TẢI TRỌNG GIÓ TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung nàyđặt tại tọa độ được tính toán của mỗi tần Wtcx là lực gió tiêu chuẩn theo phương X và Wtcy là l

sơ bộ tiết diện cột:

Thành phần tĩnh của gió được tính theo TCVN 2737:1995:

- Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z so với mốc chuẩn được tính theo công thức:

A và ảnh hưởng của gió bão được đánh giá yếu, lấy W0 = 0.83kN/m2

+ k – hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao, lấy theo bảng 5 TCVN 2737:1995.+ c – hệ số khí động, đối với mặt đón gió cd = +0.8, mặt hút gió ch = -0.6, hệ sốtổng cho mặt đón gió và hút gió là c = 0.8 + 0.6 = 1.4 Hệ số an toàn  = 1.2

Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung nàyđặt tại tọa độ được tính toán của mỗi tần (Wtcx là lực gió tiêu chuẩn theo phương X và Wtcy là lựcgió tiêu chuẩn theo phương Y, lực gió bằng áp lực gió nhân với diện đón gió

Thành phần động:

Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học:

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

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

- Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn

- Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng cáclớp cấu tạo sàn hoạt tải TCVN 2737:1995 và RCXD 229:1999 cho phép sử dụng hệ số chiếtgiảm đối với hoạt tải, tra bảng 1 (TCXD 229:1999), lấy hệ số chiết giảm là 0.5

Hình … Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình

Việc tính toán tần số dao động riêng của 1 công trình nhiều tầng là rất phức tạp, do đó cầnphải có sự hỗ trợ của các chương trình máy tính Trong đồ án này phần mềm ETABS được dùng

để tính toán các tần số dao động riêng của công trình

Hình … Mô hình 3D của công trình trong Etabs

Trong TCXD 229:1999, quy địng chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứngvới s dạng dao động đầu tin, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa mãn bất đẳng thức:

s L s 1

f  f fTrong đó: fL được tra trong bảng 2 TCXD 229:1999, đối với kết cấu sử dụng bê tông cốtthép, lấy  = 0.3, ta được fL = 1.3Hz Cột và vách ngàm với móng

Gió động của công trình được tính theo 2 phương X và Y, mỗi dạng dao động chỉ xét theophương có chuyển vị lớn hơn Tính toán thành phần động của gió gồm các bước sau:

- Bước 1: Xác định tần số dao động riêng của công trình

Sử dụng phần mềm Etabs khảo sát với 12 mode dao động của công trình

Bảng … Kết quả 12 mode dao động

Mod

e

Chu kỳ T (s)

Hình … Hệ tọa độ khi xác định hệ số không gian 

- Bước 3: Xác định hệ số động lực (i) ứng với dạng dao động thứ 1 dựa vào hệ số (i) vàđường số 1, Hình 2, TCXD 229:1999

Ta có:

0 i

i

γWε

 = 1 – hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng theo Bảng 6 TCXD299:1999, lấy 50 năm

 Kết quả tính toán gió động theo phương X

[Xem phụ lục

 Kết quả tính toán gió động theo phương Y

[Xem phụ lục

TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT:

Động đất được xem như là một trong những yêu cầu bắt buộc không thể thiếu và là yêucầu quan trọng nhất khi thiết kế các công trình cao tầng Do đó, bất kỳ công trình xây dựng nàoằnm ở phân vùng về động đất phải tính toán tải trọng động đất

Theo TCVN 9386:2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháptĩnh lựuc ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động

Với chu kỳ T1 = 2.397s không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương

đương với

C 1

4T 2.4sT

Phổ phản ứng (theo phương ngang)

a 0.0747g 0.0747 9.81 0.733 (m/s ) � 

 Xác định hệ số tầm quan trọng:

Hệ số tầm quan trọng I = 1 ứng với nhà cao tầng từ 9 thầng đến 19 tầng

 Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép:

Hệ số ứng xử q là hệ số kể đến khả năng có thể tiêu tán năng lượng (tính dẻo) của kết cấu,đối với hệ kết cấu hỗn hợp có vách cứng, đối xử theo hai phương lấy q = 3.9

Bảng … Giá trị tham số mô tả phổ phán ứng đàn hồi:

Loại đấtnền

g

T2.5

SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN:

Chọn sơ bộ chiều dày sàn:

Đặt hb là chiều dày bả Chọn hb theo điều kiện chịu lực và thuận tiện cho thi công Ngoài

ra cũng cần chọn hb ≥ hmin theo điều kiện sử dụng

Tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012 quy định:

- hmin = 40mm đối với sàn mái

- hmin = 50mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng

- hmin = 60mm đối với sàn của nhà sản xuất

- hmin = 70mm đối với bản làm từ bê tông nhẹ

Để thuận tiện cho thi công thì hb nên chọn là bội số của 10mm

Quan niệm tính toán: Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang Sàn không bịrung động, không bị dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểm trên sàn là nhưnhau khi chịu tác động của tải trọng ngang

Chọn chiều dày của sàn phụ thuốc vào nhịp và tải trọng tác dụng có thể chọn chiều dàybản sàn xác định sơ bộ theo công thức:

D = 0.8 ÷ 1.4: Phụ thuốc vào tải trọng, chọn D = 0.8

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 l1 là nhịp theo phươngcạnh ngắn

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm:

Dựa vào cuốn “Sổ tay thực hành kết cấu công trình” trang 151 ta được:

Bảng … Công thức sơ bộ kích thước dầm

KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦMLoại dầm Nhịp L (m) Một nhịpChiều cao hNhiều nhịp Chiều rộng b

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân sàn:

Bảng … Tải trọng các lớp cấu tạo hoàn thiện sàn tầng điển hình

Các lớp cấu tạo

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Tĩnh tải tường xây:

Giả sử các tường đều có chiều cao 3.1m (chiều cao tầng là 3.7m và chiều cao dầm chính

là 0.6m), giá trị của tải tường dài 100mm và 200mm được cho trong bảng sau:

Bảng … Tĩnh tải xây tầng điển hình

Các loại tường gạch Trị tiêu chuẩn

Hoạt tải được sử dụng tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn, tra TCVN 2737:1995:

Bảng … Bảng giá trị hoạt tải các loại phòng

(kN/m2)

HSV T

(*): hoạt tải phòng làm việc có tính thêm khối lượng dự trữ (vách ngăn…) chọn bằng 0.5 (kN/m2)

NỘI LỰC TÍNH TOÁN:

Mô hình tính toán:

Sử dụng phần mềm SAFE version 12.3.2 để mô hình, phân tích chuyển vị đứng dầm sàn,nội lực sàn và tính thép

Hình … Mô hình dầm sàn tầng điển hình

Hình … Khai báo vật liệu

Kiểm quả nội lực:

Nội lực sau khi phân tích mô hình:

Hình … Momen theo phương X (M11)

Hình … Momen theo phương Y (M22)

Chia dải thiết kế:

Hình … Dải Strip theo phương X

Hình … Dải Strip theo phương Y

Hình … Nội lực dải Strip theo phương X

Hình … Nội lực dải Strip theo phương Y

Kiểm tra độ theo trạng thái giới hạn II:

Kiểm tra độ võng ngắn hạn:

Theo TCVN 5574:2012 thì độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện f < fgh

Trong đó fgh là độ võng giới hạn được nêu trong bản C.1, phụ lục C, TCVN 5574:2012

Khi nhịp 6m < L ≤ 12m thì fgh = L/250 = 8500/250 = 32 (mm)

 Độ võng ngắn hạn: CB-CV: 1TT + 1HT

Hình … Độ võng ngắn hạn.

fmax = 10.8mm < [f] = 32mm  Thỏa

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CẦU THANG CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH:

KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CẦU THANG:

Chiều cao tầng điển hình là 3.7m, có 21 bậc thang, câu thang 2 vễ, mỗi vế rộng 10 bậc.Chiều cao mỗi bậc thang:

t b

h 170

l 330

Chọn sơ bộ kích thước dầm kiềng D1 là 200×300

Chọn sơ bộ chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ hs = 120mm

TẢI TRỌNG:

Tĩnh tải:

Bản thang nghiêng:

Bảng … Tĩnh tải bản thang nghiêng

STT Các lớp vật liệu  Dày  td g tc Hệ số vượt tải g tt

Chọn kiểu cầu thang bản 2 vễ Dầm kích thước sơ bộ 300×400

Quy bản thang về thành dạng tải phân bố đều Cắt một dãy có bề rộng b = 1m

Xét tỷ số

d s

h3

h  thì liên kết giữa bản thang và dầm chiếu tới là liên kết khớp

- q1tcb q�tc 1 8.63 0.889 7.67 (kN/m)� � 

- q1tt b q�tt 1 10.25 0.889 9.11 (kN/m)� � 

 Sử dụng Etabs để mô hình 2D suy ra sơ đồ tính và nội lực cầu thang:

Sơ đồ tính cầu thang:

Hình … Sơ đồ tính cầu thang

Hình … Tĩnh tải cấu tạo cầu thang

Hình … Hoạt tải cầu thang

- Nội lực vế 1:

Hình … Nội lực cầu thang

TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP:

Bảng … Thông số vật liệu cầu thang

Chiều dày bản thang (h) 120 m

14

5

MPaChiều dày BT bảo vệ

Bảng … Tính toán cầu thang

Tiết diện Momen M αm  As  (%) As (chọn) chọn (%)

 Kiểm tra độ võng của bản thang:

Theo TCVN 5574:2012 độ võng của bản thang được kiểm tra theo điều kiện f < fgh

Với độ võng f = 2.382mm < fgh = 24mm  Bản thang thỏa điều kiện độ võng

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN DẦM KIỀNG (DẦM CHIẾU TỚI):

Tải trọng:

Gồm tải trọng do bản thang, bản chiếu tới truyền vào và trọng lượng bản thân dầm:

Hình … Phản lực gối tựa của bản thang

Tải trọng do bản thang truyền vào dầm:

Bảng … Thông số vật liệu dầm kiềng