Đồ án thiết kế xây dựng Văn phòng làm việc trung tâm thương mại và nhà ở hỗn hợp TP hà nội

Đồ án thiết kế xây dựng Văn phòng làm việc trung tâm thương mại và nhà ở hỗn hợp TP hà nội Đồ án thiết kế xây dựng Văn phòng làm việc trung tâm thương mại và nhà ở hỗn hợp TP hà nội Đồ án thiết kế xây dựng Văn phòng làm việc trung tâm thương mại và nhà ở hỗn hợp TP hà nội Đồ án thiết kế xây dựng Văn phòng làm việc trung tâm thương mại và nhà ở hỗn hợp TP hà nội Đồ án thiết kế xây dựng Văn phòng làm việc trung tâm thương mại và nhà ở hỗn hợp TP hà nội

CHƯƠNG 1: GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.1.GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

Tên công trình: Công trình Văn Phòng Làm Việc Trung Tâm Thương Mại Và Nhà Ở Hỗn

Hợp Công trình do Công ty Cổ Phần Lilama Hà Nội làm chủ đầu tư.Phần kiến trúc và kết cấu được thiết kế bởi công ty cổ phần Tư Vấn Đầu Tư Xây Dựng NHS

Đi ̣a điểm xây dựng: Thành phố Hà Nội

Chức năng nhiê ̣m vụ của công trình : Trong những năm gần đây nền kinh tế Việt Nam

đang có những bước phát triển mạnh mẽ.Cùng với những thành tựu vượt bậc về kinh tế những sức ép của nó lên xã hội ngày càng nặng nề đặc biệt ở những đô thị lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh,Đà Nẵng, Nha Trang Nhu cầu lao động tăng dẫn tới bùng nổ dân số ở đô thị,trong điều kiện đất đai còn hạn hẹp việc đảm bảo điều kiện ăn ở và sinh hoạt cho cán bộ công nhân viên chức làm việc trong các nhà máy khu công nghiệp là vấn đề cấp thiết của toàn xã hội.Để đáp ứng nhu cầu đó việc xây dựng các khu chung cư cao tầng là giải pháp mang tính khả thi.Cũng như hàng loạt các khu chung cư cao tầng khác, Văn Phòng Làm Việc Trung Tâm Thương Mại

Và Nhà Ở Hỗn Hợp là một công trình kiến trúc nhằm phục vụ cho nhu cầu đó

Quy mô công trình , cấp công trình: Theo dự án, công trình là nhà thuộc loại cao tầng

trong khu vực, cho các hộ gia đình và các văn phòng cho thuê có thu nhập trung bình Công trình gồm 17 tầng nổi, 1 tầng hầm,và 1 tầng thượng, bao gồm :

- Tầng hầm có cốt nền -5,000m, gồm các gara ôtô,gara xe máy,các phòng kĩ thuật điện,nước

- Tầng lửng gồm đại sảnh và 1 sảnh phụ,có khu vực để xe máy,phòng bảo vệ,phòng trực kỹ thuật và các ki-ốt bán hàng,dịch vụ phục vụ nhu cầu sinh hoạt của toàn khu nhà

- Các tầng từ tầng 1 đến tầng 15 mỗi tầng của tòa K1 là 4 căn hộ khép kín Mỗi căn hộ có 1 phòng khách, 2 phòng ngủ,1 bếp nấu + phòng ăn, 2 phòng vệ sinh Mỗi tầng của tòa K2 là các văn phòng cho thuê

- Tầng mái gồm hệ thống kỹ thuật và tum thang máy, bồn nước

Tổng chiều cao công trình là 60 m

-Cấp của công trình dựa vào QCVN 03:2009/BXD là cấp II

Vị trí giới hạn khu vực xây dựng công trình : Đây là khu đô thị có vị trí khá thuận lợi nằm

ở phía Đông trung tâm thành phố Hà Nội, phía Đông giáp với đường Lĩnh Nam, phía tây giáp Công Ty dệt Vải Công Nghiệp Hà Nội Bao quanh khu vực chung cư này là 2 tuyến đường lớn Lĩnh Nam và Tam Trinh, đây là khu vực hết sức thuận lợi về giao thông đi lại và hệ thống

đường trong khu vực này phần lớn được xây mới hoàn toàn nên đáp ứng nhu cầu cần thiết của một khu đô thị mới hiện đại

1.2.CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CÔ NG TRÌNH

1.2.1 Giải pháp mặt bằng:

Mặt bằng của công trình là 1 đơn nguyên liền khối vuông.Với chức năng là nhà ở chung cư, công trình được bố trí hợp lý, với tầng hầm làm nơi chứa xe và các phòng kỹ thuật,tầng 1 là các dịch vụ,sinh hoạt cộng đồng, tầng 2 đến tầng 17 là các căn hộ của người dân

+ Tầng hầm (cốt -5,00m):Tầng hầm với chức năng chính là nơi để xe,thang máy bố trí ở

giữa,chỗ đậu xe xung quanh.Ngoài ra còn bố trí phòng bảo vệ, phòng kĩ thuật điện, nước, chữa cháy, quạt thông gió, hệ thống rãnh thu nước.Đường cho xe lên và xuống tầng hầm được bố trí ở gần mặt sau toà nhà rất thuận tiện cho giao thông đi lại, cũng như đảm bảo về mặt kiến trúc, thẩm mỹ

+ Tầng 1 gồm 1 đại sảnh từ lối vào chính,ngoài ra còn có 1 sảnh phụ ở mặt bên phải tòa nhà,có khu vực để xe máy,các kiốt bán hàng, kinh doanh dịch vụ Chiều cao của tầng 1 là 4,5m tạo nên

sự thông thoáng,bên ngoài có bố trí bồn hoa rộng, vị trí trồng cây xanh tạo mỹ quan cho công trình

+ Các tầng 2 đến tầng 17 là các căn hộ để ở.Chiều cao mỗi tầng là 3,3 m.Mỗi căn hộ có 1

phòng khách, 2 phòng ngủ,1 bếp nấu + phòng ăn,2 nhà vệ sinh,1 ban công Các căn hộ được thiết kế độc lập với nhau,sử dụng chung hành lang, các phòng trong từng căn hộ được bố trí với công năng sử dụng riêng biệt và được liên hệ chặt chẽ với nhau,diện tích của các phòng trong một căn hộ là tương đối hợp lý.Giải pháp thiết kế mặt bằng này thuận tiện cho việc sinh hoạt và trang trí nội thất phù hợp với công năng sử dụng của từng phòng.Mỗi căn hộ đều có 1 ban công tạo không gian thoáng mát đồng thời dùng cho việc phơi quần áo hoặc trang trí chậu hoa cây cảnh

1.2.2 Giải pháp mặt cắt và cấu ta ̣o:

-Chiều cao thông thủy là khoảng cách từ mặt sàn đến đáy dầm,trong các căn hộ của chung cư khoảng cách này là 2,6m, khoảng cách bày đảm bảo cho yêu cầu sử dụng

-Cao độ sàn tại các vị trí nhà vệ sinh và ban công có cao độ nhỏ hơn so với cao độ của sàn -Giải pháp cấu tạo sàn kiến trúc (bản vẽ)

+Cấu tạo sàn vệ sinh : SB

- Simon Flo-Topgreen (chất làm cứng bề mặt nền trộn sẵn định lượng 4kg/m2)

- Bê tông đổ tại chỗ dày 200 xoa nhẵn mặt

- Lớp chống thấm Penetron-USA

- Bê tông lót móng M100 dày 100

- Cát tôn nền đầm chặt với hệ số K=0.95

- Đất tự nhiên

1.2.3 Giải pháp mặt đƣ́ng và hình khối:

- Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực kiến trúc Mặt đứng công trình được trang trí trang nhã , hiện đại, các căn hộ có hệ thống ban công và cửa sổ mở ra không gian rộng tạo cảm giác thoáng mát, làm tăng tiện nghi tạo cảm giác thoải mái cho người sử

dụng.Giữa các căn hộ và các phòng trong một căn hộ được ngăn chia bằng tường xây , trát vữa

xi măng hai mặt và lăn sơn theo chỉ dẫn kỹ thuật Ban công có hệ thống lan can sắt sơn tĩnh điện chống gỉ

- Hình thức kiến trúc công trình mạch lạc rõ ràng Công trình bố cục chặt chẽ và quy mô phù hợp chức năng sử dụng góp phần tham gia vào kiến trúc chung của toàn khu Mặt đứng phía trước đối xứng qua trục giữa nhà Đồng thời toàn bộ các phòng đều có ban công nhô ra phía ngoài, các ban công này đều thẳng hàng theo tầng tạo nhịp điệu theo phương đứng

- Toà nhà được thiết kế với các giải pháp nhằm tối ưu công năng sử dụng cho các căn hộ kiểu gia đình tiện dụng hiện đại và riêng biệt cho mỗi căn hộ

- Chiều cao tầng 1 là 4,5 m ; các tầng từ tầng 2 đến tầng 15 mỗi tầng cao 3,3m

MẶT ĐỨNG TRỤC A-H 1.2.4 Giải pháp kết cấu công trình của kiến trúc:

Giải pháp về vật liệu:

- Về vật liệu: trên thực tế các công trình xây dựng của nước ta hiện nay vẫn sử dụng bêtông cốt thép là loại vật liệu chính Chọn vật liệu bêtông cốt thép sử dụng cho toàn bộ công trình Chọn bê tông sàn,dầm cấp độ bền B25 có Rb = 14,5 MPa,Rbt = 1,05 MPa

+ Thép AII có : Rs = Rsc = 280 MPa

+ Thép AI có : Rs = Rsc = 225 MPa và Rsw = 175 Mpa

Giải pháp về kết cấu :

- Kết cấu móng: lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi

- Kết cấu phần thân:hệ kết cấu khung giằng,trong đó vách cứng là hệ thống lõi thang máy và

1.3 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CỦA CÔNG TRÌNH

1.3.1 Giải pháp giao thông theo phương ngang và phương đứng trong và ngoài công trình:

Giao thông trên mặt bằng:

- Giao thông theo phương ngang được đảm bảo nhờ hệ thống hành lang Các hành lang được thiết kế rộng đảm bảo rộng rãi, đủ cho người qua lại

- Các hành lang nối với nút giao thông theo phương đứng là cầu thang bộ và cũng là cầu thang thoát hiểm khi cần thiết

Giao thông theo phương đứng:

- Giao thông theo phương đứng có 2 thang bộ chính ,3 thang máy đặt chính giữa cho mỗi tòa nhà

- Giao thông theo phương ngang : có các hành lang phục vụ giao thông nội bộ giữa các tầng, dẫn dến các phòng và dẫn đến hệ thống giao thông đứng

- Các cầu thang , hành lang được thiết kế đúng nguyên lý kiến trúc đảm bảo lưu thông thuận tiện cả cho sử dụng hàng ngày và khi xảy ra hoả hoạn

1.3.2 Giải pháp thông gió chiếu sáng :

Giải pháp thông gió:

- Thông gió là một trong những yêu cầu quan trọng trong thiết kế kiến trúc, nhằm đảm bảo

vệ sinh, sức khoẻ cho con người khi làm việc và nghỉ ngơi

-Về tổng thể, toàn bộ công trình nằm trong khu thoáng mát, diện tích rộng rãi, đảm bảo khoảng cách vệ sinh so với nhà khác Do đó cũng đảm bảo yêu cầu thông gió của công trình -Về nội bộ công trình, các căn hộ được thông gió trực tiếp và tổ chức lỗ cửa, hành lang, thông gió xuyên phòng

Nhìn chung, bố trí mặt bằng công trình đảm bảo thông gió và ánh sáng tự nhiên ở mức tối

đa

Giải pháp chiếu sáng:

- Do công trình nhà ở nên các yêu cầu về chiếu sáng là rất quan trọng Phải đảm bảo đủ ánh sáng cho các phòng Chính vì vậy mà các căn hộ của công trình đều được được bố trí tiếp giáp với bên ngoài đảm bảo chiếu sáng tự nhiên

- Khu vực hành lang chung giữa các căn hộ được chiếu sáng nhân tạo và được đảm bảo bằng lưới điện dự phòng

- Tất cả các phòng, khu bếp, WC của mỗi căn hộ đều được bố trí thêm hệ thống chiếu sáng nhân tạo

1.3.3 Giải pháp cấp, thoát nước:

- Sử dụng nguồn nước từ hệ thống cung cấp nước của thành phố được chứa trong bể ngầm riêng sau đó cung cấp đến từng nơi sử dụng theo mạng lưới được thiết kế phù hợp với yêu cầu

sử dụng cũng như các giải pháp kiến trúc, kết cấu

-Tất cả các khu vệ sinh và phòng phục vụ đều được bố trí các ống cấp nước và thoát nước Đường ống cấp nước được nối với bể nước ở trên mái.Bể nước ngầm dự trữ nước được đặt ở ngoài công trình, dưới sân vui chơi nhằm đơn giản hoá việc xử lý kết cấu và thi công, dễ sửa chữa, và nước được bơm lên tầng mái Toàn bộ hệ thống thoát nước trước khi ra hệ thống thoát nước thành phố phải qua trạm xử lý nước thải để nước thải ra đảm bảo các tiêu chuẩn của ủy ban môi trưòng thành phố

- Hệ thống thoát nước mưa có đường ống riêng đưa thẳng ra hệ thống thoát nước thành phố

- Hệ thống nước cứu hỏa được thiết kế riêng biệt gồm một trạm bơm tại tầng , một bể chứa riêng trên mái và hệ thống đường ống riêng đi toàn bộ ngôi nhà Tại các tầng đều có các hộp chữa cháy đặt tại hai đầu hành lang, cầu thang

1.3.4 Giải pháp cấp điện:

- Toàn bộ hệ thống máy phát và trạm biến áp được đặt bên ngoài tòa nhà,điện cung cấp cho công trình được lấy từ lưới điện thành phố

- Toàn bộ đây dẫn trong nhà sử dụng dây ruột đồng cách điện hai lớp PVC luồn trong ống nhựa đi ngầm theo tường, trần, dây dẫn theo phương đứng được đặt trong hộp kĩ thuật

-Mỗi tầng,mỗi khu vực đều có các thiết bị kiểm soát điện như aptomat,cầu dao

-Các phụ tải gồm có:hệ thống điều hòa trung tâm,thang máy,hệ thống điều hòa cục bộ cho từng căn hộ,các thiết bị điện dân dụng dùng trong gia đình,tổng đài báo cháy,mạng lưới điện thoại,hệ thống điện chiếu sáng khu nhà

1.3.5 Giải pháp phòng cháy chữa cháy:

- Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở nơi công cộng những nơi có khả năng gây cháy cao như nhà bếp, nguồn điện Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy

-Mỗi tầng đều có bình đựng Canxi Cacbonat và axit Sunfuric có vòi phun để phòng khi hoả hoạn

- Các hành lang cầu thang đảm bảo lưu lượng người lớn khi có hỏa hoạn, 1 thang bộ được

bố trí cạnh thang máy, 1 thang bộ bố trí bên phải tòa nhà có kích thước phù hợp với tiêu chuẩn kiến trúc và thoát hiểm khi có hoả hoạn hay các sự cố khác

- Các bể chứa nước trong công trình đủ cung cấp nước cứu hoả trong 2 giờ

- Khi phát hiện có cháy, phòng bảo vệ và quản lý sẽ nhận được tín hiệu và kịp thời kiểm soát khống chế hoả hoạn cho công trình

1.3.6 Giải pháp thoát người khi có sự cố:

- Từ các phòng thoát trực tiếp ra hành lang rồi ra các bộ phận thoát hiểm bằng thang bộ và thang máy mà không phải qua bộ phận trung gian nào khác

- Khoảng cách từ phòng bất kỳ đến thang thoát hiểm đảm bảo < 40 m

- Mỗi khu đều có không nhỏ hơn 2 thang thoát hiểm

- Đảm bảo khoảng cách an toàn phòng cháy chữa cháy từ cửa căn hộ đến lối thoát nạn gần nhất trong công trình Khoảng cách từ cửa căn hộ đến lối thoát nạn gần nhất nhỏ hơn 25m

Lối thoát nạn được coi là an toàn vì đảm bảo các điều kiện sau:

+ Đi từ tầng1 trực tiếp qua tiền sảnh ra ngoài;

+ Đi từ căn hộ ở bất kỳ tầng nào ra hành lang có lối thoát

1.3.7 Giải pháp về thông tin liên lạc :

-Thông tin với bên ngoài được thiết kế mạng điện thoại và hệ thống truyền hình cáp

CATV Ngoài ra, còn có các hình thức thông thường như: vô tuyến, internet, fax

Giáo viên hướng dẫn : T.S NGUYỄN SỸ HÙNG

Sinh viên thực hiện : BẠCH VĂN TIẾN Lớp : 109140B

MSSV : 10914097

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN-THIẾT KẾ HỆ KHUNG

2.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG

 Sử dụng bê tông cấp độ bền B25 có các thông số tính toán như sau:

- Cường độ tính toán chịu nén: Rb =14.5 MPa

- Cường độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.05 MPa

 Cốt thép

 Cốt thép loại AI (đối với cốt thép có Ø < 10)

- Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 225 MPa

- Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 225 MPa

- Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 175 MPa

- Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa

 Cốt thép loại AIII (đối với cốt thép có Ø > 10)

- Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 365 MPa

- Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 365 MPa

- Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa

2.3 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC TIẾT DIỆN

Công trình gồm có 2 nhóm mặt bằng: tầng trệt - tầng 1 và mặt bằng điển hình từ tầng 2 – tầng 18 như phần kiến trúc đã giới thiệu Ở đây chọn sàn tầng điển hình tầng 2 18 để tính

(mm)

Diện tích (m2)

 Do mặt bằng kiến trúc có nh ịp dầm khá lớn nên ngoài hệ dầm chính ta còn bố trí thêm hệ dầm phụ kê lên dầm chính Kích thước dầm được chọn sơ bộ như sau :

Theo điều 3.3.2 Cấu tạo khung nhà cao tầng - TCXD 198:1997 Chiều rộng tối thiểu của dần không chọn nhỏ hơn 200mm và tối đa không hơn chiều rộng cột cộng với 1,5 lần

Chiều cao tối thiểu tiết diện không nhỏ hơn 300mm

Tỉ số chiều cao và chiều rộng tiết diện không lớn hơn 3

Dùng hệ dầm giao nhau với kích thước các dầm như sau:

k N A

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

ms: số sàn phía trên tiết diện đang xét;

q : tải trọng tương đương tính trên 1m2 mặt sàn gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn , trọng lượng bản thân dầm, tường, cột phân bố đều trên sàn Với nhà

kt : hệ số xét đến ảnh hưởng của moment uốn , độ mảnh của cột, hàm lượng cốt thép hệ số này phụ thuộc vào kinh nghiệm thiết kế

Cột giữa: k = 1.1÷1.2

Chọn 300x1000 (mm)

Tính toán tương tự, ta lập được bảng sau

-Sau chọn được tiết diện cột của tầng dưới cùng ta chọn tiết diện cột cho các tầng trên theo nguyên tắc sau: Cứ mỗi 3 tầng giảm tiết diện một lần Ngoài ra tiết diện cột phải chọn sao cho độ cứng đơn vị của cột tầng trên không bé hơn 70% độ cứng đơn vị

Trọng lượng riêng g (kN/m3)

Tĩnh tải

gtc(kN/m2)

Hệ số

độ tin cậy tải trọng n

Tĩnh tải tính toán

gtt(kN/m2)

Trọng lượng riêng g (kN/m3)

Tĩnh tải

gtc(kN/m2)

Hệ số

độ tin cậy tải trọng n

Tĩnh tải tính toán

gtt(kN/m2)

 Tải tường được tính theo công thức: Gt = G x ht

 Tường xây trên dầm thì truyền tải trọng vào dầm

 Hoạt tải sử dụng đƣợc xác định tùy vào công năng sử dụng của ô bản (Theo TCVN

2737 – 1995) Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.4: Hoạt tải phân bố trên sàn

Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m²)

Hệ số vƣợt tải

Hoạt tải tính toán (kN/m²)

 Hoạt tải sửa chữa mái là qtt = 1.3 x 0.75 = 0.975 (kN/m2)

2.6.3 Tính toán tải gió

 Theo TCVN 2737 : 1995 và TCXD 229 : 1999: Gió nguy hiểm nhất là gió vuông góc với mặt đón gió

 Công trình cao 60m > 40 m nên tải gió gồm thành phần tĩnh và thành phần động

 Tải trọng gió bao gồm hai thành phần:

- Thành phần tĩnh của gió

- Thành phần động của gió

2.6.3.1 Thành phần gió tĩnh của tải gió

 Tải trọng gió tĩnh đƣợc tính toán theo TCVN 2737 : 1995 nhƣ sau:

 Áp lực gió tĩnh tính toán tại cao độ z tính theo công thức: Wtc = Wo × k × c

kz: là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng 5 TCVN

2737 : 1995

+ c: là hệ số khí động, đối với mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6 Hệ số tổng cho mặt đón gió và hút gió là: c = 0.8 + 0.6 = 1.4

+ Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là  = 1.2

 Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung này được đặt tại tâm hình học của mỗi tầng (Wtcx là lực gió tiêu chuẩn theo phương X

và Wtcy là lực gió tiêu chuẩn theo phương Y, lực gió bằng áp lực gió nhân với diện tích đón gió) Diện tích đón gió của từng tầng được tính như sau:

j j 1 j

hj, hj-1, B: lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1, và bề rộng đón gió

Bảng 2.5: Kết quả tải trọng gió tĩnh theoPhương X

CHIỀU CAO

NỬA TẦNG TẦNG

W0(kN/m2)

hi(m)

Zi(m) k

B (m)

Wx (kN)

Wxđ (kN)

Wxh (kN) 3.3 MÁI 0.95 3.3 60 1.38 30 218.32 124.76 93.57

Bảng 2.6:Kết quả tải trọng gió tĩnh theo phương Y

CHIỀU CAO

NỬA TẦNG TẦNG

W0(kN/m2)

hi(m)

Zi(m) k

B (m)

Wy (kN)

Wyđ (kN)

Wyh (kN) 3.3 MÁI 0.95 3.3 60 1.38 29 211.05 120.60 90.45

2.6.3.2 Thành phần động của tải gió

 Do công trình cao 60 m > 40 m nên phải tính đến thành phần động của tải gió Để xác định được thành phần động của tải trọng gió thì cần xác định tần số dao dộng riêng của công trình

- Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học:

+ Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn có 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 thể coi như không đổi

+ Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn

+ Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn (phân bố đều trên sàn), hoạt tải (phân bố đều trên sàn)

Hình 2.2:Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình

 Việc tính toán tần số dao động riêng của 1 công trình nhiều tầng là rất phức tạp, do

đó cần phải có sự hỗ trợ của các chương trình máy tính Trong đồ án này phần mềm ETABS được dùng để tính toán các tần số dao động riêng của công trình

- Cột và dầm được mô hình bằng phần tử Line

- Vách và sàn được mô hình bằng phần tử Area

- Trọng lượng bản thân của kết cấu do ETABS tự tính toán

- Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn được phân bố đều trên sàn

- Trọng lượng bản thân tường được gán trên dầm

Hình 2.3: Mô hình 3D của công trình trong ETABS

 Trong TCXD 229 : 1999, quy định chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với s dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s thỏa

 Trong đó: fL được tra trong bảng 2 TCXD 229 : 1999, đối với kết cấu sử dụng bê tông cốt thép, lấy δ = 0.3, ta được fL = 1.3 Hz Cột và vách được ngàm với móng

 Gió động của công trình được tính theo 2 phương Xvà Y, mỗi dạng dao động chỉ xét theo phương có chuyển vị lớn hơn Tính toán thành phần động của gió gồm các bước sau:

 Bước 1: Xác định tần số dao động riêng:

Sử dụng phần mềm ETABS khảo sát với 12 Mode dao động của công trình

Bảng 2.7: Kết quả 12 mode dao động

Nhận xét:Tần số dao động riêng: f3< fL = 1.3Hz < f4 Vì vậy, theo điều 4.3 TCXD 229 :

1999, ta cần tính toán thành phần động của gió có kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình tương ứng với 3 dạng dao động đầu tiên Tuy nhiên

do dạng dao động 3 là xoắn nên ta không kể trong tính toán

 Bước 2: Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió lên các phần tính toán của công trình

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc tại mặt đất được xác định theo công thức:

 Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j , ứng với dạng dao đô ̣ng thứ i được xác đi ̣ng theo công thức

WP(j1)=Mj x ξ1 x ψ1 x yj1

- Trong đó:

+ WP(ij): lực, đơn vi ̣ tính toán kN

+ Mj: khối lươ ̣ng tâ ̣p trung của phần công trình thứ j, T

+ i: hê ̣ số đô ̣ng lực ứng với da ̣ng dao đô ̣ng thứ i, không thứ nguyên

+ i: hê ̣ số được xác đi ̣nh bằng cách chia công trình thành n phần

 Xác định Mj: Khối lượng các điểm tập trung theo các tầng được xuất từ ETABS (Center Mass Rigidity)

Bảng 2.8: Khối lượng tập trung tại các tầng

Story Diaphragm MassX MassY

T MÁI D1 926.3379 926.338 S.TH D1 1009.4065 1009.41 TẦNG 16 D1 1009.4065 1009.41 TẦNG 15 D1 1013.7769 1013.78 TẦNG 14 D1 1018.7971 1018.8 TẦNG 13 D1 1018.7971 1018.8 TẦNG 12 D1 1023.4914 1023.49 TẦNG 11 D1 1028.8355 1028.84 TẦNG 10 D1 1028.8355 1028.84 TẦNG 9 D1 1033.8537 1033.85 TẦNG 8 D1 1039.5217 1039.52 TẦNG 7 D1 1039.5217 1039.52 TẦNG 6 D1 1078.8845 1078.88 TẦNG 5 D1 1093.3816 1093.38 TẦNG 4 D1 1076.3712 1076.37 TẦNG 3 D1 1091.6907 1091.69 TẦNG 2 D1 1117.3135 1117.31 TẦNG 1 D1 1150.6045 1150.6

 Xác định i

- Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên, phụ thuô ̣c vào thông

số i và độ giảm loga của dao động:

o i

+ Công trình bằng BTCT với  = 0.3 nên ta tra theo đường số 1 trên đồ thị (TCXD

WFj = Wj j Sj(kN)(*) + Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió (kN/m2)

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

+ : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

 là 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 Khi tính toán với dạng dao động thứ nhất thì  lấy bằng 1, còn đối với các dạng dao động còn lại lấy bằng 1

- Giá trị 1 được lấy theo bảng 10, TCVN 2737 : 1995, phụ thuộc vào 2 tham số ρ và χ Tra bảng 11, TCVN 2737 : 1995 để có được 2 thông số này, a và b được xác định như hình sau (mặt màu đen là mặt đón gió):

Hình 2.5:Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan 

Bảng 2.11: Kết quả tính toán thành phần gió động theo phương X (Mode 2)

TẦNG

PHƯƠNG X Các thành phần động theo phương X

Bảng 2.12: Kết quả tính toán thành phần gió động theo phương Y (Mode 1)

TẦNG

PHƯƠNG Y Các thành phần động theo phương Y

- Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386 – 2012 “Thiết kế công trình chi ̣u

đô ̣ng đất”

2.6.4.1 Phương pháp phân tích phổ phản ứng

- Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là phương pháp động lực học kết cấu

sử dụng phổ phản ứng động lực của tất cả các dạng dao động ảnh hưởng đến phản ứng tổng thể của kết cấu

- Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà ( TCVN 9386 – 2012 )

- Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng

- Phải xét đến phản ứng của tất cả các dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổng thể của công trình Điều này có thể được thỏa mãn một trong hai điều kiện sau:

- Tất cả các dạng dao động có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét tới

- Quy trình tính toán

Tiến hành tính toán theo các bước sau:

+ Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng của nhà

+ Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên Sd(Ti) của công trình ứng với từng dạng dao động:

+ Phổ thiết kế Sd (T) theo phương nằm ngang

+ Theo TCVN 9386:2012 thì: Phổ thiết kế Sd (T) theo phương nằm ngang đươ ̣ c xác

đi ̣nh bằng các biểu thức sau:

được xác định bằng các công thức sau (xem Hình 3.1):

e

T S a T S T

5 , 2 ) ( :S T a S

T T

a T S T T

g e

a T S s T

g e

trong đó:

Se(T) là phổ phản ứng đàn hồi;

T là chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;

ag là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = l.agR);

TB là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

TC là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

TD là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng;

S là hệ số nền;

là hệ số điều chỉnh độ cản với giá trị tham chiếu  = 1 đối với độ cản nhớt 5 %, xem (3) của điều này

(2)P Giá trị của chu kỳ TB, TC và TD và của hệ số nền S mô tả dạng phổ phản ứng đàn

hồi phụ thuộc vào loại nền đất, nếu không xét tới địa chất tầng sâu (xem 3.1.2(1))

CHÚ THÍCH 1: Đối với 5 loại nền đất A, B, C, D, và E, giá trị các tham số S, TB, TC và

TD đƣợc cho trong Bảng 3.2, các dạng phổ đƣợc chuẩn hóa theo ag với độ cản 5 % đƣợc cho ở Hình 3.2

2.6.4.2 Tổ hợp các thành phần động đất theo phương ngang

- TCVN 9386:2012 quy định các thành phần ngang của tác động động đất phải tác động đồng thời theo cả 2 hướng chính của nhà và không phụ thuộc vào phương pháp tính toán Việc tổ hợp các thành phần ngang được thực hiện như sau:

+ Trước hết phản ứng của kết cấu đối với mỗi thành phần nằm ngang của tác động động đất được xác định một cách độc lập theo x và y của tác động động đất

+ Sau đó giá trị lớn nhất của mỗi hệ quả tác động lên kết cấu có thể xác định theo phương pháp cân bậc hai của tổng bình phương:

Trong đó:

EEmax – giá trị hệ quả động lớn nhất

EEdx, EEdy – giá trị hệ quả tác động do tải trọng động đất tác động theo phương x-x và y-y gây ra

- Trong TCVN 9386-2012 cho phép sử dụng một phương pháp tổ hợp khác trong đó lấy 100% hệ quả tác động động đất của một phương cùng với 30% hệ quả tác động động đất gây ra theo phương còn lại:

+ Function Name: PHOTAY

+ Function Damping Ratio: 0.05

+ Tại mục Define Function: ta lần lượt nhập giá trị T vào ô Period và giá trị SD(T) vào ô Acceleration => Add.( Các giá trị T và SD(T) ở bảng 7.13)

- Sau khi nhập tất cả các giá trị T và SD(T) ta được dao động như hình dưới

- Khai báo trường hợp động đất

Vào menu Define => Response Spectrum Case => Add New Spectrum

2.7 TỔ HỢP TẢI TRỌNG, KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH CÔNG TRÌNH

2.7.1 Tổ hợp tải trọng

Bảng 2.14: Các trường hợp tải

TT Tên tổ hơ ̣p Nô ̣i dung tổ hợp

2.7.2 Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

Với giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mô hình kết cấu, nên tất cả các điểm trên sàn ( cùng cao độ) đều có chuyển vị nhƣ nhau Do vậy, ta có thể xét điểm bất kì trên sàn tầng MAI của công trình để kiểm tra

Hình 2.7: Chuyển vị đỉnh công trình

Để xác định giá trị chuyển vị đỉnh ta phải tổ hợp tải trọng tương ứng với tải trọng tiêu chuẩn, rồi chạy lại mô hình Tuy nhiên, đồ án này xin trình bày một phương pháp gần đúng để xét giá trị chuyền vị đỉnh thông qua giá trị chuyển vị đỉnh tương ứng tải tính toán xuất ra từ phần mềm ETABS

 Sử dụng tổ hợp tiêu chuẩn sau để kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

 CV1: TT + GX

 CV2: TT – GX

 CV3: TT + GY

 CV4: TT – GY

Story Load UX(m) UY(m)

 Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh nhà fmax = - 0.030378 m

 Chiều cao nhà tại tầng mái H = 74m

0.0987 m nên công trình thỏa mãn điều kiện chuyển vị đỉnh

 Kiểm tra dao động:

- Theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió nằm trong giới hạn cho phép

khó khăn trong đi lại; đứng ngoài ban công

và không thể đi lại bình thường

chuyển động

- Qua bảng phân vùng ở trên, công trình thuộc mức vùng 3

- Theo TCXD 198-1997, thì [a] = 0.15 m/s2, như vậy công trình không thỏa điều

Phương trình tổng quát chuyển động của kết cấu:

Md2u/dt2 +Cdu/dt +ku = P(t)

 Qua phương trình có thể thấy rằng , việc tăng độ cứng dẫn đến gia tốc tăng vọt, nguyên nhân là 2 tăng Kết hợp với kết quả kiểm tra chuyển vị đỉnh có sự chênh lệch quá lớn giữa chuyển vị tương đối tìm được với kết quả quy định trong tiêu chuẩn, có thể thấy rằng công trình có độ cứng quá lớn

 Biện pháp khắc phục: tổ chức lại hệ kết cấu trong công trình Đây là một biện pháp hay nhất, và phải cần chú ý ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu Tuy nhiên, do quá trình chủ quan trong thiết kế và thời gian làm đồ án sắp kết thúc, đồ án này nêu ra hướng giải quyết khắc phục khác có thể xem xét

- Nhìn vào phương trình trên, nếu tăng khối lượng sẽ làm giảm gia tốc tương ứng Tuy vậy việc điều chỉnh gia tốc bằng cách tăng trọng lượng của công trình là một cách giải quyết không kinh tế, đặc biệt nó có thể ảnh hưởng đến việc tăng tải trọng lên móng

- Nhìn vào phương trình, hướng giải quyết tiếp theo được đề ra là tăng hệ số cản Phần ma sát do không khí sẽ làm tiêu hao năng lượng dao động, do đó sẽ làm giảm gia tốc Trong trường hợp này, có thể dùng các khối giảm chấn để điều chỉnh lại gia tốc được đặt trên đỉnh của tòa nhà

2.8 TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 3 VÀ TRỤC C

2.8.1 Kết quả nội lực

Hình 2.8: Biểu đồ bao moment và lực cắt khung trục 3 ứng với tổ hợp COMBBAO

Hình 2.9: Biểu đồ bao moment và lực cắt khung trục C ứng với tổ hợp COMBBAO