Luận văn thạc sĩ khách sạn ecogreen

Các khung phẳng được liên kết với nhau bằng các thanh dọc nhà tạo thành khối khung không gian có mặt bằng hình vuông, chữ nhật, đa giác,… Tải trọng đứng và tải trọng ngang của kết cấu kh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

KHÁCH SẠN ECOGREEN

SVTH: NGUYỄN QUỐC ANH

MSSV: 110120254 LỚP: 12X1C

Đà Nẵng – Năm 2017

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

Chương 1 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.1 Nhu cầu đầu tư xây dựng công trình

Tòa nhà “ECOGREEN HOTEL” là khách sạn với sự đơn giản trong tạo hình kiến trúc cùng với một ngôn ngữ hình thái đồng nhất Tòa nhà được thiết kế nằm trên khu đất có hai mặt tiếp giáp với hai con đường (Hoàng Kế Viêm và An Thượng 3)

trình xung quanh và hơn nữa để tạo nên những ấn tượng cho chính bản thân tòa nhà cũng như khẳng định sự phát triển của vùng và của thành phố

1.2 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

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

1.3.1 Vị trí, đặc điểm

− Tên công trình: Khách sạn ECOGREEN

− Địa điểm: Lô 61 đường Hoàng Kế Viêm và lô 62 đường An Thượng 3 phường

Mỹ An, quận Ngũ Hành Sơn, thành phố Đà Nẵng

Đặc điểm: Công trình có quy mô 10 tầng,1 tầng bán hầm,1 tầng lửng và 1 tầng kỹ thuật Tầng 1 nằm ở cốt 1,6m Xung quanh công trình là hệ thống giao thông

1.3.2 Điều kiện tự nhiên

a Khí hậu

Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu cận nhiệt đới ở miền Bắc và nhiệt đới Xavan ở miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới ở phía Nam Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài

Nhiệt độ trung bình hằng năm khoảng 25,9oC; cao nhất vào các tháng 6, 7, 8 - trung bình là 28 - 30oC; thấp nhất vào các tháng 12, 1, 2 - trung bình là 18 - 23oC Riêng vùng rừng núi Bà Nà, ở độ cao gần 1.500m, nhiệt độ trung bình khoảng 20oC

Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11 - trung bình là 85,67 – 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6, 7 - trung bình từ 76,67 – 77,33%

Lượng mưa trung bình hằng năm là 2504,57 mm/năm; lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11 - trung bình 500 - 1000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4 - trung bình 23 - 40 mm/tháng

Số giờ nắng bình quân hằng năm là 2156,2 giờ; nhiều nhất vào tháng 5, 6 - trung bình 234 - 277 giờ/tháng; ít nhất vào tháng 11, 12 - trung bình 69 - 165 giờ/tháng Mỗi năm, Đà Nẵng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ một đến hai cơn bão hoặc áp thấp nhiệt đới Năm 2006, Đà Nẵng chịu ảnh hưởng của bão Xangsane - cơn bão mạnh nhất

đổ bộ vào Đà Nẵng trong 100 năm qua, gây thiệt hại nặng nề cho thành phố

b Địa hình

Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng, vừa có đồi núi Vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc Từ đây có nhiều dãy núi dài chạy ra biển, một số đồi thấp xem kẽ, vùng đồng bằng ven biển hẹp

Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao từ 700 - 1500m, độ dốc lớn (>40o) Đây

là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn, có ý nghĩa bảo vệ môi trường sinh thái

Đồng bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hưởng của biển bị nhiễm mặn, là vùng tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự, đất ở và các khu chức năng của thành phố

c Thủy văn

Hệ thống sông ngòi ngắn và dốc, bắt nguồn từ phía Tây - Tây Bắc tỉnh Quảng Nam

Có hai sông chính là sông Hàn có chiều dài khoảng 204km, tổng diện tích lưu vực khoảng 5180km2 và sông Cu Đê với chiều dài khoảng 38km, tổng diện tích lưu vực khoảng 426km2

Vùng biển Đà Nẵng có chế độ thủy triều thuộc chế độ bán nhật triều không đều Hầu hết các ngày trong tháng đều có hai lần nước lên và hai lần nước xuống, độ lớn triều tại

Đà Nẵng khoảng trên dưới 1m

1.4 Quy mô công trình

Công trình “Khách sạn ECOGREEN” là loại công trình dân dụng (nhà nhiều tầng có chiều cao tương đối) Công trình tọa lạc trong diện tích 284,43m2

không gian cũng như thẩm mỹ công trình Hệ thống tầng nổi công trình gồm 12 tầng, tầng 1 ở cao độ 1,6m cho đến tầng kĩ thuật ở cao độ 41,6m và mái 44,6m Với mặt bằng tầng điển hình gồm

bộ và thang máy tạo ra các nút giao thông thuận tiện trong sử dụng

Công trình là những hình khối đơn giản - đơn giản đến tối đa để đạt được sự tương phản và hài hòa với các công trình xung quanh bằng khối tích, nhịp điệu, song công trình vẫn tạo cho mình những nét riêng về chất liệu, về giải pháp ngôn ngữ, chi tiết kiến trúc

Hình ảnh những thanh đố kính theo phân vị đứng của tòa nhà được khuếch trương trên mặt đứng, dưới ánh sáng tự nhiên hay đêm tối, của từng khoảnh khắc thời gian, bằng kỹ thuật ánh sáng với sự bố trí hệ thống tấm chắn nắng tạo ra một hiệu quả đặc biệt, biểu tượng cho triết lý vững chắc phát triển không ngừng của VIETINBANK Ngôn ngữ lựa chọn các vật liệu để xây dựng công trình là ngôn ngữ hiện đại, kết hợp với các lam chớp ở mặt đứng và mặt bên công trình Với khí hậu nóng ẩm ở khu vực

Đà Nẵng và cường độ bức xạ mặt trời lớn, hệ thống lam chớp rất phù hợp để thỏa mãn tối đa yêu cầu về chống nắng, nóng, đảm bảo sự sang trọng cũng như tính hiện đại của công trình

Tỷ lệ đặc rỗng được phân chia một cách hài hòa và kỹ lưỡng Việc sử dụng chất liệu

và dáng vẻ kiến trúc đã tạo nên sự sang trọng chắc chắn của tòa nhà Đây cũng là một yêu cầu rất cần thiết của một công trình Ngân hàng mang tầm cỡ trong khu vực Sự xuất hiện của tòa nhà chắc chắn sẽ tạo nên một góc phố đẹp, góp phần làm đẹp cảnh quan thành phố

1.6 Giao thông trong công trình

Hệ thống giao thông đứng liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống thang bộ và thang máy

1.7 Các giải pháp kĩ thuật

1.7.1 Hệ thống điện

Công trình được lấy điện từ nguồn điện cao thế thuộc Trạm biến áp hiện có trên địa bàn Điện năng phải đảm bảo cho hệ thống thang máy, hệ thống lạnh có thể hoạt động liên tục

Toàn bộ hệ thống điện được đi trần (được tiến hành lắp đặt sau khi thi công phần thô xong) Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật phải đảm bảo an toàn không

đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi sửa chữa Hệ thống ngắt điện tự động bố trí theo tầng và theo khu vực đảm bảo an toàn khi có sự cố xảy ra

1.7.2 Hệ thống cấp nước

Công trình được cấp nước từ mạng lưới phân phối hiện có của khu vực dọc theo trục đường Hoàng Kế Viêm Chi tiết vị trí, điểm cấp nguồn và phương án cấp nước cho công trình sẽ được xác định cụ thể trong thỏa thuận cấp nước sạch được ký kết giữa Chủ đầu

tư và Công ty cấp nước sạch Đà Nẵng cho công trình

Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp gen, đi ngầm trong hộp

kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng

1.7.3 Hệ thống thoát nước thải và nước mưa

Nước mưa từ mái sẽ theo các lỗ thu nước trên tầng thượng chảy vào các ống thoát nước mưa chảy xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng Nước thải từ các tầng sẽ được tập trung về khu xử lý và bể tự hoại đặt

ở tầng hầm

Toàn bộ hệ thống nước thải và nước mưa sau khi được xử lý đảm bảo các Tiêu chuẩn

vệ sinh môi trường đô thị sẽ được thoát vào tuyến cống của thành phố và hướng thoát nước của công trình sẽ được thể hiện trong thỏa thuận thoát nước bẩn được ký kết giữa Chủ đầu tư và Công ty thoát nước môi trường Đà Nẵng

1.7.4 Hệ thống thông gió, chiếu sáng

Các phòng trên các tầng đều được chiếu sáng tự nhiên thông qua hệ thống các cửa sổ lắp kính Ngoài ra hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể cung cấp một cách tốt nhất những vị trí cần ánh sáng như trong buồng thang bộ, thang máy, hành lang,…

Ở các tầng đều có hệ thống thông gió nhân tạo bằng điều hòa tạo ra một môi trường làm việc mát mẻ và hiện đại

1.7.5 An toàn phòng cháy chữa cháy và thoát người

Các thiết bị cứu hỏa và đường ống nước dành riêng cho chữa cháy đặt gần nơi xảy

ra sự cố như hệ thống điện gần thang máy Hệ thống phòng cháy chữa cháy an toàn và hiện đại, kết nối với hệ thống phòng cháy chữa cháy trung tâm thành phố Mỗi tầng đều

có hệ thống chữa cháy và báo cháy tự động Ở mỗi tầng mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy

Thang bộ có bố trí cửa kín để khói không vào được, dùng làm cầu thang thoát hiểm, đảm bảo thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xảy ra

Ngoài ra, còn có cầu thang thoát hiểm bằng thép bên ngoài nhà

1.7.6 Hệ thống chống sét

Sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được lắp đặt ở tầng mái và

hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ

1.8 Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật

Đảm bảo yêu cầu về quy hoạch tổng thể trong khu đô thị mới về mật độ xây dựng và

hệ số sử dụng đất theo TCXDVN 323:2004 “Nhà ở cao tầng và tiêu chuẩn thiết kế”

được xem xét theo điều kiện cụ thể của lô đất và được cấp có thẩm quyền phê duyệt

GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

Phân loại kết cấu chịu lực

a Kết cấu chịu lực đơn

Hệ khung chịu lực

Được tạo thành từ cấu kiện dạng thanh như cột theo phương đứng, dầm theo phương ngang tạo thành liên kết cứng Các khung phẳng được liên kết với nhau bằng các thanh dọc nhà tạo thành khối khung không gian có mặt bằng hình vuông, chữ nhật, đa giác,…

Tải trọng đứng và tải trọng ngang của kết cấu khung đều do cột và dầm đảm nhiệm, không có khối tường chịu lực Không gian mặt bằng lớn, bố trí kiến trúc linh hoạt, có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng không bị hạn chế, phù hợp với các loại công trình Do kết cấu khung có độ cứng ngang nhỏ, khả năng chống lực ngang tương đối thấp Do vậy, để đáp ứng được yêu cầu chống gió và chống động đất, mặt cắt của dầm và cột thường tương đối lớn, lượng thép dùng tương đối nhiều, không kinh tế Vì vậy, kết cấu khung thường được sử dụng trong công trình cao dưới 40m

Hệ vách chịu lực

Các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tấm tường phẳng Theo cách bố trí tường có các sơ đồ sau: tường dọc chịu lực, tường ngang chịu lực, tường ngang và tường dọc cùng chịu lực Tường chịu tải trọng ngang và đứng Tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường chịu tải thông qua các bản sàn (xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng) Do đó, các vách cứng làm việc như một console có chiều cao tiết diện lớn Khả năng chịu tải của vách cứng phụ thuộc phần lớn vào hình dáng tiết diện ngang của chúng (tùy theo cấu tạo có thể có dạng chữ nhật, chữ I, L, C)

Hệ vách chịu lực thích hợp cho nhà cần chia không gian bên trong (nhà ở, làm việc, khách sạn,…) có thể cao đến 20 tầng

Hệ lõi chịu lực

Lõi có dạng hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, tiếp nhận các loại tải trọng và truyền xuống nền đất Phần không gian bên trong lõi thường tận dụng để bố trí thang máy, khu WC, đường ống kĩ thuật

Lõi tiếp nhận tải trọng ngang và tải trọng đứng truyền lên, do có khả năng chịu tải trọng ngang lớn nên hệ kết cấu này thường được sử dụng trong nhà nhiều tầng

Hệ hộp với giải pháp lưới không gian có các thanh chéo thường dùng cho nhà có chiều cao cực lớn

b Hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp

Hệ kết cấu khung cứng - vách cứng

Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên là các khu vực có tường liên tục nhiều tầng Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Hai

hệ thống khung và vách được liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn Trong trường hợp này, hệ sàn liên kết có ý nghĩa rất lớn Thường trong hệ thống kết cấu này, hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu được thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện tối ưu hóa các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu kiến trúc Hệ kết cấu khung - giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình được thiết kế trong vùng động đất cấp 8 thì chiều cao tối đa cho loại kết cấu này là 30 tầng, trong vùng động đất cấp 9 là 20 tầng Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng

Hệ kết cấu khung cứng - lõi cứng

Hệ kết cấu này phát huy những ưu điểm của cả hai loại kết cấu trên như khả năng chịu tải trọng ngang tốt của lõi và khả năng chịu tải theo phương đứng của khung Hệ khung tạo ra không gian thoáng, rộng rãi còn hệ lõi có thể tận dụng bố trí đường ống

kỹ thuật, thang máy nên đây là hệ kết cấu thông dụng trong nhà nhiều tầng

Ngoài ra, hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở tạo ra các không gian rộng Trong thực tế, hệ kết cấu vách cứng thường được sử dụng có hiệu quả cho các công trình nhà ở, khách sạn không quá 40 tầng đối với cấp phòng chống động đất ≤ 7

Độ cao giới hạn bị giảm đi nếu cấp phòng chống động đất của nhà cao hơn

c Theo vật liệu sử dụng

Kết cấu bê tông truyền thống

Ưu điểm: dễ tạo hình, có thể sản xuất tại công trường, chịu nhiệt tốt, chống phá hoại,

ăn mòn tốt

Nhược điểm: tỷ số trọng lượng riêng và cường độ cao c = 2,4.10-3 (1/m), mất nhiều thời gian cho thi công, lắp dựng coppha, chờ bê tông đạt cường độ chịu lực Khả năng chịu kéo kém và phải có sự hỗ trợ của cốt thép

Kết cấu thép

Ưu điểm: khả năng chịu lực tốt, trọng lượng nhẹ, tỷ số trọng lượng riêng và cường độ thấp c = 3,7.10-4 (1/m), thi công nhanh, chú trọng độ chính xác cao, thích hợp điều kiện công nghiệp hóa

Nhược điểm: chống ăn mòn và chịu nhiệt kém

Hệ kết cấu sàn

Hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của hệ kết cấu và giá thành của toàn công trình Nó có vai trò giống như hệ giằng ngang liên kết hệ lõi, vách và hệ cột để đảm bảo sự làm việc đồng thời của lõi và cột Đồng thời là bộ phận chịu lực trực tiếp, có vai trò là truyền các tải trọng và phân phối tải trọng vào trong khung, vách, lõi

Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích so sánh để lựa chọn được phương án phù hợp với hệ kết cấu và đặc điểm của công trình Đối với công trình này, dựa theo yêu cầu kiến trúc và công năng công trình, ta xét các phương án sàn sau:

a Hệ sàn có dầm

Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm hoặc bản kê 4 cạnh

Ưu điểm:

Tính toán đơn giản

Được sử dụng phổ biến, thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm:

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu

Chiều cao nhà lớn, nhưng không gian sử dụng bị thu hẹp

Nhược điểm:

Không tiết kiệm, thi công phức tạp

Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cần chiều cao dầm chính phải lớn để đảm bảo độ võng giới hạn

Để khắc phục những nhược điểm khi sử dụng sàn có dầm, người ta có thể sử dụng phương án dầm bẹt Dầm bẹt là loại dầm có chiều cao bé hơn nhiều so với chiều rộng

Do vậy, vừa có thể hạn chế độ võng của bản sàn vừa có thể làm giảm chiều cao tầng

b Hệ sàn không dầm

Hệ sàn không dầm thông thường

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột hoặc vách

Ưu điểm:

Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

Tiết kiệm được không gian sử dụng, thích hợp với công trình có khẩu độ vừa

Dễ phân chia không gian

Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước,…

Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành

Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn có dầm

Nhược điểm:

Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung Do

đó, độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm Khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm Chính vì vậy, tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu

Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn

Hệ sàn không dầm ứng lực trước

Ưu điểm:

Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm:

Có khả năng chịu uốn tốt hơn, do đó, độ cứng lớn hơn và độ võng bé hơn bê tông cốt thép thường

Trọng lượng riêng nhỏ hơn so với bê tông cốt thép thường nên đóng vai trò giảm tải trọng tác dụng lên công trình, từ đó cũng tiết kiệm được chi phí cho móng

Khả năng chống nứt cao hơn nên có khả năng chống thấm tốt

Độ bền mỏi cao nên thường dùng trong kết cấu chịu tải trọng động

Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp

Với biểu đồ mômen do tĩnh tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

Nhược điểm: Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường, nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc lựa chọn phương án:

Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác, do

đó, yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn Tuy nhiên, với xu thế hiện đại hóa hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu

Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được

Mặc dù tiết kiệm về bê tông và thép, tuy nhiên, do phải dùng bê tông và cốt thép cường độ cao, neo,… nên kết cấu này chi kinh tế đối với các nhịp lớn

Với công trình cao tầng, nếu sử dụng phương án sàn ứng lực trước thì kết quả tính toán cho thấy độ cứng của công trình nhỏ hơn bê tông dầm sàn thông thường Để khắc phục điều này, nên bố trí xung quanh mặt bằng sàn là hệ dầm bo, có tác dụng neo cáp tốt và tăng cứng, chống xoắn cho công trình

Lựa chọn giải pháp kết cấu của công trình

a Kết cấu chịu lực

Từ sự phân tích những ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của từng loại hệ kết cấu chịu lực ở các mục trên, ta chọn phương án hệ kết cấu chịu lực là hệ khung cứng kết hợp với lõi cứng

b Vật liệu

Lựa chọn vật liệu xây dựng đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định giải pháp kết cấu hợp lý cho công trình Hiện nay, trong điều kiện xây dựng nước ta, các tòa nhà cao tầng vẫn chủ yếu sử dụng bê tông cốt thép toàn khối đổ tại chỗ Với vật liệu này, người ta thấy rằng khối lượng tham gia dao động lớn, hình dáng kiến trúc nặng nề, giải pháp móng phức tạp, khó khăn trong việc đáp ứng các yêu cầu về kiến trúc và thi công Trong khi đó, vật liệu thép lại có những đặc tính hết sức phù hợp có thể giải quyết tốt các vấn đề nêu trên:

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 Việc sử dụng thép với các vách ngăn nhẹ sẽ giảm được đáng kể khối lượng tham gia dao động của công trình Qua đó, giảm được đáng

kể khối lượng quán tính sinh ra trong quá trình dao động mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực của tiết diện

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

Thép là vật liệu lý tưởng, đồng nhất và đẳng hướng Tính chất này hạn chế sự tách thớ, làm giảm tiết diện cấu kiện trong quá trình chịu lực Mặt khác cũng phù hợp với

các lý thuyết tính toán của sức bền vật liệu, tránh việc sử dụng các hệ số gần đúng khi

sử dụng vật liệu bêtông

Không những vậy, việc sử dụng vật liệu thép cũng đơn giản hóa đáng kể các giải pháp thi công Các cấu kiện được chế tạo sẵn với độ chính xác cao trong nhà máy, được vận chuyển đến nơi thi công, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công cũng như tiết kiệm vật liệu

và nhân công Bên cạnh đó, thép là loại vật liệu ít cản trở ý đồ kiến trúc, có thể tạo ra các nhịp lớn, thông thoáng Kết cấu thép đẹp và mang tính thẩm mỹ cao

Nói như thế không có nghĩa là vật liệu thép không có những nhược điểm, đó là:

Bị ăn mòn: Vật liệu thép dễ bị ăn mòn trong không khí ẩm hoặc bị xâm thực Từ sự ăn mòn cho đến phá hoại tiết diện có khi chỉ diễn ra trong vài ba năm Chi phí bảo dưỡng kết cấu thép là khá lớn

Chịu lửa kém: Dù không cháy nhưng thép biến dạng dẻo ở nhiệt độ khoảng 500 - 6000C, mất khả năng chịu lực và kết cấu bị sụp đổ

Đây là 2 nhược điểm lớn nhất đối với kết cấu thép Trong quá trình thiết kế cũng như

sử dụng cần hết sức lưu ý đến các nhược điểm này và tìm ra các biện pháp hợp lý để khắc phục

Cường độ chịu nén của thép CT34 là: R=220N/mm2

Tính cơ động trong

Vận chuyện, lắp dựng dễ dàng

TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Sơ đồ phân chia ô sàn

Hình 2.1 Sơ đồ phân chia ô sàn

Quan niệm tính toán: Tuỳ thuộc vào sự liên kết ở các cạnh của ô sàn mà có thể xem là liên kết ngàm hay liên kết khớp Nếu sàn liên kết với dầm giữa thì xem là ngàm, nếu dưới sàn không có dầm thì xem là tự do Nếu sàn liên kết với dầm biên thì xem là khớp, khi dầm biên lớn ta cũng có thể xem là ngàm

Có quan niệm nếu dầm biên mà là dầm khung thì xem là ngàm, nếu là dầm phụ (dầm dọc) thì xem là khớp

Lại có quan niệm dầm biên xem là khớp hay ngàm phụ thuộc vào tỉ số độ cứng của sàn và dầm biên

Các quan niệm này cũng chỉ là gần đúng vì thực tế liên kết sàn vào dầm là liên kết có

: Bản làm việc theo cả hai phương: Bản kê bốn cạnh

Trong đó: L1 - kích thước theo phương cạnh ngắn

L2 - kích thước theo phương cạnh dài

Các số liệu tính toán của vật liệu

Bê tông B25 có: Rb = 14,5 (MPa) = 145 (daN/cm2)

l: là cạnh ngắn của ô bản

D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng Chọn D = 1

m = 30 ÷ 35 với bản loại dầm

= 40 ÷ 45 với bản kê bốn cạnh

Do kích thước nhịp các bản chênh lệnh khá lớn nên ta chia làm 2 nhóm sàn S1,S4,S5

và S2,S3,S6,S7,S8 có chiều dài cạnh bé chênh lệch không lớn ta chọn cùng chiều dày bản

Vì tất cả các ô sàn đều là bản loại kê 4 cạnh nên ta có:

Trọng lượng các lớp sàn: dựa vào cấu tạo kiến trúc lớp sàn, ta có:

gtc = . (daN/cm2): tĩnh tải tiêu chuẩn

gtt = gtc.n (daN/cm2): tĩnh tải tính toán

Trong đó:  (daN/cm3): trọng lượng riêng của vật liệu

n: hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995

Trọng lượng tường ngăn, tường bao che và lan can trong phạm vi ô sàn

Tường ngăn giữa các khu vực khác nhau trên mặt bằng dày 110mm

Đối với các ô sàn có tường đặt trực tiếp trên sàn không có dầm đỡ thì xem tải trọng đó phân bố đều trên sàn Trọng lượng tường ngăn trên dầm được quy đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm

Chiều cao tường được xác định: ht = H - hds = 3,3 – 0,1 = 3,2m

Trong đó: ht: chiều cao tường

H: chiều cao tầng nhà

hds: chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng

Công thức quy đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn:

Llc (m): chiều dài lan can

nt, nc, nv, nlc: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa

- Vữa xi măng lót B5, dày 20mm

- Sàn Bê tông cốt thép, dày 100mm

- Trần giả

- Lớp chống thấm Sikaproof Membrane

- Lát đá Ceramic, dày 10mm

- Vữa xi măng lót B5, dày 20mm

- Sàn Bê tông cốt thép, dày 100mm

- Trần giả

 = 36 (daN/m): trọng lượng của 1m lan can

Si (m2): diện tích ô sàn đang tính toán

Tổng tĩnh tải từng ô sàn tầng điển hình: gtt = gttt-s + gtts (daN/m2)

Tính toán tĩnh tải chi tiết tại bảng 2 Phụ lục

Hoạt tải sàn

Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (daN/m2) được lấy theo bảng 3, trang 6 TCVN 2737-1995 Công trình được chia làm nhiều loại phòng với chức năng khác nhau Căn cứ vào mỗi loại phòng chức năng ta tiến hành tra bảng để xác định hoạt tải tiêu chuẩn và sau đó nhân với hệ số vượt tải n Ta sẽ có hoạt tải tính toán ptt (daN/m2)

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, trang 9, mục 4.3.3, hệ số độ tin cậy đối với tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang lấy bằng:

Đối với các phòng nêu ở mục 1, 2, 3, 4, 5 nhân với hệ số ψA1 (khi A > A1 = 9m2)

A – Diện tích chịu tải tính bằng m2

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

Tỉnh toán tổng tại tại Bảng 4 Phụ lục

Xác định nội lực cho các ô sàn

Nội lực trong sàn được tính theo sơ đồ đàn hồi

Trong sàn, khi ta đặt tải trọng vào một ô sàn thì tại các ô còn lại cũng sinh ra nội lực

Để đơn giản khi tính toán ta tách thành các ô bản độc lập để tính nội lực

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: qtt = (gtt + ptt).1m (daN/m)

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

Nội lực trong bản kê 4 cạnh

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

MII = M’II = -β2.(g + p).l1.l2 (daN.m/m)

Trong đó: α1, α2, β1, β2: hệ số tra bảng, phụ thuộc vào sơ đồ liên kết 4 biên và tỉ số l1/l2

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

abv:chiều dày lớp bê tông bảo vệ,

d1, d2: lần lượt là đường kính thép chịu moment dương lớp trên và dưới của bản

M - moment tại vị trí tính thép

Kiểm tra điều kiện:

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

chế m R

Nếu m R: thì tính  = 12 1 + 1 2.− m

Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi bề rộng bản b = 1m:

2 0

Nếu  ≤ min = 0,1% thì lấy ASmin = min.b.h0 (mm2)

Việc bố trí cốt thép cần phải phối hợp cốt thép giữa các ô sàn với nhau, với khoảng cách cốt thép bố trí sBT  sTT

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

Thép mũ chịu moment âm

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

Cốt thép phân bố

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 L2/L1 đa số < 3 nên diện tích cốt thép phân bố tính ≥ 20% diện tích cốt chịu lực => Chọn thép phân bố đường kính Φ6a250

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 tượng tập trung ứng suất Chịu ứng suất nhiệt

Do có sự phân phối lại moment nên moment tại gối của 2 ô sàn liền kề sẽ bằng nhau

Để đơn giản và thiên về an toàn ta lấy moment lớn nhất để bố trí cốt thép cho cả 2 bên gối

Còn cốt thép chịu moment dương thì không cần phải làm điều này, nhưng để tiện cho thi công người ta cũng kéo dài cốt thép sang những ô sàn liên tiếp (điều này không bắt buộc) khi diện tích cốt thép tính toán ở các ô sàn đó chênh lệch nhau không nhiều

Tính ô sàn bản kê 4 cạnh: (S7)

Tải trọng: (như đã tính ở phần tải trọng)

Tĩnh tải: gtt = 693,61 (daN/m2) Hoạt tải: ptt = 240 (daN/m2)

=> qtt = gtt + ptt = 693,61 + 240 = 933,61 (daN/m2)

Nội lực

Ô sàn S7 có kích thước (3,9 x 7) m2 là loại phòng ở Tỷ số

2 1

Cắt ra 1 dải b = 1m theo mỗi phương để tính toán

Chọn abv = 15 mm, đối với bản có chiều dày h >= 100mm

=> ho = hb – abv = 100 – 15 = 85 mm

a Tính thép chịu moment dương

Theo phương L1: M1 = 610,5 (daN.m/m)

4 1

0

610, 5.10

0, 058 0, 427 14, 5.1000.85

 =  + − =

2 1

4

610, 5.10

329 (mm ) 225.0, 97.85

.6 1000

115 ( )4.247

0

.10

0, 019 0, 409 14,

169, 7 5.1000.85

 =  + − =

2 2

2

4.10

98 (mm ) 225.0, 99.85

.6 1000

121 ( )4.233

b Tính thép chịu moment âm

Theo phương L1: MI = -1129,2 (daN.m/m)

4 0

.10

0,108 0, 409 14,

1 5.1000.85

.10 1000

156 ( )4.503

.10

0, 025 0, 409 14, 5.1000.8

139

0,16 0,1 s 100% 1000.85.100%

.6 1000

203 ( )4.139

2

.6 1000

141 ( ) 4.200

TÍNH TOÁN CẦU THANG & DẦM TRỤC B

Tính toán cầu thang

Hình 3.1 Sơ đồ kết cấu cầu thang tầng điển hình

Tính toán cầu thang bộ tầng 2 ta đi tính toán bản thang Do dầm chiếu tới trùng với dầm khung nên không cần tính toán Trong đồ án này ta không bố trí cốn thang và dầm chiêu nghỉ

Vật liệu bê tông chọn B25: Rb = 14,5 MPa = 14,5 N/mm2, Rbt = 1,05 MPa = 1,05 N/mm2

Thép chịu lực CII: Rs = Rs' = 280 MPa = 280 N/mm2

Thép bản, thép cấu tạo CI: Rs = Rs' = 225 MPa = 225 N/mm2

Sơ bộ tiết diện các cấu kiện

Chọn sơ bộ chiều dày bản thang:

Trong đó:  (daN/m3): trọng lượng riêng của lớp vật liệu thứ i

i (m): chiều dày của lớp thứ i

ni: hệ số tin cậy của lớp thứ i

Lớp đá mài Granito:

2

0, 26 0,165 1, 2.2000.0, 02 66, 25 ( / )

Suy ra, tải trọng phân bố đều tác dụng lên bản thang (theo phương vuông góc với bản

thang):

2 2 1

609,35

480 1183, 6 ( / ) 4 cos 0,84

Mnhịp= 0,7 Mmax=1220,8 daN.m/m

Mgối= 0,4 Mmax=697,6 daN.m/m

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm

Sơ bộ chọn tiết diện dầm:

+ Chiều cao dầm: hd =

l



 ) 20

1 12

1 (

( với l là nhịp dầm ) + bề rộng dầm: bd = (0,3 ÷ 0,5)hd

→ chọn chung 1 tiết diện dầm cho các nhịp

l

20

112

1

 4600 = (230 ÷ 383) (mm)

Chọn sơ bộ hd = 400 mm

+ bd = (0,3 ÷ 0,5)hd = (0,3 ÷ 0,5)400 = (120 ÷ 200) (mm) Chọn sơ bộ bd = 300 mm

Quy đổi về phân bố đều: (1 2 ) 2

1 3

2 2

l g

+ gstt:tĩnh tải tính toán của ô sàn

+ Tải do tường và cửa xây trên dầm:

Do tường và cửa không nằm trên dầm nên tải trọng truyền về dầm qua tĩnh tải sàn q2=0

b.Hoạt tải

Hoạt tải của dầm trục B do hoạt tải các ô sàn truyền vào Cách xác định tương tự xác

định tĩnh tải sàn truyền vào dầm, thay giá trị tĩnh tải sàn gstt bằng giá trị hoạt tải sàn

pstt Bảng tĩnh tải và hoạt tải ô sàn truyền vào dầm chi tiết ở bảng 6,7 Phụ Lục

Xác định nội lực

Do hoạt tải có tính chất bất kỳ nên cần tổ hợp để xác định những giá trị nguy hiểm

nhất của nội lực do hoạt tải gây ra

Hoạt tải được chia làm 4 trường hợp, mỗi trường hợp hoạt tải chỉ tác dụng lên một

nhịp

Dùng phần mềm SAP ta tính được nội lực sau khi chất tải:

Hình3.4 Biểu đồ bao momen,lực cắt dầm trục B

Sau khi xuất kết quả ta tiến hành tổ hợp nội lực:

Tính toán cốt thép dầm liên tục trục B tương tự dầm khung sẽ được trình bày chi tiết ở Chương 5

Kết quả tính toán cốt thép dọc dầm trục B được thể hiện trong bảng 9 Phụ lục

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

Sơ bộ kích thước tiết diện cột, dầm, vách

Tiết diện cột

Hình dáng tiết diện cột có thể là chữ nhật, vuông, tròn hoặc cũng có thể là chữ T, I, vòng khuyên Việc lựa chọn hình thức tiết diện cột là do bên thiết kế kiến trúc và chủ đầu tư phối hợp đề ra Việc chọn hình dáng, kích thước, tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công:

Về kiến trúc: các yêu cầu về thẩm mỹ, sử dụng không gian

Về kết cấu: kích thước tiết diện cột phải đảm bảo độ bền và độ ổn định

Về thi công: việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc chế tạo và lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông

=> Trong đó, vấn đề về kết cấu là cần được quan tâm hơn cả

.Về độ ổn định: độ mảnh phải đảm bảo:

0

gh

L i

 =  

Trong đó:

i là bán kính quán tính của tiết diện Với cột có tiết diện hình vuông hoặc chữ nhật thì

i = 0,288.b (b là cạnh ngắn của tiết diện cột)

λgh là độ mảnh giới hạn, với cột nhà λgh = 100 (theo điều 8.2.2 TCVN 5574-2012) L0 là chiều dài tính toán của cột, L0 = ψ.L, với ψ là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng và liên kết ở hai đầu cấu kiện Với công trình nhà cao tầng, có từ 3 nhịp trở lên

và được thi công toàn khối ta có ψ = 0,7

Chọn cột có chiều dài lớn nhất để tính toán, đó là cột tầng 1 với L = 4,6m

Diện tích sơ bộ của cột xác định theo công thức: R b

N k

Trong đó:

Rb: cường độ tính toán chịu nén của bê tông Với bê tông B30 có Rb =17 MPa

N: lực nén, được tính gần đúng như sau N = ms.q.Fxq

Fxq: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

ms: số sàn phía trên tiết diện đang xét

q: là tải trọng tương đương tính trên mỗi m2 mặt sàn, trong đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng tường, dầm, cột tính ra phân bố đều trên sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế

Với nhà có bề dày sàn bé, từ (100 ÷ 140)mm kể cả các lớp cấu tạo mặt sàn, có ít tường, kích thước của dầm và cột thuộc loại bé q = (1,0 ÷ 1,4) T/m2

Với nhà có bề dày sàn trung bình, từ (150 ÷ 200)mm, kích thước tường, dầm, cột thuộc loại trung bình hoặc lớn q = (1,5 ÷ 1,8) T/m2

Với nhà có bề dày sàn khá lớn, trên 250mm, kích thước cột và dầm khá lớn thì q có thể đến 2 T/m2 hoặc lớn hơn nữa

=> chọn q = 1 T/m2 = 1000 daN/m2

k: hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột Xét sự ảnh hưởng này theo sự phân tích và kinh nghiệm của người thiết kế

k = (1,2 ÷ 1,5): hệ số kể đến moment uốn trong cột, lấy tùy theo vị trí cột

=> chọn k = 1,2 đối với cột giữa, k = 1,3 đối với cột biên và k = 1,5 đối với cột góc

Sơ bộ tiết diện cột ở Bảng 10 Phụ lục

Kích thước tiết diện cột có được xem là hợp lý hay không về mặt chịu lực chỉ được đánh giá sau khi đã tính toán bố trí cốt thép, và dựa vào tỷ lệ phần trăm cốt thép Nếu kích thước quá bất hợp lý: quá lớn hoặc quá bé thì nên chọn lại và tính lại Theo bản vẽ kiến trúc của công trình đang tính, các cột trong nhà có tiết diện không đổi từ móng đến mái Sự lựa chọn như vậy xuất phát từ những lý do sau:

Việc giảm kích thước tiết diện cột có vẻ hợp lý về mặt chịu lực nhưng làm phức tạp cho thi công và ảnh hưởng không tốt đến sự làm việc tổng thể của công trình khi tính toán dao động dưới tác dụng của tải trọng ngang (“Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép”- GS Nguyễn Đình Cống, NXB Xây Dựng, trang 21) Để đảm bảo sử dụng hợp

lý vật liệu, “nên thay đổi mác bê tông và cốt thép hơn là thay đổi tiết diện cột” (“Kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép” – PGS TS Lê Thanh Huấn, NXB XâyDựng, trang 142)

Tiết diện dầm

Chiều cao dầm thường được lựa chọn theo nhịp: hd = (1/8 – 1/12).Ld với dầm chính

và hd = (1/12 – 1/20).Ld với dầm phụ

Chiều rộng dầm thường được lấy bd = (0,3 – 0,5).hd

Sơ bộ chọn tiết diện dầm với chiều dài nhịp lớn nhất là Ld = 4,6m

Tải trọng tác dụng vào công trình

Cơ sở lí thuyết

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

Tải trọng thẳng đứng

a Tĩnh tải sàn

Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn và các tường ngăn nằm trực tiếp trên sàn

b Tải trọng tường xây, lan can

Tường xây ngăn giữa các phòng dày 100mm, tường bao chu vi quanh nhà và tường nhà vệ sinh dày 200mm, gạch xây có trọng lượng riêng  = 1600 daN/m3

Trọng lượng tường ngăn trên dầm tính thành tải trọng tác dụng trên 1m dài dầm Trọng lượng tường ngăn trên các ô sàn tính thành tổng tải trọng của các tường có trong ô sàn, sau đó chia đều cho diện tích toàn sàn của công trình

Chiều cao tường: ht = H - hds

Trong đó: ht: chiều cao tường

H: chiều cao tầng nhà

hds: 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:

Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (daN/m2) lấy theo TCVN 2737-1995

Công trình được chia làm nhiều loại phòng với chức năng khác nhau Căn cứ vào mỗi loại phòng chức năng ta tiến hành tra xác định hoạt tải tiêu chuẩn và sau đó nhân với

hệ số vượt tải n sẽ có hoạt tải tính toán ptt (daN/m2)

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

Với A – Diện tích chịu tải tính bằng m2

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

Thành phần tĩnh của tải trọng gió

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

Wtc = W0.k.c (daN/m2)

Với:

Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng tại thành phố

Đà Nẵng, thuộc vùng II.B có Wo = 95 (daN/m2)

k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao tra ở bảng 5 TCVN

S = B.L (m2): 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.(ht + hd) (m): chiều cao đón gió của tầng đang xét

ht: chiều cao tầng trên; hd 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 là B(X) = 16,5m

Bề rộng mặt đón gió theo phương Y là B(Y) = 13,5m

Tính toán tải trọng gió chi tiết ở Bảng 11 Phụ lục

Thành phần động của tải trọng gió

Theo TCVN 2737-1995, công trình có chiều cao 44,6m > 40m,

và có tỉ số H / Bmin = 3,3 > 1,5 nên ta phải tính đến thành phần động của tải trọng gió

Bản chất của thành phần động là phần tăng thêm tác dụng của tải trọng gió lên công trình có dao động, xét đến ảnh hưởng của lực quán tính sinh ra do khối lượng bản thân công trình khi dao động bởi các xung của luồng gió

Thiết lập sơ đồ tính toán động lực:

Sơ đồ tính toán là 1 thanh console có hữu hạn điểm tập trung khối lượng Ở đây thanh console gồm 27 điểm tập trung khối lượng Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình, ở đây chính 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

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 fi và dạng dao động mode

Việc xác định tần số và dạng dao động được thực hiện nhờ phần mềm Etabs 9.7

Tùy theo mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió

mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể tác động do 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:

fs< fL < fs+1

Thì cần tính toán thành phần động của tải trọng gió với s dạng dao động đầu tiên Công trình xây dựng thuộc loại công trình dân dụng, vật liệu bê tông cốt thép, nằm ở vùng áp lực gió IIB (Đà Nẵng) nên tần số giới hạn dao động riêng theo bảng 2 TCVN 229:1999 có fL = 1,3 Hz

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j (có độ cao

là zj của công trình) ứng với dạng dao động riêng thứ i được xác định theo công thức sau:

Mj: Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, (Tấn)

: Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên phụ thuộc vào

thông số εi và độ giảm lôga δ của dao động:

0

.W940

: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió,  = 1,2

fi: tần số dao động riêng thứ i (Hz)

W0 = 95 (daN.m2): giá trị của áp lực gió

yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dao động riêng thứ i ψi: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi như không thay đổi:

Sj: diện tích đón gió ở phần thứ j của công trình (m2)

: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với dạng dao động khác nhau của công trình, không thứ nguyên, phụ thuộc vào các tham số ρ, χ Khi tính toán đối với dạng dao động thứ 1, lấy  = ν1, với các dạng dao động còn lại lấy  = 1 Xác định các đặc trưng động học

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

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 V9.7.3

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, chiều cao tầng sau đó hiệu chỉnh chiều cao tầng, đặt tên tầng, và chọn chế độ Similar Stories (tầng chủ) nhằm có thể vẽ nhanh các tầng giống nhau

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

Sử dụng bê tông có cấp độ bền B30 để thiết kế cho toàn bộ kết cấu phần trên của công trình bao gồm các kết cấu cột, dầm, sàn, lõi – vách cứng Với bê tông B25, các dữ liệu

về đặc trưng vật liệu

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:

Vì dao động của công trình là một dạng biến dạng nên Theo trạng thái giới hạn thứ II

ta lấy trọng lượng công trình là trọng lượng tiêu chuẩn, gồm Tĩnh tải và % Hoạt tải với hệ số chiết giảm (Theo TCVN 229:1999) là 0,5 đối với công trình dân dụng Khai báo hai trường hợp tải trọng để xác định tần số dao động: Define / Static Load Cases

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

7 Vẽ mô hình sơ đồ tính:

Khi vẽ phải chú ý vẽ đúng nguyên tắc phần tử Frame (vẽ từ trái qua phải, dưới lên trên) và phần tử Shell (căn cứ các trục hệ toạ độ của tấm đó) Nhằm giúp ta quản lý dữ liệu khi xuất kết quả nội lực tốt hơn

Khi vẽ sàn và vách (đều là phần tử Shell) chú ý phải chia nhỏ làm sao để các điểm nút giữa các phần tử Shell sát nhau được trùng nhau làm cho hai tấm Shell đó liên kết được với nhau (Theo nguyên tắc PTHH các phần tử chỉ làm việc với nhau thông qua các điểm nút)

8 Gán tải trọng:

Gán tĩnh tải của tường, sàn tác dụng lên dầm: Assign / Frame / Line Load /

Distributed / Nhập giá trị tải của dầm tương ứng vào

9 Gán điều kiện biên cho kết cấu:

Gán liên kết ngàm ở các vị trí móng: Assign / Joint / Point / Restraints/…chọn liên kết ngàm

10 Khai báo sàn tuyệt đối cứng:

Chọn lần lượt các tầng, vào Assign / Joint / Point / Diaphragms / D1…

11 Khai báo bậc tự do cho phép:

Khai báo số Mode tham gia dao động: 12 mode

12 Thực hiện tính toán: chạy chương trình: Analyze / Run Analysic

Trong ETABS khối lượng tại mỗi tầng có thể được tính dựa vào tải trọng đặt lên công trình hoặc từ khối lượng cụ thể của mỗi cấu kiện và khối lượng được chỉ định Sử dụng phương án tính khối lượng dựa vào tải trọng:

TT: là tĩnh tải của bản thân công trình

HT: trường hợp hoạt tải chất toàn bộ trên tất cả các cấu kiện của công trình

1,1; 1,2: lần lượt là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải và hoạt tải

0,5 là hệ số chiết giảm khối lượng của trường hợp hoạt tải chất toàn bộ lên công trình thuộc dạng dân dụng

Khối lượng tập trung tại các mức sàn: bằng tổng khối lượng tập trung của các kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí, khối lượng của các thiết bị cố định, các vật liệu chứa và các vật liệu khác:

j ij

Trong đó: Mj - khối lượng tập trung ở mức sàn thứ j

Mij - khối lượng tập trung tại nút thứ i trong tầng thứ j

Bài toán dao động riêng được thực hiện nhờ phần mềm tính kết cấu ETABS v9.7.3 Kết quả các dạng dao động riêng tìm được cùng chu kỳ, tần số của chúng được sử dụng để tính toán thành phần động của tải trọng gió

Tính toán gió động

Dựa vào kết quả tính toán của chương trình ETABS ta xác định được các tần số dao động riêng của công trình và các mode dao động riêng của nó theo mặt phẳng XZ Bảng 4.1 Giá trị tần số dao động của công trình theo phương X

=> Vì f1 < f2 < fL = 1,3 (Hz) nên ta tính toán gió động tương ứng với 2 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:

Nội suy từ bảng 4 (TCVN 229:1999) ta tính được ν1 = 0,6

Tính toán WFj theo công thức:WFj =W j.j.B j h j

Xác định Ψj theo công thức: 2

ji Fj j

Mô hình công trình với sơ đồ không gian

Khai báo đầy đủ đặc trưng vật liệu, tiết diện

Khai báo các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình

Tổ hợp tải trọng

Các trường hợp tải trọng

Căn cứ vào kết quả xác định tải trọng từ, ta khai báo các trường hợp tải trọng trong Etabs như sau:

TT (tĩnh tải)

HT (hoạt tải)

GTX (gió tĩnh theo chiều dương trục X)

GTXX (gió tĩnh theo hướng ngược chiều phương trục X)

GTY (gió tĩnh theo chiều dương trục Y)

GTYY (gió tĩnh theo hướng ngược chiều phương trục Y)

GDX1 (gió động theo chiều dương trục X mode 1)

GDXX1 (gió động theo hướng ngược chiều phương trục X mode 1)

GDX2 (gió động theo chiều dương trục X mode 2)

GDXX2 (gió động theo hướng ngược chiều phương trục X mode 2)

GDY1 (gió động theo chiều dương trục Y mode 1)

GDYY1 (gió động theo hướng ngược chiều phương trục Y mode 1)

GY = ADD (1*GTY; 1*GDY)

GYY = ADD (1*GTYY; 1*GDYY)

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

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

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

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

Vật liệu

Bê tông B30: Rb = 170 (daN/cm2); Rbt = 11,2(daN/cm2); Eb = 2,7.105(daN/cm2) Cốt thép dọc chịu lực dùng CII: Rs = Rsc = 2800 (daN/cm2); Rsw = 2250 (daN/cm2) Cốt thép đai dùng CI: Rs = Rsw = 2250 (daN/cm2)

Các đại lượng đặc trưng

a Chiều dài tính toán cột

Kí hiệu lo là chiều dài tính toán được xác định theo sơ đồ biến dạng cột, lấy bằng chiều dài bước sóng khi cột bị mất ổn định:

lox = loy = ψ.l

Trong đó:

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

l là chiều dài thật của cột,bằng chiều cao tầng