THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ICON PLAZA BÌNH DƯƠNG

1. Tên đề tài: Khu căn hộ ICON PLAZA CONDOMINIUM (Khu chung cư cao cấp Phú Hồng Thịnh) 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: (Cung cấp bởi GVHD) • Hồ sơ kiến trúc công trình • Hồ sơ khảo sát địa chất 3. Nội dung thực hiện đề tài: • Kiến trúc: Thể hiện các bản vẽ kiến trúc công trình • Kết cấu: Mô hình, phân tích, tính toán, thiết kế sàn tầng điển hình (Phương án sàn dầm) Mô hình, phân tích, tính toán, thiết kế cầu thang bộ điển hình Mô hình, phân tích, tính toán, thiết kế khung bao gồm hệ dầm, vách phẳng, lõi thang máy (GVHD chỉ định)

Mặt bằng công trình 5

Tòa nhà được thiết kế với 2 tầng hầm nhằm giải quyết nhu cầu đỗ xe cho thành phố, đi kèm với hệ thống để xe hiện đại và công nghệ cao Tầng điển hình bao gồm nhiều căn hộ cao cấp, được trang bị bể bơi trong và ngoài tòa nhà, cùng không gian thiết kế rộng rãi, thoáng mát và tràn ngập ánh sáng tự nhiên.

Chiều cao công trình 6

Công trình gồm 20 tầng nổi và 2 tầng hầm, chiều cao phần nổi là 63.9m.

Bảng 1.2 Chiều cao các tầng của công trình

Tầng Hầm 1, 2 Tầng 2, 3 Tầng điển hình 4-19

Hình Phối cảnh công trình

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1 Hệ thống điện 6

Hệ thống thoát nước 6

Tòa nhà được kết nối với hệ thống cấp nước thành phố, dẫn nước vào bể chứa ở hầm 1 Ngoài ra, mỗi Block còn có bể nước mái phục vụ nhu cầu sinh hoạt của cư dân Nước thải được xử lý tại bể nước ngầm ở hầm 1 trước khi được xả ra hệ thống thoát nước khu vực.

Hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC) 7

Công trình bê tông cốt thép được thiết kế đảm bảo an toàn cháy nổ trong thời gian thoát hiểm, với hệ thống thang thoát hiểm và bình CO2 được bố trí thuận tiện ở tất cả các tầng.

Hệ thống rác thải 7

Hệ thống rác thải được thu gom qua các tầng và vận chuyển về tầng hầm sẽ được vận chuyển ra khỏi tòa nhà.

Hệ thống chiếu sáng 7

Tòa nhà sử dụng hệ kính tiếp nhận ánh sáng mặt trời Hệ thống đèn huỳnh quang, đèn compact tiết kiện được bố trí ở các phòng, hành lang, sảnh,…

Hệ thống giao thông 7

Phương đứng: thang bộ và thang máy.

TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRèNHããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããã 2.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ 2.1.1 Tiêu chuẩn – Quy chuẩn áp dụng 9

Phần mềm tính toán và thể hiện bản vẽ 9 2.2

Phần mềm phân tích kết cấu: ETABS v9.7.1 (Hệ khung, cầu thang 2D, mô phỏng giai đoạn thi công Shoring & Kingpost), SAFE v12.2.1 (Sàn, móng), Plaxis 2D (Tường vây).

Phần mềm triển khi bản vẽ: Autocad 2020.

Microsoft 2016 và một số chương trình tính Excel do sinh viên tự phát triển.

Nhà cao tầng yêu cầu khắc khe về vật liệu chịu lực và bao che.

Trong nhà cao tầng, các cấu kiện phải chịu tải trọng thẳng đứng và ngang lớn, do đó cần có khả năng chịu lực tốt Kích thước của các kết cấu như cột, dầm, sàn và vách cần được thiết kế hợp lý, phù hợp với giải pháp kiến trúc và không gian sử dụng Vật liệu xây dựng cho nhà cao tầng cần có độ bền cao trong chịu kéo, nén và cắt, thường sử dụng bê tông với cấp độ bền từ

B25 đến B60 và cốt thép giới hạn chảy từ 300MPa trở lên.

Bê tông là vật liệu đàn dẻo, có khả năng phân phối nội lực hiệu quả trong các kết cấu chịu tải trọng lặp lại như gió và động đất Với tính liền khối cao, bê tông giúp các bộ phận kết cấu liên kết thành một hệ thống chịu lực vững chắc Tuy nhiên, do trọng lượng lớn, bê tông thường được sử dụng hiệu quả cho các công trình dưới 30 tầng Đối với các tòa nhà trên 30 tầng, cần sử dụng bê tông cường độ cao, bê tông ứng lực trước, bê tông cốt thép, hoặc kết hợp với kết cấu thép để đảm bảo tính an toàn và ổn định.

Kết cấu bao che trong nhà cao tầng đóng vai trò quan trọng và chiếm tỷ lệ lớn trong tổng khối lượng công trình Do đó, việc sử dụng vật liệu nhẹ với khối lượng riêng nhỏ là cần thiết, giúp giảm đáng kể tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính.

Công trình được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN, do đó, vật liệu bê tông phải tuân thủ nghiêm ngặt từ khâu cấp phối cho đến việc kiểm tra cường độ mẫu thử.

Bảng 2.3 Cấp độ bền bê tông thiết kế cho các cấu kiện

Cấp độ bền chịu nén của bê tông theo TCVN 5574-2018

Cường độ chịu nén, kéo của bê tông(R b ;R bt )(Mpa)

Loại xi măng, hàm lượng xi măng tối thiểu(kg/m 3 )

Cấp xi măng theo TCVN 5574-2018

Cấp độ bền chịu nén của bê tông theo TCVN 5574-2018

Cường độ chịu nén, kéo của bê tông(R b ;R bt )(Mpa)

Loại xi măng, hàm lượng xi măng tối thiểu(kg/m 3 )

Cấp xi măng theo TCVN 5574-2018

Tường vây B25 (14.5;1.05) PCB40/400 0.45 W12 Đài móng B30 (17;1.15) PCB40/450 0.4 W12

Trong tính toán độ bền của bê tông, giá trị các đặc trưng cần được điều chỉnh bằng các hệ số điều kiện làm việc γ bi Cụ thể, γ b1 được áp dụng cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, với γ b1 = 1 cho tải trọng ngắn hạn và γ b1 = 0.9 cho tải trọng dài hạn, nhằm phản ánh ảnh hưởng của thời gian tác dụng Đối với kết cấu bê tông được đổ đứng với chiều cao lớp bê tông trên 1.5 m, hệ số γ b2 là 0.85, cũng nhằm điều chỉnh các cường độ R b.

Cốt thép sử dụng cho công trình gồm ba nhóm thép là CB300-V (thép vằn), CB400-

V (thép vằn) và CB500-V (thép vằn) theo TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651- 2:2008.

Bảng 2.4 Thông số vật liệu cốt thép theo TCVN 5574:2018

STT Cấu kiện Loại thép Đặc tính/kết cấu sử dụng

Thép CB500-V Rs=Rsc50MPa,Rsw!0MPa, Es=2.10 6 MPa

Rs=Rsc&0MPa,Rsw!0 MPa, Es=2.10 6 MPa

Rs=Rsc&0MPa, Es=2.10 MPa, Es=2.10 6 MPa

Rs=Rsc50MPa,Rsw!0 MPa, Es=2.10 6 MPa

Thép CB300-V Rs=Rsc&0MPa,Rsw!0 MPa, Es=2.10 6 MPa

Thép CB300V Rs=Rsc&0MPa,Rsw!0 MPa, Es=2.10 6 MPa

2.3 YÊU CẦU VỀ CẤU TẠO

2.3.1 Lớp bê tông bảo vệ

Theo TCVN 5574:2018 chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần phải đảm bảo được:

• Sự làm việc đồng thời của cốt thép với bê tông.

• Sự neo cốt thép trong bê tông và khả năng bố trí các mối nối của các chi tiết cốt thép.

• Tính toàn vẹn của cốt thép dưới tác động của môi trường xung quanh (kể cả khi có môi trường xâm thực).

• Khả năng chịu lửa của kết cấu.

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được xác định dựa trên vai trò của cốt thép trong kết cấu, bao gồm cốt thép dọc chịu lực và cốt thép cấu tạo Yếu tố này cũng phụ thuộc vào loại kết cấu như cột, bản, sàn, dầm, các cấu kiện của móng, tường và các kết cấu tương tự, cùng với đường kính và loại cốt thép sử dụng.

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ phải lớn hơn đường kính thanh cốt thép và tối thiểu là 10 mm Giá trị tối thiểu này được quy định theo Bảng 19 của TCVN 5574:2018 và QCVN 06 – 2010/BXD, liên quan đến quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình Đối với các công trình xây dựng tại Bình Dương, cần lưu ý rằng vị trí xây dựng phải xa các khu vực có độ xâm thực ăn mòn bê tông như bờ biển hay miền sông nước, theo quy định tại Mục 10.3.1 của TCVN 5574:2018 về lớp bê tông bảo vệ.

Bảng 2.5 Lớp bê tông bảo vệ

STT Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ

2 Kết cấu tiếp xúc với đất có bê tông lót 35 mm

2.3.2 Khoảng cách thông thuỷ tối thiểu giữa các thanh thép

Khoảng cách thông thủy tối thiểu giữa các thanh thép cần đảm bảo sự làm việc đồng thời giữa cốt thép và bê tông, đồng thời thuận tiện cho việc đổ và đầm hỗn hợp bê tông Khoảng cách này không được nhỏ hơn đường kính lớn nhất của thanh cốt thép.

• 25 mm – đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông.

• 30 mm – đối với các thanh cốt thép trên được bố trí thành một hoặc hai lớp và nằm ngang hoặc nghiêng trong lúc đổ bê tông.

Đối với các thanh cốt thép dưới được bố trí thành ba lớp trở lên, kích thước tối thiểu là 50 mm, trừ các thanh của hai lớp dưới cùng Điều này áp dụng cho cả các thanh nằm ngang hoặc nghiêng trong quá trình đổ bê tông, cũng như cho các thanh đứng trong cùng một quy trình.

Giả thuyết tính toán 14

Sàn có độ cứng tuyệt đối trên bề mặt, với liên kết giữa sàn và cột, vách được xem như liên kết ngàm ở cùng một cao trình Biến dạng cong ngoài mặt phẳng sàn không được tính đến trong các phần tử liên kết.

Liên kết giữa dầm, sàn và các cấu kiện thẳng đứng (cột, vách, lõi) được xem là liên kết cứng.

Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều chuyển vị ngang như nhau.

Các cột, vách cứng thang máy đều được ngàm ở vị trí chân cột và chân vách cứng ngay ở đài móng.

Tải trọng ngang như gió và động đất được truyền vào công trình dưới dạng tải trọng tập trung tại vị trí cứng của từng sàn, sau đó sẽ được phân bổ đến các cấu kiện thẳng đứng như cột, vách và lõi.

2.4.2 Phương pháp xác định nội lực

2.4.2.1 Phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis - FEA) là một kỹ thuật số gần đúng, được sử dụng để giải quyết các bài toán mô tả bởi các phương trình vi phân đạo hàm riêng Phương pháp này có khả năng áp dụng trên các miền xác định với hình dạng và điều kiện biên đa dạng, đặc biệt là trong những trường hợp mà nghiệm chính xác không thể tìm thấy thông qua phương pháp giải tích.

Phương pháp này dựa trên việc rời rạc hóa miền xác định của bài toán bằng cách chia nhỏ thành các phần tử liên kết tại các điểm nút chung Mỗi phần tử được mô tả bởi một hàm xấp xỉ, xác định thông qua các giá trị chưa biết tại các điểm nút, thỏa mãn điều kiện cân bằng Tập hợp các phần tử phải đảm bảo tính liên tục của sự biến dạng và chuyển vị tại các điểm nút liên kết Kết quả là một hệ phương trình đại số tuyến tính, trong đó các ẩn số là giá trị hàm xấp xỉ tại các điểm nút, và việc giải hệ phương trình này cho phép tìm ra các giá trị cần thiết tại mỗi phần tử.

Phương pháp phần tử hữu hạn là công cụ hiệu quả để phân tích kết cấu, giúp giải quyết các bài toán về biến dạng và ứng suất của vật thể cũng như động lực học kết cấu Hiện nay, nhiều phần mềm như ETABS, SAFE, SAP2000, Robot Structural Analysis (RSAP) và Plaxis đã ứng dụng phương pháp này để phục vụ cho ngành xây dựng.

Phương pháp giải tích trong Sức bền vật liệu và Cơ học kết cấu giúp sinh viên xác định nội lực của kết cấu thông qua các sơ đồ Họ thường sử dụng trực tiếp các công thức và biểu đồ đã được thiết lập cho các trường hợp tải trọng cụ thể Phương pháp này đặc biệt hiệu quả cho các cấu kiện đơn giản, như tính toán dầm chiếu nghĩ hoặc chiếu tới của cầu thang, nơi mà việc xác định liên kết dễ dàng hơn.

2.4.3 Tính toán theo trạng thái giới hạn

Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn (TTGH) đã được áp dụng trong tiêu chuẩn thiết kế từ năm 1955 tại Liên Xô cũ và năm 1972 tại Anh, hiện nay được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Phương pháp này không chỉ phát huy ưu điểm của phương pháp tính theo nội lực phá hoại mà còn khắc phục những nhược điểm của phương pháp tính theo giai đoạn phá hoại, thông qua việc áp dụng các hệ số tin cậy cho tải trọng và vật liệu tương ứng với trạng thái làm việc của kết cấu.

Kết cấu bê tông cốt thép được phân loại theo hai nhóm trạng thái giới hạn: TTGH thứ nhất và TTGH thứ hai Trạng thái giới hạn (TTGH) là mức độ mà tại đó kết cấu không còn đáp ứng được các yêu cầu thiết kế ban đầu.

Trạng thái giới hạn thứ nhất:

Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1 – Ultimate Limit State, ULS) là trạng thái thiết kế nhằm đảm bảo kết cấu không bị sụp đổ trong những điều kiện bất lợi nhất Khi tính toán TTGH 1, cần giả định rằng kết cấu hoạt động trong điều kiện xấu nhất có thể xảy ra và cho phép vật liệu làm việc đến giới hạn tối đa Nguyên lý thiết kế tổng quát yêu cầu các điều kiện an toàn phải được thỏa mãn.

F : Là giá trị tính toán của những tác động do ngoại lực gây ra

F u : Là khả năng chịu lực tối đa của cấu kiện.

Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất bao gồm: tính toán độ bền, tính toán ổn định vị trí (lật, trượt, đẩy nổi).

Trạng thái giới hạn thứ hai

Trạng thái giới hạn 2 (TTGH 2) hay còn gọi là trạng thái giới hạn sử dụng, đóng vai trò quan trọng trong thiết kế kết cấu nhằm đảm bảo công năng và sự tiện nghi trong quá trình sử dụng TTGH 2 tập trung vào các vấn đề như độ võng cho phép và sự nứt trong kết cấu bê tông cốt thép Để hạn chế sự phát triển của vết nứt do biến dạng dư không đàn hồi, vật liệu thép và bê tông cần được thiết kế để hoạt động trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính.

Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm:

Tính toán hình thành vết nứt diễn ra khi nội lực do ngoại lực F không vượt quá giới hạn F crc,u mà cấu kiện có thể chịu đựng Tương tự, tính toán mở rộng vết nứt được thực hiện khi chiều rộng vết nứt do ngoại lực a crc không vượt quá chiều rộng giới hạn a crc,u Cuối cùng, tính toán biến dạng được tiến hành khi độ võng hoặc chuyển vị của kết cấu f do ngoại lực không vượt quá giá trị cho phép f u.

2.5.1 Nguyên tắc lựa chọn kết cấu chịu lực nhà cao tầng

2.5.1.1 Tính đồng nhất và liên tục của việc phân bổ độ cứng và cường độ các cấu kiện chịu lực

Khi thiết kế hệ thống kháng chấn, cần đảm bảo sự đồng nhất và liên tục trong việc phân bố độ cứng và cường độ của các cấu kiện chịu tải trọng Độ cứng của các cấu kiện chịu tải ngang như cột, vách và lõi phải được duy trì đồng đều suốt chiều cao và phải nằm trên cùng một trục, tránh hiện tượng lệch trục.

Các cột và dầm cần phải được thiết kế đồng trục, với bề rộng gần tương đương nhau Điều này giúp dễ dàng trong việc cấu tạo các chi tiết cốt thép và thuận lợi cho việc truyền tải mô men cũng như lực cắt qua các điểm liên kết giữa chúng.

Các cột và vách chịu lực đều liên tục và đường truyền tải của nó không bị gãy hoặc đứt khúc từ móng đến mái.

Nên thiết kế các vách giống nhau (về độ cứng cũng như kích thước hình học), bố trí sao cho tâm cứng của hệ trùng với tâm trọng lực.

Các vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao hoặc giảm từ dưới lên trên.

Chiều dày vách đổ toàn khối chọn không nhỏ hơn 200 mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng.

2.5.1.3 Phân bố độ cứng và cường độ theo phương ngang Độ cứng và cường độ của kết cấu nên bố trí đều đặn và đối xứng trên mặt bằng công trình Để giảm độ xoắn khi dao động, tâm cứng của công trình cần được bố trí tâm hình học của nó.

Hệ kết cấu chịu lực ngang chính của công trình cần được bố trí theo hai phương, với khoảng cách giữa các vách cứng phải nằm trong giới hạn nhất định Điều này đảm bảo rằng kết cấu sàn không bị biến dạng trong mặt phẳng của nó khi chịu tải trọng ngang.

Tính toán theo trạng thái giới hạn 15

Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn (TTGH) đã được áp dụng trong tiêu chuẩn thiết kế của Liên Xô cũ từ năm 1955 và sau đó được áp dụng tại Anh vào năm 1972 Hiện nay, phương pháp này đã trở thành tiêu chuẩn thiết kế phổ biến cho kết cấu bê tông cốt thép trên toàn thế giới TTGH không chỉ phát huy những ưu điểm của phương pháp tính theo nội lực phá hoại mà còn khắc phục những nhược điểm của phương pháp tính theo giai đoạn phá hoại, thông qua việc áp dụng các hệ số tin cậy riêng cho tải trọng và vật liệu, phù hợp với trạng thái làm việc của kết cấu.

Kết cấu bê tông cốt thép được phân loại theo hai nhóm trạng thái giới hạn: TTGH thứ nhất và TTGH thứ hai Trạng thái giới hạn (TTGH) là mức độ mà tại đó kết cấu không còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra.

Trạng thái giới hạn thứ nhất:

Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1 - Ultimate Limit State, ULS) là trạng thái thiết kế nhằm đảm bảo kết cấu không bị sụp đổ trong những điều kiện bất lợi nhất Khi tính toán TTGH 1, cần xem xét kết cấu hoạt động trong điều kiện xấu nhất và cho phép vật liệu đạt đến giới hạn tối đa Nguyên lý thiết kế tổng quát yêu cầu các điều kiện này phải được thỏa mãn.

F : Là giá trị tính toán của những tác động do ngoại lực gây ra

F u : Là khả năng chịu lực tối đa của cấu kiện.

Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất bao gồm: tính toán độ bền, tính toán ổn định vị trí (lật, trượt, đẩy nổi).

Trạng thái giới hạn thứ hai

Trạng thái giới hạn 2 (TTGH 2) hay còn gọi là trạng thái giới hạn sử dụng, đóng vai trò quan trọng trong thiết kế kết cấu nhằm đảm bảo công năng và sự tiện nghi trong quá trình sử dụng TTGH 2 tập trung vào độ võng cho phép và vấn đề nứt trong kết cấu bê tông cốt thép Để ngăn ngừa sự mở rộng của các vết nứt do biến dạng dư không đàn hồi, vật liệu thép và bê tông cần được sử dụng trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính.

Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm:

Trong quá trình tính toán hình thành vết nứt, cần đảm bảo rằng nội lực do ngoại lực F không vượt quá giới hạn F crc,u mà cấu kiện có thể chịu đựng Đối với tính toán mở rộng vết nứt, điều kiện là chiều rộng vết nứt do ngoại lực a crc không được vượt quá giới hạn a crc,u Cuối cùng, tính toán biến dạng phải tuân thủ yêu cầu rằng độ võng hoặc chuyển vị của kết cấu f do ngoại lực không vượt quá giá trị cho phép f u.

PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 1 Nguyên tắc lựa chọn kết cấu chịu lực nhà cao tầng 17

2.5.1 Nguyên tắc lựa chọn kết cấu chịu lực nhà cao tầng

2.5.1.1 Tính đồng nhất và liên tục của việc phân bổ độ cứng và cường độ các cấu kiện chịu lực

Khi thiết kế kháng chấn, cần đảm bảo sự đồng nhất và liên tục trong việc phân bố độ cứng và cường độ của các cấu kiện chịu tải trọng Độ cứng của các cấu kiện chịu tải ngang như cột, vách, và lõi phải giữ nguyên suốt chiều cao và đảm bảo đồng trục để tránh hiện tượng lệch trục.

Các cột và dầm cần phải đồng trục, với bề rộng gần bằng nhau để thuận tiện cho việc cấu tạo chi tiết cốt thép và đảm bảo hiệu quả trong việc truyền momen cùng lực cắt tại các điểm liên kết.

Các cột và vách chịu lực đều liên tục và đường truyền tải của nó không bị gãy hoặc đứt khúc từ móng đến mái.

Nên thiết kế các vách giống nhau (về độ cứng cũng như kích thước hình học), bố trí sao cho tâm cứng của hệ trùng với tâm trọng lực.

Các vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao hoặc giảm từ dưới lên trên.

Chiều dày vách đổ toàn khối chọn không nhỏ hơn 200 mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng.

2.5.1.3 Phân bố độ cứng và cường độ theo phương ngang Độ cứng và cường độ của kết cấu nên bố trí đều đặn và đối xứng trên mặt bằng công trình Để giảm độ xoắn khi dao động, tâm cứng của công trình cần được bố trí tâm hình học của nó.

Hệ kết cấu chịu lực ngang của công trình cần được bố trí theo hai phương, với khoảng cách giữa các vách cứng phải nằm trong giới hạn nhất định Điều này đảm bảo rằng kết cấu sàn không bị biến dạng trong mặt phẳng khi chịu tải trọng ngang.

2.5.1.4 Phân bố độ cứng và cường độ theo phương đứng Độ cứng và cường độ của kết cấu nhà cao tầng cần được thiết kế đều hoặc giảm dần lên phía trên, tránh thay đổi đột ngột. Độ cứng của tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng của kết cấu tầng dưới nó.

2.5.1.5 Nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn

Nguyên tắc thiết kế kháng chấn chủ yếu là bảo đảm rằng các cột không bị phá hoại trước dầm Trong trường hợp xảy ra động đất, dầm cần phải xuất hiện biến dạng dẻo trước, sau đó mới đến cột, cho phép một số dầm có thể hư hỏng trong khi cột vẫn giữ được khả năng chịu tải, từ đó giúp công trình duy trì sự ổn định và không bị sụp đổ.

Khi "dầm khỏe cột yếu" xảy ra, khớp dẻo xuất hiện ở cột trước, dẫn đến biến dạng và mất ổn định của cột Nếu lực nén tác động nhanh chóng, cột sẽ bị phá hoại, làm tăng nguy cơ sụp đổ công trình.

2.5.2 Phân tích lựa chọn phương án kết cấu

2.5.2.1 Phương án kết cấu chịu tải trọng đứng (theo phương ngang)

Kết cấu theo phương ngang bao gồm sàn và dầm, có nhiệm vụ kết hợp với kết cấu theo phương đứng để hình thành hệ kết cấu phần thân của công trình.

Sàn có vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận tải trọng sử dụng và truyền tải trọng này đến các dầm, sau đó chuyển tiếp cho các kết cấu thẳng đứng như cột và vách Bên cạnh đó, sàn cũng được coi là các vách cứng nằm ngang, kết nối với các vách cứng thẳng đứng, tạo thành một hệ thống không gian đồng nhất.

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế của công trình Theo thống kê, khối lượng bê tông sàn có thể chiếm từ 30% đến 40% tổng khối lượng bê tông của công trình, và trọng lượng bê tông sàn trở thành một loại tải trọng tĩnh chính Đối với các công trình cao, tải trọng này sẽ tích lũy xuống các cột tầng dưới và móng, dẫn đến việc tăng chi phí cho móng, cột, cũng như tăng tải trọng ngang do động đất.

Trong lĩnh vực công nghệ xây dựng, có nhiều loại sàn khác nhau, bao gồm sàn có dầm, sàn phẳng không dầm (tựa trực tiếp lên cột hoặc mũ cột), sàn ô cờ, sàn lắp ghép, sàn gạch bọng và sàn dự ứng lực Mỗi loại sàn đều có những đặc điểm và ứng dụng riêng, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và thiết kế khác nhau.

 Sàn có dầm (sàn sườn)

Sàn có chiều dày nhỏ từ 10 đến 15 cm, được hỗ trợ bởi hệ dầm phụ và dầm chính, là loại sàn truyền thống phổ biến Ưu điểm của loại sàn này bao gồm tính toán đơn giản và công nghệ thi công đa dạng, giúp dễ dàng lựa chọn phương pháp thi công phù hợp Bên cạnh đó, việc thi công toàn khối cho sàn và dầm mang lại độ cứng cao cho hệ kết cấu, dễ dàng kiểm soát độ võng, và so với sàn không dầm, sàn sườn mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn.

Nhược điểm của thiết kế này là chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt nhịp lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn Điều này gây bất lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang, làm giảm chiều cao thông thủy và không tiết kiệm chi phí vật liệu, do cần nhiều cốp pha và bê tông hơn.

 Sàn phẳng (Sàn không dầm)

Sàn có chiều dày lớn và tựa trực tiếp lên cột mang lại nhiều ưu điểm cho không gian kiến trúc, như chiều cao thông thủy lớn và giảm khối lượng thi công cốt thép, cốp pha Phương án này dễ dàng bố trí hệ thống kỹ thuật và phù hợp với các công trình có khẩu độ vừa Hơn nữa, việc thi công nhanh chóng hơn so với sàn dầm, do không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

Nhược điểm của sàn không dầm là do các cột không được liên kết với nhau, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án sàn có dầm Khả năng chịu lực ngang của sàn không dầm kém hơn sàn sườn, khiến hầu hết tải trọng ngang phải do vách chịu Để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống xuyên thủng, sàn cần có chiều dày lớn, điều này làm tăng khối lượng của sàn.

TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNGãããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããã 3.1 TẢI TRỌNG ĐỨNG 3.1.1 Tĩnh tải 27

Hoạt tải 31

Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên tòa nhà được xác định dựa theo TCVN 2737- 1995.

Hệ số tin cậy cho tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang được quy định là 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn dưới 200 daN/m² và 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn từ 200 daN/m² trở lên.

Tải trọng tạm thời là những tải trọng có thể không xuất hiện trong một giai đoạn cụ thể của quá trình xây dựng và sử dụng công trình Chúng được phân loại thành hai loại chính: tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn, như được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 3.16 Hoạt tải theo TCVN 2737:1995

(kN/m 2 ) Hệ số vượt tải

Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )

7 Mái bằng có sử dụng 0.5 1 1.5 1.3 1.95

8 Mái bằng không sử dụng 0 0.75 0.75 1.3 0.975

10 Sàn chịu tải trọng cây xanh, sân vườn 0 5 5 1.2 6

TẢI TRỌNG NGANG 1 Tải trọng gió 32

3.2.1.1 Tính toán tải trọng gió theo TCVN 2737:1995

Theo TCVN 2737:1995 tải trọng gió được phân thành hai loại chính:

- Đối với các công trình thấp tầng (< 40m), công trình chịu rung động ít, chỉ cần xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió tác động lên công trình.

Đối với các công trình cao trên 40m hoặc có hình dạng đặc biệt, cần xem xét các mô hình tiếp theo để tính toán ảnh hưởng của tải trọng gió Việc này giúp đánh giá chính xác thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình.

Công trình sinh viên có chiều cao vượt quá 40m, do đó khi xác định tải trọng gió, cần xem xét cả thành phần tĩnh và động của tải trọng này.

3.2.1.2 Gán tải trọng gió cho công trình Đối với thành phần tĩnh của tải trọng gió: Có các phương án gán tải sau:

- Gán vào cột biên dưới dạng lực phân bố (thường được áp dụng cho việc tính toán khung phẳng).

- Gán vào lên dầm biên của các tầng dưới dạng lực phân bố (thường được áp dụng cho nhà thấp tầng).

Trong thiết kế nhà cao tầng, tải trọng gió thường được gán vào tâm khối lượng của các tầng dưới dạng lực tập trung Điều này là do thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình, bao gồm lực xung từ vận tốc gió và lực quán tính của chính công trình Việc áp dụng phương pháp này giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và đảm bảo an toàn cho công trình trước các tác động của gió.

Theo TCVN 2737:1995, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W tại tầng thứ j xác định theo công thức:

Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo Bảng 4 của TCVN 2737:1995, tùy thuộc vào phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính trong phụ lục E của tiêu chuẩn Ngoài ra, giá trị này cũng có thể được tham khảo từ Bảng 4.1 - QCVN 02:2009/BXD.

Bảng 3.17 Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió

Vùng áp lực gió trên bản đồ I-A I-B II-A II-B III-A III-B IV V

Giá trị W0 (daN/m²) có các mức 55, 65, 83, 95, 110, 125, 155, và 185 Hệ số kzj phản ánh sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào cao độ z của tầng thứ j của công trình cũng như dạng địa hình Hệ số này có thể được xác định theo Bảng 5.

 TCVN 2737:1995 hoặc tính theo công thức:  t 

Giá trị các hệ số zt và m được trình bày trong bảng dưới đây:

Theo chỉ dẫn tại 6.5 – TCVN 2737:1995, có 3 dạng địa hình khi tính tải trọng gió:

Địa hình dạng A đặc trưng bởi sự trống trải, với rất ít vật cản cao, thường không vượt quá 1.5m Những khu vực này bao gồm bờ biển thoáng đãng, mặt sông, hồ lớn, đồng muối và cánh đồng không có cây cao.

Địa hình dạng B đặc trưng bởi sự trống trải, với ít vật cản, chủ yếu là những cây cao không quá 10m Khu vực này thường bao gồm ngoại ô với ít nhà cửa, thị trấn, làng mạc, cũng như rừng thưa hoặc rừng non và vùng trồng cây thưa.

Địa hình dạng C là loại địa hình bị che chắn mạnh, với nhiều vật cản cao từ 10m trở lên, thường thấy trong các thành phố hoặc vùng rừng rậm Hệ số khí động được xác định theo Bảng 6 của TCVN 2737:1995 và phụ thuộc vào sơ đồ công trình Cụ thể, hệ số khí động cho các mặt phẳng thẳng đứng được quy định là cđ = 0.8 (đón gió) và ch = -0.6 (khuất gió).

 Các thông số tính toán

Bảng 3.19 Thông số tính toán gió tĩnh

STT Thông tin Giá trị Đơn vị

1 Vị trí xây dựng công trình Thành phố Thủ Đức

3 Áp lực gió tiêu chuẩn Wo 83 (daN/m2)

6 Hệ số tin cậy tải trọng gió γw 1.37

 Kết quả tính toán thành phần tĩnh tải trọng gió

Bảng 3.20 Giá trị thành phần tĩnh tải trọng gió dạng lực tập trung.

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HèNHãããããããããããããããããããããããããããããããããããã 4.1 THÔNG SỐ KIẾN TRÚC 4.2 THÔNG SỐ THIẾT KẾ 4.2.1 Sơ bộ kích thước 38

Xác định tải trọng lên bản thang 38

4.2.4 Xác định tải trọng lên bản chiếu nghỉ 4.2.5 Xác định tải trọng lên bản chiếu tới 4.3 TÍNH TOÁN CẦU THANG

4.3.1 Xác định sơ đồ tính

4.3.3.2 Kết quả tính toán cốt thép dọc

4.4 TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU TỚI

4.4.4.1 Tính toán cốt thép dọc

4.4.4.2 Tính toán cốt thép ngang

Xác định tải trọng lên bản chiếu tới 38

TÍNH TOÁN CẦU THANG 1 Xác định sơ đồ tính 38

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HèNHããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããããã 5.1 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 5.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 5.2.1 Tĩnh tải 40

Hoạt tải 42

Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn và tường xây trên sàn được sinh viên tính toán chi tiết trong mục 3.1.2 Ho ạ t t ả i

(kN/m 2 ) Hệ số vượt tải

Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )

Dài hạn Ngắn hạn Toàn phần

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 1 Chọn phương pháp xác định nội lực 42

5.3.1 Chọn phương pháp xác định nội lực Đối với sàn sườn toàn khối có hai cách để xác định nội lực của sàn là:

Phương pháp bảng tra sử dụng các công thức lặp sẵn giúp xác định nội lực cho sàn một phương và hai phương Đối với sàn một phương, chỉ tính toán theo phương cạnh ngắn, tương tự như dầm với nhịp bằng cạnh ngắn của ô sàn Ngược lại, sàn hai phương truyền nội lực gần như đồng đều theo cả hai phương, và nội lực được xác định bằng cách cắt dãy 1m theo mỗi phương Ưu điểm của phương pháp này là tính đơn giản và nhanh chóng, nhưng nhược điểm là không phản ánh đúng thực tế liên kết và không thể hiện sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các ô sàn.

Phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng các phần mềm như SAFE và ROBOT, cho phép mô hình hóa chính xác kết cấu thực tế, từ đó tạo ra sự liên kết chính xác giữa sàn với dầm và sàn với vách Điều này giúp nội lực được xác định một cách phù hợp Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và gặp khó khăn trong việc xác định nội lực, vì cần phải chia dãy strip để phân tích nội lực trong từng dãy.

→ Trong đồ án, sinh viên chọn phương pháp phần tữ hữu hạn (dùng phần mềm SAFE v12.2.0) để xác định nội lực trong sàn.

5.3.2 Mô hình xác định nội lực

5.3.2.1 Mặt bằng bố trí kết cấu sàn tầng điển hình

Dựa trên bản vẽ kiến trúc, sinh viên cần bố trí hệ kết cấu sàn tầng điển hình nhằm đảm bảo tải trọng thẳng đứng từ sàn được truyền qua các kết cấu đứng một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Ngoài việc sử dụng hệ kết cấu dầm khung chính đi qua cột và vách, sinh viên còn thiết kế thêm các dầm phụ để chia nhỏ các ô sàn, giúp giảm độ võng và tăng khả năng chịu tải trọng của tường xây.

Hình Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

Trong đồ án, sinh viên tiến hành tách riêng sàn để mô hình hóa trong phần mềm SAFE nhằm phân tích nội lực Sau đó, họ chia dãy strip để xác định nội lực, từ đó tính toán cốt thép cho sàn.

Hình Mô hình sàn tầng điển hình trong SAFE v12.2.0

Khi xuất kết quả phân tích nội lực của sàn, phải chú ý để hệ tọa độ địa phương để có thể xác định đúng giá trị momen.

Trong phần mềm SAFE quy định:

−Moment M11 (ứng với Strip theo phương X)

−Moment M22 (ứng với Strip theo phương Y)

Hình Biểu đồ màu thể hiện moment M11

Hình Chia dãy Strip theo phương X

Hình Biểu đồ màu thể hiện moment M22

Hình Chia dãy Strip theo phương Y 65

5.3.4 Chọn kết quả nội lực tính toán cốt thép

Từ biểu đồ màu sinh viên tiến hành thực hiện chia dãy Strip theo hai phương X, Y với các dãy Column Strip (qua cột) và Middle Strip (qua nhịp)

Một số xác định bề rộng dãy Strip

−Theo ACI 318-11: Bề rộng dải trờn cột = ẳ min(l1, l2) với l1, l2 là kớch thước 2 cạnh ô bản Bề rộng dải giữa nhịp là giới hạn bởi biên của 2 dải trên cột.

−Theo Zero Shear Transfer: Sử dụng đường lực cắt trực giao với nhịp bản sàn để thiết lập bề rộng dải thiết kế.

−Theo Zero Moment: Sử dụng đường momen để xác định nơi momen bắt đầu đổi dấu Bề rộng dải thiết kế xấp xỉ khoảng cách giữa 2 momen bằng không.

−Theo Shear Perimeter: Bề rộng dải trên cột = Bề rộng mũ cột +(h-h/2),với h là chiều dày sàn PP áp dụng cho sàn có mũ cột.

−Theo PP kết hợp: Bắt đầu với ACI và hiệu chỉnh theo các PP khác.

Khi bề rộng dải giữa nhịp quá lớn, momen thu được có thể trở nên bất lợi Do đó, cần lựa chọn bề rộng tương ứng với momen lớn nhất giữa nhịp để đảm bảo hiệu quả.

→ Ở đây sinh viên chọn phương pháp kết hợp để chia bề rộng dải Strip.

TÍNH TOÁN CỐT THÉP 1 Cơ sở lý thuyết 47

Cốt thép cho bản sàn chủ yếu được tính toán dựa trên cốt thép dọc chịu momen uốn Đối với sàn sườn toàn khối, thường không cần bố trí cốt đai chịu cắt Tuy nhiên, nếu chiều dày sàn quá lớn, nên tăng chiều dày sàn thay vì lắp đặt cốt đai Cốt đai chỉ nên được sử dụng khi chiều dày sàn vượt quá 200mm và vẫn không đáp ứng yêu cầu chịu cắt.

5.4.2 Ví dụ tính toán cốt thép

Sinh viên tiến hành tính toán cốt thép và trình bày chi tiết cho gối phải trục A của dãy Strip CSA1.

Bước 1: Xác định thông số đầu vào

Moment tại gối phải trục A của dãy Strip CSA1: M = -16.45kNm.m

Tiết diện tính toán: b×hs = 1700×150mm

Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 17MPa, Rbt = 1.15MPa, Eb = 32500MPa

Cốt thép CB300-V: Rs = Rsc = 260MPa,Rsw = 210 MPa, Es = 2.10 6 MPa (sinh viên giả thiết sử dụng cốt thép φ20)

Lớp bê tông bảo vệ abv = 20mm

Giả thiết khoảng cách agt = abv + φ/2 = 20 +20/2 = 30mm

Bước 2: Tính hệ số chiều cao vùng nén giới hạn ξR và αR ε = R s

Bước 3: Tính hệ số α m và ξ

Chiều cao tính toán của tiết diện: ho = h – agt = 150 – 30 = 120mm α m = M −16.45 ×10 6 γ R bh 2 17 ×1700 ×120 2 = 0.040; b b 0 ξ = 1− 1− 2α m = 1− 1− 2× 0.040 = 0.040 < ξ R = 0.655

Bước 4: Tính toán cốt thép As và bố trí cốt thép

Bước 5: Kiểm tra hàm lượng cốt thép à = 0.01% ≤ à = A s

Bước 6: Kiểm tra moment giới hạn [M]

Chiều cao làm việc của bê tông: hott = h − att = 150 − ( abv + φ / 2) = 150 − ( 20 + 10 / 2 ) = 125(mm)

Tính toán hệ số α mtt và ξ tt ξ = A s,ch R s

= 0.057; tt γ b b R bh ott 17 ×1700 ×125 αmtt = ξtt ( 1− 0.5ξtt ) = 0.057 × (1− 0.5× 0.057) = 0.055

M  = α γ R bh 2 = 0.055×17 ×1700 ×125 2 = 24.8(kNm) > M = 15.45(kNm) gh mtt b b o

Bảng 5.24 Kết quả tính toán cốt thép sàn tầng điển hình

Strip Vị trí M b a h h 0 α ξ A s Chọn thộp A s,ch à a tt h att ξ tt α tt [M]

- - kNm.m mm mm mm mm - - mm 2 φ a mm 2 % mm mm - - kNm.m

- - kNm.m mm mm mm mm - - mm 2 φ a mm 2 % mm mm - - kNm.m p 4 0 3

Tiêu đề	Thiết Kế Tính Toán Icon Plaza Bình Dương
Tác giả	Chu Văn Cường
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Tổng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	2,17 MB