Luận văn thạc sĩ chung cư a15 giảng võ hà nội

Nhu cầu đầu tƣ xây dựng công trình

Khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đã nổi lên như một trong những nền kinh tế năng động nhất, với mức tăng trưởng bình quân hàng năm từ 6 đến 8%, đóng góp đáng kể vào nền kinh tế toàn cầu Sự phát triển này đã dẫn đến việc các nước phương Tây điều chỉnh chính sách kinh tế và chính trị để gia tăng sự hiện diện trong khu vực, tạo ra cuộc cạnh tranh gay gắt để chiếm lĩnh thị trường năng động này.

Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đã có những chuyển biến đáng kể nhờ vào đường lối kinh tế đúng đắn và sự ổn định chính trị Điều này đã tạo ra sức hút mạnh mẽ đối với các nhà đầu tư nước ngoài Hoạt động đầu tư nước ngoài tại Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ sau khi nhiều bộ luật và chính sách được sửa đổi Nhịp độ giao dịch thương mại và đầu tư ngày càng tăng, đặc biệt sau khi lệnh cấm vận của Mỹ được bãi bỏ và Việt Nam gia nhập các tổ chức thương mại quốc tế.

Hà Nội, thủ đô của Việt Nam, đóng vai trò là trung tâm kinh tế, văn hóa và chính trị quan trọng, với hệ thống giao thông phát triển Thành phố này thu hút đầu tư nước ngoài mạnh mẽ, dẫn đến sự hình thành nhiều khu công nghiệp và khu kinh tế mới Điều kiện sống tại Hà Nội ngày càng được cải thiện, thu hút dân cư từ các tỉnh lân cận đổ về sinh sống.

Hà Nội là trung tâm làm việc và học tập lớn nhất Việt Nam, thu hút một lượng lớn dân cư Để đảm bảo an ninh chính trị và phát triển kinh tế, thành phố đang chú trọng phát triển cơ sở hạ tầng nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở cho người dân và nhân viên nước ngoài sinh sống và làm việc tại đây.

Trong bối cảnh quỹ đất ngày càng hạn hẹp, việc lựa chọn hình thức xây dựng nhà ở cho người dân cần được cân nhắc kỹ lưỡng Các công trình phải đáp ứng nhu cầu đa dạng của cư dân, tiết kiệm diện tích đất, đồng thời đảm bảo tính thẩm mỹ và phù hợp với quy mô của thủ đô.

Trong hoàn cảnh đó, việc lựa chọn xây dựng một chung cƣ cao tầng là một giải pháp thiết thực bởi vì nó có những ƣu điểm sau:

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Chiện Hướng Dẫn: TS Nguyễn Quang Tùng 2

Tiết kiệm đất xây dựng là động lực chính cho sự phát triển kiến trúc cao tầng trong thành phố Bên cạnh việc mở rộng ranh giới đô thị, xây dựng nhà cao tầng là giải pháp hiệu quả để tối ưu hóa diện tích hạn chế, cho phép xây dựng nhiều nhà cửa hơn và với chất lượng tốt hơn.

Chung cư cao tầng mang lại lợi ích cho sản xuất và sinh hoạt, giúp không gian hóa các hoạt động của con người Nó kết hợp sự liên hệ theo chiều ngang và chiều đứng, rút ngắn diện tích tương hỗ, tiết kiệm thời gian, nâng cao hiệu suất và tạo sự tiện lợi trong việc sử dụng.

Để phát triển kiến trúc đa chức năng, cần giải quyết mâu thuẫn giữa cư trú và sinh hoạt trong đô thị, từ đó hình thành các công trình kiến trúc độc đáo đáp ứng mọi loại hình sử dụng.

Việc bố trí các kiến trúc cao tầng với số tầng và hình thức đa dạng không chỉ làm phong phú thêm bộ mặt đô thị mà còn tạo nên những hình dáng đẹp cho thành phố Những tòa nhà cao tầng giúp giải phóng không gian mặt đất, cho phép thiết kế các sân bãi nghỉ ngơi công cộng và trồng cây xanh, từ đó tạo cảnh quan đô thị hấp dẫn hơn.

Dự án xây dựng CHUNG CƢ A15 - GIẢNG VÕ - HÀ NỘI được khởi công nhằm cung cấp chỗ ở cho người dân Tòa nhà 17 tầng này không chỉ đáp ứng nhu cầu nhà ở mà còn góp phần nâng cao mỹ quan đô thị, thúc đẩy sự phát triển hiện đại cho thành phố Hà Nội.

Các tài liệu và tiêu chuẩn dùng trong thiết kế

TCXDVN 276:2003 – Công trình công cộng – Nguyên tắc cơ bản để thiết kế TCXDVN 323:2004 – Nhà ở cao tầng – Tiêu chuẩn để thiết kế.

Vị trí, đặc điểm và điều kiện tự nhiên khu đất xây dựng

1.3.1 Vị trí xây dựng công trình

Công trình “Chung Cƣ A15 - Giảng Võ - Hà Nội” tọa lạc tại phố Nguyễn Quý Đức, quận Giảng Võ, Hà Nội, được xây dựng bởi công ty kinh doanh và phát triển nhà.

Hà Nội là chủ đầu tƣ

 Phía Bắc giáp khu tập thể công ty xây dựng công trình 842

 Phía Nam giáp phố Nguyễn Quý Đức

 Phía Đông giáp đường nội bộ và khu tập thể dân cư cũ

 Phía Tây giáp đường đi phân viện Hành chính quốc gia

Khu đất xây dựng “Nhà ở cao tầng A15” là một bãi đất trống, hiện thuộc dự án quy hoạch và sử dụng của thành phố Hà Nội.

1.3.2 Điều kiện tự nhiên a Khí hậu

Công trình nằm ở thành phố Hà Nội, nhiệt độ trung bình hàng năm là 27 o C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là 12 o

C Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt là mùa mƣa và mùa khô Mùa mƣa từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Độ ẩm trung bình từ 75% đến 80% Tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11 Tốc độ gió lớn nhất là 28 m/s b Địa chất Địa chất công trình của khu đất xây dựng (thuộc quận Giảng võ - Hà Nội) thuộc loại đất hơi yếu nên phải lựa chọn phương án móng thích hợp để đảm bảo điều kiện chịu lực cho công trình.

Nội dung và quy mô đầu tƣ công trình

Tổng diện tích khu đất: 1500 m 2

Công trình nhà ở bao gồm các tầng từ 1 đến 15 được thiết kế để bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu sinh hoạt của cư dân Tầng trệt được sử dụng để bố trí các phòng quản lý và dịch vụ, đáp ứng nhu cầu mua sắm và giải trí của các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của thành phố Tầng hầm được thiết kế cho các phòng kỹ thuật và gara, trong khi tầng mái được bố trí bể nước 70m³ nhằm phục vụ nhu cầu sinh hoạt của cư dân chung cư.

Công trình có tổng chiều cao 62,3 m kể từ cốt  0,000 là sàn tầng trệt Sàn tầng hầm ở cốt -3,00m Mặt đất tự nhiên ở cốt -0,75 m so với cốt  0,000

Giải pháp kết cấu công trình

1.5.1 Thiết kế tổng mặt bằng Đảm bảo mật độ tăng cường diện tích cây xanh,các khoảng cây xanh, sân vườn làm cho kiến trúc công trình trở nên mềm mại và linh động hơn.Tổ chức lối giao thông xung quanh công trình , vừa đảm bảo cách ly với ranh giới đất , tạo sự thông thoáng và có tầm nhìn hợp lý Lối xe tầng hầm của khối công trình nằm ở trục đường nội bộ chính của khu đất , vị trí giao thông thuận tiện, bố trị hành lang đi bộ xung quanh công trình không ảnh hưởng đến giao thông của xe

Mặt đứng công trình được thiết kế theo phong cách hiện đại, đảm bảo tính thẩm mỹ cao và đáp ứng yêu cầu tạo nên một tổng thể đẹp mắt và hiện đại.

Công trình được thiết kế với các cửa đi và cửa sổ trượt, kết hợp cùng các lô gia, tạo nên mặt đứng phong phú Thiết kế này không chỉ mang lại vẻ đẹp thẩm mỹ mà còn tạo ra không gian thông thoáng, thuận tiện cho việc khai thác và sử dụng các chức năng chính của công trình.

1.5.3 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Công trình được trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy hiện đại ở mỗi tầng và trong từng phòng, đảm bảo tuân thủ các yêu cầu về phòng chống cháy nổ Thiết kế bao gồm các bộ phận ngăn chặn cháy, lối thoát nạn an toàn và hệ thống cấp nước chữa cháy hiệu quả.

Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí nén thân thiện với môi trường

Hệ thống thang máy ,thang bộ đƣợc tính toán đủ để thoát nạn, thoát hiểm khi có sự cố cháy

1.5.4 Hệ thống thông thoáng chiếu sáng

- Về quy hoạch: xung quang công trình trồng hệ thống cây xanh để che nắng,chắn bụi,điều hòa không khí

Các căn hộ được thiết kế với hệ thống cửa sổ tối ưu nhằm tận dụng ánh sáng tự nhiên và đảm bảo lưu thông không khí hiệu quả Ngoài ra, mỗi phòng còn được trang bị máy điều hòa để nâng cao sự thoải mái cho cư dân.

- Ở giữa công trình có bố trí hệ lam thông thoáng ở giữa hai thang máy nhằm tạo không gian thoáng đãng cho công trình

- Ngoài ra còn bố trí hệ thống sáng nhân tạo cũng đƣợc bố trí sao cho có thể phủ đƣợc những vị trí cần chiếu sáng

1.5.5 Hệ thống cấp nước và sử lý chất thải

Nước được sử dụng ở đây là từ trạm bơm cấp nước của thành phố Hà Nội Hệ thống thoát nước mưa được thiết kế thông qua các rãnh trên sân thượng, dẫn qua ống kỹ thuật xuống đất và thoát ra ngoài cống khu vực.

- Đường ống thoát nước đặt dưới dất sử dụng ống PVC chịu áp lực cao

- Hệ thống thoát nước được chia thành 2 phần riêng biệt :

Hệ thống thoát nước mưa đảm nhận vai trò quan trọng trong việc thu gom nước mưa từ mái công trình và ban công Nước mưa sẽ được dẫn vào các ống thu nước, sau đó chảy vào hố ga và được đưa ra hệ thống thoát nước của thành phố.

Hệ thống thoát nước thải đóng vai trò quan trọng trong việc thu gom nước thải sinh hoạt qua các ống thu nước, sau đó chuyển đến các bể xử lý Sau khi trải qua quá trình xử lý, nước sẽ được thải ra hệ thống thoát nước của thành phố, đảm bảo vệ sinh môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nguồn điện cho công trình chủ yếu được cung cấp từ trạm cấp điện của nhà máy qua trạm biến thế riêng, và cần có máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt động khi có sự cố điện lưới Điện năng này chủ yếu phục vụ cho chiếu sáng, điều hòa không khí và máy vi tính.

Lựa chọn giải pháp kết cấu của công trình

Ta chọn phương án hệ kết cấu chịu lực là hệ khung cứng, vách cứng, kết hợp với lõi cứng

1.6.2 Vật liệu Đối với nhà cao tầng, nội lực trong cột là rất lớn, sử dụng khung thép sẽ có lợi hơn khung bê tông

Thép là vật liệu có cường độ cao, giúp giảm đáng kể khối lượng tham gia dao động của công trình khi kết hợp với các vách ngăn nhẹ Điều này không chỉ làm giảm khối lượng quán tính sinh ra trong quá trình dao động mà còn đảm bảo khả năng chịu lực của tiết diện.

Tính biến dạng của thép cũng vƣợt trội so với bê tông, nó làm tăng khả năng phân tán năng lƣợng của kết cấu trong quá trình dao động

Thép là vật liệu lý tưởng với tính chất đồng nhất và đẳng hướng, giúp hạn chế sự tách thớ và giảm tiết diện cấu kiện khi chịu lực Điều này phù hợp với các lý thuyết tính toán sức bền vật liệu, tránh việc sử dụng các hệ số gần đúng như khi áp dụng cho vật liệu bêtông.

Nói nhƣ thế không có nghĩa là vật liệu thép không có những nhƣợc điểm, đó là:

Vật liệu thép dễ bị ăn mòn trong môi trường ẩm ướt và có thể bị xâm thực, dẫn đến việc phá hủy tiết diện chỉ trong vài năm Điều này làm tăng chi phí bảo dưỡng cho các kết cấu thép.

Chịu lửa kém: Dù không cháy nhƣng thép biến dạng dẻo ở nhiệt độ khoảng 500 -

600 0 C, mất khả năng chịu lực và kết cấu bị sụp đổ

Bảng 1 1 So sánh các đặc tính Thép và Bê tông Đặc tính Bê tông Thép

Khả năng chịu lực Cường độ chịu nén của bê

Cường độ chịu nén của thép CT34 là: R"0N/mm 2

Trọng lƣợng riêng 25 kN/m 3 78.5 kN/m 3

Tỷ lệ giữa trọng lƣợng riêng và cường độ tính toán: c = g/R c = 2,4.10 -3 (m -1 ) c = 3,7.10 -4 (m -1 ) (chứng tỏ thép là vật liệu nhẹ hơn)

Tính công nghiệp hóa Đổ tại chỗ hoặc sản xuất trong nhà máy

Chế tạo chính xác, định hình hóa trong nhà máy

Tính cơ động trong thi công Khó vận chuyển Vận chuyện, lắp dựng dễ dàng

Kết luận: Việc áp dụng cấu kiện bê tông cốt thép trong xây dựng nhà cao tầng là hợp lý, vì nó kết hợp hiệu quả các đặc tính ưu việt của bê tông và cốt thép, mang lại độ bền và khả năng chịu lực cao cho công trình.

Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế xây dựng

K 0 là tỷ lệ giữa diện tích đất xây dựng công trình và tổng diện tích lô đất, được tính bằng phần trăm (%) Diện tích xây dựng công trình được xác định dựa trên hình chiếu mặt bằng của mái công trình.

- Hsd là tỉ số của tổng diện tích sàn toàn công trình trên diện tích lô đất.

Kết luận

Theo TCXDVN 323:2004, mục 5.3, khi xây dựng nhà ở cao tầng trong các đô thị mới, mật độ xây dựng không được vượt quá 40% và hệ số sử dụng đất không quá 5 Trong trường hợp công trình xây dựng không đáp ứng hai hệ số này do nằm trong khu vực trung tâm thành phố, TCXDVN 323:2004 mục 5.1 cho phép xây dựng nhà cao tầng nếu đảm bảo đủ nguồn cung cấp dịch vụ hạ tầng như điện, nước và giao thông, cùng với việc kết nối với các kết cấu hạ tầng của khu đô thị Các hệ số mật độ xây dựng và hệ số sử dụng đất sẽ được xem xét dựa trên điều kiện cụ thể của lô đất và phải được cấp có thẩm quyền phê duyệt.

UBND quận Ba Đình đã chấp thuận dự án đầu tư xây dựng chung cư A15, điều này thể hiện sự cần thiết và tính thiết thực của chủ trương phát triển đô thị của Thành phố.

Xác định nội lực cho các ô sàn

Nội lực trong sàn đƣợc tính theo sơ đồ đàn hồi

Khi tải trọng được đặt lên một ô sàn, nội lực sẽ phát sinh tại các ô còn lại Để đơn giản hóa quá trình tính toán, ta tách các ô thành các bản độc lập nhằm tính toán nội lực một cách hiệu quả.

2.5.1 Nội lực trong ô sàn bản dầm

Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn và xem như một dầm

Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm: q tt = (g tt + p tt ).1m (daN/m)

Tuỳ thuộc vào liên kết cạnh bản mà các sơ đồ tính đối với dầm trên

Hình 2 2 Sơ đồ tính ô sàn bản dầm

2.5.2 Nội lực trong bản kê 4 cạnh

Sơ đồ nội lực tổng quát:

Hình 2 3 Sơ đồ tính ô sàn bản kê 4 cạnh

 Moment dương lớn nhất giữa nhịp theo phương cạnh ngắn:

 Moment dương lớn nhất giữa nhịp theo phương cạnh dài:

 Moment âm lớn nhất ở trên gối theo phương cạnh ngắn:

 Moment âm lớn nhất ở trên gối theo phương cạnh dài:

Trong đó: α1, α2, β1, β 2 : hệ số tra bảng, phụ thuộc vào sơ đồ liên kết 4 biên và tỉ số l 1 /l 2

(Phụ lục 6 Sách kết cấu BTCT phần cấu kiện cơ bản, trang 160 của Gs.Ts Nguyễn Đình Cống).

Tính toán cốt thép cho các ô sàn

Tính thép bản nhƣ cấu kiện chịu uốn có bề rộng b = 1m; chiều cao h = h b

Trong đó: 0 ( ) bv 2 h  h a d hoặc 0 ( 1 2 ) bv 2 h  h a  d d a bv :chiều dày lớp bê tông bảo vệ, d 1 , d 2 : lần lượt là đường kính thép chịu moment dương lớp trên và dưới của bản

M - moment tại vị trí tính thép

 Nếu  m  R : tăng bề dày sàn hoặc tăng cấp độ bền bê tông để đảm bảo điều kiện hạn chế  m  R

       Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi bề rộng bản b = 1m:

Khoảng cách cốt thép tính toán:

Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép:

  nằm trong khoảng 0,3% ÷ 0,9% là hợp lý

 Nếu % ≤  min %= 0,1% thì lấy A Smin =  min b.h 0 (mm 2 )

Việc bố trí cốt thép cần phải phối hợp cốt thép giữa các ô sàn với nhau, với khoảng cách cốt thép bố trí s BT  s TT

Tính lại diện tích cốt thép bố trí A S BT theo khoảng cách s BT :

Bố trí cốt thép

2.7.1 Đường kính, khoảng cách Đường kính cốt thép chịu lực trong ô bản: d ≤ h/10

Khoảng cách thép chịu lực: 70mm ≤ s ≤ 200mm

2.7.2 Thép mũ chịu moment âm

Hình 2 4 Bố trí cốt thép mũ cho ô bản

Tại vùng giao nhau để tiết kiệm có thể đặt 50% A s của mỗi phương nhưng không ít hơn 3 thanh/1m dài (để an toàn thì không áp dụng)

Diện tích cốt thép phân bố phải ≥ 10% diện tích cốt chịu lực nếu l 2 /l 1 3 và ≥ 20% diện tích cốt chịu lực nếu l 2 /l 1 3

Khoảng cách các thanh s ≤ 350mm

(Đường kính cốt thép phân bố) ≤ (đường kính thép chịu lực)

Trong đồ án ta thấy tỉ số l 2 /l 1 đa số < 3 nên diện tích cốt thép phân bố tính ≥ 30% diện tích cốt chịu lực => Chọn thép phân bố đường kính Φ6a200

Cốt thép phân bố có tác dụng:

 Chống nứt do bê tông co ngót

 Cố định cốt chịu lực

 Phân phối tải trọng sang các vùng xung quanh, tránh hiện tƣợng tập trung ứng suất

 Hạn chế việc mở rộng khe nứt

Do các ô sàn được tính toán độc lập nên thường xảy ra hiện tượng: tại 2 bên của

1 dầm, các ô sàn có nội lực khác nhau

Hiện tƣợng: M II (1)  M II (2) Điều này không đúng với thực tế vì các moment đó thường bằng nhau (nếu bỏ qua moment xoắn trong dầm)

Kết quả của hai moment không bằng nhau do quan niệm tính toán chưa chính xác, vì các ô sàn không độc lập với nhau; tải trọng tác dụng lên một ô có thể gây ra nội lực trong các ô khác.

Hình 2 5 Biểu đồ momen tính toán Hình 2 6 Biểu đồ momen thực tế

Do sự phân phối lại moment, moment tại gối của hai ô sàn liền kề sẽ bằng nhau Để đảm bảo tính an toàn, chúng ta nên sử dụng moment lớn nhất để bố trí cốt thép cho cả hai ô sàn.

Cốt thép chịu moment dương không cần kéo dài sang các ô sàn liên tiếp, nhưng để thuận tiện cho thi công, việc này vẫn thường được thực hiện khi diện tích cốt thép ở các ô sàn chênh lệch không nhiều Để hỗ trợ tính toán, có thể lập bảng tính cho các ô, như trong Phụ lục 2, để tính toán và chọn cốt thép cho sàn tầng 5.

Cấu tạo cầu thang

Hình 3 1 Sơ đồ kết cấu cầu thang tầng 4-5

Hình 3 2 Cấu tạo bản thang

Hình 3 3 Cấu tạo bản chiếu nghỉ, bản chiếu tới

Tính toán cầu thang bộ tầng 4 bao gồm:

 Tính bản thang Ô 1 , bản chiếu nghỉ Ô 2 , bản chiếu tới Ô 3

 Tính dầm chiếu nghỉ DCN1, DCN2, dầm chiếu tới DCT

Vật liệu bê tông chọn B25: R b = 14,5 MPa = 14,5 N/mm 2 , R bt = 1,05 MPa 1,05 N/mm 2

Thép chịu lực CII: R s = R s' = 280 MPa = 280 N/mm 2

Thép bản, thép cấu tạo CI: R s = R s' = 225 MPa = 225 N/mm 2

Sơ bộ tiết diện các cấu kiện

Chọn sơ bộ chiều dày bản thang:

25 30 25 30 h s       mm(L 0 : nhịp tính toán của bản thang) => Chọn h s = 90 (mm)

Chọn sơ bộ kích thước các dầm cầu thang:

2 3 b  h  mm=> Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới: b x h = 200 x 300 (mm x mm), 200 x 400 (mm x mm)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cốn thang:

Do cốn thang chịu tải trọng nhỏ nên kích thước tiết diện ngang lấy: b c = (100 ÷ 150)mm; h c = (250 ÷ 350)mm

=> Ta chọn kích thước cốn thang như sau: b c x h c = 100 x 350 (mm x mm) Phân tích sự làm việc của kết cấu cầu thang:

 Ô1: 4 cạnh bản thang liên kết với:cốn C1, dầm chiếu nghỉ DCN1, dầm chiếu tới DCT, tường gạch dày 200mm

 Ô 2 : 4 cạnh bản chiếu nghỉ liên kết với: dầm chiếu nghỉ DCN1, dầm chiếu nghỉ DCN2, tường gạch dày 200mm

 Ô 3 : 4 cạnh bản chiếu tới liên kết với: dầm khung tầng 4, dầm chiếu tới DCT

 Dầm chiếu nghỉ DCN1: 2 đầu gối lên tường dày 200mm

 Dầm chiếu nghỉ DCN2: 2 đầu ngàm vào 2 trụ

 Dầm chiếu tới DCT: 2 đầu gối lên dầm khung

 Cốn C1: 1 đầu gối lên dầm chiếu nghỉ DCN1, 1 đầu gối lên dầm chiếu tới dầm chân thang

 Cốn C2: 1 đầu gối lên dầm chiếu nghỉ DCN1, 1 đầu gối lên dầm chiếu tới DCT.

Tính bản thang Ô 1

Cắt 1 dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn Liên kết giữa bản thang với tường 200mm và cốn là liên kết khớp

Cấu tạo bậc thang: b x h = 300 x 150 (mm x mm)

3.3.1Tải trọng tác dụng a Tĩnh tải

Trong đó:  (daN/m 3 ): trọng lƣợng riêng của lớp vật liệu thứ i

 i (m): chiều dày của lớp thứ i n i : hệ số tin cậy của lớp thứ i

Lớp vữa liên kết: g 4 n .  1,3.1600.0,0241,6(daN m/ 2 )

=> Tổng tĩnh tải tác dụng lên bản thang: g = g 1 + g 2 + g 3 + g 4 + g 5 + g 6 = 90,2 + 55,8 + 132,8 + 41,6 + 247,5 + 31,2 = 599,1 (daN/m 2 ) b Hoạt tải p = n.p tc = 1,2.300 = 360 (daN/m 2 )

Suy ra, tải trọng phân bố đều tác dụng lên bản thang (theo phương thẳng đứng):

Sơ đồ tính dải bản nhƣ một dầm đơn giản 2 đầu khớp

Hình 3 4 Sơ đồ nội lực bản thang Moment dương lớn nhất ở giữa nhịp:

Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm

Bảng 3 1 Bảng tính thép bản thang Ô 1 l 1 l 2 g p h a h 0 A s TT H.lượng ỉ s TT s BT A s CH H.lượng

(m) (m) (N/m 2 )(N/m 2 ) (mm) (mm)(mm) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm)(cm 2 /m) BT (%)

Chọn thép cấu tạo 8a200, tính diện tích cốt thép bố trí:

Tính bản chiếu nghỉ Ô 2

3.4.1 Tải trọng tác dụng a Tĩnh tải

 Lớp vữa trát mặt dưới: g 4 = n.γ.δ = 1,3.1600.0,015 = 31,2 (daN/m 2 )

=> Tổng tĩnh tải: g = 67,2 + 41,6 + 247,5 + 31,2 = 387,5 (daN/m 2 ) b Hoạt tải p = n.p tc = 1,2.300 = 360 (daN/m 2 )

=> Tổng tải trọng theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 bản chiếu nghỉ: q = g + p = 387,5 + 360 = 747,5 (daN/m 2 )

Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn và xem như một dầm đơn giản 2 đầu khớp Chiều cao dầm h = h b = 0,09m

Hình 3 5 Sơ đồ tính nội lực bản chiếu nghỉ

Moment dương lớn nhất ở giữa nhịp:

Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm

Bảng 3 2 Tính thép bản thang Ô 2 l 1 l 2 g p h a h 0 A s TT H.lượng ỉ s TT s BT A s CH H.lượng

(m) (m) (N/m 2 )(N/m 2 ) (mm) (mm)(mm) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm)(cm 2 /m) BT (%)

Chọn thép cấu tạo 8a200, tính diện tích cốt thép bố trí:

Tính bản chiếu tới Ô 3

3.5.1 Tải trọng tác dụng a Tĩnh tải

 Lớp vữa trát mặt dưới: g 4 = n.γ.δ = 1,3.1600.0,015 = 31,2 (daN/m 2 )

=> Tổng tĩnh tải: g = 67,2 + 41,6 + 247,5 + 31,2 = 387,5 (daN/m 2 ) b Hoạt tải p = n.p tc = 1,2.300 = 360 (daN/m 2 )

=> Tổng tải trọng theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 bản chiếu tới: q = g + p = 387,5 + 360 = 747,5 (daN/m 2 )

Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn và xem như một dầm đơn giản 2 đầu khớp Chiều cao dầm h = h b = 0,09m

Hình 3 6 Sơ đồ tính nội lực bản chiếu tới

Bảng 3 3 Bảng tính thép bản thang Ô 3 l 1 l 2 g p h a h 0 A s TT H.lượng ỉ s TT s BT A s CH H.lượng

(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  BT (%)

Tính toán cốn thang C 1 , C 2

Trọng lƣợng phần bê tông:

Trọng lƣợng phần vữa trát:

Trọng lƣợng lan can:g 3 1, 2.200240 (daN m/ )

Do ô bản thang Ô 1 truyền vào:

Vậy, tổng tải trọng phân bố đều lên cốn thang theo phương thẳng đứng: q c = 71,5 + 22,2 + 240 + 1855,6= 2189,3 (daN/m)

Hình 3 7 Sơ đồ tính nội lực cốn thang Nhịp tính toán: L c = 3,6 / 0,894 = 4,03m

3.6.3 Tính toán cốt thép dọc a Với moment dương giữa nhịp giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Chiện Hướng Dẫn: TS Nguyễn Quang Tùng 26 max 2

=> Chọn 128, có diện tích A s ch 615,8 (mm 2 )

Chọn thép cấu tạo 112, có diện tích A s ch 113,1 (mm 2 )

Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo: Đoạn gần gối tựa (0 ÷ l/4):

 h > 450 thì s ct = min (h/3; 500) Đoạn giữa nhịp (L/4 ÷ 3L/4):

=> Giả thuyết hàm lƣợng cốt đai tối thiểu: 6

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông: Q max < k 0 φ w1 φ b1 R b b.h 0 Với: k 0 = 0,3 α = E s / E b = 210000 / 30000 = 7 μ w = A sw / (b.s) = (1.28,3) / (100.150) = 0,00189 φ w1 = 1 + 5.α.μ w = 1 + 5.7.0,00189 = 1,06 < 1,3 φ b1 = 1 – β.R b = 1 – 0,01.17 = 0,83

Bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính, với A sw là diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai trong mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện Chiều rộng của tiết diện chữ nhật được ký hiệu là b, trong khi s là khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện Hệ số φ b1 phản ánh khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông, với giá trị β là 0,01 cho bê tông nặng Cuối cùng, hệ số φ w1 thể hiện ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện.

Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai: Q max < φ b3 (1 + φ n + φ f ).R bt b.h 0

Với: φ b3 = 0,6, đối với bê tông nặng

 n : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực nén dọc trục, ở đây không có lực dọc  n = 0

Hệ số  f được xem xét cho tiết diện chữ T và chữ I khi cánh nằm trong vùng nén Tuy nhiên, khi tính toán lực cắt, chỉ cần xem xét lực cắt tại gối, do đó cánh nằm trong vùng kéo và giá trị của  f sẽ bằng 0.

=> φb3.(1 + φn + φ f ).R bt b.h 0 = 0,6.1,2.100.320 = 23040 (N) < Q max = 39438 (N) Vậy, bê tông không đủ khả năng chịu cắt, cần tính toán cốt đai:

 Xác định khoảng cách tính toán:

 Xác định khoảng cách cấu tạo (với chiều cao dầm h = 350mm):

 (tại tiết diện giữa nhịp l/4  3l/4)

=> Vậy chọn khoảng cách cốt đai:

 Tại tiết diện gối: s tk = s ct = 150mm

 Tại tiết diện giữa nhịp: stk = s ct = 200mm

Tính toán dầm chiếu nghỉ DCN1

Tiết diện dầm D CN1 là: 200 x 400 (mm x mm)

Do bản chiếu nghỉ Ô 2 truyền vào:

Tải trọng tập trung do cốn C truyền vào:

3.7.2 Sơ đồ tính và nội lực

Dầm chiếu nghỉ được tính như dầm đơn giản 2 đầu gối vào tường dày 200mm Tải trọng tác dụng lên đoạn dầm AB & CD:

Tải trọng tác dụng lên đoạn dầm BC:

Tải trọng tập trung tại B & C:

Hình 3 8 Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ D CN1

3.7.3 Tính toán cốt thép dọc a Với moment dương ở giữa nhịp

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm

=> Chọn 220, có diện tích A s ch 628(mm 2 )C

=> Thỏa mãn b Thép cấu tạo:

Chọn thép cấu tạo 212, có diện tích A s ch 226,2 (mm 2 )

Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo: Đoạn gần gối tựa (0 ÷ L/4):

 h > 450 thì s ct = min (h/3; 500) Đoạn giữa nhịp (L/4 ÷ 3L/4):

=> Giả thuyết hàm lƣợng cốt đai tối thiểu: 6, n = 2 nhánh

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông: Q max < k 0 φ w1 φ b1 R b b.h 0 Với: k 0 = 0,3 α = E s / E b = 210000 / 30000 = 7 μw = A sw / (b.s) = (2.28,3) / (200.150) = 0,00188 φw1 = 1 + 5.α.μ w = 1 + 5.7.0,00188 = 1,06 < 1,3

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Chiện Hướng Dẫn: TS Nguyễn Quang Tùng 31 φ b1 = 1 – β.R b = 1 – 0,01.17 = 0,83

Vậy, bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính

=> φ b3 (1 + φ n + φ f ).R bt b.h 0 = 0,6.1,2.200.370 = 53280 (N) < Q max = 70487 (N) Vậy, bê tông không đủ khả năng chịu cắt, cần tính toán cốt đai:

 Xác định khoảng cách tính toán:

 Xác định khoảng cách cấu tạo (với chiều cao dầm h = 400mm):

 (tại tiết diện giữa nhịp l/4  3l/4)

=> Vậy chọn khoảng cách cốt đai:

3.7.5 Tính cốt treo tại vị trí 2 cốn thang gác vào

Tại vị trí cốn C 1 , C 2 kê lên dầm chiếu nghỉ DCN1 cần phải bố trí cốt treo để gia cố Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai

Diện tích cốt treo cần thiết:

=> Số cốt treo cần thiết: 196,1

 n a  Vậy thêm vào mỗi bên mép cốn 2 đai 6a50

Tính toán dầm chiếu tới D CT

Dầm chiếu tới DCT có sơ đồ tính, kích thước và tải trọng tương tự như dầm chiếu nghỉ DCN1, vì vậy cần bố trí thép giống như dầm chiếu nghỉ DCN1 để đảm bảo tính đồng nhất và hiệu quả trong thiết kế.

Tính toán dầm chiếu nghỉ DCN2

Tiết diện dầm DCN2 là: 200 x 300 (mm x mm)

Dầm chiếu nghỉ DCN2 được tính toán tương tự như dầm chiếu nghỉ DCN1, nhưng không có tải trọng từ cốn và bản thang Ô 1 Thay vào đó, dầm này chịu tải trọng từ tường trên dầm Để đơn giản hóa, toàn bộ mảng tường được xem như đặc với chiều cao h = 19,5 – 17,7 – hd = 1,95 – 0,6 = 1,2m.

Do bản chiếu nghỉ Ô 2 truyền vào:

Trong đó: n t = 1,1: hệ số độ tin cậy g t tc : trọng lượng tiêu chuẩn của 1m 2 tường, lấy theo sổ tay kết cấu công trình

Tường 20 xây gạch ống: g t tc = 330 (daN/m 2 )

S t : diện tích của mảng tường trên dầm đang xét

L d : chiều dài của dầm đang xét

Vậy, tổng tải trọng phân bố đều lên dầm DCN2 là:

3.9.2 Sơ đồ tính và nội lực

Dầm chiếu nghỉ DCN2 đƣợc tính nhƣ dầm đơn giản 2 đầu ngàm vào 2 cột

Hình 3 9 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ DCN2

3.9.3 Tính toán cốt thép dọc a Với moment dương giữa nhịp

Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ 25mm, giả sử a = 30mm

=> Thỏa mãn b Với moment âm ở gối

Giả sử chiều dày lớp bê tông bảo vệ 25mm, giả sử a = 30mm

Giả thuyết hàm lƣợng cốt đai tối thiểu: 6 a150

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông: Q max < k 0 φ w1 φ b1 R b b.h 0 Với: k 0 = 0,3 α = E s / E b = 210000 / 30000 = 7 μw = A sw / (b.s) = (2.28,3) / (200.150) = 0,00188 φw1 = 1 + 5.α.μ w = 1 + 5.7.0,00188 = 1,06 < 1,3

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Chiện Hướng Dẫn: TS Nguyễn Quang Tùng 35 φ b1 = 1 – β.R b = 1 – 0,01.17 = 0,83

Vậy, bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính

=> φ b3 (1 + φ n + φ f ).R bt b.h 0 = 0,6.1,2.200.270 = 38880 (N) > Q max = 30710 (N) Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, chọn khoảng cách cốt đai:

Tiết diện dầm

Chiều cao dầm thường được lựa chọn theo nhịp: h d = (1/8 – 1/12).L d với dầm chính và hd = (1/12 – 1/20).L d với dầm phụ

Chiều rộng dầm thường được lấy b d = (0,3 – 0,5).h d

Sơ bộ chọn tiết diện dầm với chiều dài nhịp lớn nhất là L d = 8m là: h`0mm, b00mm.

Chọn sơ bộ kích thước vách, lõi thang máy

Theo TCVN 1998 (TCVN 198-1997) quy định độ dày của vách không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau:

Chọn vách có bề dày 300mm

Tải trọng tác dụng vào công trình

Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình căn cứ Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động 2737 - 1995:

Tĩnh tải: Giải pháp kiến trúc đã lập, cấu tạo các lớp vật liệu

Hoạt tải sử dụng: dựa vào tiêu chuẩn với từng loại công năng

Hoạt tải gió: tải trọng gió tĩnh và gió động

4.2.2 Tải trọng thẳng đứng a Tĩnh tải sàn

Tĩnh tải của bản thân được xác định bởi cấu trúc các lớp sàn và tường ngăn trực tiếp trên sàn Trọng lượng được phân bố đồng đều giữa các lớp sàn như đã trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 4 2 Tĩnh tải sàn giày 140mm

Vật liệu cấu tạo sàn Loại ô sàn

Bảng 4 3 Tĩnh tải sàn giày 90mm

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Chiện Hướng Dẫn: TS Nguyễn Quang Tùng 41 b Tải trọng tường xây, lan can

Tường xây ngăn cách giữa các phòng có độ dày 100mm và 200mm, trong khi tường bao quanh nhà và tường nhà vệ sinh có độ dày 200mm Gạch xây được sử dụng có trọng lượng riêng là 1600 daN/m³.

 Trọng lượng tường ngăn trên dầm tính thành tải trọng tác dụng trên 1m dài dầm

Trọng lượng của các tường ngăn trong ô sàn được tính vào tổng tải trọng và sau đó được phân bổ đều cho diện tích toàn bộ sàn của công trình.

Trong đó: h t : chiều cao tường

H: chiều cao tầng nhà h ds : chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng

Công thức qui đổi tải trọng tường, cửa, kính trên ô sàn về tải trọng phân bố trên dầm:

( / ) t t c g g vt vt vt vt c c c tt d n S S n S n S g daN m l

S vt (m 2 ): diện tích vữa trát S vt = 2.(S t – S c ) n t , n c , n vt : hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa trát

 t : chiều dày của mảng tường, bề dày tường  = 200mm hoặc  = 100mm

 vt : bề dày lớp vữa trát  vt 20mm

  : trọng lượng riêng của tường

  : trọng lƣợng của 1m dài lan can

   : trọng lƣợng của 1m dài lam + lan can

Tĩnh tải tác dụng lên sàn và dầm xem phụ lục 3 tải trọng tác dụng lên công trình c Hoạt tải sàn

Hoạt tải tiêu chuẩn p tc (daN/m 2 ) lấy theo TCVN 2737-1995

Công trình bao gồm nhiều loại phòng với các chức năng khác nhau Để xác định hoạt tải tiêu chuẩn cho mỗi loại phòng, ta tiến hành tra cứu và sau đó nhân với hệ số vượt tải n, từ đó tính toán được hoạt tải tính toán p tt (daN/m²).

Tại các ô sàn có nhiều loại hoạt tải tác dụng, ta chọn giá trị lớn nhất trong các hoạt tải để tính toán

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 Mục 4.3.4 có nêu khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải trọng toàn phần đƣợc phép giảm nhƣ sau:

 Đối với các phòng nêu ở mục 1, 2, 3, 4, 5 nhân với hệ số ψ A1 (khi A > A 1 = 9m 2 )

Với A – Diện tích chịu tải tính bằng m 2

 Đối với các phòng nêu ở mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 nhân với hệ số ψA2

Hoạt tải tác dụng lên sàn xem phụ lục 3 tải trọng tác dụng lên công trình.

Tải trọng gió

4.3.1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:

 W o : giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng tại thành phố Hà Nội, thuộc vùng II.B có W o = 95 (daN/m 2 )

 k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao (bảng 5 TCVN 2737-

 c: hệ số khí động, lấy trong TCVN 2737-1995

Tải trọng gió tĩnh tác dụng vào 1 phương của công trình gồm thành phần đón gió và hút gió:

Quy tải trọng gió về lực tập trung ngang mức sàn (đặt ở tâm hình học của sàn):

 S = B.L (m 2 ): diện tích mặt đón gió theo phương đang xét

 B (m): bề rộng mặt đón gió (bề rộng công trình) theo phương đang xét

 L = 0,5.(h t + h d ) (m): chiều cao đón gió của tầng đang xét

 h t : chiều cao tầng trên; h d chiều cao tầng dưới

 γ: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2

Bề rộng mặt đón gió theo phương X (phương 1-5) là B(X) = 29.2m

Bề rộng mặt đón gió theo phương Y (phương A-E) là B(Y) = 23.4m

Bảng 4 4 Gió tĩnh theo phương X

Cao độ sàn Kí hiệu sàn

Hệ số độ cao Áp lực gió đẩy (đ) Áp lực gió hút (h)

Tổng áp lực gió tĩnh (đ+h)

5,1 Tầng 1 5,1 0,545 41,425 31,069 2,55 72,494 5190,85 -5190,8478,7 Tầng 2 3,6 0,633 48,089 36,067 4,35 84,156 10279,47 -10279,47012,3 Tầng 3 3,6 0,697 52,972 39,729 3,60 92,702 9371,02 -9371,01715,9 Tầng 4 3,6 0,749 56,910 42,683 3,60 99,593 10067,61 -10067,61219,5 Tầng 5 3,6 0,793 60,248 45,186 3,60 105,435 10658,18 -10658,17623,1 Tầng 6 3,6 0,831 63,168 47,376 3,60 110,544 11174,63 -11174,62826,7 Tầng 7 3,6 0,865 65,775 49,332 3,60 115,107 11635,92 -11635,92330,3 Tầng 8 3,6 0,897 68,141 51,105 3,60 119,246 12054,33 -12054,33233,9 Tâng 9 3,6 0,925 70,311 52,733 3,60 123,044 12438,30 -12438,29937,5 Tầng 10 3,6 0,952 72,321 54,241 3,60 126,562 12793,91 -12793,90641,1 Tầng 11 3,6 0,976 74,197 55,648 3,60 129,844 13125,69 -13125,69344,7 Tầng 12 3,6 0,999 75,957 56,968 3,60 132,925 13437,15 -13437,14948,3 Tầng 13 3,6 1,021 77,618 58,214 3,60 135,832 13731,02 -13731,01651,9 Tầng 14 3,6 1,042 79,193 59,394 3,60 138,587 14009,49 -14009,49555,5 Tầng 15 3,6 1,062 80,690 60,517 3,60 141,207 14274,38 -14274,38059,1 Tầng áp mái 3,6 1,081 82,119 61,589 3,60 143,708 14527,16 -14527,15762,3 Tầng mái 3,6 1,097 83,337 62,503 3,60 145,840 14742,69 -14742,690

Bảng 4 5 Gió tĩnh theo phương Y

Hệ số độ cao Áp lực gió đẩy (đ) Áp lực gió hút (h)

Tổng áp lực gió tĩnh (đ+h)

5,1 Tầng 1 5,1 0,545 41,425 31,069 2,55 72,494 6477,47 -6477,47 8,7 Tầng 2 3,6 0,633 48,089 36,067 4,35 84,156 12827,37 -12827,37 12,3 Tầng 3 3,6 0,697 52,972 39,729 3,60 92,702 11693,75 -11693,75 15,9 Tầng 4 3,6 0,749 56,910 42,683 3,60 99,593 12563,00 -12563,00 19,5 Tầng 5 3,6 0,793 60,248 45,186 3,60 105,435 13299,95 -13299,95 23,1 Tầng 6 3,6 0,831 63,168 47,376 3,60 110,544 13944,41 -13944,41 26,7 Tầng 7 3,6 0,865 65,775 49,332 3,60 115,107 14520,04 -14520,04 30,3 Tầng 8 3,6 0,897 68,141 51,105 3,60 119,246 15042,16 -15042,16 33,9 Tâng 9 3,6 0,925 70,311 52,733 3,60 123,044 15521,30 -15521,30 37,5 Tầng 10 3,6 0,952 72,321 54,241 3,60 126,562 15965,05 -15965,05 41,1 Tầng 11 3,6 0,976 74,197 55,648 3,60 129,844 16379,07 -16379,07 44,7 Tầng 12 3,6 0,999 75,957 56,968 3,60 132,925 16767,72 -16767,72 48,3 Tầng 13 3,6 1,021 77,618 58,214 3,60 135,832 17134,43 -17134,43 51,9 Tầng 14 3,6 1,042 79,193 59,394 3,60 138,587 17481,93 -17481,93 55,5 Tầng 15 3,6 1,062 80,690 60,517 3,60 141,207 17812,47 -17812,47 59,1Tầng áp mái 3,6 1,081 82,119 61,589 3,60 143,708 18127,90 -18127,90 62,3 Tầng mái 3,6 1,097 83,337 62,503 3,60 145,840 18396,86 -18396,86

4.3.2 Thành phần động của tải trọng gió

Theo TCVN 2737-1995, công trình có chiều cao 62,3m > 40m, và có tỉ số H / B min = 2,66 > 1,5 nên ta phải tính đến thành phần động của tải trọng gió

Thành phần động của tải trọng gió là yếu tố gia tăng tác động lên công trình đang dao động, đồng thời xem xét ảnh hưởng của lực quán tính từ khối lượng của công trình khi bị tác động bởi các xung gió.

Thiết lập sơ đồ tính toán động lực:

 Sơ đồ tính toán là 1 thanh console có hữu hạn điểm tập trung khối lƣợng Ở đây

Bài viết đề cập đến 25 thanh console với 18 điểm tập trung khối lượng, được bố trí tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình, cụ thể là sàn các tầng.

 Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình là không đổi

Hình 4 2 Sơ đồ tính toán gió động của công trình

 Xác định giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió lên các phần của công trình (đã tính trong phần gió tĩnh)

 Xác định giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của thành phần động của tải trọng gió lên các phần tính toán của công trình

 Xác định tần số dao động riêng f i và dạng dao động mode

Việc xác định tần số và dạng dao động được thực hiện thông qua phần mềm Etabs 17 Tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động của tải trọng gió, thành phần động của tải trọng gió có thể chỉ bao gồm tác động từ thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả lực quán tính của công trình.

Nếu công trình có tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa mãn bất đẳng thức: f s < f L < f s+1

Cần xác định thành phần động của tải trọng gió với dạng dao động đầu tiên cho công trình xây dựng dân dụng Công trình sử dụng vật liệu bê tông cốt thép và nằm trong khu vực có áp lực gió loại IIB (Đà Nẵng), do đó tần số giới hạn dao động riêng được tham khảo theo bảng 2.

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, với độ cao z j, được xác định dựa vào dạng dao động riêng thứ i theo công thức quy định.

W p(ij) : Lực, đơn vị tính toán thường lấy là daN hoặc KN tùy theo đơn vị tính toán

W Fi trong công thức tính hệ số  Ψ i

M j : Khối lƣợng tập trung của phần công trình thứ j, (Tấn) y y

 : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên phụ thuộc vào thông số ε i và độ giảm lôga δ của dao động: W 0 i 940. f i

: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió,  = 1,2 f i : tần số dao động riêng thứ i (Hz)

Giá trị áp lực gió được xác định là W 0 = 95 (daN.m²) Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần thứ j tương ứng với dao động riêng thứ i được ký hiệu là y ji Hệ số ψ i được tính bằng cách chia công trình thành n phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được coi là không thay đổi.

W Fi là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau Giá trị này chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và có đơn vị là lực, được xác định theo công thức cụ thể.

W j : Giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của áp lực gió tác động lên phần thứ j của công trình (đã xác định ở trên)

j: Hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình so với mặt đất không thứ nguyên

S j : diện tích đón gió ở phần thứ j của công trình (m 2 )

Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió liên quan đến các dạng dao động khác nhau của công trình là một yếu tố không thứ nguyên, phụ thuộc vào các tham số ρ và χ Khi thực hiện tính toán cho dạng dao động thứ nhất, giá trị  được xác định là ν 1, trong khi đối với các dạng dao động còn lại, giá trị  được lấy là 1.

Nếu f s1 > f L, thành phần động của tải trọng gió chỉ phụ thuộc vào xung vận tốc gió Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động áp lực gió W pj tác động lên phần thứ j của công trình được xác định bằng công thức cụ thể.

W pj :áp lực đơn vị tính toán tùy theo đơn vị tính toán của W j

W j : là giá trị tiêu chuẩn của thành phần tỉnh áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình, xác định theo điều 4.10 TCXD 229:1999

Hệ số áp lực động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình không có thứ nguyên được ký hiệu là j Các giá trị này được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 và được tham khảo từ bảng quy định.

Hệ số tương quan áp lực động của tải trọng gió có mối liên hệ với các dạng giao động khác nhau của công trình, và được xác định là không thứ nguyên Trong công thức này, hệ số tương quan được lấy bằng

Nếu bề mặt đón gió của công trình có hình dạng chữ nhật và được định hướng song song với các trục cơ bản, giá trị  1 sẽ được lấy theo bảng 4 TCXD 229:1999 Các thông số p và x cần xác định theo bảng 5, trong khi giá trị của  tương ứng với dạng giao động thứ 2 và thứ 3 sẽ được lấy theo quy định.

Xác định các đặc trƣng động học

Lập mô hình kết cấu trong ETABS, sơ đồ tính toán đƣợc chọn là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lƣợng

1 Chọn hệ đơn vị tính cho bài toán: Ton-m

2 Khai báo mô hình khung không gian kết hợp với lõi – vách cứng của công trình trên chương trình Etabs 17

Tạo ra các đường lưới (Grid) với các khoảng cách (Spacing) mô đun công trình theo hai phương X, Y Hiệu chỉnh đường lưới

Khai báo số tầng và chiều cao của từng tầng, sau đó điều chỉnh chiều cao và đặt tên cho các tầng Cuối cùng, chọn chế độ Similar Stories (tầng chủ) để dễ dàng vẽ nhanh các tầng tương tự.

3 Khai báo các đặc trƣng hình học của mô hình:

Sử dụng bê tông B30 cho toàn bộ kết cấu phần trên của công trình, bao gồm cột, dầm, sàn và lõi – vách cứng, đảm bảo độ bền và ổn định Các thông số về đặc trưng vật liệu bê tông B30 được khai báo chính xác trong chương trình thiết kế.

 Vào Menu Define / Materials / chọn Conc / Modify:

4 Khai báo tiết diện hình học:

Khai báo các phần tử dầm: Define / Frame sections / Add rectangular:

Khai báo phần tử vách: Define / Wall-Slab-Deck Section:

5 Khai báo trường hợp tải trọng:

Theo trạng thái giới hạn thứ II, dao động của công trình được xem là dạng biến dạng, vì vậy trọng lượng công trình được xác định là trọng lượng tiêu chuẩn, bao gồm tĩnh tải và phần trăm hoạt tải với hệ số chiết giảm 0,5 cho công trình dân dụng (theo TCVN 229:1999) Để xác định tần số dao động, cần khai báo hai trường hợp tải trọng: Tải trọng tĩnh và Tải trọng động.

Load Name Type Self Weight Multiplier

6 Khai báo tải trọng tham gia dao động: Define / Mass Source

7 Vẽ mô hình sơ đồ tính:

Tính toán gió động theo phương X

Dựa vào kết quả từ chương trình ETABS, chúng tôi xác định được các tần số dao động riêng và các mode dao động riêng của công trình theo mặt phẳng XZ.

Bảng 4 6 Giá trị tần số dao động của công trình theo phương X

=> Vì f L = 1,3 (Hz) > f 1 nên ta tính toán gió động tương ứng với 1 mode dao động đầu tiên của công trình theo phương X

Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình:

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i:

Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió đƣợc xác định theo công thức: j j

: hệ số độ tin cậy,  = 1,2 β: hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian, lấy bằng 1 với thời gian sử dụng giả định là 50 năm

Xác định hệ số tương quan áp lực động ν 1 Với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ZOY, ta có: ρ = 0,4.L = 0,4.23,4 = 9,36 (m) χ = H = 62,3 (m)

Nội suy từ bảng 4 (TCVN 229:1999) ta tính đƣợc ν 1 = 0,65

Bảng 4 7 Bảng tính toán W Fj

Hệ số áp lực động

Diện tích mặt đón gió

Bảng 4 8 Bảng tính hệ số ψ i

Dịch chuyển ngang tỉ đối

Z …F M j y ij W Fj W Fj y ij M j y ij 2 Ψ i

Bảng 4 9 Bảng giá trị gió động tính toán theo phương X: W P ji ( ) M j   j i y ji

Tính toán gió động theo phương Y

Dựa vào kết quả từ chương trình ETABS, chúng ta xác định được các tần số dao động riêng và các mode dao động riêng của công trình theo mặt phẳng YZ.

Bảng 4 10 Giá trị tần số dao động của công trình theo phương Y

Dạng dao động Chu kỳ Tần số

Hệ số độ tin cậy

Hệ số điều chỉnh Áp lực gió động tính toán hướng X+ Áp lực gió động tính toán hướng X-

5.1 Tầng 1 874.03 1.39 0.006 0.063 1.2 1 565.9 -565.98.7 Tầng 2 829.01 1.39 0.006 0.063 1.2 1 536.8 -536.812.3 Tầng 3 824.53 1.39 0.006 0.125 1.2 1 1059.3 -1059.315.9 Tầng 4 824.20 1.39 0.006 0.188 1.2 1 1592.5 -1592.519.5 Tầng 5 810.92 1.39 0.006 0.250 1.2 1 2083.5 -2083.523.1 Tầng 6 791.46 1.39 0.006 0.313 1.2 1 2546.0 -2546.026.7 Tầng 7 791.46 1.39 0.006 0.375 1.2 1 3050.3 -3050.330.3 Tầng 8 780.38 1.39 0.006 0.438 1.2 1 3512.9 -3512.933.9 Tâng 9 763.75 1.39 0.006 0.500 1.2 1 3924.7 -3924.737.5 Tầng 10 777.28 1.39 0.006 0.563 1.2 1 4497.5 -4497.541.1 Tầng 11 769.64 1.39 0.006 0.625 1.2 1 4943.7 -4943.744.7 Tầng 12 761.92 1.39 0.006 0.688 1.2 1 5387.4 -5387.448.3 Tầng 13 761.92 1.39 0.006 0.750 1.2 1 5872.9 -5872.951.9 Tầng 14 755.13 1.39 0.006 0.813 1.2 1 6309.5 -6309.555.5 Tầng 15 749.66 1.39 0.006 0.875 1.2 1 6741.5 -6741.559.1 Tầng áp mái739.74 1.39 0.006 0.938 1.2 1 7131.3 -7131.362.3 Tầng mái 41.92 1.39 0.006 1.000 1.2 1 430.8 -430.8

=> Vì f 1 < f L =1,3 (Hz) nên ta tính toán với 1 mode dao động đầu tiên của công trình theo phương Y

Xác định hệ số tương quan áp lực động ν1 Với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ZOX, ta có: ρ = D = 29,2 (m) ρ = 0,4.L = 0,4.29,2 = 11,68 (m) χ = H = 62,3 (m)

Nội suy từ bảng 4 (TCVN 229:1999) ta tính đƣợc ν 1 = 0,621

Bảng 4 11 Bảng tính toán W Fj

Cao độ sàn Kí hiệu sàn Gió tĩnh tiêu chuẩn

Kí hiệu sàn Gió tĩnh tiêu chuẩn

Bảng 4 12 Bảng tính hệ số ψ i

Z …F M j y ij W Fj W Fj y ij M j y ij 2 Ψ i

Bảng 4 13 Bảng giá trị gió động tính toán theo phương Y: W P ji ( ) M j   j i y ji

Hệ số độ tin cậy

Hệ số điều chỉnh Áp lực gió động tính toán hướng Y+ Áp lực gió động tính toán hướng Y-

5.1 Tầng 1 874.03 1.387 0.009 0.0625 1.2 1 855.12 -855.128.7 Tầng 2 829.01 1.387 0.009 0.1250 1.2 1 1622.13 -1622.1312.3 Tầng 3 824.53 1.387 0.009 0.1250 1.2 1 1613.37 -1613.3715.9 Tầng 4 824.20 1.387 0.009 0.1875 1.2 1 2419.08 -2419.0819.5 Tầng 5 810.92 1.387 0.009 0.2500 1.2 1 3173.49 -3173.4923.1 Tầng 6 791.46 1.387 0.009 0.3125 1.2 1 3871.63 -3871.6326.7 Tầng 7 791.46 1.387 0.009 0.3750 1.2 1 4645.96 -4645.9630.3 Tầng 8 780.38 1.387 0.009 0.5000 1.2 1 6107.94 -6107.9433.9 Tâng 9 763.75 1.387 0.009 0.5625 1.2 1 6725.00 -6725.0037.5 Tầng 10 777.28 1.387 0.009 0.6250 1.2 1 7604.54 -7604.5441.1 Tầng 11 769.64 1.387 0.009 0.6250 1.2 1 7529.82 -7529.8244.7 Tầng 12 761.92 1.387 0.009 0.6875 1.2 1 8199.76 -8199.7648.3 Tầng 13 761.92 1.387 0.009 0.7500 1.2 1 8945.19 -8945.1951.9 Tầng 14 755.13 1.387 0.009 0.8125 1.2 1 9604.25 -9604.2555.5 Tầng 15 749.66 1.387 0.009 0.8750 1.2 1 10268.14 -10268.1459.1 Tầng áp mái739.74 1.387 0.009 0.9375 1.2 1 10855.99 -10855.9962.3 Tầng mái 41.92 1.387 0.009 1.0000 1.2 1 656.14 -656.14

Tính toán cột khung trục 2

Hình 5 1 Sơ đồ Khung trục 2

Nội lực lực đƣợc tổ hợp theo tiêu chuẩn 2737-1995 Mỗi cột sẽ tổ hợp nội lực tại

2 tiết diện là đầu cột và chân cột Cột được tính với trường hợp là cột chịu nén lệch tâm xiên

Nội lực để tính toán cho cột đƣợc lấy từ kết quả tổ hợp trong đó cần xét các bộ ba nội lực nhƣ sau:

Việc tìm nội lực nguy hiểm nhất cho kết cấu phải thông qua quá trình tổ hợp tải trọng Quá trình này đƣợc tuân theo TCVN 2737-1995 nhƣ sau:

Tổ hợp cơ bản 1: TT + 1.HT

Tổ hợp cơ bản 2: TT + 0,9.HT 1 + 0,9.HT 2

Quy ước trong lý thuyết tính cột nén lệch tâm xiên theo phương pháp gần đúng theo sách “Tính toán tiết diện cột BTCT” - Nguyễn Đình Cống:

M x là mômen trong mặt phẳng chứa trục x (mômen quay quanh trục y’y)

M y là mômen trong mặt phẳng chứa trục y (mômen quay quanh trục x’x)

Căn cứ vào quy ƣớc này để chọn nội lực chính xác với quy ƣớc nội lực trong phần mềm Etabs (trục x - trục 2; trục y - trục 3)

Các bảng tổ hợp nội lực cột xem phụ lục bảng tổ hợp nội lực cột khung trục 2

Bê tông B25: R b = 145 (daN/cm 2 ); R bt = 10,5(daN/cm 2 ); E b = 2,7.10 5 (daN/cm 2 ) Cốt thép dọc chịu lực dùng CIII: R s = R sc = 3650 (daN/cm 2 ); R sw = 2900 (daN/cm 2 )

Cốt thép đai dùng CI: R s = R sw = 2250 (daN/cm 2 )

5.1.3 Các đại lượng đặc trưng a Chiều dài tính toán cột

Chiều dài tính toán l o được xác định theo sơ đồ biến dạng cột, tương ứng với chiều dài bước sóng khi cột mất ổn định, được tính bằng công thức: l ox = l oy = ψ.l.

Trong đó: Ψ: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng, tức phụ thuộc vào liên kết ở 2 đầu cột

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Chiện Hướng Dẫn: TS Nguyễn Quang Tùng 60 l là chiều dài thật của cột bằng chiều cao tầng

Theo giáo trình của GS Nguyễn Đình Cống, khi tính toán tiết diện cột BTCT cho khung nhiều tầng có liên kết cứng giữa dầm và cột với từ 3 nhịp trở lên, hệ số ψ được xác định là 0,7 Đồng thời, điều kiện về độ mảnh của cột là phải đảm bảo rằng tỷ lệ chiều cao trên tiết diện cột (λ) nhỏ hơn một giá trị nhất định.

Bán kính quán tính của cột: 12

 Độ mảnh theo 2 phương: ox x x oy y y l i l i

Với tiết diện chữ nhật b x h thì i = 0,288.b (hoặc 0,288.h) λgh là độ mảnh giới hạn Với cột nhà λ gh = 120

C x : là kích thước cột song song với trục Ox

C y : là kích thước cột song song với trục Oy c Moment trong cột

M x là moment có phương tác dụng theo phương OX của hệ toạ độ tổng thể M x M 33

M y là moment có phương tác dụng theo phương OY của hệ toạ độ tổng thể M y M 22

M 33 là moment uốn quanh trục 3 (trục toạ độ địa phương của phần tử cột)

M 22 là moment uốn quanh trục 2 (trục toạ độ địa phương của phần tử cột) d Tiết diện chịu nén của cột

Cột trong nhà cao tầng chủ yếu là cấu kiện chịu nén lệch tâm với hình dạng b x h, trong đó h là chiều cao tiết diện và b là bề rộng Đối với cột làm việc không gian, bị uốn theo hai phương và nén lệch tâm xiên, việc đặt thép theo chu vi là hợp lý về mặt chịu lực và thuận tiện cho thi công mà không cần thêm thép cấu tạo.

5.1.4 Trình tự và phương pháp tính toán

Tính toán cột theo trạng thái giới hạn thứ nhất

Nguyên tắc tính cốt thép trong trường hợp nén lệch tâm xiên là sử dụng phương pháp gần đúng, biến đổi thành lệch tâm phẳng tương đương Điều kiện áp dụng phương pháp này là 0,5 Cx 2.

Hình 5 2 Tiết diện tính toán cột lệch tâm

Cột được tính toán cho từng tầng, với hai tiết diện chính là đỉnh cột và chân cột Tại mỗi tiết diện, chúng ta thực hiện tính toán dựa trên ba cặp nội lực được lấy từ bảng tổ hợp.

Xác định kích thước cột theo 2 phương C x và C y

Xác định chiều dài tính toán của cột theo 2 phương: l 0x = l 0y = ψ.l = 0,7.l

Xác định độ mảnh theo 2 phương:

Xác định hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc: hệ số η x và η y

 Khi λ x = λ y ≤ 28 có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc lấy η x = η y = 1

 Khi λ x = λ y > 28 cần xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, tính hệ số

Với, N cr là lực dọc tới hạn, có thể đƣợc xác định bằng nhiều công thức thực nghiệm khác nhau Trong đồ án tính theo modun đàn hồi E b :

Xác định giá trị moment gia tăng khi xét ảnh hưởng của uốn dọc:

M x1 = η x M x , M y1 = η y M y Độ lệch tâm ngẫu nhiên: max ( / 600; / 30,1 ) ax x e  L C cm max ( / 600; / 30,1 ) ay y e  L C cm Độ lệch tâm thực tế: /

/ x ox ax x ax y oy ay y ay e e e M N e e e e M N e

 Xác định phương tính toán theo bảng sau:

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

Giả thiết a là khoảng cách từ trọng tâm A s đến mép tiết diện gần nhất:

 Tính ho = h - a là chiều cao làm việc của tiết diện

 Tính Z a = h - 2a là khoảng cách giữa trọng tâm As và As ’

Tính chiều cao vùng nén 1 b x N

 R b Xác định hệ số chuyển đổi m 0 :

Tính moment tương đương quy đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng

Để xác định độ lệch tâm tĩnh học 1 M e  N, cần xem xét độ lệch tâm ngẫu nhiên e a do các yếu tố không được tính đến, bao gồm sai lệch về kích thước hình học, cốt thép không đối xứng và bê tông không đồng chất Giá trị e a không được nhỏ hơn 1/600 chiều dài tính toán của cấu kiện và 1/30 chiều cao của tiết diện.

Hình 5 3 Xác định độ lệch tâm e Xác định độ lệch tâm ban đầu:

 Kết cấu siêu tĩnh: e o  max( ; e e 1 a )

Xác định khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép As:

Dựa vào độ lệch tâm e 0 và giá trị vùng nén x 1 để phân biệt các trường hợp tính toán a Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

=> Tính toán gần nhƣ nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: 1

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: (1 ). e 0,3

 Khi 14 <  < 104 thì lấy  theo công thức:  = 1,028 – 0,0000288. 2 – 0,0016.

Diện tích toàn bộ cốt thép: st

=> tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé

Xác định chiều cao vùng nén: 1 2 0

Diện tích toàn bộ cốt thép:

 Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt theo chu vi c Trường hợp 3: Khi 0

=> Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn

Diện tích toàn bộ cốt thép: st ( 0,5 1 0 )

Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt theo chu vi d Nhận xét kết quả

Giá trị cốt thép có thể âm hoặc dương

 Nếu cốt thép âm: do tiết diện cột quá lớn Cần giảm kích thước tiết diện cột hoặc cấp độ bền bê tông hoặc bố trí thép cấu tạo

 Nếu cốt thép dương, tính hàm lượng cốt thép:

Kiểm tra điều kiện: 0 max b s

  min lấy theo độ mảnh l 0

  r cho theo bảng sau (TCXDVN 5574-2012):

Bảng 5 1 Giá trị độ mảnh l 0

Giá trị  max được xác định tùy thuộc vào cách sử dụng vật liệu Để hạn chế việc sử dụng thép, giá trị  max thường được lấy là 3% Trong khi đó, để đảm bảo sự tương tác hiệu quả giữa thép và bê tông, giá trị này thường được thiết lập ở mức 6%.

Những cột có hàm lƣợng cốt thép bé  t <  min hoặc âm thì đặt thép theo cấu tạo, thoả mãn điều kiện: F a   min b h o

Giá trị A st được tính toán theo các công thức đã thiết lập có thể có giá trị dương hoặc âm Việc đánh giá và xử lý sẽ được thực hiện dựa trên kết quả tính toán, tương tự như trong trường hợp nén lệch tâm phẳng.

Nếu A st < 0, điều này cho thấy kích thước tiết diện quá lớn, không cần sử dụng cốt thép Trong trường hợp này, cần giảm kích thước tiết diện hoặc sử dụng vật liệu có cường độ thấp hơn để tính toán lại Nếu không thể giảm kích thước, cần bố trí cốt thép theo yêu cầu cấu tạo, đảm bảo tuân thủ quy định về chiều dày lớp bảo vệ và khoảng cách giữa các cốt thép Sau khi bố trí cốt thép, cần xác định lại giá trị a và tính toán lại h 0, Z a, sau đó so sánh với giá trị đã sử dụng trước đó Nếu h 0 và Z a mới tính lớn hơn hoặc bằng giá trị đã sử dụng, kết quả sẽ an toàn hơn, ngược lại sẽ không đảm bảo an toàn.

Sau khi hoàn tất tính toán cốt thép, bước tiếp theo là lựa chọn loại thép phù hợp và bố trí chúng trên bản vẽ Việc bố trí thép cho cột cần tuân thủ các yêu cầu cấu tạo cốt thép của các cấu kiện chịu nén.

Cốt dọc chịu lực thường dựng cỏc thanh cú đường kớnh ỉ = (12 ữ 40)mm Khi cạnh tiết diện lớn hơn 200mm nờn chọn ỉ ≥ 16mm

Cốt thép dọc đƣợc bố trí với khoảng hở tối thiểu là 5cm và khoảng cách tối đa là 40cm b Bố trí cốt thép đai

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

  và 5mm Ta chọn ỉđ = 8 mm là thỏa món

Khoảng cỏch cốt đai: ađ ≤ k.ỉ đmin và a o

 ỉđmin; ỉ max : đường kớnh cốt thộp dọc chịu lực cắt bộ nhất, lớn nhất

 Khi R sc ≤ 400 MPa lấy k = 15 và a o = 500mm

 Khi R sc > 400 MPa lấy k = 12 và a o = 400mm

 Khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà  t  3% thì k = 10 và a 0 = 300mm

Trong đoạn nối chồng cốt thộp dọc thỡ ađ ≤ 10.ỉ min

Cốt thép đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc để giữ cho cốt thép dọc không bị phình ra khi chịu nén Để đảm bảo điều này, các cốt thép dọc tối thiểu phải được đặt vào vị trí uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các vị trí uốn không vượt quá 400mm theo cạnh tiết diện Nếu chiều rộng tiết diện không lớn hơn 400mm và mỗi cạnh có không quá 4 thanh cốt thép dọc, có thể sử dụng một cốt thép đai duy nhất bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.

Theo TCXDVN 198:1997, trong thiết kế nhà cao tầng, vùng tới hạn l1 của cột (vùng có khả năng xuất hiện khớp dẻo) phải đạt các yêu cầu: l1 ≥ chiều cao tiết diện cột, l1 ≥ 1/6 chiều cao thông thuỷ của tầng và l1 ≥ 450mm Tại vị trí này, cốt đai cần được bố trí dày hơn, với khoảng cách giữa các cốt đai không vượt quá 6 lần đường kính cốt thép dọc và tối đa là 100mm, do đó ta chọn s = 100mm Để tính toán thép cột, tham khảo phụ lục 4 về bảng tính thép chịu lực cột khung trục 2.

Tính toán dầm khung trục 2

Bê tông B25: R b = 145 (daN/cm 2 ); R bt = 10,5 (daN/cm 2 ); E b = 2,7.10 5 (daN/cm 2 ) Cốt thép dọc chịu lực dùng CIII: R S = R SC = 3650 (daN/cm 2 ); R SW = 2900 (daN/cm 2 )

Cốt thép đai dùng CI: R S = R SW = 2250 (daN/cm 2 )

Mỗi dầm đƣợc tính toán tại 3 tiết diện gồm 2 gối và giữa nhịp Thép trên tính với moment âm ở gối, thép dưới tính với moment dương giữa nhịp

Tại mỗi tiết diện có 2 giá trị M max và M min

Cốt thép chịu moment âm dùng M min để tính toán và cốt thép chịu moment dương dùng Mmax để tính toán

Dầm đúc liền khối với bản cần được xem xét như một phần tham gia chịu lực, trong đó bản có thể được coi là cánh của tiết diện chữ T Tùy thuộc vào việc tính toán moment âm hay dương, việc xem xét cánh trong tính toán có thể được thực hiện hoặc không Đặc biệt, trong trường hợp tiết diện chịu moment âm, việc phân tích và tính toán cánh là rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định và an toàn của kết cấu.

Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính toán với tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Giả thiết lớp bê tông bảo vệ a, đối với dầm a = (3 ÷ 6)cm Tính h 0

=> Diện tích cốt thép yêu cầu: 2

 Nếu   m  R thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nén của bê tông hoặc đặt cốt kép b Với tiết diện chịu moment dương

Cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính toán với tiết diện chữ T

Bề rộng cánh b f ’ dùng để tính toán đƣợc xác định: bf’ = b + 2.Sc

 b là bề rộng của dầm

 S c là độ vươn của sải cánh tính từ mép sườn của tiết diện S c không vượt quá trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:

1/2 khoảng cách giữa 2 mép trong của dầm

1/6 nhịp tính toán của dầm

6.h f ’ với h f ’ là chiều cao cánh lấy bằng chiều dày bản

Xác định vị trí trục trung hoà: M f  R b b f ' h f '.( h 0  0,5 h f ')

 M f : giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hoà đi qua mép dưới của cánh Nếu M ≤ Mf thì trục trung hoà đi qua cánh:

=> tính toán nhƣ đối với tiết diện chữ nhật b h ' f

Nếu M > M f thì trục trung hoà đi qua sườn

 Nếu   m  R thì từ  m tra phụ lục ta đƣợc  :

=> Diện tích cốt thép yêu cầu: TT S b 0 ( ' f ) ' f ( 2 )

 Nếu   m  R thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kép

Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min max

  b h Căn cứ vào giá trị  t để đánh giá mức độ hợp lí của tiết diện đã chọn

Với dầm, tỷ lệ 0,8% ≤ μt ≤ 1,5% là hợp lý Nếu μt < μmin, cần giảm kích thước tiết diện và tính lại Khi không thể giảm kích thước, cần lấy As = μmin b h0 Thông thường, với dầm, μmin được chọn là 0,15%, trong khi đối với nhà cao tầng, μmax là 6% Đường kính thép dọc chịu lực trong dầm thường dao động từ 10 đến 30mm, và tại một tiết diện, không nên chọn đường kính thép chênh nhau quá 6mm.

Cốt giá được sử dụng để giữ vị trí cốt đai trong quá trình thi công, giúp chịu đựng các ứng suất do co ngót và thay đổi nhiệt độ Thép có đường kính từ 10 đến 12 mm thường được sử dụng cho mục đích này.

 Cốt thép phụ đặt thêm vào mặt bên của tiết diện dầm khi chiều cao tiết diện vƣợt quá 70cm Đường kính cốt đai từ 8mm đến 10mm

Theo TCVN 5574-2012, khoảng hở t (khoảng cách thông thủy) phải lớn hơn hoặc bằng đường kính cốt thép lớn nhất Φ max và giá trị t 0 Đối với thép dầm nằm ngang trong quá trình đổ bê tông, điều này càng quan trọng hơn để đảm bảo tính an toàn và chất lượng công trình.

 Cốt thép đặt dưới t0 = 25mm

 Cốt thép đặt trên t 0 = 30mm

 Khi cốt thép đặt nhiều hơn 2 lớp thì các lớp phía trên t0 = 50mm (trừ 2 lớp dưới cùng)

 Khi t > 400mm thì phải đặt thêm thép cấu tạo

Khi neo cốt thép cần tuân thủ các nguyên tắc về neo cốt thép trong giáo trình BTCT

Tham khảo cắt thép trong sổ tay thực hành kết cấu công trình Vũ Mạnh Hùng:

Thép chịu moment âm cắt được đặt ở vị trí cách gối tựa đoạn (l o / 3), với l o là nhịp thông thuỷ của dầm Nếu sử dụng cốt thép 2 lớp, cần thực hiện cắt 2 lần tại (l o / 3) và (l o / 4).

Thép chịu moment dương tại gối tựa đoạn (l / 6) cần được cắt, và nếu sử dụng cốt thép 2 lớp, việc cắt sẽ diễn ra hai lần tại (l / 6) và (l / 5) Trước khi thực hiện cắt, cần kiểm tra xem moment dương tại gối tựa có vượt quá khả năng chịu lực của vùng thép đã cắt hay không.

 Khi cắt cốt thép phải kéo dài 1 đoạn khoảng (30÷35).d

Các bảng tính thép dầm xem phụ lục 5 bảng tính thép chịu lực dầm khung trục 2

5.2.3 Tính toán thép đai dầm a Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm

Khi dầm chịu lực cắt lớn, moment và lực cắt sẽ tạo ra ứng suất kéo chính, làm tách bụng dầm thành các dải nghiêng Nếu ứng suất nén chính không vượt quá cường độ chịu nén của bê tông, thì bê tông sẽ không bị phá hoại Tuy nhiên, do bụng dầm chịu cả ứng suất nén và kéo theo hai phương vuông góc, khả năng chịu nén của bê tông sẽ bị giảm Do đó, cần kiểm tra điều kiện này để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của kết cấu dầm.

 φw1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện, được xác định theo công thức: φw1 = 1 + 5.α.μ w ≤ 1,3 => Chọn φ w1 = 1

 φ b1 : Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, tính theo công thức: φ b1 = 1 - β.R b (β = 0,01 đối với bê tông nặng)

Với bê tông B30 có R b = 17 MPa, ta có: φ b1 = 1- 0,01.17 = 0,83 b Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Theo tiêu chuẩn thiết kế, khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt đai Q b0 :

 φ b4 – hệ số bằng 1,5 đối với bê tông nặng và bằng 1,2 đối với bê tông hạt nhỏ

 φn – hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc

 c là chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục cấu kiện c ≤ c max = 2.h 0

Q bo đƣợc giới hạn trong phạm vi: Q bmin ≤ Qbo ≤ Qbmax

Với Q b min   b 3 (1   n ) R b h bt 0 và Q bmax = 2,5.R bt b.h o

Hệ số φ b3 cho bê tông nặng là 0,6 và cho bê tông hạt nhỏ là 0,5 Để không cần đặt cốt đai, điều kiện cần thiết là lực cắt Q phải nhỏ hơn hoặc bằng Qb0, trong đó Q được xác định từ các lực tác động bên ngoài.

Nếu dầm đáp ứng các điều kiện cần thiết, không cần tính toán cốt đai, nhưng phải đặt cốt đai theo cấu tạo Ngược lại, nếu không đặt cốt xiên, cần tiến hành tính toán cốt đai dựa trên điều kiện cường độ ở tiết diện nghiêng.

 Q – là lực cắt đƣợc xác định từ ngoại lực ở 1 phía của tiết diện

 Q b là lực cắt do bê tông chịu, ngoài công thức (*) Q b còn đƣợc xác định bằng thực nghiệm:

 C – chiều dài hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục dọc cấu kiện

 φ b2 – hệ số xét đến ảnh hưởng của loại bê tông: φ b2 = 2 đối với bê tông nặng và bê tông tổ ong, φ b2 = 1,7 đối với bê tông hạt nhỏ

 Φf – Hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh tiết diện chữ T khi cánh nằm trong vùng chịu nén

 Q sw là lực cắt do cốt đai chịu; Q sw =  R A sw sw = q sw c

 R sw là cường độ tính toán của cốt thép đai

 A sw là diện tích tiết diện ngang của 1 lớp cốt đai

 q sw là khả năng chịu cắt của cốt đai

Suy ra, công thức (**)  b 2 (1 f n ) R b h bt 0 2 s w

Do dầm trong nhà chịu tác dụng của tải trọng thường xuyên liên tục q 1 nên công thức sẽ trở thành: w w 1

Khi chƣa bố trí cốt đai:

1 2 q  g p nếu trên dầm vừa có tải trọng thường xuyên g vừa có tải trọng tạm thời p

Khi tính toán người ta xác định q sw như sau:

Trong cả hai trường hợp trên, q sw không được nhỏ hơn max 1

    d Khoảng cách tính toán của cốt đai

Sau khi tính toán khả năng chịu cắt của cốt đai ta tính sw sw tt sw

A  d n với n là số nhánh cốt đai,

 q sw là khả năng chịu cắt của cốt đai đã tính toán

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai phải đảm bảo không xuất hiện khe nứt nghiêng cắt qua bê tông, nhằm đảm bảo toàn bộ lực cắt được bê tông chịu.

Khoảng cách cấu tạo của cốt đai: Ở vùng gần gối tựa:

Trên các phần còn lại của nhịp 3

Khoảng cách thiết kế cốt đai s cc = min (s tt ; s ct ; s max ) e Tính cốt đai treo

Tại các vị trí có dầm gác lên dầm khung thì ta phải tính toán cốt treo để tránh hiện tƣợng giật đứt Sơ đồ tính nhƣ sau:

Hình 5 4 Sơ đồ bố trí cốt treo t Po t hs h0 bdp hs hs a

 Tính cốt treo tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính:

Giá trị lực cắt lớn nhất tại giữa dầm là hiện tƣợng cắt đẩy là khi dầm chịu lực tập trung khá lớn đặt vào khoảng giữa chiều cao

Ta tính toán cốt treo gia cường tại vị trí có lực tập trung lớn nhất là 1/2 dầm B14 tầng

2 rồi bố trí cho các tầng còn lại:

Diên tích toàn bộ cốt treo kiểu cốt đai là : s

Dùng Ф6, mỗi lớp 2 nhánh A sw = 2.28,3 V,6 mm 2

56, 6 n  Chọn 6 lớp ,mỗi bên dầm sàn đặt 3 lớp Ф6a50

Các bảng tính thép đai dầm xem phụ lục 6 bảng tính thép đai dầm khung trục 2

Tiêu đề	Chung Cư A15 Giảng Võ-Hà Nội
Tác giả	Phạm Văn Chiện
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Quang Tùng, TS. Mai Chánh Trung
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Kỹ thuật công trình xây dựng
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	4,94 MB