Thuyết minh thiết kế kiến trúc trung tâm thương mại 15 tầng 2 hầm

- PLAXIS 3D Foundation, FB_Pier v3, Midas Set: Dùng để thiết kế phần móng cọcvà tường vây cọc Ba-rét - ROBOT Millennium v19.0, TEKLA structure 13.0: Dùng để thiết kế phần kết cấuthép… Và

PHẦN III: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:

*THUYẾT MINH THIẾT KẾ KIẾN TRÚC

I Tổ chức mặt bằng các tầng: Với quy mô như sau:

- Chiều cao tầng : 15 tầng nổi và 2 tầng hầm

- Tổng diện tích sàn tầng hầm : 11.076m2

- Tổng diện tích khối đế : 12.333m2

- Tổng diện tích sàn tầng tháp : 26.500m2

- Tổng diện tích các sàn : 49.909m2

- Khẩu độ kết cấu : Hệ thống lưới cột 8m x 8m

- Các tầng hầm: đỗ xe ô tô, xe 2 bánh và các phòng quản lý kỹ thuật, kho hàng

* Tầng 1:

Bố trí tổng thể hợp lý nhằm đảm bảo lốivào riêng biệt cho khu thương mại, vănphòng và trung tâm đào tạo sau đại học

1 Khu thương mại

- Bố trí các cửa hàng khu trung tâm vàkhông gian mở công cộng

- Bố trí sắp xếp hợp lý giao thông trongkhu thương mại đảm bảo sự thay đổi lênxuống của lượng khách

- Điều tiết số lượng khách và bố tríkhông gian mở công cộng

- Bố trí nhiều lối ra vào từ nhiều hướng

2 Khu văn phòng

- Bố trí sảnh đón trang trọng tiếp cận từ đường chính 30/4

- Bố trí văn phòng nhỏ

3 Khu đào tạo sau đại học

- Bố trí sảnh đón rộng rãi, thân thiện tiếp cận từ đường chính Nguyễn Hữu Thọ

* Tầng 2 - 3:

1 Khu thương mại

- Bố trí giao thông, các khu chức năng

1 Khu đào tạo sau đại học

- Bố trí hội trường 380 chỗ tiếp cận sânvườn bên ngoài

- Bố trí các phòng chuyên gia, tiếpkhách, phòng họp nhỏ

- Bố trí không gian mở dành cho

văn phòng cho thuê

Hành lang, cầu thang 1.511

Phòng hành chính, phòng kế toán, phòng

Phòng họp, phòng hiệu trưởng, phònghiệu phó, phòng nghiên cứu, trưởngphòng nghiên cứu, phó phòng nghiên

273

cứu, phòng nhân viên

Lớp học, phòng chung của sinh viên 822

Phòng chung của sinh viên, lớp học, 549

Phòng chung của sinh viên, lớp học 822

II Tổ chức giao thông trong công trình

* Khối thương mại:

- 3 cầu thang bộ thoát hiểm

- Thang máy cho khách hàng là loại băng chuyền: Được sử dụng cho cả 3 tầng nhà

- Thang nâng hàng gồm 2 thang

* Khối văn phòng:

- 2 thang thoát hiểm

- 3 thang máy chạy suốt các tầng

* Khối đào tạo sau đại học:

- 2 cầu thang bộ thoát hiểm

- 4 thang máy chạy suốt các tầng

III Tổ chức mặt đứng công trình:

- Toà nhà được bố trí một cách tự nhiên không gò bó theo hiện trạng của khu đất.Khối đế bố trí ba tầng thương mại hình dáng mạnh mẽ, hiện đại Với mảng kính lớn conglượn nhẹ nhàng vào đối nghịch với góc đường tạo ấn tượng mạnh mẽ, sang trọng cho

khu thương mại đồng thời liên kết hai khối cao tầng với nhau Lối vào chính được bố trítại đây trang một cách trang trọng với kính lớn và mái đón lớn vươn ra hướng vế phíangã tư nhằm thu hút khách vào

- Ở đây còn bố trí các tiện ích công cộng cho người dân mà không gây ảnh hưởngđến hoạt động chung của toà nhà

- Hai khối cao tầng tổ chức song song lùi về hai bên vút cao lên mạnh mẽ với hìnhkhối vuông vắn với nhau tạo ra cảm giác về sự ổn định (sự luân hồi) thích hợp chokhông gian học tập và văn phòng làm việc vừa đáp ứng được diện tích sử dụng hiệu quảnhất

- Hình thức kiến trúc hiện đại với các vật liệu chủ yếu là kính và hợp kim nhôm

Do chiều cao tầng bị hạn chế, mặt đứng hai khối 15 tầng sử dụng thủ pháp phân vị theo chiều đứng làm cho tòa nhà vươn lên cao tạo nên một hình ảnh giàu cảm xúc và tính thờiđại cao bằng việc sử dụng những loại vật liệu và màu sắc hiện đại

IV Các vật liệu hoàn thiện chính sử dụng cho công trình:

- Tường bọc tấm nhôm (Aluminum Curtain Wall)

- Sử dụng kính có phủ lớp laminated, giảm tia tử ngoại mặt trời

- Văn phòng: Các tấm trần hút âm (trần sợi thuỷ tinh …)

- Khu vực công cộng: tấm thạch cao kết hợp sơn nước

- Các phần còn lại: Sơn nước

*THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU

I Cơ sở tính toán:

- TCVN 2737-1995 : Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động

- TCXD 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theoTCVN 2737-1995

- TCVN 198-1997 : Nhà cao tầng, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

- TCXD 40-1997 : Kết cấu XD & nền, Nguyên tắc cơ bản để tính toán

- TCXDVN 356-2005: Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5575-1991 : Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế

- ACI318-2005 : Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông ứng lực trướccủa Mỹ (năm 2005) (dùng để thiết kế bê tông dự ứng lực)

- TCVN 198-1996 : Móng cọc tiết diện nhỏ Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 205-1998 : Móng cọc, Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 206-1998 : Cọc khoan nhồi Yêu cầu về chất lượng thi công

- Móng cọc – phân tích & thiết kế, Gs, Ts Vũ Công Ngữ, NXB Khoa học & kỹthuật, 2004

- Hồ sơ khảo sát địa chất tại vị trí xây dựng công trình và một số các tài liệu khác

có liên quan…

Ngoài ra còn dùng các tài liệu hướng dẫn sử dụng các phần mềm được sử dụng đểtính toán kết cấu công trình như:

- ETABS2000 v9.0.7, SAFE 8.04, ADAPT-PT, MIDAS-CIVIL 7.0.1: dùng để thiết

kế kết cấu phần thân bằng bê tông cốt thép và sàn bê tông dự ứng lực

- PLAXIS 3D Foundation, FB_Pier v3, Midas Set: Dùng để thiết kế phần móng cọc

và tường vây (cọc Ba-rét)

- ROBOT Millennium v19.0, TEKLA structure 13.0: Dùng để thiết kế phần kết cấuthép…

Và các tài liệu về các tiêu chuẩn thiết kế nổi tiếng của nước ngoài như EurocodeEC3, EC5, UBC, AISC,…

- Cấp động đất thiết kế: Cấp 7 theo thang MSK

- Cấp gió tính toán: áp dụng theo bản đồ phân vùng gió tại Đà Nẵng (TCVN 1995) là thuộc vùng gió 2-B

2737 Tĩnh tải và hoạt tải lấy theo TCVN 27372737 1995

- Tiêu chí thiết kế là đảm bảo yêu cầu chịu lực là không lãng phí, do vậy, mức độkhai thác khả năng chịu lực của các cấu kiện trong công trình được ở mức tương đối cao

Do vậy, với dạng kết cấu của công trình là bê tông cốt thép toàn khối, vật liệu bê tông sửdụng trong phần thân là bê tông M500, và trong cọc khoan nhồi là M350

II Nghiên cứu đặc điểm công trình trên phương diện kết cấu và lựa chọn giải pháp kết cấu

Công trình Trung tâm Thương mại – Văn phòng cho thuê và Trung tâm Đào tạosau đại học Việt - Úc là 1 tổ hợp công trình phức hợp, gồm một phần thấp tầng (có mặtbằng rộng đến gần 4000 m2 với 2 tầng hầm và 3 tầng nổi) và 2 khối cao 15 tầng tách biệtvới nhau

Với chiều cao đỉnh công trình là 54 m>40 m, công trình thuộc về nhóm công trìnhcao tầng nên việc tính toán thành phần động của gió là bắt buộc

II.1 Kết cấu phần thân:

Chúng tôi đã kiểm tra hình dạng của công trình theo một số chỉ tiêu được qui địnhtrong TCVN 198-1997, cụ thể như sau:

a) Về việc chọn hệ kết cấu chịu lực chính của công trình:

Với đặc điểm công trình là 1 tổ hợp phức hợp, gồm một phần thấp tầng (có mặtbằng rộng đến gần 4000 m2 với 2 tầng hầm và 4 tầng nổi) và 2 khối cao 15 tầng tách biệtvới nhau, nên sự chênh lệch tải trọng tại các chân cột của khối thấp tầng và cao tầng vàảnh hưởng đáng kể của sự co ngót, biến thiên nhiệt độ là không thể tránh khỏi Trongtrường hợp này, có 2 hướng giải quyết:

Hướng 1: dùng giải pháp khe lún (đồng thời là khe nhiệt độ và chống ứng suất congót) để tách riêng thành 3 khối nhà độc lập nhau gồm 1 khối thấp tầng, 2 khối cao tầng.Hướng 2: gắn liền các khối cao tầng với phần thấp tầng thành một khối công trìnhthống nhất Với hướng giải quyết như vậy, phải đảm bảo 2 yếu tố:

 Dùng giải pháp móng cọc khoan nhồi không cho lún ở các chân cọc, từ đótriệt tiêu sự lún lệch giữa các khối công trình.

 Do mặt bằng công trình lớn (mỗi chiều đến 72 m) nên để tránh ảnh hưởngcủa sự co ngót bê tông, phải dùng biện pháp dải bê tông đổ sau (pour strip).Theo như các khuyến cáo của các tài liệu về công trình bằng kết cấu DUL,khoảng cách tối đa của các khối nhà khi dùng biện pháp dải bê tông đổ sau

là 45 m

Mặc dù giải pháp theo hướng 1 là đảm bảo an toàn cho kết cấu, nhưng dẫn đến khó bố trí kiến trúc, khó chạy các đường ống kỹ thuật trong công trình, tăng chi phí xây dựng,… nên nhiều công trình cao tầng có hình dạng tương tự với công trình này đã không sử dụng hướng giải quyết này mà sử dụng hướng giải quyết thứ 2 (ví dụ: Công trình Hùng Vương Praza, Tòa nhà WINCOM,…)

Đặc điểm công trình Wincom cũng có một khối chân đế thấp tầng và 2 khối caotầng

Nhưng công ty VSL vẫn không dùng giải pháp khe lún mà chỉ dùng giải pháp dải

bê tông đổ sau (pour strip) Giải pháp này đã được nhiều tài liệu uy tín khuyến cáo (tácgiả Ken Bondy, Triệu Tây An,…)

bê tông đổ sau (rộng 1

m) để chia tiếp mỗi khối nhà thành 2 phần tách rời nhau khi thi công đổ bê tông nhằmđảm bảo yêu cầu chiều dài mỗi phần nhà sau khi được chia nhỏ hơn 45 m như khuyếncáo của Ken Bondy (xem bản vẽ đi kèm)

Vì khối nhà thuộc dạng công trình cao tầng có chiều cao đỉnh công trình là +54 m(tức là > 40 m) nên khi tính kết cấu phải xét đến tác dụng động lực của gió Do yêu cầukiến trúc cần ô sàn hình vuông nhịp lớn, việc chọn dạng kết cấu sàn phẳng bê tông ứnglực trước (cho các ô sàn với bước tới 8 m) và sàn có sườn dạng dầm bẹt dự ứng lực (chocác ô sàn với bước tới 12 hoặc 16 m) là hợp lý

Với hệ kết cấu này, sàn nhà sẽ truyền tải trọng thẳng đứng và ngang vào cột vàvách, do chênh lệch độ cứng giữa các cột và vách nên một phần lớn trị số lực ngang (gió

và động đất) sẽ do các vách và lõi tiếp thu Vì vậy, hệ kết cấu chịu lực của phần thân

công trình nên chọn là hệ chịu lực sàn-cột-vách lõi kết hợp Hệ kết cấu này vừa đảm

bảo được các yêu cầu về việc bố trí không gian kiến trúc linh hoạt với ô sàn có nhịp lớn,

mở được các ô cửa với kích thước tùy ý, vừa đảm bảo được độ cứng chống tác động theophương ngang của lực gió tại khu vực Đà Nẵng (vùng gió II-B: Wtc= 95 kG/m2, địa hìnhtương đối trống trãi) và chống động đất cấp 7-MSK

b) Về hình dạng nhà theo phương đứng:

Nhìn chung kết cấu của các khối nhà là đơn điệu theo phương đứng, hình dạng mặtbằng của các tầng nhà là giống nhau Với đặc điểm công trình như vậy, các phần mềmphân tích kết cấu hệ thanh – tấm võ không gian như ETABS2000 v9.0.7, MIDAS-CIVIL7.01, có thể phân tích một cách chính xác sự làm việc của công trình với độ tin cậycao, đặc biệt là trong việc phân tích các đặc trưng động học của công trình (tần số vàdạng dao động riêng)

Tất cả các vách và cột của công trình đều được ngàm vào móng và kéo dài liên tụcsuốt theo chiều cao nhà nên tính chất làm việc của kết cấu tương đối đơn giản và khảnăng chịu lực của công trình tương đối tốt

c) Về dạng kết cấu sàn:

Chúng tôi cân nhắc các dạng kết cấu sàn như sau:

+ Dạng sàn sườn bằng bê tông cốt thép thường: với nhịp 8 m, các dầm khoảng600x500, lượng cốt thép dầm tương đối lớn, thi công lâu do công tác ván khuôn và cốtthép kéo dài, đồng thời khả năng kiểm soát nứt của bê tông khi tháo dỡ ván khuôn thấp.+ Dạng sàn phẳng bằng bê tông cốt thép thường với chiều dày từ 300 đến 350+ Dạng kết cấu sàn phẳng dự ứng lực dày từ 200 đến 250 mm không dầm, kê trêncác cột và vách cứng (cho các ô sàn với bước tới 8 m) và sàn có sườn dạng dầm bẹt dựứng lực (cho các ô sàn với bước tới 16 m)

Trong điều kiện kiến trúc có nhiều yếu tố giới hạn (như chiều cao tầng rất thấp,không gian lớn) thì việc dùng giải pháp sàn sườn bê tông thường với chiều cao dầm 500

là không thực hiện được, đồng thời theo phương pháp này lượng cốt thép thường vẫn rấtlớn, không kinh tế Phương án sàn phẳng bê tông thường cũng không hợp lý vì lượngthép sàn và bê tông quá lớn Ngoài ra, thời gian thi công theo cả hai phương án sàn bêtông cốt thép thường nói trên thường kéo dài do công tác ván khuôn và công tác cốt thépchiếm nhiều thời gian, gây tốn kém gián tiếp cho chủ đầu tư

Sau khi cân nhắc, chúng tôi chọn dùng dạng kết cấu sàn phẳng dự ứng lực dày từ

200 đến 250 mm không dầm, kê trên các cột và vách cứng (cho các ô sàn với bước tới 8

m) và sàn có sườn dạng dầm bẹt dự ứng lực (cho các ô sàn với bước tới 16 m) là phù hợp với dạng công trình này.

Hệ thống cáp dự ứng lực trong sàn được thiết kế theo dạng cáp có dính kết (bondedsystem) căng sau (Post-tensioning) nhằm đảm bảo điều kiện chống ăn mòn, chống cháyđồng thời có giá thành thấp (so với phương án cáp không dính kết)

Để an tâm về khả năng chống cháy của kết cấu bê tông dự ứng lực, có thể thamkhảo thêm tài liệu “Post-tensioned Slab” của hãng thiết kế-thi công kết cấu dự ứng lựchàng đầu thế giới VSL Trong đó có ghi rõ:

“4.5 Fire resistance

In a fire, post-tensioned slabs, like ordinarily reinforced slabs, are at risk principally on account of two phenomena: spalling of the concrete and rise of temperature in the steel Therefore, above all, adequate concrete cover is specified for the steel (see Chapter 5.1.4.).

The fire resistance of post-tensioned slabs is virtually equivalent to that of ordinarily reinforced slabs, as demonstrated by corresponding tests The strength of the prestressing steel does indeed decrease more rapidly than that of ordinary reinforcement as the temperature rises, but on the other hand in post-tensioned slabs better protection is provided for the steel as a consequence of the uncracked cross-section

The behaviour of slabs with unbonded posttensioning is hardly any different from that of slabs with bonded post-tensioning, if the

appropriate design specifications are followed The failure of individual unbonded tendons can, however, jeopardize several spans This circumstance can be allowed for by the provision of intermediate anchorages From the static design aspect, continuous systems and spans of slabs with lateral constraints exhibit better fire resistance

An analysis of the fire resistance of posttensioned slabs can be carried out, for example, according to [43].”

d) Vật liệu sử dụng trong kết cấu phần thân:

Theo điều 2.1 TCVN 198:1997, với kết cấu phần móng, cột, dầm, vách và sàn củanhà cao trên 10 tầng bằng bê tông cốt thép ứng lực trước, ta có thể chọn dùng các vậtliệu sau:

- Dùng bê tông mác 500, có cường độ nén mẫu lập phương tiêu chuẩn Rtc n = 500kG/cm2, (đổi sang cường độ chịu nén lăng trụ tiêu chuẩn f’c= 0,78*400/1,2 = 325kG/cm2) Khi tính kết cấu bê tông cốt thép thường theo TCVN dùng trị số cường độ tínhtoán lập phương Rn = 215 kG/cm2, Rk = 13,4 kG/cm2, Eb = 3,6x105 kG/cm2

- Cốt thép có   10 mm dùng thép AIII có gờ, có cường độ tính toán Ra = 3600kG/cm2, Eb = 2,1x106 kG/cm2

- Cốt thép có  < 10 mm dùng thép AI, có cường độ tính toán Ra = 2100 kG/cm2, Eb

= 2,1x106 kG/cm2

- Riêng phần sàn bê tông ứng lực trước, dùng bê tông mác 500, thép dọc AIII, phầncáp cường độ cao dùng loại cáp theo tiêu chuẩn ASTM A416-270 loại 12,7mm bố tríthành từ bó trong các ống bằng thép có sóng (Xem phần bảng tính về sàn bê tông dựứng lực trong các trang phía sau của thuyết minh này)

Ghi chú: Hiện nay, tại thị trường Việt Nam đã có nhiều hệ thống neo cáp của các

hãng khác nhau để chủ đầu tư lựa chọn như cáp neo của VSL, OVM (Trung Quốc), SF(úc), Thái Lan,… và cũng có rất nhiều nhà thầu thi công phần cáp nên rất dễ cho chủ đầu

tư chọn lựa

Ngoài ra, với sự phát triển vượt bậc của ngành chế tạo phụ gia bê tông, việc sửdụng bê tông mác cao (mác 500) trong các công trình nhà cao tầng hoàn toàn không khókhăn và giá thành không tăng nhiều Trong khi đó, lượng cốt thép trong kết cấu giảmmạnh, kích thước cấu kiện giảm đem lại lợi ích về thẩm mỹ và diện tích sử dụng côngtrình Nhờ vậy, việc sử dụng bê tông mác cao sẽ đen lại hiệu quả kinh tế nhiều hơn chochủ đầu tư

II.2 Kết cấu phần móng:

Từ kết quả do các đơn vị khảo sát địa chất công trình và kết quả phân tích phầnthân kết cấu, là:

- Lực dọc ở các chân cột biến thiên trong khoảng từ 400 đến 2100 Tấn

- Khoảng cách giữa các cột trung bình khoảng 8 m, có nơi lên đến 16 m

- Do không dùng giải pháp khe lún nên yêu cầu phải chọn giải pháp móng khôngcho lún

- Phương án móng được chọn phải đảm bảo yêu cầu thi công được trong thành phố

- Phương án móng phải phù hợp với trình độ công nghệ thi công ở địa phương, giáthành hợp lý, thời gian thi công nhanh

Với các đặc điểm đó, chúng tôi chọn phương án móng cho công trình là phương ánmóng cọc nhồi chống lên đá gốc vì những lý do sau:

- Độ lún tuyệt đối ở mọi vị trí trong công trình tương đối nhỏ, dẫn đến độ lúnkhông đều là không đáng kể

- Điều kiện thi công móng theo phương án móng khoan nhồi phù hợp với điều kiệnthi công trong thành phố và trình độ thi công ở Đà Nẵng hiện nay Đồng thời thời gianthi công có thể rút ngắn hơn những biện pháp móng khác

- Độ sâu mũi cọc khoan nhồi là -45 m trong thuyết minh này dùng để tính sơ bộ giáthành của phương án móng cọc, trong giai đoạn thi công sau này sẽ căn cứ vào tình hình

cụ thể để xác định lại chiều dài cọc

II.3 Kết cấu phần tường vây:

Do công trình có 2 tầng ngầm, độ sâu đáy tầng hầm đạt dến -6,0 m (nếu công thêmphần hố đào móng cọc khoan nhồi bên trong thi chiều sau đạt đến gần -10m) nên để đảmbảo các yêu cầu về giữ thành hố đào, tiếp thu tải trọng từ các cột biên của các tầng trên

truyền xuống, chống thấm cho tầng hầm, chúng tôi chọn giải pháp tường bê tông cốtthép dày 600 mm trong đất liên tục đổ tại chổ (tường Ba-rét) là hợp lý vì:

- Các tường Ba-rét này không chỉ có ý nghĩa tạm thời trong giai đoạn thi công màcòn là một bộ phận cấu thành công trình, được sử dụng lâu dài sau này Khả năng chốngthấm của tường là tốt

- Với độ sâu công trình khá lớn (sâu gần 10 m), việc dùng giải pháp này là phù hợpvới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

- Độ lún tuyệt đối và chuyển vị theo phương ngang ở mọi vị trí trong tường tươngđối nhỏ

- Điều kiện thi công tường giống với công nghệ với thi công cọc khoan nhồi theophương án móng khoan nhồi đã chọn và phù hợp với điều kiện thi công trong thành phố.Hiện nay, một số công trình tại Đà Nẵng có dùng thêm phương án cọc vữa để làmtường tầng hầm và bảo vệ hố đào Tuy nhiên, sau sự cố lún sụp tường cọc vữa tại côngtrình khối B2-Vĩnh Trung Praza với độ sâu tầng hầm chưa tới 4m (báo Công an đã đưatin và ảnh) đã cho thấy độ tin cậy của phương án này rất thấp Vì vậy, chúng tôi đãkhông sử dụng phương án cọc vữa trong công trình này

III GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU

Giải pháp thiết kế kết cấu công trình được chia làm 4 công đoạn thiết kế riêng biệt:thiết kế kết cấu phần thân, thiết kế kết cấu sàn DUL, thiết kế kết cấu phần móng cọc vàthiết kế phần tường vây bằng bê tông cốt thép độ tại chỗ cho tầng hầm (tường ba-rét)

III.1 Giải pháp thiết kế kết cấu phần thân của từng khối nhà A và B:

a) Chọn mô hình tính kết cấu phần thân

Chọn dùng mô hình phần tử hữu hạn gồm các phần tử dạng thanh (phần tử Frame

-để thay thế cho các cấu kiện dầm, cột và các thanh giằng) và tấm (phần tử Shell – dùng

để thay thế cho các cấu kiện sàn, vách, lõi,…) được nối với nhau ở các điểm nút (joint)tạo thành một hệ không gian ngàm vào móng (trong đó tương tác giữa đất và tường tầnghầm được thay thế bởi các liên kết đàn hồi (spring) theo phương ngang) làm mô hình kếtcấu để thay thế một cách tượng trưng cho hệ kết cấu thật trong các tính toán bằng cácphần mềm ETABS2000 v9.07,…

b) Xác định các trường hợp tải trọng lên công trình

Phân chia tải trọng lên công trình thành các trường hợp tải trọng (Loadcase) là:

b.1 Tỉnh tải: gồm các tải trọng có nguồn gốc là:

- Tải trọng bản thân của các kết cấu chịu lực (dầm, cột, giằng, sàn, vách,…)

- Tải trọng của tường xây trên dầm và các bộ phận kết cấu bao che khác như lam,khung trang trí,… tác dụng vào dầm dưới dạng lực phân bố theo chiều dài dầm hay lựctập trung vào các vị trí mắt khung.

- Tải trọng phân bố trên mặt sàn do các lớp cấu tạo mặt sàn gây ra (gạch men, vữatrát, ) ở dạng lực phân bố trên diện tích mặt sàn

(Bảng tính tĩnh tải xem phần III-1.e)

b.2 Hoạt tải: gồm các tải trọng sinh ra do quá trình sử dụng công trình, tác dụng

phân bố trên mặt sàn ở dạng lực phân bố trên diện tích Theo TCVN 198-1997 qui định

về hoạt tải như sau:

- Vì số tầng lớn, và giá trị hoạt tải không đáng kể so với tĩnh tải nên ta không cầnchất hoạt tải theo các vị trí bất lợi như cách tầng, cách nhịp… mà có thể chất một trườnghợp hoạt tải lên toàn bộ diện tích sàn các tầng

- Khả năng xuất hiện các hoạt tải đạt 100% giá trị tính toán của hoạt tải trên tất cảcác sàn là khó xảy ra, nên trong TCVN 198-1997 cho phép áp dụng việc giảm hoạt tảitrên sàn Tuy nhiên vì điều kiện sử dụng công trình thường có sự tập trung đông ngườicùng lúc nên để đơn giản và thiên về an toàn, ta lấy 100% giá trị tính toán của hoạt tảitrên tất cả các ô sàn

(Bảng tính hoạt tải xem phần III-1.e)

b.3 Các trường hợp tải GIÓ (tĩnh và động) theo phương X + và Y + :

Công trình xây ở thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng gió II-B, có Wotc = 95 kG/m2, hệ

số độ tin cậy của tải gió là 1,2 (đối với nhà có thời hạn sử dụng  50 năm) Vì chiều caođỉnh công trình là 46,05 m > 40 m nên ngoài thành phần tĩnh, ta còn phải xét thêm đếnthành phần động của gió

Vì khối nhà có dạng hình hộp đối xứng theo 2 phương nên chúng ta chỉ cần xét tácđộng của gió vào công trình theo 2 hướng: hướng ngang nhà (hướng Y+) và hướng dọcnhà (hướng X+) Xây dựng mô hình tính kết cấu nhà cao tầng nói trên trong hệ trụcOxyz, xác định các trường hợp gió tĩnh và động theo phương ngang Y+ và dọc X+ theocác hướng dẫn trong TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999 (tính tải trọng gió động theophương pháp qui về tải trọng tĩnh tương đương theo các kết quả phân tích động lực họccông trình)

b.3.1 Xác định trường hợp gió tĩnh:

Tải trọng gió tác dụng lên tường bao rồi truyền lên mép sàn dưới dạng tải trọngphân bố dọc theo chu vi mép sàn

Áp lực gió tính toán (vùng gió II-B) là : ; [kG/m2]

Xét sàn của tầng thứ j ( ), chiều cao đón gió của tầng này là hj, cao độ củatầng là zj Theo TCVN 2737 : 1995 , Giá trị tính toán của tổng tải trọng gió tĩnh tác dụng

vào sàn thứ j là Wtj, trong trường hợp nhà có mặt bằng hình chữ nhật, hệ số khí động C ởmặt gió đẩy là +0.8, ở mặt gió hút là -0,6, do vậy tính Wtj đơn giản theo công thức sau:

, [kG]

Trong đó:

 kj – hệ số độ cao ứng với mức sàn j được tra bảng theo TCVN 2737-1995

 hj – chiều cao cản gió của tầng j

 bj – chiều dài cản gió của tầng j

 Aj – diện tích phần cản gió của tầng j

 1,4 = (0,8 + 0,6) là tổng giá trị của hệ số khi động C

b.3.2 Xác định các trường hợp gió động:

Vì chiều cao nhà H = + 81 m > 40 m nên ta phải xét đến thành phần động của tảitrọng gió Theo TCVN 2737-1995, tác dụng động lực của gió lên công trình có thể làmột trong hai trường hợp:

- Tác dụng động của gió chỉ do thành phần xung của vận tốc gió gây ra

- Tác dụng động của gió do cả thành phần xung của vận tốc gió và lực quán tínhcủa công trình gây ra

Để biết tác dụng động của gió lên công trình rơi vào trường hợp nào, ta phải căn cứvào mức độ nhạy cảm của công trình đó đối với tác dụng động lực của tải trọng gió Mức

độ nhạy cảm này được đánh giá qua tương quan giữa giá trị các tần số dao động riêng cơbản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất f1 so với tần số giới hạn fL.Với vùng áp lực gió I và dạng công trình nhà cao tầng bằng vật liệu bê tông cốt thép (có

hệ số giảm lôga là 0,3) thì tần số giới hạn fL = 1,1

Việc xác định tải trọng gió động theo quan điểm là qui tải trọng gió động về các tảitrọng ngang tĩnh tương đương Phương pháp xác định tải gió động thổi theo hướng X+(hướng từ trục X1 đến X12) và Y+ (là hướng từ trục Y8 đến Y13) là giống nhau nên ởđây chỉ trình bày đối với hướng Y+

Giả sử nhà cao tầng đang xét có các tần số dao động

riêng theo phương ngang nhà (phương Y) lần lượt được sắp

xếp từ nhỏ tới lớn là: f1<f2< <fs< , nếu:

- Trường hợp 1: (có f1>fL)

Trong trường hợp này thành phần động của gió chỉ

cần kể đến thành phần xung của vận tốc gió Ta chỉ có duy

nhất một trường hợp tải trọng gió động (ứng với dạng dao

động riêng thứ nhất) theo hướng Y+ (hình vẽ ở bên trái) bao gồm các tải trọng tập trungtác dụng vào vị trí các khối lượng tập trung (chính là vị trí các sàn nhà), được xác địnhnhư sau:

Tổng tải trọng gió động do xung vận tốc gió gây ra tác dụng lên sàn thứ j ứng vớidạng dao động riêng thứ k=1 là :

, [Kg]

Trong đó: - là hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với độ cao của

sàn tầng j đang xét, không thứ nguyên Giá trị của được xác địnhtheo TCVN2737-1995 bằng cách tra theo bảng 1

Bảng 1 Hệ số áp lực động của  đối với dạng địa hình A

<= 51020406080100150

0,3180,3030,2890,2750,2670,2620,2580,251Khi gió thổi theo hướng trục y thẳng vào mặt công trình (mặt phẳng Oxz), tuỳ vàogiá trị của H và B (hình vẽ) mà k ứng với dạng dao động riêng thứ nhất (1) sẽ được lấytheo bảng 2

Bảng 2 Giá trị  ứng với dạng dao động riêng đầu tiên (1)

-

-

-0.800.770.730.67

0.730.710.680.63

0.650.640.610.57

0.540.530.510.48

k ứng với các dạng dđriêng thứ 2 và 3 là 2 và 3 đều được lấy bằng 1

- Trường hợp 2: (có f1<f2< < fs fL<fs+1)

Trong trường hợp này thành phần động của gió cần kể đến thành phần xung củavận tốc gió kết hợp với lực quán tính của công trình sinh ra khi dao động Nếu s<3, tacần xét s thành phần động của gió ứng với s dạng dao động riêng đầu tiên, nếu s  3 thìtheo TCVN 2737-1995 chỉ cần xét ba thành phần động của gió ứng với ba dạng daođộng riêng đầu tiên Trong đó, mỗi thành phần động của gió theo hướng trục Y+đượctính toán dưới dạng một trường hợp tải trọng gió động theo hướng trục Y+ bao gồm cáctải trọng tập trung tác dụng vào vị trí các khối lượng tập trung (chính là vị trí các sànnhà), được xác định như sau:

Xét thành phần động của gió ứng với dạng dao động riêng thứ k (k 3; k s) được xác định như sau:

Gọi k là hệ số động lực ứng với dạng dao động riêng thứ k, không thứ nguyên,(k 3; k s), phụ thuộc vào thông số k và độ giảm lôga  của dao động k được tratheo đồ thị hình dưới đây

Với :  - là hệ số giảm lôga dao động của kết cấu, theo TCXD 229-1999, các

công trình nhà cao tầng bằng BTCT có  = 0,3

k- thông số, được xác định theo công thức:

Trong đó W0- giá trị áp lực tiêu chuẩn của gió, [N/m2]

fk- tần số dao động riêng thứ k, [Hz], với k 3; k sXét khối lượng thứ j trên mô hình thanh công-xôn là Mj (chính là tổng khối lượngcủa sàn tầng j), gọi chuyển vị của khối lượng Mj này theo phương trục Y trong hệ toạ độtổng thể ứng với dạng dao động riêng thứ k là yjk(z)

Khi đó tổng tải trọng gió động tính toán tác dụng lên khối lượng M j ứng với dạng

dao động riêng thứ k là: Wđkj [kG] được xác định theo công thức:

Đồ thị xác định hệ số động lực ứng với  = 0,3

Wđkj= 1,2 Mj yjk k.kTrong đó k- là hệ số được xác định theo công thức :

Khi tính k yêu cầu tính với giá trị Wpjk tiêu chuẩn, vì vậy trong công thức trên, taphải chia Wpjk cho 1,2; còn 2 , 3 , đều được lấy bằng 1 (Vì khi tính k đã dùng giá trịtiêu chuẩn của Wpjk nên khi tính Wđkj, ta phải nhân với 1,2 để được giá trị tính toán).Trong công thức trên Mj là tổng khối lượng của tầng thứ j khi tham gia vào chuyểnđộng dao động Mj được tính bằng tổng giá trị khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấubao che, trang trí, khối lượng của các thiết bị cố định (máy cái, mô-tơ, thùng chứa,đường ống,…), các vật liệu chứa (chất lỏng, vật liệu rời, ) và câc khối lượng khác việctính toán, tổ hợp các khối lượng tập trung này phải tuân theo các qui định của TCVN2737-1995 và các tiêu chuẩn có liên quan khác (xem điều 3.2.4 của TCXD 229 : 1999).Thông thường, khi tính khối lượng tập trung này, ta kể đến 100% khối lượng của các kếtcấu chịu lực và bao che, và từ 25% đến 50% tổng khối lượng qui đổi của hoạt tải trên cácsàn nhà

Vậy: để có thể tính được tải trọng gió động lên công trình thì trước hết chúng tôi

phân tích động lực hệ kết cấu không gian để xác định các tần số và dạng dao động riêngcủa công trình (theo phương X+ và Y+) rồi sắp xếp các tần số dao động riêng theo thứ tựtăng dần, sao cho f1<f2< < fs<… Sau đó xét ba dạng dao động riêng đầu tiên để tính gióđộng theo các công thức đã nêu trên Việc xác định chuyển vị của sàn các tầng nhà ứngvới các dạng dao động riêng phải được lấy từ kết quả phân tích động lực học mô hình kếtcấu không gian của nhà bằng phần mềm thiết kế nhà cao tầng chuyên dụng của hãng CSI

là ETABS2000 v9.07 (ETABS: Extended 3D Analysis of Building system)

(Bảng tính các trường hợp tải trọng gió tĩnh và động xem phần III-1.e)

Tóm lại, chúng tôi đã khai báo các trường hợp tải trọng (Loadcase) như sau:

- TT : Trường hợp tĩnh tải, gồm trọng lượng bản thân của kết cấu chịu lực (sàn,

vách cứng, cột, dầm,…) và kết cấu bao che (tường xây trên dầm, các lớp sàn,…)

- HT : Trường hợp hoạt tải sử dụng.

- GX : Trường hợp gió theo phương X+, có giá trị bằng:

 Gxt : Trường hợp tải trọng gió tĩnh theo hướng X+ (hướng theo chiềudương trục X)

 Gxd1, Gxd2, Gxd3: Trường hợp gió động theo hướng X+ ứng với ba dạngdao động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode2,5,8) của công trình theo phương X.

- GY : Trường hợp gió theo phương Y+, có giá trị bằng:

 Gxt : Trị số trọng gió tĩnh theo hướng Y+ (hướng theo chiều dương trục y)

 Gyd1, Gyd2, Gyd3: Trị số gió động theo hướng Y+ ứng với ba dạng daođộng riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode1,4,7) của công trình theo phương Y

- SX : Trường hợp động đất theo phương X+, có giá trị bằng:

 Sxd1, Sxd2, Sxd3: Trường hợp động đất theo hướng X+ ứng với ba dạngdao động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode2,5,8) của công trình theo phương X

- SY : Trường hợp động đất theo phương Y+, có giá trị bằng:

 Sxd1, Sxd2, Sxd3: Trường hợp động đất theo hướng Y+ ứng với ba dạngdao động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode2,5,8) của công trình theo phương Y

c) Xác định các tổ hợp tải trọng lên công trình (Load Combinations)

Khi tính kết cấu cột, vách, móng,… vẫn theo cách tính của Việt Nam, tức là cường

độ vật liệu, trị số tải trọng đều dùng trị số tính toán (tuy nhiên vẫn cân nhắc dùng thêmcác hệ số giảm khả năng làm việc của cấu kiện – Reduce factor) nên sử dụng các tổ hợpcũng theo qui định của Việt Nam, cụ thể là:

Mô hình và kết quả tính toán cho khối nhà A và B xem phần Phụ lục.

d) Giải pháp chung để thiết kế kết cấu phần thân công trình

Theo qui trình thiết kế kết cấu thông thường hiện nay, chúng tôi chia việc thiết kếkết cấu phần thân thành 2 giai đoạn

 Phân tích kết cấu (Analysis): để xác định chuyển vị tại các vị trí trong

công trình, nội lực trong các phần tử dầm, cột, giằng,… và ứng suất, nộilực trong các tấm tường, vách, sàn

 Thiết kế (hay kiểm tra) các cấu kiện (Design and check of structure):

thực chất là dùng kết quả nội lực và ứng suất trong các phần tử tính được

từ giai đoạn phân tích kết cấu để thực hiện bài toán thiết kế cấu kiện bêtông cốt thép và thép Kết quả của giai đoạn này là lượng cốt thép yêu cầutại các vị trí của các cấu kiện bê tông cốt thép và chọn được kích thước củacác thanh thép của dàn mái cũng như các mối liên kết giữa các cấu kiệnnày

Ở giai đoạn phân tích kết cấu, trước hết chúng tôi xây dựng mô hình phần tử hữuhạn gồm các phần tử dạng thanh (phần tử Frame - để thay thế cho các cấu kiện dầm, cột

và các thanh giằng) và tấm (phần tử Shell – dùng để thay thế cho các cấu kiện sàn, vách,lõi,…) được nối với nhau ở các điểm nút (joint) tạo thành một hệ không gian ngàm vàomóng (trong đó tương tác giữa đất và tường tầng hầm được thay thế bởi các liên kết đànhồi (spring) theo phương ngang) làm mô hình kết cấu để thay thế một cách tượng trưngcho hệ kết cấu thật trong các tính toán Sau đó dùng phần mềm thiết kế nhà cao tầng

chuyên dụng có độ tin cậy rất cao của hãng CSI là ETABS2000 Nonlinear version 9.07 (ETABS: Extended 3D Analysis of Building system) và Midas Gen 7.02 để phân tích

kết cấu

Kết quả nội lực và ứng suất tính được trong các phần tử của mô hình sau khi phântích xong kết cấu bằng 3 phần mềm nói trên được dùng để thiết kế cấu kiện theo 2hướng:

Bắt đầu Nhập số liệu về mô hình và tải trọng tt, ht, gió

tĩnh vào etabs2000 v8.0.0

Kết thúc

Dù ng etabs phân tích kết cấu lần 1

Có tần số và dạng dao động riêng

Xuất số liệu về dạng ddr vào “Nha_cao_tang”

và tính tải trọng gió động và động đất Nhập gió động và động đất vào mô hình trong etabs

Dù ng etabs phân tích kết cấu lần 2

Có kết quả nội lực trong khung và vách Thiết kế cốt thép cho khung

và vách bằng etabs theo ACI (theo kiểu TCVN)

Kết quả là cốt thép khung_(etabs) và vách_(etabs)

Export Mô hình trong Sap

Dù ng SAP2000 phân tích kết cấu

Có kq nội lực trong Sàn, khung và vách Thiết kế cốt thép cho khung bằng SAP theo ACI (theo kiểu TCVN)

Kết quả là cốt thép trong khung_(SAP)

Export Thiết kế cốt thép cho sàn, khung, vách theo TCVN bằng CD BY VNSTAND Kết quả cốt thép trong sàn_(cd2), khung_(cd2)

và vách_(cd2)

Thiết kế cốt thép cho khung theo TCVN bằng CD

BY VNSTAND

Kết quả cốt thép trong khung_(cd1)

 Hướng 2: Dựng ngay chức năng tổ hợp và thiết kế cú sẵn trong cỏc phầnmềm ETABS2000 và SAFE để thiết kế cỏc cấu kiện của nhà theo tiờuchuẩn ACI318-99 với một số điều chỉnh cần thiết nhằm đưa kết quả tớnhđược bằng cỏc phần mềm này phự hợp hơn với tiờu chuẩn Việt NamTCXDVN 356-2005, TCVN 5575-1991 Cỏc kết quả này dựng để thamkhảo là chớnh

Trong đó chương trình CD BY VNSTAND là sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Đà Nẵng, mang mã số T03-45-56 do Thạc sĩ Lê Viết Thành thực hiện, đã được nghiệm thu đưa vào sử dụng từ tháng 12 năm 2003 Kết quả áp dụng vào công trình chủ yếu theo hướng thứ hai, có tham khảo thêm kết quả tính theo hướng một

và các kinh nghiệm thiết kế của bản thân tác giả, đồng thời có so sánh, đối chiếu với một

số công trình đã được xây dựng ở Đà Nẵng, Hà Nội, …

e) Các bảng tính kết cấu phần thân công trình

Phần xác định trường hợp tỉnh tải (TT)

 Tải trọng bản thân của các kết cấu chịu lực (dầm, cột, giằng, sàn, vách,…)được ETABS tính tự động dựa trên mô hình kết cấu không gian gồm cácphần tử thanh và tấm

 Tải trọng của tường xây trên dầm và các bộ phận kết cấu bao che khác nhưlam, khung trang trí,… tác dụng vào dầm dưới dạng lực phân bố theo chiềudài dầm hay lực tập trung vào các vị trí mắt khung Để tiện cho việc thayđổi chức năng các phòng nếu có sau này, khi tính tĩnh tải chúng tôi đã xemnhư trên tất cả các dầm phía trong nhà đều có xây tường gạch ống dày 200

 Tải trọng phân bố trên mặt sàn do các lớp cấu tạo mặt sàn gây ra (gạchmen, vữa trát, trần thạch cao treo vào công trình ) ở dạng lực phân bố trêndiện tích mặt sàn

 Chú ý rằng lực căng cáp ở các dầm phụ DƯL được truyền lên các dầm dọcbiên cũng thuộc về nhóm tĩnh tải tác dụng thường xuyên lên kết cấu, nhưng

về mặt tổng thể chúng tự triệt tiêu nhau (nếu độ cứng của hệ dầm phụ vàsàn đủ lớn) nên không đưa vào để phân tích tổng thể của hệ kết cấu khung– vách mà đưa vào sơ đồ tính toán cục bộ của 1 sàn điển hình mà thôi Môhình tính và kết quả xem các trang sau

Tính tải trọng của các vách ngăn bao che xây trên dầm: với vách ngăn có trọnglượng tiêu chuẩn trên 1 m2 là qtc; n = 1,2 ; với chiều cao vách là h thì tải trọng tính toáncủa vách ngăn lên dầm được tính theo công thức: qtt vach=1,2* q tc*h Trị số tải trọng củamột số loại vách ngăn dùng trong công trình cụ thể như bảng sau:

Loại vách qtc [kG/m2] Chiều cao (m) qtt vách [kG/m]

Tính tải trọng phụ thêm do các lớp trát trên sàn và trần treo vào sàn (nếu có) tácdụng vào các sàn dưới dạng tải trọng phân bố trên diện tích bề mặt sàn (không xét đếntrọng lượng bản thân của lớp bê tông sàn)

Tổng chiều dài tường ngăn trên sàn: 85+110 = 195 m

Tổng trọng lượng tiêu chuẩn tường ngăn là: 195*500 = 98280 kG

Qui đổi thành tải trọng phân bố vào sàn: 98280/(23,79x22,77) = 181 kG/m2

Nếu tính thêm trần thạch cao và trọng lượng phần đường ống kỹ thuật gắn vào sàn

và các vách ngăn nhẹ trên sàn, tải trọng tính toán sẽ là: q0tt = 100 + 1,2*181 + 50 = 367kG/m2 Trị số tính toán được làm tròn có dư là: 370 kG/m2

ii) ở khu vực vệ sinh:

7 Trọng lượng tường tạm qui về

tải trọng phân bố trên sàn Tạm lấy bằng 181*1,2

Nếu tính thêm trần thạch cao và trọng lượng phần đường ống kỹ thuật gắn vàosàn, tải trọng tính toán sẽ là: q0 = 442 + 50 = 492 kG/m2 Lấy tròn có dư là q0 =500kG/m2

iii) ở khu vực cầu thang bộ:

[kg/m3] [kg/m2] q 0 tc hsvt [kg/m2] q 0 tt

Ngoài ra, khi xác định trường hợp tĩnh tải còn phải kể đến trọng lượng của các

bộ phận trang trí ở mặt đứng của nhà Trọng lượng của các bộ phận này được truyền vào kết cấu ở một số vị trí dưới dạng lực tập trung

Phần xác định trường hợp hoạt tải (HT)

Danh mục trị số hoạt tải một số phòng có liên quan được qui định trong TCVN 2737-1995 được thống kế trong bảng sau:

kG/m2

Hệ sốVượt tải

pttkG/m2

Ga ra ô tô và đường ô tô di chuyển 400 1,2 480

Sự phân bố hoạt tải đến các tầng trong công trình được lấy theo bản vẽ kiến trúc

Phần xác định trường hợp tải trọng gió tĩnh

Công trình được xây dựng ở thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng gió II-B, có W0tc= 95kG/m2 Các hệ số độ cao tra theo địa hình dạng tương đối trống trải (loại B)

Quan niệm sàn nhà là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (Diaghram slabconstraint) nên có thể xem rằng tải trọng gió truyền lên mép sàn các tầng (ở dạng phân

bố đều dọc theo chu vi mép sàn) rồi truyền tác động vào các cấu kiện chịu lực thẳng

đứng (vách, khung) của nhà Chiều rộng phần chắn gió thổi theo phương y của nhà ởtầng đang xét là B_yj , tổng hệ số khí động ở cả hai mặt nhà là (0,8+0,6)=1,4 Tổng tảitrọng gió lên sàn tầng j là Wt_yj được tính theo các công thức phần b.3.1

Tải gió thổi theo hướng dọc nhà (hướng X + ) được xét tương tự.

Bảng tính tải trọng gió tĩnh được in trong phần phụ lục

Phần xác định tải trọng gió động và động đất

Mô hình kết cấu dùng để xác định các đặc trưng động học (tần số và dạng daođộng riêng) và xác định trạng thái ứng suất-biến dạng của công trình: là mô hình phần tửhữu hạn gồm các phần tử dạng thanh (phần tử Frame - để thay thế cho các cấu kiện dầm,cột và các thanh giằng) và tấm (phần tử Shell – dùng để thay thế cho các cấu kiện sàn,vách, lõi,…) được nối với nhau ở các điểm nút (joint) tạo thành một hệ không gian ngàmvào móng (trong đó tương tác giữa đất và tường tầng hầm được thay thế bởi các liên kếtđàn hồi (spring) theo phương ngang) làm mô hình kết cấu để thay thế một cách tượngtrưng cho hệ kết cấu thật trong các tính toán bằng các phần mềm ETABS2000 v9.07

Hình vẽ mô hình đối tượng cơ sở (object base model) và các biểu đồ chuyển vị,nội lưc, được in ở phần phụ lục của tập thuyết minh này

Trong khi tính toán, chúng tôi đã dùng thêm chức năng phân tích P-delta theokiểu phi tuyến (Non-linear) cho một số đoạn cột chịu nén lớn nhằm xét đến ảnh hưởngcủa hiện tượng uốn ngang và dọc đồng thời trong các đoạn cột này để đảm bảo an toàn

Khi phân tích động lực kết cấu, chúng tôi xét đến 100% khối lượng của các kếtcấu chịu lực và kết cấu bao che (tường, trần,…) và 25% khối lượng qui đổi từ hoạt tải

Sau khi phân tích động lực kết cấu, chúng tôi dùng các kết quả tính được về tần số

và dạng dao động riêng của công trình theo phương X và phương Y để tính giá trị của tảitrọng động đất và gió động lên công trình Kết quả tính gió động được in trong bảng tínhphía sau của tập thuyết minh này

III.2 Giải pháp thiết kế kết cấu phần sàn DUL:

Công đoạn tính toán các sàn ƯLT theo phương pháp căng sau có dính kết đượcthực hiện trực tiếp trên mô hình 3 chiều bằng các phần mềm chuyên dụng tính kết cấuứng suất trước của hãng ADAPT, RAM và MIDAS

Một trong các đầu vào của các phép tính sàn bê tông dự ứng lực là cách bố trí cáptrên mặt bằng sàn (Tendon layout) Yêu cầu của cách bố trí cáp là đảm bảo yêu cầu chịulực, dễ thi công và cho lượng tiêu hao vật liệu là ít nhất

Trên quan điểm, chúng tôi đã cân nhắc chọn dùng chủ yếu cách c và d trong cáccách bố trí cáp phổ biến trong thực tế như hình vẽ bên dưới:

Chú ý rằng chuyên gia về kết cấu bê tông dự ứng lực Ken Bondy (PTI) đã phátbiểu:

III.3 Giải pháp thiết kế kết cấu phần móng cọc khoan nhồi dưới cột:

Theo kết luận ở phần II-2, chúng tôi chọn dùng kết cấu phần móng của công trình

là phương án móng cọc khoan nhồi đường kính 1000-1400 mm, cắm mũi vào lớp đá gốcphong hóa vừa Giữa các đài cọc có dùng các giằng móng bằng bê tông cốt thép liên kếtvới nhau tạo thành một hệ thống móng vững chắc nhằm triệt tiêu tác dụng của các lựcngang tác dụng lên cọc, giảm bớt ảnh hưởng của lún không đều trong trường hợp rủi ronhất, đồng thời một số giằng móng còn làm thêm chức năng đỡ phần tường hầm xâyphía trên Khoảng cách bố trí các cọc (theo sơ đồ cọc chống lên đá) từ 2d đến 3d

Các giải pháp thiết kế đã dùng để thiết kế phần móng theo phương án cọc nhồi:

Các yêu cầu cấu tạo đối với cọc nhồi:

 Riêng với cọc nhỏ (Acọc<0,5 m2), lượng thép dọc phải >0,5%

Thép đai: fi 6 đến 10 khoảng cách a từ 200 đến 300 mm, chỉ dùng đai xoắn cho cọc

có đường kính nhỏ <= 800 mà thôi

Xác định Sức chịu tải của cọc (theo vật liệu):

Quan điểm: do đầu mũi cọc có lớp cặn bùn sét bentonite, nên phải coi như vật liệumũi cọc chỉ có cường độ vào khoảng 60 kG/cm2 = 600 T/m2 mà thôi (dù tăng mác bêtông lên cũng không tăng được cường độ vật liệu đầu mũi cọc được, tuy nhiên, với cọcchịu uốn, kéo, nhổ, cường độ bê tông vẫn cần thiết để đảm bảo chịu lực tại đầu cọc)Việc tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo công thức sau:

Pvltt = 600*(Acọc - Fa) + Ra*Fa)

Tính với các cọc đường kính từ 800 đến 1400, dùng thép AII, Ra=27000 t/m2

D=800, Acọc = 0,502 m2, 16fi20AII Ptt = 433 t (350)D=1000, Acọc = 0,785 m2, 16fi25 AII Ptt = 687 t (600)D=1200, Acọc = 1,13 m2, 18fi25 AII Ptt = 911 t (850)D=1400, Acọc = 1,53 m2, 20fi25 AII Ptt = 1177 t (1170)Tham khảo kết quả thí nghiệm nén tĩnh một số cọc khoan nhồi ở các công trình lâncận, chúng ta thấy có thể tạm chấp nhận kết quả trên

Chú ý: Để xác định sức chịu tải thật sự của cọc, chúng ta cần phải tiến hành thí

nghiệm nén tĩnh cọc ở hiện trường theo đúng như TCVN đã qui định, trị số áp lực thínghiệm ở cấp cuối cùng kiến nghị là: 1,5*Ptt (chia làm 15 cấp gia tải) (thí nghiệm khôngphá hoại cọc) Kết quả thí nghiệm phải được báo cáo kịp thời cho đơn vị tư vấn thiết kếbiết trước khi thi công đại trà cọc

Việc xác định số cọc và cấu tạo của đài cọc ở các chân cột và vách, chúng tôi sửdụng các phương án tính toán sau:

 Dùng phần mềm “MIDAS SET” của hảng MIDAS để tính toán đài cọc,với số liệu đầu vào là nội lực ở các chân cột và vách.

 Dùng phần mềm “Móng cọc 98” của Công ty Tin học Bộ Xây dựng CIC

để tính sức chịu tải và thiết kế đài cọc ở chân cột

 Tham khảo các công trình lân cận đã được xây dựng trước đó

Kết quả cho thấy chiều cao đài cọc hợp lý từ 1,5m đến 2 m

III.4 Giải pháp thiết kế kết cấu phần tường vây (bằng cọc Baret):

Phân tích kỹ hơn các tường vây (vừa để giữ thành hố đào, vừa là kết cấu tường tầnghầm dùng vĩnh cữu trong công trình và cũng là nơi đặt các cột biên của công trình) bằngphần mềm PLAXIS 2D & PLAXIS 3D FOUNDATION (là phần mêm chuyên dụng đểtính kết cấu tầng hầm và móng của hãng PLAXIS)

Trong tính toán tường tầng hầm, có 2 điểm cần lưu ý:

 Quá trình phân tích sự làm việc của hệ tường - đất phải xét đến quá trìnhthi công công trình

 Cần hiểu rằng bức tường chịu tác động lớn nhất và dễ bị phá hoại nhất làtrong quá trình thi công, còn khi đã làm xong toàn bộ tường và sàn tầnghầm thì nguy cơ phá hoại tường sẽ giảm đi Tuy nhiên, để đảm bảo khônglãng phí về chi phí làm tường thì khi thiết kế tường chắn phải có yêu cầu

cụ thể về biện pháp dùng cây chống (hoặc neo trong đất) để gia cố tườngtrong quá trình thi công

Vì vậy, trong phần tính toán tường tầng hầm, chúng tôi dùng phần mêm PLAXIS

để mô ta sự làm việc của tường ở nhiều trạng thái làm việc khác nhau tương ứng vớicách thi công tường, đồng thời, có đưa ra yêu cầu về cách chống giữ, gia cố tường chođơn vị thi công thực hiện trong quá trình thi công tầng hầm công trình

Kết quả tính toán được nêu trong phần phụ lục

* PHỤ LỤC:

Sơ đồ thể hiện sự chia khối công trình

A – MỘT SỐ MÔ HÌNH VÀ BẢNG TÍNH KẾT CẤU PHẦN THÂN VÀ MÓNG

CỌC KHOAN NHỒI KHỐI A

Mô hình kết cấu 3 chiều khối A trong ETABS2000 version 9.07

Hình vẽ cho thấy vị trí tâm khối lượng của sàn