Thiết kế chung cư cao cấp 17 tầng 2

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc KHOA XÂY DỰNG BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên

KIẾN TRÚC

Mục đích thiết kế

Ngành xây dựng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển đất nước, với vốn đầu tư xây dựng cơ bản chiếm 40-50% ngân sách nhà nước, bao gồm cả đầu tư nước ngoài Sự mở cửa nền kinh tế đã nâng cao mức sống của người dân, tạo ra nhu cầu cao hơn về chỗ ở, nghỉ ngơi và giải trí Đồng thời, nhu cầu của thương nhân và khách nước ngoài đến Việt Nam cũng gia tăng Chung cư cao cấp 17 tầng ra đời nhằm đáp ứng những nhu cầu thiết yếu này.

Giới thiệu công trình

Công trình nằm trên khu đất rộng nằm ở phường 14, quận 5

1.2.2 Quy mô và đặc điểm công trình

- Công trình gồm các văn phòng và căn hộ cao cấp 17 tầng cao 58.5 m

- Tầng hầm: cao 3 m là nơi đặt các hệ thống điện kĩ thuật trạm bơm, máy phát điện và chỗ để xe

- Tầng trệt: cao 5 m gồm phòng thường trực và trung tâm thương mại

- Tầng 2-16 cao 3.5 gồm các căn hộ ở hướng vào nhau thông qua hệ thống hành lang

- Tầng 17 (tầng thượng) là khu vui chơi, giải trí, câu lạc bộ

Hình 1 1: Mặt bằng tầng điển hình

1.2.3 Các chỉ tiêu xây dựng chính

- Diện tích các sàn tầng trệt: 2384 m 2

- Tổng diện tích các tầng 2- Tầng mái : 21535 m 2

Giải pháp kiến trúc, quy hoạch

Khu chung cư cao cấp 17 tầng tại quận 5, TPHCM tọa lạc trong khu vực sầm uất nhất thành phố, gần các trường học, bệnh viện, bưu điện và các trung tâm thương mại lớn, là địa điểm lý tưởng cho cuộc sống và sinh hoạt.

Hệ thống giao thông trong khu vực hiện tại có thể đi đến các địa điểm trong thành phố nhanh nhất

Tuy hệ thống cây xanh chưa thật hoàn hảo nhưng cũng phù hợp với thành phố HCM hiện nay

1.3.2 Giải pháp bố trí mặt bằng

Mặt bằng được bố trí một cách rõ ràng và mạch lạc giúp thuận tiện cho việc tổ chức giao thông trong công trình, đồng thời đơn giản hóa các giải pháp kết cấu và kiến trúc khác.

Tận dụng triệt để đất đai, sử dụng một cách hợp lí

Công trình được thiết kế với hệ thống hành lang kết nối các căn hộ, tạo ra không gian thông thoáng và giao thông hợp lý, góp phần đảm bảo cuộc sống ổn định cho cư dân trong chung cư.

Hình khối được tổ chức theo khối vuông phát triển theo chiều cao mang tính bề thế hoành tráng

Các ô cửa kính khung nhôm, các ban công với các chi tiết tạo thành mảng trang trí độc đáo cho công trình

Bố trí nhiều vườn hoa, cây xanh trên sân thượng và trên các ban công căn hộ tạo vẻ tự nhiên

Giao thông trên từng tầng thông qua hệ thống giao thông rộng 2.5m nằm giữa mặt bằng tầng, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ

Hệ thống giao thông trong tòa nhà được thiết kế với hai thang máy khách, mỗi thang có sức chứa 8 người và tốc độ 120m/phút, cùng với cửa rộng 800mm, đáp ứng nhu cầu di chuyển cho khoảng 300 người với thời gian chờ đợi khoảng 40 giây Ngoài ra, còn có một cầu thang bộ hành để hỗ trợ lưu thông.

Các căn hộ được thiết kế hợp lý và đầy đủ tiện nghi, với các phòng chính tiếp xúc với thiên nhiên Phòng khách có ban công, trong khi phòng ăn kết hợp với giếng trời tạo không gian thông thoáng Khu vệ sinh được trang bị thiết bị hiện đại và có hệ thống nước tiện lợi.

Các hệ thống kĩ thuật chính trong công trình

Các căn hộ và phòng làm việc được chiếu sáng tự nhiên nhờ vào cửa kính bên ngoài và giếng trời bên trong Hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được thiết kế để đảm bảo ánh sáng cho những khu vực cần thiết.

Tuyến điện cao thế 750 KVA được chuyển đổi thành điện hạ thế tại trạm biến áp của công trình Nguồn điện dự phòng cho tòa nhà được cung cấp bởi hai máy phát điện Diesel có công suất 588 KVA, được lắp đặt tại tầng hầm Khi mất điện, máy phát điện sẽ cung cấp năng lượng cho các hệ thống thiết yếu.

- Hệ thống phòng cháy chữa cháy

- Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ

- Biến áp điện và hệ thống cáp

- Điện năng phục vụ cho các khu vực của toà nhà được cung cấp từ máy biến áp đặt tại tầng hầm theo các ống riêng

1.4.3 Hệ thống cấp thoát nước

1.4.3.1 Hệ thống cấp nước sinh hoạt

- Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố được đưa vào bể đặt tại tầng kỹ thuật (dưới tầng hầm)

Nước được bơm tự động lên bể chứa trên tầng thượng, với quá trình điều khiển được thực hiện thông qua hệ thống van phao tự động.

- Ống nước được đi trong các hốc hoặc âm tường

1.4.3.2 Hệ thống thoát nước mưa và khí gas

- Nước mưa trên mái, ban công… được thu vào phễu và chảy riêng theo một ống

- Nước mưa được dẫn thẳng thoát ra hệ thống thoát nước chung của thành phố

Nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn qua một hệ thống ống riêng biệt, sau đó được đưa đến bể xử lý nước thải trước khi thải ra hệ thống thoát nước chung.

- Hệ thống xử lí nước thải có dung tích 16,5m 3 /ngày

1.4.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt tại mỗi tầng và phòng, với mạng lưới báo cháy ở khu vực công cộng có đồng hồ và đèn báo Khi nhận tín hiệu báo cháy, phòng quản lý sẽ kiểm soát và khống chế hoả hoạn để bảo vệ công trình.

1.4.4.2 Hệ thống cứu hỏa bằng hóa chất và nước

Nước: trang bị từ bể nước tầng hầm, sử dụng máy bơm xăng lưu động

Trang bị bộ súng cứu hỏa bao gồm ống và gai có đường kính 20mm, dài 25m, cùng với lăng phun đường kính 13mm, được đặt tại phòng trực Mỗi tầng sẽ có từ 01 đến 02 vòi cứu hỏa tùy thuộc vào không gian của từng tầng, và ống nối được lắp đặt từ tầng một đến vòi chữa cháy cùng với các bảng thông báo cháy.

Các vòi phun nước tự động được lắp đặt cách nhau 3m trên tất cả các tầng, kết nối với hệ thống chữa cháy và các thiết bị khác như bình chữa cháy khô Ngoài ra, đèn báo cháy và đèn báo khẩn cấp cũng được trang bị tại các cửa thoát hiểm và trên tất cả các tầng.

Hoá chất: sử dụng một số lớn các bình cứu hoả hoá chất đặt tại các nơi quan yếu (cửa ra vào kho, chân cầu thang mỗi tầng).

Hệ thống khí hậu, thủy văn

Khu vực khảo sát tại TP HCM có đặc điểm khí hậu ôn hòa với nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 27°C Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất, thường là tháng 4, và tháng thấp nhất, thường là tháng 12, khoảng 10°C.

Khu vực TP có khí hậu nóng với 2500-2700 giờ nắng mỗi năm, chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 và mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, với trung bình 160 ngày mưa hàng năm Độ ẩm trung bình dao động từ 75-80%, và hai hướng gió chủ yếu là Tây-Tây Nam và Bắc-Đông Bắc Tháng 8 là tháng có sức gió mạnh nhất, trong khi tháng 11 có sức gió yếu nhất, với tốc độ gió lớn nhất đạt 28 m/s.

Nhìn chung TP.HCM ít ảnh hưởng của bão và áp thấp thiệt đới từ vùng biển Hoa Nam mà chỉ chịu ảnh hưởng gián tiếp

THÔNG TIN CHUNG VỀ VẬT LIỆU VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Thông tin chung về vật liệu

Vật liệu cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt, có giá thành hợp lý

Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng 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 động của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình

Nhà cao tầng có tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng vật liệu nhẹ như bê tông cốt thép hoặc thép giúp giảm tải trọng cho công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính Hiện nay, các nhà thiết kế thường ưa chuộng những loại vật liệu này cho các kết cấu nhà cao tầng.

→ Do đó sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép

Bảng 2 1: Bê tông sử dụng

STT Cấp độ bền Đặc tính vật liệu Kết cấu sử dụng

Bảng 2 2: Cốt thép sử dụng

STT Loại thép Đặc tính vật liệu

Lớp bê tông bảo vệ

Đối với cốt thép dọc chịu lực, chiều dày lớp bê tông bảo vệ phải không nhỏ hơn đường kính của cốt thép hoặc dây cáp, và cần đảm bảo các tiêu chuẩn tối thiểu.

- Trong bản và tường có chiều dày trên 100mm: 15mm (20mm)

- Trong dầm và dầm sườn có chiều cao ≥250mm: 20mm (25mm)

 Toàn khối khi có lớp bê tông lót: 35mm

 Toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70mm

Chú thích: giá trị trong ngoặc ( ) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt (trích TCVN 5574:2012 – Bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - điều 8.3)

Tiêu chuẩn dùng thiết kế

2.3.1 Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn

- TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXD 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió

- TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất

- TCVN 5574: 2012 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối

- TCXDVN 198:1997 Nhà cao tầng -Thiết kế Bê Tông Cốt Thép toàn khối

- TCVN 9362: 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 7888: 2014 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước

- TCVN 9394: 2012 Đóng và ép cọc thi công và nghiệm thu

- TCVN 9393:2012 Cọc – phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục

Để hỗ trợ quá trình tính toán hiệu quả và đa dạng, đặc biệt đối với các cấu kiện chưa được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế trong nước như vách cứng và lõi cứng, việc tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài là cần thiết.

Cùng với đó là các sách, tại liệu chuyên ngành và các bài báo khoa học được đăng tải chính thống của nhiều tác giả khác nhau

Khi thiết kế, cần tạo sơ đồ kết cấu và xác định kích thước tiết diện cùng với bố trí cốt thép để đảm bảo độ bền, ổn định và độ cứng không gian cho toàn bộ công trình cũng như từng bộ phận riêng lẻ Việc đảm bảo khả năng chịu lực là cần thiết trong cả giai đoạn xây dựng và quá trình sử dụng.

Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn

 Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I)

- Nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể đảm bảo cho kết cấu

- Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động

- Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí

- Không bị phá hoại vì kết cấu bị mỏi

- Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường

 Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II)

- Nhằm bảo đảm sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế

- Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt

- Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động

2.3.3 Lựa chọn công cụ tính toán

Phân tích động học cho hệ công trình giúp xác định các dạng và giá trị dao động, đồng thời kiểm tra ứng xử của công trình dưới tác động của tải trọng động đất.

ETABS là phần mềm chuyên dụng cho phân tích và thiết kế kết cấu nhà cao tầng, giúp việc nhập và xử lý số liệu trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn so với các phần mềm khác.

Dùng để phân tích nội lực theo dải

Do SAFE là phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu chuyên cho phần bản sàn và còn được sử dụng tính toán cho kết cấu phần móng

Sử dụng để xử lý số liệu nội lực từ phần mềm ETABS và SAFE, tổ hợp nội lực, tính toán tải trọng, cốt thép và trình bày các thuyết minh tính toán.

Dùng để thể hiện tất cả các bản vẽ liên quan đến kiến trúc, sàn, dầm, cột, vách và móng

THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tổng quan

- Công trình có nhiều tầng nhưng mặt bằng sàn có thể phân làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: sàn tầng hầm, tầng 1

- Nhóm 2: sàn từ tầng 2 đến tầng 15

- Nhóm 3: sàn tầng thượng và sàn mái

- Do nhóm sàn hai chiếm số lượng lớn nhất do đó chọn nhóm sàn hai để tính toán sàn điển hình

Việc sử dụng kết cấu khung chịu lực chính trong công trình cho thấy rằng phương án sàn bê tông cốt thép (BTCT) đổ toàn khối là giải pháp tối ưu Sàn BTCT không chỉ có khả năng chịu tải lớn mà còn tăng cường độ cứng và độ ổn định cho toàn bộ công trình.

Tính toán sàn điển hình phương pháp safe

3.2.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình, sơ đồ bố trí hệ dầm sàn

Từ bản vẽ kiến trúc kết hợp với các yêu cầu về cấu tạo ta bố trí hệ dầm trên sàn điển hình như sau

Hình 3 1: Mặt bằng hệ dầm sàn tầng điển hình

Bảng 3 1: Tiết diện sơ bộ cho dầm

Chọn tiết diện dầm Nhịp

Tiết diện (mm) SST Tên dầm

- Theo kích thước của các nhịp, ta chọn sơ bộ dầm chính: 700x300 (mm)

- Đối với dầm phụ : Chọn dầm phụ 500x250 (mm )

- Đặt hb là chiều dày của bản sàn, h b được chọn theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công

- Đối với bản kê 4 cạnh: s D 1 h L

 m Với : D = 0.8 ÷ 1.4 : chọn D =0.8 m = 40 ÷ 45 : đối với bản kê 4 cạnh

Do sàn đổ toàn khối nên ta chọn sơ bộ chiều dày sàn là: h s = 0.17m

3.2.2 Tải trọng tác dụng lên ô bản

- Cấu tạo sàn gồm các lớp sau:

Hình 3 2: Các lớp cấu tạo sàn

 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

(Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN 2737-1995)

Bảng 3 2: Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm)

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải tb n=1.2 1.38 1.2 1.66

Bảng 3 3: Tĩnh tải hoàn thiện sàn vệ sinh

STT Các lớp cấu tạo

Bảng 3 4: Tĩnh tải tường truyền vào sàn

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)

Tải trọng tính toán (kN/m)

 Hoạt tải tác dụng lên sàn

Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn

Bảng 3 5: Bảng giá trị hoạt tải các loại phòng

Loại phòng Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hệ số vượt tải Hoạt tải tính toán

Phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp, phòng vệ sinh 1.5 1.3 1.95

Cầu thang, hành lang thông các phòng 3 1.2 3.6

Mô hình sàn bằng phần mềm safe 12.3.2

3.3.1 Gán tải trọng vào ô sàn

Hình 3 3: Tĩnh tải của các ô sàn 3.3.1.2 Hoạt tải

Hình 3 4: Hoạt tải của các ô sàn

3.3.1.3 Khai báo từ biến co ngót cho SAFE

Khi tính toán võng cho các cấu kiện chịu uốn (sàn) các công trình cần chú ý:

 Tổ hợp tải trọng theo TTGH II (tải trọng tiêu chuẩn)

 Sự xuất hiện của vết nứt trong bêtông khi chịu lực sẽ làm giảm độ cứng của tiết diện và làm tăng độ võng cho cấu kiện

Để đảm bảo sự làm việc dài hạn của kết cấu bê tông cốt thép (BTCT), cần xem xét các yếu tố như biến dạng và co ngót, cũng như tác động lâu dài của các loại tải trọng Theo TCVN 356-2005, độ võng toàn phần $ f $ được xác định bằng công thức: $ f = f_1 - f_2 + f_3 $.

 f 1 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (Tĩnh tải + Hoạt tải dài hạn + Hoạt tải ngắn hạn) gây ra

 f 2 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn (Tĩnh tải + Hoạt tải dài hạn) gây ra

 f 3 : độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn (Tĩnh tải + Hoạt tải dài hạn) gây ra

 Khai báo Load Cases bao gồm: Sh cho ngắn hạn (Shortterm) và Lt cho dài hạn

Bảng 3 6: Bảng khai báo Load Cases có xét từ biến và co ngót

Load case name Load name Scale factor

- Các tổ hợp tương ứng theo TCVN: f1 = Sh 3-1 ; f 2 = Sh 3-2 và f3 = Lt 3

- Sàn sử dụng B25 và có chiều dày 170, từ bản excel ta tính được hệ số từ biến là: 1.86 và hệ số co ngót là: 0.00028

Vẽ strip theo 2 phương với bề rộng là L/4

Hình 3 5: Chia sàn thành các dải strip theo phương X 3.3.2.2 Strip theo phương Y

Hình 3 6: Chia sàn thành các dải Strip theo phương Y

3.3.3.1 Nội lực theo dải strip

Hình 3 7: Nội lực Strip theo phương X

Hình 3 8: Nội lực Strip theo phương Y

3.3.3.2 Chuyển vị các ô sàn có xét đến từ biến co ngót

Hình 3 9: Chuyển vị các ô sàn

- Chọn bê tông B25 có Rb = 14.5 MPa   b 1

- Từ giá trị Momen xuất ra từ kết qủa mô hình ta tính:

Bảng 3 7: Bảng kết quả tính toán cốt thép sàn theo Safe

BẢNG CHỌN THÉP SÀN ( SAFE)

SÀN Momen M b h0 Rb Rs αm  As

(kN.m) (mm) (mm) (MPa) (MPa) (mm2) (mm2)

3.3.5 Tính toán nứt – độ võng ô sàn S2

3.3.5.1 Kiểm tra độ võng lớn nhất tai ô sàn 2 Độ võng lớn nhất của ô sàn S2 xuất ra từ mô hình SAFE là 28.116 mm

Theo TCVN 5574-2012 về độ võng của sàn là:

Vậy sàn thỏa mãn điều kiện độ võng

3.3.5.2 Tính toán kiểm tra nứt tại ô sàn S2

- Tổng tải trọng toàn phần dài hạn tiêu chuẩn (tải thường xuyên + một phần tải trọng tạm thời) tác dụng lên ô bản: q 1 = g tc + p tc = 3.6 + 0.5x1.5 = 4.35 (kN/m 2 )

Tổng tải trọng toàn phần ngắn hạn tiêu chuẩn, được tính bằng cách cộng tải trọng dài hạn với nửa tải trọng tạm thời, là 5.1 kN/m² Cụ thể, công thức tính là: \$q_2 = q_1 + 0.5 \times p_{tc} = 4.35 + 0.5 \times 1.5 = 5.1\$.

- Tính toán ô bản theo bản kê 4 cạnh ta được M1 = 6.68 kN.m; M 2 = 5.41 kN.m

 Tính toán kiểm tra nứt:

Tính toán khe nứt gồm 2 vấn đề chính:

 Tính toán về sự hình thành khe nứt

 Tính toán theo độ mở rộng khe nứt

 Tính toán về sự hình thành khe nứt thẳng góc:

Tính toán kiểm tra theo điều kiện:

 M r = M (Đối với cấu kiện chịu uốn)

 Wpl : Mômen chống uốn tính gần đúng: Wpl = γWred

 γ : hệ số tính đổi đối với tiết diện chữ nhật: γ = 1.75

 Wred : Mômen chống uốn của tiết diện lấy đối với mép chịu kéo

 Mrp : Mômen do ứng lực P đối với trục dùng để xác định Mr

 Bê tông B25: Rs.ser = 185 (kg/cm 2 ); Rbt.ser= 16 (kg/cm 2 ); Eb = 300000 (kg/cm 2 )

 Cốt thép AII: Rs.ser = 2950 (kg/cm 2 ); Es = 2100000 (kg/cm 2 )

 Thép sàn S2 bố trí: Ф8a110, As = 4.57 cm 2 ; A s ’ = 0

 Hệ số quy đổi giữa bê tông và cốt thép: s b

    Đặc trưng hình học của tiết diện:

 Tiết diện kiểm tra: bxh = 1000x170 (mm 2 )

 Diện tích tiết diện tính đổi:

 Mô men tĩnh của A red lấy đối với trục qua mép chịu nén:

 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén: red o red

 Mô men quán tính của Ared lấy đối với trục qua trọng tâm là Ired :

 Mô men chống uốn của tiết diện lấy đối với mép chịu kéo: red 3 red o

 Khoảng cách ro từ đỉnh lõi xa vùng kéo đến trọng tâm: red o red

 Mômen chống uốn tính gần đúng:

 Ứng suất σsc trong cốt thép thường do co ngót của bê tông (Phụ lục 10) đối với B25 tra được σ sc = 400 (kg/cm 2 )

Tính toán khả năng chống nứt:

 rp sc s  o o pl  sc s  o pl 

Mcrc = Rbt.serWpl – Mrp = 16x7770 – 12449 = 111871 (kg.cm) = 11.2 kN.m

TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU THANG

Các đặc trưng cầu thang

- Dựa vào mặt bằng và chiều cao nhà chọn thang 2 vế

- Bậc thang xây bằng gạch thẻ, có 20 bậc cao 167 mm, rộng 300mm

+ Vế thứ nhất : 10 bậc cao 167 mm: 10×167 = 1670 (mm)

+ Vế thứ hai : 10 bậc cao 167 mm: 10×167 = 1670 (mm) Độ nghiêng của bản thang : 0.167 o ' tg 0.557 29 7 cos 0.874

Hình 4 1: Mặt bằng cầu thang

Tính bản thang

4.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang

Tải trọng tác động lên bản thang (phần bản nghiêng): n '

Trong đó : γi - khối lượng của lớp thứ i, ni - hệ số tin cậy của lớp thứ i

td - chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương bản nghiêng

- Cấu tạo của cầu thang như sau :

Hình 4 2: Các lớp cấu tạo bản thang và chiếu nghỉ

 Bản thang (phần bản nghiêng)

- Lớp gạch ceramic dày 0.01m : b b td b

- Lớp vữa xi măng mặt bậc dày 0.02 :

- Gạch thẻ xây bậc thang : td h b cos 0.167 0.874

Bảng 4 1: Bảng giá trị tải trọng các lớp cấu tạo tác dụng lên bản thang

(Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN 2737-1995)

STT Các lớp cấu tạo δ

- Tổng tải trọng tác dụng theo phương đứng

Bảng 4 2: Giá trị tải trọng các lớp cấu tạo tác dụng lên chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo δ td

 Tổng tĩnh tải chiếu nghỉ : g = 5.21 (kN/m 2 )

Theo tiêu chuẩn thiết kế: Tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 p tc = 3 (KN/m 2 ) p tt = 3 1.2 3.6(KN/m 2 )

- Trên bản chiếu nghỉ : q = g + p = 5.21 + 3.6 = 8.81 (kN/m 2 )

4.2.2 Tính toán nội lực cầu thang

- Chọn sơ bộ chiều dày bản thang: s o  

- Chọn sơ bộ kích thước các dầm cầu thang: L o 4100 h (315.4 410)

- Cắt 1 dãy có bề rộng b = 1m để tính, xét tỉ số: d s h 300

 Liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ được xem là liên kết khớp

Hình 4 3: Sơ đồ tính toán

 Tính toán nội lực cầu thang

- Tính toán vế 1: q 2 = 11.4 kN/m 2 ; q 1 = 8.81 kN/m 2 ; L 1 = 1.1m; L 2 = 3m

- Xét tại 1 tiết diện bất kỳ, cách gối A 1 đoạn là x, tính momen tại tiết diện đó

- Momen lớn nhất ở nhịp được xác định bởi điều kiện:” đạo hàm của momen là lực cắt, và lực cắt tại đó phải bằng không”

- Thay x vừa tìm được ta tính được Mmax:

- Momen lớn nhất ở nhịp: Mn = Mmax = 24 kNm

- Momen lớn nhất ở gối ta tính theo thép cấu tạo

4.2.3 Tính toán cốt thép cho bản thang

- Chọn bê tông B25 có Rb = 14.5 MPa   b 1

- Giả thiết ao = 20  ho = h - ao = 120 – 20 = 100 mm

- Tương tự, thép gối bố trí theo cấu tạo 10a200

Tính dầm chiếu tới

Xác định tải tác dụng lên dầm:

- Giá trị tải do bản nghiêng tác dụng lên dầm D1: phản lực tác dụng tại gối là:

- Tổng tải tác dụng lên dầm cầu thang là: qtổng = g d + R = 0.99 + 27.5 = 28.5 (kN/m)

Xem liên kết giữa dầm D1 và cột là liên kết khớp, sơ đồ tính như hình vẽ

Hình 4 4: Sơ đồ tính và biểu đồ Mômen dầm D1

4.3.2 Tính cốt thép cho dầm D1

- Chọn bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14.5 (MPa)

- Thép AIII có Rs = 365 (MPa)

Ta có h = 30 (cm), a = 3 (cm)  h0 = 30 - 3 = 27 (cm)

- Chọn 2ỉ16 cú Fa = 4.02 (cm 2 ) bố trớ nhịp, s o

  bh  Thộp ở gối đặt cấu tạo chọn 2ỉ14

Các số liệu: R b = 14.5 (MPa), R bt = 1.05 (MPa) ,

Ta thấy Qb = 453.6 kN > Qmax = 38.5 kN  bê tông đủ khả năng chịu cắt

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

Tổng quan về khung vách công trình

Công trình Chung Cư Cao Cấp 17 Tầng có chiều dài theo hai phương là 43.7m theo phương

X và 30.8m theo phương Y, thuộc hệ khung vách chịu lực, vách cứng được bố trí giữa công trình có chiều dày 300 mm, bao quanh thang máy

Trong phạm vi chương này trình bày việc tính toán 2 khung trục công trình gồm khung trục C và khung trục 3.

Chọn sơ bộ tiết diện khung ngang

5.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Bảng 5 1: Chọn tiết diện sơ bộ cho dầm

Chọn tiết diện dầm Nhịp

Tiết diện (mm) SST Tên dầm

Theo kích thước của các nhịp, ta chọn sơ bộ dầm chính: 700x300 (mm)

- Đối với dầm phụ : Chọn dầm phụ 500x250 (mm )

5.2.2 Chọn sơ bộ tiết diện vách

Vách cứng đóng vai trò là kết cấu chịu lực ngang chính trong các tòa nhà cao tầng Để đảm bảo tính ổn định ngang, bề dày của bụng vách cứng cần phải được thiết kế không nhỏ hơn một mức nhất định.

BW = min(ht/20;150mm), trong đó hs là chiều cao tầng

Vậy Bw = min(hs/20;150) = min(175;150) mm

5.2.3 Chọn sơ bộ tiết diện cột

5.2.3.1 Cách chọn sơ bộ cột C1 (Từ tầng 1 đến tầng 5)

Hình 5 2: Tải trọng truyền vào cột C1

- Diện tích truyền tải: S X.Y (Trong đó X là chiều dài tải tác dụng vào cột theo phương

X, Y là chiều dài tải tác dụng vào cột theo phương Y)

- Lực P tác dụng lên ô sàn tầng 1:

P=S*q*n Trong đó: + Tải trọng của sàn, ta lấy theo kinh nghiệm q= 12kN/m 2

+ Số tầng tác dụng xuống sàn n

- Diện tích cột cần chọn: S chọn = ( 2 ) b n P cm

R Trong đó: +Hệ số n chọn theo kinh nghiện n=1.2

+Cường độ tính toán của bê tông B25, lấy Rb=1.45 kN/cm 2

- Do đó, ta chọn kích thước cột C1: 80x80(cm) (Sd00 cm 2 )

5.2.3.2 Sơ bộ tiết diện cột đã chọn

Bảng 5 2: Tiết diện sơ bộ cột đã chọn

Trục Tầng Diện tích truyền tải

Tải trọng Lực P R b DT cột

Cạnh cột Chọn DT chọn

X Y Từ tầng Đến tầng Phương

Diện tích (m 2 ) kN/m 2 kN kN/cm 2 cm 2 cm C x C y cm 2

Bảng 5 3: Tiết diện cột sau khi phân tích mô hình etabs

Trục Tầng Diện tích truyền tải

Tải trọng Lực P Rb DT cột

Cạnh cột Chọn DT chọn

Diện tích (m 2 ) kN/m 2 kN kN/cm 2 cm 2 cm C x C y cm 2

Hình 5 3: Mô hình công trình trong etabs

Quan điểm tính toán

Đây là công trình thuộc hệ khung chịu lực

Tỷ số L/B được tính là 1.42, nhỏ hơn 1.5, cho thấy độ cứng của khung ngang và khung dọc không chênh lệch nhiều Do đó, cần tính toán nội lực theo khung không gian Liên kết giữa dầm và cột được coi là các nút cứng, và công trình được ngàm tại vị trí đáy sàn tầng hầm 2.

Tải trọng tác dụng vào khung

5.4.1 Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn

Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN 2737-1995

Bảng 5 4: Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Bảng 5 5: Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn sân thượng, sàn mái

Bảng 5 6: Tĩnh tải tường truyền vào sàn

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)

Tải trọng tính toán (kN/m)

Bảng 5 7: Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn vệ sinh

STT Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm)

5.4.2 Tĩnh tải do bể nước truyền vào cột khung

- Xác định tải trọng tải tác dụng lên mỗi cột truyền vào khung :

5.4.3 Hoạt tải tác dụng vào khung

Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn

Bảng 5 8: Hoạt tải phân bố đều trên sàn

STT Loại sàn nhà Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )

1 Sảnh, hành lang, cầu thang 3 1.2 3.6

3 Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.975

4 Phòng ăn, bếp, phòng khách 1.5 1.3 1.95

5.4.4 Tải gió tác dụng vào khung

Công trình có độ cao 58.5 m, vượt quá 40 m, do đó cần phải tính toán cả gió tĩnh và gió động theo quy định của TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động.

Trong quá trình tính toán gió, cần xem xét cả gió tĩnh và gió động theo hai phương X và Y, dẫn đến việc xác định bốn thành phần gió: gió tĩnh theo phương X, gió tĩnh theo phương Y, gió động theo phương X và gió động theo phương Y.

- Với quan niệm tính toán xem sàn là tuyệt đối cứng theo phương ngang, tải trọng gió được truyền vào trọng tâm sàn

- Gió tĩnh được xác định theo công thức :

W tt = nWjBh = n. W o kcBh (kN) Trong đó :

Wo : Giá trị áp lực gió, lấy theo bản đồ phân vùng (phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737-1995)

Công trình xây dựng tại TPHCM nằm trong vùng áp lực gió IIA, với giá trị W o = 0.83 kN/m² Hệ số k được tính đến sự thay đổi áp lực gió theo bảng 5 TCVN 2737-1995, dựa trên dạng địa hình B.

C : Hệ số khí động, C =1.4 (tra bảng 6 TCVN 2737-1995) n : Hệ số vượt tải, n = 1.2

B : Bề rộng đón gió của khung theo phương X,Y h : Diện truyền tải.(h = 3.5m)

Bảng 5 9: Tải trọng gió tĩnh theo phương X và phương Y

Kích Thước Nhà Theo Phương Cao độ z j

Giá trị tính toán Thành phần tĩnh của tải trọng gió

Gán vào dầm biên (kN/m)

Fx Fy Gió đẩy Gió hút

MAI 3.00 1722.84 43.70 30.80 58.50 1.50 1.00 0.75 96.89 137.47 1.80 1.35 TANG16 3.50 1660.63 43.70 30.80 55.50 1.49 0.99 0.74 208.25 295.48 3.86 2.90 TANG15 3.50 1662.42 43.70 30.80 52.00 1.48 0.98 0.74 222.17 315.22 4.12 3.09 TANG14 3.50 1663.43 43.70 30.80 48.50 1.46 0.97 0.73 220.06 312.23 4.08 3.06 TANG13 3.50 1662.62 43.70 30.80 45.00 1.45 0.96 0.72 217.96 309.25 4.04 3.03 TANG12 3.50 1662.42 43.70 30.80 41.50 1.44 0.95 0.72 215.85 306.26 4.00 3.00 TANG11 3.50 1662.42 43.70 30.80 38.00 1.42 0.94 0.71 213.15 302.42 3.95 2.97 TANG10 3.50 1685.39 43.70 30.80 34.50 1.40 0.93 0.70 209.99 297.94 3.90 2.92 TANG9 3.50 1713.45 43.70 30.80 31.00 1.38 0.91 0.69 206.84 293.46 3.84 2.88 TANG8 3.50 1713.45 43.70 30.80 27.50 1.35 0.90 0.67 202.93 287.92 3.76 2.82 TANG7 3.50 1713.45 43.70 30.80 24.00 1.32 0.88 0.66 198.72 281.95 3.69 2.77 TANG6 3.50 1713.45 43.70 30.80 20.50 1.29 0.86 0.64 194.51 275.98 3.61 2.71 TANG5 3.50 1740.41 43.70 30.80 17.00 1.26 0.84 0.63 189.40 268.72 3.51 2.64 TANG4 3.50 1771.84 43.70 30.80 13.50 1.22 0.81 0.61 183.69 260.62 3.41 2.56 TANG3 3.50 1771.84 43.70 30.80 10.00 1.18 0.78 0.59 177.37 251.66 3.29 2.47 TANG2 5.00 1815.39 43.70 30.80 6.50 1.10 0.73 0.55 201.33 285.65 3.74 2.80 TANG1 4.00 1814.46 52.60 42.65 1.50 1.00 0.66 0.50 267.62 330.05 3.59 2.69

- Để tính gió động cần phải xác định tần số dao động riêng ( fi )và dạng dao động của công trình bằng chương trình ETABS

Sau khi khai báo tiết diện dầm, cột, sàn, cùng với tĩnh tải và hoạt tải đứng (chưa tính đến tải trọng ngang), chương trình ETABS sẽ cung cấp khối lượng, biên độ và chu kỳ dao động của các mode Đây là những thông số quan trọng để thực hiện tính toán gió động.

 Các bước tính toán gió động:

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động có xét đến lực quán tính (f < fL=1.3Hz) được xác định theo công thức 4.3 trang 10 TCXD 229-1999

W P(ji) : Lực có đơn vị tính toán phù hợp đơn vị tính toán của WFj trong công thức khi tính hệ số của i

M j : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j ξi: Hệ số động lực phụ thuộc hệ số εi: (công thức 4.4 trang 10 TCXD 229-1999) [4] εi = w o 940.fi

Với:: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy = 1.2

Wo: Giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió (N/m 2 ) xác định theo vùng gió = 0.83(kN/m 2 ) fi: Tần số ứng với dạng dao động thứ i (Hz)

Hình 5 4: Đồ thị xác định hệ số động lực

- Từ i tra đồ thị hình 5.4 (Tương ứng hình 2 trang 10 – TCXD 229 : 1999) được i

Công trình bê tông cốt thép có độ dày $\delta = 0.3$ Theo đường cong số 1, cần xác định hệ số động lực $\xi_i$ và $y_{ji}$, phản ánh dịch chuyển ngang tỉ đối của công trình ở độ cao $z$ tương ứng với dạng dao động thứ $i$, không thứ nguyên Hệ số $\psi_i$ được tính theo công thức 4.5 trong TCVN 229-1999, với công thức: \$$\psi_i = \sum_{j=1}^{n} \frac{F_{j}}{W_{y}} \cdot \frac{M_{j}}{y_{ji}} \cdot \frac{y_{j+1}}{y_{ji}}\$$

Khối lượng của phần công trình với trọng tâm có độ cao z được tính bằng toàn bộ tĩnh tải đứng và 50% hoạt tải trên sàn Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần thứ j tương ứng với dạng dao động riêng thứ nhất.

WFj: Giá trị tiêu chuẩn thành phần động chỉ kể đến xung vận tốc gió (f > fL=1.3hz ) (Giá trị fL được tra theo bảng 2 trong TCXD 299 :1999)

Bảng 5 10: Chu kỳ dao động xuất ra từ chương trình ETABS

Mode Period UX UY UZ RX RY RZ

Nhận xét : Các tần số dao động riêng

Bảng 5 11: Năm mode dao động đầu tiên

Mode Period Tần số Dạng dao động Chú thích

Vì fL = 1.3 Hz nhỏ hơn f4, chúng ta sẽ dừng lại ở mode 4 Do đó, việc xác định thành phần dao động của tải trọng gió cần xem xét ảnh hưởng của dao động 1 và dao động 3.

Bảng 5 12: : Khối lượng, tâm khối lượng, tâm cứng tại mỗi cao trình sàn

Story Diaphragm MassX MassY XCM YCM XCR YCR

TANG9 D1 1713.449 1713.449 21.852 15.4 22.015 15.734 TANG8 D1 1713.449 1713.449 21.852 15.4 22.059 15.799 TANG7 D1 1713.449 1713.449 21.852 15.4 22.119 15.888 TANG6 D1 1713.449 1713.449 21.852 15.4 22.202 16.014 TANG5 D1 1740.412 1740.412 21.852 15.4 22.326 16.202 TANG4 D1 1771.842 1771.842 21.852 15.4 22.518 16.493 TANG3 D1 1771.842 1771.842 21.852 15.4 22.858 16.997

Bảng 5 13: Dịch chuyển ngang tỉ đối y ji

Story Diaphragm UX UY UX UY

Bảng 5 14: Bảng tính gió động theo mode 1 và mode 3 theo phương X,Y

Tên Tầng Chiều cao từng tầng (m)

Giá trị tính toán của thành phần động của tải trọng gió Tọa độ

Gán vào sàn theo phương

Gán vào sàn theo phương X

WPX (kN) Tâm khối lượng của công trình

Tính toán công trình chịu động đất theo phương pháp phổ phản ứng

Trong thiết kế xây dựng nhà cao tầng, nhà thầu không chỉ cần tính toán tải trọng đứng của công trình mà còn phải xem xét hai loại tải trọng quan trọng khác là tải trọng gió bão và tải trọng động đất, được gọi là tải trọng ngang.

Khi thiết kế các công trình cao tầng, việc tính toán tải trọng gió và tải trọng động đất là yêu cầu bắt buộc và quan trọng nhất Bất kỳ công trình nào nằm trong vùng có tác động của gió và động đất đều phải tuân thủ quy định này.

- Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012 “Thiết kế công trình chịu động đất”

5.5.2 Tính toán tải trọng động đất

5.5.2.1 Vị trí công trình và đặc trưng nền đất dưới chân công trình

- Công trình nằm tại Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam, theo Phụ lục H “Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính” của TCVN 9386-2012:

Bảng 5 15: Đỉnh gia tốc nền của công trình ĐỊA DANH Tọa độ

- Căn cứ vào thang MSK-64 ( Phụ lục I của TCVN 9386-2012) có cấp động đất là cấp VII

 Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế :

- Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế ag ứng với trạng thái giới hạn cực hạn xác định như sau (thông qua gia tốc trọng trường g): g gR I

+ hệ số tầm quan trọng γI = 1- Theo phụ lục E của TCVN 9386-2012 [5] với công trình thuộc cấp II (công trình cao 17 tầng)

- Vậy theo TCVN 9386-2012 thì: 0.04g < a 0.0774g (m / s ) < 0.08g g  2 , ta cần áp dụng các giải pháp kháng chấn cho công trình

 Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động động đất

Dựa trên mặt cắt địa tầng và các số liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng, cùng với điều kiện đất nền, cần xem xét tác động của động đất theo quy định tại điều 3.1.2 của TCVN 9386 – 2012.

[5] nhận dạng nền đất tại khu vực xây dựng công trình này như sau:

- Theo bảng 3.1 “Các loại nền đất” của TCVN 9386-2012 thì loại đất nền của công trình thuộc loại C

- Theo bảng 3.2 “Giá trị các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi” của TCVN 9386-

Bảng 5.16: Giá trị tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi Loại đất nền S T B (S) T C (S) T D (S)

TB (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, tương ứng với đoạn nằm ngang trong phổ phản ứng gia tốc TC (s) là giới hạn trên của chu kỳ, cũng ứng với đoạn nằm ngang trong phổ phản ứng gia tốc T D (s) xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng.

 Xác định cấp độ, loại công trình

Theo TCVN 9386-2012, Phụ lục F quy định rằng công trình nhà chung cư có chiều cao 17 tầng được phân loại vào công trình cấp.

Theo Phụ lục E “Mức độ và hệ số tầm quan trọng” của TCVN 9386-2012, hệ số tầm quan trọng cho công trình cấp II được xác định là γI = 1.25.

 Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu đối với tác động động đất theo phương nằm ngang:

Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q, nhằm tính đến khả năng làm tiêu tán năng lượng, cần được xác định cho từng phương thiết kế với công thức: \$q \geq 1.5 \cdot k_o\$

+ qo là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng

+ kw là hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường chịu lực

- Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực của công trình là: Khung nhiều tầng, nhiều nhịp hoặc hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung

=> Từ hệ kết cấu trên xác định được tỷ số: 1.3 α α

Giá trị α1 được sử dụng để nhân vào giá trị thiết kế của tác động động đất theo phương nằm ngang, nhằm đảm bảo rằng mọi cấu kiện trong kết cấu đều đạt giới hạn độ bền chịu uốn trước tiên, trong khi các tác động khác vẫn giữ nguyên.

Hệ số αu là giá trị nhân với thiết kế tác động đất theo phương nằm ngang, dẫn đến hình thành khớp dẻo trong nhiều tiết diện, gây mất ổn định tổng thể của kết cấu, trong khi các giá trị thiết kế của các tác động khác vẫn giữ nguyên αu có thể được xác định thông qua phân tích phi tuyến tính tổng thể.

Xét đến tính đều đặn theo mặt đứng của công trình, giá trị cơ bản của hệ số ứng xử \$q_o\$ phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó Thông tin này được trình bày trong bảng 5.1 “Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử \$q_o\$ cho hệ có sự đều đặn theo mặt đứng” của TCVN 9386-2012.

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

- Loại kết cấu công trình thuộc loại: Hệ khung, hệ hỗn hợp, hệ tường kép.Tra bảng 5.1, trang 77 với hệ kết cấu trên, có: o u

- Với hệ kết cấu như trên, có: k w = 1

=> Hệ số ứng xử q với tác động theo phương ngang của công trình: q = qokw = 3.9 × 1 = 3.9

5.5.2.2 Tính toán động đất theo phương pháp phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi

Theo TCXDVN 9386-2012, phần 3.2.2.5, phổ thiết kế cho phân tích đàn hồi được xác định bằng các công thức cho các thành phần nằm ngang của tác động động đất, cụ thể là phổ thiết kế Sd(T).

+ S d (T): phổ phản ứng thiết kế

+ T: là chu kì dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do

+ ag: là gia tốc nền thiết kế trên nền loại B (ag = γI×agR)

+ T B : là giới hạn dưới của chu kì, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc: TB = 0.2

+ TC: là giới hạn trên của chu kì, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc: TC = 0.6

+ TD: là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng: TD = 2

+ β: hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, β = 0.2

Xây dựng phổ phản ứng thiết kế dùng trong phân tích đàn hồi theo phương ngang:

Bảng 5 16: Thông số thiết kế phổ thiết kế

Phổ thiết kế Svd (T) theo phương thẳng đứng cho thành phần thẳng đứng của tác động động đất được xác định bằng các biểu thức với gia tốc nền thiết kế ag theo phương nằm ngang được thay bằng giá trị avg Hệ số S được lấy bằng 1, trong khi hệ số ứng xử q được xác định là 1.5 cho tất cả các loại vật liệu và hệ kết cấu.

Do các bộ phận kết cấu nằm ngang có nhịp nhỏ hơn 20m và các thành phần kết cấu dạng công xôn nằm ngang nhỏ hơn 5m, kết cấu không có ứng lực trước, nên không cần xem xét thành phần thẳng đứng của tác động động đất.

 Khai báo các trường hợp tải:

Bảng 5 17: Khai báo các trường hợp tải

STT Loại tải trọng Kí hiệu bằng chữ

2 Tĩnh tải cấu tạo SDead

 Khai báo tải trọng tham gia dao động (Mass Source)

Hình 5 6: Khai báo hệ số Mass Source

T(s) Phổ đàn hồi và phổ thiết kế theo phương ngang

Hình 5 5: Phổ đàn hồi và phổ thiết kế theo phương ngang của công trình

Các trường hợp tải và tổ hợp

5.6.1 Các trường hợp tải tác dụng lên khung

Kết cấu khung bê tông cốt thép là hệ thống siêu tĩnh bậc cao, với mỗi loại tải trọng sẽ tạo ra một trường hợp nội lực tương ứng Để xác định nội lực nguy hiểm nhất trong khung, chúng ta thường áp dụng các phương pháp chất tải khác nhau.

Bảng 5.18: Các trường hợp tải tác dụng lên khung

STT KÝ HIỆU TÍNH CHẤT

1 Dead Tĩnh tải bản thân

2 SDead Tĩnh tải hoàn thiện, tường,…

3 Live Hoạt tải chất đầy

4 WX Gió tĩnh và động theo phương X

5 WY Gió tĩnh và động theo phương Y

6 QX Động đất theo phương X

7 QY Động đất theo phương Y

Gồm có tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt:

- Tổ hợp cơ bản : Tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2

Theo điều 4.3.3.5.1, mục 4 của TCVN 9386 – 2012, tổ hợp động đất cho phép sử dụng phương án tổ hợp, trong đó 100% nội lực động đất được lấy theo phương gây ra, cùng với 30% nội lực theo phương vuông góc.

- Ngoài ra còn có một tổ hợp BAO, kể đến trường hợp nguy hiểm nhất

Với các trường hợp tải trên ta có các cấu trúc tổ hợp sau :

Bảng 5 18: Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán

Stt Combination combination Case name Scale factor name type

Comb1 Add Dead; SDead; Live 1.1; 1.1; 1.2

Comb2 Add Dead; SDead; WX 1.1; 1.1; 1.2

Comb3 Add Dead; SDead; WX 1.1; 1.1; -1.2

Comb4 Add Dead; SDead; WY 1.1; 1.1; 1.2

Comb5 Add Dead; SDead; WY 1.1; 1.1; -1.2

Cơ bản 2 TH Comb6 Add Dead; SDead; Live; WX 1.1; 1.1; 1.08; 1.08

Comb7 Add Dead; SDead; Live; WX 1.1; 1.1; 1.08; -1.08

Comb8 Add Dead; SDead; Live; WY 1.1; 1.1; 1.08; 1.08 Comb9 Add Dead; SDead; Live; WY 1.1; 1.1; 1.08; -1.08

Comb10 Add Dead; SDead; QX 1.1; 1.1; 1

Comb11 Add Dead; SDead; QX 1.1; 1.1; -1

Comb12 Add Dead; SDead; QY 1.1; 1.1; 1

Comb13 Add Dead; SDead; QY 1.1; 1.1; -1

Comb14 Add Dead; SDead; Live; QX 1.1; 1.1; 0.36; 1

Comb15 Add Dead; SDead; Live; QX 1.1; 1.1; 0.36; -1

Comb16 Add Dead; SDead; Live; QY 1.1; 1.1; 0.36; 1

Comb17 Add Dead; SDead; Live; QY 1.1; 1.1; 0.36; -1

Comb18 Add Dead; SDead; Live; QX; QY 1.1; 1.1; 0.36; 1; 0.3

Comb19 Add Dead; SDead; Live; QX; QY 1.1; 1.1; 0.36; -1; 0.3

Comb20 Add Dead; SDead; Live; QY; QX 1.1; 1.1; 0.36; 1; 0.3

Comb21 Add Dead; SDead; Live; QY; QX 1.1; 1.1; 0.36; -1; 0.3

Kiểm tra mô hình

5.7.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

Theo TCVN 198:1997, khi phân tích kết cấu khung – vách của nhà cao tầng bằng phương pháp đàn hồi, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu phải đáp ứng điều kiện f ≤ f(H).

Bảng 5 19: Chuyển vị đỉnh lớn nhất của công trình

Story Diaphragm Load UX UY UZ RX RY RZ Point X Y Z

Kết luận: Chuyển vị đỉnh công trình đạt yêu cầu

Tính thép cho hệ khung

Hệ khung không gian bao gồm nhiều khung, và giáo viên hướng dẫn đã chỉ định chọn khung trục C và khung trục 3 để tính toán và bố trí thép Sau khi chạy chương trình ETABS, chúng ta sẽ lấy giá trị nội lực để tính toán lượng thép cần thiết.

Hình 5 7: Kí hiệu các dầm và cột

5.8.1.1 Tính toán cốt thép cho dầm

Đối với dầm, chỉ cần tính toán thép cho trường hợp có mômen nội lực lớn nhất Dựa vào kết quả giải nội lực trong ETABS, hãy chọn trường hợp biểu đồ bao, vì lúc này nội lực đạt giá trị lớn nhất.

- Theo yêu cầu đồ án ta tính thép dầm cho khung trục C, khung trục 3 và dầm của 1 tầng điển hình (Tầng 3)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép s b min r o s

5.8.1.2 Tính toán cốt thép cột

- Tính thép từ 21 tổ hợp, chọn thép lớn nhất từ các tổ hợp đó để bố trí

Cốt thép được tính và bố trí theo trường hợp đối xứng, với việc bố trí cốt thép trong cột theo chu vi Đối với khung không gian, cốt thép được tính theo phương nào thì sẽ được bố trí theo phương tương ứng của cột.

Phương pháp tính gần đúng được áp dụng để chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương, theo nghiên cứu của GS Nguyễn Đình Cống.

Xét tiết diện có cạnh C x , C y điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là : 0.5 ≤ C x /C y ≤ 2

- Tiết diện chịu lực nén N, moment uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay.Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính hệ số ηx, ηy

Với Lox = Loy : chiều dài tính toán của cột:

- Mô hình tính toán (theo phương x hoặc y)

Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện x1 y1 x y

M1 = Mx1 ; M2 = My1 ea = eax+0.2eay h = C y ; b = C x

M1 = My1 ; M2 = Mx1 ea = eay+0.2eax

Tiến hành tính toán theo trường hợp cốt thép đặt đối xứng : 1 b x N

Mô ment tương đương(đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng)

 Trường hợp 1 : Nén lệch tâm rất bé khi 0

 h  tính như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: : e 1

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: e (1 )

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: e b e st sc b

 Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé khi 0

Diện tích toàn bộ cốt thép : st b o sc

 h  và x1 ≤ ξrho tính theo trường họp nén lệch tâm lớn Với k = 0.4

Diện tích toàn bộ cốt thép : st 1 o x

Kiểm tra lại  : min st max R 0 x y

  C C      Nếu không thoả thì giả thiết lại hàm lượng thép và tính lại

5.8.1.3 Tính cốt đai cho dầm và cột, thép gia cường

- Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt : Q  ko.Rn.b.ho trong đó ko = 0.35

Để đảm bảo an toàn trong thiết kế, cần tính toán và kiểm tra điều kiện \$Q \leq 0.6 \cdot R_{bt} \cdot b \cdot h_{o}\$ Nếu điều kiện này được thỏa mãn, không cần tính toán cốt đai mà chỉ cần bố trí theo cấu tạo Ngược lại, nếu không thỏa mãn, cần tiến hành tính toán cốt thép chịu lực cắt.

Lực cắt mà cốt đai phải chịu được tính bằng công thức: \$q_d = R \cdot n_f \cdot a_d \cdot d \cdot u\$ Để tính toán, cần chọn đường kính cốt đai và diện tích tiết diện cốt đai là \$f_d\$ Số nhánh cốt đai có thể là 1, 2,

- Khoảng cách tính toán của các cốt đai là : Utt 2 k 0 ad d

- Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai là : Umax 2 k o

- Khoảng cách cốt đai chọn không được vượt quá U tt và U max ; đồng thời còn phải tuân theo yêu cầu về cấu tạo như sau :

Chọn cốt đai trong cột thỏa:   8;   max/4 = 30/4 = 7.5  chọn 8

Bố trí cốt đai cho cột thỏa : Uđai  Utt

Trong các khoảng còn lại : U ctạo  b cạnh ngắn của cột

Nội lực tính toán được lấy từ chương trình ETABS

Tính toán cụ thể

Trong khung có nhiều phần tử dầm và cột, vì vậy chỉ cần chọn các phần tử dầm và cột đại diện để tính toán Các phần tử còn lại sẽ được tính toán theo cách tương tự.

5.9.1 Tính toán cốt thép cho phần tử dầm

 Tính cốt thép nhịp dầm :

- Chọn dầm B9, tầng 3 của khung trục 2 tính đại diện

- Lấy nội lực từ biểu đồ bao để tính: Mmax = 156.91 (kN.m)

- Tiết diện dầm 700x300, cốt thép AIII (R s = 365 MPa)

- Bê tông B25 Rb= 14.5 MPa; Rbt = 1.05 Mpa

- Giả thiết ao = 70 ho = h - ao = 700 - 70 = 630 (cm) m 2 b 0

 Tính thép gối : Mmin = -293 kN.m

 Tính toán cốt đai dầm

Tính toán cốt đai dầm B9 tầng 3 của công trình, Qmax = -169 kN Điều kiện tính toán cốt đai: b3 1    f n  bR bhbt 0  Q 0.3  wl bl bR bhb 0

Trong đó: φ b3 = 0.6 đối với bê tông nặng φf = 0 hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén φn = 0 hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc

=> b3 1    f n  bR bhbt 0  0.611.0530063010 -3 = 119 kN < Qmax = 169 kN

> Bê tông không đủ khả năng chịu cắt nên phải bố trí thêm cốt đai

Chọn thộp ỉ8 làm thộp đai, đai 2 nhỏnh a sw =5 cm 2

Chọn s = 150 mm bố trí trong đoạn L1 = 1/4L gần gối tựa

Nhận xét: Qsw = 744 kN > Qmax = 168 KN, cốt đai bố trí đủ chịu lực cắt

Khả năng chịu cắt của cốt đai: sw R na sw sw 225 2 50 q 150(KN / m) s 150

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

Nhận xét: Qsw = 387 (kN) > Qmax = 169(kN)  không cần tính cốt xiên chịu cắt cho gối

Vậy cốt đai chọn ỉ8a150 bố trớ cho dầm B9 đảm bảo khả năng chịu cắt

Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố trớ ỉ8a200 và ỉ8a150 trong đoạn L/4 của cỏc dầm

Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố trớ ỉ8a200 trong đoạn cũn lại của cỏc cỏc dầm

Bảng 5 20: Bố trí thép cho dầm sàn tầng điển hình (Tầng 3)

(cm 2 ) μ% Chọn thép As chọn Q Thép đai Ký hiệu

Bảng 5 21: Bố trí thép cho dầm trục C

(cm 2 ) μ% Chọn thép As chọn

Dữ liệu TANG MAI B15 cho thấy các giá trị tối đa và tối thiểu của COMBBAO, với các thông số như sau: TANG MAI B15 có giá trị tối đa 273.36 và tối thiểu -109.406, trong khi TANG16 B15 có giá trị tối đa 234.002 và tối thiểu -127.757 TANG15 B15 ghi nhận giá trị tối đa 240.383 và tối thiểu -122.845 TANG14 B15 có giá trị tối đa 237.69 và tối thiểu -133.475 Cuối cùng, TANG13 B15 có giá trị tối đa 236.156 và tối thiểu -143.397 Tất cả các giá trị này đều được ghi nhận với các thông số 30, 70, 7 và các chỉ số khác liên quan đến COMBBAO.

TANG12 B15 -434.02 30 70 7 COMBBAO MIN 7.6 22.14 1.17 3ỉ25 + 3ỉ22 22.32 192.92 ỉ8a150 TANG11 B15 231.17 30 70 7 COMBBAO MAX 2.95 10.83 0.57 2ỉ25+1ỉ20 12.95 8.26 ỉ8a200 TANG11 B15 -167.573 30 70 7 COMBBAO MIN 0.25 7.68 0.41 2ỉ25 9.81 -184.52 ỉ8a150 TANG11 B15 -419.648 30 70 7 COMBBAO MIN 7.6 21.26 1.12 3ỉ25 + 3ỉ22 22.32 187.31 ỉ8a150

TANG8 B15 -221.185 30 70 7 COMBBAO MIN 0.3 10.33 0.55 2ỉ25 9.81 -199.26 ỉ8a150 TANG8 B15 -405.853 30 70 7 COMBBAO MIN 7.575 20.43 1.08 3ỉ25 + 2ỉ20 21 170.72 ỉ8a150

TANG5 B15 -249.421 30 70 7 COMBBAO MIN 0.375 11.77 0.62 2ỉ25+1ỉ20 12.95 -209.43 ỉ8a150 TANG5 B15 -358.933 30 70 7 COMBBAO MIN 7.525 17.69 0.94 2ỉ25+2ỉ22 17.41 155.9 ỉ8a150

HAM B15 -261.481 30 70 7 COMBBAO MIN 0.375 12.39 0.66 2ỉ25+1ỉ20 12.95 -223.61 ỉ8a150 HAM B15 -271.19 30 70 7 COMBBAO MIN 7.525 12.90 0.68 2ỉ25+1ỉ20 12.95 140.18 ỉ8a150 TANG MAI B27 402.54 30 70 7 COMBBAO MAX 3.6 20.23 1.07 3ỉ28 + 2ỉ28 30.77 -140.14 ỉ8a150 TANG MAI B27 -638.807 30 70 7 COMBBAO MIN 0 36.80 1.95 3ỉ28 + 3ỉ28 36.92 -327.98 ỉ8a150 TANG MAI B27 248.053 30 70 7 COMBBAO MIN 3.6 11.70 0.62 3ỉ28 + 2ỉ28 30.77 -248.83 ỉ8a150 TANG16 B27 654.441 30 70 7 COMBBAO MAX 3.6 38.15 2.02 3ỉ28 + 2ỉ28 30.77 -225.58 ỉ8a150 TANG16 B27 -847.196 30 70 7 COMBBAO MIN 0 51.84 3ỉ28 + 3ỉ28 36.92 -455.14 ỉ8a150 TANG16 B27 405.722 30 70 7 COMBBAO MIN 3.6 20.42 1.08 3ỉ28 + 2ỉ28 30.77 -384.86 ỉ8a150

Dưới đây là các thông số quan trọng về thép đai TANG từ B27, bao gồm các giá trị tối đa và tối thiểu cho từng tầng Tầng 15 có giá trị tối đa là 594.823 và tối thiểu là -798.545 Tầng 14 ghi nhận giá trị tối đa 595.722 và tối thiểu -793.167 Tầng 13 có giá trị tối đa 584.927 và tối thiểu -780.77 Tầng 12 có giá trị tối đa 572.599 và tối thiểu -764.667 Tầng 11 có giá trị tối đa 549.669 và tối thiểu -740.964 Tầng 10 ghi nhận giá trị tối đa 552.584 và tối thiểu -725.535 Tầng 9 có giá trị tối đa 555.46 và tối thiểu -708.078 Tầng 8 ghi nhận giá trị tối đa 521.13 và tối thiểu -672.622 Tầng 7 có giá trị tối đa 486.53 và tối thiểu -632.064 Tầng 6 ghi nhận giá trị tối đa 435.919 và tối thiểu -579.871 Tầng 5 có giá trị tối đa 409.735 và tối thiểu -534.428 Tầng 4 ghi nhận giá trị tối đa 386.438 và tối thiểu -491.556.

(cm 2 ) Q Thép đai TANG4 B27 41.955 30 70 7 COMBBAO MIN 3.525 1.85 0.10 2ỉ28 + 2ỉ22 19.91 -212.37 ỉ8a150 TANG3 B27 326.589 30 70 7 COMBBAO MAX 3.525 15.88 0.84 2ỉ28 + 2ỉ22 19.91 15.26 ỉ8a150 TANG3 B27 -428.19 30 70 7 COMBBAO MIN 0 21.78 1.15 3ỉ28 + 2ỉ25 28.27 -256.12 ỉ8a150 TANG3 B27 20.127 30 70 7 COMBBAO MIN 3.525 0.88 0.05 2ỉ28 + 2ỉ22 19.91 -175.22 ỉ8a150 TANG2 B27 249.066 30 70 7 COMBBAO MAX 3.525 11.75 0.62 2ỉ28 + 2ỉ22 19.91 27.87 ỉ8a150 TANG2 B27 -359.733 30 70 7 COMBBAO MIN 0 17.74 0.94 3ỉ28 + 2ỉ25 28.27 -218.74 ỉ8a150 TANG2 B27 -3.476 30 70 7 COMBBAO MIN 3.525 0.15 0.01 2ỉ28 + 2ỉ22 19.91 -130.1 ỉ8a150

Bảng 5 22: Bố trí thép cho dầm trục 3

TANG MAI B35 290.809 30 70 7 COMBBAO MAX 4.55 13.94 0.74 4ỉ20 12.56 6.46 ỉ8a200 TANG MAI B35 -277.458 30 70 7 COMBBAO MIN 0.25 13.23 0.70 3ỉ22+2ỉ20 17.68 -247.04 ỉ8a150 TANG MAI B35 -308.634 30 70 7 COMBBAO MIN 8.525 14.90 0.79 3ỉ22+2ỉ20 17.68 200.79 ỉ8a150 TANG16 B35 245.219 30 70 7 COMBBAO MAX 4.55 11.55 0.61 4ỉ20 12.56 -1.22 ỉ8a200 TANG16 B35 -357.992 30 70 7 COMBBAO MIN 0.25 17.64 0.93 3ỉ22+2ỉ20 17.68 -252.72 ỉ8a150 TANG16 B35 -312.349 30 70 7 COMBBAO MIN 8.525 15.10 0.80 3ỉ22+2ỉ20 17.68 185.58 ỉ8a150

HAM B35 -346.975 30 70 7 COMBBAO MIN 0.375 17.02 0.90 3ỉ22+2ỉ20 17.68 -283.57 ỉ8a150 HAM B35 -349.817 30 70 7 COMBBAO MIN 8.35 17.18 0.91 3ỉ22+2ỉ20 17.68 164.11 ỉ8a150

(cm 2 ) Q Thép đai TANG15 B36 267.145 30 70 7 COMBBAO MAX 2.925 12.69 0.67 4ỉ20 12.56 5.93 ỉ8a200 TANG15 B36 -47.908 30 70 7 COMBBAO MIN 0.275 2.11 0.11 2ỉ22 7.6 -143.85 ỉ8a150

TANG14 B36 265.353 30 70 7 COMBBAO MAX 2.925 12.60 0.67 4ỉ20 12.56 4.92 ỉ8a200 TANG14 B36 -62.011 30 70 7 COMBBAO MIN 0.275 2.75 0.15 2ỉ22 7.6 -148.14 ỉ8a150

TANG11 B36 247.119 30 70 7 COMBBAO MAX 3.413 11.65 0.62 4ỉ20 12.56 3.87 ỉ8a200 TANG11 B36 -135.738 30 70 7 COMBBAO MIN 0.275 6.16 0.33 2ỉ22 7.6 -169.69 ỉ8a150

TANG10 B36 -147.163 30 70 7 COMBBAO MIN 0.35 6.70 0.35 3ỉ22 11.4 -175.62 ỉ8a150 TANG10 B36 -372.307 30 70 7 COMBBAO MIN 8.8 18.46 0.98 3ỉ22+2ỉ20 17.68 74.97 ỉ8a150

(cm 2 ) Q Thép đai TANG4 B36 -292.4 30 70 7 COMBBAO MIN 8.8 14.03 0.74 2ỉ22+2ỉ20 13.88 82.48 ỉ8a150

5.9.2 Tính toán cốt thép cho phần tử cột

Chọn đại diện 2 cột để tính toán cho 2 trường hợp lệch tâm khác nhau

Cột C12, Tầng 1, COMB1, khung trục 3.(Tính theo TH lệch tâm rất bé)

+Nội lực của cột : N = -15049 kN

C  0.9  Cy  0.9 => tính toán theo phương X

- h = Cx = 900mm ; b = Cx = 900mm; giả thiết a = 50 mm; ho = 850 mm;

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên : ea = eax + 0.2×eay

Với e ax = e ay = max ox x l 2800

- Kết cấu siêu tĩnh : e0 = max(e1;ea) = 36 (mm)

 Nén lệch tâm rất bé, tính gần như nén đúng tâm

- Ảnh hưởng độ lệch tâm γe :

- Diện tích toàn bộ cốt thép : e b e 2 st sc b

Tính toán tương tự các cột còn lại ta có bảng sau:

Bảng 5 23: Bố trí cốt thép cột trục 3

As (cm²) μ (%) Ghi chú Chọn thép As

Dữ liệu từ TANG16 đến TANG7 cho thấy các thông số quan trọng như C11, COMB8 và COMB7 với các giá trị khác nhau TANG16 có giá trị -1163.43, TANG15 -1723.66, TANG14 -2284.53, TANG13 -2846.29, TANG12 -3471.16, TANG11 -4049.94, TANG10 -4637.46, TANG9 -5226.49, TANG8 -5820.81 và TANG7 -6419.96 Các thông số khác như 64.733, 67.748, 69.43, 71.105, 0.425, 0.339, 0.516, 0.435, 0.369 và 0.287 cũng được ghi nhận Tất cả các mẫu đều có giá trị 3.5 cho một số thông số nhất định, trong khi các giá trị khác như 50, 60, 10.08, 0.45, 6.24, 0.28, 10.66, 0.47, 16.08, 0.71, 30.63, 1.36, 36.56, 1.62, 11.16, 0.34, 25.38, 0.77, 41.89, 1.27, 59.93 và 1.82 cũng được ghi nhận Tất cả các mẫu đều thuộc về Phuong X với các thông số 12ỉ22 và 20ỉ22.

TANG4 C11 COMB7 -8283.07 -0.03 -280.862 3.5 75 75 22.78 0.43 Phuong X 20ỉ22 75.99 1.45 TANG3 C11 COMB7 -8917.96 0.285 -301.825 3.5 75 75 42.33 0.81 Phuong X 20ỉ22 75.99 1.45

MAX -1527.18 14.672 215.728 3.5 55 55 -31.56 -1.15 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28 TANG15 C12 COMB6 -2455.3 0.965 236.897 3.5 55 55 -20.82 -0.76 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28

MIN -818.53 -17.28 -244.533 3 55 55 11.66 0.42 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28 TANG16 C13 COMB7 -1664.61 1.859 -206.959 3.5 55 55 -40.56 -1.47 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28 TANG15 C13 COMB7 -2466.98 1.911 -215.171 3.5 55 55 -25.31 -0.92 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28 TANG14 C13 COMB7 -3272.66 1.937 -212.994 3.5 55 55 -6.22 -0.23 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28 TANG13 C13 COMB7 -4084.43 1.943 -209.382 3.5 55 55 14.74 0.54 Phuong X 20ỉ20 62.8 2.28

TANG10 C13 COMB1 -6733.45 2.461 -134.005 3.5 70 70 3.08 0.07 Phuong X 20ỉ25 98.13 2.16 TANG9 C13 COMB1 -7608.17 2.117 -112.342 3.5 70 70 29.81 0.66 Phuong X 20ỉ25 98.13 2.16

TANG4 C13 COMB1 -12176.3 1.356 -45.908 3.5 90 90 36.59 0.48 Phuong X 20ỉ28 123.09 1.61 TANG3 C13 COMB1 -13129.8 2.173 -38.925 3.5 90 90 65.69 0.86 Phuong X 20ỉ28 123.09 1.61

TANG16 C14 COMB8 -1169.6 67.246 213.695 3.5 50 50 11.72 0.52 Phuong X 12ỉ22 45.59 2.03 TANG15 C14 COMB8 -1733.24 70.405 224.571 3.5 50 50 7.95 0.35 Phuong X 12ỉ22 45.59 2.03 TANG14 C14 COMB8 -2297.57 72.182 219.977 3.5 50 50 14.54 0.65 Phuong X 12ỉ22 45.59 2.03 TANG13 C14 COMB8 -2862.64 73.938 215.619 3.5 50 50 18.75 0.83 Phuong X 12ỉ22 45.59 2.03 TANG12 C14 COMB6 -3490.42 2.039 251.275 3.5 50 50 32.82 1.46 Phuong X 12ỉ22 45.59 2.03

Bảng 5 24: Bố trí cốt thép cột trục C

As (cm²) μ (%) Ghi chú Chọn thép A sc

Dữ liệu cho thấy các chỉ số của Phuong Y trong các giai đoạn khác nhau, với giá trị âm tăng dần từ -582.96 đến -10077.7 Các thông số như C2, COMB9, và các giá trị khác như 3.5, 50, 60, 75 cho thấy sự thay đổi trong các điều kiện thử nghiệm Đặc biệt, các giá trị cuối cùng cho thấy sự cải thiện nhẹ trong một số trường hợp, với các chỉ số như 76.63 và 1.46 ở giai đoạn TANG2 Các thông số này có thể được sử dụng để phân tích hiệu suất và xu hướng trong các giai đoạn khác nhau của Phuong Y.

TANG16 C7 COMB8 -793.69 691.566 170.896 3.5 60 60 88.16 2.67 Phuong Y 20ỉ22 75.99 2.3 TANG15 C7 COMB8 -1133.13 710.012 174.064 3.5 60 60 81.26 2.46 Phuong Y 20ỉ22 75.99 2.3 TANG14 C7 COMB8 -1470.76 696.949 166.277 3.5 60 60 70.64 2.14 Phuong Y 20ỉ22 75.99 2.3 TANG13 C7 COMB8 -1810.3 683.093 157.79 3.5 60 60 61.69 1.87 Phuong Y 20ỉ22 75.99 2.3 TANG12 C7 COMB8 -2152.1 673.353 148.88 3.5 60 60 55.15 1.67 Phuong Y 20ỉ22 75.99 2.3 TANG11 C7 COMB8 -2499.87 599.123 125.406 3.5 60 60 40.33 1.22 Phuong Y 20ỉ22 75.99 2.3 TANG10 C7 COMB8 -2849.04 687.778 138.624 3.5 65 65 36.01 0.92 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.95

TANG9 C7 COMB4 -2731.44 595.981 111.661 3.5 65 65 22.83 0.59 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.95 TANG8 C7 COMB6 -3887.02 485.992 186.288 3.5 65 65 26.18 0.67 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.95 TANG7 C7 COMB8 -3951.91 589.692 106.688 3.5 65 65 45.33 1.16 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.95 TANG6 C7 COMB8 -4361.43 465.326 79.349 3.5 65 65 10.62 0.27 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.95 TANG5 C7 COMB8 -4798.11 570.918 94.072 3.5 70 70 4.74 0.1 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.67 TANG4 C7 COMB9 -6779.07 172.993 54.204 3.5 70 70 4.86 0.11 Phuong Y 20ỉ22 75.99 1.67

Dữ liệu từ TANG16 đến TANG1 cho thấy sự biến động của các chỉ số trong các tổ hợp khác nhau TANG16 C17 COMB9 ghi nhận giá trị -795.96 với các thông số như 3.5, 60, 60, 87.29, và 2.65 TANG15 C17 COMB9 có giá trị -1136.72, trong khi TANG14 C17 COMB9 giảm xuống -1475.65 Các chỉ số tiếp tục giảm trong TANG13 C17 COMB9 với -1816.51 và TANG12 C17 COMB9 là -2159.59 TANG11 C17 COMB9 ghi nhận -2508.58, và TANG10 C17 COMB9 có giá trị -2858.83 Từ TANG9 C17 COMB5 đến TANG6 C17 COMB9, giá trị tiếp tục giảm, với TANG5 C17 COMB9 đạt -4811.84 TANG4 C17 COMB8 và TANG3 C17 COMB8 lần lượt ghi nhận -6806.55 và -7439.2 Cuối cùng, TANG2 C17 COMB8 và TANG1 C17 COMB8 có giá trị -8116.13 và -8801.21, cho thấy xu hướng giảm liên tục trong các tổ hợp này.

TANG16 C22 COMB8 -1236.89 98.666 -37.018 3.5 50 50 -44.97 -2 Phuong Y 12ỉ22 45.59 2.03 TANG15 C22 COMB8 -1831.32 111.036 -36.565 3.5 50 50 -31.29 -1.39 Phuong Y 12ỉ22 45.59 2.03

Dữ liệu từ TANG14 đến TANG1 cho thấy các thông số quan trọng như giá trị âm, tọa độ và các chỉ số khác Cụ thể, TANG14 có giá trị -2428.6 với tọa độ (115.888, -35.53) và các chỉ số 3.5, 50, 50 TANG13 ghi nhận giá trị -3029.65 tại tọa độ (122.774, -34.231) với các chỉ số tương tự TANG12 có giá trị -3635.32 và tọa độ (136.646, -32.757) TANG11 với giá trị -4246.23 tại tọa độ (117.161, -27.259) cho thấy sự thay đổi trong các chỉ số Từ TANG10 đến TANG1, giá trị tiếp tục giảm, với TANG1 có giá trị -10770.9 và tọa độ (184.846, 8.404) Các chỉ số thay đổi từ 3.5 đến 5, và các thông số khác như Phuong Y và các giá trị đi kèm cũng được ghi nhận.

5.9.2.1 Kiểm tra khả năng chịu lực cho cột nén lệch tâm phẳng bằng biểu đồ tương tác

(Sử dụng trên Etabs và được kiểm tra theo tiêu chuẩn BS811097)

 Chọn tiêu chuẩn thiết kế

Hình 5 8: Chọn tiêu chuẩn BS811097 để thiết kế

Hình 5 9: Định nghĩa vật liệu theo TCVN

+ Fcu: Cường độ đặc trưng của bê tông tương đương với cấp độ bền

+ Fy, Fys: Giới hạn chảy của cốt dọc và cốt đai

Sau khi định nghĩa TD và tiến hành chạy ta được biểu đồ tương tác để kiểm tra

Chọn cột C12 (90x90), khung trục 3, tầng 1 có tải lớn nhất để kiểm tra

Bảng 5 25: Số liệu kiểm tra cột C12

Story Column Load P Nén (KN) M2(KNm) M3(kNm)

Hỡnh 5 10: Biểu đồ tương tỏc của cột tiết diện bxhx90 (cm) bố trớ thộp ỉ28

 Nhận xét: Cặp nội lực N và M nằm bên trong vùng biểu đồ tương tác thì tiết diện cột đó đảm bảo được khả năng chịu lực

 Các cột còn lại kiểm tra tương tự và đảm bảo được khả năng chịu lực

Thộp bố trớ đối xứng ỉ28

5.9.3 Tính toán vách cứng cho khung trục C

Vách là kết cấu chịu lực quan trọng trong nhà cao tầng, nhưng việc tính toán cốt thép chưa được quy định rõ trong tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam Do đó, đồ án này áp dụng phương pháp “giả thiết vùng biên chịu môment” để tính toán cốt thép cho vách cứng.

Nội dung của phương pháp ”giả thiết vùng biên chịu mômen”

Thông thường, các vách cứng dạng côngxon phải chịu tổ hợp nội lực sau: N, Mx, My, Qx,

Vách cứng được thiết kế để chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó, do đó có thể bỏ qua khả năng chịu mô men ngoài mặt phẳng Mx và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng Qy Chỉ cần xem xét tổ hợp nội lực bao gồm: N, My, và Qx.

Hình 5 11: Nội lực trong vách cứng

Phương pháp này cho rằng cốt thép ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ momen, trong khi lực dọc trục được giả thiết phân bố đều trên toàn bộ chiều dài vách.

 Các giả thiết cơ bản:

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bêtông và cốt thép chịu

Xét vách cứng chịu tải trọng Nz, My, biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng

Bước 1: Giả định chiều dài B của vùng biên chịu momen Xem xét vách chịu lực dọc trục N và momen uốn trong mặt phẳng M y, momen này tương đương với một cặp ngẫu lực đặt ở hai vùng biên của vách.

- Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên l,r b l r

Hình 5 12: Phân chia vùng cho vách cứng

F : Diện tích mặt cắt vách

- Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén

Tính toán cốt thép cho cột chịu kéo - nén đúng tâm là rất quan trọng Khả năng chịu lực của cột này được xác định theo một công thức cụ thể.

Rb, Ra: Cường độ tính toán chịu nén của BT và của cốt thép

A b , A s : diện tích tiết diện BT vùng biên và của cốt thép dọc

 1: hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định  theo công thức thực nghiệm, chỉ dùng được khi:

 i : độ mảnh của cột Với: lo: chiều dài tính toán của cột i min : bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh => imin= 0.288 b

Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén : b b nen s sc b

Khi N < 0 (vùng biên chịu kéo), ứng lực kéo do cốt thép chịu dẫn đến việc tính diện tích cốt thép chịu kéo theo công thức: kéo s s.

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và tính lại từ bước 1 Chiều dài B tối đa của vùng biên là L/2; nếu vượt quá giá trị này, cần tăng bề dày tường.

Khi tính ra Fa < 0: đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo Theo TCVN 5574-2012 Thép cấu tạo cho vách cứng trong vùng động đất trung bình và mạnh

+ Cốt thép đứng: hàm lượng 0.6 (%)  3.5 (%)

+ Cốt thép ngang: hàm lượng  0.4 (%) nhưng không chọn ít hơn 1/3 hàm lượng của cốt thép dọc

Trong tính toán nội lực vách này chọn hàm lượng thép dọc cấu tạo của các vùng:

Bước 5: Kiểm tra phần tường còn lại để đảm bảo các cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bê tông đã đạt đủ khả năng chịu lực, cốt thép chịu nén trong khu vực này sẽ được bố trí theo cấu tạo đã định.

- Bước 6: Tính cốt thép ngang

THIẾT KẾ KẾT CẤU NỀN MÓNG

Tiêu đề	Thiết kế Chung cư cao cấp 17 tầng
Tác giả	Nguyễn Bình Nguyên
Người hướng dẫn	PGS.TS Phan Đức Hùng
Trường học	Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật Công trình Xây dựng
Thể loại	Đề án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	117
Dung lượng	8,07 MB