KIẾN TRÚC VÀ CÁC NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1 Tổng quan về kiến trúc
- Công trình chung cƣ 18 tầng đƣợc xây dựng ở Quận 12 - Tp.HCM
- Chức năng sử dụng của công trình là cho thuê hay bán cho người có nhu cầu về nhà ở, tầng hầm dùng làm nơi chứa xe
- Công trình có tổng cộng 18 tầng ( 1 tầng hầm và 17 tầng sàn) Tổng chiều cao công trình là 64.8 m Với tầng hầm có chiều cao là 3m, các tầng điển hình cao 3.6m
Khu vực xây dựng nằm xa trung tâm thành phố, tạo điều kiện cho diện tích mặt bằng xây dựng rộng rãi Xung quanh công trình được trồng hoa, góp phần nâng cao vẻ đẹp thẩm mỹ Mặt đứng chính của công trình hướng về phía Tây.
- Công trình được xây dựng ở khu vực đất nền tương đối tốt
1.1.2 Đặc điểm khí hậu ở Tp.HCM Đặc điểm khí hậu thành phố Hồ Chí Minh đƣợc chia thành hai mùa rõ rệt a Mùa mƣa: từ tháng 5 đến tháng 11 có
+ Lƣợng mƣa trung bình : 274.4 mm (tháng 4)
+ Lƣợng mƣa cao nhất : 638 mm (tháng 5)
+ Lƣợng mƣa thấp nhất : 31 mm (tháng 11)
+ Độ ẩm tương đối trung bình : 48.5%
+ Độ ẩm tương đối thấp nhất : 79%
+ Độ ẩm tương đối cao nhất : 100%
+ Lƣợng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày đêm b Mùa khô:
+ Thông thường trong mùa khô :
+ Thông thường trong mùa mưa :
Gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình 2,15 m/s, thường thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, trong khi gió Đông Bắc thổi nhẹ hơn.
+ Khu vực thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão
Tầng hầm chủ yếu được sử dụng để đỗ xe và đặt các thiết bị như máy bơm nước, máy phát điện Bên cạnh đó, còn có các kho phụ, phòng bảo vệ và phòng kỹ thuật cho điện, nước, và chữa cháy Hệ thống hồ chứa nước được bố trí ở góc của tầng hầm.
Tầng 1 được thiết kế làm phòng sinh hoạt chung cho các hộ dân, đồng thời là nơi làm việc của ban quản lý chung cư Ngoài ra, tầng này còn bao gồm đại sảnh và cầu thang, tạo không gian gặp gỡ và giao lưu cho cư dân.
Các tầng trên được thiết kế làm phòng ở và căn hộ cho thuê, với chiều cao mỗi tầng đạt 3,6m Mỗi căn hộ bao gồm 2 phòng ngủ, 1 nhà bếp, 2 nhà vệ sinh, 1 phòng khách và khu vực ăn uống.
- Công trình có 2 thang máy và 2 thang bộ
1.1.4 Các giải pháp kỹ thuật khác
Hệ thống điện trong công trình được thiết kế với các đường dây điện âm tường và sàn, giúp tối ưu hóa không gian và tính thẩm mỹ Ngoài ra, có thể lắp đặt hệ thống phát điện riêng để đảm bảo nguồn điện ổn định khi cần thiết.
Hệ thống cấp nước của công trình sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước thành phố kết hợp với nước ngầm từ các giếng khoan Nước được dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và sau đó được bơm lên hồ nước trên mái, từ đó phân phối đến mọi khu vực trong công trình.
Hệ thống thoát nước đóng vai trò quan trọng trong việc thu gom nước thải sinh hoạt từ các ống nhánh Nước thải được tập trung tại các ống thu nước chính được bố trí thông tầng và dồn về tầng hầm Tại đây, nước sẽ được xử lý trước khi được đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.
- Hệ thống thoát rác: ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác đƣợc tập trung tại ngăn chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi
Hệ thống thông thoáng và chiếu sáng trong các phòng được đảm bảo nhờ vào cửa sổ và cửa kính được bố trí hợp lý, mang lại không khí trong lành và ánh sáng tự nhiên Mỗi phòng không chỉ được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên mà còn kết hợp với ánh sáng nhân tạo, tạo nên không gian sống thoải mái và dễ chịu.
- Hệ thống phòng cháy, chữa cháy : tại mỗi tầng đều đƣợc trang bị thiết bị cứu hoả đặt ở hành lang
Hệ thống giao thông trong công trình được thiết kế bao gồm hai thang máy và hai thang bộ cho giao thông thẳng đứng, cùng với các hành lang cho giao thông ngang Điều này đảm bảo mọi khu vực trong công trình đều dễ dàng tiếp cận, đáp ứng nhu cầu di chuyển của tất cả mọi người.
4 Hình 1.1 Mặt bằng điển hình công trình
Hình 1.2 Mặt đứng chính công trình
Hình 1.3 Mặt cắt công trình
CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN
- Dạng kết cấu dầm, cột, khung
- Chiều dài nhịp, chiều cao tầng
- Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cấu kiện
1.2.2 Xác định tải trọng tác dụng
- Căn cứ vào qui phạm hướng dẫn về tải trọng tác động xác định tải tác dụng vào cấu kiện
- Xác định tất cả các tải trọng và tác động tác dụng lên kết cấu
- Đặt tất cả các trường hợp tải tác dụng có thể xảy ra tác dụng vào cấu kiện
- Xác định nội lực do từng trường hợp đặt tải gây ra
Để xác định giá trị nội lực nguy hiểm nhất có thể xảy ra, cần thiết lập các sơ đồ đặt tải và phân tích nội lực được tạo ra từ các sơ đồ này.
- Một sơ đồ tĩnh tải
- Các sơ đồ hoạt tải nguy hiểm có thể xảy ra
- Tại mỗi tiết diện tính tìm giá trị nội lực bất lợi nhất do tĩnh tải và một hay vài hoạt tải: TT o T i
Trong đó: T - giá trị nội lực của tổ hợp
T o - giá trị đặt nội lực từ sơ đồ đặt tĩnh tải
Ti - giá trị nội lực từ sơ đồ đặt hoạt tải thứ i
- một trường hợp hay các trường hợp hoạt tải nguy hiểm
( tuỳ loại tổ hợp tải trọng thiết lập)
1.2.5 Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo TTGH I và TTGH II
Tính toán theo trạng thái giới hạn I là bước quan trọng trong việc xác định khả năng chịu lực của các tiết diện cấu kiện Sau khi xác định các nội lực tính toán M, N, Q, cần tiến hành đánh giá khả năng chịu lực để đảm bảo an toàn cho công trình.
8 tiết diện thẳng góc với trục cũng nhƣ các tiết diện nghiêng Việc tính toán theo một trong hai dạng sau:
- Kiểm tra khả năng chịu lực : Tiết diện cấu kiện, tiết diện cốt thép là có sẵn cần xác định khả năng chịu lực của tiết diện
- Tính cốt thép: xác định tiết diện cấu kiện, diện tích cốt thép cần thiết sao cho cấu kiện đảm bảo khả năng chịu lực
- Tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn II: kiểm tra độ võng và vết nứt.
NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
+ Trọng lƣợng bản thân: chọn sơ bộ tiết diện của cấu kiện từ đó tính ra trọng lƣợng bản thân
+ Trọng lương lớp hoàn thiện: căn cứ vào yêu cầu cấu tạo tính ra trọng lƣợng lớp hoàn thiện
+ Đối với dầm còn có tính đến trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có)
- Hoạt tải : căn cứ vào yêu cầu của từng loại cấu kiện, yêu cầu sử dụng mà qui phạm qui định từng giá trị hoạt tải cụ thể
- Tải từ sàn gồm tĩnh tải và hoạt tải truyền vào khung dưới dạng tải hình thang và hình tam giác
- Tải do dầm phụ truyền vào dầm chính của khung dưới dạng tải tập trung (phản lực tập trung và mômen tập trung)
- Tải từ dầm chính truyền vào cột Sau cùng tải trọng từ cột truyền xuống móng.
CƠ SỞ TÍNH TOÁN
Công việc thiết kế đƣợc tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với nghành xây dựng
+ TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động
+ TCXDVN 356-2005 : Tiêu chuẩn thiết kế bêtông cốt thép
+ TCXD 198-1997 : Nhà cao tầng –Thiết kế bêtông cốt thép toàn khối + TCVN 10304-2014 : Móng cọc- tiêu chuẩn thiết kế
+ TCXD 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió
+ TCXD 375-2006 : Thiết kế công trình chịu động đất…….
SỬ DỤNG VẬT LIỆU
- Bê tông dầm ; sàn ; cột ; vách cứng (Diaphragm) dùng mác 350 tương ứng cấp độ bền B25 với các chỉ tiêu nhƣ sau:
+ Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 14.5 Mpa
+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1.05 Mpa
+ Mođun đàn hồi: Eb = 30000 Mpa
- Cốt thép loại AIII với các chỉ tiêu :
+ Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 365 Mpa
+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 365 Mpa
+ Cường độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw = 225 Mpa
+ Modul đàn hồi: Es = 31000 Mpa
- Cốt thép loại AI với các chỉ tiêu:
+ Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 225 Mpa
+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 225 Mpa
+ Cừơng độ chịu kéo tính cốt thép ngang: Rsw = 175 Mpa
+ Modul đàn hồi: Es = 210000 Mpa
- Gạch xây tường- ceramic: = 18 kN/m 3
- Vữa lót, vữa trát: = 18 kN/m 3
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ SÀN
TỔNG QUAN
- Công trình có nhiều tầng nhƣng mặt bằng sàn có thể phân làm 3 nhóm chính:
+ Nhóm 1: sàn tầng hầm, tầng 1
+ Nhóm 2: sàn từ tầng 2 đến tầng 17
+ Nhóm 3: sàn tầng kỹ thuật và sàn mái
- Do nhóm sàn hai chiếm số lƣợng lớn nhất do đó chọn nhóm sàn hai để tính toán sàn điển hình
Cấu trúc khung chịu lực chính trong công trình yêu cầu sử dụng sàn dầm BTCT đổ toàn khối, vì giải pháp này mang lại khả năng chịu tải lớn, đồng thời tăng cường độ cứng và ổn định cho toàn bộ công trình.
TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH, PHƯƠNG ÁN SÀN DẦM
2.2.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình, sơ bộ bố trí hệ dầm sàn
Hình 2.1 Mặt bằng bố trí sàn điển hình
Dựa trên bản vẽ kiến trúc và các yêu cầu cấu tạo, hệ dầm trên sàn được bố trí một cách hợp lý Hệ dầm chính được sắp xếp theo các trục, kết nối các cột lại với nhau, tạo thành hệ khung chịu lực chính cho công trình.
Hình 2.2 Sơ đồ phân chia sàn tẩng điển hình
Ta chọn phương án sàn bê tông cốt thép toàn khối để tính toán cho toàn bộ các ô sàn trong công trình
2.2.2 Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn
- Chiều dày sàn đƣợc chọn sơ bộ theo công thức: s D h L
m Với: D = 0.8 ÷ 1.4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào tải trọng m = 40 ÷ 45
TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG CÁC Ô BẢN
- Chọn ô bản số 1 có kích thước 9m x 10m để tính: s D 2 h L
Vậy chọn tất cả các bản sàn có chiều dày là: h s 18(cm)
- Chọn sơ bộ dầm theo công thức:
+ Đối với dầm chính: dc
+ Đối với dầm phụ: dp
- Vì các tầng chỉ cao có 3.6m nên ta chọn kích thước sao cho đảm bảo vấn đề thông thủy Kích thước dầm được chọn sơ bộ như sau:
2.3 TÍNH TOÁN NỘI ỰC TRONG CÁC Ô BẢN
2.3.1 Tải trọng tác dụng lên ô bản a Tĩnh tải tác dụng lên ô bản
- Tải tác động lên sàn điển hình là tải phân bố đều do các lớp cấu tạo sàn :
Hình 2.3 Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 2.1 Tĩnh tải phòng khách, phòng ngủ, ban công
STT Thành phần cấu tạo h i (m) (kN/m 3 ) n g i (kN /m 2 )
Bảng 2.2 Tĩnh tải ô sàn vệ sinh, sàn mái
STT Thành phần cấu tạo h i (m) (kN/m 3 ) n g i (kN /m 2 )
G tt h i i n hi : Chiều dày các lớp cấu tạo sàn
i : Khối lƣợng riêng n : Hệ số vƣợt tải b Tĩnh tải tường xây tác dụng lên dầm Đối với tường xây trên dầm ta nhập tải lên dầm với:
+ Tường 100: 1.8 x chiều cao tường x hệ số vượt tải.(kN/m)
Tường 200 được tính bằng công thức: 3.3 x chiều cao tường x hệ số vượt tải (kN/m), trong đó hệ số vượt tải n = 1.3 theo quy định của TCVN 2737:1995 - Tiêu chuẩn thiết kế “Tải trọng và tác động” Điều này cũng áp dụng cho hoạt tải trên từng ô sàn.
Giá trị hoạt tải sử dụng và hệ số tin cậy đƣợc lấy theo TCVN 2737 – 1995
Trong thiết kế kiến trúc, các tiêu chuẩn tải trọng được xác định cho từng không gian như sau: Phòng khách, phòng ngủ và phòng ăn, bếp đều có tải trọng tính toán p tc là 1.5 kN/m² với hệ số vượt tải n là 1.3 Hành lang có tải trọng tính toán p tc là 3.0 kN/m² và hệ số vượt tải n là 1.2 Cuối cùng, phòng vệ sinh cũng có tải trọng tính toán p tc là 1.5 kN/m² với hệ số vượt tải n là 1.3.
14 d Bảng kết quả tính tải trọng lên sàn
Sau khi tính toán tĩnh tải và hoạt tải chọn tải trọng tương đương cho từng ô sàn nhƣ trong bảng
Bảng 2.3 Kết quả tính tải trọng lên sàn Ô sàn g tt s (kN/m 2 ) p tt (kN/m 2 )
2.3.2 Xác định nội lực trong sàn
Mô hình sàn trên phần mềm SAFE, phân tích nội lực theo các dãy Strip theo phương X và Y
Hình 2.4 Dãy Strip Nội Lực Theo Phương X
Hình 2.5 Dãy Strip Nội Lực Theo Phương Y
TÍNH THÉP SÀN
Xuất nội lực từ SAFE ta tiến hành tính toán thép cho sàn:
- Bê tông B25 có R b = 14.5MPa, E b = 30×10 3 MPa
- Cốt thép: sử dụng cốt thép AIII có Rs = 365Mpa, E s = 21×10 4 Mpa
Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: s b b min max R
bh Thường lấy min = 0,1% Hợp lý nhất khi = 0,3% 0,9% đối với sàn
Bảng 2.4 Kết Quả Tính Thép Sàn
The data highlights the performance metrics of various steel samples across different stages Sample SA1 shows fluctuations in values, with notable readings at 0.30 (-27.80), 5.00 (20.05), and 20.30 (-41.31) Sample SA2 presents a mix of negative and positive figures, particularly at 0.00 (-32.04) and 10.00 (-42.11) Meanwhile, sample SA3 demonstrates varying results, including significant values at 3.83 (4.67) and 11.80 (2.12) Lastly, sample SA4 reflects minor changes, with readings at 0.00 (-3.08) and 2.38 (2.71) Overall, the analysis reveals diverse performance trends among the steel samples, indicating the need for further investigation into their properties.
The data presents various measurements of TinhThep across different samples, with notable values including SA4 4.76 showing a significant decrease of -4.63, while SA4 13.60 and SA4 16.40 both indicate positive changes of 3.55 and 3.61, respectively Meanwhile, SA5 0.30 exhibits a sharp decline of -18.78, contrasting with SA5 5.00, which shows an increase of 4.69 In the SA6 series, SA6 4.00 reports a notable rise of 23.60, while SA6 10.00 reflects a substantial drop of -41.98 The SA7 samples demonstrate variability, with SA7 5.00 and SA7 15.00 both indicating increases of 20.02 and 20.06, respectively, while SA7 9.70 shows a decrease of -41.28 Lastly, SB1 samples reveal mixed results, with SB1 3.90 reporting an increase of 16.37 and SB1 8.70 showing a decline of -23.11 These measurements highlight the fluctuations in TinhThep values across different samples.
The SB2 series shows varying values of TinhThep, with notable observations at different intervals: at 0.00, it records -31.92; at 4.50, it reaches 32.37; and at 11.25, it drops to 4.66 The SB3 series reflects similar fluctuations, with a high of 21.03 at 4.50 and a low of -35.27 at 8.85 In the SB4 series, significant values include -86.03 at 8.85 and a rebound to 32.19 at 18.00 The SB5 series mirrors these trends, with extremes of -33.76 at 0.30 and 21.04 at 4.50 Lastly, the SB6 series presents values like 32.38 at 4.50 and -31.89 at 22.50, while the SB7 series fluctuates with highs of 18.54 at 18.00 and lows of -25.20 at 22.20.
2.5 KIỂM TR ĐỘ VÕNG CỦ SÀN
Theo TCVN 5574:2012 – Kết cấu Bê Tông và Bê Tông cốt thép đối với Sàn sườn khi 5m L 10m thì độ võng cho phép [f] = 2.5cm
- Kết quả xuất từ phần mềm SAFE cho ta giá trị độ võng lớn nhất là:
- Mô hình Sàn trong SAFE có kể đến từ biến và co ngót thì:
Vậy sàn thiết kế thỏa yêu cầu về độ võng.
TÍNH KẾT CẤU CẦU TH NG
CẤU TẠO CẦU THANG
Với chiều cao tầng điển hình là 3.6 m, kiến trúc sử dụng loại cầu thang 3 vế
- Một vế thang mỗi bậc có kích thước l×h = 250×165mm
- Mặt thang, chiếu nghỉ rộng 1.2 m
- Xét trên 1 m bề rộng bản
- Chọn sơ bộ chiều dày bản thang: ht = 120 mm
- Độ nghiêng của bản thang: b b h 165 tan 0.66 cos 0.84 l 250
Gạch lót, đá mài Lớp vữa lót Bậc thang Bản BTCT Lớp vữa trát
Gạch lót, đá mài Lớp vữa lót Bản BTCT Lớp vữa trát h b ậc l bậc
Hình 3.2 Các lớp cấu tạo cầu thang.
TẢI TRỌNG
3.3.1 Bản chiếu nghỉ a Tĩnh tải
Gồm trọng lƣợng bản thân các lớp cấu tạo:
i - Trọng lƣợng của lớp thứ i (kN/m 3 )
i - Chiều dày của lớp thứ i (m) n i - Hệ số tin cậy của lớp thứ i
Bảng 3.1 Tải trọng các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ
STT Tên lớp γ i (kN/m 3 ) δ i (m) n i g i (kN/m)
- Tĩnh tải các lớp hoàn thiện tác dụng lên dải chiếu nghỉ có bề rộng 1m
Theo tiêu chuẩn thiết kế: Tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 tc 2
3.3.2 Bản thang nghiêng a Tĩnh tải
i,tđ - Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng Đối với lớp đá hoa cương và lớp vữa: b b i b i,td
- Đối với bậc thang xây gạch thẻ: b i,td h cos
Bảng 3.2 Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang nghiêng
STT Tên lớp γ i (kN/m 3 ) δ i (m) n i g i (kN/m 2 )
- Tĩnh tải các lớp hoàn thiện tác dụng lên dải chiếu nghỉ có bề rộng 1m
- Theo tiêu chuẩn thiết kế: Tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 tc tc 2
TÍNH TOÁN BẢN THANG
- Cầu thang dạng bản chịu lực gồm 3 vế thang, mỗi vế thang đều có một đầu liên kết với dầm sàn và một đầu liên kết với vách
Trong kết cấu bê tông toàn khối, không tồn tại liên kết ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối Các liên kết giữa các bộ phận kết cấu mang tính chất bán trung gian, phụ thuộc vào độ cứng tương quan giữa chúng.
Chiều cao của cầu thang là 700 mm, lớn hơn 3HS là 120 mm Quá trình thi công cầu thang được thực hiện bằng cách đổ bê tông toàn khối Khi bê tông đạt đủ cường độ, đảm bảo độ cứng, liên kết giữa dầm sàn và vế thang được chọn là liên kết ngàm.
+ Liên kết giữa vế thang và vách sinh viên chọn liên kết ngàm
Nếu liên kết giữa vế thang và dầm sàn không đảm bảo độ cứng do thi công hoặc sự cố bất thường, moment nhịp sẽ bị ảnh hưởng.
Bản thang có kích thước lớn hơn 24, trong khi moment gối giảm đi, dẫn đến tình trạng thiếu thép ở bụng và thừa thép ở gối Điều này có thể gây ra sự phá hoại cấu trúc do thiếu thép tại bụng bản thang.
Cầu thang bộ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giao thông đứng của công trình, đặc biệt là trong các tình huống khẩn cấp như cháy nổ, hỏa hoạn hay động đất, khi nó trở thành lối thoát hiểm duy nhất, vì thang máy không thể sử dụng Do đó, cần đảm bảo tính an toàn của cầu thang, đặc biệt khi tải trọng có thể tăng cao hơn bình thường trong những trường hợp này.
Để đảm bảo an toàn trong tính toán, sinh viên đã lựa chọn sơ đồ tính 2 đầu ngàm và quyết định bố trí thép ở bụng bản thang với số lượng lớn hơn so với các phép tính ban đầu.
- Căn cứ vào sơ đồ kết cấu hệ khung, kích thước dầm chiếu nghỉ, chiều dày bản thang ta chọn sơ đồ tính vế thang 1 & 2 nhƣ sau:
Hình 3.3 Sơ đồ tính vế thang 1 & 2
- Biểu đồ gán tĩnh tải
Hình 3.4 Sơ đồ gán tĩnh tải vế thang 1 & 2
- Biểu đồ gán hoạt tải
Hình 3.5 Sơ đồ gán hoạt tải vế thang 1 & 2
Hình 3.6 Biểu đồ Môment vế thang 1 & 2
TÍNH TOÁN CỐT THÉP
- Tính toán cốt thép cho vế thang 1 & 2:
+ Chọn bê tông cấp độ bền B25: Rb = 14.5 MPa
+ Chọn cốt thép AIII: Rs = 365 MPa
+ Chọn a = 20 mm suy ra ho = h – a = 120 – 20 = 100mm
Kết quả tính toán đƣợc tóm tắt ở bảng sau:
Bảng 3.3 Cốt thép vế thang 1 & 2
Vi trớ M (kNm/m) α m ξ A s (cm 2 ) Chọn thộp A sc (cm 2 ) à (%)
Vế 3 là một ô bản có kích thước trên mặt bằng là (B1,L1) Ô bản này tựa lên ba cạnh là vách, chiếu nghỉ 1 và chiếu nghỉ 2
→ Bản làm việc hai phương (bản kê 3 cạnh), sơ đồ tính là ô bản liên kết khớp theo L1 và liên kết ngàm vào vách
+ Bản vế thang 3 ngàm vào vách, cắt dải rộng 1m để tính
Hình 3.7 Sơ đồ tính Hình 3.8 Biểu đồ nội lực
Vậy ta có momen ở gối là:
Bảng 3.4 Cốt thép vế thang 3
Vi trớ M (kNm/m) α m ξ A s (cm 2 ) Chọn thộp A sc (cm 2 ) à (%)
3.6 KIỂM TR CHUYỂN VỊ CẦU TH NG
Trong Etabs chọn Show Deformed Shape để xem kết quả chuyển vị của cầu thang
Hình 3.9 Chuyển vị của cầu thang Theo TCVN 5574:2012 – Kết cấu Bê Tông và Bê Tông cốt thép đối với Cầu Thang khi L5m thì độ võng cho phép 1 400
- Kết quả xuất từ phần mềm Etabs cho ta giá trị độ võng lớn nhất là:
Vậy cầu thang thiết kế thỏa yêu cầu về độ võng.
TÍNH TOÁN KHUNG KHÔNG GI N
CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN
Hình 4.2 Mặt bằng bố trí cột, dầm, vách tầng điển hình
4.2.1 Chọn kích thước phần tử dầm
Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm theo công thức:
+ Nhịp dầm chính lớn nhất L = 10 (m) dc dc
+ Chọn hdc = 700 (mm) dc dc
+ Nhịp dầm phụ lớn nhất L = 10 (m)
+ Chọn hdp = 400 (mm) dp dp
4.2.2 Chọn kích thước phần tử cột
Việc lựa chọn sơ bộ tiết diện cột chỉ mang tính tương đối và cần được điều chỉnh sau khi tính toán nội lực Sau khi xác định nội lực, cần tính toán cốt thép cho từng cột và kiểm tra kích thước tiết diện đã chọn dựa trên hàm lượng max Nếu không đạt yêu cầu, tiết diện ban đầu có thể cần thay đổi để tiết kiệm vật liệu và giảm diện tích cột, giúp tối ưu không gian trong nhà.
Khi thay đổi tiết diện của cấu kiện, nội lực thường sẽ thay đổi theo Tuy nhiên, nếu sự thay đổi này không đáng kể, có thể chỉ cần tính toán lại cốt thép mà không cần phải tính toán lại nội lực.
Ta tính đại diện sơ bộ tiết diện cho cột C9 cho tầng 1-3 :
- Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ nhƣ sau: cot n
N n F Q Nt Nd n - số tầng phía trên truyền tải xuống cột đang xét, n = 18
Q - tải trọng phân bố trên 1m 2 sàn (tĩnh tải và hoạt tải),
F - diện tích sàn truyền tải xuống cột, F = 10 x 5.75 = 57.5 (m 2 )
R b = 14.5 MPa: cường độ chịu nén của bê tông B25
N t , N d : tải tập trung của tường, dầm truyền vào
+ Dầm chính có tiết diện 300×700:
+ Tường ngăn trong các ô coi như bỏ qua
chọn cột có tiết diện là 900x900 (mm);
Các giá trị khác tính tương tự, thu được kết quả chọn sơ bộ tiết diện như bảng sau:
Bảng 4.1 Kết quả sơ bộ tiết diện cột
4.2.3 Chọn tiết diện vách cứng
Vách cứng đóng vai trò là kết cấu chịu lực ngang chính trong các tòa nhà cao tầng Để đảm bảo sự ổn định ngang, bề dày của bụng vách cứng cần phải lớn hơn hoặc bằng giá trị Bw.
Bw = Min (h/20; 150) (mm), trong đó h là chiều cao tầng
Vậy Bw = Min (3600/20; 150) (mm) = Min (180; 150) (mm)
Chiều dày vách đƣợc bố trí chạy suốt theo chiều cao công trình.
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO HỆ KHUNG
4.3.1 Tĩnh tải tác dụng vào hệ khung
Trọng lượng của sàn, dầm và cột cần được khai báo trực tiếp bằng cách nhập các đặc trưng về tiết diện và vật liệu của cấu kiện trên phần mềm ETABS, cho phép chương trình tự động tính toán tải trọng.
Trọng lƣợng các lớp hoàn thiện của sàn:
Bảng 4.2 Trọng lƣợng lớp hoàn thiện sàn phòng, hành lang, ban công
STT Thành phần cấu tạo h i (m) (kN/m 3 ) n g i (kN /m 2 )
Bảng 4.3 Trọng lƣợng lớp hoàn thiện sàn phòng vệ sinh
STT Thành phần cấu tạo h i (m) (kN/m 3 ) n g i (kN /m 2 )
- Trọng lượng tường xây trưc tiếp lên dầm:
+ Đối với tường xây trên dầm ta nhập tải lên dầm với:
Tường 100: 0.18 x chiều cao tường x hệ số vượt tải
Tường 200: 0.33 x chiều cao tường x hệ số vượt tải
4.3.2 Hoạt tải theo phương thẳng đứng tác dụng vào hệ khung
Hoạt tải các ô sàn được nhập vào ETABS dưới dạng lực phân bố đều trên các sàn, tuân theo quy phạm tải trọng và tác động theo TCVN 2737-1995 Để biết thêm chi tiết, hãy tham khảo bảng hoạt tải trong chương tính toán sàn.
Giá trị hoạt tải sử dụng và hệ số tin cậy đƣợc lấy theo TCVN 2737 – 1995
(I) Phòng khách: p tc = 1.5 kN/m² Hệ số vƣợt tải n= 1.3
(II) Phòng ngủ: p tc = 1.5 kN/m² Hệ số vƣợt tải n= 1.3
(III) Phòng ăn, bếp: p tc = 1.5 kN/m² Hệ số vƣợt tải n= 1.3
(IV) Hành lang: p tc = 3.0 kN/m² Hệ số vƣợt tải n= 1.2
(V) Phòng vệ sinh: p tc = 1.5 kN/m² Hệ số vƣợt tải n= 1.3 Đối với tầng mái hoạt tải lấy P tc = 1.5 (kN/m 2 )→ P tt = 1.3×1.5 = 1.95 (kN/m 2 )
4.3.3 Tải trọng ngang tác dụng vào hệ khung
Cao trình cao nhất của tòa nhà là 64.8 (m) > 40 (m) nên theo TCVN 2737-1995 tải trọng gió phải đƣợc xác định cả hai thành phần: Gió tĩnh + Gió động
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W đƣợc xác định theo công thức: tc 2 j 0 (zi)
Wo : Giá trị áp lực gió Tiêu Chuẩn Công trình xây dựng tại thành phố
Hồ Chí Minh thuộc vùng II–A (Tra Bảng TCVN 2737-1995)
Ta đƣợc: Wo = 0.83 (daN/m 2 ) K(zj) : Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, địa hình lấy địa hình A (Bảng 7 trang 13 ; Phụ lục A (A.23) trang 18 TCXD 229 –
C : Hệ số khí động : Gió đẩy: C = 0.8 Gió hút: C = 0.6
C = 0.8 + 0.6 = 1.4 Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió W tt đƣợc xác định theo công thức:
Trong đó: n là hệ số vƣợt tải (hay hệ số độ tin cậy): n = 1.2
W tc là giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió (kN/m 2 )
Bảng 4.5 Kết quả thành phần gió tĩnh
Bảng 4.6 Giá trị tính toán thành phần gió tĩnh quy về tải tập trung
- Giá trị tính toán của gió tĩnh sẽ đƣợc gán vào tâm cứng của sàn trong ETABS
35 Hình 4.3 Gán tải gió tĩnh X
Hình 4.4 Gán tải gió tĩnh Y
Mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động của tải trọng gió quyết định rằng thành phần động của tải trọng gió chỉ cần xem xét tác động từ thành phần xung của vận tốc gió hoặc bao gồm cả lực quán tính của công trình.
Mức độ nhạy cảm của công trình được xác định dựa trên mối tương quan giữa các tần số dao động riêng cơ bản, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số giới hạn fL theo TCXDVN 229 – 1999 Cụ thể, trong vùng áp lực gió II, đối với công trình bê tông cốt thép, tần số giới hạn fL được quy định là 1.3 Hz Việc tính toán các dạng dao động riêng là cần thiết để đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình.
- Toàn bộ các kết cấu chịu lực của công trình đƣợc mô hình hoá dạng không gian
Trong thiết kế 3 chiều, các phần tử khung (frame) được sử dụng cho cột, trong khi phần tử tấm vỏ (shell) được áp dụng cho sàn và vách cứng Bài viết này tập trung vào việc tính toán chu kỳ dao động riêng và dạng dao động riêng cho 12 dạng dao động đầu tiên.
- Khối lƣợng tập trung đƣợc khai báo khi phân tích dao động theo
TCXD229:1999 là 100% tĩnh tải và 50% hoạt tải
Bảng 4.7 Chu kỳ và tần số dao động của công trình
Mode Period (Chu kì) UX UY UZ Tần số Ghi Chú
Theo kết quả phân tích, với các chế độ 1, 2, 3, 4 của công trình có fi < fL = 1.3, theo điều 4.1 của TCXDVN 229 – 1999, cần xem xét cả tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình trong thành phần động của tải trọng gió.
Hình 4.5 Mode 1 dạng dao động theo phương Y
Hình 4.6 Mode 3 dạng dao động theo phương X b Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j tại độ cao z, tương ứng với dao động thứ i, được xác định theo quy định tại điều 4.5 TCXD 229-1999.
Mj là khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, ξi là hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i Hệ số ψi được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong đó tải trọng gió được coi là không đổi trong mỗi phần Dịch chuyển ngang t đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i được ký hiệu là yji (không thứ nguyên).
- Khối lƣợng các điểm tập trung theo các tầng đƣợc xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)
Bảng 4.8 Khối lƣợng các điểm tập trung theo từng tầng
Story Diaphram MassX MassY XCM YCM
Hình 4.3 Hệ số động lực ξ
- Hệ số động lực đƣợc xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động:
: Hệ số tin cậy tải trọng gió, lấy = 1.2; f i : Tầng số dao động riêng thứ i (Hz);
W o : Giá trị áp lực gió Lấy bằng 830 (N/m 2 )
Công trình bằng BTCT Theo đồ thị (hình 4.3) Ta xác định đƣợc hệ số động lực i nhƣ sau :
Bảng 4.9 Kết quả tính toán hệ số động lực ξ
- Hệ số i đƣợc xác định theo công thức: n ji Fj j 1 i n
WFj là giá trị tiêu chuẩn của thành phần động lực do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau Giá trị này được xác định dựa trên ảnh hưởng của xung vận tốc gió thông qua công thức cụ thể.
Wj : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m 2 )
j : hệ số áp lực động của tải trọng ở độ cao z ứng với phần thứ j của công trình
Hệ số tương quan không gian áp lực động do tải trọng gió gây ra rất quan trọng trong phân tích kết cấu Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j liên quan đến dạng dao động riêng thứ i cần được tính toán chính xác để đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình.
Hệ số tương quan không gian áp lực động v của tải trọng gió ảnh hưởng đến các dạng dao động khác nhau của công trình, và điều này phụ thuộc vào các tham số và dạng dao động cụ thể.
+ Dạng dao động theo phương Y (song song với mặt phẳng zox): 1
Với = D = 33 (m), = H = 64.8(m) (chiều cao vùng đón gió)
Ta tra bảng 4 theo TCXDVN 229 – 1999, ta có: 1 = 0.732 + Dạng dao động theo phương X (song song với mặt phẳng zoy): 2 Với = 0.4L = 10.2 (m), = H = 64.8(m) (chiều cao vùng đón gió)
Ta tra bảng 4 theo TCXDVN 229 – 1999, ta có: 2 = 0.664
L = 25.5(m): bể rộng đón gió của công trình
D = 33(m): chiều dài đón gió của công trình
Tra bảng 3 trong “TCVN 229:1999” tùy theo độ cao phần thứ j của công trình
Bảng 4.10 Kết quả tính toán hệ số áp lực động ζj
Tầng Cao độ z (m) Hệ số áp lực động ζ j
Tầng Cao độ z (m) Hệ số áp lực động ζ j
Bảng 4.11 Giá trị vector riêng dao động theo các phương
- Từ giá trị Mj, i, i, và yij ta thay và công thức (*) xác định đƣợc giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió: WP ij M j i i y ij
- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió xác định theo công thức: tt tc ij ij
- Hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió lấy = 1.2
- Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian lấy = 1
- Nhập tải trọng gió tác dụng vào công trình bao gồm thành phần tĩnh và thành phần động
- Theo TCVN 229:1999 thì giá trị nội lực tại một tiết diện bất kỳ do gió gây ra đƣợc tính theo công thức sau: t n d i 2 i 1
X: là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị
X t : là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra d
X : là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do i thành phần động của tải trọng gió gây ra
Bảng 4.12 Giá trị các thành phần gió động theo phương X
TRET 3.60 1269.02 1.424 0.32 0.28 0.00 0.04 0.03 3.69 Giá trị tính toán của gió động sẽ gán vào tâm khối lƣợng của sàn trong ETABS
Hình 4.7 Gán tải gió động X
Bảng 4.13 Giá trị các thành phần gió động theo phương Y
Giá trị tính toán của gió động sẽ gán vào tâm khối lƣợng của sàn trong ETABS
Hình 4.8 Gán tải gió động Y
4.3.6 Tải trọng động đất a Tổng quan
Động đất ảnh hưởng đến công trình xây dựng thông qua sự chuyển động của mặt đất, gây ra lực quán tính được gọi là lực động đất Khi lực này tác động, công trình sẽ phản ứng với các lực động lực phát sinh từ chuyển động hỗn loạn của mặt đất.
(Chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất, biến dạng, ) gọi là phản ứng
- Việc thiết kế công trình trong vùng động đất dựa trên cơ sở sau:
+ Khi có động đất thấp hơn cấp động đất qui định trong vùng xây dựng công trình suy ra công trình còn tồn tại nguyên vẹn
Khi xảy ra động đất đạt cấp độ quy định cho khu vực xây dựng, có thể xuất hiện hư hỏng cục bộ, nhưng khả năng hoạt động của công trình vẫn được duy trì.
Khi xảy ra động đất với cường độ vượt mức quy định cho khu vực xây dựng, các công trình cần đảm bảo không gặp sự cố lâu dài hay hư hỏng nghiêm trọng, nhằm bảo vệ tính mạng con người.
Khi thiết kế nhà cao tầng chống động đất, cần phân chia kết cấu thành 4 cấp dựa trên cấp động đất tính toán và loại hình kết cấu Với công trình cao 68.4m được tính toán cho động đất cấp 7, kết cấu này được xếp vào cấp 2 Việc tính toán tải động đất cho công trình là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và ổn định.
Xác định tỷ sốa gR g Căn cứ vào phụ lục I “Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính” (của TCVN 9386:2012), ta có:
Bảng 4.14 Bảng gia tốc nền Địa danh Tọa độ Gia tốc
Kinh độ Vĩ độ nền
Trong đó: agR : đỉnh gia tốc nền tham chiếu ở địa điểm xây dựng g : gia tốc trọng trường: g = 9.81 (m/s 2 )
Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động động đất
MÔ HÌNH PHÂN TÍCH KẾT CẤU
4.4.1 Xây dựng mô hình cho công trình
- Sử dụng chương trình ETABS để xây dựng mô hình khung không gian cho công trình Đây là một chương trình chuyên dụng dùng để giải nhà cao tầng
Dựa trên các tính toán sơ bộ về tiết diện cột, dầm sàn và vách cứng, tiến hành vẽ mô hình với kích thước chính xác và đảm bảo phản ánh đúng các điều kiện làm việc thực tế Đối với vách cứng, cần gán nhãn cho từng vách để khi xuất kết quả, có thể tính toán nội lực và xác định lượng thép cần thiết cho vách.
4.4.2 Các trường hợp tải nhập vào mô hình
Bảng 4.19 Các trường hợp tải trọng nhập vào mô hình
Stt Tên trường hợp tải Ký hiệu Type Self weight
2 Hoạt tải sử dụng HT Live 0
3 Gió tĩnh phương X WTX Wind 0 User defined
1 phương X WDX Wind 0 User defined
7 Gió tĩnh phương Y WTY Wind 0 User defined
1 phương Y WDY Wind 0 User defined
- Tải động đất sẽ đƣợc khai báo trong phần Define - Respone spectrum function và Respone spectrum case
Hình 4.10 Khai bảo tải trọng động đất
4.4.3 Các trường hợp tổ hợp tải trọng
Bảng 4.20 Các trường hợp tổ hợp
8 Comb6 Add TT; HT; WX 1; 0.9; 0.9
9 Comb7 Add TT; HT; WX 1; 0.9; -0.9
10 Comb8 Add TT; HT; WY 1; 0.9; 0.9
11 Comb9 Add TT; HT; WY 1; 0.9; -0.9
12 Comb10 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; 0.63;
13 Comb11 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; 0.63; -
14 Comb12 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; -0.63;
15 Comb13 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; -0.63; -
18 Comb16 Add TT; HT; QX 1; 0.3; 1
19 Comb17 Add TT; HT; QY 1; 0.3; 1
TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO HỆ KHUNG
Bảng 4.21 Chọn lại tiết diện cột C9
4.5.1 Tính thép cho dầm a Tính thép dọc cho dầm Đối với dầm ta chỉ cần tính thép ứng với trường hợp mômen nội lực lớn nhất
Từ kết quả giải nội lực trong ETABS, chọn trường hợp biểu đồ bao, khi đó nội lực là giá trị lớn nhất với kết quả cho trong bảng
Bê tông B25 có R b = 14.5 MPa = 14500 (kN/m 2 )
- Cốt thép: ỉ < 10, Thộp AII cú R sc = R S = 225 MPa = 225000 (kN/m 2 ) ỉ ≥ 10, Thộp AIII cú Rsc = R S = 365 MPa = 365000 (kN/m 2 )
- Tính toán cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật, chữ T, trình tự tính toán nhƣ sau: m R b o m R b o s s
Rb và Rs là các chỉ số quan trọng, lần lượt đại diện cho cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo tính toán của bê tông và cốt thép Trong đó, b là bề rộng của tiết diện, còn ho là chiều cao làm việc, được tính bằng ho = h - a, với a là khoảng cách từ mép chịu kéo đến trọng tâm lớp cốt thép chịu kéo Các hệ số αR và ξR được tra cứu từ bảng, tùy thuộc vào loại bê tông và thép được sử dụng.
- Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép : s 0 min max μ A bh μ μ μ
μmin 0.05% b Tính cốt đai cho dầm
Tính toán cốt thép đai cho tiết diện gối có lực cắt Q
- Kiểm tra sức chống cắt của bê tông (điều kiện không cần tính cốt đai):
Q– lực cắt tính toán (KN) bt – hệ số lấy bằng 1.5 đối với bê tông nặng, 1.2 đối với bê tông hạt nhỏ
Rbt là cường độ tính toán kéo của bê tông, trong đó c là chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục cấu kiện, được xác định từ mép gối tựa Đặc biệt, tại tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị c được lấy là 2ho.
- Nếu bước 1 không thỏa, tiến hành thực hiện bước 2
+ Chọn ỉ đai, số nhỏnh đai n, bước đai s (khoảng cỏch giữa cỏc cốt đai)
+ Diện tích tiết diện ngang của các nhánh cốt đai đặt trong một mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện, Asw: A sw n S dai
- Kiểm tra điều kiện đảm bảo cường độ trên tiết diện nghiêng b sw
Qb – lực cắt do bê tông chịu (kN)
Qsw – lực cắt do cốt đai chịu (kN) Xác định Qb , Qsw
Hệ số b2 được sử dụng để xét đến ảnh hưởng của loại bê tông, với giá trị là 2 cho bê tông nặng Hệ số b3 có giá trị 0.6 cho cả bê tông nặng và bê tông tổ ong Hệ số f, liên quan đến ảnh hưởng của cánh chữ T và chữ I trong vùng chịu nén, được bỏ qua với giá trị f = 0 Cuối cùng, hệ số n xét đến ảnh hưởng của lực dọc trục, cũng được lấy bằng 0.
Rsw – cường độ tính toán chịu cắt của cốt thép ngang, (MPa)
- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính bụng dầm (đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên)
Q0.3 R b h Trong đó: vl - hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện, đƣợc xác định theo công thức: w1 1 5 w 1.3
Asw – diện tích tiết diện ngang các nhánh đai đặt trong một mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện và cắt ngang qua tiết diện
Chiều rộng của tiết diện chữ nhật được ký hiệu là 58b, trong khi s đại diện cho khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện Hệ số b1 được sử dụng để xem xét khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, với b1 1 Rb là một thông số quan trọng trong tính toán.
= 0.01 đối với bê tông nặng, và bê tông hạt nhỏ
R b – cường độ tính toán về nén của bê tông, (MPa) c Tính thép dọc dầm cho một trường hợp cụ thể
+ Bê tông B25 có Rb = 14.5 MPa
+ ỉ < 10, Thộp AI cú Rsc = Rs = 225 MPa
+ ỉ ≥ 10, Thộp AIII cú Rsc = Rs = 365 MPa
- Tính toán cho dầm đại diện dầm;
- Hàm lƣợng cốt thép s b min max R o s
Dầm có kích thước b×h = 30x70 (cm) do đó ta chọn a = 7(cm)
- Đối với tiết diện giữa nhịp:
Chọn bố trớ 4ỉ25 + 2ỉ28 cú As = 31.95(cm 2 );
+ Hàm lƣợng cốt thép chọn: s max o
- Đối với tiết diện tại gối:
Chọn bố trớ 4ỉ25 + 2ỉ28 cú As = 37.95 (cm 2 );
+ Hàm lƣợng cốt thép chọn: s max o
Chọn bố trớ 4ỉ25 + 4ỉ28 cú As = 44.265 (cm2);
+ Hàm lƣợng cốt thép chọn: s max o
- Tính toán cốt thép dọc tương tự cho các dầm khác
Bảng 4.22 Kết Quả Tính Thép Dầm
Story Beam M 3 (kN.m) b(cm) h(cm) a(cm) As(cm²) μ% Chọn Thép
Story Beam M 3 (kN.m) b(cm) h(cm) a(cm) As(cm²) μ% Chọn Thép
4.5.2 Tính toán cốt đai cho dầm
- Nội lực tính toán: Lấy lực cắt lớn nhất của dầm có Qmax = 308.42(kN) tính toán rồi bố trí cho tất cả các dầm còn lại
- Kiểm tra điều kiện tính toán
< Q max = 308.42 (kN); Phải tính cốt đai
Chọn cốt đai ỉ8, A sw = 0.790 (cm 2 ) đai hai nhỏnh n =2
- Bước cốt đai tính toán:
- Bước cốt đai lớn nhất
Bố trí khoảng cách giữa các cốt đai S = 150 (mm) trong đoạn l/4 nhịp gần 2 gối
Bố trí khoảng cách giữa các cốt đai S = 300 (mm) trong đoạn l/2 nhịp dầm còn lại
Nhƣ vậy cốt đai chọn hợp lý
4.5.3 Tính toán cốt thép gia cường cho dầm
- Tính toán đại diện cho một dầm và bố trí cho các dầm còn lại
- Từ mô hình Etabs ta có lực cắt tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính
+ Lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính
+ Dầm chính 300×700 (mm) có ho = 650 (mm);
+ Sử dụng cốt treo dạng đai với đường kớnh đai ỉ8 cú asw = 0.503 (cm 2 ); + Số nhánh đai n = 2
+ Số cốt treo cần thiết cho mỗi bên của dầm phụ gối lên dầm chính :
Chọn m = 2 thanh với bước đai s = 50 (mm), bố trí trong phạm vi:
Hình 4.12 Bố trí cốt treo
4.5.4 Tính thép cho cột a ý thuyết tính toán
Hệ khung hoạt động theo khung không gian, khiến các cột phải chịu lực nén N và mô men Mx, My Điều này dẫn đến việc các cột không chỉ chịu nén mà còn chịu uốn theo phương ngoài mặt phẳng chứa trục đối xứng của tiết diện, do đó cần tính toán như cột chịu nén lệch tâm xiên.
- Cột chịu nén lệch tâm xiên trong các khung khi xét đến sự làm việc của cột đồng thời chịu uốn theo cả hai phương
Việc tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên gặp nhiều khó khăn do yêu cầu phải bố trí cốt thép trước và kiểm tra khả năng chịu lực của cột Với tiết diện cột và lượng thép đã bố trí, ta có thể xác định khả năng chịu lực, bao gồm khả năng chịu nén và chịu uốn Sự tương tác giữa hai khả năng này được thể hiện qua đường cong tương tác.
Đường cong này trở nên phức tạp khi xem xét yếu tố không gian Do đó, bài viết trình bày phương pháp tính gần đúng bằng cách chuyển đổi cột nén lệch tâm xiên thành cột nén lệch tâm phẳng tương đương, đồng thời xem xét sự làm việc theo hai phương của cột.
- Dùng phương pháp gần đúng dựa trên biến đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương để tính toán cốt thép
Hình 4.13 Tiết diện chịu nén lệch tâm xiên
- Xét tiết diện có các cạnh Cx, Cy Điều kiện áp dụng phương pháp tính gần đúng x y
C cốt thép đƣợc đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ thép trên cạnh lớn hơn có thể nhiều hơn
Tiết diện chịu lực nén N và moment uốn Mx, My cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay được xem xét Sau khi phân tích hệ số uốn theo hai phương, chúng ta tính được hệ số ηx và ηy, từ đó xác định được moment gia tăng Mx1 và My1.
- Trong đó độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay đƣợc xác định theo công thức: ax C x L ay C y L e max , ;e max ,
Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa Mx1, My1 và kích thước các cạnh, ta sẽ áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương x hoặc phương y Các điều kiện và ký hiệu được trình bày chi tiết trong bảng 4.22.
Bảng 4.23 Điều kiện và ký hiệu
Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện x1 y1 x y
- Tính toán hệ số uốn dọc ηx, ηy: cr
Với: Ncr là lực cản tới hạn, xác định theo công thức: cr 2 b s o l e p
Trong đó: l o = 0.7L, với L là chiều cao tầng o o e b e l max ,0.5 0.01 0.01R h h
p là hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép căng đến độ cứng của cấu kiện s b
- Hệ số chuyển đổi mo :
- Tính moment tương đương (đổi nén lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng)
- Độ lệch tâm 1 M e N , với kết cấu siêu tĩnh thì: e o max(e ;e ) 1 a
- Xác định độ lệch tâm e: ee o 0.5ha
- Tính toán độ mảnh theo 2 phương: x o y o x y l l max ;
Nếu λ > 28 thì η theo công thức trên
Xét trường hợp nén lệch tâm:
Trường hợp 1: Lệch tâm rất bé khi o o e 0.3
h , tính toán gần đúng nhƣ nén đúng tâm
- Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: e 1
- Hệ số uốn dọc khi nén phụ thêm khi nén đúng tâm e e (1 )
Khi 14 < λ ξRho Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé
- Xác định chiều cao vùng chịu nén x theo công thức gần đúng sau:
- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: s b o 1 sc o
h , đồng thời x1 < ξRh o Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: s 1 o sc o
- Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: s o
bh Điều kiện min max , với min 0.5%, max 6%.
Tính thép cột cho một trường hợp cụ thể
+ Bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14.5 Mpa; E b = 30000 Mpa
+ Cốt thép nhóm AIII có Rs = 365 Mpa; E s = 200000 Mpa
- Đối với cột ta tính tất cả các tổ hợp tải, chọn tổ hợp cho diện tích lớn nhất đem bố trí
- Tính toán đại điện cho 1 trường hợp lực
Chọn cột C9 ở tầng 2, tổ hợp lực COMB8, để tính toán điển hình
N = -15074.51 (kN); My = 291.154 (kNm), Mx = 8.81 (kNm), l = 3.6 (m), t2 = 800 (mm), t3 = 800 (mm)
Hình 4.14 Tiết diện chịu nén lệch tâm xiên b R s b
- Chiều dài tính toán lo : lo = 0.7l = 0.7×3.6 = 2.52 (m)
- Độ lệch tâm tĩnh học e1 :
- Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea : a 2 t2 l 800 3600 e max ; max , 26.667 (mm).
- Độ lệch tâm ban đầu eo: o2 12 a 2 e max(e ;e )max(19.31;26.667)26.667 (mm) o3 13 a3 e max(e ;e )max(0.58;26.667)26.667 (mm)
- Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea:
- Độ lệch tâm tĩnh học e1
- Độ lệch tâm ngẫu nhiên eo: o a 1 e max(e ;e )max(32;27.867)32 (mm).
Lệch tâm rất bé tính toán gần nhƣ nén đúng tâm
- Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: e 1 1
- Hệ số uốn dọc khi nén phụ thêm khi nén đúng tâm e e (1 )
Khi 14 < λ