(Đồ án hcmute) chung cư hoàng anh

TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

Một số chi tiết giới thiệu về công trình:

Trong những năm gần đây, đô thị hóa gia tăng đã dẫn đến sự nâng cao mức sống và nhu cầu của người dân, từ đó tạo ra yêu cầu cao hơn về ăn ở, nghỉ ngơi và giải trí với nhiều tiện nghi hơn.

Để đáp ứng xu hướng hội nhập và công nghiệp hóa hiện đại, việc đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng là cần thiết nhằm thay thế các công trình thấp tầng và khu dân cư xuống cấp.

Chung cư Hoàng Anh được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở của người dân và đồng thời cải thiện bộ mặt cảnh quan đô thị, phản ánh sự phát triển của một đất nước đang trong quá trình đổi mới.

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG

Công trình tọa lạc tại trung tâm khu đô thị mới phường An Phú, quận 2, với vị trí thoáng đãng và đẹp mắt, không chỉ tạo điểm nhấn nổi bật mà còn góp phần tạo nên sự hài hòa, hợp lý và hiện đại cho tổng thể quy hoạch khu dân cư.

- Công trình nằm trên trục đường giao thông chính thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình

- Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

Khu đất xây dựng có bề mặt bằng phẳng, không có công trình cũ hay công trình ngầm nào bên dưới, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công và bố trí tổng bình đồ.

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng:

- Mặt bằng công trình hình chữ nhật, chiều cao 55.8 m, chiều rộng 48.7x28 m, chiếm diện tích đất xây dựng là 1363.6 m 2

Công trình cao 57.3m so với mặt đất tự nhiên, bao gồm 17 tầng, trong đó có một tầng lửng và mái, cùng với một tầng hầm Cốt 0.000m được đặt tại mặt sàn tầng trệt, trong khi mặt đất tự nhiên ở cốt -1,50m và mặt sàn tầng hầm ở cốt -3.00m.

Tầng hầm được thiết kế với thang máy nằm ở giữa và khu vực đậu xe ô tô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm và trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý nhằm giảm thiểu chiều dài ống dẫn Ngoài ra, tầng hầm còn có các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế và phòng quạt gió.

Tầng trệt và tầng lửng được thiết kế làm siêu thị, phục vụ nhu cầu mua sắm và các dịch vụ giải trí cho các hộ gia đình, đồng thời đáp ứng nhu cầu chung của khu vực.

- Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin…

- Tầng 3-14: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

Giải pháp mặt bằng đơn giản tạo ra không gian rộng rãi cho các căn hộ, sử dụng vật liệu nhẹ và phổ biến làm vách ngăn, giúp tổ chức không gian linh hoạt Điều này rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, đồng thời dễ dàng thay đổi trong tương lai.

Khai thác tối đa ánh sáng tự nhiên cho căn hộ, cửa kính lớn được sử dụng kết hợp với thiết kế mặt đứng có rảnh hành lang hụt giúp thu hút gió từ nhiều hướng Tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước, mang lại vẻ hiện đại và sang trọng cho không gian sống.

1.3.3 Giải pháp về vật liệu:

Công trình sử dụng các vật liệu hiện đại, có độ bền cao trong quá trình sử dụng

- Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ và có khả năng chống cháy tốt Gạch xây: dùng gạch nhà máy có kích thước chuẩn

- Vật liệu lát nền: dùng đá granite, đá tự nhiên, gạch ceramic

- Phần tường bên trong: sơn nước ICI (hoặc dùng các sản phẩm có tính năng tương đương), ốp gạch ceramic, ốp gỗ, chân tường ốp đá tự nhiên

Hệ thống cửa sử dụng kính khung nhôm, trong khi hệ thống vách kính được thiết kế với kính 07 ly và khung nhôm liên doanh Các nhà thiết kế đã bổ sung các yếu tố cần thiết dựa trên bản vẽ thiết kế kiến trúc, nhằm đảm bảo khả năng chịu lực tốt cho hệ thống vách nhôm kính.

- Trần: trần thạch cao loại thường, loại tốt và loại chịu ẩm tùy theo không gian và công năng sử dụng

- Chống thấm: cho sàn, sàn vệ sinh, bể nước, sân thượng dùng phụ gia radcon, index, sika hay các loại hóa chất tương tự

Sử dụng thiết bị điện từ châu Âu hoặc Mỹ, cùng với cáp Cadivi hoặc Perilli, hoặc các loại cáp có tính năng công nghệ tương tự, đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy cao cho hệ thống điện.

Hệ thống cấp thoát nước được thiết kế với ống nhựa chịu áp lực cao và ống sắt tráng kẽm, phù hợp cho nước nóng và chữa cháy Thiết bị vệ sinh được sử dụng là American Standard hoặc các sản phẩm chất lượng tương đương Bơm nước được lựa chọn từ các thương hiệu uy tín của Nhật Bản hoặc Mỹ.

- Hệ thống báo cháy: sử dụng thiết bị cảu Anh hay Mỹ, bơm nước cứu hỏa sử dụng thiết bị Anh hay Mỹ

- Thang máy: sử dụng Mitsubishi, Shindler hay các nhãn hiệu uy tín khác

- Các thiết bị kỹ thuật khác: sử dụng thiết bị châu Âu hay Mỹ

1.3.4 Giải pháp về giao thông :

- Do công trình có công năng là chung cư nhà ở, luôn có số lượng lớn người sử dụng nên bố trí hệ thống giao thông như sau:

- Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang

Hệ thống giao thông đứng trong tòa nhà bao gồm một thang bộ và ba thang máy, trong đó có hai thang máy chính và một thang máy lớn phục vụ chở hàng và y tế Các thang máy được bố trí ở vị trí trung tâm, với các căn hộ xung quanh lõi, tạo ra khoảng cách đi lại ngắn nhất, đảm bảo tiện lợi, hợp lý và thông thoáng cho cư dân.

Hệ thống giao thông tại tầng hầm được thiết kế với 2 ramp dốc rộng 4m, đảm bảo phân đường xe chạy rõ ràng, thuận lợi cho việc lưu thông của các loại xe vừa và nhỏ Vị trí để xe được phân khu ngăn nắp, tạo sự tiện lợi cho người sử dụng.

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HẠ TẦNG KỸ THUẬT

1.4.1 Giải pháp điện, điện sàn, chống sét, thông tin kỹ thuật số:

Để tối ưu hóa chiếu sáng tự nhiên trong các căn hộ, hệ thống cửa sổ được lắp kính ở tất cả các mặt Ánh sáng nhân tạo cũng được bố trí hợp lý để đảm bảo chiếu sáng đầy đủ cho tất cả các khu vực cần thiết Hệ số chiếu sáng phải đáp ứng đủ nhu cầu sinh hoạt của cư dân Thiết kế tích hợp ánh sáng và thông thoáng tự nhiên nhằm mang lại tiện ích cho người sử dụng, giúp họ dễ dàng lựa chọn giữa giải pháp thông gió tự nhiên và thông gió cơ học.

Hệ thống điện trong tòa nhà được kết nối trực tiếp với lưới điện thành phố và có thêm hệ thống điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục cho tất cả trang thiết bị Điều này rất quan trọng trong trường hợp mạng lưới điện thành phố bị cắt đột ngột, đặc biệt là để duy trì hoạt động của hệ thống thang máy và hệ thống lạnh.

Hệ thống cấp điện chính được lắp đặt trong các hộp kỹ thuật ngầm trong tường, với khả năng ngắt điện tự động từ 1A đến 50A, được phân bổ theo từng tầng và khu vực, nhằm đảm bảo an toàn khi có sự cố xảy ra.

- Việc lựa chọn giải pháp chống sét được tính toán theo yêu cầu trong tiêu chuẩn chống sét hiện hành

1.4.2 Giải pháp cấp thoát nước:

Hệ thống cấp nước sinh hoạt được kết nối với nguồn nước chính của thành phố, dẫn vào bể nước sinh hoạt có dung tích 77,2 m³ ở tầng mái Nước được bơm tự động từ bể này và phân phối đến các tầng, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt.

Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải sinh hoạt được thiết kế cho tất cả các khu vệ sinh, bao gồm hai bể tự hoại Nước thải sinh hoạt từ các xí tiểu vệ sinh được thu gom qua hệ thống ống dẫn, xử lý cục bộ bằng bể tự hoại trước khi được đưa vào hệ thống cống thoát nước bên ngoài Các đường ống được lắp đặt ngầm trong tường, trong hộp kỹ thuật và trong trần, sau đó dẫn nước đến bể xử lý và cuối cùng là hệ thống thoát nước chung của thành phố.

1.4.3 Giải pháp thông gió tự nhiên:

- Công trình được bố trí theo hướng Tây Nam lấy được hướng gió chủ đạo tạo cho các phòng làm việc thoáng mát

Ngoài việc đảm bảo thông thoáng cho từng phòng qua hệ thống cửa, chúng tôi còn áp dụng hệ thống thông gió nhân tạo với máy điều hòa và quạt ở các tầng, giúp dẫn khí lạnh về khu xử lý trung tâm.

Hệ thống thông gió cơ học và xả khí thường được lắp đặt ở các tường biên hoặc trong những khu vực cảnh quan được che khuất.

1.4.4 Giải pháp phòng cháy chữa cháy:

Hộp vòi chữa cháy được lắp đặt tại mỗi sảnh cầu thang trên từng tầng, đảm bảo vị trí thuận tiện để người sử dụng có thể thao tác dễ dàng khi cần thiết.

Các hộp vòi chữa cháy đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước chữa cháy cho toàn bộ công trình khi xảy ra hỏa hoạn Mỗi hộp được trang bị một cuộn vòi chữa cháy có đường kính 50 mm và chiều dài đủ để tiếp cận các khu vực cần thiết.

Bơm chữa cháy được lắp đặt trong phòng bơm, kết hợp với bơm nước sinh hoạt, nhằm cung cấp nước qua ống chính và ống nhánh đến tất cả các họng chữa cháy ở các tầng trong toàn bộ công trình.

Để đảm bảo cung cấp nước chữa cháy hiệu quả trong trường hợp mất điện, cần bố trí một máy bơm chạy động cơ Diesel Hệ thống bơm cấp nước chữa cháy và bơm cấp nước khu vệ sinh sẽ được kết nối với nhau, giúp hỗ trợ lẫn nhau khi cần thiết.

- Bể chứa nước chữa cháy được bố trí chung bể nước sinh hoạt lợi dụng thể tích nước cặn để giảm dung tích bể nước

- Hệ thống thu rác: Tất cả các tầng đều có vị trí thu gom rác Sau đó rác được đưa ra hệ thống thu rác thành phố

Công trình này đạt tiêu chuẩn quốc tế, hứa hẹn mang đến vẻ đẹp thẩm mỹ và công năng sử dụng tối ưu, góp phần nâng cao sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thành phố Hồ Chí Minh.

Thiết kế kết cấu cho công trình quy mô lớn rất quan trọng và cần sự hỗ trợ từ các lĩnh vực liên quan như kiến trúc, điện và nước để đảm bảo hoàn thiện bản thiết kế toàn diện.

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân:

Công trình có quy mô 16 tầng nổi và 1 tầng hầm, với tổng chiều cao 57.3m Hệ khung - vách lõi được chọn làm kết cấu chịu lực, trong đó khung chịu tải trọng đứng và vách lõi không chỉ chịu tải trọng đứng mà còn chịu tải trọng ngang và các tác động khác, đồng thời tăng cường độ cứng cho công trình.

Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng

Việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau, bao gồm lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện đáng kể trong quá trình thi công.

- Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt

- Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m

Dưới tác dụng của tải trọng ngang, khung chịu cắt chủ yếu ảnh hưởng đến chuyển vị tương đối của các tầng, với các tầng trên có chuyển vị nhỏ hơn và các tầng dưới lớn hơn Ngược lại, lõi chịu uốn chủ yếu làm cho chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn so với các tầng dưới Sự kết hợp này giúp giảm thiểu chuyển vị tổng thể của toàn bộ công trình khi các phần làm việc cùng nhau.

Việc chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến tính kinh tế của công trình Thống kê cho thấy khối lượng bêtông sàn chiếm từ 30 – 40% tổng khối lượng bêtông, trở thành tải trọng tĩnh chính Khi công trình cao hơn, tải trọng này tích lũy xuống các cột và móng, làm tăng chi phí cho các cấu kiện này và tăng tải trọng ngang do gió và động đất Do đó, ưu tiên giải pháp sàn nhẹ là cần thiết để giảm tải trọng thẳng đứng.

- Các loại kết cấu đang được sử dụng rộng rãi hiện nay gồm:

 Hệ sàn sườn: Bao gồm hệ dầm và bản sàn

- Ưu điểm: tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta Công nghệ thi công phong phú nên dễ dàng lựa chọn

- Nhược điểm: khi nhịp lớn chiều cao dầm và độ võng của sàn rất lớn dẫn đến chiều cao tầng lớn, không tiết kiệm không gian sử dụng

 Sàn không dầm dự ứng lực

- Gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có hoặc không có nấm), bản sàn được đặt cáp dự ứng lực

- Ưu điểm: giảm chiều dày bản sàn, giảm độ võng, giảm chiều cao công trình Phân chia không gian các khu chứa năng dễ dàng

- Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng

Với kích thước ô sàn cơ bản là 9x8.5m, công trình chủ yếu phục vụ cho chung cư sinh viên áp dụng phương án sàn dầm Các dầm được kê trên các tường ngăn cách, đảm bảo chiều cao thông thủy tối ưu cho không gian sống.

VẬT LIỆU SỬ DỤNG

2.2.1 Yêu cầu về vật liệu:

Các yêu cầu về vật liệu sử dụng:

Vật liệu xây dựng được lựa chọn từ nguồn địa phương, giúp tiết kiệm chi phí và đảm bảo tính khả thi về khả năng chịu lực cũng như độ biến dạng.

- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt

- Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính chịu lực thấp

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

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

Nhà cao tầng có tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng các vật liệu nhẹ giúp giảm đáng kể tải trọng của công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính.

Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu chính được sử dụng là thép và bê tông cốt thép nhờ vào ưu điểm dễ chế tạo và nguồn cung cấp dồi dào Bên cạnh đó, các vật liệu mới như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite) và hợp kim nhẹ cũng đang được nghiên cứu Tuy nhiên, việc ứng dụng các loại vật liệu này còn hạn chế do công nghệ chế tạo còn mới và chi phí sản xuất tương đối cao.

- Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dụng công trình là bê tông cốt thép

Sử dụng bê tông B25 (Mác 350), các giá trị của bê tông được xác định dựa vào TCVN 5574- 2012:

- Cường độ chịu nén tính toán Rb.5 MPa;

- Cường độ chịu kéo tính toán Rbt=1.05 MPa;

- Module đàn hồi của vật liệu Eb0x10 3 MPa;

Các thông số giá trị của cốt thép được xác định dựa vào TCVN 5574-2012:

- Sử dụng cốt thép nhóm CI với các thông số sau:

 Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs=Rsc"5 MPa

 Cường độ chịu cắt tính toán Rsw5 MPa

 Module đàn hồi Es=2.1x10 5 MPa

- Sử dụng cốt thép nhóm CIII với các thông số sau:

 Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs=Rsn65 MPa

 Cường độ chịu cắt tính toán Rsw)0 MPa

 Module đàn hồi Es=2x10 5 MPa

LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ

Theo Điều 8.3 TCVN 5574-2012, đối với cốt thép dọc chịu lực (bao gồm cốt thép không ứng lực trước, ứng lực trước và ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ phải không nhỏ hơn đường kính của cốt thép hoặc dây cáp.

Trong bản và tường có chiều dày

 Từ 100mm trở xuống abvmm (15mm)

- Trong dầm và dầm sườn có chiều cao

 Nhỏ hơn 250mm abvmm (20mm)

 Lớn hơn hoặc bằng 250mm abv mm (25mm)

 Trong cột abv mm (25mm)

 Trong dầm móng abv0mm

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo phải đảm bảo không nhỏ hơn đường kính của các cốt thép này.

- Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: abvmm (15mm)

- Khi chiều cao tiết diện cấu kiện bằng 250mm trở lên: abvmm (20mm)

Giá trị trong ngoặc (…) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt

Hình 3.1.Các lớp cấu tạo sàn

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

PHÂN TÍCH KẾT CẤU

Công trình sở hữu công năng đa dạng, với khối nhà ở và các diện tích kèm theo chiếm ưu thế từ tầng 3 đến tầng 14.

Theo quy định tại mục 6.2.4.12 của TCVDVN 323:2004 về thiết kế nhà ở cao tầng, chiều cao thông thủy của các phòng ở phải đạt tối thiểu 3m và tối đa 3.6m, trong khi chiều cao kiến trúc của các tầng là 3.6m Sinh viên có thể lựa chọn phương án thiết kế sàn dầm phù hợp.

1 phương hoặc 2 phương tùy theo kích thước từng ô bản

Sinh viên chia sàn thành nhiều ô bản sàn và thực hiện tính toán theo sơ đồ đàn hồi, sử dụng nhịp tính toán theo trục Trong quá trình này, các ô bản sàn có kích thước và tải trọng chênh lệch không quá 10% sẽ được đặt tên giống nhau để đảm bảo tính đồng nhất trong phân tích.

Bảng 3.1 Danh sách các ô bản sàn của tầng điển hình

STT Tên Kích thước (m) Phân loại sàn Chức năng

TÍNH TOÁN SÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHẦN MỀM

- Sinh viên lựa chọn phương pháp sử dụng phần mềm Safe V20

Tiến hành mô hình hóa toàn bộ sàn tầng điển trong Safe, sau đó chia các Strip và giải nội lực của toàn bộ bản sàn Phương pháp này giúp mô phỏng chính xác sự hoạt động của toàn bộ sàn trong thực tế.

Việc sử dụng phần mềm để tính toán bản sàn giúp sinh viên xác định được nội lực một cách chính xác Từ đó, họ có thể bố trí cốt thép cho bản sàn một cách hợp lý, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả kinh tế tối ưu.

Phần mềm sẽ tính toán trọng lượng bản thân dựa trên các thông số đầu vào, bao gồm bê tông B25 (M350) với khối lượng riêng 2500 kg/m³ và chiều dày sàn ℎ 0mm.

3.2.2.1.1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:

- Sinh viên chọn chiều dày toàn bộ sàn theo các công thức kinh nghiệm:

D = 0.8-1.4 : phụ thuộc vào tải trọng, chọn D=1; m : phụ thuộc vào loại bản sàn: m = 30 -35: Bản loại dầm; m = 40- 45: Bản kê 4 cạnh; m= 10-18 : Bản công xon;

= 4000 Chiều dài theo phương cạnh ngắn;

Chọn sơ bộ chiều dày sàn h s 100 mm

- Tải trọng tính toán của sàn được xác định theo công thức:

/ tt tc san san i i i i g  g n   n kN m

Trong đó : n i : Hệ số vượt tải của lớp sàn thứ i;

 i : Trọng lượng riêng của lớp thư I kG m/ 3 ;

 i : Chiều dày của lớp thứ i (mm);

Bảng 3.2 Tải trọng sàn nhà ở và hành lang

6 - Trần thạch cao và thiết bị 30 1.1 33

Các sàn vệ sinh hoặc sàn ban công, lô gia thường có lớp chống thấm nhẹ, chỉ khoảng 4 kg/m², do đó nhiều sinh viên đã không tính đến yếu tố này trong quá trình thiết kế.

3.2.2.1.2 Tải trọng các kết cấu bao che:

- Xét trên một ô bản sàn điển hình các kết cấu bao che bao gồm tường gạch có lỗ dày 110, cửa sổ, cửa đi và tường bao che 220

Sau khi loại trừ các kết cấu trùng lên dầm, chỉ còn lại các kết cấu bao che và ngăn cách được đặt trực tiếp lên sàn mà không có dầm đỡ bên dưới Sinh viên tiến hành chuyển đổi tải trọng từ các kết cấu bao che này thành các tải trọng phân bố lên sàn.

- Tải trọng phân bố quy đổi của các kết cấu bao che tác dụng lên sàn được xác định theo công thức:

1.2 n : Hệ số vượt tải; t 3.4 h  Chiều cao tường;

  Trọng lượng riêng của tường gạch 110;

Tổng chiều dài của tường;

S san    : Diện tích ô bản sàn

Các sinh viên đã tính toán kích thước và chiều dài dựa trên tải trọng tường tác dụng lên các ô bản sàn S1, S2, S3, S4, đồng thời giả định rằng tổng diện tích của cửa sổ và cửa đi chiếm 10% tổng diện tích tường.

- Hoạt tải phân bố đều trên sàn được xác định theo công thức: c p s  p n

Trong đó: n : Hệ số vượt tải, + n =1.2 nếu;p c 200 kG/m 2

+ n =1.3 nếu; p c  200 kG m / 2 : Hoạt tải tiêu chuẩn được xác định dựa vào công năng của từng ô sàn được quy định cụ thể trong Điều 4.3.1 Bảng 3 TCVN 2737-1995

Bảng 3.3 Bảng kết quả xác định hoạt tải trên sàn

Phòng khách, vệ sinh, phòng ngủ, ăn, bếp 150 1.3 195

2 S6, S7, S8 Lối đi, hành lang, sảnh, cầu thang 300 1.2 360

Hình 3.2 Nội lực các Strip theo phương ngang (X)

- Từ đó ta có được bảng tổng hợp kết quả tải trọng phân bố lên các ô sàn như sau:

Bảng 3.4 Bảng kết quả tổng hợp tải trọng tác dụng lên sàn

Bản sàn Tĩnh tải (kG/m2) Hoạt tải (kG/m2) Tổng (kG/m2)

3.2.2.3 Các tổ hợp tải trọng sử dụng:

Tổ hợp tính toán thép:

Tổ hợp kiểm tra độ võng:

3.2.3 Kết quả nội lực từ Safe:

Hình 3.32 Nôi lực các Strip theo phương đứng (Y)

Dựa vào biểu đồ nội lực của các dãy Strip theo từng phương, sinh viên tổng hợp kết quả nội lực và chọn giá trị lớn nhất (momen dương) và nhỏ nhất (momen âm) tại mỗi dải Strip để tính toán thép Từ đó, sinh viên xác định những dải Strip có thép lớn nhất để bố trí cho toàn bộ ô sàn tương ứng Các công thức tính toán được trình bày trong bảng tính dưới đây.

- Căn cứ vào loại bê tông được sử dụng B25 (M350) cùng loại thép sử dụng là CI, và bảng E.2 TCVN 5574-2012, sinh viên xác định được các hệ số:

- Chọn lớp bê tông bảo vệ a bv 20 mm , suy ra: h 0 ha bv

- Kiểm tra: μmin ≤ μ (%) ≤ μmax theo TCVN 5574-2012 thì min 0.05%

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp phương X: tên ô sàn Strip Vị trí M b h a ho   Mác thép Rs

Tm cm cm cm cm - - - (kg/cm 2 ) cm 2 cm 2 /m %  a cm 2 %

3,4 MSA1 nhịp 2.8 450 10 2 8 0.067 0.069 CI-AI 2250 16.12 3.58 0.448 8 100 5.03 0.628 gối -6.3 450 10 2 8 0.151 0.164 CII-AII 2800 30.64 6.81 0.851 10 100 7.85 0.982

S6,7 CSA5 nhịp 0.19 240 10 2 8 0.009 0.009 CI-AI 2250 1.06 0.44 0.055 8 200 2.51 0.314 gối -2.87 240 10 2 8 0.129 0.138 CII-AII 2800 13.77 5.74 0.717 10 100 7.85 0.982

CSA6 nhịp 0.45 300 10 2 8 0.016 0.016 CI-AI 2250 2.52 0.84 0.105 8 200 2.51 0.314 gối -3.62 300 10 2 8 0.130 0.140 CII-AII 2800 17.38 5.79 0.724 10 100 7.85 0.982

CSA9 nhịp 0.69 240 10 2 8 0.031 0.031 CI-AI 2250 3.89 1.62 0.203 8 200 2.51 0.314 gối -2.32 240 10 2 8 0.104 0.110 CII-AII 2800 10.96 4.57 0.571 10 150 5.24 0.654

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp phương Y: tên ô sàn

Strip Vị trí M b h a ho   Mác thép Rs

Tm cm cm cm cm - - - (kg/cm 2 ) cm 2 cm 2 /m %  a cm 2 %

Hình 3.4 Độ võng sàn từ mô hình SAFE

3.2.4 Kiểm tra độ võng sàn:

- Sử dụng phần mềm safe để kiểm tra độ võng sàn

- Độ võng toàn phần được xác định theo mục 7.4.3.4, TCVN 5574-2012:

: Độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng;

Tổ hợp: 1.0 DEAD +1.0 SDEAD +1.0 LIVE : Độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn;

Tổ hợp: 1.0 DEAD +1.0 SDEAD +1.0 LIVE(dài hạn)

= 1.0 DEAD +1.0 SDEAD +0.5 LIVE : Độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn;

Tổ hợp: [1.0 DEAD +1.0 SDEAD +1.0 LIVE(dài hạn)]x

= 2 Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng của cấu kiện Được xác định dựa vào Bảng 33, TCVN 5574-2012;

Tổ hợp xác định độ võng toàn phần :

2.0 DEAD +2.0 SDEAD +1.5 LIVE Kết quả chuyển vị:

- Độ võng sàn: f 24.49  mm  Độ võng giới hạn được xác định theo Bảng C1, phụ lục C, TCVN 5574-2012:

Vậy bản sàn thỏa điều kiện độ võng

Hình 4.1 Mặt bằng kiến trúc cầu thang điển hình

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH

CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

4.1.1 Mặt bằng và cấu tạo cầu thang:

- Chiều cao bậc thang h0 mm

- Bề rộng bậc thang b00 mm

4.1.2 Chọn sơ bộ bản thang:

Chọn chiều dày bản thang là 120 mm

- Dầm chiếu tới có kích thước bhđược chọn sơ bộ là:

Hình 4.2 Sơ đồ tính của cầu thang

Hình 4.3 Các lớp cấu tạo cầu thang

TÍNH TOÁN

Trong công trình, do vế 1 và vế 2 cầu thang giống nhau, chỉ cần tính toán cho vế 1 và áp dụng kết quả đó cho vế 2 Cầu thang bộ được bố trí trong vách lõi thang, với phương án sàn bê tông cốt thép toàn khối, giúp thuận tiện cho quá trình thi công Phần lõi thang và sàn tầng sẽ được thi công trước, trong khi cầu thang bộ sẽ được thực hiện sau.

Trong kết cấu bê tông toàn khối, không tồn tại liên kết ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối Sự phân loại liên kết giữa bản thang và dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ, cũng như giữa bản thang và vách cứng phụ thuộc vào độ cứng, tải trọng và phương pháp thi công của các bộ phận kết cấu.

Kết luận: Để đảm bảo an toàn và khả năng sử dụng của công trình dưới tải trọng bất lợi, đồng thời duy trì tính thẩm mỹ cho cầu thang, cần chọn sơ đồ tính toán là bản dầm với một đầu gối cố định và một đầu gối di động Sau đó, phân phối lại moment để xác định cốt thép nhịp và thép gối.

- Sử dụng phần mềm SAP 2000 để tính bản thang

- Chọn sơ đồ tính của vế thang là khớp tựa lên tâm dầm chiếu nghỉ và chiếu tới

Bảng 4.1 Bảng tĩnh tải các lớp cấu tạo:

Hệ số độ tin cậy

Tĩnh tải tính toán kG/m 3 m n kG/m 2 kG/m 2

Tổng tĩnh tải 120 141 Đối với bản nghiêng:

Bảng 4.2 Bảng tải trọng tương đương của gạch xây bậc

Trọng lượng riêng γi lb hb a1

Hệ số độ tin cậy ni

Trọng lượng tính toán 1 bậc gạch xây

Trọng lượng gạch trên 1 vế Gg

Tải trọng phân bố trên bản nghiêng ggx kG/m 3 m m m kG Bậc kG kG/m 2

Tải tiêu chuẩn Hệ số vượt tải n Tải tính toán kG/m 2 kG/m 2

Hoạt tải phân bố trên bản nghiêng:

4.2.3 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

Xem bản chiếu nghỉ 2 vế thang tựa lên 2 vế 2 bên :

Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

Hình 4.4 Biểu đồ bao moment (đơn vị Tm)

Hình 4.5 Biểu đồ lực cắt (T)

Bảng 4.3 Bảng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

Phân loại Tải tính toán Bề rộng a2 Nhịp Phản lực a1 Tải phân bố trên 1 vế kG/m2 m m RA ,RB (kG) m kG/m 2

Bảng 4.4 Bảng tải trọng cầu thang xét trên bề rộng bản 1.2m

Bản Bề rộng bản Tĩnh tải Hoạt tải m kG/m kG/m

- Mô hình bằng phần mềm sap2000:

Trọng lượng bản thân phần mềm tự tính

Giá trị moment lấy được từ phần mềm SAP2000 được phân phối lại như sau:

Moment lớn nhất: M max 3240 kGm 

Momen nhịp: M nh M max 3240 kGm 

Lực cắt lớn nhất: Q  3010  kG 

4.2.4.1 Tính toán cốt thép nhịp:

- Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B25, tra bảng E2 TCXDVN 5574-2012, ta xác định được các thông số:

 R 0.595; R 0.418đối với nhóm cốt thép AII

- Chiều cao làm việc của tiết diện: h 0 ha120 20 100  mm

- Xác định các hệ số: 2 2

4.2.4.2 Tính toán cốt thép gối:

- Chiều cao làm việc của tiết diện: h 0 ha120 20 100  mm

- Xác định các hệ số: 2 2

Hình 4.6 Sơ đồ truyền tải từ sàn vào dầm thang

Hình 4.7 Sơ đồ tính dầm chiếu tới (T/m)

4.2.5 Tính toán dầm thang (DT):

4.2.5.1 Xác định tải tác dụng lên DT:

- Kích thước tiết diện dầm: 200x300mm

- Tải tác dụng lên DT gồm:

- Trọng lượng bản thân dầm: d 1 btct dt dt g n   b h 1.1 2500 0.2 0.3 165kG / m   

- Tải trọng do vế 1, vế 2 truyền vào DT dưới dạng tải tập trung140kG

Quy về tải phân bố đều: vethang q 3140 2616.7kG / m

- Tải trọng do sàn truyền vào ( l1=2.52m, l2= 2.7m)

4.2.6 Tính cốt thép dầm chiếu tới:

Bảng 4.5 Bảng tính cốt thép dọc

Dầm M b h agt ho   As  Chọn thép As_bố trí FS

Tm cm cm cm cm - - cm 2 % n1  cm 2

- Chọn thép làm cố đai: dw=6, số nhánh n=2, Rsw5(Mpa), Rbt=1.05 (Mpa) chọn khoảng cách cốt đai s0mm

- Điều kiện để thép đảm bảo chịu cắt :

- Tính cốt đai cho dầm DT:

Dầm đảm bảo chịu cắt khi bố trí cốt đai d6a150

TÍNH BỂ NƯỚC MÁI

KÍCH THƯỚC BỂ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU

- TCXDVN 33:2006 – Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế

- TCXDVN 323:2004: Nhà cao tầng – Tiêu chuẩn thiết kế

- NĐ 42/2009/NĐCP/NĐCP ngày 7/5/2009 của chính phủ về việc phân loại đô thị

- TCVN 4513:1988 cấp nước bên trong – tiêu chuẩn thiết kế

- Vị trí xây dựng công trình: Thành phố Hồ Chí Minh

- Chức năng khu vực công trình: căn hộ chung cư

- Công trình có 16 tầng, trong đó tầng 3-14 là căn hộ chung cư, tầng 1, 2 là khu dịch vụ, tầng hầm là khu giữ xe, tầng mái

Theo TCVN 4513:1988, tiêu chuẩn cấp nước cho nhà ở loại IV yêu cầu mỗi căn hộ phải có thiết bị vệ sinh và vòi tắm hương sen với mức cấp nước là 0,5 lít/người/ngày.đêm.

- Hệ số điều hòa lớn nhất ngày tại thành phố Hồ Chí Minh:

- Từ tầng 3 đến tầng 14 được dùng để ở, mỗi tầng có 8 căn hộ, mỗi căn hộ bình quân là 4 người

Tổng số người từ tầng 3 đến tầng 14 là:

- Khu dịch vụ tầng trệt: Sinh hoạt chung sơ bộ lấy với giá trị 5% theo nhu cầu dùng nước sinh hoạt của khu sinh sống

Dung lượng tính toán cần thiết để dự phòng chữa cháy là 10 phút, trong trường hợp không thể sử dụng máy bơm và cần sự hỗ trợ từ hệ thống chữa cháy khu vực.

+ qcc = 2,5 (l/s/1 vòi): Lưu lượng chữa cháy theo quy phạm

+ Xem như công trình mỗi tầng có 1 vòi tham gia chữa cháy trong thời gian 10 phút

Dung lượng nước dự phòng chữa cháy trong thời gian 10 phút:

- Lưu lượng nước cấp trong 1 ngày đêm:

Vị trí đặt bể nước rất quan trọng do kết cấu bể có tải trọng lớn và yêu cầu về độ võng cũng như hạn chế khe nứt Do đó, cần bố trí hệ kết cấu bể nước trên cột và vách của công trình để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Để kiểm soát chiều cao công trình, cần bố trí hệ kết cấu bể nước mái một cách hợp lý Vị trí đặt bể nước mái nên được cân đối với toàn bộ công trình Do đặc thù của công trình, hệ kết cấu bể nước mái nên được lắp đặt trên tum thang bộ khung trục 3-4 với kích thước mặt bằng cụ thể.

- Với hat là chiều cao an toàn theo quy định

- Chọn chiều cao cột bể nước mái là hc = 0.8 m

 Bể nước mái công trình thuộc loại bể thấp

Để chế tạo bể chứa có khả năng lưu trữ chất lỏng, cấu trúc của bể bao gồm bản nắp, bản đáy và bản thành, tất cả được kết nối với nhau qua các dầm hồ nước.

- Ở bàn nắp thường bố trí lỗ thăm với kích thước 600x600mm nhằm mục đích vệ sinh và bảo trì hệ thống

Bể nước mái được kết nối với hệ khung thông qua các cột hồ nước, không chỉ tạo sự liên kết mà còn tạo ra không gian bên dưới để lắp đặt thiết bị Điều này giúp tách biệt bể nước với hệ sàn của tầng dưới.

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC

Sơ bộ kích thước cột là 250x400(mm)

5.2.2 Chọn sơ bộ kích thước bản nắp, bản thành, bản đáy, dầm:

L     Bản nắp làm việc 2 phương

L    Bàn đáy làm việc 2 phương

Bản đáy thường dày hơn bản nắp từ 1,2 đến 1,5 lần để đảm bảo khả năng chịu tải trọng bản thân, cột nước cao và yêu cầu chống nứt, chống thấm.

Vậy chọn chiều dày bản đáy h = 120 (mm)

- Bao gồm có dầm nắp và dầm đáy Tiết diện dầm được sơ bộ theo chiều dài nhịp dầm và tải trọng

Chọn hdc = 500mm và bdc = 250mm

- Kích thức dầm bể nước được sinh viên trình bày trong sau sau:

Bảng 5.1 Bảng tiết diện dầm bể nước

Dầm Chiều dài dầm Tiết diện (mm)

Hình 5.1 Mặt bằng kết cấu bản nắp

TÍNH TOÁN BẢN NẮP

Bảng 5.2 Tĩnh tải phân bố đều trên bản nắp

Hình 5.3 Mặt bằng kết cấu bản đáy

Hình 5.2 Các lớp cấu tạo bản nắp 5.3.1.2 Hoạt tải:

Bản nắp chỉ có chức năng sữa chữa mà không có công năng sử dụng thực tế Theo bảng 3 TCVN 2737:1995, hoạt tải sữa chữa được quy định có giá trị tiêu chuẩn.

- Hoạt tải tính toán là: p tt  p tc 1.375 1.3 97.5    kG m/ 2 

5.3.1.3 Tổng tải tác dụng lên bản nắp:

TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY

Bảng 5.3 Tĩnh tải phân bố đều trên bản đáy

Lớp cấu tạo  i (m)  (kG/m 3 ) g tc i

Lớp vữa lót tạo dốc, chống thấm 0.04 1800 72 1.2 86.4

5.4.1.3 Tổng tải tác dụng lên bản đáy:

- Tổng tải trọng tác dụng: q  g tt  p tt  448.8 1760   2208.8  kG m / 2 

6.25 3 80 d s h h    nên liên kết giữa bản nắp với dầm biên được xem là ngàm vì vậy bản nắp thuộc sơ đồ số 9

- Cắt ô bản theo mỗi phương với bề rộng b = 1(m), giải với tải phân bố đều tìm momen nhịp và gối

- Momen dương lớn nhất ở giữa bản:

+ Momen ở nhịp theo phương cạnh ngắn L1: M1 =  i 1 P (kGm/m)

+ Momen ở nhịp theo phương cạnh dài L2: M2 =  i 2 P (kGm/m)

- Momen âm lớn nhất ở gối:

+ Momen ở gối theo phương cạnh ngắn L1: MI =  i 1 P (kGm/m)

+ Momen ở gối theo phương cạnh dài L2: MII =  i 2 P (kGm/m)

+ i: ký hiệu sơ đồ đang xét (i=1,2, 9)

+ 1,2: chỉ phương đang xét là L 1 hay L 2

+ L 1 , L 2 : nhịp tính toán của ô bản

+ P: tổng tải trọng tác dụng lên ô bản

+ Với: p: hoạt tải tính toán (kG/m 2 ) g: tĩnh tải tính toán (kG/m 2 )

Tra các hệ số  , tại phụ lục 6 “sách sàn sườn bê tông toàn khối” của tác giả GS.TS Nguyễn Đình Cống- sơ đồ 9

Hình 5.4 Sơ đồ tính liên kết 4 cạnh ngàm – sơ đồ 9

Tính toán cốt thép tương tự như tính thép sàn tầng điển hình mà sinh viên đã trình bày ở trên

Bảng tính toán nội lực và cốt thép:

Bảng 5.4 Bảng tính toán thép sàn bể nước mái: Ô sàn h q Tỷ số l2/l1

Moment Tính thép Chọn thép αm  As TT H.lượng ỉ a BT As CH H.lượng mm kG (kG.m) cm 2 /m  TT (%) mm mm cm 2 /m   (%)

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 35

- Trên bản nắp có lỗ thăm kích thước 600x600:

Diện tích thép bị mất đi trong phạm vi bố trí nắp lỗ thăm 600x600 theo mỗi phương là

Để gia cường thép xung quanh lỗ thăm, cần tuân thủ nguyên tắc rằng diện tích thép gia cường phải lớn hơn hoặc bằng diện tích thép bị mất Sử dụng thép I12 với diện tích mặt cắt ngang là 1,13 cm², kết quả tính toán cho thấy cần sử dụng 2 thanh thép để đảm bảo độ bền và an toàn cho kết cấu.

Chọn bố trớ 2ỉ12 gia cường theo mỗi phương

5.4.4 Tính và kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn:

- Khi tính toán khả năng chịu cắt của sàn , thường không đặt cốt thép đai, khi điều kiện kiểm tra không thỏa ta tiến hành tăng chiều dày sàn

Khi đánh giá khả năng chịu cắt của sàn, do hầu hết các ô bản có chiều dày giống nhau, chúng ta chỉ cần lấy một ô để thực hiện tính toán.

- Xét trên dải ô sàn nắp (3.435m x 3.12m) có bề rộng 1m, lực cắt lớn nhất trong bản tính tại mép gối tựa:

- Khả năng chịu cắt của bê tông:

Q kG Q  kG nên bê tông đủ khả năng chịu cắt

- Khả năng chịu cắt của bê tông:

Q kG Q  kG nên bê tông đủ khả năng chịu cắt

5.4.5 Tính và kiểm tra độ võng sàn đáy:

- Độ võng cho phép của sàn theo TCXDVN 5574 – 2012, đối với sàn có:

- Sơ đồ tính là hai đầu ngàm: momen lớn nhất ở giữa sàn

- Độ võng của bản nắp được tính cho cấu kiện không hình thành vết nứt Xác định độ cong toàn phần theo công thức

: độ cong do tác dụng tạm thời ngắn hạn = 0, vì không có tác dụng tạm thời ngắn hạn : bỏ qua vì đây là cấu kiện không ứng lực trước b1 0,85

→Thỏa mãn điều kiện về độ võng.

TÍNH TOÁN BẢN THÀNH

- Áp lực nước tại đáy hồ: p   n  h 1.1 1000 1.6 1760 (   kG m/ )

+ γ: Trong lượng riêng của nước (kG/m 2 )

+ h: Chiều cao bể (m) Áp lực gió: W= n k c W

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 37

Hình 5.5 Lực tác dụng và biểu dồ moment bản thành

- Bỏ qua thành phần động, chỉ xét thành phần tĩnh của tải trọng gió

- Thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: W W k c n  0   

Trong đó: W 0  83kG / m 2 (Tp.HCM thuộc vùng áp lực gió II-A)

Tp.HCM thuộc địa hình B, cao trình nắp bể so với mặt đất tự nhiên: z = 58.2 m Nội suy ta được k=1.373

- Áp lực gió đẩy phân bố trên bản thành:

- Áp lực gió hút phân bố trên bản thành:

- Các trường hợp tác dụng của tổ hợp tải trọng lên bản thành bể nước:

+ Bể chứa đầy nước, không có gió

+ Bể chứa đầy nước, có gió đẩy (hay gió hút)

+ Bể không chứa nước, có gió đẩy (hay gió hút)

Để tính toán tổ hợp nguy hiểm nhất, ta cần xem xét bể chứa đầy nước kết hợp với gió hút Sự tác động của áp lực nước và gió hút cùng chiều sẽ tạo ra nội lực lớn nhất trong cấu trúc.

Thành bể là cấu kiện chịu nén uốn, nhưng do hiệu ứng nén uốn nhỏ, chúng ta có thể bỏ qua trọng lượng bản thân của nó để đơn giản hóa tính toán Vì vậy, thành bể được xem như một cấu kiện chịu uốn với cạnh dưới ngàm vào bản đáy.

+ Cạnh bên ngàm vào trong cột

+ Cạnh trên tựa đơn do có hệ dầm nắp bao theo chu vi

2 nên làm việc theo phương cạnh ngắn

- Cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính toán

- Ta chọn sơ đồ tính là 1 đầu ngàm và 1 đầu tựa đơn

- Bê tông cấp độ bền B25 có Rb.5 (MPa)

Thép AI có Rs = 225 (MPa)

Bảng 5.5 Bảng tính thép thành bể

Theo phương ngang đặt cấu tạo ỉ8a200

5.5.5 Kiểm tra khe nứt của sàn và bản thành theo TCVN 5574-2012:

- Diện tích cốt thép chịu kéo trong bề rộng b = 1 (m) là : As = 2.5 (cm 2 )

- Tính tổng tĩnh tải tiêu chuẩn dài hạn: g tc = 448.8 (kG/m 2 )

- Hoạt tải tiêu chuẩn sử dụng của sàn: p tc = 1600 (kG/m 2 )

- Nứt là vấn đề quan trọng, đặc biệt là bản đáy bể Do đó kiểm tra nứt cho sàn đáyvà thành bể

- Tính toán cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, cũng như kéo lệch tâm theo sự hình thành vết nứt được thực hiện theo điều kiện: Mr ≤ Mcrc

- Khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép S đến điểm đặt lực của bê tông phía trên vết nứt

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 39

- Diện tích quy đổi của vùng bê tông chịu nén tính theo công thức sau: b.red o

' bo so so pl bo

- Điều kiện không cho phép xuất hiện vết nứt: MM crc R bt.ser W pl

Bảng 5.6 Bảng kiểm tra vết nứt

Các đặc trưng Đơn vị

Eb MPa 30000 30000 30000 30000 b mm 1000 1000 1000 1000 h mm 120 120 120 120 a mm 20 20 20 20 a' mm 0 0 20 20

Mcrc ≥ M kN.m THỎA THỎA THỎA THỎA

Vậy cấu kiện không bị nứt

Hình 5.6 Sơ đồ truyền tải vào dầm bản nắp

TÍNH TOÁN HỆ DẦM

Sử dụng phần mềm Sap2000 để tính nội lực vì vậy giá trị trọng lượng bản thân dầm sẽ do phần mềm tự tính

+ Dầm nắp DN1 (250x500): Tải trọng do bản nắp truyền vào có dạng hình thang

+ Dầm nắp DN3 (200x300): Tải trọng do bản nắp truyền vào có dạng hình thang đối xứng hai bên

Tải tác dụng: q DN 3 q bn L 1 393.1 3.47 1364.1 (  kG m/ )

+ Dầm nắp DN2 (250x500): Tải trọng do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác

+ Dầm nắp DN4 (200x300): Tải trọng do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác đối xứng hai bên

Tải tác dụng: q DN 4 q bn L 2 393.1 3.47 1487.9 (  kG m/ )

+ Dầm đáy DD1 (250x600): Tải trọng do bản đáy truyền vào có dạng hình thang

+ Dầm đáy DD3 (200x400): Tải trọng do bản đáy truyền vào có dạng hình thang đối xứng hai bên

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 41

Tải tác dụng: q DD 3 q bd L 1 2208.8 3.47 7664.5 (kG m/ )

+ Dầm đáy DD2 (250x600): Tải trọng do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác

+ Dầm đáy DD4 (200x400): Tải trọng do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác đối xứng hai bên

Tải tác dụng: q DD 4 q bd L 2 2208.8 3.785 8360.308 (kG m/ )

Bảng 5.7 Cấu tạo bản thành

Lớp cấu tạo  i (m) (kG/m 3 ) g tc i

+ Tải thành truyền vào dầm đáy DD1 và DD2 dưới dạng tải phân bố: g bt   h t  d dn    g  1 6 0 5   405 6 446 16   kG m / 

Bảng 5.8 Bảng tông hợp tải trọng tác dụng lên hệ dầm:

Tên dầm b h Tải trọng tác dụng (kG/m)

(mm) (mm) Đầu dầm Giữa nhịp

Để mô phỏng chính xác hoạt động của các kết cấu như dầm nắp, dầm đáy và cột, cần sử dụng phần mềm SAP2000 để xây dựng mô hình khung không gian bao gồm các thành phần này.

Dầm DD1, DD2, DN1, DN2 tạo thành hệ không gian chịu tải trọng cụ thể Mô hình tính toán được xây dựng để xác định tải trọng tác động lên các dầm, từ đó thu được kết quả nội lực Dựa trên các kết quả nội lực này, việc tính toán và bố trí cốt thép trong các dầm được thực hiện một cách chính xác.

Hình 5.7 Tải trọng tác dụng

Hình 5.8 Biểu đồ nội lực moment

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 43

Bảng 5.9 Bảng tổng hợp nội lực:

Tên dầm Moment (T.m) Lực cắt (T)

Bảng 5.10 Bảng tính thép dầm bể nước:

Tm cm cm cm cm - - cm 2 % n 1  cm 2

- Chọn thép làm cố đai: dw=8, số nhánh n=2, Rsw5(Mpa), Rbt=1.05 (Mpa) chọn khoảng cách cốt đai s0mm

- Điều kiện để thép đảm bảo chịu cắt :

- Tính cốt đai cho dầm DN1:

Hình 5.10 Sơ đồ tính toán giật đứt cấu kiện bê tông cốt thép

Q T Q  T Dầm đảm bảo chịu cắt khi bố trí cốt đai d8a150

- Tương tự kiểm tra cho các dầm còn lại bằng bảng tính microsofexel ta có kết quả trình bày trong bảng sau:

Bảng 5.11 Bảng kiểm tra khả năng chịu cắt của các dầm

Beam V b h a gt h o Thép đai A sw Q bdmin Kiểm

T cm cm cm cm  s n cm 2 T V

5.6.5 Kiểm tra giật đức của dầm:

- Tại vị trí dầm phụ gối lên dầm chính, cần bố trí cốt đai phụ thêm trong dầm chính để tránh phá hoại giật đứt w w

Tính toán giật đức dầm nắp

- Tải trọng tập trung từ dầm nắp DN3 truyền vào dầm nắp DN2:F 3.26 ( )T

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 45

- Số lượng cốt đai cần gia cường:

- Vậy ta chọn 6 d8 bố trí mỗi bên 3 cây với khoảng cách 50 mm

Sinh viên cần tập trung vào vị trí dầm nắp DN3 truyền vào dầm nắp DN4, vì đây là vị trí có lực giật lớn nhất Sau khi tính toán và kiểm tra cho vị trí này, sinh viên có thể bố trí cho các vị trí còn lại Tại các vị trí giao nhau giữa dầm chính và dầm phụ có cùng tiết diện (dầm đáy), cần bố trí cốt đai gia cường với cấu tạo mỗi bên 3 đai D8a50.

TÍNH TOÁN HỆ CỘT

Để đơn giản hóa tính toán, chúng ta sẽ xem xét cột chịu nén theo đúng tâm và loại bỏ tải trọng do gió Cột có tiết diện 250x400 mm, và lực nén tác dụng lên cột được xác định từ phản lực tại hệ dầm trong mô hình Sap2000.

- Lực nén tác dụng xuống chân cột: P = 46.741 (T)

- Kiểm tra lại khả năng chịu lực của cột tiết diện 250 400:

: hệ số xét đến uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh 

- Chiều dài tính toán của cột:

  N 0.9980.85 14.5 98115 280 1885    1733593 (N) 3.36 (T)> P = 46.741 (T) Chọn thộp đai cho cột là ỉ8a150

THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN

PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHÔNG GIAN

6.1.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu:

Trong thiết kế nhà cao tầng, việc chọn hệ kết cấu chịu lực phù hợp là rất quan trọng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao và giải pháp kiến trúc Để đảm bảo độ cứng và hạn chế chuyển vị ngang, cần kiểm soát chiều cao và độ mảnh của công trình nhằm tránh mất ổn định tổng thể.

Sinh viên đã chọn hệ kết cấu khung-lõi bê tông cốt thép chính với sơ đồ làm việc dạng khung-giằng, trong đó lõi được đặt trong mặt bằng công trình Hệ dầm-sàn các tầng được liên kết trực tiếp vào các vách hoặc qua các chi tiết cột Để tăng độ cứng theo từng phương cụ thể và hạn chế khả năng công trình chịu xoắn, sinh viên ưu tiên sử dụng các vách cứng.

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu công trình cần được kiểm tra tính hợp lý dựa trên các điều kiện cụ thể theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành và các công thức kinh nghiệm.

6.1.2 Hệ kết cấu đứng (Vách- cột):

Công trình chủ yếu sử dụng kết cấu vách, kết hợp với các cấu kiện dạng thanh như cột và dầm liên kết cứng tại các nút kết cấu, tạo thành hệ khung không gian vững chắc.

Kết cấu vách đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận và chịu tải trọng ngang của công trình, đồng thời cũng tham gia vào việc chịu tải trọng đứng Vì công trình chủ yếu sử dụng kết cấu vách, nên kết cấu cột chỉ được bố trí ở giữa mặt bằng.

Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, sinh viên liệt kê chức năng của các tầng như sau:

- Tầng hầm: được sử dụng chủ yếu để làm khu giữ xe

- Tầng trệt và tầng lửng: được sử dụng làm siêu thị, khu mua sắm

- Tầng 3 đến tầng 14 được sử dụng chủ yếu là các căn hộ

- Tầng sân thượng dung để làm mái bao che

6.1.4 Mô hình kết cấu công trình:

- Sinh viên sử dụng phần mềm Etabs để mô hình công trình về sơ đồ khung không gian

- Các cấu kiện sàn và vách được mô hình là các phần tử tấm Area với sàn là Slab và vách là Wall

- Các cấu kiện cột và dầm được mô hình với phần tử Frame

- Các phần tử liên kết với nhau bằng phần tử Foint

- Cao trình khung không gian được khai báo ngàm tại vị trí cách mặt sàn tầng hầm 0.5m tại cao độ -3.5m.

CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

6.2.1 Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu:

- Việc bố trí hệ kết cấu chịu lực cho công trình cần đảm bảo những nguyên tắc cơ bản sau:

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 47

Nguyên tắc đơn giản và rõ ràng giúp đảm bảo độ tin cậy trong kiểm soát các công trình và kết cấu Kết cấu thuần khung thường có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn so với hệ kết cấu vách và khung vách, trong khi kết cấu khung vách rất nhạy cảm với biến dạng.

Đảm bảo nguyên tắc kết cấu làm việc hợp lý và kinh tế là rất quan trọng Đối với kết cấu bê tông cốt thép, cần ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, đồng thời tránh những kết cấu chịu kéo Điều này giúp tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc, tối ưu hóa hiệu suất làm việc của công trình.

- Đảm bảo sự làm việc không gian của kết cấu

6.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện:

Sàn được phân loại theo công năng sử dụng trong công trình, bao gồm sàn nhà chung cư, sàn hành lang, sàn nghiêng và sàn vệ sinh Ngoài ra, sàn cũng được chia theo phương truyền lực thành sàn một phương và sàn hai phương Sinh viên cần chọn chiều dày chung cho các ô sàn tầng, và trong quá trình thi công, cần áp dụng biện pháp thi công phù hợp với công năng của từng ô sàn.

Chiều dày sơ bộ của sàn được xác định theo công thức kinh nghiệm :

D = 0.8-1.4 : phụ thuộc vào tải trọng, chọn D=1; m : phụ thuộc vào loại bản sàn: m = 30 -35: Bản loại dầm; m = 40- 45: Bản kê 4 cạnh; m= 10-18 : Bản công xon;

= 4000 Chiều dài theo phương cạnh ngắn;

40 ÷ 45 4000 = (89 ÷ 100) Chọn sơ bộ chiều dày sàn ℎ = 100

- Tiết diện sơ bộ của dầm được chọn theo công thức kinh nghiệm:

4)ℎ Trong đó: L chiều dài nhịp

Việc chọn tiết diện các cấu kiện không chỉ dựa vào các công thức kinh nghiệm mà còn phải xem xét sự tương quan giữa kích thước của các cấu kiện với nhau.

- Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau:

Trong đó: q: tải phân bố trên 1 sàn: 8-14 / ;

S: diện tích truyền tải của sàn vào cột; n: số tầng; k: hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men và vị trí cột;

Bảng 6.1 Bảng chọn sơ bộ tiết diện cột giữa

A c ttoán b h Ac chọn ( m 2 ) ( kG/m 2 ) ( kG ) (cm 2 ) ( cm ) ( cm ) (cm 2 )

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 49

Bảng 6.2 Bảng chọn sơ bộ tiết diện cột biên

A c ttoán b h Ac chọn ( m 2 ) ( kG/m 2 ) ( kG ) (cm 2 ) ( cm ) ( cm ) (cm 2 )

- Chiều dày vách lõi thang máy được chọn dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng và đảm bảo các quy định theo điều 3.4.1 của TCVN 198-1997: santang tang

- Do yêu cầu về phân tích động lực học và các yêu cầu cấu tạo, dễ thi công nên sinh viên chọn vách thang máy có chiều dày t = 250mm.

PHÂN TÍCH TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

6.3.1.1 Trọng lượng bản thân kết cấu:

Trọng lượng của các cấu kiện trong kết cấu sẽ được xác định bằng phần mềm Etabs, dựa trên các tiết diện và thông số vật liệu đã được nhập vào.

- Các thông số đặt trưng của vật liệu bê tông B25:

+ Khối lượng riêng ( Mas per unit Volume): 0.25

+ Trọng lượng riêng (Weight per unit Volume): 2.5

+ Module đàn hồi ( Modulus of Elasticity): 30E5

Hình 6.1 Các lớp cấu tạo sàn

+ Hệ số Poisson ( Poisson is Ratio): 0.2

+ Hệ số giãn nở nhiệt ( Coef of Thermal Expansion): 0

6.3.1.2 Trọng lượng các lớp hoàn thiện:

6.3.1.2.1 Tải trọng các lớp hoàn thiện các tầng:

Tải trọng này được tính toán tương tự như mục 3.2.2.1

Bảng 6.3 Tải trọng sàn nhà ở và hành lang

6 - Trần thạch cao và thiết bị 30 1.1 33

Tổng tĩnh tải tiêu chuẩn nhập vào mô hình 158.2

Tải trọng nhập vào mô hình được xác định dựa trên tải trọng tiêu chuẩn, trong đó sinh viên đã quy đổi từ tải trọng tính toán thành các giá trị nhân với hệ số tổ hợp 1.1 cho tĩnh tải và 1.2 cho hoạt tải.

6.3.1.3 Tải trọng các kết cấu bao che và ngăn cách:

6.3.1.3.1 Tải trọng tường bao che:

Trọng lượng tường xây trên dầm được quy về tải phân bố đều:

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 51

Bảng 6.4 Tải trọng của các loại tường bao che

Các tường còn có các cửa sổ và cửa đi nên sinh viên đã trừ bỏ 20% tải trọng

6.3.1.3.2 Tải trọng tường ngăn cách trong căn hộ:

- Tải trọng tường ngăn cách các phòng trong từng căn hộ đã được sinh viên tính toán ở trên

- Tải trọng tác dụng lên sàn:

Bảng 6.5 Tải trọng tác dụng lên sàn

Tên sàn Tải hoàn thiện (T) Hoạt tải (T)

6.3.1.4 Tải trọng bể nước mái:

Do công trình có bể nước mái, tải trọng từ bể nước mái được truyền vào khung dước dưới dạng 4 lực tập trung tại 4 chân cột, với giá trị P = 46.741 (T).

- Chọn hố thang có kích thước 2000x2700 (mm) với cabin có kích thước 1600x2100 (mm) chở được tối đa 20 người (hoặc tải trọng tối đa là 1400 kg) có phản phản lực R1 = 15(T)

Hoạt tải xác định theo công năng từng khu vực và tra theo bảng 3- TCVN 2737-1995:

Bảng 6.6 Hoạt tải sử dụng

Nhà ở kiểu căn hộ, nhà vệ sinh 150 1.3 195

Phòng sinh hoạt cộng đồng 400 1.2 6.0

- Gió tác động lên công trình gồm 2 thành phần:

+ Thành phần tĩnh luôn được kể đến với mọi công trình

+ Thành phần động căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 nhà cao tầng có chiều cao trên 40m thì phải kể đến gió động

- Công trình có chiều cao tổng cộng tính từ cốt 0.00 là 55.8m lớn hơn 40m nên phải kể đến gió tĩnh và gió động

- Tải trọng gió tác dụng lên khung không gian phải kể đến 4 hướng: trái , phải, trước, sau Mỗi hướng bao gồm gió đẩy và gió hút

+ Địa điểm xây dựng là Quận 2, Tp Hồ Chí Minh

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức: W = Wo kzj.c (T/m 2 )

+ k: là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, được lấy theo bảng 5 TCVN 2737-1995

+ c: là hệ số khí động, được lấy theo bảng 6 TCVN 2737-1995

Phía đón gió: cđ = 0,8 Phía hút gió: ch = - 0,6

+ W0: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình xây dựng ở Quận 2, TP Hồ Chí Minh, thuộc vùng II – A, địa hình loại B

Gió tĩnh được xem như lực tập trung tại tâm hình học của mặt đón gió, nằm ở cao trình sàn tầng Tổng hệ số khí động cho cả mặt đón gió và mặt hút gió được xác định là c = 1,4.

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 53

Bảng 6.7 Bảng giá trị gió tĩnh

- Thành phần động của tải gió được tính toán theo TCVN 229:1999

Tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động của tải trọng gió, có thể chỉ cần xem xét ảnh hưởng của thành phần xung vận tốc gió hoặc cần tính đến cả lực quán tính của công trình.

Mức độ nhạy cảm của công trình được xác định thông qua mối tương quan giữa các tần số dao động riêng cơ bản, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, và tần số giới hạn fL được quy định trong bảng 2 của TCVN 229 – 1999.

Trong tiêu chuẩn 2737 – 1995, đối với vùng áp lực gió IIA, công trình bê tông cốt thép với độ giảm loga dao động phụ thuộc vào dạng kết cấu và vật liệu chịu lực chính là δ = 0,3, thì tần số dao động fL được xác định là 1,3 Hz.

Bảng 6.8 Giá trị giới hạn của tầng số giao dộng riêng f L

Vùng áp lực gió fL ( Hz)

6.3.4 Quy trình xác định thành phần động của tải gió:

- Phân tích dao động theo từng phương (xét từng phương riêng biệt):

Theo phương X: Có các tần số dao động riêng f1x, f2x , và các chuyển vị dao động

Theo phương Y: Tương tự, cũng có các tần số dao động riêng f1y, f2y , và các chuyển vị dao động

- Xét 1 phương nào đó, dùng sơ đồ hệ thanh console để tính tải trọng gió động: z

- So sánh f1 với tần số giới hạn fL ta có các trường hợp sau:

Nếu f1 > fL, thành phần dao động của tải trọng gió chỉ do xung vận tốc gió gây ra Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động áp lực gió tác động lên phần thứ j của công trình được xác định theo công thức cụ thể.

+ Tần số dao động riêng f1 sẽ nhận được từ chương trình ETABS

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, ký hiệu là Wj, được xác định cho phần thứ j của công trình Hệ số áp lực động của tải trọng gió, được ký hiệu là ζ (zeta), được tra cứu từ bảng phụ thuộc vào cao độ Zj và dạng địa hình, theo quy định trong bảng 3 TCVN 229:1999.

Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, ký hiệu là υ, cho dạng dao động thứ nhất υ1 phụ thuộc vào kích thước mặt đón gió, trong khi đó các dạng dao động khác như υ2 và υ3 đều có giá trị bằng 1.

Trong đó : Với gió theo phương X : ρ = L ; χ = H

Hình 6.3 Sơ đồ mặt đón gió pj j j

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 55

Bảng 6.9 Các tham số  và 

Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với bề mặt tính toán   zOx D H zOy 0,4L H xOy D L

Hệ số tương quan không gian  1 khi xét tương quan xung vận tốc gió theo chiều cao và bề rộng đón gió, phụ thuộc vào  và 

Trong trường hợp f1 ≤ fL, khi tần số dao động cơ bản f1 (Hz) của công trình và các bộ phận kết cấu nhỏ hơn giá trị giới hạn fL theo TCVN 229:1999, cần tính đến tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Đồng thời, cần xem xét “s” dạng dao động đầu tiên thỏa mãn yêu cầu.

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định như sau: p( ji) j i i ji

: Lực, đơn vị tính toán (kN)

: Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j (T)

: Dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

(xi i) : hệ số động lực với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số εi và độ giảm lôga của dao động:

 : hệ số tin cậy của tải trọng gió,  = 1,2

W0 : giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió (N/m 2 )

i fi : tần số dao động riêng thứ i (Hz)

Hệ số động lực  được xác định qua đồ thị, với đường cong 1 cho công trình bê tông cốt thép và gạch đá có giá trị = 0,3, trong khi đường cong 2 cho các trụ thép ống khói và thiết bị bằng cột có hệ giằng bằng bê tông cốt thép có giá trị = 0,15 Hệ số ψi (psi) được tính bằng cách chia công trình thành n phần, trong đó mỗi phần được coi như chịu tải trọng gió không đổi.

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

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió (Wj) tác động lên phần tử thứ j của công trình, trong khi hệ số áp lực động (ζj) của tải trọng gió tại độ cao tương ứng với phần tử này là không thứ nguyên.

S j : diện tích đón gió của phần j của công trình v i : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

6.3.5 Tính toán tải trọng động đất

6.3.5.1 Tổng quan về động đất

Động đất là hiện tượng vật lý phức tạp, đặc trưng bởi sự chuyển động hỗn loạn của vỏ trái đất với phương và cường độ thay đổi theo thời gian Chúng thường xảy ra bất ngờ và không kéo dài, gây ra dao động mạnh nền đất do sự giải phóng năng lượng đột ngột từ vỏ trái đất.

PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH

Khi thiết kế nhà cao tầng, việc chú trọng đến tải trọng ngang như gió và động đất là rất quan trọng Để phân tích các tải trọng này, cần xác định chu kỳ dao động riêng, tần số dao động riêng và khối lượng công trình Có nhiều phương pháp để xác định những giá trị này, và trong đồ án này, sinh viên sẽ sử dụng phần mềm Etabs để thực hiện các tính toán cần thiết.

6.4.1 Các bước tiến hành tính toán động lực học công trình:

6.4.1.1 Xây dựng mô hình Etabs:

Các bước xây dựng mô hình dựa vào các kích thước sơ bộ và tải trọng đã được trình bày ở mục trên

6.4.1.2 Mô hình công trình trong phần mềm ETAPS:

- Mô hình tính toán thể hiện thể hiện trục cột, dầm,sàn,vách

Phần mềm Etabs được sử dụng để mô hình hóa và phân tích nội lực của công trình xây dựng Trong quá trình tính toán nội lực, Etabs áp dụng nhiều giả thuyết khác nhau nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của các kết quả phân tích.

• Liên kết giữa móng và hệ cột, vách là liên kết ngàm

• Mặt ngàm là tại mặt trên của móng

• Các vị trí nối cột (vách) với dầm được coi là liên kiết cứng

Các tải trọng khai báo và gán vào mô hình gồm:

- Trọng lượng bản thân: DL;

- Tải trọng hoàn thiện: SDL;

- Tải động đất phương X: SX;

- Tải dộng đất phương Y: SY;

6.4.2 Khai báo hệ số chiết giảm khối lượng:

- Đối với phân tích động học trong tính toán tải trọng gió động, hệ số chiết giảm khối lượng được xác định theo mục 3.2.4 TCVN 299-1999

- Hệ số chiết giảm khối lượng đối với hoạt tải : 0.5

- Hệ số chiết giảm khối lượng đối với tĩnh tải: 1

Bảng 6.13 Bảng chu kỳ công trình

Mode Period UX UY RZ Sum

- Xác định số dạng dao động cần xét:

Theo phân tích động học ở trên ta có: f3 = 0,74 (Hz) < fL = 1,3 (Hz) < f4 = 2,27 (Hz)

Theo TCVN 229:1999, khi tính toán thành phần động của tải trọng gió, cần xem xét tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Đặc biệt, trong quá trình này, phải tính đến ba mode dao động riêng đầu tiên.

Sơ đồ tính thành phần động của tải trọng gió xem công trình như một thanh console ngàm vào mặt móng, với 15 điểm tập trung khối lượng tương ứng với 15 tầng sàn từ mặt đất trở lên, không bao gồm tầng hầm trong tính toán tải trọng gió.

Từ kết quả trên ta có :

- Dạng dao động thứ nhất (mode 1): công trình dao động theo phương X

Dạng dao động thứ hai (mode 2) là hiện tượng công trình bị xoắn quanh trục Z Do công trình có tâm khối lượng, tâm hình học và tâm cứng gần như trùng nhau, nên trong quá trình tính toán, thành phần xoắn thường được bỏ qua.

- Dạng dao động thứ ba (mode 3): công trình dao động theo phương Y

+ Phương X chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 1

+ Phương Y chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 3

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 63

Bảng 6.14 Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng dạng dao động riêng thứ I, không thứ nguyên y j x dir y dir

Bảng 6.15 Bảng hệ số tương quan không gian v 1 x dir y dir

Bảng 6.16 Bảng chuyển vị tỉ đối và kết quả tính giá trị tiêu chuẩn W Fji thành phần động của tải trọng gió

Bảng 6.5 Bảng hệ số  i x dir y dir

Bảng 6.68 Bảng hệ số động lực  i

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 65

Bảng 6.7 trình bày giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, tương ứng với các dạng dao động 1 và 3, đồng thời xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió.

W P(ji) (T/m 2 ) Gió động x dir y dir W Pj (T/m 2 ) mode 1 mode 1 x-dir y-dir

Bảng 6.20 Bảng kết quả thành phần động của tải trọng gió:

Gió tĩnh Gió động Tải tĩnh Tải động Tổng tải

(T/m 2 ) W Pj (T/m 2 ) (T) (T) (T) (T) (T) (T) y-dir/ x-dir x-dir y-dir x-dir y-dir x-dir y-dir x-dir y-dir

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 67

TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC

Trong thực tế, công trình không phải chịu tác động đồng thời từ tất cả các tải, vì vậy việc xác định các nội lực nguy hiểm nhất có thể xảy ra trong kết cấu trong suốt quá trình hoạt động của công trình là rất quan trọng Do đó, cần tiến hành phân tích nội lực để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.

- Tổ hợp nội lực cho khung trục 4 theo các tổ hợp cơ bản sau:

• Tổ hợp cơ bản 1 gồm: Tĩnh tải và 1 loại hoạt tải

• Tổ hợp cơ bản 2 gồm: Tĩnh tải và nhiều loại hoạt tải nếu chúng có thể đồng thời xảy ra, các loại hoạt tải này lấy hệ số 0,9

KIỂM TRA MÔ HÌNH

6.6.1 Kiểm tra ổn định chống lật của mô hình:

- Xét tỷ số chiều cao H (tính từ mặt ngàm của công trình) trên chiều rộng B của công trình:

Theo mục 3.2 TCXD 198-1997, các nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng nhỏ hơn 5 không cần phải kiểm tra khả năng chống lật khi chịu tác động của động đất và tải gió.

6.6.2 Kiểm tra độ cứng công trình:

Theo TCVN 198-1997, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu công trình phải được tính toán theo phương pháp đàn hồi đối với kết cấu khung vách, và cần thỏa mãn các điều kiện quy định.

Trong đó: f là chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh kết cấu và H là chiều cao công trình tính từ mặt ngàm lấy từ Etabs theo tổ hợp ES

- Ta có chuyển vị lớn nhất tại đỉnh mái được xuất từ mô hình Etabs là:

- Chuyển vị theo phương X: fx = 0.0153(m)

- Chuyển vị theo phương Y: fy = 0.020(m) y 4 3 f 0.020 f 1

6.6.3 Kiểm tra chuyển vị tương đối giữa các tầng:

- Theo Bảng C.4, TCVN 5574:2012, chuyển vị giới hạn theo phương ngang fu của một tầng nhà nhiều tầng là:   u t f h

500 ht là chiều cao một tầng

→ Chuyển vị ngang tương đối cho phép giữa các tầng là u s f 1

- Chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng của công trình ứng với tổ hợp SDRIFT

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 69

Hình 6.5 Hình ảnh nội lực dầm (tổ hợp EU)

TÍNH TOÁN CỐT THÉP KHUNG TRỤC

- Sau khi giải mô hình bằng ETAPS ta được kết quả nội lực:

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT

6.8.1 cốt thép dọc chịu lực:

- Các cột khung trục 2 có tiết diện hình chữ nhật, với Cx, Cy, là kích thước tiết diện theo phương x và y

Nội lực tính toán được xác định từ kết quả phân tích mô hình Etabs, với các kết quả phân tích nội lực và tính toán thép cho các cột khung trục 2 được trình bày chi tiết trong Phụ lục.

- Nội lực cột gồm hai thành phân mô men là Mx, My nên ta tính cột theo sơ đồ tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên

Cột chịu nén lệch tâm xiên được tính toán theo phương pháp gần đúng, chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương để xác định cốt thép Nguyên tắc của phương pháp này đã được quy định trong tiêu chuẩn BS8110 của Anh và ACI318 của Mỹ Giáo sư Nguyễn Đình Cống đã phát triển các công thức phù hợp với TCXDVN 356 – 2005, hiện nay là TCXDVN 5574: 2012, với ít thay đổi so với trước đây.

- Với cột có tiết diện là Cx, Cy, điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là0.5 x 2 y

C  , cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh ngắn có thể lớn hơn

- Nội lực để tính toán nén lệch tâm xiên được lấy từ kết quả tổ hợp, trong đó chú ý đến ban thành phần:

+ Mx : mô men quay quanh trục y

+ My : mô men quay quanh trục x

- Tại mỗi mặt cắt tính toán cho tất cả các tổ hợp: U1….U13, sau đó chọn kết quả cho diện tích cốt thép lớn nhất

6.8.2 Tính toán cốt thép dọc:

- Tính độ lệch tâm theo từng phương:

+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea theo mỗi phương:

Ta có độ lệch tâm ban đầu: e ox  max( ; e e 1 x ax ); e oy  max( ; e e 1 x ax )

Nghiên cứu ảnh hưởng của uốn theo từng phương dựa trên độ mảnh, chỉ xem xét ảnh hưởng của uốn dọc khi độ mảnh lớn hơn 28 và bỏ qua khi độ mảnh nhỏ hơn hoặc bằng 28 Độ mảnh được tính theo các phương x và y với công thức: x = ox x l i và oy = y y l.

Chiều tính toán của cột theo từng phương được xác định bởi l x = l y ψ, trong đó ψ là hệ số phụ thuộc vào liên kết của kết cấu Đối với khung nhà nhiều tầng có từ 3 nhịp trở lên, giá trị ψ được lấy là 0,7 Bán kính quán tính của tiết diện theo phương mặt phẳng uốn đang tính toán được biểu diễn bằng công thức 0.228 x x i = C, i y = 0.228C y.

+ Hệ số xét ảnh hưởng uốn dọc  :

Khi bỏ qua uốn dọc:   1

Trong đó N cr là lực dọc tới hạn, được tính toán theo công thức thực hành do Gs

Nguyễn Đình Cống đề xuất: 

0.2 0 1.05 1.5 o e C e C là hệ số xét đến độ lệch tâm

Tùy thuộc vào từng phương tính, chúng ta cần thay thế các giá trị Cx, Cy, lox, loy, Ix, Iy, eox, eoy để tính toán lực dọc tới hạn cho từng phương.

+ Mô men theo hai phương sau khi xét ảnh hưởng của uốn dọc:

- Đưa về tính lệch tâm phẳng theo phương x hoặc y:

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

- Chuẩn bị các số liệu tính toán cho trường hợp nén lệch tâm phẳng:

+ Tính toán cốt thép đối xứng:

- Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1:

+ Tính hệ số chuyển đổi mô men mo:

Khi x 1 h o thì m 0.4 o  + Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):

 N ; Với kết cấu siêu tĩnh:e o max( ; )e e 1 a ; ee o 0.5h a

+ Tính toán độ mảnh theo hai phương: ox x x l

  i ,   max( ; )   x y + Dựa vào độ lệch tâm e o , và giá trị x 1 để phân biệt các trường hợp tính toán lệch tâm:

- Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi o 0,3 o e

  h  ; lúc này tính toán cột gần như nén đúng tâm

+ Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm:

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

Khi 14  104,  được tính theo công thức sau:

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

- Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé khi 0,3 eo ho

Tính toán nén lệch tâm bé như sau:

- Xác định chiều cao vùng nén:

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st :

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 73

- Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn khi o 0,3 o e

- Khi đó diện tích toàn bộ cốt thép được tính theo công thức sau:

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Giá trị Ast tính được có thể dương, âm, lớn hoặc bé Đánh giá mức hợp lí bằng tỉ lệ cốt thép: A st 100%

+ Để hạn chế việc sử dụng nhiều thép lấy  max 3% và đảm bảo sự làm việc chung giữa bê tông và cốt thép lấy  max 6%

+ Hàm lượng  min của cấu kiện chịu nén lệch tâm được lấy theo độ mảnh như sau: λ  1 7 1735 3583  8 3

Giới hạn của cốt thép chịu kéo và chịu nén được xác định bởi giá trị  min (%) Khi tính toán và bố trí cốt thép theo chu vi, giới hạn tối thiểu cho toàn bộ cốt thép là  o = 2 min (%).

6.8.3 Tính toán cột C2 sân thượng (Cột dưới sàn sân thượng trên sàn lầu 12):

- Cặp nội lực tính toán:

- Kích thước tiết diện: Cx50, Cyp0mm, lx=ly=3.6m

+ Tính độ lệch tâm theo từng phương:

+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea theo mỗi phương:

- Ta có độ lệch tâm ban đầu: max( 1 ; ) max(0.42;0.012) 0.42( ) ox x ax e  e e   m max( 1 ; ) max(0.28;0.023) 0.28( ) oy y ay e  e e   m

- Xét ảnh hưởng của uốn dọc theo từng phương theo độ mảnh:

 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc,  x 1 0.7 3.6

 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc,  y 1 + Mô men theo hai phương:

- Đưa về tính lệch tâm phẳng:

- Đưa về tính nén lệch tâm phẳng theo phương x

Các số liệu tính toán: hC X 0.35; bC y 0.7( )m ;M 1 M x 1 9.93( )T m ; M 2 M y 1 6.67( )T m e a e ax 0.2e ay 0.0120.2 0.023 0.0166( )m

- Chọn tính toán cốt thép đối xứng:

+ Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1:

+ Tính hệ số chuyển đổi mô men mo:

Mô men tương đương đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng:

Với kết cấu siêu tĩnh: e o max( ; ) max(0.55;0.0166)e e 1 a  0.55( )m

+ Trường hợp tính toán nén lệch tâm:

Suy ra tính toán cột theo trường hợp nén lệch tâm lớn

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 75

Diện tích toàn bộ cốt thép :

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

+ Hàm lượng thép cột nằm trong khoảng hợp lí, hl (1 3)%

- Tương tự tính toán cho tất cả các cột còn lại, ta có bảng tính như sau:

T Tm Tm mm mm m cm 2 % n  cm 2 %

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 77

T Tm Tm mm mm m cm 2 % n  cm 2 %

6.8.3.1 Cốt thép ngang trong cột:

Cốt thép ngang trong cột đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết với thanh thép dọc, tạo thành hệ khung vững chắc và giữ cho cốt thép thi công đúng vị trí Khi cốt thép dọc chịu nén, có nguy cơ bị cong, dẫn đến việc phá vỡ lớp bê tông bảo vệ và bật ra khỏi bê tông Cốt đai giúp giữ cho cốt thép dọc không bị cong và bật ra ngoài, trong khi cốt thép đai chịu kéo Nếu cốt đai không được neo chắc chắn, có thể bị bung ra, hoặc nếu cốt đai quá nhỏ, có khả năng bị kéo đứt.

- Thép đai trong cột được tính toán tương tự dầm chịu lực cắt, tuy nhiên có kể đến lực nén dọc

N tăng khả năng chịu cắt của bê tông Lực cắt lấy từ biểu đồ bao lực cắt của cột

Trong thực hành tính toán, thép đai cột thường được bố trí theo yêu cầu cấu tạo hơn là tính toán theo lực cắt, vì lực cắt trong cột thường rất nhỏ Do đó, việc bố trí cốt đai chỉ cần tuân thủ các quy định về cấu tạo, dựa trên các yếu tố như đường kính thép dọc, hàm lượng thép và kích thước cột là đủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

6.8.3.2 Một số yêu cầu về cấu tạo khi bố trí cốt đai:

- Cốt đai cột được đặt theo cấu tạo theo tiêu chuẩn TCXD 198 :1997 – Nhà cao tầng – Thiết kết cấu tạo bêtông cốt thép toàn khối

- Chọn cốt đai trong cột :  max(0,25 , 5 mm)

- Số nhánh đai tùy thuộc vào kích thướt cột và bố trí thép dọc

- Cạnh tiết diện < 400(mm) và trên mỗi cạnh có không quá 4 thanh thép cho phép đặt 1 cốt đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc

Trong trường hợp còn lại, mỗi thanh thép dọc cần phải có một cốt đai, hoặc có thể hiểu rằng, để đảm bảo tính ổn định, mỗi thanh thép dọc phải được bố trí có một thanh thép dọc nằm trong góc uốn của cốt đai.

- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo:

+ Khi Rsc MPa, s = min(15 dọc;500)

+ Khi Rsc MPa, s = min(12 dọc;400)

+ Nếu hàm lượng cốt thép > 3% thì s = min(10 dọc;300) (không phụ thuộc Rsc)

Nên sử dụng đai khép kín tại các vùng nút khung, bao gồm cả cột và dầm, vì đây là những vị trí tập trung nội lực lớn Ngoài việc bố trí cốt thép chịu lực theo tính toán, cần thiết phải thêm cốt đai gia cường để đảm bảo sự liên kết giữa cột và dầm, giúp chống lại sự gia tăng đột ngột của lực cắt tại nút Cốt đai này cũng tăng cường sự bền vững của nút trước những nội lực xuất hiện trong tiết diện nghiêng mà chưa được định lượng trong tính toán.

- Vậy bố trí thép đai cột 8a150 cho vùng nối chồng cốt thép, 8a200 cho các vùng còn lại.

TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM

Tính toán cốt thép cho dầm được thực hiện tương tự như đối với cột, sử dụng phần mềm ETABS để xuất ra nội lực và sau đó tiến hành tính toán cốt thép.

Đối với dầm, chỉ cần tính toán thép tương ứng với trường hợp mômen nội lực lớn nhất Dựa vào kết quả giải nội lực trong ETABS, hãy chọn trường hợp biểu đồ bao "EU", khi đó nội lực sẽ là giá trị lớn nhất được cung cấp trong bảng.

Các thông số vật liệu:

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 79

+ Bê tông B25 : Rb 5 (kG/cm 2 ) ; Rbt = 10.5(kG/cm 2 )

+ Hệ số làm việc của dầm bê tông nặng đông rắn tự nhiên  b 0.9

+ Hệ số làm việc của thép

- Tính toán cốt thép tiến hành theo trình tự:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép : min max

- Dưới đây sinh viên trình bày mẫu cụ thể các bước tính toán thép dầm B36 (300x700)mm tầng sân thượng:

+ Moment nhịp lớn nhất Mn 82 T.m;

+ Moment gối lớn nhất Mg = -27.23 T.m;

+ Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B25, tra bảng E2 TCXDVN 5574-2012, ta xác định được các thông số:  R 0.595; R 0.418 đối với nhóm cốt thép AII

+ Chiều cao làm việc của tiết diện:h 0   h a 700 50 650 mm

+ Xác định các hệ số:

+ Kiểm tra: μmin ≤ μ (%) ≤ μmax theo TCVN 5574-2012 thì μmin = 0,05 % max

Bảng 6.22 Bảng tính thép dầm tầng 3

Tầng Dầm M b h a gt h o   A s  Chọn thép A s_bố trí 

Tm cm cm cm cm - - cm 2 % n1  cm 2 %

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 81

Tầng Dầm M b h a gt h o   A s  Chọn thép A s_bố trí 

Tm cm cm cm cm - - cm 2 % n1  cm 2 %

6.9.2 Tính toán cốt thép đai dầm:

Chọn thép làm cố đai: dw=8, số nhánh n=2, Rsw5(Mpa), Rbt=1.05 (Mpa) chọn khoảng cách cốt đai s0mm Điều kiện để thép đảm bảo chịu cắt :

Tính cốt đai cho dầm B36 tầng 3:

 Dầm đảm bảo chịu cắt khi bố trí cốt đai d8a150

Tương tự kiểm tra cho các dầm còn lại, ta có kết quả trình bày trong bảng sau:

Bảng 6.8 Kiểm tra khả năng chịu cắt và tính toán cốt đai cho dầm

Tầng Dầm V b h a gt h o Thép đai A sw Q bdmin Kiểm

T cm cm cm cm  s n cm 2 T V

B30 9.55 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B31 31.07 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B36 -20.67 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B37 19.06 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B43 20.93 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B44 -21.22 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B47 11.21 25 50 5 45 8 150 2 1.01 22.33 OK B48 -7.12 25 50 5 45 8 150 2 1.01 22.33 OK B55 30.60 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B58 -8.31 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B59 -17.72 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK B60 14.10 30 70 5 65 8 150 2 1.01 35.34 OK

- Tại vị trí dầm phụ gối lên dầm chính cần bố trí cốt treo để tránh phá hoại giật đứt - - Tính toán giật đứt theo mục 6.2.5.5 TCVN 5574-2012

- Tổng số lượng cốt treo dạng đai cần thiết:

Lực tập trung P được truyền từ dầm phụ lên dầm chính, với khoảng cách từ vị trí đặt lực đến trọng tâm cốt thép dọc được xác định bởi h s = h 0 - h dp Để đảm bảo tính toán chính xác, cần xác định tổng số lượng cốt treo dạng đai cần thiết (m) và số nhánh cốt treo (n), cùng với diện tích cốt treo (asw) để đảm bảo hiệu quả trong thiết kế kết cấu.

Rsw cường độ tính toán cốt treo

- Lực cắt lớn nhất do dầm phụ tác dụng lên dầm chính F = 29T (chính là bước nhảy nội lực của lực cắt trên dầm chính)

- Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn ỉ10 (asw= 78.54 mm 2 ), n = 2 nhỏnh

- Vùng giật đứt có chiều dài: a b   2 h s  250 2 170 590    mm

- Số lượng cốt đai 2 bên là:

Vậy ta chọn 6 d10 bố trí mỗi bên 3 cây với khoảng cách 50 mm

6.10.1 Quan điểm tính toán vách:

Vách là một yếu tố cấu trúc quan trọng trong các công trình nhà cao tầng, đặc biệt trong việc chịu tải trọng ngang lớn Khi phải chịu tải trọng ngang, vách có thể gặp hiện tượng biến dạng do uốn Trong thiết kế vách phẳng, có ba phương pháp tính toán cốt thép dọc thường được áp dụng.

+Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

+Phương pháp giả thiết vùng biên chịu momen

+Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

→ Trong phạm vi đồ án, sinh viên sử dụng phương pháp giả thiết vùng biên chịu momen

Có hai phương pháp tính toán cho phương pháp này Phương pháp đầu tiên xem lực dọc được phân bố đều trên toàn bộ vách Phương pháp thứ hai, được trình bày trong Manual tính vách của Etabs 2015 của hãng CSI, chỉ xem lực dọc do hai vùng biên chịu, và đây là cách mà sinh viên thường sử dụng.

- Đặc điểm của cách tính theo CSI:

+Vùng biên 2 đầu vách chịu toàn bộ momen và lực dọc

+Vùng giữa chỉ đặt thép cấu tạo thỏa hàm lượng

+Cốt thép chịu kéo, bê tông và cốt thép cùng chịu nén

6.10.2 Mô hình vách trong Etabs:

- Vách cứng trong Etabs được khai báo bằng một phần tử “Pier”, hệ trục tọa độ địa phương được quy ước như sau:

- Thông thường mỗi phần tử Pier chịu 6 thành phần nội lực: P (lực dọc), V2 & V3 (lực cắt theo trục 2 & 3), T (moment xoắn), M2 & M3 (moment uốn xung quanh trục 2 & 3)

Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng, do đó không cần xem xét khả năng chịu momen ngoài mặt phẳng M2 và lực cắt V3 Chỉ cần tập trung vào ba thành phần nội lực chính là P, V2 và M3.

6.10.2.2 Tổ hợp xuất nội lực:

- Tổ hợp có tải trọng gió: Từ UDWal1 đến UDWal18

- Tổ hợp có động đất: U10, U11, U12, U13

- Các thành phần tổ hợp đã được sinh viên trình bày ở trên

6.10.3 Các bước tính toán cốt thép dọc:

Bước đầu tiên trong quá trình tính toán là giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu momen, bắt đầu với B = t p, tức là chiều dày của vách Sau mỗi lần tính toán nếu không đạt yêu cầu, chiều dài B sẽ được tăng lên một nửa chiều dày t p Trong quá trình này, cần xem xét vách chịu lực dọc P và momen uốn trong mặt phẳng M 3, với momen M 3 tương ứng với cặp ngẫu lực được đặt ở hai vùng biên của vách.

Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong 2 vùng biên

 Dấu của lực dọc P được giữ nguyên từ Etabs Do đó NEd có giá trị dương thì đó là lực kéo, giá trị âm thì đó là lực nén

NEd,left, NEd,right lần lượt là lực dọc tính toán ở vùng biên bên trái và vùng biên bên phải

Lp là chiều dài của cả vách

B1 là chiều dài của vùng biên bên trái hoặc bên phải

Bước 3: Tính toán cốt thép dọc

Nếu NEd là lực kéo thì: st Ed yd

Nếu NEd là lực nén thì: max

Pmax Factor là hệ số giảm lực nén kể đến uốn dọc, lấy bằng 0.8

 là hệ số cường độ hữu hiệu của bê tông Lấy bằng 1, khi f ck  50 MPa

A g là diện tích vùng biên A g B t 1  p f cd là cường độ thiết kế của bê tông f yd là cường độ thiết kế của thép

Vùng biên lấy kết quả thép lớn hơn bố trí cho cả hai

Vùng giữa bố trí thép cấu tạo thỏa hàm lượng

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng thép

Hàm lượng thép vùng biên:0.5%   1  4%

Hàm lượng thép vùng giữa:0.25%   2  4%

6.10.4 Tính toán thép dọc cho vách:

Tính toán một trường hợp Pier P1 (2000300) tại tầng mái (ứng với Story STH trong Etabs) với tổ hợp UDWal10 có số liệu sau:

- Diện tích vùng biên: A g t p t p 300 300  9 10 (mm ) 4 2

- Lực dọc tính toán tác dụng lên các vùng biên:

- Tính toán cốt thép dọc mỗi vùng biên:

Ed left Factor cd g sc right yd cd

- Bố trí cốt thép vùng biên:

Chọn vùng biên có thép lớn hơn bố trí cho vùng biên còn lại

Kiểm tra hàm lượng thép vùng biên: 0.5% 1 20.35 100% 2.26% 4%

- Bố trí thép vùng giữa:

Diện tích bê tông vùng giữa: A g 300 (2000 300 300)   420000  mm 2 

Chọn thép: 14d16 có diện tích cốt thép:

Kiểm tra hàm lượng thép vùng giữa: 0.25% 2 2814.87 100% 0.67% 4%

Kiểm tra hàm lượng thép tổng: 0.25% 20.36 2 28.15 100% 1.15% 4%

Kết quả thép dọc các vách còn lại được trình bày trong bảng tính dưới đây Để đơn giản hóa quá trình tính toán, sinh viên đã sử dụng hệ số an toàn cho bê tông và thép lần lượt là 1.5.

Bê tông C25/30, fcd.67 MPa; Thép CII, fyd%6.5 MPa

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 87

Bảng 6.24 Tính toán cốt thép dọc cho vách

Tầng Pier Combo P M 33 L p t p B 1 A s-b A left_right μ t-b A middle μ t-m μ t-t

STH P1 UDWal10 -37.79 81.17 2 0.3 0.3 11.25 8 18 20.35 2.26 14 16 28.13 0.67 1.15 L12 P1 UDWal6 -126.56 -49.75 2 0.3 0.3 -14.31 8 18 20.35 2.26 14 16 28.13 0.67 1.15 L11 P1 UDWal6 -200.47 64.97 2 0.3 0.3 9.62 8 18 20.35 2.26 14 16 28.13 0.67 1.15 L10 P1 UDWal6 -281.72 60.69 2 0.3 0.5 -9.74 12 20 37.68 2.51 10 20 31.42 1.05 1.78 L9 P1 UDWal6 -363.36 61.25 2 0.3 0.5 11.73 12 20 37.68 2.51 10 20 31.42 1.05 1.78 L8 P1 UDWal6 -445.36 59.84 2 0.3 0.5 32.61 12 20 37.68 2.51 10 20 31.42 1.05 1.78 L7 P1 UDWal6 -527.82 58.24 2 0.3 0.6 34.14 14 22 53.19 0.89 10 22 37.99 1.58 2.41 L6 P1 UDWal6 -610.89 57.73 2 0.3 0.6 55.60 14 22 53.19 0.89 10 22 37.99 1.58 2.41 L5 P1 UDWal6 -694.83 54.44 2 0.3 0.7 56.96 17 22 64.59 1.08 6 22 22.80 1.27 2.53 L4 P1 UDWal6 -789.10 -51.31 2 0.4 0.7 31.63 17 22 64.59 2.31 6 22 22.80 0.95 1.90 L3 P1 UDWal6 -876.23 -52.32 2 0.4 0.7 54.73 17 22 64.59 2.31 6 22 22.80 0.95 1.90 L2 P1 UDWal6 -963.45 -47.08 2 0.4 0.7 75.36 17 25 83.41 2.98 6 25 29.44 1.23 2.45 L1 P1 UDWal6 -1053.28 -64.78 2 0.4 0.9 55.00 21 25 103.03 2.86 2 25 9.81 1.23 2.70 Lửng P1 UDWal6 -1155.51 -65.92 2 0.4 0.9 82.17 21 25 103.03 2.86 2 25 9.81 1.23 2.70 Trệt P1 UDWal10 -1205.30 -125.8 2 0.4 0.9 123.52 21 28 129.24 3.59 2 28 12.31 1.53 3.38

6.10.5 Tính toán cốt đai cho vách:

Theo TCVN 9386:2012, Mục 5.4.3.5.3 khoản (1), để đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ, các thanh thép thẳng đứng cần được cố định bằng các đai kín và đai móc.

+ Đường kính tối thiểu là 6mm và 1/3 lần thép dọc Cốt dọc lớn nhất trong vách là d28, vậy chọn đường kính thép đai là d12

+ Khoảng cách giữa các đai là smin(100,8d)min(100,8 12) 100mm Với d là đường kính thép dọc nhỏ nhất trong vách

- Việc tính toán cốt đai cho vách dựa vào tiêu chuẩn EC2-2004:

Khả năng chịu cắt VRd,c của bê tông (không có thép chịu cắt) theo EC2 mục 6.2.2:

 tp là bề dày của vách

 d là chiều cao ảnh hưởng của lực cắt (chiều cao làm việc của bê tông), lấy bằng 0.8xLp

(với Lp là chiều dài của vách)

1 2 k  d  (đơn vị của d là mm)

  1 là hàm lượng thép chịu kéo, 1 s 0.02 p

 , với As lấy bằng một nửa diện tích thép dọc trong vách

  cp là ứng suất nén trong bê tông, vách thì chỉ xét vùng biên,  cp N Ed /A g 0.2f cd

 k1 là hệ số lấy bằng 0.15

 Hệ số  min 0.035k 3/2 f ck 1/2 , (fck là cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông mẫu trụ)

  c hệ số an toàn của bê tông, để an toàn chọn  c  1.5

Lực cắt thiết kế lớn nhất VRd,cmax theo EC2 mục 6.2.3: Đảm bảo bê tông nén không bị phá hoại cục bộ

 cw là hệ số lấy bằng 1 với cấu kiện không căng trước

Hệ số giảm cường độ bê tông bị nứt được xác định bằng công thức 1 = 0.6(1 - fck / 250), trong đó fck là cường độ bê tông tính bằng MPa Khoảng cách cánh tay đòn bê tông, ký hiệu z, được tính bằng 0.9d, với d là chiều dày của lớp bê tông.

: là góc nghiêng của vết nứt xiên Khi có tải trọng động đất lấy   45 0 bw: là bề dày nhỏ nhất của của mặt cắt ngang, lấy bw=tp

- Xét điều kiện tính toán thép đai:

+ Nếu V V 2  Rd c , , bê tông đủ khả năng chịu cắt, bố trí cốt đai theo cấu tạo

SVTH: LÂM NGỌC THIỆN MSSV: 14149166 TRANG: 89

+ Nếu V Rd c , V 2 V Rd c , max , cần tính toán cốt đai theo công thức: sw Ed tan yd

+ Nếu V 2 V Rd cm , ax , cần phải tăng tiết diện hoặc cường độ bê tông lên rồi lặp lại các bước tính toán

6.10.5.3 Tính toán thép đai vách:

Để đảm bảo tính toán và thi công hiệu quả, sinh viên cần thiết kế cốt đai cho vách chịu lực với cường độ cắt lớn nhất và bố trí cho toàn bộ khung trong phạm vi đồ án.

- Tính toán cho một trường hợp có lực cắt lớn nhất vách P1 (2000x300) ở tầng mái

(ứng với tầng STH trong Etabs), ứng với tổ hợp bao EUWal, có số liệu sau:

- Xác định các tham số có trong VRd,c: d=0.8xLp=0.8x200000mm

- Ứng với vách P1 ở tầng STH trong Bảng 6.17 của thuyết minh, có tổng diện tích thép dọc trong vách là: A s tong  20.36 2 28.15 68.87   cm 2

- NEd là lực dọc tính toán tác dụng lên mỗi vùng biên:

- Lực nén làm tăng khả năng chịu cắt của cấu kiện, để an toàn sinh viên lấy lực nén nhỏ hơn để tính  cp :

/ 31.20 10 / (300 300) 3.474 0.2 0.2 16.67 3.334 cp N Ed A g MPa f cd MPa

- Khả năng chịu cắt VRd,c của bê tông:

- Ta có: V Rd c , 44.75 T V 2 43.27  T, suy ra bê tông đảm bảo khả năng chịu cắt Sinh viên chỉ cần bố trí thép đai cấu tạo d10a 100 cho toàn bộ vách khung trục 2.

THIẾT KẾ MÓNG