Thuyết minh kết cấu Chung cư cao tầng CT7

Do chiều cao các tòa tháp lớn hơn 40m nên phải kể đến thành phần động của tải trọng gió, cũng như do tính toán chịu động đất nên kết cấu công trình phải đảm bảo độ cứng, độ ổn định khi

Trang 1

M ụ c ụ c

Mục lục 1

1 GIỚI THIỆU CHUNG 5

1.1 Giới thiệu công trình 5

1.2 Giải pháp kết cấu 5

1.2.1 Kết cấu móng 5

1.2.2 Kết cấu phần ngầm 5

1.2.3 Kết cấu phần thân 6

1.3 Phương pháp tính toán 6

2 Kích thước hình học chính 8

3 Vật liệu sử dụng 8

3.1 Bêtông 8

3.2 Cốt thép 8

4 Các tiêu chuẩn áp dụng 8

4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam 8

4.2 Tiêu chuẩn nước ngoài 9

5 Điều kiện địa chất công trình 9

5.1 Địa tầng khu đất 9

5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi 10

5.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu cọc 10

5.2.2 Sức chịu tải theo đất nền 13

5.2.2.1 Cọc D800 14

5.2.2.2 Cọc D1000 22

5.2.2.3 Cọc D1200 28

5.2.2.4 Cọc D1400 34

5.2.3 Sức chịu tải tính toán của cọc 38

6 Tải trọng tác động 39

6.1 Phân loại tải trọng 39

6.1.1 Tải trọng thường xuyên 39

6.1.2 Tải trọng tạm thời 39

6.2 Tải trọng đứng 39

6.2.1 Tĩnh tải 39

6.2.2 Hoạt tải 40

Trang 2

6.2.3 Tải trọng đứng tác dụng lên các ô sàn 41

6.3 Tải trọng gió 44

6.3.1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió 44

6.3.1.1 Xác định Wo 44

6.3.1.2 Xác định hệ số k 44

6.3.1.3 Xác định hệ số khí động c 45

6.3.2 Thành phần động của tải trọng gió 46

6.3.3 Bảng tính tải trọng gió cho công trình 49

7 Tải trọng động đất 58

7.1 Tiêu chuẩn quy phạm áp dụng 58

7.1.1 Các chỉ dẫn chung của TCXDVN 375-2006 58

7.1.2 Hệ số tầm quan trọng 58

7.1.3 Phân cấp công trình 59

7.1.4 Điều kiện nền đất và tác động động đất 59

7.1.5 Phổ phản ứng thiết kế thể hiện thành phần nằm ngang của tác động động đất 59 7.1.6 Khối lượng kể đến trong hiệu ứng quán tính của tác động động đất thiết kế 61

7.1.7 Các tổ hợp tác động động đất với các tác động khác 62

7.1.8 Hiệu ứng xoắn ngẫu nhiên 62

7.1.9 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động 62

7.1.9.1 Tổng quát 62

7.1.9.2 Tổ hợp các phản ứng dạng dao động 63

7.1.9.3 Hiệu ứng xoắn 64

7.1.9.4 Tổ hợp các hệ quả của các thành phần tác động động đất 64

7.1.10 Kết quả phân tích dạng dao động (Ritz Vector Modes) 65

7.2 Kết quả phân tích động đất 68

8 Sơ đồ tính toán 69

8.1 Khối cao tầng 69

8.1.1 Thông số mô hình đầu vào 69

8.1.2 Kết quả phân tích đầu ra 75

8.1.3 Phản lực chân cột 86

8.2 Khối 2 tầng hầm 91

8.2.1 Thông số mô hình đầu vào 91

8.2.2 Kết quả phân tích đầu ra 94

8.2.3 Phản lực chân cột 95

Trang 3

8.2.4 Chuyển vị đỉnh và khoảng cách khe kháng trấn 99

9 Tính toán cấu kiện 100

9.1 Tính toán đài cọc 100

9.1.1 Tính toán chọc thủng 100

9.1.1.1 Tính toán chọc thủng của cột đối với 100

9.1.1.2 Tính chọc thủng của cọc với đài 104

9.1.2 Tính toán đài về cường độ 105

9.1.2.1 Khối cao tầng 105

9.1.2.2 Khối 2 tầng 137

9.2 Tính toán vách thang máy 144

9.2.1 Phương pháp tính toán 144

9.2.2 Tính vách V1 khối cao tầng 148

9.2.2.1 Sơ đồ vách 148

9.2.2.2 Tính toán cốt thép vách 148

9.2.2.3 Tính toán cốt thép lanh tô cửa thang máy 172

9.3 Tính toán cột 174

9.3.1 Tính toán cột khối cao tầng 174

9.3.2 Tính toán cột khối 2 tầng 180

9.4 Tính toán cốt thép dầm 182

9.4.1 Tính toán dầm khối cao tầng 182

9.4.2 Tính toán dầm khối 2 tầng 190

9.4.2.1 Nhà A 190

9.4.2.2 Nhà B 192

9.4.2.3 Nhà C, D 194

9.4.2.4 Nhà E 198

9.4.2.5 Nhà F 200

9.4.2.6 Nhà G 202

9.4.2.7 Nhà H 204

9.5 Tính toán cốt thép sàn 206

9.5.1 Tính toán sàn khối cao tầng 206

9.5.2 Tính toán sàn khối 2 tầng 220

9.5.3 Tính toán độ võng và vết nứt của sàn 239

9.5.3.1 Tính toán độ võng của sàn 239

9.5.3.2 Tính toán vết nứt của sàn 243

Trang 4

9.6 Tính toán cốt thép tường tầng hầm 245

9.6.1 Tính toán áp lực của đất tác dụng lên tường 245

9.6.2 Tính toán cốt thép 245

9.6.3 Tính toán độ võng 247

9.7 Tính toán bể nước 247

9.7.1 Tính toán áp lực của đất tác dụng thành bể 247

9.7.2 Tính toán cốt thép 248

9.7.3 Tính toán cốt thép nắp bể 250

9.8 Tính toán thang bộ ST01 250

9.8.1 Sơ đồ tính toán thang 250

9.8.2 Tải trọng 252

9.8.3 Nội lực 253

9.8.4 Tính thép thang 255

9.9 Tính toán đường dốc 256

9.9.1 Đường dốc R01 từ tầng 1 xuống tầng hầm 1 256

9.9.1.1 Sơ đồ tính 256

9.9.1.2 Tải trọng 256

9.9.1.3 Tính cốt thép 256

9.9.2 Đường dốc R05 từ tầng hầm 1 xuống tầng hầm 2 259

9.9.2.1 Sơ đồ tính 259

9.9.2.2 Tải trọng 259

9.9.2.3 Tính cốt thép 260

Trang 5

1 GI Ớ I THI Ệ U CHUNG

1.1 Giới thiệu công trình

Khu chung cư cao tầng CT-07 thuộc Tổ hợp chung cư cao tầng NCG RESIDENTIAL do Công

ty TNHH - Tập đoàn Nam Cường làm chủ đầu tư, địa điểm xây dựng tại khu đô thị mới Dương

Nội, quận Hà Đông, Hà Nội Công trình bao gồm các khối chính như sau:

- 10 đơn nguyên 25 tầng gồm các căn hộ chung cư

- Hai tầng hầm làm diện tích đỗ xe với tổng diện tích sàn là 49,000m2 (bao gồm cả không gian kỹ thuật bố trí trong khu vực tầng hầm)

Phần không gian ngoài nhà yêu cầu một kiến trúc cảnh quan đặc biệt với nhiều dải không gian cây xanh Trong đó có phần không gian giành cho đường giao thông nội bộ ngoài nhà và bãi

đỗ xe ngoài trời

Đây là công trình xây dựng dân dụng có quy mô lớn, với kiến trúc hiện đại và yêu cầu sử dụng

ở mức cao Vị trí xây dựng của công trình thuộc khu đô thị mới Dương Nội đang phát triển với tốc độ rất nhanh Do vậy, đặt ra yêu cầu cao về chất lượng và tính bền vững của công trình

- Phần bên trên từ mặt đất xuống có lớp Cát chặt vừa số 3 với chiều dày khá lớn (khoảng 28m) và tính chất cơ lý trung bình khá

- Tiếp theo là xen kẹp lớp sét pha dẻo mềm số 4 dày khoảng 10m với tính chất cơ lý kém hơn

- Lớp cuội sỏi số 6 xuất hiện từ độ sâu khoảng 47m với tính chất cơ lý rất tốt phù hợp để đặt nền móng của công trình

Đơn vị thiết kế chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi tựa vào lớp đất số 6, cọc đường kính 1.2m và 1,4m cho móng khối tháp và 0.8m cho khối đế tầng hầm

1.2.2 Kết cấu phần ngầm

Các kết cấu đài cọc, giằng móng và sàn tầng hầm là kết cấu bêtông cốt thép toàn khối, được thi công từ dưới lên sau khi kết thúc quá trình đào đất Do mặt bằng tầng hầm lớn nên chia nhỏ bằng các khe lún và khe co giãn

C ác sàn tầng hầm có chiều cao 3.6m, với công năng sử dụng làm gara đỗ xe, các dầm sàn cao 6 00mm để đảm bảo chiều cao thông thủy theo yêu cầu kiến trúc Tiết diện dầm điển hình

là 400x6 00mm, kết cấu dầm sàn được tính toán theo sự làm việc cùng nhau sơ đồ không gian,

Trang 6

kiểm tra đảm bảo cường độ và trạng thái giới hạn thứ hai về điều kiện sử dụng (độ võng và

b iến dạng nằm trong giới hạn cho phép)

1.2.3 Kết cấu phần thân

Công trình có chiều cao lớn và các nhịp sàn lớn, ảnh hưởng của tải trọng ngang đến kết cấu là đáng kể Do chiều cao các tòa tháp lớn hơn 40m nên phải kể đến thành phần động của tải trọng gió, cũng như do tính toán chịu động đất nên kết cấu công trình phải đảm bảo độ cứng,

độ ổn định khi chịu các tải trọng động và có tính tiêu tán năng lượng tốt đảm bảo yêu cầu kháng chấn

Giải pháp kết cấu phần thân sử dụng hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng bao gồm cột và vách, lõi bêtông chịu lực theo sơ đồ khung giằng chịu cả tải trọng đứng và các tải trọng ngang tác dụng lên công trình Hệ kết cấu chịu lực theo phương ngang phải đảm bảo độ cứng tổng thể cho cả công trình và đóng vai trò truyền tải trọng ngang về các kết cấu chịu lực thẳng đứng

1.3 Phương pháp tính toán

Tải trọng đứng bao gồm tĩnh tải và hoạt tải sử dụng, tải trọng gió được tính toán theo TCVN2737- 1995: “Tải trọng và tác dụng”, tải trọng động đất được xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 375- 2006: “Thiết kế công trình chịu động đất”

Kết cấu được mô hình theo sơ đồ làm việc không gian và tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng chương trình ETABS:

- Cho phép mô hình hóa không gian và tính toán kết cấu theo các phương pháp tĩnh và động

- Mô hình chính xác các kích thước cấu kiện dầm cột, sàn vách Tải trọng và tác động được định nghĩa và đặt trên mô hình theo chương 6 của thuyết minh này

- Độ cứng của hệ kết cấu sàn được xác định theo sự làm việc tổng thể

- Tải trọng động đất được tính toán sử dụng module tính toán phổ phản ứng, tổng hợp các dạng dao động của phần phân tích động lực học

- Thiết kế, tính toán cốt thép cho các cấu kiện vách lõi cho trường hợp chịu lực thông thường cũng như cho các yêu cầu kháng chấn đặc biệt Tiêu chuẩn tính toán sử dụng là ACI 318-02

Công trình gồm 10 đơn nguyên 25 tầng nối bởi khối đế 2 tầng hầm bên dưới, các đơn nguyên

có được tách biệt nhau bởi khe co giãn(đối với 2 đơn nguyên sát nhau) có độ cứng tổng thể và đặc trưng động lực học khác nhau Vì thế mô hình được tách riêng với 1 đơn nguyên độc lập (kể đến thêm một nhịp của khu vực phần ngầm) để xác định các dao động riêng cũng như các tải trọng động khác nhau tác dụng lên từng đơn nguyên

Trang 7

Hình 1.1 Mô hình bằng chương trình ETABS

Trang 8

2 Kích th ướ c hình h ọ c chính

Công trình bao gồm các kích thước hình học chính sau:

- 10 đơn nguyên cao 25 tầng với tổng chiều cao đến mái là 89.4m

- Hai tầng hầm nối toàn bộ các khối, chiều sâu đến mặt móng là -7.2m

3 V ậ t i ệ u s ử d ụ ng

Vật liệu theo chỉ định của thiết kế cho các kết cấu bêtông cốt thép tuân theo tiêu chuẩn TCXDVN 356- 2005: “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” Mọi sự thay đổi do điều kiện thực tế trong khi thi công phải là tương đương và được sự chấp thuận thông qua của tư vấn thiết kế Vật liệu sử dụng cho kết cấu phần ngầm như sau:

4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam

- Tuyển tập "Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam"

- TCVN 5572-1991: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép

- Bản vẽ thi công

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

- TCXDVN 195- 1997: Nhà cao tầng-Thiết kế kết cấu cọc khoan nhồi

- TCXDVN 198- 1997: Nhà cao tầng-Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

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

- TCXDVN 326- 2004: Cọc khoan nhồi - Tiêu chuẩn thi công & nghiệm thu

Trang 9

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

- TCXDVN 375- 2006: Thiết kế công trình chịu động đất

- Các tài liệu, tiêu chuẩn chuyên ngành có liên quan

4.2 Tiêu chuẩn nước ngoài

Các tiêu chuẩn nước ngoài được tham khảo cho các phần tính toán bổ sung bao gồm:

- Eurocode 8: Design provisions for earthquake resistance of structures

- Eurocode 2: Design of concrete structures

- ACI 318-02: Building code requirements for structural concrete

5 Đ i ề u ki ệ n đị a ch ấ t công trình

Các thông số thiết kế cho kết cấu nền móng và tầng hầm công trình dựa trên căn cứ hồ sơ

“Báo cáo khảo sát địa chất công trình”, giai đoạn thiết kế cơ sở - do Công ty cổ phần khảo sát địa chất và xử lý nền móng công trình, lập tháng 8/2009

5.1 Địa tầng khu đất

Phân chia địa tầng khu vực khảo sát bao gồm các lớp đất như sau:

- Lớp số 1: Đất san lấp bề mặt, phía dưới là sét lẫn mùn cây Chiều dày thay đổi từ 0,5m đến 1,2m

- Lớp số 2: Sét pha dẻo cứng màu nâu xám đến nâu vàng Chiều dày thay đổi từ 1,5m đến 4,5m

- Lớp số 3 : Cát chặt vừa, hạt nhỏ đến trung màu xám nâu đến xám ghi, xám xanh xen vệt cát pha Chiều dày thay đổi từ 21m đến 33,2m

- Lớp số 4: Sét pha dẻo mềm màu nâu hồng, nâu xám lẫn vệt hữu cơ Chiều dày thay đổi mạnh từ 5m đến 16,2m Tại hố khoan K2 còn gặp thấu kính cát hạt trung màu xám ghi, xám vàng phân bố từ độ sâu 30m đến 33m với bề dày 3m

- Lớp số 5: Sét pha nâu vàng đến xám nâu, dẻo cứng Chiều dày thay đổi từ 3m đến 7,5m

- Lớp số 6: Cát hạt nhỏ đến trung màu xám ghi, xám vàng, trạng thái chặt vừa đến chặt Chiều dày thay đổi từ 3,2m đến 9,3m

- Lớp số 6a: Cát pha dẻo màu xám tro, xám nâu Chiều dày nhỏ từ 3,5m đến 3,8m

- Lớp số 7: Cuội sỏi màu xám vàng, xám trắng, trạng thái rất chặt Chiều dầy thay đổi từ 20,5m đến 22,7m

- Lớp số 8: Đá gốc sét kết, sét than màu xám đen, đá bột kết phân lớp Phong hóa nứt nẻ mạnh

- Mực nước ngầm xuất hiện ổn định ở độ sâu : 6-8m

Trang 10

5.2 Tớnh toỏn sức chịu tải của cọc khoan nhồi

Cọc sử dụng cho cụng trỡnh là cọc khoan nhồi, gồm 4 loại đường kớnh 800mm, 1000m, 1200mm và 1400mm Cỏc cọc được thiết kế tựa vào lớp cuội sỏi số 7 một đoạn ớt nhất bằng 1.5 lần đường kớnh cọc (2m đối với cọc 800mm và 1000mm; 3m đối với cọc 1200 và 1400) Sức chịu tải của cọc được xỏc định theo vật liệu cọc và theo đất nền

5.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu cọc

5.2.1.1 Cọc D800

1 Sức chịu tải đoạn trên cọc

Đường kính cọc: d= 0.8 m

Cốt thép dọc trong cọc: 16 φ 18

Mác thiết kế của bêtông cọc R = 300 #, tương đương cấp độ bền B22.5

Sức chịu tải của vật liệu cọc tính theo công thức:

P = R u F b + R an F a

R u - Cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi, Ru= R /4.5 nhưng không lớn hơn 60 kG/cm2

R u = 60 kG/cm2

F b - Diện tích tiết diện cọc F b = 0.50265 m2

R an - Cường độ tính toán của cốt thép, xác định như sau:

- Đối với thép nhỏ hơn φ 28, R an = R c /1.5 nhưng không lớn hơn 2200 kG/cm2

- Đối với thép lớn hơn φ 28, R an = R c /1.5 nhưng không lớn hơn 2000 kG/cm2

R c - Giới hạn chảy của cốt thép, R c = 4490 kG/cm2 -> R an = 2000 kG/cm2

F a - Diện tích tiết diện cốt thép dọc, F a = 40.72 cm2

Sức chịu tải theo vật liệu của đoạn trên cọc là P = 385 T

2 Sức chịu tải đoạn dưới cọc

P = R u F b + R an F a

R u - Cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi, Ru = R /4.5 nhưng không lớn hơn 60kG/cm2

R u = 60 kG/cm2

F a - Diện tích tiết diện cốt thép dọc, F a = 20.36 kG/cm2

Vậy sức chịu tải theo vật liệu của cọc là P = 340 T

Trang 11

5.2.1.2 Cọc D1000

P = R u F b + R an F a

R u = 60 kG/cm2

P = R u F b + R an F a

R u = 60 kG/cm2

Trang 12

P = R u F b + R an F a

R u = 60 kG/cm2

P = R u F b + R an F a

R u = 60 kG/cm2

Trang 13

5.2.1.4 Cọc D1400

P = R u F b + R an F a

R u = 60 kG/cm2

P = R u F b + R an F a

R u = 60 kG/cm2

5.2.2 Sức chịu tải theo đất nền

Sức chịu tải của cỏc cọc được xỏc định bằng tớnh toỏn theo chỉ tiờu thớ nghiệm xuyờn tiờu chuẩn (SPT) theo cỏc chiều sõu và kết quả thớ nghiệm nộn tĩnh cỏc cọc thử đó thi cụng trong giai đoạn trước

Sức chịu tải cực hạn của cọc, Qu(tấn), trong nền đất gồm cỏc lớp đất dớnh và lớp đất rời được tớnh theo cụng thức:

Trong đú:

( c c s s) p p

Q = 15 + 0 , 15 + 0 , 43 Ω −

Trang 14

N: Trị số xuyên tiêu chuẩn của đất,

N : Trị số xuyên tiêu chuẩn trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc Nếu N >60 thì lấy N =60, nếu 50< N ≤60 thì lấy N =50,

Nc: Giá trị trung bình của chỉ số xuyên tiêu chuẩn trong lớp đất rời,

Ns: Giá trị trung bình của chỉ số xuyên tiêu chuẩn trong lớp đất dính,

Ap: Diện tích tiết diện mũi cọc, m2,

Lc: Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất rời, m,

Ls: Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất dính, m,

Ω: Chu vi tiết diện cọc, m,

Wp: Hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng của trụ đất nền do cọc thay thế, tấn

Sức chịu tải cho phép của cọc, Qs, được tính theo công thức:

Trong đó FS là hệ số an toàn, lấy bằng 2.5

Tùy thuộc vào vị trí hố khoan khảo sát mà chiều dài cọc sẽ khác nhau, do đó cọc được tính toán với các hố khoan khảo sát như sau:

Qs = u

Trang 15

Chiều sâu Cao độ Lớp số NSPT Nc Ns L Wp Qu Qa

Trang 38

5.2.3 Sức chịu tải tính toán của cọc

Theo các bảng tính toán trên, quyết định lấy sức chịu tải của cọc như sau:

- Cọc D800: P=300 tấn

- Cọc D1000: P=450 tấn

- Cọc D1200: P=650 tấn

- Cọc D1400: P=850 tấn

Trang 39

6 T ả i tr ọ ng tác độ ng

6.1 Phân loại tải trọng

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, phân loại theo thời hạn tác dụng của tải trọng, tải trọng được chia thành tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời (dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt)

6.1.1 Tải trọng thường xuyên

- Trọng lượng bản thân các phần công trình, bao gồm khối lượng các kết cấu chịu lực và bao che

- Khối lượng và áp lực của đất

6.1.2 Tải trọng tạm thời

- Các tải trọng tạm thời dài hạn được định nghĩa và mô tả trong điều 2.3.4 của TCVN

2737-1995 Ví dụ bao gồm trọng lượng và tác động của thiết bị và máy móc trong suốt quá trình

sử dụng, tác động do thay đổi nhiệt độ, độ ẩm… Các thành phần dài hạn của hoạt tải sử dụng là một loại tải trọng tạm thời dài hạn

- Các tải trọng tạm thời ngắn hạn được định nghĩa và mô tả trong điều 2.3.5 của TCVN 2737- 1995 Ví dụ bao gồm khối lượng người, vật liệu sửa chữa, phụ kiện, dụng cụ và đồ

gá lắp trong phạm vi phục vụ và sửa chữa thiết bị, tải trọng gió Tải trọng sinh ra khi chế tạo, vận chuyển và xây lắp các kết cấu xây dựng

- Các tải trọng đặc biệt được định nghĩa và mô tả trong điều 2.3.6 của TCVN 2737-1995 Bao gồm tải trọng do nổ, tải trọng do vi phạm nghiêm trọng quá trình công nghệ, do thiết

bị trục trặc, hư hỏng tạm thời Tác động của biến dạng nền gây ra do thay đổi cấu trúc đất (sụt lở hoặc lún ướt)…

Tải trọng động đất sẽ được xem xét và tính toán theo TCXDVN 375-2006

Trang 40

1) Đường đi cho xe ôtô, xe tải nhẹ với trọng lượng dưới 2500kg

2) Kho với tải trọng chất đầy

- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang cho ở bảng 3, TCVN 2737-1995

- Hệ số độ tin cậy đối với tải trọng phân bố đều trên lấy bằng 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 200 daN/m2, bằng 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn lớn hơn 200 daN/m2

- Khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, các giá tải trọng phân bố toàn phần này được nhân với các hệ số giảm hoạt tải như tính toán cụ thể sau đây

Định dạng
Số trang	263
Dung lượng	13,43 MB