Thiết kế kết cấu thi công nhà làm việc ủy ban nhân dân thị xã sơn tây

KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Giới thiệu về công trình

Công trình "Nhà làm việc Ủy ban nhân dân thị xã Sơn Tây" được xây dựng tại số 1 phố Phạm Đức Chính, thị xã Sơn Tây Ủy ban nhân dân là cơ quan hành chính nhà nước trong hệ thống hành chính của Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam, có nhiệm vụ thành lập, giải thể và cổ phần hóa doanh nghiệp nhà nước, cấp và thu hồi giấy phép doanh nghiệp, cũng như xây dựng phương án đặt tên và đổi tên cho các đường phố, quảng trường và công trình công cộng trong tỉnh.

Công trình "Nhà làm việc UBND thị xã Sơn Tây" được xây dựng để đáp ứng nhu cầu về địa điểm làm việc cho cán bộ, công nhân viên chức tại thị xã Sơn Tây.

Công trình “Nhà làm việc UBND thị xã Sơn Tây” gồm 6 tầng, chiều cao 23.7m, diện tích sàn 1 là 260.6m 2 , tổng diện tích sàn là 1563.6m 2

Công trình nằm trên đường trục chính phố Phạm Đức Chính nên giao thông thuận tiện, cấp công trình là cấp III

Mật độ xây dựng đƣợc xác định bằng công thức: S xd

Trong đó: S xd – Diện tích xây dựng của công trình:

Vậy mật độ xây dựng là: 260.6 0.2606%

Điều kiện tự nhiên

Thị xã Sơn Tây nằm trong khu vực bán sơn địa, có địa hình thấp dần từ Tây sang Đông, với đặc trưng chính là sự kết hợp giữa vùng bán sơn địa và đồng bằng.

 Phía đông giáp huyện Phúc Thọ

 Tây giáp huyện Ba Vì

 Phía nam giáp huyện Thạch Thất

 Phía bắc giáp huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc

Công trình nằm ở thị xã Sơn Tây, nhiệt độ bình quân trong năm là 23,8 0 C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 7) và tháng thấp nhất (tháng 1) là

Thời tiết chia làm 4 mùa rõ rệt: Mùa nóng (từ tháng 4 đến tháng 10), mùa lạnh (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau)

Số giờ nắng trung bình năm 1617 giờ Số giờ nắng thấp vào tháng 1, 2, 3;

Số giờ nắng cao từ tháng 4 đến tháng 10

Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1839 mm, với sự phân bố không đều Mùa mưa, kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, chiếm tới 91,5% tổng lượng mưa cả năm, trong khi mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau chỉ chiếm 8,5%.

Số ngày mƣa trung bình năm là 140 ngày Độ ẩm trung bình 81% - 87%

Tốc độ gió trung bình hàng năm tại thị xã Sơn Tây đạt 18m/s, với gió mùa Đông Bắc chiếm ưu thế trong mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, trong khi các tháng còn lại có gió Đông Nam Thổ nhưỡng tại đây rất đa dạng với 8 loại đất khác nhau, bao gồm đất phù sa không được bồi, đất phù sa bồi, đất phù sa giây, đất bạc mùa trên phù sa cổ, đất phù sa úng nước, đất đỏ vàng trên đất sét, đất nâu vàng trên đất phù sa cổ, và đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước.

Nước mặt ở khu vực này chủ yếu đến từ ba con sông lớn: sông Hồng, sông Tích và sông Hang, cùng với các hồ chứa như hồ Đồng Mô và hồ Xuân Khanh Ngoài ra, nước ngầm dưới độ sâu 7-8m có chất lượng tốt, được khai thác để phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người dân địa phương.

Các tiêu chuẩn áp dụng trong thiết kế công trình

- TCVN 2737-1995 – Tải trọng và tác động

- TCVN 5574-2012 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

- TCVN 9362-2012 – Thiết kế nền nhà và công trình

- TCVN 10304-2014 – Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc

- TCVN 6160-1996 – Phòng cháy chữa cháy nhà cao tầng

- TCVN 5671:1992 – Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng Hồ sơ thiết kế kiến trúc

- TCXDVN 390:2007 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Quy phạm thi công và nghiệm thu

Chọn giải pháp kiến trúc cho công trình

1.4.1 Giải pháp mặt bằng tầng :

Thiết kế mặt bằng các tầng là yếu tố quan trọng để đảm bảo công năng của công trình, đặc biệt là không gian làm việc cho cán bộ, công nhân viên chức Giải pháp mặt bằng cần vuông vắn, thông thoáng và linh hoạt, đồng thời đảm bảo sự kín đáo và yên tĩnh, phù hợp với yêu cầu làm việc và sinh hoạt của người sử dụng.

Không gian trong công trình được phân chia bằng các khối tường xây, tạo điều kiện làm việc tập trung và hiệu quả cho con người Mặc dù thiết kế đơn giản, nhưng vẫn đảm bảo tính linh hoạt và yên tĩnh, tạo ra những khoảng không gian kín đáo và riêng tư, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cần thiết.

Với tổng diện tích sàn 1602 m², tầng 1 bao gồm khu tiếp khách và khu để xe với diện tích 267 m² Sảnh chính dẫn đến cầu thang bộ và cầu thang máy, có phòng tiếp đón và chỉ dẫn cạnh cửa chính với diện tích 13.6 m², cùng khu để xe rộng 72 m².

Tầng điển hình bao gồm một phòng họp 45m², một nhà vệ sinh 16m², ba phòng làm việc 24m² và một phòng làm việc 18.8m² Sảnh lớn rộng 2.4m với các cửa phòng mở ra ngoài sảnh, không đối diện nhau, tạo không gian thoáng đãng và thể hiện sự chào đón, hiếu khách của cán bộ đối với nhân dân.

Hình 1.1: Mặt bằng các tầng công trình

Công trình được thiết kế theo hình khối với các ngăn tầng và ô cửa, dầm bo Tầng 1 có kích thước lớn hơn các tầng trên, được ốp đá lớn màu xẫm, tạo nên vẻ uy nghi và vững chắc cho công trình.

Bố cục vần luật liên tục và thống nhất tạo nên sự hấp dẫn cho công trình, với sự tương phản rõ nét giữa tầng 1 và tầng trên, mái lớn và mái nhỏ, cũng như giữa cửa tối và sơn sáng Những yếu tố này góp phần mang lại sức hút thị giác độc đáo cho kiến trúc.

Tỷ lệ chiều rộng - chiều cao hợp lý của công trình không chỉ tạo nên vẻ hài hòa cho tổng thể mà còn giúp kết nối với các công trình lân cận Bên cạnh đó, các ô cửa kính được bố trí hợp lý cũng góp phần làm đẹp cho công trình.

Hình 1.2: Mặt đứng công trình

Các chi tiết như gạch ốp và màu cửa kính tạo nên vẻ đẹp hiện đại cho công trình Chiều cao các tầng được thiết kế phù hợp với công năng sử dụng, với chiều cao tầng điển hình là 3,6 m, cửa đi cao 2,45 m, và cửa sổ cao 1,8 m Cầu thang bộ được thiết kế theo kiểu 2 vế 1 chiếu nghỉ, góp phần vào tính bền vững và phát triển, mang lại sự tiện nghi cho người sử dụng.

Mặt cắt thể hiện không gian bên trong ngôi nhà, vị trí hình dáng chi tiết kiến trúc ngang trang trí bên trong các phòng

Các chi tiết cửa, cửa sổ, tường, cầu thang được thiết kế bằng các hình khối tạo sự khỏe khoắn, vững chắc cho công trình

 Lớp gạch lát granit 600x600 dày 10mm

 Lớp vữa xi măng mác 75 dày 20mm

 Lớp bê tông đá 4x6 mác 100 dày 100mm

 Lớp cát tôn nền dày 350mm

 Trần bả matit lăn sơn màu trắng Sàn tầng các tầng bao gồm:

 Lớp gạch lát granit 600x600 dày 10mm

 Lớp vữa xi măng lót mác 75 dày 20mm

 Lớp bê tông đổ tại chỗ dày 120mm, mac bê tông B25

 Trát trần vữa xi măng mác 75 dày 15mm

 Trần bả matit lăn sơn màu trắng Sàn tầng mái bao gồm:

 Lớp vữa xi măng mác 75 dày 20mm

 Lớp bê tông đổ tại chỗ dày 120 mm, mác bê tông B25

 Lớp vữa xi măng chống thấm dày 15mm

 Trát trần vữa xi măng mác 75 dày 15mm

 Trần bả matit lăn sơn màu trắng Phần mái bao gồm:

 Cầu phong thép hộp 30x60x1; AP0

Hình 1.3: Mặt cắt công trình

1.4.4 Giải pháp thông gió chiếu sáng:

Hệ thống cửa sổ kính và cửa đi được thiết kế để đảm bảo cách nhiệt và thông gió hiệu quả cho từng phòng Các cửa sổ thông gió tại đầu hành lang mỗi tầng giúp tạo ra sự đối lưu không khí trong nhà Với thời tiết nóng ẩm của Sơn Tây, thường xuyên xảy ra hiện tượng nồm, việc lắp đặt thêm máy điều hòa và quạt thông gió tại mỗi tầng là cần thiết để cải thiện chất lượng không khí trong công trình.

Chiếu sáng tự nhiên là việc sử dụng ánh sáng từ thiên nhiên qua các lớp cửa kính để chiếu sáng không gian sống, đồng thời sử dụng dèm cửa để điều chỉnh ánh sáng mùa hè Hệ thống đèn điện được lắp đặt để đảm bảo ánh sáng đầy đủ vào ban đêm Việc bố trí phòng và sảnh cần đáp ứng yêu cầu thông thoáng và điều kiện vi khí hậu, với cửa sổ và cửa đi làm từ kính khung nhôm để tối ưu hóa thông gió Đảm bảo đủ ánh sáng tự nhiên không chỉ tạo ra một môi trường sống thoải mái mà còn nâng cao năng suất làm việc và học tập.

1.4.5 Giải pháp về cung cấp điện, nước sinh hoạt:

Công trình nằm ngay cạnh hệ thống mạng lưới điện và nước của thành phố, điều này rất thuận tiện cho công trình trong quá trình sử dụng

Hệ thống điện được thiết kế với dây điện đi chìm trong tường, với nguồn cung cấp điện tập trung tại sảnh lớn mỗi tầng Mỗi tầng đều trang bị một hộp điện và cầu dao ngắn điện riêng, trong khi sảnh tầng 1 có cầu dao tổng để kiểm soát toàn bộ hệ thống điện của công trình.

Hệ thống ống nước kết nối qua các tầng và thông với bể nước trên mái, được máy bơm đưa lên Các hệ thống này được bố trí trong công trình nhằm đảm bảo an toàn khi sử dụng và thuận tiện cho việc sửa chữa.

Nước thải từ thiết bị vệ sinh được dẫn qua ống và chảy vào hệ thống ống thoát nước đứng trong các hộp kỹ thuật Từ đó, nước thải tiếp tục chảy vào bể tự hoại dưới công trình và sau đó được dẫn đến hố gas tập trung, cuối cùng thoát ra cống của thành phố.

1.4.6 Giải pháp phòng cháy chữa cháy:

Giải pháp phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng tại Việt Nam phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt Mỗi tầng cần trang bị hệ thống biển báo phòng cháy, biển cấm hút thuốc lá, đặc biệt là tại các cửa cầu thang với biển tiêu lệnh rõ ràng Hành lang mỗi tầng và khu vực gần cửa thang máy cần được bố trí họng nước cứu hỏa và bình cứu hỏa để sẵn sàng ứng phó khi có sự cố cháy nổ xảy ra.

Cầu thang thoát hiểm bên ngoài được trang bị biển chỉ dẫn thoát hiểm chạy bằng acquy, đảm bảo ánh sáng vẫn hoạt động ngay cả khi mất điện.

GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

Xây dựng giải pháp kết cấu

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

Với các yêu cầu kỹ thuật và giải pháp kiến trúc nhƣ vậy ta có giải pháp kết cấu nhƣ sau:

- Hệ kết cấu đƣợc sử dụng cho công trình này là hệ khung

Hệ thống dầm và cột kết hợp với nhau tạo thành các khung chung có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng, đồng thời cũng góp phần chịu tải trọng ngang nhờ vào độ cứng chống uốn của chúng.

2.1.2 Các hệ hỗn hợp và sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng: a) Hệ kết cấu khung chịu lực:

Cấu tạo: Bao gồm các dầm ngang nối với các cột dọc thẳng đứng bằng các nút cứng

Hệ kết cấu thuần khung mang lại nhiều ưu điểm nhờ vào việc thiết kế và tính toán đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi Kinh nghiệm thi công phong phú giúp nâng cao chất lượng công trình, trong khi các công nghệ và vật liệu dễ dàng tìm kiếm.

Khung cứng phụ có nhƣợc điểm là khả năng chịu tải trong ngang kém, và tính liên tục của nó phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết nút khi chịu uốn Các liên kết này không được phép có biến dạng góc, vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của khung Hơn nữa, khả năng chịu lực của khung còn phụ thuộc rất nhiều vào khả năng chịu lực của từng dầm và từng cột.

 Hệ kết cấu này thích hợp cho các nhà dưới 20 tầng b) Hệ kết cấu lõi:

Lõi của công trình có hình dạng vỏ hộp rỗng, với tiết diện có thể kín hoặc hở, giúp nhận và truyền tải trọng tác động xuống nền đất Các sàn được hỗ trợ bởi hệ dầm công xôn, vươn ra từ lõi cứng.

Hình 2.2: Kết cấu lõi, vách Ƣu điểm: Kết cấu lõi cứng có khả năng chịu lực ngang tốt

Nhược điểm của hệ kết cấu khung – lõi là khả năng chịu tải trọng đứng bị hạn chế, đặc biệt là với các sàn rộng Để đảm bảo độ vững chắc, các dầm công xôn cần có kích thước lớn, điều này có thể ảnh hưởng đến yêu cầu kiến trúc của công trình.

Cấu tạo của công trình là sự kết hợp giữa kết cấu khung và lõi cứng, với lõi cứng được làm từ bê tông cốt thép Lõi này có thể có dạng lõi kín hoặc vách hở, thường được bố trí tại khu vực thang máy và thang bộ.

Hệ thống khung bố trí tại các khu vực khác nhau, với hai hệ thống khung và lõi được kết nối qua hệ thống sàn Trong trường hợp này, hệ sàn liền khối đóng vai trò quan trọng.

Hệ thống kết cấu khung lõi có ưu điểm nổi bật là lõi chịu tải trọng ngang, trong khi khung đảm nhận tải trọng đứng Sự phân chia chức năng này giúp tối ưu hóa các cấu kiện, giảm kích thước cột và dầm, đồng thời đáp ứng tốt các yêu cầu kiến trúc.

Hệ kết cấu khung – lõi là lựa chọn tối ưu cho nhiều công trình cao tầng, nhờ vào khả năng sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà.

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

Qua việc phân tích ưu nhược điểm của các giải pháp đã đề xuất và dựa vào thiết kế kiến trúc cùng đặc điểm cụ thể của công trình, chúng tôi lựa chọn hệ kết cấu khung chịu lực theo sơ đồ khung giằng Phương pháp thi công này cũng đơn giản hơn so với hệ kết cấu lõi.

Vật liệu sử dụng trong công trình

- Bê tông có khối lƣợng riêng 2500 daN/m 3

- Cấp độ bền của bê tông dùng trong tính toán cho công trình là B25

Cường độ về nén R b  14.5 MPa  1450( / T m 2 )Cường độ về kéo R b  1.05 MPa  105( / T m 2 )Modun đàn hồi của bê tông E b   3 10 ( / 6 T m 2 )

- Cốt thép chịu lực cho các dầm, cột dùng nhóm AII, cốt thép đai, cốt thép cấu tạo và thép dùng cho bản sàn dùng nhóm AI

Cường độ chịu lực nhóm AII: Có Rs = 280 Mpa Cường độ cấu tạo d  10AII: Có R s = 280 Mpa

Cường độ cấu tạo d  10AII: Có Rs = 225 Mpa

Modun đàn hồi của thép: E b   21 10  4 MPa

Lập mặt bằng kết cấu

2.3.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột:

Kích thước tiết diện cột xác định theo công thức: yc b

N – Lực dọc sơ bộ xác địnhtheo công thức:

Diện tích mặt sàn F truyền tải trọng lên cột, với tải trọng tương đương q tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời, thường dao động từ q = (1 1,5) T/m² Số sàn n phía trên tiết diện đang xét, bao gồm cả mái, cũng cần được xem xét trong tính toán.

Rb là cường độ tính toán về nén của bê tông, trong khi k là hệ số phản ánh ảnh hưởng của các yếu tố khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột Đối với cột giữa, k có giá trị 1, còn đối với cột biên, k là 1,1.

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

Tính chọn cột góc C 1 tầng 1: 1 2 4 6.6 6, 6( 2 )

Chọn cột có tiết diện 22x22 cm

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

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

Khi càng lên cao thì sức chịu tải của cột càng giảm, để tiết kiệm cứ 3 tầng ta giảm tiết diện cột một lần nhƣ bảng bảng 2.1a và 2.1b :

2.3.2 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm:

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

Trong đó: ld – Nhịp của dầm đang xét; md – Hệ số kể đến vai trũ của dầm (Với dầm phụ: m d á 20; với dầm chớnh: m d = á 8 12; với đoạn dầm consol:m d = á5 7)

Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng ( 0,3 á 0,5 ) ´ h d (2-6)

Chọn dầm D1 với tiết diện 22x60, và các tiết diện dầm cho các tầng khác cũng được tính toán tương tự, được thể hiện trong bảng 2.2 và các bản vẽ kết cấu.

2.3.3 Lựa chọn kích thước tiết diện sàn:

Công thức xác định chiều dày bản sàn nhƣ sau:

Hệ số D phụ thuộc vào đặc tính tải trọng đứng tác động lên sàn, với giá trị D = 1 Nhịp l được tính toán theo phương chịu lực của bản sàn, cụ thể là cạnh ngắn Hệ số m liên quan đến đặc tính làm việc của sàn, có giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc theo hai phương và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc theo một phương Các ô sàn được phân loại thành hai loại dựa trên kích thước các cạnh của bản sàn trong mặt bằng kết cấu.

+ 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 ngàm 4 cạnh)

+ Loại 2: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 ³ 2  ô sàn làm việc theo 1 phương (thuộc loại bản dầm)

Hình 2.5a Bản loại dầm Hình 2.5b Bản ngàm 4 cạnh

Hình 2.6: Mặt bằng xác định vị trí các ô sàn

Tính toán các ô sàn tương tự như trong bảng 2.3 phần phụ lục, đảm bảo khả năng chống rung và phân phối tải trọng ngang theo độ cứng của các khung Cụ thể, chọn chiều cao sàn hs = 100mm cho các loại sàn nhà vệ sinh, hs = 120mm cho sàn hành lang, sàn sát thang máy và sảnh, cũng như hs = 120mm cho phòng làm việc.

Thiết lập mặt bằng kết cấu sàn trong đó:

- Các dầm đƣợc kí hiệu lần lƣợt là D1-1, D1-2, D1-3,…

- Các ô sàn đƣợc kí hiệu lần lƣợt là S1, S2, S3

- Hình vẽ dưới đây thể hiện mặt bằng kết cấu tầng 2 (tầng điền hình)

Hình 2.7: Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

Tính toán tải trọng

Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện đƣợc tính toán theo công thức sau: tt tc q =q ´ n (2-8)

Trong đó: q tc – Tải trọng tiêu chuẩn : q tc = h ht g ( Kg/ m 2 ) ; hht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);

 – Trọng lương riêng (Kg m 3 ); n – Hệ số độ tin cậy

2.4.1.1 Tĩnh tải hoàn thiện cho các sàn tầng, bể chứa và mái:

Tính toán các tĩnh tải nhƣ các bảng 2.4; 2.5; 2.6; 2.7

2.4.1.2 Tĩnh tải xây tường vách ngăn:

Tính toán các tĩnh tải nhƣ các bảng 2.8

Tính toán các tĩnh tải nhƣ các bảng 2.9

Công trình có độ cao h #,7m < 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

Wo (kg/cm 2 ): áp lực gió tuỳ thuộc vào vùng áp lực gió Công trình đƣợc xây dựng ở thị xã Sơn Tây thuộc vùng IIB có Wo = 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 Chút = 0,6 ; Cđẩy = 0,8

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

T – Tải trọng gió tĩnh đẩy tiêu chuẩn (T/m)

Chiều cao đón gió tại mức sàn thứ nhất được tính bằng công thức Bi = (bi + bi+1)/2 Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió được xác định là n = 1,2, áp dụng cho tầng 1 trong vùng gió IIB với giá trị W o = 95 (daN/m²).

Xét tại độ cao sàn tầng 2: z = 3,45 => k = 0,818

Hình 2.8: Gán tải trọng gió trong SAP

Tương tự ta tính toán cho các tầng tiếp theo ta được bảng được thể hiện trong bảng 2.10

Tổ hợp tải trọng

Các tổ hợp các hệ quả của tải trọng đƣợc tính toán cụ thể nhƣ sau:

- TH 1: TBT + TTS + TTG + HT;

- TH 2: TBT + TTS + TTG + 0,9×HT + 0,9×GX;

- TH 3: TBT + TTS + TTG + 0,9×HT + 0,9×GY;

- TH 4: TBT + TTS + TTG + 0,9×HT + 0,9×GXX;

- TH 5: TBT + TTS + TTG + 0,9×HT + 0,9×GYY;

- TH 6: Tổ hợp BAO (TH 1÷ TH5)

-TBT : tải bản thân (khai báo hệ số 1,1 trong phần mềm) -TTS : tĩnh tải sàn

- GX: Gió đẩy theo phương X

-GXX Gió hút theo phương X

- GY: Gió đẩy theo phương Y

- GYY: Gió hút theo phương Y

Lập mô hình tính toán

Hình 2.9: Mô hình 3D trên phần mềm SAP

THIẾT KẾ PHẦN THÂN

Thiết kế cột khung điển hình trục C - C

3.1.1 Cơ sở lý thuyết về cấu tạo:

Cột bê tông có cấu trúc cốt thép bao gồm cốt thép dọc chịu lực, cốt thép cấu tạo và cốt thép ngang Cốt thép dọc chịu lực là yếu tố quan trọng trong việc xác định khả năng chịu lực của cấu kiện, thường sử dụng các thanh có đường kính từ 12 đến 40 mm Đối với tiết diện lớn hơn 200 mm, nên chọn cốt thép có đường kính tối thiểu là 16 mm.

Hình 3.1: Các cách đặt cốt thép chịu lực b) Cốt thép cấu tạo

Khi cốt thép chịu lực được đặt tập trung tại cạnh b và chiều cao h lớn hơn 500mm, cần bổ sung cốt thép dọc cấu tạo ở giữa cạnh h để chịu ứng suất do bê tông co ngót và nhiệt độ thay đổi, đồng thời giữ ổn định cho các nhánh 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 theo phương cạnh h là 400mm Nếu đã đặt cốt thép dọc chịu lực theo chu vi, thì không cần thiết phải đặt cốt thép dọc cấu tạo nữa.

Hình 3.2: Cốt thép cấu tạo và cốt thép đai c) Cốt thép ngang

Cốt thép ngang, hay còn gọi là cốt đai, đóng vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí và ổn định cho cốt thép dọc trong quá trình thi công Đặc biệt, khi cấu kiện phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực này Đường kính tối đa của cốt đai là 4 mm.

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;

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 phải được đặt vào chỗ uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các chỗ uốn không quá 400 mm Nếu chiều rộng tiết diện không vượt quá 400 mm và có tối đa 4 thanh cốt thép dọc trên mỗi cạnh, chỉ cần sử dụng một cốt thép đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.

3.1.2 Cơ sở lý thuyết tính toán cột

- Khái niệm về lệch tâm xiên : là trường hợp nén lệch tâm mà mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện

Thực tế thường gặp ở tiết diện hình chữ nhật có hai trục đối xứng,

Gọi hai trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn và trục Ox là α0

Hình 3.3: Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên

Có thể phân momen uốn M thành hai thành phần tác dụng trong hai mặt phẳng chứa trục Ox và Oy là M x và M y : x cos

Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng M x và M y theo hai phương thì momen tổng M là:

Các cặp nội lực cần:

Tiến hành tính toán cốt thép cho từng cặp nội lực

Cột chịu momen lớn theo cả hai phương Mx và My cần được tính toán kỹ lưỡng, đặc biệt là cột chịu nén lệch tâm xiên Để xác định cốt thép, chúng ta sẽ chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành trường hợp nén lệch tâm phẳng tương đương.

Tiết diện có kích thước C x ; C y , điều kiện để áp dụng phương pháp là:

Hình 3.4: Sơ đồ tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên Độ mảnh của cột:

  m   (3-6) Độ lệch tâm ngẫu nhiên: max ;

Tiết diện chịu lực nén N, momen uốn Mx và My Sau khi xét uốn dọc theo hai phương tính được hệ số   x ; y Momem đã gia tăng:

Tùy theo các giá trị mà xem xét đƣa về lệch tâm phẳng theo phương X hay phương Y:

Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện

Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h 0   h a ; Z   h 2 a

Chuẩn bị các số liệu để tính toán: R n ,R s , R a , R

Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

Tính momen tương đương khi chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng:

Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e 0 max( ;e e 1 a )

Dựa vào e0 và x1 để phân biệt các trường hợp lệch tâm

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:

        (3-15) Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast: e n e st a n

  (3-16) Cốt thép đƣợc chọn đặt đều theo chu vi (mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn)

Trường hợp 2 : Lệch tâm bé khi 0

  h  đồng thời x 1    R h 0 Xác định chiều cao cùng nén:

Diện tích toàn bộ cốt thép:

Trường hợp 3 : Lệch tâm lớn khi 0

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

- Lựa chọn diện tích cốt thép lớn nhất để bố trí thép cho cột

Với hàm lƣợng cốt thép phải thỏa mãn:  min    s  max

 min: hàm lƣợng cốt thép tối thiểu  min đƣợc lấy theo độ mảnh  của cột theo lấy theo độ mảnh l 0

Bảng 3.1: Giá trị tỉ số cốt th p tối thiểu

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

 max: hàm lƣợng cốt thép tối đa  max  6%

 s : Hàm lƣợng cốt thép dọc:

- Đường kính thép đai:   (0, 25  max ;5 mm )

- Khoảng cách giữa các cốt đai: s  (0, 25  min ; 400 mm )

- Tại đoạn nối chồng thép dọc: s 10   min

3.1.3 Tính toán cốt thép cột điển hình C - C:

Thiết kế cột C3 tầng 1 vị trí thanh số 388 trong SAP:

Các cặp nội lực cần:

Nmax (kg) M xtƣ (kg.m) M ytƣ (kg,m)

Mxmax (kg.m) M ytƣ (kg.m) N tƣ (kg)

Mymax (kg.m) M xtƣ (kg.m) N tƣ (kg)

Kích thước tiết diện cột: C x 22cm; C y  40 cm

Diện tích tiết diện: A  C x  C y  22 40   880 cm 2

Chiều dài tính toán: l o  l0,7 3,45 2,415  m (  lấy theo cuốn

“Tính toán tiết diện cột BTCT – GS Nguyễn Đình Cống – Trang 17”) Độ mảnh của cột theo 2 phương:

Vậy tất cả các cột đều bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

 Tính toán với cặp nội lực 1:

Nmax (kg) Mxtƣ (kg.m) Mytƣ (kg,m)

Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc (=1,00) x1 x

C  C vậy quy về lệch tâm phẳng theo phương X để tính toán: x 22 b  C  cm ; h  C y  40 cm

Tính momen tương đương ( chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng)

Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e 0 max( ;e e 1 a )0,9cm

Dựa vào e0 và x1 để phân biệt các trường hợp lệch tâm

  h     lệch tâm rất bé, tính toán nhƣ nén đúng tâm

           Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:

Mxmax (kg.m) M ytƣ (kg.m) N tƣ (kg)

Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc (=1,00) y1 y

C  C vậy quy về lệch tâm phẳng theo phương X để tính toán: x 22 b  C  cm ; h  C y  40 cm

Dựa vào e 0 và x 1 để phân biệt các trường hợp lệch tâm

           Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st :

Mymax (kg.m) Mxtƣ (kg.m) Ntƣ (kg)

Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc (=1,00) y1 y

C  C vậy quy về lệch tâm phẳng theo phương Y để tính toán: x 22 b  C  cm ; h  C y  40 cm

Dựa vào e 0 và x 1 để phân biệt các trường hợp lệch tâm

           Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:

Lựa chọn diện tích cốt thép lớn nhất để bố trí thép cho cột Ast = 23,3 cm 2

Vậy đặt thép chịu lực: Chọn8 20  Có A s  25,14( cm 2 )

Hàm lƣợng tổng cốt thép: st

- Đường kính thép đai:   (0, 25  max ;5 mm )  0, 25 22 5mm  

- Khoảng cách giữa các cốt đai: s  (0,15  min ; 400 mm ) 15 22    330 mm

Tại đoạn nối chồng thép dọc: a  min(10 cốt dọc ;500mm) = min(160mm; 500mm) = 160mm ;

Các cột còn lại xem phục lục 3.1 và bản vẽ KC – 06 ; KC - 07

Thiết kế dầm khung điển hình

3.2.1 Cơ sở lý thuyết về cấu tạo

Dầm là một cấu kiện có chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang nhỏ so với chiều dài Tiết diện ngang của dầm có thể có hình dạng chữ nhật, chữ T hoặc chữ khác.

I, hình thang, hình hộp, Thường gặp nhất là tiết diện chữ nhật và chữu T

Chiều cao h của tiết diện, được xác định theo phương của mặt phẳng uốn, là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế tiết diện hợp lý với tỉ số h/b = 1/2 đến 1/4 Thông thường, chiều cao h được chọn trong khoảng từ 1/8 đến 1/20 của nhịp dầm Khi lựa chọn kích thước b và h, cần cân nhắc đến 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 3.6: 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 thường được đặt ở vùng kéo của dầm, và đôi khi cũng ở vùng nén, với diện tích tiết diện ngang được xác định dựa trên mômen uốn Đường kính của cốt dọc chịu lực dao động từ 10 đến 30 mm, và số thanh trong tiết diện phụ thuộc vào diện tích yêu cầu cũng như chiều rộng tiết diện Đối với dầm có chiều rộng từ 15 cm trở lên, cần ít nhất hai thanh cốt dọc, trong khi với bề rộng nhỏ hơn có thể chỉ cần một cốt Cốt dọc chịu lực có thể được bố trí thành một hoặc nhiều lớp, và cần tuân thủ các nguyên tắc cấu tạo.

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 mà theo tính toán chỉ cần cốt dọc chịu kéo 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 cho mục đích này.

Cốt thép phụ được lắp thêm vào mặt bên của tiết diện dầm khi chiều cao vượt quá 70cm, giúp chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ Chúng cũng đảm bảo rằng khung cốt thép 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 đóng vai trò quan trọng trong việc chịu nội lực cắt Q, giúp kết nối vùng bê tông chịu nén và kéo để đảm bảo tiết diện có khả năng chịu mômen Góc nghiêng của cốt xiên thường là 45 độ; tuy nhiên, đối với dầm có chiều cao trên 80 cm, góc này là 60 độ, trong khi dầm thấp và bản có góc 30 độ Đường kính cốt đai thường dao động từ 6 đến 10mm, và khi chiều cao dầm đạt 80cm trở lên, cần sử dụng đai 8 hoặc lớn hơn Cốt đai có thể có một, hai hoặc nhiều nhánh, và khoảng cách cũng như diện tích của cốt xiên và cốt đai được xác định thông qua tính toán.

3.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán dầm:

Theo chiều cao tầng, các tầng thường có tải trọng đứng và vị trí giống nhau Khi nội lực do gió ít thay đổi, giá trị nội lực cũng không biến động nhiều, do đó có thể tính toán một dầm tầng điển hình để áp dụng cho các tầng tương tự.

Hình 3.7 minh họa sơ đồ tính toán cho dầm có tiết diện chữ nhật, trong đó a0 đại diện cho khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo Chiều cao có ích của tiết diện được xác định là h0 = h – a0, với b là bề rộng tính toán của tiết diện.

Sau khi xác định giá trị nội lực M từ phần mềm tại các vị trí gối và nhịp của dầm, chúng ta sẽ tiến hành tính toán cốt thép theo trình tự cụ thể.

- Tính cốt dọc chịu momen âm:

Tính theo tiết diện chữ nhật cốt đơn Kích thước tiết diện bxh + Giả thiết a

+ Nếu  m   R thì tra bảng ra  hoặc tính  theo công thức:

Nếu  m   R nghĩa là kích thước tiết diện chọn bé

Nếu  m  0,5 thì giữ nguyên tiết diện và tính thép theo bài toán tính cốt thép

Nếu  m  0,5 thì nên thay đổi tiết diện dầm Trong trường hợp này sẽ làm thay đổi tải trọng và nội lực trong toàn khung

+ Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min max

Với cấu kiện chịu uốn: min 0, 05%; max R b s

+ Tính theo trường hợp tiết diện chữ nhật đặt cốt kép

+ Trong trường hợp tính cốt đơn như đã nói ở trên, nếu  R   m  0,5 thì tính thép theo bài toán cốt kép Ta tính theo cách sau:

Coi nhƣ chƣa biết A ‟ s tính cả A ‟ s và As

- Tính cốt dọc chịu momen dương:

Bản sàn đổ bê tông toàn khối với phần dầm trên được tính như tiết diện chữ T có cánh trong vùng nén khi chịu momen dương Độ vươn của sải cánh S c không được vượt quá 1/6 nhịp dầm và phải tuân thủ các giá trị quy định khác.

+ Khi có dầm ngang hoặc khi bề dày của cánh h ' f  0,1 h thì Sc phải khụng vƣợt quỏ ẵ khoảng cỏch thụng thủy giữa 2 dầm dọc

+ Khi không có dầm ngang hoặc khi khoảng cách giữa chúng lớn hơn khoảng cách giữa 2 dầm dọc và khi h ' f  0,1 h thì

+ Khi cánh có dạng congxon:

+ Kiểm tra vị trí trục trung hòa + Tính: M f     R b b ' f h ' f ( h 0  0,5 h ' f )

Nếu M  M f trục trung hòa qua cánh, tính toán nhƣ tiết diện chữ nhật, kích thước b ' f  h như đã trình bày mục trên

Nếu M  M f trục trung hòa đi qua sườn, tính theo tiết diện chữ T dưới đây:

+ Tính cốt dọc cho tiết diện chữ T + Tính

+ Từ  m tra bảng hoặc tính ra đƣợc  và xác định As theo công thức:

Cốt thép đai đặt theo kinh nghiệm, yêu cầu cấu tạo

3.2.3 Tính toán cốt thép dầm điển hình

Tính toán cốt thép cho dầm D2-10 trục CC:

Vì giá trị mô men ở đầu dầm và cuối dầm xấp xỉ nhau nên ta chọn giá trị lớn hơn để tính và bố trí thép

* Tính nhƣ tiết diện hình chữ nhật bxh = 22x60cm

Tra bảng từ  m  0, 0023     1  R  0, 619  thỏa mãn điều kiện hạn chế

- Tính diện tích cốt thép:

- Chọn thép: 622 có AS = 22,81cm 2

- Kiểm tra điều kiện hạn chế: min 1

Hình 3.9: Bố trí cốt th p đầu dầm và cuối dầm

Chọn cốt đai cho dầm là 8a100, đoạn giữa dầm đặt 8a200

* Tính toán theo tiết diện chữ T với các thông số:

- Chiều cao làm việc của tiết diện: h0 = h – a = 60 – 5 = 55 cm

- Chiều dày cánh hc = 12 cm = chiều dày sàn

- Xác định bề rộng cánh:

- Xác định vị trí trục trung hòa:

- Vậy ta có M =9,7T.m < M c = 205,4T.m => Trục trung hòa đi qua cánh, tính toán nhƣ với tiết diện chữ nhật b c xh = 238x600cm

Tra bảng từ  m  0, 09    0,955   R  0, 619  thỏa mãn điều kiện hạn chế

- Tính diện tích cốt thép:

- Chọn thép: 622 có AS = 22,81 cm 2

- Kiểm tra điều kiện hạn chế: min 1

Hình 3.10: Bố trí cốt thép giữa dầm

Các cột còn lại xem phục lục 3.2 và bản vẽ KC – 08 ; KC - 09

THIẾT KẾ SÀN

Cơ sở lý thuyết về cấu tạo

Bản là một kết cấu phẳng với chiều dày nhỏ hơn nhiều so với chiều dài và chiều rộng Trong xây dựng nhà cửa, các bản sàn thường có kích thước mặt bằng từ 2 đến 6 mét, trong khi chiều dày của bản chỉ dao động từ 6 cm trở xuống.

Bản bê tông thường có kích thước 20 cm, nhưng có thể thay đổi về kích thước và chiều dày trong các kết cấu khác Cấp độ bền chịu nén của bê tông bản thường dao động từ B12,5 đến B25 Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, việc sử dụng bê tông có cấp độ bền cao giúp hạn chế độ võng và bề rộng khe nứt, tuy nhiên, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế.

Cốt thép trong bản bao gồm cốt thép chịu lực và cốt phân bố, thường là thép CB240T, CB300V hoặc đôi khi là CB400V Cốt thép chịu lực được đặt trong vùng chịu kéo do mômen gây ra, với đường kính thường từ 6 đến 12mm Số lượng cốt thép chịu lực được xác định qua tính toán, phản ánh qua đường kính và khoảng cách giữa các cốt thép Khoảng cách giữa trục hai cốt thép chịu lực trong vùng có mômen lớn không được vượt quá quy định.

20 cm khi chiều dày bản h < 15 cm;

Khi chiều cao lớn hơn 15 cm, thời gian đổ bê tông là 1,5 giờ Để dễ dàng trong quá trình đổ bê tông, khoảng cách giữa các cốt thép không được nhỏ hơn 7 cm Cốt thép phân bố được đặt thẳng góc với cốt thép chịu lực, giúp giữ vị trí cho cốt thép chịu lực và phân phối lực tập trung cho các cốt thép xung quanh, đồng thời chịu ứng suất do co ngót và nhiệt độ Đường kính của cốt thép phân bố thường từ 4 đến 8 mm, và số lượng không được ít hơn 10% số lượng cốt thép chịu lực tại tiết diện có mô men uốn lớn nhất Khoảng cách giữa các cốt thép phân bố thường từ 25 đến 30 cm, không vượt quá 35 cm Cốt thép chịu lực và cốt thép phân bố được buộc hoặc hàn thành lưới.

Hình 4.1: Sơ đồ bố trí cốt thép trong bản a) Mặt bằng; b) Mặt cắt;

1 – Cốt thép chịu lực; 2 – Cốt thép phân bố.

Cơ sở lý thuyết tính toán sàn

Sơ đồ đàn hồi của hệ siêu tĩnh là biểu diễn kết cấu của một hệ siêu tĩnh, trong đó mọi phần tử, tiết diện và miền vật liệu đều hoạt động trong giới hạn đàn hồi khi chịu tác động của tải trọng, nhiệt độ hoặc chuyển vị cưỡng bức.

Khi tải trọng gia tăng tại các vị trí có nội lực Mô men cực trị, vật liệu bắt đầu làm việc ngoài giới hạn đàn hồi và hình thành các khớp dẻo, dẫn đến sự xuất hiện của chuyển vị xoay Sự hình thành khớp dẻo làm giảm bậc siêu tĩnh của hệ thống, chuyển đổi nó thành một hệ ít siêu tĩnh hơn với sự phân bố lại nội lực Nếu tải trọng tiếp tục gia tăng, quá trình hình thành khớp dẻo tại các tiết diện chịu lực nguy hiểm sẽ tiếp diễn, đồng thời bậc siêu tĩnh sẽ tiếp tục suy giảm cho đến khi đạt mức 0 Khi đó, hệ kết cấu trở thành hệ tĩnh định, chịu mức cường độ tải trọng cực hạn, dẫn đến nội lực cực trị đạt tới giới hạn chảy và có thể biến thành một hệ biến hình Trạng thái cực hạn này được gọi là sơ đồ khớp dẻo.

Sơ đồ khớp dẻo trong hệ kết cấu siêu tĩnh là một hệ tĩnh định, được hình thành khi có đủ số lượng khớp dẻo tới hạn xuất hiện, chịu tải trọng và tác động ở mức cực hạn Ƣu điểm của sơ đồ khớp dẻo giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và tăng cường tính linh hoạt cho kết cấu.

Khi khớp dẻo hình thành, nội lực trong kết cấu sẽ được phân bố lại Các công thức tính toán cho bản sàn kê 4 cạnh và dầm phụ đều dựa trên lý thuyết về sự hình thành khớp dẻo.

Sơ đồ khớp dẻo cho phép tận dụng vật liệu hiệu quả hơn, vượt ra khỏi miền đàn hồi Tuy nhiên, điều này đi kèm với độ an toàn thấp hơn do kết cấu giảm bậc siêu tĩnh và khả năng biến dạng lớn hơn.

Các kết cấu chính thường yêu cầu hoạt động đàn hồi, trong khi các kết cấu phụ có thể làm việc dẻo, cho phép mở rộng vết nứt và thu hẹp chiều cao vùng nén, được kiểm soát bằng A d.

Trong kết cấu bê tông cốt thép, phá hoại dẻo xảy ra khi bê tông chịu nén đạt cường độ tối đa và cốt thép gần đạt cường độ kéo, cho phép tận dụng khả năng chịu lực của cả hai vật liệu, từ đó tiết kiệm thép và mang lại lợi ích kinh tế Khi xảy ra phá hoại dẻo, nhờ vào sự hỗ trợ của bản và dầm phụ trên dầm chính, kết cấu sàn bê tông cốt thép vẫn duy trì tính toàn vẹn và chưa bị phá hủy hoàn toàn.

Sử dụng trong thiết kế

Tuy nhiên, trong phân tích kết cấu bằng máy tính thường sử dụng sơ đồ đàn hồi vì các lý do:

Các phần mềm hiện tại chưa đủ mạnh để mô hình hóa sự hình thành khớp dẻo, vì chúng yêu cầu đầy đủ thông số về cốt thép trong cấu kiện để thực hiện phân tích Điều này chỉ khả thi trong các bài toán kiểm tra, không áp dụng cho thiết kế.

Mặc dù sơ đồ khớp dẻo giúp tiết kiệm và tận dụng vật liệu hiệu quả, nhưng việc lựa chọn tính toán theo sơ đồ đàn hồi là cần thiết để đảm bảo an toàn hơn.

Tính toán cốt thép sàn

- Nội lực đƣợc xác định bằng công thức:

Momen dương ở giữa bản theo hai phương:

- Công thức tính toán của momen M 1 ; M 2 theo sơ đồ đàn hồi là:

Momen âm dọc theo các cạnh bản:

- M A1 ; M B1 đƣợc tính theo công thức:

Công thức tính cốt thép: nhƣ công thức (3-20);(3-21);(3-22);(3-23)

4.3.1 Tính toán cốt th p sàn điển hình

Kích thước 6,6x4(m) làm việc theo 2 phương

Sơ đồ tính: bản liên kết ngàm 4 cạnh

Nhịp tính toán của ô bản là:

Tra phụ lục 6 theo sơ đồ IV sách Sàn sườn bê tông cốt thép – GS.TS Nguyễn Đình Cống NXB Xây Dựng 2008

Tính toán cốt thép theo cốt dương:

Chiều dày sàn h = 12cm Bề rộng dải sàn tính toán b = 1 m

Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến biên cấu kiện là a = 2cm

Để đảm bảo an toàn và độ bền cho sàn khi có sự biến đổi tải trọng, chúng ta chọn bố trí thép có đường kính  8a150 với diện tích cốt thép As là 3,35cm² Bố trí này được thực hiện với A s = 0,503cm².

Tính hàm lƣợng cốt thép:

Tính toán cốt thép theo cốt âm:

Chiều dày sàn h = 12cm Bề rộng dải sàn tính toán b m

Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến biên cấu kiện là a = 2cm

Để đảm bảo an toàn và độ bền cho sàn khi có sự biến đổi tải trọng, chúng ta chọn bố trí thép  8ta với diện tích A s = 0,503 cm² Đồng thời, bố trí thép  8a150 sẽ cho diện tích cốt thép là A s = 3,35 cm².

Tính toán các ô sàn còn lại tương tự như trong bảng phụ lục 4.1 và bản vẽ

THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG DƯỚI KHUNG ĐIỂN HÌNH

Điều kiện địa chất công trình

Chúng tôi đã sử dụng mũi xuyên có cấu tạo từ chóp nón với đường kính 35.7 mm và góc ở đỉnh 60 độ, xuyên vỏ phía trên với độ dài 74 mm Kết quả cho thấy nền đất xây dựng công trình có những đặc điểm đặc trưng rõ rệt.

+ Lớp đất 1 : Lớp đất lấp dày 0,6 m;

+ Lớp đất 2 : Lớp sét pha dẻo cứng 4,9 m;

+ Lớp đất 3 : Lớp sét pha nửa cứng 5,5 m;

+ Lớp đất 4 : Lớp sét pha cứng 5,5 m;

+ Lớp đất 5 : Lớp cát bột kết ảng 5.1: Các đặc trưng cơ lí của lớp đất dưới công trình

Chiều dày lớp đất (m) Độ ẩm (%)

N – Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT

 - Góc nội ma sát theo tiêu chuẩn

 - Dung trọng tự nhiên của đất.( T/m 3 )

C – Lực dính kết tiêu chuẩn (T/m 2 )

Hình 5.1: Trụ địa chất công trình

Nội lực dưới chân cột khung điển hình C – C

- Số liệu tải trọng tính toán phần tử 388 chân cột C3(0,22x0,4) trong SAP tại cốt 0.00 :

- Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn: n

N N tt tc o o tt tc o o tt tc o o  ;  ; 

(n là hệ số vƣợt tải gần đúng n = 1,1 – 1,2 ở đây chọn n = 1,15)

Tải trọng tiêu chuẩn tại cốt 0,0:

Lựa chọn phương án kết cấu móng

5.3.1 Đề xuất phương án móng: các giải pháp móng có thể sử dụng đƣợc là:

+ 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

Với 2 phương án trên ta thấy rằng sử dụng giải pháp móng cọc ép là phù hợp hơn về yêu cầu sức chịu tải cũng nhƣ khả năng thi công thực tế cho công trình.

Tính toán móng cọc

5.4.1 Thông số về cọc: a) Chọn độ chôn sâu của đáy đài:

Trong thiết kế móng cọc đài thấp, cần đảm bảo rằng tải trọng ngang do đất từ đáy đài trở lên được tiếp nhận đúng cách Điều này là điều kiện tiên quyết để thực hiện các tính toán chính xác.

 (5-1) Trong đó: h - độ chôn sâu của đáy đài

Q : Tổng lực ngang theo ph-ơng vuông góc với cạnh b của đài: Q x = 3,0 T

; : góc nội ma sát và trọng l-ợng thể tích đơn vị của đất từ đáy đài trở lên:

 = 11 0 ;  = 1,8 (T/m 3 ) b : bề rộng đài chọn sơ bộ b =1,5 m min

Vậy ta chọn h = 0,8 m > 0,61m b) Thông số về cọc:

+ Ta chọn tiết diện cọc 250x250

+ Lớp bê tông bảo vệ : a = 50 mm

+ Cường độ chịu nén bê tông cọc : R = 145 kG/cm 2 (B25)

+ Cường độ tính toán cốt thép cọc : Rs = 2800 (CII)

+ Số thanh thép trên một đoạn : n= 4 thanh

+ Đường kính thép chịu lực: d = 18 mm

+ Cọc ngàm vào đài 0,8m để sau này đập bỏ phần bê tông kém chất lƣợng, chỉ để lại 0,1 m bê tông ngàm vào đài

+ Lực chọn sơ bộ cọc ép đến lớp đầu đất thứ 4 lớp sét pha trạng thái cứng sâu 1,75m

+ Chiều sâu chôn cọc 13,2m (tính cả chiều dài mũi cọc)

5.4.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu đƣợc tính nhƣ sau:

Trong đó:  cb : hệ số điều kiện làm việc Chọn  cb = 0,85

 cb : hệ số kể đến phương pháp thi công cọc  cb ' = 1

Fs : Diện tích phần cốt thép Fs = 0.00102(m 2 )

Fc : Diện tích phần cọc bê tông Fc = 0.25x0.25 – 0.00102 0.062(m 2 )

5.4.3 Tính toán sức chịu tại của cọc tại điểm xuyên tĩnh:

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, ký hiệu là qb, được xác định dựa trên kết quả xuyên tại điểm thí nghiệm Trong đó, fi là trị trung bình cường độ sức kháng của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, và li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất đó Chu vi tiết diện ngang của thân cọc được ký hiệu là u Giá trị qb được tính theo công thức qb = β1 qC.

Hệ số chuyển đổi từ qc sang qb, ký hiệu là 1, không phụ thuộc vào loại hình mũi xuyên và được xác định theo Bảng 14 TCVN 10304 Giá trị qC, là trị trung bình sức kháng của đất dưới mũi xuyên, được lấy từ kết quả thí nghiệm Để xác định giá trị qC, cần lấy trong phạm vi bề dày từ 1d trở lên và 4d trở xuống tính từ cao trình mũi cọc thiết kế, trong đó d là đường kính của cọc tròn, cạnh của cọc vuông hoặc cạnh dài của cọc có mặt cắt ngang hình chữ nhật.

Trị trung bình sức kháng trên thân cọc f đƣợc xác định:

Khi xuyên phá loại I: f = 2 fs

Hệ số 2 được xác định theo Bảng 14 TCVN 10304 với giá trị 2 = 0.568 Giá trị sức kháng trung bình của đất trên ống ma sát của mũi xuyên được ký hiệu là fs, được tính bằng thương số giữa tổng sức kháng của đất trên thân xuyên và diện tích bề mặt trong phạm vi chiều sâu từ mặt đất đến cao độ mũi cọc trong lớp đất thiết kế chịu lực Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i” được ký hiệu là li, u là chu vi tiết diện ngang của thân cọc, và g là hệ số an toàn đối với cọc chịu nén được tính theo công thức.

Hệ số tin cậy g n thể hiện tầm quan trọng của công trình, với giá trị lần lượt là 1,2; 1,15 và 1,1 cho các cấp công trình I, II, III theo phụ lục F (TCVN-10304-2014) Đối với công trình cấp II, hệ số g n được lấy là 1,15 Hệ số tin cậy g k phụ thuộc vào loại đất; đối với móng cọc đài thấp có đáy nằm trên lớp đất biến dạng lớn, nếu móng có ít nhất 21 cọc thì g k = 1,40, còn nếu có từ 11 đến 20 cọc thì g k sẽ được xác định theo tiêu chuẩn tương ứng.

Móng có từ 06 đến 10 cọc được tính với hệ số k = 1,55, trong khi móng có từ 01 đến 05 cọc sử dụng hệ số k = 1,65 Hệ số g 0- là yếu tố điều kiện làm việc, phản ánh mức độ đồng nhất của nền đất Đối với móng cọc đơn, hệ số này được lấy bằng 1, và với nhiều cọc, hệ số được điều chỉnh lên 1,15.

Sức chịu tải của cọc: Áp dụng xác định sức chịu tải của cọc ép kích thước 25x25cm theo địa chất đã có:

1 = 0,83 – Tra bảng 14 TCVN 10304 – 2014 ứng với q c = 2050 kPa

2 = 1,15 – Tra bảng 14 TCVN 10304 – 2014 fs = 34 – Tra bảng 14 TCVN 10304 – 2014

Tra phụ lục F, công trình tầm quan trọng loại 2 nên γ n = 1,15 ; γ k = 1,75 ; γ 0 1,15 suy ra γ = 1,15×1,75 1,15 = 1,75 Vậy sức chịu tải tính tại điểm xuyên tĩnh Z = 1,15m là:

1 = 0,83 – Tra bảng 14 TCVN 10304 – 2014 ứng với qc = 2050 kPa

2 = 1,15 – Tra bảng 14 TCVN 10304 – 2014 fs = 34 – Tra bảng 14 TCVN 10304 – 2014

Tra phụ lục F, công trình tầm quan trọng loại 2 nên γn = 1,15 ; γk = 1,75 ; γ0 1,15 suy ra γ = 1,15×1,75 1,15 = 1,75 Vậy sức chịu tải tính tại điểm xuyên tĩnh Z = 3,7m là:

= 170.(0,25.0,25)+1.(1,15.34.2,35)/1.75 = 58,6 (T/m 2 ) Đối với các lớp địa chất khác, kết quả đƣợc lập trong bảng 5.1 phụ lục

Sức chịu tải của cọc lấy theo công thức Meyerhof là: P = 84T

5.4.4.Tính toán sức chịu tải theo Meyerhof:

Trong đó: q b : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, tính theo công thức: q b  K N 1 p (5-5a)

K  d  đối với cọc đóng và K 1 = 120 với cọc nhồi

N p : là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc

A b : diện tích ngang mũi cọc f i : cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp thứ i trên thân cọc tính theo công thức:

K 2 : là hệ số lấy bằng 2 với móng cọc ép, và bằng 0 đối với cọc nhồi

Nsi: là chỉ số SPT trung bình của lớp thứ i trên thân cọc Trong đất dính

Hệ số điều chỉnh cọc đóng, ép (αp) phụ thuộc vào tỷ lệ giữa mức kháng cắt không thoát nước của đất dính (Cu,i) và giá trị trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, như được thể hiện trong hình G.2a.

Hình 5.2: Sức kháng cắt/ áp lực hiệu quả thẳng đứng: c u /  ’ v f L : Là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d cho của cọc đóng, xác định biểu đồ trên hình 5.1

Hình 5.3: Chiều sâu cọc/ đường kính cọc : L/d

Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính, ký hiệu là Cu, được xác định theo công thức Cu,i = 6,25.Nc,i Để tính toán hệ số an toàn cho cọc chịu nén, bạn có thể tham khảo công thức 5-4 Việc áp dụng các công thức này sẽ giúp xác định sức chịu tải của cọc ép có kích thước 25x25cm dựa trên điều kiện địa chất hiện có.

- Tại z=1,05m Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟ v = 1,6×1,05= 1,68 T/m 2

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được tính theo công thức qb = K1×Np, với K1 = 18.4 và Np = 7, cho kết quả là 139 T/m² Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng đạt σ‟v = 1,68 + 0,15×1.8, tương đương 1,95 T/m² Đối với đất dính, cường độ sức kháng cắt không thoát nước được xác định là cu,i = 6,25×7/10, kết quả là 4,375 T/m².

Tra phụ lục F, công trình tầm quan trọng loại 2 nên γ n = 1,15 ; γ k = 1,75 ; γ 0 1,15 suy ra γ = 1,15×1,75 1,15 = 1,75 Vậy sức chịu tải tính theo công thức Meyerhof tại Z = 1,15m là: qb×Ab = 139 ×0,0625= 8 T u×∑f i ×l i = 1×0,5×1×4,375×(1,15-(0.45+0,7))= 0 T

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: q b = K 1 ×N p = 40×7(0 T/m 2 Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟ v = 1.86 + 2,65×1,8= 6,45 T/m 2 Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính: cu,i = 6,25×7/10= 4,375 T/m 2

Tra phụ lục F, công trình tầm quan trọng loại 2 nên γn = 1,15 ; γk = 1,75 ; γ0 1,15 suy ra γ = 1,15×1,75 1,15 = 1,75 Vậy sức chịu tải tính theo công thức Meyerhof tại Z=3,7 m là: qb×Ab = 280 ×0,0625= 18 T u×∑fi×li = 1×0,5×1×4,375×(3,7-(0.45+0,7))= 8 T

PMeyerhof = Rcu γ = (18+8) 1,75 T Đối với các lớp địa chất khác, kết quả đƣợc lập trong bảng 5.2 phụ lục

Sức chịu tải của cọc lấy theo công thức Meyerhof là: P = 75 T

5.4.5 ác đinh theo Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988):

Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức:

Trong đó: q b : là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc xác định như sau:

Khi mũi cọc nằm trong đất rời q b = 300 Np cho cọc đóng (ép) và qb 150Np cho cọc khoan nhồi

Khi mũi cọc nằm trong đất dính, áp lực chịu tải q b được xác định là 9.c u cho cọc đóng (ép) và 6.c u cho cọc khoan nhồi Đối với cọc đóng và cọc ép, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ „„i‟‟ được tính theo công thức f s,i = (10.N s,i )/3 Trong khi đó, cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong đất dính thứ „„i‟‟ được tính bằng f s,i = α p f L c u,i.

Hệ số điều chỉnh p cho cọc đóng phụ thuộc vào tỷ lệ 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 trong hình 5.2 Hệ số điều chỉnh f L theo độ mảnh h/d của cọc đóng cũng được xác định dựa trên biểu đồ trong hình 5.3.

Chỉ số SPT (N p) là giá trị trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính (c u) có thể được xác định khi không có số liệu trực tiếp từ các thiết bị thí nghiệm Nếu không có dữ liệu sức kháng cắt không thoát nước, có thể tính toán từ thí nghiệm nén một trục nở ngang tự do với công thức cu=qu/2 hoặc từ chỉ số SPT trong đất dính, cụ thể là c u,i = 6,25 N c,i tính bằng kPa, trong đó N c,i là chỉ số SPT tương ứng trong đất dính.

Chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời "i" được ký hiệu là N s,i, trong khi chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời "i" được ký hiệu là l s,i Đối với chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính "i", ký hiệu là l c,i Thêm vào đó, u đại diện cho chu vi tiết diện ngang của cọc, và d là đường kính tiết diện cọc tròn hoặc cạnh của tiết diện cọc vuông Việc xác định sức chịu tải của cọc ép có kích thước 25x25cm sẽ được thực hiện dựa trên địa chất đã có.

- Tại z=1,05m Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟ v = 1,6×1,05= 1,68 T/m 2

Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính: cu,i = 6,25×7/10= 4,375 T/m 2

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: qb = 9×cu,i = 9×4,375 = 39,4T/m 2 Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟ v = 1,68+0,15×1.8 = 1,95 T/m 2

Tra phụ lục F, công trình tầm quan trọng loại 2 nên: γ n = 1,15 ; γ k = 1,75 ; γ 0 = 1,15 suy ra : γ = 1,15×1,75 1,15 = 1,75

Vậy sức chịu tải tính theo công thức Nhật Bản tại Z = 1,15 m là: q b ×A b = 39,4×0,0625= 2,5 T u×∑f i ×l i = 1×0,5×1×4,375(1,15-( 0.45+0,7))= 0 T

Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính được tính toán là cu,i = 6,25×7/10 = 4,375 T/m² Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc đạt qb = 9×cu,i = 9×4,375 = 39,4 T/m² Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng là σ‟v = 1,86 + 2,65×1,8 = 6,45 T/m².

Tra phụ lục F, công trình tầm quan trọng loại 2 nên γn = 1,15 ; γk = 1,75 ; γ0 1,15 suy ra γ = 1,15×1,75 1,15 = 1,75 Vậy sức chịu tải tính theo công thức Nhật Bản tại Z = 3,7 m là: qb×Ab = 39,42×0,0625= 2,5 T u×∑fi×li = 1×0,5×1×4,38(3,25-( 0.45+0,7))= 8 T

P Nhật Bản = R cu γ = (2,5+8) 1,75 =6 T Đối với các lớp địa chất khác, kết quả đƣợc lập trong bảng 5.3 phụ lục

Sức chịu tải của cọc lấy theo công thức Nhật Bản là: P = 59 T

5.4.6 Lựa chọn sức chịu tải:

Dự kiến cọc cắm sâu đến cao độ 13m Áp dụng công thức lựa chọn sức chịu tải cọc:

P = min(Pvl, Pc,u, PMeyerhof, PNB) =min(118;84;75;59)YT Vậy chọn sức chịu tải của cọc R = 59T.

Tính toán kiểm tra bố trí cọc

5.5.1 Tính toán số lƣợng cọc trong đài:

Số l-ợng cọc sơ bộ xác định nh- sau:   P n   N (5-10)

 :hệ số xét đến ảnh hưởng của mô men M và trọng lượng của đài: o  1 - 1.5

1, 2 120 2,3 n  62  ; chọn n=3 Tính toán cho các giá trị khung trục điển hình tại bảng 5.4 phục lục

5.5.2 Lựa chọn kích thước đài móng, giằng móng :

Ta chọn kích thước đài móng: B x L = 1=1,25 x 1,3 m

Chọn tất cả các tiết diện giằng móng là 35 x 80 m

Hình 5.4: Bố trí đài cọc 5.5.3 Lập mặt bằng kết cấu cho công trình:

Xem chi tiết bản vẽ KC – 15

5.5.4 Kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc:

Theo giả thiết gần đúng cọc chỉ chịu tải dọc trục, chịu nén hoặc chịu kéo: + Trọng lƣợng của đài và đất trên đài:

G d  F h d m  tb  (1,3 1, 25) 0,8 1, 6     2,1 T (5-11) + Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên cọc đƣợc tính theo công thức:

Trong đó: N tc  N o tc  G d → tải trọng tiêu chuẩn tại đáy đài

N tc    T d tc oy tc ox tc x M Q h

M    → mô men M x tiêu chuẩn tại đáy đài

M x     Tm tc tc tc y oy ox d

M  M  Q  h → mô men M x tiêu chuẩn tại đáy đài

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên cọc không kể trọng l-ợng bản thân đài và lớp đất phủ đƣợc tính theo công thức:

Trong đó: N tt  N tt  G d → tải trọng tính toán tại cốt 0,0

N o    T d tt oy tt ox tt x M Q h

M    → mô men M x tính toán tại đáy đày

M x     Tm tt tt tt y oy ox d

M  M  Q  h → mô men M x tính toán tại đáy đày

P  T P  T  Tất cả các cọc đều chịu nén và đều <   P  59 T

Hình 5.5: Cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp

Cột đâm thủng đài theo dạng hình thang bao bọc hết cọc nên P dt   P 0 i  0

 Đài móng thỏa mãn điều kiện đâm thủng với kích thước đài lớn nhất nên các đài còn lại không cần kiểm tra nữa

5.5.5 Kiểm tra khả năng hàng cọc chọc thủng đài Điều kiện kiểm tra: p .b h R 0 k

Trong đó: : P – lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài tiết diện cọc, P = 50 T b – bề rộng đài, b= 1,3m h o =0,8m – chiều cao hữu ích của đài

Rk = 105T/m 2 – cường độ tính toán chịu kéo của bê tông

C1 – khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng:

 - hệ số không thứ nguyên

Vậy chiều cao đài thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng và chọc thủng theo tiết diện nghiêng.

Kiểm tra tổng thể kết cấu móng

5.6.1 Kiểm tra áp lực dưới đáy khối móng quy ước

- Đ i ề u ki ệ n ki ể m tra : p q ƣ  Rđ p maxq ƣ  1,2.Rđ

- Xác đị nh kh ố i móng quy ướ c:

 Chiều cao khối móng quy ƣớc tính từ mặt đất đến mũi cọc H M = 13,2 m

 Dùng sơ đồ 1 o đối với nền nhiều lớp:

Diện tích đáy móng khối quy -ớc xác định theo công thức sau đây:

  (trong đó  tb - góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên)

L  m khoảng cách giữa 2 mép ngoài cùng của cọc theo ph-ơng x

B  m khoảng cách giữa hai mép ngoài cùng của cọc theo ph-ơng y

Vậy kích th-ớc đáy móng khối quy -ớc nh- sau:

- Xác đị nh t ả i tr ọ ng tiêu chuẩn d ướ i đáy kh ố i móng quy ướ c (m ũ i c ọ c):

 Diện tích đáy móng khối quy -ớc:

Hình 5.6: Sơ đồ tính khối móng quy ƣớc

Mô men chống uốn W x ; W y của F qu là:

+ Tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối quy -ớc tớnh toỏn và tiờu chuẩn:

+ Mô men M x và M y tớnh toỏn tại đáy đài : tt tt tt x ox oy d

M  M  Q  h ; M tt y  M oy tt  Q ox tt  h d (5-15)

+ Mô men M x và M y tiờu chuẩn tại đáy đài : tc tc tc x ox oy d

M  M  Q  h ; M y tc  M oy tc  Q ox tc  h d

M x     Tm ; M y tc    3 4 13, 2  55,8 Tm ứng suất tác dụng tại đáy móng khối quy -ớc:

+ C-ờng độ tính toán c ủ a đấ t ở đáy kh ố i quy ướ c (Theo công th ứ c c ủ a Terzaghi): s c c q q qu s gh d F

Lớp 3 cã  3 0 tra bảng ta cã: N  4,8 ; N q = 26,1 ; N c = 38,7

 Nh- vậy đất nền d-ới đáy móng khối quy -ớc đủ khả năng chịu lực

5.6.2 Kiểm tra lún cho móng cọc: Độ lún đ-ợc tính với tải trọng tiờu chuẩn:

38, 4 1,85.13, 2 14 / 2 gl tb qu p     h    T m Độ lún của móng cọc đ-ợc tính toán nh- sau:

Chia nền đất d-ới đáy móng khối thành từng lớp phân tố có chiều dày

Phương pháp cộng lún phân tố cho phép tính toán lún của cọc đặt vào lớp thứ 4, giả định rằng dưới đáy móng khối quy ước là nền đồng nhất Kết quả tính toán lún có thể được thực hiện dựa trên lý thuyết đàn hồi.

Hình 5.7: Sơ đồ tính lún

Kết quả tính toán ứng suất lập thành bảng sau:

Tại điểm 8: ứng suất do trọng l-ợng bản thân của đất nền  bt  29,3 / T m 2 ứng suất gây lún: 4, 4 / 2 1 29,3 5,86 / 2

      → nên không cần tính lún các lớp bên d-ới nữa

S  cm độ lún rất nhỏ so với độ lỳn cho phộp S tc = 8cm

5.6.3 Tính toán kiểm tra cọc

Trong đó: n là hệ số động, n = 1,5

Hình 5.8: Biểu đồ momen cọc khi vận chuyển

- Tr-ờng hợp treo cọc lên giá búa : để M 2   M 2   b  0,294 lc = 1,764 m

+ Trị số mô men d-ơng lớn nhất: M 2 2 qb 2

Hỡnh 5.9: Biểu đồ mômen cọc khi dựng lên để đóng hoặc ép

Ta thấy Mô men tr-ờng hợp a, nhỏ hơn Mô men tr-ờng hợp b, nên ta dùng mô men tr-ờng hợp b để tính toán

+ lấy lớp bảo vệ cốt thép cọc là a’= 3cm  chiều cao làm việc của cốt thép là:

Cốt thép dọc chịu mô men uốn của cọc là 2  16 ( F a  4 cm 2 )

 cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

- Tính toán cốt thép làm móc cẩu:

+ Lực kéo móc cẩu trong tr-ờng hợp cẩu lắp cọc: F k  q l

Hình 5.10: Sơ đồ tính lực kéo cẩu

 lực kéo ở một nhánh, gần đúng: ' 0,17.6 0, 255

Thép móc cẩu chọn loại A-I ( thép A-I có độ dẻo cao, tránh gãy khi cẩu lắp) Diện tích cốt thép của móc cẩu:

Chọn thép móc cẩu  12 có F a  1 , 13 cm 2

Tính cốt thép cọc

Hình 5.11: Sơ đồ tính th p đài móng a) Momen tại mép cột theo mặt cắt 1-1:

Trong đó: r1 : khoảng cách từ trục cọc đến mặt cắt 1-1 r1 = 0,185 m

Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là:

Chọn bố trí thép 14ta với diện tích cốt thép As=1,54cm² sử dụng 9 cây thép Để đảm bảo an toàn và độ bền cho sàn khi có sự biến đổi tải trọng, ta nên sử dụng thép 16a150, với diện tích cốt thép A s là 13,85cm².

  b h   >  min 0,05% b) Momen tại mép cột theo mặt cắt 2-2:

Trong đó: r1 : khoảng cách từ trục cọc đến mặt cắt 1-1 r1 = 0,275 m

Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là:

Để đảm bảo an toàn và độ bền cho sàn khi có sự biến đổi tải trọng, chọn bố trí thép 14ta với diện tích A s = 1,54cm² sử dụng 9 cây thép Ngoài ra, nên bố trí thép 16a150, khi đó diện tích cốt thép sẽ đạt 13,85cm².

Chi tiết bản vẽ KC – 15

Giằng móng

Ta chọn thép giằng móng theo kinh nghiệm

Giằng móng được chọn với kích thước: bxh = 350x800 (mm)

Thép chọn 10 20  và chọn thép đai là  8 150 a

GIẢI PHÁP THI CÔNG PHẦN NGẦM

THI CÔNG PHẦN THÂN

BỐ TRÍ TỔNG MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG

LẬP DỰ TOÁN THI CÔNG

Định dạng
Số trang	149
Dung lượng	2,26 MB