THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG

Căn cứ vào quy mô công trình 14 tầng nổi + 1 tầng hầm, sinh viên sử dụng hệ chịu lực khung lõi khung chịu toàn bộ tải trọng đứng và lõi chịu tải trọng ngang cũng như các tác động khác đồ

MỤC LỤC:

PHẦN I: KIẾN TRÚC 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 9

1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH 9

1.2 VỊ TRÍ XÂY DỰNG 9

1.3 QUY MÔ DỰ ÁN 9

1.4 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 13

1.5 HỆ THỐNG KỸ THUẬT CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH 14

1.5.1 Hệ thống giao thông: 14

1.5.2 Hệ thống điện: 14

1.5.3 Hệ thống chiếu sáng 16

1.5.4 Hệ thống cấp thoát nước 16

1.6 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU 16

PHẦN II: KẾT CẤU 18

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 19

2.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN KẾT CẤU: 19

2.1.1 Cơ sở thực hiện: 19

2.1.2 Cơ sở tính toán: 19

2.2 Hệ kết cấu chịu lực: 19

2.2.1 Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng: 19

2.2.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương ngang 20

2.2.1.2 Giải pháp kết cấu phần móng: 20

2.2.2 Vật liệu sử dụng: 20

2.2.2.1 Bê tông: 21

2.2.2.2 Cốt thép: 21

2.2.3 Sơ bộ kích thước cấu kiện: 21

2.2.3.1 sơ bộ kích thước tiết diện sàn: 21

2.2.3.2 Sơ bộ tiết diện dầm: 23

2.2.3.3 Sơ bộ tiết diện cột: 24

2.2.3.4 Sơ bộ tiết diện vách: 25

2.2.3.5 Kích thước sơ bộ cầu thang : 26

2.3 Tải trọng thiết kế 27

2.3.1 Tải trọng thường xuyên: 27

2.3.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải): 28

2.3.3 Tổ hợp tải trọng: 28

2.4 Tải trọng thẳng đứng: 29

2.4.1 tải trọng các lớp cấu tạo trên sàn: 29

2.4.2 Tải trọng tường trên sàn: 30

2.4.3 Tải trọng tường tác dụng lên dầm: 31

2.4.4 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cầu thang: 32

2.4.5 Hoạt tải: 33

2.5 Tải trọng theo phương ngang- tải trọng gió: 33

2.5.1 Tính toán thành phần gió tĩnh: 34

2.5.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió: 35

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 48

TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ TỪ TẦNG 2 LÊN TẦNG 3 48

3.1 Vật liệu 48

3.2 Kích thước cầu thang bộ: 48

3.2 Tải trọng tác dụng: 49

3.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng: 49

3.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ: 50

3.3 Sơ đồ tính: 51

3.4 Nội lực: 52

3.4.1 Xác định nội lực bằng phương pháp tính tay: 52

3.4.2 Xác định nội lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn: 53

3.4.2.1.Tính toán cốt thép: 54

3.5 Tính toán dầm thang (dầm chiếu tới) 55

3.5.1 Sơ đồ tính: 55

3.5.2 Tải trọng: 55

3.5.3 Nội lực: 56

3.5.4 Tính toán cốt thép: 56

3.5.4.1.Tính toán cốt dọc: 56

3.5.4.2.Tính toán cốt đai: 57

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI 58

4.1 Tính dung tích bể nước mái: 58

4.2 Lựa chọn tiết diện kết cấu: 58

4.2.1 Kích thước bản nắp: 58

4.2.2 Kích thước bản đáy: 59

4.2.3 Bản thành: 60

4.3 Vật liệu sử dụng: 60

4.4 Tính toán bản nắp: 61

4.4.1 Tải trọng: 61

4.4.2 Sơ đồ tính: 62

4.4.3 Xác định nội lực: 63

4.4.4 Tính toán cốt thép 63

4.4.5 Bố trí thép: 64

4.5 Tính toán bản đáy: 64

4.5.1 Tải trọng: 65

4.5.2 Sơ đồ tính: 65

4.5.3 Xác định nội lực: 66

4.5.4 Tính toán cốt thép: 66

4.5.5 Bố trí thép : 67

4.6 Bản thành: 67

4.6.1 Tải trọng: 67

4.6.2 Sơ đồ tính: 68

4.6.3 Xác định nội lực: 69

4.6.4 Tính toán cốt thép 70

4.6.5 Bố trí thép: 71

4.7 Tính toán dầm: 71

4.7.1 Tải trọng dầm nắp: 71

4.7.2 Tải trọng dầm đáy: 72

4.7.3 Sơ đồ tính: 73

4.7.4 Xác định nội lực: 75

4.8 Kiểm tra nứt bản đáy và bản thành: 82

4.8.1 Kiểm tra khả năng chống nứt của bản đáy: 83

4.8.2 Kiểm tra khả năng chống nứt của bản thành: 85

CHƯƠNG 5: 87

TÍNH TOÁN DẦM SÀN TOÀN KHỐI TẦNG ĐIỂN HÌNH 87

5.1 Tải trọng tác dụng: 88

5.1.1 Tĩnh tải trên sàn tầng điển hình: 88

5.1.2 Hoạt tải trên sàn tầng điển hình: 88

5.2 Sơ đồ tính: 89

5.3 Nội lực ô sàn: 91

5.3.1 Nội lực bằng phương pháp tra bảng: 91

5.4 Tính toán cốt thép: 92

5.5 Bố trí thép: 95

5.6 Kiểm tra sàn theo trạng thái giới hạn thứ II: 96

5.6.1 Kiểm tra ô sàn theo sự hình thành viết nứt: 97

5.7 Tính toán nôi lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn: 103

5.7.1 Các bước tính toán sàn trong safe: 103

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2 112

6.1 Mở đầu: 112

6.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: 112

6.3 Tính toán tải trọng: 112

6.4 Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng: 112

6.4.2 Tổ hợp tải trọng: 113

6.5 Tính toán nội lực bằng phần mền etabs: 113

6.6 Đánh giá kết quả từ phần mền etabs: 117

6.6.1 Kiểm tra lực dọc tại chân cột C2 117

6.7 Tính toán cốt thép khung trục 2: 119

6.7.1 Vật liệu: 120

6.7.2 Tính toán cốt thép: 120

6.7.2.1 Tính toán cốt thép cột: 120

6.7.2.1.1 Tính toán cốt thép dọc cho cột C41 tầng 1: 121

6.7.2.1.2 Bố trí thép cho khung trục 2: 124

6.8 Kiểm tra ổn định tổng thể công trình 140

6.8.1 Kiểm tra độ cứng: 140

6.9 Cấu tạo vị trí các nút khung: 144

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 2 145

7.1 Kết quả khảo sát địa chất: 145

7.1.1 Địa tầng: 145

7.1.2 Kết quả khảo sát địa chất công trình: 146

7.2 Xác định nội lực dùng để tính toán móng: 147

7.2.1 Truyền tải sàn tầng hầm: 147

7.2.1.2 Hoạt tải: 148

7.2.1.3 Truyền tải sàn hầm: 148

7.2.2 Tải trọng tính toán: 148

7.2.3 Tải trọng tiêu chuẩn: 149

7.3 Thiết kế móng cọc ép: 150

7.3.1 Vật liệu sử dụng: 150

7.3.2 Chọn chiều sâu chôn móng Df và kích thước sơ bộ cọc: 150

7.3.3 Xác định sức chịu tải của cọc: 151

7.3.3.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc: 151

7.3.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu đất: 152

7.3.4 Tính toán sơ bộ số lượng cọc: 155

7.3.5 Bố trí cọc: 156

7.3.6 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc: 157

7.3.6.1 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn: 157

7.3.6.2 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm: 159

7.3.7 Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất dưới mũi cọc và độ lún móng: 160

7.3.7.1 Xác định kích thước khối móng quy ước: 160

7.3.7.2 Kiểm tra ổn định đất nền dưới đáy KMQU: 162

7.3.7.3 Kiểm tra lún dưới đáy KMQU: 165

7.3.8 Kiểm tra chọc thủng đài cọc: 169

7.3.8.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng đài cọc: 169

7.3.9 Tính thép cho đài móng: 173

7.3.10 Kiểm tra cọc chịu cẩu lắp: 175

7.3.10.1 Kiểm tra cọc khi vận chuyển: 175

7.3.10.2 Kiểm tra cọc khi lắp dựng: 176

7.3.11 Lực ép cọc: 176

7.4 Thiết kế móng cọc nhồi: 177

7.4.1 Cấu tạo cọc và đài cọc: 177

7.4.1.1 Vật liệu làm cọc và đài cọc: 177

7.4.1.2 Kích thước cọc: 177

7.4.2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu (TCXD 195 : 1997 “tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi”) 177

7.4.2.2.Sức định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (PLA –TCXD 205-1998) 178

7.4.2.3 Sức định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (PLA – TCXD 205-1998) 180

7.4.3 Tính toán số lượng cọc: 182

7.4.5 Bố trí cọc: 182

7.4.6 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc: 184

7.4.6.1 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn: 184

7.4.6.2 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm: 185

7.4.7 Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất dưới mũi cọc và độ lún móng: 186

7.4.7.1 Xác định kích thước khối móng quy ước: 186

7.4.7.2 Kiểm tra ổn định đất nền dưới đáy KMQU: 187

7.4.7.3 Kiểm tra lún dưới đáy KMQU: 190

7.4.7.3.1 Kiểm tra lún móng M1: 190

7.4.7.3.2 Kiểm tra lún móng M2: 192

7.4.8 Kiểm tra chọc thủng đài cọc: 194

7.4.8.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng đài cọc: 194

7.4.8.2 Kiểm tra móng M1: 194

7.4.8.2 Kiểm tra móng M2: 196

7.4.9 Tính toán thép cho đài móng: 198

7.4.9.1 Móng M1: 198

7.4.9.2 Móng M2: 200

TÀI LIỆU THAM KHẢO 202

PHẦN I: KIẾN TRÚC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH

Ngày nay, bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ như vũ bão của khoa học và công nghệ là sự gia tăng dân số ở các thành phố lớn với tốc độ rất nhanh Do tốc độ của quá trình đô thị hóa diễn ra quá nhanh cộng với sự tăng tự nhiên của dân số và một lượng lớn người nhập cư từ các tỉnh thành trong cả nước

đổ về lao động và học tập nên dân số hiện nay của thành phố Hồ Chí Minh

đã trên dưới 8 triệu người Điều đó đã và đang tạo ra một áp lực rất lớn cho thành phố trong việc giải quyết việc làm, đặc biệt là chỗ ở cho gần 8 triệu người hiện nay và sẽ còn tiếp tục tăng trong những năm tới Quỹ đất dành cho thổ cư ngày càng thu hẹp, do đó việc tiết kiệm đất xây dựng cũng như khai thác có hiệu quả diện tích hiện có là một vấn đề rất căng thẳng của thành phố Hồ Chí Minh

Các tòa nhà chung cư cao cấp cũng như các dự án chung cư cho người

có thu nhập thấp ngày càng cao hơn trước Đó là xu hướng tất yếu của một

xã hội luôn đề cao giá trị sống của con người, công năng sử dụng của chung

cư không chỉ gói gọn là chỗ ở đơn thuần mà nó mở rộng ra thêm các dịch vụ phục vụ cư dân sinh sống trong các căn hộ chung cư đó Giải pháp xây dựng các tòa nhà chung cư cao tầng là giải pháp tối ưu nhất, tiết kiệm nhất và khai thác quỹ đất có hiệu quả nhất so với các giải pháp khác trên cùng diện tích đất đó, đồng thời tạo được một môi trường sống sạch đẹp, văn minh phù hợp với xu thế hiện đại hóa đất nước

Dự án chung cư cao tầng Lý Thường Kiệt là một trong những công trình được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề kể trên, góp phần vào công cuộc ổn định và phát triển của thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và của đất nước nói chung

 1 tầng mái: chiều cao 3.6 (m)

Hình 1.1 Mặt đứng công trình

Hình 1.2 Mặt bằng kiến trúc sàn tầng hầm

Hình 1.3 Mặt bằng kiến trúc sàn tầng điển hình

Hình 1.4 Mặt bằng kiến trúc sàn tầng trệt 1.4 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

Mặt bằng công trình khá vuông nên công trình được thiết dưới dạng hình vuông đối xứng theo hai phương, tạo nên vẻ thẩm mỹ cần thiết cho công trình, góp phần tô thêm vẻ đẹp cho nội thành Toàn bộ tầng hầm được sử dụng làm garage xe nhằm giải quyết tình trạng nhu cầu để xe hiện nay, ngoài ra còn có hệ thống kỹ thuật, hầm tự hoại, bể nước ngầm,…

Từ tầng 2 đến tầng 12 được sử dụng để phục vụ nhà ở cho các hộ gia đình Mỗi hộ đều có phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, bếp, vệ sinh

Tòa nhà có một thang bộ và ba thang máy nhằm giải quyết giao thông chính cho công trình, hệ thống giao thông này kết hợp với hệ thống giao thông sảnh hành lang của các sần tầng tạo thành nút giao thông đặt tại trọng tâm của công trình Trên mái bố trí bể nước để cấp nước sinh hoạt cho toàn

bộ công trình và dự phòng cháy

1.5 HỆ THỐNG KỸ THUẬT CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH

từ cửa đi của phòng xa nhất đến lối thoát gần nhất (không kể phòng vệ sinh, nhà tắm) không được lớn hơn:

 50m đối với phòng giữa hai thang hay hai lối ra ngoài, 25m đối với phòng chỉ có một thang hay một lối ra ngoài của nhà phụ trợ

 40m đối với phòng giữa hai thang hay hai lối ra ngoài, 25m đối với phòng chỉ có một thang hay một lối ra ngoài của nhà công cộng, nhà ở tập thể hay căn hộ

Giao thông ngang (sảnh, hành lang): Trong nhà cao tầng có diện tích mỗi tầng lớn hơn 300(m2) thì hành lang chung hoặc lối đi phải có ít nhất hai lối thoát ra hai cầu thang thoát nạn Cho phép thiết kế một cầu thang thoát nạn ở một phía, còn phía kia phải thiết kế ban công nối với thang thoát nạn bên ngoài nếu diện tích mỗi tầng nhỏ hơn 300(m2) Lối thoát nạn được coi là an toàn khi bảo đảm một trong các điều kiện sau:

 Đi từ các phòng ở tầng 1 trực tiếp ra ngoài hay qua tiền sảnh ra ngoài

 Đi từ các phòng bất kỳ ở tầng nào đó (trừ tầng 1) ra hành lang có lối ra

 Cầu thang an toàn hay hành lang an toàn từ đó có lối đi ra khỏi nhà

 Cầu thang ngoài nhà, hành lang ngoài nhà có lối đi ra khỏi nhà

1.5.2 Hệ thống điện:

Chung cư sử dụng nguồn điện khu vực do thành phố cung cấp Ngoài ra, công trình còn có máy phát điện dự phòng đặt ở tầng hầm đảm bảo cung cấp điện 24/24 giờ khi có sự cố mất điện xảy ra

Điện từ hệ thống điện của thành phố vào tòa nhà thông qua hệ trụ điện và hệ thống ống dẫn ngầm vào phòng máy điện Từ đây, điện sẽ được dẫn khắp tòa nhà thông qua mạng lưới điện được thiết kế đảm bảo các yêu cầu sau:

 An toàn: không đặt đi qua những khu vực ẩm ướt như vệ sinh,…

 Dễ dàng sửa chữa khi có sự cố hư hỏng dây điện cũng như

dễ cắt dòng điện khi xảy ra sự cố

 Dễ dàng khi thi công

Điện từ hệ thống điện của thành phố vào tòa nhà thông qua hệ trụ điện và hệ thống ống dẫn ngầm vào phòng máy điện Từ đây, điện sẽ được dẫn khắp tòa nhà thông qua mạng lưới điện được thiết kế đảm bảo các yêu cầu sau:

 An toàn: không đặt đi qua những khu vực ẩm ướt như vệ sinh,…

 Dễ dàng sửa chữa khi có sự cố hư hỏng dây điện cũng như dễ cắt dòng điện khi xảy ra sự cố

 Dễ dàng khi thi công

1.5.3 Hệ thống chiếu sáng

Hầu hết các căn hộ, các phòng làm việc được bố trí có mặt thoáng không gian tiếp xúc với bên ngoài nên phần lớn các phòng đều sử dụng nguồn ánh sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài công trình

Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho

có thể đáp ứng được nhu cầu chiếu sáng cần thiết

1.5.4 Hệ thống cấp thoát nước

 Hệ thống cấp nước Nước sử dụng được lấy về từ trạm cấp nước thành phố, dùng máy bơm đưa nước từ hệ thống lên bể nước mái vào bể nước ngầm Hai bể nước này vừa có chức năng phân phối nước sinh hoạt cho các phòng, vừa có chức năng lưu trữ nước khi hệ thống nước ngừng hoạt động, và quan trọng hơn nữa là lưu trữ nước cho phòng cháy chữa cháy

 Hệ thống thoát nước Nước thải công trình bao gồm nước mưa, nước mặt và nước thải từ các phòng vệ sinh

Nước từ mái và balcony được thu vào ống nhựa PVC dẫn xuống hệ thống cống rãnh thoát nước ngoài công trình và đi ra hệ thống thoát nước chung của thành phố

Nước thải từ các khu vệ sinh được đưa vào bể bán tự hoại rồi dẫn vào bể chứa Sau đó, nước sẽ được dẫn vào hệ thống thoát nước chung của thành phố, còn bùn cặn thì định kỳ sẽ được các

xe chuyên dùng bơm hút đưa ra ngoài công trình

Tất cả các ống đi trong hộp kỹ thuật có chỗ kiểm tra, sửa chữa khi có sự cố

1.5.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Vì đây là nơi tập trung đông người và là nhà cao tầng nên việc phòng cháy chữa cháy rất quan trọng, được bố trí theo tiêu chuẩn quốc gia

Hệ thống báo cháy được đặc biệt quan tâm, công trình được trang

bị hệ thống phòng cháy chữa cháy trên mỗi tầng và trong mỗi căn hộ, có khả năng dập tắt mọi nguồn phát lửa trước khi có sự can thiệp của lực lượng chữa cháy Các miệng báo khói và nhiệt tự động được bố trí hợp lí cho từng khu vực khi có sự cố xảy ra

Hệ thống báo cháy gồm:

 Tủ điều khiển hệ thống báo cháy trung tâm

 Tủ kết nối và thu thập tín hiệu

 Bảng báo tín hiệu điện báo

 Đầu báo cháy tự động

 Trạm nút ấn báo cháy

 Loa báo cháy,…

Hệ thống chữa cháy gồm:

 Chữa cháy vách tường

 Chữa cháy tự động Sprinkler

 Hệ thống màng ngăn bằng nước ở tầng hầm Drencher

1.6 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU

Công trình nằm ở quận 11 thành phồ Hồ Chí Minh nên chịu ảnh hưởng chung của khí hậu miền Nam, đây là vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều

Thời tiết trong năm chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô

 Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 11, có gió mùa Đông Nam và Tây Nam

 Mùa khô: từ tháng 12 đến tháng 4, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc

Nhiệt độ:

 Nhiệt độ trung bình của vùng: 27oC

 Nhiệt độ cao nhất vào tháng 4 là: 39o

PHẦN II: KẾT CẤU

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN KẾT CẤU:

2.1.1 Cơ sở thực hiện:

- 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

2.1.2 Cơ sở tính toán:

Các tiêu chuẩn, quy phạm sử dụng cho đồ án bao gồm:

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

- TCXDVN 356-2005: kết cấu bê tông và bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết

kế

- TCXD 198-1997: nhà cao tầng – thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

- TCXD 205-1998: móng cọc, tiêu chuẩn thiết kế

- TCXD 229-1999: chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn 2737-1995

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

2.2 Hệ kết cấu chịu lực:

2.2.1 Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng:

Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :

- Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng

- Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

- Hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

Hệ kết cấu khung – vách, khung – lõi chiếm ưu thế trong thiết kế nhà cao tầng

do khả năng chịu tải trọng ngang khá tốt Tuy nhiên, hệ kết cấu này đòi hỏi tiêu tốn vật liệu nhiều hơn và thi công phức tạp hơn đối với công trình sử dụng hệ khung

Căn cứ vào quy mô công trình (14 tầng nổi + 1 tầng hầm), sinh viên sử dụng hệ chịu lực khung lõi (khung chịu toàn bộ tải trọng đứng và lõi chịu tải trọng

ngang cũng như các tác động khác đồng thời làm tăng độ cứng công trình), làm

hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

2.2.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính kinh tế của công trình Công trình càng cao, tải trọng này tích lũy xuống cột các tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột, tăng tải trọng ngang do động đất Vì vậy cần ưu tiên lựa chọn giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng

Căn cứ vào kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình Với nhịp công trình lớn nhất theo phương X là: 8800mm Và lớp nhất theo phương Y là: 7500mm

vì thế, sinh viên chọn giải pháp sàn dầm bình thường với hệ thống dầm phụ, để đảm bảo sự làm việc bình thường của sàn

- Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

- Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình

- Vật liệu có giá thành hợp lý

- Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác được sử dụng như vật liệu liên hợp thép –

bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao

- Do đó sinh viên chọn vật liệu cho công trình là bê tông cốt thép:

2.2.3 Sơ bộ kích thước cấu kiện:

2.2.3.1 sơ bộ kích thước tiết diện sàn:

Theo giải pháp kết cấu ở mục 2.2.1.1, sinh viên đã chọn giải pháp sàn dầm để thiết kế:

Chọn chiều dày sàn phụ thuộc vào các yếu tố:

 Chiều dày sàn tầng : hs=120 mm

2.2.3.2 Sơ bộ tiết diện dầm:

Kích thước dầm được chọn sơ bộ theo công thức:

2.2.3.3 Sơ bộ tiết diện cột:

Theo mục 2.5.4 TCXD 198-1997: Độ cứng đơn vị và cường độ kết cấu nhà cao tầng cần được thiết kế đều hoặc giảm dần lên phía trên, trách thay đổi đột ngột

Độ cứng kết cấu của tầng trên không được nhỏ hơn 70% độ cứng kết cấu của tầng dưới kề nó Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng mức giảm không được vượt quá 50%

Tính sơ bộ tiết diện cột thông qua ước lượng tổng tải trọng đứng tác dụng lên cột, được xác định như sau:

A=𝐾𝑁

𝑅𝑏; N=mqF Trong đó:

K = 1,1 – 1,5 Hệ số kể đến tác động của tải trọng ngang

N - lực nén lên cột

Rb - cường độ chịu nén của bê tông

m – số tầng phía trên tiết diện cột đang xét

F diện tích truyền tải tiết diện cột

q= 11(kN/m2) tải sơ bộ của sàn tác dụng lên cột

Bảng 2.1 Bảng sơ bộ kích thước tiết diện cột

Hình 2.3 Mặt bằng bố trí cột

2.2.3.4 Sơ bộ tiết diện vách:

Chiều dày vách, lõi được sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng … đồng thời

phải đảm bảo điều 3.4.1 TCVN 198:1997

Xác định chiều dày vách phải thỏa t

ht20

 : tổng diện tích vách chịu lực trên một sàn

SF

 : tổng diện tích một sàn

Do đó sinh viên chọn chiều dày t=300 cho lõi thang máy và vách cầu thang

Hình 2.4 Kích thước chi tiết lõi thang máy và cầu thang 2.2.3.5 Kích thước sơ bộ cầu thang :

- Kích thước bản thang :

Theo TCXDVN 276-2003 công trình công cộng tiêu chuẩn thiết kế : chiều cao của 1 đợt thang không được lớn hơn 1,8(m) và phải bố trí chiếu nghỉ Chiều rộng chiếu nghỉ không được nhỏ hơn 1,2 (m)

Chiều cao tầng H = 3,6

Chiều cao mỗi đợt thang h=1,8(m)

Chiều dài bản thang L=√(2,7)2+ (1,8)2 =3,244

Chiều dày bản thang hb= 140 (mm)

Hình 2.5 Mặt bằng kích thước cầu thang bộ

Hệ số độ tin cậy của tải trọng xem TCVN 2737:1995 “Tải trọng và tác động”

2.3.1 Tải trọng thường xuyên:

Là tải trọng tác dụng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình Tải trọng thường xuyên gồm có:

- Khối lượng bản thân các tầng nhà và công trình, bao gồm khối lượng các kết cấu chịu lực và kết cấu bao che

- Trọng lượng bản thân được xác định theo cấu tạo kiến trúc của công trình bao gồm tường cột, dầm, sàn; các lớp vữa ốp, lát; các lớp cách âm, cách nhiệt Hệ

số vượt tải của tọng lượng bản thân có thể thay đổi từ 1.051.3 tùy theo loại vật liệu sử dụng và phương pháp thi công

2.3.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải):

Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể có hoặc không có trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng

Tải trọng tạm thời được chia làm hai loại: tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn

hạn

Tải trọng tạm thời dài hạn gồm có:

- Khối lượng vách tạm thời

- Khối lượng các thiết bị, ống dẫn …

- Tác dụng do sự thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của vật liệu

Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm có:

- Khối lượng người, vật liệu sửa chữa, phụ kiện, dụng cụ và đồ gá lắp trong phạm vi phục vụ và sửa chữa thiết bị

- Tải trọng do thiết bị sinh ra trong quá trình hoạt động, đối với nhà cao tầng

đó là do sự hoạt động lên xuống của thang máy

- Tải trọng gió lên công trình bao gồm gió tĩnh và gió động

Tổ hợp tải trọng cơ bản được chia làm hai loại:

- Tổ hợp cơ bản 1

- Tổ hợp cơ bản 2

Tổ hợp cơ bản 1 có một tải trọng tạm thời thì giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ, tổ hợp cơ bản 2 là tổ hợp có 2 tải trọng tạm thời trở lên thì tải trọng tạm thời hoặc nội lực phải nhân với hệ số tổ hợp như sau :

- Tải trọng tạm thời dài hạn và ngắn hạn nhân với hệ số   0.9

- Khi có thể phân tích ảnh hưởng riêng biệt của từng tải trọng tạm thời ngắn hạn lên nội lực, chuyển vị trong các kết cấu và nền móng thì ảnh hưởng của tải trọng lớn nhất không giảm, tải trọng thứ hai nhân với hệ số 0,8 ; các tải trọng còn lại nhân với hệ số 0.6

- Tổ hợp tải trọng đặc biệt có một tải trọng tạm thời thì giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ

- Tổ hợp tải trọng đặc biệt có hai tải trọng tạm thời trở lên, giá trị của tải trọng đặc biệt không giảm, giá trị tính toán của tải trọng tạm thời hoặc nội lực tương ứng của chúng được nhân với hệ số tổ hợp như sau: tải trọng tạm thời dài hạn nhân với  1 0.9; tải trọng tạm thời ngắn hạn nhân với hệ số

2 0.85

  ; trừ những trường hợp đã nói rõ trong các tiêu chuẩn thiết kế các công trình trong vùng động đất hoặc các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và nền móng khác

Bảng 2.3 Tải trọng sàn mái sân thượng:

2.4.2 Tải trọng tường trên sàn:

Tải trọng tường xây tác dụng lên sàn được xác định theo công thức:

gtttg(KN/m2)=(ngttchtg∑L)/A trong đó:

htg = htang - hsan: chiều cao tường

∑L: tổng chiều dài tường đặt tại vị trí không dầm trên ô sàn

A diện tích ô sàn nhận tải phân bố tường

Bảng 2.4 Tải trọng tường tác dụng lên ô sàn:

STT

Chiều cao

tường ht(m)

Tổng chiều dài tường Lt(m)

Tải trọng tiêu chuẩn gtc (KN/m2)

Hệ số

độ tin cậy n

Tổng diện tích

ô sàn A(m2)

Tải trọng tính toán gtt

t (KN/m2)

2.4.3 Tải trọng tường tác dụng lên dầm:

Trọng lượng bản thân tường được xác định theo công thức:

Gttt(KN/m)=nhtgttcTrong đó:

n: hệ số độ tin cậy

ht: htang - hdam: chiều cao tường

gtct : tải trọng tiêu chuẩn của tường gạch xây

Loại tường

Tải trọng tiêu chuẩn gttc(kN/m2)

Hệ số độ tin cậy n

Tải trọng tính toán

Loại tường

Tải trọng tiêu chuẩn

gttc(kN/m2)

Hệ số độ tin cậy n

Tải trọng tính toán

gtt (KN/m)

2.4.4 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cầu thang:

Bảng 2.7 Bảng tính tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng:

Tải trọng Vật liệu Bề dày δ

tb

Trọng lượng riêng γ (KN/m3

)

Hệ số độ tin cậy n

Khối lượng tay vịn sắt lấy bằng 0.3kN/m

Tải trọng tác dụng trên 1m bề rộng bản thang:

Hệ số độ tin cậy n Tải tính toán gtt (KN/m2) Tĩnh tải

hạn

Phần ngắn hạn

2.5 Tải trọng theo phương ngang- tải trọng gió:

Nguyên tắc tính toán chung: xem mục 2 TCVN 2737:1995 “Tải trọng và tác động” Tính toán tải trọng gió: xem mục 6 TCVN 2737:1995 “Tải trọng và tác động”

- Tải trọng gió gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị và phương tính toán thành phần tĩnh tải trong gió được xác định theo các điều

khoản ghi trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 Thành phần

động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

- Thành phần động tải trọng gió tác động lên công trình là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh

hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

- Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió bao gồm: Xác định thành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình do thành phần động của tải trọng gió gây ra ứng với từng dạng dao động

- Theo mục 6.2 TCVN 2737:1995 thì công trình có chiều cao > 40m thì khi tính

phải kể đến thành phần động của tải trọng gió

- Áp dụng cho đồ án tốt nghiệp, công trình có chiều cao 48.8m > 40m do đó phải

kể đến cả thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió

2.5.1 Tính toán thành phần gió tĩnh:

2.5.1.1 Cơ sở tính toán:

Thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính toán theo TCVN 2737-1995 Giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với móc chuẩn xác định theo công thức:

Wtc = W0.k.c Trong đó:

Wo – Giá trị tải trọng gió lấy theo phân vùng áp lực gió phục lục D và mục 6.4

K – Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 TCVN 2737-1995

C – hệ số khí động lấy theo bảng 6

Đối với mặt đón gió công trình c1=+0.8 Đối với mặt khuất gió công trình c1= -0,6 Tải trọng gió tĩnh được quy về lực tập trung tập trung tại các cao trình sàn, lực tập trung này được đặt tại tâm hình học của sàn

Giá trị tập trung này được tính theo công thức:

Wtctj=ℎ𝑗+ℎ𝑗−1

2 B.Wtc Trong đó:

Công trình được xây dựng tại quận 10 thành phố Hồ Chính Minh, thuộc vùng gió IIA và thuộc vùng nội ô địa hình bị che chắn mạnh nên được xếp vào dạng địa hình loại C theo điều 6.5 TCXD 2737-1995

S i

(m2)

W tt

(KN) STORY1 3,1 3,1 0,47 1,4 0,83 0,546 0,655 113,24 74,17 97,28 63,72 STORY2 4,5 7,6 0,61 1,4 0,83 0,709 0,851 120,69 102,71 103,68 88,23 STORY3 3,6 11,2 0,68 1,4 0,83 0,790 0,948 107,28 101,70 92,16 87,37 STORY4 3,6 14,8 0,73 1,4 0,83 0,848 1,018 107,28 109,21 92,16 93,82 STORY5 3,6 18,4 0,78 1,4 0,83 0,906 1,087 107,28 116,61 92,16 100,18 STORY6 3,6 22,0 0,82 1,4 0,83 0,953 1,144 107,28 122,73 92,16 105,43 STORY7 3,6 25,6 0,85 1,4 0,83 0,988 1,186 107,28 127,23 92,16 109,30 STORY8 3,6 29,2 0,89 1,4 0,83 1,034 1,241 107,28 133,13 92,16 114,37 STORY9 3,6 32,8 0,92 1,4 0,83 1,069 1,283 107,28 137,64 92,16 118,24 STORY10 3,6 36,4 0,94 1,4 0,83 1,092 1,310 107,28 140,54 92,16 120,73 STORY11 3,6 40,0 0,97 1,4 0,83 1,127 1,352 107,28 145,04 92,16 124,60 STORY12 3,6 43,6 0,99 1,4 0,83 1,150 1,380 107,28 148,05 92,16 127,18 TANG KT 3,6 47,2 1,01 1,4 0,83 1,174 1,409 107,28 151,16 92,16 129,85 TANG

MAI 3,6 50,8 1,03 1,4 0,83 1,197 1,436 75,99 109,12 65,28 93,74

2.5.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió:

Thành phần động của gió được xác định dựa theo TCXD 229 -1999

Các bước xác định thành phần gió động theo TCXD 229-1999 như sau:

Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực

Sử dụng phần mền etabs để phân tích dao dộng công trình

- Bước 1.1: Dựng mô hình công trình

 Dựa vào sơ bộ kích thước tiết ở mục 2.2 và tải trọng ở mục 2.4 ta dựng được mô hình của công trình trong phần mền etabs

Hình 2.6 Mô hình 3d công trình trong etabs

- Bước 1.2: khai báo khối lượng tham gia dao động: 1TT + 0,5HT.(Tĩnh tải bao gồm trọng lượng các lớp cấu tạo, tường xây trên sàn và dầm)

- Vào define → mass source

- Trong hộp thoại define mass source:

Trong mục mass definition: chọn mục from load Trong mục define mass Multiplier for loads Chọn TT hệ số là 1 và HT là 0,5

- Khai báo số mode tham gia dao động:

Vào analysis → set analysis options → set dynamic parameters

Chọn số mode dao động trong mục : Number of modes, ở đây sinh viên chọn 12 mode dao động

Bước 1.3 : chạy mô hình, vào assign → run analysis

Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y

- Xuất chu kỳ dao động từ phần mềm etabs:

Display → Show table → Modal information → Ok → Modal Participating Mass Ratios , chu kỳ của 12 mode dao động đầu tiên của công trình được thể hiện ở cột Period

Tần số dao động của công trình 𝑓 = 1𝑇

Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và phươngY:

Tùy mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả với lực quán tính của công trình

Mức độ nhạy cảm này được đánh giá qua tương quan giữa các giá trị tần số dao động riêng cơ bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số giới hạn fL = 1.3(Hz) (tra bảng 2 TCVN 229 – 1999)

So sánh tần số dao động riêng thứ nhất f1 với tần số giới hạn fl

𝑓1 = 0,5658(𝐻𝑧) < 𝑓2 = 0,7116(𝐻𝑧) < 𝑓 3 = 0,7688 (𝐻𝑧) < 𝑓𝐿 = 1,3(𝐻𝑧)

Vì vậy cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với 3 dạng dao động đầu tiên:

- Dạng dao động thứ nhất (Mode 1): Công trình dao động theo phương X

- Dạng dao động thứ hai (Mode 2): Công trình bị xoắn theo trục (bỏ qua trong tính toán)

- Dạng dao động thứ ba (Mode 3): Công trình dao động theo phương Y