KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Gi ới thiệu về công tr ình
Tọa lạc trên tuyến đường Minh Khai, tòa nhà văn phòng này không chỉ có vị trí giao thông thuận lợi mà còn thu hút doanh nghiệp nhờ mức giá thuê hợp lý, thiết kế chuyên nghiệp cùng cơ sở vật chất hiện đại Đây sẽ là lựa chọn lý tưởng cho các doanh nghiệp trong và ngoài nước tại quận Hai Bà Trưng.
Ngành xây dựng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế, chịu ảnh hưởng từ khu vực hóa và toàn cầu hóa Trong những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới của Đảng và Nhà nước, các doanh nghiệp và tập đoàn xây dựng đã tìm được nguồn vốn để đầu tư nâng cấp công nghệ, dẫn đến năng suất lao động và chất lượng công trình được cải thiện rõ rệt Sự đa dạng trong các loại công trình ngày càng gia tăng, cùng với việc áp dụng nhiều công nghệ thi công và thiết bị máy móc hiện đại.
Công trình văn phòng hiện đại được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu làm việc của cá nhân và doanh nghiệp vừa, nhỏ tại Hà Nội Với thiết kế phù hợp với định hướng phát triển kinh tế, tòa nhà sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển cơ sở hạ tầng, kinh tế và xã hội của thành phố.
1.1.2 Quy mô và đặc điểm công tr ình
Tòa nhà có diện tích 800 m², tọa lạc tại phường Minh Khai, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Công trình gồm 9 tầng với chiều cao 36,05 m, bao gồm 8 tầng dành cho khu phòng ở, tầng trệt phục vụ khu dịch vụ và kiốt, cùng với một tầng tum kỹ thuật ở trên cùng.
Hình khối kiến trúc hiện đại và đơn giản, kết hợp giữa hệ kết cấu bê tông cốt thép với kính và màu sơn, mang đến vẻ sang trọng và quý phái cho tòa nhà.
Văn phòng hiện đại cần được thiết kế hợp lý để phục vụ cho nhiều nhân viên thực hiện các công việc chuyên môn cao như công nghệ thông tin, kinh doanh và tài chính Trong thời đại ngày nay, văn phòng trở thành nơi làm việc chủ yếu của người lao động trí óc Thường thì các văn phòng được đặt tại các khu vực đông đúc, thuận tiện cho việc di chuyển, như phường Minh Khai, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội.
1.2 Điều kiện kinh tế xã hội, khí hậu thủy văn
1.2.1 Điều kiện kinh tế x ã h ội
Do hạn chế trong điều kiện thi công tại thành phố, việc thi công bê tông gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là việc vận chuyển xe bê tông và xe chở đất chỉ được phép vào ban đêm Nếu cần đổ bê tông vào buổi sáng, cần phải xin giấy phép từ cảnh sát giao thông 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 nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 27 0 C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 12 0 C
Thời tiết chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa nóng ( từ tháng 4 đến tháng 11), mùa lạnh (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau). Độ ẩm trung bình 75% - 80%
Hướng gió chủ yếu là Tây Bắc, với tháng 8 có sức gió mạnh nhất và tháng 11 có sức gió yếu nhất, đạt tốc độ tối đa 28m/s Địa chất công trình là loại đất yếu, do đó cần lưu ý khi lựa chọn phương án thiết kế móng.
1.3 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 375-2006 – Thiết kế công trình chịu động đất
- TCVN 9362-2012 – Thiết kê nền nhà và công trình
- TCVN 10304-2014 – Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc.
Phân tích chọn giải pháp kiến trúc cho công trình
1.4.1 Gi ải pháp mặt bằng tầng 1
Tầng 1 là tầng kinh doanh dịch vụ phục vụ cho nhu cầu ăn, uống của nhân viên làm việc trong tòa nhà.Với kiểu dáng kiến trúc mở rộng hơn so với những tầng trên,nên tạo sự vững chắc và bề thế hơn cho công trình đồng thời cũng tạo ra khoảng không gian rộng hơn cho việc bố trí các mặt hàng kinh doanh
1.4.2.Gi ải pháp mặt bằng t ầng điển h ình
Bố trí phòng làm việc chịu ảnh hưởng lớn từ đồ nội thất văn phòng Trong môi trường làm việc hiện đại, các món đồ như bàn và tủ tài liệu cần được thiết kế tối giản để tạo không gian thông thoáng, gọn gàng Các bàn làm việc thường có chiều dài từ 1m2 đến 1m4, tùy thuộc vào nhu cầu của từng công ty Ngoài ra, đồ nội thất cũng cần được thiết kế tinh tế để giấu đi dây cáp, giúp tạo sự thông thoáng và tránh rối mắt cho không gian văn phòng.
Khu lễ tân là bộ mặt của công ty, do đó cần được đầu tư kỹ lưỡng với các yếu tố như logo, bàn lễ tân và hệ thống ánh sáng Thiết kế khu lễ tân và văn phòng thường sử dụng màu sắc từ logo công ty, tạo sự đồng bộ và nhấn mạnh thương hiệu.
Hệ thống ánh sáng văn phòng được thiết kế theo tiêu chuẩn, tận dụng ánh sáng tự nhiên để tạo không gian làm việc thoải mái Cần tránh ánh sáng trực tiếp để giảm tình trạng lóa mắt cho nhân viên trong quá trình làm việc.
Hình 1.1: Mặt bằng tầng điển hình của công trình
1.4.3.Gi ải pháp mặt đứng
Công trình được 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 đẹp hài hòa cho toàn bộ kiến trúc mà còn giúp nó hòa quyện với các công trình lân cận Bên cạnh đó, những ô cửa kính được thiết kế tinh tế cũng góp phần làm nổi bật vẻ đẹp của công trình.
Các chi tiết khác như: gạch ốp, màu cửa kính, v.v làm cho công trình mang một vẻ đẹp hiện đại riêng
Hệ thống giao thông tại công trình bao gồm một thang máy và hai thang bộ, được đặt tại nút giao thông chính để kết nối với các tuyến giao thông ngang Ngoài ra, hệ thống này còn tích hợp các kỹ thuật điện và xử lý rác thải để nâng cao hiệu quả vận hành.
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, với tầng điển hình cao 3,6 m, cửa đi cao 2,3 m và cửa thang máy cao 2,2 m Cầu thang bộ được thiết kế theo kiểu hai vế với một chiếu nghỉ, trong khi tầng dưới cùng có chiều cao 4,5 m Mặt bằng rộng rãi được thiết kế nhằm phục vụ cho hoạt động kinh doanh và các dịch vụ, đảm bảo sự tiện nghi tối đa cho tòa nhà.
Hình 1.2: Mặt đứng công trình
1.4.4.Gi ải 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 giúp cách nhiệt và thông gió hiệu quả cho từng phòng Bên cạnh đó, các cửa sổ thông gió được bố trí ở đầu hành lang mỗi tầng tạo điều kiện cho sự đối lưu không khí trong 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 cần thiết để điều hòa không khí Công trình là nơi sinh hoạt của nhiều người, do đó, yếu tố thông gió nhân tạo đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo môi trường sống thoải mái.
Giải pháp chiếu sáng bao gồm cả chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo Chiếu sáng tự nhiên tận dụng ánh sáng từ thiên nhiên qua các lớp cửa kính để phân bổ ánh sáng vào không gian Bên cạnh đó, hệ thống đèn điện cũng được lắp đặt để đảm bảo ánh sáng tiện nghi vào ban đêm.
Bố trí các phòng và sảnh cần đảm bảo thông thoáng không khí, với cửa sổ, cửa đi và hệ thống thông gió được làm từ kính khung nhôm Điều này giúp điều chỉnh và tối ưu hóa điều kiện vi khí hậu, mang lại sự tiện nghi tối đa cho không gian sống.
Yêu cầu về thông thoáng và ánh sáng tự nhiên là yếu tố quan trọng trong vi khí hậu, giúp con người sống thoải mái và khỏe mạnh Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho năng suất làm việc và học tập Công trình đã đáp ứng đầy đủ các tiêu chí về tiện nghi vi khí hậu.
1.4.5 Gi ải pháp cung cấp điện, nước sinh hoạt
Công trình được xây dựng gần hệ thống điện và nước của thành phố, mang lại sự thuận tiện trong quá trình sử dụng Hệ thống ống nước liên kết giữa các tầng và kết nối với bể nước trên mái, được cung cấp bởi máy bơm, đảm bảo an toàn và dễ dàng 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 dẫn vào ống thoát và chảy vào hệ thống ống đứng trong các hộp kỹ thuật, sau đó được chuyển đến bể tự hoại dưới công trình để thoát ra cống thành phố.
1.4.6 Gi ải pháp Ph òng cháy ch ữa cháy
GI ẢI PHÁP KẾT CẤU V À T ẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
Xây dựng giải pháp kết cấu
Để đạt hiệu quả kinh tế trong công trình xây dựng, việc lựa chọn sơ đồ kết cấu hợp lý là điều kiện tiên quyết Sơ đồ này cần đáp ứng các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, sự ổn định và tính tiết kiệm.
2.1.1 Các h ệ kết cấu chịu lực cơ bản của nh à nhi ều 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 bao gồm lõi cứng và lưới hộp, được hình thành từ việc liên kết các cấu kiện phẳng hoặc thanh Dưới tác động của tải trọng, hệ thống không gian này hoạt động như một kết cấu độc lập.
Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là phần quan trọng trong công trình, có chức năng nhận và truyền tải trọng xuống nền đất Hệ thống này được hình thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản.
2.1.1.2.Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng
Hệ khung chịu lực được hình thành từ các cột và dầm liên kết cứng tại các nút giao nhau, tạo thành khung phẳng Các khung này kết nối với nhau bằng các thanh ngang, hình thành nên khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục nhược điểm của tường chịu lực, tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm như tiết diện cấu kiện lớn do phải chịu tải trọng ngang lớn, độ cứng ngang thấp dẫn đến chuyển vị ngang lớn và chưa tận dụng tối đa khả năng chịu tải trọng ngang của lõi cứng.
Hệ tường chịu lực là một phương pháp xây dựng trong đó các tường phẳng đóng vai trò chính trong việc chịu lực Các vách cứng được thiết kế để chịu tải trọng đứng, tuy nhiên, trong các công trình cao tầng, tải trọng ngang thường chiếm ưu thế, vì vậy các tấm tường cần phải chịu cả tải trọng ngang và đứng Tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường thông qua bản sàn, khiến cho các tường cứng hoạt động như các dầm consol với chiều cao lớn Giải pháp này phù hợp với các công trình có chiều cao vừa phải và yêu cầu không gian bên trong không quá lớn.
Hệ lõi chịu lực (III) có cấu trúc dạng vỏ hộp rỗng, với tiết diện kín hoặc hở, giúp truyền tải trọng của công trình xuống đất một cách hiệu quả Hệ thống này có khả năng chịu tải trọng ngang tốt và tận dụng các vách tường bê tông cốt thép làm vách cầu thang Để tối ưu hóa tính năng của kết cấu, sàn cần có độ dày và chất lượng cao, đặc biệt tại các điểm giao giữa sàn và vách phải được thi công đảm bảo.
Hệ hộp chịu lực (IV) là một cấu trúc truyền lực hiệu quả, trong đó các bản sàn được gối trực tiếp lên kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài, loại bỏ sự cần thiết của các gối trung gian bên trong Hệ thống này có khả năng chịu tải lớn, rất phù hợp cho việc xây dựng các tòa nhà siêu cao tầng, thường có chiều cao trên 80 tầng.
Hình 2.2: Phân loại hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng
2.1.2 Các h ệ hỗn hợp và sơ đồ l àm vi ệc của nh à nhi ều 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:
- Hệ khung-tường chịu lực;
- Hệ khung-lõi chịu lực;
- Hệ khung-hộp chịu lực;
- Hệ hộp-lõi chịu lực;
Hệ khung-hộp-tường chịu lực là một phần quan trọng trong các kết cấu hỗn hợp, trong đó khung đóng vai trò chủ đạo Tùy thuộc vào cách làm việc của khung, sẽ có các sơ đồ giằng hoặc sơ đồ khung giằng khác nhau.
Sơ đồ giằng là cấu trúc mà trong đó khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng từ diện tích truyền tải, trong khi toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng do các kết cấu khác như lõi, tường, và hộp chịu Trong sơ đồ này, các nút khung có thể là khớp hoặc các cột có độ cứng chống uốn rất nhỏ Tất cả các hệ chịu lực cơ bản và hỗn hợp từ tường, lõi và hộp cũng được xem là một phần của sơ đồ giằng.
Sơ đồ khung-giằng là mô hình trong đó khung chịu tải trọng thẳng đứng và ngang cùng với các kết cấu chịu lực khác Trong trường hợp này, khung có liên kết cứng tại các nút, được gọi là khung cứng Hệ khung chịu lực cũng được phân loại vào sơ đồ khung-giằng.
2.1.3 Đánh giá, lựa chọn giải pháp kết cấu cho công tr ình
Việc phân tích các hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng cho thấy rằng kết cấu lõi chịu tải trọng đứng và ngang kết hợp với khung mang lại hiệu quả chịu lực cao hơn, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất sử dụng khung không gian Sự hỗ trợ của lõi giúp giảm tải trọng ngang tác động lên từng khung, do đó, giải pháp kết cấu cho công trình chung cư liền kề Trường Thi là hệ hỗn hợp kết cấu khung cột chịu lực và dầm bê tông cốt thép kết hợp với lõi chịu tải trọng ngang theo sơ đồ khung-giằng.
2.1.4 L ựa chọn vật liệu l àm k ết cấu công tr ình
Bê tông sử dụng: Bê tông cấp độ bền B25 có:
Cường độ tính toán chịu nén - Rb = 14,5MPa = 1450T/m 2 ; Cường độ tính toán chịu kéo - Rbt = 1,05MPa = 105T/m 2 Cốt thép: Cốt thép loại CB400V có:
Cường độ tính toán chịu kéo, nén - Rs =Rsc= 365Mpa;
Cường độ tính toán chịu cắt - Rsw = 225Mpa.
L ập mặt bằng kết cấu
2.2.1 L ựa chọn kích thước tiết diện cột
Kích thước tiết diện cột được chọn theo công thức sau:
N – Lực dọc sơ bộ xác địnhtheo công thức:
Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột là yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời, thường được xác định trong khoảng q = (1÷1,5) T/m² Số sàn phía trên tiết diện đang xét, bao gồm cả mái, cũng cần được xem xét để đảm bảo tính toán chính xác.
Rb – Cường độ tính toán về nén của bê tông ;
Rs – Cường độ tính toán của thép CB400V ;
Cột sau khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn: b 0 b 31 l
Hình 2.3: Mặt bằng xác định diện tích chịu tải sơ bộ của cột
B ảng 2.1: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện của cột
9 B2 42.18 379.6 2194.3 3000 50 60 Cột trong nhà 7.2 25 Thỏa mãn
10 B3 94.12 847.1 4896.7 5600 70 80 C ột trong nh à 5.14 17.86 Th ỏa m ãn
11 B4 93.25 839.3 4851.2 5600 70 80 Cột trong nhà 5.14 17.86 Thỏa mãn
12 B5 33.75 303.8 1755.8 3000 50 60 C ột bi ên 7.2 25 Th ỏa m ãn
13 C2 38.15 343.4 1984.7 3000 50 60 Cột trong nhà 7.2 25 Thỏa mãn
14 C3 94.12 847.1 4896.7 5600 70 80 C ột trong nh à 5.14 17.86 Th ỏa m ãn
15 C4 93.25 839.3 4851.2 5600 70 80 Cột trong nhà 5.14 17.86 Thỏa mãn
16 C5 33.75 303.8 1755.8 3000 50 60 C ột bi ên 7.2 25 Th ỏa m ãn
17 A1 4.5 40.5 234.1 750 25 30 Cột góc 14.4 50 Thỏa mãn yc
Do diện tích vách lõi nhỏ, tác giả quyết định giữ nguyên kích thước tiết diện cột vách toàn bộ công trình để đảm bảo sự ổn định.
2.2.2 L ựa chọn sơ bộ tiết diện vách l õi
Theo TCVN 198 – 1997 quy định độ dày của vách không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau: 150 mm; ht/20 = 160mm
Vậy, chọn sơ bộ độ dày của lõi là 250 mm
Mặt bằng định vị cột, vách xem bản vẽ KC-01
2.2.3 L ựa chọn kích thước tiết diện dầm
Chiều cao tiết diện dầm hd chọn sơ bộ theo nhịp:
Trong đó: ld – Nhịp của dầm đang xét; md – Hệ số kể đến vai trò của dầm (Với dầm phụ: m d 12 20, với dầm chính: m d 8 12, với đoạn dầm consol :m d 5 7);
Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng 0,3 0,5 h d
B ảng 2.2: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng điển hình
TT Tên dầm Loại dầm
Nhịp Tiết diện tính toán Tiết diện ch ọn
21 22 200.8 1160.8 2000 40 50 Cột trong nhà 9 31.25 Thỏa mãn
14 D4-1 Ph ụ 9.5 12 20 0.791667 0.475 25 40 Đối với các tầng khác, các tiết diện dầm cũng được tính toán tương tự và được thể hiện trong các bản vẽ KC-02, KC-03
2.2.4 L ựa chọn chiều d ày sàn
Chiều dày sàn được chọn theo công thức: s h D l
Hệ số D phụ thuộc vào đặc tính tải trọng đứng tác động lên sàn, với giá trị từ 0,8 đến 1,4 Nhịp l được tính toán theo phương chịu lực của bản sàn Hệ số m cũng phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, trong đó m có giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc hai phương và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc một phương.
B ảng 2.3: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện sàn
Tên ô sàn l 1 (m) l 2 (m) l 2 /l 1 Lo ại ô bản hs (m)
Để đảm bảo kết cấu sàn hoạt động như vách cứng trong mặt phẳng ngang, cần có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng sàn và mềm ngoài mép sàn Điều này dẫn đến chuyển vị ngang không đổi ở mỗi cao trình của nhà cao tầng Sàn cứng sẽ giảm chu kỳ và gia tốc dao động, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép Tuy nhiên, nếu mỗi sàn được tính toán như một sàn độc lập, độ cứng sẽ không được đảm bảo tuyệt đối, gây ra hiện tượng rung lắc khi có tác động từ gió hoặc động đất Do đó, việc lựa chọn tiết diện sàn phù hợp là cần thiết để đảm bảo độ cứng và khả năng chịu tải trong các điều kiện tác động động.
- Chọn sàn văn phòng ,vệ sinh dày 12 cm
Tên và ký hiệu của các ô sàn được xem trong hình A.1 Phụ lục A
Mặt bằng kết cấu được lập ra theo đúng như giải pháp đã chọn,KC-01, KC-
Tính toán t ải trọng
2.3.1.1 Tĩnh tải hoàn thiện (TTS)
Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán theo công thức sau: tc tt q q n (2-7)
Trong đó: q tc – Tải trọng tiêu chuẩn : q tc h ht kG m / 2 ; hht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);
– Trọng lương riêng (kG/m 3 ); n– Hệ số độ tin cậy
Các giá trị tải trọng tính toán cụ thể được lập trong các bảng A.6, A.7, A.8, A.9, A.10 Phụ lục A
2.3.1.2 Tĩnh tải tường xây, vách ngăn (TTG)
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 :
Trong đó : ht - Chiều cao tường;
H - Chiều cao tầng nhà; hd,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng.
Khi tính toán trọng lượng tường, cần phải trừ đi khoảng 30% trọng lượng do cửa đi và cửa sổ bằng cách nhân với hệ số 0,7 Tĩnh tải của tường xây và vách ngăn được tham khảo trong bảng A.11 của Phụ lục A.
2.3.1.3 Tải trọng bản thân ( TBT)
Chương trình Etabs ver 9.7.4 tính toán tải trọng bản thân của công trình dựa trên khai báo với hệ số trọng lượng bản thân là 1,1.
Hoạt tải của các phòng được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 và được thống kê trong bảng A.5 Phụ lục A
- Tính toán tải trọng gió thành phần tĩnh Áp lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh luôn được tính theo công thức sau:
Giá trị áp lực gió W0 được xác định theo bản đồ phân vùng trong phụ lục D và điều 6.4 Hệ số kj phản ánh sự thay đổi của áp lực gió tại tầng thứ j theo độ cao z, được tra cứu trong bảng 5 Hệ số khí động c được quy định trong bảng 6 của tiêu chuẩn, với c = 0,8 cho gió đẩy và c = 0,6 cho gió hút.
Tải trọng gió tính toán thành phần tĩnh tại mức sàn thứ j sẽ là:
Wj T – Tải trọng gió tĩnh đẩy tiêu chuẩn (T/m)
Chiều cao đón gió tại mức sàn thứ j được tính bằng công thức Hj = (hj + hi+1)/2 Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió được xác định là γ = 1,2 Đối với tầng 6 trong vùng gió IIA, giá trị Wo là 95 (daN/m²) và z = 19,65, từ đó tính được k = 1,29.
Giá trị được thể hiện trong bảng A.4.phụ lục
Tải trọng gió tác dụng lên tầng điển hình xem Hình A.5, A.6, A.7, A.8.
T ổ hợp tải trọng
Các tổ hợp các hệ quả của tải trọng được tính toán theo TCVN 5574-2012, cụ thể như 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)
- GX: Gió đẩy theo phương X
-GXX Gió hút theo phương X
- GY: Gió đẩy theo phương Y
- GYY: Gió hút theo phương Y
Giá trị nội lực gió được mô hình hóa trong phần mềm Etabs và được thể hiện trong các Hình A.5, A.6, A.7, A.8.Phụ lục A.
L ập sơ đồ tính toán
Trong khóa luận, để đảm bảo đúng với sự làm việc thực tế của công trình, ta sử dụng mô hình 3D được xây dựng trên phần mềm Etabs ver 9.7.4
Hình 2.4: Sơ đồ 3D của công trình.
THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN
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 x z y
Hình 3.2: 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
Bài viết “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs Nguyễn Đình Cống trình bày phương pháp tính cốt thép 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 ti ết diện chữ nhật
Xét tiết diện có cạnh Cx ,Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:
Cốt thép được bố trí theo chu vi, với mật độ phân bố đều, tuy nhiên, mật độ cốt thép tại 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 Mx, My được xem xét cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên eax và eay Sau khi phân tích uốn theo hai phương, hệ số x và y được tính toán, dẫn đến việc mômen đã gia tăng.
Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị Mx1 và My1 với kích thước các cạnh, chúng ta sẽ áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương x hoặc y Các điều kiện và ký hiệu được trình bày trong bảng dưới đây.
B ảng 3.1: 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 e0 và giá trị x1để phân biệt các trường hợp tính toán.
Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0
h tính toán gần như nén đúng tâm.
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e :
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
(3-6) Khi 14 lấy 1; khi 14 104 lấy theo công thức sau:
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast: e b e st sc b
Cốt thép được 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 Ast 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 Ast theo công thức sau:
Cốt thép được 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 ti ết 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 3.1.1
Đối với tiết diện vuông có cốt thép bố trí đồng đều quanh chu vi với số lượng từ 12 thanh trở lên (12, 16, 20,…), có thể áp dụng phương pháp tính gần đúng bằng cách chuyển đổi về tiết diện tròn với đường kính D = 1,05 × Cx Phép tính này được thực hiện với lực nén N và mômen tổng.
M M M Tính toán theo tiết diện tròn cốt thép Ast, chọn và bố trí cốt thép cho tiết diện vuông.
3 1.3 Đánh giá và xử lý kết quả
Giá trị Asttính có thể là dương, âm, lớn hoặc nhỏ, và việc đánh giá mức độ hợp lý của nó được thực hiện thông qua tỉ lệ cốt thép s st.
A với AC 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 3.1a)
3.2.1 C ốt 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 bố trí đồng đều xung quanh chu vi Ngược lại, trong cấu kiện nén lệch tâm với tiết diện chữ nhật, cốt thép dọc chịu lực cần được phân bổ tập trung theo cạnh b và chia thành hai phần: A s và A s Cốt thép A s được đặt gần điểm chịu nén nhiều hơn, trong khi cốt thép A s ở phía đối diện chịu lực ít hơn Khi A s bằng A s, cấu kiện có cốt thép đối xứng; nếu A s khác A s, cấu kiện sẽ có cốt thép không đối xứng.
Cốt thép dọc chịu lực trong cấu kiện cột BTCT được đặt đối xứng để 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 trong việc 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 tính toán cốt thép đối xứng Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, sự chênh lệch này 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 đối dấu hoặc mômen theo một chiều lớn hơn chiều kia 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 TCVN 1651-2008 và TCVN 5574-2012, giá trị
B ảng 3.2: Giá trị tỉ số cốt thép tối thiểu
Khi chưa 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 bố trí cốt thép dọc đều theo chu vi để tăng khả năng chịu uốn theo cả hai phương Việc này cũng giúp tránh việc đặt quá nhiều thép ở một cạnh, từ đó giảm bớt khó khăn trong quá trình thi công.
Gọi Ast 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 xác định bằng công thức A với Ab Trong cấu kiện nén lệch tâm, cốt thép được đặt theo cạnh b, dẫn đến A st = A s + A s và A b = b × h 0 Đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm có cốt thép theo chu vi, cũng như cấu kiện nén trung tâm, diện tích Ab tương đương với diện tích tiết diện.
Nên hạn chế tỉ số cốt thép t
Giá trị 0 được xác định là 2 min, trong khi giá trị max phụ thuộc vào cách sử dụng vật liệu Để hạn chế việc sử dụng thép, giá trị max thường được quy định là 3% Tuy nhiên, để đảm bảo sự tương tác hiệu quả giữa thép và bê tông, giá trị max thường được lấy là 6%.
3.2.2 C ốt thép dọc cấu tạo
Trong cấu kiện nén lệch tâm với chiều cao h > 500mm, cần bố trí cốt thép A s và A s tập trung theo cạnh b, đồng thời lắp đặt cốt thép dọc cấu tạo ở giữa cạnh h để chịu ứng suất do bê tông co ngót và thay đổi nhiệt độ, đồng thời ổn định cốt thép đai dài Cốt thép cấu tạo không tham gia tính toán khả năng chịu lực, có đường kính ≥ 12mm và khoảng cách theo phương cạnh h là S 0 ≤ 500mm Khi đã bố trí cốt thép dọc chịu lực theo chu vi, không cần thiết phải lắp đặt cốt thép dọc cấu tạo nữa.
Hình 3.4: 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 đảm bảo sự ổn định cho cốt thép dọc chịu nén mà còn tham gia chịu lực cắt trong những trường hợp cấu kiện phải chịu lực cắt lớn Đường kính cốt đai tối đa cần được xác định để đảm bảo hiệu quả chịu lực.
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 như 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 theo bất kỳ hướng nào Để đạt được điều này, các cốt thép dọc, với tối thiểu một thanh, phải được đặt vào vị trí uốn của cốt thép đai, cách nhau không quá 400 mm Khi chiều rộng tiết diện không vượt quá 400 mm và có không quá 4 thanh cốt thép dọc trên mỗi cạnh, chỉ cần sử dụng một cốt thép đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.
Áp d ụng tính toán bố trí c ốt thép cấu kiện cột
3.3.1 B ố trí cốt thép dọc cấu kiện cột
Trong mặt bằng định vị cột, vách (bản vẽ KC-01), chúng ta xác định 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 được thực hiện ở hai vị trí: đầu và cuối cột.
Tính toán thép cho cột dựa theo tiêu chuẩn mới TCVN 1651-2008 và TCVN 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: Rb = 14,5 MPa = 1450 T/m 2
Thép CB400V có: Rs = Rsc = 365 MPa = 3650 T/m 2
Với mỗi nhóm cột có 5 tổ hợp nội lực ta tính toán từng tổ hợpvà sau đó chọn thép cột theo tổ hợp cho lượng thép lớn nhất
Tính toán cốt thép cho nhóm cột C2 Ta tính toán cho tổ hợp 1 tại vị trí chân cột có :
N = 328610 (kg) ; Mx = 4324 (kg.m) ; My = 2096 (kg.m)
Kích thước cột: l = 4,5m ; tiết diện Cy x Cx = 500x600mm
Xác định ảnh hưởng của uốn dọc.
+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ax ay l b 4500 500 e Max ; Max ; 20mm
+ Độ mảnh của cột: theo 2 phương: y o y l
Chiều dài tính toán của cột trong khung nhiều tầng được xác định theo kết cấu công trình, với liên kết cứng giữa dầm và cột Cột được đổ toàn khối với dầm sàn, theo tiêu chuẩn 6.2.2.16-TCXDVN 356-2005, chiều dài tính toán được tính bằng công thức lo = 0,7.l, trong đó l = 4500 mm, dẫn đến lo = 3150 mm.
bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc (=1,00) y1 y 4324
Tính diện tích cốt thép
Giả thiết a = 40mm ho= 600 - 40 = 560 mm Đặt M1 = Mx1 = 4324 kg.m ; M2 = My1 = 2096 kg.m
+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a e ax 0, 2.e ay 20 0, 2.30 26mm
+ Chiều cao của vùng bê tông chịu nén:
+ Mômen tương đương (đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng)
+ Độ lệch tâm tĩnh học: 1 3
Với kết cấu siêu tĩnh: e0 = Max(e ;e ) Max(16, 2;26) 26mm 1 a
Lệch tâm rất bé Tính toán gần như nén đúng tâm
+ Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: e
+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: e
+ Tổng diện tích cốt thép: e b e 2 st sc b
+ Hàm lượng tổng cốt thép: st
Vậy đặt thép chịu lực: Chọn8 25 Có A s 39, 25( cm 2 )
Hàm lượng cốt thép: st
Phần phụ lục B Đánh tên các nhóm cột xem bản vẽ định vị cột vách được thể hiện trong bản vẽ KC-01
Việc tính toán cụ thể cốt thép dọc của cột còn lại được trình bày trong bảng
3.3 B ố trí cốt thép đai cấu kiện cột
Theo TCXD 198–1997, cốt đai trong cột phải được chọn với 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 (max) và không nhỏ hơn 5mm Đường kính cốt dọc lớn nhất được quy định là 28mm, từ đó xác định đường kính cốt đai cần thiết.
1c ốt 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 như sau: a min(15 cốt dọc ;500mm) = min(420; 500) = 420(mm) ;
Chi tiết cốt thép cộtđược thể hiện trong bản vẽ KC-05 và KC-06
3.4 Cơ sở lý thuyết tính dầm bê tông cốt thép
Bài toán yêu cầu tính toán cho cấu kiện dầm BTCT chịu uốn với tiết diện chữ nhật, trong đó chỉ có cốt thép As được đặt 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 As đạt đến cường độ chịu kéo tính toán Rs, trong khi ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính toán Rb Sơ đồ ứng suất có hình dạng chữ nhật, và vùng bê tông chịu kéo không được tính vào khả năng chịu lực do đã bị nứt.
Hình 3.5: Sơ đồ ứng suất của tiết diện có cốt đơn
3.4.2 Các công th ức 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, vuông góc với mặt phẳng uốn, cần phải bằng không.
M = R × b × x × (h - x) (3-14) Điều kiện cường độ trong tính toán theo trạng thái giới hạn là điều kiện đảm bảo rằng tiết diện không vượt quá giới hạn về cường độ.
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;
Rb và Rs là cường độ chịu nén và chịu kéo tính toán của bê tông và cốt thép Chiều cao của vùng bê tông chịu nén được ký hiệu là x, trong khi b là bề rộng của tiết diện Chiều cao làm việc của tiết diện được tính bằng h0 = h – a, với h là chiều cao của tiết diện và a là khoảng cách từ mép chịu kéo đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo.
As – Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo
Để đảm bảo xảy ra hiện tượng phá hoại dẻo, cần hạn chế lượng cốt thép As, đồng thời giảm chiều cao vùng nén x theo công thức 3-13 Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng phá hoại dẻo sẽ xảy ra khi đáp ứng các điều kiện nhất định.
– Đặc trưng 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 b ằng MPa;
R s – Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép (MPa);
Giới hạn ứng suất của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén được xác định là sc u = 500MPa cho tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và ngắn hạn; trong khi đó, đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn và tải trọng đặc biệt, giới hạn ứng suất là sc u = 400MPa.
Các giá trị R đối với một số trường hợp cụ thể sẽ có những giá trị khác nhau.
là hàm lượng cốt thép thì hàm lượng cốt thép cực đại của tiết diện sẽ là: max b
Nếu cốt thép trong bê tông quá ít, sẽ dẫn đến hiện tượng phá hoại đột ngột (phá hoại giòn) ngay sau khi bê tông bị nứt, do toàn bộ lực kéo đều do cốt thép chịu trách nhiệm Để ngăn chặn tình trạng này, cần phải đảm bảo lượng cốt thép phù hợp.
Giá trị min được xác định dựa trên khả năng chịu mômen của dầm bê tông cốt thép, yêu cầu không được thấp hơn khả năng chịu mômen của dầm bê tông không có cốt thép Thông thường, giá trị min được lấy là 0,05% cho các cấu kiện chịu uốn.
3.4.4 Tính toán ti ết diện
Có thể áp dụng trực tiếp các công thức cơ bản (3-13) và (3-15) để tính toán cốt thép, tiết diện bê tông hoặc khả năng chịu lực M gh của tiết diện Tuy nhiên, để thuận tiện cho việc tính toán bằng công cụ đơn giản, người ta thường thực hiện việc 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:
3.5 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 số này, tiết diện chữ nhật và chữ T thường được sử dụng nhất.
Chiều cao h của tiết diện được xác định là cạnh theo phương của mặt phẳng uốn, với tiết diện hợp lý có tỉ số h/b nằm trong khoảng 1/8 đến 1/20 của nhịp dầm Khi lựa chọn kích thước b và h, cần xem xét các yêu cầu kiến trúc và quá trình định hình ván khuôn.
Hình 3.6: 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 3.7: 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
Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện dầm
3.6.1 B ố trí cốt thép dọc cấu kiện dầm
Dựa vào nội lực từ phần mềm Etabs, chúng ta xác định ba tổ hợp tải trọng lớn nhất tại ba vị trí của dầm (hai gối và nhịp giữa) để tính toán cốt thép cho dầm chính của tầng điển hình Việc tính toán cốt thép được thực hiện cho dầm D1-1 tại tầng 2, bao gồm các phần tử B95, B96, B97, B98, B99 và B100 trong Etabs Các thông số đầu vào được thiết lập để đảm bảo tính chính xác trong quá trình tính toán.
Bê tông B25 Cốt thép chịu lực CB400V
Chiều cao dầm h = 50cm Bề rộng dầm b 0cm
Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến biên cấu kiện là a = 3cm
Mô men tính toán M = 13,292 được lấy tại vị trí giữa dầm nhịp 1-2 trên phần từ
B97 với giá trị tổ hợp bao (COMB6) b Áp dụng tính toán cốt thép cho dầm
Dầm được tính toán theo tiết diện chữ nhât bỏ qua sự làm việc của cánh sàn
Thay số vào (3-24) ta có: 13,292 2 0,138
Ta có αm= 0,138< αR = 0,405 (Phụ lục E,Bảng E.2 TCXD 5574-2012)
Vậy ta chỉ cần đặt cốt thép theo bài toán đặt cốt thép đơn cho cấu kiện.
Thay số vào (3-25) ta có: (1 1 2.0,138) 0,925
Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là:
Thay số vào (3-26) ta có: 13, 292.10 5 11, 4( 2 )
Ta bố trí thép4 25 cho vị trí tiết diện giữa dầm
AS tk = (2x3,14 x2,5 2 ) / 4 = 19,6cm 2 > AS yc ,4(cm 2 )
Kết luận: Bố trí thép như vậy là đạt yêu cầu Các vị trí khác và các dầm khác được xem trong phần bảng B.5 phụ lục B
3.6.2 B ố 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: Qmax = -31,71 (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 k0 = 0,3 với bê tông cấp độ bền B25
Qmax = 31,71(T) < 100,48 (T) Thoã mãn điều kiện b)Kiểm tra điều kiện bê tông có đủ khả năng chịu cắt không:
Hệ số k1 = 0,6 đối với dầm
Qmax = 31,71 (T) > 14,55 (T) Như vậy, bê tông không đủ khả năng chịu cắt dưới tác dụng của ứng suất nghiêng
Ta cần phải tính toán cốt đai.
Chọn đường kính cốt đai là 8 thép CB240T, có diện tích tiết diện là f đ = 0,50310 -
R ađ = 16000 T/m 2 Số nhánh cốt đai n = 2.
Khoảng cách cốt đai được lấy như sau: max tt ct u u u u
Khoảng cách tính toán của cốt đai:
Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai:
Khoảng cách cấu tạo của cốt đai:
Vậy chọn cốt đai cho dầm là 8a100, đoạn giữa dầm đặt 8a150
Các vị trí khác và các dầm khác được xem trong phần bảng B.6 phụ lục B
Chi tiết cốt thép dầm được thể hiện trong bản vẽ KC-09, KC-10, KC-11, KC-12, KC-13, KC-14.
THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN
Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện sàn
Việc tính toán và bố trí thép sàn cho công trình được thực hiện bằng cách xuất nội lực từ phần mềm SAFE version 12.3.1 và tính toán trên excel
1 Áp dụng tính toán cốt thép cho ô sàn theo phương X giữa các trục A-B và 1-2 a Các thông số đầu vào
Bê tông B25 Cốt thép chịu lực CB300V
Chiều dày sàn h = 12cm Bề rộng dải sàn tính toán b 0cm
Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến biên cấu kiện là a = 2cm
Mô men tính toán M = 0,6307 được lấy tại vị trí giữa ô sàn tại vị trí có tọa độ
Location X = 4 tại giữa trục C – D với dải sàn SA30 trong Safe b Áp dụng tính toán cốt thép cho sàn
Ta có αm= 0,044< αR = 0,405 (Tra phụ lục E,Bảng E.2 TCXD 5574-2012)
Vậy ta chỉ cần đặt cốt thép theo bài toán đặt cốt thép đơn cho cấu kiện
Thay số vào (4-2) ta có: 1 1 2.0,044 0,67
Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là:
Thay số ta có (4-3) ta có: 0,6037.10 5 2,58( 2 )
Ta bố trí thép 10 150 a có có diện tích cốt thép A s tk 5, 49( cm 2 ) cho móng dải sàn với bề rộng 1m
Kết luận: Bố trí thép như vậy là đạt yêu cầu Các vị trí khác trong dải và các ô sàn khác được xem trong bảng C.1, C.2, C.3, C.4 phần phụ lục C
Mặt bằng bố trí thép sàn được thể hiện trong các bản vẽ KC-7, KC-8.
THI ẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN NGẦM
Điều kiện địa chất công tr ình
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 được trình bày trong bảng bảng 5.1.
Bảng 5.1: Các đặc trưng cơ lí của lớp đất dưới công trình
Chiều dày lớp đất (m) Độ ẩm (%)
Lực dính đơn vị, C (Kg/cm 2 )
5 Cát chặt vừa hạt mịn 9,75 17,5 1,88 - 32 0 40’ 14800 18
7 Cuội sỏi chặt, hạt to 6,4 13,9 1,98 - 36 0 40’ 40800 42
N – Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT (búa)
- 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 5.2: H ố khoan địa chất của nền đất dưới chân công tr ình
Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình
5.2.1 Đề xuất phương án móng
Việc chọn phương án móng cần 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 ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn biện pháp thi công cọc.
Lực dọc lớn nhất tại chân cột biên là 423,319T và cột giữa là 621,98T, cho thấy các giá trị nội lực này rất lớn Do đó, cần lựa chọn móng cọc sâu để truyền tải trọng xuống lớp cuội sỏi phía dưới.
Do vậy,các giải pháp móng có thể sử dụng được là:
+ Phương án móng cọc khoan nhồi
- Phương án móng cọc ép:
-Không gây chấn động mạnh;
-Dễ thi công , kiểm tra được chất lượng 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 lượng 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 như khả năng thi công thực tế cho công trình
Dựa trên phương án đề xuất, lực dọc lớn nhất tại chân cột truyền xuống móng khoảng 300T, ngoại trừ hai trường hợp cột C3 tại vị trí 21 và 24 trong Etabs là 621T Vì vậy, chúng tôi quyết định chọn giải pháp móng cọc ép với cọc có tiết diện 300x300 mm Đầu cọc cần được cắm vào lớp cát chặt hạt mịn (lớp thứ 5 theo Bảng 5.1) với chiều dài khoảng 1,05 m.
Sức chịu tải của cọc được xác định dựa trên trị số xuyên tiêu chuẩn SPT, áp dụng công thức của Nhật Bản và Meyehof theo tiêu chuẩn TCXD 10304:2014 Kết quả tính toán được trình bày chi tiết trong bảng D.12 và D.13 của phụ lục.
Cường độ chịu nén bê tông cọc : R = 145 kG/cm 2 (B25)
Cường độ tính toán cốt thép cọc : Ra = 2800 (CB300V) Thép