Thiết kế chung cư cao tầng dream town địa điểm phạm hùng từ liêm hà nội

Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất, nó được tạo thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản kể trê

1

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.1 Giới thiệu về công trình

1.1.1 Tổng quan

Nhà cao tầng xuất hiện nhiều là do kết quả của việc tăng dân cư ở các thành phố, đồng thời với sự gia tăng dân số như ngày nay thì nhu cầu về việc làm và nơi làm việc cũng tăng theo Vì vậy công trình “ Tòa nhà chung cư Dream Town” được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề địa về điểm làm việc cho các cá nhân, tập thể, các doanh nghiệp vừa và nhỏ, trên địa bàn tành phố Hà Nội

+24,900 +28,200 +31,500 +34,800

+31,500 +34,800 +38,100 +41,400

+38,100 +41,400 +44,700 +48,000

+44,700 +48,000 +52,200

+55,500 +55,200 +55,

3

Toà nhà “ chung cư Dream Town” mang dáng vóc là kết cấu hiện đại, được thiết kế xây dựng theo sự định hướng phát triển của nền kinh tế Nó sẽ đóng góp vào nhu cầu về cơ sở vật chất kỹ thuật, cơ sở hạ tầng trên địa bàn thành phố Hà Nội

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Tòa nhà “chung cư Dream Town ” được xây dựng với diện tích 700m2

nằm trên đường Phạm Hùng, Từ Liêm, Hà Nội Tòa nhà bao gồm 14 tầng chính, 01 tầng

kỹ thuật,và tầng mái chiều cao 55,5 m Trong đó tòa nhà chữ nhật chính gồm 13 tầng được dùng để bố trí các phòng cho cán bộ , 01 tầng dưới cùng dùng cho khu dịch vụ và để xe

Hình khối kiến trúc được thiết kế theo kiến trúc hiện đại, đơn giản, bao gồm các hệ kết cấu BTCT kết hợp với kính và màu sơn tạo nên sự sang trọng và quý

phái cho tòa nhà

Địa điểm xây dựng công trình: Đường Phạm Hùng, Từ Liêm, Hà Nội

1.2 Điều kiện kinh tế xã hội, khí hậu thủy văn

1.2.1 Điều kiện kinh tế xã hội

Do địa điểm xây dựng nằm mặt đường Phạm Hùng – Từ Liêm là trục giao thông đối ngoại quan trọng ở cửa ngõ phía tây Thủ đô nên đường giao thông đi lại vận chuyển vật liệu từ bên ngoài vào công trình hết sức thuận tiện

Tuy nhiên, do công trình nằm trong thành phố nên điều kiện thi công có bị hạn chế, nhất là với công tác bê tông vì xe bê tông, xe chở đất chỉ có thể vào thành phố vào buổi đêm Trong thời gian thi công, nếu có nhu cầu đổ bê tông vào buổi sáng, cần làm việc với cảnh sát giao thông để xin giấy phép Yêu cầu về công tác

an toàn vệ sinh lao động, bảo vệ môi trường là rất cao Mặt bằng thi công tương đối chật hẹp, khó khăn cho việc tập kết phương tiện, máy móc, nguyên vật liệu, bố trí lán trại tạm thời

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 270C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 120C Thời tiết chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 11), mùa khô (từ tháng

4

12 đến tháng 3 năm sau) Độ ẩm trung bình 75% - 80% Hai hướng gió chủ yếu là gió Đông Nam và Đông Bắc, tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11, tốc độ gió lớn nhất là 28m/s Địa chất công trình thuộc loại đất trung bình

1.3 Giải pháp cho công trình

1.3.1 Giải pháp mặt bằng

Các tầng có mặt bằng bố trí tương đối đối xứng theo tâm nhà, đồng thời có các vách tường và vách kính được thiết kế nhô ra, thụt vào, phá đi sự đơn điệu trong kiến trúc, tạo điều kiện thuận lợi trong thông gió và chiếu sáng Diện tích

phòng khá rộng rãi, thuận tiện để làm khu vực dịch vụ và văn phòng làm việc

Công trình gồm 15 tầng nổi : Diện tích mỗi tầng là 650 m2

(Các mặt bằng được thể hiện ở phần bản vẽ kiến trúc A1)

a Tầng 1

Không gian sử dụng dưới tầng một khá rộng, được bố trí như sau:

Các bộ phận kỹ thuật về điện máy phát điện, máy hạ thế, lỗ mở dẫn cáp điện, được bố trí bên trong cùng tạo an toàn cho con người khi có sự cố

Khu vực dịch vụ tổng hợp được đặt ở giữa , tạo điều kiện thuận lời cho hoạt động dịch vụ của toàn nhà Hai Thang máy và hai cầu thang bộ được đặt đối xứng , phòng kỹ thuật, máy phát điện được bố trí về một phía nằm chính giữa tạo ra hài hòa, lại tiết kiệm được diện tích sử dụng tạo ra không gian rộng rãi cho bãi đỗ xe Các hệ thống thoát nước được bố trí gần hệ thống kênh thoát nước của thành phố tiết kiệm được các chi phí kỹ thuật, giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn

Đường cho xe ra vào tầng hầm được bố trí phía bên kia tạo điều kiện di chuyển ra vào, lên xuống một cách tuần hoàn, kết hợp với hệ lưới cột lớn tạo không gian rộng rãi để đậu xe cũng như lưu thông an toàn và nhanh chóng Kiến trúc sư (KTS) đã dùng giải pháp lấy tầng 1 phân chia ra làm 2 khu làm nơi đậu xe,

và để khu dịch vụ ở giữa điều này gây ra những ảnh hưởng lớn tới không gian của tầng 1 Để khắc phục nhược điểm này KTS xử lý rất tài tình với chiều cao tầng lớn, bước cột rộng, sử dụng thêm các mái che lớn bằng kim loại bên ngoài có bọc

để bố trí các phòng ở , sinh hoạt trong đó mỗi tầng được thiết kế 6 phòng ở các

phòng có thiết kế ban công tạo không gian hòa nhã cho các phòng

e Tầng kỹ thuật

hai bên là Sân trời được thiết kế với độ dốc 2% ngoài cùng có bố trí các rãnh thoát nước để thoát nước mưa ở giữa được bố trí phòng lớn để dùng là nơi sinh hoạt chung cho thiếu nhi và người cao tuổi

Hình thức kiến trúc của công trình mạch lạc, rõ ràng Công trình bố cục chặt chẽ và quy mô phù hợp với chức năng và mục đích sử dụng của tòa nhà Các đoạn lồi lõm trên mặt đứng của công trình phá tan sự đơn điệu và tạo điểm nhấn

Tòa nhà sử dụng sơn tường màu moonmist bên trong và blumarine viền ngoài vừa tạo vẻ đẹp trang nhã vừa tạo ra độ tương phản rất cao nhìn vào tòa nhà sẽ có chiều sâu

1.3.3 Giải pháp mặt cắt

Cao độ của tầng 1 là 5,1m thuận tiện để làm sảnh tiếp đón cần không gian rộng lớn, cao độ của tầng 2 đến tầng 14 là 3,3 m phù hợp với chức năng làm nhà ở Các tầng đều làm trần giả để che hệ thống dầm đỡ, đồng thời còn tạo ra nét hiện

6

đại trong việc sử dụng vật liệu mà vẫn không làm hạn chế chức năng sử dụng của

mỗi tầng

1.4 Giải pháp kỹ thuật cho công trình

1.4.1 Giải pháp cấp điện công trình

Giải pháp cung cấp điện cho công trình là sử dụng mạng điện thành phố qua trạm biến áp riêng, ngoài ra còn có một trạm phát điện dự phòng đặt ở tầng hầm để đảm bảo việc cấp điện được liên tục Để tiện cho việc quản lý theo dõi, mỗi tầng được bố trí một tủ điện riêng và có một tủ điện chung cho điện chiếu sáng, thang máy, cứu hoả v.v

1.4.2 Giải pháp cấp thoát nước

Sử dụng nguồn nước từ hệ thống cung cấp nước của Thành phố được chứa trong bể ngầm riêng sau đó cung cấp đến từng nơi sử dụng theo mạng lưới được thiết kế phù hợp với yêu cầu sử dụng cũng như các giải pháp kiến trúc, kết cấu

Hệ thống thoát nước mưa có đường ống riêng đưa thẳng ra hệ thống thoát nước thành phố.thống nước cứu hỏa được thiết kế riêng biệt gồm một trạm bơm tại tầng hầm, một bể chứa riêng trên mái và hệ thống đường ống riêng đi toàn bộ ngôi

nhà Tại các tầng đều có các hộp chữa cháy đặt tại hai đầu hành lang, cầu thang

1.4.3 Giải pháp thông gió, chiếu sáng

Công trình được thông gió tự nhiên bằng các hệ thống cửa sổ, vách kính, khu cầu thang và sảnh giữa, đảm bảo các nguyên tắc kiến trúc cơ bản Các khu vệ sinh đều có quạt thông gió

Hệ thống chiếu sáng công cộng được thiết kế hợp lý, có thể chiếu sáng các

khu vực cần thiết khi ánh sáng tự nhiên không đảm bảo

1.4.4 Giải pháp phòng cháy, chữa cháy

Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và ở nơi công cộng những nơi có khả năng gây cháy cao như nguồn điện Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ

và đèn báo cháy

Mỗi tầng đều có bình đựng Canxi Cacbonat và axit Sunfuric có vòi phun để phòng khi hoả hoạn Các hành lang cầu thang đảm bảo lưu lượng người lớn khi có

8

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH 2.1 Xây dựng giải pháp kết cấu

Công trình xây dựng muốn đạt hiệu quả kinh tế thì điều đầu tiên là phải lựa chọn cho nó một sơ đồ kết cấu hợp lý.Sơ đồ kết cấu này phải thỏa mãn được các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định cũng như yêu cầu về tính kinh tế

2.1.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng

2.1.1.1.Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà

Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà gồm các loại sau:

- Cấu kiện dạng thanh: Cột, dầm,…

- Cấu kiện phẳng: Tường đặc hoặc có lỗ cửa, hệ lưới thanh dạng giàn phẳng, sàn phẳng hoặc có sườn

- Cấu kiện không gian: Lõi cứng và lưới hộp được tạo thành bằng cách liên kết các cấu kiện phẳng hoặc thanh lại với nhau Dưới tác động của tải trọng, hệ không gian này làm việc như một kết cấu độc lập

Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất, nó được tạo thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản kể trên

2.1.1.2.Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng

Hệ khung chịu lực: Hệ này được tạo bởi các thanh đứng (cột) và thanh

ngang (dầm) liên kết cứng tại những chỗ giao nhau giữa chúng (nút) Các khung phẳng liên kết với nhau bằng các thanh ngang tạo thành khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục được nhược điểm của hệ kết cấu tường chịu lực Nhưng nhược điểm của phương án này là tiết diện cấu kiện lớn (do phải chịu phần lớn tải trọng ngang), độ cứng ngang bé nên chuyển vị ngang lớn và chưa tận dụng được khả năng chịu tải trọng ngang của lõi cứng

Hệ tường chịu lực: Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà

là các tường phẳng.Vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết kế

để chịu tải trọng đứng Nhưng trong thực tế, đối với nhà cao tầng, tải trọng ngang

9

bao giờ cũng chiếm ưu thế nên các tấm tường được thiết kế chịu cả tải trọng ngang

và tải trọng đứng.Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường qua bản sàn.Các tường cứng làm việc như các dầm consol có chiều cao tiết diện lớn.Giải pháp này thích hợp với công trình có chiều cao không lớn và yêu cầu các khoảng không gian bên trong không quá lớn

Hệ lõi chịu lực: Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có

tác dụng nhận toàn bộ tải trọng lên công trình truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực được tải trọng ngang khá tốt và tận dụng vách tường bê tông cốt thép làm vách cầu thang Tuy nhiên, để hệ kêt cấu tận dụng được hết tính năng thì sàn phải dày và chất lượng khi thi công giữa chỗ giao của sàn và vách phải đảm bảo

Hệ hộp chịu lực: Hệ này truyền lực trên nguyên tắc các bản sàn được gối

vào kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các gối trung gian bên trong Hệ này chịu tải trong rất lớn thích hợp cho xây dựng những toà nhà siêu cao tầng (thường trên 80 tầng)

2.1.2 Các hệ hỗn hợp và sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng

Các hệ hỗn hợp được tạo thành từ sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều hệ cơ bản nói trên, một số hệ hỗn hợp thường gặp như sau:

Sơ đồ giằng: Khi khung chỉ chịu được phần tải trọng thẳng đứng tương ứng

với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác chịu (lõi, tường, hộp,v.v…) Trong

sơ đồ này, tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn bé vô cùng Như vậy, theo cách quan niệm này, tất cả các hệ chịu

10

lực cơ bản và hỗn hợp tạo thành từ các tường, lõi và hộp chịu lực cũng đều thuộc sơ

đồ giằng

Sơ đồ khung-giằng: Khi khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và

ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác Trong trường hợp này, khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng).Theo cách quan niệm này, hệ khung chịu lực cũng được xếp vào sơ đồ khung-giằng

2.1.3 Đánh giá, lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

Qua việc phân tích và chỉ ra ưu, nhược điểm của từng hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng thấy rằng việc sử dụng kết cấu lõi chịu tải trọng đứng và ngang kết hợp với khung sẽ làm tăng hiệu quả chịu lực của toàn hệ kết cấu đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng đối với khung không gian Đặc biệt, khi có sự hỗ trợ của lõi sẽ làm giảm tải trọng ngang tác dụng vào từng khung Do vậy, giải pháp kết cấu cho công trình Tòa nhà “chung cư Dream Town ” là hệ hỗn hợp kết cấu khung cột chịu lực, dầm bê tông cốt thép kết hợp với lõi chịu tải trọng ngang (theo sơ đồ khung-giằng)

2.1.4 Lựa chọn vật liệu làm kết cấu công trình

Bê tông sử dụng: Bê tông cấp độ bền B25 có:

Cường độ tính toán chịu nén - Rb = 14,5MPa = 1450T/m2; Cường độ tính toán chịu kéo - Rbt = 1,05MPa = 105T/m2 Cốt thép: Cốt thép loại CI có:

Cường độ tính toán chịu kéo, nén - Rs =Rsc= 225Mpa;

Cường độ tính toán chịu cắt - Rsw = 175Mpa

2.2 Lập mặt bằng kết cấu

2.2.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột

Kích thước tiết diện cột được chọn theo công thức sau:

yc c

b

N A

11

F – Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét;

q – Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn ( tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời);

n – Số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả mái);

Rb – Cường độ tính toán về nén của bê tông ;

k =  1, 2 1,5   – Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột

Hình 2.1: Mặt bằng xác định diện tích chịu tải sơ bộ của cột C1

C1 C2

13

Hình 2.3: Mặt bằng xác định diện tích chịu tải sơ bộ của cột C3

Hình 2.4: Mặt bằng xác định diện tích chịu tải sơ bộ của cột C4

Cột sau khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn:

l b

b(cm) h(cm)

1

Thỏa mãn

2

Thỏa mãn

3

Thỏa mãn

4

Thỏa mãn

C1 C2

A

b

14

Do càng lên cao lực dọc trong cột càng giảm nên sau mỗi 3 tầng ta lại giảm cạnh của cột theo 2 phương đi 5cm

2.2.2 Lựa chọn sơ bộ tiết diện vách lõi

Theo TCVN 1998 quy định độ dày của lõi không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau: 150 mm; ht/20 = 260mm

Vậy chọn sơ bộ độ dày của lõi là 300 mm

Mặt bằng định vị cột vách được xem trong bản vẽ PL A.1

2.2.3 Lựa chọn tiết diện dầm

15

2.2.4 Lựa chọn chiều dày sàn

Chiều dày sàn được chọn theo công thức:

l - nhịp tính toán theo phương chịu lực của bản sàn;

m - hệ số phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, m = 35 † 45 cho sàn làm việc hai phương và m = 30 † 35 cho sàn làm việc một phương

Bảng 2.3: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện sàn

tên ô sàn L1(m) L2 (m) L2/L1 loại ô bản hs

Loại bản kê 4 cạnh 0,15

Loại bản kê 4 cạnh 0,15

Loại bản kê 4 cạnh 0,15

Loại bản kê 4 cạnh 0,08425

Loại bản kê 4 cạnh 0,09

Loại bản kê 4 cạnh 0,025 Nhằm thỏa mãn giả thiết kết cấu sàn là vách cứng trong mặt phẳng ngang, nghĩa là có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng sàn và mềm (biến dạng được) ngoài mép sàn của các lý thuyết tính toán nhà cao tầng hiện nay, dẫn đến chuyển vị ngang

ở mỗi cao trình nhà cao tầng là không đổi Sàn càng cứng, chu kỳ dao động, gia tốc dao động sẽ giảm đi, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép Và thông thường, nếu cứ “chồng” tầng lên mà mỗi sàn vẫn được tính toán như 1 sàn độc lập, khả năng

độ cứng của giả thiết sẽ không đảm bảo tuyệt đối – công trình sẽ “rung, lắc” nhẹ khi tính toán đến thành phần động (gió động, động đất) Do vậy, để đảm bảo cho sàn nhà có một độ cứng nhất định, đảm bảo chịu tải ngay cả khi có gió động hay động đất, quyết định chọn tiết diện sàn như sau:

16

- Sàn tầng có chiều dày sàn là 18cm;

- Tên và ký hiệu của các ô sàn được xem trong bản vẽ PL A.2

2.2.5 Mặt bằng kết cấu

Căn cứ vào các kích thước tiết diện của các cấu kiện đã chọn, mặt bằng kết

cấu được lập ra theo đúng như giải pháp đã chọn, xem các bản vẽ ( PL A.3.1, PL

A.3.2, PL A.3.3 ,PL A.3.4 )

2.3 Tính toán tải trọng

2.3.1 Tĩnh tải

2.3.1.1 Tĩnh tải hoàn thiện (Dead Load - DL)

Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán theo công thức sau:

tc

q – Tải trọng tiêu chuẩn :  2

/

tc ht

q  h   kG m ;

hht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);

 – Trọng lương riêng (kG/m3);

n– Hệ số độ tin cậy

Các tải trọng tính toán cụ thể được lập trong bảng A1.1, A1.2, A1.3

2.3.1.2 Tĩnh tải tường xây, vách ngăn (Brick Load)

Tường ngăn giữa các phòng trong một căn hộ dày 110mm , tường bao chu vi nhà và tường ngăn giữa các căn hộ dày 220mm

Chiều cao tường được xác định :

ht = H – hd,s 2.10 Trong đó :

ht - Chiều cao tường;

H - Chiều cao tầng nhà;

hd,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng

Và mỗi bức tường cộng thêm 3cm vữa trát (2 bên), có: 3

1800 kG m/

 

17

Ngoài ra khi tính trọng lượng tường, một cách gần đúng ta phải trừ đi phần trọng lượng do cửa đi, cửa sổ chiếm cho ta giảm đi 30% bằng cách ta nhân với hệ số 0,7

Tĩnh tải tường xây và vách ngăn được xem trong Bảng A2 trong phụ lục

2.3.3 Tải trọng gió (Wind Load – WL)

2.3.3.1 Tính toán tải trọng gió thành phần tĩnh

Áp lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh luôn được tính theo công thức sau:

kzj – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió tại tầng thứ j theo độ cao z tra

trong bảng 5 (Lưu ý: nên căn cứ vào địa điểm xây dựng mà lựa chọn dang địa hình tại địa điểm xây dựng, sau đó căn cứ vào từng cao độ sàn mà nội suy ra k hoặc sử dụng công thức A.23 tại phụ lục A của TC 229-199);

c – Hệ số khí động lấy theo bảng 6 (căn cứ vào hình dạng kích thước công trình, mặt đón gió hay hút gió)

Tải trọng gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh tại mức sàn thứ j sẽ là:

Tải trọng gió tính toán thành phần tĩnh tại mức sàn thứ j sẽ là:

Trong đó: γ – hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, γ=1.2

2.3.3.2 Tính toán tải trọng gió động

Điều đầu tiên mà chúng ta cần hiểu thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

Như vậy, ta cần căn cứ vào đặc điểm công trình để quyết định xem có tính

toán tải trọng gió động hay không (tuy nhiên vẫn khuyến cáo là nên tính)

b Xác định các thông số động lực học phục vụ tính toán

Ngày nay, với sự hỗ trợ của máy tính điện tử và các phần mềm chuyên ngành việc tính toán đã trở nên nhẹ nhàng hơn rất nhiều.Điều đầu tiên sau khi chất tải trọng đứng xong là ta cần quan tâm đến các giá trị tải trọng tham gia cấu thành tải trọng gây giao động cho công trình Ví du như trong Etab ta cần lựa chọn Define

Mass Source theo From Load với (Tĩnh tải + 0,5 Hoạt tải) (Lưu ý rằng hệ số 0,5 này

là đối với công trình dân dụng, xem bảng 1 trong TC 229-1999)

19

Những thông số động lực chúng ta quan tâm đó là chu kỳ T, khối lượng các tầng Mj, chuyển vị của mỗi tầng thứ j với dạng dao động thứ i là yji Vì vậy ta xuất các kết quả đó ra từ các phần mềm chuyên ngành

c Xác định thành phần động của tải trọng gió do xung vận tốc gây ra

c.1 Xác định hệ số áp lực động ζ j đối với từng mức cao độ sàn thứ j

Xác định hệ số áp lực động ζ jđối với từng mức cao độ sàn thứ j được nội suy theo bảng 3 trong TC 229-1999 hoặc tính theo công thức (A.32) trong phụ lục A

của TC 229-1999 (Lưu ý: cần chú ý chọn đúng dạng địa điểm của công trình)

c.2 Xác định hệ số tương quan không gian áp lực động ѵ

Xác định hệ số tương quan không gian áp lực động ѵ ứng với các dạng dao

động khác nhau của công trình, không thứ nguyên.Trong công thức (4.1) của TC 229-1999, ѵ được lấy bằng ѵ1 Nếu bề mặt công trình có dạng chữ nhật định hướng song song với các trục cơ bản trong hình 1 thì các giá trị ѵ1 lấy theo bảng 4, trong

đó các tham số ρ và χ xác định theo bảng 5, giá trị của ѵ1 đối với các dạng dao động thứ 2 và thứ 3 là ѵ2 = ѵ3 = 1 Các giá trị trong bảng 4 và bảng 5 lấy theo TCVN 2737-1995

c.3 Xác định tần số và dạng dao động

Đối với các công trình xây dựng cần tính toán với s dạng dao động đầu tiên cho cả hai phương X và Y Vì vậy, điều đầu tiên là cần xác định các dạng dao động riêng lẻ lần lượt là theo hai phương X, Y trong số các dạng dao động của công trình Tránh hiểu lầm là dạng 1 theo phương X hay Y thì đều là Mode 1

Giá trị s được suy ra từ điều kiện thỏa mãn bất đẳng thức sau:

f s < f L < f s+12.15

Trong đó:

fs – Tần số của dạng dao động thứ s theo phương đang tính;

fs+1 – Tần số của dạng dao động thứ (s+1) theo phương đang tính;

Wj – Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió;

δj – Hệ số áp lực động đối với từng mức cao độ sàn thứ j (không thứ nguyên);

 – Hệ số tương quan không gian áp lực động (không thứ nguyên)

c.5 Xác định giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải trọng gió do xung vận tốc gây ra

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió do xung vận tốc gây ra được tính theo công thức sau:

Wpj – Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn thành phần động do xung vận tốc gây ra;

Sj – Diện tích vùng đón gió tại cao độ sàn thứ j

d Xác định thành phần động của tải trọng gió do xung vận tốc và lực quán tính gây ra

d.1 Xác định hệ số xác định áp lực trung bình không đổi của tải trọng gió ψ i

Khi chia công trình ra làm n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem là không đổi khi nhân thêm với hệ số ψi được tính bởi công thức:

 

1 2 1

Mj – Khối lượng của tầng sàn thứ j (xuất ra từ Etabs)

d.2 Xác định ε i – hệ số giảm lôga của dạng dao động thứ i

Hệ số giảm lôga của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

 0

W

2.19940

γ – số độ tin cậy của tải trọng gió, γ=1.2;

W0 – Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng ở phụ lục D và điều 6.4;

fi – tần số của dạng dao động thứ i đang dùng tính toán gió động (Lưu ý: nếu chỉ tính với 1 dạng dao động đầu tiên của lần lượt hai phương thì i =1)

d.3 Xác định hệ số động lực ξ i ứng với dạng dao động thứ i (không thứ nguyên)

Sau khi xác định được hệ số εi đặc trưng cho sự giảm lôga của dạng dao động thứ i, ta sẽ dựa vào hình 2 trong TC 229-1999 để xác định ra ξi (Lưu ý: Đường cong 1 dành cho công trình bê tông cốt thép, đường cong 2 dành cho công trình thép)

d.4 Xác định thành phần động tải trọng gió do xung vận tốc và lực quán tính gây ra

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió do xung vận tốc và lực quán tính gây ra tác động lên tầng thứ j ở dạng dao động thứ i được xác định theo công thức sau (Lưu ý: Đối với mỗi phương X hoặc Y nếu chỉ xác định 1 dạng dao động cho tính gió động thì i =1 nhưng cần hiểu là đây là một Mode nào đó trong mười hai Mode dạng dao động gây ra, từ đó cũng cần lấy yji hợp lý):

β – là hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định của công

trình (Xem trong bảng 6 của TC 229-1999)

Bảng tính toán tải trọng gió đƣợc xem trong phần phụ lục, bảng A5 – A10 2.4 Tổ hợp tải trọng

Các tổ hợp tải trọng đƣợc tính toán theo TCVN 5574-2012, cụ thể nhƣ sau:

- Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải;

- Tổ hợp 2: Tĩnh tải + 1Gió X;

- Tổ hợp 3: Tĩnh tải + 1Gió XX;

- Tổ hợp 4: Tĩnh tải + 1Gió Y;

- Tổ hợp 5: Tĩnh tải + 1Gió 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)

23

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN NGẦM

3.1 Điều kiện địa chất công trình

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

Các dữ liệu về các lớp đất dưới móng công trình ở Hà Nội được trình bày trong bảng bảng 3.1

Hình 3.1 thể hiện một hố khoan địa chất nền đất dưới công trình

ảng 3.1 Các đặc t ưng cơ lí củ lớp đất dưới công t nh

Bề dày lớp (m)

Độ sâu đáy lớp (m)

Các chỉ tiêu

N (SPT)  

(T/m³)

E 0 (T/m²)

c (T/m²)

N - Giá trị xuyên SPT (Búa);

 - Góc nội ma sát theo tiêu chuẩn;

 - Dung trọng tự nhiên của đất (T/m3);

E0 - Môđun biến dạng (T/m2);

c - Lực dính kết tiêu chuẩn (T/m2)

CÁT HẠT NHỎ, CHẶT

CÁT HẠT TRUNG, CHẶT

CÁT HẠT THÔ LẪN CUỘI SỎI NHỎ

= 1.8 T/m2 ; =19.5 ; c=1,9T/m2

= 1.85 T/m2 ; =17.25 ; c= 2 T/m2 N=7

= 1.84 T/m2 ; =11.22 ; c=1.6T/m2 N= 5

= 1.86 T/m2 ; =26,4 ; D= 2.66 N=25

= 1.86 T/m2 ; =27.47 N= 31

= 1.84 T/m2 ; =11.22 ;c=1,6T/m2 N=5

= 1.85 T/m2 ; =8.83 ; c=1,6T/m2 N=7

= 1.87 T/m2 ; =30.42 N=50

= 1.89 T/m2 ; =32.02 ; D=2.67 N=80

CÁT HẠT NHỎ ,CHẶT VỪA

CÁT HẠT TRUNG, CHẶT VỪA

Lực dọc lớn nhất tại chân cột với cột biên là 569,9T, cột giữa là 1023,27 T,

thấy rằng các giá trị nội lực này là khá lớn nên phải chọn móng cọc sâu để đưa tải

trọng xuống lớp cuội sỏi phía dưới

-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 :

+ Ưu điểm :

- 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

26

Nhận xét :

Với 2 phương án trên ta thấy rằng sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi là phù hợp hơn về yêu cầu sức chịu tải cũng như khả năng thi công thực tế cho công trình Thực tế cho thấy việc sử dụng móng cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng ở Hà Nội là hợp lý

3.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc

Từ phương án đề xuất ở trên, nhận thấy lực dọc lớn nhất ở chân cột truyền xuống móng là xấp xỉ 12000 kN, từ đó ta quyết định lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính lớn Cọc được sử dụng là loại cọc có đường kính 100 cm Đầu cọc phải được cắm vào lớp cuội sỏi (lớp thứ 9 như trong bảng 3.1) với chiều dài khoảng 1m

Sức chịu tải của cọc được tính toán dựa theo trị số xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức của Nhật Bản và của Meyehof trong tiêu chuẩn TCXD 205:1998 Kết quả

tính toán được trình bày trong bảng B.1 phần phụ lục

Q - Sức chịu tải cho phép của cọc, tấn;

Ap - Diện tích tiết diện cọc, m2;

D - Đường kính cọc, m;

Ls - Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát, m;

Lc - Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét, m;

Na - Giá trị N30 của đất dưới mũi cọc, búa/30cm;

Ns - Giá trị N30 của đất cát bên thân cọc, búa/30cm;

C - Lực dính của đất sét bên thân cọc, tấn/m2;

 - Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công:

(Cọc khoan nhồi: Cọc đóng: 

27

b) Theo công thức Meyerhof :

12,5

Q   K N A K N A (3-3) Trong đó:

Q - Sức chịu tải cho phép của cọc, kN;

Na - Giá trị N30 của đất dưới mũi cọc, búa/30cm;

Ap - Diện tích tiết diện cọc, m2;

Ntb - Giá trị N30 trung bình dọc thân cọc;

Ru – Cuờng độ tính toán của bê tông cọc khoan nhồi;

Ru = R/4,5 nhưng không lớn hơn 60 kG/cm2 – đổ bê tông trong nước (dd sét);

Ru = R/4,0 nhưng không lớn hơn 70 kG/cm2 – đổ bê tông trong lỗ khoan khô;

R – Mác thiết kế của bê tông cọc;

Ran – Cường độ tính toán của cốt thép;

Ran = Rc/1,5 và không lớn hơn 2200 kG/cm2 đối với thép d<28;

Rc – Giới hạn chảy của cốt thép;

Ap – Diện tích tiết diện cọc;

Fa – Diện tích tiết diện cốt thép dọc trục

3.2.3 Tính toán số lượng cọc t ong đài

Số cọc khoan nhồi của mỗi đài móng được tính toán bố trí sơ bộ dựa vào lực dọc lớn nhất tại chân cột Nmax theo công thức:

28

Số lượng cọc cho từng đài móng được tính toán cụ thể trong bảng B.2 phần

phụ lục

Khoảng cách giữa hai tim cọc liền kề là (36)D;

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là D;

Trong đó: D là đường kính cọc khoan nhồi

Chi tiết cách bố trí cọc khoan nhồi được thể hiện trong bản vẽ

Hình 3.2: ặt bằng chân cột trong phần mềm Etabs

3.2.4 Xác định kích thước đài móng, giằng móng

Dựa trên số cọc được bố trí cho một đài đã tính toán ở mục 3.2.3 đồng thời

theo kinh nghiệm, ta đưa ra kích thước đài móng như sau:

- Chiều cao đài cọc: h đ  2D 10cm ; (D – đường kính của cọc)

- Cạnh dài và cạnh ngắn của đài móng tính theo khoảng cách từ tim cọc biên

đến mép đài là D ; (D – đường kính của cọc)

Các kích thước chi tiết của đài móng được thể hiện trong hình B.2 phần phụ

lục

Kích thước của giằng móng được tính toán tương tự như đối với dầm, ngoài ra

còn phải kể đến nội lực của chân cột truyền xuống và được thể hiện trong bảng 3.2

ảng 3.2 Kích thước tiết diện củ giằng móng cm

Tên giằng móng Chiều cao tiết diện h Chiều rộng b

GM1, GM2, GM3, GM4, GM5,

29

3.2.5 Lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình

Sau khi tính toán, xác định được kích thước của cọc, đài móng, giằng móng tiến hành lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình

Mặt bằng kết cấu móng được thể hiện trong hình B.2 phần phụ lục

3.2.6 Kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc

Toàn bộ công trình được mô hình hóa theo sơ đồ tổng thể 3D để có sự làm việc đồng thời của kết cấu bên trên và hệ đài giằng (hình 3.3) và được phân tích bằng máy tính với việc sử dụng chương trình phân tích kết cấu ET BS ver 9.7.4 Đài móng được mô hình là các tấm bản có kể đến ảnh hưởng của độ dày chịu cắt, giằng móng và cọc là các phần tử thanh mà cụ thể là dầm và cột

Đối với cọc nhồi ta sử dụng lý thuyết cọc trên nền đàn hồi, gán dưới các chân cọc là các gối lò xo Độ cứng của k gối lò xo là một đại lượng vật lý được tính toán theo công thức định luật Hooke theo:

P

k 

 (T/m) (3-6)

Trong đó:

– P là lực tác dụng lên một cọc, để đơn giản ta có thể lấy P = [P ;

– là độ lún của đài cọc i, sơ bộ có thể lấy theo kinh nghiệm 1cm ;

Sau đó ta thực hiện các bước để xây dựng mô hình đài móng như sau:

+ Bước 1: Khai báo thêm một tầng đài móng mới có chiều cao đúng bằng bề dày của đài móng cộng thêm 1 lần đường kính cọc và bề dày lớp bê tông lót móng

Ở đây ta chọn khai báo thêm tầng Foundation có chiều cao 3,1m

+ Bước 2: Khai báo đài móng, các giằng móng và các cọc lần lượt bằng các tấm sàn dày 1m, các dầm và cột có kích thước như các tiết diện đã chọn

+ Bước 3: Vẽ các cọc, đài cọc và giằng trên Etab dựa vào bản vẽ mặt bằng

bố trí cọc và đài giằng

+ Bước 4: Gán các gối đàn hồi cho cọc khoan nhồi với độ cứng k đã tính toán và chạy sơ đồ

3.2.7 Kiểm t đài cọc

30

Kiểm tra cho đài 2 cọc và 1 cọc ( của phần tử đài 1 cọc 569,9 – cột C23 và đài 2 cọc 1023,27 phần tử cột C26 trong Etabs)

a) Kiểm t điều kiện cột đâm thủng đài

Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của cốt thép ngang

Lực tác dụng lên các cọc (lấy kết quả từ phần mềm Etabs) :

- Cọc 1(phần tử 1300 trong Etabs) : Pmax = 569,85 T

- Cọc 2(phần tử 1312trong Etabs) : Pmax = 1046,12T

Q - Tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng:

32

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN

4.1 Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép

Cột trong công trình là cột chữ nhật 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

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

“Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs.Nguyễn Đình Cống Tài liệu này trình bày cách tính cốt thép theo phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn BS8110 của nước Anh và ACI 318 của Mỹ, tác giả Gs.Nguyễn Đình Cống đã dựa vào nguyên tắc đó để lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 356-2005)

x z

y

My

Mx N

33

4.1.1 Tính toán tiết diện chữ nhật

Xét tiết diện có cạnh Cx ,Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:

y

C

C

  , cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên

cạnh b có thể lớn hơn (cạnh b được giải thích ở bảng về mô hình tính)

Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax , eay Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính được hệ số x,y Mômen đã gia tang

Mx1, My1

M x1xM x;M y1yM y (4-1) Tùy theo tương quan giữa giá trị Mx1, My1 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán ( theo phương x hoặc y) Điều kiện và kí hiệu theo bảng sau:

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

x y

M M

  

max x; y

    Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

a) Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

0 0,30

e h

   đồng thời x1Rh0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé Với mức độ gần đúng, có thể tính x theo công thức sau:

0 2 0

1

1 50

R R

c) Trường hợp 3: Khi 0

0

0,30

e h

   đồng thời x1Rh0 Tính toán theo

trường hợp nén lệch tâm lớn Lấy k = 0,4, tính Ast theo công thức sau:

4.1.2 Tính toán tiết diện vuông

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

Riêng đối với tiết diện vuông có cốt thép đặt đều theo chu vi với số lượng

từ 12 thanh trở lên (12,16,20,…) có thể được tính gàn đúng bằng cách quy về tiết diện tròn có đường kính D1, 05C x Tính với lực nén N và mômen tổng

  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

4.2 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)

4.2.1 Cốt thép dọc chịu lực

Đó là các cốt thép được kể đến khi xác định khả năng chịu lực của cấu kiện Cốt thép dọc chịu lực thường dung 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 đặt đều theo chu vi (hình 4.1b) Trong cấu kiện nén lệch tâm, tiết diện chữ nhật nên đặt cốt thép dọc chịu lực tập trung theo cạnh b và chia ra hai phía: A s và A s Cốt thép A s ở về phía chịu nén nhiều hơn (gần hơn với điểm đặt lực N) Cốt thép A s ở về phía đối diện vớiA s, chịu kéo hoặc nén ít hơn (xa điểm đặt N hơn) Khi A s  A s, ta có trường hợp cốt thép đối xứng; khi A s  A s - có cốt thép không đối xứng (hình 4.1c,d)

37

Hình 4.1: Cốt thép dọc chịu lực trong cấu kiện cột BTCT

Đặt cốt thép đối xứng làm cho thi công được đơn giản Khi cấu kiện chịu mômen đổi dấu có giá trị gần bằng nhau thì việc đặt cốt thép đối xứng là hợp lý về phương diện chịu lực

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

Chỉ nên tính toán và đặt cốt thép không đối xứng trong một số trường hợp đặc biệt khi mà cấu kiện chịu mômen không đôi dấu (hoặc M theo chiều này khá lớn hơn M theo chiều kia) và việc tính toán chứng tỏ rằng nếu đặt cốt thép không đối xứng sẽ

có hiệu quả tiết kiệm đáng kể

   với Ab là diện tích tính toán của tiết diện bê tông Trong cấu kiện

nén lệch tâm đặt cốt thép theo cạnh b thì A st  A sA s và A b  b h0 Trong cấu kiện chịu nén lệch tâm có cốt thép đặt theo chu vi và cấu kiện nén trung tâm thì Abbằng diện tích tiết diện

0 500

S  mm (hình 4.2) Trên hình 4.2, các thanh số (1) là cốt thép cấu tạo Khi đã đặt cốt thép dọc chịu lực theo chu vi thì không cần đặt cốt thép dọc cấu tạo nữa

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

Về hình thức, cốt thép đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc và giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra theo bất kì hướng nào Muốn vậy, các cốt thép dọc (tối thiểu là cách một thanh) cần được đặt vào chỗ uốn của cốt thép đai và các chỗ uốn này cách nhau không quá 400 mm theo cạnh tiết diện Khi chiều rộng tiết diện

Việc tính toán cụ thể cốt thép cột được thực hiện bằng phầm mềm Exel và

4.3 Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép

Dầm là cấu kiện mà chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang khá nhỏ so với chiều dài của nó Tiết diện ngang của dầm có thể là chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hình hộp, v.v…Thường gặp nhất là tiết diện chữ nhật và chữ T