TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Giới thiệu tổng quan công trình
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình
Trước sự phát triển nhanh chóng của dân số và khối lượng thông tin ngày càng lớn, việc sản xuất và phát sóng các chương trình truyền thanh bằng tiếng Việt và các tiếng dân tộc qua hệ thống loa truyền thanh là cần thiết Điều này nhằm tuyên truyền đường lối, chính sách của Đảng, pháp luật của Nhà nước, và tập trung vào chỉ đạo, điều hành của chính quyền địa phương Các chương trình này cũng cần phổ biến kiến thức khoa học kỹ thuật, kinh tế, văn hóa, xã hội, và công tác an ninh trật tự Để đáp ứng nhu cầu này và phù hợp với thời đại 4.0, việc xây dựng Đài Truyền hình Phát thanh Đà Nẵng là vô cùng cần thiết.
Sự xuất hiện của các nhà cao tầng trong ngành xây dựng đã thúc đẩy sự phát triển thông qua việc áp dụng các kỹ thuật và công nghệ hiện đại trong tính toán và thi công Điều này không chỉ cải thiện quy trình xây dựng mà còn tạo thêm nhiều cơ hội việc làm cho người lao động.
Chính vì thế, công trình Đài Truyền Hình Phát Thanh Đà Nẵng được thiết kế và xây dựng nhằm giải quyết mục tiêu trên
1.1.2 Vị trí xây dựng công trình ĐÀI TRUYỀN HÌNH PHÁT THANH ĐÀ NẴNG, TRUNG TÂM PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH ĐÀ NẴNG tọa lạc tại Quận sơn trà Tp Đà Nẵng
Hình 1.1 Vị trí công trình được chụp từ google maps
1.1.3 Khí hậu khu vực Đà Nẵng nằm ở Trung bộ Việt Nam, thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết Đà Nẵng là sự chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới ở phía Nam Vậy nên khí hậu ở đây không chia làm 4 mùa rõ rệt như miền bắc mà chỉ có 2 mùa chính: mùa khô và mùa mưa
Mùa khô ở Đà Nẵng diễn ra từ tháng 1 đến tháng 7, với nhiệt độ trung bình khoảng 25.7°C Trong thời gian này, không khí lạnh có thể xuất hiện nhưng không đáng kể và thường kết thúc sớm Đặc biệt, độ ẩm không khí thấp và lượng mưa ít, khiến khí hậu trở nên hơi nóng do ảnh hưởng của gió Lào.
Mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12, với lượng mưa trung bình đạt 161.4mm/tháng và nhiệt độ trung bình khoảng 25.5°C Đặc biệt, từ tháng 10 đến tháng 12 là thời điểm cao điểm của mùa mưa bão, khi biển có sự biến động mạnh và thường xuyên xảy ra bão.
1.1.4 Quy mô và đặc điểm công trình
Công trình xây dựng 19 tầng, được phân loại là công trình cấp 1 theo phụ lục II – thông tư số 06/2021/TT-BXD, bao gồm một tầng bán hầm sử dụng làm gara để xe Tổng chiều cao của công trình là 67.700 m tính từ cốt 0.000, với tầng bán hầm nằm ở cốt -1.500 so với cốt +0.000.
Diện tích sử dụng để xây dựng công trình khoảng 1224 m2 bao gồm hệ thống khuôn viên, cây xanh, các sân thể thao và giao thông nội bộ
Tầng bán hầm được thiết kế làm gara để xe, trong khi tầng 1 phục vụ như sảnh tiếp đón, quầy lễ tân và phòng kỹ thuật cho hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà Các tầng còn lại được bố trí làm văn phòng làm việc.
Kiến trúc công trình
1.2.1 Cao độ tầng tầng cao độ (m) tầng cao độ (m) tầng hầm -1.5 tầng 11 +38 tầng 1 +1.6 tầng 12 +41.3 tầng 2 +6.6 tầng 13 +44.6 tầng 3 +11.6 tầng 14 +47.9 tầng 4 +14.9 tầng 15 +51.2 tầng 5 +18.2 tầng 16 +54.5 tầng 6 +21.5 tầng 17 +57.8 tầng 7 +24.8 tầng 18 +61.1 tầng 8 +28.1 tầng 19 +64.4 tầng 9 +31.4 mái +67.7 tầng 10 +34.7
Giải pháp kỹ thuật
Tòa nhà được cung cấp điện từ mạng lưới điện thành phố Đà Nẵng và có máy phát điện dự phòng ở tầng hầm B1 để đảm bảo sinh hoạt trong trường hợp mất điện.
1.3.2 Hệ thống cấp thoát nước
Dung tích bể chứa được thiết kế dựa trên số lượng người sử dụng và lượng nước cần thiết cho các tình huống khẩn cấp như mất điện và chữa cháy Nước từ bể chứa sinh hoạt được dẫn xuống các khu vệ sinh, phục vụ nhu cầu sinh hoạt của mỗi tầng thông qua hệ thống ống thép tráng kẽm được lắp đặt trong các hộp kỹ thuật.
1.3.3 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Công trình bằng bê tông cốt thép đảm bảo được về cháy nổ trong thời gian thoát hiểm
Hệ thống thang thoát hiểm và bình CO2 được bố trí thuận tiện ở tất cả các tầng
Hệ thống rác thải được thu gom qua các tầng và vận chuyển về tầng hầm sẽ được vận chuyển ra khỏi tòa nhà
Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo là yếu tố quan trọng trong thiết kế nội thất Các phòng đều được trang bị hệ thống cửa để tối ưu hóa việc tiếp nhận ánh sáng tự nhiên, kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhân tạo đảm bảo đủ ánh sáng cho không gian Hệ thống chiếu sáng nhân tạo được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam, mang lại hiệu quả và tính thẩm mỹ cho công trình dân dụng.
Các phòng trong công trình được thiết kế với hệ thống cửa sổ, cửa đi và ô thoáng, giúp lưu thông không khí hiệu quả Điều này đảm bảo môi trường không khí trong lành và thoải mái cho người sử dụng.
1.3.7 Hệ thống chống sét Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84)
- Trồng nhiều cây xanh ở ban công
- Phủ xanh mái nhà ,sân thượng giúp cho bê tông tránh bị nứt gãy
- Sử dụng vật liệu tự nhiên thân thiện với môi trường
- Văn phòng thông thoáng đảm bảo đầy đủ ánh sáng tự nhiên để tiết kiệm năng lượng
Hình 1.2.mặt bằng tầng điển hình dw1
8000 8000 dw dw dw dw sw dw dw
8500 5000 3500 tÇng 4 tÇng 6 tÇng 5 tÇng 10 tÇng 9 tÇng 8 tÇng 7 tÇng 11 tÇng 15 tÇng 12 tÇng 13 tÇng 14 sw
Hình 1.3 mặt đứng công trình Hình 1.4 mặt hông công trình
33 00 tÇng 10 tÇng 9 tÇng 8 tÇng 7 mái tÇng 11 tÇng 15 tÇng 16 tÇng 17 tÇng 19 tÇng 18 tÇng 12 tÇng 13 tÇng 14
1400 2200 1400 2200 1400 2200 tÇng 2 tÇng 1 tÇng 4 tÇng 6 tÇng 5 tÇng 10 tÇng 9 tÇng 8 tÇng 7 tầng mái tÇng 11 tÇng 15 tÇng 16 tÇng 17 tÇng 19 tÇng 18 tÇng 12 tÇng 13 tÇng 14 tÇng 3
TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
Thông tin chung về vật liệu
Vật liệu cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt, có giá thành hợp lý
Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác động của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình
Nhà cao tầng phải chịu tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng vật liệu nhẹ sẽ giúp giảm tải trọng cho công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính Hiện nay, bê tông cốt thép và thép là những loại vật liệu phổ biến được các nhà thiết kế lựa chọn cho kết cấu nhà cao tầng ở nước ta.
Do đó trong đồ án này lựa chọn phương án vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép
Bảng 2.1 Chọn sơ bộ vật liệu đầu vào cho công trình
STT Cấp độ bền Đặc tính vật liệu Kết cấu sử dụng
Cầu thang, sàn, dầm vách, Cột, Đài Móng
Lớp bê tông bảo vệ
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ 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;
- Địa điểm xây dựng công trình ở Đà Nẵng, g khu vực có độ xâm thực ăn mòn bê tông như bờ biển, miền sông nước,…
- TCVN 5574 – 2018, Mục 10.3.1 – Lớp bê tông bảo vệ
Bảng 2.2 Lớp bê tông bảo vệ cấu kiện cơ bản
STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ
2 Kết cấu tiếp xúc với đất có bê tông lót 35 mm
Tiêu chuẩn và quy chuẩn thiết kế
2.3.1 Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn
- TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
- TCXD 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió
- TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất
- TCVN 5574: 2018 Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
- TCXDVN 198:1997 Nhà cao tầng -Thiết kế Bê Tông Cốt Thép toàn khối
- TCVN 9362: 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
- TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế
Để hỗ trợ quá trình tính toán hiệu quả và đa dạng, đặc biệt cho các cấu kiện chưa có tiêu chuẩn thiết kế trong nước như vách cứng và lõi cứng, việc tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài là rất cần thiết.
Cùng với đó là các sách, tài liệu chuyên ngành và các bài báo khoa học được đăng tải chính thống của nhiều tác giả khác nhau
2.3.2 Nguyên tắc tính toán, kết cấu
Khi thiết kế kết cấu, cần tạo sơ đồ chi tiết về kích thước tiết diện và bố trí cốt thép để đảm bảo độ bền, ổn định và cứng vững cho toàn bộ công trình cũng như từng bộ phận riêng lẻ Đảm bảo khả năng chịu lực là yếu tố quan trọng trong cả giai đoạn xây dựng và quá trình sử dụng.
Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn
- Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I)
+ Nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể đảm bảo cho kết cấu
+ Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động
+ Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí
+ Không bị phá hoại vì kết cấu bị mỏi
+ Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường
- Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II)
+ Nhằm bảo đảm 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
2.3.3 Phần mềm sử dụng tính toán
Dùng để phân tích động cho hệ công trình bao gồm các dạng và giá trị dao động, kiểm
ETABS là phần mềm chuyên dụng cho phân tích và thiết kế kết cấu nhà cao tầng, giúp việc nhập và xử lý số liệu trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn so với các phần mềm khác.
Dùng để phân tích nội lực theo dải
Do SAFE là phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu chuyên cho phần bản sàn và còn được sử dụng tính toán cho kết cấu phần móng
Sử dụng phần mềm để xử lý số liệu nội lực từ ETABS và SAFE, tiến hành tổ hợp nội lực, tính toán tải trọng, cốt thép và trình bày các thuyết minh tính toán một cách hiệu quả.
Dùng để thể hiện tất cả các bản vẽ liên quan đến kiến trúc, sàn, dầm, cột, vách và móng
Phương án kết cấu
2.4.1 Các dạng kết cấu cơ bản
Kết cấu khung bao gồm hệ thống vách và dầm, chịu cả tải trọng đứng và ngang, mang lại không gian lớn và mặt bằng linh hoạt cho công trình Mặc dù có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu sử dụng, nhưng kết cấu này có độ cứng ngang nhỏ và khả năng chống tải trọng ngang kém Hệ dầm thường có chiều cao lớn, ảnh hưởng đến công năng sử dụng và làm tăng chiều cao của nhà Các công trình sử dụng kết cấu khung thường có chiều cao không quá 20 tầng cho khung bê tông cốt thép và không quá 30 tầng cho khung thép.
Kết cấu vách cứng là hệ thống vách chịu tải trọng đứng và ngang, mang lại độ cứng ngang lớn và khả năng chống lại tải trọng lớn Tuy nhiên, khoảng cách giữa các tường hạn chế không gian mặt bằng của công trình Bên cạnh đó, trọng lượng lớn và độ cứng cao của kết cấu làm tăng tải trọng động đất tác động lên công trình, điều này có thể gây bất lợi cho các công trình chịu ảnh hưởng của động đất Loại kết cấu này thường được áp dụng trong các công trình nhà ở, văn phòng và khách sạn.
Kết cấu lõi cứng bao gồm một hoặc nhiều lõi được sắp xếp để tâm cứng gần với trọng tâm nhất Hệ dầm công xôn vươn ra từ lõi cứng hỗ trợ các sàn trong cấu trúc này.
Kết cấu ống là một hệ thống kết cấu bao gồm các cột dày đặc được bố trí xung quanh chu vi công trình, liên kết với nhau thông qua hệ thống dầm ngang Thiết kế này hoạt động theo sơ đồ trung gian giữa công xôn và khung, cho phép kết cấu ống chịu tải trọng ngang tốt Nó có thể được áp dụng cho các công trình cao đến 60 tầng với vật liệu bê tông cốt thép (BTCT).
Tòa nhà 80 tầng với kết cấu ống thép có nhược điểm là sự bố trí dày đặc của các cột biên, điều này không chỉ ảnh hưởng đến mỹ quan mà còn cản trở điều kiện thông thoáng của công trình.
2.4.2 Các dạng kết cấu hỗn hợp
Kết cấu khung – giằng là sự kết hợp giữa khung và vách cứng, tận dụng ưu điểm của cả hai loại để khắc phục nhược điểm của nhau Công trình với kết cấu này không chỉ có không gian sử dụng rộng rãi mà còn có khả năng chống lực bên hiệu quả Vách cứng có thể được bố trí độc lập hoặc tận dụng các tường thang máy, thang bộ, và được ứng dụng phổ biến trong nhiều loại công trình.
Kết cấu ống hoạt động hiệu quả hơn khi có thêm các lõi cứng ở khu vực trung tâm, giúp chịu tải trọng lớn hơn so với kết cấu khung Các lõi cứng này có thể được hình thành từ các tường cứng liên kết hoặc từ các ống nhỏ hơn bên trong ống lớn, được gọi là kết cấu ống trong ống Tương tác giữa ống trong và ống ngoài tương tự như tương tác giữa ống và lõi cứng trung tâm.
- Kết cấu ống - tổ hợp
Trong các tòa nhà cao tầng, ngoài kết cấu ống, thường có thêm các dãy cột dày ở bên trong để tạo thành các vách theo hai phương Điều này tạo ra một kết cấu giống như chiếc hộp với nhiều ngăn có độ cứng cao theo phương ngang, được gọi là kết cấu ống tổ hợp Kết cấu này rất phù hợp cho các công trình có mặt bằng và chiều cao lớn Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm tương tự như kết cấu ống, và sự hiện diện của các vách bên trong có thể ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình.
2.4.3 Các dạng kết cấu đặc biệt
- Kết cấu hệ dầm chuyển
Chân tường dọc ngang của vách cứng không chạm tới đáy tầng 1, mà được đặt lên khung đỡ phía dưới, giúp tạo không gian rộng rãi cho các cửa hàng và khách sạn ở tầng dưới Kết cấu này không chỉ đáp ứng yêu cầu về diện tích mà còn có khả năng chống tải trọng ngang lớn, vì vậy nó thường được sử dụng trong các tòa nhà cao tầng có tầng dưới là cửa hàng hoặc nhà hàng.
- Kết cấu có tầng cứng
Trong kết cấu ống - lõi, cả ống và lõi đều hoạt động như các công xôn ngàm vào đất để chịu tải trọng ngang, nhưng do độ cứng nhỏ của dầm sàn, tải trọng này chủ yếu do lõi cứng gánh chịu, gây ra hiệu suất làm việc không hiệu quả Để khắc phục vấn đề này, cần tạo ra các dầm hoặc dàn có độ cứng lớn tại một số tầng để kết nối lõi với ống ngoài Khi có tải trọng ngang, lõi cứng bị uốn, khiến các dầm chuyển vị theo phương thẳng đứng và tác động lên các cột của ống ngoài Mặc dù cột có độ cứng chống uốn nhỏ, nhưng độ cứng dọc trục lớn giúp cản trở chuyển vị của các dầm cứng, từ đó chống lại chuyển vị ngang của toàn bộ công trình.
Trong thực tế, các dầm này có chiều cao bằng cả tầng nhà và được bố trí tại tầng kĩ thuật nên còn được gọi là các tầng cứng
- Kết cấu có hệ giằng liên tầng
Hệ giằng liên tầng là một loại kết cấu có khung bao quanh nhà, không chỉ đơn thuần là kết cấu ống mà còn được bổ sung hệ giằng chéo nhiều tầng, giúp khung biên hoạt động gần như như một hệ giàn Cột và dầm của khung biên chủ yếu chịu lực dọc trục, mang lại độ cứng lớn theo phương ngang, rất phù hợp cho các tòa nhà siêu cao tầng Hệ giằng liên tầng không làm ảnh hưởng nhiều đến công năng của công trình, với giằng chéo chỉ bố trí trong một tầng và cột không cần đặt dày đặc như trong kết cấu ống thuần túy Đây là một giải pháp kết cấu hiện đại đang thu hút sự quan tâm toàn cầu.
- Kết cấu khung ghép Đặc điểm khác biệt giữa hệ khung ghép và khung bình thường là:
Khung bình thường được hình thành từ các cột và dầm, chịu tác động của tải trọng đứng và ngang Tình trạng chịu lực của các cấu kiện này tương tự nhau, dẫn đến việc vật liệu sử dụng cũng gần giống nhau.
Khung ghép được cấu tạo từ nhiều tầng và nhịp lớn, mang lại độ cứng cao và đóng vai trò là kết cấu chịu lực chính của công trình Hệ khung tầng trong kết cấu này chủ yếu dùng để truyền tải trọng đứng lên khung ghép Trong một số trường hợp, có thể loại bỏ hệ khung tầng ở các tầng trên để tạo ra không gian rộng rãi hơn.
Kết cấu khung ghép thích hợp cho những ngôi nhà siêu cao tầng và hiện nay đang
Chọn giải pháp kết cấu
Dựa vào quy mô công trình 19 tầng nổi và 1 tầng bán hầm, cùng với mặt bằng kiến trúc hạn chế, hệ kết cấu chịu lực chính được thiết kế theo dạng khung - lỏi nhằm đảm bảo khả năng chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang một cách hiệu quả.
Trong thiết kế công trình, phương án sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến khả năng làm việc của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn phù hợp cần được phân tích kỹ lưỡng để đảm bảo giải pháp kết cấu tối ưu Cần xem xét các yếu tố như đặc điểm kiến trúc, đặc điểm kết cấu và phân bố tải trọng Trong đồ án này, sinh viên đã quyết định chọn phương án sàn sườn toàn khối cho thiết kế công trình.
Việc lựa chọn phương án móng là rất quan trọng, cần đảm bảo phù hợp với kết cấu và điều kiện kinh tế Dưới đây là các phương án móng mà chúng ta sẽ xem xét.
- Cọc khoan nhồi: Ưu điểm: Tính toán đơn giản,sức chịu tải cọc lớn, phù hợp công trình cao tầng
Nhược điểm: phương pháp và công nghệ thi công phức tạp, thời gian thi công lâu và gây tiếng ồn
Cọc đóng ép là phương pháp thi công có nhiều ưu điểm như tính toán đơn giản, khả năng chịu tải cọc nhỏ, phổ biến trong ứng dụng và chi phí thấp Tuy nhiên, phương pháp này chỉ phù hợp với các công trình thấp tầng và có thể gây ra tiếng ồn lớn trong quá trình thi công.
- Cọc ly tâm ứng suất trước Ưu điểm: sức chịu tải cọc nhỏ, sử dụng phổ biến, giá thành rẻ
Nhược điểm: Phù hợp công trình thấp tầng, khả năng chịu lực cắt ngang cọc kém
Kết luận: Dựa vào đặc điểm công trình có độ cao và kích thước Ở đồ án này chọn phương án cọc khoan nhồi.
Chọn sơ bộ kích thước tiết diện
Sơ bộ tiết diện Sàn:
Dựa vào sơ đồ kiến trúc, hầu hết các ô bản hoạt động theo hai phương thức, cụ thể là tính toán theo sàn bản kê Kích thước sơ bộ của sàn và dầm được xác định thông qua công thức trong giáo trình VÕ BÁ TẦM tập 1 và 2, với kích thước ô bản là 8000x8500.
Kích thước sơ bộ của dầm d
Bảng 2.3 Bảng chọn sơ bộ kích thước dầm
Tiết diện L/12 L/16 0.25h 0.5h dầm mm mm mm mm mm mm mm mm
Bảng 2.4 Bảng chọn sơ bộ kích thước sàn
STT Sàn tầng Chiều dày (mm)
2 Sàn nhà vệ sinh Cao độ -20mm và đáy bằng so với sàn bên cạnh
Sơ bộ kích thước tiết diện vách và lõi thang:
Các lỗ (cửa) trên các vách không được làm ảnh hưởng đáng kể đến sự làm việc chịu
+ Độ dày của thành vách (b) chọn không nhỏ hơn 150 mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng
→ Chọn tiết diện vách cứng: b = 300mm, vách thang máy bt = 300mm.
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ ĐIỂN HÌNH
PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
Hình 3.1 Mặt bằng cầu thang điển hình
3.1.2 Lựa chọn phương án kết cấu
Quy trình thiết kế và thi công cầu thang hiện nay thường đơn giản, với bước nhịp và góc nghiêng không quá lớn, giúp giảm thiểu tác động lên các cấu kiện khác nhau Do đó, cầu thang dạng bảng được lựa chọn cho công tác tính toán thiết kế, không sử dụng dầm limon, phù hợp với chiều cao tầng điển hình là 3.3m.
Nhịp cầu thang là 4860 mm chọn cầu thang 2 vế dạng bản để tính toán thiết kế Cầu thang có 24 bậc, mỗi vế cao 1.65m gồm 12 bậc với kích thước: b
Còn lại là bản chiếu nghỉ Chiều dày bản thang được chọn sơ bộ dựa theo công thức theo giáo trình Võ Bá Tầm tập 3 :
Chọn chiều dày bản thang hbt0 (mm)
Góc nghiêng cầu thang: tan 150 28.17 cos 0.8814
= l = → = → Sơ bộ kích thước dầm chiếu tới
Bảng 3.1 sơ bộ kích thước cầu thang
Kích thước Giá trị Đơn vị
Chiều cao bậc thang 150 mm
Chiều rộng bậc thang 280 mm
Chiều dày bản thang 150 mm Độ dốc 28.17 (o)
Tĩnh Tải
3.3.1 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ
Bảng 3.2 Tổng tỉnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ
STT Các lớp cấu tạo cầu thang γ δ g tc Hệ số vượt tải g tt
3.3.2 Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng
i : là khối lượng riêng của lớp thứ i
Chiều dày tương đương (tdi) của lớp thứ i theo phương bản nghiêng được xác định đối với các lớp gạch như đá hoa cương, đá mài và lớp vữa xi măng có chiều dày i.
= + (3.2) Đối với bậc thang (xây bằng gạch hoặc đổ toàn khối bằng BTCT) có kích thước ( l h b , b ) chiều dày tương đương được xác định như sau: h cos 2 b td
- Lớp đá hoa cương và vữa lót
Bảng 3.3 Tổng tỉnh tải tác dụng lên bản nghiêng
STT Các lớp cấu tạo cầu thang γ δ td g tc Hệ số vượt tải g tt
2 Vữa lót 18 0.027 0.49 1.3 0.63 bậc gạch xây 18 0.066 1.19 1.1 1.31
Hoạt tải của bản thang và chiếu nghỉ (theo TCVN 2737-1995)
Tải trọng sử dụng để gán vào mô hình
- Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ là:
- Tổng tải trọng tác dụng lên bản nghiêng là:
Tĩnh tải do tay vịn cầu thang: 0.3kN/m 2
- Tổng tải tính toán theo phương vuông góc với bản thang: q= p tt + g tt =3.6 + 7.34 +0.3 24kN/m 2
- Tổng hợp tải trọng theo phương thẳng đứng
3.3.4 Sơ đồ tính cầu thang
Dựa vào phương pháp thi công thép chờ giữa vách và bản chiếu nghỉ, chúng tôi lựa chọn liên kết ngàm để đảm bảo độ cứng tương đối giữa cấu kiện dầm lớn hơn so với bản thang Điều này nhằm mục đích đảm bảo sự ổn định giữa bản thang và cấu kiện dầm thang, ngăn ngừa hiện tượng nứt và võng về sau Do đó, liên kết giữa bản nghiêng và dầm thang được chọn là gối cố định.
Kết quả nội lực và kiểm tra chuyển vị
Hình 3.2 sơ đồ tính toán cầu thang
Hình 3.3 sơ đồ gán tải trọng cầu thang
Hình 3.4 kết quả chuyển vị cầu thang
Từ mô hình phân tích chuyển vị ta thấy độ võng chuyển vị cầu thang là 0.2 (mm) <
200 200 f = L = = mm => thỏa điều kiện độ võng
Hình 3.5 Tổng hợp tải trọng tác dụng lên cầu thang
Sau khi mô hình và gán tải tổng hợp tải trọng lên cầu thang ta có được số liệu nội lực cầu thang sau:
Hình 3.6 Biểu đồ moment cầu thang
Hình 3.7 Biểu đồ lực cắt cầu thang.
Tính toán cốt thép
Vật liệu đầu vào và lớp bê tông bảo vệ đã được liệt kê chi tiết ở chương 2 Áp dụng các công thức : h0 = h-a, s
Hàm lượng cốt thép tính toán và bố trí thỏa mãn điều kiện sau: min max
= = = = Bảng 3.4 tính toán thép cầu thang
Cấu kiện Vị trí Moment h 0 α m ζ mm ỉ a mm à
Tính toán thiết kế dầm thang
Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới bao gồm phản lực do bản thang truyền và tải trọng do bản thân dầm thang
Hình 3.10 phản lực tại gối cầu thang b
Tải trọng do bản thang truyền vào (bằng phản lực gối tựa của bản than g):
Tải trọng bản thân dầm thang:
Tổng tải trọng tác dụng lên dầm thang:
3.6.2 Sơ đồ tính dầm thang
Sơ đồ tính dầm 1 nhịp 2 đầu ngàm
Hình 3.11 sơ đồ tính dầm cầu thang
3.6.4 Kết quả nội lực và tính cốt thép
Cấu kiện Vị trí Moment h 0 α m ζ A s (mm) ỉ
Tính toán thép đai
= = - Kiểm tra điều kiện hạn chế
Bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính:
Khả năng chịu cắt của bê tông:
Hệ số b là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và trạng thái ứng suất của bê tông phía trên vết nứt xiên, với giá trị được xác định là 1.5.
C là chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng, lấy sao cho ho 0.3: điều chỉnh lại hệ kết cấu và tính toán kiểm tra lại
- Combo tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn xác định P tot :
P tot = Tĩnh tải (tải trọng bản thân + tải trọng hoàn thiện + tải trọng tường…) + n*Hoạt tải lấy n = 0.3: hệ số tổ hợp
- Combo tải trọng xác định V : tot
Xác định Vtot với chỉ tải trọng động đất EX, EY
- Combo tải trọng xác định d rif :
Xác định d rif với chỉ tải trọng động đất EX, EY
Với COMB DDX = ADD (EX+0.3EY), COMB DDY= ADD(0.3EX+EY)
Bảng 5.30 Kiểm tra điều kiện P-Delta
DDX DDY DDX Max DDY Max h Top Shear X Shear Y X Y X Y
Tầng 19 3.3 10673.551 11.8722 14.2651 0.000001 0.000001 0.00027 0.00023 Đạt Tàng 18 3.3 20842.782 19.1612 23.1984 0.000001 0.000001 0.00033 0.00027 Đạt Tầng 17 3.3 30673.656 24.7158 29.9814 0.000001 0.000001 0.00038 0.00031 Đạt Tầng 16 3.3 40641.48 28.8829 35.0958 0.000001 0.000001 0.00043 0.00035 Đạt Tầng 15 3.3 50609.304 31.8774 38.8707 0.000001 0.000001 0.00048 0.00039 Đạt Tầng 14 3.3 60564.876 34.038 41.7602 0.000001 0.000001 0.00054 0.00044 Đạt Tầng 13 3.3 70649.149 35.7244 44.1852 0.000001 0.000001 0.0006 0.00048 Đạt Tầng 12 3.3 80733.421 37.2635 46.4548 0.000001 0.000001 0.00066 0.00053 Đạt Tầng 11 3.3 90805.443 38.9542 48.8124 0.000001 0.000001 0.00071 0.00056 Đạt Tầng 10 3.3 101032.56 41.0011 51.4061 0.000001 0.000001 0.00075 0.0006 Đạt Tầng 9 3.3 111259.69 43.4633 54.2827 0.000001 0.000001 0.00078 0.00062 Đạt Tầng 8 3.3 121474.56 46.3266 57.4902 0.000001 0.000001 0.00079 0.00064 Đạt Tầng 7 3.3 131870.93 49.4754 61.0066 0.000001 0.000001 0.00081 0.00066 Đạt Tầng 6 3.3 142267.3 52.6878 64.6772 0.000001 0.000001 0.00082 0.00067 Đạt Tầng 5 3.3 152656.76 55.7592 68.3138 0.000001 0.000001 0.00083 0.00068 Đạt Tầng 4 3.3 163169.97 58.4726 71.6482 0.000001 0.000001 0.00085 0.00069 Đạt Tầng 3 3.3 174649.74 60.9251 74.6635 4.406E-07 0.000001 0.00038 0.00071 Đạt Tầng 2 5 186171.27 62.1661 76.258 3.922E-07 3.672E-07 0.00023 0.00018 Đạt Tầng 1 5 197836.02 62.4228 76.584 1.521E-07 1.344E-07 9.6E-05 6.9E-05 Đạt
THIẾT KẾ DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH THEO TCVN 5574-2018
Hình 5.6 Mặt bằng kết cấu dầm điển hình
Bảng 5.31 Bảng quy đổi tên dầm từ etabs sang bản vẽ
Bản Vẽ Etabs Bản Vẽ Etabs Bản Vẽ Etabs
Sinh viên sử dụng phần mềm Etabs 2020 để thực hiện mô hình, khai báo tải trọng và vật liệu, từ đó tạo ra các biểu đồ mô men, biểu đồ lực cắt và xác định giá trị nội lực.
Hình 5.8 Biểu đồ môment trên dầm tầng điển hình
Hình 5.9 Biểu đồ lực cắt dầm tầng điển hình
➢ Trình tự tính toán Đối với cốt đơn
Giả thuyết aPmm Áp dụng công thức tính toán: b o m 2 m s b o s
Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí phải thỏa điều kiện sau: min max
min: tỷ lệ cốt thép tối thiểu, thường lấy: min =0.1%
max: tỷ lệ cốt thép tối đa, thường lấy: max R b s
→ = 260 4 Áp dụng tính đoạn dầm B37 (DXF-1) tiết diện 300x600
Bảng 5.32 Nội lực Dầm B37 tiết diện 300x600
- Tính toán thép dầm cho giá trị nội nực của dầm B37 tại nhịp
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min stt
- Tính toán cho giá trị nội lực tại gối trái của dầm B37
- Tính toán cho giá trị nội lực tại gối phải của dầm B37
Kết luận: kết quả tính trùng khớp với bảng tính thép dầm
➢ Tính toán thép đai dầm
- Lực cắt lớn nhất trong dầm: Q = 136.17 kN ( )
- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông trên tiết diện thẳng góc: bt bt 0 3 ( )
= = Vì Q bt Q max = 136.17 kN ( ), bê tông không đủ khả năng chịu lực cắt cần bố trí cốt đai
Hình 5.11 Sơ đồ nội lực tính toán cốt đai theo tiết diện nghiêng
Theo TCVN 5574-2018 mục 8.1.3.3 để tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn theo tiết diện nghiêng như hình 5.9 được tính toán theo điều kiện
Q là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện
Qb là khả năng chịu cắt của bê tông:
Hệ số b2, có giá trị 1.5, phản ánh ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông phía trên vết nứt xiên.
Qsw Là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang được xác định theo công thức: w s w s w
Hệ số swl phản ánh sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C, với giá trị nằm trong khoảng từ h0 đến 2h0 và được xác định là 0.75 Lực dọc qsw trong cốt thép ngang trên mỗi đơn vị chiều dài của cấu kiện được tính toán theo công thức cụ thể.
- Từ dữ liệu trên ta có: bt 0 ( )
- chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng C được xác định
= = Lực cắt chịu bởi cốt thép ngang:
Q = q = C 0.75 105.57 1.1 = 87.09 kN sw min sw sw ( )
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai theo công thức mục 8.1.3.3 TCVN-5574-2018
Bố trớ thộp đai 2 nhỏnh ỉ8a100 cho 1
4 đoạn đầu dầm và cuối dầm, và ỉ8a200 cho đọan
5.6.1 Cấu tạo kháng chấn đối với cốt đai
Theo mục 5.4.3.1.2 (TCVN 9386 – 2012), các dầm kháng chấn chính cần phải được bố trí cốt đai đáp ứng yêu cầu, trong đó đường kính dbw của các thanh cốt đai không được nhỏ hơn 6 mm.
Khoảng cách s của các vòng cốt đai (tính bằng mm) không được vượt quá:
H – Chiều cao dầm dbL – Đường kính cốt thép dọc nhỏ nhất ( mm)
Cốt đai đầu tiên đặt cách mút dầm không quá 50 (mm)
Hình 5.12 Cốt thép dọc và đai trong vùng tới hạn của dầm
- Từ các yêu cầu tính toán và cấu tạo:
Chọn bố trí 8 100 a ở vùng kháng chấn chính lên hai đầu mút dầm
Chọn bố trí 8 200 a ở vùng giữa nhịp dầm
5.6.2 Tính toán đoạn neo, nối cốt thép
Theo TCVN 5574 – 2018, trong Mục 10.3.5.5, chiều dài neo tính toán cho neo cốt thép được xác định dựa trên giải pháp cấu tạo vùng neo của cấu kiện, tính theo công thức: s,cal an o,an s,ef.
Neo cốt thép vùng chịu kéo:
2.5×1.0×1.15×π×d → Chọn 40d Neo cốt thép vùng chịu nén:
Theo TCVN 5574 – 2018, mục 10.3.6.2, chiều dài nối chồng của các mối nối cốt không được nhỏ hơn chiều dài Llap của thép thanh chịu kéo hoặc chịu nén, được xác định theo công thức: s,cal lap o,an s,ef.
Neo cốt thép vùng chịu kéo
2.5×1.0×1.15×π×d = d → Chọn 40d Neo cốt thép vùng chịu nén
Bảng 5.33.Kết quả tính toán thép dầm tầng điển hình
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm2) (%) (cm2) (%)
B63 Gối -127.0954 30 60 5 55 0.082 0.086 9.29 0.56% 2ỉ25 9.82 0.59% B63 Nhịp 102.4267 30 60 5 55 0.066 0.069 7.42 0.45% 2ỉ22 7.60 0.46% B63 Gối -165.5149 30 60 5 55 0.107 0.114 12.27 0.74% 2ỉ20 + 2ỉ25 16.10 0.98% DX-07 B1 Gối -315.3071 30 60 5 55 0.204 0.231 24.93 1.51% 2ỉ20 + 4ỉ25 25.92 1.57%
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm2) (%) (cm2) (%)
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm2) (%) (cm2) (%)
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm2) (%) (cm2) (%)
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CỘT THEO TCVN 5574-2018
Hình 5.13 Mặt bằng kết cấu định vị cột tầng 16
Bảng 5.34 Bảng quy đổi cột từ Etabs sang bản vẽ
Do TCVN chưa quy định cụ thể về cách tính cột chịu nén lệch tâm xiên, phương pháp tính được dựa vào hướng dẫn của GS Nguyễn Đình Cống Phương pháp này sử dụng cách tiếp cận gần đúng, biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để xác định cốt thép.
Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là
C cốt thép được đặt theo chu vi
Bước 1: kiểm tra điều kiện tính toán cột lệch tâm xiên
C ; với Cx, Cy lần lượt là cạnh của tiết diện cột
Bước 2: tính toán độ ảnh hưởng uốn dọc theo hai phương
- Chiều dài tính toán :l ox = x l và l oy = y l (5.24)
- Độ lệch tâm ngẫu nhiên (8.1.2.2.4 - TCVN 5574 : 2018): max ;
- Độ lệch tâm tĩnh học : 1 x M x ; e = N 1 y M y e = N (5.26)
- Độ lệch tâm tính toán: e ox = max ( e ax ; e 1 x ) và e oy = max ( e e ay ; 1 y ) (5.27)
- Độ mãnh theo hai phương (8.1.2.1.2 - TCVN 5574 : 2018):
- Nếu 28→ x =1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)
(kể đến ảnh hưởng của uốn dọc) (CT 44 - TCVN 5574 :
- Moment tăng lên do uốn dọc: M x =N e ox
- Theo phương Y: tương tự phương X
Bước 3: Chuyển đổi bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương Cần đưa bài toán lệch tâm xiên về dạng bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y.
Bước 4: tính toán thiết diện thép theo yêu cầu
- Tính toán tương tự bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng
→ = + b Độ lệch tâm tính toán 0
= h → nén lệch tâm rất bé, xem như là nén đúng tâm
Hệ số độ lệch tâm: e (0.5 1 )(2 )
Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm: ( 1 ) e 0.3
Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau: e b e st sc b
= h và x 1 R h 0 → tính theo trường hợp nén lệch tâm bé Xác định lại chiều cao vùng nén x:
= h Diện tích toàn bộ cốt thép được tính như sau:
= h và x 1 R h 0 → tính theo trường hợp nén lệch tâm lớn Diện tích toàn bộ cốt thép được tính như sau:
Bước 5: kiểm tra hàm lượng thép
Thỏa yêu cầu về kết cấu: min max
= = bh Thỏa yêu cầu về kinh tế: 1% tt 4% (có thiết kế kháng chấn)
Bước 6: bố trí cốt thép
Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí theo chu vi, với mật độ cốt thép tại cạnh b lớn hơn hoặc bằng cạnh h Khoảng cách giữa hai cốt dọc kề nhau được quy định trong khoảng từ 50 đến 400.
5.7.2 Kết quả phân tích nội lực
Các giá trị nội lực của cột có thể lọc theo các cặp nội lực sau đây:
✓ M x m ax ; M tu y ; N tu ✓ N m ax ; M x tu ; M tu y
✓ M m y ax ; M x tu ; N tu ✓ e m x ax ;N tu ;M x tu ;M y tu
✓ M x min ; M tu y ; N tu ✓ e m y ax ;N tu ;M x tu ;M y tu
5.7.3 Tính toán phần tử điển hình
Sinh viên trình bày cách tính cột C1 tại tầng 16 với tổ hợp Mymax
- Các thông số cần thiết đề tính toán cột:
Vật liệu sử dụng và lớp bê tông bảo vệ ( Được trình bày chi tiết ở chương 2)
Bảng 5.35 Bảng nội lực cột C1 tầng 16
Tầng Tên cột Nmax M 2 M 3 L C x = b Cy = h a
(KN) (KN.m) (KN.m) (mm) (mm) (mm) (mm)
Tầng 16 C1 -1379.61 318.9749 -12.3189 3300 500 500 65 Điều kiện để tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên:
C = = Chiều dài tính toán: l ox =l ox = = L 0.8 3300 &40(mm)
Cấu kiện hai đầu ngàm cố định, ngàm mềm, hệ số =0.8( TCVN 5574-2018 mục 8.1.2.4.4) Độ lệch tâm ngẫu nhiên:
= = Độ lệch tâm tĩnh học:
= = Độ lệch tâm tính toán:
0 x max ax , 1 x max 16.6, 8.93 6(mm) e = e e Độ mảnh tính toán theo 2 phương: ox ox 2640
Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:
Theo phương X: x = 15 28→ = x 1 (bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)
Momen tăng do uốn dọc:
Theo phương Y: y = 15 28 → y = 1 bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc)
Momen tăng do uốn dọc:
Tính toán diện tích thép theo yêu cầu:
→ = − Tính Momen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
= + = b + = Độ lệch tâm tĩnh học:
= = = Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a = e ax + 0.2 e ay = 16.67 + 0.2 16.67 = 20.00( mm ) Độ lệch tâm tính toán: e 0 = max ( e a , e 1 ) = max 20.00, 485.21 ( ) H5.21(mm) Đội lệch tâm: 0 485.21 500 65 670.21
- Diện tích toàn bộ cốt thép tính toán cho cột C1 tầng 16 là:
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min
Kiểm tra khả năng chịu nén tiết diện và cốt thép
Hình 5.15 lực cắt lớn nhất trong cột
Lực cắt lớn nhất trong cột: Qmax = 170.25 kN tầng 16, tiết diện 500x500 (mm)
Chiều cao làm việc của cột: h 0 = − =h a 500 60− D0(mm)
Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính:
→Không cần tăng tiết diện
Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện:
Trong đó: C = 440 (mm): Hình chiếu vết nứt lớn nhất (h o C 2h 0 )
→Cột đủ khả năng chịu cắt, bố trớ cốt đai cấu tạo Chọn thộp đai hai nhỏnh ỉ8a200
5.7.5 Cấu tạo cốt đai kháng chấn theo TCVN 9368-2012
- Tổng hàm lượng cốt thép dọc không được nhỏ hơn 0.01 và không được vượt quá 0.04 Trong các tiết diện ngang đối xứng cần bố trí cốt thép đối xứng
- Phải bố trí ít nhất một thanh trung gian giữa các thanh thép góc dọc theo mỗi mặt cột để đảm bảo tính toàn vẹn của nút dầm - cột
- Các vùng trong khoảng cách lcr kể từ hai tiết diện đầu mút của cột kháng chấn chính phải được xem như là các vùng tới hạn
- Khi thiếu những thông tin chính xác hơn, chiều dài của vùng tới hạn lcr (tính bằng m) có thể được tính toán từ biểu thức sau đây:
+ hc là kích thước lớn nhất tiết diện ngang của cột (tính bằng m)
+ lcl là chiều dài thông thủy của cột (tính bằng m)
Nếu tỷ lệ lcl / hc lớn hơn 3, toàn bộ chiều cao của cột kháng chấn chính cần được coi là một vùng tới hạn và phải được bố trí cốt thép theo quy định.
- Xem vì điều kiện trên, xem toàn bộ chiều dài cột là vùng tới hạn, bố trí cốt đai đều trong suốt chiều dài cột
Trong các vùng tới hạn của cột kháng chấn chính, cốt đai kín và đai móc cần có đường kính tối thiểu 6 mm, được bố trí với khoảng cách hợp lý để đảm bảo độ dẻo của kết cấu và ngăn ngừa sự mất ổn định cục bộ của thanh thép dọc Hình dạng của đai phải được thiết kế để nâng cao khả năng chịu lực của tiết diện ngang, nhờ vào ứng suất ba chiều mà các vòng đai này tạo ra.
Khoảng cách s giữa các vòng đai (tính bằng mm) không được vượt quá: s = min b / 2;175;8d o bL =min 200;175;160 0 mm( )
+ bo là kích thước tối thiểu của lõi bê tông (tính tới đường trục của cốt thép đai) (mm)
+ dbL là đường kính tối thiểu của các thanh cốt thép dọc (mm)
- Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc cạnh nhau được cố định bằng cốt đai kín và đai móc không vượt quá 200 mm
Hình 5.16 Sự bó lõi bê tông
(Cốt thép đai cột được tính tương tự như tính toán cốt đai dầm, chọn d8a100 bố trí suốt chiều dài cột.)
Bảng 5.36 Bảng tính toán cốt thép cột C1 tầng 16 đến mái
Tầng Tổ hợp M x =M 33max M y =M 22max N ε Kiểm tra A st A s,tk A s,tt à N gh nx ny Kiểm (KN.m) (KN.m) (KN) (cm 2 ) Bố trí (cm 2 ) % (KN) tra
M2 max -28.2 52.5 -118.4 4.03 LTL 36.32 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M3max 46.0 17.1 -118.0 3.17 LTL 27.22 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M2min -21.7 3.1 -110.8 1.33 LTL 7.50 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M3min -46.8 32.3 -124.1 3.75 LTL 35.08 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK Nmax -46.8 32.3 -124.1 3.75 LTL 35.08 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK E2max -28.2 52.5 -118.4 4.03 LTL 36.32 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK E3max -45.2 20.5 -114.6 3.39 LTL 28.69 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK
M2 max -2.8 101.5 -630.0 1.01 LTL 32.40 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M3max 22.7 62.9 -532.3 0.92 LTL 21.92 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M2min 3.0 -65.4 -594.8 0.71 LTL 13.92 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M3min -24.8 56.9 -554.9 0.84 LTL 18.99 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK Nmax -16.8 58.9 -661.8 0.66 LTL 13.55 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK E2max -1.7 86.6 -527.5 1.03 LTL 26.60 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK E3max -24.8 56.9 -554.9 0.84 LTL 18.99 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK
M2 max -1.4 72.2 -1008.8 0.46 LTL 11.33 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M3max 18.9 43.6 -835.3 0.42 LTL 2.55 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M2min 0.7 -58.0 -1002.7 0.38 LTL 3.61 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK M3min -18.3 39.0 -866.3 0.36 LTL -0.70 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK Nmax -12.4 39.1 -1068.2 0.27 LTRB - 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK E2max -0.2 61.9 -818.4 0.49 LTL 7.35 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK E3max 18.9 43.6 -835.3 0.42 LTL 2.55 12 ỉ25 58.90 3.68 4781.67 4 4 OK
Tầng Tổ hợp M x =M 33max M y =M 22max N ε Kiểm tra A st A s,tk A s,tt à N gh nx ny Kiểm (KN.m) (KN.m) (KN) (cm 2 ) Bố trí (cm 2 ) % (KN) tra
M2min 6.1 -251.9 -1362.7 0.89 LTL 61.19 20 ỉ25 98.17 3.93 7686.12 6 6 OK M3min -93.5 164.8 -1183.6 0.93 LTL 53.67 20 ỉ25 98.17 3.93 7686.12 6 6 OK Nmax -65.7 159.7 -1475.1 0.65 LTL 38.31 20 ỉ25 98.17 3.93 7686.12 6 6 OK E2max -5.5 275.7 -1106.2 1.19 LTL 73.81 20 ỉ25 98.17 3.93 7686.12 6 6 OK E3max -93.5 164.8 -1183.6 0.93 LTL 53.67 20 ỉ25 98.17 3.93 7686.12 6 6 OK
(Kết quả tính toán còn lại được trình bày ở Phụ lục A ( trang 3 đến trang 41).
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÁCH
Hình 5.17 Mặt bằng kết cấu vách p1 và lõi thang p2
Do tính chất phức tạp của kết cấu vách phân bố ứng suất, việc tính toán thép cho vách lõi khung cần chia vách thành các phần tử nhỏ Phương pháp phân bổ ứng suất đàn hồi sẽ được áp dụng để đảm bảo độ chính xác trong tính toán.
5.8.2 Phương pháp phân bổ ứng suất đàn hồi
Phương pháp này phân chia vách thành các phần tử nhỏ có khả năng chịu lực kéo tại tâm, với ứng suất được coi là phân bố đồng đều trên mặt cắt ngang Sau khi tính toán cốt thép cho từng phần tử, các phần tử này sẽ được kết hợp lại để bố trí cho toàn bộ vách lõi.
Các giả thiết cơ bản khi tính toán:
- ứng suất kéo do cốt thép chịu, ứng suất nén do cả bê tông và cốt thép chịu
+ Bước 1: Xác định trục chính và moment quán tính qua trung tâm của hệ vách:
Trọng tâm lõi được xác định bằng lệnh Region tạo miền và Massprop để xem thông số của lõi trong phần mềm Autocad
+ Bước 2:Chia hệ lõi thành các phần tử nhỏ
+ Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử:
Trong đó: N: Lực dọc Pier (kN)
Mx, My: Giá trị moment quay quanh trục x, y xi, yi: Tọa độ trọng tâm phần tử so với trọng tâm lõi
Ix, Iy: Moment quán tính đối với trục x, y
Ai: Diện tích tiết diện phần tử i
Pi: lực dọc tác dụng lên phần tử i (kN)
+ Bước 4: Tính toán cốt thép
Quy ước dấu: Pi< 0 (theo dấu của N) tiết diện chịu nén, Pi> 0 (ngược dấu của N) tiết diện chịu kéo
Tính toán cốt thép chịu nén (xác định dựa vào điều kiện cân bằng ứng suất trên mặt cắt ngang) i b b i s sc p R A
Tính toán thiết diện chịu kéo: i st s
+ Bước 5: kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý (1% chon 4%)
5.8.3 Tính toán cốt thép dọc
Hình 5.18 Tọa độ trọng tâm vách P1
Bảng 5.37 Đặc trưng hình học phần tử vách P1
(mm) (mm) (mm2) (mm4) (mm4)
- (mm) (mm) (mm) (mm) (mm2)
Bảng 5.38 Kết quả tính nội lực vách P1 tầng Hầm Zone 1.1
Combo Location Load Case P (kN) M 2 (kN.m) M 3 (kN.m)
Nmax Bottom Comb12 -18003.9 -7499.97 17700.96 e2max Bottom Comb3 -11289.5 7947.015 -32523.5 e3max Bottom Comb2 -15950.6 -8116.33 29960.49
- Từ kết quả nội lực trên sinh viên thực hiện tính toán phần tử 1.1 ứng với tổ hợp tải trọng combo2
Diện tích cốt thép cho phần tử số 1.1: i 3 b b i s 3 sc
Chọn 20a200 (1220) có As7.7 (cm 2 ) bố trí đều trên diện tích phần tử số 1.1
Hàm lượng cốt thép hợp lý: 1% 37.7 100 4 1.39% 4%
Hàm lượng cốt thép chọn thõa điều kiện cốt thép hợp lí
Bảng 5.39 Bảng tính toán thép vách P1 tầng Hầm
TẦNG Phần tử Tổ Hợp P M 2 M 3 N i CK
(kN) (kN.m) (kN.m) (kN) (cm 2 ) Φ a (cm 2 ) (%)
The data presents various metrics for M2max and M3max, indicating performance values such as -11289.5 and -15950.6 for maximum thresholds, with corresponding values of 7947.015 and 29960.49 for minimum thresholds The compression and pull (Kéo and Nén) parameters exhibit values like 8.663 and 31.54, respectively, under consistent conditions (CT 20 200) and a ratio of 32.99 Notably, the results also include variations in M2max with different performance metrics, such as 808.51 and 1493.93, demonstrating compliance with established standards (Thỏa) across different test scenarios Each entry maintains a consistent ratio of 1.222, reinforcing reliability in the data analysis.
( Kết quả tính toán thép vách được sinh viên trình bày ở phụ lục B (trang 44 đến trang49).
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÕI
Do vách lõi có cấu trúc phức tạp với ứng suất phân bố không đồng đều, việc tính toán thép cho vách lõi cần chia vách thành các phần tử nhỏ Phương pháp phân bổ ứng suất đàn hồi sẽ được áp dụng để xác định lượng cốt thép cần thiết.
( phương pháp tính ứng suất đàn hồi được trình bày tại mục 5.7.1)
5.9.2 Tính toán cốt thép cho phần tử điển hình hình 5.19 Tọa độ trọng tâm phần tử và trọng tâm vách lõi P2
Bảng 5.40 Đặc trưng hình học phần tử vách lõi P2
Vách lõi ĐẶC TRƯNG HÌNH
(mm) (mm) (mm2) (mm4) (mm4)
- (mm) (mm) (mm) (mm) (mm2)
Bảng 5.41 Kết quả nội lực tầng hầm vách lõi P2
Tầng TH Vị Trí Tổ Hợp P M3 M2 kN kN.m kN.m
M3max Bottom Comb4 -6096.89 4170.516 -45.1675 M2min Bottom Comb2 -10965.3 1390.628 -136.393 M3min Bottom Comb5 -4984.46 -5119.97 -34.7109
Nmax Bottom Comb6 -11118.5 1070.608 -132.269 e2max Bottom Comb3 -116.088 -2340.08 56.5142 e3max Bottom Comb4 -6096.89 4170.516 -45.1675
Dựa trên kết quả phân tích nội lực từ phần mềm ETABS 2020, sinh viên tiến hành tính toán cốt thép cho phần tử zone 1 theo tổ hợp combo6; các tổ hợp còn lại sẽ được thực hiện theo cách tương tự.
Diện tích cốt thép cho phần tử số 1: i 3 b b i s 3 sc
Chọn Thép cấu tạo 20a150 (420 ) có As.56 (cm 2 ) bố trí đều trên diện tích phần tử số 1
Hàm lượng cốt thép hợp lý: 1% 12.56 100 1.19% 4%
Hàm lượng cốt thép chọn thõa điều kiện cốt thép hợp lí
Bảng 5.42 Kết quả tính thép lõi thang P2 tầng hầm
TẦNG Phần tử Tổ Hợp P M2 M3 Pi CK
A(s) à KT Thộp chọn As (chọn) à
(kN) (kN.m) (kN.m) (kN) (cm2) (%) Φ a (cm2) (%)
M3max -6096.89 4170.52 -45.17 -249.98 Nén -43.86 -4.18 CT 20 200 11.00 1.047 M2min -10965.26 1390.63 -136.39 -323.79 Nén -41.75 -3.98 CT 20 200 20.42 1.047 M3min -4984.46 -5119.97 -34.71 -32.49 Nén -50.07 -4.77 CT 20 200 37.70 1.047 Nmax -11118.52 1070.61 -132.27 -321.75 Nén -41.81 -3.98 CT 20 200 20.42 1.047 e2max -116.09 -2340.08 56.51 41.31 Kéo 1.18 0.11 CT 20 200 11.00 1.047 e3max -6096.89 4170.52 -45.17 -249.98 Nén -43.86 -4.18 CT 20 200 20.42 1.047 M2max -116.09 -2340.08 56.51 41.31 Kéo 1.18 0.11 CT 20 200 11.00 1.047
