TỔNG QUAN
Tên dư án
Hình 1.1 – Mô hình tòa nhà
Quy mô công trình
Công trình cao 67,4 m, bao gồm 13 tầng điển hình, 1 tầng hầm, 3 tầng thương mại và 1 tầng mái, được chia thành 2 khu vực chính: trung tâm thương mại và khu căn hộ cho thuê.
Diện tích sàn tầng điển hình:
Tên công trình: CHUNG CƯ AVIEW 2
QUI MÔ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
CHỈ TIÊU QUY HOẠCH - KIẾN TRÚC ĐƠN
VỊ THÔNG SỐ DIỆN TÍCH
Tổng diện tích khu đất m² 4,295.80
Tổng diện tích khu đất phù hợp QH m² 3,715.20
+ Diện tích đất ở chung cư cao tầng m² 1,598.70
+ Diện tích đất giao thông-sân bãi m² 1,519.50
+ Diện tích đất cây xanh vườn hoa m² 597
Diện tích đất xây dựng m² 1,598.70
Tổng diện tích sàn xây dựng (không kể hầm + mái) m² 25,157.62
Tổng diện tích sàn xây dựng (kể cả hầm + mái) m² 30,305.05
Hệ số sử dụng đất lần 6.77
Tổng chiều cao công trình theo QC03:2012/BXD m 67.4
Giải pháp kết cấu chính Sử dụng hệ khung BTC
Địa điểm xây dựng
Chung cư Aview 2 được xây dựng trên khu đất rộng 3,715.2 m² tại Khu công viên, TT công cộng và Dân cư 13C, xã Phong Phú, huyện Bình Chánh, TP.Hồ Chí Minh.
+ Phía Đông: giáp đường số 19, lộ giới 14m
+ Phía Bắc: giáp đường số 10A, lộ giới 10m
+ Phía Tây: giáp giao lộ đường Nguyễn Văn Linh và đường 60m
+ Phía Nam: giáp đại lộ Nguyễn Văn Linh, lộ giới 120m
CƠ SỞ VÀ VẬT LIỆU THIẾT KẾ
Cơ sở thiết kế
Bảng 2.1 – Diện tích và chiều cao của các tầng
Bộ phận chức năng Diện tích Chiều cao
Phòng sinh hoạt cộng đồng 41.28
Phòng sinh hoạt cộng đồng 140.42
Diện tích thương mại ( shop house ) 536.03
Diện tích các căn hộ 639.92
Diện tích các căn hộ 581.78
Diện tích các căn hộ 581.78
Diện tích các căn hộ 1,099.84
Diện tích các căn hộ 1,138.47
Diện tích các căn hộ 1140.94
Diện tích các căn hộ 1,099.41
Diện tích các căn hộ 1,140.57
Diện tích các căn hộ 581.52
Diện tích các căn hộ 1,151.55
Tổng diện tích sàn (không kể tầng hầm+Mái) 25,157.62
Tổng diện tích sàn công trình 30,305.05 Độ cao toàn công trình (từ nền sân – mái) 67.4
Các quy phạm tiêu chuẩn dùng để thiết kế
TCVN 2737:1995 Tải trọng về tác động
TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió;
TCVN 375:2006 Thiết kế công trình chịu động đất;
TCVN 5574:2012 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép;
TCVN 323:2004 Nhà ở cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế;
TCVN 5575:2012 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép;
TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình;
TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế;
Phần mềm ứng dụng
Mô hình hệ kết cấu công trình: ETABS, SAFE,Sap 2000
Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: Sử dụng phần mềm EXCEL kết hợp với lập trình VBA.
Bê tông
Cấp độ bền chịu nén : B30
Cốt thép
Cốt thép SD390: Dùng cho khung BTCT và móng, có đường kính d >= 10mm
Cốt thép SD290: Dùng cho khung BTCT và móng, có đường kính d =< 10mm
Lớp bê tông bảo vệ
Bảng 2.2 - Lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép trong đất
Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ
Sàn Bê tông cốt thép (tiếp xúc với đất hoặc thời tiết bên ngoài) 20
Mặt trong của bể xử lý nước thải 25
Kết cấu tiếp xúc với đất và được đổ trực tiếp trên đất đầm chặc 35
Kết cấu tiếp xúc với đất và được đổ trên bê tông lót 35
Bảng 2.3 - Lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép không tiếp xúc với đất
Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ
Sàn BTCT (không tiếp xúc trực tiếp với đất, môi trường) 15
Tĩnh tải tác động lên công trình
Bảng 2.4 - Dung trọng vật liệu (DL)
Trong lượng riêng của Bê Tông 25 KN/m 3
Trong lượng riêng của Thép 78.5 KN/m 3
Trong lượng riêng của Nước 10 KN/m 3
Trong lượng riêng của Gạch Ceramic 20 KN/m 3
Trong lượng riêng của Vữa lát nền 18 KN/m 3
Trong lượng riêng của Đất 20 KN/m 3
Trong lượng riêng của Gỗ 25 KN/m 3
Hoạt tải
Tra theo TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động phụ thuộc công năng các phòng Giá trị hoạt tải theo TCVN 2727:1995
Bảng 2.5 - Hoạt tải (LL) tác dụng lên công trình
Công năng Hoạt tải tiêu chuẩn(kN/m2) Hệ số vượt tải Phần dài hạn Phần ngắn hạn Toàn phần
Sảnh, hàng lang, cầu thang 1 2 3 1.2
Phòng bếp, vệ sinh, phòng giặt 0.3 1.2 1.5 1.3
Văn phòng, phòng thí nghiệm 1 1 2 1.2
Mái bằng có sử dụng 0.5 0 0.5 1.3
Tải trọng gió
Tải trọng gió được chia thành hai phần chính: thành phần tĩnh và thành phần động Để tính toán giá trị của thành phần tĩnh, bạn có thể tham khảo phương pháp được quy định trong mục 6 của TCVN 2737-1995.
Theo mục 1.2 TCXD 229-1999 [4] công trình có chiều cao trên 40m phải kể đến thành phần động của tải trọng gió
Tính toán theo công thức :
Tải trọng gió tiêu chuẩn cho vùng IIA được xác định là 83 KG/m² với hệ số tin cậy c và hệ số khí động cho phần đón gió Hệ số k phản ánh ảnh hưởng của độ cao lên tải trọng gió, trong đó chiều cao diện tích đón gió h là 3.40 m Địa hình đón gió được phân loại là loại B.
Kết quả tính toán cho ở bảng sau :
(m) KG/m 2 Đón gió Khuất gió (m) Đón Khuất
Thành phần động của gió được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 229-1999 Quy trình xác định thành phần gió động bao gồm các bước, trong đó bước đầu tiên là thiết lập sơ đồ tính toán động lực.
Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y
Tính toán thành phần động theo phương X và phương Y
Xác định tầng số dao động riêng
Bảng 2.6 - Bảng tầng số dao động riêng
Mode Period Frequency UX UY UZ RX RY RZ
Tra bảng 2 trang 7 TCVN 229-1999 ta được giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL = 1.3 (Hz)
Căn cứ vào kết quả ở trên, f1 < f2 < f3 < fL < f4, do đó : cần tính với 3 mode dao động đầu tiên
Vì công trình có H = 60.95 m < 85m và có tâm khối lượng, tâm cứng và tâm hình học (điểm đặt gió tĩnh) gần trùng nhau nên bỏ qua mode 3 là mode xoắn
Theo phương X chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 2 (dạng 1)
Theo phương Y chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 1 (dạng 1)
Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió (theo mục 4.5 TCVN 229:1999)
Giá trị tiêu chuẩn thành động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức :
Mj : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j
i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i
Hệ số i được tính bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó mỗi phần có tải trọng gió được coi là không đổi Biên độ dao động tỉ đối của phần công trình thứ j tương ứng với dạng dao động riêng thứ i được ký hiệu là yji Việc xác định hệ số i là cần thiết để phân tích chính xác độ ổn định của công trình.
Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i được xác định dựa vào đồ thị xác định
i hệ số động lực cho trong TCXD 229:1999, phụ thuộc vào thông số và độ giảm lôga
Do công trình bằng BTCT nên có = 0.3
Thông số xác định theo công thức: i 0 i
: Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2
W0 (N/m2): giá trị áp lực gió, đã xác định ở trên W0 = 83 kG/m2 = 0.83 kN/m2 fi : Tần số dao động riêng thứ I (Hz)
Hình 2.1 - Đồ thị xác định hệ số động lực i
Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bê tông cốt thép và gạch đá, bao gồm cả những công trình khung thép có kết cấu bao che với độ lệch = 0.3 Trong khi đó, Đường cong 2 dành cho các công trình tháp trụ thép, ống khói và các thiết bị dạng cột có bệ bằng bê tông với độ lệch = 0.15.
Hệ số i được xác định bằng công thức : ji Fj j 1 i n
Trong công thức, WFj đại diện cho giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau và chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió.
j: Hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao zj ứng với phần tử thứ j của công trình, tra
Sj : Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình
: Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số , , và dạng dao động, tra theo Bảng 4, Bảng 5 TCXD 299-1999
Sau khi xác định các thông số Mj, i, i, và yi, chúng ta có thể tính toán các giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do gió tác động lên phần tử j cho dạng dao động thứ i, ký hiệu là W(Pij).
Xác định giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió
Giá trị tính toán thành phần động của gió được xác định theo công thức :
- Hệ số tin cậy lấy bằng 1.2
- Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian, lấy bằng 1
Bảng 2.7 – Thông số tính toán thành phần gió động
Công trình Royal Tower Phương X Phương Y
Dạng địa hình B Tan So Mode Tan So Mode
Vùng áp lực gió II f1x 2 f1y 1
Tầng z ji M(Tấn) k W0(kN/m 2 ) S(m 2 ) ζ WF ji*WF ji 2xM WP(kN)
TANG KT 63.4 0.0066 1858.05 1.38 1.61 112.00 0.41 46.93101 0.31 0.08 87.37 TANG 16 60.0 0.0065 1940.09 1.37 1.59 134.00 0.41 55.88643 0.36 0.08 89.84 TANG 15 55.2 0.0063 1953.01 1.36 1.57 144.00 0.42 59.71078 0.38 0.08 87.66 TANG 14 51.8 0.0054 2325.57 1.34 1.56 162.00 0.42 66.76078 0.36 0.07 89.47 TANG 13 48.4 0.0051 2340.44 1.32 1.54 162.00 0.42 66.31925 0.34 0.06 85.04 TANG 12 45.0 0.0048 2340.44 1.30 1.51 162.00 0.43 65.84584 0.32 0.05 80.04 TANG 11 41.6 0.0044 2340.44 1.28 1.49 162.00 0.43 65.33529 0.29 0.05 73.37 TANG 10 38.2 0.004 2340.44 1.26 1.46 162.00 0.43 64.7809 0.26 0.04 66.70 TANG 9 34.8 0.0036 2340.44 1.24 1.44 162.00 0.44 64.17395 0.23 0.03 60.03 TANG 8 31.4 0.0031 2340.44 1.21 1.41 162.00 0.44 63.50273 0.20 0.02 51.69 TANG 7 28.0 0.0026 2340.44 1.18 1.37 162.00 0.45 62.75107 0.16 0.02 43.35 TANG 6 24.6 0.0022 2396.32 1.15 1.34 162.00 0.45 61.89562 0.14 0.01 37.56 TANG 5 21.2 0.0017 2396.32 1.11 1.29 162.00 0.46 60.90079 0.10 0.01 29.02 TANG 4 17.8 0.0013 3363.18 1.07 1.24 172.80 0.47 63.68884 0.08 0.01 31.15 TANG 3 14.4 0.0009 3370.60 1.02 1.18 172.80 0.48 62.09271 0.06 0.00 21.61 TANG 2 9.6 0.0006 3360.99 0.95 1.10 174.00 0.50 60.34448 0.04 0.00 14.37 TANG 1 4.8 0.0002 1613.88 0.84 0.98 154.00 0.53 50.26845 0.01 0.00 2.30
Tầng z ji M(Tấn) k W0(kN/m 2 ) S(m 2 ) ζ WF ji*WF ji 2xM WP(kN)
TANG KT 63.4 -0.0086 1858.05 1.38 1.61 92.4 0.41 39.3984 -0.34 0.14 78.85 TANG 16 60.0 -0.0081 1940.09 1.37 1.59 110.55 0.41 46.9164 -0.38 0.13 77.55 TANG 15 55.2 -0.0075 1953.01 1.36 1.57 118.8 0.42 50.127 -0.38 0.11 72.28 TANG 14 51.8 -0.0069 2325.57 1.34 1.56 129.6 0.42 54.3471 -0.37 0.11 79.18 TANG 13 48.4 -0.0063 2340.44 1.32 1.54 129.6 0.42 53.9876 -0.34 0.09 72.76 TANG 12 45.0 -0.0058 2340.44 1.3 1.51 129.6 0.43 53.6022 -0.31 0.08 66.98 TANG 11 41.6 -0.0052 2340.44 1.28 1.49 129.6 0.43 53.1866 -0.28 0.06 60.05 TANG 10 38.2 -0.0046 2340.44 1.26 1.46 129.6 0.43 52.7353 -0.24 0.05 53.13 TANG 9 34.8 -0.004 2340.44 1.24 1.44 129.6 0.44 52.2412 -0.21 0.04 46.2 TANG 8 31.4 -0.0034 2340.44 1.21 1.41 129.6 0.44 51.6948 -0.18 0.03 39.27 TANG 7 28.0 -0.0029 2340.44 1.18 1.37 129.6 0.45 51.0829 -0.15 0.02 33.49 TANG 6 24.6 -0.0023 2396.32 1.15 1.34 129.6 0.45 50.3865 -0.12 0.01 27.2 TANG 5 21.2 -0.0018 2396.32 1.11 1.29 129.6 0.46 49.5767 -0.09 0.01 21.28 TANG 4 17.8 -0.0014 3363.18 1.07 1.24 151.2 0.47 56.7069 -0.08 0.01 23.23
Tính toán tải trọng động đất
Theo TCVN 9386-2012 “thiết kế công trình chịu động đất” giới thiệu 3 phương pháp phân tích sau:
Phương pháp “phân tích lực ngang tương đương”
Phương pháp “phân tích phổ phản ứng dao động”
Phương pháp “phân tích theo lịch sử thời gian”
Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương
Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương là kỹ thuật mà trong đó lực quán tính do động đất tác động lên công trình theo phương ngang được thay thế bằng các tĩnh lực ngang tương đương.
Lực cắt đáy, hay còn gọi là lực cắt ở chân công trình, được phân phối trở lại trên chiều cao công trình tại các vị trí có khối lượng tập trung, thường là ở cao trình bản sàn Phương pháp phân tích này có thể áp dụng cho các công trình mà phản ứng của chúng không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các dạng dao động bậc cao hơn dao động cơ bản trong mỗi phương chính Ưu điểm của phương pháp là tính toán nhanh, đơn giản và cho kết quả với độ chính xác chấp nhận được Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp với các công trình có hình dạng không đều hoặc có sự phân bố khối lượng và độ cứng không đồng đều trong mặt bằng và chiều cao (xem mục 4.3.2.2, TCXD 9386-2012).
Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động
Để xác định phản ứng của hệ kết cấu trước động đất, trước tiên cần xác định các dạng dao động chính của hệ Tiếp theo, từ phổ phản ứng động đất, xác định các phổ gia tốc cực đại tương ứng với chu kỳ dao động chính Dựa trên các dữ liệu này, sử dụng kỹ thuật phân tích dạng dao động để tính toán phản ứng lớn nhất của hệ kết cấu thông qua phương pháp tổ hợp thống kê các phản ứng lớn nhất ở các dạng dao động chính Phương pháp phân tích phổ phản ứng có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà, theo quy định trong TCXD 9386-2012.
Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian
Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian là một kỹ thuật động lực học quan trọng, cho phép đánh giá chính xác trạng thái làm việc của các bộ phận kết cấu khi chịu tác động của động đất, áp dụng hiệu quả cho cả phân tích đàn hồi và không đàn hồi.
Việc sử dụng phương pháp lịch sử thời gian gặp nhiều khó khăn vì không có số liệu băng gia tốc đo tại địa điểm xây dựng
Công trình có hình dạng không đều đặn hoặc có sự phân bố khối lượng và độ cứng không đồng đều trong mặt bằng cũng như trong chiều cao
Do đó, trong đồ án này sinh viên chọn phương pháp phân tích phổ phản ứng để xác định tải trọng động đất
Các bước xác định tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng
Bước 1 : Xác định loại đất nền
Có 7 loại đất nền : A, B, C, D,E, S1, S2 ( xem mục 3.1.2 TCVN 9386:2012)
Bước 2: Xác định tỷ số a gR/g agR/g - đỉnh gia tốc nền tham chiếu tại vị trí xây dựng công trình, tham khảo bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính trong phụ lục I, trang 254 của TCXDVN 9386:2012.
Bước 3: Xác định hệ số tầm quan trọng 1 theo phụ lục E trang 220, tương ứng với các loại công trình I, II và III Để phân cấp công trình, hãy tham khảo phụ lục F trang 222 của TCVN 9386:2012.
Bước 4: Xác định giá trị giá trị gia tốc nền thiết kế a g
Gia tốc đất nền thiết kế ag ứng với trạng thái cực hạn được xác định theo quy định của TCVN 9386:2012, với a g = a gR × γ 1 Theo tiêu chuẩn này, yêu cầu thiết kế kháng chấn cho động đất mạnh là a ≥ 0,08g.
0,04g ag 0,08g : động đất yếu, chỉ cần áp dụng các biện pháp cấu tạo kháng chấn
< 0,04g :không cần thiết kế kháng chấn
Bước 5: Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép
Hệ khung hoặc hệ khung tương đương (hỗn hợp khung – vách) có thể được xác định gần đúng với các giá trị cấp dẻo trung bình: q = 3.3 cho nhà một tầng, q = 3.6 cho nhà nhiều tầng với khung một nhịp, và q = 3.9 cho nhà nhiều tầng với khung nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp tương đương khung.
Bước 6: Xây dựng phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi
Phổ thiết kế đàn hồi theo phương nằm ngang Đối với thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ thiết kế không thứ nguyên
Sd (T) được xác định bằng các biểu thức sau:
Phổ phản ứng đàn hồi
T – Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do
Ag : Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A
TB - Giới hạn dưới của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TC - Giới hạn trên của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD - Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
Bảng 2.10 - Bảng giá trị của tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi
1 - Hệ số điều chỉnh độ cản với giá trị tham chiếu đối với độ cản nhớt 5%
= 0,2 - Hệ số ứng với cận dưới phổ thiế kế theo phương nằm ngang q – Hệ số ứng xử.
THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Tĩnh tải
Tĩnh tải tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng của bản thân bê tông cốt thép (BTCT), trọng lượng các lớp hoàn thiện, trọng lượng đường ống thiết bị và trọng lượng tường xây dựng trên sàn.
Hình 3.1 - Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 3.1 - Tải trọng khu vực phòng khách phòng ăn phòng ngủ tầng điển hình
STT Tên lớp Chiều dày
Bảng 3.2 - Tải trọng khu vực phòng vệ sinh tầng điển hình
STT Tên lớp Chiều dày
Bảng 3.3 - Tải trọng khu vực tầng hầm
STT Tên lớp Chiều dày
Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo TCVN 2737:1995) Kết quả được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.4 - Hoạt tải phân bố trên sàn
STT Công năng Tải tiêu chuẩn
1 Phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, phòng tắm, phòng vệ sinh, bếp 1.5 1.3 1.95
2 Ban công và lô gia, văn phòng 2 1.2 2.4
3 Sảnh, hành lang, cầu thang 3 1.2 3.6
4 Ga ra ô tô, trung tâm thương mại 5 1.2 6
5 Mái bằng bằng bê tông cốt thép 0.75 1.3 0.975
SỬ DỤNG SAFE TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để tính toán
Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y, phân tích lấy nội lực sàn theo dải Các bước tính toán trong SAFE
Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE
Sàn phẳng với các vách cứng khiến cho các giả thuyết tính toán qua vách trở nên không hợp lý Để xác định nội lực của sàn phẳng, chúng ta áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn Phần mềm SAFE được sử dụng để thực hiện việc này, giúp tính toán chính xác nội lực trong sàn.
Các thông số đầu vào:
Chiều dày chọn sơ bộ: hs = 120 (mm)
Chọn tiết diện sơ bộ dầm chính: bxh = 300 x 600
Dưới tác động của tải trọng ngang, nội lực trong sàn không đáng kể, vì tải trọng này được truyền vào lõi cứng Nội lực chủ yếu xuất hiện do tải trọng đứng Vì vậy, khi tính toán sàn, không cần phải xem xét ảnh hưởng của tải trọng ngang, mà chỉ cần tập trung vào các trường hợp tải trọng đứng.
Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE
Hình 3.2 - Mô hình sàn trong SAFE
Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực
Hình 3.3 - Biểu đồ moment theo phương X
Hình 3.4 - Biểu đồ moment theo phương Y
Kiểm tra độ võng sàn
Để đảm bảo sự làm việc hiệu quả và bền vững của kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) trong thời gian dài, cần xem xét các yếu tố như biến dạng và co ngót, cũng như tác động lâu dài của các loại tải trọng Theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005, độ võng toàn phần f được tính bằng công thức: f = f1 - f2 + f3.
Độ võng của công trình được phân loại 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.
Như vậy, Các tổ hợp theo TCXDVN sẽ là: f1 = Sh3-1, f2 = Sh3-2, f3 = Lt3
Kết quả, lấy với độ võng max (đơn vị mm): f1 = 15.006; f2 = 13.865; f3 = 20.806 f = f1-f2+f3 = 21.947 mm
Khi nhịp sàn nằm trong khoảng 5 m L 10 m thì [f] = 25 mm (Theo TCVN 5574 :
2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.)
Hình 3.5 - Độ võng của sàn xuất từ SAFE fmax = 21.999 mm < [f] = 25 mm Thỏa mãn điều kiện độ võng.
Tính toán cốt thép sàn
Tính cốt thép cho dãy trục (CSA2)
Để tính toán thép cho dầm, cần xác định nội lực và tiết diện của dải strip CSA2, trong đó bề rộng được coi là chiều rộng của dải strip và chiều cao tương ứng với độ dày của sàn.
Kích thước tiết diện: (b×h) = (2230×120) mm
Chọn abv = 20 mm → ho = 120 - 20 = 100 mm Áp dụng công thức tính toán:
Hàm lượng cốt thép phải thỏa điều kiện: min max
àmin: hàm lượng cốt thộp tối thiểu, thường lấy àmin = 0.05% àmax: hàm lượng cốt thộp tối đa max R b
Bảng 3.5 - Tính toán cốt thép sàn
Strip Phương M α m ε Astt ỉ a As chon kNm mm2 mm2 (%)
Tính toán chi tiết xem : Phụ lục A Tính toán thiết kế sàn
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ CẦU THANG
Kích thước sơ bộ
Sử dụng kết cấu cầu thang dạng bản chịu lực để tính toán thiết kế
Chiều dày bản thang đươc chọn sơ bộ theo công thức : b 0
Chọn bề dày bản thang hb = 120 (mm)
Kích thước các dầm cầu thang được chọ sơ bộ theo công thức: b 0 d
Chọn chiều kích thước dầm thang b× h = (200 400) mm
Cầu thang có 19 bậc, mỗi vế thang cao 1.9m
Chon kích thướt bậc thang L × H = 250 × 190 mm
Xác định góc nghiêng bản thang
Tải trọng
Hình 4.2- Các lớp cấu tạo bảng thang và chiếu nghỉ
Đối với bản chiếu nghỉ và chiếu tới
Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang (Tính trên 1m dài)
Bảng 4.1 - Tĩnh tải chiếu nghỉ STT Cấu tạo
Hệ số vượt tải ni
Đối với bản thang nghiêng
Bảng 4.2 trình bày chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo, bao gồm chiều dày lớp đá hoa cương, lớp vữa xi măng, và lớp bậc thang gạch theo phương nghiêng.
Bảng 4.3 - Tĩnh tải bản thang
Hệ số vượt tải ni
Tổng trọng lượng theo phương đứng 7.147
Hoạt tải
Đối với bản chiếu nghỉ và bản thang pm p tc 1 m 1.2 3 1 3.6 kN / m
Tổng tải trọng
Bảng 4.4 - Tổng tải trọng tính toán
Tĩnh tải tính toán g tt (kN/m)
Hoạt tải tính toán p tt (kN/m)
Tổng tải trọng tính toán q tt =g tt +p tt (kN/m)
2 Bản chiếu nghỉ và chiếu tới 4.546 3.6 8.146
SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC
Sơ đồ tính
Tính toán cho 2 vế thang sau đó chọn kết quả lớn nhất để bố trí thép Cắt 1 dãy theo phương chịu lực có bề rộng 1m để tính
Trong thực tế, không tồn tại liên kết khớp hoàn toàn hay liên kết ngàm tuyệt đối Liên kết giữa bản chiếu tới và vách được xem như là một liên kết trung gian giữa ngàm và khớp.
Nếu quan niệm về liên kết ngàm không được thi công đảm bảo tính toàn khối và chiều dài neo thép, sẽ dẫn đến sai lệch trong sơ đồ tính mômen Hệ quả là thiếu thép ở bụng và dư thép ở gối, gây ra nguy cơ phá hoại kết cấu.
Nếu quan niệm rằng liên kết khớp thiếu thép gối và dư thép bụng, kết cấu sẽ dễ bị nứt tại gối, dẫn đến hình thành khớp dẻo và tiến gần đến sơ đồ khớp.
Việc đảm bảo độ ngàm cứng của bản thang và vách, cũng như việc neo thép theo thiết kế là rất khó khăn Cầu thang bị nứt tại gối sẽ dẫn đến tình trạng bong tróc gạch lót, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ trong quá trình sử dụng Hơn nữa, cầu thang bộ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giao thông đứng của công trình, là lối thoát hiểm duy nhất trong các tình huống khẩn cấp như cháy nổ hay động đất, khi tải trọng có thể gia tăng đáng kể Do đó, tính an toàn của cầu thang cần được đảm bảo tối đa Trong đồ án, sinh viên sẽ phân tích thông qua sơ đồ hóa 2D.
Mô hình phân tích 2D
Sơ đồ tính vế thang 2
Hình 4.3- Sơ đồ tính vế thang 2
Hình 4.4- Biểu đồ Moment vế thang 2
TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP
Trình tự tính toán như sau: b b o m 2 m s m R R b b o s ξγ R bh α = M , ξ = 1- 1-2α , A = , , γ R bh R
Chọn lớp bê tông bảo vệ a = 15 mm do đó ta giả thiết được a = 20 mm
Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:
Bảng 4.5 - Kết quả tính toán cốt thép cầu thang
Bản Kớ hiệu Moment h0 a x Ast ỉ a Ac m kMm mm mm 2 mm mm 2 %
Bố trí thép gối thép cấu tạo để đảm bảo khả năng chịu lực với sơ đồ liên kết ngàm Hàm lượng cốt thép AIII :
Hàm lượng cốt thép thỏa yêu cầu.
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thang
Khi tính toán khả năng chịu cắt của bản thang, thường không sử dụng cốt thép đai Nếu điều kiện kiểm tra không đạt yêu cầu, cần tăng chiều dày bản thang Theo điều 6.2.3.4 TCVN 5574-2012, đối với cấu kiện bêtông cốt thép không có cốt đai chịu cắt, lực cắt lớn nhất trong bản thang phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể.
f = 0 đối với tiết diện chữ nhật
n = 0 hệ số kể đến ảnh hưởng của uốn dọc (không xét đến lực dọc trục)
Hình 4.5- Lực cắt vế thang
Vậy bản thang đủ khả năng chịu cắt.
Kiểm tra độ võng bản thang
Mô hình tính toán 2D cho cầu thang đã được sử dụng để kiểm tra độ võng, với kết quả tại vị trí có độ võng lớn nhất là fdh = 1.71 mm Tuy nhiên, đây chỉ là độ võng đàn hồi, chưa tính đến ảnh hưởng của biến dạng và co ngót của bêtông theo thời gian, do đó độ võng thực tế sẽ lớn hơn nhiều so với kết quả phần mềm Theo công thức thực nghiệm dựa trên tiêu chuẩn ACI 318M-11, độ võng tính toán (ftt) được xác định bằng 2.
3 độ võng đàn hồi (fdh) ftt = 3×fdh = 5.13 (mm)
Theo bảng 4, TCVN 5574-2012, đối với cầu thang có L < 5 (m) thì
Vậy bản thang thoả độ võng.