GIỚ I THI Ệ U CÔNG TRÌNH VÀ GI Ả I PHÁP KI Ế N TRÚC
GI Ớ I THI Ệ U CÔNG TRÌNH
Trụ sở làm việc Cục Thuế Tỉnh Hòa Bình
Công ty TNHH Xây Dựng Thịnh Phong
1.1.3 ĐẶC ĐIỂ M C Ủ A KHU V Ự C XÂY D Ự NG CÔNG TRÌNH Địa điểm xây dựng công trình: Thành phố HÒA BÌNH
Hướng Bắc, Nam giáp với đường nội bộ khu vực
Hướng Đông, Tây giáp với khu vực dân cư xung quanh.
Khu đất xây dựng có diện tích hơn 4125 m2, tọa lạc tại đường Bà Triệu, khu vực Chăm Mát, thành phố Hòa Bình, đã được UBND thành phố phê duyệt cho phép xây dựng công trình.
ToSàn bộ khu đất tương đối bằng phẳng Hệ thống cơ sở hạ tầng: đường điện, hệ thống cấp thoát nước, đường sá tại khu vực đã hoàn chỉnh.
Chọn địa điểm này để xây dựng là rất hợp lý nhờ vào vị trí thuận lợi, diện tích đất rộng rãi và khí hậu tương đối tốt Hơn nữa, việc không cần đầu tư vào cơ sở hạ tầng bên ngoài cũng là một lợi thế lớn cho khu vực.
TIÊU CHU Ẩ N THI Ế T K Ế KI Ế N TRÚC CÔNG TRÌNH
TCXDVN 5671-2012 “Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - Hồ sơ thiết kế kiến trúc” TCVN 2622-1995 “Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình - Yêu cầu thiết kế”
QUY MÔ CÔNG TRÌNH
- Theo dự án, công trình là toà nhà cao 38,7m, nằm trên khu đất có tổng diện tích là 4125 m², bao gồm các công năng như sau:
+Kho, trạm điện, trạm bơm (175m2),
+ Phòng trung tâm dữ liệu (175m2)
+ Phòng tuyên truyền, hỗ trợ DTDN(175m2)
+ Tầng 3-10: Bố trí các phòng chức năng
+ Trên cùng là sân thượng và phòng kỹ thuật
- Các thông số kỹ thuật về qui mô công trình:
+ Chiều cao tới tầng thượng: 38,7 m
+ Chiều cao tầng kỹ thuật: 3,3 m
GI Ả I PHÁP KI Ế N TRÚC CÔNG TRÌNH
1.4.1 QUY HO Ạ CH T Ổ NG M Ặ T B Ằ NG
- Khu đất xây dựng công trình nằm ở trung tâm thành phố, nằm trong vùng trọng tâm ưu tiên phát triển của thành phố
- Tòa nhà được xây dựng 11 tầng
- Phía Bắc và Nam giáp với đường nội bộ khu vực.
- Phía Đông và Tây giáp với các khu vực dân cư xung quanh
Hệ thống đường nội bộ xung quanh tòa nhà được thiết kế hợp lý, giúp việc di chuyển dễ dàng và nâng cao hiệu quả trong công tác phòng cháy chữa cháy.
Việc tổ chức tổng mặt bằng khu đất đã tạo ra sự liên kết hiệu quả giữa các hạng mục trong khu xây dựng và công trình.
Giải pháp bố trí công trình cần đảm bảo thông gió và chiếu sáng hợp lý, tạo điều kiện thuận lợi cho cuộc sống bên trong và công tác quản lý, bảo vệ Đồng thời, trụ sở với hình dáng đối xứng sẽ cùng với các công trình xung quanh tạo nên không gian kiến trúc sang trọng cho tòa nhà.
1.4.2 GI Ả I PHÁP M Ặ T B Ằ NG VÀ M ẶT ĐỨ NG
Tầng trệt được thiết kế để phục vụ cho việc đỗ xe ôtô, xe máy, xe đạp, cùng với các không gian kỹ thuật như trạm bơm và trạm điện Tầng 1 có bố trí một thang bộ, một thang thoát hiểm và hai thang máy, đảm bảo vị trí hợp lý với trục giao thông đứng của công trình đa năng phía trên, giúp việc di chuyển lên xuống trở nên dễ dàng và thuận tiện.
Tầng 2 của tòa nhà được thiết kế làm sảnh, trung tâm dữ liệu, phòng làm việc và phòng tuyên truyền Tại đây, có một thang bộ, một thang thoát hiểm và hai thang máy, đảm bảo thuận tiện cho việc di chuyển theo chiều thẳng đứng giữa các tầng.
- Tầng 3: bố trí thêm phòng hội nghị
- Tầng 4-10: các phòng chức năng của trụ sở
- Tầng kỹ thuật: Được bố trí làm kho lưu trữ, hệ thống điều hoà cho toà nhà và phòng kĩ thuật thang máy
Mỗi phòng được thiết kế với công năng sử dụng riêng biệt và liên kết với nhau qua tiền sảnh, tạo thuận lợi cho việc di chuyển và phù hợp với chức năng của từng không gian.
Hành lang rộng 3 m trong các tầng tạo điều kiện đi lại thuận lợi Mỗi tầng thiết kế với khu sảnh thang máy làm trung tâm giao thông Cầu thang bộ chung rộng và đối xứng với thang máy, trong khi cầu thang thoát hiểm được thiết kế đúng quy định.
Mặt đứng là yếu tố quan trọng thể hiện kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần hình thành quần thể kiến trúc và quyết định nhịp điệu cho toàn bộ khu vực kiến trúc.
Toà nhà được thiết kế với 4 mặt lấy sáng, mỗi tầng đều có cửa rộng để tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên Cửa sổ và cửa chính ở mặt trước được làm bằng kính màu, không chỉ tạo điểm nhấn cho kiến trúc mà còn giúp chiếu sáng tự nhiên cho toàn bộ công trình.
Hai đầu hành lang được trang bị thang bộ với vách kính xuyên suốt từ tầng 1 đến tầng 11, tạo nên hình khối kiến trúc đặc trưng cho ngôi nhà Thiết kế này không chỉ đảm bảo ánh sáng tự nhiên cho khu vực cầu thang mà còn mang lại không gian thoáng đãng cho toàn bộ tòa nhà.
Hai mặt giáp với đường được sơn màu tạo thành các mảng đối xứng, mang đến sự tương phản nổi bật Thiết kế này không chỉ thể hiện tính nghệ thuật mà còn phản ánh sự hiện đại, phù hợp với kiến trúc đô thị.
Thiết kế chi tiết trang trí ban công với các đường nét gờ phù hợp mang đến sự độc đáo cho công trình, góp phần tạo nên nét riêng biệt cho quần thể kiến trúc nhà ở cao tầng trong khu vực và các công trình nhà ở của Thành phố từ trước đến nay.
1.4.3 GI Ả I PHÁP GIAO THÔNG TRONG CÔNG TRÌNH
Giao thông bên ngoài khu nhà kết nối với trục đường chính của thành phố, thuận tiện cho việc di chuyển Đường chính dẫn đến mặt trước của nhà, phục vụ cho nhân viên làm việc, trong khi đường phụ dành cho xe tải nằm hai bên nhà, giúp giảm tải hoạt động tại khu vực phía trước tòa nhà.
Giao thông trên mặt bằng:
- Giao thông theo phương ngang được đảm bảo nhờ hệ thống hành lang Các hành lang được thiết kế rộng 3 m, đảm bảo rộng rãi, đủcho người qua lại
- Các hành lang nối với nút giao thông theo phương đứng là cầu thang bộ và cầu thang máy
Giao thông theo phương đứng:
Giao thông theo phương đứng trong tòa nhà bao gồm 2 cầu thang bộ và 2 thang máy, trong đó có 1 thang thoát hiểm phục vụ cho các tình huống khẩn cấp Cầu thang bộ được thiết kế rộng 1.44m và theo kiểu thang kép, giúp tăng khả năng thoát người Hệ thống thang máy được đặt tại trung tâm ngôi nhà, trong khi cầu thang bộ được bố trí đối diện thang máy để thuận tiện cho việc di chuyển.
Vấn đề thoát người của công trình khi có sự cố:
- Cửa phòng cánh được mở ra bên ngoài
Các phòng đều có lối thoát trực tiếp ra hành lang, từ đó có thể tiếp cận các bộ phận thoát hiểm thông qua thang bộ và thang máy mà không cần qua bất kỳ bộ phận trung gian nào khác.
- Thang bộ giáp với vách kính, có thể phá vỡđể tạo lối giải cứu
- Lối thoát nạn được coi là an toàn vì đảm bảo các điều kiện sau:
+ Đi từ các phòng trực tiếp ra ngoài hay qua tiền sảnh ra ngoài
+ Đi từ phòng bất kỳ tầng nào ra hành lang đều có lối thoát
LỰ A CH ỌN SƠ BỘ GI Ả I PHÁP K Ế T C Ấ U PH Ầ N THÂN VÀ T Ả I TRỌNG TÍNH TOÁN
GI Ả I PHÁP V Ề H Ệ K Ế T C Ấ U CH Ị U L Ự C
Trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng, kết cấu đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến bố trí mặt bằng, hình thể khối đứng và độ cao các tầng Việc lựa chọn hệ kết cấu cũng liên quan đến thiết bị điện, đường ống, yêu cầu kỹ thuật thi công, tiến độ và giá thành thi công.
- Trong thiết kế nhà cao tầng hiện nay thường sử dụng các loại hệ kết cấu chịu lực sau:
Hệ kết cấu khung chịu lực:
Hệ khung bao gồm các dầm ngang kết nối với cột thẳng đứng qua các nút cứng, có thể tích hợp cả tường trong và tường ngoài của công trình Loại kết cấu này mang lại không gian rộng rãi, thiết kế mặt bằng linh hoạt và đáp ứng hiệu quả các nhu cầu sử dụng của công trình.
Độ cứng ngang của kết cấu khung nhỏ, dẫn đến khả năng biến dạng chống lại tải trọng ngang kém Tính liên tục của khung cứng phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết nút khi chịu uốn, mà không được phép có biến dạng góc Khả năng chịu lực của khung chủ yếu dựa vào sức mạnh của từng dầm và cột Để đảm bảo khả năng chống động đất, cột và dầm cần có mặt cắt lớn và bố trí cốt thép dày đặc.
Chúng tôi đã tích lũy nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế và tính toán sơ đồ, giúp cho quá trình thi công trở nên thuận tiện hơn Với việc thực hiện nhiều công trình và sử dụng vật liệu cùng công nghệ phổ biến, chúng tôi cam kết đảm bảo tính chính xác và chất lượng cho từng dự án.
Hệ kết cấu này lý tưởng cho các công trình cần linh hoạt trong công năng mặt bằng, đặc biệt là khách sạn Tuy nhiên, nhược điểm là kết cấu dầm sàn thường lớn, dẫn đến yêu cầu chiều cao nhà phải lớn hơn.
Sơ đồ thuần khung có nút cứng được sử dụng phổ biến cho các công trình dưới 20 tầng với thiết kế kháng chấn cấp ≤7, 15 tầng cho kháng chấn cấp 8, và 11 tầng cho kháng chấn cấp 9.
1 Hệ kết cấu khung, vách lõi kết hợp:
- Hệ kết cấu thường là sự phát triển của hệ kết cấu khung-lõi, khi lúc này tường của công trình ở dạng vách cứng.
Hệ kết cấu này kết hợp ưu nhược điểm của phương ngang và thẳng đứng, mang lại độ cứng chống uốn và xoắn hiệu quả trước tải trọng gió, rất phù hợp cho các công trình cao trên 40m Tuy nhiên, hệ kết cấu này yêu cầu quy trình thi công phức tạp hơn, tiêu tốn nhiều vật liệu và có mặt bằng bố trí không linh hoạt.
Bài phân tích đề xuất áp dụng hệ kết cấu khung - vách lõi cứng cho công trình 11 tầng cao 38.7 m Trong đó, lõi cứng là hệ thống lõi thang máy đặt ở giữa nhà, trong khi vách cứng được bố trí dọc theo phương có độ cứng nhỏ hơn (phương Y) Hệ thống lõi và vách được thiết kế đối xứng và liên tục suốt chiều cao công trình Hệ thống khung bao gồm cột, dầm chính và dầm phụ được bố trí xung quanh chu vi nhà.
Hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến hoạt động của kết cấu, bao gồm việc chịu tải trọng thẳng đứng và truyền tải trọng ngang, đồng thời ảnh hưởng đến không gian sử dụng của công trình Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất cần thiết, do đó cần thực hiện phân tích kỹ lưỡng để xác định phương án phù hợp với kết cấu của công trình.
Cấu tạo: bao gồm hệ dầm và bản sàn được đổ toàn khối
- Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta.
Nhược điểm của thiết kế này là chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn Điều này gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang, đồng thời không tiết kiệm vật liệu và không gian sử dụng.
Cấu tạo của hệ thống bao gồm các dầm vuông góc, chia bản sàn thành các ô nhỏ có nhịp ngắn Để đảm bảo tính ổn định, khoảng cách giữa các dầm không được vượt quá 2m.
Ưu điểm của thiết kế này là giảm thiểu số lượng cột bên trong, từ đó tiết kiệm không gian sử dụng và tạo nên kiến trúc đẹp mắt Điều này đặc biệt phù hợp cho các công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao và không gian sử dụng rộng rãi, như hội trường hay câu lạc bộ.
Thi công phức tạp là một nhược điểm của phương pháp này Khi mặt bằng sàn quá rộng, cần phải bố trí thêm các dầm chính, dẫn đến việc chiều cao dầm chính phải lớn hơn để giảm độ võng, từ đó tạo ra những hạn chế nhất định.
Sàn không dầm ứng lực trước
Cấu tạo: gồm các bản kê trực tiếp lên cột
Ưu điểm của giải pháp này là giảm chiều dày và độ võng sàn, từ đó giảm chiều cao công trình và tiết kiệm không gian sử dụng Nó cũng giúp phân chia không gian các khu chức năng và bố trí hệ thống kỹ thuật một cách dễ dàng, đặc biệt phù hợp cho các công trình có khẩu độ từ 6 đến 8 mét.
Sàn ứng lực trước có nhược điểm là tính toán phức tạp và độ dày lớn, dẫn đến việc tiêu tốn nhiều vật liệu Hơn nữa, quá trình căng cốt thép cũng rất phức tạp và yêu cầu các tiêu chuẩn kỹ thuật cao.
CÁC TIÊU CHU Ẩ N ÁP D Ụ NG TRONG THI Ế T K Ế K Ế T C Ấ U CÔNG TRÌNH
- Tiêu chuẩn TCVN 4612-1988: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng Kết cấu bê tông cốt thép Ký hiệu qui ước và thể hiện bản vẽ
- Tiêu chuẩn TCVN 4613-2012: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng Kết cấu thép Ký hiệu qui ước và thể hiện bản vẽ
- Tiêu chuẩn TCVN 5572-2012: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Bản vẽ thi công
- Tiêu chuẩn TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế
- Tiêu chuẩn TCVN 2737-2006: Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế
- Tiêu chuẩn TCVN 5898-1995: Bản vẽ xây dựng và công trình dân dụng Bản thống kê cốt thép.( ISO 4066 : 1995E)
- Tiêu chuẩn TCXD 40-1987: Kết cấu xây dựng và nền Nguyên tắc cơ bản về tính toán
- Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế.
V Ậ T LI Ệ U S Ử D Ụ NG TRONG THI Ế T K Ế K Ế T C Ấ U CHÍNH CÔNG TRÌNH
Vật liệu sử dụng như sau:
B ả ng 2.1: Vật liệu sử dụng trong thiết kế kết cấu
Bê tông cấp độ bền B25:
Cường độ tính toán chịu nén - Rb = 14,5MPa = 1450T/m 2 ; Cường độ tính toán chịu kéo - Rbt = 1,05MPa = 105T/m 2
Cường độ tính toán chịu kéo, nén - Rs =Rsc= 280Mpa; Tra bảng ta có: R =0.595,α R =0.418, E= 21.10 4 MPa Cốt thép loại AI:
Cường độ tính toán chịu kéo, nén - Rs =Rsc= 225 Mpa, Tra bảng ta có: R =0.595, α R =0.427, E= 21.10 4 MPa
LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN
Các ô sàn có kích thước gần giống nhau được đặt ký hiệu chung để dể quản lý Chiều dày sàn được chọn theo công thức: s h D l
- D: Hệ số phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng theo phương đứng tác dụng lên sàn, D = 0,8 ÷ 1,4; thường lấy bằng 1
- l: Nhịp tính toán theo phương chịu lực của bản sàn; lấy bằng cạnh ngắn ô sàn
- m: Hệ số phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, m = 35 ÷ 45 cho sàn làm việc hai phương và m = 30 ÷ 35 cho sàn làm việc một phương
Lựa chọn tiết diện cho ô sàn:
- l của sàn S1 lấy theo cạnh ngắn của ô sàn = 6
-Xét L2/L1= 8,4/6 < 2 S1 là sàn 2 phương chọn m = 40
Các ô sàn được liệt kê trong bảng 2.1, phụ lục chương 2 Để thuận tiện cho quản lý và thi công, đồng thời giảm thiểu vết nứt và độ võng do tường xây ngăn phòng, tôi quyết định chọn chiều dày toàn bộ sàn là 15cm.
Công trình là khung không gian, các dầm đi qua cột được chọn sơ bộ tiết diện theo công thức sau: hd = 1 1
-hd: Chiều cao tiết diện dầm
-bd: Chiều rộng tiết diện dầm
- L: nhịp vượt của dầm đang xét
Các dầm phụ được chọn sơ bộ tiết diện theo công thức sau: hd = 1 1
Chọn tiết diện cho dầm D1-01:
Chọn tiết diện cho dầm D2-01:
Chọn b d "0(mm) (chọn để thuận tiện cho thi công)
Các dầm còn lại xem trong bảng 2.2, phụ lục chương 2.
2.4.3 L Ự A CH ỌN KÍCH THƯỚ C TI Ế T DI Ệ N C Ộ T
Kích thước tiết diện cột được chọn theo công thức sau: yc c b
N – Lực dọc sơ bộ xác định theo công thức:
Diện tích mặt sàn F truyền tải trọng lên cột cần xem xét, trong khi tĩnh tải q tương ứng với sàn, tường và dầm được ước tính sơ bộ là 1,2T/m2 Số sàn n phía trên tiết diện đang xét, bao gồm cả mái, cũng cần được tính toán.
Rb – Cường độ tính toán về nén của bê tông ; k = 1,1 1,5 – Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột
Cột sau khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn: Theo mục 5.1 cấu kiện btct cơ bản
Trong đó: r- bán kính quán tính của tiết diện, với tiết diện chữ nhật mà b là cạnh nhỏ (r=0,288b)
: độ mảnh cấu kiện để đảm bảo sự ổn định, đối với cột nhà gh 120, ob 31
Chọn sơ bộ tiết diện cho cột C2:
Diện tích sàn truyền lực vào cột:
Lực dọc tác dụng lên cột:
Kích thước tiết diện được chọn:
Kiểm tra độ mảnh của cột:
Các cột còn lại xem trong bảng 2.3, phụ lục chương 2.
2.4.4 L Ự A CH ỌN SƠ BỘ TI Ế T DI Ệ N VÁCH, LÕI
Theo TCXD 198-1997, kích thước lõi cứng được chọn theo các điều kiện sau + Chiều dày lõi và (ht : chiều cao tầng)
+ Tổng diện tích mặt cắt của các lõi cứng có thể xác định theo công thức:
Trong đó : F l là tổng diện tích tiết diện các lõi và F s là diện tích sàn tầng Chiều cao tầng lớn nhất là:4.5m
+ Theo diều kiện thứ nhất và 4500 225
+ Theo diều kiện thứ hai Ta có:
- Diện tích sàn tầng điển hình: FsT0m 2
Tổng diện tích mặt cắt lõi F=0.015x540=8,1m 2
- Chiều dày vách thang máy chọn là 0,25m
- Chiều dày vách ngăn thang máy chọn là 0,2m
- Chiều dày vách thang bộ chọn là 0,22m l 150mm
- Chiều dày vách nhà chọn là 0,3m.
LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU CÁC TẦNG TRONG CÔNG TRÌNH
Xem bản vẽ KC.01 -> KC.11
TÍNH TOÁN T Ả I TR Ọ NG
2.6.1 T Ả I TR ỌNG THƯỜ NG XUYÊN
Tĩnh tải bản thân kết cấu do phần mềm ETABS tính toán với hệ số trọng lượng bản thân 1,1
Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn
Tải trọng cấu tạo sàn được tính theo công thức:
Trong đó: tt q s : Tĩnh tải sàn hoàn thiện n : Hệ số vượt tải
i : Trọng lượng riêng của các lớp cấu kiện của sàn.
i : Chiều dày lớp cấu kiện i.
Kết quả xem trong bảng 2.4, phụ lục chương 2
Tải trọng tường được tính theo công thức:
STT Các lớp cấu tạo sàn d i g i G tc i n G tt i
2 -Lớp bê tông cốt thép sàn 0.15 2.5 0.375 1.1 0.4125
4 Trần + hệ thống kỹ thuật 0.03 1.2 0.04
Tổng tải trọng (không có lớp BTCT) 0.12 0.15
Trong đó: tt q s : Tĩnh tải tường hoàn thiện n : Hệ số vượt tải
i : Trọng lượng riêng của các lớp cấu kiện.
i : Chiều dày lớp cấu kiện
STT Các lớp cấu tạo g Dày d TTTC Hệ số vượt tải
TTTT (Kg/m 3 ) (mm) (Kg/m 2 ) (Kg/m 2 )
1 Hai lớp trát dày 15 mm 1800 30 54 1.3 70.2
Tải trọng tường phân bố trên m dài: 1890 2290.7
Tải trọng phân bố trên m dài (có lỗ cửa): 1417.5 1718
Kết quả xem bảng 2.5; 2.6, phụ lục chương 2
Công trình được xây dựng tại dạng địa hình B, thuộc vùng gió IB, có áp lực gió đợn vị: W0 = 65 daN/m2 Hệ sốkhí động Cđẩy = 0,8 và Chút = 0,6
Áp lực gió tĩnh được xác định bằng hệ số tin cậy n = 1,2 theo TCVN 2737-95 Hệ số ki thể hiện sự thay đổi áp lực gió tại tầng thứ i, được quy định trong bảng 5 của TCVN 2737-95 và phụ thuộc vào chiều cao của công trình so với cao trình chuẩn Z0, như nêu trong phụ lục C của tiêu chuẩn này.
Cd, Ch – hệ số khí động (Theo bảng 6 – TCVN 2737-95)
Hi– Diện tích tác dụng của mặt đón gió quy về dầm
Kết quả xem bảng 2.7, phụ lục chương 2.
Hoạt tải tiêu chuẩn được tra theo bảng 3 tiêu chuẩn 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
Hoạt tải chất lên mô hình là hoạt tải tính toán, được tính bằng công thức: ptt=ptc.n (2.14)
Trong đó: ptt: hoạt tải tính toán
Ptc: hoạt tải tiêu chuẩn n: hệ sốvượt tải (Lấy 1,3 khi ptc < 200daN/m2; 1,2 khi Ptc ≥ 200daN/m2)
Tính hoạt tải tính toán cho sàn phòng ngủ:
Hoạt tải sàn phòng 200 daN/m2 Tải TT = 150x1,2 $0 daN/m2
Các sàn còn lại xem trong bảng 2.8, phụ lục chương 2.
LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH
Tiến hành lập mô hình ETABS với các thông sốđầu vào:
Tải trọng khai báo: TT: tĩnh tải tải trọng bản thân cấu kiện kết cấu, hệ số 1,1
HT: Tải trọng phân bố lên sàn và cầu thang Các loại tải gió: Gió âm; Gió dương
Các tổ hợp tải trọng như sau:
Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải 1
Tổ hợp 2: Tĩnh tải + Hoạt tải 2
Tổ hợp 3: Tĩnh tải + Hoạt tải1 + Hoạt tải 2
Tổ hợp 4: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 + 0,9Gió Trái X;
Tổ hợp 5: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 + 0,9Gió Phải X;
Tổ hợp 6: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 + 0,9Gió Trái Y;
Tổ hợp 7: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 + 0,9Gió Phải Y;
Tổ hợp 8: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải 2 +0,9Gió Trái X;
Tổ hợp 9: Tĩnh tải +0,9Hoạt tải 2+ 0,9Gió Phải X;
Tổ hợp 10: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải 2 +0,9Gió Trái Y;
Tổ hợp 11: Tĩnh tải +0,9Hoạt tải 2+ 0,9Gió Phải Y;
Tổ hợp 12: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 +0,9Hoạt tải2 + 0,9Gió Trái X;
Tổ hợp 13: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 +0,9Hoạt tải2 + 0,9Gió Phải X;
Tổ hợp 14: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 +0,9Hoạt tải2 + 0,9Gió Trái Y;
Tổ hợp 15: Tĩnh tải + 0,9Hoạt tải1 +0,9Hoạt tải2 + 0,9Gió Phải Y;
KI ỂM TRA SƠ B Ộ MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
Check model và ko có lỗi hiển thị.
KI Ể M TRA CHUY Ể N V Ị
2.9.1 Ki ể m tra chuy ể n v ị đỉ nh:
Khi thiết kế các cấu kiện kết cấu, điều quan trọng không chỉ là đảm bảo tính bền vững mà còn phải đáp ứng các điều kiện sử dụng Những điều kiện này được thiết lập nhằm đảm bảo khả năng sử dụng bình thường của công trình.
- Việc tính toán chuyển vị đỉnh được thực hiện dựa theo các yêu cầu sau:
Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, cần đáp ứng yêu cầu về công nghệ, bao gồm việc duy trì điều kiện sử dụng bình thường cho các thiết bị công nghệ, thiết bị nâng chuyển và dụng cụ đo đạc kiểm tra.
Các yêu cầu về cấu tạo cần đảm bảo sự toàn vẹn cho các kết cấu liền kề và các mối nối giữa chúng, đồng thời tuân thủ các quy định về động học.
+ Các yêu cầu về tâm sinh lý: Ngăn ngừa các tác động có hại và cảm giác không thoải mái khi các kết cấu dao động
Các yêu cầu về thẩm mỹ và tâm lý bao gồm việc tạo ấn tượng tích cực về hình dáng bên ngoài của kết cấu, đồng thời loại trừ cảm giác nguy hiểm cho người sử dụng.
Khi tính toán các yêu cầu cần được thỏa mãn riêng biệt không phụ thuộc lẫn nhau
Trong TCVN 5574-2012, ký hiệu f đại diện cho chuyển vị của các bộ phận hoặc kết cấu, được xác định với sự xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của chúng như đã nêu trong các mục C.7.1 đến C.7.3 Đồng thời, f u là chuyển vị giới hạn được quy định trong bảng C.4 của tiêu chuẩn này.
- Sau khi xuất và lọc dữ liệu từ ETABS ta thấy chuyển vị của điểm theo phương
Với h: Chiều cao của nhà nhiều tầng
Các chuyển vị xem trong bảng 2.10, phụ lục chương 2.
2.9.2 Ki ể m tra chuy ể n v ị l ệ ch t ầng tương đố i
Chuyển vị lệch tầng là yếu tố quan trọng nhằm giảm thiểu hư hỏng cho công trình Nếu chuyển vị lệch tầng lớn, nó có thể dẫn đến việc vỡ các vật liệu kiến trúc không chịu lực, chẳng hạn như vách kính.
Chuyển vị lệch tầng lớn có thể gây mất ổn định cho công trình, đặc biệt khi công trình có cấu trúc thẳng đứng và các cấu kiện chịu lực dọc lớn Nếu xảy ra chuyển vị ngang và lệch tầng lớn, sẽ dễ dẫn đến hiệu ứng P-Delta, trong đó xuất hiện một momen thứ cấp trong các cấu kiện.
M i : Momen thứ cấp của cấu kiện i
P i : Lực dọc trục của cấu kiện i r d i : Chuyển vị ngang của cấu kiện i
Theo TCXDVN 375-2006, chuyển vị ngang lệch tầng được tính toán dựa trên điều kiện các nhà có bộ phận phi kết cấu cố định không ảnh hưởng đến biến dạng kết cấu hoặc nhà không có bộ phận phi kết cấu, với công thức: r ≤ 0,01 d × h.
Trong đó: r : d Chuyển vịngang tương đối giữa các tầng max 0,000383 3,9 0,0015( ) r re d d q m ; d re : chuyển vị ngang lệch tầng được xuất từ ETABS; q: hệ sốứng xử; q=3,9 h : Chiều cao tầng
: hệ số chiết giảm phụ thuộc vào mức độ quan trọng của công trình; 0, 4
Thỏa mãn điều kiện chuyển vị lệch tầng
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KẾT CẤU CÁC CẤU KIỆN CHÍNH CHO KHUNG
THI Ế T K Ế K Ế T C Ấ U C Ấ U KI Ệ N C Ộ T KHUNG TR Ụ C 4
Xuất nội lực cho một cột có thuyết minh tính toán, cột C4 tầng hầm
Xem bảng 3.1, phụ lục chương 3
3.1 2 CƠ SỞ LÝ THUY Ế T TÍNH TOÁN C Ấ U KI Ệ N C Ộ T
-Khái niệm về nén lệch tâm xiên:
Nén 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 (tiết diện tròn không xảy ra nén lệch tâm xiên)
Gọi hai trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn và trục Ox là o
Hình 3.1: Sơ đồ n ộ i l ự c nén l ệ ch tâm xiên
Có thể phân mômen uốn M thành hai thành phần tác dụng trong hai mặt phẳng chứa trục Ox và Oy là Mx và My (Xem hình vẽ 1.1)
M y = M.sin (3.1) Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng M x và My theo hai phương thì mômen tổng M là:
Các cặp nội lực cần:
Tiến hành tính toán cốt thép cho từng cặp nội lực
Công trình có cột chịu mô men lớn theo cả hai phương Mx và My, do đó cần tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên Để xác định cốt thép, ta chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành trường hợp nén lệch tâm phẳng tương đương.
Tiết diện có kích thước Cx; Cy, điều kiện để áp dụng phương pháp là:
Hình 3.2: Sơ đồ tính toán c ộ t ch ị u nén l ệ ch tâm xiên Độ mảnh của cột:
(3.6) Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax=max( ; )
Tiết diện chịu lực nén N, mô men uốn Mx; My, Sau khi xét uốn dọc theo hai phương tính được hệ số x; y Mô men đã gia tăng:
Xét uốn dọc: xét x , y tính 1
trong đó, N: lực nén tính toán
Mx1= x.Mx ; My1= y.My (3.9) Tùy theo các giá trịmà đưa về lệch tâm phẳng theo phương X hay phương Y.
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện y yi x xi
M1=Mx1; M2=My1 ea = eax+0,2eay h= Cy; b= Cx
M1=My1; M2=Mx1 ea = eay+0,2eax
Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ là: a; ho= h-a; Z = h-2a
Chuẩn bị các số liệu để tính toán: Rn; Ra; Ra’; R (Hệ số phụ thuộc Rnvà Ra)
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:
Hệ số chuyển đổi mo:
Tính mô men tương đương khi chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng: b
Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e o = max(e1; ea)
Dựa vào eo và x1để phân biệt các trường hợp lệch tâm
Trường hợp 1: Lệch tâm rất bé: 0,3 o o h
e tính toán như nén đúng tâm.
Hệ sốảnh hưởng đến độ lệch tâm:
Hệ số uốn dọc phụ thêm:
Khi 14 thì lấy = 1, khi 14< Rho Xác định chiều cao vùng nén: o o
Diện tích cốt thép trên toàn bộ tiết diện:
Trường hợp 3: Lệch tâm lớn: 0 , 3 o o h
-Lựa chọn diện tích cốt thép lớn nhất để bố trí thép cho cột
Với hàm lượng cốt thộp phải thoả món: àmin≤à s ≤à max
Trong đó: àmin: hàm lượng cốt thộp tối thiểu àmin=1% àmax: hàm lượng cốt thộp tối đa: à max =6% às: hàm lượng thộp dọc:
-Đường kính thép đai: ≥ (0.25max;5mm)
-Khoảng cách giữa các cốt đai: s≤(15min ;400mm)
-Tại đoạn nối chồng thép dọc: s≤10min
-Kiểm tra lớp bảo vệ cốt thép:
-Thiết kế cột C24, khung trục 4 cổ móng:
-Các cặp nội lực tính toán:
Nmax (Kg) Mxtư (Kg.m) Mytư (Kg.m) -1057033.2 -5564.27 -6571.52
Mxmax (Kg.m) Mytư (Kg.m) Ntư (Kg)
Mymax (Kg.m) Mxtư (Kg.m) Ntư (Kg)
-Kích thước tiết diện cột:
-Diện tích tiết diện: A=Cx.CyR00 cm 2
-Chiều dài thực tế của cột:
-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= -1057033.2Kg, Mxtư= -5564.27 Kg.m, Mytư= -6571.52 Kg.m
C vậy qui về lệch tâm phẳng theo phương X để tính toán h=Cxem; b= Cy cm
-Giả thiết a = 4 cm ho = h - a = 65 - 4 a cm
- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: x1 = 1057033.
-Hệ số chuyển đổi m o : x1 cm > ho = 61 cm thì m o 0.4
-Tính mô men tương đương (chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng):
7700 33.2 = 0,007 m =0.7 cm ea = eax+0.2eay=2,5+0,2.2,5= 3 cm
-Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e o = max{ e1; ea } = 3 cm
-Dựa vào eo và x1để phân biệt các trường hợp lệch tâm
h = 0,05 0,3 lệch tâm rất bé, tính toán như nén đúng tâm
-Hệ sốảnh hưởng đến độ lệch tâm
(0,5 0, 05)(2 0, 05) = 1,08 -Hệ số uốn dọc phụ thêm: b h
e = + khi =8 bỏ qua uốn dọc lấy =1
-Diện tích toàn bộ thép dọc:
-Tính toán với cặp nội lực 2:
Mxmax (Kg.m) Mytư (Kg.m) Ntư (Kg)
C vậy qui về lệch tâm phẳng theo phương x để tính toán h=Cxem; b= Cy cm
-Giả thiết a = 4 cm ho = h - a = 65 - 4 a cm
- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: x1 = 1027378.6
-Hệ số chuyển đổi mo: x1 6,7 cm > ho = 61 cm thì m o 0, 4
-Tính mô men tương đương (chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng):
-Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e o = max{ e1; ea } = 3 cm
-Dựa vào eo và x1để phân biệt các trường hợp lệch tâm
h = 0,05 0,3 lệch tâm rất bé, tính toán như nén đúng tâm
-Hệ sốảnh hưởng đến độ lệch tâm
(0,5 0, 05)(2 0, 05) = 1,08 -Hệ số uốn dọc phụ thêm:
e = + khi =8 bỏ qua uốn dọc lấy =1
-Diện tích toàn bộ thép dọc:
-Tính toán với cặp nội lực 3:
Mymax (Kg.m) Mxtư (Kg.m) Ntư (Kg)
C vậy qui về lệch tâm phẳng theo phương y để tính toán h=Cxem; b= Cy cm
-Giả thiết a = 4 cm ho = h - a = 65 - 4 a cm
- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: x1 = 827757.98
-Hệ số chuyển đổi mo: x1 q,35 cm > ho = 61 cm thì m o 0, 4
-Tính mô men tương đương (chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng):
827757.98 = 0,019 m =1,9 cm ea = eax+0.2eay=2.5+0,2.2.5= 3 cm
-Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e o = max{ e1; ea } = 3 cm
-Dựa vào eo và x1để phân biệt các trường hợp lệch tâm
h = 0,05 0,3 lệch tâm rất bé, tính toán như nén đúng tâm
-Hệ sốảnh hưởng đến độ lệch tâm
(0,5 0, 05)(2 0, 05) = 1,08 -Hệ số uốn dọc phụ thêm:
e = + khi =8 bỏ qua uốn dọc lấy =1
-Diện tích toàn bộ thép dọc:
-Tính toán với cặp nội lực 4: b h
C vậy qui về lệch tâm phẳng theo phương x để tính toán h=Cxem; b= Cy cm
-Giả thiết a = 4 cm ho = h - a = 65 - 4 a cm
- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: x1 = 899604.75
-Hệ số chuyển đổi m o : x1 w.55cm > ho = 61 cm thì m o 0, 4
-Tính mô men tương đương (chuyển nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng):
899604.75 = 0,018 m =1,8 cm ea = eax+0.2eay=2.5+0,2.2.5= 3 cm
-Tính eo với kết cấu siêu tĩnh: e o = max{ e1; ea } = 3 cm
-Dựa vào e o và x1 để phân biệt các trường hợp lệch tâm
h = 0,05 0,3 lệch tâm rất bé, tính toán như nén đúng tâm
-Hệ sốảnh hưởng đến độ lệch tâm
(0,5 0, 05)(2 0, 05) = 1,08 -Hệ số uốn dọc phụ thêm: b h
e = + khi =8 bỏ qua uốn dọc lấy =1
-Diện tích toàn bộ thép dọc:
-Diện tích cốt thép dọc lớn nhất Ast3 cm2
-Kiểm tra hàm lượng cốt thép
Với hàm lượng cốt thộp phải thoả món: àmin≤à s ≤à max
Trong đó: àmin: hàm lượng cốt thộp tối thiểu à min =1% àmax: hàm lượng cốt thộp tối đa: à max =6% às: hàm lượng thộp dọc:
-Chọn thép: 28d25 đặt theo chu vi, diện tích A st 7,375 cm 2
-Đường kính thép đai: ≥ (0.25max;5mm) = 0,25.30= 7.5 mm
-Khoảng cách giữa các cốt đai: s≤(15min ;400mm) 25 = 375 mm
-Tại đoạn nối chồng thép dọc s≤10min%0mm
-Kiểm tra lớp bảo vệ cốt thép:
Các cột còn lại xem trong bảng 3.2 phụ lục chương 3.
THIẾT KẾ KẾT CẤU CẤU KIỆN DẦM KHUNG TRỤC 4
Xuất nội lực cho dầm có thuyết minh tính toán, dầm D-01(30x75) nhịp EF khung trục 4
Xem bảng 3.3, phụ lục chương 2.
3.2 2 CƠ SỞ LÝ THUY Ế T TÍNH TOÁN C Ấ U KI Ệ N D Ầ M
Theo chiều cao của nhà, các tầng thường có cấu trúc và tải trọng tương tự, dẫn đến nội lực do gió không thay đổi nhiều Vì vậy, giá trị nội lực trong bảng tổ hợp không biến đổi nhiều, cho phép tính toán một dầm tầng đại diện để áp dụng cho các tầng giống nhau.
Tóm tắt quy trình tính toán các bài toán cốt thép dầm như sau:
Sơ đồ tính toán dầm tiết diện chữ nhật bao gồm các yếu tố quan trọng như a0, là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo Chiều cao có ích của tiết diện được tính bằng công thức ho = hs – a0, trong đó ho là chiều cao có ích và hs là chiều cao tổng thể Bên cạnh đó, b là bề rộng tính toán của tiết diện, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng chịu lực của dầm.
Sau khi xác định được 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 một trình tự cụ thể.
3.2.2.1-Tính cốt dọc chịu mômen âm
-Tính theo tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn
Kích thước tiết diện bxh
Từ m tra b ả ng tìm hoặc
Coi nhưchưa biết A’ s tính cảA’ s và As
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
+ Nếu min 0,05% thì lấy A s 0,00005 bh 0
+ Nếu max min 0,05%: Chọn và bố trí cốt thép để kiểm tra lại a, nếu xấp xỉ hoặc lớn hơn a giả thiết là có thể chấp nhận được
3.2.2.2-Tính cốt dọc chịu mômen dương
Bản sàn đổ toàn khối với phần trên của dầm nên khi chịu mômen dương được tính như tiết diện chữ T có cánh trong vùng nén
Khi có dầm ngang hoặc bề dày của cánh h ' f 0,1h thì Sc không vượt quá nửa khoảng cách thông thủy giữa hai dầm dọc
Khi không có dầm ngang hoặc khi khoảng cách giữa chúng lớn hơn khoảng cách giữa hai dầm dọc và khi h ' f 0,1h thì S c 6h ' f
Khi cánh có dạng congxon
Bỏ qua h ' f trong tính toán khi h ' f