Dự án xây dựng tòa nhà văn phòng 11 tầng khu đô thị nam thăng long hà nội

KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Giới thiệu về công trình

Sự gia tăng dân số tại các thành phố đã dẫn đến nhu cầu cao về nơi làm việc, tạo điều kiện cho sự phát triển của các tòa nhà cao tầng Để đáp ứng nhu cầu này, công trình Nhà Văn Phòng 11 Tầng được xây dựng nhằm cung cấp không gian làm việc cho cá nhân, tập thể và các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong khu vực.

Tòa Nhà Văn Phòng 11 Tầng mang kiến trúc hiện đại, được thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế Công trình này sẽ góp phần quan trọng vào việc nâng cao cơ sở hạ tầng, thúc đẩy kinh tế và phát triển xã hội của thành phố.

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Nhà Văn Phòng 11 Tầng có diện tích 1140 m², tọa lạc tại khu đô thị Nam Thăng Long, Hà Nội Tòa nhà cao 39,5 m và bao gồm 11 tầng.

Tòa nhà được thiết kế theo phong cách kiến trúc hiện đại, với hình khối đơn giản, sử dụng hệ kết cấu bê tông cốt thép kết hợp với kính và màu sơn, mang đến vẻ sang trọng và quý phái Công trình tọa lạc tại khu đô thị Nam Thăng Long, Hà Nội.

Điều kiện kinh tế xã hội, khí hậu thủy văn

1.2.1 Điều kiện kinh tế xã hội

Do hạn chế về điều kiện thi công trong thành phố, việc thi công bê tông gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là xe bê tông và xe chở đất chỉ được phép vào thành phố vào ban đêm Nếu cần đổ bê tông vào buổi sáng, cần phải làm việc với cảnh sát giao thông để xin giấy phép Yêu cầu về an toàn vệ sinh lao động và bảo vệ môi trường rất cao, trong khi mặt bằng thi công lại chật hẹp, gây khó khăn cho việc tập kết phương tiện, máy móc và nguyên vật liệu, cũng như bố trí lán trại tạm thời.

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình tọa lạc tại Hà Nội, nơi có nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 28°C Chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 11°C Thời tiết tại đây được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3.

Từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau, độ ẩm trung bình dao động từ 80% đến 85% Hai hướng gió chủ yếu là Đông Nam và Đông Bắc, với tháng 8 là tháng có sức gió mạnh nhất và tháng 11 là tháng có sức gió yếu nhất, đạt tốc độ gió tối đa lên tới 26 m/s Địa chất công trình được xác định là loại đất trung bình.

Phân tích chọn giải pháp kiến trúc cho công trình

Thiết kế mặt bằng là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả công năng của công trình, phục vụ nhu cầu làm việc Giải pháp mặt bằng cần đạt tiêu chí vuông vắn, thông thoáng, linh hoạt và kín đáo, tạo không gian yên tĩnh phù hợp cho môi trường văn phòng.

Không gian trên mặt bằng điển hình công trình đƣợc thông với nhau đảm bảo cho quá trình trao đổi tài liệu và làm việc

Mặt bằng công trình được thiết kế dựa trên kích thước hình khối, phản ánh tính chân thực trong việc tổ chức dây chuyền công năng Hệ thống lưới cột có khoảng cách thay đổi, với các cột cách nhau 10 m và 9,5 m theo cách đối xứng.

Mặt bằng công trình được thiết kế dựa trên công năng của dây chuyền, với văn phòng làm việc là yếu tố chính Kiến trúc mặt bằng, mặc dù đơn giản, vẫn đảm bảo sự thông thoáng, linh hoạt và yên tĩnh, đáp ứng tốt các yêu cầu đề ra.

Do đặc điểm của công trình là nhà văn phòng, việc tổ chức giao thông được thực hiện thông qua sảnh lớn ở giữa khối nhà, bao gồm lối đi cho người đi bộ và phương tiện tại các nhà để xe Hệ thống giao thông ngang được thiết kế với diện tích mặt bằng lớn và khoảng cách ngắn nhất đến nút giao thông đứng, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và hiệu quả kiến trúc.

Hình 1.1: Mặt bằng tầng điển hình của công trình 1.3.2.Giải pháp mặt đứng

Công trình đƣợc bố trí dạng hình khối, có ngăn tầng, các ô cửa, dầm bo, tạo cho công trình có dáng vẻ uy nghi, vững vàng

Tỷ lệ chiều rộng và chiều cao hợp lý của công trình không chỉ tạo nên vẻ hài hòa cho tổng thể mà còn giúp hòa quyện với các công trình lân cận Bên cạnh đó, những ô cửa kính được thiết kế tinh tế sẽ làm tăng thêm vẻ đẹp cho công trình.

Các chi tiết khác nhƣ: gạch ốp, màu cửa kính, v.v làm cho công trình mang một vẻ đẹp hiện đại riêng

Hệ thống giao thông đứng bao gồm 2 thang máy và 1 thang bộ, được đặt tại nút giao thông chính của công trình, kết nối với các tuyến giao thông ngang Ngoài ra, hệ thống này còn tích hợp các hệ thống kỹ thuật điện và xử lý rác thải, tạo nên một giải pháp giao thông hiệu quả.

Mặt đứng công trình mang đến vẻ hiện đại và cảm giác thoải mái cho người sử dụng Chiều cao các tầng được thiết kế phù hợp với công năng sử dụng, trong đó tầng điển hình có chiều cao 3,2 m, cửa đi cao 2,2 m, lan can ban công cao 1,5 m và cửa thang máy cao 2,5 m Cầu thang bộ được thiết kế dạng 2 vế với một chiếu nghỉ, trong khi tầng dưới cùng cao 4,3 m và có mặt bằng rộng rãi, tạo cảm giác thoải mái cho mọi người Dầm bo cao 0,7 m giúp tăng cường độ cứng theo phương ngang trong mặt phẳng mái, hỗ trợ việc truyền tải trọng gió vào các kết cấu chịu lực.

Hình 1.2: Mặt đứng công trình 1.3.3.Giải pháp thông gió chiếu sáng

Giải pháp thông gió bao gồm cả thông gió tự nhiên và thông gió nhân tạo

Hệ thống cửa sổ kính và cửa đi được thiết kế nhằm đảm bảo cách nhiệt và thông gió hiệu quả cho từng phòng Bên cạnh đó, các cửa sổ thông gió ở đầu hành lang mỗi tầng cũng góp phần tạo ra sự đối lưu không khí trong ngôi nhà.

Hà Nội và Việt Nam có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, vì vậy việc lắp đặt hệ thống máy điều hòa và quạt thông gió tại mỗi tầng là rất cần thiết để điều hòa không khí Công trình, nơi tập trung nhiều người làm việc, đòi hỏi yếu tố thông gió nhân tạo để đảm bảo môi trường làm việc thoải mái và hiệu quả.

Giải pháp chiếu sáng bao gồm cả chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo Chiếu sáng tự nhiên tận dụng ánh sáng thiên nhiên qua các lớp cửa kính để phân phối ánh sáng vào không gian Bên cạnh đó, hệ thống đèn điện được sử dụng để đảm bảo ánh sáng tiện nghi vào ban đêm.

Để đảm bảo không khí thông thoáng, việc bố trí các phòng và sảnh là rất quan trọng Sử dụng cửa sổ, cửa đi và hệ thống thông gió bằng kính khung nhôm giúp điều chỉnh và tối ưu hóa điều kiện vi khí hậu, mang lại sự tiện nghi tối ưu cho không gian sống.

1.3.4 Giải pháp cung cấp điện, nước sinh hoạt

Công trình được xây dựng gần hệ thống mạng lưới điện và nước của thành phố, mang lại sự tiện lợi trong quá trình sử dụng Hệ thống ống nước được kết nối qua các tầng và thông với bể nước trên mái, với nước được bơm lên từ máy bơm Bố trí của các hệ thống này không chỉ đảm bảo an toàn khi sử dụng mà còn thuận tiện cho việc sửa chữa.

Nước thải từ các thiết bị vệ sinh như chậu rửa và thoát sàn được thu gom và dẫn vào hệ thống ống thoát nước đứng, nằm trong các hộp kỹ thuật của công trình.

Nước thải từ thiết bị vệ sinh được thu gom qua ống dẫn và chảy vào hệ thống ống thoát nước đứng trong các hộp kỹ thuật, sau đó dẫn đến bể tự hoại dưới công trình trước khi thoát ra cống thành phố.

1.3.5 Các giải pháp về các yêu cầu kỹ thuật khác của công trình

Hệ thống chống sét cho công trình được thiết kế với các kim thu sét bằng thép có đường kính 16 mm và chiều dài 600 mm, lắp đặt trên các kết cấu nhô cao và đỉnh mái nhà Các kim thu sét này được kết nối với nhau và nối đất bằng thép có đường kính 10 mm Cọc nối đất sử dụng thép góc 65 x 65 x 6 với chiều dài phù hợp để đảm bảo an toàn cho công trình.

2,5 m Dây nối đất dùng thép dẹt 40  4, điện trở của hệ thống nối đất đảm bảo nhỏ hơn 10 

GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

Các giải pháp kết cấu

Công trình có quy mô 11 tầng và chiều cao 39,8m, thuộc loại công trình cao tầng cỡ trung bình (dưới 20 tầng), sử dụng giải pháp kết cấu khung giằng với khung và vách bê tông cốt thép chịu lực Trong quá trình hoạt động, khung chủ yếu chịu tải trọng đứng, trong khi vách và lõi chịu tải trọng ngang Dưới tác động của tải trọng ngang, khung chịu cắt chủ yếu, với chuyển vị tương đối của các tầng trên nhỏ hơn so với các tầng dưới Ngược lại, lõi và vách chủ yếu chịu uốn, dẫn đến chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn Sự kết hợp này giúp giảm chuyển vị tổng thể của công trình khi các hệ thống làm việc cùng nhau, với hệ kết cấu sàn đóng vai trò liên kết hai hệ thống.

Sàn sườn là giải pháp phổ biến cho các công trình nhà cao tầng, giúp tăng cường độ cứng ngang của kết cấu Nhờ đó, chuyển vị ngang của công trình sẽ được giảm thiểu hiệu quả.

Lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện

2.2.1 Lựa chọn chiều dày sàn

Công thức xác định chiều dày bản sàn nhƣ sau:

Hệ số D phụ thuộc vào đặc tính tải trọng đứng tác dụng lên sàn, với giá trị từ 0,8 đến 1,4; thường chọn D = 1 Nhịp tính toán l theo phương chịu lực của bản sàn (chiều dài cạnh ngắn) cần được xác định Hệ số m phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, với giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc theo 2 phương và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc theo 1 phương.

Xét các ô sàn: Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng kết cấu ta phân các ô sàn ra làm 2 loại:

+ Loại 1: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l 2 /l 1 ≤ 2  ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê 4 cạnh)

+ Loại 2: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l 2 /l 1  2  ô sàn làm việc theo 1 phương (thuộc loại bản dầm)

- Bề dày các ô sàn đƣợc tính toán ở bảng 2.1:

Bảng 2.1: Bề dày các ô sàn

Tầng Tên ô sàn l 1 (m) l 2 (m) l 2 /l 1 Loại ô bản h s (cm)

S1(9,5x10) 9,5 10 1,05 Bản kê 4 cạnh 23,75 S2(5,7x9,5) 5,7 9,5 1,66 Bản kê 4 cạnh 14,25 S3(1,5x10) 1,5 10 6,66 Bản dầm 4,68 S4(1,5x9,5) 1,5 9,5 6,33 Bản dầm 4,68

Để đảm bảo giả thiết kết cấu sàn là vách cứng trong mặt phẳng ngang, cần có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng sàn và mềm ngoài mép sàn theo các lý thuyết tính toán nhà cao tầng hiện nay Điều này dẫn đến việc chuyển vị ngang ở mỗi cao trình nhà cao tầng là không đổi Sàn càng cứng thì chu kỳ dao động và gia tốc dao động sẽ giảm, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép Tuy nhiên, việc "chồng" tầng mà mỗi sàn được tính toán như một sàn độc lập có thể làm giảm khả năng độ cứng của giả thiết, dẫn đến việc công trình có thể "rung, lắc" khi tính toán đến thành phần động như gió động và động đất Do đó, để đảm bảo cho sàn nhà có độ cứng cần thiết và chịu tải hiệu quả trong điều kiện gió động hay động đất, việc chọn tiết diện sàn là rất quan trọng.

- Sàn tầng có chiều dày sàn là 20cm;

- Sàn khu vệ sinh, ban công có chiều dày sàn là 10cm;

- Sàn khu vực gần vách cứng, hành lang có chiều dày sàn là 20cm

Tên và ký hiệu của các ô sàn đƣợc xem trong hình A.1 Phụ lục

2.2.2 Xác định tiết diện dầm

Chiều cao tiết diện dầm h d chọn sơ bộ theo nhịp: d d d h l

Trong đó: l d – Nhịp của dầm đang xét; m d – Hệ số kể đến vai trò của dầm (Với dầm phụ: ( 1 : 1 )

10 12 m d  ; với dầm chính: ( : 1 1 ) d 8 12 m  ; với đoạn dầm consol: m d  5 : 7

Bề rộng tiết diện dầm b d chọn trong khoảng.b d (0,3: 0,5)h d

- Xác định kích thước dầm phụ L theo công thức

Vậy các tầng có dầm phụ trong nhà và ngoài ban công có kích thước : 700x300mm

- Dầm tường vệ sinh và các dầm nhỏ khác chọn : 220x400mm

Bảng 2.2: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng điển hình

TT Tên dầm Loại dầm Nhịp

3 DP1 Phụ 10 300 700 Đối với các tầng khác, các tiết diện dầm cũng được tính toán tương tự

2.2.3 Xác định tiết diện cột

* xác định tiết diện sơ bộ cột yc c b

- A c yc : diện tích tiết diện cột

- N: lực nén đƣợc tính toán gần đúng theo công thức Nm s  q S

- S : diện tích truyền tải mặt sàn lên cột đang xét

- m s : số sàn phía trên tiết diện đang xét

Tải trọng tương đương trên mỗi mét vuông mặt sàn bao gồm tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời, cùng với trọng lượng của dầm và cột được tính phân bố đều Để đơn giản hóa quá trình tính toán, theo kinh nghiệm, ta xác định N bằng cách cho tải trọng phân bố đều trên sàn là q = 1,2 (T/m²).

- R b : cường độ chịu nén của vật liệu làm cột, bê tông có cấp độ bền B25 có

Cốt thép: Cốt thép loại CII có:

Cường độ tính toán chịu kéo, nén - R s =R sc = 280Mpa;

Cường độ tính toán chịu cắt - Rsw = 225Mpa

Cột giữa lấy k 1,1 Cột biên lấy k 1,2 Cột góc lấy k=1,3

Diện tích truyền tải lớn nhất

Chọn sơ bộ tiết diện cột: 0,6x0,5m kiểm tra điều kiện về độ mảnh:

- chiều dài tính toán của cấu kiện Đối với cột nhà:  b  31 -chiều dài tính toán của cấu kiện:

Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định

Diện tích truyền tải lớn nhất

Chọn sơ bộ tiết diện cột: 0,8x0,7m kiểm tra điều kiện về độ mảnh:

- chiều dài tính toán của cấu kiện Đối với cột nhà:  b  31 -chiều dài tính toán của cấu kiện:

-Diện tích truyền tải lớn nhất

Chọn sơ bộ tiết diện cột: 0,8mx0,7m kiểm tra điều kiện về độ mảnh:

- chiều dài tính toán của cấu kiện Đối với cột nhà:  b  31 -chiều dài tính toanns của cấu kiện:

-Diện tích truyền tải lớn nhất

Chọn sơ bộ tiết diện cột: 1mx1m kiểm tra điều kiện về độ mảnh:

- chiều dài tính toán của cấu kiện Đối với cột nhà:  b  31

-chiều dài tính toán của cấu kiện:

Bảng 2.3 Bảng lựa chọn kích thước tiết diện của cột ả

2.2.4 Xác định tiết diện vách

Theo TCVN 1998 quy định độ dày của lõi thang máy không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau: {150mm; 1

Vậy sơ bô chọn độ dày của lõi thang máy là 250mm Vách có t= 300mm

Thiết lập mặt bằng kết cấu sàn nhƣ bản vẽ KC – 01 trong đó:

- Các dầm đƣợc kí hiệu lần lƣợt là D-1, D-2, , D-24 Chỉ số trong ngoặc đơn thể hiện kích thước tiết diện tính theo cm của cấu kiện

- Các cột được kí hiệu lần lượt là C1, C2 C4 Chỉ số dưới tên cột thể hiện kích thước tiết diện tính theo cm cảu cấu kiện

- Các ô sàn đƣợc kí hiệu lần lƣợt là S1, S2, S6

- Hình vẽ dưới đây thể hiện mặt bằng kết cấu tầng ( tầng điền hình)

Hình 2.3:mặt bằng kết cấu tầng điển hình

Tính toán tải trọng và tác động

Tải trọng đứng tác dụng lên công trình bao gồm tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải) và tải trọng tạm thời ( hoạt tải) a)Tĩnh tải sàn

Tĩnh tải sàn có tác dụng lâu dài, được tính toán dựa trên trọng lượng bê tông sàn theo công thức g ts = n×h×γ (daN/m²) Trong đó, n là hệ số vượt tải theo tiêu chuẩn 2737-95, và h là chiều dày của sàn.

 - trọng lƣợng riêng của vật liệu sàn

STT Tên cấu kiện Lớp cấu tạo h

23 Tổng 0,148 b) Tĩnh tải do tường ngăn Đƣợc tính theo công thức sau: g t    n b h 

(kN/m) (2.4) Trong đó: n - hệ số vƣợt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737-95; b - bề rộng các lớp cấu tạo ; h- chiều cao lớp cấu tạo

 - trọng lượng riêng của vật liệu tường

Bảng 2.5: Tĩnh tải tường ngăn

STT Các lớp cấu tạo b

Bảng 2.12 Hoạt tải sử dụng và sửa chữa

STT Loại Sàn P tiêu chuẩn

Công trình có độ cao h 9,8m < 40m nên theo qui phạm tải trọng gió chỉ tính đến thành phần tĩnh của tải trọng gió, không tính đến thành phần động

Tải trọng gió đƣợc xác định theo công thức:

Trong đó: n: hệ số tin cậy của tải trọng gió n = 1,2

W o (kg/cm 2 ): áp lực gió tuỳ thuộc vào vùng áp lực gió Công trình đƣợc xây dựng ở Hà Nội thuộc vùng II B có W o = 95daN/m 2

K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao c : hệ số khí động Với công trình thiết kế C hút = 0,6 ; C đẩy = 0,8

- Tầng 1 có độ cao 4,75m < 5m  k = 0.53 Áp dụng: W = W o K c n

Phía gió đẩy c = 0,8; gió hút c = 0,6

W h = 0,95 0,5 0,6 1,2 = 0,36 (daN/m) Tương tự ta tính toán cho các tầng tiếp theo ta được bảng được thể hiện trong bảng

Z i (m) Ki Ce đẩy Ce hút H

Các tổ hợp tải trọng đƣợc tính toán theo TCVN 2737-1995, cụ thể nhƣ sau:

- Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải;

- Tổ hợp 2: Tĩnh tải + Gió X;

- Tổ hợp 3: Tĩnh tải + Gió XX;

- Tổ hợp 4: Tĩnh tải + Gió Y;

- Tổ hợp 5: Tĩnh tải + Gió YY;

- Tổ hợp 6: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió X;

- Tổ hợp 7: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió XX;

- Tổ hợp 8: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió Y;

- Tổ hợp 9: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió YY;

- Tổ hợp 10: Tổ hợp bao (Tổ hợp 1÷9)

Gió XX là gió đối kháng với gió X, tương tự như mối quan hệ giữa gió Y và gió YY Giá trị nội lực của gió đã được mô hình hóa trong phần mềm Etabs và được trình bày trong các hình A.8 đến A.11 trong phụ lục.

Tổ hợp nội lực là phương pháp cộng có lựa chọn để xác định các giá trị nội lực bất lợi nhất cho việc tính toán cốt thép hoặc kiểm tra khả năng chịu lực Quy trình này được thực hiện theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2727-1995 về tải tọng và tác động qui định hai tổ hợp cơ bản:

- Tổ hợp cơ bản 1: Gồm nội lực do tính tải và nội lực do một trường hợp của hoạt tải (có lựa chọn)

Tổ hợp cơ bản 2 bao gồm nội lực từ tĩnh tải và nội lực từ ít nhất hai hoạt tải, trong đó cần lựa chọn trường hợp bất lợi nhất Đặc biệt, bội lực của hoạt tải sẽ được nhân với hệ số tổ hợp là 0,9.

Trong mỗi tổ hợp tải trọng, việc tính toán không chỉ phụ thuộc vào trạng thái giới hạn mà còn sử dụng hệ số độ tin cậy (hệ số vượt tải) Tải trọng tính toán được xác định bằng cách nhân tải trọng tiêu chuẩn với hệ số độ tin cậy.

Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét các trường hợp sau:

Cột khung không gian đƣợc bố trí cốt thép đối xứng do đó các giá trị M x max ; M y max là những momen lớn nhất về giá trị tuyệt đối

2.3.6 Lựa chọn phần mềm, lập sơ đồ tính toán

Phần mền ứng dụng tính toán nội lực: sử dụng phần mền ETABS phiên bản ETABS 9.7.4

Hệ kết cấu của nhà là hệ khung kết hợp vách - lõi chịu lực Mặt bằng nhà đối xứng nên ta tính toán nội lực bằng khung không gian

Trong chương trình Etabs 9.7.4, khung không gian được mô tả với các phần tử dầm và cột được khai báo là frame, trong khi các phần tử sàn được khai báo là phần tử shell Bên cạnh đó, các phần tử vách và lõi được định nghĩa là phần tử wall.

THIẾT KẾ KẾT CẤU CÁC CẤU KIỆN CHÍNH PHẦN THÂN CÔNG TRÌNH

Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép

Cột trong công trình là cột chịu nén lệch tâm xiên Nội lực tác dụng theo các phương như sau:

Nz – Lực nén dọc trục;

My – Mô men uốn nằm trong mặt phẳng khung;

Mx – Mô men uốn nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng khung x z y

Hình 4.1: Mô hình biểu diễn nội lực trong cột

Trục x là trục theo phương cạnh dài công trình, trục y là trục theo cạnh ngắn công trình

Tính toán cốt thép cho cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo tài liệu

Tài liệu “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs Nguyễn Đình Cống hướng dẫn cách tính cốt thép bằng phương pháp gần đúng, chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Phương pháp này dựa trên nguyên tắc trong tiêu chuẩn BS8110 của Anh và ACI 318 của Mỹ Tác giả đã phát triển các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 356-2005).

3.1.1 Tính toán tiết diện chữ nhật

Xét tiết diện có cạnh C x ,C y Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:

Cốt thép được bố trí đều theo chu vi, tuy nhiên mật độ cốt thép ở cạnh b có thể lớn hơn, như đã được giải thích trong bảng mô hình tính.

Tiết diện chịu lực nén N và mômen uốn M x, M y cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên e ax, e ay là những yếu tố quan trọng trong phân tích kết cấu Sau khi xem xét uốn theo hai phương, hệ số  x và  y được tính toán, cho thấy sự gia tăng của mômen trong quá trình này.

Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị M x1 và M y1 với kích thước các cạnh, có thể áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương x hoặc y Các điều kiện và ký hiệu được thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng 4.1: Mô hình tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện x 1 y 1 x y

Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h 0  h a; Z  h 2a chuẩn bị các số liệu

R b ,R s , R sc , R như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)

 N ; Với kết cấu tĩnh định: e 0  e 1 e a

Tính toán độ mảnh theo hai phương x ox ; y x l

Dựa vào độ lệch tâm e 0 và giá trị x 1 để phân biệt các trường hợp tính toán

Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

  h  tính toán gần nhƣ nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm  e :

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

Khi  14 lấy   1; khi 14  104 lấy  theo công thức sau:

      (4-7) Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st : e b e st sc b

Cốt thép đƣợc chọn đặt đều theo chu vi (mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn)

 h  đồng thời x 1   R h 0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé Với mức độ gần đúng, có thể tính x theo công thức sau:

Diện tích toàn bộ cốt thép A st tính theo công thức:

  h  đồng thời x 1   R h 0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn Lấy k = 0,4, tính A st theo công thức sau:

Cốt thép đƣợc đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ cốt thép theo cạnh h

3.1.2 Tính toán tiết diện vuông

Tiết diện vuông chịu nén lệch tâm xiên có thể đƣợc tính toán nhƣ đối với tiết diện chữ nhật nhƣ đã trình bày ở mục 4.1.1

Đối với tiết diện vuông có cốt thép bố trí đều quanh chu vi với số lượng từ 12 thanh trở lên (12, 16, 20,…), có thể tính gần đúng bằng cách quy đổi về tiết diện tròn với đường kính D = 1,05 × Cx Phương pháp này áp dụng cho tính toán với lực nén N và mômen tổng.

M  M  M Tính toán theo tiết diện tròn cốt thép A st , chọn và bố trí cốt thép cho tiết diện vuông

3.1.3 Đánh giá và xử lý kết quả

Giá trị A st tính toán được có thể dương hoặc âm, và có thể lớn hoặc nhỏ Để đánh giá tính hợp lý, cần xem xét tỉ lệ cốt thép s A st.

  A với AC x C y  b h Tùy theo kết quả tính được mà có cách đánh giá và xử lý như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng.

Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt thép

Tiết diện ngang của cấu kiện chịu nén thường có dạng hình vuông, chữ nhật, tròn, đa giác đều hoặc chữ I, chữ T

Trong cấu kiện chịu nén cần đặt khung cốt thép gồm các cốt thép dọc và cốt thép ngang (hình 4.1a)

3.2.1 Cốt thép dọc chịu lực Đó là các cốt thép đƣợc kể đến khi xác định khả năng chịu lực của cấu kiện Cốt thép dọc chịu lực thường dùng các thanh có đường kính   12 40 Khi cạnh tiết diện lớn hơn 200mm thì nên chọn  16

Trong cấu kiện nén đúng tâm, cốt thép dọc được phân bố đều theo chu vi Ngược lại, trong cấu kiện nén lệch tâm với tiết diện chữ nhật, cốt thép dọc chịu lực cần được đặt tập trung theo cạnh b và chia thành hai phía: A s và A s Cốt thép A s sẽ nằm ở phía chịu nén nhiều hơn, gần với điểm đặt lực N, trong khi cốt thép A s ở phía đối diện chịu kéo hoặc nén ít hơn, xa điểm đặt N Khi A s = A s, cốt thép được coi là đối xứng; còn khi A s ≠ A s, cốt thép sẽ không đối xứng.

Cốt thép dọc chịu lực trong cấu kiện cột BTCT được đặt đối xứng, giúp đơn giản hóa quá trình thi công Việc này trở nên hợp lý khi cấu kiện chịu mômen đổi dấu có giá trị gần bằng nhau, đảm bảo hiệu quả về phương diện chịu lực.

Khi tính toán cốt thép không đối xứng cho một cặp nội lực M và N đã biết, thường cho kết quả tổng lượng cốt thép ít hơn so với cốt thép đối xứng Tuy nhiên, sự chênh lệch này trong nhiều trường hợp là không đáng kể.

Chỉ nên sử dụng cốt thép không đối xứng trong những trường hợp đặc biệt khi cấu kiện chịu mômen không đôi dấu, tức là mômen theo một chiều lớn hơn nhiều so với chiều còn lại Việc tính toán cần chứng minh rằng việc áp dụng cốt thép không đối xứng sẽ mang lại hiệu quả tiết kiệm đáng kể.

 là tỉ số phần trăm cốt thép Giá trị  và

không bé hơn  min Theo TCXDVN 356-2005, giá trị  min lấy theo độ mảnh l 0

Bảng 3.2: Giá trị tỉ số cốt thép tối thiểu

Khi chƣa sử dụng quá 50% khả năng chịu lực của cấu kiện thì  min 0, 05% không phụ thuộc độ mảnh

Trong các trường hợp đặc biệt, tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm có thể được thiết kế với cốt thép dọc phân bố đều quanh chu vi Điều này giúp tăng cường khả năng chịu uốn của cấu kiện theo cả hai phương và tránh việc tập trung quá nhiều thép ở một cạnh, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công.

Gọi A st là diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực Đặt t st b

Diện tích tính toán của tiết diện bê tông được ký hiệu là A b, trong đó A st là tổng diện tích cốt thép bao gồm A s và A s  Đối với cấu kiện nén lệch tâm với cốt thép đặt theo cạnh b, A b được tính bằng công thức A b = b × h 0 Trong trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm có cốt thép theo chu vi hoặc cấu kiện nén trung tâm, A b sẽ tương đương với diện tích tiết diện.

Nên hạn chế tỉ số cốt thép  t

Trong việc xác định giá trị của hệ số , ta có 0  t max (4-12) và lấy  0 2 min Giá trị tối đa  max được quy định dựa trên quan điểm sử dụng vật liệu Để hạn chế việc sử dụng thép quá mức, người ta thường chọn  max 3% Tuy nhiên, để đảm bảo sự tương thích và làm việc chung giữa thép và bê tông, giá trị  max thường được lấy là 6%.

3.2.2 Cốt thép dọc cấu tạo

Khi sử dụng cấu kiện nén lệch tâm với chiều cao h > 500mm, cần thiết phải đặt cốt thép dọc cấu tạo ở giữa cạnh h để chịu ứng suất từ bê tông co ngót và biến đổi nhiệt độ, đồng thời giữ ổn định cho cốt thép đai dài Cốt thép cấu tạo không tham gia vào tính toán khả năng chịu lực, có đường kính tối thiểu 12mm và khoảng cách tối đa 500mm theo phương cạnh h Nếu đã bố trí cốt thép dọc chịu lực theo chu vi, thì không cần thiết phải đặt thêm cốt thép dọc cấu tạo.

Hình3.3: Cốt thép dọc cấu tạo và cốt thép đai

Cốt thép ngang, hay còn gọi là cốt đai, có vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí và ổn định cho cốt thép dọc trong quá trình thi công Chúng không chỉ hỗ trợ cốt thép dọc chịu nén mà còn tham gia vào việc chịu lực cắt trong các trường hợp cấu kiện phải chịu lực cắt lớn Đường kính tối đa của cốt đai cũng cần được chú ý để đảm bảo hiệu quả cấu trúc.

Khoảng cách cốt đai a đ k min và a 0

 max, min - đường kính cốt thép dọc chịu lực lớn nhất, bé nhất

Khi R sc  400 MPa lấy k = 15 và a 0 500 mm;

R sc  400 MPa lấy k = 12 và a 0 400 mm;

Nếu tỉ lệ cốt thép dọc   1,5% cũng nhƣ khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà t 3%

Trong đoạn nối chồng thép dọc, khoảng cách a đ 10

Cốt thép đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc để giữ cho chúng không bị phình ra Để đảm bảo điều này, các cốt thép dọc (ít nhất một thanh) phải được đặt vào vị trí uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các chỗ uốn không vượt quá 400 mm Khi chiều rộng tiết diện nhỏ hơn hoặc bằng 400 mm và có tối đa 4 thanh cốt thép dọc trên mỗi cạnh, có thể sử dụng một cốt thép đai duy nhất bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.

Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện cột

3.3.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện cột

Đối với mỗi nhóm cột đã được ký hiệu trong mặt bằng định vị, chúng ta sẽ chọn từ một đến hai cột điển hình có nội lực lớn nhất để tính toán thép Đối với từng loại tổ hợp tải trọng (Combo), việc tính toán sẽ được thực hiện tại hai vị trí là đầu và cuối cột.

Tính toán thép cho cột dựa theo tiêu chuẩn mới TCXDVN 5574-2012 nên các thông số về vật liệu lấy theo tiêu chuẩn này có giá trị như sau:

Bê tông cấp độ bền B25 có: R b = 14,5 MPa = 1450 T/m 2

Thép CII có: R s = R sc = 280 MPa = 28000 T/m 2

Tính toán cốt thép cho cột C1 tầng 1 theo khung trục D:

1 Tính toán Cột C2 cso tiết diện (600x500) (mm)

Chiều dài tính toán cột

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo 2 phương

  h     xét đến ảnh hưởng của uốn dọc

Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc

Các cặp nội lực nguy hiểm được lựa chọn cho tính toán được trích từ bảng tổ hợp nội lực, do hai cạnh gần bằng nhau và cốt thép bố trí đối xứng Vì vậy, chỉ cần xem xét các nội lực có giá trị lớn mà không cần chú ý đến dấu của chúng.

Cặp 3: N max ; M ytƣ ; M xtƣ a, Tính toán với cặp nội lực 1 :

M y 1  y M y 1, 04 2,897 3, 00 T. m  Điều kiện tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

Giả thiết: a  4   cm  h o    h a 50 4   46   cm Z ;   h 2 a  50 2 4    42   cm

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax0, 2e ay 1, 6 0, 2 1, 6 1,92     cm

- Với kết cấu siêu tĩnh:

 Tính toán theo trường hợp nén lệch rất tâm bé

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm (14    20,90 104  ) lấy

 Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st :

(4-8) b, Tính toán với cặp nội lực 2 :

M y 1  y M y 1, 04 3, 084 3, 21 T. m  Điều kiện tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax0, 2e ay 1, 6 0, 2 1, 6 1,92     cm

Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm rất bé

 Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st :

(4-8) c, Tính toán với cặp nội lực 3 :

M y 1   y M y  1, 04 2, 285   2,38 T  m  Điều kiện tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax 0, 2e ay 1, 6 0, 2 1, 6 1,92     cm

 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm rất bé

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st :

 Ta tính thép cho tổ hợp 3 có A st là lớn nhất A st = 60 cm 2

Ta chọn thép cột gồm 1620 (As = 63,62 cm 2 ) bố trí xung quanh chu vi cột

Để tính toán cốt thép cho các cột, chúng ta sử dụng nội lực chân cột được lấy từ phần mềm Etabs và tổng hợp kết quả vào các bảng C-1 trong phụ lục.

3.3.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện cột

Theo TCXD 198–1997, việc chọn đường kính và bố trí cốt đai trong cột phải tuân thủ các yêu cầu cấu tạo cụ thể Đường kính cốt đai cần lớn hơn 1/4 đường kính tối đa của cốt dọc và tối thiểu là 5mm Đường kính cốt dọc lớn nhất cho phép là 25mm.

1 c t dọc ; 5 mm) = max(6,25mm ; 5mm) = 6,25mm, chọn 8

Khoảng cách c đa : ro đoạn n i chồng c t thép dọc: a  min(10 c t dọc ;500mm) = min(250mm; 500mm) = 250mm ;

B trí khoảng cách c đa (u) ò ạ sau: a  min(15 c t dọc ;500mm) = min(375; 500) = 375(mm) ;

Chi tiết cốt thép cột đƣợc thể hiện trong bản vẽ KC-09

Tính toán cốt thép cho cột C4 tầng 1 theo khung trục A:

2 Tính toán Cột C4 có tiết diện (800x700) (mm)

Chiều dài tính toán cột l o 0, 7 h0, 7 4,3 3, 01   m

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo 2 phương

  h     xét đến ảnh hưởng của uốn dọc

Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc (lấy Nmax)

Các cặp nội lực nguy hiểm được lựa chọn từ bảng tổ hợp nội lực, do có hai cạnh gần bằng nhau và cốt thép được bố trí đối xứng Vì vậy, chỉ cần xem xét các nội lực có giá trị lớn mà không cần chú ý đến dấu của chúng.

Cặp 3: N max ; M ytƣ ; M xtƣ a, Tính toán với cặp nội lực 1 :

M y 1  y M y 1, 05 1, 414 1, 48 T.   m  Điều kiện tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax 0, 2e ay 2,3 0, 2 2,3  2, 76  cm

 Nén lệch tâm rất bé tính toán gần nhƣ nén đúng tâm

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm (   14, 0 14  ) lấy   1

(4-8) b, Tính toán với cặp nội lực 2 :

M y 1  y M y 1, 05 2, 747 2,88 T. m  Điều kiện tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax 0, 2e ay 2,3 0, 2 2,3  2, 76  cm

  c, Tính toán với cặp nội lực 3 :

M y 1   y M y  1, 05 0, 405   0, 43 T  m  Điều kiện tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

Giả thiết: a4   cm  h o   h a 80 4 76   cm Z ;  h 2 a80 2 4  72   cm

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax0, 2e ay 2,3 0, 2 2,3  2, 76  cm

 Ta tính thép cho tổ hợp 1 có A st là lớn nhất A st = 54 cm 2

Ta chọn thép cột gồm 2025 (A s = 55,42 cm 2 ) bố trí xung quanh chu vi cột Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm rất bé min ax

Việc tính toán cốt thép cho các cột được thực hiện bằng cách sử dụng nội lực tại chân cột từ phần mềm Etabs, sau đó tổng hợp kết quả thành các bảng C-1 trong phụ lục.

Theo TCXD 198–1997, cốt đai trong cột cần được chọn đường kính và bố trí phù hợp với yêu cầu cấu tạo Cụ thể, đường kính cốt đai phải lớn hơn 1/4 đường kính cốt dọc lớn nhất và không nhỏ hơn 5mm Đường kính cốt dọc lớn nhất được quy định là 28mm, từ đó xác định được đường kính cốt đai phù hợp.

1 c t dọc ; 5 mm) = max(7mm ; 5mm) = 7mm, chọn 8

Khoảng cách c đa : ro đoạn n i chồng c t thép dọc: a  min(10 c t dọc ;500mm) = min(280mm; 500mm) = 280mm ;

B trí khoảng cách c đa (u) ò ạ sau: a  min(15c t dọc ;500mm) = min(420; 500) = 420(mm) ;

Chi tiết cốt thép cột được thể hiện trong bản vẽ KC-09

3 Tính toán cột C2 khung C có tiết diện (1000x1000) (mm)

N tƣ = -1027,52(Tm) Cặp nội lực 2: M ymax = 6,675 (T)

N tƣ = -1035,52 (Tm) Cặp nội lực 3: N max = -1426,36 (T)

M ytƣ = 1,488 (Tm) Cách tính toán tương tự với cột C2,C3 như trên ta có kết quả như sau:

Tính toán cốt thép cột C1

TH Λ Phương tính e a e 1 =M/N TH tính γ e m 0 A st (cm 2 ) a 10,45 Tính theo phương Y 3,3 0,15 LT rất bé 1,06 0,4 136 b 10,45 Tính theo phương Y 3,3 0,29 LT rất bé 1,06 0,4 13 c 10,45 Tính theo phương Y 3,3 0,4 LT rất bé 1,06 0,4 23

* Ta tính toán thép cho trường hợp 1 có Ast lớn nhất A st = 136 (cm 2 )

Ta chọn thép cột gồm 2830 (A s = 136 cm 2 ) bố trí xung quanh chu vi cột

Tính toán lƣợng cốt thép thực tế là: min ax

Theo TCXD 198–1997, cốt đai trong cột cần được lựa chọn đường kính và bố trí phù hợp với yêu cầu cấu tạo Cụ thể, đường kính cốt đai phải lớn hơn 1/4 đường kính lớn nhất của cốt dọc và không nhỏ hơn 5mm Đường kính cốt dọc lớn nhất được quy định là 28mm.

1 cốt dọc ; 5 mm) = max(7mm ; 5mm) = 7mm, chọn 8

Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc: a  min(10cốt dọc ;500mm) = min(280mm; 500mm) = 280mm ;

Bố trí khoảng cách cốt đai (u) còn lại nhƣ sau: a  min(15 cốt dọc ;500mm) = min(420; 500) = 420(mm) ;

Chi tiết cốt thép cột được thể hiện trong bản vẽ KC-09

Cơ sở lý thuyết tính dầm bê tông cốt thép

Bài toán đặt ra là tính toán cho dầm bê tông cốt thép (BTCT) với tiết diện chữ nhật và cốt thép đơn, trong đó chỉ có cốt thép A s được bố trí trong vùng chịu kéo.

Trong trường hợp phá hoại dẻo, sơ đồ ứng suất được sử dụng để tính toán tiết diện theo trạng thái giới hạn như sau: Ứng suất trong cốt thép chịu kéo A s đạt đến cường độ chịu kéo tính toán R s, trong khi ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính toán R b Sơ đồ ứng suất có dạng hình chữ nhật, và vùng bê tông chịu kéo không được tính cho chịu lực do đã bị nứt.

Hình 3.4: Sơ đồ ứng suất của tiết diện có cốt đơn

3 4.2 Các công thức cơ bản

Vì hệ lực gồm có các lực song song nên chỉ có hai phương trình cân bằng có ý nghĩa độc lập

Tổng hình chiếu của các lực lên phương của trục dầm phải bằng không, do đó: b s s

Tổng mômen của các lực tác động lên trục đi qua điểm đặt hợp lực của cốt thép chịu kéo và vuông góc với mặt phẳng uốn cần phải bằng không.

M = R × b × (h - x) là công thức tính toán cường độ theo trạng thái giới hạn, đảm bảo rằng tiết diện không vượt quá giới hạn cường độ.

M    R b x h  x (3-15) Kết hợp (3-13) và (3-15), ta có:

M  A R h  x (3-16) Công thức (3-13) và (3-15) là các công thức cơ bản để tính toán cấu kiện chịu uốn có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn

Trong các công thức trên:

M – Mômen uốn lớn nhất mà cấu kiện phải chịu, do tải trọng tính toán gây ra;

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông được ký hiệu là Rb, trong khi cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép là Rs Chiều cao của vùng bê tông chịu nén được ký hiệu là x, và bề rộng của tiết diện là b Chiều cao làm việc của tiết diện được tính bằng h0 = h – a, trong đó h là chiều cao của tiết diện và a là khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo.

A s – Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo

3.4.3 Điều kiện hạn chế Để đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo thì cốt thép As phải không đƣợc quá nhiều, tức là phải hạn chế A s và tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng nén x (công thức 4-13) Các nghiên cứu thực nghiệm cho biết trường hợp phá hoại dẻo sẽ xảy ra khi:

 – Đặc trƣng tính chất biến dạng của vùng bê tông chịu nén:

    (3-18) Ở đây:  0,85 đối với bê tông nặng,  sẽ có giá trị khác đối với bê tông nhẹ và bê tông hạt nhỏ; R b – tính bằng MPa;

R s – Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép (MPa);

Ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén, ký hiệu là  sc u, đạt 500 MPa khi chịu tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và ngắn hạn Đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn và tải trọng đặc biệt, ứng suất giới hạn này giảm xuống còn 400 MPa.

Các giá trị  R đối với một số trường hợp cụ thể sẽ có những giá trị khác nhau

 là hàm lƣợng cốt thép thì hàm lƣợng cốt thép cực đại của tiết diện sẽ là: max b R s

Khi cốt thép trong bê tông quá ít, có thể xảy ra hiện tượng phá hoại đột ngột (phá hoại giòn) ngay sau khi bê tông bị nứt, dẫn đến toàn bộ lực kéo phải chịu bởi cốt thép Để ngăn chặn tình trạng này, cần phải đảm bảo đủ lượng cốt thép cần thiết.

Giá trị  min được xác định dựa trên khả năng chịu mômen của dầm bê tông cốt thép, yêu cầu phải không nhỏ hơn khả năng chịu mômen của dầm bê tông không có cốt thép Đối với các cấu kiện chịu uốn, giá trị thông thường được sử dụng là  min = 0,05%.

Có thể áp dụng trực tiếp các công thức cơ bản để tính toán cốt thép, tiết diện bê tông và khả năng chịu lực của tiết diện Tuy nhiên, để thuận tiện cho việc sử dụng các công cụ tính toán đơn giản, người ta thường thay đổi biến số và lập các bảng tính tương ứng.

  h , các công thức cơ bản sẽ có dạng:

 m     ;     1 0,5    (3-23a) Điều kiện hạn chế có thể viết thành:

Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép

Dầm là cấu kiện có chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang nhỏ so với chiều dài, với các tiết diện phổ biến như chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang và hình hộp, trong đó tiết diện chữ nhật và chữ T thường gặp nhất.

Chiều cao h của tiết diện được xác định là cạnh theo phương của mặt phẳng uốn, và tiết diện hợp lý có tỉ số h/b = 1/4 đến 1/2 Chiều cao h thường được chọn trong khoảng 1/8 đến 1/20 của nhịp dầm Việc lựa chọn kích thước b và h cần xem xét các yêu cầu kiến trúc cũng như việc định hình hóa ván khuôn.

Hình 3.5: Các dạng tiết diện dầm

Cốt thép trong dầm gồm có cốt dọc chịu lực, cốt dọc cấu tạo, cốt đai và cốt xiên (hình 3.5)

Hình 3.6: Các loại cốt thép trong dầm a) Cốt đai hai nhánh; b) Cốt đai một nhánh; c) Cốt đai bốn nhánh;

1 – Cốt dọc chịu lực; 2 – Cốt cấu tạo; 3 – Cốt xiên; 4 – Cốt đai

Cốt dọc chịu lực được đặt tại vùng kéo của dầm, và đôi khi cũng ở vùng nén, với diện tích tiết diện ngang xác định theo trị số mômen uốn Đường kính của cốt dọc chịu lực thường dao động từ 10 đến 30 mm, và số thanh trong tiết diện phụ thuộc vào diện tích yêu cầu cũng như chiều rộng của tiết diện.

Đối với kết cấu có chiều cao từ 15 cm trở lên, cần sử dụng ít nhất hai thanh cốt dọc Nếu chiều cao nhỏ hơn, chỉ cần một thanh cốt Cốt dọc chịu lực có thể được sắp xếp thành một hoặc nhiều lớp, và cần tuân thủ các nguyên tắc cấu tạo hiện hành.

Cốt dọc cấu tạo có thể là:

Cốt giá được sử dụng để giữ vị trí của cốt đai trong quá trình thi công, đặc biệt đối với dầm chỉ cần cốt dọc chịu kéo theo tính toán Nó cũng giúp chịu đựng các ứng suất do co ngót và nhiệt độ Thông thường, cốt thép có đường kính từ 10 đến 12mm được sử dụng trong trường hợp này.

Cốt thép phụ được bổ sung vào mặt bên của tiết diện dầm khi chiều cao vượt quá 70cm, nhằm chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ Chúng giúp giữ cho khung cốt thép ổn định và không bị lệch trong quá trình đổ bê tông.

Tổng diện tích của cốt cấu tạo nên lấy khoảng 0,1% đến 0,2% diện tích của sườn dầm

Cốt xiên và cốt đai là các thành phần quan trọng trong kết cấu bê tông, giúp chịu nội lực cắt Q Cốt đai kết nối vùng bê tông chịu nén với vùng bê tông chịu kéo, đảm bảo tiết diện có khả năng chịu mômen Góc nghiêng của cốt xiên thường là 45 độ, và đối với dầm có chiều cao trên 80 cm, cần điều chỉnh góc α cho phù hợp.

Đối với dầm thấp và bản, góc α được xác định là 30 độ Đường kính của cốt đai thường dao động từ 6 đến 10mm Khi chiều cao dầm đạt 80cm trở lên, cần sử dụng cốt đai có đường kính từ 8mm hoặc lớn hơn Cốt đai có thể có hai nhánh, một nhánh hoặc nhiều nhánh như minh họa trong hình 4.6 Khoảng cách, diện tích cốt xiên và cốt đai được xác định dựa trên tính toán cụ thể.

Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện dầm

3.6.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện dầm

Dựa trên nội lực từ phần mềm Etabs, ba tổ hợp tải trọng lớn nhất được xác định tại ba vị trí của dầm (bao gồm hai gối và nhịp giữa) để tiến hành tính toán thép cho dầm chính của tầng điển hình.

Bảng nội lực dầm D3 (40x90) (cm)

- Tính thép dọc chịu momen âm (tiết diện I-I)

Tính toán dựa trên tiết diện đầu dầm (I-I) và cuối dầm (II-II) cho thấy giá trị mô men ở hai vị trí này xấp xỉ nhau Do đó, để đảm bảo an toàn, chúng ta chọn giá trị mô men lớn hơn, cụ thể là M x = 15,966 (T.m) để thực hiện tính toán và bố trí thép.

Có:  m  0, 04   R   R (1 0,5    R )  0, 417nên chỉ cần đặt cốt đơn

Chọn cốt thép 514 có diện tích là: 7,2cm 2

Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min

 Kiểm tra khả năng chịu lực:

Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép 4 cm, tính đƣợc:

Vậy: M  15,966( ) T m  M gh  155,5( ) T m (thỏa mãn khả năng chịu lực)

- Tính thép dọc chịu momen dương với tiết diện (II-II)

Nội lực tính toán là M 9,542 (T.m)

Giả thiết aLm= 0,04m Chiều cao có ích: h 0    h a 0,8 0, 04   0, 76 m

Bề rộng cánh đƣa vào tính toán là b f = b+2.S c Độ vươn của cánh 1 10 1, 7

Ta xét giá trị mô men ứng với trường hợp trục trung hòa đi qua mép của cánh:

M = 9,542 (T.m) < M f = 837,52 (T.m), trục trung hòa đi qua cánh Việc tính toán đƣợc tiến hành nhƣ đối với tiết diện chữ nhật b  h

Giả thiết a = 0,04m, chiều cao có ích: h 0    h a 0,90 0, 04   0,86 m

Chọn cốt thép 88 có diện tích là: 4cm 2

Hàm lƣợng cốt thép: 100% 4 100% 0,12% min

 Kiểm tra khả năng chịu lực:

Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép 4 cm, tính đƣợc: 0, 04 0, 04 0, 06 a  2  m

Vậy: M AB  9,542( ) T m  M gh  93,31( ) T m (thỏa mãn khả năng chịu lực)

Tính toán cốt thép dọc các dầm tầng điển hình đƣợc thể hiện trong bảng C.2-Phụ lục

3.6.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện dầm Để đơn giản trong thi công, ta tính toán cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và bố trí tương tự cho các dầm còn lại

Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Q max = 10,9 (T) a)Kiểm tra điều kiện đảm bảo bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:

Hệ số k 0 0,3 với bê tông B25

Q max = 10,9(T) < 112,23 (T)  Thoã mãn điều kiện b)Kiểm tra điều kiện bê tông có đủ khả năng chịu cắt không:

Hệ số k 1 0,6 đối với dầm

Q max = 10,9(T) < Q gh 16, 254   T (T) Như vậy, bê tông đủ khả năng chịu cắt dưới tác dụng của ứng suất nghiêng.

THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN

Cơ sở tính toán sàn

Bản là bản kê 4 cạnh

4.2 Mặt bằng ô sàn tầng điển hình

Cơ sở lý thuyết tính sàn bê tông cốt thép

Sàn bê tông cốt thép đƣợc tính toán với dải sàn rộng 1m và tính toán giống với cấu kiện dầm (xem mục 4.4 chương 4)

Phân loại các bản sàn: Để tính toán thiết kế, ta phân loại ô sàn nhƣ bảng 5.1:

Bảng 4.1: Phân loại ô sàn Ô sàn L1(m) L2(m) S(m2) a=L2/L1 Loại bản sàn

Tĩnh tải, hoạt tải lấy theo bảng 2.5

Sàn của công trình được thiết kế là sàn bê tông cốt thép toàn khối liên tục, được hỗ trợ bởi các dầm đổ toàn khối cùng với sàn.

Xét tỷ số kích thước các ô bản ta có hai loại bản kê: bản dầm và bản kê 4 cạnh

- Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng ô sàn ta phân các ô sàn ra làm 2 loai:

- Các ô sàn có tỷ số các cạnh l 2 /l 1 ≤ 2  ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê 4 cạnh)

- Các ô sàn có tỷ số các cạnh l 2 /l 1 > 2  ô sàn làm việc theo một phương (thuộc loại bản loại dầm)

+ Cốt thép nhóm AII có:

Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện sàn

4.3.1 Tính cho ô sàn làm việc 2 phương( sàn S1) a ác định tải trọng

Tính toán dải bản rộng 1m, có q b = 1,307 T/m 2

Chiều dày bản h b = 20cm b Sơ đồ tính

Nhịp tính toán ô bản AB:

   l  => Tính ô sàn theo bản kê bốn cạnh theo sơ đồ khớp dẻo

Hình 4.3: Sơ đồ tính bản kê 4 cạnh theo sơ đồ khớp d o c ác định nội lực

Giả thiết cốt thép trong mỗi phương được bố trí đều nhau ta có:

 l   chọn   0,8; A 1  B 1  1, 2; A 2  B 2  1 (tra bảng 2.2 Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối)

Thay vào phương trình nên ta có:

 M II M’ II = 1 M 2 = 1.2,01=2,01(Tm) d Tính toán cốt thép sàn

- Tính cho tiết diện giữa chịu mômen âm dải có bề rộng b= 1 m ;

Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a 0 mm=0.02 m

Chiều cao làm việc của tiết diện: h 0 =h-a 0 0-200 mm=0,18m

  0,5(1  1 2   m )  0,5(1  1 2 0, 06)    0,97 Diện tích cốt thép cần thiết

Hàm lƣợng cốt thép: min

- Tính cho tiết diện giữa chịu mômen dương dải có bề rộng 1 m

Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a 0 mm=0.02 m

Chiều cao làm việc của tiết diện: h 0 =h-a 0 0-200 mm=0,18 m

  0,5(1  1 2   m )  0,5(1  1 2 0, 05)    0,97 Diện tích cốt thép cần thiết

Hàm lƣợng cốt thép: min

* Bố trí và cấu tạo cốt thép trong sàn

Cốt thép lớp dưới: cốt thép chịu mômen dương được đặt đều ở lớp dưới kéo dài suốt cả nhịp bản

Cốt thép lớp trên: cốt thép chịu mômen âm được đặt đều ở lớp dưới kéo dài suốt cả nhịp bản

Cốt thép gia cường cần được đặt ở vùng gối tựa do mômen âm tại đây là lớn nhất, và mômen sẽ giảm dần khi ra xa gối tựa Đoạn vươn của cốt mũ so với trục dầm được tính bằng công thức: \( L = \frac{1}{1} \cdot \frac{d}{9500} \cdot 400 + 4950 \).

Vậy ta chọn đoạn vươn của cốt mũ bằng 4950 mm.

THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN MÓNG

Điều kiện địa chất công trình

Trụ địa chất của khu đất xây dựng công trình đƣợc xây dựng dựa trên báo cáo khảo sát địa chất của chủ đầu tƣ cung cấp

Các dữ liệu về các lớp đất dưới móng công trình ở Hà Nội được trình bày trong bảng bảng 5.1

Bảng 5.1 : Các đ c trưng cơ lí của lớp đất dưới công trình

Chiều dày lớp đất (m) Độ ẩm (%)

Lực dính đơn vị, C (Kg/cm 2 )

Hình 5.1 : Hố khoan địa chất của nền đất dưới chân công trình

Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình

5.2.1.Đề xuất phương án móng

Việc chọn phương án móng phải dựa vào điều kiện địa chất thủy văn và tải trọng tại chân cột, nhằm đảm bảo yêu cầu về độ lún của công trình Bên cạnh đó, địa điểm xây dựng cũng là yếu tố quan trọng để quyết định biện pháp thi công cọc.

Lực dọc lớn nhất tại chân cột biên là 926T và cột giữa là 1426T, cho thấy các giá trị nội lực này khá lớn Do đó, cần chọn móng cọc sâu để truyền tải trọng xuống lớp cuội sỏi phía dưới.

Do vậy,các giải pháp móng có thể sử dụng đƣợc là:

+ Phương án móng cọc ép

+ Phương án móng cọc khoan nhồi

- Phương án móng cọc ép:

-Không gây chấn động mạnh;

-Dễ thi công , kiểm tra đƣợc chất lƣợng cọc ;

-Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn;

- Khó thi công khi phải xuyên qua lớp sét cứng hoặc cát chặt

- Phương án móng cọc khoan nhồi :

- Có thể khoan đến độ sâu lớn, cắm sâu vào lớp cuội sỏi;

- Kích thước cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn, chịu tải trọng động tốt;

- Không gây chấn động trong quá trình thi công

- Thi công phức tạp, cần phải có thiết bị chuyên dùng;

- Khó kiểm tra chất lƣợng cọc;

- Giá thành tương đối cao

Công trình được xây dựng tại khu vực đông dân cư, nơi các tòa nhà gần sát nhau, nhằm giảm thiểu tiếng ồn và chấn động nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực Để đáp ứng các yêu cầu này, phương án cọc ép được coi là giải pháp tối ưu nhất.

5.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc

+ Bê tông dầm cấp độ bền B25 có: R b = 14,5 MPa

+ Cốt thép dọc nhóm CII có: R s = R sc = 280 MPa

+ Cốt thép đai nhóm CI có: R sw = 175 MPa

+ Tra bảng theo đƣợc các giá trị:  R = 0,429 ;  R = 0,623

* Chọn chiều dày và kích thước cọc

- Chọn cọc có kích thước 25x25 cm, chiều dài cọc 16m(2 cọc 8m) sử dụng thép

- phần cọc ngàm vào đài lấy bằng 25d 625mm.ta chọn 600mm

- Phần đầu bê tông đập đầu cọc:30016H0 mm ta lấy 500mm

- phần cọc nguyên ngàm vào đài là 100mm

- Chiều dài cọc làm việc kể từ đáy đài là:

L clv = L cọc – (0,5+0,1) - (0,5 + 0,15)= 15,4(m) a.Khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu

  1 : hệ số uốn dọc với móng đài thấp

R b : cường độ chịu nén của bê tông

A b : diện tích tiện diện ngang của cọc

R s : cường độ chịu kéo của thép

A s : diện tích cốt thép: 13600mm 2

Vậy : Q vl = (14500  0,25x0,25 + 280000 x 0,0136)= 1287,05kN b Khả năng chịu tải của cọc theo đất nền:

- Xác định sức chịu tải của cọc theo điều kiện của đất nền, theo TCVN 10304-2014

P k Trong đó: k tc là hệ số độ tin cậy đƣợc lấy nhƣ sau: k tc =1.65

P tc =m(m R q p A p + u.m fi f si l i ) q p : cường độ tính toán chịu tải của đất ở mũi cọc

- f si : cường độ tính toán của lớp thứ i theo mặt xung quanh cọc

- m: là hệ số làm việc của cọc trong đất lấy m =0.8

Hệ số làm việc của đất tại mũi cọc và mặt bên cọc, ký hiệu là m R và m fi, phản ánh ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất.

- l i : chiều dài của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

- A p , u: tiết diện và chu vi cọc

- Ta có: m R = 1,1 m fi = 1(lấy chung cho các lớp đất) u = 0.25x4 =1m.

- Với độ sâu cọc cắm vào lớp đất thứ 3 là lớp cát pha

Cường độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu Hm (tra bảng 2 TCVN 10304:2014) với đất sét có I L 0,23 nội suy ta có: R = 5348 kPa

- Để tính f s ta chia đất thành từng lớp với chiều dày l i ≤ 2m.kết quả tính toán dƣợc lập thành bảng sau:

Lớp đất Độ sâu f si (T/m 2 ) l i (m) u.m fi f si l i (T)

1, 65 = 241 kN c Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn

Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để xác định sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức Nhật Bản, theo TCVN 10304 - 2014 Công thức tính sức chịu tải cực hạn của cọc được biểu diễn như sau: R c,u = q A b b + u ∑ (f l c,i c,i + f l s,i s,i) (kN).

Trong đó: qb: là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Mũi cọc nằm trong đất dính qb

A b = 0,0625(m 2 ): diện tích tiết diện cọc; u = 40,25 = 1m: chu vi cọc; f s,i: cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”: s,i s,i f 10N

 3 f c,i: cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ

“i”:f c,i   p L f c u ,i f L : là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ

Hệ số điều chỉnh P cho cọc đóng phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính c u và giá trị trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, được xác định theo biểu đồ Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i” được ký hiệu là l s,i.

N si : Chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời thứ “i” l ci : Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”

C ui = 6,25N c,i : cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính

Biểu đồ xác định hệ số  P và f L

Lớp 2:Sét pha dẻo mềm 43.75 45.55 0.96 0.5 15.35 61.4 1 21.87

Lớp 3:Sét pha nửa cứng 106.3 233 0.46 0.93 15.35 61.4 1 98.85

STT Tên lớp đất Đất rời Đất dính f s,i l s,i f s,i l s,i f c,i l c,i f c,i l c,i

    từ kết quả trên ta có: p c  min( p p v ; d ; p ) spt  min(1434; 241; 421, 65)  241(kN) -Dựa vào bảng nội lực khung trục 2 ta xác định đƣợc cặp nội lực bất lợi nhất:

Thiết kế móng M1 trục 2-A ax 1426,36( ); 0,388( );Q 1, 488( ) m tu tu

5.2.3 Tính toán số lượng cọc trong đài

- Chọn chiều cao của đài cọc là : H đ = 1 m

- Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra:

- Diện tích sơ bộ đế đài:

Trong đó: h d : là chiều dày đài h d = 1 m

N tt : Tải trọng tính toán tại đỉnh đài

 bt : Trọng lƣợng riêng bê tông đài n : Hệ số vƣợt tải, n =1,1

- Trọng lƣợng sơ bộ của đài:

- Tổng lực dọc sơ bộ tại đáy đài: N tt = N o tt +N đ tt = 1188,6 + 81,4= 1270(kN)

- Số lƣợng cọc sơ bộ: 1270

Sơ bộ chọn số cọc trong đài n c = 6 cọc, Khoảng cách giữa các tim cọc là 3.d = 0.75 m

- Ta có mặt băng bố trí cọc nhƣ sau:

- Trọng lƣợng thực tế của đài:

- Lực dọc tính toán đến cốt đáy đài:

- Momen tính toán tại đáy đài:

- Lực truyền xuống các cọc dãy biên: max max 2 2 min

P tt max = 198,17 kN; P tt min = 198,03 kN > 0

 n c = 6 là số cọc trong móng

 y max và y i là khoảng cách từ tim cọc biên và cọc thứ i đến trục X

- Kiểm tra điều kiện lực tryền lên cọc biên:

P min tt = 198,03 kN > 0 nên không phải kiểm tra theo điều kiện nhổ

Kiểm tra điều kiện kinh tế:

 Thỏa mãn điều kiện kinh tế

5.2.4 Kiểm tra nền theo TTGH II

Góc ma sát trung bình của đất trong phạm vi chiều dài làm việc của cọc:

- Chiều rộng đáy khối móng quy ƣớc:

Với l clv = 15,35 m là chiều dài cọc làm việc tính từ đáy đài đến mũi cọc

- Chiều dài đáy khối móng quy ƣớc:

- Diện tích khối móng quy ƣớc:

- Trọng lƣợng khối móng quy ƣớc trong phạm vi chiều cao đài:

- Trọng lƣợng của đất trong phạm vi từ đáy đài đến chân cọc

- Trọng lƣợng của cọc trong phạm vi khối quy ƣớc :

- Tải trọng tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ƣớc :

1188,6 199,72 1387,51 86,625 2862, 45( ) tc tc tc tc tc

- Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước:

( Với H 1 : là chiều cao tính từ đỉnh đài đến đáy móng qui ƣớc)

- Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối móng quy ƣớc do tải trọng tiêu chuẩn: min

         P tc max = 377,02 (kPa) ; P tc min = 277,58 (kPa); ax min

- Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc:

R  m 1 2 ( A.B m  +B.H M ’ +3.DC ) + A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc  của đất nền dưới mũi cọc

+  tb : trọng lƣợng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ƣớc

+  : trọng lƣợng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên, lấy với  dn 3 = 9,7 kN/m 3 + ’: Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ƣớc trở lên

(m 1 ;m 2 : hệ số điều kiện làm việc của đất nền, và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất)

+ Lớp đất dưới mũi cọc có  tc = 13.5 o  A =0.27 ; B = 2.11 ; D =4.62

 Ta có P tb  327,3 kN m / 2 < R tc m v3,9kN/m 2 ,

Vậy đất nền dưới đáy móng đủ sức chịu lực

-Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc (tức đáy móng khối quy ƣớc)

-Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có  i gl 0.2 bt i

-Dùng phương pháp cộng lún từng lớp:

-Tính lún dưới đáy móng khối quy ước: L m = 3.16 m; B m = 3.16m

-Ap lực bản thân tại mũi cọc:

-Ap lực gây lún tại tâm diện tích đáy móng khối quy ƣớc:

 gl 0 = P tb   bt = 327,3 -139,2 = 188 kN/m 2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số:

 bt i =  (  i h i ): Ap lực bản thân

 gl i  k o x p o : Ap lực gây lún

-Trị số k 0 tra bảng ứng với 2z/B và tỷ số L/B = 3.16/3.16=1(z tính từ đáy móng khối quy ƣớc)

-Chia nền đất dưới mũi cọc thành các lớp đất có chiều dày: h i = 0 632

-Chia nền thành các lớp đất dày 0.632 m, ta lập bảng tính nhƣ sau:

 Từ kết quả ở bảng trên ta thấy ở điểm số 6, z 3.79 m dưới đáy móng khối qui ước gl 0, 2 bt

    , giới hạn nền lấy ở điểm số 6

-Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp :

-Modun biến dạng của lớp đất thứ 2 đƣợc thống kê trong xử lý địa chất :

-Tính lún theo công thức: S = tb z h i

 Nhƣ vậy S = 1,4cm ≤ {S gh } = 8 cm (Thỏa điều kiện biến dạng)

5.2.6 Kiểm tra chiều cao đài theo điều kiện chọc thủng

Vẽ tháp chọc thủng từ mép cột, nghiêng một góc 45 0 so với phương thẳng đứng của cột > Xác định kích thước đáy tháp chọc thủng:

Nhƣ vậy đáy tháp trùm ra ngoài phạm vi tim cọc biên nên đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng

5.2.7 Tính toán và bố trí cốt thép

 Bê tông cấp bền B25, R b = 14,5 Mpa

 Cốt thép chịu lực nhóm CII có R s = R sc = 280 Mpa

Để chịu mômen uốn, cần bố trí thép cho đài móng Cánh đài được coi như được ngàm tại tiết diện đi qua chân cột và chịu uốn do phản lực từ các đầu cọc nằm ngoài mặt phẳng ngàm qua chân cột.

- Tải trọng tính toán tại đáy đài :

Ta có tải trọng tác dụng lên cọc :

- Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I:

- Diện tích cốt thép yêu cầu chịu momen M1:

 Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau:

- Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: ax min

* Thiết kế móng M2 ( trục 2-B) a Tải trọng tính toán

- Trong các tổ hợp chọn tổ hợp có lực dọc lớn nhất Nmax để tính toán

Q    kN b Tính toán số lƣợng cọc trong đài

- Diện tích sơ bộ đế đài: 0 453,16 2

Trong đó: h d : là chiều dày đài h d = 1 m

 bt : Trọng lƣợng riêng bê tông đài n : Hệ số vƣợt tải, n =1,1

- Tổng lực dọc sơ bộ tại đáy đài: N tt = N o tt +N đ tt = 453,16 + 31,075 484,24(kN)

- Số lƣợng cọc sơ bộ: 484, 24

Sơ bộ chọn số cọc trong đài n c = 3cọc, Khoảng cách giữa các tim cọc là 3.d = 0.75 m

 Thỏa mãn điều kiện kinh tế c Kiểm tra nền theo TTGH II

453,16 199,72 1387,51 43,31 2083,7 ( ) tc tc tc tc tc

         P tc max = 341,2 (kPa) ; P tc min = 316,3 (kPa); ax min

R  m 1 2 ( A.B m  +B.H M ’ +3.DC ) + A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc  của đất nền dưới mũi cọc

+ tb : trọng lƣợng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ƣớc

 Ta có P tb  328, 73 kN m / 2 < R tc m v3,9kN/m 2 , Vậy đất nền dưới đáy móng đủ sức chịu lực d Tính lún:

-Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có  i gl 0.2 bt i

 gl 0 = P tb   bt = 328,73 -139,2 = 190kN/m 2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số:

 bt i =  (  i h i ): Ap lực bản thân

 Từ kết quả ở bảng trên ta thấy ở điểm số 6, z 3.79 m dưới đáy móng khối qui ước gl 0, 2 bt

    , giới hạn nền lấy ở điểm số 6

 Nhƣ vậy S = 1,45cm ≤ {S gh } = 8 cm (Thỏa điều kiện biến dạng) e Kiểm tra chiều cao đài theo điều kiện chọc thủng

Nhƣ vậy đáy tháp trùm ra ngoài phạm vi tim cọc biên nên đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng f Tính toán và bố trí cốt thép

Thép bố trí cho đài móng cần được thiết kế để chịu mômen uốn, trong đó cánh đài được ngàm tại tiết diện qua chân cột và chịu tác động uốn từ phản lực của các đầu cọc nằm ngoài mặt phẳng ngàm chân cột.

* Thiết kế móng M3 ( trục 2-C) a Tải trọng tính toán

- Trong các tổ hợp chọn tổ hợp có lực dọc lớn nhất Nmax để tính toán

Q    kN b Tính toán số lƣợng cọc trong đài

- Diện tích sơ bộ đế đài: 0 772,08 2

Trong đó: hd: là chiều dày đài h d = 1 m

bt: Trọng lƣợng riêng bê tông đài n : Hệ số vƣợt tải, n =1,1

- Tổng lực dọc sơ bộ tại đáy đài: N tt = N o tt +Nđ tt

- Số lƣợng cọc sơ bộ: 882, 08

Sơ bộ chọn số cọc trong đài nc = 4 cọc, Khoảng cách giữa các tim cọc là 3.d = 0.75 m

 Thỏa mãn điều kiện kinh tế c Kiểm tra nền theo TTGH II

- Tải trọng tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ƣớc :

0 1 2 3 tc tc tc tc tc

         P tc max = 274,22 (kPa) ; P tc min = 209,88 (kPa); ax min 242,05 ( )

+ A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc  của đất nền dưới mũi cọc

+  tb : trọng lƣợng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ƣớc

 Ta có P tb  332,5 kN m / 2 < R tc m v3,9kN/m 2 , Vậy đất nền dưới đáy móng đủ sức chịu lực d Tính lún:

-Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có  i gl  0.2   bt i

 gl 0 = P tb   bt = 332,5 -139,2 = 193,3kN/m 2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số:

 bt i =  (  i  h i ): Ap lực bản thân

 Từ kết quả ở bảng trên ta thấy ở điểm số 6, z 3.79 m dưới đáy móng khối qui ƣớc  gl  0, 2   bt , giới hạn nền lấy ở điểm số 6

 Nhƣ vậy S = 1,5cm ≤ {S gh } = 8 cm (Thỏa điều kiện biến dạng) e Kiểm tra chiều cao đài theo điều kiện chọc thủng

Nhƣ vậy đáy tháp trùm ra ngoài phạm vi tim cọc biên nên đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng f Tính toán và bố trí cốt thép

Thép được bố trí cho đài móng nhằm chịu mômen uốn, trong đó cánh đài được ngàm tại tiết diện đi qua chân cột và chịu tác động uốn từ phản lực của các đầu cọc nằm ngoài mặt phẳng ngàm qua chân cột.

THI CÔNG PHẦN NGẦM

THI CÔNG PHẦN THÂN

TÍNH TOÁN TỔNG MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH

Định dạng
Số trang	154
Dung lượng	2,08 MB