TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
Giới thiệu về công trình
Chung cư Xuân Phú, thành phố Đà Nẵng
Phía Đông giáp đường Trần Quang Khải
Phía Nam giáp đường Bến Nghé
Trong bối cảnh đô thị hóa ngày càng gia tăng, việc xây dựng chung cư cao tầng như chung cư Xuân Phú là giải pháp hiệu quả để tiết kiệm quỹ đất và phục vụ nhu cầu nhà ở cho người dân, đồng thời hỗ trợ quy hoạch đô thị bền vững trong tương lai.
Công trình có cấu trúc bao gồm 1 tầng bán hầm và 14 tầng nổi, với kích thước dài 47.4m, rộng 27m và cao 53.1m Tầng bán hầm có độ sâu -1.5m, trong khi cốt mặt đất tự nhiên là ±0.00m Tổng diện tích xây dựng của công trình là 1103.2m2.
Trong đó: Sxd = 1279.8 m 2 là diện tích xây dựng công trình
Sld = 2400 m 2 là diện tích khu đất
2400 = 5.7 Trong đó: Ss = 13636 m 2 là tổng diện tích sàn toàn công trình không kể sàn tầng mái.
Điều kiện địa hình, khí hậu thủy văn
Thành phố Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình
- Nhiệt độ trung bình hằng năm: 25.9 o C
- Lượng mưa trung bình hằng năm: 2054.07 mm/năm
- Độ ẩm trung bình hằng năm: 83.4%
Tổng số giờ nắng trong năm đạt 2156.5 giờ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển năng lượng mặt trời Địa hình khu đất bằng phẳng và rộng rãi rất phù hợp cho việc xây dựng các công trình Thông tin chi tiết về điều kiện địa chất thủy văn sẽ được trình bày cụ thể ở phần kết cấu.
(Nguồn: Đài khí tượng thủy văn khu vực Trung-Trung Bộ)
Giải pháp kiến trúc
- Tầng hầm: thang máy bố trí ở chính giữa, xung quanh là khu vực để xe, các phòng kỹ thuật, kho, phòng dịch vụ, …
Tầng trệt được thiết kế với khu vực buôn bán cửa hàng, cùng với không gian sinh hoạt chung cho cộng đồng, khu vui chơi và phòng tập gym, nhằm phục vụ tốt nhất cho nhu cầu của các hộ gia đình.
- Tầng 2 – 13: gồm các căn hộ cho thuê
- Tầng kỹ thuật: gồm các phòng kỹ thuật, sân thượng, …
1.3.2 Giải pháp mặt đứng, hình khối
Mặt đứng sử dụng khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính, tường ngoài được sơn bằng sơn nước
Hình khối cao vút, vươn lên
Hệ thống giao thông chính trong các đơn nguyên là các hành lang Hệ thống giao thông theo mặt đứng là các thang máy và thang bộ.
Hệ thống kỹ thuật
Hệ thống điện trong tòa nhà được kết nối với nguồn điện chính của thành phố và được thiết kế đi ngầm để đảm bảo tính thẩm mỹ và an toàn Các hệ thống điện chính được lắp đặt trong các hộp kỹ thuật Trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện, tòa nhà có thể sử dụng máy phát điện dự phòng được đặt tại tầng hầm để cung cấp điện cho các hoạt động cần thiết.
Hệ thống cung cấp nước cho các căn hộ được kết nối với mạng lưới cấp nước của thành phố, sử dụng bơm để đưa nước lên Nước thải từ các căn hộ được dẫn xuống qua hệ thống ống thoát của chung cư và sau đó được chuyển ra hệ thống thoát nước của thành phố.
1.4.2 Hệ thống phòng cháy chữa cháy, thoát hiểm
Các thiết bị báo cháy như nút báo cháy và chuông báo động được lắp đặt tại các lối đi để đảm bảo an toàn Ngoài ra, còn có các hệ thống báo cháy tự động như báo nhiệt và báo khói, giúp phát hiện sớm nguy cơ cháy nổ.
- Hệ thống hành lang, cầu thang rộng rãi không có chướng ngại vật.
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
Các tiêu chuẩn liên quan, quy phạm
- TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
- TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế
- TCXD 229-1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió
- TCXD 198-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối
- TCVN 10304-2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
Lựa chọn giải pháp kết cấu công trình
Ngày nay, ở nhiều nơi trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép trong xây dựng rất phổ biến
Sau khi đánh giá các ưu điểm và nhược điểm của kết cấu bê tông cốt thép, cũng như xem xét các đặc điểm của công trình, việc lựa chọn kết cấu này được coi là hợp lý.
Kết cấu tòa nhà được xây dựng trên phương án kết hợp hệ khung – vách cứng (lõi thang máy), đảm bảo tính ổn định và bền vững
Phương án nền móng được chọn là móng cọc khoan nhồi, nhằm đảm bảo an toàn và ổn định cho toàn bộ hệ kết cấu, đồng thời tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.
Lựa chọn vật liệu
- Bê tông B25 có: Rb = 14.5 MPa = 145 daN/cm 2
- Thộp ỉ ≤ 8: dựng thộp CI cú Rs=Rsc"5 MPa = 2250 daN/cm 2
- Thộp ỉ ≥ 10: dựng thộp CII cú Rs=Rsc= 280 MPa = 2800 daN/cm 2 ( đối với cấu kiện cầu thang, và móng )
- Thộp ỉ ≥ 10: dựng thộp CIII cú Rs=Rsc= 365 MPa = 3650 daN/cm 2 ( đối với cấu kiện dầm và cột khung )
THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TẦNG 5
Mặt bằng phân chia ô sàn
Dựa vào mặt bằng kiến trúc và hệ lưới cột, ta bố trí hệ kết cấu sàn như hình 2.1
Căn cứ theo công năng sử dụng, kích thước, sơ đồ tính của các ô sàn mà ta đánh số trên mặt bằng ô sàn như hình dưới đây:
Hình 3.1 Mặt bằng phân chia ô sàn tầng điển hình (T2-T13).
Chọn kích thước sơ bộ
3.2.1 Sơ bộ kích thước sàn
Khi sàn được liên kết với dầm giữa, nó được coi là ngàm; nếu không có dầm dưới sàn, thì được xem là tự do Trường hợp sàn liên kết với dầm biên, nó được gọi là khớp, nhưng trong quá trình tính toán cốt thép liên kết với dầm biên, thì lại được xem là ngàm.
𝑙 1 ≥ 2: bản chủ yếu làm việc theo phương cạnh bé Bản loại dầm
𝑙 1 ≤ 2: bản làm việc theo hai phương Bản kê bốn cạnh
Trong đó l1, l2 lần lượt là kích thước theo phương cạnh ngắn và cạnh dài
𝑚 𝑙, trong đó: l : chiều dài phương cạnh ngắn
D = 0.8÷1.4 : phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bản m : hệ số phụ thuộc liên kết của bản, m = 30÷35 với bản loại dầm, m = 40÷45 với bản kê bốn cạnh
Chiều dày hs nên chọn là bội số của 10mm, Chiều dày bản sàn chọn phải đảm bảo hb > 6 cm, đối với công trình dân dụng
Bảng 3.1 Sơ bộ chiều dày sàn
KÍCH THƯỚC (m) TỈ SỐ LOẠI BẢN
Tính toán tải trọng tác dụng lên sàn
3.3.1 Tĩnh tải sàn a) Trọng lượng các lớp sàn
Dựa vào cấu tạo lớp kiến trúc sàn, ta có: gtc = . (kN/m 2 ): tĩnh tải tiêu chuẩn gtt = gtc.n (kN/m 2 ): tĩnh tải tính toán
Trong đó: (kN/m 3 ): trọng lượng riêng của vật liệu n: hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995 [2]
Hình 3.2 Cấu tạo sàn phòng ngủ, lang cang
Ta có bảng tính tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán sau:
Bảng 3.2 Tải trọng tác dụng lên sàn a) Sàn vệ sinh
2 Lớp vữa lót, chống thấm tạo dốc 50 18 1.3 0.9 1.17
Tổng Sàn dày 90mm 4.12 4.766 b) Sàn văn phòng, ngủ, lang cang, hành lang
Tổng Sàn dày 90 mm 3.03 3.445 b) Trọng lượng tường ngăn và tường bao che trong ô sàn
Tường ngăn giữa các khu vực trên mặt bằng có độ dày 100mm và 200mm Trong trường hợp ô sàn có tường được đặt trực tiếp lên sàn mà không có dầm đỡ, cần xem xét tải trọng của tường phân bố đều trên sàn.
Chiều cao tường được xác định: ht = H-hds
Trong đó: ht: chiều cao tường
H: chiều cao tầng nhà hds: chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng
Công thức qui đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn :
St (m 2 ): diện tích bao quanh tường, Sc (m 2 ): diện tích cửa nt, nc, nv: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa trát.(nt= 1,1; nc= 1,3; nv=1,3)
𝛿 𝑡 : chiều dày của mảng tường
𝛾 𝑡 = 1500(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường
𝛿 𝑣 = 0,015(m): chiều dày của vữa trát
𝛾 𝑣 = 1600(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát
𝛾 𝑐 = 25(daN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa
Si (m 2 ): diện tích ô sàn đang tính toán
Ta có bảng tính tĩnh tải các tường trên ô sàn tầng điển hình:
Bảng 3.3 Tĩnh tải tường trên các ô sàn tầng điển hình Ô sàn bt(m)
Kích thước tường Cửa gt-s tt
Dựa trên chức năng của từng loại phòng, ta có thể xác định hoạt tải tiêu chuẩn, sau đó nhân với hệ số vượt tải n để tính toán hoạt tải ptt theo TCVN 2737:1995.
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, mục 4.3.4 quy định về việc tính toán tải trọng cho dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng Cụ thể, đối với các phòng như phòng ngủ, phòng khách và phòng vệ sinh, tải trọng toàn phần được phép giảm theo hệ số ΨA1 khi diện tích phòng lớn hơn 9m².
Trong đó: A là diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông Đối với hành lang, ban công: nhân với hệ số ΨA2 (khi A>A2= 36m 2 ):
Bảng 3.4 Hoạt tải các ô sàn tầng điển hình Ô sàn
Tính toán nội lực sàn
Nội lực sàn tính theo sơ đồ đàn hồi, ta tách các ô bản độc lập để tính
3.4.1 Nội lực trong ô sàn bản dầm
Cắt dải bản rộng 1m và xem như dầm để tính:
Tùy thuộc vào liên kết cạnh bản mà có sơ đồ tính, ta có các trường hợp sau:
Trong đó: q = g+p : tải trọng phân bố đều tác dụng lên ô sàn l1: chiều dài cạnh ngắn của ô sàn
3.4.2 Nội lực trong ô sàn bản kê 4 cạnh
Dựa vào liên kết cạnh bản mà ta có 9 sơ đồ tính sau
Sơ đồ nội lực tổng quát
Trong đó: M1, MI, MI ’: dùng để tính cốt thép đặt dọc cạnh ngắn
M2, MII, MII ’ : dùng để tính cốt thép đặt dọc cạnh dài
Momen gối : MI = - 1.qs.l1.l2; MII = - 2.qs.l1.l2
Trong đó: + qs = gs + ps: tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn
+ l1, l2: lần lượt chiều dài cạnh ngắn và cạnh dài ô sàn
+ 1, 2, 1, 2: hệ số phụ thuộc sơ đồ tính ô bản và tỷ số l 2 /l 1 (Tra phụ lục 6 sách Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối [3] ).
Tính toán và bố trí cốt thép
Để xác định nội lực và tính toán cốt thép cho các ô sàn, cần thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 Ngoài ra, có thể tham khảo sách "Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối" để có thêm thông tin về sàn bản dầm.
Tính giống như cấu kiện chịu uốn với kích thước bxh = 1000xhs (mmxmm)
+Nếu αM > αR tăng chiều dày hoặc tăng cấp bền bê tông
+Rb - cường độ chịu nén của bê tông
+h0 – chiều cao tính toán của tiết diện
+αR – Xác định bằng cách tra phụ lục sách BTCT1, phụ thuộc vào cấp độ bền bê tông và nhóm cốt thép
Sau khi tính và thỏa mãn αM > αR :
𝜁 𝑅 𝑠 ℎ 0 +Rs – Cường độ chịu kéo của cốt thép
Diện tích cốt thép được tính cho một mét bản, giúp xác định bố trí hợp lý Để thực hiện điều này, cần chọn đường kính cốt thép 𝜑 và tính toán khoảng cách giữa các thanh thép.
Khoảng cách giữa các thanh thép:
Với as – diện tích của một thanh cốt thép
Trong sàn 𝜇 = 0,3÷0,9 % là hợp lí và 𝜇 >𝜇 𝑚𝑖𝑛 =0,05%
(Kết quả tính thép xem trong phụ lục 1)
- Việc bố trí cốt thép phải phối hợp cốt thép giữa các ô sàn với nhau, khoảng cách cốt thép a bt < a tt
- Đường kính cốt thép chịu lực chọn lớn nhất không quá 1/10 hs
- Cốt chịu lực được bố trí thỏa mãn điều kiện diện tích của cốt thép Trong 1m phải lớn hơn hoặc bằng A tt Khoảng cách a phải thỏa mãn
- Đối với bản kê bốn cạnh cốt thép ở nhịp theo phương cạnh ngắn (l1) đặt ở lớp ngoài (lớp dưới), cốt thép theo phương cạnh dài (l2) đặt ở lớp trong (lớp trên).
Kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn
Xác định lực cắt lớn nhất trong ô bản S18
Số liệu: q = 8.025 kN/m 2 ; l1= 3.6 m ; l2= 4.9m Ô bản có ba cạnh ngàm và một cạnh gối lên dầm biên vuông góc nhau r = 4,9
3,6= 1,36 ; Tra phụ lục 7 Sách “ Sàn sườn bê tông toàn khối, GS.TS NGUYỄN ĐÌNH CỐNG” suy ra 𝛽 0 =0,33
Q=𝛽 0 𝑞𝑙 1 =0.33 x 8.025 x 3.6 =9.534 ( kN) Bản không bố trí cốt đai, lực cắt của bản hoàn toàn do bê tông chịu, do
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH
Mặt bằng cầu thang
Hình 4.1 Mặt bằng cầu thang tầng điển hình
Cầu thang công trình thuộc dạng cầu thang dạng hai vế, mỗi vế 11 bậc có kích thước b00mm, h0mm
Góc nghiêng của cầu thang 𝑡𝑎𝑛𝛼 = ℎ
Phân tích sự làm việc của cầu thang:
- Ô1: bản thang, liên kết ở 4 cạnh: tường, dầm chiếu nghỉ (DCN), dầm chiếu tới (DCT), cốn CT1 (hoặc CT2)
- Ô2: bản chiếu nghỉ, liên kết ở 4 cạnh: tường, DCN
- Cốn CT1 (CT2): liên kết ở hai đầu: DCN và DCT
- DCN: liên kết hai đầu gối lên tường
- DCT: liên kết hai đầu gối lên dầm
Chọn sơ bộ kích thước chiều dày bản thang: Chọn hb = 80mm.
Tính toán bản thang (Ô1)
4.2.1 Sơ đồ tính bản thang
Bản thang tính tương tự ô sàn xem 4 liên kết là khớp
Kích thước cạnh bản thang cạnh dài theo phương nghiêng: l2500/cos(26 o 34’)915mm
Bản thang Ô1: l2/l1 = 3915/1800 = 2.18 => bản loại dầm
Hình 4.2 Sơ đồ tính bản thang
4.2.2 Tính tải trọng tác dụng lên bản thang a) Tĩnh tải
Hình 4.3 Cấu tạo bản thang
Dựa vào cấu tạo của cầu thang ta có: Dựa vào cấu tạo của cầu thang ta có:
+ Lớp đá mài Granitô dày 20 mm:
√0.3 2 +0.15 2 = 64.4(𝑑𝑎𝑁/𝑚 2 ) + Lớp vữa trát bậc thang dày 15 mm:
2√0.3 2 +0.15 2 = 132.82(𝑑𝑎𝑁/𝑚 2 ) + Lớp vữa liên kết dày 20mm:
+ Lớp bản BTCT dày 80 mm:
𝑔 5 = 𝑛 × 𝛾 5 × 𝛿 5 = 1.1 × 2500 × 0.08 = 220(𝑑𝑎𝑁/𝑚 2 ) + Lớp vữa lót dày 15 mm:
Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang là P TC = 300 daN/m 2 , hệ số vượt tải là 1,2
𝑃 𝑇𝑇 = 𝑛 × 𝑃 𝑇𝐶 = 1.2 × 300 = 360(𝑑𝑎 𝑁 /𝑚 2 ) Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên 1m 2 bản thang theo chiều nghiêng
Tổng tải trọng tác dụng vuông góc lên 1m 2 bản thang
4.2.3 Tính nội lực và tính toán cốt thép bản thang
Bảng 4.1 Bảng tính toán bố trí thép bản thang.
Tính toán bản chiếu nghỉ (Ô2)
4.3.1 Sơ đồ tính toán sàn chiếu nghỉ
Xét tỷ số l2/l1 = 4100/1400 = 2.93 => bản loại dầm
Hình 4.4 Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ
4.3.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ a) Tĩnh tải
Bảng 4.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ
STT Cấu tạo bản chiếu nghỉ
Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang là P TC = 300 daN/m 2 , hệ số vượt tải là 1,2
𝑃 𝑇𝑇 = 𝑛 × 𝑃 𝑇𝐶 = 1.2 × 300 = 360(𝑑𝑎 𝑁 /𝑚 2 ) Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên 1m 2 bản thang:
4.3.3 Tính toán nội lực và bố trí cốt thép bản chiếu nghỉ
Bảng 4.3 Bảng tính toán cốt thép bản chiếu nghỉ.
Tính toán các cốn CT1 và CT2
Cốn là dầm đơn giản với chiều dài l=3.915m, hai đầu gối lên DCN và DCT
4.4.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên cốn
Chiều cao cốn: hc = (1/10÷1/13)ln = (1/10÷1/13)x3915= 301÷391 mm
Bề rộng cốn: bc = (0.3÷0.5)hc = (0.3÷0.5)x300 = 90÷150mm
Vậy chọn tiết diện cốn là 100x300mm
+ Trọng lượng phần bê tông: gbt= n..b.(hd-hb) = 1.1x25x0.1x(0.3-0.08) = 0.605 (kN/m)
+ Trọng lượng phần vữa trát: gvt= n..δ.(b+2hc-2hb)= 1.3x16x0.015x(0.1+2x0.3-2x0.08) = 0.168 (kN/m) + Trọng lượng lan can, tay vịn: glc= 1.2x0.20 = 0.24 (kN/m)
+ Tải trọng bản thân bản thang Ô1 truyền vào cốn: qs-c = qbt l1/2 = 5.318x1.8/2 = 4.786 (kN/m)
+ Tổng tải trọng tác dụng lên cốn thang: qc = gbt+gvt+glc+qs-c = 0.605 + 0.168 + 0.24 + 4.786 = 5.799 (kN/m)
Hình 4.5 Sơ đồ tính cốn
Xác định nội lực cốn:
Mmax = qc.lc 2.cosα/8 = 5.799x3.915 2 x0.894/8 = 9.93 (kN.m)
Qmax = qc.lc.cosα/2 = 5.799x3.915x0.894/2 = 10.15 (kN)
4.4.4 Tính toán cốt thép cốn a) Cốt thép dọc
Tính toán cốt thép chịu momen dương Mmax = 9.93 kN.m:
Chọn thộp 1ỉ14 cú As = 153.9 mm 2
Thép chịu momen âm đặt theo cấu tạo 112 có As = 113.1 mm 2 b) Cốt đai
- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Trong đó: φb3 = 0.6 đối với bê tông nặng φf : hệ số ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T φf = 0 vì tiết diện chữ nhật φn = 0 vì dầm không chịu nén
Có Qmax 15 kN < Qbmin = 17.01 kN
=> bê tông đủ khả năng chịu cắt, đặt cốt đai theo cấu tạo
+ Đoạn gần gối tựa l/4: khi h≤450mm, sct = min(h/2,150) = 150mm
+ Đoạn giữa dầm: khi h≤300mm, sct = min(h/2,150) = 225mm
- Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính của bê tông dầm:
QmaxQmax = 10.15 (kN)
Tính dầm chiếu nghỉ 1 (DCN1)
Dầm chiếu nghỉ là dầm đơn giản kê lên tường hai đầu khớp
Chiều cao dầm h = (1/10÷1/13)ln = (1/10÷1/13)x4100 = 315÷410 mm
4.5.3 Tính toán tải trọng tác dụng lên DCN1 a) Tải trọng phân bố đều
- Trọng lượng bê tông dầm: q1= n..b.(hd-hb) = 1.1x25x0.2x(0.3 – 0.08) = 1.21 (kN/m)
- Trọng lượng phần vữa trát: q2= n..δ.(b+2hd-2hb)= 1.3x16x0.015x(0.2+2x0.3 – 2x0.08) = 0.2 (kN/m)
- Tải trọng do bản Ô2 truyền vào quy về tải phân bố đều: q3= qbcn.l1/2= 6.904x1.4/2= 4.83 (k N/m)
- Do bản thang là bản dầm nên không truyền tải trọng vào DCN
- Tổng tải trọng phân bố đều tác dụng lên DCN: qcn = q1+q2+q3= 1.21 + 0.2 + 4.83 = 6.24 (kN/m) b) Tải trọng tập trung
Tải trọng tập trung do cốn CT1, CT2 truyền vào:
Momen dương lớn nhất giữa dầm:
Lực cắt lớn nhất tại gối:
4.5.5 Tính toán cốt thép a) Cốt thép dọc
Tính toán cốt thép chịu momen dương Mmax = 33.33 kN.m:
Chọn thộp 2ỉ16+1ỉ14 cú As = 556 mm 2
Thép chịu momen âm đặt theo cấu tạo 212 có As = 226.2 mm 2 b) Cốt đai
- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Trong đó: φb3 = 0.6 đối với bê tông nặng φf : hệ số ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T φf = 0 vì tiết diện chữ nhật φn = 0 vì dầm không chịu nén
Có Qmax = 24.14 kN < Qbmin = 34.02 kN => bê tông đủ khả năng chịu cắt, đặt cốt đai theo cấu tạo
+ Đoạn gần gối tựa l/4: khi h≤450mm, sct = min(h/2,150) = 150mm
+ Đoạn giữa dầm: khi h≤300mm, sct = min(3h/4,150) = 225mm
- Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính của bê tông dầm:
QmaxQmax = 24.14 (kN) c) Cốt treo
Tại vị trí cuốn CT1 và CT2 kê lên DCN ta bố trí cốt treo để gia cố, cốt treo đặt dưới dạng cốt đai
Hình 4.7 Sơ đồ minh họa tính cốt treo
175 = 28.82 𝑚𝑚 2 Dựng đai ỉ6 hai nhỏnh => số nhỏnh cần là: 28.82/(2x28.3) = 0.51
Ta đặt hai bờn cốn CT1, CT2 1 đai ỉ6.
Tính toán dầm chiếu nghỉ 2 (DCN2)
Sơ đồ tính là dầm đơn giản hai đầu khớp
Hình 4.8 Sơ đồ tính DCN2
4.6.2 Kích thước tiết diện DCN2
Chọn giống DCN1, với b 0mm và h00mm
- Trọng lượng bê tông dầm: q1= n..b.(hd-hb) = 1.1x25x0.2x(0.3 – 0.08) = 1.21 (kN/m)
- Trọng lượng phần vữa trát: q2= n..δ.(b+2hd-2hb)= 1.3x16x0.015x(0.2+2x0.3 – 2x0.08) = 0.2 (kN/m)
- Tải trọng do bản Ô2 truyền vào quy về tải phân bố đều: q3= qbcn.l1/2= 6.904x1.4/2= 4.83(kN/m)
- Tải trọng tường truyền vào quy về tải phân bố đều: q4= n..δ.ht = 1.1x15x0.2x1 = 3.3
- Tổng tải trọng phân bố đều tác dụng lên DCN: qcn = q1+q2+q3+q4= 1.21+0.2+4.83+3.3= 9.54 (kN/m)
Lực cắt: Qmax = qcn.l1/2 = 9.54x4.1/2 = 19.56 (kN)
4.6.5 Tính toán cốt thép a) Cốt dọc
Tính toán cốt thép chịu momen M = 20.05 (kN.m)
Chọn thép 214 có As = 307.9 mm 2
Cốt thép chịu momen âm đặt theo cấu tạo : Chọn 212 có As = 226.2 mm 2 b) Cốt đai
- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Trong đó: φb3 = 0.6 đối với bê tông nặng φf : hệ số ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T φf = 0 vì tiết diện chữ nhật φn = 0 vì dầm không chịu nén
Có Qmax = 19.56 kN < Qbmin = 34.02 kN => bê tông đủ khả năng chịu cắt, đặt cốt đai theo cấu tạo
+ Đoạn gần gối tựa l/4: khi h≤450mm, sct = min(h/2,150) = 150mm
+ Đoạn giữa dầm: khi h≤300mm, sct = min(3h/4,150) = 150mm
- Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính của bê tông dầm:
QmaxQmax = 19.56 (kN)
Tính toán dầm chiếu tới (DCT)
Dầm chiếu tới là dầm đơn giản hai đầu khớp kê lên dầm khung Sơ đồ tính giống với DCN1
4.7.3 Tính toán tải trọng a) Tải phân bố đều
- Trọng lượng bê tông dầm: q1= n..b.(hd-hb) = 1.1x25x0.2x(0.3 – 0.08) = 1.21 (kN/m)
- Tải trọng phần vữa trát: q2= n..δ.(b+2hd-2hb)= 1.3x16x0.015x(0.2+2x0.3x2.0.08) = 0.2 (kN/m)
- Tải trọng do bản chiếu tới truyền vào quy về tải phân bố đều: q3=qbct.l1/2=3.445x1.6/2= 2.756 (kN/m)
- Tổng tải trọng tác dụng: qct =1.21 + 0.2 + 2.756 = 4.166 (kN/m) b) Tải trọng tập trung
Momen dương lớn nhất giữa dầm:
Lực cắt lớn nhất tại gối:
4.7.5 Tính toán cốt thép a) Cốt dọc
Tính toán cốt thép chịu momen dương Mmax = 29.18 kN.m:
Chọn thộp 2ỉ14+1ỉ12 cú As = 421 mm 2
Thép chịu momen âm đặt theo cấu tạo 212 có As = 226.2 mm 2 b) Cốt đai
- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Trong đó: φb3 = 0.6 đối với bê tông nặng φf : hệ số ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T φf = 0 vì tiết diện chữ nhật φn = 0 vì dầm không chịu nén
Có Qmax = 19.89 kN < Qbmin = 34.02 kN => bê tông đủ khả năng chịu cắt, đặt cốt đai theo cấu tạo
+ Đoạn gần gối tựa l/4: khi h≤450mm, sct = min(h/2,150) = 150mm
+ Đoạn giữa dầm: khi h≤300mm, sct = min(3h/4,150) = 150mm
- Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính của bê tông dầm:
QmaxQmax = 19.89 (kN) c) Cốt treo
Tại vị trí cuốn CT1 và CT2 kê lên DCN ta bố trí cốt treo để gia cố, cốt treo đặt dưới dạng cốt đai
175 = 28.83 𝑚𝑚 2 Dựng đai ỉ6 hai nhỏnh => số nhỏnh cần là: 28.83/(2x28.3) = 0.51
Ta đặt hai bờn cốn CT1, CT2 1 đai ỉ6.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 6
Giới thiệu chung hệ kết cấu nhà
Trong thiết kế nhà cao tầng, việc lựa chọn giải pháp kết cấu có vai trò quan trọng hơn so với nhà thấp tầng, ảnh hưởng đến bố trí mặt bằng, hình thể lõi cứng, độ cao các tầng và các yêu cầu kỹ thuật như thiết bị điện và đường ống Kết cấu nhà cao tầng phải chịu cả tải trọng đứng và ngang, với nội lực và chuyển vị do tải trọng ngang (như áp lực gió, động đất) gia tăng nhanh chóng theo chiều cao Do đó, không chỉ cần đảm bảo cường độ mà còn phải có độ cứng đủ để hạn chế chuyển vị ngang trong phạm vi cho phép Khi xem công trình như một thanh ngàm đứng đơn giản, lực dọc trục tỷ lệ thuận với chiều cao, trong khi mômen do tải trọng ngang tỷ lệ thuận với bình phương chiều cao.
2 (tải trọng phân bố đều) M= 𝑞.ℎ
3 (tải trọng phân bố hình tam giác) Chuyển vị ngang do tải trọng ngang sinh ra tỉ lệ thuận với luỹ thừa 4 của chiều cao :
8𝐸𝐽 (tải trọng phân bố đều )
120𝐸𝐽 (tải trọng phân bố hình tam giác )
Tải trọng ngang là yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng Nếu chuyển vị ngang vượt quá mức cho phép, sẽ dẫn đến nhiều hậu quả nghiêm trọng.
Khi kết cấu chịu tác động của chuyển vị ngang, nội lực phụ, đặc biệt ở các cấu kiện đứng, sẽ gia tăng Nếu độ lệch tâm tăng nhanh và nội lực vượt quá giới hạn cho phép, nguy cơ sụp đổ ngôi nhà sẽ trở nên hiện hữu.
➢ Làm cho người sống trong ngôi nhà cảm thấy khó chịu và hoảng sợ làm ảnh hưởng tới sinh hoạt và làm việc
Cấu kiện kết cấu chính có thể bị nứt vỡ hoặc hư hỏng, dẫn đến biến dạng cho các hệ thống kỹ thuật như đường ống nước và đường điện.
5.1.1 Một số dạng kết cấu chịu lực cơ bản: a Hệ kết cấu khung:
Hệ kết cấu khung cho phép tạo ra không gian lớn và linh hoạt, rất phù hợp cho các công trình công cộng Mặc dù sơ đồ làm việc của hệ kết cấu này rõ ràng, nhưng nó có nhược điểm là hiệu quả kém khi chiều cao công trình lớn Thực tế cho thấy, kết cấu khung bê tông cốt thép (BTCT) thường được áp dụng cho các công trình cao đến 20 tầng với cấp phòng chống động đất ≤7, 15 tầng cho khu vực có chấn động cấp 8, và 10 tầng cho cấp 9 Bên cạnh đó, hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng cũng là một lựa chọn quan trọng trong thiết kế công trình.
Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí theo nhiều phương thức, bao gồm hệ thống một phương, hai phương hoặc liên kết thành các lõi cứng không gian Loại kết cấu này nổi bật với khả năng chịu lực ngang tốt, thường được áp dụng cho các công trình cao trên 20 tầng Tuy nhiên, hiệu quả của độ cứng ngang của vách cứng chỉ đạt được ở những độ cao nhất định, vì khi chiều cao công trình tăng, kích thước của vách cứng cần phải lớn hơn, điều này khó thực hiện Hơn nữa, hệ thống vách cứng cũng gây trở ngại cho việc tạo ra không gian rộng rãi Trong thực tế, kết cấu vách cứng thường được sử dụng hiệu quả cho các công trình nhà ở và khách sạn với chiều cao không quá 40 tầng, đặc biệt là đối với cấp phòng chống động đất ≤7, và độ cao giới hạn sẽ giảm nếu cấp phòng chống động đất tăng lên.
Hệ kết cấu khung-giằng, bao gồm khung và vách cứng, được thiết lập tại các khu vực như cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung và các tường biên, nơi có tường liên tục nhiều tầng Khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà, trong khi hai hệ thống khung và vách được kết nối qua hệ kết cấu sàn Hệ sàn liền khối có vai trò quan trọng trong cấu trúc này, với vách chủ yếu chịu tải trọng ngang và khung chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân chia chức năng này giúp tối ưu hóa các cấu kiện, giảm kích thước cột và dầm, đồng thời đáp ứng yêu cầu kiến trúc.
Hệ kết cấu khung - giằng là giải pháp tối ưu cho nhiều công trình cao tầng, đặc biệt hiệu quả cho các tòa nhà lên đến 40 tầng Tuy nhiên, nếu công trình được thiết kế cho khu vực có động đất cấp 8, chiều cao tối đa sẽ là 30 tầng, và đối với vùng động đất cấp 9, chiều cao tối đa chỉ đạt 20 tầng.
Hệ kết cấu đặc biệt bao gồm khung không gian ở các tầng dưới và khung giằng ở phía trên, được ứng dụng cho các công trình yêu cầu không gian lớn ở tầng dưới Thiết kế hệ kết cấu này cần chú ý đến khung không gian và kết cấu tầng chuyển tiếp giữa hai hệ thống Phương pháp thiết kế cho hệ kết cấu này khá phức tạp, đặc biệt trong việc đảm bảo khả năng kháng chấn.
Hệ kết cấu hình ống được cấu tạo từ một ống bao quanh nhà, bao gồm hệ thống cột, dầm, giằng, hoặc có thể là hệ thống ống trong ống Trong nhiều trường hợp, ống được đặt ở phía ngoài, trong khi bên trong nhà là hệ thống khung, vách cứng, hoặc sự kết hợp giữa khung và vách cứng Hệ thống kết cấu hình ống có độ cứng ngang lớn, rất phù hợp cho các công trình có chiều cao lớn.
25 tầng, các công trình có chiều cao nhỏ hơn 25 tầng loại kết cấu này ít được sử dụng
Hệ kết cấu hình ống có thể áp dụng cho công trình cao tới 70 tầng, trong khi hệ kết cấu hình hộp thích hợp cho các công trình cao tới 100 tầng Đối với các công trình lớn, ngoài việc tạo ra hệ thống khung bao quanh hình ống, còn có các vách phía trong bằng hệ thống khung với mạng cột xếp hàng, giúp chịu lực ngang lớn, phù hợp cho các công trình rất cao.
5.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình: Đối với nhà có mặt bằng chữ nhật, chiều rộng và chiều dài chênh nhau không lớn, cao 15 tầng ta chọn đồng thời hệ khung, vách và lõi kết hợp là phương án tối ưu Trong đó vách không những chịu tải trọng ngang mà nó còn tham gia vào chịu tải đứng Kết hợp lồng thang máy tạo thành hệ khung, vách lõi kết hợp Việc kết hợp này phát huy được ưu điểm các loại kết cấu, đó là khả năng tạo không gian lớn , khả năng chịu tải trọng ngang và tải trọng động tốt của lõi và vách cứng Biến dạng của kết cấu khung vách là dạng uốn, cắt Biến dạng của kết cấu khung là dạng cắt, biến dạng tương đối giữa các tầng bên trên nhỏ bên dưới lớn Biến dạng vách cứng là dạng uốn cong, biến dạng tương đối giữa các tầng bên trên lớn, bên dưới nhỏ Đối với kết cấu khung - vách do điều tiết biến dạng của hai loại kết cấu cùng làm việc tạo thành biến dạng uốn cắt , từ đó giảm tỉ lệ chuyển vị tương đối giữa các tầng của kết cấu và tỉ lệ chuyển vị đỉnh điểm , làm tăng độ cứng bên của kết cấu Vì những lí do trên , em chọn giải pháp hệ kết cấu chịu lực là hệ khung, vách và lõi kết hợp Bố trí hệ vách lõi đảm bảo độ cứng của công trình.
Sơ bộ chọn kích thước kết cấu công trình
Kích thước cấu kiện được chọn theo kinh nghiệm thiết kế "KẾT CẤU BÊ TÔNG
Cốt thép là phần cấu kiện cơ bản trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, theo tiêu chuẩn TCVN 356-2005 của Trường Đại Học Xây Dựng Kích thước của cấu kiện cần đảm bảo khả năng chịu lực, đáp ứng điều kiện bền vững, đồng thời đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường liên quan đến biến dạng Ngoài ra, thiết kế cần tính đến tính kinh tế và điều kiện thi công thuận lợi, bao gồm hàm lượng cốt thép và việc tận dụng tối đa khả năng làm việc của kết cấu.
5.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Chọn chiều cao dầm cho dầm dọc của khung (dầm trục A,B,C,D,E) có lmax=7,0m:
15).7000= (467-583)m Chọn hd = 600 mm Chiều rộng sơ bộ của dầm :
(0,3÷0,5)hd = (180÷300)mm.Ta chọn bd = 250mm
Chọn chiều cao dầm cho dầm của khung ( dầm trục 1,2,3,4,5) có lmax=7.2m:
15).7200= (480-600)mm Chọn hd= 600 mm Chiều rộng sơ bộ của dầm chính:
(0,3÷0,5)hd = (180÷300)mm.Ta chọn bd = 250mm
Chọn chiều cao của dầm phụ:
20).7200= (360-480)mm Chọn hdp = 400 mm Chiều rộng sơ bộ của dầm phụ:
Để xác định chính xác bề rộng dầm, ta cần giải khung với nhiều tiết diện khác nhau và tìm ra giá trị phù hợp nhất, trong đó bdp được chọn là 200 mm, tương ứng với tỷ lệ (0,3÷0,5)hdp = (120÷200)mm.
5.2.2 Chọn sơ bộ tiết diện cột
Kích thước tiết diện cột được tính toán theo công thức:
- Rb: cường độ tính toán về nén của bê tông, B25 có Rb = 14500 (kN/m2)
- kt : hệ số xét đến ảnh hưởng mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột:
+ Với cột biên ta lấy: kt = 1.3
+ Với cột giữa ta lấy: kt = 1.2
+ Với cột góc nhà ta lấy: kt = 1.5
- N : lực nén được tính gần đúng như sau N = ms.q.Fs
+ ms: số sàn phía trên tiết diện đang xét
+ q = 11 kN/m 2 đối với sàn có chiều dày trung bình 9cm, lấy theo kinh nghiệm thiết kế
+ Fs: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
Hình 5.1 Sơ đồ liên kết lý tưởng của cột Bảng 5.1 Sơ bộ kích thước cột
Kiểm tra điều kiện ổn định của cột theo công thức
+λ0: độ mảnh giới hạn Đối với cột nhà: λ0= 31 +b: kích thước cạnh nhỏ của tiết diện
+l0: chiều dài tính toán của cột l0= ψ.l +l: kích thước hình học của cột
+ψ: hs phụ thuộc biến dạng của cột khi mất ổn định Hệ khung bốn nhịp với sàn toàn khối thì ψ= 0,7
Vậy, sơ bộ cột đảm bảo điều kiện ổn định
5.2.3 Chọn sơ bộ tiết diện vách
20 ) = (200; 240) mm Trong đó ht= 4800 mm là chiều cao lớn nhất của
Chọn kích thước t= 300 mm cho tất cả các vách.
Tải trọng tác dụng vào công trình và nội lực
5.3.1 Trình tự xác định tải trọng a) Tĩnh tải tác dụng lên sàn
Chương trình Etabs tự động tính toán tải trọng bản thân của sàn, chỉ tính phần tải do các lớp cấu tạo và các bộ phận thiết bị phụ tác động lên các ô sàn.
Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn Trọng lượng bản thân phân bố đều các lớp sàn cho trong bảng:
Bảng 5.2 Tải trọng bản thân sàn tầng kỹ thuật và mái
Bảng 5.3 Tải trọng bản thân sàn tầng điển hình ( lang can, hành lang )
3 Lớp XM vữa trát trần 15 16 1.3 0.24 0.312
Bảng 5.4 Tải trọng bản thân sàn tầng điển hình ( sàn vệ sinh )
2 Lớp vữa lót, chống thấm tạo dốc 50 18 1.3 0.9 1.17
Trọng lượng tường ngăn bao che: các bước tính toán đã được trình bày ở chương 2 phần tính sàn Kết quả được trình bày ở phụ lục 2
(Bảng 2.1 Tĩnh tải tường tác dụng lên sàn tầng một)
(Bảng 2.2 Tĩnh tải tường tác dụng lên sàn tầng điển hình)
(Bảng 2.3 Tĩnh tải tường tác dụng lên sàn tầng kỹ thuật) b) Hoạt tải tác dụng lên sàn
Các bước tính toán đã được trình bày ở Chương 2 phần tính sàn Kết quả được trình bày ở phụ lục 2
(Bảng 2.4 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng một)
(Bảng 2.5 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng điển hình)
(Bảng 2.6 Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng kỹ thuật) c) Tĩnh tải tác dụng lên dầm
Tỉnh tải do trọng lượng bản thân dầm (chương trình Etabs tự tính)
Tải trọng của tường được phân bố lên dầm, trong đó đối với tường đặc, chỉ có tường trong phạm vi góc 60 độ được coi là truyền lực lên dầm Phần còn lại của tường sẽ tạo ra lực tập trung và truyền xuống các nút.
Nếu hai bên dầm không có cột (hoặc vách), hoặc chỉ có cột (hoăc vách) ở một phía thì cũng xem toàn bộ tải trọng tường truyền xuống dầm
Chiều cao tường được xác định: ht = H – hd
Trong đó: ht: chiều cao tường
H: chiều cao tầng hd: chiều cao dầm
Trọng lượng tường ngăn được quy đổi thành lực phân bố đều truyền vào dầm
St (m 2 ): diện tích bao quanh tường, Sc (m 2 ): diện tích cửa nt, nc, nv: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa trát.(nt= 1.1; nc= 1.3; nv=1.3)
𝛿 𝑡 : chiều dày của mảng tường
𝛾 𝑡 = 1500(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường
𝛿 𝑣 = 0.015(m): chiều dày của vữa trát
𝛾 𝑣 = 1600(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát
𝛾 𝑐 = 25(daN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa ld (m): chiều dài dầm đang tính toán
Kết quả tính toán được lập thành bảng trong phụ lục 3
( Bảng 3.1 Tĩnh tải của tường tác dụng lên dầm tầng một)
( Bảng 3.2 Tĩnh tải của tường tác dụng lên dầm tầng điển hình)
( Bảng 3.3 Tĩnh tải của tường tác dụng lên dầm tầng kỹ thuật)
5.3.2 Tải trọng gió a) Tải trọng gió tĩnh
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
W tc = W0.K.C (KN/m 2 ) Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng trên TP Đà Nẵng, thuộc vùng II.B có Wo= 0.95(kN/m 2 )
C: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng 6 TCVN 2737-
K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2
Tải trọng qui về thành các lực tập trung theo các phương xác định theo công thức:
Với Si là diện tích mặt đón gió theo phương đang xét
(Xem chi tiết gía trị tải trọng gió tĩnh theo phương X ở phụ lục 3.4)
(Xem chi tiết giá trị tải trọng gió tĩnh theo phương Y ở phụ lục 3.5) b) Tải trọng gió động
Theo TCVN 229:1999, thành phần động của tải trọng gió cần được tính toán khi chiều cao công trình vượt quá 40m Với chiều cao 53.1m của công trình, việc tính toán thành phần động của tải trọng gió là cần thiết.
Thành phần động của tải trọng gió làm tăng tác động của gió lên công trình đang dao động, đồng thời xem xét ảnh hưởng của lực quán tính do khối lượng của công trình gây ra khi bị tác động bởi các xung gió.
Thiết lập sơ đồ tính toán động lực:
Sơ đồ tính toán cho thanh console bao gồm 15 điểm tập trung khối lượng, được bố trí tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu chịu tải trọng ngang của công trình, cụ thể là sàn các tầng.
- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình là không đổi
Hình 5.2 Sơ đồ tính gió động của công trình
- Xác định giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió lên các phần của công trình (đã tính trong phần gió tĩnh)
- Xác định giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của thành phần động của tải trọng gió lên các phần tính toán của công trình
- Xác định tần số dao động riêng fi và dạng dao động modal
Việc xác định tần số dao động riêng được thực hiện nhờ phần mềm Etabs
Công trình nằm trong vùng gió IIB, tra bảng 2 TCVN 229:1999 [5] ta có tần số dao động riêng giới hạn fL=1.3 Hz b1) Tải trọng gió động theo phương X
Dựa vào phần mềm Etabs 2017 ta xác định được tần số dao động riêng của công trình và các modal dao động riêng của nó theo mặt phẳng XZ
Bảng 5.5 Chu kì dao động theo phương X
Dạng dao động Chu kì T (s)
Bảng 5.6 Tần số dao động riêng theo phương X
Dạng dao động Chu kỳ Tần số
Nhà có mặt bằng đối xứng có: f1=0.48 < fL=1.3 Hz nên ta tính gió động tương ứng với mode dao động đầu tiên của công trình theo phương X
Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình:
Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió gây ra, bao gồm xung và lực quán tính tác động lên phần thứ j, được xác định theo công thức liên quan đến dạng dao động riêng thứ i.
Hệ số 𝜓 𝑖 được xác định bằng công thức :
Hệ số tương quan không gian :
Bảng 5.7 Hệ số tương quan không gian theo phương X
Dạng dao động thứ nhất (mode 1)
Xác định hệ số 𝜓 𝑖 theo phương X : 𝜓 𝑖 = 451.61
Xác định hệ số động lực 𝜉 𝑖 xác định phụ thuộc vào thông số 𝜀 𝑖 và độ giảm loga 𝛿cuả dao động:
Bảng 5.8 Xác định các hệ số fi, ε i, ξ i
Xác định thành phần động của tải trọng gió
- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức sau:
( Xem chi tiết giá trị tải trọng gió động theo phương X ở phụ lục 3.6 ) b2) Tải trọng gió động theo phương Y
Dựa vào phần mềm Etabs 2017 ta xác định được tần số dao động riêng của công trình và các modal dao động riêng của nó theo mặt phẳng YZ
Bảng 5.9 Chu kì dao động theo phương Y
Dạng dao động Chu kì T (s)
Bảng 5.10 Tần số dao động riêng phương Y
Dạng dao động Chu kỳ Tần số
=> Vì f1 < fL = 1.3 (Hz) nên ta tính toán gió động tương ứng với 1 mode dao động đầu tiên của công trình theo phương Y
Xác định thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình:
Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động của tải trọng gió, bao gồm xung và lực quán tính tác động lên phần thứ j, tương ứng với dạng dao động riêng thứ i, được xác định thông qua một công thức cụ thể.
Hệ số 𝜓 𝑖 được xác định bằng công thức :
Hệ số tương quan không gian
Bảng 5.11.Hệ số tương quan không gian theo phương Y
Dạng dao động thứ nhất (mode 1)
(Xác định hệ số 𝜓 𝑖 theo phương Y : 𝜓 𝑖 = -442.73
Xác định hệ số động lực 𝜉 𝑖 xác định phụ thuộc vào thông số 𝜀 𝑖 và độ giảm loga 𝛿cuả dao động:
Bảng 5.12 Xác định các hệ số fi, ε i, ξ i
1 0.48 0.074 1.76 Xác định thành phần động của tải trọng gió
- Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức sau:
(Xem chi tiết gía trị tải trọng gió động theo phương Y ở phụ lục 3.7)
Hình 5.3 Mô hình công trình với ETABS 2016 5.3.3 Xác định nội lực
Sử dụng phần mềm ETABS 2017 để chạy nội lực Nhập tất cả tải trọng đã tính toán ở trên vào chương trình để tính toán
Các trường hợp tải trọng: khai báo phần mềm các trường hợp tải trọng
+ TT, HT: Tĩnh tải, Hoạt tải
GTX và GTXX đại diện cho gió tĩnh theo phương OX, di chuyển từ trái qua phải và ngược lại GTY và GTYY mô tả gió tĩnh theo phương OY, chuyển động từ trước ra sau và ngược lại GDX và GDXX thể hiện gió động theo phương OX, cũng di chuyển từ trái qua phải và ngược lại Cuối cùng, GDY và GDYY chỉ gió động theo phương OY, di chuyển từ trước ra sau và ngược lại.
Tính toán cốt thép trong dầm khung
Từ biểu đồ nội lực trong phần mềm ETABS, chúng ta có thể xác định nội lực và tổ hợp các nội lực của dầm tại từng tầng Việc lựa chọn các cặp nội lực nguy hiểm nhất là cần thiết để tính toán cho mỗi tiết diện.
Giá trị Mmax +, Mmin - để tính toán cốt thép dọc
Giá trị │Q│max để tính toán cốt đai
Các bước tính toán cốt thép dầm theo TCVN 5574:2012 [4] và tham khảo sách
Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối của GS.TS Nguyễn Đình Cống [3]
Vì khung nhà đối xứng nên ta tính toán cho nữa khung
5.4.1 Tính toán cốt thép dọc a) Với tiết diện chịu momen âm
Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên tính toán với tiết diện chữ nhật bxh(cm) đặt cốt đơn
Diện tích cốt thép yêu cầu:
𝑅 𝑆 𝜁.ℎ 0(𝑐𝑚 2 ) +Nếu 𝛼 𝑚 > 𝛼 𝑅 : thì tăng kích thước tiết diện
Ta tính toán gối trái dầm với momen âm là M = -188.80 kN.m từ bảng tổ hợp nội lực Do cánh nằm trong vùng chịu kéo, nên chúng ta sử dụng tiết diện chữ nhật 25x60cm và đặt cốt thép đơn.
Giả thuyết trọng tâm cốt thép tới mép dầm a = 6cm
25×54× 100 = 0.8 % Chọn 3ỉ22 cú As= 11.4 cm 2 Hàm lượng thộp bố trớ: à=0.84% b) Với tiết diện chịu momen dương
Tính theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén và trục trung hòa nằm trong cánh
Bề rộng cánh được lấy như sau: bc= b + 2.c
Trong đó c là bề rộng phần bản sàng cùng tham gia chịu lực với dầm Lấy c nhỏ nhất trong ba giá trị sau:
𝟔𝒍 (Với l là nhịp của dầm.)
• 9hc ( hc chiều cao cánh, cũng chính là chiều dày bản )
𝟐 khoảng cách giữa 2 mép trong dầm này với dầm bên cạnh song song với nó b c h c h b
Vù ng Bêtông chịu nén
Vù ng Bêtông chịu nén
Nếu tiết diện chỉ có một bên cánh thì tính như tiết diện chữ nhật bxh ( bỏ qua sự làm việc của cánh)
Xác định mômen với trường hợp trục trung hoà đi qua mép dưới của cánh
Mf = Rb.𝑏 𝑓 ′ ℎ 𝑓 ′ (h0 – 0,5.ℎ 𝑓 ′ ) Trong đó: +) 𝑏 𝑓 ′ : bề rộng cánh chữ T, 𝑏 𝑓 ′ = b + 2Sc (cm)
Nếu M ≤ Mf thì trục trung hoà qua cánh, việc tính toán như đối với tiết diện chữ nhật
𝑏 𝑓 ′ x h (như đã trình bày ở trên)
Nếu M > Mf thì trục trung hoà qua sườn
+ Nếu 𝛼 𝑚 ≤ 𝛼 𝑅 : thì từ 𝛼 𝑚 tra phụ lục ta được 𝜉
Diện tích cốt thép yêu cầu:
𝑅 𝑆[𝜉 𝑏 ℎ 0 + (𝑏 𝑓 ′ − 𝑏) ℎ 𝑓 ′ ](𝑐𝑚 2 ) +Nếu 𝛼 𝑚 > 𝛼 𝑅 = 0,417: thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kép
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
𝑏ℎ 𝑜 𝜇 𝑚𝑎𝑥 Hợp lí: 0,8% 𝜇 𝑡 ≤1,5%.Thông thường với dầm lấy 𝜇 𝑚𝑖𝑛 =0,1% Đối với nhà cao tầng 𝜇 𝑚𝑎𝑥 = 5%
Chúng tôi tiến hành tính toán nhịp dầm với momen dương từ bảng tổ hợp nội lực, đạt giá trị M = 105.660 kN.m Do cánh nằm trong vùng chịu nén, chúng tôi sử dụng tiết diện chữ T với kích thước hf = hs = 90 mm.
Xác định độ vươn của bản cánh:
𝟔𝒍 (Với l là nhịp của dầm.) = 700/6 = 116,7 cm
• 9hc.( hc chiều cao cánh, cũng chính là chiều dày bản )= 9.90 = 810 mm
𝟐 khoảng cách giữa 2 mép trong dầm này với dầm bên cạnh song song với nó.= 6750/2375 mm
Chiều rộng bản cánh đưa vào tính toán: bf=b+2.Sf %0+2x81070mm
Xác định vị trí trục trung hòa:
Mf= Rb.bf.hf.(h0-0.5hf) = 14.5x1870x90x(540-0.5x90) = 1185.02 kN.m
Ta có: M = 105.660 kN.m < Mf = 1185.02 kN.m
=> trục trung hòa đi qua cánh, tính như tiết diện chữ nhật bfxh
25×54× 100 = 0.41 % Chọn 3ỉ18 cú As= 7.63 cm 2 Hàm lượng thộp bố trớ: à=0.57%
Kết quả tính toán được lập thành bảng trong phụ lục 4
( Bảng 4.1 Tổ hợp nội lực dầm khung trục 6 )
( Bảng 4.2 Tính toán cốt thép dầm khung trục 6)
Kiểm tra điều kiện tính toán: Q ≤ Qb,0 q1 = g+0,5p
+Nếu Q b0 > 2,5R bt bh 0 lấy Q b,0 = 2,5R bt bh 0 khi đó: 𝐶 = 𝜙 𝑏4 𝑅 𝑏𝑡 𝑏ℎ 0 2
+Nếu Q < Q b,0 :bê tông đủ chịu cắt nên đặt cốt đai theo cấu tạo
+Nếu Q > Q b,0 :bê tông không đủ chịu cắt nên cần tính cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu nén của bê tông theo ứng suất nén chính:
+ φw1:hệ số xét đến ảnh hưởng cốt đai đặt vuông góc với cấu kiện, được xác định như sau: φw1 = min(1+5αsμs;1,3)
+φb1= 1- 0,01Rb Kiểm tra nếu không thỏa điều kiện này thì cần thiết kế lại cốt đai hoặc tăng kích thước tiết diện hoặc cấp bền bê tông
Trong cả hai trường hợp trên, nếu qsw l/4 thì phải chọn lại s2 để đạt yêu cầu
Giá trị s2 được xác định như sau:
Khi h > 300 thì s2 = min(500;3h/4) Khi h ≤ 300 thì có thể không đặt cốt đai nếu bê tông đủ chịu cắt
+Theo điều kiện dầm không bị phá hoại trên tiết nghiêng giữa 2 cốt đai:
Kiểm tra điều kiện tính toán: Q = Qmax –q1C
+Nếu Q < Q b,0 :bê tông đủ chịu cắt nên đặt cốt đai theo cấu tạo
+Nếu Q > Q b,0 :bê tông không đủ chịu cắt nên cần tính cốt đai
Tính toán khoảng cách l1 như sau:
𝜙 𝑏3ℎ 0 Kết quả tính toán được lập thành bảng trong phụ lục 4
( Bảng 4.3 Tổ hợp lực cắt dầm khung trục 6 )
( Bảng 4.4 Tính toán cốt thép đai dầm khung trục 6)
Lớp bê tông bảo vệ cốt thép:
+Đối với cốt dọc: c ≥ (Φ,c0), đối với dầm có h ≥ 250mm thì c0 = 25(mm) +Đối với cốt đai: c ≥ c0, đối với dầm có h ≥ 250mm thì c0 = 15(mm)
Khoảng hở của cốt thép:
Theo TCXDVN 356:2005, khoảng hở cốt thép t ≥ (Φmax;t0)
+Cốt thép đặt trên: t0 = 30(mm)
+Cốt thép đặt dưới:t0 = 25(mm)
Kiểm tra khoảng hở cốt thép tại các tiết diện có khoảng hở bé nhất:
+Cốt thép chịu momen dương: lan ≥ 15Φ
- Cốt thép chịu momen âm ở gối:
Tiết diện (1/2)l: Ac ≥ (2 thanh, 1/3As) Tiết diện (1/3)l: Số còn lại
Tiết diện (1/3)l: Ac ≥ (2 thanh, 1/3As) Tiết diện (1/4)l: Số còn lại
- Cốt thép chịu momen dương ở nhịp: tiết diện cắt cách tiết diện giữa nhịp một đoạn a ≥ (h; 4/5l)
Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm khung, ta bố trí cốt đai gia cường- còn gọi là cốt treo để chịu được lực giật đứt
Ta tính toán đại diện tại dầm B78, tầng 4 sau đó bố trí tương tự cho các dầm còn lại
Ta có: bdp 0 ; hdp= 400 (mm) ; h0T0 (mm) ; hsT0-4000 (mm)
P: Tải trọng tập trung từ dầm sàn truyền vào dầm phụ
Từ biểu đồ lực cắt trong Etabs, ta có được P = 93.469 (kN)
𝑅 𝑠𝑤 hs : Khoảng cách từ vị trí đặt lực tập trung đến trọng tâm tiết diện cốt thép dọc h0 = 540mm chiều cao làm việc của tiết diện
Rsw = 1750 daN/cm 2 cường độ chịu kéo tính toán của cốt đai
175 = 395.64(𝑚𝑚 2 ) Dùng cốt đai Ф8 2 nhánh có as = 100mm 2 thì số lượng cần thiết là n= 𝐴 𝑠
Vậy bố trí mỗi bên chọn 2Ф8 trong đoạn hs0 mm
Khoảng cách giữa các đai là 70mm, đai trong cùng cách mép dầm phụ 70mm
Tính toán cốt thép trong cột khung
Nội lực cột khung được xuất từ phần mềm Etabs 2017 tại hai vị trí quan trọng là đầu cột và chân cột Từ bảng tổ hợp nội lực, chúng ta chọn các cặp nội lực phù hợp để tiến hành tính toán.
5.5.2 Xác định cặp nội lực tính toán
Nội lực để tính toán nén lệch tâm xiên được lấy từ kết quả bảng tổ hợp nội lực trong đó quan tâm các bộ ba nội lực sau:
+ Nmax và Mx, My tương ứng
+ Mxmax và N, My tương ứng
Trong thiết kế cột, Mymax và N, Mx tương ứng được tính toán tại hai mặt cắt: chân cột và đầu cột Mỗi tiết diện có ba tổ hợp, và với một cột có hai tiết diện, sẽ có tổng cộng sáu tổ hợp M-N Để xác định cốt thép cho từng tổ hợp, cần chọn giá trị lớn nhất nhằm bố trí cốt thép hiệu quả.
Trong thiết kế cột, việc bố trí cốt thép đối xứng quanh chu vi là rất quan trọng, giúp đơn giản hóa quá trình tính toán Do đó, khi tiến hành tổ hợp, chỉ cần xác định giá trị lớn nhất của mômen Mxmax và Mymax theo giá trị tuyệt đối.
Dùng phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép
Xét tiết diện có các cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp này là:
𝐶 𝑦 ≤ 2 Cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn.
Tiết diện chịu lực nén N và mômen uốn Mx, My, cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay được xem xét Sau khi phân tích uốn theo hai phương, hệ số x và y được tính toán, dẫn đến việc gia tăng mômen Mx1 và My1.
Trong đó: +η là hệ số uốn dọc; 𝜂 = 1
+Ncr là lực nén tới hạn, theo công thức thực nghiệm thì:
Tuỳ theo tương quan giữa giá trị Mx1, My1 với các kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán (theo phương x hoặc y)
Bảng 5.13 Mô hình tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện 𝑀 𝑥1
M1 = Mx1; M2 = My1 ea = eex + 0,2.eey h = Cy; b = Cx
M1 = My1; M2 = Mx1 ea = eey + 0,2 eex
Giả thiết a = 5(cm), tính h0 = h-a (cm); Z = h-2a (cm)
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: x1 = 𝑁
Xác định hệ số chuyển đổi m0
Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
𝑁 Với kết cấu siêu tĩnh e0 = max(e1,ea) e = e0 + ℎ
2 - a Tính toán độ mảnh theo hai phương 𝜆 𝑥 = 𝑙 𝑜𝑥
𝜆 = 𝑚𝑎𝑥( 𝜆 𝑥 ; 𝜆 𝑦 ) Dựa vào độ lệch tâm e0 và x1 để phân biệt các trường hợp tính toán
Nén lệch tâm rất bé khi 𝜀 = 𝑒 0
ℎ 0 ≤ 0,30 tính toán gần như nén đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm 𝛾 𝑒 :
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép Ast:𝐴 st ≥
ℎ 0> 0,30 và x1>R.h0 tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé
Xác định chiều cao vùng nén: 𝑥 = (𝜉 𝑅 + 1−𝜉 𝑅
Diện tích toàn bộ cốt thép Ast:
Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt toàn bộ
ℎ 0 > 0,30 và x1 ≤ R.h0 tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
Diện tích toàn bộ cốt thép Ast:
𝑘 𝑅 𝑆 𝑍 Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt toàn bộ.
Đánh giá kết quả
- Đỏnh giỏ mức độ hợp lý cốt thộp: à 𝑠 = 𝐴 𝑠𝑡
- às > àmin, àmin lấy theo độ mảnh cột theo TCVN 5574:2012 [4] như sau: λ 83 àmin 0.05 0.1 0.2 0.25
- Nếu Ast < 0, chứng tỏ cột quá lớn cần giảm tiết tiện cột hoặc bố trí thép theo cấu tạo a) Bố trí cột dọc
- Cốt dọc thường dựng cỏc thanh cú đường kớnh ỉ12ữỉ40 mm, nhưng không lớn hơn 1/10 bề rộng tiết diện
- Khoảng cách giữa các thanh thép không được nhỏ hơn:
+ 25mm đối với cốt thép đặt nằm ngang ở mặt dưới và 30mm đối với cốt thép đặt nằm ngang ở mặt trên
+ 50mm đối với cốt thép đặt thẳng đứng
- Khoảng cách tối đa giữa các thanh thép là 400mm b) Bố trí cốt đai
Cốt đai có vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí cốt dọc trong quá trình thi công, đảm bảo sự ổn định cho cốt dọc chịu nén Khi kết cấu phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực cắt này.
- Đường kớnh cốt đai: ỉ≥0.25ỉmax và khụng nhỏ hơn ỉ6mm Ta chọn ỉ8mm
- Khoảng cỏch cốt đai: ađ ≤ k.ỉđmin và a0
+ Khi Rsc ≤ 400 MPa lấy k và a0P0mm
+ Khi Rsc > 400 MPa lấy k và a0@0mm
+ Khi toàn bộ tiết diện chịu nộn mà à > 3% lấy k và a000mm
- Trong đoạn nối chồng cốt thộp thỡ ađ ≤ 10ỉmin
Cốt đai giữ cho cốt thép dọc không bị phình ra theo bất kỳ phương nào, vì vậy cần có tối thiểu một thanh thép dọc tại vị trí uốn đai, với khoảng cách giữa các vị trí này không quá 400mm theo cạnh tiết diện Đối với tiết diện không lớn hơn 400mm và có không quá 4 thanh cốt thép dọc trên mỗi cạnh, có thể sử dụng một thanh thép đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.
- Chiều dài đoạn nối chồng cốt thép lấy theo TCVN 5574:2012 [4] là:
Theo TCXDVN 198:1997, trong thiết kế nhà cao tầng, tại các vùng tới hạn của cột, cốt đai cần được bố trí dày hơn Vùng này được xác định từ đầu mút tiết diện cột, với yêu cầu l1 ≥ chiều cao tiết diện cột, lớn hơn 1/6 chiều cao thông thủy tầng và lớn hơn 450mm Khoảng cách giữa các đai trong vùng tới hạn không được vượt quá 6 lần đường kính cốt thép dọc và cũng không lớn hơn 100mm.
Trong quá trình tính toán cốt thép cho cột khung, diện tích cốt thép tính toán ban đầu cho kết quả âm, cho thấy tiết diện cột chọn sơ bộ quá lớn Để khắc phục, tôi đã giảm tiết diện cột và thực hiện tính toán lại Các bước tính toán và kết quả chi tiết được trình bày trong mục 5.5 và phụ lục 5.
THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 6
Các loại tải trọng dùng để tính toán
Khi tính toán nền móng, cần phân biệt giữa hai trạng thái giới hạn: trạng thái giới hạn 1, nơi sử dụng tải trọng tính toán để đánh giá sức chịu tải của cọc và đất nền, và trạng thái giới hạn 2, áp dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính lún và chuyển vị ngang của móng và cọc Tuy nhiên, trong quá trình tính toán khung, tải trọng tính toán vẫn được sử dụng.
Nội lực trong khung được xác định thông qua tải trọng tính toán Để có kết quả chính xác về tải trọng tiêu chuẩn, cần tính toán lại khung dựa trên tải trọng này Tuy nhiên, để đơn giản hóa, ta có thể sử dụng công thức NL tc = NL tt / 1.15, trong đó 1.15 là hệ số vượt tải trung bình.
Móng của công trình được tính toán dựa theo giá trị tải trọng nguy hiểm nhất truyền xuống móng của phương án kết cấu đã chọn bao gồm:
|Mxmax|, MYtư, Ntư, QXtư, QYtư
MXtư, |MYmax|, Ntư, QXtư, QYtư
MXtư, MYtư, |Nmax|, QXtư, QYtư
Điều kiện địa chất công trình
Theo khảo sát, đất nền bao gồm nhiều lớp đất khác nhau Do độ dốc các lớp nhỏ và chiều dày tương đối đồng đều, có thể coi nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu trúc tương tự như mặt cắt điển hình.
Theo khảo sát, mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -4.2m so với mặt đất tự nhiên, và nước không gây ăn mòn cho vật liệu bê tông Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống.
Bảng 6.1 Địa chất công trình
Cát thô lẫn cuội sỏi
- γtn, γh: trọng lượng riêng tự nhiên của đất và trọng lượng riêng hạt đất
- W, Wnh, Wd: độ ẩm tự nhiên, giới hạn nhão và giới hạn dẻo của đất
- N30 SPT: số búa cần thiết để đóng mũi xuyên vào trong đất nguyên trạng 30cm
- φ: góc nội ma sát của đất
- Eo: trị số modun biến dạng của đất
- Kết quả thí nghiệm SPT: N$ búa/30cm
24−11.5= 0.28 Tra bảng 7 TCVN 9362:2012 [7] vì 0.25 0.7xhmin = 0.7x1.03 = 0.721m nên thỏa mãn điều kiện
6.4.5 Tính toán sức chịu tải của cọc a) Theo vật liệu làm cọc
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức:
PVL = φ.(m1.m2.Rb.Ab+Rs.As) Trong đó:
+ φ: hệ số uốn dọc của cọc, với cọc khoan nhồi không xuyên qua tầng đất yếu (bùn, than bùn) lấy φ=1
+ m1=0.85 hệ số điều kiện làm việc khi đổ bê tông qua ống chuyển dịch thẳng đứng
+ m2=0.7 hệ số điều kiện làm việc có kể đến ảnh hưởng của biện pháp thi công, đổ bê tông trong ống bentonite
+ Rb, Ab: cường độ tính toán và diện tích bê tông cọc
+ Rs, As: cường độ tính toán và diện tích cốt thép cọc
PVL = 1x(0.85x0.7x1.45x2830+28x20.36) = 3011.66 kN b) Theo đất nền
Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, sức chịu tải giới hạn của cọc được tính toán theo công thức C.2.2 trong Phụ lục C, mục C.2.3 của TCXD 205:1998 Công thức tính sức chịu tải cho phép của cọc là PSPT = (α.Nα.Ap + (0.2Ns.Ls + C.Lc)пd) / 3.
+ α: hệ số phụ thuộc phương pháp thi công cọc, α cho cọc khoan nhồi + Na: chỉ số SPT đất dưới mũi cọc nằm trong lớp 5, NP
+ Ns: chỉ số SPT của lớp đất bên thân cọc, có lớp 2 N , lớp 3 N2, lớp 4 NE, lớp 5 NP
+ Ls: chiều dài cọc nằm trong đất cát, lớp 2 L2=6m, lớp 3 L3=7.5m, lớp 4
+ Lc: chiều dài cọc nằm trong đất sét, lớp 1 L1=1.7m
+ Ap = 3.14x0.3 2 = 0.283 m 2 , diện tích tiết diện mũi cọc
+ C: lực dính không thoát nước của đất sét theo SPT Lớp 1 sét pha có lực dính: C = N/1.4 = 24/1.4 = 17.14 T/m 2
Sức chịu tải tính toán thiết kế cọc:
[P] = min(PVL, PSPT) = min(3011.66;2108.8)= 2108.8 kN
6.4.6 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc a) Xác định số lượng cọc
Số lượng cọc được xác định theo công thức: 𝑛 𝑐 = 𝛽 ∑ 𝑁 𝑇𝑇
Hệ số kinh nghiệm β, dao động từ 1 đến 1.5, được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của momen, tải trọng ngang và số lượng cọc trong đài, theo tài liệu Nền và Móng [10] Trong trường hợp này, chọn β=1.3 Lực dọc tính toán tại đỉnh đài được xác định là N TT E30.695 kN.
+ h: chiều sâu đặt đáy đài kể từ cốt mặt đài, hđ=1.8 m
Giá trị trọng lượng riêng trung bình của đài và đất trên đài được xác định là γtb, tuy nhiên, do mặt trên đài gần sát với sàn tầng bán hầm, nên lượng đất gần như không có, chỉ còn lại bê tông, dẫn đến γtb có giá trị khoảng kN/m³.
+ n: hệ số độ tin cậy, lấy n=1.1
Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài:
Xác định sơ bộ số lượng cọc:
2108.8 = 3.03 Vậy chọn 4 cọc để bố trí cho móng b) Bố trí cọc
Hình 6.1 Bố trí cọc cho móng M1
6.4.7 Kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc
Kiểm tra cho trường hợp tải trọng 2
Cọc chịu nén nên ta kiểm tra theo điều kiện sau: {𝑃 0𝑚𝑎𝑥 ≤ [𝑃]
Phản lực các đầu cọc được tính toán theo công thức sau:
+ nc=4, số lượng cọc trong móng
+ xi, yi: khoảng cách từ trục tim cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài cọc, xi=yi=0.9m => ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑥 𝑖 2 = ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑦 𝑖 2 = 4 × 0.9 2 = 3.24 m 2
+ Momen tính toán tại đáy đài quay quang trục y-y:
Mx = Mx tt + Qy tt.hđ = (-10.9808) + (-75.0955)x1.8 = -146.1527 kN.m
+ Momen tính toán tại đáy đài quay quanh trục x-x:
My = My tt + Qx tt.hđ = (-98.5119) + (-11.1870)x1.8 = -118.649 kN.m
+ Tổng trải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài:
Ta có: P tt max03.255 kN < [P] = 2108.8 kN Do đó thỏa mãn điều kiện lực truyền xuống cọc
P tt min56.143 kN > 0 cho thấy không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ Kiểm tra tương tự cho hai trường hợp tải trọng còn lại cho thấy đều thỏa mãn điều kiện.
6.4.8 Kiểm tra cường độ nền đất tại mặt phẳng mũi cọc
Sử dụng tải trọng tiêu chuẩn của tổ hợp nội lực để thực hiện tính toán Để kiểm tra cường độ nền đất tại mũi cọc, cần xem xét cọc, đài cọc, và đất giữa cọc với đài cọc như một khối móng quy ước.
- Diện tích khối móng quy ước: Fqư = Aqư.Bqư
𝐵 𝑞ư = 𝐵 1 + 2 𝐿 𝑡𝑔𝛼 + A1=B1=2.4m, khoảng cách mép hai hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau + L(.2m, chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc
+ α: góc mở rộng so với trục thẳng đứng từ mép ngoài hàng cọc ngoài cùng
4 𝑙 𝑖 φi: góc nội ma sát thứ i, li: chiều dày lớp đất thứ i (phần chứa cọc)
Hình 6.2 Khối móng quy ước M1
Sau khi đã xem móng là một khối móng quy ước thì việc kiểm tra điều kiện đất nền ở mũi cọc theo điều kiện sau: { 𝜎 𝑡𝑏 𝑑 ≤ 𝑅 𝑞ư 𝑡𝑐
+ N đ : tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước N đ =N tc +∑ 𝑁 𝑖 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước ∑ 𝑁 𝑖 :
+ Trong phạm vi đáy đài lên mặt bằng tầng bán hầm:
N1 = Fqư.hm.γtb = 96.04x1.8x25 = 3601.5 kN + Trọng lượng đất sét pha trên mực nước ngầm dày 2.7m trừ phần cọc chiếm chỗ: N2= (Fqư – 4Fc).h1.γ1 = (96.04 – 4x0.283)x2.7x21.5 = 5509.4 kN
Trọng lượng đất sét pha dưới mực nước ngầm dày 0.8m, sau khi trừ đi phần cọc chiếm chỗ, được tính toán là N3 = (Fqư – 4Fc).h‘1.γđn1 = (96.04 – 4x0.283)x0.8x11.505 = 873.53 kN Đồng thời, trọng lượng đất lớp cát pha dày 6m cũng cần được tính toán với việc trừ đi phần cọc chiếm chỗ.
N4= (Fqư – 4Fc).h2.γđn2 = (96.04 – 4x0.283)x6x9.962 = 5672.84 kN + Trọng lượng đất lớp cát bụi dày 7.5m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
N5= (Fqư – 4Fc).h3.γđn3 = (96.04 – 4x0.283)x7.5x9.389 = 6683.18 kN + Trọng lượng đất lớp cát hạt trung dày 8m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
+ Trọng lượng đất lớp cát thô cuội dày 5m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
+ Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối móng quy ước:
+ Trọng lượng khối móng quy ước:
Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước:
+ M: Tổng momen của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài
+ Độ lệch tâm theo phương trục X, Y:
- Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước:
9.8 ) σ d maxB5.585 kN/m 2 , σ d min96.396kN/m 2 , σ d tbA0.991 kN/m 2
- Áp lực tiêu chuẩn của nền đất:
+ m1, m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình tác động qua lại với nhau, m1=1, m2=1 vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng
Ktc=1 là chỉ tiêu cơ lý của đất được xác định từ số liệu thí nghiệm trực tiếp Các hệ số không thứ nguyên A, B, D phụ thuộc vào góc ma sát trong và được xác định theo phụ lục 2.2 trong sách Nền và Móng Với góc ma sát trong của lớp đất cát thô lẫn cuội sỏi là 38 độ, ta có thể tra cứu được các giá trị A=2.11, B=9.44 và D=8.
+ γ: trọng lượng riêng của đất dưới đáy móng khối quy ước
+ γtb: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên
+ C tc : lực dính đơn vị dưới đáy móng khối quy ước
𝜎 𝑚𝑎𝑥 𝑑 = 425.585 𝑘𝑁/𝑚 2 ≤ 1.2𝑅 𝑞ư 𝑡𝑐 = 3924.552 𝑘𝑁/𝑚 2 Vậy thỏa mãn điều kiện, đất dưới mũi cọc đủ sức chịu tải
6.4.9 Kiểm tra độ lún của móng cọc Điều kiện kiểm tra: S≤[Sgh] = 8 cm
+ Chia lớp đất dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp đất phân tố có chiều dày: hi = `(0.2÷0.4)Bqư = (0.2÷0.4)x9.8 = 1.96÷3.92 m Chọn hi = 2m
+ Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất do tải trọng bản thân gây ra:
𝜎 𝑧𝑖 𝑏𝑡 = 𝛾 𝑡𝑏 𝐻 𝑞ư + ∑ 𝛾 𝑖 𝑧 𝑖 + Xác định áp lực gây lún:
+ Tính và vẽ biều đồ ứng suất phụ thêm:
𝜎 𝑧𝑖 = 𝑘 0𝑖 𝜎 𝑔𝑙 Với koi: hệ số được tra bảng phụ thuộc vào (Aqư/Bqư, 2Zi/Bqư), tra bảng II-2 trang 89 sách Cơ học đất [11]
+ Xác định chiều sâu vùng nén thỏa mãn điều kiện: σzi ≤ 0.2σbt
Bảng 6.4 Kiểm tra lún cọc khoan nhồi cho móng M1
Lớp đất Điểm zi Aqư/Bqư 2zi/Bqư Koi σzi σbt σzi kiểm tra theo công thức: Pnp ≤ (bc+b).h0.k.Rbt
Với: + b: cạnh đáy song song với bc
+ bc: cạnh cột song song với lăng thể chọc thủng
+ Pnp: tổng nội lực tại các đỉnh cọc nằm giữa mép đài và lăng thể chọc thủng Pnp = 2Pmax = 2x1303.255 = 2606.51 kN
+ Rbt=1.05MPa, cường độ chịu kéo của bê tông
+ k: hệ số phụ thuộc tỷ số c/h0 (tra bảng 3.27 sách Nền Móng [10] trang
163) với c là khoảng cách từ mép cọc đang xét đến mép cột, có c/h0 = 0.3/1.6
Hình 6.4 Tháp chọc thủng móng M1
Vậy chiều cao đài cọc đảm bảo, đài cọc không bị phá hoại do chọc thủng
- Kiểm tra điều kiện phá hoại trên mặt phẳng nghiêng:
Ta có: a=2.8m > ac+h0 = 0.55+1.6 = 2.15m => kiểm tra theo:
Theo điều kiện này, nếu móng bị chọc thủng, sự chọc thủng sẽ diễn ra theo bề mặt hình chóp cụt, với các mặt bên xuất phát từ chân cột và nghiêng một góc 45 độ so với mặt phẳng đứng.
Hình 6.5 Tháp chọc thủng móng M1 trên mặt phẳng nghiêng
Kích thước lăng thể chọc thủng:
Vậy thỏa mãn điều kiện chọc thủng b) Tính toán và bố trí cốt thép trong đài
Hình 6.6 Mặt cắt tính toán momen móng M1
Momen tại tiết diện I-I, xem đài cọc là 1 thanh console chịu lực tập trung
Khoảng cách giữa các thanh thép là a=(2800-2x50)/(17-1)8mm
+ Tính tiết diện II-II:
Momen tại tiết diện II-II, xem đài cọc là 1 thanh console chịu lực tập trung
Khoảng cách giữa các thanh thép: a=(2800-2x50)/(17-1)8mm
Hình 6.7 Mặt bằng bố trí thép móng M1.
Thiết kế móng M2 khung trục 6 (cột C29)
- Bê tông cọc B25 có: Rb.5 MPa, Rbt=1.05 MPa
- Bê tông đài cọc B25 có: Rb.5 MPa, Rbt=1.05 MPa
- Cốt thép dọc dùng CII có: Rsw"5 Rsc(0 MPa
- Cốt thép đai dùng CI có: Rsw5 MPa, Rsc"5 MPa
Ta có bảng tổ hợp nội lực được xuất tại vị trí chân cột tầng bán hầm từ phần mềm Etabs 2017
Bảng 6.5 Tổ hợp tải trọng tính toán móng M2 (kN.m)
Móng Tải trọng Tổ hợp tính toán
Bảng 6.6 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn móng M2 (kN.m)
Móng Tải trọng Tổ hợp tiêu chuẩn
6.5.3 Chọn kích thước đài và cọc
Ta chọn cọc có đường kính D`0mm Diện tích tiết diện cọc
Theo điều 3.3.6 TCXDVN 205:1998 [8] khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang hàm lượng cốt thép dọc trong cọc không nhỏ hơn 0.65%
Khoảng cách giữa các tim cọc được xác định là từ 180cm đến 210cm, trong đó chọn khoảng cách 180cm Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài tối thiểu là 42cm, nhưng chọn 50cm cho an toàn Kích thước đáy đài được thiết kế với kích thước 3.6m x 3.6m Độ chôn sâu của đáy đài cần đạt tối thiểu 130cm, được tính bằng công thức 2D + 10, với D là 60cm.
Chiều cao đài móng được xác định là 1.8m, trong khi chân cọc được cắm sâu vào lớp đất với 5 đoạn, mỗi đoạn dài 5m Do chất lượng bê tông ở đầu cọc thường không đảm bảo, cần đập vỡ bê tông đầu cọc để lộ ra 50cm cột thép và ngàm vào đài.
Chiều dài tính toán cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc: Ltt 0 – 1.8 = 28.2m
6.5.4 Kiểm tra chiều sâu chôn đài Điều kiện đối với móng cọc đài thấp
+ φ$ o , góc nội ma sát của lớp đất từ đáy đài trở lên
+ γ!.5 kN/m 3 , dung trọng của lớp đất từ đáy đài trở lên
h = 1.8m > 0.7xhmin = 0.7x0.93 = 0.651m nên thỏa mãn điều kiện
6.5.5 Tính toán sức chịu tải của cọc
Giống mục 6.4.5 tính toán thiết kế móng M1
6.5.6 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc a) Xác định số lượng cọc
Số lượng cọc được xác định theo công thức: 𝑛 𝑐 = 𝛽 ∑ 𝑁 𝑇𝑇
+ β: hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của momen, tải trọng ngang và số lượng cọc trong đài (β=1÷1.5), lấy theo [10] , chọn β=1.2
+ N TT : lực dọc tính toán xác định tại đỉnh đài, N TT x44.9094 kN
+ h: chiều sâu đặt đáy đài kể từ cốt mặt đài, hđ=1.8 m
Giá trị trọng lượng riêng trung bình của đài và đất trên đài được ký hiệu là γtb Tuy nhiên, do mặt trên đài sát sàn tầng bán hầm, lượng đất gần như không có, chỉ còn lại bê tông, dẫn đến γtb khoảng kN/m³.
+ n: hệ số độ tin cậy, lấy n=1.1
Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài:
Xác định sơ bộ số lượng cọc:
2108.8 = 4.82 Vậy chọn 5 cọc để bố trí cho móng b) Bố trí cọc
Hình 6.8 Bố trí cọc cho móng M2
6.5.7 Kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc
Kiểm tra cho trường hợp tải trọng 2
Cọc chịu nén nên ta kiểm tra theo điều kiện sau: {𝑃 0𝑚𝑎𝑥 ≤ [𝑃]
Phản lực các đầu cọc được tính toán theo công thức sau:
+ nc=5, số lượng cọc trong móng
+ xi, yi: khoảng cách từ trục tim cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài cọc, x1,2,3,4=y1,2,3,4=1.3m, x5=y5=0 => ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑥 𝑖 2 = ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑦 𝑖 2 = 4 × 1.3 2 = 6.76 m 2 + Momen tính toán tại đáy đài quay quang trục y-y:
Mx = Mx tt + Qy tt.hđ = 6.8796 + 62.2819x1.8 = 118.987 kN.m
+ Momen tính toán tại đáy đài quay quanh trục x-x:
My = My tt + Qx tt.hđ = 169.035 + 7.9431 x1.8 = 183.33 kN.m
+ Tổng trải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài:
Ta có: P tt max55.421 kN < [P] = 2108.8 kN Do đó thỏa mãn điều kiện lực truyền xuống cọc
Ta nhận thấy P tt min39.145 kN lớn hơn 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ Kiểm tra tương tự cho hai trường hợp tải trọng còn lại cũng cho kết quả thỏa mãn điều kiện.
6.5.8 Kiểm tra cường độ nền đất tại mặt phẳng mũi cọc
Để kiểm tra cường độ nền đất tại mũi cọc, cần sử dụng tải trọng tiêu chuẩn trong tính toán Cọc, đài cọc, và đất giữa cọc và đài cọc được xem như một khối móng quy ước.
- Diện tích khối móng quy ước: Fqư = Aqư.Bqư
𝐵 𝑞ư = 𝐵 1 + 2 𝐿 𝑡𝑔𝛼 + A1=B1=3.2m, khoảng cách mép hai hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau + L(.2m, chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc
+ α: góc mở rộng so với trục thẳng đứng từ mép ngoài hàng cọc ngoài cùng
4 𝑙 𝑖 φi: góc nội ma sát thứ i, li: chiều dày lớp đất thứ i (phần chứa cọc)
Sau khi đã xem móng là một khối móng quy ước thì việc kiểm tra điều kiện đất nền ở mũi cọc theo điều kiện sau: { 𝜎 𝑡𝑏 𝑑 ≤ 𝑅 𝑞ư 𝑡𝑐
+ N đ : tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước N đ =N tc +∑ 𝑁 𝑖 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước ∑ 𝑁 𝑖 :
+ Trong phạm vi đáy đài lên mặt bằng tầng bán hầm:
N1 = Fqư.hm.γtb = 112.57x1.8x25 = 4221.38 kN + Trọng lượng đất sét pha trên mực nước ngầm dày 2.7m trừ phần cọc chiếm chỗ: N2= (Fqư – 4Fc).h1.γ1 = (112.57 – 4x0.283)x2.7x21.5 = 6468.98 kN
Trọng lượng của đất sét pha dưới mực nước ngầm dày 0.8m, sau khi trừ đi phần cọc chiếm chỗ, được tính là N3 = (Fqư – 4Fc).h‘1.γđn1 = (112.57 – 4x0.283)x0.8x11.505 = 1025.68 kN Đồng thời, trọng lượng của lớp cát pha dày 6m cũng cần được tính toán với việc trừ đi phần cọc chiếm chỗ.
N4= (Fqư – 4Fc).h2.γđn2 = (112.57 – 4x0.283)x6x9.962 = 6660.87 kN + Trọng lượng đất lớp cát bụi dày 7.5m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
N5= (Fqư – 4Fc).h3.γđn3 = (112.57 – 4x0.283)x7.5x9.389 = 7847.20 kN + Trọng lượng đất lớp cát hạt trung dày 8m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
N6= (Fqư – 4Fc).h4.γđn4 = (112.57 – 4x0.283)x8x10.129 = 9030.04 kN + Trọng lượng đất lớp cát thô cuội dày 5m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
N7= (Fqư – 4Fc).h5.γđn5 = (112.57 – 4x0.283)x5x9.91 = 5521.75 kN + Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối móng quy ước:
N8= 4Fc.Lc.γbt = 4x0.283x29.7x25 = 840.51 kN + Trọng lượng khối móng quy ước:
∑ 𝑁 𝑖 = 𝑁 1 + 𝑁 2 + 𝑁 3 + 𝑁 4 + 𝑁 5 + 𝑁 6 + 𝑁 7 + 𝑁 8 = 41616.41 kN Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước:
N đ = N tc +∑ 𝑁 𝑖 = 5300.543 + 41616.41 = 46916.953 kN + M: Tổng momen của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài
+ Độ lệch tâm theo phương trục X, Y:
- Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước:
10.61 ) σ d maxB9.272 kN/m 2 , σ d min@4.289 kN/m 2 , σ d tbA6.781 kN/m 2
- Áp lực tiêu chuẩn của nền đất:
+ m1, m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình tác động qua lại với nhau, m1=1, m2=1 vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng
Ktc=1 là chỉ tiêu cơ lý của đất được xác định dựa trên số liệu thí nghiệm trực tiếp Các hệ số không thứ nguyên A, B, D phụ thuộc vào góc ma sát trong và được xác định theo phụ lục 2.2 trong sách Nền và Móng Đối với lớp đất cát thô lẫn cuội sỏi, góc ma sát trong là 38 độ, từ đó ta có thể tra được các hệ số A=2.11, B=9.44, D.8.
+ γ: trọng lượng riêng của đất dưới đáy móng khối quy ước
+ γtb: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên + C tc : lực dính đơn vị dưới đáy móng khối quy ước
𝜎 𝑚𝑎𝑥 𝑑 = 429.272 𝑘𝑁/𝑚 2 ≤ 1.2𝑅 𝑞ư 𝑡𝑐 = 3944.88 𝑘𝑁/𝑚 2 Vậy thỏa mãn điều kiện, đất dưới mũi cọc đủ sức chịu tải
6.5.9 Kiểm tra độ lún của móng cọc Điều kiện kiểm tra: S≤[Sgh] = 8 cm
+ Chia lớp đất dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp đất phân tố có chiều dày: hi = (0.2÷0.4)Bqư = (0.2÷0.4)x10.61= 2.12÷4.24 m Chọn hi = 3m
+ Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất do tải trọng bản thân gây ra:
𝜎 𝑧𝑖 𝑏𝑡 = 𝛾 𝑡𝑏 𝐻 𝑞ư + ∑ 𝛾 𝑖 𝑧 𝑖 + Xác định áp lực gây lún:
+ Tính và vẽ biều đồ ứng suất phụ thêm:
𝜎 𝑧𝑖 = 𝑘 0𝑖 𝜎 𝑔𝑙 Với koi: hệ số được tra bảng phụ thuộc vào (Aqư/Bqư, 2Zi/Bqư), tra bảng II-2 trang 89 sách Cơ học đất [11]
+ Xác định chiều sâu vùng nén thỏa mãn điều kiện: σzi ≤ 0.2σbt
Bảng 6.7 Kiểm tra lún cọc khoan nhồi cho móng M2
Lớp đất Điểm zi Aqư/Bqư 2zi/Bqư Koi σzi σbt σzi Thõa mãn điều kiện lún
Hình 6.9 Biểu đồ phân bố ứng suất do trọng lượng bản thân và ứng suất phụ thêm của đất tại móng M2
6.5.10.Tính toán đài cọc a) Tính toán chiều cao đài cọc
- Tính toán chọc thủng : Đài cọc bị chọc thủng dưới tác dụng của phản lực đầu cọc gây ra
Chiều cao đài cọc hđ=1.8m, chọn chiều dày lớp bảo vệ a cm Chiều cao làm việc h0 = 1.8 – 0.2 = 1.6m
Kiểm tra điều kiện chọc thủng: b=2.8 < bc+2h0 = 0.7+2x1.6 = 3.9m => kiểm tra theo công thức: Pnp ≤ (bc+b).h0.k.Rbt
Với: + b: cạnh đáy song song với bc
+ bc: cạnh cột song song với lăng thể chọc thủng
+ Pnp: tổng nội lực tại các đỉnh cọc nằm giữa mép đài và lăng thể chọc thủng Pnp = 2Pmax = 3510.842 kN
+ Rbt=1.05MPa, cường độ chịu kéo của bê tông
+ k: hệ số phụ thuộc tỷ số c/h0 (tra bảng 3.27 sách Nền Móng [10] trang
163) với c là khoảng cách từ mép cọc đang xét đến mép cột, có c/h0 = 0.65/1.6
Hình 6.10 Tháp chọc thủng móng M2
Vậy chiều cao đài cọc đảm bảo, đài cọc không bị phá hoại do chọc thủng Vậy chọn đài cọc hđ=1.8m là hợp lý
- Kiểm tra điều kiện phá hoại trên mặt phẳng nghiêng:
Ta có: a=3.6m > ac+h0 = 0.7+1.6 = 2.3m => kiểm tra theo: Pnp≤(ac+h0).h0.Rbt
Theo điều kiện này, nếu móng bị chọc thủng, quá trình chọc thủng sẽ diễn ra theo bề mặt hình chóp cụt, với các mặt bên xuất phát từ chân cột và nghiêng một góc 45 độ so với mặt phẳng đứng.
Hình 6.11 Tháp chọc thủng móng M2 do ứng suất chính gây ra
Kích thước lăng thể chọc thủng:
Vậy thỏa mãn điều kiện chọc thủng b) Tính toán và bố trí cốt thép trong đài
Hình 6.12 Mặt cắt tính toán momen móng M2
Momen tại tiết diện I-I, xem đài cọc là 1 thanh console chịu lực tập trung
Khoảng cách giữa các thanh thép: a=(3600-2x50)/(27-1)4.61mm Chọn a0mm
+ Tính tiết diện II-II:
Momen tại tiết diện II-II, xem đài cọc là 1 thanh console chịu lực tập trung
Khoảng cách giữa các thanh thép: a=(3600-2x50)/(27-1)4.61mm Chọn a0mm
Hình 6.13 Mặt bằng bố trí thép móng M2.