đồ án tốt nghiệp - thiết kế xây dựng khu chung cư tân tạo 1

+ Cùng với dầm, sàn, tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lựccủa công trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng.+ Tiếp nhận tải trọng từ dầm, sàn để tru

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Tiến Sĩ Nguyễn Xuân Huy và thầy giáo Thạc sĩ Vũ Văn Hiệp bộ môn Kết Cấu Xây Dựng

Trường Đại học Giao Thông Vận Tải đã hướng dẫn và động viên em rất nhiều

trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này

Em xin được gởi lời cảm ơn đến toàn thể các Thầy, Cô trong Trường Đại học Giao Thông Vận Tải, những người đã dạy dỗ, giúp đỡ và chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập

Mình cũng gởi lời cảm ơn đến tập thể lớp XDDD1-k50,CS2 Đại học Giao Thông Vận Tải đã cùng mình vượt qua 4 năm đại học vất vả

Cuối cùng, con xin gởi lời biết ơn đến gia đình, nơi đã sinh thành, nuôi dưỡng và động viên con rất nhiều trong thời gian qua

MỤC LỤC THUYẾT MINH PHẦN I : KIẾN TRÚC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 9

I.NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH : 9

II.ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH : 9

III.GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC : 10

1.Mặt bằng và phân khu chức năng : 10

2.Mặt đứng công trình : 11

3.Hệ thống giao thông : 11

IV.GIẢI PHÁP KỸ THUẬT : 12

1.Hệ thống điện : 12

2.Hệ thống nước : 12

3.Thông gió : 12

4.Chiếu sáng : 12

PHẦN II: KẾTCẤU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 13

I.LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU : 13

1.Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng : 13

2.Hệ kết cấu chịu lực nằm ngang : 13

3.Kết luận : 13

II.LỰA CHỌN VẬT LIỆU : 13

a.Bê tông : 14

b.Cốt thép : 14

III.HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH : 15

1.Theo phương ngang : 15

2.Theo phương đứng : 15

IV.CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN : 15

1.Chọn sơ bộ chiều dày sàn : 15

2.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm : 16

3.Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột : 16

V.TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG : 18

1.Sơ đồ tính : 18

2.Các giả thuyết dùng tính toán nhà cao tầng : 18

3.Phương pháp tính toán xác định nội lực : 19

4.Nội dung tính toán : 19

CHƯƠNG II : TÍNH DAO ĐỘNG CÔNG TRÌNH 19

I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT : 22

II.KHAI BÁO TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH: 19

1.Khai báo tải trọng tĩnh tải : 19

2.Khai báo tải trọng hoạt tải : 20

3.Khai báo tải trọng khác : 21

III.KHẢO SÁT CÁC DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG : 21

1.Mô hình các mode dao động : 21

2.Nhận xét các mode dao động : 21

IV.TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ : 25

1.Thành phần tĩnh của tải trọng gió : 22

2.Thành phần động của tải trọng gió : 23

a.Trình tự tính toán thành phần động của tải trọng gió : 23

b.Xác định thành phần động của tải trọng gió : 24

V.TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT : 25

a.Xác định số dạng dao động : 25

b.Lực cắt đáy : 25

c Kết quả lực động đất : 25

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG TRỤC 3 27

I.TÍNH TOÁN DẦM KHUNG TRỤC 3 : 27

1.Cơ sở lý thuyết : 27

2.Quá trình tính toán dầm khung trục 3: 28

3.Kiểm tra tính toán thép dầm khung trục 3: 28

4.Kết quả tính toán thép dầm khung trục 3 : 31

5.Tính toán cốt đai cho dầm khung trục 3 : 31

II.TÍNH TOÁN CỘT KHUNG TRỤC 3 : 34

1.Cơ sở lý thuyết : 34

2.Quá trình tính toán cột khung trục 3: 34

3.Kiểm tra bố trí thép cột khung trục 3 : 36

4 Ứng dụng tính toán cốt dọc chịu lực:……… 36

5.Kết quả tính toán thép cột khung trục 3 : 40

6.Tính toán cốt đai cho cột khung trục 3 : 40

III.TÍNH TOÁN VÁCH KHUNG TRỤC 3 : 41

1.Cơ sở lý thuyết : 41

2.Quá trình tính toán vách khung trục 3: 41

3.Kiểm tra bố trí thép vách khung trục 3 : 42

4.Kết quả tính toán thép vách khung trục 3 : 42

5.Tính toán cốt đai cho vách khung trục 3 : 42

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 43

I.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN : 43

1.Kích thước sơ bộ : 43

2.Vật liệu : 43

3.Tải trọng : 43

a.Phương pháp tính toán : 43

b.Tĩnh tải : 44

c.Hoạt tải : 45

d.Tổng tải trọng tác dụng lên các ô sàn : 46

II.TÍNH TOÁN BẢN SÀN : 46

1.Sơ đồ tính bản sàn : 46

a.Quan điểm tính toán : 46

b.Sơ đồ tính : 47

2.Xác định nội lực : 49

3.Tính cốt thép cho sàn : 49

4.Kết quả tính toán thép sàn : 51

5.Kiểm tra độ võng sàn : 51

6.Kiểm tra vết nứt cho sàn : 53

III.PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SÀN PHẲNG KHÔNG DẦM PHỤ : 53

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 67

I.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN : 67

1.Bố trí kết cấu : 67

2.Vật liệu : 68

3.Tải trọng : 68

II.TÍNH TOÁN BẢN THANG : 69

1.Xác định nội lực : 69

2.Tính cốt thép : 71

III.TÍNH TOÁN DẦM THANG : 73

1.Tải trọng tính toán : 73

2.Tính toán cốt thép : 74

IV.TÍNH TOÁN CỘT CẦU THANG : 76

1.Nội lực tính toán : 76

2.Kết quả tính toán : 76

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH TRỤC 3 77

I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT : 77

II.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH : 78

III.PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI : 78

1.Chọn chiều sâu chôn móng và chiều dày đài : 78

2.Chọn loại cọc và chiều sâu đặt mũi cọc : 79

3.Tính toán sức chịu tải của cọc : 79

a.Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu : 79

b.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền : 80

c.Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT : 81

d.Thiết kế móng cọc trong vùng có động đất : 81

e.Sức chịu tải thiết kế của cọc : 81

4.Xác định số cọc và bố trí trong cọc : 82

a.Nguyên tắc bố trí cọc trong đài : 82

b.Xác định số lượng cọc : 82

5.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : 83

6.Kiểm tra độ lún của móng cọc khoan nhồi : 86

7.Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của móng cọc khoan nhồi : 89

8.Tính toán cốt thép cho đài móng cọc khoan nhồi : 90

a.Sơ đồ tính : 90

b.Ngoại lực tác dụng : 90

c.Xác định mômen trong đài : 91

d.Tính toán cốt thép trong đài : 91

e.Kết quả tính toán : 91

III.PHƯƠNG ÁN CỌC ÉP : 93

1.Chọn chiều sâu chôn móng và chiều dày đài : 93

2.Chọn loại cọc và chiều sâu đặt mũi cọc : 93

3.Tính toán sức chịu tải của cọc : 93

4.Xác định số cọc và bố trí trong cọc : 95

a.Nguyên tắc bố trí cọc trong đài : 95

b.Xác định số lượng cọc : 96

5.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : 97

6.Kiểm tra độ lún của móng cọc ép : 99

7.Tính toán cốt thép cho đài móng cọc ép : 101

PHẦN III : THI CÔNG

CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CÔNG TRÌNH 104

I.VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH : 105

II.ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH : 104

III.ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH : 104

1.Kiến trúc : 104

2.Kết cấu : 104

3.Nền móng : 104

IV.ĐIỀU KIỆN THI CÔNG : 105

1.Tình hình cung ứng vật tư : 105

2.Máy móc và thiết bị thi công : 105

3.Nguồn nhân công xây dựng : 105

4.Nguồn nước thi công : 105

V.KẾT LUẬN : 105

CHƯƠNG II : THI CÔNG ÉP CỪ THÉP 106

I.VÁCH CHỐNG ĐẤT : 106

1.Lựa chọn phương án : 106

2.Chọn tường cừ thép Larsen : 106

3.Chọn máy thi công cừ thép Larsen : 107

II.KỸ THUẬT THI CÔNG CỪ THÉP LARSEN : 108

1.Chuẩn bị mặt bằng : 108

2.Quy trình thi công cừ thép Larsen : 108

CHƯƠNG III: THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 110

I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 110

II.VẬT LIỆU THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI : 110

III.CHỌN MÁY THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI : 110

1.Máy khoan nhồi : 110

2.Máy cẩu : 111

IV.TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI………111

CHƯƠNG IV : ĐÀO VÀ THI CÔNG ĐẤT………115

I.ĐÀO ĐẤT : 115

1.Quy trình thi công : 115

2.Tính toán khối lượng đào : 115

3.Chọn máy đào đất : 117

4.Chọn ô tô vận chuyển đất : 118

CHƯƠNG V : THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG MÓNG, DẦM MÓNG 119

I CÔNG TÁC ĐẬP ĐẦU CỌC……….119

II.THI CÔNG BÊ TÔNG LÓT MÓNG : 120

III.CÔNG TÁC GIA CÔNG VÀ LẮP DỰNG CỐT THÉP MÓNG : 121

IV.CÔNG TÁC GIA CÔNG VÀ LẮP DỰNG VÁN KHUÔN:……… 122

V.THI CÔNG ĐÀI MÓNG……… …124

VI.CÔNG TÁC THÁO VÁN KHUÔN ĐÀI MÓNG:……… 127

CHƯƠNG VI :LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG PHẦN NGẦM 130

PHỤ LỤC : 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO : 155

PHẦN I : KIẾN TRÚC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

I NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH :

- Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhu cầu của người dân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giảitrí ở một mức cao hơn, tiện nghi hơn

- Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cần thiết

- Như vậy việc đầu tư xây dựng khu chung cư Tân Tạo 1 là phù hợp với chủ trương khuyến khích đầu tư của TPHCM, đáp ứng nhu cầu bức thiết về nhà ở của người dân và thúc đẩy phát triển kinh tế, hoàn chỉnh hệ thống hạ tầng đô thị

II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH :

- Địa chỉ : Quốc Lộ 1A, Phường Tân Tạo A, Quận Bình Tân, TP Hồ Chí Minh.Khu chung cư Tân tạo 1, nằm trong khu dân cư Bắc Lương Bèo, tọa lạc tạiPhường Tân Tạo A trên mặt tiền quốc lộ 1A Nằm kế KCN Tân Tạo và KCN Pou Yen.Giao thông thuận lợi, huyết mạch của Quận Bình Tân và Trung Tâm Đô Thị Mới Tây SàiGòn như Quốc lộ 1A, Đường Bà Hom, Đường số 7, Tỉnh lộ 10, Đường Kinh DươngVương (Hùng Vương nối dài) kết nối chung cư Tân Tạo 1 với Quận 6, Quận 12, QuậnTân Phú, Quận Bình Tân và Huyện Bình Chánh

- Nhiều tiện ích :

+ Chung cư Tân Tạo 1 sát chợ Bà Hom, gần trường tiểu học Bình Tân, Trườngtrung học Ngôi sao, Siêu thị Coopmart, Siêu thị BigC An Lạc, Bệnh viện QuốcÁnh, Bệnh viện Triều An

+ Đảm bảo 15% diện tích cây xanh và hành lang xanh cách ly quốc lộ 1A chobóng mát, không khí trong lành, môi trường và tiện ích khép kín

III GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC :

1 Mặt bằng và phân khu chức năng :

4

4 4 4

1

1 1

4

3500 4200

4 4

4

4 4

- Chung cư Tân tạo 1 gồm 13 tầng bao gồm : 1 tầng hầm, 11 tầng nổi và 1 tầng mái

- Công trình có diện tích 43.5x35.5m Chiều dài công trình 43.5m, chiều rộng công trình 35.5m

- Diện tích sàn xây dựng 2

- Được thiết kê gồm : 1 khối với 80 căn hộ

- Bao gồm 4 thang máy 3 thang bộ

- Tầng hầm để xe

- Tầng trệt bố trí thương mại – dịch vụ

- Lối đi lại, hành lang trong chung cư thoáng mát và thoải mái

- Cốt cao độ 0,00m được chọn tại cao độ mặt trên sàn tầng hầm, cốt cao độ mặt đất hoàn thiện 1,10m, cốt cao độ mặt trên đáy sàn tầng hầm 1,80m, cốt cao độ đỉnh công trình +42,8m

2 Mặt đứng công trình :

- Công trình có dạng hình khối thẳng đứng Chiều cao công trình là 43,9m

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

- Công trình sử dụng vật liệu chính là đá Granite, sơn nước, lam nhôm, khung inox trang trí và kính an toàn cách âm cách nhiệt tạo màu sắc hài hòa, tao nhã

3 Hệ thống giao thông :

- Hệ thông giao thông phương ngang trong công trình là hệ thống hành lang

- Hệ thống giao thông phương đứng là thang bộ và thang máy Thang bộ gồm 2 thang bộ hai bên công trình và 1 thang bộ ở giữa công trình Thang máy gồm 4 thang máy được đặt vị trí chính giữa công trình

- Hệ thống thang máy được thiết kế thoải mái, thuận lợi và phù hợp với nhu cầu sử dụng trong công trình.

IV GIẢI PHÁP KỸ THUẬT :

1 Hệ thống điện :

- Hệ thống nhận điện từ hệ thống điện chung của khu đô thị vào công trình thông qua phòng máy điện Từ đây điện được dẫn đi khắp công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện

dự phòng đặt ở tầng hầm để phát cho công trình

2 Hệ thống nước :

- Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực và dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm,bể nước mái, bằng hệ thống bơm tự động nước được bơm đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính ở gần phòng phục vụ

- Nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

+ Cùng với dầm, sàn, tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lựccủa công trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng.

+ Tiếp nhận tải trọng từ dầm, sàn để truyền xuống móng, xuống nền đất

+ Tiếp nhận tải trọng ngang tác dụng lên công trình (phân phối giữa các cột, vách vàtruyền xuống móng)

+ Giữ vai trò trong ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốcđỉnh và chuyển vị đỉnh

- Công trình chung cư Tân Tạo 1 được sử dụng hệ chịu lực chính là hệ kết cấu chịulực khung vách hỗn hợp đồng thời kết hợp với lõi cứng Lõi cứng được bố trí ởgiữa công trình, cột được bố trí ở giữa và xung quanh công trình

2 Hệ kết cấu chịu lực nằm ngang :

Trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang (sàn, sàn dầm) có vai trò :

+ Tiếp nhận tải trọng thẳng đứng trực tiếp tác dụng lên sàn (tải trọng bản thân sàn, người đi lại, làm việc trên sàn, thiết bị đặt trên sàn…) và truyền vào các hệ chịu lực thẳng đứng để truyền xuống móng, xuống đất nền

+ Đóng vai trò như một mảng cứng liên kết các cấu kiện chịu lực theo phương đứng

để chúng làm việc đồng thời với nhau

3 Kết luân: Lựa chọn phương án:

- Phương án chịu lực theo phương đứng là hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợp đồng thời kết hợp với lõi cứng

- Phương án chịu lực theo phương ngang là phương án hệ sàn sườn có dầm

II LỰA CHỌN VẬT LIỆU :

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

- Vật liệu có tính biến dạng cao : Khả năng biến dạng dẻo 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 dụng của tải trọng lặplại (động đất, gió bão).

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

- Vật liệu có giá thành hợp lý

- Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính

- Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong kết cấu nhà cao tầng

1 Bê tông :

- Công trình được sử dụng bê tông Bê tông B30 với các chỉ tiêu như sau :

+ Khối lượng riêng :  2,5( /T m3)

+ Cấp độ bền của bê tông khi chịu nén : R b 170(kg cm/ 2)

+ Cấp độ bền của bê tông khi chịu kéo: R bt 12(kg cm/ 2)

+ Hệ số làm việc của bê tông :  b 1

+ Mô đun đàn hồi : E b 325000(kg cm/ 2)

III HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH :

1 Theo phương ngang :

- Mặt bằng công trình chung cư Tân Tạo 1 có hình dạng đơn giản, có tích chất đối xứng cao

- Công trình được bố trí các vách cứng xung quanh lõi cứng nên khả năng chịu tải trọng ngang và tính chống xoắn của công trình tốt

- Đối với nhà cao tầng có mặt bằng chử nhật thì tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng phải thỏa mãn điều kiện :

L B

- Đối với nhà có mặt bằng gồm phần chính và các cánh nhỏ thì tỉ số giữa chiều dài

và bề rộng cánh phải thỏa mãn điều kiện :

    là thỏa mãn

2 Theo phương đứng:

- Hình dáng công trình theo phương đứng đồng đều nhau, mặt bằng các tầng bố trí không thay đổi nhiều

- Không thay đổi trọng tâm cũng như tâm cứng của nhà trên các tầng

- Không mở rộng các tầng trên và tránh được phần nhô ra cục bộ

- Tỉ số giữa độ cao và bề rộng của ngôi nhà hay còn gọi là độ cao tương đối chỉ nên nằm trong giới hạn cho phép Giá trị giới hạn tỉ số chiều cao và bề rộng của công trình đối với kết cấu khung – vách thuộc cấp kháng chấn  7 là 42,8 1, 2 5

35,5

H

B   

là thỏa mãn

IV CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN :

1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn :

- Đặt h blà chiều dày bản Chọn h btheo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công Ngoài ra cũng cần h b hmintheo điều kiện sử dụng

- Để thuận tiện cho thi công thì h bnên chọn là bội số của 10 mm.

- Quan niệm tính : Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang Sàn không bị rung động, không bị dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểmtrên sàn là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang

- Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng Có thể chọn chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức :

1

b t

h l m



- Với bản chịu uốn 1 phương có liên kết 2 cạnh song song lấy m 30 35 

- Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương m 40 50  và l t là nhịp theo phương cạnh ngắn

2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm :

- Dựa vào cuốn “ Sổ tay thực hành kết cấu công trình ” Trang 151 ta có :

KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM

3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột :

- Theo công thức (1 – 3) trang 20 sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” củaGS.TS Nguyễn Đình Cống, tiết diện cột A0được xác định theo công thức :

0

t b

k N A R



- Trong đó :

+ R b - Cường độ tính toán về nén của bê tông

+ N - Lực nén, được tính toán bằng công thức như sau : N m qF s s

+ F s- Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

+ m s - Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

+ q - Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn

+ Với nhà có bề dày sàn là bé (10 14cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích thước của dầm và cột thuộc loại bé 2

2 0

1, 2.13.0,1.720.250

1651.7( )170

1, 2.13.0,14.720.250

2312.5( )170

2 0

2 0

1, 2.13.0,1.625.800

4588, 23( )170

1, 2.13.0,14.625.800

6423.53, 29( )170

BẢNG CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT Tầng

(mm )

2 Các giả thuyết dùng tính toán nhà cao tầng :

- Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (mặt phẳng ngang) và liên kết ngàmvới các phần tử cột, vách cứng ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặtphẳng sàn) lên các phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong)

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

- Các cột và vách cứng đều được ngàm ở chân cột và chân vách cứng ngay mặt đàimóng

- Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào công trìnhdưới dạng lực phân bố trên các sàn (vị trí tâm cứng của từng tầng) vì có sàn nêncác lực này truyền sang sàn và từ đó truyền sang vách

- Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

3 Phương pháp tính toán xác định nội lực :

- Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện qua ba mô hình sau :

- Mô hình liên tục thuần túy :

- Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn)

- Mô hình rời rạc – liên tục (Phương pháp siêu khối)

4 Nội dung tính toán :

- Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định và động lực

- Các bộ phận kết cấu được tính toán theo trạng thái thứ nhất (TTGH1)

- Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới tính toán theo trạng thái giới hạn hai (TTGH2

CHƯƠNG II : TÍNH DAO ĐỘNG CÔNG TRÌNH

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT :

Thường có hai cách xác định chu kỳ và dạng dao động riêng : nhờ vào máy tính điện tử hoặc dùng công thức thực nghiệm gần đúng Trong đồ án, sinh viên nhờ vào phần mềm ETABS 9.7 để xác định các đặc trưng động học của công trình

II KHAI BÁO TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH:

- Tải trọng tác dụng lên công trình gồm những tải trọng cơ bản sau :

+ Tĩnh tải

+ Hoạt tải

+ Tải trọng gió

+ Tải trọng động đất

+ Tải trọng khác (mưa, tuyết, nước, nhiệt độ …)

- Trong bài ta chỉ xét đến tải trọng của tĩnh tải, hoạt tải, gió và động đất Trọng lượng bản thân cấu kiện không cần phải tính vì ta đã khai báo để phần mềm Etabs

2 Khai báo tải trọng hoạt tải :

3 Khai báo tải trọng khác :

- Công trình có khai báo tầng hầm trong Etabs nên ta kể thêm áp lực đất bên ngoài tác dụng vào mặt bên tầng hầm

- Theo số liệu địa chất công trình trọng lượng riêng của đất  2000(kg m/ 3) áp lực đất tác dụng lên tầng hầm phân bố theo áp lực ngang theo dạng tam giác Trong Etabs chỉ cho gắn áp lực hình chữ nhật nên ta quy đều tải trọng tam giác của đất ratải trọng đều để gắn

- Áp lực của đất phân bố dạng tam giác lớn nhất

- Ta bỏ qua phần tải trọng do mưa, tuyết, nhiệt độ … gây ra

III KHẢO SÁT CÁC DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG :

1 Mô hình các mode dao động :

Hình 2.1: Hình dạng công trình

2 Nhận xét các mode dao động :

- Sau khi xuất kết quả dao động từ Etabs ta tiến hành kiểm tra Mode dao động của công trình Mode 1 la Mode rất quan trọng đối với công trình, đó là dạng đầu tiên đối với công trình

- Qua Etabs ta xuất ra được 12 Mode dao động của công trình :

Ta được chu kì đầu tiên của công trình T 1 1,203169(s) và dao động theo phương Y

- So sánh chu kì đầu tiên T 1 1,203169(s) với công thức thực nghiệm :

+ Đối với kết cấu khung – vách :

Theo phương X 2 6 9 12

IV TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ :

- Nội dung phần tính toán tải trọng gió bao gồm :

- Tính toán thành phần động và tĩnh của tải trọng gió tác động lên mỗi khối cao tầng

- Phần tĩnh luôn kể đến với mọi công trình nhà cao tầng

- Phần động được kể đến với nhà cao tầng cao trên 40 m

1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió :

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió Wj ở độ cao z so với mốc chuẩn xác định theo công thức :

+ k : Hệ số tính đến sự thay đổi gió theo độ cao

+ c : Hệ số khí động phía đón gió và hút gió c don0,8 và c  hut 0,6

Kích thước của công trình :

+ Chiều dài mặt đón gió D43.5( )m

+ Chiều rộng mặt đón gió L35.5( )m

+ Chiều cao công trình H 45,8( )m tính từ mặt ngàm của công trình

Tọa độ tâm hình học của công trình :

2 Thành phần động của tải trọng gió :

- Tải trọng gió gồm hai thành phần : Thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị vàphương tính toán của thành phần tĩnh tải trọng gió được xác định theo các điềukhoản ghi trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động

- Thành phần động của tải trọng gió được tính toán Thành phần động của tải trọnggió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phầntĩnh của tải trọng gió

- Thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình là lực do xung của vậntốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác địnhtrên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnhhưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

- Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió gồm : Xác địnhthành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình do thành phần độngcủa tải trọng gió gây ra ứng với từng dạng dao động

2.1 Trình tự tính toán thành phần động của tải trọng gió :

- Sơ đồ tính toán được chọn là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng

- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có thể coi như không đổi

- Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm củacác kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình (sàn nhà, mặt bằng bố trí giằng ngang, sàn thao tác), hoặc trọng tâm của các kết cấu, các thiết bị cố định…

- Độ cứng của thanh công xôn lấy bằng độ cứng tương đương của công trình

2.2 Xác định thành phần động của tải trọng gió :

- Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L ứng với vùng II và độ giảm loga của

- Vậy số Mode dao động cần xét là :

0

W940

Trong đó kích thước của công trình :

+ Chiều dài mặt đón gió D43.5( )m

+ Chiều rộng mặt đón gió L35.5( )m

+ Chiều cao công trình H 45,8( )m tính từ mặt ngàm của công trình

+ Hệ số động lực  được xác định thông qua nội suy từ giá trị :

- y ji: Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i được xác định theo công thức :

a Xác định số dạng dao động cần xét đến theo phương X,Y

Xác định khối lượng hữu hiệu:

2 13

S miijj=1

ij j=1

mj : trọng lượng tập trung tại phần thứ j của công trình

b Lực cắt đáy được tính theo công thức:

𝐹bi=Sd(Ti).M

Trong đó: Fbi: Lực cắt đáy tại chân công trình theo phương X,Y tương ứng với dạng daođộng thứ i

Mi : Khối lượng hữu hiệu của dạng dao động thứ I theo phương X,Y

Sd(Ti) : Phổ thiết kế không thứ nguyên của dạng dao động thứ i

c Kết quả lực động đất bằng phương pháp phân tích phổ phản ứng của daođộng: (Tra phụ lục)

d Tổng hợp kết quả tính toán lực động đất

Theo phương Y

Số tầng hi(m) zi(m) Wj(T) FjY(T)Tầng Mái 3 45.8 632.1244 42.12997Tầng 11 3.6 42.8 1639.403 93.42295Tầng 10 3.6 39.2 1684.976 76.5374Tầng 9 3.6 35.6 1684.976 66.07525

Tầng 7 3.6 28.4 1684.976 63.79003Tầng 6 3.6 24.8 1684.976 62.27858Tầng 5 3.6 21.2 1684.976 60.76419Tầng 4 3.6 17.6 1684.976 57.12781

Tầng 2 3.6 10.4 1684.976 42.11042Tầng trệt 3.8 6.8 1933.968 29.2916

21409.73 713.6364

Theo phương X

Số tầng hi(m) zi(m) Wj(T) FjX(T)Tầng Mái 3 45.8 632.1244 49.07778Tầng 11 3.6 42.8 1639.403 108.8171Tầng 10 3.6 39.2 1684.976 93.09972Tầng 9 3.6 35.6 1684.976 81.83906

Tầng 7 3.6 28.4 1684.976 71.74037Tầng 6 3.6 24.8 1684.976 67.20792Tầng 5 3.6 21.2 1684.976 64.46822Tầng 4 3.6 17.6 1684.976 63.26065

Tầng 2 3.6 10.4 1684.976 47.10074Tầng trệt 3.8 6.8 1933.968 31.25379

- Dầm tính toán thuộc cấu kiện chịu uốn, là cấu kiện cơ bản thường gặp trong thực

tế, nội lực xuất hiện trong cấu kiện chịu uốn gồm mômen M và lực cắt Q

- Thí nghiệm một dầm đơn giản chịu tải trọng tăng dần :

+ Khi tải trọng còn nhỏ : Dầm chưa nứt

+ Khi tải trọng đủ lớn : Xuất hiện những khe nứt thẳng góc với trục dầm tại chỗ có M lớn và những khe nứt nghiêng với trục dầm tại chổ có Q lớn

- Như vậy dầm chịu uốn có thể bị phá hoại tại tiết diện có khe nứt thẳng góc hoặc tại tiết diện có khe nứt nghiêng Đó chính là các tiết diện cần phải tính toán

2 Quá trình tính toán dầm khung trục 3:

Tính toán độ bền theo cấu kiện chịu uốn trên tiết diện thẳng góc :

- Sử dụng mômen M để tính toán thép dọc chịu lực trong tiết diện dầm Cốt thép đặttrong dầm có hai trường hợp :

+ Cốt đơn : Trong cấu kiện chỉ có cốt thép chịu kéo A s (theo tính toán) còn cốt thép chịu nén '

s

A đặt theo cấu tạo

+ Cốt kép : Khi có cả cốt thép chịu kéo A s và cốt thép chịu nén '

s

A (theo tính toán)

Trong đó :

- M=M3 : Mômen tính toán được lấy từ M3 xuất ra từ Etabs

- x : Chiều cao miền bê tông chịu nén

- a : Khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo A s

- h0  h a: Chiều cao có ích của tiết diện

- R s: Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép

- R sc: Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

- R b: Cường độ chịu nén tính toán của bê tông

- b: Hệ số điều kiện làm việc của bê tông

- A b b x : Diện tích vùng bê tông chịu nén

R b b s

sc

M R bh A

Kiểm tra khả năng chịu lực của dầm 30x70 cốt thép được bố trí như sau:

2þ18 2

2þ16 18

Kiểm tra điều kiện cường độ:

Tiết diện gối đủ khả năng chịu lực

3.2 Tính toán với tiết diện chịu momen dương ở giữa nhịp.

Tinh theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với hf=13cm, bề rộng cánh dùng trong tính toán bf= b+2Sc

Trong đó Sc được lấy theo trị số nhỏ nhất trong hai giá trị sau:

+ 1/6 nhịp dầm: Sc1=1,167 m

+ 1/2 khoảng cách giữa các dầm dọc Sc2=3.5 m

 Sc=1.167 m, bf=b+2Sc= 30 + 2 x 116.70= 263 cmGiả thiết a = 6 cm Tính h0 = h – a = 64 cm

Trục trung hòa đi qua cánh, tính toán theo trường hợp tiết diện chữ nhật bfxh với b =bf =263 cm

Tiết diện giữa dầm đủ khả năng chịu lực

4 Kết quả tính toán thép dầm khung trục 3:

5 Tính toán cốt đai cho dầm khung trục 3 :

- Lực cắt lớn nhất tại gối : Q=V2 (Lực cắt được lấy ra từ kết quả V2 của Etabs)

- Đối với dầm tiết diện chữ nhật ta có :  f 0;  n 0

- Bê tông nặng ta có : b2 2 ;  b3 0,6 ; b4 1,5

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông : Q Q 0 b3(1f  n) b R bh bt 0

- Chọn thép đai 8và hai nhánh n 2

- Thép đai được bố trí thỏa mãn bước đai smin( ,s s tt max, ,s s ct dd)

- Bước cốt đai tính toán theo cấu tạo :

- Bước cốt đai tính toán lớn nhất :

R bh s

- Bước cốt đai được chọn : smin( ,s s tt max, ,s s ct dd)

 Kiểm tra điều kiện sau khi chọn cốt đai :

- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính ở bụng:

+ Điều kiện: Qmax =15853 daN < 0,3. w1 .b1R b h b o

Trong đó:

1 1,0053 0, 0022

sw w

→ Vậy thỏa mãn điều kiện trên

- Kiểm tra điều kiện tính cốt đai:

Q Q    R b h

Đối với dầm tiết diện chữ nhật ta có: f  0

Vì không có lực kéo hoặc nén:  n 0

+ Tính Q bmin b3.(1f n).R b h bt o 0,6.120.300.550 118 ,8daN

+ So sánh Qmax > Q bmin => phải tính cốt đai

- Kiểm tra cường độ tiết diện theo lực cắt

b

Q Q q

Q q

b s

    Ta thấy rằng s < stt => không cần chọn lại

- Kiểm tra điều kiện không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng giữa 2 thanh cốt đai Điều kiện:

Các cấu kiện còn lại tính tương tự

II TÍNH TOÁN CỘT KHUNG TRỤC 3 :

1 Cơ sở lý thuyết :

- Nội lực của cột khung trục 3 được lấy ra từ kết quả của phần mềm Etabs xuất ra Dựa vào kết quả xuất ra ta lực chọn những cặp nội lực có giá trị lớn nhất để tính toán cho cột

- Nội lực Etabs xuất ra tính toán cho cột có N=P, Mx=M2, My=M3 Vì vậy cộtđược tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên và cột được bố trí thép theo chu vi

- Tính theo sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS.TS Nguyễn ĐìnhCống thì cột được tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên và cột được bố trí théptheo chu vi thì nội lực được lấy N=P, Mx=M3, My=M2.

2 Quá trình tính toán cột khung trục 3:

- Sau khi lựa chọn những cặp nội lực lớn nhất của từng cột, ta tiến hành quá trìnhtính toán

- Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx, My, độlệch tâm ngẫu nhiên e e ax, ay Sau khi xét uốn dọc theo hai phương tính được hệ số

- Giả thiết chiều dày lớp đệm a a ', tính h0  h a z; a  h 2a Tiến hành tính toántheo trường hợp đặt cốt thép đối xứng

- Chiều cao vùng nén 1

b

N x

 và độ lệch tâm ngẫu nhiên ax( , )

- Nén đúng tâm rất bé khi 0

0

0,3

e h

   tính toán gần như nén đúng tâm

b

N

R bh A

   đồng thời x1R h0thì tính toán theo trường hợp lệch tâm bé

- Xác định lại chiều cao vùng nén 2 0

0

1

1 50

R R

 

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi ( 0 )

2

b st

sc a

x

Ne R bx h A

   đồng thời x1R h0thì tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn

- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi

1 0

4 Ứng dụng tính toán cốt dọc chịu lực.

Tiết diện: Cx= 600 mm, Cy= 600 mm, chiều dài cột 3.6m

- Chiều dài tính toán của cột: lox = loy = 0.7 x 3 = 2.1 m

- a = a' = 5cm

x y

l r

ax

H

mm e

Tính toán với cặp nội lực thứ 1 (M y max):

- Mx =8360 daN.m, My = 8080 daN.m, N = 596670 daN

C   C   tính toán theo phương x

- Bê tông B30, thép AIII ta có αR = 0.395, ξR = 0.595

- Tính toán theo trường hợp đặt thép đối xứng:

=> xảy ra trường hợp x > R.h0 nén lệc tâm bé

+ Tính lại x theo phương pháp đúng dần

x =

*

* 0

1 0,5

28,752

4160.55

Tính toán cốt thép cho cặp nội lực 2:

Mx =8250 daN.m, My = 7900 daN.m, N = 608680 daN

=> xảy ra trường hợp x > ζR.h0 nén lệc tâm bé

+ Tính lại x theo phương pháp dung dần

1 0,5

21,192

4160.55

Mx =8260 daN.m, My = 7730 daN.m, N = 634900 daN.

=> xảy ra trường hợp x > ζR.h0 nén lệc tâm bé

+ Tính lại x theo phương pháp dung dần

1 0,541

5 25, 22

+ Ta bố chí cốt thép cho cột trục 3-B theo cấu tao thỏa mản điều kiệ hàm lượng cốt

thép sao cho Ast  min A với A =0,86m2 min =0,05%

 chọn Ast  3300 mm2 vậy chọn 1618 có Ast = 4071 mm2

0 Thiết kế thép cho các cột còn lại của các tầng:

Kiểm tra điều kiện cường độ.

Sử dụng bê tông cấp độ bền B30 có : Rb = 17MPa ; Rbt = 1,05MPa

+ Tính tương tự như trên ta đươc cốt thép cho tất cả các tầng như trong bảng

5 Kết quả tính toán thép cột khung trục 3: (Tra phụ lục)

6 Tính toán cốt đai cho cột khung trục 3 :

- Lực cắt lớn nhất tại gối : Q=V2 (Lực cắt được lấy ra từ kết quả V2 của Etabs)

- Do lực cắt ở cột nhỏ, nên đối với cột ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo màkhông cần tính toán.

- Cấp độ bền khi chịu kéo của bê tông : R bt 12(kg cm/ 2)

- Thép đai dùng AI Cường độ cốt đai AI : 2

- Trong đó : h là kích thước cạnh của tiết diện ngang nhỏ nhất tính bằng mm

- Bước cốt đai được chọn : smin( ,s s ct dd) 100 mm

- Cốt đai được bố trí trên hai đầu cột 1

4L là 8có bước đai được chọn s 100mm

- Cốt đai được bố trí trên giữa cột 1 / 2L là 8có bước đai được chọn theo cấu tạo

3min 4

500

ct

h

s  và được chọn s 200mm

- Đồng thời trong đoạn tới hạn của cột thì ta cũng cần bố trí cốt đai dày tại vị trí

này s 100, chiều dài vùng tới hạn ax 1,5 ; ;0,6

l là chiều dài thông thủy của cột tính bằng mm

III TÍNH TOÁN VÁCH KHUNG TRỤC 3 :

1 Cơ sở lý thuyết :

- Nội lực của cột khung trục C được lấy ra từ kết quả của phần mềm Etabs xuấtra.Dựa vào kết quả xuất ra ta lực chọn những cặp nội lực có giá trị lớn nhất để tínhtoán cho vách Những cặp nội lực được chọn để tính toán thỏa mãn :