(Đồ án hcmute) chung cư cao cấp bf liberty

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH

Tổng quan về công trình

Dự án: Chung cư cao cấp BF LIBERTY

1.1.1 Nhu cầu xây dựng công trình

Trong bối cảnh đô thị hóa gia tăng và nhu cầu sống ngày càng cao, vấn đề nhà ở và phát triển cơ sở hạ tầng đô thị trở nên cấp thiết tại các thành phố lớn Sự mở rộng không ngừng của các đô thị đã thu hút lượng lớn lao động, nhưng quỹ đất hạn chế đang đặt ra thách thức trong việc đáp ứng nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi và giải trí của người dân.

Với xu hướng hội nhập và công nghiệp hóa hiện đại hóa, việc đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thế cho các công trình thấp tầng và khu dân cư xuống cấp là rất cần thiết Các khu đô thị hiện đại không thể thiếu những ngôi nhà cao tầng, chung cư và tòa nhà văn phòng, điều này thể hiện mức độ phát triển và trình độ phát triển của khu vực.

Chung cư BF LIBERTY được xây dựng để đáp ứng nhu cầu cư trú của người dân, đồng thời góp phần nâng cao cảnh quan đô thị, phản ánh sự phát triển mạnh mẽ của đất nước.

Nằm tại trung tâm khu đô thị mới làng đại học ở TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh, công trình sở hữu vị trí thoáng đãng và đẹp mắt, góp phần tạo điểm nhấn và sự hài hòa hiện đại cho quy hoạch tổng thể 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 phẳng và không tồn tại công trình cũ hay công trình ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công và bố trí tổng bình đồ.

Nằm giữa Thành phố Hồ Chí Minh và tỉnh Bình Dương, khu vực này có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với nhiệt độ cao quanh năm và hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Điều này tạo ra những ảnh hưởng đáng kể từ môi trường đến quá trình xây dựng tại TP.HCM.

Lượng bức xạ lớn trung bình 140 Kcal/cm /nam Nhiệt độ trung bình là 27 C 2  Độ ẩm không khí vào khoảng 79.5%

Lượng mưa trung bình hàng năm tại khu vực này đạt 1949 mm Vào mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 10, gió chủ yếu thổi theo hướng tây nam với vận tốc trung bình 3.6 m/s, trong khi mùa khô từ tháng 11 đến tháng 2, gió thổi từ hướng đông bắc với vận tốc khoảng 2.4 m/s.

2 có gió bão và đây cũng chính là điều kiện thuận lợi để phát triển, đặc biệt trong ngành Xây Dựng

Dự án chung cư BF LIBERTY gồm 18 tầng, bao gồm 1 tầng hầm sâu 1.5 m so với mặt đất tự nhiên, 1 tầng trệt, 1 tầng sân thượng và 16 tầng điển hình, với tổng chiều cao 68.6 m.

Dựa theo Phụ lục 1 – Thông tư số 10/2013/TT-BXD, công trình đạt cấp II

Bảng 1-1: Diện tích các sàn của công trình

STT Hạng mục công trình Số lượng Diện tích sàn (m 2 )

2 Diện tích tầng điển hình 16 16x1390"240(m 2 )

5 Tổng diện tích xây dựng (gồm hầm và sân thượng) 1 26410 (m 2 )

6 Tổng diện tích sàn phục vụ sử dụng (không tính hầm) 1 25020 (m 2 )

1.2 Giải pháp kiến trúc công trình

Mặt bằng công trình chiếm diện tích đất xây dựng là 1390 m 2

Hình 1-1: Mặt bằng sàn tầng trệt

Hình 1-2: Mặt bằng sàn tầng điển hình

- Công trình gồm tổng cộng 18 tầng (kể cả sân thượng) và 1 tầng hầm

Tầng trệt của tòa nhà được thiết kế rộng rãi, bao gồm sảnh chung và các khu vực cho thuê phục vụ nhu cầu đời sống như quán cafe, cửa hàng tiện lợi, khu sinh hoạt cộng đồng, Game Center, cùng với dịch vụ bảo vệ tòa nhà.

Tầng hầm được thiết kế với hai khu vực riêng biệt dành cho ô tô và xe máy, với thang máy đặt ở giữa để thuận tiện di chuyển Hệ thống kỹ thuật bao gồm 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 thiết bị kỹ thuật điện như trạm cao thế, hạ thế và phòng quạt gió, đảm bảo hiệu quả hoạt động và an toàn cho toàn bộ hệ thống.

- Tầng 2 – tầng 17: Bố trí căn hộ gia đình phục vụ nhu cầu sinh sống

Giải pháp mặt bằng đơn giản tạo ra không gian rộng rãi cho các căn hộ, sử dụng vật liệu nhẹ 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.

- Công trình có dạng hình khối thẳng đứng, chiều cao công trình là 68.6 m

- Mặt đứng công trình hài hòa với cảnh quan xung quanh

Công trình được thiết kế với vật liệu chủ yếu là đá Granite, sơn nước, lam nhôm, khung inox trang trí và kính an toàn cách âm, cách nhiệt, mang lại vẻ đẹp hài hòa và tao nhã.

Hình 1-3: Mặt đứng công trình

1.2.3 Hệ giao thông công trình

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

Hệ thống giao thông đứng trong tòa nhà bao gồm thang bộ và thang máy, với 2 thang bộ và 4 lõi thang được thiết kế để di chuyển thuận tiện Thang máy được đặt ở vị trí trung tâm, trong khi các căn hộ xung quanh lõi được phân cách bởi hành lang, giúp khoảng cách di chuyển trở nên ngắn nhất, đảm bảo tính tiện lợi, hợp lý và thông thoáng cho cư dân.

Giải pháp kỹ thuật

Hệ thống điện của công trình nhận nguồn điện từ lưới điện chung qua phòng máy điện Từ đó, điện được phân phối đến toàn bộ công trình qua mạng lưới điện nội bộ Trong trường hợp mất điện, máy phát điện dự phòng tại tầng hầm có thể được sử dụng ngay lập tức để cung cấp điện cho công trình.

Toàn bộ đường điện được đi ngầm, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt mà dễ dẫn điện, đảm bảo sự an toàn sử dụng

Nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước khu vực và dẫn vào bể chứa ở tầng hầm và bể nước mái Hệ thống bơm tự động đảm bảo nước được bơm đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính gần phòng phục vụ.

Nước mưa trên mái sẽ được dẫn xuống qua các ống thoát nước có đường kính d0mm, sau đó nước thải sẽ được đưa vào hệ thống thoát nước chung của khu vực.

Công trình tọa lạc tại vị trí trung tâm, chịu ảnh hưởng từ các công trình lân cận, dẫn đến việc tiếp nhận gió tự nhiên không thuận lợi Để khắc phục vấn đề này, công trình đã áp dụng hệ thống gió nhân tạo thông qua máy điều hòa nhiệt độ, giúp cải thiện hiệu quả thông gió.

Giải pháp chiếu sáng cho công trình được tính riêng cho từng khu chức năng dựa vào độ rọi cần thiết và các yêu cầu về màu sắc

Nhiều khu vực hiện nay ưu tiên sử dụng đèn huỳnh quang ánh sáng trắng và đèn compact tiết kiệm điện, đồng thời hạn chế tối đa việc dùng đèn dây tóc nung nóng Đối với khu vực bên ngoài, việc sử dụng đèn cao áp halogen hoặc sodium chống thấm là lựa chọn phổ biến.

1.3.5 Hệ thống PCCC và thoát hiểm

Công trình bê tông cốt thép được thiết kế với tường ngăn bằng gạch rỗng, mang lại hiệu quả cách âm và cách nhiệt Dọc theo hành lang, các hộp chống cháy được bố trí với bình khí CO2 để đảm bảo an toàn Mỗi tầng đều có hai cầu thang bộ, giúp người dân thoát hiểm nhanh chóng trong trường hợp xảy ra cháy nổ Ngoài ra, trên đỉnh mái còn được trang bị bể nước lớn phục vụ cho công tác phòng cháy chữa cháy.

Rác thải từ các tầng được tập trung vào gen rác và chuyển xuống gian rác, nằm ở tầng hầm, nơi có hệ thống đưa rác ra ngoài Gian rác được thiết kế kín đáo và cẩn thận nhằm ngăn ngừa mùi hôi, góp phần bảo vệ môi trường.

Hệ thống thu sét chủ động Dynasphere được lắp đặt trên mái, kết hợp với hệ thống dây nối đất bằng đồng, nhằm giảm thiểu nguy cơ bị sét đánh.

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Cơ sở tính toán kết cấu

2.1.1 Tiêu chuẩn được áp dụng

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

- TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

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

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

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

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

- TCXD 205:1998: Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXD 229:1999: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN

2.1.2 Quan điểm tính toán kết cấu

Sàn có độ cứng tuyệt đối trên mặt phẳng, với liên kết giữa sàn và cột, vách được xem là liên kết ngàm ở cùng cao trình Biến dạng cong ngoài mặt phẳng sàn đến các phần tử liên kết không được tính đến.

Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều chuyển vị ngang như nhau

Các cột, vách cứng thang máy đều được ngàm ở vị trí chân cột và chân vách cứng ngay ở đài móng

Các tải trọng ngang tác động lên sàn dưới dạng lực tập trung tại các vị trí cứng của từng tầng, từ đó sàn sẽ truyền lực vào cột và vách, cuối cùng chuyển đến đất nền.

2.1.2.2 Phương pháp xác định nội lực

Sinh viên sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để thực hiện tính toán thiết kế, nhờ vào sự hỗ trợ của phần mềm, do hệ thống kết cấu có độ phức tạp cao và là hệ siêu tĩnh với nhiều bậc tự do cùng các loại phần tử khác nhau Trong một số trường hợp, sinh viên kết hợp tính toán giải tích cổ điển với phương pháp phần tử hữu hạn để đảm bảo bài toán thiết kế đạt độ tin cậy cao.

Phương pháp số - phần tử hữu hạn là kỹ thuật rời rạc hóa hệ chịu lực của toàn nhà, giúp chia nhỏ các hình dạng phức tạp thành các hình dạng đơn giản hơn Các phần tử được liên kết qua các nút, và nội lực của các phần tử được xác định dựa trên hệ bậc tự do tại các nút này.

Khi thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu tính toán về độ bền (TTGH I) và điều kiện sử dụng bình thường (TTGH II).

- Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I về cường độ) nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể bảo đảm cho kết cấu:

• Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động;

• Không bị mất ổn định về hình dạng và vị trí;

• Không bị phá hoại khi kết cấu bị mỏi, tác động từ môi trường

- Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II về điều kiện sử dụng) nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế:

• Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt;

• Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động.

Tổng quan về kết cấu xây dựng

2.2.1 Lựa chọn phương pháp kết cấu phương đứng

Chung cư BF LIBERTY có thể áp dụng nhiều giải pháp kết cấu cho nhà cao tầng, bao gồm hệ khung chịu lực, hệ khung-tường chịu lực và hệ khung lõi chịu lực Hệ khung chịu lực, với các cấu kiện như cột và dầm, có độ cứng chống uốn thấp, không hiệu quả cho công trình trên 40m hoặc trong khu vực động đất Hệ khung-tường chịu lực khắc phục nhược điểm của hệ khung, cung cấp độ cứng chống uốn lớn, nhưng có thể cản trở không gian thương mại ở tầng trệt Tuy nhiên, việc bố trí vách ở góc giúp giảm thiểu ảnh hưởng đến thẩm mỹ và kinh doanh Hệ khung lõi chịu lực tập trung vách ở một vị trí, tạo độ cứng chống uốn lớn mà không làm cản trở không gian, đồng thời thuận tiện cho việc bố trí thang máy, cầu thang và hệ thống kỹ thuật trong nhà cao tầng.

Qua các phân tích sơ bộ trên, ta nhận thấy việc sử dụng hệ kết cấu khung – vách chịu lực kết hợp hệ khung lõi là hợp lý

2.2.1 Lựa chọn phương pháp kết cấu theo phương ngang

Trong thiết kế công trình, hệ sàn đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn phù hợp là rất cần thiết, với nhiều lựa chọn như sàn có dầm, sàn không dầm, và sàn không dầm ứng lực trước.

Sàn có dầm là loại sàn truyền thống phổ biến trong các công trình xây dựng Mặc dù việc thi công ván khuôn gặp khó khăn do mặt bằng sàn thường có nhiều dầm với kích thước khác nhau, nhưng với sơ đồ tính đơn giản, khả năng tiết kiệm vật liệu và chi phí thấp, loại sàn này vẫn được ưa chuộng trong các công trình hiện đại ngày nay.

Vì những ưu điểm trên, trong luận văn tốt nghiệp này, sinh viện chọn sàn sườn để thiết kế

2.2.2 Lựa chọn phương pháp kết cấu phần móng

Địa hình và địa chất khu vực xây dựng rất thuận lợi, giúp đảm bảo độ lún lệch giữa các móng và cọc Do đó, phương án móng cọc được SV đề xuất cho công trình.

Thông số vật liệu sử dụng

Sv đề xuất lựa chọn bê tông B30 để sử dụng cho công trình, với các thông số sau:

Bảng 2-1: Thông số bê tông và cấu kiện sử dụng

Cấp độ bền Thông số vật liệu Kết cấu sử dụng

Cột, dầm, sàn, móng, lõi-vách, hồ nước mái, cầu thang

• Rb: cường độ chịu nén tính toán dọc trục của bê tông

• Rbt: Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bê tông

• Eb: Modun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo

• γ: Trọng lượng riêng của bê tông

Bảng 2-2: Thông số thép sử dụng

CB400-V Rs = Rsc = 350 MPa Cốt thép cầu thang, bể nước, sàn, dầm, cột, lõi thang

Cốt thép cho phần móng

Rsw = 300 MPa (d ≥ 20) Es = 20×10 4 MPa Trong đó:

• Rs: Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

• Rsc: Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

• Eb: Modun đàn hồi của cốt thép

Sơ bộ lớp bê tông bảo vệ

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo TCVN 5574 – 2018, Mục 10.3.1 được xác định dựa trên các chỉ tiêu sau:

- QCVN 06 – 2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn cháy cho nhà và công trình;

- Sự neo cốt thép trong bê tông và khả năng bố trí các mối nối của các chi tiết cốt thép;

- Sự làm việc đồng thời của cốt thép và bê tông

Bảng 2-3: Lớp bê tông bảo vệ

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ

7 Cấu kiện tiếp xúc với đất có bê tông lót 50 mm

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo không được nhỏ hơn đường kính của các cốt thép này, với yêu cầu tối thiểu là:

• Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250 mm: 10 mm (15mm)

• Khi chiều cao tiết diện cấu kiện lớn hơn 250 mm: 15 mm (20mm).

Sơ bộ kích thước cấu kiện

2.5.1 Sơ bộ tiết diện sàn

Lựa chọn chiều dày sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng lên ô sàn đó Tiến hành sơ bộ theo công thức:

• D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng tác động, lấy từ (0.8 -1.4)

• m = (30 -35) đối với ô sàn 1 phương, m = (40 -45) đối với ô sàn 2 phương

2.5.2 Sơ bộ tiết diện dầm

Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo công thức:

2.5.3 Sơ bộ tiết diện cột

Kích thước tiết diện cột được xác định theo công thức sau: c b

• N là lực nén tác dụng lên cột,N =  m q F

• k là hệ số an toàn, với k=(1.2 1.5) với cột biên, k=1.3với cột giữa

• F là diện tích truyền tải lên đầu cột, m là số tầng trên cột và q = 15 (kN/m 2 ) – tải trọng giả thuyết truyền vào cột

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Thông số đầu vào

Lựa chọn chiều dày sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng lên ô sàn đó Tiến hành sơ bộ theo công thức:

• D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng tác động, lấy từ (0.8 -1.4)

• m = (30 -35) đối với ô sàn 1 phương, m = (40 -45) đối với ô sàn 2 phương

Chọn sơ bộ chiều dày sàn theo bảng sau:

Bảng 3-1: Chiều dày sàn Ô sàn Sàn tầng điển hình Sàn tầng hầm Sàn mái Sàn hố pít

3.1.2 Lựa chọn tiết diện dầm

Lựa chọn kích thước tiết diện dầm phụ thuộc vào chiều dài nhịp, các kích thước được chọn sơ bộ theo công thức sau:

+ Dầm chính: Nhịp lớn nhất 8.5 (m)

12 16 h dc =   =  mm → Chọn h dc = 600( mm )

→ Chọn b dc 00(mm) + Dầm phụ:

16 20 h dp =   =  mm → Chọn h dp = 400( mm )

4 2 b dp =   =  mm → Chọn b dp 0(mm)

Bảng 3-2: Thông số vật liệu được sử dụng

Cấp độ bền Thông số vật liệu Cấp độ bền Thông số vật liệu

Eb = 32.5×10 3 MPa Es = 20×10 4 MPa γ = 2.5 T/m3 CB400-V

Rs = Rsc = 350 MPa Rsw = 280 MPa

3.1.4 Tải trọng tác dụng lên sàn

Gồm các loại tải trọng thành phần (Load Pattern)

Bảng 3-3: Bảng tải trọng thành phần

STT Load Type Self Weight Multiplier Note

1 TTBT Dead 1 Trọng lượng bản thân của sàn

2 TTTX Super Dead 0 Tải trọng tường xây

3 TTCT Super Dead 0 Tải trọng các lớp cấu tạo bản sàn

4 HT-1 Live 0 Hoạt tải toàn phần < 2kN/m 2

5 HT-2 Live 0 Hoạt tải toàn phần > 2kN/m 2

3.1.4.1 Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn

Tĩnh tải tác dụng bao gồm tĩnh tải từ các lớp cấu tạo sàn và tĩnh tải từ tường truyền vào sàn Để xác định tĩnh tải, ta sử dụng công thức: \( g = \sum \gamma \delta_n \).

 i : trọng lượng riêng của lớp thứ i

 i : chiều dày của lớp thứ i n i : hệ số tin cậy của lớp thứ i

+ Tải trọng sàn tầng điển hình:

Bảng 3-4: Tải trọng các lớp cấu tạo bản sàn tầng điển hình

TT Lớp cấu tạo sàn Chiều dày

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

Tổng tải (Không có sàn BTCT) 1.823

Tổng tải (có sàn bê tông cốt thép) 5.948 + Tải trọng sàn nhà vệ sinh và Lô gia

Bảng 3-5: Tải trọng các lớp cấu tạo bản sàn nhà vệ sinh

Tổng tải (có sàn bê tông cốt thép 5.12

+ Tải trọng sàn tầng hầm

Bảng 3-6: Tải trọng các lớp cấu tạo bản sàn tầng hầm

2 Vữa BT đá mi dày 50 mm 0.05 25 1.25 1.3 1.63

Tổng tải (có sàn bê tông cốt thép) 11.51

Do công trình là chung cư nhà ở nên có nhiều tường được xây trên sàn Tải trọng tường trên sàn được xác định theo công thức: t Q t ( / 2 ) q kN m

• Q t =(b t  h t L t ) t là trọng lượng tường tác dụng lên từng ô sàn

• S là diện tích ô sàn cần xét (m 2 )

Hình 3-1: Mặt bằng bố trí ô sàn

Tải tường tác dụng lên dầm được xác định theo công thức:

• bt và ht là bề rộng và chiều cao tường

• ng = 1.1,  t (kN m/ 3 )- trọng lượng riêng tường

Bảng 3-7: Bảng tính tải trọng tường trên sàn

L b h S  t n m m m m 2 kN/m 3 - kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2

+ Do ô bản F7, F8 là hành lang không có tường trên các ô bản, vì thế SV không kể đến trong tính toán

Các dạng hoạt tải tác dụng lên sàn được lấy từ TCVN 2737:1995 – “Tải trọng và Tác động

Hệ số vượt tải đối với thành phần tải dưới 200 daN/m 2 là 1.3 và trên 200 daN/m 2 là 1.2

Bảng 3-8: Xác định tải trọng hoạt tải

STT Loại sàn Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn (daN/m 2 )

Giá trị hoạt tải tính toán (daN/m 2 )

Toàn phân Ngắn hạn Dài hạn

5 Mái bằng có sử dụng 300 - - 1.2 360

6 Mái bằng không sử dụng 75 - - 1.3 97.5

Bảng 3-9: Bảng trường hợp tải trọng chất theo giai đoạn

- f1 là trường hợp tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

- f2 là trường hợp tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

- f3 là trường hợp tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

Tổ hợp này đề cập đến tác động lâu dài của tải trọng kéo dài, sử dụng hai đặc trưng Creep Coefficient (CR) để mô tả hiện tượng từ biến và Shrinkage (SH) để thể hiện sự co ngót của bê tông.

Hệ số từ biến cho ở Bảng 11 tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 phụ thuộc vào cấp cường độ và độ ẩm tương đối của không khí môi trường xung quanh

Với B30 và độ ẩm trên 75% ta có CR=1.6 Hệ số SH có thể lấy bằng 0.0003.

Mô hình và kiểm tra sàn

Sử dụng phần mềm SAFE 16 để mô hình sàn tầng điển hình, với các thông số đầu vào vừa được nêu bên trên

Hình 3-2: Hệ kết cấu sàn tầng điển hình view 3D

Hình 3-3: Mặt bằng sàn tầng điển hình

3.2.2 Chia dải Strip và Mesh sàn

Chia dải strip bề rộng 1m cho các ô sàn để lấy nội lực tính toán cốt thép

Hình 3-4: Strip dải sàn theo phương X

Hình 3-5: Strip dải sàn theo phương Y

Hình 3-6: Mesh sàn với kích thước 0.5(m)

Hình 3-7: Biểu đồ (màu) momen M11

Hình 3-8: Biểu đồ (màu) momen M22

Hình 3-9: Giá trị nội lực strip A (Phương X)

Hình 3-10: Giá trị nội lực strip B (Phương Y)

Hình 3-11: Kết quả chuyển vị xuất từ phần mềm SAFE

Theo TCVN 5574-2018 , độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện f f

    với nhịp bé trong ô bản là L = 7.5 (m) , Độ võng giới hạn được nêu trong bảng M.1, Phụ lục M, TCVN

Chuyển vị lớn nhất tại ô sàn S6:

→ Thỏa điều kiện chuyển vị dài hạn.

Tính toán cốt thép bản sàn

Sau khi mô hình hóa trên phần mềm, các nội lực tính toán được xuất ra cho từng ô sàn tương ứng với các Strip phân bổ Dưới đây là bảng liệt kê các kết quả này.

Chiều dày bản sàn tầng điển hình là h0 (mm), trong khi sàn nhà vệ sinh và logia cũng có chiều dày h0 (mm) và agt% (mm) Đặc biệt, sàn vệ sinh bị giật cốt, chủ yếu tập trung ở ô sàn F2, do đó SV tiến hành tính toán và kiểm tra thêm nội lực tại ô sàn F2.

- Bê tông B30, cốt thép CB-400V b s

- Sau khi xác định giá trị momen tiến hành tính thép như ô bản qua các công thức tính toán sau:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Bảng 3-10: Bảng tính toán cốt thép các ô bản sàn của công trình

Tên Ô Sàn Phương Vị trí

Momen (kN.m)  m  As Chọn thép As chọn  (%)

Gối trái 125 -2.28 0.009 0.009 52.3 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 125 13.57 0.051 0.052 319 10 a 200 392.7 0.314 Gối phải 125 -22.18 0.084 0.087 530 10 a 150 523.6 0.419 Cạnh dài

Gối trái 125 -2.39 0.009 0.009 54.9 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 120 12.78 0.025 0.025 211 10 a 200 392.7 0.224 Gối phải 125 -17.94 0.068 0.070 425 10 a 150 523.6 0.419

Gối trái 125 -22.18 0.084 0.087 530 10 a 150 523.6 0.419 Nhịp 125 10.82 0.041 0.042 253 10 a 200 392.7 0.314 Gối phải 125 -18.30 0.069 0.071 434 10 a 150 523.6 0.419 Cạnh dài

Gối trái 125 -16.81 0.063 0.065 397 10 a 200 392.7 0.327 Nhịp 120 10.90 0.045 0.046 266 10 a 200 392.7 0.327 Gối phải 125 -15.14 0.057 0.059 357 10 a 200 392.7 0.314

Gối trái 125 -15.97 0.060 0.062 377 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 125 10.04 0.038 0.039 234 10 a 200 392.7 0.314 Gối phải 125 -3.16 0.012 0.012 72.7 10 a 200 392.7 0.314 Cạnh dài

Gối trái 125 -18.30 0.069 0.071 434 10 a 150 523.6 0.419 Nhịp 120 9.65 0.039 0.040 234 10 a 200 392.7 0.327 Gối phải 125 -11.96 0.045 0.046 280 10 a 200 392.7 0.314

Gối trái 125 -10.78 0.041 0.041 252 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 120 3.94 0.016 0.016 94.6 10 a 200 392.7 0.327 Gối phải 125 -4.06 0.015 0.015 93.5 10 a 200 392.7 0.314

Gối trái 125 -1.98 0.007 0.007 45.4 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 120 10.85 0.044 0.045 264 10 a 200 392.7 0.327 Gối phải 125 -20.17 0.076 0.079 478 10 a 150 523.6 0.419

Gối trái 125 -1.35 0.005 0.005 30.9 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 125 12.92 0.049 0.050 303 10 a 200 392.7 0.314 Gối phải 125 -15.97 0.060 0.062 377 10 a 200 392.7 0.314 Cạnh dài

Gối trái 125 -20.17 0.076 0.079 480 10 a 150 523.6 0.419 Nhịp 120 12.53 0.051 0.053 306 10 a 200 392.7 0.327 Gối phải 125 -2.54 0.010 0.010 58.3 10 a 200 392.7 0.314 F7

Gối phải 125 -10.780 0.041 0.041 252 10 a 200 392.7 0.314 Cạnh dài Gối trái 125 -13.320 0.050 0.051 312 10 a 200 392.7 0.314

Tên Ô Sàn Phương Vị trí

(kN.m)  m  As Chọn thép As chọn  (%)

Gối trái 125 -4.060 0.015 0.015 93.5 10 a 200 392.7 0.314 Nhịp 120 1.760 0.007 0.007 42.1 10 a 200 392.7 0.327 Gối phải 125 -4.100 0.015 0.016 94.4 10 a 200 392.7 0.314

Kiểm tra bản sàn theo trạng thái giới hạn thứ hai

Đối với các vật liệu có tính từ biến phải kể đến sự tăng độ võng theo thời gian

Bê tông dễ bị nứt ở vùng chịu kéo khi có tải trọng tác động, vì vậy việc tính toán độ võng của sàn cần xem xét ảnh hưởng của sự hình thành vết nứt.

Tính toán cấu kiện theo sự hình thành vết nứt

Bảng 3-11: Bảng thông số đầu vào

Thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Chiều cao làm việc ho 125 mm

Tiết diện bê tông tính toán A 150000 mm 2

Diện tích cốt thép chịu kéo As 392.7 mm 2

Diện tích cốt thép chịu nén As ’ 0 mm 2

Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông theo TTGH II Rbt,ser 1.75 MPa

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông theo TTGH II Rb,ser 22 MPa

Module đàn hồi của cốt thép vùng kéo Es 200000 MPa

Module đàn hồi của cốt thép vùng nén Es' 200000 MPa

Momen do tác dụng của tải trọng thường xuyên và tạm thời M tp 11.18 kN/m

Momen do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn M nh 10.66 kN/m

Momen do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn M dh 9.97 kN/m

3.4.2 Kiểm tra khả năng chống nứt của cấu kiện

- Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông: 200000

 = E = - Diện tích tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện

- Momen tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn:

- Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo, và chịu nén nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện:

= = − = − - Xác định momen quán tính của tiết diện bê tông:

= = - Momen quán tính của cốt thép chịu kéo, nén đối với trọng tâm tiết diện ngang quy đổi:

1 Mục 8.2.2.2.5 – TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

- Momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó:

- Momen kháng uốn của tiết diện quy đổi:

- Momen kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng:

- Xác định momen hình thành vết nứt có kể đến các biến dạng không đàn hồi của vùng bê tông chịu kéo

Xét giá trị momen: M tt 92M c c r 64(kN m )

3.4.3 Tính toán độ võng khi có sự xuất hiện của vết nứt

- Độ cong toàn phần của cấu kiện có xuất hiện vết nứt trong vùng kéo xác định bằng công thức

M r D là độ cong của cấu kiện bê tông cốt thép do tác dụng tải trọng tương ứng

+ M là momen do ngoại lực đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của momen uốn và đi qua trọng tâm tiết diện ngang quy đổi

+ D là độ cứng chống uốn của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, xác định bằng công thức: D=E I b 1 re d

• Khi tác dụng ngắn hạn của tải trọng: E b 1 =0.85E b

• Khi tác dụng dài hạn của tải trọng: 1 ,

 b c = là hệ số từ biến của bê tông B30

Từ các thông số, tính toán được:

- Xác định độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

- Xác định độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

- Xác định độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

        Độ võng lớn nhất được xác định theo công thức:

→ Thỏa điều kiện độ võng khi xuất hiện vết nứt

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Nhu cầu của cầu thang bộ

Công trình được bố trí 2 thang bộ như bản vẽ kiến trúc, có kích thước, kết cấu và cấu tạo giống nhau

Nhiệm vụ thiết kế cầu thang bộ tầng 3-4 nằm giữa trục A-B/4-5 : chiều cao cầu thang các tầng điển hình từ tầng 2 đến tầng 17 là 3.6m và có 24 bậc thang (150×300)mm

Hình 4-1: Mặt bằng cầu thang bộ

Sơ bộ kích thước cầu thang

- Cầu thang tầng điển hình gồm 2 vế, với chiều cao tầng 3.6m, bố trí 24 bậc thang

• Bề rộng bậc thang: l bt 00(mm)

- Góc nghiêng bản thang với mặt phảng nằm ngang: tan 150 0.5 26.6

- Kích thước dầm chiếu nghỉ chọn sơ bộ:

→ Chọn tiết diện dầm 200x400 (mm)

- Chiều dày bản thang chọn sơ bộ: h = 120 (mm)

Cắt 1 dãy có bề rộng 1m để tính toán bản thang.

Xác định tải trọng tác dụng lên bản thang

Hình 4-2: Các lớp cấu tạo của bản thang

4.3.1.1 Tính toán bản chiếu nghỉ

Tính toán tải trọng trên 1 dải bề rộng 1m

Bảng 4-1: Tĩnh tải bản chiếu nghỉ

STT Lớp cấu tạo Chiêu dày

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 ) n Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

Tổng trọng lượng cấu tạo 1.22 1.45

Tổng tải trọng (có bản thang) 4.22 4.75

4.3.1.2 Tính toán bản thang nghiêng Đối với phần bản nghiêng xác định theo công thức

•  i là trọng lượng riêng lớp tải trọng (kN/m 3 )

•  t di chiều dày lớp cấu tạo thứ i

• n i là hệ số tin cậy lớp i

- Đối với bản nghiêng ta cần quy chiều dày nghiêng về chiều dày tương đương để xác định tải trọng

- Với lớp gạch đá, vữa xi măng, chiều dày tương đượng được xác định như sau:

 = + 3 , với  là góc nghiêng của bản thang

- Với bậc thang (xây gạch hoặc BTCT) chiều dày tương đượng được xác định di cos 2 b t h 

Tải trọng tác dụng lên bản thang có phương thẳng góc với trục bản nghiêng, phân lực theo 2 hướng:

- Theo phương dọc trục nghiêng tạo nên lực dọc của bản nghiêng

- Theo phương đứng gây ra Momen

Bảng 4-2: Tĩnh tải bản thang nghiêng

STT Lớp cấu tạo Chiêu dày (mm)

Chiều dày tương đương (mm)

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 ) n

Tổng tải trọng theo phương đứng 5.173 5.884

Tổng tải trọng theo phương đứng (kể đến lan can= 0.3

Dựa theo TCVN 2737:1995, cầu thang có hoạt tải tiêu chuẩn là 3 (kN/m 2 ), hệ số vượt tải bằng 1.2 5

• Đối với bản chiếu nghỉ:

3 Giáo trình Bê tông cốt thép 3 – Võ Bá Tầm

4 Giáo trình Bê tông cốt thép 3 – Võ Bá Tầm

5 Bảng 2 – TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

32 tc m p= n p 1 =1.2 3 1 3.6(kN / m)  • Đối với bản thang nghiêng: tc m p= n p  1 cos =1.2 3 1 0.894   =3.21(kN / m)

4.3.3 Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang

Bảng 4-3: Tổng tải trọng tính toán lên bản thang

Vị trí Tĩnh tải tính toán

Hoạt tải tính toán (kN/m)

Tính toán – thiết kế bản thang

Cắt 1 dãy có bề rộng b=1m để tính toán, vì 2 vế của cầu thang giống nhau nên sinh viên chỉ tính 1 vế, quy tương đương cho vế còn lại

Chọn sơ đồ tính cầu thang là sơ đồ 2 đầu liên kết khớp

4.4.1 Mô hình và xác định nội lực

Sử dụng phần mềm SAP2000 để mô phỏng, với các thông số tiết diện đầu vào sau:

Chiều dài 2 chiếu tới và chiếu nghỉ lần lượt là 2.6 m và 1.5 m, chiều dài bản thang 3.3 m tương ứng 11 bậc thang

Hình 4-3: Gán tải cho cầu thang

Hình 4-4: Giá trị momen của cầu thang

Hình 4-5: Giá trị phản lực gối tựa cầu thang

4.4.2 Tính toán và bố trí cốt thép

Khi tính toán cốt thép cho bản thang, bản chiếu nghỉ và dầm chiếu nghỉ, quy trình thực hiện tương tự như khi tính toán cho sàn Để xác định diện tích cốt thép, cần áp dụng các công thức phù hợp.

•  R là chiều cao tương đối giới hạn của vùng bê tông chịu nén, được xác định theo công thức:

 = E : biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo khi ứng suất bằng R s

•  b 2 =0.0035: biến dạng tương đối của bê tông chịu nén khi ứng suất bằng R b

Đối với bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống, hàm lượng cốt thép sàn cần được lựa chọn sao cho đáp ứng các yêu cầu:  min   tt   max.

•  min =0.1(%), là hàm lượng cốt thép tối thiểu

 =  = , là hàm lượng cốt thép tối đa

 = bh , là hàm lượng cốt thép tính toán

Từ các cơ sở lý thuyết trên, SV tiến hành tính toán và thể hiện ở bảng sau:

Bảng 4-4: Bảng tính toán cốt thép bản thang

Chọn thép As chọn  Kiểm mm mm mm kN.m mm 2  a mm 2 (%) tra

Nhịp 120 25 95 9.83 0.064 0.066 306 10 200 392.6991 0.413 Thỏa Đoạn gãy 120 25 95 -10.41 0.068 0.070 324 10 200 392.6991 0.413 Thỏa

Tính toán – Thiết kế dầm chiếu nghỉ

Sơ đồ tính của dầm là dầm đơn giản, 2 đầu tựa vào cột với khoảng cách giữa 2 trục cột

4.5.2 Xác định tải trọng và nội lực tác dụng lên dầm chiếu nghỉ

Tải trọng tác dụng gồm:

- Trọng lượng bản thân dầm(SAP2000)

- Trọng lượng tường xây trên dầm:

- Do bản thang truyền vào :

6 Mục 8.1.2.2.3 TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

7 Mục 6.1.4.2 TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

8 Mục 10.3.3.1 TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

68.18( / ) 1 bt bt n n bt bt đ đ R q kN m m q R kN m m

= = 4.5.2.2 Mô hình và xác định nội lực

Hình 4-7: Gán tải bản thang theo phương đứng

Hình 4-8: Gán tải bản thang theo phương ngang

Hình 4-9: Gía trị momen và lực cắt trong mặt phẳng

Hình 4-10: Gía trị momen và lực cắt ngoài mặt phẳng

• Cốt dọc được tính toán theo các công thức tính toán sau:

Bảng 4-5: Bảng tính thép dầm chiếu nghỉ

Trong mặt phẳng 10.09 200 400 360 0.023 0.023 81.02 18 2 508.9 0.7 Ngoài mặt phẳng 22.83 400 200 160 0.131 0.141 438.62 18 2 508.9 0.8

• Thiết kế cốt đai cho dầm chiếu nghỉ: lấy lực cắt ngoài mặt phẳng để tính toán cốt đai cho dầm

Với lực cắt lớn nhất Q max S.52(kN)

Chọn cốt thép làm cốt đai ϕ = 8 và số nhánh n = 2; cốt thép CB-300T có cường độ cắt Rsw

= 210Mpa, chọn khoảng cách các cốt đai là 100(mm)

Tính toán cấu kiện BTCT theo tiết diện nghiêng chịu lực cắt thỏa công thức:

+ Q b ,1 : là khả năng chịu cắt của bê tông, xác định theo công thức Q b ,1 =0.5R bt bh 0

+ Q s w,1 : là khả năng chịu cắt của cốt thép, xác định theo công thức Q s w,1 =q h s w 0

Vì là dầm đơn giản nên có lực cắt lớn nhất, nguy hiểm nhất ở 2 đầu gối, xét vị trí lực cắt cách mép gối tựa 50 (mm) aP(mm)h 0

Theo TCVN 5574:2018, nếu khoảng cách a từ vị trí xét đến gối tựa nhỏ hơn 2.5h0, thì cần tính toán giá trị Qb,1 với hệ số 2.5/(a/h0) Tuy nhiên, giá trị Qb,1 không được vượt quá 2.5Rbhbt0, với Rbhbt0 được tính là 2.5 x 1.15 x 400 x 1 x 60 x 10^-3 (kN).

=  =     Vì Q b ,1 2.5R bh bt 0 , nên lấy giá trị 184 (kN) để xét

Chọn cốt đai ϕ = 8 với đai 2 nhánh và khoảng cách a0 (mm) được bố trí tại vị trí 2 đầu dầm L/4 = 1000 (mm) Đồng thời, cần bố trí thép cấu tạo cho đoạn giữa với khoảng cách a0 (mm) cho dầm chiếu nghỉ.

THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

Nhu cầu của bể nước mái

5.1.1 Công năng của bể nước mái

Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp nước sinh hoạt cho toàn bộ toà nhà và phục vụ công tác cứu hỏa khi cần thiết.

Chọn thiết kế hồ nước trên cột khung công trình ở cao trình sàn mái +66.1 (m), với đáy hồ cách sàn mái 0.6 (m) để thuận tiện cho việc bảo trì, sửa chữa và giảm thiểu ảnh hưởng đến sàn.

5.1.2 Dung tích bể nước cần cung cấp

Chọn bể nước mái để tính toán Bể nước mái gồm 1 bể được đặt trên hệ cột, ở vị trí giới hạn bởi khung trục 3’C’; 3’B’; 5’C’; 5’B’

Trong một chung cư 18 tầng, với các căn hộ từ tầng 2 trở lên, mỗi tầng có 8 căn và trung bình mỗi căn hộ có 5 nhân khẩu, nhu cầu sử dụng nước được tính toán như sau: tiêu chuẩn sử dụng nước trung bình là 150 lít/người/ngày.

Tầng 1 là tầng thương mại số người ở trên diện tích kinh doanh tại một thời điểm tính theo định mức / người là 2.5m 2 11 Tiêu chuẩn dùng nước trung bình: qSH = 20 l/người.ngày

Với hệ số điều hòa K ngay max =(1.1 1.2) 12 - đối với các TP lớn, nằm trong vùng có khí hậu khô nóng quanh năm

- Dung lượng sử dụng nước sinh hoạt trong 1 ngày đêm của công trình:

=   =  - Dung lượng nước sử dụng PCCC: với qcc đối với nhà 3 tầng trở lên với 1 đám cháy trong cùng 1 thời gian cần lưu lượng nước 10 l/s 13

→ Dung lượng tổng cần cung cấp: Q ngay max 8.54 108+ #6.54(m 3 /ng d )

Chọn bể có kích thước 10.8x5x1.5 (m), thể tích nước bể chứa 81 (m 3 ) Mỗi ngày cần bơm

3 lần để đảm bảo lưu lượng nước sử dụng đáp ứng cho chung cư

Lựa chọn thiết kế bể nước mái bê tông đổ toàn khối có nắp đậy, có lỗ thăm kích thước 600x600 (mm)

10 Bảng 3.1 – TCXDVN 33:2006 – “Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế”

11 TCXDVN 361:2006 – “Chợ-Tiêu chuẩn thiêt kế”

12 TCXDVN 33:2006 – “Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế”

13 TCXDVN 2622:1995 – “Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế”

Lựa chọn tiết diện sơ bộ

Tiết diện bể với kích thướca b h  8 5 1.5( )  m , với

5.2.1 Bản nắp, bản thành, bản đáy

- Bản nắp và bản đáy đổ toàn khối làm việc giống 1 bản sàn nên lựa chọn chiều dày theo bản sàn: 5

4 2 a b =  → bản nắp xem như bản kê 4 cạnh

→ Chọn sơ bộ hbn = 80 (mm); hbd = 120 (mm)

Bản thành hoạt động như một liên kết ngàm với dầm đáy, kết hợp với hai bản thành thẳng góc, trong khi cạnh thứ tư được xem là tựa đơn nhờ vào bản nắp đổ toàn khối.

→ Chọn sơ bộ hbt = 150 (mm)

Sơ bộ kích thước dầm chính bản đáy: dc 1 1 n h L

=   , với nhịp lớn nhất 5m dc n

- Dầm nắp (do tải trọng chỉ có từ bản nắp truyền vào)

→ Sơ bộ tiết diện dầm bản nắp (200x300) (mm)

- Dầm đáy (chịu tải trọng lớn hơn bản nắp)

→Sơ bộ tiết diện dầm bản đáy (200x400) (mm)

5.2.3 Cột đở dầm bể nước

Cột bể nước mái được tính toán đơn giản, xem như cấu kiện chịu nén đúng tâm Sơ bộ tiết diện cột bể nước mái có tiết diện (300x300) (mm)

14 Giáo trình Bê tông cốt thép 3 – Võ Bá Tầm – NXB ĐHQG TP.HCM

Hình 5-1: Mặt bằng bố trí dầm cột bản nắp & đáy bể nước mái

Tải trọng tác dụng lên bể nước

- Tĩnh tải các lớp cấu tạo bản nắp:

Bảng 5-1:Bảng tính tĩnh tải các lớp cấu tạo bản nắp

Lớp cấu tạo Chiều dày

- Tĩnh tải các lớp cấu tạo bản đáy:

Bảng 5-2: Bảng tính tĩnh tải các lớp cấu tạo bản đáy

- Tĩnh tải lớp cấu tạo bản thành (gán lên dầm đáy):

Bảng 5-3: Bảng tính tính tải các lớp cấu tạo bảng thành

Hoạt tải lên bản nắp SV sử dụng loại hoạt tải sửa chữa mái 15 , mái bằng không có người đi lại, chỉ có người đi lại sửa chữa

Hoạt tải tác dụng lên bản đáy của bể là do áp lực nước, được tính toán với giá trị lớn nhất khi bể được bơm đầy với chiều cao cột nước 1.5 mét Tương tự, bản thành cũng được xem xét trong trường hợp bể đầy nước.

Bảng 5-4: Bảng giá trị hoạt tải tác dụng lên bể nước

Hoạt tải Loại tải trọng

Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn hệ số an toàn

Giá trị hoạt tải tính toán (kN/m 3 ) (m) (kN/m 2) n (kN/m 2)

Bản nắp Sửa chữa mái - - 0.75 1.3 0.98

Tải trọng gió được xác định qua công thức W=w c nkc 16 , với trường hợp gió đẩy và hút

15 TCVN 2737:1995- “Tải trọng và tác động-Tiêu chuẩn thiết kế”

• w c là áp lực gió đối với vùng gió IIA

• k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao

• c là hệ số khí động

Bảng 5-5: Bảng tổ hợp tải trọng tính toán bể nước mái

STT Tổ hợp Thành phần

Mô hình bể nước mái và xác định nội lực

Hình 5-2: Mô hình bể nước bằng phần mềm SAP 2000

16 Mục 8 - TCVN 2737:1995 “Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế”

Hình 5-3: Kết quả Momen bản nắp theo phương 1-1 (phương cạnh ngắn)

Hình 5-4: Kết quả Momen bản nắp theo phương 2-2 (phương cạnh dài)

Hình 5-5: Kết quả Momen bản đáy theo phương 1-1 (phương cạnh ngắn)

Hình 5-6: Kết quả Momen bản đáy theo phương 2-2 (phương cạnh dài)

Hình 5-7: Kết quả momen bản thành

Hình 5-8: Kết quả Momen của hệ khung bể nước mái

Hình 5-9: Kết quả lực cắt của hệ khung bể nước mái

5.4.2 Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn của bản Độ võng ngắn hạn lớn nhất tại vị trí ô sàn giữa giữa trục 4-5 với nhịp là 4 (m) Kết qua chuyển vị bản đáy sau khi chạy mô hình, có chuyển vị lớn nhất theo phương Z là 4.68 (mm)

Kiểm tra độ võng giới hạn cho phép của bản đáy:

4.68( ) 20( ) f = mm  f = 200 = mm 17 → Thỏa chuyển vị cho phép

Hình 5-10: Chuyển vị lớn nhất của ô bản đáy

Tính toán cốt thép

5.5.1 Tính toán cốt thép phần bản

Dựa trên các giá trị nội lực đã xác định, tiến hành tính toán cốt thép cho ô bản Do tính đối xứng, việc tính toán sẽ được thực hiện ở ô bản giữa nhịp 4-5 và nhịp biên 3’-4, tương ứng với nhịp 5-5’ cho bản nắp và bản đáy Đối với bản thành, giá trị nội lực lớn nhất sẽ được sử dụng để tính toán cho toàn bộ các bản thành còn lại.

• Sau khi xác định giá trị momen tiến hành tính thép như ô bản qua các công thức tính toán sau:

• Cường độ bê tông B30 , cốt thép CB – 300T

17 Bảng M.1, Phụ lục M – TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

Bảng 5-6: Bảng tính cốt thép các ô bản bể nước mái

 m  As Chọn thép As chọn  (%

• Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Để tính toán cốt thép gia cường tại lỗ thăm, cần xác định phần cốt thép bị mất tại bản nắp Điều này liên quan đến hàm lượng cốt thép bố trí trên mỗi mét dài.

Bố trí 4 16 →A s 4.25(mm 2 ) đặt theo 2 phương vuông góc với nhau (mỗi phương

2 thanh) Để gia cường vị trí lỗ thăm

5.5.2 Tính toán cốt thép phần khung bể nước mái

Bảng 5-7: Bảng tính toán cốt thép dầm bể nước mái

Kiểm tra b h ho mm 2  Num mm 2

Kiểm tra cấu kiện theo trạng thái giới hạn (II)

Tính toán theo TTGH II bao gồm:

- Tính toán sự hình thành vết nứt

- Tính toán sự mở rộng vết nứt

5.6.1 Tính toán cấu kiện theo sự hình thành vết nứt

Bảng 5-8: Bảng thông số đầu vào

Thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Chiều cao làm việc ho 100 mm

Tiết diện bê tông tính toán A 120000 mm 2

Diện tích cốt thép chịu kéo As 0 mm 2

Diện tích cốt thép chịu nén As ’ 654.5 mm 2

Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông theo TTGH II Rbt,ser 1.75 MPa

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông theo TTGH II Rb,ser 22 MPa

Module đàn hồi của cốt thép vùng kéo Es 200000 MPa

Module đàn hồi của cốt thép vùng nén Es' 200000 MPa

• Tính toán kiểm tra nứt cho vị trí giữa bản đáy, momen theo phương cạnh ngắn

- Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông: 200000 6.15

- Diện tích tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện

- Momen tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn:

- Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo, và chịu nén nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện:

= = − = − - Xác định momen quán tính của tiết diện bê tông:

- Momen quán tính của cốt thép chịu kéo, nén đối với trọng tâm tiết diện ngang quy đổi:

- Momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó:

- Momen kháng uốn của tiết diện quy đổi:

- Momen kháng uốn đàn hồi dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu nén ngoài cùng:

- Xác định momen hình thành vết nứt có kể đến các biến dạng không đàn hồi của vùng bê tông chịu kéo

Xét giá trị momen: M 16M c c r 42(kN m )

→ Xuất hiện vết nứt, cần tính toán chiều rộng vết nứt

5.6.2 Tính toán chiều rộng vết nứt

- Mođun biến dạng quy đổi của bê tông chịu nén, kể đến biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu nén:

= = - Xác định giá trị hệ số quy đổi cốt thép về bê tông:

 = E =  - Chiều cao vùng chịu nén của bê tông:

=   +  −  - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến điểm đặt hợp lực của các nội lực trong vùng chịu nén

- Khoảng cách cơ sở của các vết nứt kề nhau:

=  =   53 Điều kiện: 10dsL s 40d s → Chọn L s @0(mm)

- Ứng suất trong cốt thép chịu kéo:

- Chiều rộng vết nứt thẳng góc r ,2 1 2 3

1là hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng, lấy bằng 1 với tải ngắn hạn

2là hệ số kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép dọc, lấy 0.5 với thép gân

3là hệ số kể đến đặc điểm chịu lực với cấu kiện chịu uốn và nén, lấy bằng 1

 s là hệ số kể đến sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo giữa các vết nứt Xác định bằng công thức: s 1 0.8M c c r 0.411

 = − M ❖ Kiểm tra chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép: r 0.107( ) r , 0.3( ) c c c c u a = mm a = mm → Thỏa

5.6.3 Tính toán độ võng khi có sự xuất hiện của vết nứt Ở cấu kiện bản đáy bể nước chỉ có tác dụng tải trọng thường xuyên và tác dụng nước dài hạn, vì vậy SV tính toán độ cong đơn giản

- Độ cong của cấu kiện xác định bằng công thức

M là momen do ngoại lực tác động lên trục vuông góc với mặt phẳng của momen uốn, đi qua trọng tâm của tiết diện ngang quy đổi Độ cứng chống uốn của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, ký hiệu là D, được xác định bằng công thức D = E I b 1 re d.

• Khi tác dụng ngắn hạn của tải trọng: E b 1 =0.85E b

• Khi tác dụng dài hạn của tải trọng: 1 ,

 b c = là hệ số từ biến của bê tông B30

• I re d =2.9x10 ( 8 mm 4 ), đã được xác định ở mục 4.6.1

Từ các thông số, tính toán được

+ Độ võng lớn nhất được xác định theo công thức:

= =    − =  = → Thỏa điều kiện độ võng khi xuất hiện vết nứt

Tính toán cột bể nước

Sau khi phân tích nội lực bằng phần mềm, kết quả cho thấy rằng nội lực phân bổ lên hệ khung là không lớn Điều này là do sự hiện diện của bản thành, hoạt động như một vách cứng, giúp phân phối nội lực cho toàn bộ hệ khung một cách hiệu quả.

Với nội lực nhỏ, cột được tính toán đơn giản như một cấu kiện chịu nén đúng tâm, bỏ qua momen do tải trọng gió tác động lên cột.

Lực tác dụng lên cột gồm: trọng lượng bể nước, trọng lượng nước và trọng lượng bản thân của cột

Xét tải trọng ở cột giữa, có nội lực lớn nhất: x

5.7.2 Tính cốt thép chịu lực cho cột

Với các thông số vật liệu sau: s w s w

- Xác định chiều dài tính toán

- Xác định hệ số phụ thuộc độ mảnh:

L h = = → =0.9(do tác dụng dài hạn của tải trọng) 23

- Kiểm tra lực dọc giới hạn

Chọn sơ bộ 4 18 có As = 1017.9 (mm 2 )

Chọn đường kính cốt đai 8

23 Bảng 16 – TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

Khoảng cách cốt đai cần được xác định để ngăn ngừa hiện tượng phình của cốt thép dọc Cốt thép ngang phải được bố trí với khoảng cách không vượt quá 15d hoặc 500 mm, trong đó d là đường kính của cốt thép dọc chịu nén.

24, chọn a = 200 bố trí xuyên suốt cấu kiện cột

→ Bố trí cốt thép dọc chịu lực 4 18 và 8a200cho tất cả cột bể nước mái

24 Mục 10.3.4 – TCVN 5574:2018 “Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép”

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ KHUNG

Phương án kết cấu

Trong chương 2, mục 2.2 "Tổng quan về kết cấu xây dựng", SV đã đề xuất phương án sử dụng hệ khung vách kết hợp khung lõi làm hệ kết cấu chính cho chung cư BF LIBERTY Với chiều cao lớn của công trình, việc áp dụng hệ khung vách sẽ nâng cao độ cứng và ổn định cho toàn bộ cấu trúc.

Yêu cầu tính toán

SV được GVHD yêu cầu tính toán và thiết kế khung trục số 4

Trình tự tính toán khái quát từng cấu kiện:

B1: Sơ bộ tiết diện hệ dầm, sàn, cột và vách

B5: Kiểm tra TTGH I và II

Lựa chọn sơ bộ tiết diện

6.2.1 Lựa chọn tiết diện sàn Được chọn sơ bộ và trình bày ở mục 3.1.1

6.2.2 Lựa chọn tiết diện dầm Được chọn sơ bộ và trình bày ở mục 3.1.2

6.2.3 Lựa chọn tiết diện cột

Công trình có mặt bằng đối xứng, khá phổ thông, SV lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo công thức: t 0 b

• A0 là diện tích tiết diện cột

• R b là cường độ chịu nén của Bê tông

Hệ số k t được sử dụng để đánh giá các yếu tố ảnh hưởng như momen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột Sự ảnh hưởng này được xác định dựa trên phân tích và kinh nghiệm của người thiết kế.

25 Giáo trình “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” – GS Nguyễn Đình Cống – NXB Xây Dựng

57 momen là lớn, độ mảnh cột lớn thì lấy hệ số k t khoảng (1.3 – 1.5), khi ảnh hưởng bé thì lấy khoảng (1.1 – 1.2) 26

• N là lực nén, được tính toán gần đúng thông qua công thức: s s

Ms là số sàn nằm ở phía trên tiết diện của cột đang xem xét Q là tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông của mặt sàn, bao gồm cả tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, cũng như trọng lượng của dầm, cột và tường, được tính ra phân bố đều trên sàn.

Giá trị q lấy theo kinh nghiệm: q= 1 1.4 ( T /m ) 2

+ Fs là diện tích ô sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

6.2.4 Lựa chọn tiết diện vách – lõi thang

- Công trình gồm 2 hệ vách lỗi thang và các vách đặt ở gốc

- Lựa chọn kích thước các vách giống nhau và bố trí đối xứng với nhau (Đồng nhất về kích thước và cả độ cứng)

- Tổng diện tích mặt cắt của các vách (và lõi cứng) xác định sơ bộ qua công thức sau: vl vl st

• F st là diện tích sàn từng tầng

- Xác định độ dày thành vách, dựa theo TCXD 198-1997 bề rộng vách được xác định như sau:

  =   , với H là chiều cao tầng

→ Chọn bề rộng vách b00 (mm), phù hợp theo kích thước sơ bộ và cũng thích hợp gác lên dầm bề rộng 300 (mm).

Tính toán tải trọng

Các dạng tải trọng tác dụng vào hệ khung gồm:

- Tải trọng đứng: Tải trọng thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn

- Tải trọng gió: Thành phần tĩnh và động

26 Trích dẫn theo Giáo trình “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” – GS Nguyễn Đình Cống – NXB Xây

27 Mục 3.4.1, TCXD 198 – 1997 - “Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối”

- Tải trọng do cầu thang, thang máy và bể nước tác dụng lên khung

6.3.1.1 Tải trọng bản thân (ETABS)

6.3.1.2 Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn Được tính toán và trình bày ở mục 4.1.4.1

6.3.1.3 Tĩnh tải do tường Được tính toán và trình bày ở mục 4.1.4.2

6.3.2 Hoạt tải Được tính toán và trình bày ở mục 4.1.5

Hình 6-1: Cấu tạo thang máy và Catalogue nhà sản xuất

- Theo bản vẽ kiến trúc và Catalogue của nhà sản xuất thang máy, Sv đề xuất chọn thang máy số hiệu MP15 – CO90

- Tải trọng thang máy được xác định như sau:

+ Gán tải trọng thang mái lên sàn tầng mái vị trí sàn che lõi thang máy với tải trọng:

+ Gán tải trọng thang mái lên sàn tầng hầm vị trí sàn che lõi thang máy với tải trọng:

6.3.4 Tải trọng cầu thang gán vào khung

Khi thiết kế mô hình cầu thang, cần gán tải trọng cầu thang vào hệ khung Các giá trị tải trọng này đã được xác định trong mục 4.3, liên quan đến việc xác định tải trọng tác dụng lên bản thang.

SV áp dụng phương pháp mô hình hóa ô bản thang như một tấm sàn bằng cách sử dụng phần tử Membrane trong phần mềm Phương pháp này coi tấm màng chỉ có chức năng truyền tải trọng mà không có độ cứng chống uốn, do đó không làm thay đổi độ cứng của các cấu kiện chính.

6.3.5 Tải trọng bể nước mái

Trong phần mềm SAP2000, việc xuất phản lực tại chân cột bể nước mái được thực hiện bằng cách gán trực tiếp giá trị tải trọng của bể nước vào các vị trí liên kết giữa lõi thang và cột bể nước.

Tải trọng gió tác dụng vào công trình gồm 2 dạng: Tải trọng gió tĩnh và gió động

Mục 6.11, TCVN 2737:1995 quy định, nhà cao tầng trên 40m phải kể đến tải trọng của thành phần động

Với công trình SV đang thực hiện đặt tại TP Thủ Đức thuộc TP Hồ Chí Minh thuộc vùng gió IIA, dạng địa hình A

6.3.6.1 Tính toán thành phần gió tính

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức:

• W là giá trị áp lực gió (với vùng gió IIA, W 0 0 = 83 daN/m 2 Dạng địa hình A

• k là hệ số tính đến sự thay đổi theo độ cao của áp lực gió, được xác định theo công thức sau:

+ z j : độ cao của tầng thứ “j”

+ z t g : độ cao Gradient tương ứng với dạng địa hình

+ m t : hệ số tương ứng với dạng địa hình

28 Mục 6.3, TCVN 2737:1995 – “Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế”

29 Phụ lục A.2 – TCXD 299:1999 – “Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995

Bảng 6-1:Độ cao Gradient và hệ số m t đối với từng dạng địa hình

• c là hệ số khí động, lấy bằng 1.4 do gán tải gió vào tâm

• hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

- Áp dụng tính toán tải trọng gió:

Bảng 6-2: bảng tính áp lực gió theo phương X

Bảng 6-3: Bảng tính áp lực gió theo phương Y

• Hi là chiều cao bề rộng đón gió, Bi là bề rộng đón gió của tầng thứ i

• Áp lực gió tính toán đã nhân với hệ số an toàn 1.2

6.3.6.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió

Tính toán tần số dao động riêng của công trình nhiều tầng rất phức tạp, do đó cần sử dụng phần mềm hỗ trợ Trong đồ án này, phần mềm ETABS được áp dụng để thực hiện các phép tính tần số dao động riêng của công trình.

Theo TCXD 229 - 1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió chỉ cần dựa vào dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s phải thỏa mãn bất đẳng thức: s L s 1 f < f < f + Trong đó, fL được xác định từ bảng 2 TCXD 229 - 1999 Đối với kết cấu bê tông cốt thép, với δ = 0.3, ta có fL = 1.3 Hz Cột và vách được ngàm với móng.

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

30 Mục 4.5 – TCXD 229:1999 “Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995”

• M j là khối lượng tập trung của tầng công trình thứ j

•  i là hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ I không thứ nguyên

•  i là hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem như không đổi

• y ji là dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng dạng dao động thứ i

Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i không thứ nguyên được xác định từ đồ thị hệ số động lực hình 6-3, phụ thuộc vào hệ số  i và độ giảm lôga của dao động Đối với công trình bê tông cốt thép có hệ số  = 0.3, cần sử dụng đường cong 1 để tính toán chính xác.

Hình 6-2: Đồ thị xác định hệ số động lực

•  là hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2

• W là giá trị của áp lực gió (N/m 0 2 )

• fi là tần số dao động riêng thứ I (Hz)

Hệ số  i được xác định bằng công thức: 1

W Fj là giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần tử thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau Giá trị này chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có đơn vị là lực, và được xác định theo công thức: W Fj = W j  i v.

31 Mục 4.5 – TCXD 229:1999 “Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995”

•  i là hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao tương ứng ở phần thứ j của công trình, không thứ nguyên Được nội suy tra bảng 8 ở TCVN

2737:1995 Hoặc xác định theo công thức sau:

• W j là giá trị thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao tính toán

• vlà hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số  , và dạng dao động

Trường hợp gió thổi theo phương X:

Trường hợp gió thổi theo phương Y:

→ Từ các cơ sở lý thuyết tính toán gió động, SV tiến hành mô phỏng công trình và tìm kết quả phân tích động học từ phần mềm

Hệ số dao động MASS SOURCE: 100% TT + 50% HT, sử dụng phần mềm Etabs để xác định 12 Mode dao động của công trình

Kết quả phân tích động lực từ phần mềm

Bảng 6-4: Bảng giá trị khối lượng tham gia dao động

TABLE: Modal Participating Mass Ratios

Case Mode Period Frequency UX UY RX RY RZ sec cyc/sec

Công trình đặt ở khu vực vùng gió IIA, có giá trị giới hạn tần số dao động riêng fL = 1.3 32 (Hz)

32 Bảng 2, Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng – TCXD 229:1999 -“Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995”

Bảng 6-5: Các dạng dao động cần tính toán

Bảng 6-6: Bảng khối lượng tâm cứng và tâm khối lượng

TABLE: Centers Of Mass And Rigidity Story Diaphragm Mass X Mass Y XCM YCM Cum Mass X Cum Mass Y XCCM YCCM XCR YCR kg kg m m kg kg m m m m

Bảng 6-7: Bảng tính tải trọng gió động theo phương X - dao động thứ nhất

TÍNH TOÁN DẠNG DAO ĐỘNG

Bảng 6-8: Bảng tính tải trọng gió động theo phương Y- dao động thứ nhất

TÍNH TOÁN DẠNG DAO ĐỘNG

Tải trọng gió được áp dụng tại trọng tâm mặt bằng, trong khi gió tĩnh và gió động được phân bổ vào tâm khối lượng của các tầng trong mô hình ETABS.

Gió động X(GDX) được tổ hợp như sau: GDX = GDX 1 2 +GDX 2 2 + + GDX n 2

Gió động Y(GDY) được tổ hợp như sau: GDY = GDY 1 2 +GDY 2 2 + + GDY n 2

Bảng 6-9: Bảng tổng hợp tải trọng gió của công trình

Gió tĩnh Gió động Tâm Khối lượng

W x tc W y tc W dx W dy XCM YCM

6.3.7.1 Tổng quan về động đất

Động đất là hiện tượng vật lý phức tạp, biểu hiện qua sự chuyển động hỗn loạn của vỏ trái đất với phương và cường độ thay đổi theo thời gian Hiện tượng này xảy ra bất ngờ và thường không kéo dài.

Động đất tác động lên công trình thông qua sự chuyển động hỗn loạn của mặt đất, gây ra lực quán tính được gọi là lực động đất Khi xảy ra động đất, công trình sẽ phản ứng với các yếu tố như chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất và biến dạng, tạo nên những phản ứng động lực.

Sự an toàn của công trình dưới tác động của động đất phụ thuộc vào hai yếu tố chính: cường độ động đất và chất lượng công trình Chất lượng công trình có thể được kiểm soát hiệu quả bởi các nhà thiết kế thông qua các phương pháp tính toán và kỹ thuật xây dựng.

70 thức cấu tạo, kiểm tra chất lượng thi công, thí nghiệm kiểm tra), thì cường độ động đất rất khó kiểm soát

• Quan điểm thiết kế động đất

- Sự làm việc của công trình xây dựng dưới tác động của động đất phụ thuộc vào

• Cường độ động đất hoặc độ lớn động đất

Quan điểm thiết kế kháng chấn hiện đại chấp nhận tính không chắc chắn của động đất và tập trung vào việc thiết kế công trình với mức độ an toàn chấp nhận được Công trình cần có độ cứng, độ bền và độ dẻo phù hợp để bảo vệ sinh mạng con người trong trường hợp xảy ra động đất, đồng thời hạn chế hư hỏng và đảm bảo các công trình quan trọng vẫn duy trì hoạt động.

• Đánh giá sức mạnh động đất

Đánh giá và đo sức mạnh động đất là vấn đề quan trọng được các nhà địa chất học nghiên cứu Trong nhiều thế kỷ, đã có nhiều phương pháp định tính và định lượng để đánh giá các chuyển động địa chấn Hiện nay, sức mạnh động đất được đánh giá qua thang cường độ động đất và thang độ lớn động đất Việt Nam hiện đang áp dụng các phương pháp này trong công tác đánh giá.

• Thang cường độ động đất MSK-64

• Thang độ lớn động đất sử dụng thang Richter

6.3.7.2 Cơ sở lý thuyết tính toán

• Theo TCXDVN 375-2006 ta có các phương pháp phân tích:

- Phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính:

• Phương pháp “Phân tích phổ phản ứng dao động”

• Phương pháp “Phân tích tĩnh lực ngang tương đương”

• Phương pháp tính phi tuyến

Phương pháp phi tuyến theo thời gian là một yếu tố quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng Khi thi công, nhà thầu không chỉ cần tính toán tải trọng đứng của công trình mà còn phải xem xét hai loại tải trọng chính: tải trọng gió bão và tải trọng động đất Đây là yêu cầu bắt buộc trong thiết kế các công trình cao tầng, đặc biệt ở những khu vực có phân vùng tác động gió và động đất Việc tính toán chính xác các loại tải trọng này đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình.

Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012 “Thiết kế công trình chịu động đất”

Bước 1: Phân tích dao động công trình

• Xác định hệ số Mass Source

• Lựa chọn phương pháp phân tích động đất phù hợp

Bước 2: Xác định các đặc trưng tính toán động đất

• Mức độ và hệ số tầm quan trọng  I

• Bản chất dao động: Mức độ phân tán năng lượng thông qua hệ số ứng sử q

• Xác định khối lượng tham gia dao động và số lượng mode được đưa vào tính toán thông qua bước phân tích trên

Bước 3: Xác định phổ thiết kế

• Tính toán phổ thiết kế S T d ( ) theo phương ngang

Bước 4: Tính lực cắt đáy Fb

• Lực cắt đáy tính toán dựa theo phương pháp phân tích động đất đã chọn theo TCVN 9386 – 2012

• Phân phối lực động đất lên các tầng

Bước 5: Tổ hợp giá trị tải trọng động đất Động đất theo phương X(DDX) được tổ hợp như sau:

DDX = DDX + DDX + + DDX Động đất theo phương Y(DDY) được tổ hợp như sau:

• Xác định hệ số Mass Source – khối lượng tham gia giao động

Theo TCVN 9386 – 2012, mục 3.2.4, cần xác định các hiệu ứng quán tính do tác động của động đất, với việc xem xét khối lượng liên quan đến tất cả các lực trọng trường trong tổ hợp tải trọng, bao gồm các yếu tố k, j E,i k,i.

Gk,j – Tĩnh tải trong công trình

Qk,i – Hoạt tải trong công trình

“+” – Có nghĩa là tổ hợp với

 =   – Hệ số tổ hợp tải trọng đối với tác động thay đổi thứ i (Trong Mục 4.2.4

= – Giá trị tra bảng (Bảng 4.2 TCVN 9386 – 2012)

 = – Giá trị tra bảng (Bảng 3.4 TCVN 9386 – 2012)

Công trình đang xét gồm các tác động chính là loại A (công trình nhà ở) (Bảng 3.4 TCVN

9386 – 2012) và các tầng được sử dụng đồng thời (Bảng 4.2 TCVN 9386 – 2012)

Bảng 6-10: Bảng giá trị trích từ TCVN 9386 – 2012

→ Hệ số Mass Source: 1TT 0.8 0.3HT+ 

6.3.7.3 Xác định thành phần động của công trình khi xét trường hợp động đất

Các điều kiện để áp dụng tính toán tải trọng động đất bằng phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương (Mục 4.3.3.2 TCVN 9386 – 2012):

Có các chu kỳ dao động cơ bản T1 theo hai hướng chính nhỏ hơn các giá trị sau:

 (Với T C =0.6 ứng với loại đất nền C)

Kiểm tra ổn định tổng thể công trình

Khi công trình chịu tác động của tải trọng thẳng đứng, nội lực và biến dạng sẽ gia tăng, đặc biệt nếu trọng lượng nhà lớn và độ cứng không đủ, dẫn đến nguy cơ mất ổn định Do đó, việc kiểm tra ổn định tổng thể của công trình là rất quan trọng.

6.4.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

Chuyển vị đỉnh công trình là chuyển vị của đỉnh công trình theo phương ngang

Khi thiết kế kết cấu, cần hạn chế chuyển vị đỉnh trong giá trị cho phép để đảm bảo kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi

Theo Bảng M.4 phụ lục M TCVN5574-2018, chuyển vị ngang f ở đỉnh kết cấu tính theo phương pháp đàn hồi và độ cạo H không được vượt quá giới hạn

Bảng 6-30: Giới hạn f/H Để kiểm tra chuyển vị đỉnh, kiểm tra chuyển vị ngang lớn nhất ở tầng mái với tải trọng gió

GX, GY cùng với tải động đất DX, DY

Bảng 6-31: Bảng giá trị chuyển vị đỉnh

Tác động của gió Tác động động đất Phương X Phương Y Phương X Phương Y

Chuyển vị cho phép của công trình theo phương X, Y là: x D x DD

Kết luận: Chuyển vị đỉnh của công trình theo phương X, Y nằm trong khoản cho phép

6.4.2 Kiểm tra gia tốc đỉnh

Chuyển động của công trình dưới tác động của gió được mô tả qua các đại lượng vật lý như vận tốc, gia tốc và tốc độ thay đổi của gia tốc Gió tạo ra chuyển động cho tòa nhà theo quy luật hình sin với tần số f gần như không đổi, và sự thay đổi pha của các đại lượng này liên quan đến một hằng số nhất định.

Phản ứng của con người đối với tòa nhà là một quá trình tâm sinh lý phức tạp Khi vật chuyển động với vận tốc không đổi (v = const), con người không cảm nhận được sự chuyển động Tuy nhiên, khi vận tốc không còn ổn định và có gia tốc (a ≠ 0), con người bắt đầu nhận biết và cảm nhận sự chuyển động đó.

91 thế chúng ta cần kiểm tra gia tốc đỉnh để kiểm tra tính thoải mái của con người khi ở trong tòa nhà cao tầng

Tính gần đúng (bỏ qua cản), giá trị tính toán của gia tốc đỉnh cực đại sẽ được tính như sau:

T là chu kỳ dao động của mode đầu tiên theo phương cần tính toán,

T =2.633 1/ s ; T =2.391 d max f – Chuyển vị lớn nhất do mode dao động đầu tiên gây ra

Kết luận: Công trình thỏa điều kiện gia tốc đỉnh

Theo TCVN 198-1997, nhà cao tầng bê tông cốt thép có tỷ lệ chiều cao chia chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật

Tỷ lệ momen gây lật do tải trọng ngang phải thỏa mãn điều kiện: CL

Trong đó: M , M CL L là momen chống lật và momen gây lật của công trình

Chung cư BF LIBERTY có chiều cao H = 66.1 m , B = 32 m( ) ( )

B = =  Không cần kiểm tra lật

6.4.4 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Mục 4.3.1 – TCVN 9386:2012 kể đến sự mô hình phân tích kết cấu, nêu ra một số luận điểm sau:

Mô hình cần phản ánh chính xác sự phân bố độ cứng và khối lượng, đảm bảo rằng tất cả các biến dạng quan trọng và lực quán tính được xem xét một cách hợp lý khi chịu tác động của động đất.

Độ cứng của các cấu kiện chịu tải trọng cần được đánh giá với sự xem xét đến tác động của vết nứt, và độ cứng này phải phù hợp với điểm bắt đầu chảy dẻo của cốt thép.

Để đảm bảo độ chính xác trong phân tích các cấu kiện bê tông và khối xây bị nứt, cần thực hiện phân tích kỹ lưỡng hơn Đặc biệt, độ cứng chống cắt và độ cứng chống uốn đàn hồi của các cấu kiện này chỉ đạt khoảng một nửa so với các cấu kiện không bị nứt.

Độ cứng của cấu kiện bê tông cốt thép thường giảm so với tính toán ban đầu do ứng suất kéo vượt qua cường độ chịu kéo của bê tông, gây nứt trong vùng chịu kéo Khi đó, cốt thép phát huy khả năng chịu kéo, nhưng việc nứt này cũng làm suy giảm độ cứng của cấu kiện Hệ quả là chu kỳ dao động của công trình tăng lên và độ cứng giảm, dẫn đến chuyển vị của công trình gia tăng.

Để đảm bảo an toàn, đề xuất giảm 50% độ cứng của bê tông nhằm kiểm tra sự ổn định của chuyển vị lệch tầng và phát sinh nội lực thứ cấp, hay còn gọi là hiệu ứng P-Delta.

Chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng, theo TCVN 9386:2012 là hiệu của các chuyển vị ngang trung bình d s tại trần và sàn của tầng

Khi thiết kế kết cấu, việc hạn chế chuyển vị lệch tầng trong giới hạn cho phép là rất quan trọng để bảo vệ các vật liệu chèn giữa khung bê tông cốt thép khỏi hư hỏng.

Theo TCVN 5574:2018 bảng M.4 phụ lục M, tỉ lệ giữa chuyển vị lệch tầng d s dưới tác dụng của tải trọng gió và chiều cao tầng h s cần thỏa mãn

Theo TCVN 9386:2012 mục 4.4.3.2, đôi với các nhà có bộ phận kết cấu bằng vật liệu giòn được gắn vào kết cấu: r 0.005 d v r 0.05 d v h

= → h  (Thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng) Trong đó:

• d r là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng tran san r s s d =d −d s d c d = q d

+ d c : chuyển vị tầng tính từ etabs

• v là hệ số chiết giảm, xét đến chu kì thấp hơn của tác động động đất liên quan đến yêu cầu hư hỏng

Bảng 6-32: Bảng hệ số tầm quan trọng theo cấp công trình

Cấp công trình Hệ số tầm quan trọng 

IV 0.5 Đây là công trình có tầm quan trọng là cấp II, nên hệ số chiết giảm lấy bằng 0.4

Bảng 6-33: Bảng kiểm tra chuyển vị lệch tầng phương X

Bảng 6-34: Bảng kiểm tra chuyển vị lệch tầng phương Y

Nhận xét: Theo khảo sát không có tầng nào chuyển vị vượt mức cho phép theo cả 2 phương Kết luận: Công trình thỏa điều kiện chuyển vị lệch tầng

6.4.5 Kiểm tra hiệu ứng P-Delta

Dưới tác động của tải trọng ngang như động đất và gió, kết cấu nhà cao tầng sẽ trải qua chuyển vị ngang Các tải trọng đứng không còn giữ vị trí ban đầu mà dịch chuyển sang vị trí mới, dẫn đến việc gia tăng nội lực trong các cấu kiện Kết quả là mô men sẽ tăng thêm một giá trị là P.Δ.

Dựa vào mục 4.4.2.2 TCVN 9386:2012 quy định, không cần xét đến các hiệu ứng bậc 2 (hiệu ứng P-Delta), nếu tại tất cả các tầng thỏa mãn điều kiện sau:

•  là độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

• P tot là tổng tải trọng tường đạng xét tại tầng đang xét và các tầng bên trên nó khi thiết kế chịu động đất

d r là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng, được xác định là hiệu của các chuyển vị ngang trung bình ds tại trần và sàn của tầng đang xét.

35 mục 4.4.2.2 TCVN 9386:2012 – “Thiết kế công trình chịu động đất”

• V tot là tổng lực cắt tầng do lực động đất gây ra

Các điều kiện kiểm tra:

•  0.1: Không cần xét tới hiệu ứng bậc 2

• 0.1  0.2: Có thể lấy gần đúng các hiệu ứng bậc 2 bằng cách nhân với hế số 1/ 1 ( ) − 

• Giá trị hế số  không vượt quá 0.3

Bảng 6-35: Bảng kiểm tra hiệu ứng P-Delta

Tính toán phần khung

Hình 6-3: Mô hình công trình bằng mô hình Etabs

6.5.1 Tính toán cốt thép hệ dầm

Công trình chung cư BF LIBERTY là một chung cư tương đối lớn, có hệ trục đối xứng

SV được giao nhiệm vụ tính toán dầm tầng 4

Bảng 6-36: Bảng tên dầm tầng điển hình quy đổi tương ứng giữa Etabs và bản vẽ

Lable dầm trong etabs Dầm phương trục

Hình 6-4: Mặt bằng công trình thể hiện tên dầm cột cần tính toán

Hình 6-5: Mặt bằng hệ dầm tầng điển hình

Hình 6-6: Giá trị momen dầm

Hình 6-7: Giá trị lực cắt hệ dầm

- Vật liệu sử dụng cho dầm

Bảng 6-37: Thông số vật liệu của bê tông

Cấp bê tông Cường độ chịu nén (MPa)

Cường độ chịu kéo (MPa)

Bảng 6-38: Thông số vật liệu của thép sử dụng

Cốt thép cho dầm, cột,vách

Tải trọng được lên khung được xác định ở mục 6.3 - Tính toán tải trọng đã được nêu ở trên

- Lý thuyết tính toán cốt thép dọc cho dầm

Dầm được xem là cấu kiện chịu uốn, được tính toán xác định theo TCVN 5574:2018

• Bước 1: Xác định nội lực của mô hình từ phần mềm phân tích nội lực

• Bước 2: Xác định tiết diện tính toán

Khi tính toán vị trí đầu dầm, cần xem xét momen âm tại thớ trên, nơi vùng bụng chịu nén, do đó sử dụng tiết diện hình chữ T cho bản cánh chịu nén Ngược lại, trong tính toán vùng nhịp dầm, momen dương tại thớ dưới liên quan đến vùng chịu nén ở bản cánh, vì vậy tiết diện hình chữ nhật được áp dụng.

Xác định vị trí trục trung hòa:

Vị trí nhịp có M

Tiêu đề	Chung Cư Cao Cấp Bf Liberty
Tác giả	Đào Công Bình
Người hướng dẫn	TS. Lê Trung Kiên
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	249
Dung lượng	10,82 MB