Chung cư cao cấp the mornig star

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Giới thiệu công trình

Trong bối cảnh dân số tăng nhanh, nhu cầu mua đất để xây dựng nhà ở tại Thành phố Hồ Chí Minh ngày càng cao, trong khi quỹ đất lại có hạn, dẫn đến tình trạng giá đất tăng vọt Điều này khiến nhiều người dân gặp khó khăn trong việc sở hữu đất Để giải quyết vấn đề này, việc xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ở các quận, khu vực ngoại ô trung tâm thành phố là giải pháp hợp lý nhất.

Sự phát triển kinh tế của Thành phố cùng với gia tăng đầu tư nước ngoài đã tạo ra nhiều cơ hội hứa hẹn cho việc xây dựng các cao ốc văn phòng, khách sạn và chung cư cao tầng chất lượng cao, nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng tăng của người dân.

Chung cư cao cấp Morning Star được thiết kế và xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu sống, giải trí và làm việc của cư dân Đây là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi và có cảnh quan đẹp, phục vụ cho một cộng đồng dân cư chất lượng cao.

Địa điểm xây dựng

Dự án nằm tại quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh, sở hữu vị trí thoáng đãng và đẹp mắt, góp phần tạo điểm nhấn nổi bật cũng như sự hài hòa, hợp lý và hiện đại cho toàn bộ quy hoạch khu dân cư.

Công trình tọa lạc trên trục đường giao thông chính, thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và di chuyển ngoài công trình Hệ thống cấp điện và nước trong khu vực đã hoàn thiện, đáp ứng tốt nhu cầu xây dựng.

Khu đất xây dựng có bề mặt phẳng, không tồn tại 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

- Công trình gồm 16 tầng, trong đó có 2 tầng hầm Chiều cao tầng điển hình là 3.4m

+ Cao độ chuẩn 0.000m được chọn là cao độ mặt đất tự nhiên

+ Cao độ mặt sàn tầng hầm dưới cùng (hầm 2): -6.450m

+ Cao độ đỉnh công trình: +47.900m

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng

+ Hai tầng hầm: sử dụng cho việc bố trí các phòng kỹ thuật và đỗ xe

+ Tầng 1: gồm sảnh đón, các gian hàng mua sắm, các dịch vụ vui chơi giải trí…cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

+ Tầng 2 – 13: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

+ Tầng mái: bố trí các khối kỹ thuật và sân thượng

Hình 1.1 Mặt bằng kiến trúc tầng 2-13

Tòa nhà nổi bật với thiết kế hiện đại, sử dụng cửa kính lớn và tường ngoài hoàn thiện bằng lớp đá Granit đen Sự xen kẽ giữa các lam và đá Granit không chỉ tạo nên vẻ chắc chắn mà còn mang đến ấn tượng mạnh mẽ và sự hiện đại cho công trình.

Hệ thống giao thông

Giao thông giữa các tầng được thiết lập thông qua hệ thống thang máy và cầu thang bộ hành, đảm bảo kết nối giao thông theo phương đứng và cung cấp lối thoát hiểm an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố.

Diện tích cầu thang bộ được thiết kế để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho việc thoát người nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp Cầu thang máy được đặt ở vị trí trung tâm, giúp mọi người dễ dàng di chuyển hàng ngày và đảm bảo khoảng cách an toàn để thoát hiểm hiệu quả khi xảy ra sự cố.

Hệ thống hành lang giữa tại mỗi tầng giúp lưu thông theo phương ngang, kết nối thuận tiện đến từng căn hộ xung quanh khu vực thang đứng Bên cạnh đó, sảnh và hiên cũng đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết giao thông giữa các phòng trong một căn hộ.

Giải pháp kỹ thuật

Công trình sử dụng điện từ hai nguồn: lưới điện Thành phố và máy phát điện 150kVA, cùng với máy biến áp, được lắp đặt dưới tầng hầm để giảm tiếng ồn và rung Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm và lắp đặt đồng thời với thi công Hệ thống cấp điện chính nằm trong các hộp kỹ thuật ngầm trong tường, đảm bảo an toàn và không đi qua khu vực ẩm ướt, thuận tiện cho việc sửa chữa Mỗi tầng đều có hệ thống an toàn điện với thiết bị ngắt điện tự động từ 1A đến 80A, phân bố theo tầng và khu vực, nhằm đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ.

Nguồn nước cấp cho thành phố được lựa chọn dựa trên tính toán nhằm đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước và duy trì vệ sinh nguồn nước.

Nước sinh hoạt và nước chữa cháy được dự trữ trong các bể ngầm và bồn chứa máy nhằm đảm bảo cung cấp đủ nước trong trường hợp hệ thống nước máy của thành phố không hoạt động hoặc trong các tình huống khẩn cấp.

Giải pháp thông gió nhân tạo (nhờ hệ thống máy điều hòa nhiệt độ) được ưu tiên sử dụng vì vấn đề ô nhiễm không khí của toàn khu vực

Giải pháp chiếu sáng cho công trình được thiết kế riêng cho từng khu chức năng, dựa trên độ rọi cần thiết và yêu cầu về màu sắc Hệ thống đèn chiếu sáng ngoài và hành lang được điều khiển tự động thông qua công tắc thời gian 24 giờ hoặc cảm biến chuyển động để nhận diện sự hiện diện của người.

Các khu vực cần thang thoát hiểm được trang bị đèn thoát hiểm sử dụng bộ nguồn pin, đảm bảo ánh sáng khi mất điện Ngoài ra, quạt tăng áp cũng được lắp đặt trong các buồng thang để tăng áp suất, ngăn ngừa khói tràn vào buồng thang trong trường hợp có cháy.

Kim chống sét phòng tia tiên đạo với bán kính phục vụ 220m được sử dụng, kết hợp với hệ thống cáp dẫn sét và cọc tiếp đất được bố trí hợp lý dựa trên các tính toán cụ thể.

Lỗ mở thoát rác được bố trí ở gần cầu thang bộ ở mỗi tầng Rác thải được thu gom và đưa về bãi tập kết rác chung của khu vực

TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Cơ sở tính toán kết cấu

- Căn cứ Nghị Định số 12/2009/NĐ – CP, ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng

- Căn cứ Nghị Định số 15/2013/NĐ – CP, ngày 06/02/2013 về quản lý chất lượng công trình xây dựng

- Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành của Việt Nam

- Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn:

+ TCVN 2737 – 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCXDVN 229 – 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995

+ TCVN 9386 – 2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất

TCVN 5574:2012 quy định tiêu chuẩn thiết kế cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, đảm bảo tính an toàn và bền vững trong xây dựng TCXDVN 198:1997 hướng dẫn thiết kế bê tông cốt thép toàn khối cho các công trình nhà cao tầng, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định TCVN 10304:2014 đưa ra tiêu chuẩn thiết kế cho móng cọc, là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chịu tải và độ vững chắc của công trình.

+ TCVN 9362 – 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

+ TCVN 9395 – 2012 Cọc khoan nhồi thi công và nghiệm thu

- Các giáo trình hướng dẫn thiết kế và tài liệu tham khảo khác

2.1.3 Phần mềm, chương trình được sử dụng

- Chương trình phân tích kết cấu ETABS 2017 (Mỹ)

- Chương trình phân tích kết cấu SAFE v12.3.1 (Mỹ)

- Chương trình phân tích kết cấu PLAXIS v8.6 (Hà Lan)

- Các phần mềm Microsoft Office 2016

- Phần mềm thể hiện bản vẽ AutoCAD 2016

- Phần mềm thể hiện bản vẽ Revit 2018.

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu

2.2.1 Phương án hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng

Phương án kết cấu được sinh viên lựa chọn là kết cấu khung kết hợp vách và lõi cứng, phát triển từ kết cấu khung bằng cách tổ hợp giữa khung và lõi cứng Lõi cứng được làm bằng bê tông cốt thép, có dạng lõi kín tại khu vực thang máy và thang bộ, trong khi hệ thống khung được bố trí ở các khu vực khác Hai hệ thống khung và lõi được liên kết với nhau thông qua hệ thống dầm - sàn.

2.2.2 Phương án hệ kết cấu chịu lực theo phương ngang

- Lựa chọn phương án sàn dựa trên các tiêu chí:

+ Đáp ứng công năng sử dụng;

+ Đảm bảo chất lượng kết cấu công trình;

+ Độ võng thỏa mãn yêu cầu cho phép

 Lựa chọn phương án kết cấu sàn sườn

2.2.3 Phương án móng và kết cấu phần ngầm

- Chọn giải pháp móng: phương án móng cọc khoan nhồi và tường vây barrettes cho tầng hầm

- Bê tông cấp độ bền B30:

+ Cường độ chịu nén tính toán : Rb = 17×10 3 kN/m 2

+ Cường độ chịu kéo tính toán : Rbt = 1.2×10 3 kN/m 2

+ Mođun đàn hồi : Eb = 32.5×10 3 MPa

- Cốt thộp loại AI (ỉ < 10mm)

+ Cường độ chịu kéo tính toán : Rs = 225×10 3 kN/m 2

+ Cường độ chịu nén tính toán : Rsc = 225×10 3 kN/m 2

- Cốt thộp loại AIII (ỉ ≥ 10mm)

+ Cường độ chịu kéo tính toán : Rs = 365×10 3 kN/m 2

+ Cường độ chịu nén tính toán : Rsc = 365×10 3 kN/m 2

2.2.5 Lớp bê tông bảo vệ

Lớp bê tông bảo vệ cho các cấu kiện bê tông cốt thép được sử dụng như bảng dưới:

Bảng 2.1 Lớp bê tông bảo vệ cấu kiện bê tông cốt thép

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ (mm)

2.2.6 Tiết diện các cấu kiện

Cột là yếu tố chính trong kết cấu nhà cao tầng, chịu lực từ dầm và sàn, đồng thời cũng tiếp nhận một phần tải trọng ngang từ hệ vách và lõi.

- Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ như sau: c b

+ qi: tải trọng phân bố trên 1m 2 sàn thứ i

+ Si : diện tích truyền tải xuống tầng thứ i

+ n: số tấm sàn phía trên

+ k = 1.1 ÷ 1.5 – hệ số kể đến tải trọng ngang

+ Rb = 17 (MPa): cường độ chịu nén của bê tông B30

Trong quá trình phân tích kiểm tra chu kỳ và chuyển vị đỉnh, cùng với việc phân tích nội lực phân phối trên cấu kiện, việc điều chỉnh hợp lý là rất cần thiết Do đó, tiết diện cột được lựa chọn một cách phù hợp để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho công trình.

Bảng 2.2 Bảng tiết diện cột

Tầng Cột giữa (mm) Cột biên X (mm) Cột biên Y (mm)

Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo công thức kinh nghiệm nhằm mục đích giảm vòng lặp trong quá trình phân tích mô hình tính toán

Trong quá trình phân tích kiểm tra chu kỳ và chuyển vị đỉnh, cũng như nội lực phân phối trên cấu kiện, việc điều chỉnh hợp lý là rất quan trọng Do đó, tiết diện dầm được lựa chọn một cách cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho công trình.

- Chiều dày sàn sơ bộ: min

Sau khi thực hiện phân tích và tính toán cho sàn, như đã trình bày chi tiết trong Chương 4, chúng tôi đã kiểm tra các điều kiện cụ thể về khả năng chịu lực và độ võng Kết quả cho thấy, chiều dày sàn được chọn là hs = 150 mm.

+ Từng vách nên có chiều dày chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên từng chiều cao của nó

Các lỗ trên vách không nên ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của chúng và cần có biện pháp gia cố cho khu vực xung quanh các lỗ này.

- Công trình có chiều cao tầng Hmax = 4.5 (m)

 Chọn chiều dày vách là 300 mm

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Tải trọng đứng

3.1.1.1 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân sàn

Bảng 3.1 Tĩnh tải sàn tầng điển hình

1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.13

2 Các lớp hoàn thiện sàn

Tổng tĩnh tải (không kể

Bảng 3.2 Tĩnh tải sàn nhà vệ sinh

Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )

- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17

Bảng 3.3 Tĩnh tải sàn tầng 1

Bảng 3.4 Tĩnh tải sàn tầng hầm

Bảng 3.5 Tĩnh tải sàn mái

- Trọng lượng bản thân của tường được xác định theo công thức: tc t t t t g = × ×b h γ tt t t t t g = × × ×n b h γ Trong đó:

+ n : Hệ số độ tin cậy

+ ht = htầng – hsàn: Chiều cao của tường

+ γ t : Trọng lượng riêng của tường xây gạch

Bảng 3.6 Tải trọng tường xây

Hoạt tải phân bố trên sàn phụ thuộc vào loại công trình, loại phòng và mục đích sử dụng của phần công trình

Bảng 3.7 Giá trị hoạt tải tác dụng lên công trình theo TCVN 2737 – 1995

STT Công năng Hoạt tải tiêu chuẩn

(kN/m 2 ) Hệ số vượt tải

7 Mái bằng có sử dụng 1.50 1.30

8 Mái bằng không có sử dụng 0.75 1.30

Tải trọng gió

- Tải trọng gió gồm có hai thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động:

+ Giá trị và phương tính toán của thành phần tĩnh tải trọng gió được xác định theo

TCVN 2737 – 1995 Tiêu chuẩn tải trọng và tác động

Thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương pháp tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh, đặc biệt quan trọng khi thiết kế các tòa nhà cao hơn 40 mét.

Thành phần tĩnh của tải trọng gió là áp lực gió trung bình theo thời gian tác động lên công trình Trong khi đó, thành phần động của tải trọng gió là lực do xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực động này được xác định dựa trên thành phần tĩnh của tải trọng gió, nhân với các hệ số để tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.

- Công trình có chiều cao 47.9 m > 40 m do đó phải kể đến cả thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió

3.3.1 Tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

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

W k tc =W0× ×k c (mục 6.3 TCVN 2737 – 1995) Trong đó:

+ W0: Giá trị áp lực gió lấy theo phân vùng áp lực gió (phụ lục E, TCVN 2737 –

1995) Công trình xây dựng ở quận Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh, thuộc vùng II–A Áp lực gió: W 0 = − 12 83(daN m 2 ) 0.83(= kN m 2 );

Hệ số k(zj) được sử dụng để điều chỉnh áp lực gió theo độ cao zj, với mốc chuẩn để tính toán độ cao và dạng địa hình Công trình này thuộc loại địa hình C.

+ c: hệ số khí động, lấy theo bảng 6 TCVN 2737 – 1995, c= +0.8 với mặt đón gió, 0.6 c= − với mặt khuất gió Hệ số khí động toàn phần: c=0.8 0.6 1.4+ =

+ Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió γ =1 2 ( tương ứng với thời gian sử dụng công trình giả định là 50 năm)

- Diện tích đón gió từng tầng được tính như sau:

Với hi, hi+1 tương ứng với chiều cao tầng thứ i và i+1

Bi: Bề rộng đón gió của tầng thứ i theo từng phương Bề rộng đón gió tương đương của tầng điển hình theo phương X và phương Y là BX = 38m, BY = 45m

Kết quả tải trọng gió tĩnh quy về lực tập trung tác dụng tại tâm sàn mỗi tầng theo 2 phương

Bảng 3.8 Gió tĩnh tác dụng vào tâm sàn theo phương X và phương Y

3.3.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió

Phân tích dao động trong thiết kế nhà cao tầng được thực hiện thông qua phần mềm ETABS 2017, giúp xác định tần số và dạng dao riêng của sơ đồ tính Việc sử dụng phần mềm chuyên dụng này mang lại độ chính xác cao trong việc đánh giá khả năng chịu lực và ổn định của công trình.

Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL được xác định từ bảng 2 TCXD 299 – 1999, tương ứng với vùng áp lực gió IIA Độ giảm loga dao động của kết cấu là δ = 0.3, áp dụng cho công trình bê tông cốt thép.

3.2.2.1 Chu kỳ dao động và tần số dao động riêng

- Phân tích động học với hệ số Mass Source: 100% “Tĩnh tải” + 50% “Hoạt tải”

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

Hình 3.1 Mô hình không gian công trình trong ETABS

Dựa vào kết quả tính toán từ chương trình ETABS, chúng tôi đã xác định được các tần số dao động riêng của công trình, tương ứng với các dao động riêng như được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 3.9 Bảng giá trị chu kỳ và tần số dao động của từng mode dao động

Case Mode Period Frequency Circular Frequency Eigenvalue sec cyc/sec rad/sec rad²/sec²

Bảng 3.10 Bảng % khối lượng tham gia dao động theo các phương X, Y, Z

Case Mode Period UX UY RZ sec

- Đánh giá dạng dao động công trình với những modal có fs < 1.3 Hz: Căn cứ vào kết quả ở trên, f 1 =0.707, f 2 =0.761, f 3 =0.95< f L =1.3

+ Modal 1: UY: Dạng dao động thuần túy theo phương Y

+ Modal 2: UX: Dạng dao động thuần túy theo phương X

+ Modal 3: RZ: Dạng dao động xoắn thuần túy

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên tầng thứ j, tương ứng với dạng dao động riêng thứ i, được xác định qua công thức: p(ji) = j * i * i * ji.

+ Wp(ji) : Lực, đơn vị là daN hay kN tùy thuộc đơn vị tính toán của WFj trong công thức tính hệ số ψi;

+ Mj : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j;

+ ξi : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên;

+ yji : Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên;

+ ψ i : 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 đổi

3.3.2.2 Khối lượng, tâm cứng, tâm khối lượng của tầng công trình thứ j Mj

Bảng A.3 Bảng khối lượng tầng, tâm khối lượng (Phụ lục A)

3.3.2.3 Xác định hệ số động lực ξ i

- Hệ số ξ i xác định phụ thuộc vào thông số ε i và độ giảm loga của dao động δ

- Thông số ε i được xác định theo công thức:

+γ : Hệ số tin cậy của tải trọng gió, γ =1.2

+ W0: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn (N/m 2 )

+ fi: Tần số dao động riêng thứ i (Hz)

- Công trình bằng bê tông cốt thép  δ = 0.3

- Hệ số động lực ξ i được xác định theo Hình 2 Đồ thị xác định hệ số động lực TCXD

Hình 3.2 Đồ thị xác định hệ số động lực ξ

1 Đường cong 1 – Sử dụng cho các công trình bê tông cốt thép và gạch đá kể cả công trình bằng khung thép có kết cấu bao che ( δ = 0.3 )

2 Đường cong 2 – Sử dụng cho các công trình tháp, trụ thép, ống khói, các thiết bị dạng cột có bệ bằng bê tông cốt thép ( δ = 0.15 )

Bảng 3.12 Giá trị hệ số động lực ξ

- Hệ số ψi được xác định theo công thức:

WFj là giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau Giá trị này được xác định dựa trên ảnh hưởng của xung vận tốc gió thông qua công thức cụ thể.

+ Wj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình

+ Sj : Diện tích đón gió của phần j của công trình (m 2 )

Hệ số áp lực động của tải trọng gió, ký hiệu là ζj, tại độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình, phụ thuộc vào dạng địa hình và chiều cao z Đối với dạng địa hình C của công trình, việc xác định hệ số này là rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn và ổn định cho công trình.

Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió được xác định dựa trên các dạng dao động khác nhau của công trình Đối với dạng dao động thứ nhất, hệ số này được ký hiệu là υ = υ1.

(giá trị được tra từ bảng 4 và 5 TCXD 229 – 1999) Với các dạng dao động còn lại υ = 1

+ ρ = D = 48 (m) ; χ = H = 47.85 (m) (Mặt đón gió zOx)  υ1y = 0.652 + ρ = 0.4L = 15.2 (m); χ = H = 47.9 (m) (Mặt đón gió zOy)  υ1x = 0.738

- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức sau:

+ γ : Hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió, γ = 1.2

+ β : Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định của công trình, lấy β = 1 (thời gian sử dụng giả định 50 năm)

Bảng 3.13 Bảng giá trị thành phần động của tải trọng gió theo phương X ứng với modal 2

STT Tầng Z (m) M j (kN) ζ i W Fj (kN) y ji ψ i W pjiX (kN)

Bảng 3.14 Bảng giá trị thành phần động của tải trọng gió theo phương Y ứng với modal 1

STT Tầng Z (m) M j (kN) ζ i W Fj (kN) y ji ψ i W pjiY (kN)

3.3.3 Tổ hợp tải trọng gió

- Theo mục 4.12 TCXD 229 – 1999 tổ hợp nội lực, chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió được xác định như sau:

+ X : Momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị

+ X t : Momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra

+ X đ : Momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra

+ S : Số dao động tính toán

Bảng 3.15 Bảng tổng hợp tải trọng gió

Thành phần gió tĩnh Thành phần gió động Tổ hợp gió Phương

Tải trọng động đất

3.4.1 Cơ sở lý thuyết tính toán Động đất được xem như là một trong những yêu cầu bắt buộc không thể thiếu và là yêu cầu quan trọng nhất khi thiết kế các công trình cao tầng

Theo TCVN 9386 - 2012 về thiết kế công trình chịu động đất, có hai nhóm phương pháp chính để phân tích và tính toán tác động của động đất: phương pháp phân tích đàn hồi tuyến.

Trong bài viết này, sinh viên sẽ tìm hiểu 38 tính chất và phương pháp phân tích phi tuyến Cụ thể, họ sẽ áp dụng phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính thông qua kỹ thuật "phân tích phổ phản ứng dao động" cho các công trình.

3.4.2 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động

Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà (4.3.3.1 – TCVN 9386 – 2012)

Khi xem xét số dạng dao động, cần phải đánh giá phản ứng của tất cả các dao động có ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng tổng thể của công trình Điều này đồng nghĩa với việc phải đáp ứng ít nhất một trong hai điều kiện sau đây.

+ Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động (mode) được xét chiếm ít nhất 90% tổng trọng lượng kết cấu

+ Tất cả dạng dao động (mode) có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét đến

B ướ c 1: Xác đị nh lo ạ i đấ t n ề n

- Có 7 loại đất nền: A, B, C, D, E, S1, S2 (3.1.2 – TCVN 9386 – 2012)

B ướ c 2: Xác đị nh t ỉ s ố a gR /g

- agR: Đỉnh gia tốc nền tham chiếu phụ thuộc địa điểm xây dựng công trình (Bảng phân vùng gia tốc nền – phụ lục I – TCVN 9386 – 2012)

B ướ c 3: Xác đị nh h ệ s ố t ầ m quan tr ọ ng γ 1

Mức độ tầm quan trọng của công trình được xác định bởi hệ số tầm quan trọng γ1, với các giá trị cụ thể là 1.25, 1.00 và 0.75, tương ứng với các loại công trình I, II và III theo quy định tại Phụ lục F và G của TCVN 9386 – 2012.

B ướ c 4: Xác đị nh giá tr ị gia t ố c đấ t n ề n thi ế t k ế a g

- Gia tốc đất nền thiết kế ag ứng với trạng thái cực hạn xác định như sau: g gR 1 a = a γ

- Theo quy định của TCVN 9386 – 2012 :

+ a g >0.08g: động đất mạnh phải thiết kế kháng chấn

+ 0.04g < a g < 0.08g: động đất yếu chỉ cần áp dụng các biện pháp cấu tạo kháng chấn

+ a g < 0.04: không cần thiết kế kháng chấn

B ướ c 5: Xác đị nh h ệ s ố ứ ng x ử q c ủ a k ế t c ấ u bê tông c ố t thép

Hệ khung hoặc hệ khung tương đương (hỗn hợp khung – vách), có thể xác định gần đúng như sau (cấp dẻo trung bình)

+ q = 3.6 Nhà nhiều tầng, khung một nhịp

+ q = 3.9 Nhà nhiều tầng, khung nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp tương đương khung

B ướ c 6: Phân tích dao độ ng, tìm chu kì, t ầ n s ố , kh ố i l ượ ng tham gia dao độ ng c ủ a các d ạ ng dao độ ng

- Đối với phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, (H < 40m): có thể xác định bằng công thức gần đúng

- Nếu nhà có H > 40m, hoặc dùng phương pháp phổ phản ứng: dùng phần mềm hỗ trợ

B ướ c 7: Xây d ự ng ph ổ thi ế t k ế dùng cho phân tích đ àn h ồ i

- Phổ thiết kế đàn hồi theo phương nằm ngang

+ Đối với thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ thiết kế không thứ nguyên Sd(T) được xác định như sau:

+ Sd(T): Phổ phản ứng đàn hồi

+ T: Chu kì dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do

+ ag: Gia tốc nền thiết kế

Giới hạn dưới của chu kỳ, được ký hiệu là TB, tương ứng với đoạn nằm ngang trong phổ phản ứng gia tốc Ngược lại, giới hạn trên của chu kỳ, ký hiệu là TC, cũng tương ứng với đoạn nằm ngang trong phổ này Ngoài ra, TD là giá trị xác định điểm bắt đầu của phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng.

Bảng 3.16 Giá trị tham số mô tả phản ứng đàn hồi theo phương ngang

+ β = 0.2: Hệ số ứng với cận dưới phổ thiết kế theo phương nằm ngang

- Phổ thiết kế đàn hồi theo phương thẳng đứng

Nếu giá trị trung bình (avg) vượt quá 0.25g (2.5m/s²), cần xem xét thành phần thẳng đứng của tác động động đất Đối với tải trọng động đất theo phương thẳng đứng, phổ thiết kế không thứ nguyên Sd(T) được xác định qua các công thức nhất định.

+ Sd(T): Phổ phản ứng đàn hồi

+ T: Chu kì dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do

+ ag: Gia tốc nền thiết kế

Giới hạn dưới của chu kỳ, được ký hiệu là TB, tương ứng với đoạn nằm ngang trong phổ phản ứng gia tốc Trong khi đó, giới hạn trên của chu kỳ, ký hiệu TC, cũng liên quan đến đoạn nằm ngang của phổ này Cuối cùng, TD là giá trị xác định điểm bắt đầu của phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng.

Bảng 3.17 Giá trị tham số mô tả phản ứng đàn hồi theo phương đứng a vg / a g T B (s) T C (s) T D (s)

B ướ c 8: T ổ h ợ p các d ạ ng dao độ ng c ầ n xét

+ Số dạng dao động cần xét là k

Phản ứng ở hai dạng dao động j và l được coi là phụ thuộc lẫn nhau khi các chu kỳ Tj và Tl đáp ứng một điều kiện nhất định Ngược lại, nếu không thỏa mãn điều kiện này, chúng sẽ được xem là độc lập.

Khi các dao động thỏa mãn điều kiện độc lập tuyến tính, giá trị lớn nhất của nội lực và chuyển vị do tác động động đất có thể được xác định bằng công thức 0.9 (Tj / Ti) 1.0 / 0.9 ≤ EE ≤ k 2.

+ EE: Hệ quả của tác động động đất đang xét (nội lực, chuyển vị…)

+ Ei: Giá trị của hệ quả tác động của động đất này do dạng dao động riêng thứ i gây ra

+ K: Số dạng dao động cần xét

- Tổ hợp các hệ quả của các thành phần tác động động đất:

+ Tổ hợp thành phần nằm ngang của động đất được xác đinh theo phương pháp căn bậc hai của tổng bình phương:

+ E Emax : Các giá trị hệ quả tác động lớn nhất do tác động đồng thời của các lực động đất ngang trong cả 2 phương chính gây ra

+ E Edx và E Edy : Tương ứng là các giá trị hệ quả tác động do các lực động đất tác động theo phuong X-X và Y-Y gây ra

Việc sử dụng phương pháp trên để tổng hợp các hệ quả từ các tải trọng khác sẽ dẫn đến giá trị phản ứng quá thiên về an toàn Thực tế, lực động đất tác động theo hai phương ngang vuông góc không phải lúc nào cũng đồng pha, do đó cần tuân thủ tiêu chuẩn TCVN.

9386 – 2012 cho phép tổ hợp như sau:

- Khi có xét thêm thành phần tác động theo phương đứng, có thể sử dụng 3 tổ hợp sau để tính toán:

3.4.3 Phân tích dạng dao động

- Sử dụng phần mềm ETABS 2017 để phân tích động học công trình

+ Hệ số Mass Source: 100% “Tĩnh tải” + 24% “Hoạt tải”

+ Lựa chọn phương pháp phân tích động đất phù hợp

3.4.4 Tính toán động đất theo phương pháp phổ phản ứng dao động

3.4.4.1 Đặc trưng địa chất công trình

- Căn cứ vào vị trí công trình tại Quận Bình Thạnh, TP Hồ Chí Minh Theo phụ lục H, TCVN 9386 – 2012:

+ Vị trí: Quận Bình Thành, TP Hồ Chí Minh

- Cấp động đất được xác định theo thang MSK – 64, Phụ lục I TCVN 9386 – 2012, công trình có cấp động đất là cấp VII

- Căn cứ Bảng 3.1 “Các loại nền đất”, TCVN 9386 -2012 thì loại đất nền của công trình thuộc loại C

- Căn cứ Bảng 3.2 “Giá trị các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi”, TCVN 9386

- Theo Phụ lục F “Phân cấp, phân loại công trình xây dựng”, TCVN 9386 – 2012 thì công trình được xếp vào công trình cấp II

- Ứng với công trình cấp I, theo Phụ lục E “Mức độ và hệ số tầm quan trọng”, TCVN

9386 – 2012, hệ số tầm quan trọng γ I =1.0

- Gia tốc nền thiết kế a g =a gR × =γ I 0.0853× ×g 1.00 0.0853 ( / )= g m s 2

+ Hệ số tầm quan trọng γ I =1.00 với công trình thuộc cấp II

3.4.4.4 Hệ số ứng xử q đối với các tác động động đất theo phương nằm ngang

Theo mục 5.2.2.2 TCVN 9386 – 2012, giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q để tính khả năng tiêu tán năng lượng cần được xác định riêng cho từng phương trong quá trình thiết kế.

+ q0: Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, lấy bằng 3.0αu/α1 cho hệ có sự đều đặn theo mặt đứng

+ kw: Hệ số phản ánh dạng phá hoại thường gặp trong hệ kết cấu có tường

Hệ kết cấu chịu lực của công trình bao gồm khung nhiều tầng, nhiều nhịp và hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung Từ hệ kết cấu này, có thể xác định các đặc điểm quan trọng liên quan đến khả năng chịu lực và tính ổn định của công trình.

+ k w =1.0: Đối với hệ khung và hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung

1.3 α u α = α 1: Giá trị để nhân vào giá trị thiết kế của tác động động đất theo phương nằm ngang để trong mọi cấu kiện của kết cấu sẽ đạt giới hạn độ bền chịu uốn trước tiên, trong khi tất cả các tác động khác vẫn không đổi α u : Giá trị để nhân vào giá trị thiết kế của tác động động đất theo phương nằm ngang sẽ làm cho khớp dẻo hình thành trong một loại tiết diện đủ để dẫn đến sự mất ổn định tổng thể kết cấu, trong khi tất cả các giá trị thiết kế của tác động khác vẫn không đổi

Hệ số α u có thể thu được từ phân tích phi tuyến tính tổng thể

- Hệ số ứng xử q với tác động theo phương ngang của công trình:

- Hệ số tổ hợp dùng để thiết kế nhà ψ 2, i =0.3 đối với Nhà loại A: Khu vực nhà ở, gia đình (Bảng 3.4 TCVN 9386 – 2012)

Hệ số tổ hợp ψ E, i = ×ϕ ψ 2, i được sử dụng trong thiết kế nhà để tính toán các tác động động đất Đối với nhà loại A, hệ số ϕ được quy định là 0.8, áp dụng cho các tầng được sử dụng đồng thời.

3.4.4.6 Phổ thiết kế theo phương ngang

- Phổ thiết kế không thứ nguyên S T d ( ) i :

Bảng 3.18 Phổ thiết kế S(d) theo phương ngang

Hình 3.3 Phổ phản ứng thiết kế

3.4.4.7 Phổ thiết kế theo phương đứng

Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng

3.5.1 Các trường hợp tải trọng

Bảng 3.19 Bảng các trường hợp tải trọng

TT TẢI TRỌNG LOẠI SELF WEIGHT

1 TTBT DEAD 1.0 Tải trọng bản thân (phần mềm tự động tính toán)

2 TT SUPER DEAD 0.0 Tĩnh Tải

3 TTTX SUPER DEAD 0.0 Tải trọng tường xây

4 HT1 LIVE 0.0 Hoạt tải < 2 kN/m 3

5 HT2 LIVE 0.0 Hoạt tải > 2 kN/m 3

5 GIOX WIND 0.0 Gió phương X (bao gồm thành gió tĩnh và gió động)

6 GIOY WIND 0.0 Gió phương Y (bao gồm thành gió tĩnh và gió động)

7 DDX SEISMIC 0.0 Động đất theo phương X

8 DDY SEISMIC 0.0 Động đất theo phương Y

T(s)PHỔ PHẢN ỨNG THIẾT KẾ

Bảng 3.20 Tổ hợp tải trọng

STT Combo Loại Tổ Hợp Tải Trọng Ý nghĩa

1 Combo01 ADD 1.1 TTBT + 1.2 TT + 1.1 TTTX + 1.3 HT1 +

Tổ hợp cơ bản 1 “1” Tĩnh tải + “1” Hoạt tải

2 Combo02 ADD 1.1 TTBT + 1.2 TT + 1.1 TTTX + 1.2 GIOX

3 Combo03 ADD 1.1 TTBT + 1.2 TT + 1.1 TTTX + 1.2 GIOY

4 Combo04 ADD 1.1 TTBT + 1.2 TT + 1.1 TTTX - 1.2 GIOX

5 Combo05 ADD 1.1 TTBT + 1.2 TT + 1.1 TTTX - 1.2 GIOY

6 Combo06 ADD 1.1 TTBT + 1.2 TT + 1.1 TTTX + 1.17 HT1

Tổ hợp cơ bản 2 “1” Tĩnh tải + “0.9” Các hoạt tải làm tăng nội lực

14 CombENVE ENVE Combo01, Combo02,…, Combo013 Tổ hợp bao

15 Combo14 ADD TTBT + TT + TTTX + 1 GIOX Tổ hợp kiểm tra chuyển vị đỉnh

16 Combo15 ADD TTBT + TT + TTTX + 1 GIOY

17 Combo16 ADD TTBT + TT + TTTX - 1 GIOX

18 Combo17 ADD TTBT + TT + TTTX - 1 GIOY

DRIFT ENVE Combo14, Combo15, Combo16, Combo17

Tổ hợp kiểm tra chuyển vị lệch tầng

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tải trọng tác dụng

Tải trọng tác dụng được trình bày cụ thể trong Chương 3 Tải trọng và tác động.

Tổ hợp tải trọng

Bảng 4.1 Các loại tải trọng sàn (Load Pattens)

TTBT DEAD 1.0 Trọng lượng bản thân sàn

TT SUPER DEAD 0.0 Tĩnh tải hoàn thiện các lớp cấu tạo sàn

TTTX SUPER DEAD 0.0 Trọng lượng tường xây

HT1 LIVE 0.0 Hoạt tải nhỏ hơn 2 kN/m 2

HT2 LIVE 0.0 Hoạt tải lớn hơn 2 kN/m 2

4.2.2 Các trường hợp tải trọng

Bảng 4.2 Các trường hợp tải trọng sàn (Load Cases)

Name Type Analysis type Loads Ý nghĩa

Diễn biến trường hợp chất tải thi công

- Các tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra chuyển vị và tính toán cốt thép sàn

- Độ võng dài hạn của sàn f = f1 – f2 + f3 theo TCVN 5574 – 2012:

Bảng 4.3 Bảng tổ hợp tải trọng (Load Combinations)

COMBO CV NGAN HAN bao gồm 1TTBT, 1TT, 1TTTX, 1HT1 và 1HT2 giúp kiểm tra CV ngắn hạn hiệu quả Trong khi đó, COMBO CV DAI HAN (1SH3-1) - (1SH3-2) + 1(LT3) chuyên dụng cho việc kiểm tra CV dài hạn Bên cạnh đó, COMBO TINH THEP với 1.1TTBT, 1.2TT, 1.1TTTX và 1.3HT1 cung cấp giải pháp tối ưu cho việc đánh giá và phân tích tình hình.

+1.2HT2 Tính toán cốt thép

Mô hình phân tích và tính toán

Sử dụng phầm mềm SAFE v12.3.1 để mô hình sàn và phân tích nội lực Mặt bằng tầng sàn điển hình

4.3.1 Tải trọng tác dụng sàn

Hình 4.1 Tĩnh tải hoàn thiện sàn Hình 4.2 Tải trọng tường xây tác dụng lên sàn

Hình 4.3 Hoạt tải tác dụng lên sàn

4.3.2 Phân tích nội lực sàn

Hình 4.4 Biểu đồ moment M11 Hình 4.5 Biểu đồ moment M22

Hình 4.6 Dãy strip sàn theo layer A Hình 4.7 Dãy strip sàn theo layer B

4.3.2.2 Kết quả nội lực theo dãy strip

Hình 4.8 Moment theo dãy chia A

Hình 4.9 Moment theo dãy chia B

Hình 4.10 Dòng truyền ứng suất Mmax

4.3.3 Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn

Hình 4.11 Chuyển vị sàn theo tải trọng ngắn hạn

- Theo TCVN 5574 – 2012 độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện f < [ fgh]

- Với nhịp lớn nhất ô bản trong khỏang 5m < L = 10m ≤ 10m Độ võng giới hạn, được nêu trong Bảng 4, TCVN 5574 – 2012 có giá trị [ fgh] = 25mm

- Nhận xét: fmax = 8.024mm < [fgh] = 25mm

 Sàn thỏa điều kiện võng

4.3.4 Tính toán cốt thép sàn

- Chiều cao làm việc hữu hiệu của sàn:

- Áp dụng công thức tính toán: m 2 R b o

- Hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép tính toán được và hàm lượng cố thép bố trí phải thoả điều kiện sau: min max

R R à = ≤ ≤à à =ξ = ì 4.3.4.1 Kết quả tính toán cốt thép sàn

Bảng 4.4 Bảng tính thép sàn theo dãy strip

4.3.4.2 Kiểm tra chuyển vị dài hạn

Theo TCVN 5574 – 2012, mục 4.2.11, độ võng của dầm hoặc bản khi chịu tác động của tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn không được vượt quá 1/150 chiều dài nhịp.

- Độ võng giới hạn của sàn:

- Nhận xét: fmax = 24.69 mm < [fgh] = 66.67 mm

 Sàn thỏa điều kiện võng

Hình 4.13 Chuyển vị dài hạn của sàn

4.3.4.3 Kiểm tra khe nứt và độ võng của bản sàn

- Đối với các vật liệu có tính từ biến cần phải kể đến sự gia tăng độ võng theo thời gian

Bê tông dễ bị nứt ở các vùng chịu kéo khi có tải trọng tác động Vì vậy, khi tính toán độ võng của sàn, cần phải xem xét ảnh hưởng của việc hình thành vết nứt.

- Điều kiện hình thành vết nứt (mục 7.1.2.4, TCVN 5574 – 2012):

* Diện tích quy đổi vùng bê tông chịu nén:

- Moment kháng uốn quy đổi:

W pl I bo I so I so bo h x S α α

- Với cốt thép AIII có

- Xem cốt thép chỉ kéo nén nên: A s ' = 0; h ' f =0

- Bê tông B30 có: R b s , er = 22 MPa , R bt s , er = 1.8 MPa

* Tính độ võng của bản sàn:

- Độ võng sàn có vết nứt trong vùng chịu kéo (TCVN 5574 – 2012):

  là độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

  là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

  là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

- Độ võng của sàn có vết nứt trong vùng chịu kéo tính theo công thức:

Trong đó: Độ cứng B có thể tính gần đúng như cấu kiện dầm tương đương có bề rộng 1m

= × × + × × b 0.9 ψ = : Đối với bê tông nặng

(1.25 1 ) 1 s s m ψ = − × ϕ ϕ ≤ : Đối với bê tông nặng

1 s 1.1 ϕ = : Đối với cốt thép có gờ trường hợp tác dụng ngắn hạn

1 s 0.8 ϕ = : Đối với cốt thép có gờ trường hợp tác dụng dài hạn

* Kiểm tra bề rộng khe nứt:

- Điều kiện khống chế vết nứt (Mục 4.2.7, Bảng 2, TCVN 5574 – 2012):

- Bề rộng khe nứt (Mục 7.2.2, TCVN 5574 – 2012)

= × × × × × − c 1 δ = - Đối với cấu kiện chịu uốn

Đối với tải trọng ngắn hạn, hệ số ϕ được sử dụng là 1.0, trong khi với tải trọng dài hạn, hệ số này là 1.2 Hệ số η bằng 1 cho cốt thép có gờ, và hàm lượng cốt thép trong tiết diện được xác định bởi đường kính của thanh thép (d).

M σ = A z × - Ứng suất trong thanh cốt thép lớp ngoài cùng

Bảng 4.5 Bảng tổng hợp kết quả kiểm tra vết nứt và tính toán độ võng

M kNm 11.49 8.81 8.71 b mm 1000 1000 1000 h mm 150 150 150 a mm 15 15 15 a' mm 0 0 0 h0 mm 135 135 135

Bản sàn bị nứt Bản sàn bị nứt Bản sàn bị nứt ψ b 0.9 0.9 0.9 ψ s 0.141 0.198 0.186 ϕ 1s 1.1 0.8 0.8 ϕ m 1.008 1.315 1.33

Tính toán bề rộng khe nứt δ c 1 1 1 ϕ 1 1 1 1.2 η 1 1 1

Kết quả f= 39.36 mm < [fgh] = L/150 = 66.67 mm acrc1 0.0576mm < [acrc1] 0.3mm acrc2 0.0752mm < [acrc2] 0.4mm

THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Kết cấu cầu thang tầng điển hình

Hình 5.1 Mặt bằng cầu thang bộ

5.1.1 Chọn sơ bộ kích thước cấu kiện

- Chiều cao tầng điển hình là 3.4 (m)

- Tổng số bậc thang: 22 bậc (11 bậc ở vế 1 và 11 bậc ở vế 2)

- Góc nghiêng của bản thang: 27 0

- Sơ bộ chọn chiều dày bản thang:

- Bê tông B30: R b MPa R; bt =1.2MPa E; b 2.5 10× 3 MPa

- Cốt thộp ỉ≥10mmAIII: R s =R sc 65MPa R; sw )0MPa E; s = ì20 10 4 MPa

- Cốt thộp ỉ

Định dạng
Số trang	220
Dung lượng	6,96 MB