IUH | KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật xây dựng | CHUNG CƯ CAO CẤP AN PHÚ GIANG

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

Đặc điểm tự nhiên

Chung cư An Phú Giang tọa lạc tại số 961 Hậu Giang, Phường Bình Phú, TP.HCM, mang lại vị trí thuận lợi cho cư dân Nằm gần các tuyến đường lớn và các tiện ích công cộng trong khu vực, cư dân dễ dàng đi lại và tiếp cận dịch vụ Với vị trí thuận lợi và liên kết giao thông tốt, đây là lựa chọn hấp dẫn cho những người sinh sống và làm việc tại TP.HCM.

Phía Bắc: Giáp với đường Hậu Giang, là một tuyến đường lớn và sầm uất, nối liền với nhiều khu vực trong thành phố.

Phía Nam giáp với khu dân cư và một số con đường nhỏ nội bộ trong phường, còn phía Đông giáp với một khu dân cư khác và các cơ sở hạ tầng công cộng như chợ và trường học.

Phía Tây: Giáp với các công trình dân sinh khác và cũng gần một số cơ sở kinh doanh nhỏ

Hình 1 1 Vị trí chung cư trên bản đồ 1.1.1.2 Diện tích

Chung cư An Phú Giang được xây dựng trên khu đất rộng khoảng 18.758 m², tạo nên một khu phức hợp bất động sản quy mô lớn Dự án bao gồm nhiều tòa nhà căn hộ hiện đại được thiết kế đồng bộ nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu ở và sinh hoạt của cư dân.

Có địa hình bằng phẳng, độ cao trung bình so với mực nước biển khá ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi ngập lụt.

1.1.3 Thổ nhưỡng Đất chủ yếu là đất phù sa, thích hợp cho việc xây dựng đô thị Đất có độ nén chặt cao, ổn định cho các công trình xây dựng lớn.

Hiện trạng sữ dụng kiến trúc, dân cư

Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm ở TP.HCM dao động từ 27°C đến 30°C.

Khí hậu địa phương có lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.800 đến 2.000 mm, tập trung chủ yếu vào mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 Độ ẩm trung bình cả năm khoảng 75-80%, và lượng bốc hơi hàng năm khoảng 1.000-1.200 mm.

Chế độ gió: Hướng gió chủ đạo là gió mùa Đông Bắc (mùa khô) và gió mùa Tây Nam (mùa mưa).

1.2 Hiện trạng sử dụng kiến trúc, dân cư

Quận Bình Phú có hệ thống giao thông phát triển và đồng bộ, với các trục đường chính như An Dương Vương, Hậu Giang và Võ Văn Kiệt kết nối thuận lợi toàn khu Giao thông nội bộ quanh khu chung cư An Phú được bố trí hợp lý, thuận tiện cho việc di chuyển của cư dân và người lao động, đồng thời hỗ trợ hoạt động kinh doanh và sinh hoạt hàng ngày trong khu vực.

Khu vực này được kết nối trực tiếp với hệ thống cấp nước của thành phố, đảm bảo nguồn nước sạch và ổn định cho cư dân Tại chung cư An Phú, hệ thống cấp nước được tích hợp các công nghệ hiện đại để duy trì áp lực nước ổn định và đảm bảo chất lượng nước cho từng căn hộ.

1.2.1 Hiện trạng cấp điện Điện lực TP.HCM đảm bảo cung cấp điện cho toàn bộ khu vực, bao gồm cả chung cư An Phú Hệ thống điện được thiết kế với các trạm biến áp phân phối điện đến các căn hộ và khu vực công cộng.

1.2.1 Hiện trạng nền và hệ thống thoát nước mặt, nước thải

Nền móng chung cư được thiết kế trên nền đất chắc chắn, với hệ thống thoát nước mặt và nước thải hiện đại, đảm bảo sự ổn định cho công trình Hệ thống này đảm bảo không xảy ra tình trạng ngập úng cục bộ trong và quanh chung cư.

Đánh giá chung hiện trạng

Vị trí địa lý thuận tiện, gần trung tâm thành phố và dễ dàng tiếp cận các quận khác, mang lại lợi thế di chuyển và kết nối kinh doanh Hệ thống hạ tầng đầy đủ với giao thông thuận lợi, nguồn điện ổn định, cấp nước và thoát nước được đảm bảo chất lượng, đáp ứng mọi nhu cầu sinh hoạt và vận hành Bên cạnh đó, môi trường sống tại đây có khu vực không gian xanh thoáng đãng và nhiều tiện ích công cộng phong phú, mang lại chất lượng sống cao cho cư dân.

1.3.1 Khó khăn Áp lực giao thông, do vị trí gần trung tâm, tình trạng kẹt xe vào giờ cao điểm có thể xảy ra Khí hậu ẩm ướt vào mùa mưa, có thể gây ra các vấn đề liên quan đến độ ẩm cao, ảnh hưởng đến chất lượng sống nếu hệ thống thoát nước không hoạt động hiệu quả.

TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Lựa chọn giải pháp kết cấu

2.1.1 Hệ kết cấu chịu lực chính

Các cấu kiện chịu lực chính tạo thành các hệ chịu lực nhà dân dung bao gồm:

Các cấu kiện dạng thanh: Cột, dầm, thanh chống, thanh giằng;

Các cấu kiện dạng tấm: Tường (vách), sàn;

Trong các công trình nhà cao tầng, sự hiện diện của các khung quyết định khả năng chịu lực của toàn bộ hệ kết cấu Tùy cách các cột trong khung làm việc mà hệ kết cấu chịu lực có thể được phân thành hai sơ đồ chính: sơ đồ khung phẳng, nơi lực được truyền chủ yếu theo mặt phẳng và sơ đồ khung không gian, nơi lực được phân bố và truyền tải theo cả ba chiều không gian.

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là yếu tố then chốt quyết định tính kinh tế của công trình Theo thống kê, khối lượng bê tông sàn có thể chiếm 30% đến 40% khối lượng bê tông của công trình, và trọng lượng bê tông sàn trở thành một tải trọng tĩnh chính Công trình càng cao, tải trọng tích lũy xuống cột các tầng dưới và móng càng lớn, từ đó làm tăng chi phí móng và cột, đồng thời tăng tải trọng ngang do động đất.

Vì vậy cần ưu tiên lựa chọn các giải pháp sàn hợp lý để giảm tải trọng đứng.

Ta xét các phương án sàn sau:

2.1.2.1 Hệ sàn sườn toàn khối

Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối là một trong những giải pháp kỹ thuật được ưa chuộng trong ngành xây dựng hiện đại, giúp tối ưu hóa vật liệu và công nghệ để tạo ra các kết cấu sàn vững chắc, bền bỉ cho mọi loại công trình từ dân dụng đến công nghiệp Với đặc tính đồng nhất, khả năng chịu lực tốt và thi công nhanh, loại sàn này tăng tuổi thọ công trình, giảm chi phí bảo trì và đảm bảo an toàn lao động.

Hình 2.1 Hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối

Việc tính toán đơn giản là ưu điểm nổi bật, giúp quá trình thiết kế và thi công diễn ra nhanh chóng và hiệu quả Ở nước ta, công nghệ thi công phong phú và đa dạng được ứng dụng phổ biến, từ đó thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công phù hợp với từng dự án.

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn có ảnh hưởng lớn đến thiết kế kết cấu và chiều cao tầng của công trình Khi dầm và bản sàn võng nhiều, chiều cao tầng tăng lên khiến công trình gặp bất lợi về khả năng chịu tải ngang và kiểm soát biến dạng Hệ thống này không tối ưu về tiết kiệm vật liệu, dẫn đến chi phí vật liệu cao và hiệu quả kinh tế kém cho dự án.

Không tiết kiệm không gian sử dụng.

Sàn ô cờ là loại sàn sử dụng hệ dầm có dạng ô cờ với các thanh dầm đan vuông góc với nhau Loại sàn này dùng hộp ván khuôn làm từ ABS, được đặt trên các hộp nhựa, tạo thành hệ thống dầm được xếp theo hai phương vuông góc Sau khi bê tông hoàn thiện, hộp ván khuôn được tháo ra và di chuyển lên các tầng tiếp theo để thi công.

Việc hạn chế số cột bên trong giúp tiết kiệm không gian sử dụng và tạo nên kiến trúc đẹp, hiện đại cho công trình Điều này tăng tính thẩm mỹ và tính linh hoạt của mặt bằng, phù hợp với các dự án yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ, hay các không gian tổ chức sự kiện.

Giảm trọng lượng là ưu điểm nổi bật của sàn không dầm: thiết kế này sử dụng lượng vật liệu bê tông cốt thép thấp hơn tới 2% so với sàn bê tông cốt thép truyền thống, giúp giảm khối lượng kết cấu và tối ưu vật liệu thi công cho công trình.

Để tối ưu chiều cao cho công trình, nên tránh hệ dầm phức tạp và áp dụng sàn ô cờ với chiều dày sàn được tối ưu Nhờ tối ưu chiều dày sàn và cấu trúc sàn ô cờ, công trình có thể tăng chiều cao thông thủy hoặc mở rộng số tầng so với loại sàn dầm truyền thống.

Dễ dàng trong việc lắp đặt các hệ thống điện, nước do không có các đường dầm gấp khúc khó thi công , yêu cầu tính toán cụ thể.

Quá trình thi công là một giai đoạn phức tạp, đòi hỏi sự tham gia của đội ngũ kỹ thuật chuyên môn cao để đảm bảo chất lượng tốt nhất cho công trình sau khi hoàn thiện Việc triển khai bởi những chuyên gia có trình độ và kinh nghiệm sẽ tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy trình kiểm tra chất lượng và an toàn lao động, từ đó tối ưu hiệu quả, độ bền và sự ổn định của công trình khi đưa vào sử dụng.

2.1.2.3 Hệ sàn không dầm (không có mũ cột)

Sàn không dầm, còn được gọi là sàn nấm, có cấu tạo đặc biệt khi bản sàn dựa trực tiếp lên các cột mà không cần hệ dầm chính để đỡ Với thiết kế này, sàn không dầm cho phép tối ưu không gian sử dụng và đạt chiều cao thông thủy lớn, phù hợp cho các công trình yêu cầu mặt bằng thông thoáng Hiện nay, loại sàn này được ứng dụng rộng rãi trong thi công nhà cao tầng, chung cư và trung tâm thương mại, đáp ứng các yêu cầu về không gian sử dụng và an toàn chịu lực.

Việc không sử dụng hệ dầm giúp tối ưu chiều cao thông thủy và đảm bảo yếu tố thẩm mỹ cho công trình Đồng thời, phương pháp này tối ưu quá trình làm ván khuôn trong thi công, giúp tiết kiệm thời gian và vật tư Nhờ đó, kết cấu được thi công thuận lợi hơn, nâng cao hiệu quả và thẩm mỹ tổng thể của công trình.

Bề mặt dưới sàn phẳng do không có các hệ dầm, nên thuận lợi cho việc chiếu sáng, tạo không gian thoáng đãng, tốt cho phong thủy.

Dễ dàng trong việc bố trí không gian, đặc biệt là các công trình cần không gian lớn hoặc thay đổi linh hoạt.

Trong phương án này, các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung cấu kiện, nên độ cứng của hệ kết cấu thấp hơn nhiều so với phương án dầm Vì vậy khả năng chịu lực theo phương ngang của phương án này kém hơn, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu.

Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn.

Hình 2.3 Hệ sàn không dầm 2.1.3 Kết luận

Đây là một công trình dạng nhà căn hộ dưới 10 tầng, với hệ thống bước cột lớn nhằm bảo đảm sự chắc chắn và bố trí không gian hiệu quả Đồng thời, để duy trì vẻ mỹ quan cho các căn hộ trong công trình, giải pháp kết cấu chính được lựa chọn một cách cân nhắc và phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ Việc lựa chọn này đồng thời đảm bảo tính an toàn, sự bền vững và sự hài hòa trong thiết kế tổng thể của công trình.

Kết cấu móng cọc khoan nhồi;

Kết cấu sàn sườn toàn khối;

Kết cấu công trình là kết cấu khung không gian, gồm các cột và các dầm liên kết với nhau để hình thành hệ khung vững chắc Trong hệ khung, các vị trí giao nhau giữa dầm và cột được gọi là nút khung, nơi chịu tải và truyền lực giữa các thành phần cấu kiện, quyết định tính ổn định và khả năng chịu lực của toàn bộ công trình.

Lựa chọn vật liệu

Nhà cao tầng thường chịu tải trọng rất lớn, vì vậy cần lựa chọn các loại vật liệu phù hợp để giảm đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng do trọng lực và tải trọng ngang do lực quán tính, gió hoặc rung động Việc tối ưu vật liệu không chỉ tăng khả năng chịu lực và độ bền của kết cấu mà còn giúp tối ưu hóa chi phí và hiệu quả thi công Nên ưu tiên các vật liệu có độ bền cao, khối lượng nhẹ và khả năng chịu tải tốt như bê tông cường độ cao, thép chất lượng hoặc các vật liệu composite và hệ kết cấu tiên tiến để phân bổ tải trọng hợp lý Thiết kế và lựa chọn vật liệu cần dựa trên phân tích tải trọng, điều kiện môi trường và yêu cầu về an toàn, nhằm đảm bảo sự ổn định của công trình trước mọi tác động và nâng cao hiệu quả vận hành.

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

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

Vật liệu có giá thành hợp lý.

Trong điều kiện nước ta hiện nay, thì vật liệu BTCT là loại vật liệu được sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng.

Công trình sữ dụng các loại vật liệu sau

Bê tông sử dụng bê tông B40 có các thông số tính toán sau:

+ Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 22000 (kN/m 2 );

+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1400 (kN/m 2 );

+ Mô đun đàn hồi: E = 36000000 (kN/m 2 );

Cốt thép loại CB300 – T có các thông số tính toán sau:

+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 260000 (kN/m 2 );

+ Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 260000 (kN/m 2 );

+ Cường độ chịu kéo tính toán khi tính toán cốt ngang: Rsw = 210000 (kN/m 2 ); + Mô đun đàn hồi: E = 2 10 8 (kN/m 2 );

Cốt thép loại CB400 – V có các thông số tính toán sau:

+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 350000 (kN/m 2 );

+ Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 350000 (kN/m 2 );

+ Mô đun đàn hồi: E = 2 10 8 (kN/m 2 );

+ Vữa xi măng, gạch xây tường: γ = 18 (kN/m 3 );

+ Gạch lát nền Ceramic: γ = 20 (kN/m 3 );

Các quy phạm, tiêu chuẩn dùng trong tính toán

Tính toán tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió,…) dựa vào các tiêu chuẩn sau: TCVN 2737: 2023, Tải trọng và tác động;

Tính toán và thiết kế thép cho các cấu kiện dầm, cột, sàn, cầu thang, bể nước,… dựa vào các tiêu chuẩn sau:

TCVN 5574: 2018, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 205: 1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế;

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

Các công cụ hỗ trợ tính toán

Dùng để giải nội lực cho hệ công trình theo mô hình khung không gian;

ETABS là phần mềm phân tích và thiết kế kết cấu chuyên dụng cho nhà cao tầng, vì vậy việc nhập liệu và xử lý số liệu trên ETABS được tối ưu hóa, giúp thao tác nhanh chóng và đơn giản hơn so với các phần mềm phân tích kết cấu khác.

Dùng để giải nội lực cho các cấu kiện đơn giản của hệ kết cấu nhằm đơn giản hóa trong quá trình tính toán.

Khi làm việc với các phần mềm phân tích kết cấu như SAP và ETABS, cần nắm vững quan niệm từng cấu kiện của phần mềm để các cấu kiện làm việc đúng với quan niệm thực tế khi đưa vào mô hình Việc chia nhỏ các cấu kiện sẽ giúp tăng độ chính xác của kết quả tính toán; ngược lại, nếu phân chia không đúng với quan niệm của phần mềm, các cấu kiện có thể bị tăng độ cứng đột ngột và vận hành không đúng chức năng trong mô hình tính toán, từ đó làm thay đổi toàn bộ kết quả của hệ kết cấu.

Số liệu tính toán

Kết cấu nhà dần dụng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

Tải trọng thẳng đứng (thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn);

Tải trọng gió (gió tĩnh);

Khả năng chịu lực của kết cấu cần được kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng, được quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành.

Chương 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Chọn sơ bộ kích thước và vật liệu

3.1.1 Xác định sơ bộ chiều dày sàn

Chiều của sàn được xác định sơ bộ theo Công thức 3.1: h s = D m L; (3.1)

Hệ số phụ thuộc vào loại bản: m = 30 ÷ 35 cho loại bản làm việc một phương ; m = 40 ÷ 45 cho loại bản làm việc 2 phương;

Hệ số phụ thuộc vào tải trọng D = 0,8 ÷ 1,4;

Chiều dài cạnh ngắn của ô bản L (m);

Ta chọn ô sàn S7 có kích thước lớn nhất 6000x4500mm để tính toán.

Với L2/L1 = 6/4,5 = 1,33< 2, ô sàn S5 thuộc bản làm việc 2 phương.

45 4,5=0,12 ( m ) ; Vậy chọn chiều dày sàn là hs = 0,12 (m) = 120 (mm)

3.1.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Chọn sơ bộ chiều cao dầm theo Công thức 3.2: h d = ( 1 15 ÷ 1 10 ) L 1 (3.2)

- Dầm dọc (theo trục A, B, C, D): h dd = ( 1 15 ÷ 1 10 ) L 1 = ( 1 15 ÷ 1 10 ) 8000 = ( 533 ÷ 8 00) mm Chọn hdd = 600 (mm).

Chiều rộng dầm chọn bdd = 300 (mm).

Vậy kích thước dầm dọc lấy bxh = 300x600 (mm).

- Dầm ngang (theo trục 1, 2, 3, 4): h dn = ( 1 15 ÷ 1 10 ) L 1 = ( 1 15 ÷ 1 10 ) 80 00= ( 5 33 ÷ 80 0 ) mm Chọn hdn = 600 (mm).

Vậy kích thước dầm ngang lấy bxh = 300x600 (mm).

Chọn sơ bộ chiều cao dầm phụ theo Công thức 3.3: h d = ( 1 20 ÷ 1 15 ) L 1

- Các dầm phụ theo phương dọc: h dpX = ( 1 20 ÷ 1 15 ) L 1 = ( 1 20 ÷ 1 15 ) 12 000= ( 60 0÷ 8 00 ) mm

Chiều rộng dầm chọn bdpX = 300 (mm).

Vậy kích thước dầm phụ theo phương dọc lấy bxh = 300x600 (mm).

- Các dầm phụ theo phương ngang: h dpY = ( 1 20 ÷ 1 15 ) L 1 = ( 1 20 ÷ 1 15 ) 80 00= ( 400 ÷ 533 ) mm

Chiều rộng dầm chọn bdpY = 300 (mm).

Vậy kích thước dầm phụ theo phương ngang lấy bxh = 300x400 (mm).

Hình 3 1 Mặt bằng dầm sàn tầng 1 - 8.

Lập sơ đồ tính

3.2.1 Phân loại ô sàn và phương làm việc của ô sàn

Gọi L1 là kích thước theo cạnh ngắn và L2 là kích thước theo cạnh dài.

Dựa vào tỉ số L2/L1 người ta phân loại 2 loại bản sàn sau:

L2/L1 ≤ 2: thuộc loại làm việc theo 2 phương;

L2/L1 > 2: bản thuộc loại làm việc một phương;

Ngoài ra, để xác định liên kết giữa bản sàn và dầm, ta có quy ước sau:

Liên kết được xem là bản tựa đơn khi:

+ Bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà có hd/ds < 3;

Liên kết được xem là ngàm khi:

+ Bản tựa đơn lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) có hd/hs ≥ 3;

Trong đó: hd là chiều cao dầm (m), hs là chiều cao sàn (m).

Với hdc = 0,6 (mm), hdp = 0,6 (m), và hs = 0,12 (m) ta có tỷ số hd/hs > 3.

Vậy liên kết của tất cả các bản sàn với dầm là liên kết ngàm.

* Theo kích thước của ô sàn và từng loại liên kết ta được bảng sau:

Bảng 3 1 Phân loại các ô sàn Ô sàn L2 (m) L1 (m) L2/L1 Loại

Xác định tải trọng tác dụng

3.3.1.1 Tải trọng bản thân sàn

Tĩnh tải sàn (gs) là tổng trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn, được tính trên một đơn vị diện tích sàn theo Công thức 3.4.

Xác định trọng lượng bản thân sàn: g s = ∑ δ i γ i n i

Trong đó: δi (mm) là chiều dày lớp thứ i; γ i (kN/m 3 ) là trọng lượng riêng của lớp thứ i; ni là hệ số độ tin cậy lớp thứ i;

Kết quả tính toán Tĩnh tải sàn các phòng và hành lang được trình bày ở Bảng 3.2 theo TCVN2737-2023.

Bảng 3.2 Tĩnh tải do các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn các phòng và hành lang.

Lớp cấu tạo Chiều dày δi

(mm) Trọng lượng riêng γ i (kN/m 3 ) Hệ số độ tin cậy ni

Trị tính toán gi (kN/m 2 )

Hình 3.2 Các lớp cấu tạo sàn các phòng và hành lang

Kết quả tính toán Tĩnh tải sàn vệ sinh và ban công được trình bày ở Bảng 3.3.

Bảng 3.3 Tĩnh tải do các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn vệ sinh và ban công.

Lớp cấu tạo Chiều dày δi (mm) Trọng lượng riêng γ i (kN/m 3 ) Hệ số độ tin cậy ni

Trị tính toán gi (kN/m 2 )

Gạch hoàn thiện 8 18 1,2 0,173 Đường ống thiết bị 0,5 1,1 0,55

Hình 3.3 Các lớp cấu tạo sàn vệ sinh và ban công 3.3.1.2 Tải tường

Trong thiết kế kết cấu nội thất, tĩnh tải từ tường xây dựng đặt trên các ô sàn hình thành các vách ngăn trong phòng và khi không có hệ dầm đỡ sẽ được quy về phân bố đều trên mặt sàn theo Công thức 3.5.

Trong đó: bt là bề dày tường (m); ht là chiều cao tường (m); lt là chiều dài tường (m);

L2 là chiều dài cạnh dài ô bản (m), L1 là chiều dài cạnh ngắn ô bản (m); γ t là trọng lượng riêng của tường (kN/m 3 ); n là hệ số vượt tải, n = 1,1.

Bảng 3.4 Tính toán tải trọng tường xây Ô sàn b t (m) h t (m) l t (m) γ t

Theo công năng của từng ô sàn, tra Bảng 4 trong TCVN 2737: 2023 ta được hoạt tải sử dụng của mỗi ô sàn Kết quả được trình bày trong Bảng 3.5.

Bảng 3.5 Hoạt tải theo công năng của từng ô sàn tầng điển hình

Hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn p tp,tc

Hoạt tải toàn phần tính toán p tp,tt

Xác định nội lực

3.4.1 Xác định nội lực ô sàn 1 phương

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán và biểu đồ nội lực ô sàn 1 phương

Momen dương ở giữa bản theo phương cạnh ngắn:

24 Momen âm ở gối theo phương cạnh ngắn:

Ví dụ tính toán Momen ô sàn S8 :

Kết quả tính toán nội lực ô sàn 1 phương được trình bày trong Bảng 3.6.

Bảng 3.6 Kết quả tính toán nội lực ô sàn 1 phương Ô sàn Công năng g s

3.4.2 Xác định nội lực ô sàn 2 phương

Hình 3.5 Sơ đồ tính toán nội lực ô sàn 2 phương

Theo Phụ lục 15 – Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép tập 2 Ta có:

Kết quả nội suy các hệ số của ô sàn 2 phương được trình bày trong Bảng 3.7.

Bảng 3.7 Nội suy các hệ số ô sàn 2 phương Ô sàn L 2 (m) L 1 (m) L 2 /L 1 m 91 m 92 − k 91 − k 92

Ví dụ tính toán Momen ô sàn S1 :

M II S1 = −k 92 P S1 = 0,0367 162,7 = 5,97 (kN.m) Kết quả tính toán nội lực các ô sàn 2 phương được trình bày trong Bảng 3.8.

Bảng 3.8 Kết quả nội lực ô sàn 2 phương Ô sàn

Tính toán cốt thép

3.5.1 Tính toán cốt thép cho ô sàn 1 phương

Từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 20 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau:

Cốt thép sàn có d < 10 (mm) sử dụng loại CB300-T Rs&0000(kN/m 2 )

Cốt thép sàn có d ≥ 10 (mm) sử dụng loại CB400-V Rs50000(kN/m 2 ) h 0 =h−a; α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R =0,39 ; ξ=1− √ 1−2 α m ;

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 % ≤μ= A s b h 0 ≤ μ max = ξ R γ b R b

Ví dụ tính toán cốt thép ô sàn S8 :

+ Cốt thép tại nhịp : h 0 −2 \(cm\)=0,1 \(m\); α m = 3 , 14 0,9 22 000 0,1 0,1 2 =0,0 196 ≤ α R =0,39 ; ξ=1− √1−2.0,0 196 =0,0 198 ;

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 % ≤μ= 393

+ Cốt thép tại gối : h 0 −2 \(cm\)=0,1 \(m\); α m = 6 , 27 0,9 22000 0,1 0,1 2 =0,0 391 ≤ α R =0,39 ; ξ=1− √1−2.0,0 391=0,0 399 ;

=> Chọn thép d10s200, As,ch = 393 (mm 2 ) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 % ≤μ= 393

Kết quả tính cốt thép sàn bản 1 phương được tóm tắt trong Bảng 3.9.

Bảng 3.9 Kết quả tính cốt thép cho các ô sàn 1 phương Ô bản

Với M + là Momen tại nhịp

3.5.2 Tính toán cốt thép cho ô sàn 2 phương

Cốt thép bản sàn có d ≥10 (mm) sử dụng loại CB400 – V: R s 50000 \(kN/ m 2 \).

Từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 20 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 =h−a; α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R =0,39 ; ξ=1− √ 1−2 α m ;

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 % μ = A s b h 0 ≤ μ max = ξ R γ b R b

Ví dụ tính toán cốt thép ô sàn S1 :

+ Cốt thép tại nhịp có momen M1 : h 0 −2 \(cm\)=0,1 \(m\); α m = 3,17 0,9 22 000 0,1 0,1 2 =0,019 8 ≤ α R =0,39 ; ξ=1− √1−2.0,019 8 =0,0 2;

=> Chọn thép d10s200, As,ch = 393 (mm 2 )

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 % ≤μ= 393

+ Cốt thép tại nhịp có momen M2 : h 0 −2 \(cm\)=0,1 \(m\); α m = 2 ,59

=> Chọn thép d10s200, As,ch = 393 (mm 2 ) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 % ≤μ= 393

Kết quả tính cốt thép sàn bản 1 phương được tóm tắt trong Bảng 3.10.

Bảng 3.10 Tính cốt thép cho các ô sàn 2 phương Ô bản

Kiểm tra sự hình thành khe nứt và tính toán khe nứt

3.6.1 Kiểm tra sự hình thành khe nứt

Dựa theo TCVN 5574: 2018, ta kiểm tra sự hình thành khe nứt theo các công thức:

Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông α: α = E s

36 10 6 =5,556 Diện tích quy đổi tiết diện ngang của cấu kiện:

A là diện tích tiết diện ngang của bê tông (m 2 );

As là diện tích cốt thép chịu kéo (m 2 );

A’s là diện tích của cốt thép chịu nén (m 2 );

→ A red =1 0,1 2+5,556 393 10 −6 +5,556 0=0,112 \( m 2 \) Momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi:

I là Momen quán tính của tiết diện bê tông (m 4 );

Is là Momen quán tính của tiết diện cốt thép chịu kéo (m 4 );

I’s là Momen quán tính của tiết diện cốt thép chịu nén (m 4 );

Momen tĩnh của diện tích tiết diện quy đổi:

2 +5,556 [ 393.10 −6 0,02+0.\(0,12−0,02\) ] =0,00 09 \( m 3 \) Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi: y t = S t,red

0,112 =0,0 08 \(m\) Chiều cao vùng chịu nén của tiết diện ngang quy đổi: y c =h− y t =0,1−0,0 08 =0, 092 \(m\)

12 +5,556 393 10 −6 ( 0,1−0, 092) +5,556 0 \(0, 9 9 2−0,02\) 2 =1,61.10 −4 \( m 4 \) Momen kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của tiết diện:

0,0 92 =1,75 10 −3 \( m 3 \) Momen kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng:

W pl =γ W red =1,3.1,75 10 −3 = 2,275 10 −3 \( m 3 \) Moment chống nứt của tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện khi hình thành khe nứt được xác định theo công thức:

M crc = W pl R bt,ser = 2,275 10 −3 2100= 4,778 \(kNm\)

Ta tính toán với ô sàn S7 có kích thước 6 m x 4,5 m trên ô bản có b = 1 (m).

Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn có b = 1 (m): q c =(g c + p c ).b= ( 3, 848 +1,5 ) 1=5,348 \(kN/m\) Momen do ngoại lực:

8 = 24,006 \(kNm\) Kết luận: M c > Mcrc do đó sàn xuất hiện vết nứt.

3.6.2 Tính toán chiều rộng vết nứt

Chiều rộng vết nứt được tính toán theo Công thức 3.25: a crc,i = φ 1 φ 2 φ 3 ψ s σ s

3.1.1.1 Tính chiều rộng vết nứt do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn tác dụng dài hạn (a crc,1 ) φ 1 là hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng, φ 1 = 1,4 khi có tác dụng dài hạn của tải trọng; φ 2 là hệ số kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép, φ 2 = 0,5 đối với thép có gân; φ 3 là hệ số kể đến đặc điểm chịu lực, φ 3 = 1 đối với cấu kiện chịu uốn;

Giá trị hệ số ψ s: ψ s =1−0,8 M crc

Momen do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn tác dụng:

I red α s1 Chiều cao vùng nén: y c =x= h 0 ( √ ( μ s α s2 ) 2 +2.μ s α s2 −μ s α s2 )

1 0,1 = 3,93 10 −3 Giả sử môi trường độ ẩm lớn hơn 75%

Ta có: ε b1,red = 0,0015 (ngắn hạn), ε b1,red = 0,0024 (dài hạn)

Mô đun biến dạng của bê tông chịu nén:

Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông: α s1 = α s2 = E s

=0, 024 \(m\) Momen quán tính của tiết diện ngang quy đổi:

Momen quán tính của tiết diện vùng bê tông chịu nén:

3 =1 ,92 10 −4 \( m 4 \) Momen quán tính của tiết diện vùng cốt thép chịu kéo:

Momen quán tính của tiết diện vùng cốt thép chịu nén:

−4 16,55 ,54 10 4 ( kN/ m 2 ) Điều kiện về khoảng cách của các vết nứt:

4 00 \( m m\) Khoảng cách cơ sở của các vết nứt thẳng góc kề nhau:

Diện tích tiết diện bê tông chịu kéo:

A bt =b.( h 0 − y c ) =1 ( 0,1−0,0 24 ) =0,0 76 ( m 2 ) v000 ( mm 2 ) Diện tích tiết diện cốt thép chịu kéo: As = 393 (mm 2 ).

3 , 93 1= 96,69 ( m m ) = 0,096 \(m\) Chiều rộng vết nứt do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn tác dụng dài hạn: a crc,1 = φ 1 φ 2 φ 3 ψ s σ s

3.1.1.2 Tính chiều rộng vết nứt do toàn bộ tải trọng tác dụng ngắn hạn (a crc,2 )

Ta tiến hành tính toán tương tự như trên, sử dụng ba hệ số φ để phản ánh đặc tính tác dụng của tải trọng φ1 là hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng và φ1 = 1 khi tải trọng có tác dụng ngắn hạn; φ2 là hệ số kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép, φ2 = 0,5 đối với thép có gân; φ3 là hệ số kể đến đặc điểm chịu lực, φ3 = 1 đối với cấu kiện chịu uốn.

Momen do toàn bộ tải trọng tác dụng ngắn hạn:

Chiều rộng vết nứt do toàn bộ tải trọng tác dụng ngắn hạn: a crc,2 = φ 1 φ 2 φ 3 ψ s σ s

3.1.1.1 Tính chiều rộng vết nứt do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn tác dụng ngắn hạn (acrc,3) φ 1 là hệ số kể đến thời hạn tác dụng của tải trọng, φ 1 = 1 khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng; φ 2 là hệ số kể đến loại hình dạng bề mặt của cốt thép, φ 2 = 0,5 đối với thép có gân; φ 3 là hệ số kể đến đặc điểm chịu lực, φ 3 = 1 đối với cấu kiện chịu uốn;

Momen do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn tác dụng ngắn hạn:

8 = 9,365 ( kNm ) Giá trị hệ số ψ s : ψ s =1 − 0 , 8 6,836

0 ,69 10 − 4 16 ,55 , 07.10 4 ( kN / m 2 ) Chiều rộng vết nứt do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn tác dụng ngắn hạn: a crc ,3 =φ 1 φ 2 φ 3 ψ s σ s

200.10 6 0 , 096=1,701 10 −5 ( m )= 0 , 0 17 ( mm ) Chiều rộng vết nứt: a crc = a crc ,1 + a crc ,2 − a crc ,3 = 0 ,0 46 + 0 ,0 27 − 0 , 0 17 = 0 , 056 ( mm ) Điều kiện về vết nứt: a crc ,1 =0 ,0 46 ( mm )< [ a crc ,1 ] =0 ,3 ( mm ) a crc =0 ,056 (mm )< [ a crc ] =0 , 4 ( mm )

→ Thỏa mãn về điều kiện vết nứt.

Tính toán và kiểm tra độ võng của sàn

Độ võng lớn nhất sàn được tính toán theo Công thức 4.46: f= 5

Vì L/h = 6/0,12 = 50 > 10 nên ta bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt. Độ võng toàn phần của sàn:

3.7.1 Tính toán độ võng của sàn

3.7.1.1 Kiểm tra độ võng sàn 2 phương

Xác định hoạt tải tác dụng: p s = n p tp,tc = 1,3 1,95 = 2,535 (kN/m 2 ); (1.3)

Tổng tải trọng tác dụng: q s = g s + p s = 3,848+ 2,535 = 6,383 (kN/m 2 );

Kiểm tra độ võng đối với tải trọng tiêu chuẩn: q = qs L1.L2 = 6,383 x 6 x 4,5 = 1723,4 daN/m2.

+ E: Mođun đàn hồi của BT + h : chiều dày bản sàn 120 mm +  : Hệ số poisson lấy = 0,3

 Độ võng của bản sàn : f =

 Vậy chọn chiều dày sàn h0mm thỏa mãn điều kiện về độ võng.

3.7.1.2 Kiểm tra độ võng sàn 1 phương

Kiểm tra độ võng đối với tải trọng tiêu chuẩn: q = qs L1.L2 = (3,848+0,348+1,95.1,3) x 8 x 3,5 = 1884,6 daN/m 2

Độ cứng của bản: EI = E × ℎ

+ E: Mođun đàn hồi của BT

+ h : chiều dày bản sàn 120 mm

- Độ võng của bản sàn : f =

 Vậy chọn chiều dày ô bản h = 120 mm thỏa điều kiện về độ võng

THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tổng quan về cầu thang

Cầu thang là phương tiện giao thông chính cho việc di chuyển theo phương thẳng đứng trong công trình, được hình thành từ các bậc liên tiếp tạo thành thân thang và nối với nhau bằng chiếu nghỉ để hình thành một hệ thống cầu thang hoàn chỉnh Đây không chỉ là yếu tố chủ đạo về chức năng mà còn là một yếu tố nghệ thuật của kiến trúc, góp phần nâng cao tính thẩm mỹ và giá trị thẩm mỹ cho công trình.

Các bộ phận cơ bản của cầu thang gồm thân thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, lan can, tay vịn, dầm thang.

4.1.2 Một số loại cầu thang thường gặp

4.1.2.1 Cầu thang 2 hoặc 3 vế ( Chữ L hoặc U)

Cầu thang chữ L và cầu thang chữ U là hai loại cầu thang đổi chiều phổ biến trong kiến trúc hiện đại, được nhiều gia đình và công trình lựa chọn để tối ưu không gian và nâng cao thẩm mỹ cho ngôi nhà Cầu thang chữ L tận dụng góc khuất, giúp phân chia khu vực chức năng một cách linh hoạt và tiết kiệm diện tích cho những căn hộ nhỏ Trong khi đó, cầu thang chữ U có cấu hình xoay 180 độ, tối ưu lưu thông giữa các tầng và mang lại bố cục nội thất hài hoà, gọn gàng Cả hai loại cầu thang này không chỉ mang lại lợi ích về không gian mà còn tăng tính thẩm mỹ cho công trình, đáp ứng nhu cầu hiện đại về tiện nghi, sự bền vững và vẻ đẹp thiết kế.

Cầu thang chữ L có thiết kế với một khúc ngoặt 90 độ sau đoạn thẳng đầu tiên, giúp thay đổi hướng di chuyển một cách mượt mà và an toàn Thiết kế tiết kiệm không gian phù hợp cho các ngôi nhà có diện tích hạn chế hoặc cần tận dụng góc nhà Về mặt thẩm mỹ, cầu thang chữ L mang lại sự linh hoạt và dễ dàng kết hợp với nhiều phong cách kiến trúc khác nhau.

Cầu thang chữ U có hai khúc ngoặt 90 độ, tạo thành hình chữ U với hai đoạn thẳng song song, giúp tối ưu hóa không gian ở những khu vực hạn chế về chiều sâu Thiết kế này đồng thời giảm độ dốc của cầu thang, mang lại cảm giác di chuyển nhẹ nhàng và an toàn hơn, đặc biệt phù hợp cho người già và trẻ em.

Nhờ những ưu điểm vượt trội về khả năng tận dụng không gian và tính thẩm mỹ cao, cả hai loại cầu thang này đều được ưa chuộng trong các thiết kế nhà ở hiện đại và truyền thống.

Hình 4.2 Cầu thang chữ L 4.1.2.2 Cầu thang xoắn

Cầu thang xoắn, hay còn gọi là cầu thang xoắn ốc, nổi bật với thiết kế hình xoắn ốc, tạo nên một kết cấu tinh tế và hấp dẫn về thẩm mỹ Loại cầu thang này thường được sử dụng trong các công trình kiến trúc yêu cầu sự kết hợp giữa tính năng và nghệ thuật, vừa đảm bảo tiện ích di chuyển vừa nâng cao vẻ đẹp thẩm mỹ cho không gian.

Cầu thang xoắn đang được ưa chuộng trong các thiết kế nội thất hiện đại và các không gian cần tối ưu hóa diện tích như căn hộ nhỏ, văn phòng hoặc các công trình thương mại Với thiết kế tinh tế, cầu thang xoắn không chỉ là một phần của công trình mà còn là điểm nhấn thu hút sự chú ý và tăng tính thẩm mỹ cho không gian Tuy nhiên, việc di chuyển trên cầu thang xoắn có thể đòi hỏi sự tập trung và an toàn cao hơn so với các loại cầu thang khác, đặc biệt khi bậc cầu thang có độ cong lớn Để tăng tính an toàn và tiện nghi, cần lưu ý lựa chọn chất liệu chắc chắn, chiều cao bậc phù hợp và bố trí tay vịn phù hợp với từng không gian.

Cầu thang xoắn ốc là giải pháp thiết kế tối ưu cho những ai tìm kiếm sự kết hợp giữa chức năng và thẩm mỹ trong không gian sống Với đặc điểm tiết kiệm diện tích, sự tinh tế và khả năng tối ưu luồng di chuyển, loại cầu thang này mang lại cảm giác hiện đại và sang trọng cho bất kỳ ngôi nhà hoặc công trình nào Chọn cầu thang xoắn ốc phù hợp sẽ tạo ra một không gian độc đáo và ấn tượng, đồng thời nâng cao giá trị thẩm mỹ và sự thu hút của ngôi nhà.

Hình 4.3 Cầu thang xoắn 4.1.2.3 Cầu thang xoắn

Cầu thang xương cá, hay còn gọi là cầu thang kiểu xương cá, là một thiết kế cầu thang đặc biệt nổi bật với các bậc cầu thang được hỗ trợ bởi các trụ đỡ giống như xương cá Thiết kế này mang lại vẻ đẹp hiện đại và sự tinh tế cho mọi không gian nội thất, đồng thời tối ưu hóa công năng nhờ sự phân bổ hợp lý của các phần cấu thành và khả năng đón sáng Các trụ đỡ hình xương cá giúp tăng sự chắc chắn và khả năng chịu lực, mang lại an toàn cho người sử dụng Cầu thang xương cá thường được chế tác từ nhiều chất liệu như gỗ tự nhiên, kim loại hoặc sự kết hợp hiện đại, cho phép đa dạng về màu sắc, kiểu dáng và phong cách từ cổ điển đến tối giản Với khả năng tùy biến cao, cầu thang xương cá phù hợp cho các căn hộ nhỏ, nhà phố hay biệt thự, mang lại hiệu quả tiết kiệm diện tích và gia tăng giá trị thẩm mỹ cho ngôi nhà.

Cầu thang xương cá là loại cầu thang có kết cấu hỗ trợ giống như xương cá, với các bậc thang gắn trên một hoặc nhiều thanh dọc để tạo hình dạng xương cá khi nhìn từ bên cạnh Các bậc thang được bố trí theo hình zigzag hoặc gấp khúc, giúp tăng sự ổn định và sức chịu lực cho toàn bộ hệ thống Thiết kế này không chỉ mang lại vẻ đẹp hiện đại mà còn tối ưu hóa không gian sử dụng, mang lại giải pháp tiết kiệm diện tích cho các thiết kế nội thất.

Cầu thang xương cá là lựa chọn phổ biến trong thiết kế nội thất hiện đại nhờ khả năng tối ưu hóa không gian và sự kết hợp hoàn hảo với thiết kế mở Với cấu trúc xương cá độc đáo, nó tạo ra cảm giác rộng rãi và thoáng đãng cho mọi không gian, đồng thời nâng cao thẩm mỹ của căn nhà Đường nét tinh tế và tiết kiệm diện tích của loại cầu thang này phù hợp với nhiều phong cách nội thất Cầu thang xương cá thực sự phù hợp cho các công trình thương mại, nhà ở và văn phòng, đáp ứng nhu cầu tối ưu không gian và sự sang trọng trong thiết kế hiện đại.

Nhược điểm của cầu thang xương cá là có thể đòi hỏi bảo trì cao hơn so với các loại cầu thang khác và không phải luôn phù hợp với mọi phong cách thiết kế; đồng thời quá trình lắp đặt đòi hỏi độ chính xác cao để đảm bảo an toàn và sự ổn định cho người dùng và kết cấu công trình.

Cầu thang xương cá là lựa chọn tuyệt vời cho những ai yêu thích sự kết hợp giữa tính năng và thẩm mỹ, đồng thời tạo điểm nhấn ấn tượng cho không gian nội thất Thiết kế này tối ưu công năng sử dụng và mang lại vẻ hiện đại, giúp căn nhà của bạn trông sang trọng và độc đáo Với đa dạng chất liệu và kiểu dáng, cầu thang xương cá có thể được tinh chỉnh để phù hợp với nhiều phong cách nội thất, từ tối giản đến tân cổ điển Lựa chọn này không chỉ tăng tiện nghi mà còn nâng cao giá trị thẩm mỹ và sự thu hút cho không gian sống.

Hình 4.4 Cầu thang xương cá

Chọn sơ bộ kích thước và vật liệu

4.2.1 Chọn sơ bộ kích thước

Chiều dày bản thang được chọn sơ bộ theo công thức: h s = ( 1 25 ÷ 1 30 ) L 0

Với L0 là chiều dài nhịp tính toán của bản thang, ta có bề dày sơ bộ của các bản như sau

Bảng 4.1 Chiều dày sơ bộ các bản thang

STT Bản thang L 0 (mm) h s (mm)

Chiều cao dầm chiếu nghỉ được chọn sơ bộ theo công thức: h= ( 1 10 ÷ 1 13 ) L 0

Bề rộng của dầm chiếu nghỉ được chọn sơ bộ theo công thức: b= ( 1 2 ÷ 1 3 ) h

Kích thước các dầm chiếu nghỉ là 200x400 (mm)

Chiều cao bậc: hb = 159 (mm) = 0,159 (m);

Vế thang T1 và T3 có 5 bậc

Vế thang T2 có 9 bậc Độ dốc của cầu thang: tan = h b b b = 159

250 = 0,596→ =3 2°5 ' Theo Bảng 1.1 (trang 7 – Kết cấu bê tông cốt thép 3) ta có bảng sau:

Bảng 4.3 Tổng kết kích thước bậc thang và độ dốc

Phạm vi Cho phép Thường dùng Thích hợp

Vậy kích thước bậc thang và độ dốc thích hợp.

Hình 4.5 Mặt bằng cầu thang tầng 1 - 8

Xác định tải trọng

Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo.

- Tĩnh tải bản chiếu nghỉ:

Tĩnh tải do các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ được trình bày trong Bảng 4.4.

Bảng 4.4 Tĩnh tải do các lớp cấu tạo tác dụng lên bản chiếu nghỉ

Lớp cấu tạo Chiều dày δ i

Hệ số độ tin cậy n i

Hình 4.6 Các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ

- Tĩnh tải bản thang (phần bản nghiêng):

Chiều dày tương đương của lớp gạch hoàn thiện: δ td1 =( b b + h b ) δ 1 cos α b b = ( 250+15 9 ) 10 cos( 30°79 ' )

250 , 98 ( mm ) =0,014 \(m\) Chiều dày tương đương của lớp vữa xi măng: δ td2 =( b b + h b ) δ 2 cos α b b = (250+15 9 ) 20 cos( 30°79 ' )

250 ', 95 ( mm ) =0,027 \(m\) Chiều dày tương đương của bậc thang (xây gạch): δ td3 = h b cos α

2 =6 7,91 ( mm ) =0,06 7 \(m\)Tĩnh tải do các lớp cấu tạo bản thang được trình bày trong Bảng 4.5.

Bảng 4.5 Tĩnh tải do các lớp cấu tạo tác dụng lên bản thang

Chiều dày tương đương δ tdi

Hình 4.7 Các lớp cấu tạo bản thang 4.3.2 Hoạt tải

Theo Bảng 3 trong TCVN 2737:2023, giá trị hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là p_tc = 3 kN/m^2 Hoạt tải tính toán tác dụng lên bản thang được xác định bằng p_tt = n · p_tc, trong đó hệ số n = 1,2, nên p_tt = 1,2 × 3 = 3,6 kN/m^2.

Tổng tải trọng tác dụng:

Đối với bản thang có b = 1 m, tổng tải tác dụng lên bản T1 và T3 được tính theo q = (g_bt + p_tt) · b = (6,251 + 3,6) · 1 = 9,85 kN/m Đối với bản thang T2 có b = 1 m, tổng tải tác dụng lên bản T2 được q = (g_bt + p_tt) · b = (7,351 + 3,6) · 1,95 kN/m Đối với bản chiếu nghỉ có b = 1 m, tổng tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ được q = (g_bcn + p_tt) · b = (5,459 + 3,6) · 1 = 9,06 kN/m.

Tính toán nội lực

Để tính toán, ta cắt một dãy có bề rộng b = 1 m Trong công thức có hai vế cầu thang, vế 1 bằng L1 = Lb và vế 3 bằng L2, nên ta chỉ tính cho vế 1 và sau đó áp dụng kết quả tương tự cho vế còn lại.

+ Một số quan niệm tính toán cầu thang và bất cập của nó;

+ Xét tỷ số hd/hs > 3: gối cố đinh (liên kết giữa vách cứng và bản thang);

+ Nếu hd/hs < 3: gối di động ( liên kết giữa dầm và bản thang).

Đây là quan niệm tính toán cầu thang được trình bày ở một số sách giáo trình tham khảo Tuy nhiên trên thực tế tính toán cầu thang còn gặp một số bất cập trong sơ đồ tính toán như sau: Trong kết cấu bê tông toàn khối, không có liên kết nào hoàn toàn là ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối Liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ là một liên kết bán trung gian giữa liên kết ngàm và liên kết khớp, nó phụ thuộc vào độ cứng tương quan giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ; nếu hd/hs < 3 thì liên kết này gần là liên kết khớp, ngược lại sẽ gần là ngàm.

Trong trường hợp liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ được xem là ngàm, kết cấu có thể bị phá hoại do thiếu thép bụng và dư thép gối tại bụng bản thang, vì thiết thép tại vị trí này không được bố trí đúng quy phạm.

Liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ được coi là khớp sẽ dẫn tới thiếu thép gối và thừa thép bụng, khiến kết cấu không bị phá hoại mà chỉ nứt ở gối và dần chuyển sang sơ đồ khớp Tuy nhiên, trong thực tế, khi cầu thang bị nứt tại gối sẽ làm bong lớp gạch lát, do đó thiết kế không cho phép nứt ở vị trí này.

Trong kết cấu nhà nhiều tầng, cột và dầm được thi công theo từng tầng, trong khi bản thang là một kết cấu độc lập được thi công sau cùng Do đặc điểm này, việc đảm bảo độ ngàm cứng giữa bản thang và dầm thang trở nên rất khó khăn, nhất là trong quá trình thi công ngoài công trường Vì vậy, cần chú trọng kiểm tra liên kết và xử lý ngàm cứng để đảm bảo an toàn và chất lượng của công trình.

Cầu thang bộ là một phần quan trọng của hệ thống giao thông trong công trình và đóng vai trò lối thoát hiểm khi xảy ra sự cố Trong các tình huống khẩn cấp như cháy nổ, hoả hoạn hoặc động đất, thang máy thường bị ngưng hoặc không thể sử dụng, nên cầu thang bộ là lối thoát hiểm duy nhất cho người dân Khi đó, tải trọng lên cầu thang có thể tăng đáng kể do luồng người và hành lý di chuyển nhanh ra ngoài, dẫn đến yêu cầu cao về an toàn Do vậy, tính an toàn của cầu thang phải được đảm bảo tối đa thông qua thiết kế kiên cố, kết cấu bền vững, hệ thống chiếu sáng đảm bảo, lan can và thềm lên xuống an toàn, cũng như kiểm tra bảo dưỡng định kỳ để giảm thiểu rủi ro.

Kết luận từ các phân tích đã trình bày cho thấy, để tính toán theo hướng an toàn và đảm bảo khả năng sử dụng khi công trình chịu tải bất lợi nhất, đồng thời duy trì tính thẩm mỹ của cầu thang trong thời gian khai thác, sinh viên chọn sơ đồ 2 đầu khớp để tính toán, nhưng vẫn bố trí thép cấu tạo trên gối nhằm chống nứt cho cầu thang.

Đầu tiên, sử dụng sơ đồ tĩnh định để tìm ra nội lực cực đại Mmax Sau đó, phân phối lại nội lực cho nhịp và gối Theo sách kết cấu BTCT 3 của Võ Bá Tầm, trang 13, ta lấy 70% Mmax để bố trí cho nhịp và 40% Mmax để bố trí gối bản thang nghiêng và bản chiếu nghỉ.

Hình 4.8 Sơ đồ tính toán của vế thang T2 Với :

Ta sữ dụng phương pháp sức bền vật liệu để giải nội lực:

* Ta xét một tiết diện bất kì, cách gối tự C một đoạn L1 + x, tính momen tại x:

M = 0  M x = – q2.cos cos x 2cos x + VC cos cos x+L1

Ta lại có, đạo hàm của moment là lực cắt, và lực cắt đó phải bằng không (theo BTCT 3 – Võ Bá Tầm): dMx dx = Q = 0  – q2 x cos + Vc = 0

Hình 4.9 Biểu đồ Momen vế thang T2

Hình 4.10 Sơ đồ tính vế thang T1

Ta sữ dụng phương pháp sức bền vật liệu để giải nội lực:

* Ta xét một tiết diện bất kì, cách gối tự A một đoạn x, tính momen tại x:

M = 0  M x = – q1.cos cos x 2cos x + VA.cos cos x

Ta lại có, đạo hàm của moment là lực cắt, và lực cắt đó phải bằng không (theo BTCT 3 – Võ Bá Tầm): dMx dx = Q = 0  - q1 x cos + VA= 0

Hình 4.11 Biểu đồ momen vế T1

Hình 4.12 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ

Trọng lượng bản thân dầm: gd = bd.(hd - hs).n. bt = 0,2 (0,4 - 0,16) 1,3 25 = 1,56 (kN/m)

Trọng lượng tường xây trên dầm: gt = bt.ht.n. b = 0,2 2,545 1,1 18 = 9,74 (kN/m)

Tải do bản thang T1 truyền vào : q = VA’ /1,2m = 22,53/1,2 = 18,77 (kN/m)

Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: q1 = 1,56 + 9,74 + 18,77 = 30,07 (kN/m)

Trọng lượng tường xây trên dầm được xem như tải phân bố đều Do tải tường trên đoạn 2 có dạng hình thang nên quy đổi thành tải phân bố đều dạng hình chữ nhật để dễ tính toán Công thức xác định tải tường gt là gt = bt.ht.n.γ, với γ là trọng lượng riêng của vật liệu và bt, ht lần lượt là chiều rộng và chiều cao liên quan Giá trị b được xác định từ b = 0,2 × (2,545 + 0,956).

2 1,1 18 = 6,93 (kN/m) Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: q1 = 1,56 + 6,93 = 8,49 (kN/m)

Trọng lượng tường xây trên dầm: gt = bt.ht.n. b = 0,2 0,955 1,1 18 = 3,79 (kN/m)

Tải do bản thang T3 truyền vào : q = VA’ /1,2m = 22,53/1,2 = 18,77 (kN/m)

Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: q1 = 1,56 + 9,74 + 18,77 = 30,07 (kN/m)

Hình 4.13 Biểu đồ momen của dầm chiếu nghỉ

Hình 4.14 Biểu đồ lực cắt của dầm chiếu nghỉ

Giả thiết a = 20 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 =h−a;

Kết quả tính toán cốt thép bản thang và bản chiếu nghỉ theo mô hình toàn khối được trình bày ở Bảng 4.6.

Bảng 4.2 Cốt thép vế thang T2

Thép chọn μ % Kiểm tra d (mm) a (mm)

Bảng 4.3 Cốt thép vế thang T1 và T3

Thép chọn μ % Kiểm tra d (mm) a (mm)

Tính toán cốt thép theo tiết diện hình chữ nhật 200x400 (mm).

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,05 %≤μ= A s b h 0 ≤ μ max = ξ R γ b R b

Bảng 4.4 Cốt thép vế thang T1 và T3

Thép chọn μ % Kiểm tra d (mm)

Lực cắt lớn nhất trong dầm : Qmax = 80,41 kN

Cốt thép đai sử dụng nhóm cốt thép CB – 300T

Chiều cao làm việc: ho = 350 mm

* Kiểm tra điều kiện tiết diện:

Qb,min < Qmax => Tính cốt đai

+ Qb,min = 0,5.Rbt.b.ho = 0,5.14.20.35 = 4900 (kg)

- Chọn cốt đai theo cấu tạo :

+ Bước cốt đai: sw ≤ sw(cấu tạo) và sw ≤ sw(max)

+ Tại gối h < 450 mm: sw(cấu tạo)= min(ho/2 ; 300mm) = min(175mm ; 500mm) = 175mm sw(max) = R bt b h o

 Chọn sơ bộ cốt đai d8s150 mm

Ta có: qsw ≥ 0,25.Rbt.b => Thỏa

- Xác định Qu tại C = 0; C = 2ho; C = 3ho :

+ Qu(0) = Qb,max = 2,5.Rbt.b.ho = 2,5.14.20.35 = 24500 (kg)

+ Qu(2ho) = Qb + Qsw,max + q1×2ho

Qsw,max được xác định bằng Qsw,max = φ sw · qsw · 2ho = 1,5 · qsw · ho và giá trị tính được là 7402 kg Tải trọng phân bố đều lớn nhất trên dầm được ký hiệu q1 với giá trị q1 = 25,35 kN/m Tại ho, q1.2ho = q1 · 2ho = 25,35 × 2 × 0,35 = 17,74 kN (tương ứng 1774 kg) Qu(3ho) được tính theo công thức Qu(3ho) = Qb,min + Qsw,max + q1.3ho và cho kết quả 4900 + 7402 + 2662 = 14964 kg.

Qu,1 = min[Qu(0), Qu(2ho), Qu(3ho)] = 14964 (kg) > Qmax = 8041 (kg)

* Tính giá trị Q u trong các đoạn biến thiên:

0,75.1 41+25,35 = 198 cm > 2ho => Thỏa + Đoạn 2ho đến 3ho:

25,38 = 452 cm > 3ho => ThỏaVậy khoảng cách, dsw, số nhánh cốt đai hợp lý

Bố trí cốt thép cầu thang

Cốt thép mũ chịu Moment tại gối cho bản thang là d12s200;

Cốt thép dọc chịu Moment tại nhịp cho bản thang là d12s200;

Cốt thép cấu tạo cho bản thang là d8s200;

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ đối với bản thang là 20mm.

Cốt thép mũ chịu Moment tại gối cho bản thang là d12s200;

Cốt thép dọc chịu Moment tại nhịp cho bản thang là d12s200;

Cốt thép cấu tạo cho bản thang là d8s200;

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ đối với bản thang là 20mm.

Cốt thép dọc của nhịp dầm chiếu nghỉ là 5d16 và cốt đai là d8s150;

Cốt thép dọc của gối dầm chiếu nghỉ được chọn theo cấu tạo là 3d16;

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ đối với dầm chiếu nghỉ là 50mm.

Bản vẽ bố trí cốt thép bản thang và dầm chiếu nghỉ được thể hiện ở bản vẽ KC02 hạng mục Kết cấu.

THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI CÔNG TRÌNH

Tổng quan về bể chứa chất lỏng

Bể chứa chất lỏng dùng để tích trữ nước, xăng dầu và các hóa chất khác phục vụ cho nhiều công trình Bể nước mái trên công trình là hệ thống chứa nước cấp 2, với dung lượng được xác định theo lượng nước sử dụng cao nhất trong một giờ Hai dạng hình dạng phổ biến của bể chứa là hình lăng trụ tròn (có thể đứng hoặc nằm ngang) và hình hộp chữ nhật Việc lựa chọn hình dạng và dung lượng bể chứa phù hợp giúp tối ưu khả năng tích trữ, an toàn vận hành và hiệu quả cấp nước cho công trình.

Ở một số tòa nhà, phần mái được thiết kế với bể nước để trữ nước và cấp nước cho toàn bộ các căn hộ trong công trình, đồng thời nó cũng có thể phục vụ cho hệ thống chữa cháy khi cần Việc lắp đặt bể nước trên mái giúp đảm bảo nguồn nước ổn định, nâng cao an toàn cấp nước và đáp ứng yêu cầu về phòng cháy chữa cháy cho tòa nhà.

Hình 5.1 Hình dạng và cấu tạo bể nước thường gặp 5.1.2 Cấu tạo

* Các bộ phận của bể :

Bản nắp là bê tông cốt thép (BTCT) toàn khối hoặc lắp ghép, được thiết kế để đóng kín nắp bể Trên nắp bể bố trí lỗ thăm có kích thước 600x600 mm nhằm phục vụ công tác kiểm tra, bảo dưỡng và vận hành Dầm nắp có thể có hoặc không có, nhưng thường được bố trí nhằm mục đích liên kết cốt thép bản nắp với bản thành, tăng cường liên kết chịu lực và độ bền của công trình.

- Theo biện pháp thi công: bể toàn khối, bể lắp ghép, bán lắp ghép;

- Theo dạng mặt bằng: vuông, chữ nhật, tròn, đa giác;

- Theo cách tiếp xúc với đất: bể nổi, bể đặt trên mặt đất, bể nửa nổi, bể chìm, đài nước.

Bảng 5.1 Phân loại bể nước mái hình chữ nhật

Với a là chiều dài; b là chiều rộng; h là chiều cao

Thiết kế bể nước mái của công trình

Bể nước mái (BNM) cung cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt trong công trình và lượng nước cho cứu hoả.

Chọn BNM để tính toán ở vị trí giới hạn bởi trục 4-5; C-D

Sơ bộ tính nhu cầu sử dụng nước như sau: tòa nhà có 7 tầng, trừ tầng thượng, trong đó mỗi 4 người/1 căn hộ

Tổng số căn hộ: 56 căn

=> Tổng số người cần cung cấp = 56 4 = 224 người.

Thiết kế bể nước mái phục vụ nước sinh hoạt cho toàn công trình dựa trên mức tiêu thụ nước trung bình của một người văn phòng là qtb = 200 l/người/ngày theo TCVN 4513-1988: Cấp nước bên trong, tiêu chuẩn thiết kế Tuy nhiên, theo cập nhật mới nhất từ Cơ quan cấp nước Sawaco, hiện chỉ áp dụng mức tiêu thụ tối đa tại Tp Hồ Chí Minh, do đó cần điều chỉnh dung tích bể nước mái để phù hợp với giới hạn này và đảm bảo nguồn nước ổn định cho toàn bộ công trình.

Minh là qtb = 2 3 200 = 133,33 (l/người/ngày)

Dung lượng nước sinh hoạt lớn nhất ngày của công trình:

+ Q ngày max: lưu lượng nước lớn nhất ngày, đêm;

+ k ngày max: hệ số điều hòa ngày giờ, (1,2 ÷ 1,4);

+ qtb: tiêu chuẩn dùng nước trung bình.

Lưu lượng giờ tính toán q (m 3 /h), phải xác định theo công thức:

+ Q giờ max: lưu lượng nước tính toán theo giờ

+ k giờ max: hệ số dùng nước không điều hòa

5.2.2.1 Lưu lượng nước chữa cháy bên ngoài

5.2.2.2 Lượng nước chữa cháy phục vụ cho 10 đầu Sprinkler trong 15 phút (Giả thiết tại đầu phun là 1,5 bar)

Lưu lượng nước qua một vòi phun chữa cháy tự động được xác định theo công thức sau:

+ Hv là áp lực ở đầu vòi phun (bar);

+ Kv là hệ số phụ thuộc vào đường kính vòi phun và được chọn như sau.

Bảng 5.2 Hệ số Kv Đường kính vòi dv 10 15 20

Lưu lượng trên mỗi đoạn ống được tính toán từ xa đến gần so với đường ống dẫn vào

Lưu lượng tính toán của mỗi đoạn ống bằng tổng lưu lượng của các vòi phun trên đoạn ống đó.

Với Hv = 1,5 bar, đường kính đầu phun dv= 10mm thì Kv = 57

Xem lưu lượng của các đầu phun là như nhau, vậy lưu lượng yêu cầu phải đạt tối thiểu.

Lưu lượng nước cấp cho chữa cháy công trình:

Tổng lượng nước dùng để sinh hoạt + chữa cháy:

Ta có chiều dài bể nước: a = 7,8 m, chiều rộng bể nước b = 7,5 m.

Từ lượng nước cần cung cấp như trên, ta chọn chiều cao bể nước cho 1 bể nước: h = Q a.b = 7,8 7,5 40 = 0,68 (m)

Kể thêm chiều cao cần thiết để phao tự động nổi lên là 0,3m => Chọn h = 1 m

Bể nước được đổ bê tông toàn khối, có nắp đậy Lỗ thăm nắp bể nằm ở góc có

Chọn sơ bộ kích thước

5.3.1 Kích thước bể nước mái

Bể nước mái có kích bước a x b là 7,8 x 7,5 (mm 2 ) và chiều cao h = 1m

Ta có: Theo sách Cấu kiện đặc biệt của T.S Võ Bá Tầm, tỉ lệ a/b ≤ 3 và chiều cao h ≤ 2a Vì vậy, bể nước mái thuộc dạng “Bể thấp”

5.3.2 Các bộ phận của bể

Bản nắp là bê tông cốt thép đổ toàn khối Trên nắp bể bố trí lỗ thăm có kích thước 600 x 600 mm Việc bố trí dầm nắp nhằm mục đích liên kết cốt thép bản nắp với bản thành, tăng cường liên kết và truyền lực giữa hai cấu kiện để đảm bảo sự ổn định của công trình.

Các bộ phận của bể nước mái gồm:

- Cột đỡ bể nước mái.

Tính toán bản nắp

Bản nắp là BTCT được đổ toàn khối và làm việc giống bản sàn có kích thước (a x b), chiều dày bản nắp hbn ≥ 60mm Chọn bản nắp dày hbn = 100 (mm).

Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản nắp: g bn = ∑ δ i γ i n i

Bảng 5 3 Các lớp cấu tạo bản nắp

Hoạt tải sửa chữa pc = 0,75 (kN/m 2 ) , np = 1,3 pbn = pc np = 75 1,3 = 0,975 (kN/m 2 )

Tổng tải trọng tác dụng lên: q = gbn + p = 3,05 + 0,975 = 4,02 (kN/m 2 )

Xét tỉ lệ: a b = 3,9 3,25 = 1,2 < 2 Suy ra bản nắp thuộc loại bản kê bốn cạnh và làm việc theo cả hai phương.

Hình 5.2 Sơ đồ làm việc của ô sàn 2 phương

Theo Phụ lục 15 – Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép tập 2 Ta có:

P=q L 1 L 2 =4,02 3,25 3,9P,95 \(kN\) Momen dương ở giữa bản:

M I = −k 91 P; M II = −k 92 P Kết quả nội suy các hệ số tính toán ô sàn bản nắp được trình bày qua Bảng 5.3

Hình 5.3 Kết quả tính momen của bản nắp q kN/ L1 m L2 m L 2 /

S ơ m91 m92 k91 k92 M1 kN M2 kN MI kNm MII kN

Giả thiết a = 20 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 =h−a; α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R =0,413; ξ=1− √ 1−2 α m ;

Kết quả tính cốt thép cho bản nắp được tóm tắt trong Bảng 5.4.

Bảng 5.4 Kết quả tính toán cốt thép bản nắp

Momen kNm h o mm αm ξ A s mm 2 d mm s mm

Tính toán bản thành

Mỗi bản thành đóng vai trò như một liên kết ngàm với dầm đáy và hai bản thành thẳng góc với nó Cạnh thứ tư được xem là tự do nếu không có bản nắp hoặc bản nắp lắp ghép; ngược lại, cạnh này sẽ là tựa đơn khi nắp đổ toàn khối Cấu hình liên kết ngàm này ảnh hưởng đến phân bố lực và hành vi của kết cấu trong mọi điều kiện tải.

Bản thành có kích thước (7,5 x 1)m 2 và (7,8 x 1)m 2 Chiều dày bản thành thường chọn hbt ≥ 100mm → Chọn hbt = 150mm.

Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thành: g bt = ∑ δ i γ i n i

Bảng 5.5 Các lớp cấu tạo bản thành

5.5.1.2 Hoạt tải (Áp lực nước) pbt =  n h np = 10 0,7 1,1 = 7,7 (kN/m 2 )

+ γn : Trọng lượng riêng của nước (γn = 10kN/m 3 )

+ h : Chiều cao nước trong bể (m)

+ np : Hệ số vượt tải (np = 1,1)

Đánh giá tải trọng gió tác dụng lên bản thành, ta xét trường hợp nguy hiểm nhất là gió hút tác động vào phương cạnh dài, tức hướng gió trùng với phương có áp lực nước Tình huống này làm tăng tải và ứng suất trên cạnh dài, ảnh hưởng đến độ bền và an toàn của kết cấu Do đó, việc xác định đúng hướng gió và sự trùng hợp giữa hướng gió với chiều có áp lực nước là rất quan trọng trong thiết kế và phân tích kết cấu chịu gió.

Tra TCVN 2737 – 2023 ta có các dữ kiện sau :

+ Công trình thuộc dạng địa hình C

+ Công trình thuộc vùng gió II, W0 = 95 daN/m2.

Giá trị gió tiêu chuẩn được tình theo công thức:

+ k(ze) được xác định theo độ cao tương ứng:

Cao độ bể nước ze = 3,5 7 +1 = 25,5 => k(ze) = 0,935

+ Hệ số hiệu ứng giật: Gf = 0,85

+ Hệ số khí động c: cD = 0,6

5.5.1.4 Tổng tải trọng tác dụng

Tổng trải trọng tác dụng lên bản thành với bề rộng 1m : q = (gbt + pbt + Wbt) 1m = 4,52 + 7,7 + 1,08 = 13,3 (kN/m)

5.5.2 Lập sơ đồ tính và xác định nội lực

Hình 5.4 Sơ đồ tính và biểu đồ momen bản thành

Các bước và trình tự công thức tính toán cốt thép của bản thành tương tự như của bản sàn 1 phương với ho = 120mm, a = 30mm,

Bảng 5.6 Kết quả tính toán cốt thép bản thành

Momen kNm h o mm αm ξ A s mm 2 d mm s mm

Tính toán bản đáy

Bản đáy làm việc giống bản sàn, có kích thước (7,5 x 7,8)m 2

Chiều dày bản đáy hbđ ≥ 100mm Chọn chiều dày bản đáy hbđ = 150mm

Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy : g bd = ∑ δ i γ i n i

Bảng 5.7 Tải trọng các lớp cấu tạo

5.6.2.2 Hoạt tải (Áp lực nước)

Hoạt tải nước tính toán : pbd =  n h np = 10 0,7 1,1 = 7,7 (kN/m 2 )

5.6.2.3 Tổng tải trọng tác dụng qbd = (gbd + pbd) = 4,59 + 7,7 = 12,3 (kN/m 2 )

5.6.2.4 Lập sơ đồ tính và xác định nội lực

Sơ đồ tính tương tự như sơ đồ tính bản sàn 2 phương

Theo Phụ lục 15 – Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép tập 2, Võ Bá tầm Ta có:

P= q bd L 1 L 2 ,3 3,25 3,95,9 \(kN\) Momen dương ở giữa bản:

M I = −k 91 P; M II = −k 92 P Kết quả nội suy các hệ số tính toán ô sàn bản nắp được trình bày qua Bảng 5.3

Bảng 5.8 Kết quả tính toán momen bản đáy q kN/m 2

Trình tự và công thức tính toán cốt thép tương tự như bản nắp với a = 30mm

Bảng 5.9 Kết quả tính toán cốt thép bản đáy

Momen kNm h o mm αm ξ A s mm 2 d mm s mm A sc mm 2 μ

Tính toán dầm bể nước

Chọn dầm nắp có tiết diện (b x h) là (200 x 300)mm 2 , Dầm đáy có kích thước (b x h) là

(300 x 500) mm 2 Sơ đồ tính dầm nắp được tính như dầm đơn giản.

Do kích thước ô sàn lớn nên cần đặt dầm nắp phụ (200 x 200)mm 2 và dầm đáy phụ (300 x 400)mm 2 chia thành các nhịp nhỏ

Ta sử dụng phần mềm SAP2000, dựng mô hình bể nước mái với các kích thước và tải trọng đã tính toán ở trên.

Hình 5.5 Mô hình bể nước mái trong phần mềm ETABS 5.7.1 Tải trọng tác dụng

- Trọng lượng bản thân của bản BTCT, phần mềm sẽ tự tính toán;

- Trọng lượng các lớp hoàn thiện (Từ các Bảng 5.3, Bảng 5.7):

- Trọng lượng bản thành tác dụng trên các dầm đáy: qbt = 4,52 (kN/m).

- Hoạt tải sửa chữa ở bản nắp truyền vào dầm

- Hoạt tải do nước đổ đầy bể tác dụng lên bản đáy truyền vào dầm

Để phân tích kết cấu hồ nước mái bằng phần mềm ETABS, thực hiện các bước: dựng sơ đồ hồ nước mái, khai báo tiết diện và vật liệu phù hợp, gán tải trọng cho mô hình, xác định các trường hợp chịu tải và các tổ hợp tải trọng, sau đó chạy nội lực để đánh giá đáp ứng kết cấu Quá trình mô hình hóa này cho phép kiểm tra ảnh hưởng của nước và các tải khác lên mái, xác định nội lực và độ bền chịu lực, từ đó đảm bảo an toàn, tối ưu thiết kế và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật khi sử dụng ETABS cho mô hình hồ nước mái.

- Tĩnh tải hoàn thiện (TTHT)

Hình 5.6 Tải trọng hoàn thiện bản nắp và bản đáy

- Trọng lượng ban thành (TTBT)

Hình 5.7 Trọng lượng bản thành tác dụng lên dầm đáy

- Hoạt tải sữa chữa ở bản nắp (HTSC):

Hình 5.8 Hoạt tải sữa chữa tác dụng lên bản nắp

- Hoạt tải nước ở bản đáy (HTN):

Hình 5.9 Hoạt tải nước tác dụng lên bản đáy 5.7.2.2 Tổ hợp tải trọng

Biểu đồ bao momen dầm nắp:

Biểu đồ bao lực cắt dầm nắp:

Biểu đồ bao momen dầm đáy:

Biểu đồ bao lực cắt dầm đáy:

5.7.3 Tính toán cốt thép 5.7.3.1 Cốt dọc

Từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối, giả thiết dầm nắp a = 30 (mm), bxh = 200 x300; dầm đáy a = 50 (mm), bxh = 250x400 tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 =h−a; α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R =0,413; ξ=1− √ 1−2 α m ;

Kết quả tính cốt thép dầm được tóm tắt trong Bảng

Bảng 5 10 Kết quả cốt thép dầm

5.7.3.2 Tính toán cốt đai a Dầm nắp

Lực cắt lớn nhất trong dầm : Qmax = 52,54 kN

+ Qb,min = 0,5.Rbt.b.ho = 0,5.1150.0,2.0,27 = 31,05 (kN)

+ Tại gối h < 450 mm: sw(cấu tạo)= min(ho/2 ; 300mm) = min(135mm ; 500mm) = 135mm sw(max) = R bt b h o

+ Qu(0) = Qb,max = 2,5.Rbt.b.ho = 2,5.1150.0,2.0,27 = 155,25 (kN)

Qsw,max =  sw qsw.2ho = 1,5.qsw.ho = 57,1 (kN) q1 là tải trọng phân bố đều lớn nhất trên dầm q1 = 3,8 (kN/m) q1.2ho = 3,8.2.0,27 = 2,052 (kN)

+ Qu(3ho) = Qb,min + Qsw,max + q1.3ho= 31,05 + 57,1 + 3,08 = 91,23 (kN)

Qu,1 = min[Qu(0), Qu(2ho), Qu(3ho)] = 91,23 (kN) > Qmax = 52,54 (kN)

0,75.1 41+3 ,8 = 167,77 cm > 2ho => Thỏa + Đoạn 2ho đến 3ho:

3 ,8 = 900 cm > 3ho => Thỏa b Dầm đáy

Lực cắt lớn nhất trong dầm : Qmax = 108,29 (kN)

+ Qb,min = 0,5.Rbt.b.ho = 0,5.1150.0,3.0,45 = 77,63 (kN)

+ Tại gối h = 450 mm: sw(cấu tạo)= min(ho/3 ; 500mm) = min(150mm ; 500mm) = 150mm sw(max) = R bt b h o

Qsw,max =  sw qsw.2ho = 1,5.qsw.ho = 95,17 (kN) q1 là tải trọng phân bố đều lớn nhất trên dầm q1 = 30,03 + 4,52 = 34,55 (kN/m) q1.2ho = 34,55.2.0,45 = 31,1 (kN) + Qu(3ho) = Qb,min + Qsw,max + q1.3ho= 77,63 + 95,17 + 46,64 = 219,44 (kN)

0,75.1 41+3 4,55 = 302,6 cm > 2ho => Thỏa + Đoạn 2ho đến 3ho:

Tính toán cột

5.8.1 Lực nén tác dụng lên cột

Từ mô hình ta có kết quả phản lực tại chân cột : N = 330,68 kN

5.8.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của cột

Chọn cốt thép bố trí trong cột là 4d20 (As,ch = 1257mm 2 ) và cốt đai là d8s150, tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của cột

Khả năng chịu lực của cột được xác định như sau :

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 3 VÀ DẦM TRỤC B

Chọn sơ bộ tiết diện và vật liệu

Như đã tính toán ở trên, chọn chiều dày sàn tầng điển hình hsàn = 120 (mm).

Chiều dày sàn tầng hầm chọn hsàn hầm = 600 (mm).

Chiều dày bản nắp bể nước mái hbn = 100 (mm), chiều dày bản đáy hbđ = 150 (mm).

Như đã tính toán ở trên, ta có các tiết diện dầm như sau:

+ Dầm dọc (theo trục 1, 2, 3, 4, 5): b x h = 300 x 600 (mm)

+ Dầm ngang (theo trục A, B, C, D): b x h = 300 x 600 (mm)

Các dầm phụ khác chọn 200x300 (mm) và 250x300 (mm).

Theo TCVN 198-1997 (mục 2.5.4), độ cứng và cường độ của kết cấu nhà cao tầng phải được thiết kế đều hoặc giảm dần lên phía trên và tránh thay đổi đột ngột; độ cứng của kết cấu ở tầng trên không được nhỏ hơn 70% độ cứng ở tầng dưới kề nó, tức là mức giảm giữa hai tầng liền kề không quá 30%; nếu ba tầng liên tiếp giảm độ cứng thì tổng mức giảm không được vượt quá 50%.

Ta tính tiết diện cột theo công thức sau :

+ k là hệ số kể đến từng thiết kế khác nhau, k = 1 – 1,4;

+ Rb = 17000 (kN/m 2 ) = 170 (kg/cm 2 ) là cường độ chịu nén của bê tông;

+ Nt là lực nén tác dụng lên cột được xác định theo công thức sau:

+ n là số tầng trên cột đang xét;

+ Sc là diện tích phạm vi truyền tải của cột (m 2 );

+ q là tải trọng sơ bộ tác dụng lên 1 m 2 sàn, lấy từ 8 – 15 (kN/m2), chọn q = 12(kN/m2);

Để tiến hành tính toán, ta chọn cột biên, cột giữa và cột góc có diện tích truyền tải lớn nhất nhằm xác định tiết diện cột phù hợp Kết quả tính toán tiết diện cột được trình bày trong Bảng 6.1.

Bảng 6.1 Kết quả tính toán sơ bộ cột

Xác định tải trọng

6.2.1.1 Tải trọng các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn

Kết quả tính toán tải trọng các lớp hoàn thiện sàn các phòng và hành lang được trình bày ở Bảng 6.2.

Bảng 6.2 Tải trọng do các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn các phòng và hành lang

Lớp cấu tạo Chiều dày δ i (mm)

Kết quả tính toán tải trọng các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh và ban công được trình bày ở Bảng 6.3.

Bảng 6.3 Tải trọng do các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn vệ sinh và ban công

Vữa trát 15 18 1,3 0,351 Đường ống thiết bị 0,5 1,1 0,55

Kết quả tính toán tải trọng các lớp hoàn thiện sân thượng và tầng mái được trình bày ở Bảng 6.4.

Bảng 6.4 Tải trọng do các lớp hoàn thiện tác dụng lên sân thượng và tầng mái

Vữa trát 15 18 1,3 0,351 Đường ống thiết bị 0,5 1,1 0,55

6.2.1.2 Tải tường tác dụng lên dầm và lên sàn

Ta tính toán tải tường trong trường hợp không trừ cửa Do có thể trong quá trình thi công chủ đầu tư thay đổi thiết kế, bản vẽ kiến trúc, ta không cần kiểm tra và tính toán lại Kết quả tính toán tải trọng trên mỗi mét vuông tường 100 (gt1) được trình bày trong Bảng 6.5.

Bảng 6.5 Tải trọng một m 2 tường 100 (gt1)

(mm) Trọng lượng riêng γ i (kN/m 3 ) Hệ số độ tin cậy n i

Kết quả tính toán tải trọng một m 2 tường 100 (gt1) được trình bày trong Bảng 6.6.

Bảng 6.6 Tải trọng một m 2 tường 200 (gt2)

Lớp cấu tạo Chiều dày δi

Hệ số độ tin cậy ni

Chúng tôi đã tính toán tải trọng tường phân bố trên dầm và các kết quả cho tải tường tác dụng lên dầm chính theo phân bố tải đều được trình bày chi tiết trong Bảng 6.7.

Bảng 6.7 Tải tường tác dụng lên dầm chính

Kết quả tính toán tải tường tác dụng lên dầm phụ theo tải phân bố đều được trình bày trong Bảng 6.8.

Bảng 6.8 Tải tường tác dụng lên dầm phụ

Tải trọng tường xung quanh sân thượng và mái tum h = 1,2 (m) dày 200 (mm): g h=1,2m t =h g t2 =1,2 4,48=5,376 \(kN/m\);

Tải trọng tường xây trên các đoạn dầm 250x300mm dày 200 (mm): g bxh 0x300 t =\( h tầng − h dầm \) g t2 =\(3,5−0,3\) 4,48,34 \(kN/m\);

Tải trọng tường xây trên sàn h = 3,38 (m) dày 100 (mm): g h=1,2m t =h g t2 =3,38 2,5=8,45 \(kN/m\);

6.2.1.3 Tải trọng vách cứng xung quanh tầng hầm

Vách xung quanh tầng hầm là vách BTCT dày 200 (mm) Ta tính tải trọng phân bố đều như sau: g vách =n γ bt h vách δ vách =1,1 25 2,4 0,2,2 \(kN/m\);

Trong thiết kế, n = 1,1 là hệ số vượt tải; γ bt = 25 (kN/m^2) là trọng lượng riêng của bê tông; hvách là chiều cao vách BTCT, được xác định bằng hvách = htầng – hdầm = 3,0 – 0,6 = 2,4 (m); δ vách = 0,2 (m) là chiều dày vách BTCT.

6.2.1.4 Tải trọng bể nước mái

Tải trọng toàn bộ bể nước quy về lực nén tác dụng lên mỗi cột là cột là (đã tính toán ở mục 5.9.1) :

Trong thiết kế kết cấu sàn được trình bày ở Chương 3, dựa trên công năng của từng ô sàn, ta tra cứu Bảng 3 thuộc TCVN 2737:2023 để xác định hoạt tải sử dụng cho mỗi ô sàn Các kết quả này được trình bày trong Bảng 6.10.

Hoạt tải toàn phần tiêu chuẩn p tp,tc

Hoạt tải toàn phần tính toán p tp,tt

8 Mái bằng không sử dụng 0,3 1,3 0,39

9 Mái bằng có sử dụng 1,5 1,3 1,95

12 Quản lí, sinh hoạt cộng đồng 4 1,2 4,8

Tra TCVN 2737 – 2023 ta có các dữ kiện sau :

+ Công trình thuộc dạng địa hình C

+ Công trình thuộc vùng gió II, W0 = 95 daN/m2.

Giá trị gió tiêu chuẩn được tình theo công thức:

+ k(ze) được xác định theo độ cao tương ứng:

+ Hệ số hiệu ứng giật: Gf = 0,85

+ Hệ số khí động c: cD = 0,8, cE = 0,6

Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 6.10.

Bảng 6.9 Xác định tải trọng gió lên công trình

Hình 6.1 Hướng gió tác dụng lên công trình

Chúng tôi tính toán quy tải trọng gió tĩnh và chuyển đổi nó thành tải tập trung tác dụng lên tâm hình học của công trình Kết quả của quá trình tính toán được trình bày trong Bảng 6.11.

Bảng 6.10 Quy tải trọng gió tĩnh về lực tập trung

6.3.1 Lập mô hình không gian công trình

6.3.1.1 Mô hình hóa không gian công trình Để xác định nội lực, sử dụng phần mềm tính toán kết cấu ETABS Ta chọn đơn vị, khai báo vật liệu, tiết diện, dựng hệ lưới và thiết lập mô hình.

Hình 6.2 Mô hình không gian công trình

Hình 6.3 Mặt bằng tầng trệt

Hình 6.4 Mặt bằng tầng điển hình

Hình 6.5 Mặt bằng sân thượng

Từ mô hình khung không gian đã dựng, ta có sơ đồ tính toán khung trục 3 và khung trục B :

Hình 6.7 Sơ đồ khung trục 3

Hình 6.8 Sơ đồ khung trục B 6.3.2 Thiết lập tải trọng tác dụng lên công trình

Tĩnh tải sàn là tổng trọng lượng của các lớp hoàn thiện và trọng lượng bản BTCT Trong đó, trọng lượng của bản BTCT được phần mềm tự động tính toán dựa trên hệ số tải trọng khai báo là 1,1.

Hình 6.9 Tải trọng các lớp hoàn thiện tầng trệt

Hình 6.10 Tải trọng các lớp hoàn thiện tầng 1 - 8

Hình 6.11 Tải trọng các lớp hoàn thiện tầng sân thượng

Hình 6.12 Tải trọng các lớp hoàn thiện tầng mái

Hình 6.13 Tải tường và vách cứng tầng hầm

Hình 6.14 Tải tường tác dụng lên dầm tầng trệt

Hình 6 15 Tải tường tác dụng lên dầm tầng điển hình

Hình 6.16 Tải tường tác dụng lên dầm tầng sân thượng

Hình 6.17 Hoạt tải sàn tầng hầm

Hình 6.18 Hoạt tải sàn nhịp lẻ

Hình 6.19 Hoạt tải sàn nhịp chẵn

Hình 6.20 Hoạt tải sàn tầng mái6.3.2.3 Hoạt tải gió

Với số liệu sau khi quy tải trọng gió về lực tập trung ở mỗi tầng trong Bảng 6.11, ta tiến hành khai báo tâm cứng D1 cho công trình (Diaphragms).

Hình 6.21 Khai báo tâm cứng cho công trình

Hình 6 22 Gán tải trọng gió thổi theo hướng trục X (Gió X)

Hình 6.23 Gán tải trọng gió thổi ngược hướng trục X (Gió XX)

Hình 6.24 Gán tải trọng gió thổi theo hướng trục Y (Gió Y)

Hình 6.25 Gán tải trọng gió thổi ngược hướng trục Y (Gió YY)

Ta có các tổ hợp tải trọng như sau:

+ COMBO 1: Tĩnh tải + Hoạt tải 1 (Hoạt tải nhịp chẵn)

+ COMBO 2: Tĩnh tải + Hoạt tải 2 (Hoạt tải nhịp lẻ)

+ COMBO 3: Tĩnh tải + Hoạt tải 1 + 0,9 Gió X

+ COMBO 4: Tĩnh tải + Hoạt tải 1 + 0,9 Gió XX

+ COMBO 5: Tĩnh tải + Hoạt tải 1 + 0,9 Gió Y

+ COMBO 6: Tĩnh tải + Hoạt tải 1 + 0,9 Gió YY

+ COMBO 7: Tĩnh tải + Hoạt tải 2 + 0,9 Gió X

+ COMBO 8: Tĩnh tải + Hoạt tải 2 + 0,9 Gió XX

+ COMBO 9: Tĩnh tải + Hoạt tải 2 + 0,9 Gió Y

+ COMBO 10: Tĩnh tải + Hoạt tải 2 + 0,9 Gió YY

Hình 6.26 Biểu đồ momen khung trục 3

Hình 6.27 Biểu đồ lực cắt khung trục 3

Hình 6.28 Biểu đồ momen khung trục B

Hình 6.29 Biểu đồ lực cắt khung trục B

Kết quả nội lực tính toán cốt thép dầm khung trục 3 và dầm dọc trục B được trình bày trong Bảng 6.11 và Bảng 6.12.

Bảng 6.11 Kết quả nội lực tính toán dầm khung trục 3

Sân thượng Đoạn A’ - A - - -61,32 83,02 Đoạn A - B -366,48 250,80 -318,25 -232,27 Đoạn B – B 1 -119,62 89,31 -85,85 -119,36

Bảng 6.12 Kết quả nội lực tính toán dầm dọc trục B

Sân thượng Đoạn 0 - 1 - - -68,13 73,58 Đoạn 1 - 2 -228,23 109,47 -133,42 -147,52 Đoạn 2 - 3 -277,48 144,75 -238,94 -179,72

6.6.1 Tính toán cốt thép dầm

- Tính toán cốt thép dọc:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,1 % ≤ μ = A s b h 0 ≤ μ max = ξ R γ b R b

Do công trình có tính chất đối xứng, nên ta lấy giá trị Momen lớn nhất để tính toán cốt thép ở các đoạn dầm.

Kết quả tính cốt thép dầm khung trục 3 và dầm dọc trục B được tóm tắt trong Bảng6.13 và Bảng 6.14.

Bảng 6.13 Kết quả tính toán cốt thép dầm khung trục 3

(mm 2 ) μ % Chọn cốt thép μ % Kiểm

Tầng Dầm Vị trí M b h a h 0 A s,tt Chọn cốt thép Kiểm

Bảng 6.14 Kết quả cốt thép dầm dọc trục B

Lực cắt lớn nhất trong dầm khung trục 3 : Qmax = 260,88 (kN)

+ Qb,min = 0,5.Rbt.b.ho = 0,5.1150.0,3.0,55 = 94,86 (kN)

+ Tại gối h > 450 mm: sw(cấu tạo)= min(ho/3 ; 500mm) = min(183mm ; 500mm) = 183mm sw(max) = R bt b h o

 Chọn sơ bộ cốt đai đoạn L/4 là d8s150 mm

 Chọn sơ bộ cốt đai đoạn L/2 là d8s300 mm

Trong bài toán tải trọng trên dầm, Qsw,max được tính bằng Qsw,max = φsw · qsw.ho = 1,5 · qsw.ho và có giá trị bằng 145 (kN) Tải trọng phân bố đều lớn nhất trên dầm được ký hiệu là q1, và ta chọn sơ bộ q1 = 50 (kN/m) Do đó q1 · 2ho = 50 × 2 × 0,55 = 55 (kN) Qu(3ho) được xác định theo công thức Qu(3ho) = Qb,min + Qsw,max + q1.3ho, với Qb,min = 94,88 kN, Qsw,max = 145 kN và q1.3ho = 82,5 kN; tổng Qu(3ho) = 322,38 kN.

0,75.1,76 +0,5 = 116 cm > 2ho => Thỏa + Đoạn 2ho đến 3ho:

Ở vị trí giao nhau giữa dầm chính và dầm phụ, lực tập trung từ dầm phụ truyền vào dầm chính gây tác động đáng kể tại liên kết này Để ngăn ngừa phá hoại cục bộ của dầm chính, cần tiến hành tính toán cốt treo và bố trí cốt treo phù hợp Nếu cốt treo gia cường dạng đai vẫn không đủ khả năng chịu lực, ta sẽ tính toán và bố trí thêm cốt treo dạng xiên để tăng cường khả năng chịu lực và ổn định liên kết giữa hai dầm Thiết kế cốt treo tại giao nhau giữa dầm chính và dầm phụ là yếu tố then chốt cho an toàn cấu trúc và hiệu quả chịu tải của hệ dầm.

Trong bài toán tính toán cốt treo cho liên kết dầm, ta xác định vị trí giao nhau giữa dầm phụ kích thước 200x500 mm và dầm chính ở nhịp 2–3 tầng Giá trị bước nhảy lực cắt (lực giật đứt) tại vị trí giao nhau này được xác định từ bảng giá trị lực cắt xuất ra từ phần mềm ETABS Việc lấy dữ liệu từ ETABS cho phép đánh giá phân bố lực cắt tại các giao điểm giữa dầm chính và dầm phụ, từ đó chọn được kích thước và bố trí cốt treo phù hợp để đảm bảo an toàn và hiệu quả kết cấu.

Bảng 6.15 Giá trị bước nhảy lực cắt (kN)

Hình 6.30 Giá trị Lực cắt tại vị trí dầm phụ giao nhau với dầm chính (kN)

Ta có giá trị lực giật đứt: F = 58,7 + 105,7 = 164,4 (kN).

Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn d8 có asw = 50,27 (mm 2 ), n = 2 nhánh Số lượng cốt treo cần thiết:

+ hs (m) là khoảng cách từ vị trí đặt lực tập trung đến trọng tâm cốt thép dọc: h s = h 0 − h dp =0,55−0,5=0,05 \(m\) + h0 = 0,55 (m) là chiều cao có ích của tiết diện;

+ m là tổng số lượng cốt treo dạng đai của cấu kiện;

+ n là số nhánh cốt treo;

+ asw (m 2 ) là diện tích cốt treo;

+ Rsw = 210000 (kN/m 2 ) là cường độ tính toán của cốt treo dạng đai;

Chọn m = 8 đai, bố trí mỗi dầm phụ 4 đai, khoảng cách giữa các cốt treo là 50 mm Khoảng bố trí cốt treo dạng đai:

Ta nhận thấy khoảng bố trí cốt treo dạng đai Str không đủ để bố trí toàn bộ cốt treo dạng đai, nên ta áp dụng phương án kết hợp giữa cốt treo dạng đai và cốt treo dạng xiên nhằm bảo đảm sự phân bổ lực đồng đều, tăng độ ổn định và tối ưu hóa hiệu quả bố trí trong hệ treo.

F ( 1− h h s 0 ) ≤m.n a sw R sw +2 A s,inc R s,inc sin α

+ As,inc (m 2 ) là diện tích cốt V;

+ Rs,inc = 280000 (kN/m 2 ) là cường độ tính toán cốt xiên;

+ α là góc uốn cốt thép α=( 30 ° ÷ 45 ° ), chọn α= 45 °

+ Vậy ta, chọn cốt treo vai bò ∅12 có As,inc = 113,097 (mm 2 ).

Tại các vị trí dầm giao nhau khác ta bố trí tương tự.

Lưu ý ở vị trí có cột: dầm phụ vẫn được kê lên dầm chính, nhưng không bố trí cốt treo gia cường, vì toàn bộ tải trọng tập trung sẽ truyền xuống cột và không gây phá hoại cục bộ cho dầm chính.

6.6.2 Phương án tham khảo: Lật dầm Đối với những công trình có chiều cao tầng nhỏ, nếu sự dụng tiết diệt dầm thông thường sẽ không bảo đảm được chiều cao thông thủy, vì thế ta cần có các giải pháp để tối đa được chiều cao thông thủy đó Một trong những cách phổ biến đó là “lật dầm” tức là giảm chiều cao dầm, tăng chiều rộng dầm

6.6.2.1 Nội lực tính toán xuất từ etabs

Bảng 6.16 Kết quả nội lực khung trục 3

Sân thượng Đoạn A’ - A - - 29,82 79,03 Đoạn A - B -303,06 176,90 -286,56 -205,59 Đoạn B – B 1 -110,19 66,11 -89,71 108,46

Bảng 6.17 Kết quả nội lực khung trục B

Sân thượng Đoạn 0 - 1 - - -62,72 81,91 Đoạn 1 - 2 -167,33 67,29 -127,54 -123,30 Đoạn 2 - 3 -240,86 113,68 -210,47 -172,08

- Tính toán cốt thép dọc:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min =0,1 % ≤ μ = A s b h 0 ≤ μ max = ξ R γ b R b

Do công trình có tính chất đối xứng, nên ta lấy giá trị Momen lớn nhất để tính toán cốt thép ở các đoạn dầm.

Kết quả tính cốt thép dầm khung trục 3 và dầm dọc trục B được tóm tắt trong Bảng6.13 và Bảng 6.14.

Bảng 6.18 Kết quả tính toán cốt thép dầm khung trục 3

Tầng Dầm Vị trí M b h a h A Chọn cốt thép Kiểm

Tầng Dầm Vị trí M b h a h 0 α ξ A s,tt μ % Chọn cốt thép μ % Kiểm

Bảng 6.19 Kết quả cốt thép dầm dọc trục B

Tầng Dầm Vị trí M b h a h 0 A s,tt Chọn cốt thép Kiểm

6.2.3 Tính toán cốt thép cột

6.6.3.1 Tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên a) Xác định chiều dài tính toán L 0

Chiều dài tính toán L0 của cấu kiện được xác định theo Công thức 6.4:

+ L là chiều dài thực tế của cấu kiện;

ψ là hệ số dùng để xác định chiều dài tính toán cho cấu kiện, và với cột của khung nhà nhiều tầng có từ hai nhịp trở lên đồng thời có liên kết giữa dầm và cột, ta lấy ψ = 0,7 nhằm chuẩn hóa quá trình thiết kế Độ mỏng của cột là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới độ ổn định và khả năng chịu lực của khung, cần được xem xét trong việc tính toán thiết kế để đảm bảo an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng.

Hạn chế độ mảnh λ nhằm đảm bảo sự ổn định của cấu kiện:

Bảng 6.20 mô tả hạn chế độ mảnh λ cho các trường hợp cấu kiện khác nhau trong hệ thống Đối với cột là cấu kiện của nhà, λ = L0 / i và điều kiện áp dụng là λ ≤ λu0 Đối với các cấu kiện khác, λ = L0 / i và điều kiện ≤ λu0 Đối với cột chữ nhật là cấu kiện của nhà, λ = L0 / i ≤ λ0b1 Đối với cột chữ nhật không phải là cấu kiện của nhà, λ = L0 / i ≤ λ0bR.

+ L0 là chiều dài tính toán của cấu kiện;

+ i là bán kính quán tính của tiết diện xác định theo các công thức của Sức bền vật liệu, với tiết diện chữ nhật i = 0,288b. c) Nội lực trong cột

Nội lực để tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên:

+ Nmax và Mx, My tương ứng;

+ Mx,max và My, N tương ứng;

+ My,max và Mx, N tương ứng;

+ Mx và My đều lớn và N tương ứng; Độ lệch tâm tĩnh học e1x hoặc e1y lớn: e 1x = M x

N d) Xét uốn dọc theo phương trục X và trục Y

Hệ số uốn dọc η x = 1 và η y = 1 khi: λ x = L 0x i x ≤28; λ y = L 0y i y ≤28 Khi λ x > 28 và λ y > 28 thì hệ số uốn dọc η x và η y được xác định như sau:

Bảng 6.21 Xác định hệ số uốn dọc η x và η y η x = 1 1− N

1,5 e 0y + C y Độ lệch tâm ban đầu e0:

+ Kết cấu siêu tĩnh: e 0x =max \( e 1x ; e ax \); e 0y =max \( e 1y ; e ay \) + Kết cấu tĩnh định: e 0x = e 1x + e ax ; e 0y = e 1y + e ay Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e ax =max ( 300 L ; C 30 x ;10mm ) ; e ay =max ( L 300 ; C 30 y ;10mm )

+ L là chiều dài của cấu kiện (m);

+ Cx là kích thước của tiết diện theo phương trục X (m);

+ Cy là kích thước của tiết diện theo phương trục Y (m).

Momen tăng thêm với hệ số uốn dọc η x theo phương trục X và η y theo phương trục Y:

M x ∗ =N η x e 0x ; M ∗ y =N η y e 0y e) Xét phương tính toán (quy về lệch tâm phẳng)

Dựa vào tương quan giữa giá trị M x

Để xác định tính toán cột theo phương X hoặc phương Y, ta dựa vào kích thước các cạnh Cx và Cy Điều kiện và các tham số liên quan được xác định cụ thể thông qua bảng sau, giúp chuẩn hóa cách nhập dữ liệu và đảm bảo độ chính xác của kết quả Việc tham chiếu bảng này cho phép người dùng chọn đúng phương tính toán cột và áp dụng các tham số phù hợp với từng trường hợp, từ đó tối ưu hóa thiết kế và kết cấu.

Bảng 6.22 Điều kiện xác định các tham số

Tính theo Phương X Phương Y Điều kiện M x

Giá trị các tham số h = Cx b = Cy

M2 = M x ∗ f) Tính toán cốt thép chịu lực chính

Trong phân tích kết cấu, giả thiết cho hợp lực từ tâm các cốt thép đến mép bê tông gần nhất được ký hiệu là a Đồng thời, hợp lực từ tâm cốt thép chịu nén đến mép bê tông gần nhất được ký hiệu là a’; theo giả thiết này, hai đại lượng này được xem là bằng nhau: a = a’.

Chiều cao sơ bộ của vùng nén x1 được xác định như sau: x 1 = N

R b b Gọi m0 là hệ số chuyển đổi:

Momen tương đương (quy về lệch tâm phẳng) được xác định như sau:

M= M 1 + m 0 M 2 h b Độ lệch tâm ban đầu e0: e 0 = M N Khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm tiết diện cốt thép chịu kéo: e= e 0 +0,5.h−a Diện tích cốt thép đặt theo chu vi:

+ K = 2,5 là hệ số tính đổi;

+ Rb (kN/m 2 ) là cường độ chịu nén tính toán của bê tông có kể đến hệ số điều kiện làm việc γ bi;

+ x là chiều vùng nén của tiết diện cột, được xác định như sau: x= h 0 ( ξ R + 1− ξ 1+50 ε R 0 2 )

Với: ε 0 = e 0 h 0 Kiểm tra khả năng chịu lực của cột sau khi chọn và bố trí thép: h0,th ≥ h0. g) Tính cốt thép đai (cốt thép ngang) chịu lực cắt

Theo TCVN 5574:2018 – Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, cho phép tính toán các tiết diện nghiêng theo các điều kiện nhất định mà không cần xem xét đến các chi tiết nghiêng khi xác định lực cắt do tác động của ngoại lực.

+ Q1 là lực cắt trong tiết diện thẳng góc do ngoại lực (kN);

Qb,1 là lực cắt mà bê tông chịu trên tiết diện nghiêng, trong đó đã được kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất phức tạp trên dài bê tông nghiêng φ_n; giá trị này được xác định theo một công thức cụ thể nhằm mô tả đúng mức tác động của các yếu tố ứng suất và hình học lên khả năng chịu cắt của bê tông ở tiết diện nghiêng Việc xác định Qb,1 có ý nghĩa thiết kế quan trọng, giúp dự báo sự hình thành nứt, tối ưu hoá quy trình thi công và tăng cường an toàn của cấu kiện bê tông nhờ mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất trên φ_n.

Rb (kN/m^2) là cường độ chịu nén tính toán của bê tông đã được điều chỉnh bằng hệ số điều kiện làm việc γbi để phản ánh các yếu tố tác động thực tế lên cấu kiện σm (kN/m^2) là ứng suất nén trung bình trong bê tông do lực dọc N tác động, có dấu (+) theo quy ước và được xác định bằng công thức σm = N/(b·h) Qs,w1 là lực cắt chịu bởi cốt thép ngang trong tiết diện nghiêng, được xác định theo công thức:

Q s,w1 = q sw h 0 q sw = n A sw R sw s w Với: q sw (kN) là lực trong cốt thép ngang (đai) trên một đơn vị chiều dài cấu kiện; n là số nhánh cốt thép đai;

Asw (m 2 ) là diện tích của cốt thép đai:

Rsw (kN/m 2 ) là cường độ chịu kéo của cốt thép đai; sw (m) là khoảng cách giữa các cốt thép đai. h) Yêu cầu cốt thép trong cột

Cốt thép dọc chịu lực chính: Đường kính cốt thép từ ∅12 đến ∅40;

Với tiết diện có cạnh b ≥ 200 (mm), thì nên chọn d ≥ 16 (mm);

Cần lưu ý khoảng cách t0 giữa các cốt thép dọc chịu lực chính trong cột.

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh cốt thép được xác định nhằm đảm bảo sự làm việc đồng thời giữa cốt thép và bê tông, tăng cường liên kết và khả năng chịu lực của kết cấu Việc này cũng đồng thời xem xét tính thuận tiện khi đổ và đầm hỗn hợp bê tông để vữa và bê tông được phân bố đều quanh các thanh thép, giảm nguy cơ hình thành điểm yếu và nứt Do đó, khoảng cách thông thủy tối thiểu là yếu tố quan trọng trong thiết kế cốt thép và thi công bê tông, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và chất lượng của công trình.

Hình 6.31 Lớp bảo vệ và khoảng hở cốt thép

Cốt thép ngang (cốt thép đai): Đường kính cốt thép đai dsw: d sw ≥ { 0,25 d 8 \(mm\) max

Khoảng cách cốt thép đai sw:

Khi hàm lượng cốt thép μ≤0,03 : s w =min { ≤15 d { ≤500 min ( mm ) với bê tông0,03: s w =min { ≤15 d { ≤300 min ( mm ) với bê tông

Tiêu đề	Chung cư Nguyễn Kim
Tác giả	Trần Nhật Huy
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Ngọc Phúc
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng
Thể loại	Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2025-2026
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	194
Dung lượng	13,11 MB