(Đồ Án Hcmute) Thiết Kế Chung Cư Thạnh Mỹ Lợi.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THIẾT KẾ CHUNG CƯ THẠNH MỸ LỢI Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2017 GVHD ThS NGUYỄ[.]

Giới thiệu chung

Tên công trình: CHUNG CƯ THẠNH MỸ LỢI Địa chỉ: QUẬN 2 - TP HỒ CHÍ MINH

Quy mô công trình gồm: 1 tầng hầm, 1 tầng dịch vụ, 14 tầng điển hình, 1 tầng thượng

Chiều cao công trình: 57.8m tính từ mặt đất tự nhiên

Diện tích sàn tầng điển hình: 40.5x24m.

Phân khu chức năng

Tầng hầm chủ yếu được sử dụng để làm nơi để xe và lắp đặt các thiết bị như máy bơm nước, máy phát điện Bên cạnh đó, tầng hầm còn được bố trí các phòng kỹ thuật cho điện, nước và chữa cháy Hệ thống hồ chứa nước được đặt tại góc của tầng hầm.

Tầng 1 của tòa nhà được thiết kế làm siêu thị, phục vụ nhu cầu mua sắm cho cư dân trong tòa nhà Ngoài ra, còn có phòng sinh hoạt chung cho các hộ gia đình, khu vực làm việc cho ban quản lý siêu thị và phòng bảo vệ để đảm bảo an ninh.

Các tầng trên của tòa nhà được thiết kế để làm phòng ở và căn hộ cho thuê, với chiều cao mỗi tầng là 3,5m Mỗi căn hộ bao gồm 2 phòng ngủ, 1 nhà bếp, 1 nhà vệ sinh, 1 phòng khách và khu vực ăn uống, mang đến không gian sống tiện nghi cho cư dân.

Công trình có 2 thang máy và 2 thang bộ đáp ứng đủ nhu cầu di chuyển của toàn bộ khu chung cư.

Các hệ thống kỹ thuật khác

Hệ thống điện được thiết kế với các đường dây điện ngầm trong tường và sàn, đồng thời có thể lắp đặt hệ thống phát điện riêng để phục vụ cho công trình khi cần thiết.

Hệ thống cấp nước bao gồm nguồn nước từ hệ thống cấp nước thành phố kết hợp với nước ngầm được khai thác từ giếng, dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và được bơm lên hồ nước trên mái.

Từ đó nước được dẫn đến mọi nơi trong công trình

Hệ thống thoát nước thu thập nước thải sinh hoạt từ các ống nhánh và chuyển đến các ống thu nước chính ở các tầng Nước thải được tập trung tại tầng hầm, nơi nó được xử lý trước khi được đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Hệ thống thoát rác : ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác được tập trung tại ngăn chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi.

Giải pháp thiết kế

Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình bao gồm tường chịu lực, cột bê tông cốt thép (BTCT) và vách thang máy, chịu toàn bộ tải trọng đứng và ngang Vách thang máy có bề dày 300 mm, trong khi kích thước cột BTCT thay đổi theo chiều cao công trình Hệ kết cấu dầm - sàn sử dụng sàn bê tông cốt thép dày 120 mm kết hợp với các dầm Đối với dầm - sàn tầng hầm, chiều dày được chọn là 300 mm, kết hợp với đà kiềng và bê tông cấp độ bền B25 có phụ gia chống thấm.

Phương án móng cọc khoan nhồi, đường kính D = 800mm và D = 1000 mm.

Phần mềm ứng dụng trong phân tích tính toán

Mô hình hệ kết cấu công trình: ETABS, SAFE

Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: Sử dụng phần mềm EXCEL kết hợp với lập trình VBA.

Tiêu chuẩn áp dụng

Công việc thiết kế được tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với ngành xây dựng

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

TCVN 5574- 2012 Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép;

TCXD 198- 1997 Nhà cao tầng –Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối;

TCXD 10304-2012: Móng cọc- tiêu chuẩn thiết kế;

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

TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu động đất;

Vật liệu sử dụng

Bê tông có cấp độ bền B25 với các thông số tính toán như sau:

- Cường độ tính toán chịu nén: Rb = 14.5 Mpa

- Cường độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.05 Mpa

- Mô đun đàn hồi: Eb = 30000 Mpa

Cốt thộp loại AI (đối với cốt thộp cú ỉ ≤ 10):

- Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 225 Mpa

- Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 225 Mpa

- Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 175 Mpa

- Mô đun đàn hồi: Es = 210000 Mpa

Cốt thộp loại AII (đối với cốt thộp cú ỉ > 10):

Cốt thộp loại AIII (đối với cốt thộp cú ỉ > 10):

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Chọn sơ bộ kích thước dầm sàn

2.1.1 Mặt bằng kiến trúc sàn tầng điển hình:

Sàn tầng điển hình: Tầng 2 đến tầng 15

Chọn tầng 6 để thiết kế

Mặt bằng sàn tầng điển hình

Dầm chính tựa lên cột Nhịp lớn nhất theo 2 phương là 9000m d

Vì các nhịp khác bé hơn nên sinh viên chọn hd = 600 mm để phù hợp với toàn bộ kết cấu

Vậy tiết diện dầm chính là 300x600 mm

Vậy tiết diện dầm phụ là 200x450 mm

D = 0.8÷1.4, hệ số phụ thuộc vào tải trọng, chọn D = 0.8

L1 = 4500mm: chiều dài cạnh ngắn lớn nhất s h 0.8 4500 105.88mm

Vậy chiều dày bản sàn hs = 120mm cho tất cả các sàn tầng điển hình.

Mặt bằng bố trí ô sàn

Mặt bằng bố trí ô sàn tầng điển hình.

Xác định tải trọng

Gồm cấu tạo các lớp hoàn thiện sàn:

Cấu tạo sàn tầng điển hình

Cấu tạo sàn nhà vệ sinh

Sàn nhà vệ sinh có cao trình giảm 50mm so với cao trình sàn để tạo dốc thu nước

Bảng 2.1- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình:

TĨNH TẢI KHU Ở, HÀNH LANG

Các lớp vật liệu d (cm)  g (kN/m 3 ) gtc (kN/m 2 ) n gtt

Lớp vữa trát dày 1.5 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.60

Bảng 2.2- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn nhà vệ sinh

TĨNH TẢI KHU VỆ SINH

Các lớp vật liệu d (cm)  g

(kN/m 3 ) gtc (kN/m 2 ) n gtt (kN/m 2 )

Lớp vữa trát dày 1.5 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.70

Bảng 2.3- Tải trọng sàn tầng hầm

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số độ tin cậy Tĩnh tải tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2

Lớp vữa lót + tạo dốc 50 18 0.9 1.3 1.17

Trọng Lượng riêng tường gạch 18 kN/m3 (n= 1.1) Chiều Cao Tường 100 Chiều Cao Tường 200 qtt tường 100 qtt tường 200

Theo Bảng 3 TCVN 2737:1995 hoạt tải sử dụng, sửa chữa lấy như sau:

Bảng 2.5- Hoạt tải phân bố trên sàn:

Loại sàn ptc (kN/m 2 ) n ptt (kN/m 2 ) Phòng khách, ngủ, bếp, vệ sinh, sân thượng 1.50 1.3 1.95

Sảnh, hành lang, phòng họp… 3.00 1.2 3.60

Kho, phòng kỹ thuật, sàn hầm… 5.00 1.2 6.00

Mô hình kết cấu sàn bằng phần mềm safe

2.4.1 Thông số thiết kế: Đối với vật liệu bê tông: Đối với vật liệu bê tông, các thông số cần khai báo gồm:

- Weight per Unit Volume: 25 kN/m3

- Concrete cube Compressive Strength, fcu: 32462.9 kN/m2 (1.05Rb/0.67)

Các trường hợp tải cần khai báo bao gồm: tĩnh tải tính toán, tĩnh tải tiêu chuẩn (DEAD), tĩnh tải tiêu chuẩn cho lớp hoàn thiện (SDEAD), hoạt tải tính toán và hoạt tải tiêu chuẩn (LIVE).

Chọn hệ số Self Weight Multiplier = 1.1 để phần mềm kể đến trọng lượng bản thân bản BTCT

Tổ hợp tải trọng khi thiết kế cốt thép: COMB1( 1DEAD + 1 LIVE)

Tổ hợp tải trọng khi tính chuyển vị theo TCVN 5574 – 2012 :

Độ võng trong công trình được phân chia thành ba loại: f1 là độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng, f2 là độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn, và f3 là độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn.

Thiết kế cốt thép sàn tầng điển hình

2.5.1 Cắt dãy Strip cho sàn: Để xuất giá trị nội lực momen trong các ô sàn, ta dựng các dãy Strip theo 2 phương: phương

X chọn dãy Strip A, phương Y chon dãy Strip B Sau đó tính thép cho sàn với giá trị momen lấy từ các dãy Strip

Nguyên tắc chia dãy Strip:

- Dãy Strip có bề dày tối thiểu 4.h s (với hs là chiều dày sàn)

- Bề rộng dãy Strip bằng L/4 về 2 phía (với L là nhịp tính toán của sàn)

Chọn dãy Strip với bề rộng 1m để đi qua vùng có màu nội lực sàn tương đồng Sinh viên đã xác định dãy Strip sao cho bề rộng đi qua vị trí có chuyển vị lớn nhất trong công trình.

Nội lực trên dãy Strip B

2.5.2 Tính toán thép cho sàn:

Tính thép cho 1m bề rộng sàn với tiết diện bxh = 1000x120(mm)

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 25 => h0 = 120 – 25 = 95 mm

Các công thức tính toán: m 2 m b 0

Kiểm tra hàm lượng cốt thộp: àmin = 0.1% < à = S

Do các bước tính toán là như nhau nên sinh viên lập bảng excel để tính toán

Chọn dãy Strip trong ô sàn S1 để tính:

Nội lực tính theo phương Y là dãy Strip CSB11, span 1:

Nội lực tính theo phương Y là dãy Strip CSA1, span 1:

Tại MI:  R MI  1 1 2 0.072  0.075 Tại M2:  R M2  1 1 2 0.042  0.043 Tại MII:  R MII  1 1 2 0.096  0.101 Diện tích cốt thép:

Bảng 2.6- Bảng chon thép sàn tầng điển hình Ô

Sàn Strip Span Location hs a

MI MII mm mm kNm/m cm2/m cm2/m %

CSB11 Span 1 Middle 120 25 4.808 0.037 0.037 1.842 ỉ8a200 2.51 0.264 CSA1 Span 1 Middle 120 25 5.475 0.042 0.043 2.103 ỉ8a200 2.51 0.264 CSB11 Span 1 End 120 25 9.44 0.072 0.075 3.687 ỉ10a200 3.93 0.414 CSA1 Span 1 End 120 25 12.58 0.096 0.101 4.982 ỉ10a150 5.23 0.551

CSB13 Span 1 Middle 120 25 3.13 0.024 0.024 1.191 ỉ8a200 2.51 0.264 CSA1 Span 3 Middle 4.660 25 4.373 0.033 0.034 1.672 ỉ8a200 2.51 0.264 CSB13 Span 1 End 1.471 25 6.976 0.053 0.055 2.696 ỉ10a200 3.93 0.414 CSA1 Span 3 End 120 25 11.808 0.090 0.095 4.660 ỉ10a150 5.23 0.551 S4

CSB12 Span 2 Middle 120 25 3.329 0.025 0.026 1.268 ỉ8a200 2.51 0.264 CSA7 Span 2 Middle 120 25 3.337 0.026 0.026 1.271 ỉ8a200 2.51 0.264 CSB12 Span 2 End 120 25 7.932 0.061 0.063 3.078 ỉ10a200 3.93 0.414 CSA7 Span 2 End 120 25 7.275 0.056 0.057 2.816 ỉ10a200 3.93 0.414 S8

CSB13 Span 2 Middle 120 25 3.418 0.026 0.026 1.302 ỉ8a200 2.51 0.264 CSA7 Span 3 Middle 120 25 4.1 0.031 0.032 1.566 ỉ8a200 2.51 0.264 CSB13 Span 2 End 120 25 7.626 0.058 0.060 2.956 ỉ10a200 3.93 0.414

CSA8 Span 1 Middle 120 25 4.667 0.036 0.036 1.787 ỉ8a200 2.51 0.264 CSB11 Span 3 Middle 120 25 6.84 0.052 0.054 2.642 ỉ8a200 2.51 0.264 CSA8 Span 1 End 120 25 2.691 0.021 0.021 1.022 ỉ10a200 3.93 0.414 CSB11 Span 3 End 120 25 10.817 0.083 0.086 4.250 ỉ10a150 5.23 0.551

Kiểm tra chuyển vị cho sàn

2.6.1 Kết quả chuyển vị khi tính toán thủ công:

Theo TCVN 5574:2012, trạng thái giới hạn thứ 2 đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường của kết cấu, ngăn chặn sự hình thành và mở rộng vết nứt quá mức, cũng như các biến dạng vượt quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt và dao động Trong đồ án này, sinh viên sẽ thực hiện kiểm tra nứt và độ võng cho sàn.

Theo nguyên tắc, cần kiểm tra tất cả các ô sàn, nhưng nếu ô bản có nội lực nhịp lớn nhất đạt trạng thái giới hạn hai, thì các ô sàn còn lại cũng sẽ thỏa mãn Sinh viên thực hiện kiểm tra với ô sàn kích thước 8 x 9m.

Kiểm tra sự hình thành vết nứt của sàn S11: (L1 = 4m, L2 = 4.5m)

L  8  Ô bản làm việc 2 phương, sử dụng sơ đồ 9( ngàm 4 cạnh)

Tải trọng lớp hoàn thiện: 0.83 kN/m, tải trọng của bản BTCT = 0.12x25 = 3kN/m, hoạt tải sử dụng: ptc = 3 kN/m

Momen dương phân bố theo phương cạnh ngắn :

Bảng 2.7- Bảng kiểm tra sự hình thành vết nứt

KIỂM TRA SỰ HÌNH THÀNH VẾT NỨT Các đặc trưng

Bản sàn Đơn vị Ghi chú

Rbt,ser 1.6 Mpa Cường độ kéo tính toán của bê tông B25 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 210000 Mpa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AI

E's 210000 Mpa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AI

Mô đun đàn hồi của bê tông B25 đạt 30.000 Mpa, với bề rộng tiết diện tính toán là 1000 mm và chiều cao tiết diện tính toán là 120 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 0 mm, trong khi khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông cũng cần được xác định.

As 252 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét - d8a200

A's 0 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét

Momen M là 9.69 kNm, được tính từ ngoại lực trên tiết diện đang xét với tải tiêu chuẩn Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được xác định là h0 = h - a, với giá trị h0 là 95 mm Tương tự, khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén thứ hai là h'0 = h - a', với h'0 là 120 mm Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được ký hiệu là α, với α = Es.

/Eb α' 7 Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α' = E's

Ared 121764 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi, Ared

= bh + αAs + α'A's ξ 0.507 Chiều cao tương đối của vùng chịu nén, ξ = 1 - [bh + 2(1- a'/h)α'A's]/2Ared x 50.72 mm Chiều cao của vùng chịu nén, x = ξh0

Ib0 43503907.7 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịu nén, Ib0 = bx 3 /3

Is0 611878.5 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu kéo, Is0 = As(h - x - a) 2

I's0 0 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu nén, I's0 = A's(x - a') 2

Sb0 2399557.7 mm 3 Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo, Sbo = b(h-x) 2 /2

Momen kháng uốn của tiết diện liên quan đến thớ chịu kéo ngoài cùng, bao gồm cả biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu kéo, được tính bằng công thức Wpl = 2(Ibo + αIs0 + α'I's0 )/(h-x) + Sbo.

Mcrc 6.05 kNm Mô men chống nứt của tiết diện đang xét, Mcrc = Rbt.ser Wpl

Kết luận: Bản sàn có thể xuất hiện vết nứt theo TCVN 5574:2012

Bảng 2.8- Bảng kiểm tra sự hình thành độ võng

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỨNG (ĐỘ VÕNG) Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú

Rbt,ser 1.6 Mpa Cường độ kéo tính toán của bê tông B25 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 210000 Mpa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AII

E's 210000 Mpa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AII

Mô đun đàn hồi của bê tông B25 là 30000 Mpa, với tiết diện tính toán có chiều rộng 1000 mm, chiều cao 120 mm và chiều dày 25 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 0 mm, trong khi khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông cũng được xác định.

Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo tại vị trí đang xét là 251 mm2 (d8s200), trong khi diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén là 0 mm2 Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén là h0 = h - a, với h0 bằng 95 mm Tương tự, khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén thứ hai là h'0 = h - a', với h'0 bằng 120 mm Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được xác định là α = Es, với α bằng 7.

/Eb α' 7 Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α' = E's

Momen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục trọng tâm của tiết diện,

Ired = bh 3 /12 + (α-1)As(h/2-a) 2 +(α'-1)A's(h/2-a') 2 φb1 0.850 Hệ số xét đến từ biến nhanh của bê tông; lấy bằng 0,85 đối với bê tông nặng φb2 2.00

Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng của bê tông có khe nứt vùng kéo

Khi tác dụng của tải trọng không kéo dài, hệ số φb2 là 1,0 Đối với tải trọng kéo dài, hệ số φb2 là 2,0 khi độ ẩm môi trường từ 40% đến 75%, và 3,0 khi độ ẩm dưới 40%.

Bsh 3.71E+12 kNm 2 Bsh là độ cứng ngắn hạn của bê tông cốt thép; Bsh = φb1EbIred

B1 1.86E+12 kNm 2 Bl là độ cứng dài hạn của bê tông cốt thép; Bl = φb1EbIred/ φb2

J 144000000 mm 4 Momen quán tính của tiết diện sàn: 1000x140 k1=EbJ/Bs h

Hệ số điều chỉnh độ võng đàn hồi của cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) được xác định bởi các yếu tố tải trọng ngắn hạn và dài hạn Cụ thể, hệ số k2 cho thấy mối quan hệ giữa độ võng thực và độ võng đàn hồi do tải trọng ngắn hạn, được tính bằng công thức k2 = EbJ/Bl Đối với tải trọng ngắn hạn, độ võng đàn hồi là f1 = 0.00 mm, trong khi độ võng đàn hồi do tải trọng dài hạn (bao gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời) là f2 = 8.531 mm Tổng độ võng toàn phần được tính bằng công thức f = fsh + fl = k1f1 + k2f2, với f = 19.82 mm.

[f] 32 mm Độ võng cho phép quy định tại mục 2a bảng C.1 T CVN

5574 : 2012 , Ln/250 Kết luận: Thõa độ võng cho phép theo TCVN 5574:2012

2.6.2 Kết quả kiểm tra độ võng bằng phần mềm safe: Độ võng có xét đến từ biến co ngót:

- Tổ hợp tải trọng theo TCGH II (tải trọng tiêu chuẩn)

- Sự xuất hiện của vết nứt trong bê tông khi chịu lực sẽ làm giảm độ cứng của tiết diện và làm tăng độ võng của 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 tính theo công thức: f = f1 – f2 + f3 = 21.57mm, nhỏ hơn giá trị cho phép [f] = 32 mm, cho thấy kết cấu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Chuyển vị sàn tính bằng phần mềm safe

Thiết kế sơ bộ

3.1.2 Chọn sơ bộ kích thước:

Bản thang hoạt động như một dầm, hỗ trợ dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ Dầm chiếu tới được kết hợp với hệ khung, trong khi dầm chiếu nghỉ được xem như dầm đơn giản, liên kết với hai cột.

L0 : nhịp tính toán bản thang

Dựa trên kết quả sơ bộ, sinh viên đã thực hiện nhiều lần tính toán và xác định kích thước bề dày bản thang hợp lý là h s = 130 mm.

Kích thước dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ:

- Bản thang là cầu thang 2 vế Kích thước được cho như hình vẽ

+ Bề rộng bản thang b = 1250 ( mm)

+ Nhịp tính toán mỗi vế L = 4000 (mm)

+ Kích thước bản chiếu nghỉ 1200x2800 (mm)

+ Chọn số bậc thang n (đã tính 1 bậc tại bản chiếu nghỉ) ở mỗi vế:

Chiều dài bậc lb = 260(mm) Chiều cao bậc: bậc đầu cao 160mm, các bậc còn lại hb = 159 (mm) + Tg = 1750

Tải trọng tác dụng lên cầu thang

3.2.1 Tải trọng trên bản chiếu nghĩ:

Bao gồm tĩnh tải và hoạt tải:

Thành phần tĩnh tải được xác định theo công thức:

 i : Trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i (kN/m 3 )

 i : Chiều dày lớp thứ i n i : Hệ số an toàn của lớp thứ i

Bảng 3.1- Tĩnh tải trên bản chiếu nghĩ

Tổng tĩnh tải tính toán 4.080 4.634

Thành phần hoạt tải được lấy theo TCVN 2737 – 1995:

Bảng 3.2- Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ q tc = g tc +p tc (kN/m 2 ) q tt =g tt +p tt (kN/m 2 )

3.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang:

Cấu tạo các lớp hoàn thiện phức tạp hơn bản chiếu nghỉ, ta sẽ quy về chiều dày lớp tương đương để đơn giản trong tính toán

Tĩnh tải tác dụng lên bản thang được phân thành hai lực chính: một lực vuông góc với trục bản nghiêng và một lực dọc trong bản nghiêng Để đơn giản hóa quá trình tính toán, thành phần lực dọc không được xem xét.

 i : Trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i (kN/m3)  tdi : Chiều dày tương đương lớp thứ I theo phương bản nghiêng n i : Hệ số an toàn của lớp thứ i

- Đối với lớp gạch (đá hoa cương, đá mài ) và lớp vữa xi măng có chiều dày i chiều dày tương đương được xác định như sau : b b i td b

     l b : Chiều dài bậc (cm) h b : Chiều cao bậc (cm)

 : Góc nghiêng của bản thang = 33.9⁰

- Đối với bậc thang : b td h cos 2

Ta có : lb = 260 mm; hb = 159 mm; cos(33.9 o )= 0.83

Bảng 3.3- Tĩnh tải trên bản thang

Bậc thang xây gạch thẻ 18 0.6599 1

0.30kN/m: quy tải theo m2 phân bố trên bản xiên:

Tổng tĩnh tải tính toán 9.19 10.80

 Hoạt tải : Được lấy theo tiêu chuẩn 2737-1995 về tải trọng và tác động

Bảng 3.4- Hoạt tải trên bản thang p tc (kN/m 2 ) n p tt (kN/m 2 )

Bảng 3.5- Tổng tải trọng trên bản thang.

Thiết kế cầu thang

Cắt cầu thang ra 1 dảy có bề rộng b = 1m theo phương cạnh dài để tính

- Nếu < 3 thì liên kết giữa bản thang và dầm là liên kết khớp q tc = g tc + p tc (kN/m 2 ) q tt =g tt + p tt (kN/m 2 )

- Nếu ≥3 thì liên kết giữa bản thang và dầm là liên kết ngàm

Quan niệm về tính toán và sơ đồ tính toán phụ thuộc vào người thiết kế; do đó, việc bố trí thép cần phải tuân theo sơ đồ tính đã được xác định.

Cầu thang là cấu kiện đổ bê tông sau, do đó liên kết giữa cầu thang với dầm được sinh viên chọn là liên kết khớp

Sơ đồ tính 2 vế thang

- Sàn sử dụng bêtông số hiệu B25, Cường độ chịu nén Rb = 14.5 MPa

- Thép AII, Cường độ chịu kéo Rs = 280 Mpa

- Thép AI, Cường độ chịu kéo Rs = 225 Mpa

3.3.2 Tính toán cho vế thang:

Bảng 3.6- Tải trọng trên sơ đồ tính:

Tải trọng phân bố đều trên bản chiếu nghỉ q1 tt

Tải trọng phân bố đều trên bậc q2 tt (kN/m 2 ) b (m)

Tải trọng phân bố theo chiều dài bản chiếu nghỉ q1

Tải trọng phân bố đều theo chiều dài trên bậc q2 (kN/m)

 Tính cốt thép tại nhịp:

Thép AII : Rs = 280 MPa Tra bảng có:  R = 0.595;  R = 0.418

- Giả thuyết a = 2cm; ho = h - a = 13 - 2= 11.0 (cm)

 Tính cốt thép tại gối:

Bố trí thép theo cấu tạo 8a200

3.3.3 Tính toán cho dầm chiếu nghỉ:

Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ bao gồm tải trọng bản thân dầm, tải trọng từ tường xây đặt trên dầm, và tải trọng từ bản chiếu nghỉ truyền lên dầm.

Kích thước dầm chiếu nghỉ: bxh = 200x400 (mm)

 Tải trọng bản thân dầm: d d d s b g b (h  )n

Bảng 3.7- Tải trọng bản thân dầm chiếu nghỉ

TẢI TRỌNG BẢN THÂN DẦM bd (m) hd (m) hs (m)  b (kN/m 3 ) n gd tc (kN/m) gd tt

 Tải trọng do tường truyền vào: t t t t g b h n

Bảng 3.8- Tải trọng tường truyền vào dầm chiếu nghỉ

TẢI TRỌNG TƯỜNG TRUYỀN VÀO DẦM

Page | 25 bt (m) ht (m)  t (kN/m 3 ) n gt tc (kN/m) gt tt

 Tải trọng bản thang truyền vào:

Là phản lực tại gối tựa C do bản chiếu nghỉ có bề rộng b = 1m truyền vào Tổng tải trọng tác dụng lên dầm là: d t C qg g R Với : C 1 1 q L 2 2 A

Bảng 3.9- Tổng tải trọng trên dầm chiếu nghỉ: gd tt (kN/m) gt tt

(kN/m) RC tt (kN/m) q tt (kN/m) 1.49 4.55 24.78 30.81

Cách tính sơ đồ phụ thuộc vào quan niệm cá nhân Để đảm bảo an toàn, chúng ta sẽ xem xét dầm đơn giản với liên kết khớp ở hai đầu Sau khi xác định được nội lực tại nhịp, ta phân bổ 0.3Mnhịp để tính toán thép cho gối.

Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ

3.3.3.3 Tính thép cho dầm chiếu nghỉ:

Chọn theo cấu tạo 214; As = 3.08 cm 2

Chọn cốt đai 6 ; n = 2 ; s = 20 cm; Rsw = 225 MPa

- Khả năng chịu lực cắt của cốt đai :

- Ta thấy Q bsw > Qmax Cốt đai chọn như trên là thỏa mãn

THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 4, TRỤC C

Thông số đầu vào thiết kế khung

4.1.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm:

Kích thước dầm chính, dầm phụ đã chọn ở chương 2

4.1.2 Chọn sơ bộ kích thước vách:

Vách cứng đóng vai trò quan trọng là kết cấu chịu lực ngang trong các tòa nhà cao tầng Để đảm bảo tính ổn định ngang, bề dày của bụng vách cứng cần phải được duy trì ở mức tối thiểu.

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

Vậy Bw = min(ht/20;150mm) = min(3500/20;150mm)

4.1.3 Chọn sơ bộ tiết diện cột:

Chia hệ cột ngôi nhà thành 2 loại: cột biên, cột giữa

Để tính diện truyền tải S cho từng loại cột ở mỗi tầng, có thể chọn cột điển hình với diện truyền tải lớn nhất trong số các cột có diện truyền tải gần giống nhau.

Trong đó: L1, L2 là bề rộng hai nhịp cạnh cột theo phương ngang nhà

B1, B2 là bề rộng hai nhịp cạnh cột theo phương dọc nhà

Tải trọng tính toán bao gồm cả tĩnh tải và hoạt tải q (kN/m 2 ), lực dọc tính toán tác dụng lên cột ở mỗi tầng bất kỳ sẽ là:

Trong đó: n là số tầng trên tiết diện cột đang xét

Thực tế cột còn chịu thêm mô ment do gió nên cần phải tăng lực dọc tính toán, chọn sơ bộ cột theo công thức:

N: lực nén tác dụng lên cột quy đổi theo diện truyền tải

Rb: Cường độ chịu nén của bê tông

Page | 28 n: Chọn theo kinh nghiệm, với cột biên chọn n = 1.3, cột giữa chọn n = 1.2

Từ kích thước Ac, chúng ta có thể xác định chiều cao cột bằng cách chọn trước bề rộng b và suy ra chiều cao h Do đây là lựa chọn sơ bộ, nên không cần xem xét đến trọng lượng bản thân của dầm và cột liên quan.

Cứ 3 tầng thay đổi tiết diện cột 1 lần

Bảng 4.1- Bảng chọn kích thước cột sơ bộ

STT Trục Tầng Diện truyền tải

(KN/cm²) Rb(KN/m²) Diện tích(mm²)

Quan điểm tính toán

Công trình này thuộc hệ khung chịu lực, được tính toán gần như thực tế Sinh viên thực hiện mô hình tính toán theo hệ khung không gian, với liên kết giữa dầm và cột là các nút cứng Công trình được ngàm tại vị trí đáy tầng hầm, và giá trị nội lực tại mặt ngàm được sử dụng để thiết kế móng lõi thang và móng cột.

Tải trọng tác dụng

Trong thiết kế nhà cao tầng, việc tính toán tải trọng tĩnh và hoạt tải là rất quan trọng, như đã được trình bày trong chương 2 Hai loại tải chính cần được xem xét là tải gió theo tiêu chuẩn TCVN 273-1995, kết hợp với chỉ dẫn 229-1999 về tính toán gió động, và tải động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012.

Công trình cao 57.8m so với mặt đất tự nhiên, vượt quá 40m, do đó cần phải tính toán cả gió tĩnh và gió động phát sinh từ dao động riêng của công trình, theo quy định tại điều 6.2 TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động.

Tải trọng gió gồm 2 thành phần: Gió tĩnh và gió động

Quan niệm sàn tuyệt đối cứng sinh viên gán tải trọng gió vào tâm khối lượng sàn

Gió tĩnh được xác định theo công thức:

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 Wo = 0.83 kN/m², theo bảng E1-TCVN 2737-1995 và điều 6.4.1 của tiêu chuẩn này Hệ số k được xác định dựa trên sự thay đổi áp lực gió theo bảng 5 TCVN 2737-1995, trong khi hệ số khí động c được tính là c = 0.8 + 0.6 = 1.4 theo bảng 6 TCVN 2737-1995 Hệ số vượt tải n được quy định là n = 1.2 theo điều 6.3 TCVN 2737-1995.

B: Bề rộng đón gió của khung đang xét (B = 19.4m theo phương X và BQ.35m theo phương Y) h: Diện truyền tải (tương ứng với chiều cao đoán gió mỗi tầng)

Bảng 4.2- Kết quả tính gió tĩnh theo phương X

STT Tầng H (m) Zj (m) kj Hj

Bảng 4.3- Kết quả tính gió tĩnh theo phương Y

STT Tầng H (m) Zj (m) kj Hj

Công trình cao 57.8m (tính từ mực nước biển) vượt quá 40m, do đó cần xem xét thành phần động của tải trọng gió Để xác định thành phần động này, việc tính toán tần số dao động riêng của công trình là cần thiết.

- Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học

- Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng

- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có thể coi như không đổi

- Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn

Giá trị khối lượng tập trung được xác định bằng tổng trọng lượng của kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn và hoạt tải, tất cả đều được phân bố đều trên bề mặt sàn theo tiêu chuẩn TCVN 2737.

1995 và TCXD 229 : 1999 cho phép sử dụng hệ số chiết giảm đối với hoạt tải, tra bảng

1 (TCXD 229 : 1999), lấy hệ số chiết giảm là 0.5

Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình

Tính toán tần số dao động riêng của công trình nhiều tầng là một quá trình phức tạp, vì vậy cần sử dụng phần mềm hỗ trợ Trong đồ án này, phần mềm ETABS được áp dụng để thực hiện việc tính toán các tần số dao động riêng của công trình.

Mô hình phân tích kết cấu

Việc mô hình trong chương trình ETABS được thực hiện như sau:

- Cột và dầm được mô hình bằng phần tử Line

- Vách và sàn được mô hình bằng phần tử Area

- Trọng lượng bản thân của kết cấu do ETABS tự tính toán

- Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn được phân bố đều trên sàn

- Trọng lượng bản thân tường được gán trên dầm và dầm None

- Hoạt tải được gán phân bố đều trên sàn

Theo TCXD 229:1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió chỉ cần dựa vào dạng dao động đầu tiên Tần số dao động riêng cơ bản thứ s phải thỏa mãn bất đẳng thức: sL s 1 f < f < f +.

Theo bảng 2 TCXD 229: 1999, đối với kết cấu bê tông cốt thép, khi lấy δ = 0.3, giá trị fL được xác định là 1.3 Hz Cột và vách được kết nối chặt chẽ với móng.

Gió động của công trình được phân tích theo hai phương X và Y, trong đó chỉ xem xét phương có chuyển vị lớn hơn Để tính toán thành phần động của gió, cần thực hiện các bước cụ thể.

+ Bước 1: Xác định tần số dao động riêng

+ Sử dụng phần mềm ETABS khảo sát với 12 Mode dao động của công trình

Bảng 4.4- Kết quả mode dao động

Mode Period Tần số fL (1/s) Dao động Ghi chú

+ Nhận xét: Tần số dao động riêng: f3 < fL = 1.3Hz < f4 Vì vậy, theo điều 4.3 TCXD

Để tính toán thành phần động của gió vào năm 1999, cần xem xét cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình, tương ứng với ba dạng dao động đầu tiên Tuy nhiên, do dạng dao động thứ ba là xoắn, chúng ta sẽ không đưa nó vào trong các phép tính.

Bước 2 là xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió lên các phần tính toán của công trình Giá trị này, ký hiệu là Wj, được tính toán tại độ cao zj so với mốc mặt đất theo một công thức cụ thể.

+ W0: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình xây dựng tại TP Hồ Chí Minh thuộc vùng II-A: Wo = 83 daN/m 2 = 0.83 kN/m 2

+ c: Hệ số khí động Phía đón gió c = + 0.8, phía hút gió c = - 0.6

+ kzj: Hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao (tra bảng 5 - TCVN 2737 :

+ Kết quả tính toán như mục 5.4.4.1

+ Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình

+ Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j, ứng với dạng dao động thứ i được xác địng theo công thức

+ WP(ij): lực, đơn vị tính toán kN

+ Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, T

+ i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên Đồ thị xác định hệ số động lực 

+ i: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần

+ Xác định Mj: Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)

+ Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động: o i i

+ Hệ số tin cậy tải trọng gió lấy  = 1.2

+ fi: Tần số dao động riêng thứ i

+ W0: Giá trị áp lực gió Lấy bằng 0.83 kN/m 2 = 830 N/m 2

+ Công trình bằng BTCT với  = 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị (TCXD

+ Hệ số i được xác định theo công thức: n ji Fj j 1 i n

+ yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i

WFj là giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau Giá trị này chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và được xác định theo công thức cụ thể.

+ Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m 2 )

+ Sj: diện tích đón gió phần công trình thứ j (m 2 )

+ : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió phản ánh các dạng dao động khác nhau của công trình và không có thứ nguyên Khi tính toán với dạng dao động thứ nhất, hệ số này được lấy bằng 1; trong khi đối với các dạng dao động còn lại, hệ số sẽ được xác định là 1.

Giá trị 1 được xác định theo bảng 10, TCVN 2737:1995, phụ thuộc vào hai tham số ρ và χ Để lấy được hai thông số này, cần tham khảo bảng 11, TCVN 2737:1995, trong đó a và b được xác định theo hình ảnh minh họa, với mặt màu đen là mặt đón gió.

Hệ tọa độ xác định hệ số tương quan 

Bảng 4.5- Các tham số ρ và χ

Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ρ χ

Bảng 4.6- Hệ số tương quan không gian 1 ρ (m) Hệ số 1 khi χ bằng (m)

+ Để sử dụng các hệ số tương quan không gian 1, ta cần kết hợp nội suy hai chiều

Bảng 4.7- Bảng các thông số cần xuất

Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú

- Giá trị áp lực gió Wo 83 kG/m 2 Bảng 4 (TCVN 2737:1995)

- Giá trị giới hạn của tần số fL 1.3 Hz Bảng 9 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số n1  56.6 m Bảng 11 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số n1X 1X 24 m Bảng 11 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số n1Y 1Y 40.5 m Bảng 11 (TCVN 2737:1995)

- Hệ số tương quan không gian 1X 0.747 Bảng 10 (TCVN 2737:1995)

- Hệ số tương quan không gian 1Y 0.652 Bảng 10 (TCVN 2737:1995)

Bảng 4.8- Thành phần động của tải gió theo phương X và phương Y

STT Tầng M j (kN) W pjiX (kN) W pjiY (kN)

4.3.2.3 Tổ hợp thành phần tĩnh và thành phần động của tải gió:

Thành phần tĩnh và động của tải trọng gió được tổ hợp theo TCVN 229:1999 như sau:

Tải trọng gió được phân phối vào công trình như sau:

+ Thành phần tĩnh của tải trọng gió được quy thành tải trọng tập trung tác dụng vào tâm cứng của từng tầng

+ Thành phần động của tải trọng gió được quy thành tải trọng tập trung tác dụng vào tâm khối lượng của từng tầng

Động đất là yếu tố thiết yếu trong thiết kế công trình cao tầng, yêu cầu tính toán tải trọng động đất cho mọi công trình nằm trong vùng có nguy cơ động đất.

+ Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386 : 2012 (Thiết kế công trình chịu động đất)

+ Theo TCVN 9386 : 2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động

Tổ hợp tải trọng

Tổ hợp tính toán bao gồm tổ hợp chính và tổ hợp phụ Tổ hợp chính gồm tĩnh tải và một tải trọng tạm thời (lấy toàn bộ), trong khi tổ hợp phụ bao gồm tĩnh tải và hai hoặc ba tải trọng tạm thời (lấy 90%) Tổ hợp này được gọi là BAO.

Bảng 4.12- Tổ hợp tải trọng

Combination type Case name Scale factor

1 WDX SRSS WDX1;WDX2;WDX3 1; 1; 1

3 WDY SRSS WDY1;WDY2;WDY3 1; 1; 1

10 Comb6 Add TT;HT;WX 1; 0.9; 0.9

11 Comb7 Add TT;HT;WX 1; 0.9; -0.9

12 Comb8 Add TT;HT;WY 1; 0.9; 0.9

13 Comb9 Add TT;HT;WY 1; 0.9; -0.9

14 Comb10 Add TT;HT;WX;WY 1; 0.9; 0.63; 0.63

15 Comb11 Add TT;HT;WX;WY 1; 0.9; 0.63; -0.63

16 Comb12 Add TT;HT;WX;WY 1; 0.9; -0.63; 0.63

17 Comb13 Add TT;HT;WX;WY 1; 0.9; -0.63; -0.63

20 Comb16 Add TT;HT;QX 1; 0.3; 1

21 Comb17 Add TT;HT;QY 1; 0.3; 1

22 Combbao Enve Comb1;Comb2;.;Comb17 1; 1; ; 1

Tính thép cho hệ khung

4.5.1 Chọn khung trục thiết kế:

Hệ khung không gian có nhiều khung, và theo hướng dẫn của giáo viên, chúng ta chọn khung trục 4 và khung trục C để tính toán và bố trí thép Sau khi chạy chương trình ETABS, ta lấy giá trị nội lực để tiến hành tính toán thép.

Kí hiệu các dầm cột trong Etabs

Để tính toán cốt thép cho dầm, chỉ cần xác định thép ứng với trường hợp mômen nội lực lớn nhất Dựa vào kết quả giải nội lực trong ETABS, chọn trường hợp biểu đồ bao để xác định giá trị nội lực lớn nhất.

Tính toán với các thông số:

Thép AIII: Rs = 365 MPa; Rsc = 365 MPa

Bê tông B22.5: Rb = 13 MPa ; Rbt = 0.97 MPa ho = hd – a αm = 2 n o

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b min max R

4.5.2.2 Tính toán cốt thép cột:

Tính thép từ 17 tổ hợp (trừ Combbao), chọn thép lớn nhất từ các tổ hợp đó để bố trí

Cốt thép được tính toán và bố trí theo nguyên tắc đối xứng, với việc bố trí cốt thép trong cột theo chu vi Đối với cấu trúc khung không gian, cốt thép sẽ được sắp xếp theo phương tương ứng với phương tính toán 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 Cx, Cy điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là: 0.5 ≤ Cx/Cy ≤ 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

  λ = max(λx, λy) Với Lox = Loy: chiều dài tính toán của cột:

- Moment gia tăng Mx1, My1

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

Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện x 1 y 1 x y

M1 = Mx1 ; M2 = My1 ea = eax+0.2eay h = Cy; b = Cx

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

Tiến hành tính toán theo trường hợp cốt thép đặt đối xứng:

+ 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::

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc:

Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé khi 0

Diện tích toàn bộ cốt thép:

  h  và x1 ≤ ξRho tính theo trường họp nén lệch tâm lớn

- Kiểm tra lại : min A s max 0 t 100

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

Để đảm bảo tính toán chính xác, cần kiểm tra điều kiện Q  0.6.Rbt.b.ho 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: qđ = R nf ad d u Để xác định, cần chọn đường kính cốt đai và diện tích tiết diện của cốt đai là fđ, với số nhánh cốt đai có thể là 1, 2, và các giá trị lớn hơn.

- Khoảng cách tính toán của các cốt đai là:

- Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai là:

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

- Chọn cốt đai trong cột thỏa:   8;   max/4

- Bố trí cốt đai cho cột thỏa: Sđai  Stt

- Trong các khoảng còn lại: Sctạo  b cạnh ngắn của cột

Tính thép gia cường tại vị trí dầm phụ giao với dầm chính:

- Diện tích cốt treo: Ftreo = 1 sw

Trong đó: Rsw: cường độ tính toán về kéo của cốt thép đai

P1: lực tập trung truyền từ dầm phụ cho dầm chính

- Số cốt treo cần thiết: m . tr d

Page | 48 n: số nhánh đai chọn làm cốt treo fđ: diện tích 1 nhánh đai Khoảng cách đặt cốt treo: Str = bdp + 2.(hdc – hdp)

4.5.2.3 Tính toán cốt thép cho vách:

Vách là cấu trúc 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 xác định 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, Qy

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

Nội lực trong vách cứng được xác định qua phương pháp thiết kế cốt thép ở hai đầu vách, nhằm chịu toàn bộ momen Lực dọc trục được giả định phân bố đều trên toàn bộ chiều dài của 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

Phân chia vùng cho vách cứng

Bước đầu tiên là giả định chiều dài B của vùng biên chịu moment Chúng ta cần xem xét vách chịu lực dọc trục N và momen uốn trong mặt phẳng My, 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

F: Diện tích mặt cắt vách

Fb: Diện tích vùng biên

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

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

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

Fb, Fa: diện tích tiết diện BT vùng biên và của cốt thép dọc

: 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:

Với: lo: chiều dài tính toán của cột imin: 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:

Khi N < 0, trong vùng biên chịu kéo, ứng lực kéo do cốt thép chịu được tính toán dựa trên diện tích cốt thép chịu kéo theo công thức: éo k a a.

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, 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

+ Cốt thép ngang: hàm lượng 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 tường còn lại để đảm bảo các cấu kiện chịu nén được đặt 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 đúng cấu tạo.

- Bước 6: Tính cốt thép ngang

Tại mỗi tiết diện của vách, cần gia cường thép đai ở hai đầu để chịu đựng ứng suất cục bộ, bao gồm ứng suất tiếp và ứng suất pháp Điều này là cần thiết vì ứng suất thường tập trung tại hai đầu vách, nơi lực được truyền lớn nhất trước khi lan tỏa ra các vùng khác.

Tính toán cốt đai cho vách tương tự như tính toán cốt đai cho dầm

Kiểm tra điều kiện hạn chế:

+ Bêtông không bị phá hoại do ứng suất nén chính: Qmax < Qo = ko.Rn.b.ho (1)

+ Khả năng chịu cắt của bêtông: Qmax < Q1 = k1.Rk.b.ho (2) (với k1 = 0,8)

Nếu thoả cả hai điều kiện (1) và (2) thì chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo Điều kiện chiều dài bước đai:

- Bước 7: Bố trí cốt thép cho vách cứng

Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau:

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo “TCVN 5574:2012” như sau:

+ Phải đặt hai lớp lưới thép Đường kính cốt thép chọn không nhỏ hơn 10 mm và không hơn 0.1b

Tính toán cụ thể

Trong khung có nhiều phần tử như dầm, cột và vách, nên chỉ cần chọn ra các phần tử dầm, cột và vách đại diện để tính toán Các phần tử còn lại có thể được tính toán tương tự bằng Excel.

4.6.1 Tính toán cốt thép cho phần tử dầm:

 Tính toán cốt thép dọc của dầm:

 Chọn dầm B17, tầng 6 của khung trục 6, tiết diện 300x500 tính đại diện

 cốt thép AIII (Rs = 365 Mpa)

 Bê tông B25 Rb= 14.5 Mpa; Rbt = 1.05 Mpa

 Tính thép gối lấy Monment từ biểu đồ bao để tính: Mmin = -248.96 (kN.m)

Giả thiết chọn a = 50mm, ho = h – a = 500 – 50 = 450m

 Tính thép nhịp: Mmax = 157.64 kN.m

Giả thiết chọn a = 50mm, ho = h – a = 500 – 50 = 450mm

 Tính toán cốt đai dầm

Cốt đai dầm cần được tính toán và kiểm tra cho từng cấu kiện tại mỗi tiết diện tương ứng với lực cắt Q (kN), kết hợp với điều kiện cấu tạo để lựa chọn cốt đai hợp lý Sinh viên thực hiện tính toán cho dầm B17 với tiết diện 300x500 mm, có lực cắt lớn nhất Q = -156 kN.

Kiểm tra các điều kiện tính cốt đai:

Chọn cốt đai 8, số nhánh cốt đai n = 2, asw = 50.2 (mm 2 )

Chọn s 0 mm; q sw R na sw sw 175 2 50.2 175.7(N / m) s 100

Vậy dầm không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính gây ra

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

Vậy cốt đai chọn ỉ8a100 bố trớ cho dầm B17 khung trục 6 đảm bảo khả năng chịu cắt

Tớnh toỏn tương tự ta chọn được cốt đai bố trớ ỉ8a100 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

 Tính cốt thép treo tại vị trí dầm phụ giao với dầm chính:

 Tải trọng dầm phụ truyền vào dầm chính:

+ Tĩnh tải từ sàn truyền vào:

+ Trọng lượng bản thân dầm phụ:

+ Hoạt tải tính toán từ bản sàn truyền vào dầm phụ:

+ Hoạt tải từ dầm phụ truyền lên dầm chính: dp 2

 Vị trí dầm phụ giao với dầm chính có tiết diện 300x500:

Thiết kế cốt treo dạng vai bò:

Trong đó: h s h dc h dp  a 500400 50 50mm

 Vị trí dầm phụ giao với dầm chính có tiết diện 300x600:

Thiết kế cốt treo dạng đai: s

 Bố trí mỗi bên dầm phụ 3 cốt đai 8a50

4.6.2 Tính toán cốt thép cho phần tử cột:

Chọn đại diện 1 cột để tính toán

Cột C15, tầng 3, COMB9, khung trục 4A.(Tính theo trường hợp lệch tâm rất bé)

+Nội lực của cột: N = -5446.79 kN

+ Cx = 450 mm ; Cy = 600cm ; ξR = 0.56; lox = loy = 0.7×3.5 = 2.45m

C Cy => tính toán theo phương Y h = Cy = 600mm ; b = Cx = 450mm; giả thiết a = 50 mm; ho = 550mm; Z = 550-50 = 500mm

M1 = My1 = -201.169 kN.m ; M2 = Mx1 = -62.97 kN.m Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ea = eax + 0.2×eay

Kết cấu siêu tĩnh: e0 = max(e1;ea) = max(43;23) = 43 mm

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

- Ảnh hưởng độ lệch tâm γe:

 e            Diện tích toàn bộ cốt thép:

=> Chọn 2022 (75.99 cm 2 ) ; Hàm lượng cốt thép: s 0

- Chọn cốt đai trong cột thỏa:   8;   max/4 = 25/4 = 6.25  chọn 8

- Bố trí cốt đai cho cột thỏa: Sđai  Stt

- Trong các khoảng còn lại: Sctạo  b cạnh ngắn của cột

 Chọn 8a100 ở 2 mép trên và dưới của cột và 8a200 ở đoạn giữa cột

4.6.3 Tính toán cốt thép cho phần tử vách:

Vách có kích thước bề rộng: tw = 0.3 m; chiều dài L = 3 m chạy từ tầng hầm đến tầng thượng Diện tích tiết diện vách: F = 0.3 3= 0.9 m 2

Kết quả nội lực vách được xuất từ ETABS với vách được gán các dạng phần tử PIER

Story Pier Load Loc P(kN) V2(kN) V3(kN) T(kNm) M2(kNm) M3(kNm) Story 2 P11 CB16 Bottom -7377.46 -283.41 14.8 -42.4 -11.755 1551.443

- Giả thiết chiều dài vùng biên Bleft = Bright = tp = 0.3 m

Diện tích vùng biên Fbiên = 0.3x0.3 = 0.09m 2 Độ mảnh: 0 min l 0.7 h 0.7 3.5

- Xác định lực kéo , nén trong vùng biên: l

- Tính toán cốt thép cho vùng biên như cột chịu kéo – nén đúng tâm:

+ Diện tích cốt thép chịu nén là:

Kiểm tra khả năng chịu lực của vùng giữa:

+ Lực nén do lực dọc N tác dụng lên vùng giữa là: nén giua giua

Cần tính thép cho vùng giữa như cấu kiện chịu nén đúng tâm

Cốt thép vùng giữa đặt cấu tạo 2416a200( As = 4826.4mm 2 )

4.6.3.2 Kiểm tra vách bằng phần mềm Etabs:

Sau khi tính toán toán cốt thép cho vách , tiến hành kiểm tra lại bằng phần mềm Etabs:

Kết quả kiểm tra vách P11

Kết quả kiểm tra vách P12 Chú ý D/C < 1 là đạt yêu cầu

 Căn cứ vào kết quả kiểm tra bằng Etabs nhận thấy thép đã chọn đã thỏa mãn yêu cầu

Kết quả tính phần khung

Bảng 4.14- Bảng tính dầm chính tầng 6

Story Beam M 3 b h a As μ% Select Rebar Aschon kN.m cm cm cm cm² CL GC cm²

Bảng 4.15- Bảng tính dầm phụ tầng 6

Story Beam M 3 b h a As μ% Select Rebar Aschon kN.m cm cm cm cm² CL GC cm²

Bảng 4.16- Bảng tính cột khung trục 4, khung trục C

Story Column Load P M y M x L Cx Cy a As μ% Select Rebar Aschon kN kN.m kN.m cm cm cm cm cm² CL GC cm²

The data presents a series of stories categorized by different combinations and metrics STORY16 C2 COMB12 shows values of -317.14, 247.35, and a performance metric of 68.22 STORY15 C2 COMB8 has values of -653.64, -170.45, and a performance metric of 40.64 Similarly, STORY14 C2 COMB8 records -971.87 and -180.13 with a performance metric of 34.44 The trend continues with STORY13 C2 COMB8 at -1289.67 and -176.89, yielding a performance metric of 26.32 STORY12 C2 COMB8 reports -1607.74 and -177.27 with a performance metric of 21.82 In contrast, STORY11 C2 COMB1 shows -2053.75 and -175.46, achieving a higher performance metric of 66.76 The subsequent stories, from STORY10 C2 COMB8 to STORY1 C2 COMB9, illustrate a consistent pattern of decreasing values and varying performance metrics, with STORY1 C2 COMB9 at -1917.48 and a performance metric of -75.17 In the C4 category, STORY16 C4 COMB17 MIN reports -309.16 with a performance metric of 67.21, while STORY15 C4 COMB8 shows -658.37 and a performance metric of 39.53 The data continues to reflect a range of values and performance metrics across different combinations, highlighting the variability in outcomes.

The data showcases various stories and their corresponding metrics, including combinations and performance indicators For instance, STORY9 C4 COMB8 reports a value of -2588.59 with a performance of 16.82 and a ratio of 0.61 Similarly, STORY8 C4 COMB8 has values of -2917.26, 13.44, and 0.49 In contrast, STORY6 C4 COMB6 displays a significant decrease at -3853.18 with a performance of 17.65 and a ratio of 0.65 The trends continue with STORY3 C4 COMB6 showing -5023.63, 42.42, and 1.45 Transitioning to C6 combinations, STORY1 C6 COMB1 records -9787.29, 99.44, and 2.21, indicating a noteworthy performance Lastly, STORY15 C8 COMB8 presents values of -1029.45, 21.08, and 0.70, contributing to the overall analysis of performance metrics across different combinations and stories.

The dataset presents various stories, each identified by a unique code and categorized under different combinations The stories range from STORY1 to STORY17, with notable measurements including coordinates, values, and other parameters For instance, STORY1 features a significant value of -9510.56 with coordinates at 111.82 and 16.47, while STORY14 in the C8 category shows a value of -1527.58 The C10 category includes a range of stories, with STORY11 reporting a value of -1933.48 and coordinates of -140.46 and 204.28 Each story maintains consistent parameters, such as a fixed number of 5 and varying values for other metrics, indicating a structured approach to data collection This structured dataset can be beneficial for analysis, allowing for comparisons across different stories and combinations.

The dataset includes various stories categorized by combinations and their respective values For instance, STORY3 C10 COMB1 shows values of -5426.19, while STORY2 C10 COMB12 indicates -5951.75 STORY1 C10 COMB12 has a value of -6431.69, and HAM C10 COMB12 is at -6771.15 In the C11 category, STORY17 COMB8 has a value of 95.41, contrasting with STORY16 COMB8 at -236.15 The data continues with STORY15 to STORY10 in C11, showcasing a range of values, including -2583.28 for STORY9 COMB8 The C13 category presents STORY16 COMB16 MAX with values such as -301.56 and STORY15 COMB16 MAX at -595.59 This structured data provides insights into the performance of different combinations across stories, essential for analysis and decision-making.

The data analysis reveals a series of stories identified as STORY1 to STORY16, each categorized under different combinations (COMB1, COMB6, COMB8, COMB9, COMB10, COMB16) and conditions (C13, C15) The metrics include varying values for parameters such as performance indicators and statistical measures, with notable trends in negative values across several stories The most significant decline is observed in STORY8 C13 COMB10 at -3087.36, while STORY16 C15 COMB6 shows a lesser decline at -362.96 This analysis suggests a consistent pattern of decreasing performance metrics, particularly in the C13 category, while C15 stories exhibit a slightly better performance The data emphasizes the importance of monitoring these trends for future assessments and optimizations.

=As right μ left = μ right B mid As mid μ mid Thép biên Thép giữa kN kN.m kN.m m cm cm cm cm² % cm cm² % ỉ

The dataset presents a series of stories (STORY1 to STORY17) with various performance metrics, including values for P11 and COMB16 Notably, STORY17 shows a positive value of 180.23, while STORY16 and STORY15 report negative values of -896.54 and -647.58, respectively The trend continues with STORY12 and STORY11, which also exhibit significant negative figures of -2872.89 and -3341.35 As we progress through the stories, the values decrease, reaching a low of -7377.46 in STORY2 In contrast, HAM P11 COMB16 presents a less severe negative value of -7281.66, indicating a different performance trend within the dataset Each entry maintains consistent parameters, such as 300 for a specific variable, suggesting a structured approach to the data collection.

=As right μ left = μ right B mid As mid μ mid Thép biên Thép giữa kN kN.m kN.m m cm cm cm cm² % cm cm² % ỉ

The dataset presents a series of measurements across various stories, with notable variations in values such as STORY17 at -24.79, STORY16 at -537.32, and STORY1 at -7853.1 Each entry includes parameters like P12, COMB15 or COMB17, and a consistent measurement of 300 for certain metrics The values indicate a trend of decreasing figures, particularly in the negative range, with STORY12 reaching -2045.89 and STORY5 at -5852.41 Additionally, the dataset highlights specific attributes such as the 3.5 measurement for several stories and varying performance indicators, including negative and positive fluctuations in other metrics Overall, the data reflects a detailed overview of performance trends across multiple entries, emphasizing the significance of monitoring these values for analysis.

THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

Tiêu đề	Thiết Kế Chung Cư Thạnh Mỹ Lợi
Tác giả	Lê Nguyên Hiền
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Văn Khoa
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	6,22 MB