Chuyên Đề Kết Cấu Nhà Cao Tầng

Tiểu luận kết cấu nhà cao tầng đại học kiến trúc tp.hcmMỤC LỤCLỜI CẢM ƠNCHƯƠNG I: GIỚI THIỆU KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNHI.1. Vị trí và đặc điểm công trìnhI.2 Tổng quan về giải pháp kiến trúcII. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA CÔNG TRÌNHII.1. Vật liệu sử dụngII.2. Tổng quan về giải pháp kết cấu chịu lực của công trìnhII.3.Giải pháp kết cấu chịu lực của công trình đã chọnIII. TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TÁC DỤNGIII.1. Tiêu chuẩn thiết kếIII.2. Tải trọng đứng tác dụng lên công trìnhIII.3. Tính toán nội lực cho ô bản sàn điển hìnhIII.4. Tải trọng gió tĩnh tác dụng vào công trìnhIII.5. Tải trọng gió động tác dụng vào công trìnhIII.6. Tải trọng động đấtIII.7. Cấu trúc tổ hợp nội lực cho hệ khung công trìnhIII.8. Chuyển vị tổng thể của hệ khung công trìnhIV. TỔNG QUAN BIỆN PHÁP THI CÔNG CHO HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰCIV.1. Tổng quan về điều kiện thi côngIV.2. Các giai đoạn thi côngV. CẢM NGHĨ VỀ MÔN HỌC CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

I.1 Vị trí và đặc điểm công trình

I.2 Tổng quan về giải pháp kiến trúc

04

II HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA CÔNG TRÌNH

II.1 Vật liệu sử dụng

II.2 Tổng quan về giải pháp kết cấu chịu lực của công trình

II.3.Giải pháp kết cấu chịu lực của công trình đã chọn

10

III TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

III.1 Tiêu chuẩn thiết kế

III.2 Tải trọng đứng tác dụng lên công trình

III.3 Tính toán nội lực cho ô bản sàn điển hình

III.4 Tải trọng gió tĩnh tác dụng vào công trình

III.5 Tải trọng gió động tác dụng vào công trình

III.6 Tải trọng động đất

III.7 Cấu trúc tổ hợp nội lực cho hệ khung công trình

III.8 Chuyển vị tổng thể của hệ khung công trình

17

IV TỔNG QUAN BIỆN PHÁP THI CÔNG CHO HỆ KẾT

CẤU CHỊU LỰC

IV.1 Tổng quan về điều kiện thi công

IV.2 Các giai đoạn thi công

Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy ThS.KS – giảng viên khoa Xây Dựng trường

ĐH Kiến Trúc TP.HCM Đã giảng dạy nhiệt tình và hỗ trợ nhiều tài liệu quan trọng để em có thể hoàn thành bài báo cáo một cách tốt nhất Vì thời gian nghiên cứu ngắn hạn và hiểu biết còn hạn chế nên bài tiểu luận của em còn nhiều thiếu sót, mong thầy thông cảm Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Hình 1: Ảnh công trình

I.1 Vị trí và đặc điểm công trình

I.1.1 Vị trí công trình

- Tên công trình: Cao ốc văn phòng HAPPY HOME

- Địa chỉ: 21-23 Tô Hiệu, Phường Hiệp Tân, Quận Tân Phú, TP.HCM

Hình 2: Vị trí công trình

I.1.2 Quy mô công trình

- Chiều cao công trình: 45,1m

- Tổng số tầng: 12 tầng, trong đó 1 hầm +11 tầng nổi +1 sân thượng + 1 tầng mái

- Chiều cao tầng 1: 4,3m

- Chiều cao tầng (10 tầng còn lại): 3,6m

- Chiều dài công trình: 27m

I.2 Tổng quan về giải pháp kiến trúc

Hình 3: Tổng quan giải pháp kiến trúc

Hình 4 Tổng quan về kiến trúc bên ngoài công trình

I.2.1 Giao thông

- Áp dụng theo TCVN 6260:1996, phòng cháy chữa cháy – Nhà cao tầng – Yêu cầuthiết kế

Giao thông đứng: cầu thang bộ được thiết kế theo tiêu chuẩn phòng cháy chữa

cháy cho nhà cao tầng với một số yêu cầu được trích dẫn sau: Trong nhà cao tầngphải có ít nhất 2 lối thoát nạn để đảm bảo cho người thoát nạn an toàn khi có cháy,đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho lực lượng chữa cháy hoạt động Khoảng cách

xa nhất cho phép tính từ cửa đi của phòng xa nhất đén lối thoát gần nhất (không kểphòng vệ sinh, nhà tắm) không được lớn hơn:

• 50 m đối với phòng giữa hai thang hay lối ra ngoài, 25 m đối với phòng chỉ có mộtthang hay một lối ra ngoài của nhà phụ trợ

• 40 m đối với phòng giữa 2 lối ra ngoài, 25 m đối với phòng chỉ có 1 thang hay 1lối ra ngoài của nhà công cộng, nhà tập thể, hay căn hộ

Giao thông ngang (sảnh, hành lang): Trong nhà ca tầng có diện tích mỗi tầng lớn

hơn 300m2 thì hành lang chung hoặc lối đi phải có ít nhất 2 lối thoát ra cầu thangthoát nạn Cho phép thiết kế một cầu thang thoát nạn một phía còn bên kia phải thiết

kế ban công nối với thang thoát nạn bên ngoài nếu diện tích mỗi tầng nhỏ hơn300m2 Lối thoát nạn được coi là an toàn khi bảo đảm một trong các điều kiện sau:

 Đi từ các phòng ở tầng 1 trực tiếp ra ngoài hay qua tiền sảnh ra ngoài

 Đi từ phòng bất kỳ nào đó (trừ tầng 1) ra hành lang có lối ra

 Cầu thang an toàn hay hành lang an toàn từ đó có lối đi ra khỏi nhà

 Cầu thang ngoài nhà, hành lang ngoài nhà, có lối đi ra khỏi nhà

I.2.2 Hệ thống điện

Hệ thống điện cho toàn nhà được đặt ở tầng hầm Điện từ hệ thống thành phố vàotòa nhà thông qua hệ trụ diện và hệ thống ống dẫn ngầm vào phòng máy điện đặt tạitầng hầm từ đây, điện sẽ được dẫn khắp tòa nhà thông qua mạng lưới điện đượcthiết kế đảm bảo yêu cầu:

• An toàn: Không đặt đi qua nhưng khu vực ẩm ướt như vệ sinh,…

• Dễ dàng sửa chữa khi có sự cố hỏng dây điện, … cũng như dễ cắt dòng điện khixảy ra sự cố

• Dễ dàng khi thi công

Ngoài ra tầng hầm cũng thiết kế phòng máy phát điện dự phòng và phòng máy biến

áp cung cấp nếu nguồn điện thành phố bị cúp hoặc hư hỏng

I.2.3 Hệ thống cấp nước

Nguồn nước được lấy từ hệ thống nước thủy cục của thành phố, dẫn vào bể nướcngầm (phần này không tính trong đồ án) và phòng máy bơm ở tầng hầm sẽ bơmnước cung cấp nước cho hồ nước mái để sử dụng toàn bộ công trình

Bể chứa nước là loại bể nước mái trên công trình, được thiết kế cụ thể trong hạngmục kết cấu

I.2.4 Hệ thống thông gió, chiếu sáng

Bốn mặt công trình được bố trí nhiều cửa sổ để thông gió, lấy sáng cho công trìnhphía trong Nhằm đảm bảo tận dụng tối đa nguồn sáng tự nhiên cho từng căn hộ

I.2.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống phòng cháy chữa cháy được bố trí toàn khu vực nhà với thệ thống cảmbiến có khói và hệ thống chữa cháy tự động dẫn khắp tòa nhà Các bình chữa cháy,còi bào cháy cũng được bố trí theo yêu cầu của công trình Hệ thống thoát hiểm khi

có cháy là cầu thang bộ

I.2.6 Hệ thống thoát nước và xử lý chất thải

Cửa lấy rác được đặt cạnh khu thang máy ở tất cả các tầng rác được đưa xuốngtầng hầm thông qua hệ thống đường ống dẫn

Nước mưa trên mái thông qua hệ thống sê nô thu nước mái được dẫn vào các đườngống đưa xuống hệ thống mương thoát nước xung quanh nhà, rồi xả trực tiết ra hệthống thoát nước chung của thành phố

Đối với nước sinh hoạt được dẫn theo một hệ thống đường ống riêng rồi tập trung

về các hầm tự hoại (phần này không tính)

I.2.7 Hệ thống chống sét

Đ ư c trang b h th ng ch ng sét theo đúng các yêu c u và tiêu chu n ị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ầu và tiêu chuẩn ẩn

v ch ng sét nhà cao t ng (Thi t k theo TCVN 46 – 84) ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ầu và tiêu chuẩn ết kế theo TCVN 46 – 84) ết kế theo TCVN 46 – 84).

II HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA CÔNG TRÌNH

II.1 Vật liệu sử dụng

II.1.1 Bê tông

- Theo TCVN 5574-2018

- Chọn bêtông cấp độ bền B25 với các thông số sau:

 Cường độ chịu nén tính toán Rb= 14,5MPa

 Cường độ chịu kéo tính toán Rbt=1,05 MPa

 Module đàn hồi của vật liệu Eb=30x103MPa

II.1.2 Cốt thép

- Theo TCVN 5574-2012

- Sử dụng cốt thép nhóm CB240T (Ø < 10mm ) với các thông số:

 Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs = Rsc = 210 MPa

 Cường độ chịu cắt tính toán Rsw = 170MPa

 Module đàn hồi Es = 2x105 MPa

Sử dụng cốt thép nhóm CB400 - V ( Ø ≥ 10mm ) với các thông số:

 Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs = Rsc = 350 MPa

 Cường độ chịu cắt tính toán Rsw = 280 MPa

 Module đàn hồi Es = 2x105 MPa

II.2 Tổng quan về giải pháp kết cấu chịu lực của công trình

II.2.1.Công năng của lõi vách

Vách là cấu kiện chịu lực theo phương ngang và phương thẳng đứng, làm tăng

độ cứng theo phương ngang của công trình Vách thường có dạng tấm phẳngmỏng

Lõi là kết cấu chịu lực được tổ hợp theo các dạng khác nhau từ các vách

Kết cấu lõi-vách có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong nhà cao tầng, vì nó gánh

chịu phần lớn các tải trọng nguy hiểm như Gió và Động đất Do đó, cần thiết kế

lõi-vách (bố trí, tính toán và cấu tạo) một cách hợp lý

Không gian bên trong lõi cứng thường được bố trí hệ thống giao thông theophương đứng như thang máy, thang bộ.

II.2.2.Bố trí lõi vách trên mặt bằng

Trong khi tải trọng thẳng đứng của nhà cao tầng có thể coi là tăng đều theochiều cao, tải trọng ngang (gió và động đất) tăng nhanh theo chiều cao

Khi chiều cao nhà tăng, để đảm bảo độ bền, độ cứng và độ ổn định, có hai biệnpháp cơ bản như sau:

 Tăng tiết diện các cấu kiện chịu lực để thỏa mãn các điều kiện trên Cáchtiếp cận này có thể dẫn đến việc hao phí vật liệu, ảnh hưởng lớn đến kiếntrúc và đôi khi phi thực tế

 Chọn lựa hình dáng của kết cấu sao cho nó cứng hơn, ổn định hơn màkhông hao phí thêm nhiều vật liệu Lựa chọn vị trí lõi-vách là một yếu tốcấu thành hết sức quan trọng của cách tiếp cận này Thông thường, trongthiết kế nhà cao tầng, việc lựa chọn hình dáng kết cấu có ý nghĩa chủ đạo.Lựa chọn hợp lý là đảm bảo cho việc thiết kế chuẩn xác và giảm thiểu chiphí xây lắp

Bố trí kết cấu hợp lý

 Giảm thiểu độ xoắn của kết cấu

 Tăng cường độ cứng ngang và độ ổn định của kết cấu

 Giảm mô men uốn và lực cắt trong mặt phẳng sàn

 Tận dụng khả năng làm việc của vách

 Đối xứng

II.3.Giải pháp kết cấu chịu lực của công trình đã chọn

- Về mặt bằng : Sử dụng hệ kết cấu mặt bằng điển hình đơn giản, đối xứng, mặtbằng hình chữ nhật có L/B <6 ( thõa mãn về cấp phòng chống động đất)

- Do trọng lượng bản thân lớn, tăng dần theo số tầng và chịu tải trọng động khá caonên giải pháp sử dụng mặt bằng như trên là hợp lý, có độ chống xoắn cao, làm tăngkhả năng kháng chấn tốt

Hình 5 Mặt bằng kết cấu điển hình của công trình

II.3.1.Móng

- Móng là kết cấu kỹ thuật xây dựng nằm dưới cùng của công trình xây dựng đảmnhiệm chức năng trực tiếp tải trọng của công trình vào nền đất bảo đảm cho côngtrình chịu được sức ép của trọng lực từng các tầng, lầu khối lượng của công trìnhđảm bảo sự chắc chắn của công trình Móng phải được thiết kế và xây dựng và thicông công trình không bị lún gây ra nứt hoặc đổ vỡ các công trình xây dựng

- Nền móng là phần đất nằm dưới đáy móng chịu toàn bộ hoặc phần lớn tải trọngcông trình đè xuống, còn gọi là nền đất, nơi chịu toàn bộ tải trọng của công trình, lại

là thành phần của công trình được chôn sâu và kỹ

- Móng nhà là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần được lưu ý khi xây nhàhoặc các công trình khác Đây là nơi quyết định cho sự kiên cố, bền vững và là nềntảng nâng đỡ cả công trình.

- Vì công trình đã chọn có số tầng tương đối và chiều cao công trình có kể đến tảitrọng động của gió Thông qua việc đã khảo sát địa chất công trình sử dụng phương

án móng cọc ép, đóng có giằng móng đỡ tường tầng và chống lún lệch cho đài cọc Thông số vật liệu cọc ép, đóng:

Ta sơ bộ vách cứng với chiều dày 250mm để đảm bảo ổn định tổng thể cho côngtrình

Theo TCVN 198-1997 mục 3.3.2 tiết diện cột nên chọn sao cho tỉ số giữa chiềucao thông thủy của tầng và chiều cao tiết diện cột không lớn quá 25, chiều rộng tốithiểu của tiết diện không nhỏ hơn 220mm

Có thể giảm tiết diện cột với các tầng bên trên, tuy nhiên mức độ giảm sao cho độcứng của kết cấu tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng của kết cấu tầng dưới nó.Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng mức giảm không vượt quá 50% Ngoài ra,theo TCVN 198:1997 tiết diện cột được chọn nên có độ cứng lớn hơn độ cứng củadầm

II.3.3 Sơ bộ kích thước tiết diện

II.3.3.1 Sơ bộ kích thước tiết diện sàn

Để thỏa mãn điều kiện về đô võng, ô sàn với kích thước lớn 8m * 7.5m làm việctheo sơ đồ sàn 2 phương, ta cần đặt thêm dầm phụ gác qua dầm chính để giảm võngsàn.

Sơ bộ sàn theo công thức:

h s=D

m ×l1

Trong đó

Chiều dày sàn tối thiểu:

h s min ≥50 mm với mái bằng

h s min ≥50 mm đối với sàn nhà dân dụng

h s min ≥50 mm đối với sàn nhà công nghiệp

Tính toán :

h s=D

Để thuận tiện cho việc tính toán và thi công, ta chọn chiều dày sàn căn hộ, sàn nhà

vệ sinh, logia, sàn sân thượng và sàn hành lang hs = 120 (mm)

II.3.3.2 Sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Ch n d m chính có kích thọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm ầu và tiêu chuẩn ước b x h = 400 x 700 mm.c b x h = 400 x 700 mm

Ch n d m ph có kích thọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm ầu và tiêu chuẩn ụ có kích thước b x h = 300 x 500 mm ước b x h = 400 x 700 mm.c b x h = 300 x 500 mm

II.3.3.2 Sơ bộ kích thước tiết diện cột

Hàm lư ng thép t i thi u trong c t (đ i v i c t đ t c t thép theo chuống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ớc b x h = 400 x 700 mm ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ặt cốt thép theo chu ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩnvi) μ min=0.1 %

Ti t di n c t đết kế theo TCVN 46 – 84) ệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ư c s b theo công th c sau (có k đ n kh năng ch uơ bộ theo công thức sau (có kể đến khả năng chịu ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ức sau (có kể đến khả năng chịu ểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ết kế theo TCVN 46 – 84) ả năng chịu ị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩnnén c a c t thép c u t o):ủa cốt thép cấu tạo): ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ấu tạo): ạo):

R b+μ R s ;N =n × q × S

Trong đó

q : t i tr ng phân b trên 1mả năng chịu ọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn 2 sàn

s : di n tích truy n t i c a sànệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ả năng chịu ủa cốt thép cấu tạo):

n : s t ngống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ầu và tiêu chuẩn

k : h s k đ n nh hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ết kế theo TCVN 46 – 84) ả năng chịu ưởng của mô men ng c a mô men ủa cốt thép cấu tạo):

k = 1.1 đ i v i c t gi aống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ớc b x h = 400 x 700 mm ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ữa

k = 1.2 đ i v i c t biênống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ớc b x h = 400 x 700 mm ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu

Rb : cường độ chịu nén của bêtôngng đ ch u nén c a bêtôngột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ủa cốt thép cấu tạo):

II.3.3.2 Sơ bộ kích thước tiết diện vách

Theo TCXD 198-1997: Nhà cao t ng – Thi t k k t c u bê tông c t thép toànầu và tiêu chuẩn ết kế theo TCVN 46 – 84) ết kế theo TCVN 46 – 84) ết kế theo TCVN 46 – 84) ấu tạo): ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn

kh i:ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn

Khi thi t k các công trình s d ng vách và lõi c ng ch u t i tr ng ngang, ph iết kế theo TCVN 46 – 84) ết kế theo TCVN 46 – 84) ử dụng vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang, phải ụ có kích thước b x h = 300 x 500 mm ức sau (có kể đến khả năng chịu ị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ả năng chịu ọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm ả năng chịu

b trí ít nh t 3 vách c ng trong 1 đ n nguyên Tr c c a 3 vách này không g pống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ấu tạo): ức sau (có kể đến khả năng chịu ơ bộ theo công thức sau (có kể đến khả năng chịu ụ có kích thước b x h = 300 x 500 mm ủa cốt thép cấu tạo): ặt cốt thép theo chunhau t i m t đi m.ạo): ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu

Nên thi t k các vách không thay đ i v đ c ng cũng nh kích thết kế theo TCVN 46 – 84) ết kế theo TCVN 46 – 84) ổi về độ cứng cũng như kích thước hình ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ức sau (có kể đến khả năng chịu ư ước b x h = 400 x 700 mm.c hình

h c.ọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm

Vách c ng có chi u cao ch y su t t móng đ n mái, đ ng th i đ đ m b oức sau (có kể đến khả năng chịu ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ạo): ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ừ móng đến mái, đồng thời để đảm bảo ết kế theo TCVN 46 – 84) ồng thời để đảm bảo ờng độ chịu nén của bêtông ểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ả năng chịu ả năng chịu

đi u ki n đ c ng không đ i trên toàn b chi u cao c a lõi, nên chi u dàyề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ức sau (có kể đến khả năng chịu ổi về độ cứng cũng như kích thước hình ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ủa cốt thép cấu tạo): ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84).vách c a lõi c ng sẽ không thay đ i theo su t chi u cao nhà.ủa cốt thép cấu tạo): ức sau (có kể đến khả năng chịu ổi về độ cứng cũng như kích thước hình ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84)

Chi u dày vách c a lõi đề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ủa cốt thép cấu tạo): ư c l a ch n s b theo chi u cao nhà, s t ng…ựa chọn sơ bộ theo chiều cao nhà, số tầng… ọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm ơ bộ theo công thức sau (có kể đến khả năng chịu ột (đối với cột đặt cốt thép theo chu ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ầu và tiêu chuẩn

Đ ng th i ph i đ m b o các quy đ nh c a đi u 3.4.1 TCXD 198-1997 nh sau:ồng thời để đảm bảo ờng độ chịu nén của bêtông ả năng chịu ả năng chịu ả năng chịu ị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ủa cốt thép cấu tạo): ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) ư

- ΣFv: tổng diện tích mặt cắt ngang của vách và lõi cứng.Fv: t ng di n tích m t c t ngang c a vách và lõi c ng.ổi về độ cứng cũng như kích thước hình ệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn ặt cốt thép theo chu ắt ngang của vách và lõi cứng ủa cốt thép cấu tạo): ức sau (có kể đến khả năng chịu

- t: b dày vách.ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84)

- Ch n chi u dày vách biên và lõi thang tọn dầm chính có kích thước b x h = 400 x 700 mm ề chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84) vách = 300 mm.

- Dầm chính là cấu kiện truyền lực của sàn lên cột, đi qua cột và vách Còn dầm phụ

là cấu kiện chịu uốn, xoắn và không đi qua cột Dầm phụ nằm trên dầm chính

- Trong hệ kết cấu công trình, mỗi bộ phận trong kết cấu đều liên hệ chặt chẽ vớinhau Sàn truyền lực vào dầm, dầm phụ truyền lực xuống dầm chính, dầm chínhtruyền xuống cột, cột truyền lực xuống móng và cuối cùng móng truyền lực xuốngnền đất Dầm chính là dầm nối từ cột qua cột, dầm phụ nối từ dầm qua dầm

Sử dụng giải pháp hệ dầm - sàn bê tông cốt thép

Sơ bộ chọn sàn điển hình có chiều dày 120mm

Sơ bộ chọn kích thước dầm chính là 400x700, dầm phụ có kích thước 300x500

Hình 6 Mặt bằng mô hình dầm sàn điển hình của công trình

III TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

III.1 Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 5574:2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737:1995 - Tải trọng và Tác động

TCXD 229:1999 - Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN2737:1995

TCXD 198:1997 - Nhà cao tầng- thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

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

III.1.1 Tải trọng và tác dụng

- Khi thiết kế tính toán nhà cao tầng, hai đặc trưng cơ bản của tải trọng là tải trọngtiêu chuẩn và tải trọng tính toán Tải trọng tính toán là tích của tải trọng tiêu chuẩnvới hệ số tin cậy tải trọng Hệ số này tính đến khả năng sai lệch bất lợi có thể xảy racủa tải trọng so với giá trị tiêu chuẩn và được xác định phụ thuộc vào trạng thái giớihạn được tính đến

Hệ số vượt tải:

 Khi tính toán cường độ và ổn định, hệ số vượt tải lấy theo các điều 3.2;4.2.2; 4.3.3; 4.4.2; 6.3; 6.17 TCVN 2737 – 1995 “ Tải trọng và tác động”

 Khi tính độ bền mỏi lấy bằng 1

 Khi tính toán theo biến dạng và chuyển vị lấy bằng 1

- Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 – 1995 “Tải trọng và tác động”, tải trọngđược chia thành tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời Ngoài ra ta cần phảixét tới tải trọng đặc biệt tác dụng lên nhà cao tầng cụ thể như gió động…

III.1.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải).

- Là tải trọng tác dụng không đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình.Tải trọng thường xuyên gồm có:

 Khối lượng bản thân các thành phần nhà và công trình, gồm khối lượng cáckết cấu chịu lực và các kết cấu bao che

 Khối lượng và áp lực của đất do lấp hoặc đắp

Trọng lượng bản thân được xác định theo cấu tạo kiến trúc của cộng trình bao gồmtường, cột, dầm, sàn các lớp vữa trát, ốp, lát, các lớp cách âm, cách nhiệt…v.v vàtheo trọng lượng đơn vị vật liệu sử dụng Hệ số vượt tải của trọng lượng bản thânthay đổi từ 1.05 ÷ 1.3 tùy theo loại vật liệu sử dụng và phương pháp thi công.

III.1.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải).

Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể không có trong một giai đoạn nào đó củaquá trình xây dựng và sử dụng

Tải trọng tạm thời được chia làm hai loại: tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn

3.1.1.2.1 Tải trọng tạm thời dài hạn.

Tải trọng tạm thời dài hạn gồm có:

 Khối lượng vách tạm thời, khối lượng phần đất và khối lượng bêtông đệmdưới thiết bị

 Khối lượng các thiết bị, thang máy, ống dẫn …

 Tác dụng của biến dạng nền không kèm theo sự thay đổi cấu trúc đất

 Tác dụng do sự thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của vật liệu

3.1.1.2.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn.

Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm có:

 Trọng lượng người, vật liệu sửa chữa, phụ kiện, dụng cụ và đồ gá lắp trongphạm vi phục vụ và sửa chữa thiết bị

 Tải trọng do thiết bị sinh ra trong quá trình hoạt động, đối với nhà cao tầng

đó là do sự hoạt động lên xuống của thang máy

 Tải trọng gió lên công trình bao gồm gió tĩnh và gió động

Khi thiết kế tính toán nhà cao tầng, hai đặc trưng cơ bản của tải trọng là tải trọngtiêu chuẩn và tải trọng tính toán

Tải trọng tính toán là tích của tải trọng tiêu chuẩn với hệ số tin cậy tải trọng

Hệ số này tính đến khả năng sai lệch bất lợi có thể xảy ra của tải trọng so với giá trịtiêu chuẩn và được xác định phụ thuộc vào trạng thái giới hạn được tính đến

III.1.3 Hệ số vượt tải

• Khi tính toán cường độ và ổn định, hệ số vượt tải lấy theo các điều 3.2; 4.2.2;4.3.3; 4.4.2; 5.8; 6.3; 6.17 TCVN 2737 – 1995 “Tải trọng và tác động”

• Khi tính độ bền mỏi lấy bằng 1

• Khi tính toán theo biến dạng và chuyển vị lấy bằng 1

• Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 – 1995 “Tải trọng và tác động”, tải trọngđược chia thành tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời Ngoài ra ta cần phảixét tới tải trọng đặc biệt tác dụng lên nhà cao tầng cụ thể như động đất…

Là tải trọng tác dụng không đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình Tải trọng thường xuyên gồm có:

Khối lượng bản thân các phần nhà và công trình, gồm khối lượng các kết cấu chịulực và các kết cấu bao che

• Khối lượng và áp lực của đất do lấp hoặc đắp

Trọng lượng bản thân được xác định theo cấu tạo kiến trúc của cộng trình bao gồmtường, cột, dầm, sàn các lớp vữa trát, ốp, lát, các lớp cách âm, cách nhiệt…v.v vàtheo trọng lượng đơn vị vật liệu sử dụng

Hệ số vượt tải của trọng lượng bản thân thay đổi từ 1.05 ÷ 1.3 tùy theo loại vật liệu

sử dụng và phương pháp thi công

❖ Theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I):

- Tính toán độ bền:

Tính toán độ bền kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần được tiến hành theo điềukiện mà trong đó nội lực, ứng suất và biến dạng trong kết cấu do các tác động khácnhau có kể đến trạng thái ứng suất ban đầu (ứng suất trước, tác động nhiệt độ và tácđộng khác) không được vượt quá các giá trị mà kết cấu có thể chịu được

- Tính toán ổn định hình dạng (đối với kết cấu thành mỏng):

Tính toán ổn định hình dạng kết cấu, cũng như ổn định vị trí (có kể đến sự làm việcđồng thời của kết cấu và nền, các tính chất biến dạng của chúng, khả năng chốngtrượt tại bề mặt tiếp xúc với nền và các đặc điểm riêng khác) cần được tiến hànhtheo các chỉ dẫn của các tiêu chuẩn áp dụng cho các loại kết cấu riêng

- Tính toán ổn định ví trí (lật, trượt, đẩy nổi)

❖ Theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II):

- Tính toán hình thành vết nứt:

Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo sự hình thành vết nứt cần đượctiến hành theo điều kiện mà trong đó ứng suất hoặc biến dạng trong kết cấu do cáctác động khác nhau không được vượt quá các giá trị giới hạn tương ứng của chúng

do kết cấu phải chịu khi hình thành vết nứt

- Tính toán mở rộng vết nứt:

Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo sự mở rộng vết nứt cần được tiếnhành theo điều kiện mà trong đó chiều rộng vết nứt trong kết cấu do các tác độngkhác nhau không được vượt quá các giá trị giới hạn cho phép được quy định phụthuộc vào các yêu cầu đối với kết cấu, các điều kiện sử dụng chúng, tác động củamôi trường xung quanh và các đặc trưng vật liệu có kể đến các đặc điểm riêng vềứng xử ăn mòn của cốt thép

- Tính toán biến dạng: Tính toán kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo biến dạngcần được tiến hành theo điều kiện mà trong đó độ võng, góc xoay, chuyển vị vàbiên độ dao động của kết cấu do các tác động khác nhau không được vượt quá cácgiá trị giới hạn cho phép tương ứng

III.2 TẢI TRỌNG ĐỨNG TÁC DỤNG VÀO CÔNG TRÌNH

III.2.1 Tĩnh tải

* Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn

Hình 7 Cấu tạo lớp sàn điển hình của công trình

Bảng1 Bảng tính trọng lượng các lớp cấu tạo sàn điển hình

Chiều dày

Tải trọng tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán

Chiều dày

Tải trọng tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán

6 Hệ thống kỹ

Tổng cộng ( không tính sàn BTCT) 1.51 1.88

* Tải trọng tường xây trên sàn:

Tải trọng tường quy thành tải phân bố đều trên sàn được tính theo công thức:

• Ht: Chiều cao tường (m), Ht = 3,6 – 0,12 = 3,48 m

• Lt: tổng chiều dài tường trong ô sàn (m)

• γt: trọng lượng riêng của tường xây (kN/m3), γt =18,3kN/m3

Ht (m)

Dài tường

Lt (m)

Trọng lượng riêng (kN/

m3)

Diện tích S (m2) Hệ số n Tải tính

toán Gtt(kN/m2)

*Tải trọng tường xây trên dầm:

Bảng 4 Bảng tính tải trọng tường xây trên dầm

Dầm Rộng tường

Bt (m)

Cao tường Ht(m)

Trọng lượng riêng (kN/m3)

Hệ số n

Tải tính toán Gtt(kN/m2)

Phần tải trọng kính và cửa sổ khung kính được lấy theo tải tường, do trọng lượngriêng của kính là 2500kg/m2 lớn hơn gạch như phần kính chỉ dày từ 8-15mm nên tảitrọng khá bé so với tường thiên về an toàn nên được phép dùng tải tường tại nơi cókhung kính hoặc cửa sổ, cửa đi kính.

*Tải trọng của thang máy

Tải trọng thang máy được xác định theo catalogue thang máy Thiên Nam:

+ Tải trọng: 11.50 kN

+ Phản lực: R1=94 kN; R2=77.5 kN

+ Phản lực: R3=109 kN; R4=92 kN

+ Kích thước phòng máy WWx(WD+1700): 2350x4250

+ Kiểu cửa mở trung tâm: P17-CO90

+ Kích thước giếng thang WWxWD:2350x2550

+ Chiều rộng cửa tầng LL:1000mm

+ Kích thước cabin BBxDD:1300x2100

+ Chiều sâu đáy giếng thang: 1.600m

+ Chiều cao đỉnh thang: 4.400m

III.2.2 Hoạt tải

Hoạt tải sàn phụ thuộc vào loại phòng, loại công trình và được lấy theo mục 4.3TCVN 2737:1995

Bảng 5 Các hệ số vượt tải được lấy theo bảng 1, 2 TCVN 2737:1995 và các chỉ dẫn kèm theo

ST

T Tên sàn Giá trị tiêu chuẩn ( kN/m

2 ) Hệ số

vượt tải

Hoạt tải tính toán( kN/m2 )

Phần dài hạn Phần ngắn hạn Toàn

* Chất hoạt tải lên mô hình trong ETABS

Hình 8.Hoạt tải chất cách nhịp sàn tầng điển hình trong etabs (Để tìm được momen bụng dầm lớn nhất)

Hình 9 Hoạt tải 2 chất liền nhịp sàn tầng điển hình trong etabs (Để tìm momen gối dầm lớn nhất )

Hình 10 Hoạt tải 1 chất liền nhịp sàn tầng điển hình trong etabs (Để tìm momen gối dầm lớn nhất )

III.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO Ô BẢN SÀN ĐIỂN HÌNH

Tính toán theo phương pháp bản tra

Hình 11 Phân chia công năng tải cho từng riêng ô sàn tầng điển hình

* Xét loại bản làm viêc theo 1 phương, 2 phương

Liên kết của bản sàn với dầm, tường được xem xét theo quy ước sau:

Liên kết được xem là tựa đơn:

• Khi bản kê lên tường

• Khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà có hdầm/hbản sàn < 3

• Khi bản lắp ghép

Liên kết được xem là ngàm khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà

có hdàm/hbản ≥ 3

Liên kết là tự do khi bản hoàn toàn tự do

Tùy theo tỷ lệ độ dài 2 cạnh của bản, ta phân bản thành 2 loại:

hoặc 2 cạnh đối diện, tải trọng tác

dụng lên bản chỉ được truyền theo

phương có liên kết hay là bản chỉ

làm việc theo một phương ta gọi là