NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Trong những năm gần đây, đô thị hóa gia tăng đã dẫn đến việc nâng cao mức sống và nhu cầu của người dân, từ đó tạo ra nhu cầu lớn hơn về ăn ở, nghỉ ngơi và giải trí với tiêu chuẩn tiện nghi cao hơn.
Để phù hợp với xu hướng hội nhập và phát triển hiện đại, việc đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng nhằm thay thế các công trình thấp tầng và khu dân cư xuống cấp là rất cần thiết.
Chung cư An Phú được xây dựng để đáp ứng nhu cầu về chỗ ở cho người dân, đồng thời góp phần cải thiện cảnh quan đô thị, phản ánh sự phát triển của một quốc gia đang trên đà tiến bộ.
ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Công trình tọa lạc tại quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh, sở hữu vị trí thoáng đãng và đẹp mắt, góp phần tạo điểm nhấn cho khu dân cư, đồng thời mang đến sự hài hòa giữa hiện đại và tổng thể quy hoạch.
Công trình nằm trên trục đường giao thông chính thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình
Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầucho công tác xây dựng
Khu đất xây dựng hoàn toàn bằng phẳng, không có công trình cũ hay công trình ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công và bố trí tổng bình đồ.
GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC
MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG
Mặt bằng công trình phần hầm hình chữ nhật, chiều dài 54.0 m, chiều rộng 37.0 m chiếm diện tích đất xây dựng là 1998 m 2
Công trình có tổng cộng 17 tầng, bao gồm cả mái, và một tầng hầm Cốt ±0,00 m được đặt tại mặt sàn tầng trệt, trong khi mặt đất tự nhiên ở cốt -1,50 m và mặt sàn tầng hầm ở cốt -3,00 m Tổng chiều cao của công trình đạt 60,5 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên.
Tầng hầm được thiết kế với thang máy ở vị trí trung tâm và khu vực đậu xe ô tô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm và trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý nhằm giảm thiểu chiều dài ống dẫn Ngoài ra, tầng hầm còn được trang bị các thiết bị kỹ thuật điện như trạm cao thế, hạ thế và phòng quạt gió.
Tầng trệt và tầng 1 được thiết kế làm siêu thị, phục vụ nhu cầu mua sắm và giải trí cho các hộ gia đình, đồng thời đáp ứng nhu cầu chung của khu vực.
Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin…
Tầng 3 – ST: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở
Giải pháp thiết kế mặt bằng đơn giản giúp tạo ra không gian rộng rãi cho các căn hộ, sử dụng vật liệu nhẹ làm vách ngăn để tổ chức không gian linh hoạt Điều này không chỉ phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại mà còn cho phép dễ dàng thay đổi trong tương lai.
MẶT ĐỨNG
Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước.
HỆ THỐNG GIAO THÔNG
Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang
Hệ thống giao thông đứng của tòa nhà bao gồm một thang bộ và ba thang máy, trong đó có hai thang máy chính và một thang máy chở hàng phục vụ y tế với kích thước lớn hơn Thang máy được bố trí ở trung tâm, trong khi các căn hộ xung quanh được phân cách bởi hành lang, tạo nên khoảng cách đi lại ngắn nhất, mang lại sự tiện lợi và hợp lý, đồng thời đảm bảo thông thoáng cho không gian.
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
HỆ THỐNG ĐIỆN
Hệ thống điện của khu đô thị được tiếp nhận qua phòng máy điện, từ đó phân phối điện năng đến toàn bộ công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ.
Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặt ở tầng hầm để phát.
HỆ THỐNG NƯỚC
Nguồn nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước khu vực, sau đó được dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm Từ đây, nước được bơm lên từng phòng bằng hệ thống bơm nước tự động thông qua gen chính gần phòng phục vụ.
Giải pháp kết cấu sàn không dầm giúp tối ưu hóa chiều cao tầng, với việc không sử dụng mũ cột và chỉ lắp đặt trần ở khu vực sàn vệ sinh Hệ thống ống dẫn nước được thiết kế hợp lý, kết hợp với bố trí phòng ốc hài hòa trong căn hộ, tạo nên không gian sống tiện nghi và hiệu quả.
Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực
THÔNG GIÓ CHIẾU SÁNG
Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng Ngoài ra còn bố trí máy điều hòa ở các phòng.
PHÒNG CHÁY THOÁT HIỂM
Công trình BTCT được thiết kế với tường ngăn bằng gạch rỗng, giúp cách âm và cách nhiệt hiệu quả Dọc hành lang, các hộp chống cháy được bố trí với bình khí CO2 để tăng cường an toàn Mỗi tầng lầu có ba cầu thang, đảm bảo lối thoát cho người dân trong trường hợp xảy ra cháy nổ Ngoài ra, trên đỉnh mái còn được trang bị bể nước lớn phục vụ cho công tác phòng cháy chữa cháy.
CHỐNG SÉT
Hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được lắp đặt trên mái và đi kèm với hệ thống dây nối đất bằng đồng, nhằm giảm thiểu nguy cơ bị sét đánh.
HỆ THỐNG THOÁT RÁC
Rác thải tại mỗi tầng được thu gom và đưa vào gen rác, sau đó chuyển xuống gian rác ở tầng hầm Gian rác được thiết kế kín đáo và kỹ lưỡng nhằm ngăn ngừa mùi hôi và ô nhiễm môi trường, đồng thời có bộ phận để đưa rác ra ngoài một cách hiệu quả.
Tổng quan
Sàn là một cấu trúc chịu lực chính, tiếp nhận tải trọng từ các hoạt động sử dụng của công trình Tải trọng này được truyền từ sàn lên dầm, sau đó từ dầm lên cột, và cuối cùng xuống móng.
Sàn bê tông cốt thép là lựa chọn phổ biến trong xây dựng dân dụng và công nghiệp nhờ vào những ưu điểm nổi bật như độ bền cao, cứng chắc, khả năng chống cháy và chống thấm tốt Bên cạnh đó, sàn này còn đáp ứng các tiêu chí về thẩm mỹ, vệ sinh và hiệu quả kinh tế.
Phương án thiết kế sàn
- Sàn đổ toàn khối: thi công cốp pha, cốt thép, đổ bê tông đổ tại tại chỗ
Khi lựa chọn phương án sàn phẳng, cần thiết kế các bản sàn liên kết với cột để tăng cường độ chống đâm thủng tại chu vi cột Điều này không chỉ giúp giảm nhịp tính toán của bản mà còn đảm bảo moment được phân bố đều trên bề rộng của bản Do đó, việc áp dụng các biện pháp cấu tạo hợp lý cho sàn là rất quan trọng.
Tải trọng tác dụng lên sàn
Tĩnh tải
- Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:
Hình 2.1 Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 2.1 Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình
Vật liệu Trọng lượng riêng (kN/m 3 )
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
Bản thân kết cấu sàn 25 260 6.5 1.1 7.15
Tĩnh tải chưa tính TLBT sàn 1.38 1.659
Bảng 2.2 Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng mái
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )
Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.125
Vữa lát nền, tạo dốc 18 50 0.9 1.3 1.17
Tĩnh tải chưa tính TLBT sàn 1.99 2.517
2.3.1.1 Tải trọng thường xuyên do tường xây
- Quy đổi tải tường 100 về tải trọng sàn
- Tổng chiều dài tường 100 trên sàn: L 100 163.32 m
- Tải trọng tường quy về phân bố đều trên sàn:
- Tải trọng tường quy về phân bố đều trên sàn:
Hoạt tải
- Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo TCVN 2737:1995) Kết quả được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 2.3 Hoạt tải phân bố trên sàn
1 Phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, phòng tắm, phòng vệ sinh, bếp 1.5 1.3 1.95
2 Ban công và lô gia, văn phòng 2 1.2 2.4
3 Sảnh, hành lang, cầu thang 3 1.2 3.6
4 Ga ra ô tô, trung tâm thương mại 5 1.2 6
5 Mái bằng bằng bê tông cốt thép 0.75 1.3 0.975
Phương pháp tính toán và phần mềm chuyên dụng hỗ trợ
Giải nội lực sàn bằng phương pháp phần tử hữu hạn ( SAFE v16.2.0 )
Hình 2.2 Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE
Hình 2.3 Tĩnh tải trên sàn
- Để đơn giản trong việc xác định nội lực bản sàn, ta chia sàn thành những dãy theo 2 phương X, Y ( Layer A, Layer B ):
Dãy trên cột (Column strip) với bề rộng bằng 2.0 m
Dãy giữa nhịp (Middle strip) với bề rộng bằng 2.0 m
Kiểm tra độ võng của sàn
Hình 2.9 Kiểm tra độ võng của sàn
- Kết quả độ võng xuất từ SAFE là f 0.553 mm
- Theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 Bảng C.1/157
Thỏa yêu cầu về độ võng.
Kiểm tra chọc thủng
- Điều kiện kiểm tra chọc thủng cho sàn theo TCVN 5574-2012: bt m 0
F là tải trọng gây nên sự phá hoại theo kiểu đâm thủng
q là tải trọng phân bố đều trên bản (kể cả trọng lượng bản thân)
: Hệ số lấy bằng 1 đối với bê tông nặng
Rbt: Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông; Rbt = 1.05 (Mpa)
um: Chu vi trung bình của mặt đâm thủng; um 2 4h 0bw hw
h0: Chiều dày hữu ích của bản sàn tại đầu cột
bw-hw:Chu vi sàn lien kết vách
- Kiểm tra điều kiện chọc thủng đối với vách:
Ta có: hs 260 mm , a 25 mm , suy ra h 0 235 mm
- Kiểm tra vị trí sàn liên kết với vách W300x260 là vách có khả năng chịu tải trọng lớn nhất
- Vế phải của bất phương trình (**) là:
Vậy sàn không bị chọc thủng.
Tính toán cốt thép cho sàn
- Bê tông cấp độ bền B25 ( M350 ): R b 14.5 MP a ; R bt 1.05 MPa
- Cốt thép sử dụng AIII ( CIII ): R s R sc 365 MPa
- Hệ số điều kiện làm việc của bê tông: b 1
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: a 25 mm
- Chiều cao tính toán: h 0 h a 260 25 235 mm
- Bề rộng tính toán theo dãy strip (safe 2016): b mm
Hệ số điều kiện làm việc: b 1, tính được như sau: m
giá trị của R - tra bảng, suy ra 1 1 2 m
Diện tích thép chịu lực trong sàn là: s b b 0 s
Kiểm tra giá trị tính toán: m R ; R
Hình 2.10 Dãy strip X Hình 2.11 Dãy trip Y
2.4.4.3 Bảng tính cốt thép theo 2 phương X, Y
Chọn giá trị moment lớn nhất để tính toán cho nhịp và gối theo 2 phương X,Y
Phương Kí hiệu M(kN.m) Strip M/1m(kN.m) b
(mm) α m x As(mm²) à(%) ỉchọn As chọn mm 2
CSA6&CSA2 68.67 2.25 30.5 1000 260 35 225 0.0416 0.0425 379.7 0.169 10 200 393 MSA1&MSA4 107.48 4.5 23.9 1000 260 35 235 0.0298 0.0303 282.7 0.120 10 200 393 CSA1&CSA12 86.58 3 28.859 1000 260 35 225 0.0393 0.040 358.60 0.159 10 200 393 MSA2 40.41 1.5 26.9 1000 260 35 225 0.0367 0.0374 334.3 0.149 10 200 393 Y(1-4) CSB4&CSB11 72.07 2.125 33.9 1000 260 25 235 0.0424 0.0433 404.1 0.172 10 180 436
CSB1&CSB2 139.36 4.25 32.790 1000 260 25 235 0.0409 0.042 390.440 0.166 10 200 393 MSB8&MSB7 74.54 4.25 17.540 1000 260 25 235 0.0219 0.022 206.773 0.088 10 200 393 CSB12&CSB15 58.03 4.125 14.068 1000 260 25 235 0.0176 0.018 165.483 0.070 10 200 393 MSB9 16.63 4 4.158 1000 260 25 235 0.0052 0.005 48.602 0.021 10 200 393
Phươn g Kí hiệu Vi trí M(kN.m
Bố trí cốt thép trong bản sàn nấm
Việc bố trí và cắt cốt thép cho bản chịu tải trọng phân bố đều cần tuân theo quy tắc đơn giản và an toàn, như được minh họa trong hình.
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
Thiết kế cầu thang bộ
Cấu tạo cầu thang
- Cầu thang dạng bản hai vế
- Chiều dày bản thang chọn h 150 mm
- Bản chiếu nghỉ được liên kết trực tiếp vào vách cứng nên không cần bố trí dầm chiếu nghỉ
Bảng 3.1 Chiều dày, khối lượng các lớp cấu tạo cầu thang
STT Lớp vật liệu Tỷ trọng, γ Bề dày lớp,
Hệ số vượt tải, n (kN/m3) (mm)
2 Gạch lót, đá hoa cương 24 20 1.1
- Theo kiến trúc, mỗi vế thang đều có 12 bậc có kích thước như sau:
Chiều rộng bậc b 250 mm , chiều cao bậc h 168 mm
Góc nghiêng bản thang: tan 168 0.672 34
- Cấu tạo bậc thang như sau:
Hình 3.1 Các lớp cấu tạo bậc thang
Hình 3.2 Mặt bằng kiến trúc cầu thang
Tải trọng tác dụng
- Gồm có tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng và bản chiếu nghỉ
- Tải trọng tác dụng lên bản thang (bản nghiêng) Đối với lớp gạch (đá hoa cương, đá mài, ) và lớp vứa xi măng có chiều dày
, chiều dày tương đương xác định như sau:
Đối với bậc thang (xây gạch hoặc BTCT) có kích thước l h b , b , chiều dày tương đương xác định như sau: cos 168 cos 34
Bảng 3.2 Chiều dày, khối lượng các lớp cấu tạo cầu thang
Bề dày lớp, Hệ số vượt tải, n g tc g tt (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
2 Gạch lót, đá hoa cương 24 28.5 1.1 0.684 0.752
- Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ
Bảng 3.3 Chiều dày, khối lượng các lớp cấu tạo cầu thang
Hệ số vượt tải n g tc g tt
1 Gạch lót, đá hoa cương 24 20 1.1 0.480 0.528
- Hoạt tải tiêu chuẩn p tc 3 kN m / 2
- Hoạt tải tính toán: p tt n p tc 1.2 3 3.6 kN m / 2
Bảng 3.4 Tổng tải trọng tác dụng
(kN/m 2 )(kN/m 2 ) Tác dụng lên vế thang 9.970 11.317 Tác dụng lên chiếu nghỉ 7.860 8.946
Sơ đồ tính
- Cắt một dãy có bề rộng b 1 m để tính toán, xem bản thang như một dầm đơn giản có kích thước b h 1 0.15 m 2
Trong kiến trúc, sơ đồ tính thường được coi là gối cố định; tuy nhiên, thực tế khi sử dụng cầu thang, sơ đồ thường là một đầu ngàm và một đầu gối cố định.
Để xác định chính xác nội lực phù hợp với thực tế sử dụng của cầu thang, cần giải các sơ đồ liên quan Việc lựa chọn moment (nhịp và gối) có giá trị lớn hơn là cần thiết để tính toán cốt thép.
- Sử dụng phần mềm ETABS 2016 hỗ trợ tính toán nội lực Từ đó có thể xác định moment cho bản thang
- Sơ đồ tính theo các trường hợp:
1 đầu ngàm 1 đầu gối cố định
Hình 3.3 Sơ đồ tính và nội lực vế 2
Dựa vào kết quả nội lực, ta lựa chọn moment dương lớn nhất để tính toán cốt thép giữa nhịp và moment âm nhỏ nhất cho cốt thép ở gối Tại vị trí giao nhau giữa bản thang và bản chiếu nghỉ, cần xem xét cả moment âm và moment dương để đảm bảo tính toán chính xác.
Tính toán cốt thép cho cầu thang
- Bê tông cấp độ bền B25 ( M350 ): R b 14.5 MP a ; R bt 1.05 MPa
- Cốt thép sử dụng AIII ( CIII ): R s R sc 365 MPa
- Hệ số điều kiện làm việc của bê tông: b 1
- Chiều cao bậc thang: h 150 mm
- Chiều cao tính toán: h 0 h a 150 20 130 mm
- Bề rộng tính toán: b 1000 mm
Hệ số điều kiện làm việc: b 1, tính được như sau: m
giá trị của R - tra bảng, suy ra 1 1 2 m
Diện tích thép chịu lực trong sàn là: s b b 0 s
Kiểm tra giá trị tính toán: m R ; R
Bảng 3.5 Bảng tính thép cầu thang
Tính toán dầm thang
Sơ đồ tính và tải trọng
- Xem dầm thang như dầm đơn giản, liên kết khớp ở 2 đầu nhịp tính toán là
- Tải trọng do bản thang truyền vào (bằng phản lực gối tựa của bản thang):
- Do bản chiếu tới truyền vào có dạng tam giác được chuyển thành dạng phân bố đều:
- Với q tính trong bảng sau:
Bảng 3.6 Tải trọng tác dụng lên dầm thang
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
Trọng lượng riêng γ (kN/m3) Hệ số vượt tải n
Tải trọng tính toán (kN/m) Tĩnh tải Đá hoa cương 0.01 24 1,1 0.264
- Tổng tải trọng tác dụng lên dầm thang:
- Dầm cầu thang được gối lên 2 vách cứng nên chọn sơ đồ tính là hai đầu ngàm
Hình 3.4 Sơ đồ tải trọng đứng lên dầm chiếu tới
Xác định nội lực
- Lực cắt lớn nhất tại gối: 1 1 92.54 3.2 171.2
Tính cốt thép dọc
Bảng 3.7 Bảng tính toán cốt thép cho dầm thang
Tiết diện Mô men kNm h
Thép chọn A sc (cm 2 ) (%) Gối trái 105.57 45 42 0.20637 0.2337 7.798 416 804.4 0.88
Tính cốt thép đai
Ở những đoạn dầm có lực cắt lớn, ứng suất pháp và ứng suất tiếp sẽ tạo ra ứng suất kéo chính nghiêng với trục dầm, dẫn đến sự xuất hiện của các khe nứt nghiêng Các cốt đai nằm ngang qua khe nứt này sẽ giúp chống lại sự phá hoại theo tiết diện nghiêng Do đó, việc tính toán cốt đai cho cấu kiện là rất cần thiết.
- Căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 mục 6.2.3 thì diện tích thép đai chịu cắt trong dầm được tính như sau: Đường kính cốt đai tối thiểu bằng:
Khi chiều cao h 800 đường kính đai tối thiểu là 5mm
Khi chiều cao h 800 đường kính đai tối thiểu là 8mm
- Kiểm tra điều kiện bê tông đã đủ khả năng chịu cắt Q b3 1 f n R bhbt o, lúc này chỉ dần đặt cốt thép ngang cấu tạo
Trong đó: b3 = 0.6 đối với bê tông nặng
f = 0 đối với tiết diện chữ nhật
n : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc, trong dầm n = 0
- Kết luận: Nếu Q b3 1 f n R bhbt o thì cần tính cốt ngang (cốt đai, cốt xiên) để thỏa điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng
- Tính cốt đai bố trí chịu lực cắt
Xác định bước đai tính toán
b2= 2 đối với bê tông nặng
Để xác định bước đai tối đa và tránh phá hoại ở tiết diện nghiêng giữa hai cốt đai, cần đảm bảo rằng chỉ có bê tông chịu cắt, đồng thời tuân thủ các điều kiện cần thiết.
b4= 1.5 đối với bê tông nặng
Khoảng cách cấu tạo của cốt đai
Quy định tại mục 8.7.6 TCVN 5574:2012
Trong đoạn gần gối tựa L/4 có lực cắt lớn: sct = min(h/2; 150mm) khi chiều cao dầm h 450mm
Trong đoạn giữa dầm L/2: sct có thể không cần đặt khi chiều cao dầm h 300mm
Khoảng cách thiết kế của cốt đai
chon tt max ct s min s ,s ,s
- Ngoài ra còn một số yêu cầu cấu tạo kháng chấn khác tại mục V.3 sách “Cấu tạo BTCT” – Bộ XD
- Khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai
Tiết diện chữ nhật f 0, Cấu kiện không có lực dọc n 0, q sw R sw A sw s
- Lực cắt lớn nhất tại gối: 1 1 92.54 3.7 171.2
- Khả năng chịu cắt của bê tông: bt b3 n bt 0 3
Q bt Q max nên bê tông không đủ khả năng chịu cắt, cần tính toán cốt đai
cho đoạn gần gối tựa (một khoảng bằng 1/4 nhịp)
Chọn: ϕ8a100 trong phạm vi 1/4 đoạn gần gối tựa
- Khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai
Với tiết diện chữ nhật f 0 , Cấu kiện không có lực dọc n 0
Bê tông và cốt đai đã đủ khả năng chịu cắt, không cần bố trí cốt xiên
Tính thép đai bố trí cho đoạn giữa dầm
Lực cắt lớn nhất: Qmax 171.2 kN Q052.92 kN
Bêtông đủ khả năng chịu cắt không cần phải tính cốt đai Chọn: ϕ8a250 trong phạm vi giữa dầm
Chọn sơ bộ các tiết diện
Chọn tiết diện sàn
Chọn sơ bộ tiết diện vách
- Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó
Các lỗ trên vách không được gây ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu tải của vách, do đó cần áp dụng các biện pháp cấu tạo tăng cường cho khu vực xung quanh các lỗ này.
- Độ dày của thành vách (b) chọn không nhỏ hơn 150 mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng
- Vì công trình sử dụng cột kết hợp vách chịu lực nên ta không đổi tiết diện trên toàn bộ chiều cao của tầng
- Theo TCVN 198-2007: tổng diện tích mặt cắt của vách và lõi cứng có thể xác định theo công thức:
Fst: diện tích sàn từng tầng Tầng điển hình có F st 800.4 m 2
- Vậy tiết diện vách đã chọn b 350 mm có tổng diện tích vách được tính bằng:
Tính toán tải trọng
Tính toán tải trọng gió
- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức:
W : giá trị áp lực gió lấy theo bảng đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 0
(TCVN 2737-1995) k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 (TCVN 2737-1995) c: hệ số khí động lấy theo bảng 6 (TCVN 2737-1995)
Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2
- Công trình tại vị trí TP Hồ Chí Minh nên phân vùng áp lực gió là IIA, có
Công trình nằm trong khu vực địa hình B, nơi có không gian tương đối rộng rãi với một số vật cản thưa thớt, chiều cao không vượt quá 10m Khu vực này thường là ngoại ô với ít nhà ở, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, cùng với các vùng trồng cây thưa.
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính theo công thức:
- Tải trọng gió được quy về trên từng tầng với chiều cao tầng tương ứng và được trình bày trong bảng sau
Bảng 4.1 Tải trọng gió tĩnh theo phương X (A-F)
Chiều cao tầng Cao độ sàn Hệ số độ cao
Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió Bề rộng đón gió Diện tích đón gió
Gió đẩy Gió hút Tổng Gió đẩy Gió hút Tổng h Z k W o,đẩy W o,hút W o Ly S Wđẩy Whút Wtx
(m) (m) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (m) (m 2 ) (KN) (KN) (KN)
Story1 4 4 0.848 0.563 0.422 0.985 21.00 126.00 70.923 53.192 124.116 Story2 4 8 0.960 0.638 0.478 1.116 21.00 78.75 50.217 37.663 87.880 Story3 3.5 11.5 1.025 0.681 0.511 1.191 21.00 73.50 50.033 37.525 87.558 Story4 3.5 15 1.075 0.714 0.536 1.250 21.00 73.50 52.484 39.363 91.848 Story5 3.5 18.5 1.117 0.742 0.556 1.298 21.00 73.50 54.504 40.878 95.381 Story6 3.5 22 1.152 0.765 0.574 1.339 21.00 73.50 56.230 42.173 98.403 Story7 3.5 25.5 1.183 0.786 0.589 1.375 21.00 73.50 57.745 43.308 101.053 Story8 3.5 29 1.211 0.804 0.603 1.407 21.00 73.50 59.097 44.323 103.420 Story9 3.5 32.5 1.236 0.821 0.616 1.436 21.00 73.50 60.322 45.241 105.563 Story10 3.5 36 1.259 0.836 0.627 1.463 21.00 73.50 61.443 46.082 107.524 Story11 3.5 39.5 1.280 0.850 0.638 1.488 21.00 73.50 62.477 46.858 109.335 Story12 3.5 43 1.300 0.863 0.647 1.510 21.00 73.50 63.439 47.580 111.019 Story13 3.5 46.5 1.318 0.875 0.657 1.532 21.00 73.50 64.339 48.254 112.594 Story14 3.5 50 1.336 0.887 0.665 1.552 21.00 73.50 65.185 48.889 114.074 Story15 3.5 53.5 1.352 0.898 0.673 1.571 21.00 73.50 65.984 49.488 115.472 Story16 3.5 57 1.368 0.908 0.681 1.589 21.00 73.50 66.741 50.056 116.797 Story17 3.5 60.5 1.382 0.918 0.688 1.606 21.00 68.25 62.642 46.982 109.624 Story18 3 63.5 1.394 0.926 0.694 1.620 21.00 31.50 29.165 21.873 51.038
Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió Bề rộng đón gió
Gió đẩy Gió hút Tổng Gió đẩy Gió hút Tổng h Z k W o,đẩy W o,hút W o Lx S Wđẩy Whút Wty
(m) (m) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (m) (m 2 ) (KN) (KN) (KN)
Bảng 4.2 Tải trọng gió tĩnh theo phương Y(1-4)
Thành phần động của tải trọng gió lên công trình bao gồm lực do xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được xác định bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với các hệ số ảnh hưởng từ xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.
- Tính toán thành phần động của tải trọng gió: dựa vào các thành phần cần tính toán và TCXD 229 – 1999
- Công trình có chiều cao 63.5 > 40m nên cần phải tính thành phần động của gió
- Để xác định thành phần động của gió ta cần xác định tần số dao động riêng của công trình
- Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học và các bước tính:
Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn hữu hạn điểm tập trung khối lượng
Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có như không đổi
Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tại cao trình sàn
Giá trị khối lượng tập trung được xác định bằng tổng khối lượng của kết cấu, trọng lượng các lớp cấu tạo sàn, và hoạt tải tham gia vào công trình để tính toán thành phần động của gió Theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229-1999, có thể áp dụng hệ số chiết giảm khối lượng đối với hoạt tải là 0.5, như quy định trong bảng 1 của TCXD 229-1999.
Khai báo Mass Source trong mô hình: Tĩnh tải + 0.5 Hoạt tải
Việc tính toán dao động riêng là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự hỗ trợ từ phần mềm chuyên dụng Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng phần mềm ETABS để phân tích các dạng dao động của mô hình.
Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học
Hình 4.1 Sơ đồ tính toán gió động lên công trình
- Việc mô hình trong chương trình Etabs được thực hiện như sau:
Dầm biên được mô hình bằng phần tử Frame
Vách và sàn được mô hình bằng phần tử Shell
Trọng lượng bản thân của kết cấu do Etabs tự tính toán
Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn được phân đều trên sàn
Trọng lượng bản thân tường được gán thành từng dãy trên sàn
Hoạt tải được gán phân bố đều trên sàn, sử dụng hệ số chiết giảm khối lượng là 0.5
Hình 4.2 Mô hình công trình bằng ETABS 2016
Theo TCXD 229: 1999, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió chỉ cần dựa trên dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s phải thỏa mãn bất đẳng thức: f s < f L < f s1 +.
Theo bảng 2 TCXD 229:1999, đối với kết cấu bê tông cốt thép, giá trị fL được xác định là 1.3 Hz khi δ = 0.3 Cột và vách trong kết cấu này được ngàm với móng.
Để tính toán gió động của công trình, cần xem xét theo hai phương X và Y, chỉ tập trung vào phương có chuyển vị lớn hơn Các bước tính toán thành phần động của gió bao gồm việc xác định các yếu tố ảnh hưởng và áp dụng các công thức phù hợp.
Bước 1: Xác định tần số dao động riêng
- Sử dụng phần mềm EATABS khảo sát 12 Mode dao động đầu tiên
- Kết quả chu kì và tần số của 12 dạng dao động lấy từ ETABS
Bảng 4.3 Tần số và chu kì khi phân tích dao động tính gió động
TABLE: Modal Periods and Frequencies Case Mode Period Frequency sec cyc/sec
- Tại Mode 3 có tần số f 0.432 f L 1.3 và tại mode 4 có tần số f 1.353 f L 1.3
- Do đó ta chỉ sử dụng các mode trước Mode 4 để tính toán thành phần động của gió
- Căn cứ vào bảng chuyển vị của các Diagphragm tại mỗi mode ( Bảng phụ lục) ta đánh giá dạng dao động theo các phương như sau:
Bảng 4.4 Tần số và chu kì khi phân tích dao động tính gió động
TABLE: Modal Participating Mass Ratios Case Mode Period UX UY UZ RZ sec
Bước 2: Tính toán thành phần động của tải trọng theo Điều 4.3 đến Điều 4.9 TCXD 229–1999
Để tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió, cần xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có đơn vị là lực Giá trị này được xác định theo công thức cụ thể, giúp đảm bảo tính chính xác trong việc đánh giá tác động của gió lên công trình.
Giá trị 1 được xác định theo bảng 4 trong TCXD 229:1999, phụ thuộc vào hai tham số và Để có được hai thông số này (mặt ZOX), cần tham khảo bảng 5 trong TCXD 229:1999 Các thông số D và H được xác định như hình minh họa, trong đó mặt màu đen là mặt đón gió.
Hình 4.3 Hình tọa độ khi xác định hệ số không gian
- Xác định các hệ số: n ji Fj j 1 i n
Trong đó: y : Chuyển vị ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao ji động i, không thứ nguyên Xác định từ Etabs
Bước 3: Xác định hệ số động lực ( i ) ứng với dạng dao động thứ 1 dựa vào hệ số(
i) và đường số 1, Hình 2, TCXD 229:1999
1.2: là hệ số độ tin cậy
W 0 830 N / m 2 : áp lực gió tiêu chuẩn
f : tần số dao động của dạng dao động thứ i, được xác định trong Bảng 4.2 i
- Từ đồ thị ta xác định hệ số động lực
Bước 4: Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió có xét đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió
- W p( ji) M j i i ji y (Công thức 4.3 TCXD 229-1999)
Bước 5: Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió có xét đến ảnh hưởng xung vận tốc gió và lực quán tính
1.2: hệ số tin cậy đối với tải trọng gió
1: Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng Bảng 6, TCXD 299-
Bảng 4.5 Giá trị tải trọng gió động gán vào sàn theo phương X(A-F)
Chuyển vị tỉ đối của tâm cứng theo phương X y 2 ij
Lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh
Hệ số áp lực động
Hệ số tương quan không gian
Thành phần xung vận tốc gió
Lực gió tiêu chuẩn thành phần động h Z M y ij
Bảng 4.6 Giá trị tải trọng gió động gán vào sàn theo phương Y(1-4)
Chuyển vị tỉ đối của tâm cứng theo phương Y y 2 ij
Lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh
Hệ số áp lực động
Hệ số tương quan không gian
Thành phần xung vận tốc gió
Lực gió tiêu chuẩn thành phần động h Z M y ij
Bảng 4.7 Tổng hợp tải trọng gió thành phần động và thành phần tĩnh
W tt tĩnh W tt động W tt tĩnh W tt động
Tải trọng động đất
Các biến đổi tự nhiên như động đất có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường, công trình và con người Động đất không chỉ mang đến nhiều thảm họa cho con người mà còn ảnh hưởng lớn đến các công trình xây dựng Do đó, việc tính toán và thiết kế các công trình nhà cao tầng để chịu được động đất là rất cần thiết.
- Tiêu chuẩn sử dụng cho tính toán: TCVN 9386:2012, TCXDVN375-2006 (dựa trên cơ sở tiêu chuẩn EUROCODE8- Design of structure for earthquake resistance)
- Theo TCVN 9386:2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động
- Phần mềm hỗ trợ: Etabs 9.7.4
Công trình xây dựng tại Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, theo Phụ lục H của TCVN 9386:2012, xác định đỉnh gia tốc nền a thông qua giá trị gR trong bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính.
Gia tốc nền tham chiếu: a /g = 0.0702 gR
Gia tốc nền thiết kế ag trên nền loại A được xác định bằng đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR nhân với hệ số tầm quan trọng :
- Dự định chiều sâu đặt mũi cọc vào khoảng 40~80 m, trong vùng này, điều kiện đất nền phù hợp với loại đất nền C ở bảng 3.1 tiêu chuẩn 9386-2012
Do các bộ phận kết cấu nằm ngang có nhịp nhỏ hơn 20m và các thành phần kết cấu dạng công xôn nằm ngang nhỏ hơn 5m, cùng với việc không có ứng lực trước, nên không cần xem xét thành phần thẳng đứng của tác động động đất.
- Xác định phổ thiết kế Sd(T) theo biểu thức ( 3.13 3.16 ): d
- Hệ số ứng xử với cận dưới của nền thiết kế theo phương nằm ngang: 0.2
- Do đó lựa chọn đất nền loại C để tiến hành tính phổ
Bảng 4.8 Thông số đất nền tính động đất
TB (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TC (s) là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD (s) là giá trị x ác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
- Với chu kìT 1 X 2 7232 6 không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương: 1 4 2.4
- Nên trong đồ án này tải trọng động đất sẽ được tính toán theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (điều 4.3.3.3 TCVN 9386 : 2012)
Đối với thành phần thẳng đứng của tác động động đất, phổ thiết kế được xác định dựa trên công thức của phổ ngang Trong đó, gia tốc nền thiết kế theo phương ngang (ag) được thay thế bằng avg = 0.9ag, với S = 1 và q = 1.5 Các giá trị này được lấy theo bảng quy định.
- Xác định phổ đứng theo các biểu thức sau:
S(d) – Phổ thiết kế đàn hồi
TB (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TC (s) là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD (s) là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
- Gia tốc nền tham chiếu: a /g = 0.0702 gR vg gR a = a 0.9=0.06318
- Vì a =0.06318 < 0.25 nên công trình không xét đến phổ đứng vg
4.3.2.2 Mực độ tin cậy và hệ số tầm quan trọng
Công trình xây dựng được phân loại thành 5 cấp độ quan trọng dựa trên khả năng gây nguy hại cho tính mạng con người khi xảy ra sụp đổ, vai trò của chúng đối với an ninh công cộng và bảo vệ trật tự xã hội ngay sau động đất, cũng như các hậu quả kinh tế và xã hội mà chúng có thể gây ra trong trường hợp này.
Mỗi mức độ quan trọng trong xây dựng được gán một hệ số tầm quan trọng riêng, như quy định trong phụ lục E của TCVN 9683:2012 Các mức độ này xác định mức độ quan trọng của công trình và tương ứng với các hệ số khác nhau.
Bảng 4.9 Hệ số tầm quan trọng
Mức độ quan trọng Công trình Hệ số tầm quan trọng Đặc biệt Trên 60 tầng Thiết kế với gia tốc lớn nhất có thể xảy ra
IV Không quá 3 tầng Không yêu cầu tính toán khác
4.3.2.3 Hệ số ứng xử q của kết cấu BTCT
Hệ số ứng xử q phản ánh khả năng phân tán năng lượng của kết cấu, thể hiện tỷ lệ giữa lực động đất mà kết cấu phải chịu khi phản ứng hoàn toàn đàn hồi với độ cản nhớt 5% và lực động đất sử dụng trong thiết kế theo mô hình phân tích đàn hồi thông thường, đồng thời đảm bảo kết cấu đáp ứng các yêu cầu cần thiết.
- Hệ hỗn hợp khung – vách BTCT thì q 3.9 cho nhà cao tầng, khung nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp tương đương khung
4.3.2.4 Khối lượng tham gia dao động
Theo tiêu chuẩn 9386 – 2012, hệ số tham gia vào dao động của hoạt tải trong khu vực nhà ở gia đình được xác định là 0.3, kết hợp với hệ số 0.8 cho các tầng sử dụng đồng thời.
- Vậy khai báo Mass Source trong mô hình là TT+0.24HT
Bảng 4.10 Giá trị hổ thiết kế theo phương ngang
TABLE: Modal Participating Mass Ratios
Period UX UY Sum UX Sum UY RZ sec Modal 1 1.955 0.0001 0.6838 0.0001 0.6838 0.0025
Sau khi loại bỏ các mode bị xoắn sinh viên chọn các mode tính toán như sau:
Công trình chung cư cao cấp Night Blue thỏa các tiêu chí đều đặn theo mặt bằng và mặt đứng, đồng thời chu kì dao động: 1 1 c
Áp dụng “phương pháp tĩnh lực ngang tương đương”
4.3.2.6 Gán tải trọng động đất bằng phần mềm Etabs
- Click chọn Spectrum from File Add New Function
- Nhập phổ dao động cho công trình như sau:
Tại mục Values are: Chọn Period as Value
Nhấn vào Browse chỉ đến file phổ dao động ở dạng text đã lập trước đó
- Sau đó Click vào Display Graph sẽ được dạng phổ dao động
Hình 4.4 Khai báo phổ ngang trong ETABS
Do giới hạn của đồ án chỉ phân tích trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính, giá trị tải trọng tương ứng với giá trị nội lực Để đơn giản hóa quá trình tính toán, tổ hợp nội lực được thay thế bằng tổ hợp tải trọng, và kết quả vẫn đảm bảo tính chính xác trong phân tích giai đoạn đàn hồi.
Bảng 4.11 Các trường hợp tải trọng
Các trường hợp tải Ký hiệu TYPE Self weight Auto Lateral load Ghi chú
Tĩnh tải TT Dead 1 TT
Hoạt tải HT Live 0 HT
Gió tĩnh phương X WTX Wind 0 User Load Response
Spectra Gió động dạng 1 phương X WD1X Wind 0 User Load Response
Gió tĩnh phương Y WTY Wind 0 User Load Response
Spectra Gió động dạng 1 phương Y WD1Y Wind 0 User Load Response
Spectra Động đất phương X QX Quake 0 User Load Response
Spectra Động đất phương Y QY Quake 0 User Load Response
Các trường hợp tổ hợp tải trọng có xét đến thành phần động của tải trọng gió và tải động đất theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương
Load combination type Case name Scale factor
10 Comb6 Add TT; HT; WX 1; 0.9; 0.9
11 Comb7 Add TT; HT; WX 1; 0.9; -0.9
12 Comb8 Add TT; HT; WY 1; 0.9; 0.9
13 Comb9 Add TT; HT; WY 1; 0.9; -0.9
14 Comb10 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9;
15 Comb11 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9;
16 Comb12 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; -
17 Comb13 Add TT; HT; WX; WY 1; 0.9; -
18 Comb14 Add TT; HT; QX; QY 1; 0.3; 1;
19 Comb15 Add TT; HT; QX; QY 1; 0.3; 1; -
20 Comb16 Add TT; HT; QY; QX 1; 0.3; 1;
21 Comb17 Add TT; HT; QY; QX 1; 0.3; 1; -
Tính toán thép
Kiểm tra chuyển vị
Hình 4.5 Chuyển vị công trình
- Chuyển vị của công trình
- Theo TCXD 198:1997 mục 2.6.3 điều kiện chuyển vị của công trình khung – vách BTCT thỏa khi
Công trình thỏa chuyển vị
Tính toán thép cột
4.4.2.1 Nội lực nén lệch tâm xiên
- Nội lực tính toán nén lệch tâm xiên được lấy từ kết quả tổ hợp trong đó cần chú ý các bộ nội lực sau:
Có N lớn nhất và Mx, My tương ứng;
Có M lớn nhất, N, My tương ứng;
Có My lớn nhất, N, Mx tương ứng;
Có Mx và My đều lớn;
Có độ lệch tâm 1 x M x e N hoặc 1 y M y e N lớn
Nội lực từ Etabs cho cột được tính toán với các giá trị N, P, Mx, M2, My, M3 Do đó, cột được thiết kế như một cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên và thép được bố trí theo chu vi của cột.
Theo sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS.TS Nguyễn Đình Cống, cột được thiết kế dựa trên cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên Trong đó, thép được bố trí theo chu vi và nội lực được xác định với các giá trị N, P, Mx, M3, My, M2.
4.4.2.2 Phương pháp tính toán gần đúng cốt thép cột lệch tâm xiên
Phương pháp gần đúng sử dụng biến đổi từ nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng tương đương để tính toán cốt thép Nguyên tắc của phương pháp này được quy định trong tiêu chuẩn BS8110 của Anh.
Mỹ ACI318 đã xây dựng các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 5574 – 2012 Tham khảo từ sách "Tính toán cột bê tông cốt thép" của GS Nguyễn Đình Cống, mục 5.6.1, trang 153.
- Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy, điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là x y
C , cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn
4.4.2.3 Các bước tính toán thép cột
Bê tông B25: Rb = 14.5Mpa ; Rbt = 1.05Mpa ; E = 30000Mpa
Thép dọc AII: Rs = 280Mpa ; Rsc = 280Mpa ; E = 210000 Mpa
Thép đai AI: Rs = 225 Mpa ; Rsc = 225 Mpa ; E = 210000 Mpa
- Thép cột được bố trí đối xứng và thiết kế theo lệch tâm phẳng
Tiết diện chịu lực nén N và moment uốn Mx, My, cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay, là các yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu Sau khi phân tích uốn theo hai phương, hệ số ηx và ηy được tính toán để xác định giá trị moment gia tăng, bao gồm x1, x, y1, y.
Ta xét tương quan giữa hai giá trị M ,M với kích thước các cạnh mà đưa x1 y1 về một trong hai mô hình tính toán:
Mô hình Theo phương x Theo phương y
Giả thuyết giá trị a, tính được: h 0 h – a;z h – 2a
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: 1 b b x N
Tính hệ số chuyển đổi m0:
Tính moment tương đương (quy đổi nén lệch tâm xiên ra phẳng):
Dựa vào giá trị e0 và x1 để phân biệt các trường hợp tính toán: a) Trường hợp 1: nén lệch tâm rất bé khi 0
h tính toán gần như nén đúng tâm
- Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm γe:
- Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: e
- Lấy φ = 1 khi 14 và 1.028 0.0000288 2 0.0016 cho các trường hợp còn lại
- Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast: e b st e sc b b
h đồng thời x 1 R 0 h tính toán với trường hợp lệch tâm bé
- Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức gần đúng:
- Diện tích toàn bộ cốt thép Ast: st b 0 sc
h đồng thời x 1 R 0 h tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
- Diện tích toàn bộ cốt thép Ast: 1 0 st sc
Kiểm tra hàm lượng thép trong cột
- Theo độ mảnh cột thông thường: (Nhưng không vượt quá 3%) Độ mảnh min % b 5
4.4.3 Tính thép dọc cột khung trục 1(C15), trục A
Tính thép dọc cột C6, tầng trệt khung trục 2:
Nmax STORY1 C15 COMB1 -4014.388 -16.1513 18.3529 -0.0268 24.8431 -20.5224 M2max STORY1 C15 COMB8 -3992.992 -15.9414 20.8535 -0.0042 38.0494 -20.4545 M3max STORY1 C15 COMB6 -3912.735 -13.8296 17.845 -0.0176 -47.3391 45.6588
Tính toán với cặp nội lực 1:
Nmax = -4014.388 kN; Mx tu = -20.522 kNm; My tu = -24.843 kNm
Kiểm tra điều kiện tính toán gần đúng cột lệch tâm xiên x y
Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương
Chiều dài tính toán: lox loy xl 0.7 4000 2800 mm Độ lệch tâm ngẫu nhiên:
Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:
Theo phương X: x 19.4 28 x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)
Theo phương Y: y 19.4 28 y 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)
Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y
Tính toán diện tích thép
Độ lệch tâm tính toán: 1 3
Tính toán cốt thép cột theo các trường hợp:
Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e 1 1.07
Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm: e (1 ) 0.988
Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:
Kiểm tra hàm lượng thép
Kiểm tra: min 0.4% tt 2525.02 100 1.01% max 3%
Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí xung quanh chu vi cột, trong đó cốt thép ở cạnh b = 500mm có mật độ tối thiểu bằng hoặc lớn hơn mật độ cốt thép tại cạnh h = 500mm.
Chọn 12ϕ20 (As = 37.68cm 2 ) rải đều theo chu vi min ch max
Tính toán với cặp nội lực 2: N ; M ; M tu tu x max y
Ntu= -3992.92 kN; Mx tu = -20.4545 kNm; My max = 38.0494 kNm
Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc (như trường hợp 1)
Tính toán diện tích thép
Độ lệch tâm tính toán: 1 3
Tính toán cốt thép cột theo các trường hợp:
Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e 1 1.07
Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm: e (1 ) 0.988
Diện tích toàn bộ cốt thép tính như sau:
Kiểm tra hàm lượng thép
Kiểm tra: min 0.4% tt 2438.8 100 0.94% max 3%
Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí xung quanh chu vi, với cốt thép ở cạnh b = 500mm có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ tại cạnh h = 500mm.
Chọn 12ϕ20 (As = 37.68cm 2 ) rải đều theo chu vi min ch max
Tính toán với cặp nội lực 3:
Ntu = -3912.73 kN; Mx max = 45.658 kNm; My tu = -47.3391 kNm
Tính toán cho cặp 1 cho thấy diện tích thép A_st = 34.5 cm² Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí quanh chu vi, với cốt thép theo cạnh b = 500mm có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h = 500mm Do đó, lựa chọn 12 thanh thép φ22 (A_s = 45.46 cm²) được phân bố đều quanh chu vi.
=> Chọn nội lực: Ntu = -3912.73 kN; Mx max = 45.658 kNm; My tu = -47.3391 kNm để tính thép dọc cho cột C15, tầng trệt khung trục 2
Bảng 4.12 Bảng tính thép cột
Story Column Load P(kN) M y (kN.m) M x (kN.m) L(m) Cx(cm) Cy(cm) a(cm) ε THLT As(cm²) μ% Chọn thép Asc(cm²)
STORY15 C7 COMB13 -1124.65 49.89 70.37 3.5 40 40 4 0.263056153 LTRB -17.77 2.36 12ỉ20 37.68 STORY14 C7 COMB13 -1407.50 50.69 70.26 3.5 40 40 4 0.204199882 LTRB -15.82 2.36 12ỉ20 37.68 STORY13 C7 COMB7 -1705.31 -46.88 -70.73 3.5 40 40 4 0.159658904 LTRB -11.00 2.36 12ỉ20 37.68 STORY12 C7 COMB7 -1985.38 -47.26 -70.77 3.5 40 40 4 0.132968147 LTRB -4.65 2.36 12ỉ20 37.68 STORY11 C7 COMB7 -2264.72 -46.66 -69.09 3.5 40 40 4 0.110198354 LTRB 1.75 2.36 12ỉ20 37.68 STORY10 C7 COMB7 -2542.87 -50.18 -73.59 3.5 40 40 4 0.10231342 LTRB 10.15 2.36 12ỉ20 37.68
STORY7 C7 COMB7 -3394.54 -49.37 -72.97 3.5 50 50 5 0.062880373 LTRB -13.52 1.82 12ỉ22 45.6 STORY6 C7 COMB7 -3680.71 -50.61 -74.22 3.5 50 50 5 0.057720648 LTRB -5.43 1.82 12ỉ22 45.6
STORY4 C7 COMB7 -4251.01 -50.96 -73.20 3.5 50 50 5 0.048923433 LTRB 10.61 1.82 12ỉ22 45.6 STORY3 C7 COMB1 -4557.74 -52.69 -68.57 3.5 50 50 5 0.044444444 LTRB 19.11 1.82 12ỉ22 45.6
STORY16 C8 COMB11 -1918.33 88.96 -125.29 3.5 50 50 5 0.217178146 LTRB 8.05 2.36 12ỉ25 58.92 STORY15 C8 COMB11 -2590.07 -91.63 123.18 3.5 50 50 5 0.15236219 LTRB 22.32 2.36 12ỉ25 58.92 STORY14 C8 COMB11 -3222.94 86.48 -111.23 3.5 50 50 5 0.106176939 LTRB 23.11 2.36 12ỉ25 58.92 STORY13 C8 COMB11 -3884.63 122.10 -145.51 3.5 50 50 5 0.101508226 LTRB 48.54 1.64 12ỉ25 58.92
STORY11 C8 COMB7 -5504.58 -75.96 45.23 3.5 50 50 5 0.043636364 LTRB 62.79 2.73 20ỉ25 98.2 STORY10 C8 COMB7 -6240.80 -104.23 55.13 3.5 70 70 5 0.043076923 LTRB 84.11 2.00 20ỉ25 98.2
STORY8 C8 COMB12 -7745.19 -78.51 51.28 3.5 70 70 5 0.042666667 LTRB 58.41 1.53 20ỉ25 98.2 STORY7 C8 COMB12 -8515.45 -74.85 44.76 3.5 70 70 5 0.042666667 LTRB 72.51 1.53 20ỉ25 98.2 STORY6 C8 COMB12 -9291.30 -76.13 41.06 3.5 70 70 5 0.042666667 LTRB 87.89 1.53 20ỉ25 98.2 STORY5 C8 COMB12 -10072.80 -76.57 36.45 3.5 80 80 5 0.042666667 LTRB 103.04 2.65 20ỉ30 141.3 STORY4 C8 COMB12 -10860.11 -77.51 31.97 3.5 80 80 5 0.042666667 LTRB 118.20 2.65 20ỉ30 141.3 STORY3 C8 COMB12 -11653.22 -78.93 26.46 3.5 80 80 5 0.042666667 LTRB 133.68 2.65 20ỉ30 141.3 STORY2 C8 COMB12 -12464.42 -101.81 30.38 4 80 80 5 0.042666667 LTRB 138.75 2.65 20ỉ30 141.3 STORY1 C8 COMB12 -13283.52 21.56 -28.02 4 80 80 5 0.042666667 LTRB 140.42 2.65 20ỉ30 141.3
STORY14 C4 COMB12 -1094.45 -67.45 53.87 3.5 40 40 4 0.271237567 LTRB -17.54 2.85 12ỉ22 45.6 STORY13 C4 COMB12 -1314.44 -66.64 52.80 3.5 40 40 4 0.216455273 LTRB -17.80 2.85 12ỉ22 45.6 STORY12 C4 COMB12 -1548.24 66.17 -52.73 3.5 40 40 4 0.177416781 LTRB -14.41 2.85 12ỉ22 45.6 STORY11 C4 COMB12 -1766.96 64.67 -51.56 3.5 40 40 4 0.147615933 LTRB -10.53 2.85 12ỉ22 45.6 STORY10 C4 COMB12 -1984.84 68.27 -55.05 3.5 40 40 4 0.135110982 LTRB -4.32 2.85 12ỉ22 45.6 STORY9 C4 COMB12 -2187.56 -59.99 48.79 3.5 40 40 4 0.104910074 LTRB -1.80 2.85 12ỉ22 45.6 STORY8 C4 COMB12 -2405.37 -81.74 67.76 3.5 50 50 5 0.114495578 LTRB -10.53 1.82 12ỉ22 45.6 STORY7 C4 COMB12 -2653.97 65.52 -54.79 3.5 50 50 5 0.081636482 LTRB -4.32 1.82 12ỉ22 45.6
STORY5 C4 COMB12 -3103.75 65.59 -55.72 3.5 50 50 5 0.067429582 LTRB -10.61 1.82 12ỉ22 45.6 STORY4 C4 COMB12 -3327.54 64.82 -55.51 3.5 50 50 5 0.061012497 LTRB 13.61 1.82 12ỉ22 45.6
The data presents a series of stories, each identified by a unique code (STORY16 to STORY7), with corresponding metrics such as C5, COMB8, and various numerical values indicating performance metrics For example, STORY16 has a value of -1452.26, while STORY15 shows -1967.63, indicating a downward trend Each story maintains a consistent rating of 3.5 across the board, with variations in other parameters like LTB and LTRB, which reflect changes in performance Notably, STORY12 has a value of -3471.94, and STORY10 reaches -4450.75, showcasing significant declines Overall, the data highlights a pattern of decreasing values across the stories, emphasizing the need for analysis and potential adjustments in strategy.
STORY18 C6 COMB22 Min -88.07 -22.45 -58.56 3.5 40 40 4 2.036058536 LTL 10.13 1.91 12ỉ18 30.48 STORY17 C6 COMB24 Max -145.71 13.35 29.09 3.5 40 40 4 0.642596908 LTL 1.19 1.91 12ỉ18 30.48 STORY16 C6 COMB24 Max -215.08 14.99 30.80 3.5 40 40 4 0.467833232 LTL -0.99 1.91 12ỉ18 30.48 STORY15 C6 COMB24 Max -284.41 15.59 29.99 3.5 40 40 4 0.350709769 LTL -3.67 1.91 12ỉ18 30.48 STORY14 C6 COMB24 Max -353.85 16.53 29.59 3.5 40 40 4 0.350854686 LTL -3.61 1.91 12ỉ18 30.48
STORY12 C6 COMB12 -819.28 20.10 26.78 3.5 40 40 4 0.100124738 LTRB -42.57 1.91 12ỉ18 30.48 STORY11 C6 COMB12 -948.98 21.35 26.02 3.5 40 40 4 0.086605956 LTRB -26.72 1.91 12ỉ18 30.48 STORY10 C6 COMB12 -1083.45 24.52 27.68 3.5 40 40 4 0.071193626 LTRB -6.26 1.91 12ỉ18 30.48 STORY9 C6 COMB12 -1208.35 -22.66 -24.79 3.5 40 40 4 0.057707905 LTRB -24.43 1.91 12ỉ18 30.48 STORY8 C6 COMB12 -1354.93 -33.64 -34.95 3.5 50 50 5 0.064865953 LTRB -74.40 1.22 12ỉ22 45.6 STORY7 C6 COMB12 -1534.11 28.04 26.35 3.5 50 50 5 0.045199907 LTRB -10.71 1.82 12ỉ22 45.6
Bêtông cấp độ bền B25 (M350): Rb = 14500 kN/m 2 ; Rbt = 1050 kN/m 2
Hệ số điều kiện làm việc của bêtông: γb = 0.9
Chọn thép CIII làm cốt đai có:
Rs = R’s = 355000 kN/m 2 ; Rsw = 285000 (255000) kN/m 2 – đối với thép cú ỉ 0 thì đặt cốt thép cấu tạo
Phương pháp này có đặc điểm đơn giản và dễ tính toán, không chỉ áp dụng cho vách phẳng Tuy nhiên, giả thiết rằng cốt thép chịu nén và kéo đều đạt đến giới hạn chảy trên toàn bộ tiết diện vách là không chính xác Thực tế, chỉ có các phần tử biên ở hai đầu vách mới có thể đạt đến giới hạn chảy, trong khi các phần tử ở giữa vách vẫn chưa đạt được điều này.
Phương pháp vùng biên chịu moment
Phương pháp này cho rằng cốt thép ở hai đầu vách chịu toàn bộ moment, trong khi lực dọc được phân bố đều trên toàn chiều dài vách.
- Các giả thiết cơ bản:
Ứng suất kéo do cốt thép chịu
Ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu
Bước đầu tiên trong phân tích là giả định chiều dài B của vùng biên chịu moment Chúng ta cần xem xét vách chịu lực dọc trục N và moment trong mặt phẳng Mx Moment Mx có thể được coi là một cặp ngẫu lực tác động tại trọng tâm của hai vùng biên.
Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên
Ab: là diện tích vùng biên
A: là diện tích mặt cắt vách
Hình 4.6 Vùng biên chịu moment
Bước 3: Tính cốt thép chịu kéo nén
Bước 4 yêu cầu kiểm tra hàm lượng cốt thép; nếu không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và tính toán lại từ bước 1 Chiều dài tối đa của vùng biên là L/2, nếu vượt quá giới hạn này, cần tăng bề dày vách.
Bước 5: Kiểm tra vách giữa hai vùng biên giống như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bê tông đủ khả năng chịu nén, tiến hành đặt thép cấu tạo.
Tính cốt thép vách
Số liệu địa chất công trình
- Thống kết quả khảo sát địa chất, từ cao trình tự nhiên đến chiều sâu hố khoan 39m
Bảng 5.1 Chỉ tiêu cơ lí các lớp đất
Lực dính c (kN/m 2 ) Độ sệt
- Lớp 1: Sét lẫn sỏi sạn laterite, màu nâu đỏ - xám trắng, trạng thái nửa cứng
- Lớp 2: Sét, màu xám trắng – nâu hồng, trạng thái nửa cứng
- Lớp 3: Sét pha nặng, màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng
- Lơp 4: Cát pha, đôi chỗ lẫn sỏi sạn TA, màu xám vàng – xám tro – xám hồng, trạng thái dẻo
- Lớp 5: Sét, màu nâu vàng – xám xanh, trạng thái cứng – nửa cứng
Số liệu công trình
Kích thước cọc
- Sơ bộ chọn cọc đặc cóD 0.8m
- Sơ bộ chiều cao đài cọc:h đài 2m
- Chọn đầu cọc đập vỡ 0.9m và 0.2m cọc ngàm vào đài
- Chọn chiều dài cọc: L coc 44 m
- Chiều dài của cọc nằm trong đất là:
- Cao độ đặt đài móng tính từ mặt đất tự nhiên (0m) là -5m
- Cao độ mũi cọc tính từ mặt đất tự nhiên:42.9 5.0 47.9 m
- Acọc : Diện tích tiết diện ngang cọc (m 2 )
- Ab: Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc (m 2 )
- As: Diện tích tiết diện ngang cốt thép (m 2 )
- Acọc = 0.502 (m 2 ) (Cọc có đường kính d = 0.8m)
- As = 40.72 (cm 2 ) (16ϕ18) (Hàm lượng cốt thép không nên nhỏ hơn
- Rs : Cường độ tính toán cốt thép
Sức chịu tải của cọc khoan nhồi
5.2.2.1 Theo vật liệu làm cọc
- R vl cb cb ' R A + R A b b sc st
cb = 0.85: Hệ số điều kiện làm việc (mục 7.1.9 TCVN 10304 – 2014)
’cb = 0.7: Hệ số kể đến việc thi công cọc (mục 7.1.9 TCVN 10304 –
- Sức chịu tải cọc theo vật liệu: cb cb ' b b sc st
5.2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Mục 7.2.3 TCVN 10304 – 2014)
Sức chịu tải trọng nén Rc,u của cọc treo hạ được xác định thông qua tổng sức kháng của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc.
R q A + u f l (Công thức 12 TCVN 10304 – 2014/27) Trong đó:
γc: hệ số điều kiện làm việc của cọc ( khi cọc tựa trên nền đất dính độ bão hòa Sr < 0.9 và trên đất hoàng thổ γc = 0.8, các trường hợp khác γc =1)
γcf : hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ và điều kiện đổ bê tông (tra bảng 5 trang 29 TCVN 10304-
γcq : hệ số diệu kiện làm việc đất dưới mũi cọc Bê tông đổ dưới nước γcq
= 0.9, đối với trụ đường dây tải điện trên không lấy theo điều 14, trường hợp khác γcq =1
u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc, u 2.513 m
Ab: Diện tích cọc tựa lên đất, A b 0.5 m 2
li: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”
fi: Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i”
q b : cường độ sức kháng của đất mũi lấy theo bảng 7 trang 31 của TCVN 10304-2014 →IL=0→qpE00 (kPa)
Cường độ kháng cọc trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, ký hiệu là f i, được xác định theo Bảng 3 TCVN 10304 Đối với loại đất cát pha, cần cộng thêm 15% vào giá trị đã nêu trong bảng.
l i : là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp thứ i
Bảng 5.2 Chỉ tiêu cơ lí các lớp đất
Lớp z i Độ sâu trung bình li (m) Độ sệt IL fi (kN/m²) γcf γcf.fi.li
- Vậy SCT của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:
5.2.2.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo SPT
Tính theo Công thức Nhật Bản (đất rời và đất dính)
Theo Mục G.3.2 trang 82 của TCVN 10304-2014
Sức chịu tải cực hạn cọc: R c,u q A b b u f l c,i c,i f l s,i s,i (6-9)
Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác định bằng công thức qb = 6cu (Kpa) cho cọc nhồi Đối với đất dính thứ i và đất rời thứ i, cường độ sức kháng trung bình được tính theo công thức fci, fsi với fci = αf c (6-10) và fsi = 10N s,i.
3 (6-11) fLhệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d, xác định theo biểu đồ hình G.2.b TCVN
p hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, xác định theo biểu đồ hình G.2.a TCVN
10304 -2014 cu,i là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính, c u,i 6.25N c,i lc,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”
71 ls,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”
Hình 5.1 Biểu đồ xác định hệ số
Bảng 5.3 Cường độ kháng trung bình của cọc móng cột tính theo Nhật Bản
N si f si f si xl si
Sức chịu tải cực hạn :
5.2.2.4 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền
Theo Mục G1 và G2 trang 80 của TCVN 10304-2014
Sức chịu tải cực hạn: R c,u Q p Q s q A b b U f l i i (6-3)
Diện tích tiết diện ngang mũi cọc (Ab) được tính bằng mét vuông (m²), trong khi chu vi tiết diện ngang cọc (u) được đo bằng mét (m) Cường độ sức kháng trung bình (fi) của lớp đất thứ i trên thân cọc được xác định theo đơn vị ma sát.
(kN/m 2 ) Được lấy theo Bảng 3 TCVN 10304 li: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp thứ i (m) qb : cường độ sức kháng của đất mũi trong đất (kN/m 2 ):
Bảng 5.4 Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc
Vậy sức chịu tải cực hạn theo ma sát : s i i
Sức chịu tải cực hạn do kháng mũi Q p (kN)
Cọc dưới móng cột ngàm vào lớp đất dính 5, nơi đất dưới mũi cọc hoàn toàn không thoát nước Để tính toán, áp dụng công thức trong Phụ lục G TCVN 10304-2014: q b = c N u ' c.
Sức chịu tải cực hạn của cọc : Rc,u QbQs 754.5 8834.9 9589.4 kN
5.2.2.5 Sức chịu tải thiết kế
Bảng 5.5 Tổng hợp sức chịu tải của cọc khoan nhồi
Sức chịu tải của cọc ép Kết quả SCT (kN)
Theo chỉ tiêu đất nền 7498.4
Theo cường độ đất nền 9589.4
- Sức chịu tải đặc trưng: R ck min R cu,i 7498.4(kN)
- Sức chịu tải thiết kế: c,a 0 c,u min n k
0 là hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc làm việc nhóm lấy bằng 1.15
n là hệ số tầm quan trọng phụ thuôc vào tầm quan trọng của công trình, đối với công trình cấp 2 lấy bằng 1.15
k là hệ só tin cậy
Chọn sơ bộ số cọc: n ≤ 5 cọc do đó: k=1.75
Chọn sơ bộ số cọc: 6
