư cao tầng được phát triển để đáp ứng xu hướng nhà ở hiện đại và phong cách sống đương đại Với vị trí thuận lợi và cơ sở hạ tầng vượt trội, chung cư cao tầng mang đến một phong cách sống tiện nghi, hiện đại nhưng vẫn giữ được sự bình yên Cư dân tại đây sẽ trải nghiệm một đẳng cấp sống hoàn toàn mới.
Vị trí và đặc điểm công trình
Vị trí công trình Địa chỉ: Số 38 Nguyễn Chí Thanh, Thạch Thang, Hải Châu, Đà Nẵng, Việt Nam
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 11
Thành phố Đà Nẵng nằm có vị trí địa lý:
• Phía đông giáp Biển Đông
• Phía tây và nam giáp tiỉnh Quảng Nam
• Phía bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế
Thành phố Đà Nẵng, với diện tích 1.285 km² và dân số trung bình năm 1991 đạt 1,134 triệu người, là trung tâm kinh tế lớn nhất của tỉnh và cũng là thành phố đông dân nhất trong khu vực.
Hình 1.1 Vị trí công trình được chụp từ Google Earth Điều kiện tự nhiên Địa hình:
Đà Nẵng nằm ở rìa của miền uốn nếp Paleozoi, thuộc Đới tạo núi Trường Sơn, nơi diễn ra các biến dạng chính trong kỷ Than đá sớm Cấu trúc địa chất của khu vực này bao gồm năm đơn vị địa tầng chủ yếu: hệ tầng A Vương, hệ tầng Long Đại, hệ tầng Tân Lâm, hệ tầng Ngũ Hành Sơn và trầm tích Đệ Tứ.
A Vương, Long Đại, và Tân Lâm chủ yếu được cấu thành từ đá phiến và sa thạch Hệ tầng Ngũ Hành Sơn chủ yếu bao gồm đá vôi hoa hóa màu xám trắng.
Địa hình thành phố Đà Nẵng đa dạng với đồng bằng duyên hải và vùng đồi núi Khu vực núi cao và dốc chủ yếu tập trung ở phía tây và tây bắc, nơi có nhiều dãy núi kéo dài ra biển Một số đồi thấp xen kẽ với vùng đồng bằng ven biển hẹp Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, với độ cao từ 700 đến 1.500 m, chủ yếu bao gồm cát, cuội, và các loại đất như cát pha, sét pha Các thành tạo địa chất trong khu vực này có tuổi từ Pleistocen sớm đến Holocen muộn.
Thành phố Đà Nẵng có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng, với nhiệt độ cao và ít biến động Đây là khu vực chuyển tiếp giữa khí hậu cận nhiệt đới miền Bắc và nhiệt đới xavan miền Nam, nhưng chủ yếu mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới phía Nam Đà Nẵng có hai mùa rõ rệt trong năm: mùa mưa kéo dài từ tháng 9.
12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài
Nhiệt độ trung bình hàng năm đạt khoảng 25,8 °C, với mức cao nhất vào các tháng 6, 7, 8, dao động từ 28-30 °C, và thấp nhất vào tháng 12, 1, 2, trung bình từ 18-23 °C Đặc biệt, khu vực rừng núi Bà Nà ở độ cao gần 1.500 m có nhiệt độ trung bình khoảng 20 °C Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%.
Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 2.153 mm, với lượng mưa cao nhất vào các tháng 9, 10, 11, trung bình 465 mm/tháng, và thấp nhất vào các tháng 2, 3, 4, chỉ khoảng 27 mm/tháng Số giờ nắng trung bình trong năm là 2.182 giờ, cao nhất vào tháng 5, 6, 7 với 246 giờ/tháng, trong khi tháng 11, 12, 1 có số giờ nắng thấp nhất, chỉ khoảng 121 giờ/tháng.
Đà Nẵng hàng năm phải đối mặt với một đến hai cơn bão hoặc áp thấp nhiệt đới Đặc biệt, vào năm 2006, bão Xangsane đã đổ bộ vào thành phố, trở thành cơn bão mạnh nhất trong 100 năm qua, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho Đà Nẵng.
Quy mô công trình
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 13
Công trình dân dụng cấp II (số tầng 8÷24) ̶ [Phụ lục II ̶ TT 07/2019-BXD]
Hình 1.2 Mặt cắt công trình
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 14
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 15
Hình 1.4 Mặt bằng tầng điển hình (3→17)
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 16
Hình 1.6 Mặt bằng tầng 18 Penhouse
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 17
Hình 1.7 Mặt bằng tầng mái
Bảng 1.1: Cao độ mỗi tầng
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 18
Chiều cao công trình: Công trình có chiều cao 70m (tính từ code ±0.000m)
Diện tích xây dựng: Diện tích xây dựng công trình: 800 m 2
Vị trí giới hạn công trình:
• Hướng Đông: giáp công trình công nghiệp
• Hướng Tây: giáp Đại lộ Bình Dương
• Hướng Bắc: giáp AEON MALL Bình Dương
• Hướng Nam: giáp công trình công nghiệp
Công năng công trình: Căn hộ cao cấp.
Giải pháp kiến trúc công trình
Giải pháp mặt bằng
Mặt bằng chung cư được thiết kế dạng đối xứng
Hệ thống thang máy và thang bộ thoát hiểm được bố trí giữa tòa nhà, thuận lợi cho việc di chuyển của các cư dân trong các căn hộ
Hệ thống nhà vệ sinh được bố trí thống nhất từ dưới lên trên, thuận lợi cho việc lắp đặt hệ thống ống nước
Giải pháp mặt bằng đã đáp ứng hiệu quả yêu cầu công năng và đảm bảo bố trí kết cấu hợp lý cho công trình.
Giải pháp mặt cắt và cấu tạo
Chiều cao tầng trệt là 4m và các tầng điển hình là 3.3m
Chiều cao thông thủy tầng điển hình 2.7m
Sử dụng cầu thang bộ 2 vế cao 3.3m
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 19
Cấu tạo chung của các lớp sàn:
Hình 1.8: Các lớp cấu tạo sàn
Riêng sàn mái và sàn nhà vệ sinh có thêm lớp chống thấm và lớp vữa tạo dốc.
Giải pháp giao thông công trình
Giao thông theo phương ngang là hành lang giữa rộng 1.5m
Giao thông đứng trong tòa nhà được thiết kế với một cầu thang bộ và hai thang máy ở giữa, tạo ra sự thuận tiện cho việc di chuyển Hành lang giữa thang bộ và thang máy không chỉ giúp lưu thông dễ dàng mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng, đặc biệt trong trường hợp khẩn cấp như cháy nổ.
Giải pháp kỹ thuật khác
Hệ thống điện
Điện năng được cung cấp từ mạng lưới điện sinh hoạt của thành phố với điện áp 3 pha xoay chiều 380v/220v và tần số 50Hz, đảm bảo nguồn điện ổn định cho toàn bộ công trình.
Hệ thống điện được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam cho công trình dân dụng, đảm bảo dễ dàng bảo trì, sửa chữa và sử dụng an toàn, đồng thời tiết kiệm năng lượng.
Hệ thống cấp nước
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
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 20
Hệ thống thoát nước mưa giúp dẫn nước mưa từ mái nhà xuống dưới thông qua các ống nhựa được lắp đặt ở những vị trí thu nước hiệu quả nhất Nước mưa sau đó chảy qua rãnh thu xung quanh nhà và 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.
Hệ thống thông gió
Quy hoạch xung quanh công trình cần trồng hệ thống cây xanh nhằm dẫn gió, che nắng, chắn bụi và điều hòa không khí, từ đó tạo ra một 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 luôn thoải mái và trong sạch.
Hệ thống chiếu sáng
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 mang lại đủ ánh sáng cho mỗi 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.
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 chữa cháy được kết nối với nguồn nước chữa cháy Mỗi tầng đều có biển chỉ dẫn về phòng và hướng dẫn chữa cháy Ngoài ra, mỗi tầng được trang bị 2 bình cứu hỏa CO2MFZ4 (4kg), được chia thành 2 hộp đặt ở hai bên khu vực phòng ở.
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).
Hệ thống thoát rác
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 21
Rác thải được thu gom tại các tầng thông qua hệ thống kho thoát rác, với gian rác được đặt ở tầng hầm và có cơ chế để đưa rác ra ngoài.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 22
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU
Cơ sở tính toán kết cấu
Căn cứ Nghị Định số 15/2021/NĐ - CP, của Chính Phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng
Căn cứ Nghị Định số 06/2021/NĐ - CP, 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: 2018 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 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế
• TCXDVN 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió
• TCXDVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất
Các giáo trình hướng dẫn thiết kế và tài liệu tham khảo khác.
Lựa chọn giải pháp kết cấu
2.2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân
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, kết cấu ống
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 23
• 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 và nhược điểm riêng, phù hợp với quy mô và yêu cầu thiết kế của từng công trình Việc lựa chọn giải pháp kết cấu cần được xem xét cẩn thận để đảm bảo tính hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật cho từng dự án cụ thể.
Hệ kết cấu khung mang lại lợi ích về việc tạo ra không gian lớn và linh hoạt với sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, nhược điểm của hệ kết cấu này là khả năng chịu tải trọng ngang kém, đặc biệt là trong các công trình cao hoặc ở vùng có cấp động đất lớn Hệ kết cấu này phù hợp cho các công trình có chiều cao tối đa nhất định.
15 tầng đối với công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10 -
Công trình 12 tầng được thiết kế cho khu vực có nguy cơ động đất cấp 8, và không nên áp dụng cho các công trình ở khu vực có cấp độ động đất thấp hơn.
Hệ kết cấu khung – vách và khung – lõi là lựa chọn phổ biến trong thiết kế nhà cao tầng nhờ vào 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 cho các công trình.
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 20 tầng, sinh viên đã lựa chọn hệ kết cấu khung làm hệ chịu lực chính, giúp chịu toàn bộ tải trọng đứng và các tác động khác, đồng thời tăng cường độ cứng cho công trình.
Giải pháp kết cấu theo phương ngang
Việc chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, đặc biệt đối với các công trình cao Khi chiều cao tăng, tải trọng tích lũy lên cột và móng cũng lớn hơn, dẫn đến chi phí xây dựng móng và cột tăng, cũng như tải trọng ngang do động đất Do đó, ưu tiên lựa chọn giải pháp sàn nhẹ là cần thiết để giảm tải trọng thẳng đứng.
Các loại kết cấu sàn đang được sử dụng rộng rãi hiện nay gồm:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 24
• Cấu tạo bao gồm: hệ dầm và bản sàn
Tính toán đơn giản và phổ biến tại Việt Nam, công nghệ thi công phong phú giúp dễ dàng lựa chọn phương pháp thi công phù hợp.
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 cũng lớn theo Điều này không chỉ làm giảm tính thẩm mỹ mà còn không tiết kiệm không gian sử dụng.
• Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột
Ưu điểm của phương án này là chiều cao kết cấu nhỏ, giúp giảm chiều cao công trình và tiết kiệm không gian sử dụng Nó cũng dễ dàng trong việc phân chia không gian Thời gian thi công nhanh hơn so với phương án sàn dầm, vì không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm phức tạp Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng trở nên đơn giản hơn.
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.
Sàn không dầm ứng lực trước
• Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước
Giảm chiều dày và độ võng sàn giúp tiết kiệm chiều cao công trình, từ đó tối ưu hóa không gian sử dụng Bên cạnh đó, việc phân chia không gian cho các khu chức năng trở nên dễ dàng hơn.
• Nhược điểm: Tính toán phức tạp Thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng
Bản sàn bê tông BubbleDeck là loại sàn phẳng không dầm, được liên kết trực tiếp với hệ cột và vách chịu lực Sàn này sử dụng quả bóng nhựa tái chế để thay thế phần bê tông không hoặc ít tham gia chịu lực ở giữa bản sàn.
Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu
Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau:
Nguyên tắc đơn giản và rõ ràng giúp đảm bảo độ tin cậy của công trình và kết cấu Thông thường, kết cấu thuần khung dễ kiểm soát độ tin cậy hơn so với hệ kết cấu vách và khung vách, vì loại kết cấu này nhạy cảm hơn với biến dạng.
Nguyên tắc truyền lực theo con đường ngắn nhất đảm bảo kết cấu hoạt động hợp lý và kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép, cần ưu tiên cho các cấu trúc chịu nén, hạn chế các cấu trúc chịu kéo, nhằm tạo điều kiện cho việc chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc Điều này giúp đảm bảo sự làm việc không gian hiệu quả của hệ kết cấu.
Sơ bộ tiết diện
Lựa chọn tầng điển hình để tính toán sơ bộ tiết diện
2.4.1 Sơ bộ tiết diện bản sàn
Vì chiều dày các ô sàn tương tự nhau, nên ta nên chọn ô sàn có kích thước lớn nhất để tính toán chiều dày, sau đó áp dụng cho toàn bộ mặt bằng.
Chiều dày bản sàn có thể tính theo công thức sau:
▪ D : hệ số phụ thuộc vào tải trọng D = (0.8 – 1.4)
▪ m : hệ số phụ thuộc loại bản kê 4 cạnh m = (40 – 45)
▪ L : chiều dài cạnh ngắn bản dầm
2.4.2 Sơ bộ tiết diện cột, vách và lõi thang
Diện tích mặt cắt ngang của cột, vách xác định theo công thức:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 27
▪ F: diện tích mặt cắt ngang của vách
▪ N = (1 1.5)N tt là tổng lực dọc tác dụng lên chân cột, vách
+Cột giữa: N = 1.1N tt +Cột biên: N = 1.2N tt +Cột góc: N = 1.3N tt
▪ gs: Tĩnh tải sàn (được tính chi tiết ở chương 3)
▪ ps: Hoạt tải sàn (được tính chi tiết ở chương 3)
▪ Si: Diện tích truyền tải sàn vào cột, vách
▪ g = nγ b h t t t t : Tĩnh tải tường trên dầm, lấy chiều cao tường bằng chiều cao tầng điển hình
Bảng 2.2 : Tĩnh tải tường trên dầm quy vào chân cột
Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)
Tải trọng tính toán (kN/m)
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 28
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 29
Hình 2.1: Diện tích truyền tải lên cột
Bảng 2.3: Tiết diện sơ bộ cột
COT-F1 1 24,75 4,125 1,95 90,3 4812,9 7219,3 0,7 0,607 0,7COT-D1 2 34 4,125 1,95 54,6 5224,0 6791,1 0,7 0,571 0,7COT-C1 3 30 4,125 1,95 48,7 4619,2 6004,9 0,6 0,589 0,6COT-B1 4 14 4,125 1,95 83,2 3364,2 5046,3 0,6 0,495 0,6COT-A1 5 43,75 4,125 1,95 113,5 7584,7 9860,1 0,8 0,725 0,8
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 30
COT-A2 6 43,75 4,125 1,95 52,9 6372,9 8284,8 0,7 0,696 0,7 COT-A3 7 14 4,125 1,95 64,2 2984,0 4476,1 0,6 0,439 0,6 COT-A4 8 30 4,125 1,95 98,0 5605,2 7286,8 0,7 0,612 0,7 COT-B4 9 25 4,125 1,95 70,1 4439,3 5771,1 0,6 0,566 0,6 COT-C4 10 9 4,125 1,95 30,9 1711,3 2566,9 0,5 0,302 0,5 COT-D4 11 13,275 4,125 1,95 73,7 3086,0 4011,8 0,5 0,472 0,5 COT-D3 12 4,275 4,125 1,95 28,5 1089,7 1634,5 0,3 0,320 0,5 COT-D2b 13 6,4 4,125 1,95 7,1 920,2 1380,2 0,3 0,271 0,3 COT-D2a 14 2,8 4,125 1,95 17,8 696,6 1044,9 0,3 0,205 0,3 COT-F2a 15 25,2 4,125 1,95 33,3 3727,1 4845,2 0,6 0,475 0,6 COT-C2 16 38,425 4,125 1,95 42,2 5512,1 6063,3 0,6 0,594 0,6 COT-B2 17 54,225 4,125 1,95 39,2 7372,4 8109,7 0,7 0,681 0,7 COT-B3 18 54,225 4,125 1,95 35,0 7289,3 8018,2 0,7 0,674 0,7 COT-C3 19 38,425 4,125 1,95 42,2 5512,1 6063,3 0,6 0,594 0,6 COT-BC 20 0,9 4,125 1,95 17,8 395,9 554,2 0,2 0,163 0,2
2.4.3 Sơ bộ tiết diện bản dầm
Kích thước dầm tính toán chia làm 2 loại:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 31
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 32
TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Tĩnh tải
3.1.2 Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn
Bảng 3.1: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng trệt và tầng điển hình
Bảng 3.2: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn mái
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 150 25 3.75 1.1 4.125
Tổng tĩnh tải (không kể bản BTCT) 1.08 1.278
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 150 25 3.75 1.1 4.125
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 33
Bảng 3.3: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn vệ sinh và ban công
Bảng 3.4: Tải trọng bản thân tường xây
Tải trọng tiêu chuẩn kN/m
Tải trọng tính toán kN/m
Tổng tĩnh tải (không kể bản BTCT) 1.65 2.019
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 150 25 3.75 1.1 4.125
Tổng tĩnh tải (không kể bản BTCT) 6.014 7.199
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 34
Tường trên dầm 300x800 0.1 3,4 12,24 1,1 13,5 Tường trên dầm 200x500 0.2 3,7 13,32 1,1 14,7
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 35
Hoạt tải
Theo TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động
Tải trọng tạm thời là những tải trọng có thể không xuất hiện trong một giai đoạn nhất định của quá trình xây dựng và sử dụng Chúng được phân loại thành hai loại: tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn.
Tùy thuộc vào công năng sử dụng của từng phòng, các ô sàn sẽ chịu các hoạt tải khác nhau Dưới đây là các loại hoạt tải tác động lên các ô sàn.
Công dụng Hệ số an toàn
Hoạt tải tiêu chuẩn kN/m 2
Hoạt tải tính toán kN/m 2
2 Sảnh, cầu thang, hành lang 1.2 2 1 3 2.4 1.2 3.6
6 Mái bằng có sử dụng 1.3 1 0.5 1.5 1.3 0.65 1.95
7 Mái bằng không sử dụng 0.3 0.3
Tải trọng gió
Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục 2 TCXD 2737:1995)
Tải trọng gió bao gồm hai thành phần chính: thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị và phương pháp tính toán cho thành phần tĩnh của tải trọng gió được quy định theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 về tải trọng và tác động.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 36
Theo TC 229:1999, công trình có chiều cao trên 40m cần tính đến thành phần động của tải trọng gió Đối với đồ án tốt nghiệp, công trình cao 70m vượt quá 40m, vì vậy cần xem xét cả thành phần tĩnh và động của tải trọng gió.
3.3.1 Tính toán phần tĩnh của tải trọng gió
▪ : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, =1.2
▪ W o : giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo bảng 4 ứng với từng phân vùng áp lực gió qui định trong phu lục E của TCVN 2737-1995
▪ k(zj): hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, không phụ thuộc vào dạng địa hình và cao độ của vị trí tính toán
▪ c: hệ số khí động - phía gió đẩy cđón = 0.8; phía gió hút chút = 0.6
▪ Bj và hj: lần lượt là bề rộng và chiều cao đón gió của tầng thứ j Áp dụng tính toán:
Công trình xây dựng tại quận Hải Châu, Thành Phố Đà Nẵng thuộc vùng gió II-B và địa hình C Tra bảng TCVN 2737:1995 được: Wo = 95 kG/m 2
Kết quả tải trọng gió tĩnh quy về lực tập trung tác dụng tại tâm sàn mỗi tầng theo
2 phương và phân bố trên dầm biên như sau:
Bảng 3.6: Gió tĩnh tác dụng vào tâm sàn theo phương X
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 37
Bảng 3.7: Gió tĩnh tác dụng vào tâm sàn theo phương Y
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 38
Bảng 3.8: Gió tĩnh tác dụng lên dầm biên
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 39
→ Trong mô hình Etabs, để chính xác hơn trong việc kể đến ảnh hưởng của tác động gió tĩnh, sinh viên chọn phương án nhập gió vào dầm biên
3.3.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió
Thành phần động của gió được xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 229 -1999
Theo TCXD 229-1999, thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải gió Tiêu chuẩn này chỉ xem xét thành phần gió theo phương X và Y, không tính đến gió ngang và xoắn.
Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL là 1.1, theo bảng 2 – TCXD 229-1999, áp dụng cho vùng áp lực gió IA Độ giảm loga dao động của kết cấu được xác định là = 0.3, phù hợp với công trình bê tông cốt thép có kết cấu bao che.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 40
Tần số dao động của công trình 1 L
=T → Thành phần động của tải gió chỉ kể đến tác dụng của xung vận tốc gió
Tần số dao động của công trình 1 L
Thành phần động của tải gió cần xem xét cả tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Việc tính toán phải tuân theo các chỉ dẫn từ 4.4 đến 4.8 trong TCXD 299-1999.
Mỗi mode dao động bao gồm các thành phần dao động theo phương X (UX) và Y (UY) Tuy nhiên, các công thức tính gió hiện tại trong TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999 chủ yếu dựa trên bài toán phẳng với thanh console có n khối lượng tập trung Để phù hợp với lý thuyết tính toán, trong mỗi mode dao động, chỉ xem xét thành phần dao động chủ yếu, chiếm tỉ lệ phần trăm lớn, và bỏ qua hai thành phần còn lại.
Thiết lập tính toán động lực:
Theo tiêu chuẩn thì sơ đồ tính toán động lực là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng phụ lục A của tiêu chuẩn
Hình 3.1: Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình
(Theo phụ lục A tiêu chuẩn TCVN 229:1999)
Việc xác định tần số và dạng dao riêng của sơ đồ tính toán là phức tạp, đặc biệt khi độ cứng của công trình thay đổi theo chiều cao Do đó, sinh viên đã sử dụng phần mềm ETABS để phân tích bài toán dao động trong đồ án thiết kế nhà cao tầng.
Mô hình sơ đồ kết cấu của công trình trên phần mềm ETABS và phân tích bài toán dao động theo 3 phương
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 41
Hình 3.2: Mô hình tính toán động lực tải trọng gió lên công trình trong Etabs Kết quả phân tích dao động
Số dạng dao động cần được kể đến trong tính toán thành phần động của tải trọng gió là
Bảng 3.9: Xét thành phần dao động
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 42 dao động
Tính thành phần động của tải gió theo phương X dựa vào mode 1 và thành phần động của tải gió theo phương Y dựa vào mode 3
Tính toán thành phần động của tải gió
Giá trị tính toán của thành phần động của tải gió tác động lên tầng thứ j của công trình cho mode dao động thứ i được xác định theo công thức: \( i \).
▪ M j : khối lượng tập trung của phần công trình thứ j
▪ i : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, tra biểu đồ, hình 3.5, (hình 2-TCVN 229-1999) phụ thuộc vào i 0
= và giảm độ logia =0.3 của dao động, =1.2
▪ i : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem như không đổi
▪ y ji : biên độ dao động tỉ đối của phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 43
Hình 3.3: Đồ thị xác định hệ số động lực
Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bêtông cốt thép, gạch đá, và cả những công trình khung thép có kết cấu bao che với hệ số $\delta = 0.3$ Nó giúp phân tích đặc trưng động lực học cho các công trình này.
Dịch chuyển ngang tỉ đối của khối lượng dao động thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định bằng cách chia chuyển vị tầng cho chuyển vị đỉnh, không có thứ nguyên.
Hệ số i được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi như là không đổi:
Giá trị WFj đại diện cho thành phần động của tải trọng gió tác động lên tầng thứ j, phản ánh các dạng dao động khác nhau Công thức tính toán tải trọng gió này chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió, được biểu diễn qua mối quan hệ: \$W Fi = W j \times \zeta \times \nu i\$.
▪ Wj: giá trị thành phần tĩnh của tải gió tác dụng lên tầng thứ j;
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 44
▪ i: hệ số áp lực động của tải gió, thay đổi theo độ cao, xác định bằng cách tra bảng 3 TCXD 299-1999
▪ i: hệ số tương quan không gian ứng với dạng dao động thứ I, phụ thuộc 2 tham số yoz: = 10.2m và = 70m tra bảng 4&5 TCXD 229-1999, 2 = 0.724 xoz: = 28.5m và = 70m tra bảng 4&5 TCXD 229-1999, 3 = 0.670
Tầng Cao độ Áp lực gió tĩnh Hệ số
Tầng 1 2 0,00 0,00 0,754 0,670 0,724 0,00 0,00 Tầng 2 6,5 158,23 176,85 0,733 0,670 0,724 77,73 93,85 Tầng 3 11 108,57 121,34 0,678 0,670 0,724 49,31 59,54 Tầng 4 14,3 97,88 109,40 0,657 0,670 0,724 43,09 52,03 Tầng 5 17,6 103,57 115,76 0,636 0,670 0,724 44,16 53,31 Tầng 6 20,9 108,53 121,30 0,618 0,670 0,724 44,98 54,31 Tầng 7 24,2 112,52 125,76 0,609 0,670 0,724 45,91 55,43 Tầng 8 27,5 116,51 130,22 0,599 0,670 0,724 46,79 56,49 Tầng 9 30,8 120,39 134,55 0,590 0,670 0,724 47,58 57,44 Tầng 10 34,1 123,94 138,52 0,580 0,670 0,724 48,18 58,18 Tầng 11 37,4 127,48 142,48 0,567 0,670 0,724 48,44 58,49 Tầng 12 40,7 130,84 146,23 0,562 0,670 0,724 49,27 59,49 Tầng 13 44 133,50 149,20 0,557 0,670 0,724 49,82 60,15 Tầng 14 47,3 136,16 152,18 0,552 0,670 0,724 50,34 60,78 Tầng 15 50,6 138,74 155,06 0,542 0,670 0,724 50,38 60,83 Tầng 16 53,9 140,95 157,53 0,541 0,670 0,724 51,15 61,76 Tầng 17 57,2 143,17 160,01 0,536 0,670 0,724 51,46 62,13 Tầng 18 60,5 145,38 162,49 0,531 0,670 0,724 51,78 62,52 Sân thượng 63,8 167,73 187,46 0,528 0,670 0,724 59,35 71,66 Mái thấp 68 83,12 96,97 0,524 0,670 0,724 29,17 36,76 Mái cao 70 14,43 17,13 0,522 0,670 0,724 5,04 6,47
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 45
Tầng 4 14,3 43,09 52,03 0,002 0,002 1133,72 Tầng 5 17,6 44,16 53,31 0,002 0,002 1133,72 Tầng 6 20,9 44,98 54,31 0,003 0,003 1133,71 Tầng 7 24,2 45,91 55,43 0,003 0,003 1103,66 Tầng 8 27,5 46,79 56,49 0,004 0,004 1081,22 Tầng 9 30,8 47,58 57,44 0,004 0,005 1081,22 Tầng 10 34,1 48,18 58,18 0,005 0,005 1081,22 Tầng 11 37,4 48,44 58,49 0,005 0,006 1081,22 Tầng 12 40,7 49,27 59,49 0,006 0,006 1081,22
Tầng 14 47,3 50,34 60,78 0,006 0,007 1081,22 Tầng 15 50,6 50,38 60,83 0,007 0,008 1081,22 Tầng 16 53,9 51,15 61,76 0,007 0,008 1057,73 Tầng 17 57,2 51,46 62,13 0,007 0,009 1050,44 Tầng 18 60,5 51,78 62,52 0,007 0,009 1043,66
Bảng 3.13: Gió động theo phương X mode 1
Tầng 1 1133,72 1,7898 8,642 0,0001507 2,64 Tầng 2 1133,72 1,7898 8,642 0,001 17,54 Tầng 3 1133,72 1,7898 8,642 0,001 17,54 Tầng 4 1133,72 1,7898 8,642 0,002 35,07 Tầng 5 1133,72 1,7898 8,642 0,002 35,07 Tầng 6 1133,71 1,7898 8,642 0,003 52,61 Tầng 7 1103,66 1,7898 8,642 0,003 51,21 Tầng 8 1081,22 1,7898 8,642 0,004 66,89 Tầng 9 1081,22 1,7898 8,642 0,004 66,89 Tầng 10 1081,22 1,7898 8,642 0,005 83,62 Tầng 11 1081,22 1,7898 8,642 0,005 83,62
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 46
Tầng 12 1081,22 1,7898 8,642 0,006 100,34 Tầng 13 1081,22 1,7898 8,642 0,006 100,34 Tầng 14 1081,22 1,7898 8,642 0,006 100,34 Tầng 15 1081,22 1,7898 8,642 0,007 117,07 Tầng 16 1057,73 1,7898 8,642 0,007 114,52 Tầng 17 1050,44 1,7898 8,642 0,007 113,73 Tầng 18 1043,66 1,7898 8,642 0,007 113,00 Sân thượng 821,20 1,7898 8,642 0,008 101,61 Mái thấp 293,48 1,7898 8,642 0,01 45,39 Mái cao 42,86 1,7898 8,642 0,008 5,30
Bảng 3.14: Gió động theo phương Y mode 3
Tầng 1 1133,72 1,6659 8,889 0,0001254 2,11 Tầng 2 1133,72 1,6659 8,889 0,001 16,79 Tầng 3 1133,72 1,6659 8,889 0,001 16,79 Tầng 4 1133,72 1,6659 8,889 0,002 33,58 Tầng 5 1133,72 1,6659 8,889 0,002 33,58 Tầng 6 1133,71 1,6659 8,889 0,003 50,37 Tầng 7 1103,66 1,6659 8,889 0,003 49,03 Tầng 8 1081,22 1,6659 8,889 0,004 64,05 Tầng 9 1081,22 1,6659 8,889 0,005 80,06 Tầng 10 1081,22 1,6659 8,889 0,005 80,06 Tầng 11 1081,22 1,6659 8,889 0,006 96,07 Tầng 12 1081,22 1,6659 8,889 0,006 96,07 Tầng 13 1081,22 1,6659 8,889 0,007 112,08 Tầng 14 1081,22 1,6659 8,889 0,007 112,08 Tầng 15 1081,22 1,6659 8,889 0,008 128,09 Tầng 16 1057,73 1,6659 8,889 0,008 125,31 Tầng 17 1050,44 1,6659 8,889 0,009 140,00 Tầng 18 1043,66 1,6659 8,889 0,009 139,10 Sân thượng 821,20 1,6659 8,889 0,01 121,61 Mái thấp 293,48 1,6659 8,889 0,01 43,46 Mái cao 42,86 1,6659 8,889 0,011 6,98
3.3.3 Tổ hợp tải trọng gió
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 47
Thành phần tĩnh của tải gió được gán dưới dạng tải tập trung vào tâm hình học của từng tầng
Thành phần động của tải gió được gán bằng tải tập trung vào tâm khối lượng của từng tầng
X-Ord; Y-Ord: toạ độ tâm hình học của từng tầng
XCM; YCM: tọa độ tâm khối lượng (center of mass) của từng tầng
XCR; YCR: tọa độ tâm cứng (center of rigid) của từng tầng.
Tải động đất
Tính toán tải động đất bằng phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao dộng
3.4.1 Đặc trưng loại đất nền
Theo bảng 3.1 “Các loại nền đất” của TCVN 9386-2012 thì loại đất nền của công trình thuộc loại C
Theo phụ lục H của TCVN 9386-2012 Gia tốc đất nền là: 0.1006
Căn cứ thang MSK-64 phụ lục I của TCVN 9386-2012 công trình có cấp động đất là VII
Gia tốc nền thiết kế ag ứng với trạng thái giới hạn cự hạn xác định như sau: g gR I g a a a 0.1006 1 9.81 0.987 g = = = m/s 2
Hệ số tầm quan trọng γI = 1 ứng với công trình cấp II Độ cản nhớt được xét đến khi công trình có hệ số tầm quan trọng lớn hơn 1 là 5%
Theo TCVN 9386 – 2012, 0.04g = 0.39 < a gR I = 0.0812 m/s < 0.08g = 0.785 m/s có thể sử dụng các quy trình thiết kế chịu động đất được giản nhẹ hay đơn giản hóa cho một số loại ,dạng kết cấu
3.4.2 Biểu diễn cơ bản của tải động đất
Theo bảng 3.2 “Giá trị các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi” của TCVN 9386-2012
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 48
Hình 3.4: Dạng phổ phản ứng đàn hồi
Bảng 3.15: Giá trị của phổ phản ứng đàn hồi
▪ TB (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
▪ TC (s) là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
▪ TD (s) là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
3.4.3 Xác định ứng xử q của kết cấu đối với kết cấu bê tông cốt thép
Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q, dùng để tính khả năng tiêu tán năng lượng, cần được xác định cho từng phương thiết kế với công thức: \$q = q_{k0} w \geq 1.5\$.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 49
Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, ký hiệu là qo, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính điều đặn của nó theo mặt đứng Đối với hệ khung tương đương, có thể ước lượng cấp độ dẻo trung bình với giá trị q khoảng 3.9 cho các công trình nhà nhiều tầng.
3.4.4 Tính toán động đất theo phương pháp 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
▪ T: chu kì dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do
▪ ag: gia tốc nền thiết kế
▪ 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 3.16: Giá trị tham số mô tả phản ứng đàn hồi theo phương ngang
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 50
Phổ thiết kế đàn hồi theo phương thẳng đứng avg = 0.9ag = 0.888 (m/s 2 ) < 0.25g = 2.45 (m/s 2 ) không xét thành phần đứng tải động đất
Bảng 3.17: Tổng kết đặc điểm công trình và các thông số dẫn xuất
- Hệ số tầm quan trọng: γ1 = 1.25
Loại kết cấu: Hệ khung, hoặc tương đương khung kw = 1.00
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú
- Gia tốc nền quy đổi agRo 0.1006 Bảng tra Phụ lục I
- Gia tốc nền agR 0.9869 m/s 2 agR = agRo.g
- Gia tốc nền thiết kế ag 1.2336 m/s 2 ag = agR.g1
- Thông số xác định phổ S 1.15 Bảng 3.2
- Hệ số ứng xử q 3.9 Theo mục 5.2.2.2
- Hệ số xác định cận dưới b 0.2 Theo mục 3.2.2.5
- Hệ số điều chỉnh l 1 Theo mục 4.3.3.2.2
Tính tải động đất cho công trình
Khai báo lại mass sources:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 51
Khác với tải trọng gió lấy hệ số hoạt tải là 0.5 thì động đất hệ số hoạt tải được lấy theo 4.2.4 TCVN 9386 -2012 là 0.80.3 = 0.24
Xét chu kì dao dộng cơ bản T = 3.16 (s) > 4T C 4 0.6 2.4(s)
Bảng 3.18: Mode dao động cần xét cho động đất
Mode Period UX UY SumUX SumUY Xét dao động
Bảng 3.19: Thống kê dao động cần xét theo phương X và Y
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 52
Phần trăm khối lượng hữu hiệu
Dạng Chu kỳ Phần trăm khối lượng hữu hiệu
Khối lượng hữu hiệu của dao dộng thứ i mi được xác định: n 2 ik k i 1 i n
▪ yik là chuyển vị ngang của tầng thứ k ứng dao động thứ i
▪ mk là khối lượng tầng thứ k
Lực cắt đáy ứng với dao động thứ i là:
▪ Sd(Ti) là tung độ của phổ thiết kế tại chu kì Ti
Lực cắt đáy phân bố lên các tầng: ik k ik bi n ik k k 1
Tổng hợp giá trị xác định lực động đất tác dụng lên sàn thứ k: n 2 k ki i 1
Bảng 3.20: Lực cắt đáy phân bố lên các tầng theo phương X Mode 1
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 53
(tấn) (mm) (tấn) (m/s 2 ) (kN) (kN)
Tầng 1 1133,72 0,0001507 16030,6 0,2467 3955,1 7,34 Tầng 2 1133,72 0,001 16030,6 0,2467 3955,1 48,69 Tầng 3 1133,72 0,001 16030,6 0,2467 3955,1 48,69 Tầng 4 1133,72 0,002 16030,6 0,2467 3955,1 97,39 Tầng 5 1133,72 0,002 16030,6 0,2467 3955,1 97,39 Tầng 6 1133,71 0,003 16030,6 0,2467 3955,1 146,08 Tầng 7 1103,66 0,003 16030,6 0,2467 3955,1 142,20 Tầng 8 1081,22 0,004 16030,6 0,2467 3955,1 185,75 Tầng 9 1081,22 0,004 16030,6 0,2467 3955,1 185,75 Tầng 10 1081,22 0,005 16030,6 0,2467 3955,1 232,19 Tầng 11 1081,22 0,005 16030,6 0,2467 3955,1 232,19 Tầng 12 1081,22 0,006 16030,6 0,2467 3955,1 278,63 Tầng 13 1081,22 0,006 16030,6 0,2467 3955,1 278,63 Tầng 14 1081,22 0,006 16030,6 0,2467 3955,1 278,63 Tầng 15 1081,22 0,007 16030,6 0,2467 3955,1 325,06 Tầng 16 1057,73 0,007 16030,6 0,2467 3955,1 318,00 Tầng 17 1050,44 0,007 16030,6 0,2467 3955,1 315,81 Tầng 18 1043,66 0,007 16030,6 0,2467 3955,1 313,77 Sân thượng 821,20 0,008 16030,6 0,2467 3955,1 282,16 Mái thấp 293,48 0,010 16030,6 0,2467 3955,1 126,05 Mái cao 42,86 0,008 16030,6 0,2467 3955,1 14,73
Bảng 3.21: Lực cắt đáy phân bố lên các tầng theo phương X Mode 2
(tấn) (mm) (tấn) (m/s 2 ) (kN) (kN)
Tầng 1 1133,72 0,0001117 15635,5 0,2467 3857,6 6,24 Tầng 2 1133,72 0,000 15635,5 0,2467 3857,6 27,27 Tầng 3 1133,72 0,001 15635,5 0,2467 3857,6 55,88 Tầng 4 1133,72 0,001 15635,5 0,2467 3857,6 55,88 Tầng 5 1133,72 0,002 15635,5 0,2467 3857,6 111,75 Tầng 6 1133,71 0,002 15635,5 0,2467 3857,6 111,75 Tầng 7 1103,66 0,003 15635,5 0,2467 3857,6 163,19 Tầng 8 1081,22 0,003 15635,5 0,2467 3857,6 159,87 Tầng 9 1081,22 0,004 15635,5 0,2467 3857,6 213,16 Tầng 10 1081,22 0,004 15635,5 0,2467 3857,6 213,16
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 54
Tầng 11 1081,22 0,004 15635,5 0,2467 3857,6 213,16 Tầng 12 1081,22 0,005 15635,5 0,2467 3857,6 266,45 Tầng 13 1081,22 0,005 15635,5 0,2467 3857,6 266,45 Tầng 14 1081,22 0,006 15635,5 0,2467 3857,6 319,74 Tầng 15 1081,22 0,006 15635,5 0,2467 3857,6 319,74 Tầng 16 1057,73 0,006 15635,5 0,2467 3857,6 312,79 Tầng 17 1050,44 0,006 15635,5 0,2467 3857,6 310,63 Tầng 18 1043,66 0,007 15635,5 0,2467 3857,6 360,07 Sân thượng 821,20 0,007 15635,5 0,2467 3857,6 283,32 Mái thấp 293,48 0,005 15635,5 0,2467 3857,6 72,32 Mái cao 42,86 0,007 15635,5 0,2467 3857,6 14,79
Bảng 3.22: Lực cắt đáy phân bố lên các tầng theo phương Y Mode 3
(tấn) (mm) (tấn) (m/s 2 ) (kN) (kN)
Tầng 1 1133,72 0,0001254 15379,1 0,2467 3794,4 5,16 Tầng 2 1133,72 0,001 15379,1 0,2467 3794,4 41,17 Tầng 3 1133,72 0,001 15379,1 0,2467 3794,4 41,17 Tầng 4 1133,72 0,002 15379,1 0,2467 3794,4 82,34 Tầng 5 1133,72 0,002 15379,1 0,2467 3794,4 82,34 Tầng 6 1133,71 0,003 15379,1 0,2467 3794,4 123,52 Tầng 7 1103,66 0,003 15379,1 0,2467 3794,4 120,24 Tầng 8 1081,22 0,004 15379,1 0,2467 3794,4 157,06 Tầng 9 1081,22 0,005 15379,1 0,2467 3794,4 196,33 Tầng 10 1081,22 0,005 15379,1 0,2467 3794,4 196,33 Tầng 11 1081,22 0,006 15379,1 0,2467 3794,4 235,59 Tầng 12 1081,22 0,006 15379,1 0,2467 3794,4 235,59 Tầng 13 1081,22 0,007 15379,1 0,2467 3794,4 274,86 Tầng 14 1081,22 0,007 15379,1 0,2467 3794,4 274,86 Tầng 15 1081,22 0,008 15379,1 0,2467 3794,4 314,12 Tầng 16 1057,73 0,008 15379,1 0,2467 3794,4 307,30 Tầng 17 1050,44 0,009 15379,1 0,2467 3794,4 343,33 Tầng 18 1043,66 0,009 15379,1 0,2467 3794,4 341,11 Sân thượng 821,20 0,010 15379,1 0,2467 3794,4 298,23 Mái thấp 293,48 0,010 15379,1 0,2467 3794,4 106,58 Mái cao 42,86 0,011 15379,1 0,2467 3794,4 17,12
Bảng 3.23: Lực cắt đáy phân bố lên các tầng theo phương Y Mode 6
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 55
(tấn) (mm) (tấn) (m/s 2 ) (kN) (kN)
Tầng 1 1133,72 -0,001 3103,5 0,2467 765,7 16,69 Tầng 2 1133,72 -0,002 3103,5 0,2467 765,7 33,38 Tầng 3 1133,72 -0,005 3103,5 0,2467 765,7 83,46 Tầng 4 1133,72 -0,006 3103,5 0,2467 765,7 100,15 Tầng 5 1133,72 -0,007 3103,5 0,2467 765,7 116,84 Tầng 6 1133,71 -0,008 3103,5 0,2467 765,7 133,53 Tầng 7 1103,66 -0,009 3103,5 0,2467 765,7 146,24 Tầng 8 1081,22 -0,009 3103,5 0,2467 765,7 143,27 Tầng 9 1081,22 -0,008 3103,5 0,2467 765,7 127,35 Tầng 10 1081,22 -0,008 3103,5 0,2467 765,7 127,35 Tầng 11 1081,22 -0,006 3103,5 0,2467 765,7 95,51 Tầng 12 1081,22 -0,005 3103,5 0,2467 765,7 79,59 Tầng 13 1081,22 -0,003 3103,5 0,2467 765,7 47,76 Tầng 14 1081,22 -0,001 3103,5 0,2467 765,7 15,92 Tầng 15 1081,22 0,002 3103,5 0,2467 765,7 -31,84 Tầng 16 1057,73 0,004 3103,5 0,2467 765,7 -62,29 Tầng 17 1050,44 0,006 3103,5 0,2467 765,7 -92,79 Tầng 18 1043,66 0,008 3103,5 0,2467 765,7 -122,92 Sân thượng 821,20 0,010 3103,5 0,2467 765,7 -120,90 Mái thấp 293,48 0,014 3103,5 0,2467 765,7 -60,49 Mái cao 42,86 0,016 3103,5 0,2467 765,7 -10,10
Bảng 3.24: Lực cắt đáy phân bố lên các tầng theo phương X
Tầng Mode 1 Mode 2 F kx (kN)
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 56
Bảng 3.25: Lực cắt đáy phân bố lên các tầng theo phương Y
Tầng Mode 3 Mode 6 F ky (kN)
Tổ hợp tải trọng
3.5.1 Các trường hợp tải trọng
Bảng 3.26: Các trường hợp tải trọng
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 57
STT KÍ HIỆU LOẠI THÀNH PHẦN GHI CHÚ
1 TLBT DEAD - Tĩnh tải (bản thân)
2 H.THIEN SUPER DEAD Tĩnh tải (hoàn thiện)
3 TUONG SUPER DEAD Tĩnh tải (tường)
4 HT1 LIVE - Hoạt tải có giá trị 2kN/m2
6 GTX WIND - Gió tĩnh theo phương X
7 GTY WIND - Gió tĩnh theo phương Y
8 GDX WIND - Gió động theo phương X
9 GDY WIND - Gió động theo phương Y
10 EX SEISMIC - Động đất theo phương X
11 EY SEISMIC - Động đất theo phương Y
Bảng 3.27: Các trường hợp trung gian giá trị tải tính toán
THIEN TUONG HT GTX GTY GDX GDY EX EY
Bảng 3.28 Các trường hợp trung gian giá trị tải tiêu chuẩn
THIEN TUONG HT GTX GTY GDX GDY EX EY
Bảng 3.29 Các trường hợp theo trạng thái giới hạn 1
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 58
Tổ hợp TT1 HTTH1 GX1TT GX2TT GY1TT GY2TT DDX DDY
Bảng 3.30 Các trường hợp theo trạng thái giới hạn II
Tổ hợp TT2 GX1TC GX2TC GY1TC GY2TC Ghi chú
COMB12 1 1 Chuyển vị do gió X
COMB13 1 1 Chuyển vị do gió X
COMB14 1 1 Chuyển vị do gió Y
COMB15 1 1 Chuyển vị do gió Y
Chất hoạt tải
Theo tiêu chuẩn ACI 318, khi hoạt tải không vượt quá 3/4 của tĩnh tải thì có thể chất đầy hoạt tải toàn bộ công trình
Theo TS Nguyễn Đình Cống, khi tĩnh tải vượt quá 2 lần hoạt tải, toàn bộ công trình có thể bị chất đầy do ảnh hưởng của các trường hợp tải lên công trình không đáng kể.
Công trình chung cư có tĩnh tải sàn là 4.125 kN/m², trong khi hoạt tải chỉ là 1.95 kN/m² Để đơn giản hóa quá trình tính toán, sinh viên đã giả định rằng toàn bộ hoạt tải được phân bổ lên công trình.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 59
THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH
Tải trọng
Tùy thuộc vào công năng sử dụng của từng phòng, các ô sàn sẽ chịu các hoạt tải khác nhau Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:2020, hoạt tải tác dụng lên các ô sàn được quy định cụ thể.
Bảng 4.1: Hoạt tải các ô sàn tầng điển hình
Công dụng Hệ số an toàn
Hoạt tải tiêu chuẩn kN/m 2
Hoạt tải tính toán kN/m 2
2 Sảnh, cầu thang, hành lang 1.2 2 1 3 2.4 1.2 3.6
8 Mái bằng không sử dụng 0.3 0.3
4.1.2.1 Tải trọng bản thân sàn (trừ sàn vệ sinh, ban công)
Các lớp cấu tạo sàn:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 60
Hình 4.1: Các lớp cấu tạo sàn điển hình
Bảng 4.2: Tải trọng bản thân sàn tầng điển hình
4.1.2.2 Tải trọng bản thân sàn ban công
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 150 25 3.75 1.1 4.125
Tổng tĩnh tải (không kể bản BTCT) 1.08 1.278
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 61
Hình 4.2: Các lớp cấu tạo sàn vệ sinh, ban công
Sàn ban công làm theo phương án lật sàn (cos -0.05m)
Khi tính trọng lượng bản thân của ô sàn, cần bao gồm trọng lượng của lớp vữa trát với độ dốc i = 2% và lớp bê tông gạch vỡ Chiều dài trung bình của nhà vệ sinh là 2400mm.
Chiều dày trung bình lớp vữa trát có độ dốc i = 2%: vt
Chiều dày lớp bê tông gạch vỡ:
Bảng 4.3: Tải trọng bản thân sàn nhà vệ sinh, ban công
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 0,15 25 3,75 1,1 4,125
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 62
4.1.2.3 Tải trọng bản thân tường xây
Các ô bản có tường xây làm vách ngăn sẽ chịu tải tập trung từ trọng lượng tường Để đơn giản hóa việc tính toán, ta có thể chuyển đổi tải tập trung thành tải phân bố đều trên sàn, với công thức: \$t t t t g = nγ b h\$.
▪ γ t : trọng lượng riêng của tường 18kN/m 2
Bảng 4.4: Tải trọng tường xây tầng điển hình
Tải trọng tiêu chuẩn kN/m
Tải trọng tính toán kN/m
Tổng tĩnh tải (không kể bản BTCT) 4.714 5.764
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 63
Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE
Khai báo các tiết diện đã chọn sơ bộ
Khai báo các trường hợp, tổ hợp tải trọng để kiểm tra chuyển vị và giá trị momen tính toán thép sàn
Khai báo vật liệu sử dụng: Bê tông B30
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 64
Hình 4.5: Mặt bằng mô hình sàn
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 65
Hình 4.6: Dãy strip sàn theo phương X
Hình 4.7 Dãy strip sàn theo phương Y
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 66
Hình 4.8: Tĩnh tải hoàn thiện tác dụng lên bản sàn
Hình 4.9: Hoạt tải tác dụng lên sàn ứng với hệ số n = 1.2
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 67
Hình 4.10: Hoạt tải tác dụng lên sàn ứng với hệ số n = 1.3
Hình 4.11: Tĩnh tải tường tác dụng lên dầm và sàn
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 68
Kết quả chuyển vị sàn
Hình 4.72: Độ võng sàn Độ võng lớn nhất là 7.329mm < L 9000
250 = 250 6mm → Thõa điều kiện độ võng.
Kết quả moment sàn 2 phương
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 69
Hình 4.13: Moment sàn theo phương X
Hình 4.14: Moment sàn theo phương Y
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 70
Tính toán thép sàn
• Bê tông cấp độ bền B30 (M400): Rb = 17 Mpa; Rbt = 1.2 MPa ; Eb = 32500 Mpa
• Thép CB300: Rs = Rsc = 260 Mpa; Rsw = 210 Mpa; Es = 200000 Mpa
Tính toán cấu kiện chịu uốn tiết diện b h 1000 110 = mm
Giả thiết a = 25 (mm) cho thép lớp dưới và a = 35 (mm) cho thép lớp trên Tính h0 = h – a
Vậy diện tích cốt thép: b 0 s ξR bh
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ < μ < μ min max
Tính toán chiều dài đoạn neo thép
Chiều dài neo cơ sở cần thiết để truyền lực trong cốt thép vào bê tông được xác định dựa trên toàn bộ giá trị tính toán của cường độ Rs, theo công thức cụ thể.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 71 s s s s neo bond s 1 2 bt s
▪ As: Diện tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo
▪ Us: Chu vi tiết diện của thanh cốt thép được neo
▪ Rbond: Cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông
▪ Rbt: Cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông
▪ 1 = 2 đối với cốt thép kéo (hoặc cán) nguội có gân, là hệ số, kể đến ảnh hưởng bề mặt của loại cốt thép
Hệ số \$\eta = 2\$ được áp dụng khi đường kính cốt thép \$d \leq 32\$ mm, nhằm tính đến ảnh hưởng của kích thước đường kính cốt thép Để tính toán đoạn neo, chọn đường kính thép lớn nhất là \$d = 12\$ mm.
→ Vậy chọn đoạn neo thép sàn là L = 400mm
Bảng 4.5: Kết quả tính thép sàn phương X Ô sàn Vị trí
(KNm) (mm) (mm) (mm 2 ) (mm 2 ) %
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 72
Bảng 4.6: Kết quả tính thép sàn phương Y Ô sàn Vị trí
(KNm) (mm) (mm) (mm 2 ) (mm 2 ) %
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 73
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 74
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 75
THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU THANG BỘ
Lựa chọn phương án kết cấu cầu thang
5.1.1 Phương án cấu tạo cầu thang
Quy trình thiết kế và thi công cầu thang hiện nay thường đơn giản, với bước nhịp và góc nghiêng không quá lớn Diện truyền tải được tối ưu hóa để đảm bảo ngắn nhất, tác động lên các cấu kiện khác nhau Do đó, phương án sử dụng cầu thang 2 vế dạng bản bê tông cốt thép và bậc xây gạch là lựa chọn hợp lý.
Chiều cao tầng là 3.3m, chọn tổng số bậc là 21 bậc
Chiều cao mỗi bậc: b 3300 h 157mm
= 21 Chọn bề rộng mỗi bậc thang: b = 250mm
Góc nghiêng bậc thang: b b h 157 tg 0.628 32.13 l 250
Chiều dày bản thang được chọn sơ bộ theo công thức:
Chọn chiều dày bản thang 140mm
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 76
Hình 5.1 Sơ bộ tiết diện
Vật liệu
Chọn bê tông B30 có các thông số sau:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 77
Cường độ chịu nén là Rb = 17Mpa
Cường độ chịu kéo là Rbt = 1.15MPa
Module đàn hồi Eb = 32500Mpa
Sử dụng cốt thép CB400-V có các thông số sau:
Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs = Rsc = 350MPa
Cường độ chịu cắt tính toán Rsw = 200MPa
• Lớp bê tông bảo vệ a0 = 20mm.
Tải trọng
Hình 5.3: Cấu tạo bản chiếu tới
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 78
Hình 5.4: Cấu tạo bản thang nghiêng
Tĩnh tải tác dụng được xác định: n i tdi i g= 1 n
▪ i : Khối lượng riêng lớp thứ i
▪ tdi : Chiều dày tương đương lớp thứ i theo bản nghiêng
▪ ni: Hệ số tin cậy lớp thứ i
Bề dày tương đương của bậc thang: bac td h cos 157 0.628
= = Bề dày tương đương của lớp đá hoa cương:
( bac bac ) td bac b h cos (250 157) 20 0.628 b 250 20
Bề dày tương đương của lớp vữa lót:
( bac bac ) td bac b h cos (250 157) 20 0.628 b 250 20
Bề dày tương đương của lớp vữa trát:
( bac bac ) td bac b h cos (250 157) 15 0.628 b 250 15
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 79
Bảng 5.1: Tải trọng tác dụng lên bản thang
Tải tiêu chuẩn Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải Đá hoa cương 24 0,02 0,48 1,1 0,53
- Tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng bản thang: q=(g+ =p) 1 10.8 1 10.8(kN / m) Bảng 5.2 Tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ
Tải tiêu chuẩn Hệ số độ tin cậy
Tĩnh tải Đá hoa cương 24 0,02 0,48 1,1 0,53
- Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản chiếu nghĩ: q=(g+ =p) 1 9.5(kN / m)
Tính toán bản thang
Cắt một dãy có bề rộng b=1m để tính toán Do hai vế của cầu thang giống nhau, sinh viên chỉ cần tính cho một vế và sau đó áp dụng kết quả tương tự cho vế còn lại.
140 1.8 d s h h = = < 3 Vậy liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ là liên kết khớp
Chọn sơ đồ gối cố định + gối di động để thiết kế kết cấu cầu thang
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 80
Hình 5.5 Tải trọng tác dụng lên cầu thang
Hình 5.7 Biểu đồ lực cắt
Tính thép cho cầu thang bộ
5.5.1 Tính thép cho chiếu tới và bản thang
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 81
Cốt thép cho bản thang được tính quy về cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật 1000
Tính diện tích cốt thép b 0 s ξR bh
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ Bê tông đủ khả năng chịu cắt
Tính toán dầm chiếu nghỉ
Tải trọng tác dụng bao gồm:
- Trọng lượng bản thân dầm:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 82
- Tải trọng do phản lực bản thang truyền vào:
Hình 5.8 Tải trọng tác dụng lên dầm
Hình 5.9 Biều đồ lực cắt
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 83
Tính diện tích cốt thép b 0 s ξR bh
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ Bê tông đủ khả năng chịu cắt nên không cần tính cốt đai Đặt cốt đai cấu tạo: ỉ8a200
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 84
THIẾT KẾ KHUNG ĐIỂN HÌNH
Kiểm tra khung theo trạng thái giới hạn 2
6.1.1 Kiểm tra hiệu ứng uốn dọc và uốn ngang P-Delta
Trong thiết kế nhà cao tầng, việc xem xét hiệu ứng P-delta là rất quan trọng để xác định tính hợp lý của kết cấu Cần đánh giá xem có cần tính đến hệ số P-delta trong quá trình thiết kế hay không.
Hiệu ứng P-delta (P-Δ), còn được gọi là hiệu ứng bậc 2 hay hiệu ứng uốn ngang, xuất hiện trong các công trình nhà cao tầng khi có sự thay đổi đột ngột về độ cứng, theo tiêu chuẩn 9386 – 2012.
P- là thành phầm lực dọc gây moment khi hiệu ứng (P-) được xét đến Theo 4.4.2.2 TCVN 9386 – 2012: Không cần xét đến hiệu ứng bậc 2 khi thỏa điều kiện sau: tot r tot
▪ θ: hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng
▪ Ptot: Xuất trong Etabs bảng Story Forces
▪ dr: chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng Xuất trong Etabs bảng Story Drifts (EX+EY)
▪ Vtot: tổng lực cắt tầng do động đất gây ra Xuất trong Etabs bảng Story Stiffness (EX+EY)
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 85
Bảng 6.1: Kiểm tra hiệu ứng P- theo phương X
Tầng P tot d r V tot h θ [θ] Kiểm tra
Mai thap 4096,9 0,0007100 166 4,2 0,004 0,1 OK San thuong 14281,1 0,0006840 566 3,3 0,005 0,1 OK Tang 18 27068,3 0,0007630 1044 3,3 0,006 0,1 OK
Bảng 6.2: Kiểm tra hiệu ứng P- theo phương Y
Tầng P tot d r V tot h θ [θ] Kiểm tra
Mai cao 531,5 0,001698 6,300 2 0,072 0,1 OK Mai thap 4096,9 0,001163 49,800 4,2 0,023 0,1 OK
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 86
San thuong 14281,1 0,001145 169,800 3,3 0,029 0,1 OK Tang 18 27068,3 0,001145 313,200 3,3 0,030 0,1 OK
6.1.2 Kiểm tra chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng cho công trình
Kiểm tra chuyển vị đỉnh
Chuyển vị đỉnh của công trình theo 2 phương: (Xuất từ Joint Displacement)
Xét theo TCVN 5574 – 2018: Công trình có hệ tường BTCT thì chuyển vị cho phép:
= = → Công trình thỏa điều kiện chuyển vị đỉnh theo mỗi phương
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 87
Hình 6.2: Chuyển vị đỉnh theo hai phương Kiểm tra chuyển vị lệch tầng do gió tác động
Theo TCVN 5574 – 2018 chuyển vị lệch tầng cho phép: f 1 0.02
Bảng 6.3: Kiểm tra chuyển vị lệch tầng do gió tác động Tầng
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 88
Kiểm tra chuyển vị lệch tầng do động đất tác động
Theo TCVN 5574 – 2018 chuyển vị lệch tầng cho phép: f = 0.01
Bảng 6.4: Kiểm tra chuyển vị lệch tầng do động đất tác động Tầng
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 89
6.1.3 Kiểm tra gia tốc đỉnh của công trình
Theo TCXDVN 198:1997 mục 2.6.3 gia tốc đỉnh của công trình dưới tác động của tải trọng gió phải thỏa mãn điều kiện: y Y
Đỉnh chuyển vị tối đa do thành phần động của gió gây ra là 13.788mm theo hai phương (COMB CV – Xuất từ Story Drifts) Tần số dao động của mode 2 là 0.317 rad.
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 90
→ Thỏa điều kiện gia tốc đỉnh công trình.
Tính toán khung theo trạng thái giới hạn 1
6.2.1 Tính toán cốt thép dọc dầm tầng điển hình
Sử dụng cốt thép CB400-V:
▪ Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs = Rsc = 350Mpa
▪ Cường độ chịu cắt tính toán Rsw = 280Mpa
▪ Module đàn hồi Es = 20000Mpa
▪ Lớp bê tông bảo vệ : a0 = 25mm
Chọn bê tông cấp độ bền B30:
▪ Cường độ chịu nén là Rb = 17Mpa
▪ Cường độ chịu kéo là Rbt = 1.15Mpa
▪ Module đàn hồi Eb = 32500MPa
Tính diện tích cốt thép: b 0 s ξR bh
A = R Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ Nén lệch tâm rất bé, tính gần như nén đúng tâm
Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép:
Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí xung quanh chu vi, với mật độ cốt thép ở cạnh b lớn hơn hoặc bằng mật độ ở cạnh h.
Chọn thép 12 20 ( A s = 37.7 mm 2 ) rãi đều theo chi vi
*Kiểm tra hàm lượng thép:
= tt = = Tương tự ta tính ta được bảng sau:
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 116
Bảng 6.5.Tính toán cốt thép dọc cho trục 1 và trục A
Chọn thép Ghi chú As chọn
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 117
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 118
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 119
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 120
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 121
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 122
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 123
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN - MSSV:18149210 124
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 125
Cốt đai trong cột giữ vị trí cho cốt thép dọc trong quá trình thi công và đảm bảo sự ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Đặc biệt, khi cấu kiện phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực cắt.
Cốt đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc và giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra theo bất kì phương nào
Theo mục 10.3.4.2 TCVN 5574-2018 cấu tạo đai cho cấu kiện chịu nén như sau: Đường kính cốt đai: max
Khoảng cách cốt đai: 15 min a 500 mm
Cần bố trí cốt đai đều theo chiều dài cột như sau:
Bố trí 8 100 a cho đoạn L 1 0mm
Trong khoảng L 2 bố trí theo cấu tạo
Trong các nút khung phải dùng đai kín cho cả dầm và cột với khoảng cách không quá
Hình 6.6 Bố trí cốt đai các nút giao giữa dầm và cột
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 126
Theo TCVN 198 – 1997, việc tính toán vách cứng cho nhà cao tầng không có quy định cụ thể
Sinh viên sẽ lựa chọn và trình bày một phương pháp tính toán phổ biến cho vách nhà cao tầng, sử dụng giả thuyết vùng biên chịu moment Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm.
- Phương pháp này tập trung toàn bộ lượng cốt thép chịu moment ở đầu vách
- Phương pháp này thích hợp với trường hợp vách có tiết diện tăng cường ở hai đầu (bố trí cột ở hai đầu vách)
- Phương pháp này thiên về an toàn vì chỉ kể đến khả năng chịu moment của một phần diện tích vách vùng biên
- Coi ứng suất là đường tuyến tính trên mặt cắt tiết diện
- Đưa moment về trọng tâm tiết diện phân phối lại moment tuyến tính trên tiết diện
6.3.1 Tính toán cốt thép cho vách thang máy
Moment trong vách được tạo ra bởi vùng biên ở hai bên, trong khi lực dọc phân bố đều trên toàn bộ mặt cắt của vách Do đó, cốt thép chịu lực được tập trung ở hai bên vùng biên, trong khi cốt thép ở vùng giữa vách được bố trí theo cấu tạo.
Hình 6.7 Mặt cắt và đứng của vách
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 127
Hình 6.8 Gán Pier cho vách
Ví dụ các bước tính toán cho vách P1:
Bước 1: Giả thiết chiều dài vùng biên cho vách P1: Bl=Br=Tp00mm
Bm=Lp-Bl-Br)00-300-300#00mm
Diện tích vách: A=LpxTp)00x30000mm2
Diện tích vùng biên trái: Atr=BlxTp00x3000mm2
Diệ tích vùng biên phải: Aph=BrxTp00x3000mm2
Diện tích vùng giữa: Agi=BmxTp#00x300i00mm2
Bước 2: Xác định lực kéo, nén vùng biên và vùng giữa
Tầng Pier Load P(kN) M2(kN.m) M3(kN.m)
Ta tính toán như sau:
= A = Chiều dài tính toán: L 0 = H =0.7 3300 #10mm
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 128
Vì Pr>0, Pl>0 => P nen =max(P P tr , ph )i2.37kN P, keo =0
Bước 3: Tính diện tích cốt thép
A = A A = − mm => Đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo
Bố trí thép vùng biên 4 18
Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép
Thỏa hàm lượng cho phép
Bước 5: Kiểm tra khả năng chịu nén phần giữa của vách
- Nếu đủ khả năng chịu lực thì đặt cốt thép theo cấu tạo
- Nếu không đủ khả năng chịu lực thì tính toán cốt thép theo điều kiện chịu nén đúng tâm
Đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo 18 200 a
Bước 6: Tính toán thép đai cho vách
Cốt đai trong vách có vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí của cốt thép dọc trong quá trình thi công, đồng thời đảm bảo sự ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Cốt đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc, giúp ngăn chặn hiện tượng phình ra của cốt thép dọc chịu nén theo bất kỳ phương nào.
Tại mỗi tiết diện của vách, cần gia cường thép đai ở hai đầu để chống lại ứng suất cục bộ Ứng suất tiếp và ứng suất pháp theo phương ngang thường xuất hiện tại hai đầu vách, nơi lực truyền đạt lớn nhất và sau đó lan tỏa ra xung quanh.
Theo TCVN 5574 – 2018 mục 10.3.4.2 ta có cấu tạo đai: Đường kính cốt đai: max
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 129
Khoảng cách cốt đai: d 500 a mm
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 130
Bảng 6.1 Kết quả tính toán thép vách thang máy
Asc 𝝁 𝒕 Pgi Asgi Thép vùng bụng
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 131
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 132
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 133
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 134
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 135
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 136
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 137
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 138
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 139
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 140
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 141
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 142
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 143
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 144
SVTH: NGUYỄN BÌNH AN MSSV: 18149210 145