Thiết kế nhà ở xã hội HQS lô SSH08

KIẾN TRÚC

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

Sự gia tăng du khách trong nước và quốc tế đã thúc đẩy nhu cầu về khách sạn cao cấp, tuy nhiên, thành phố hiện chỉ có khoảng 20 khách sạn đạt tiêu chuẩn 5 sao và khoảng 120 khách sạn từ 3 sao trở lên Với tốc độ tăng trưởng du lịch 20% mỗi năm, dự kiến đến năm 2020, thành phố sẽ đón khoảng 10 triệu khách, đòi hỏi thêm 10.000 phòng khách sạn cao cấp để đáp ứng nhu cầu lưu trú.

Trước nhu cầu ngày càng tăng về cơ sở lưu trú cao cấp tại TP Hồ Chí Minh, các khách sạn được thiết kế hiện đại, đầy đủ tiện nghi và có cảnh quan đẹp, tạo không gian rộng rãi, lý tưởng cho du khách nghỉ dưỡng Theo Thông tư số 03/2016/TT-BXD, khách sạn được phân cấp là công trình cấp II.

Công trình gồm 19 tầng, trong đó gồm có: 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 1 tầng lửng, 15 tầng lầu và

1 sân thượng (tầng kỹ thuật)

Cốt ±0.00 đặt tại mặt đất tự nhiên hiện trạng tại vị trí cốt Tổng chiều cao công trình là +56.100(m), tính từ cốt

Mặt bằng xây dựng công trình là hình chữ nhật, có kích thước, (xem chi tiết tại bản vẽ kiến trúc)

Tổng diện tích xây dựng công trình là 515.44 m 2 tính toán điển hình cho diện tích xây dựng là tầng điển hình

1.1.2 Cao độ và chức năng các tầng

Bảng 1.1: Cao độ và công năng của các tầng

Tầng Cao độ (m) Công năng

Tầng Hầm -3.000 Để xe, hệ thống xử lý nước thải

1.1.3 Giải pháp giao thông trong công trình

Giao thông trong công trình được đảm bảo với 2 buồng thang máy và 2 cầu thang bộ, được bố trí ở vị trí trung tâm của tòa nhà Trong đó, cầu thang bộ không chỉ phục vụ di chuyển mà còn là lối thoát hiểm an toàn.

Giao thông ngang của mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang chung

Tất cả các tầng đều có ánh sáng chiếu vào từ các ô cửa sổ

Ngoài việc tạo thông thoáng bằng hệ thống cửa sổ ở mỗi tầng, còn sử dụng hệ thống thông gió nhân tạo, bằng máy điều hòa, quạt ở các tầng…

Tầng Cao độ (m) Công năng

Sân Thượng +55.000 Phòng kỹ thuật

KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Hình 1.1: Mặt đứng trục A - K công trình

1.2.2 Mặt bằng các tầng điển hình

S PH ÔI S PH ÔI S PH ÔI

BỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Hình 1.2: Mặt bằng tầng hầm

Hình 1.3: Mặt bằng tầng điển hình (tầng 1-15)

1.2.3 Mặt cắt đứng công trình

Hình 1.4: Mặt cắt công trình trục E - A

Hình 1.5: Mặt cắt A-A công trình

+ 55000 Sân thượng N-3 ĐẶT BỒN INOX (XEMB.V NƯỚC)

CƠ SỞ THIẾT KẾ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Nội dung tính toán thiết kế công trình bao gồm ba yêu cầu chính: thiết kế kết cấu khung trục và sàn tầng điển hình, thiết kế kết cấu móng, và thiết kế thi công tầng hầm cho công trình được giao.

2.1.1 Thiết kế kết cấu khung trục và sàn tầng điển hình

Yêu cầu thiết kế khung tối thiểu 15 tầng trở lên

- Thiết kế sàn tầng điển hình

- Thiết kế khung trục: Sử dụng mô hình khung không gian, có tính thành phần động của gió

2.1.2 Thiết kế kết cấu móng

Tính toán 2 phương án móng cho công trình: Móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi cho: o Khung thiết kế tương ứng o Lõi thang của công trình.

TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG

Để tính toán tải trọng cho các công trình, cần xem xét các loại tải trọng như tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió và tải trọng đặc biệt Việc này phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn như TCVN 2737–1995, quy định về tải trọng và tác động trong thiết kế, cùng với TCXD 229–1999, hướng dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995.

Tính toán và thiết kế thép cho các cấu kiện như dầm, cột, sàn, cầu thang và bể nước được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn quan trọng như TCVN 5574–2012 về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, cũng như TCVN 198–1997 dành cho thiết kế kết cấu bê tông cốt thép trong các công trình nhà cao tầng.

- Thiết kế móng cho công trình dựa vào tiêu chuẩn sau: o TCVN 10304–2014: Móng cọc–Tiêu chuẩn thiết kế o TCVN 9362–2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

Cấu tạo của thép trong dầm, cột sàn và nút khung được xác định dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế như TCVN 5574–2012, quy định về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, cùng với TCVN 198–1997, hướng dẫn thiết kế kết cấu cho nhà cao tầng Những tiêu chuẩn này đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong việc xây dựng các công trình bê tông cốt thép.

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

- Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau:

Nguyên tắc đơn giản và rõ ràng là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo độ tin cậy trong kiểm soát công trình và kết cấu Thông thường, kết cấu thuần khung có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn so với hệ kết cấu vách, trong khi khung vách lại nhạy cảm với biến dạng.

Truyền lực theo con đường ngắn nhất là nguyên tắc quan trọng giúp tối ưu hóa kết cấu làm việc, đảm bảo tính kinh tế và hợp lý Đối với kết cấu bê tông cốt thép, cần ưu tiên cho các phần chịu nén, hạn chế các cấu trúc treo chịu kéo, nhằm tạo điều kiện chuyển đổi lực uốn thành lực dọc Điều này đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của hệ kết cấu trong không gian.

 Các yếu tố mang tính quyết định đến kết cấu công trình:

- Tải trọng đứng: Trọng lượng bản thân, hoạt tải sử dụng… có giá trị khá lớn và tăng dần theo số tầng cao của tòa nhà

Tải trọng ngang, bao gồm tải gió (gió tĩnh và gió động) cùng với tải động đất, đóng vai trò rất quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực và chuyển vị của công trình.

Chuyển vị ngang và chuyển vị đứng là hai yếu tố quan trọng trong thiết kế công trình Chuyển vị ngang lớn có thể làm tăng giá trị nội lực do độ lệch tâm gia tăng, dẫn đến hư hỏng các bộ phận phi kết cấu như tường và vách ngăn, đồng thời làm tăng dao động của ngôi nhà, gây cảm giác khó chịu và hoảng sợ cho con người Điều này có thể dẫn đến mất ổn định tổng thể của công trình Do đó, chuyển vị ngang không được vượt quá giới hạn cho phép: đối với kết cấu khung BTCT là f/H ≤ 1/500, khung-vách là f/H ≤ 1/750, và tường BTCT là f/H ≤ 1/1000.

Kết cấu chịu lực của công trình cần được thiết kế hợp lý theo cả phương đứng và phương ngang, bao gồm khung, vách và lõi cứng, nhằm hấp thụ và tiêu tán năng lượng khi xảy ra động đất Điều này giúp đảm bảo rằng kết cấu có thể duy trì sức chịu tải mà không bị sụp đổ Ngoài ra, kết cấu cũng cần có khả năng chịu lửa cao và đảm bảo thoát hiểm an toàn cho người sử dụng Độ bền và tuổi thọ của móng phải được xem xét kỹ lưỡng để phù hợp và chịu được tải trọng bên trên.

- Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng

Việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau mang lại sự thuận tiện, cho phép lắp ghép hoặc đổ tại chỗ các kết cấu bê tông cốt thép.

- Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước

- Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m

Trong thiết kế công trình, hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến sự hoạt động của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý không chỉ cần thiết mà còn quyết định đến hiệu quả của toàn bộ công trình Do đó, cần tiến hành phân tích chính xác để xác định phương án sàn phù hợp nhất với kết cấu của dự án.

Đối với văn phòng có diện tích lớn, phương án sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối với hệ dầm và bản sàn là lựa chọn tối ưu Ưu điểm của giải pháp này bao gồm khả năng chịu lực tốt, độ bền cao và khả năng chống cháy hiệu quả, giúp đảm bảo an toàn và nâng cao tuổi thọ công trình.

Tính toán đơn giản là phương pháp thi công phổ biến tại Việt Nam nhờ vào sự đa dạng của công nghệ thi công, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn Tuy nhiên, phương pháp này cũng tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý.

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

- Không tiết kiệm không gian sử dụng.

LỰA CHỌN VẬT LIỆU

2.4.1 Yêu cầu vật liệu sử dụng cho công trình

Vật liệu xây dựng có thể tận dụng nguồn nguyên liệu địa phương, giúp giảm chi phí và đảm bảo khả năng chịu lực cũng như độ bền Sử dụng vật liệu này không chỉ tiết kiệm mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt

- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

- 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 tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình

Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu chính được sử dụng là thép và bê tông cốt thép nhờ vào những lợi thế như dễ chế tạo và nguồn cung cấp phong phú Bên cạnh đó, các vật liệu mới như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite) và hợp kim nhẹ cũng đang được nghiên cứu Tuy nhiên, việc áp dụng các vật liệu này vẫn hạn chế do công nghệ chế tạo còn mới và chi phí tương đối cao.

2.4.2 Chọn vật liệu sử dụng cho công trình

Nhà cao tầng thường có tải trọng lớn, vì vậy việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng Để giảm tải trọng cho công trình, tiết kiệm chi phí và đảm bảo tính phổ biến, bê tông cốt thép là lựa chọn lý tưởng cho thiết kế.

Bê tông cột được sử dụng cho kết cấu trên công trình có cấp độ bền B30, với các chỉ tiêu quan trọng như khối lượng riêng đạt 25 kN/m³, cường độ chịu nén tính toán Rb là 17 MPa, cường độ chịu kéo tính toán Rbt là 1.2 MPa, và mô đun đàn hồi Eb là 32,500 MPa.

Bê tông dầm sàn cho kết cấu bên trên công trình được sử dụng là bê tông có cấp độ bền B25, với các chỉ tiêu quan trọng như khối lượng riêng đạt 25 kN/m³, cường độ chịu nén tính toán là 14.5 MPa, cường độ chịu kéo tính toán là 1.05 MPa, và mô đun đàn hồi là 30,000 MPa.

Cốt thép trơn có đường kính nhỏ hơn 10mm được sử dụng để tính toán cốt đai cho dầm và cột Thép AI được chọn với các chỉ tiêu quan trọng như cường độ chịu nén tính toán R s = 225MPa, cường độ chịu kéo tính toán R sc = 225MPa, cường độ tính cốt thép ngang R sw = 175MPa và mô đun đàn hồi E s = 210000MPa.

Trong thiết kế sàn và cọc khoan nhồi, cốt thép sử dụng là thép gân có đường kính từ 10 mm trở lên thuộc nhóm cốt thép AII Thép này có các chỉ tiêu quan trọng như cường độ chịu kéo tính toán R s = 280 MPa, cường độ chịu nén tính toán R sc = 225 MPa, cường độ chịu kéo của cốt thép ngang R sw = 175 MPa, và mô đun đàn hồi E s = 210000 MPa.

Trong thiết kế dầm, cột và vách, cốt thép được sử dụng là thép gân với đường kính tối thiểu 10mm, thuộc nhóm cốt thép AIII Các chỉ tiêu kỹ thuật của cốt thép này bao gồm: cường độ chịu kéo tính toán đạt 365MPa, cường độ chịu nén tính toán cũng đạt 365MPa, cường độ chịu kéo của cốt thép ngang là 290MPa, và mô đun đàn hồi đạt 200000MPa.

- Đối với các cấu kiện đặc biệt, cốt thép sử dụng trong thiết kế sẽ được thể hiện chi tiết trong tính toán

- Vữa ximăng – cát, gạch xây tường:  18kN / m3

- Gạch lát nền Granite:  20kN / m3.

SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CHO CÔNG TRÌNH

2.5.1 Sơ bộ tiết diện dầm

- Chiều cao và bề rộng dầm được chọn lựa theo công thức kinh nghiệm sau: d d d h L

 m : Phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng: d

→ m d   12 :16 : đối với dầm khung nhiều nhịp

→ m d   10 :12 : đối với dầm khung một nhịp

 Sơ bộ kích thước tiết diện điển hình cho dầm trục A – C, có L 7100(mm)

 Kích thước tiết diện các dầm còn lại thể hiện trong bảng

Tên dầm Kích thước sơ bộ (bxh) mm

Dầm chính của tất cả các khung trục 250x500

Bảng 2.1: Sơ bộ tiết diện dầm

Hình 2.1: Sơ bộ tiết diện dầm sàn

Về điều kiện ổn định cột, phải hạn chế độ mảnh , với lo gh

 i: là bán kính quán tính của tiết diện Với tiết diện chữ nhật cạnh b, (hoặc h) thì lấy

  gh: độ mảnh giới hạn Với cột nhà,  gh = (100 : 120) Chọn  gh = 100

- Chọn tiết diện sơ bộ cột điển hình, có L 3300(mm)

- Diện tích tiết diện sơ bộ cột chọn theo công thức: b

 A(cm 2 ): diện tích tiết diện ngang của cấu kiện

 R : cường độ tính toán chịu nén của bêtông, b R b 17(MPa)

 N(kN): lực dọc tính toán, được tính gần đúng theo công thức:

 q: là giá trị tải trọng đứng sơ bộ trên 1(m )2 sàn, giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế, chọn q 10(kN / m ). 2

 S: diện tích truyền lên cột

 n: số tầng, tính cả tầng mái

 k: hệ số kể đến tải trọng ngang, k   1.1 1.5  , chọn k  1.3

Bảng 2.2: Sơ bộ tiết diện cột góc m q F N k Ftinh Fchon h chọn b chọn số tầng (kG/m 2) (m 2 ) (kG) hệ số (cm 2 ) (cm 2 ) cm cm

Bảng 2.3: Sơ bộ tiết diện cột biên m q F N k Ftinh Fchon h chọn b chọn số tầng (kG/m 2) (m 2 ) (kG) hệ số (cm 2 ) (cm 2 ) cm cm

Bảng 2.4: Sơ bộ tiết diện cột giữa m q F N k Ftinh Fchon h chọn b chọn số tầng (kG/m 2) (m 2 ) (kG) hệ số (cm 2 ) (cm 2 ) cm cm

2.5.2 Sơ bộ tiết diện vách

2.5.2.1 Điều kiện bố trí và sơ bộ tiết diện vách

Việc lựa chọn cấu hình kết cấu hợp lý cho công trình là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất làm việc của toàn bộ công trình, bao gồm hình học, loại kết cấu (khung hay vách) và loại cấu kiện sử dụng Một cấu hình kết cấu không phù hợp có thể dẫn đến tình trạng tập trung ứng suất nghiêm trọng, do đó, trong quá trình thiết kế, cần lưu ý các điều kiện liên quan để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.

Khi thiết kế các công trình với vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang, cần bố trí tối thiểu ba vách cứng, đảm bảo rằng chúng không gặp nhau tại một điểm.

Để đảm bảo tính ổn định của công trình, cần thiết kế các vách giống nhau về độ cứng và kích thước hình học, đồng thời bố trí sao cho tâm cứng trùng với tâm khối lượng Nếu chỉ đảm bảo sự đối xứng về độ cứng mà không đồng nhất về kích thước, khi vật liệu hoạt động ở giai đoạn dẻo dưới tác động mạnh như động đất, sẽ dẫn đến sự thay đổi độ cứng Hệ quả là các vách sẽ trải qua biến dạng và chuyển vị khác nhau, làm phá vỡ sự đối xứng về độ cứng và gây ra các tác động xoắn nguy hiểm cho công trình.

Nên ưu tiên lựa chọn nhiều vách nhỏ có khả năng chịu tải tương đương thay vì chọn ít vách lớn, nhằm đảm bảo sự phân bổ đồng đều trên toàn bộ mặt công trình.

Hệ kết cấu chịu tải trọng ngang, bao gồm lõi, tường, khung và vách, cần được thiết kế liên tục từ móng lên tới mái của công trình Đối với những công trình có gió giật cấp, hệ thống này cũng phải kéo dài tới đỉnh của vùng có gió giật cấp tại các cao độ khác nhau.

- Không nên chọn khoảng cách giữa các vách và từ các vách đến biên quá lớn

- 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 làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của vách, do đó cần áp dụng biện pháp cấu tạo tăng cường cho khu vực xung quanh lỗ để đảm bảo tính an toàn và ổn định.

Bố trí khung vách cần đảm bảo độ cứng không được khác nhau rõ rệt theo cả hai phương, đồng thời cũng không được bằng nhau, mà phải đồng đều và khác biệt theo hai phương, nhằm tạo ra sự khác nhau về chu kỳ dao động.

Để giảm thiểu dao động xoắn trong thiết kế, cần tránh bố trí các cấu kiện đứng như hệ khung, vách hay lõi một cách bất đối xứng Việc này là do tác dụng chống xoắn của vách cứng tương đối nhỏ Do đó, việc sắp xếp các cấu kiện đứng theo hình thức đối xứng sẽ giúp tăng cường tính ổn định và giảm thiểu dao động xoắn.

2.5.2.2 Sơ bộ tiết diện vách cho công trình

- Chiều dày vách chọn lớn hơn 150mm hoặc 1 t

 Vậy chọn t v 300mmcho vách thang máy, t v 250mmcho vách hầm

- Tổng diện tích mặt cắt ngang vách cứng trên bề mặt bằng công trình:

- Kiểm tra lại tiết diện lựa chọn

Tổng diện tích mặt cắt vách cứng có thể xác định theo công thức: v vl st

 F st : là diện tích sàn tầng, chọn tầng điển hình là tầng 4, có F st  515.44m 2

Kết luận: Kết quả diện tích vách cứng đã chọn đạt yêu cầu kết cấu

Hình 2.2: Mặt bằng bố trí cột vách

THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

SƠ BỘ TIẾT DIỆN SÀN

 Chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức: b 1 min h D L h

- m: hệ số phụ thuộc vào bản sàn

- D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D   0.8 1.4   , chọn D  1

- hmin: chiều dày tối thiểu của bản sàn

 h min 60(mm): đối với sàn mái

 h min 80(mm): đối với sàn nhà dân dụng

 h min 100(mm): đối với sàn nhà công nghiệp, công trình công cộng

 Chọn tiết diện cho ô sàn điển hình:

- Ô sàn S3, có kích thước: L 1 L 2 (3675)mm

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

3.2.1 Kích thước sơ bộ tiết diện

Tiết diện dầm ban đầu tính toán sơ bộ thể hiện trong bảng trên

Vật liệu sử dụng cho kết cấu sàn đã chọn ở Mục 2.4

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Trang 17

3.2.3 Mặt bằng đánh số sàn tầng điển hình

Hình 3.1: Mặt bằng đánh số ô sàn điển hình

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

3.3.1.1 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn điển hình và nhà vê sinh

Tĩnh tải của sàn bê tông cốt thép chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các lớp cấu tạo của sàn và trọng lượng của thiết bị treo bên dưới Trong thiết kế công trình, sàn bao gồm nhiều lớp cấu tạo khác nhau.

Tĩnh tải được xác định dựa trên trọng lượng của bản sàn bê tông, các lớp hoàn thiện và tải trọng từ tường phân bố trên sàn Theo mặt cắt cấu tạo của sàn, tĩnh tải phân bố đều có thể được tính toán như mô tả trong hình vẽ dưới đây.

Hình 3.2: Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn

Bảng 3.1: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình

Trọng lượng riêng Chiều dày

Bản thân kết cấu sàn 25 120 3.00 1.1 3.30

Các lớp hoàn thiện sàn và trần

Bảng 3.2: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn vệ sinh, logia, sân phơi

- Gạch Granite nhám chống trượt 20 10 0.20 1.2 0.24

- Vữa lát nền + tạo dốc 18 20 0.36 1.3 0.47

Thông thường, các tường thường được hỗ trợ bởi kết cấu dầm đỡ, nhưng để tăng tính linh hoạt trong việc bố trí tường ngăn, một số tường có thể không cần dầm đỡ bên dưới.

- Tải trọng tường 100 tác dụng lên các ô sàn tầng điển hình: t t t t g      h  18 0.1 3.18    5.8(kN / m)

- Tải trọng tường xây trên dầm được xác định theo công thức: tt t t t t g      n h Tường bao dày 200mm, tường bên trong dày 100mm o Dầm D250x500:

Tra tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 mục 4.3 được các giá trị hoạt tải thể hiện trong bảng dưới

Bảng 3.3: Giá trị hoạt tải

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m2)

Hoạt tải tính toán Phần dài hạn

6 Mái bằng có sử dụng (sân thượng) 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

7 Mái bằng không có sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98

TÍNH THÉP SÀN THEP PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Dùng SAFE 12.3.2 để tính toán

Đầu tiên, chúng ta sử dụng phần mềm ETABSv16 để mô hình hóa toàn bộ công trình, sau đó xuất một tầng điển hình qua SAFEv16 để tính toán nội lực và thiết kế thép Việc áp dụng mô hình 3D trong SAFEv16, kết hợp với sức mạnh của máy tính, cho phép giải quyết mọi bài toán liên quan đến kết cấu.

Hệ kết cấu sàn trong mô hình được thiết kế dưới dạng sàn sườn toàn khối, trong đó mặt bằng sàn được phân chia thành các dải trên cột (DTC) và các dải giữa nhịp (DGN) Các DTC hoạt động như dầm liên tục, được hỗ trợ bởi các đầu cột, trong khi các DGN cũng là các dải liên tục, được kê lên các gối tựa là các DTC và vuông góc với chúng.

Các ô sàn trống được xác định như mô hình lỗ trống Opening, trong khi các lỗ kỹ thuật và lỗ Gen xuyên tầng vẫn được coi là liên tục Trong quá trình thi công, các biện pháp cấu tạo sẽ được áp dụng để xử lý các vấn đề này Bề rộng các DTC được lựa chọn cách 1/4 bề rộng nhịp từ hai bên tim cột, và 1/2 bề rộng nhịp còn lại sẽ là bề rộng các DGN.

Tải trọng gồm tĩnh tải (TLBT sàn, các lớp hoàn thiện, tải tường) và hoạt tải (gán tùy theo khu chức năng)

Hình 3.3: Mô hình SAFE sàn

3.4.4 Các trường hợp tải trọng

Khi có tác động của tải trọng ngang, nội lực trong sàn thường không đáng kể vì tải trọng này được truyền trực tiếp vào vách và lõi cứng Do đó, nội lực trong sàn chủ yếu do tải trọng đứng gây ra Trong mô hình SAFEv12, việc tính toán có thể bỏ qua tải trọng ngang và chỉ tập trung vào các trường hợp tải trọng đứng.

Bảng 3.4: Bảng khái niệm và ý nghĩa các loại tải trọng trong khai báo

STT Tải trọng Loại khai báo Hệ số Self Weight Ý nghĩa

1 TLBT DEAD 1 Trọng lượng bản thân

2 HOAN THIEN SUPERDEAD 0 Tải các lớp hoàn thiện

4 HT12 LIVE 0 Hoại tải nhân hệ số vượt tải 1.2

5 HT13 LIVE 0 Hoại tải nhân hệ số vượt tải 1.3

Bảng 3.5: Bảng tổ hợp nội lực

TT 1.1 TLBT + 1.2 HOAN THIEN + 1.2 TUONG

VẼ STRIP TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN

Hình 3.9: Biểu đồ moment theo phương X

Hình 3.10: Biểu đồ moment theo phương Y

TÍNH TOÁN THÉP SÀN

- Với nội lực đã tính toán được tiếp tục sử dụng để tính toán thép cho sàn theo Ship:

- Giả thiết a = 20mm (khoảng cách từ mép ngoài mặt dưới bêtông đến trọng tâm lớp cốt thép) Chiều dày làm việc của cấu kiện tính toán: h0 = h – a = 120 – 20 = 100mm

Bố trớ ỉ12a200 với As = 1583 mm 2 cú hàm lượng thộp là :

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Trang 26 c s

Bố trớ ỉ10a200 với As = 733 mm 2 cú hàm lượng thộp là : c s

Bảng 3.6: Bảng bố trí thép sàn

Tên dãi Strip Vị trí M max Bề rộng dãi Strip h a = a' Tính thép Chọn thép αm x As TT H.lượng ỉ a BT As CH H.lượng

(kN.m) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) m TT (%) (mm) (mm) (cm 2 /m) m BT (%)

Tên dãi Strip Vị trí M max Bề rộng dãi

Strip h a = a' Tính thép Chọn thép αm x As TT H.lượng ỉ a BT As CH H.lượng

(kN.m) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) m TT (%) (mm) (mm) (cm 2 /m) m BT (%)

3.6.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép

 Tất cả đạt yêu cầu về hàm lượng cốt thép.

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG NỨT CỦA SÀN

3.7.1 Kiểm tra nứt trong sàn

3.7.1.1 Kiểm tra sự hình thành vết nứt

Table 1 of TCVN 5574:2012 outlines the crack resistance levels and limits on crack widths to minimize water infiltration in structures For floors classified with a crack resistance level of 3, the short-term crack width is set at 0.3 mm, while the long-term crack width is limited to 0.2 mm.

Lý thuyết tính toán theo Mục 7.1.2.4, TCVN 5574 : 2012 Error! Reference source not found crc bt ,ser pl

- M là momen do ngoại lực trên tiết diện đang xét (giá trị tiêu chuẩn)

- Mcrc là momen chống nứt của tiết diện

Vật liệu bêtông B25 Rb,ser.5 MPa, Rbt,ser=1.6 MPa

Momen kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng đàn hồi của bêtông vùng kéo: W pl 2(I b0 I s0 I ' ) s0 S b0 h x

Xác định trục trung hòa: s red s s o red o bh 2 1 a ' A ' x h

Ibo, Iso và I’so là các đại lượng quan trọng trong thiết kế kết cấu, tương ứng với momen quán tính của tiết diện bê tông chịu nén, diện tích thép chịu kéo và diện tích thép chịu nén đối với trục trung hòa.

Sbo – momen tĩnh của diện tích vùng bêtông chịu kéo đối với trục trung hoà

Hình 3.11: Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt

Giá trị tính toán Đơn vị Ghi chú

Rbt.ser 1.60 1.60 1.60 1.60 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B25 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 2.10E+05 2.10E+05 2.10E+05 2.10E+05 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AII

E's 2.10E+05 2.10E+05 2.10E+05 2.10E+05 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AII

Eb 3.00E+04 3.00E+04 3.00E+04 3.00E+04 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B25 b 3200 3500 3200 3500 mm Bề rộng tiết diện tính toán h 120 120 120 120 mm Chiều cao tiết diện tính toán a 20 20 20 20 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông a' 20 20 20 20 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông

As 1257 1833 1257 1833 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo, tại vị trí đang xét

A's 3619 3958 0 0 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét, Φ12a100

Momen (M) do ngoại lực tác động lên tiết diện được xác định với giá trị tiêu chuẩn là 46.83 kN.m Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được tính là h0 = 100 mm Tương tự, khoảng cách này cũng được xác định cho h'0 với giá trị 100 mm Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được biểu thị bằng α = E s /E b và α' = E' s /E b, với giá trị α và α' đều là 7.

Ared 418132 460537 392799 432831 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi

A red = bh + αA s +α' A' s ξ 0.490 0.494 0.511 0.515 - Chiều cao tương đối của vùng chịu nén ξ = 1 - [bh + 2(1-a'/h)α'A's]/2A red

Gối L1 Gối L2 Nhịp L1 Nhịp L2 x 49.03 49.39 51.12 51.48 mm Chiều cao của vùng chịu nén, x = ξh 0

Ib0 1.26E+08 1.41E+08 1.42E+08 1.59E+08 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịu nén, I b0 = bx 3 /3

Is0 3.27E+06 4.70E+06 3.00E+06 4.31E+06 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu kéo

I's0 3.05E+06 3.42E+06 0.00E+00 0.00E+00 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu nén

Sb0 8.06E+06 8.73E+06 7.59E+06 8.22E+06 mm 3 Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo

Momen kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu kéo

Mcrc 20.56 22.90 19.74 21.99 kN.m Mô men chống nứt của tiết diện đang xét, M crc = R bt.ser W pl

Kiểm tra điều kiện không nứt: M crc ≥M Không thỏa

Kết luận: Bản sàn xuất hiện vết nứt, cần tính toán hạn chế bề rộng vết nứt theo TCVN 5574:2012

3.7.1.2 Kiểm tra bề rộng vết nứt

Bề rộng vết nứt được xác định theo mục 7.2.2 TCVN 5574-2012

Cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm lấy bằng 1

Cấu kiện chịu kéo lấy bằng 1.2

1 - hệ số, lấy khi có tác dụng của:

Tải trọng tạm thời ngắn hạn, tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn =1

Tải trọng lặp, tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn là những yếu tố quan trọng cần xem xét đối với kết cấu bêtông nặng Trong điều kiện độ ẩm tự nhiên, giá trị này được xác định bằng 1.6 x 10^-15 μ Việc hiểu rõ các loại tải trọng này giúp đảm bảo tính ổn định và độ bền của công trình.

 - hệ số đối với cốt thép thanh có gờ =1; cốt thép thanh tròn trơn =1.3

 - hàm lượng cốt thép của tiết diện nhưng không lớn hơn 0.02 (2%) d - đường kính cốt thép, tính bằng mm

Es - module đàn hồi của cốt thép

s - ứng suất trong các thanh cốt thép S lớp ngoài cùng, đối với cấu kiện chịu uốn  s tính như sau: s s

M - momen của tải tiêu chuẩn tác dụng lên bản trong 1m bề rộng

Diện tích cốt thép z là khoảng cách từ trọng tâm của vùng cốt thép chịu kéo đến điểm đặt hợp lực của vùng tiết diện bê tông chịu nén phía trên vết nứt Để xác định các yếu tố này, ta sử dụng công thức: f2 f f f s o o f f o o h' (b' b)h' A' h2 x 1 z h1; 1.

                  h 'f 2a ' hoặc h ' f 0đối với cấu kiện hình chữ nhật tương ứng khi có hoặc không có cốt thép S’

Hệ số đàn hồi dẻo của vùng nén chịu ảnh hưởng bởi độ ẩm môi trường và tác động của tải trọng Trong trường hợp chịu tải ngắn hạn, hệ số này đạt giá trị   0.45 cho tất cả các loại bêtông.

Khi chịu tác dụng dài hạn của tải trọng, đối với bêtông nặng và nhẹ: độ ẩm môi trường 40-75%

  0.15; độ ẩm môi trường dưới 40%   0.1

Hình 3.12: kiểm tra bề rộng vết nứt

Rb.ser 18.5 18.5 18.5 18.5 MPa Cường độ nén tính toán của bê tông B25 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 210000 210000 210000 210000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AII

Mô đun đàn hồi của bê tông B25 là 30000 MPa, với bề rộng tiết diện tính toán là 3200 mm và chiều cao tiết diện tính toán là 120 mm Khoảng cách từ tâm thép ở vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 20 mm.

As 1257 1833 1257 1833 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét

A's 3619 3958 0 0 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét

Momen (M) do ngoại lực tác động lên tiết diện được xác định với giá trị tiêu chuẩn là 46.83 kN.m Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được tính là h0 = 100 mm Hàm lượng cốt thép của tiết diện không được vượt quá 0.02, với công thức tính là à = A s / b h o Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được biểu thị bằng α = E s / E b, với giá trị ν là 0.15.

Hệ số đặc trưng trạng thái đàn hồi dẻo của bê tông vùng nén:

Tải trọng tác dụng ngắn hạn được xác định với hệ số ν = 0.45 Đối với tải trọng tác dụng dài hạn, khi độ ẩm môi trường từ 40% đến 75%, hệ số ν được sử dụng là 0.15; nếu độ ẩm môi trường dưới 40%, hệ số ν sẽ là 0.10 Hệ số δ' được tính theo công thức δ' = M / bh 0 2 R b,ser, với các giá trị δ' lần lượt là 0.08, 0.11, 0.04 và 0.05.

Hệ số φ f được tính bằng công thức φ f = α A's / 2υ b h 0, với giá trị 1.8 áp dụng cho bờ tụng nặng Hệ số ξ được xác định theo công thức ξ = 1 / [ò + (1+5δ')/ 10 à α] và có giá trị tối đa là 1 Khoảng cách z từ trọng tâm cốt thép chịu kéo A s đến điểm đặt hợp lực vùng nén được tính bằng z = [1 - ξ 2 / 2(φ f + ξ)] h 0 Đối với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm, hệ số δ bằng 1.0, trong khi đối với cấu kiện chịu kéo, hệ số δ là 1.2.

Gối L1 và Gối L2 có nhịp L1 và L2 lần lượt là 1.43 và 1.52, với hệ số φ 1 bằng 1.0 cho tải trọng ngắn hạn và φ 1 = 1.6 cho tải trọng dài hạn Hệ số η 1 cũng được lấy bằng 1.0 cho cốt thép thanh có gờ và 1.3 cho thép tròn trơn Đường kính cốt thép dọc chịu kéo là 10 mm, và nếu có nhiều thanh với đường kính khác nhau, thì d được tính theo công thức d = (n1 d2 1 + n2 d2 2) / (n1 d1 + n2 d2) Ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng là 139.49 N/mm², được tính theo công thức σ s = M / A s z Bề rộng khe nứt dài hạn a crc2 do tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn là 0.10 mm, tính theo a crc2 = δ.φ 1 η.σ s /E s 20.(3.5 - 100à)d^1/3.

Bề rộng khe nứt dài hạn cho phép theo TCVN 5574:2012 là a crc2 = 0.2 mm, với điều kiện a crc2 ≤ 0.2 mm Việc kiểm tra điều kiện hạn chế bề rộng vết nứt là cần thiết để hạn chế hiện tượng thấm nước qua các khe nứt.

- Sử dụng SAFE để kiểm tra độ vọng sàn

- Tổ hợp tải trọng theo TTGH thứ 2 (không có hệ số vượt tải)

Để đảm bảo sự bền vững lâu dài của kết cấu bê tông cốt thép (BTCT), cần xem xét các yếu tố từ biến, co ngót và tác động lâu dài của các loại tải trọng Độ võng toàn phần f có thể được tính toán dựa trên những yếu tố này.

Trong phân tích độ võng, F1 đại diện cho độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng, F2 thể hiện độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trong dài hạn, và F3 là độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn.

Bảng 3.7: Bảng tổ hợp nội lực

F1 TLBT + HOAN THIEN + TUONG + HT12 + HT13

F2 TLBT + HOAN THIEN + TUONG + 0.3HT12 + 0.3HT13

F3 TLBT + HOAN THIEN + TUONG + 0.3HT12 + 0.3HT13

Hình 3.13: Độ võng của ô sàn trong SAFE

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Trang 36 Độ võng giới hạn được xác định theo TCVN 5574 – 2012

Kiểm tra độ võng tính toán: f = 2.48cm <   f u  2.5cm → Đạt yêu cầu

THIẾT KẾ CẦU THANG

CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CỦA CẦU THANG

Cầu thang là một phần quan trọng trong hệ thống giao thông đứng của công trình, được cấu tạo từ các bậc liên tiếp tạo thành các vế thang Các vế thang được kết nối với nhau thông qua chiếu nghỉ và chiếu tới, tạo nên một cấu trúc cầu thang hoàn chỉnh.

- Các bộ phận cơ bản của cầu thang gồm: vế thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, lan can tay vịn, dầm thang

- Cầu thang là một yếu tố quan trọng về công dụng và nghệ thuật từ kiến trúc, nâng cao tính thẩm mỹ của công trình

Lựa chọn thông số bậc thang cần tuân theo quy luật kiến trúc, bắt đầu từ bậc sinh, tiếp theo là lão, bệnh, tử, và quay trở lại với bậc sinh Quy trình này tiếp tục lặp lại các bậc lão, bệnh, tử, tạo nên một chu kỳ tự nhiên trong kiến trúc.

Số bậc thang đẹp trong nhà được xác định theo công thức (4n+1), với "n" là số lần chu kỳ lặp lại Để mang lại may mắn, số bậc thang nên rơi vào cung "sinh" trong chu trình "sinh-lão-bệnh-tử".

4.1.2 Chọn các kích thước cầu thang

- Chiều cao tầng điển hình: Ht = 3300 (mm)

- Chiều rộng bản thang B = 1200(mm)

- Số lượng bậc thang: 22 bậc Cao độ 1= +15.40m, (cao độ sàn tầng 4)

- Cao độ 2= +17.05m, (cao độ chiếu nghỉ)

- Cao độ 3= +18.70m, (cao độ sàn tầng 5)

- Chiều dày bản thang được xác định sơ bộ theo công thức:

 Chọn hb = 150m (Với L là nhịp tính toán theo phương lớn nhất của cầu thang)

 Chiều cao bậc thang: hb = 150 (mm)

 Bề rộng bậc thang: lb = 300 (mm)

 Độ dốc của bản thang b o b h 150 i tg 0.5 26 l 300

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG Trang 38

Hình 4.1: Mặt bằng cầu thang

Hình 4.2: Mặt đứng cầu thang

4.1.3 Chọn các kích thước dầm chiếu nghỉ, kích thước bản thang

- Kích thước dầm chiếu nghỉ: 200x400 (mm)

- Kích thước bản chiếu nghỉ: hbcn = 150 (mm)

- Kích thước bản nghiên: hbn = 150 (mm).

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

4.2.1 Các lớp cấu tạo cầu thang

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo trên cầu thang

Hình 4.3: Mặt cắt các lớp cấu tạo cầu thang

4.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

Bảng 4.1: Tải trọng các lớp cấu tạo trên bản chiếu nghỉ

Trọng lượng riêng Chiều dày Hệ số vượt tải

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

1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 1.1 4.13

Tải kính cường lực 12mm: p K  1.2 30 0.012 2.5 1.65      1.782(kN / m ) 2

Tra Bảng 3, [TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế]

Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là: p tc  3(kN / m ) 2 Hệ số vượt tải n p  1.2

Tải trọng tính toán tác dụng lên cầu thang: p  p tc  n p  1.2   3 3.6(kN / m ) 2

4.2.2.3 Tổng tải trọng tác dụng

Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ là:

+ ĐÁ GRANITE DÀY 20MM + LỚP VỮA LÓT DÀY 20MM + GẠCH XÂY

+ BẢN BTCT DÀY 150MM + LỚP VỮA TRÁT DÀY 15MM

+ ĐÁ GRANITE DÀY 20MM+ LỚP VỮA LÓT DÀY 20MM+ BẢN BTCT DÀY 150MM+ LỚP VỮA TRÁT DÀY 15MM

4.2.3 Tải trọng tác dụng lên bản thang

 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo trên bản thang

Chiều dày các lớp tương đương được tính toán như sau:

 Đối với lớp gạch Granite và lớp vữa lót có cùng chiều dày:

 Đối với bậc thang bằng gạch xây có kích thước 150x300 mm o b td3 h cos 150 cos26

 Đối với bản thang có chiều dày: td4 hs 150(mm).

 Đối với lớp vữa trát có chiều dày: td5 5 15(mm).

Bảng 4.2: Tải trọng các lớp cấu tạo trên bản thang

1 - Bản thân kết cấu sàn 25 150 1.1 4.13

 Tĩnh tải trên bản thang được quy về phương thẳng đứng

Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là: p tc  3(kN / m ) 2 Hệ số vượt tải n p  1.2

Tải trọng tính toán tác dụng lên cầu thang: p  p tc  n p  1.2   3 3.6(kN / m ) 2

4.2.3.3 Tải trọng lan can tay vịn

Tra [TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế]

Tải trọng tiêu chuẩn lan can và tin vịn là: 30(daN) = 0.3(Kn)

Trọng lượng bản thân lan can và tay vịn:g lc 1.3 0.3 0.39(kN / m)

Quy tải lan can về kN / m 2 cho vế thang có: B max 1.6(m).

4.2.3.4 Tổng tải trọng tác dụng

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÍNH TOÁN

Hệ tính toán cho các vế cầu thang là hệ tĩnh định, cho phép xác định nội lực bằng phương pháp cơ học kết cấu hoặc phần mềm tính toán Trong đồ án, sinh viên áp dụng SAP2000 để tính toán nội lực cầu thang Để đơn giản hóa mô hình, cần quy đổi bản chiếu nghỉ hình tam giác (S=1.71 m²) thành hình chữ nhật có cùng diện tích, cụ thể là S=0.684x2.5=1.71 m².

Hình 4.4: Sơ đồ tính vế thang 1

Hình 4.5: Sơ đồ tính vế thang 2

Hình 4.6: Biểu đồ moment vế thang 1

Hình 4.7: Biểu đồ moment vế thang 2

Hình 4.8: Biểu đồ lực cắt vế thang 1

Hình 4.9: Biểu bồ lực cắt vế thang 2

Hình 4.10: Phản lực tại gối vế thang 1

Hình 4.11: Phản lực tại gối vế thang 2

TÍNH TOÁN CỐT THÉP

(Với a: là khoảng cách từ mép ngoài bê tông đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu lực)

- Hàm lượng thép hợp lí của bản thang trong khoảng  (0.3 0.9)%

- Căn cứ vào cấp độ bền của bêtông B25, hệ số điều kiện làm việc   b 1; Tra [Bảng E.2 – Phụ lục E - TCVN 5574-2012], ta xác định được các thông số:

 Đối với nhúm thộp AI (ỉ Chọn cốt đai 2 nhánh: n  2; d sw  8(mm)  a sw  50.3(mm ) 2

- Xác định khả năng chịu cắt của bêtông (Theo điều 6.2.3.4 TCVN 5574-2012), ta có:

 c: là chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng trên trục dọc cấu kiến tính từ mép gối tựa max 0

  n : hệ số xét đến sự làm việc của bản cánh; (  n 0 :đối với tiết diện chữ nhật) b0 b0

 Vậy bêtông đủ khả năng chịu cắt, không cần tính cốt đai

- Xác định khoảng cách cốt đai:

 Cốt đai bố trí theo cấu tạo ct ct h 400 s 2 2 200 mm s 150(mm).

Theo điều 8.7.6 TCVN 5574-2012, đoạn dầm giữa nhịp cần bố trí cốt đai với quy định: khi chiều cao h lớn hơn 300 mm, bước cốt đai không được vượt quá 3/4h và không lớn hơn 500 mm.

THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC 3

NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN

Sự phát triển công nghệ thông tin đã tạo ra nhiều phần mềm hỗ trợ tính toán và xử lý kết cấu trong lĩnh vực xây dựng, giúp các kỹ sư xác định kết quả tính toán một cách chính xác, nhanh chóng và tiện lợi.

ETABS là một trong những phần mềm nổi bật trong lĩnh vực tính toán nội lực, thuộc TOP sản phẩm nổi tiếng của hãng CSI Ngoài ETABS, còn nhiều phần mềm khác như Robot cũng được sử dụng để giải quyết các vấn đề nội lực liên quan đến kết cấu công trình.

Structural Analysis của hãng Autodesk …

Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) trong phần mềm ETABS 2016 v16.2.0, mô hình hóa toàn bộ kết cấu công trình dạng khung không gian giúp tính toán nội lực cho kết cấu công trình trong báo cáo thiết kế.

Mô hình khung không gian bao gồm các phần tử như cột, dầm, sàn và vách cứng Trong kết cấu nhà nhiều tầng, sàn đóng vai trò quan trọng, yêu cầu phải tuyệt đối cứng và có khả năng chịu tải ngang, đặc biệt trong kết cấu sàn không dầm Khi mô hình hóa công trình trong phần mềm, sàn được khai báo là tuyệt đối cứng (Rigid Diaphragm), với mỗi sàn tầng tương ứng là một Diaphragm.

- Tải trọng được gán trực tiếp trên sàn, trong đó tải tường sẽ được gán trên dầm.

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

5.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

Tải trọng tác dụng lên khung công trình được phân làm hai loại:

- Tải trọng tiêu chuẩn: dùng để tính toán các chuyển vị, biến dạng theo TTGH II

Tải trọng tính toán được xác định bằng cách nhân tải trọng tiêu chuẩn với hệ số độ tin cậy về tải trọng Thông số này được sử dụng để thực hiện các phép tính theo điều kiện cường độ TTGH I.

Khối lượng các lớp cấu tạo, bản sàn và tường sẽ được xác định tự động thông qua phần mềm ETABS Chúng ta chỉ cần gán các lớp hoàn thiện và tải trọng tĩnh lên sàn và dầm vào mô hình tải trọng Kết quả tính toán này sẽ được lấy từ Chương 3 – Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình.

Bảng 5.1: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình

Trọng lượng riêng Chiều dày

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC 3 Trang 49

Bảng 5.2: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn vệ sinh, logia, sân phơi

- Gạch Granite nhám chống trượt 20 10 0.20 1.2 0.24

Bảng 5.3: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn sân thượng và hầm

Thông thường, các tường thường được hỗ trợ bởi dầm đỡ bên dưới Tuy nhiên, để tăng tính linh hoạt trong việc bố trí tường ngăn, một số tường có thể được thiết kế mà không cần dầm đỡ.

- Tải trọng tường xây trên dầm được xác định theo công thức: tt t t t t g      n h Tường bao dày 200mm, tường bên trong dày 100mm o Dầm D250x500:

5.2.2 Hoạt tải tác dụng lên sàn

Tra tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 mục 4.3 được các giá trị hoạt tải thể hiện trong bảng dưới

Bảng 5.4: Giá trị hoạt tải

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m2)

Hoạt tải tính toán Phần dài hạn

6 Mái bằng có sử dụng (sân thượng) 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

7 Mái bằng không có sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98

Hình 5.1: Tải hoàn thiện cầu thang

Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là: p tc  3(kN / m ) 2 Hệ số vượt tải n p  1.2.

Thang máy được sử dụng trong công trình là thang máy MITSUBISHI, do Công ty cổ phần Đầu tư và Công nghệ Việt Nam (INVETECH) cung cấp và lắp đặt Các thông số kỹ thuật chi tiết của thang máy được lấy từ Catalogue của nhà cung cấp.

- Với kích thước giếng thang của công trình là 1800x2600mm , tra theo Catalogue của nhà cung cấp, chọn thang máy mã hiệu P12-CO , có các thông số chi tiết:

Hình 5.2: Catalogue thông số thang máy MITSUBISHI

Bảng 5.5: Thông số kĩ thuật của thang máy P12-CO

- Phản lực do thang máy gây ra:

 Nhập tại 4 điểm góc phía trên phòng máy thang của công trình:

 Nhập tại 4 điểm góc phía dưới hố thang của công trình:

 Chi tiết cấu tạo thang máy

Hình 5.3: Chi tiết cấu tạo thang máy

Các kích thước (mm) Phản lực (T) Khoản g mở cửa JJ

5.2.5 Tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

Tải trọng gió được xác định theo theo TCVN 2737 – 1995: Tải Trọng và Tác Động

Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc các thông số sau:

- Thông số về dòng khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, hướng gió

- Thông số vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám bề mặt

- Dao động của công trình

Gió tác động lên công trình gồm 2 thành phần:

- Thành phần tĩnh luôn được kể đến với mọi công trình cao tầng

- Thành phần động được kể đến với nhà nhiều tầng cao trên 40m

Bảng 5.6: Đặc điểm gió tại công trình Địa điểm xây dựng TP Hồ Chí Minh

Vùng gió IIA Địa hình C

Thành phần tĩnh tải của tải trọng gió W tác động vào điểm j, (cao độ Zj) được xác định theo công thức:

Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo phân vùng áp lực gió trong TCVN 2737-1995 Đối với những khu vực chịu ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu, tham khảo tại phụ lục D, giá trị áp lực gió sẽ được điều chỉnh tương ứng.

W được giảm đi 0 10(daN/m ), 2 đối với vùng I-A, 12(daN/m ), 2 đối với vùng II-A và 10(daN/m ) 2 đối với vùng III-A

 Công trình xây dựng ở quận 1, Tp.HCM, thuộc vùng II-A, có áp lực gió tiêu chuẩn:

 c : hệ số khi động lấy theo (Bảng 6 TCVN 2737-1995):

→ c  0.8 :đối với mặt đón gió

→ c  0.6: đối với mặt khuất gió

→ k(Zj): hệ số không thứ nguyên tính đến sự thay đổi áp lực gió

→ Giá trị k(Zj) phụ thuộc vào độ cao và dạng địa hình, được cho trong (Bảng 5 TCVN 2737-

1995) , hoặc có thể xác định theo công thức, ứng với địa hình C như sau:

Bảng 5.7: Độ cao Gradient và hệ số m t

Thành phần tĩnh tiêu chuẩn của tải trọng gió được quy về lực tập trung tại cao trình sàn theo công thức: tc j

 : là diện tích đón gió tầng thứ j

 h j  h j 1  : chiều cao của tầng trên và tầng dưới sàn đang xét

 B : bề rộng đón gió theo phương đang xét

Thành phần tĩnh tính toán của tải trọng gió được quy về lực tập trung tại cao trình sàn theo công thức: tt tc

 n  1.2 : hệ số tin cậy đối với tải trọng gió

 W tc : thành phần tĩnh tiêu chuẩn của tải trọng gió

Bảng 5.8: Kết quả thành phần tĩnh tiêu chuẩn của tải trọng gió theo phương X

Bảng 5.9: Kết quả tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương Y

STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Xj (m) W Yj (kN)

5.2.6 Tính toán thành phần động của tải trọng gió

Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo TCVN 229 – 1999, dựa trên chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 Tiêu chuẩn này chỉ đề cập đến thành phần gió theo phương X và Y, không tính đến moment xoắn.

Thành phần động của tải gió bao gồm tác động của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Việc tính toán các yếu tố này cần tuân thủ theo hướng dẫn tại Mục 4.3 TCVN 229-1999.

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên tầng thứ j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

Hình 5.4: Hình Đồ thị xác định hệ số động lực  i

 M j : Khối lượng tập trung của tầng thứ j

Hệ số động lực học ứng với dao động thứ i, ký hiệu là  i, được xác định thông qua Đồ thị xác định hệ số động lực (Hình 2: TCVN 229 – 1999) Hệ số này phụ thuộc vào thông số  i và độ giảm lôga của dao động , theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 về tính toán thành phần động của tải trọng gió.

→ Đường cong 1 – Sử dụng cho các công trình BTCT và gạch đá kể cả các công trình bằng khung thép có kết cấu bao che    0.3 

→ Đường cong 2 – Sử dụng cho các công trình tháp, trụ thép, ống khói, các thiết bị dạng cột có bệ bằng BTCT    0.15 

→ Công trình bằng BTCT nên có   0.3

- Thông số  i xác định theo công thức:

  : Hệ số tin cậy của tải trọng,  1.2

 W kN / m 0  2  : Giá trị áp lực gió têu chuẩn, W 0  0.83kN / m 2

 f i : Tầng số dao động riêng thứ i

Hệ số ψi được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được coi là không đổi Công thức tính hệ số ψi là: ψi = (∑(Fj) từ j=1 đến n) / n.

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, dựa trên các dạng dao động khác nhau và chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió, được xác định theo công thức với đơn vị là lực.

 W j : Là giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công trình

Hệ số áp lực động của tải trọng gió tại độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình được ký hiệu là j, có tính chất không thứ nguyên Để tính toán thành phần động của tải trọng gió, cần tham khảo Bảng 3 trong TCVN 229 – 1999 và tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.

Hệ số tương quan không gian áp lực động do tải trọng gió phụ thuộc vào các tham số như mật độ không khí (ρ) và hệ số cản (ξ), cũng như dạng dao động Thông tin chi tiết có thể được tra cứu trong Bảng 4 và Bảng 5 của TCVN 229 – 1999, hướng dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.

 y ji : Dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ I, không thứ nguyên

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

 W P ji   : Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió

  : Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng của công trình, lấy  1, (Tra

Bảng 6 – TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995)

Để tính toán thành phần gió động, cần dựa vào các đặc trưng động lực học của công trình theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999 và TCVN 2737 – 1995 Các bước thực hiện bao gồm việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tải trọng gió và áp dụng các phương pháp tính toán phù hợp để đảm bảo độ chính xác trong thiết kế.

→ Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học

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

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

- Giả thiết tính toán các đặc trưng động lực học công trình:

Công trình được định nghĩa là một thanh conson có n điểm hữu hạn và có khối lượng tập trung, theo quy định trong Phụ lục B - TCVN 229 – 1999 Điều này liên quan đến việc tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.

Việc xác định tần số và dạng dao động riêng của sơ đồ tính toán khi n > 3 bằng phương pháp giải tích theo hướng dẫn từ Phục lục A và B (TCVN 229 – 1999) là một quá trình phức tạp Điều này đặc biệt khó khăn khi công trình có độ cứng thay đổi theo độ cao, khiến việc áp dụng các tiêu chuẩn như TCVN 2737 – 1995 để tính toán thành phần động của tải trọng gió trở nên khó khăn hơn.

Hình 5.5: Sơ đồ tính thanh consol có hữu hạn khối lượng tập trung

Hình 5.6: Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Tổ hợp tải trọng được sử dụng để xác định nội lực bất lợi nhất cho các bộ phận kết cấu Tùy thuộc vào các loại tải trọng được xem xét, tổ hợp tải trọng có thể chia thành tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt Trong phạm vi đồ án này, chúng ta chỉ tập trung vào các tổ hợp cơ bản.

Bảng 5.15: Các trường hợp tải trọng

STT Kí hiệu tải trọng Loại tải Ý nghĩa

1 TLBT Dead Trọng lượng bản thân

2 HOANTHIEN Super Dead Các lớp hoàn thiện

3 TUONG Super Dead Tải tường

6 HTTC Live Hoạt tải tầng chẳn

7 HTTL Live Hoạt tải tầng lẻ

8 GTX Wind Gió tĩnh phương X

9 GTY Wind Gió tĩnh phương Y

10 GDX Wind Gió động phương X

11 GDY wind Gió động phương Y

Bảng 5.16: Các trường hợp tải trọng trung gian

Tên Loại combo Thành phần

TT ADD 1.1 TLBT + 1.2 HOANTHIEN + 1.2 TUONG

STT ADD TLBT + HOANTHIEN + TUONG

Bảng 5.17: Bảng tổ hợp tải trọng

STT Loại combo Thành phần Ghi chú

CB6 ADD TT + 0.9HT + 0.9GX

CB7 ADD TT + 0.9HT – 0.9GX

CB8 ADD TT + 0.9HT + 0.9GY

CB9 ADD TT + 0.9HT – 0.9GY

CB12 ADD TT + 0.9HTTC + 0.9GX

CB13 ADD TT + 0.9HTTC – 0.9GX

CB14 ADD TT + 0.9HTTC + 0.9GY

CB15 ADD TT + 0.9HTTC – 0.9GY

CB16 ADD TT + 0.9HTTL + 0.9GX

CB17 ADD TT + 0.9HTTL – 0.9GX

CB18 ADD TT + 0.9HTTL + 0.9GY

CB19 ADD TT + 0.9HTTL – 0.9GY

ULS ENVELOPE CB1 + CB2 + … + CB19 Tính thép

VONG ADD STT + SHT Tính võng sàn

CV ENVELOPE CVX + CVXX + CVY + CVYY Tính chuyển vị đỉnh

MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH TRONG ETABS

5.4.1 Mô hình tổng thể kết cấu công trình

Hình 5.7: Mô hình tổng thể kết cấu công trình

Hình 5.8: Mặt bằng tầng sàn điển hình trong ETABS

5.4.2 Khai báo các vật liệu và diện tích sử dụng

- Khai báo vật liệu sử dụng là bê tông có cấp độ bền B30

Hình 5.9: Khai báo vật liệu sử dụng bê tông B30

- Khai báo các tiết diện dầm

 Chọn: Define → Section Properties → Frame Sections

Hình 5.10: Khai báo tiết diện dầm 250x500

- Khai báo tiết diện sàn

 Chọn: Define → Section Properties → Slab Sections

Hình 5.11: Khai báo tiết diện sàn dày 120mm

- Khai báo tiết diện cột

 Chọn: Define → Section Properties → Frame Sections

Hình 5.12: Khai báo tiết diện cột 500x900

- Khai báo tiết diện vách

 Chọn: Define → Section Properties →Wall Sections

Hình 5.13: Khai báo vách dày 300mm

5.4.3 Khai báo các trường hợp tải trọng

Hình 5.14: Khai báo các trường hợp tải trọng

5.4.4 Khai báo các trường hợp tổ hợp tải trọng

Hình 5.15: Khai báo các trường hợp tổ hợp tải trọng

5.4.5 Gán tải trọng tác dụng lên công trình

- Chọn đối tượng: Muốn gán tải trọng lên đối tượng nào trước hết chọn bằng 2 cách:

 Cách 1: Click chuột trực tiếp vào đối tượng

- Gán tải lên đối tượng: Chọn Assign→ (Joint Loads, Frame Loads, Shell Load)

Hình 5.16: Trọng lượng các lớp hoàn thiện tác dụng lên sàn (kN/m 2 )

Hình 5.17: Trọng lượng tường tác dụng lên dầm (kN/m)

Hình 5.18: Hoạt tải >200 tác dụng lên sàn

Hình 5.19: Hoạt tải 450mm nên 500 min ,300 166.6(mm) ct 3 s    Trong đoạn dầm giữa nhịp (đoạn L/2):

Vậy khoảng cách đai thiết kế là:

Trong đoạn dầm gần gối tựa (đoạn L/4): max

 Chọn ỉ8a150 bố trớ đoạn ngay gối

Trong đoạn dầm giữa nhịp (đoạn L/2): Chọn ỉ8a200

 Bước 3: Kiểm tra các điều kiện đảm bào bê tông không bị phá hoại theo ứng suất nén chính Điều kiện ứng suất nén chính b1 1 R b 1 0.01 17 0.83

 Kết luận: Cốt đai bố trí đảm bảo khả năng chịu cắt

5.6.3.2 Tính cốt treo tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính

Trong khung trục 3, giữa các dầm B29 có các dầm phụ gác lên, dẫn đến việc các dầm khung phải chịu một lực tập trung lớn Để ngăn chặn hiện tượng giật đứt gây hư hại cục bộ, cần thiết phải bố trí cốt treo gia cường.

Giá trị lực tập trung P được xác định từ giá trị bước nhảy trong biểu đồ lực cắt của dầm chính Đối với dầm B29, chúng ta sẽ tính toán bố trí cốt treo gia cường tại vị trí này Lực cắt lớn nhất do dầm phụ tác dụng lên dầm chính tại tầng nào sẽ được sử dụng để tính toán và bố trí cho các vị trí còn lại.

Chọn dầm B29 – Tầng 4 có lực tập trung lớn nhất để tính cốt treo điển hình

Hình 5.28: Biểu đồ bao momen dầm

 Ta có b1 0mm là bề rộng phạm vi tác dụng của lực tập trung

 Chiều cao làm việc của tiết diện:h0 = h-a = 400-5050mm

 là chiều cao lấy bằng khoảng cách từ đáy dầm phụ đến cốt thép chịu kéo của dầm: s 0 d p 450 400 50 h  h  h    mm

 là góc phá hoại tính từ đáy dầm phụ

 là phạm vi cần đặt cốt thép treo để chống sự phá hoại theo sự hình tháp: s

 Số cốt treo cần thiết: Chọn đường kính cốt treo d = 8mm

→ Chọn m =8, mỗi bên dầm phụ 4 cốt đai hs

TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CỘT – KHUNG TRỤC 3

5.7.1 Phương pháp tính toán cốt thép cho cột lệch tâm xiên

Trong thiết kế hiện nay tại Việt Nam, thiết kế cột lệch tâm xiên thường sử dụng 3 phương pháp tính toán sau:

 Phương pháp 1: Tính tiêng cho từng trường hợp lệch tâm phẳng và bố trí thép theo mỗi phương

Phương pháp 2 đề xuất tính toán gần đúng bằng cách chuyển đổi từ bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương, đồng thời bố trí thép đều xung quanh chu vi cột.

Phương pháp 3: Sử dụng biểu đồ tương tác là cách thể hiện chính xác khả năng chịu lực của cấu kiện Tuy nhiên, việc xây dựng biểu đồ này chỉ khả thi khi đã xác định được tiết diện và bố trí cốt thép, do đó, phương pháp này chủ yếu phù hợp với bài toán kiểm tra hơn là thiết kế.

5.7.2 Các tổ hợp nội lực tính toán cột khung không gian Để tính toán cốt thép cho cột, cần phải tìm các bộ 3 nội lực gây nguy hiểm sau:

Cặp thứ 1: N lớn nhất và M x , M y tương ứng

Cặp thứ 2: M x lớn nhất và N M , y tương ứng

Cặp thứ 3: M y lớn nhất và N M, x tương ứng

Cặp thứ 4: Độ lệch tâm e x M x

Trong 5 cặp tổ hợp nội lực, 4 trường hợp đầu tiên có thể xác định được, trong khi trường hợp cặp thứ 5 không thể xác định.

Trường hợp tính toán đơn giản thì chỉ cần xét đến 3 cặp nội lực đầu tiên

Trường hợp tính toán chính xác thì cần tính toán cho tất cả các trường hợp và lựa chọn trường hợp cho diện tích thép lớn nhất

5.7.3 Xác định nội lực tính cột

5.7.3.1 Tiết diện cột tính toán

Sau nhiều lần tính toán và điều chỉnh, việc xác định sơ bộ tiết diện cột trong phần mềm ETABS đã cho ra kết quả tối ưu, đảm bảo tính hợp lý cho tổng thể công trình.

5.7.3.2 Kết quả nội lực cột Để đơn gian trong tính toán, sinh viên chỉ xét đến 3 cặp nội lực đầu tiên trong các cặp nội lực tính toán cho khung trục tính toán

Tổ hợp nội lực cho theo 3 cặp nội lực nguy hiểm: N lớn nhất và M x , M y tương ứng, M x lớn nhất và N M , y tương ứng, M y lớn nhất và N M, x tương ứng

(Trích kết quả nội lực xuất ra từ chương trình Etabs trong Phụ Lục Nội Lực )

5.7.4 Tính toán cốt thép dọc

Hiện tại, TCVN 5574 -2012 về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép chưa đưa ra hướng dẫn cụ thể cho việc tính toán cột nén lệch tâm xiên Do đó, trong Đồ án, việc tính toán cho cấu kiện này thường được thực hiện bằng phương pháp gần đúng, chuyển đổi từ bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương, và thép được bố trí đều xung quanh chu vi cột.

 Xác định ảnh hưởng của lệch tâm ngẫu nhiên và hệ số uốn dọc

Do ảnh hưởng của uốn dọc và độ lệch tâm ngẫu nhiên, Moment tính toán cho cột được tăng thành:

Trong đó: e 0x : Độ lệch tâm tính toán đã kể đến độ lệch tâm ngẫu nhiên:

: Hệ số kể đến ảnh hưởng của uốn dọc, Theo Mục 6.1.2.5 TCVN 5574 - -2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

  là lực dọc tới hạn quy ước, Theo Mục

6.2.2.15 TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

Các hệ số tính toán

Eb: Modun đàn hồi của bê tông

    M : Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn

 : Hệ số phụ thuộc vào loại bêtông, Tra Bảng 29 TCVN 5574 - -2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

L 0   L : Chiều dày tính toán cảu cột, Tra Bảng 30 TCVN 5574 - -2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

 p  : Cốt thép không ứng lực trước s b

I      a y     b h  h a : Moment quán tính của diện tích cốt thép lấy đối với trục x

 : Moment quán tính của tiết diện cột bêtông cốt thép

Việc tính toán lực dọc tới hạn theo công thức truyền thống khá phức tạp Để đơn giản hóa quá trình này, có thể áp dụng công thức gần đúng của Giáo Sư Nguyễn Đình Cống.

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC 3 Trang 100 r 2

Kiểm tra điều kiện tính toán

Xét tiết diện cột có cạnh C x h và C y  b , điều kiện tính toán là 0.5 x 2 y

C  Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương: Tính toán cho phương X, phương Y tương tự

Chiều dài tính toán: l 0x  x 1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: max 0 ;

600 30 x x ax l C e    Độ lệch tâm tĩnh học: e 1 x M x

 N Độ lệch tâm tính toán (Hệ tính toán thuộc hệ siêu tĩnh): e 0 x max (e ; ax e 1 x ) Độ mảnh theo phương X: 0

 Tính toán hệ số ảnh hưởng lực dọc tới hạn, theo phương X:

Nếu  x 28 thì  x 1 (Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

Tiết diện chịu lực nén N và moment uốn, cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên, được xác định sau khi xem xét ảnh hưởng của lực uốn theo hai phương tính toán, dẫn đến việc tạo ra moment.

M   M và M * y    M y Quy đổi lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương lần lượt cho phương X và phương Y, tính toán Moment tương đương:

   b Độ lệch tâm tính toán: 0 ; 0 ( ; ); 1 1

     N Độ mảnh của cấu kiện lần lượt theo 2 phương: x 0 x ; y 0 y x y l l i i

 Tính toán diện tích cốt thép

 Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé (gần như nén đúng tâm)

Hệ số độ lệch tâm:

Hệ số uốn dọc phụ khi xét thêm nén đúng tâm

Diện tích toàn bộ cốt thép: e b e st sc b

 Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé

 h  và x 1  R h 0 Xác định lại chiều cao vùng nén:

  h Diện tích toàn bộ cốt thép:

 Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn

Diện tích toàn bộ cốt thép:

Kiểm tra và bố trí cốt thép:

Hàm lượng cốt thép:  min    max

Cốt thép dọc cột chịu nén lệch tâm xiên được bố trí quanh chu vi, với mật độ cốt thép theo phương cạnh b phải lớn hơn hoặc bằng mật độ theo phương cạnh h.

Quy định khoảng cách giữa 2 cốt thép dọc kề nhau là 50   t 400

 Tính toán cốt thép cho tiết diện Cột khung trục 3:

Chọn cột điển hình tính toán là cột C11, tầng tính toán là TẦNG 4, kích thước cột tính toán

(b h) mm (400  00) mm Chọn các tổ hợp nội lực nguy hiểm đi tính toán cốt thép cho cột điển hình, thể hiện trong:

Bảng 5.22: Bảng Tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất

Tên cột Tầng Combo N (kN) (kNm) (kNm) Tổ hợp

Chọn tổ hợp nội lực (Nmax, Mtu CB8) tính toán cho cột:

Kiểm tra điều kiện tính toán: x y

 Tính toán ảnh hưởng của uốn dọc theo 2 phương

  Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

     Độ lệch tâm tĩnh học:

    Độ lệch tâm tính toán:

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC 3 Trang 103 ox ax 1x e max(e ;e )max(13.33; 20)20(mm) oy ay 1y e  max(e ;e )  max(26.67;32.13) 32.13(mm)  Độ mảnh theo 2 phương: x 0x x l 2310

 Tính toán hệ số uốn dọc x y

    Bỏ qua ảnh hưởng của hệ số uốn dọc hay

Moment tính toán cho cột:

My   1 10  32.13 kNm) Xác định phương tính toán:

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a  e ax  0.2 e  ay  13.33  0.2    18.664 (mm)

          Độ lệch tâm tính toán: e e 0 h a 30.4 400 50 180.4mm

     → Nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm x y 1

Hệ số độ lệch tâm:

Hệ số uốn dọc khi xét đến đúng tâm:

Diện tích toàn bộ cốt thép tính toán: e 3 b 2 st e sc b

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min s

 Kết quả tính toán cốt thép cột các tiết diện cột còn lại dùng chương trình EXCEL tính toán tương tự, cho kết quả thể hiện trong bảng dưới

Bảng 5.23: Kết quả thép cột khung trục 3

5.7.5 Tính toán cốt thép đai cho cột

Trong đó: Đối với bêtông nặng

Hệ số xét đến ảnh hưởng của cảnh chịu nén tiết diện chữ T

Hệ số kể đến ảnh hưởng của lực dọc

Hệ số kể đến ảnh hưởng cốt đai giả thiết

- Tính toán khoảng cách cốt đai

- Khoảng cách cốt đai tính toán theo tiết diện nguy hiểm nhất

Với đối với bêtông nặng

- Khoảng cách cốt đai lớn nhất giữa các cốt đai tính toán theo bêtông chịu cắt

Với đối với bêtông nặng

- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo

- Khoảng cách cốt đai thiết kế:

 Tính toán cho tiết diện điển hình

Để tối ưu hóa quá trình thi công cốt thép đai, cần lựa chọn vị trí có lực cắt lớn nhất trong nhóm tiết diện cột điển hình, từ đó thực hiện tính toán và bố trí cốt thép cho toàn bộ tiết diện cột trong khung.

Bảng 5.24: Tính toán cốt đai cho cột C18

Tầng Hầm C18 251.64 CB12 min b3 f n bt 0 max w1 b b 0

 tk tt max ct s min(s ;s ;s )

- Tính toán cốt đai cho tiết diện CỘT C18 – TẦNG HẦM – CB12: Q251.64kN và

N   55 kN., tại mặt cắt L0m, có:

- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai h 0   h a 1100 50 1050mm 

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của cột min max

 Đặt cốt đai theo cấu tạo ct ct

 Chọn cốt đai cấu tạo cho đoạn đầu cột 8a100, đặt hết chiều dài đoạn neo thép

 Chọn cốt đai cấu tạo cho đoạn giữa cột 8a200

THIẾT KẾ VÁCH KHUNG TRỤC 3

Vách là cấu trúc chịu lực quan trọng trong nhà nhiều tầng, nổi bật với tính liền khối và độ cứng lớn, giúp giảm biến dạng ngang Trong quá trình hoạt động của công trình, vách cứng đảm nhận phần lớn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng Tuy nhiên, việc tính toán cốt thép chưa được quy định rõ ràng trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam, do đó, thiết kế vách cứng thường dựa vào các tiêu chuẩn quốc tế như Eurocode, BS và ACI để xác định phương pháp thiết kế phù hợp.

5.8.1 Lý thuyết tính toán vách giả thiết vùng biên chịu mômen

Mô hình tính toán cho rằng cốt thép được đặt ở vùng biên tại hai đầu vách sẽ chịu toàn bộ mô men, trong khi lực dọc được giả thiết phân bố đều trên toàn bộ chiều dài của vách.

- Chọn 3 nhóm nội lực của tầng để tính cốt dọc cho vách

33max; tu ; 22 tu 33min; tu ; 22 tu 22 tu ; max; 33 tu

 Vật liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi

 Ứng lực kéo do cốt thép chịu

 Ứng lực nén do cả bê tông và cốt thép chịu

Chiều dài vùng biên B được giả thiết chịu mô men B = 0.2L Vách chịu lực dọc trục N và mô men uốn trong mặt phẳng Mx được xem xét Mô men Mx tương đương với một cặp ngẫu lực tác động tại hai vùng biên của tường.

- Xác định lực kéo (-), nén (+) trong vùng biên: l,r b l r

A (L 0.5B 0.5B ) Trong đó: Ab = B.b: là diện tích vùng biên

A = bL: là diện tích mặt cắt vách

- Tính cốt thép chịu kéo, nén, xem mỗi đoạn vách như cấu kiện nén hoặc kéo đúng tâm: l,r b l,r w s(l,r) s

Trong đó: φ - là hệ số uốn dọc, được xác định như sau: φ - là 1 nếu  ≤ 28 φ = 1.028 – 0.0000288 2 – 0.0016 nếu  > 28 Độ mảnh tang w

0.7×h λ= 0.288t với tw là chiều dày vách

Kiểm tra hàm lượng cốt thép là bước quan trọng; nếu không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B và tính toán lại Đồng thời, cần kiểm tra phần vách giữa hai vùng biên như cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bê tông đã đủ khả năng chịu lực, cốt thép trong vùng này sẽ được bố trí theo cấu tạo.

Phương pháp này rất phù hợp cho các vách có tiết diện tăng cường ở hai đầu, với cột được bố trí ở hai đầu vách Nó tập trung vào yếu tố an toàn, chỉ xem xét khả năng chịu mômen của cốt thép.

Hình 5.29: Phương pháp vùng biên chịu moment

5.8.2 Tính toán cốt dọc cho vách

Dựa trên ưu và nhược điểm của các phương pháp tính toán, để đảm bảo an toàn, nên chọn phương pháp giả thuyết vùng biên chịu kéo cho việc tính toán cốt thép của vách V1 Các vách còn lại sẽ được tính toán bằng bảng EXCEL dựa trên công thức của phương pháp này.

 Kết quả nội lực vách được xuất từ ETABS với vách được gán các dạng phần tử PIER 1 (V1) của khung trục C, tại vị trí Tầng Trệt

 Tính toán thép vách thep phương pháp vùng biên chịu momen

- Bê tông B30 có Rb = 17MPa Thép AIII có Rs = 365MPa

- Chọn trường hợp M3 max để tính điển hình

- Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên và vùng giữa:

- Độ mảnh trong mặt phẳng uốn: tang w

- Ảnh hưởng của độ cong φ: φ = 1

- Chọn chiều dài vùng biên: B = 0.2L = 0.23.175= 0.635 m

- Diện tích vùng biên: Ab = 0.3×0.635= 0.1905 m 2

- Ứng suất phân bố đều trên vách: N 2855.03 2 σ = = = 2997.41kN/m

- Lực nén tác dụng lên vùng biên: N = σ × A = n b  2997.41 0.1905=   571.01kN

- Lực kéo hoặc nén ở hai đầu vùng biên:

- Lực nén đúng tâm của đoạn vách ở giữa:

 Hai vùng biên chịu nén:

 Chọn bố trớ cốt thộp ỉ16a200, trờn 2 vựng biờn của vỏch

 Chọn bố trớ cốt thộp vựng ở giữa ỉ16a200

5.8.3 Tính cốt ngang cho vách

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của vách là tổng hợp khả năng chịu cắt của bê tông và cốt thép ngang

- Chọn vị trí vách có lực cắt lớn nhất thuộc vách V1 đi kiểm tra

Ta có: Q max 991.86(kN),khả năng chịu cắt của bêtông được tính toán theo công thức:

Trong đó: o   b3 0.6 : Đối với bêtông nặng o   n 0 : Cấu kiện chịu nén o R bt : Cường độ chịu kéo của bêtông, bêtông B30 có R bt 1.2MPa h 0   h a 3175 50 3125mm b0 max

→ Bêtông đủ khả năng chịu cắt, bố trí cốt thép đai theo cấu tạo

→ Chọn 10a200 cho đoạn gần biên và 10a200 đoạn giữa

Bảng 5.26: Tính toán thép vách V1

Thông số tính toán Phần biên Phần giữa

P M3 tw L B P1 P2 As1 As2 Thép chọn Pg As Thép chọn

(kN) (kN.m) (m) (m) (m) (kN) (kN) (cm 2 ) (cm 2 ) f a As

Bảng 5.27: Tính toán thép vách V2

THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP

Tiêu đề	Thiết Kế Nhà Ở Xã Hội HQS Lô SSH08
Người hướng dẫn	PGS. TS. Lê Anh Thắng
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Kiến Trúc
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp

Định dạng
Số trang	304
Dung lượng	12,01 MB