Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi Thiết kế Cao ốc tân thịnh lợi
KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình
Để một quốc gia phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế xã hội, việc xây dựng cơ sở hạ tầng vững chắc là điều kiện tiên quyết, tạo điều kiện thuận lợi cho đời sống và công việc của người dân Đối với Việt Nam, một quốc gia đang phát triển và khẳng định vị thế trên trường quốc tế, việc cải thiện an sinh xã hội và tạo việc làm cho người dân là mục tiêu hàng đầu Trong đó, nhu cầu về chỗ ở là một trong những yêu cầu thiết yếu nhất.
Trước tình hình dân số tăng nhanh và mật độ dân số cao tại thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu mua đất xây nhà ngày càng lớn trong khi quỹ đất hạn chế và giá đất leo thang, nhiều người dân gặp khó khăn trong việc sở hữu đất Giải pháp hợp lý hiện nay là xây dựng các chung cư cao tầng và quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại thành Đầu tư vào các công trình nhà ở cao tầng thay thế cho những công trình thấp tầng và khu dân cư xuống cấp không chỉ cải thiện bộ mặt đô thị mà còn tạo cơ hội việc làm cho người dân.
Sự xuất hiện của các nhà cao tầng đã thúc đẩy sự phát triển của ngành xây dựng, giúp ngành này tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, cũng như các phương pháp thi công tiên tiến từ nước ngoài.
Cao ốc Tân Thịnh Lợi được thiết kế và xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu sống hiện đại, với đầy đủ tiện nghi và cảnh quan đẹp Đây là một khu nhà cao tầng lý tưởng cho sinh sống, giải trí và làm việc, mang đến chất lượng sống cao cho cư dân.
1.1.2 Vị trí và đặc điểm công trình
Cao ốc Tân Thịnh Lợi toạ lạc tại số D37A, cư xá Phú Lâm B, đường Bà Hom, phường
Cao ốc tọa lạc tại quận 6, TP HCM, nằm trong khu dân cư sầm uất và gần các trục giao thông chính Xung quanh có nhiều tiện ích công cộng như siêu thị Metro, Coop Mart Phú Lâm, chợ Bình Tây, chợ Phú Lâm, bến xe miền Tây và bệnh viện Triều An, mang lại sự thuận tiện cho cư dân.
Công trình được xây dựng trên diện tích 3200m², tạo nên một quần thể kiến trúc hiện đại và tiện nghi cho nhu cầu sinh hoạt và giải trí của người dân địa phương Toà nhà, kết hợp với các khu nhà cao tầng khác, sẽ hình thành một khu vực kiến trúc mới mang đậm dấu ấn công nghiệp, phù hợp với lối sống hiện đại của đất nước.
TRANG 3 Hình 1.1-Phối cảnh cao ốc Tân Thịnh Lợi
Hình 1.2-Vị trí công trình
Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau
Thành phố có lượng mưa cao với bình quân 1.949 mm mỗi năm và trung bình 159 ngày mưa Lượng mưa phân bố không đều, có xu hướng tăng dần từ Tây Nam đến Đông Bắc Độ ẩm tương đối của không khí đạt bình quân 79,5% mỗi năm, trong đó mùa mưa có độ ẩm trung bình 80% và có thể lên tới 100%, trong khi mùa khô giảm xuống còn 74,5% và có mức thấp nhất là 20%.
Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng chủ yếu từ hai hướng gió: gió mùa Tây - Tây Nam và gió Bắc - Đông Bắc Gió Tây - Tây Nam từ Ấn Độ Dương thổi vào trong mùa mưa, tạo nên đặc điểm khí hậu đặc trưng Nơi đây cơ bản thuộc vùng không có gió bão, giúp duy trì thời tiết ổn định cho thành phố.
Công trình dân dụng – cấp 2 ( 8 < số tầng < 20) (Thông tư 03/2016/TT-BXD)
Công trình gồm 17 tầng và 1 tầng hầm, cao 58.9(m) gồm các văn phòng, phòng quản lý, và các căn hộ chung cư cao cấp:
Tầng hầm cao 3.0 mét phục vụ mục đích đậu xe máy và xe hơi cho cư dân của cao ốc, đồng thời là khu vực tập trung vận chuyển rác thải ra khỏi tòa nhà Ngoài ra, tầng hầm còn là vị trí đặt bể nước ngầm và hầm phân tự hoại, góp phần vào hệ thống hạ tầng của cao ốc.
- Tầng trệt cao 2.9(m) là khu vực cho những hộ kinh doanh, có nhà để xe cho khách, các sân chơi và sảnh rộng
- Tầng lửng cao 2.6(m) là nơi đặt những phòng quản lý cao ốc, văn phòng
- Lầu 1-14 là nơi đặt các căn hộ
- Sân thượng cao 2.7(m) là nơi đặt phòng kỹ thuật và bồn nước mái
Hình 1.3-Mặt đứng của công trình
TRANG 6 Hình 1.4-Mặt bằng tầng hầm
Hình 1.5-Mặt bằng tầng trệt
TRANG 7 Hình 1.6-Mặt bằng tầng lửng
CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CÔNG TRÌNH
Mặt bằng có dạng hình dấu cộng với diện tích khoàng 3200(m 2 )
Tầng hầng được đặt ở cốt cao độ -3.000(m), được bố trí 1 ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm.Cũng là nơi đặt bể nước ngầm và bể tự hoại
Tầng trệt và tầng lửng của khối nhà được thiết kế đẹp mắt, phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt chung Đây cũng là vị trí đặt các phòng quản lý và văn phòng, tạo nên không gian làm việc tiện nghi và hiệu quả.
Tầng điển hình từ lầu 1 đến lầu 14 là khu vực thể hiện rõ nhất các chức năng của khối nhà, với các diện tích còn lại chủ yếu được sử dụng cho việc cho thuê căn hộ, bên cạnh khu vực vệ sinh và khu vực giao thông.
1.2.2 Giải pháp mặt cắt và cấu tạo:
Chiều cao thông thủy (điển hình) của tòa nhà xấp xỉ 2.900(m)
Chiều cao dầm tối đa của kiến trúc h = 600(mm)
Cấu tạo chung của lớp sàn
Hình 1.8-Các lớp cấu tạo sàn Đối với sàn căn hộ, hành lang
Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (mm)
Bản bê tông cốt thép 140
Vữa trát 10 Đối với sàn vệ sinh, lô gia
Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (mm)
Bản bê tông cốt thép 140
Công trình chung cư cao cấp được thiết kế với hình khối kiến trúc hiện đại, mang đến sự bề thế và vững chắc nhờ vào những đường nét ngang và thẳng đứng.
Sử dụng đá Granite kết hợp với kính dày và tường ngoài hoàn thiện bằng sơn nước tạo nên vẻ đẹp hiện đại Tường được xây dựng bằng gạch và trát vữa, sau đó sơn nước và lắp đặt lớp chớp nhôm xi mờ Hệ thống ống xối được sử dụng với đường kính Ф14 và sơn cùng màu với tường, tạo sự đồng bộ cho công trình.
1.2.4 Giải pháp giao thông công trình
Giao thông ngang trong công trình (mỗi tầng) là kết hợp giữa hệ thống các hành lang và sảnh trong công trình thông suốt từ trên xuống
Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Mặt bằng rộng nên có 2 thang bộ
Hai vế trong thiết kế không chỉ đóng vai trò là lối đi chính mà còn là lối thoát hiểm Hai thang máy được bố trí ở vị trí trung tâm, đảm bảo khoảng cách tối đa đến cầu thang không vượt quá 25m, nhằm thuận tiện cho việc di chuyển hàng ngày và đảm bảo an toàn tối ưu cho việc thoát hiểm nhanh chóng trong trường hợp xảy ra sự cố.
Căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng.
GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC
Hệ kết cấu của công trình là hệ BTCT toàn khối
Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm
Cầu thang bằng BTCT toàn khối
Bể inox trên tầng mái được thiết kế để trữ nước, phục vụ cho nhu cầu sử dụng của toàn bộ các tầng trong tòa nhà cũng như hệ thống cứu hỏa.
Tường bao che dày 200(mm), tường ngăn dày 100(mm)
Phương án móng dùng phương án móng sâu.
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC
Hệ thống thông gió của tòa nhà được thiết kế hiện đại với hệ thống điều hòa trung tâm tại các tầng kỹ thuật, kết hợp với cửa sổ thông thoáng tự nhiên để đảm bảo không khí trong lành Các khoảng trống thông tầng cũng được tạo ra nhằm tăng cường sự thông thoáng cho toàn bộ công trình Hệ thống máy điều hòa được lắp đặt cho tất cả các tầng, trong khi họng thông gió được bố trí dọc theo cầu thang bộ và sảnh thang máy Ngoài ra, quạt hút được sử dụng để thoát hơi cho các khu vệ sinh, với ống gain dẫn lên mái để đảm bảo hiệu quả thông gió.
Các tầng của tòa nhà được chiếu sáng tự nhiên nhờ vào các cửa kính bên ngoài, đồng thời hệ thống chiếu sáng nhân tạo được lắp đặt hợp lý để đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng cho những khu vực cần thiết.
Hệ thống cấp điện sử dụng nguồn điện 3 pha từ tủ điện khu vực, được phân phối vào phòng kỹ thuật điện và từ đó tiếp tục phân phối đến các tầng và các phòng trong toà nhà.
TRANG 10 nhà còn được trang bị một máy phát điện dự phòng đặt tại tầng hầm (kèm theo máy biến áp để tránh gây tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng tới sinh hoạt) khi xảy ra sự cố mất điện sẽ tự động cấp điện cho khu thang máy, hành lang chung, hệ thống phòng cháy cữa cháy và bảo vệ
Toàn bộ hệ thống điện được lắp đặt ngầm trong quá trình thi công, với hệ thống cấp điện chính được đặt trong hộp kỹ thuật và luồn trong gen điện, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt Điều này không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa mà còn nâng cao tính an toàn Mỗi tầng đều được trang bị hệ thống điện an toàn với thiết bị ngắt điện tự động từ 1A đến 80A, được bố trí hợp lý theo từng khu vực, nhằm đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ.
Hệ thống thông tin và tín hiệu được lắp đặt âm tường, sử dụng cáp đồng trục với bộ chia tín hiệu, cung cấp dịch vụ truyền hình, điện thoại và Internet cho từng phòng.
Công trình sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước TP Hồ Chí Minh, được lưu trữ trong bể chứa ngầm và bơm lên bể nước mái Từ bể mái, nước được phân phối xuống các tầng qua các ống dẫn chính Hệ thống bơm nước được thiết kế hoàn toàn tự động, đảm bảo luôn có đủ nước cho sinh hoạt và phục vụ cứu hỏa.
Hệ thống thoát nước được thiết kế bao gồm hai đường ống: một đường ống thoát nước bẩn trực tiếp ra hệ thống thoát nước khu vực và một đường ống thoát nhà vệ sinh dẫn vào bể tự hoại để xử lý trước khi được dẫn ra hệ thống thoát nước khu vực Nước mưa trên mái sẽ được thu gom qua các lỗ thu nước, chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính 110 mm để thoát xuống dưới.
1.4.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Hệ thống báo cháy được lắp đặt tại mỗi căn hộ, đảm bảo an toàn cho cư dân Bình cứu hỏa được trang bị đầy đủ và được bố trí hợp lý ở hành lang, cầu thang theo hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy thành phố Hồ Chí Minh.
Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi, các sảnh… với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622 – 1995[7]
1.4.6 Hệ thống chống sét Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng tiêu yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 1984[8])
Rác thải được thu gom từ các tầng thông qua kho thoát rác, với gian rác đặt tại tầng hầm và có hệ thống đưa rác ra ngoài Gian rác được thiết kế kín đáo và xử lý kỹ lưỡng nhằm ngăn chặn mùi hôi và ô nhiễm môi trường.
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.1.1 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân
Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng gồm các loại sau:
Các hệ kết cấu cơ bản: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết cấu hộp (ống)
Các hệ kết cấu hỗn hợp: kết cấu khung - giằng, kết cấu khung vách, kết cấu ống
- lõi và kết cấu ống tổ hợp
Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm chuyển, hệ kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường tính ổn định và khả năng chịu lực của công trình Việc áp dụng các hệ kết cấu này giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng không gian và cải thiện độ bền cho các công trình xây dựng.
- Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút
- Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau
Sơ đồ làm việc rõ ràng giúp xác định khả năng chịu tải trọng ngang, tuy nhiên, khả năng này khá kém Công trình có chiều cao tối đa 15 tầng nên được áp dụng cho vùng tính toán chống động đất cấp 7, trong khi các công trình từ 10-12 tầng nên nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8 Đối với các công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp cao hơn, không nên áp dụng phương pháp này.
- Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng
Việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau, bao gồm cả phương pháp lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện tối ưu trong quá trình thi công.
- Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước
- Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m
- Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên
- Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian
- Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng
- Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản
- Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn
Lựa chọn kết cấu cho công trình CAO ỐC TÂN THỊNH LỢI
Dựa trên quy mô công trình gồm 16 tầng nổi và 1 tầng hầm, sinh viên đã áp dụng hệ chịu lực khung-vách lõi Hệ thống này không chỉ chịu tải trọng đứng mà còn đảm nhiệm tải trọng ngang và các tác động khác, đồng thời gia tăng độ cứng cho công trình.
Dưới tác động của tải trọng ngang, khung chịu cắt chủ yếu làm cho chuyển vị tương đối của các tầng trên nhỏ hơn, trong khi các tầng dưới có chuyển vị lớn hơn Ngược lại, lõi chịu uốn làm cho chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn so với các tầng dưới Sự tương tác này giúp giảm chuyển vị tổng thể của toàn bộ công trình khi chúng hoạt động cùng nhau.
Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là yếu tố quan trọng quyết định tính kinh tế của công trình Theo thống kê, khối lượng bê tông sàn có thể chiếm tỷ lệ lớn trong tổng chi phí xây dựng.
30-40% khối lượng bê tông trong công trình và trọng lượng bê tông sàn đóng vai trò là tải trọng tĩnh chủ yếu Khi công trình cao hơn, tải trọng này tích lũy xuống các cột tầng dưới và móng, dẫn đến chi phí móng và cột tăng lên, đồng thời làm gia tăng tải trọng ngang do động đất.
Vì vậy cần ưu tiên giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng
Các loại kết cấu sàn được sử dụng rộng rãi hiện nay gồm:
Hệ sàn sườn bao gồm dầm và bản sàn, có ưu điểm là tính toán đơn giản Loại hệ này được sử dụng phổ biến tại Việt Nam nhờ vào công nghệ thi công đa dạng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn phương pháp thi công thích hợp.
Nhược điểm của thiết kế này là chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, gây ra chiều cao tầng lớn cho công trình Điều này không chỉ làm giảm tính thẩm mỹ mà còn không tiết kiệm được không gian sử dụng hiệu quả.
Sàn không dầm được cấu tạo từ các bản kê trực tiếp lên cột, giúp giảm chiều cao công trình và tiết kiệm không gian sử dụng Phương án này dễ dàng phân chia không gian và thi công nhanh hơn so với sàn dầm, vì không cần gia công cốp pha hay cốt thép dầm phức tạp Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng trở nên đơn giản hơn.
Nhược điểm của phương án này là các cột không liên kết với nhau, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án sàn dầm Do đó, khả năng chịu lực theo phương ngang kém hơn, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, trong khi tải trọng đứng do cột và vách đảm nhận Để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng, sàn cần có chiều dày lớn, dẫn đến khối lượng sàn tăng.
Sàn không dầm ứng lực trước có cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột với cốt thép được ứng lực trước Ưu điểm của loại sàn này là tiết kiệm chi phí nhờ giảm chiều dày sàn và chiều cao tầng, phù hợp cho các công trình có nhịp lớn và linh hoạt trong việc bố trí mặt bằng kiến trúc Bên cạnh đó, sàn không dầm cũng giúp giảm thời gian xây dựng do có thể tháo dỡ ván khuôn sớm và dễ dàng lắp đặt các hệ thống kỹ thuật.
Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng
*Sàn panel lắp ghép: Cấu tạo gồm những tấm panel được sản xuất trong nhà máy
Các tấm này được chuyển đến công trường để lắp đặt, sau đó tiến hành rải cốt thép và đổ bê tông bù Ưu điểm của phương pháp này bao gồm khả năng vượt nhịp lớn, thời gian thi công nhanh chóng và tiết kiệm vật liệu.
Nhược điểm: Kích thước cấu kiện lớn, quy trình tính toán phức tạp
Sàn U-boot beton và bubble deck là loại sàn bê tông phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp với hệ cột và vách chịu lực, sử dụng quả bóng nhựa tái chế thay thế phần bê tông không chịu lực ở giữa Ưu điểm của sàn này bao gồm tính linh hoạt cao trong thiết kế, khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng, tăng khoảng cách lưới cột và khả năng vượt nhịp lên tới 15 m mà không cần ứng suất trước, đồng thời giảm hệ tường và vách chịu lực Ngoài ra, sàn bubble deck còn giúp giảm thời gian thi công và các chi phí liên quan.
Nhược điểm của công nghệ mới này tại Việt Nam là lý thuyết tính toán chưa phổ biến, dẫn đến khả năng chịu uốn và chịu cắt giảm so với sàn bê tông cốt thép thông thường cùng độ dày không đạt yêu cầu.
Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:
Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên đưa ra hai phương án sàn:
- Sàn sườn toàn khối, bố trí dầm trực giao
- Sàn phẳng (sàn không dầm)
2.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu về phần ngầm:
GIẢI PHÁP VẬT LIỆU
2.2.1 Yêu cầu về vật liệu:
- Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt
- Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
- Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
- Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình
- Vật liệu có giá thành hợp lý
Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu chủ yếu được sử dụng là thép và bê tông cốt thép nhờ vào tính dễ chế tạo và nguồn cung phong phú Bên cạnh đó, các vật liệu mới như vật liệu liên hợp thép – bê tông và hợp kim nhẹ cũng đang được nghiên cứu, nhưng chưa phổ biến do công nghệ chế tạo còn mới mẻ và chi phí tương đối cao.
Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép
Bêtông dùng trong nhà cao tầng có cấp độ bền B25B60
Chọn bêtông cấp độ bên B25 với các thông số sau:
- Cường độ chịu nén tính toán R b 14 5 MPa
- Cường độ chịu kéo tính toánR bt 1 05 MPa
- Mô-đun đàn hồi của vật liệu E b 30 10 3 MPa
Chọn bêtông cấp độ bên B30 với các thông số sau:
- Cường độ chịu nén tính toán R b 17 0 MPa
- Cường độ chịu kéo tính toánR bt 1 15 MPa
- Mô-đun đàn hồi của vật liệu E b 32 5 10 3 MPa
Sử dụng cốt thép CB-240T với các thông số sau:
- Cường độ chịu kéo, nén tính toán R s R sc 210MPa
- Cường độ chịu cắt tính toánR sw 170MPa
- Mô-đun đàn hồi của vật liệu E s 2 10 5 MPa
Sử dụng cốt thép CB-400V với các thông số sau:
- Cường độ chịu kéo, nén tính toán R s R sc 350MPa
- Cường độ chịu cắt tính toánR sw 280MPa
- Mô-đun đàn hồi của vật liệu E s 2 10 5 MPa
LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ
Lớp bê tông bảo vệ cần phải được đảm bảo:
- 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 các tác động của môi trường xung quanh (kể cả khi có môi trường xâm thực)
- Khả năng chịu lửa của bê tông
Trong bản và tường có chiều dày
- Từ 100mm trở xuống abv mm (15mm)
- Trên 100mm abv mm (20mm)
Trong dầm và dầm sườn có chiều cao
- Nhỏ hơn 250mm abv mm (20mm)
- Lớn hơn hoặc bằng 250mm abv mm (25mm)
Trong cột abv mm (25mm)
Trong dầm móng abv 0mm
- Toàn khối có lớp bêtông lót abv 5mm
- Toàn khối không có bêtông lót abv= 70mm
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo không được nhỏ hơn đường kính của các cốt thép này Điều này đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình.
Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: abv mm (15mm)
Khi chiều cao tiết diện cấu kiện đạt 250mm trở lên, giá trị abv mm sẽ là 20mm Giá trị này áp dụng cho các kết cấu ngoài trời hoặc trong những khu vực có độ ẩm cao.
SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
2.4.1 Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu
Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau:
Nguyên tắc đơn giản và rõ ràng là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ tin cậy trong thiết kế công trình Kết cấu thuần khung thường có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn so với hệ kết cấu vách và khung vách, vì loại kết cấu này nhạy cảm hơn với biến dạng.
Truyền lực theo con đường ngắn nhất là nguyên tắc quan trọng giúp tối ưu hóa kết cấu làm việc, đảm bảo tính hợp lý và kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép, cần ưu tiên cho các kết cấu chịu nén, đồng thời hạn chế việc sử dụng các kết cấu treo chịu kéo, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc.
- Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ kết cấu
2.4.2 Sơ bộ kích thước cấu kiện
2.4.2.1 Giải pháp kết cấu ngang (sàn, dầm)
Sơ bộ chiều dày sàn
Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức sau:
Trong đó: m = 30 35 sàn 1 phương (l2 ≥ 2l1); m = 40 50 sàn 2 phương (l2 < 2l1); m = 10 15 bản consol; l1 : Nhịp theo phương cạnh ngắn;
D= 0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng
Bảng 2.1-Sơ bộ kích thước sàn
STT Sàn tầng Chiều dày (mm)
Sơ bộ tiết diện dầm
Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm (sơ bộ theo 2 điều kiện:độ võng và điều kiện độ bền) sau:
Bảng 2.2-Bảng sơ bộ kích thước dầm STT Nhịp dầm ( L) Kích thước (bxh)
2.4.2.2 Giải pháp kết cấu đứng (cột,vách)
Sơ bộ tiết diện vách và lõi thang máy
Chiều dày vách, lõi cứng được sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng và đảm bảo các quy định theo điều 3.4.1 của TCXD 198-1997:
Chọn sơ bộ vách dày 300(mm)
Sơ bộ tiết diện cột
Hàm lượng thép tối thiểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu vi) min 0 1 %
(tham khảo trang 127, sách Kết cấu bê tông cốt thép [12])
Công thức sơ bộ kích thước cột là dựa vào điều kiện xem toàn bộ lực nén trong cột là do bê tông chịu
qi : tải trọng phân bố đều trên sàn (đối với chung cư lấy từ 12 ÷ 15 kN/m 2 ); ni : số tầng;
Si : diện tích truyền tải của sàn vào cột;
b : hệ số làm việc của bê tông; k : hệ số kể đến ảnh hưởng của moment trong khung;
+ Đối với cột giữa : k = 1.1 ; + Đối với cột biên : k = 1.2;
Bảng 2.3-Sơ bộ kích thước cột giữa Tầng
(m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) cm 2 (cm) cm 2
Lầu 3 52.31 13.5 9180.84 1.1 7326 90 x 100 9000 Lầu 2 52.31 13.5 9887.06 1.1 7890 90 x 100 9000 Lầu 1 52.31 13.5 10593.28 1.1 8453 90 x 100 9000 Tầng lửng 52.31 13.5 11299.50 1.1 9017 90 x 100 9000 Tầng trệt 52.31 13.5 12005.72 1.1 9580 90 X 100 9000
Bảng 2.4-Sơ bộ tiết diện cột biên Tầng
(m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) cm 2 (cm) cm 2
TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
CƠ SỞ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995[2]
- Cataloge vật liệu sử dụng trong công trình
- Theo yêu cầu và công năng sử dụng mà chủ đầu tư đưa ra (nếu có).
TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG
Tĩnh tải là tổng trọng lượng của các cấu kiện như sàn, dầm, cột, cùng với trọng lượng của tường xây dựng trên dầm và sàn, cũng như trọng lượng của các lớp hoàn thiện sàn.
Tĩnh tải tác dụng lên sàn
Hình 3.1-Các lớp cấu tạo của sàn Bảng 3.1-Trọng lượng bản thân ô sàn căn hộ, hành lang
Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m
Tĩnh tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn 25 140 3.50 1.1 3.85
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
7 Tổng tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản sàn 1.42 1.76
Bảng 3.2-Trọng lượng bản thân ô sàn vệ sinh, lô gia
Tĩnh tải tiêu chuẩ n kN/ m 2
Tĩnh tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn 25 140 3.50 1.1 3.85
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
4 - Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17
7 Tổng tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.90 2.38
Bảng 3.3-Trọng lượng bản thân ô sàn tầng trệt
Tĩnh tải tiêu chuẩ n kN/ m 2
Tĩnh tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn 25 160 4.00 1.1 3.40
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
7 Tổng tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.70 2.10
Bảng 3.4-Trọng lượng bản thân ô sàn tầng hầm
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3
1 Bản thân kết cấu sàn 25 200 5.00 1.1 5.50
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17
Bảng 3.5-Trọng lượng bản thân ô sàn tầng mái
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 120 3.00 1.1 3.30
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
Tải tường tác dụng lên sàn
n là hệ số vượt tải
bt là bề rộng tường
ht là chiều cao tường
Bảng 3.6-Tải trọng tường xây trên dầm và sàn Loại
Tải tường tiêu chuẩn (kN/m)
Tải tường tính toán (kNm/m)
Tường 100 trên sàn 100 3.5 3.36 6.05 1.2 7.26 Đối với sân thượng:
Tường 200 lan can sân thượng cao 1.8(m) đặt trên dầm biên
Bảng 3.7-Hoạt tải tác dụng lên sàn
Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải
Hoạt tải tính toán Phần dài hạn
2 Phòng triển lãm, trưng bày, nhà kho 1.4 2.60 4.00 1.2 4.80
8 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95
9 Mái bằng không có sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98
TẢI TRỌNG NGANG(TẢI TRỌNG GIÓ)
3.3.1 Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục 2 TCVN 2737- 1995[2])
Tải trọng ngang được tính toán trong công trình là tải trọng gió
Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc vào các thông số sau:
Thông số về dòng khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, hướng gió
Thông số vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám bề mặt
Tải trọng gió bao gồm hai thành phần chính: thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị và phương pháp tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được xác định theo các quy định trong tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 về tải trọng và tác động.
Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió
Động tải trọng gió tác động lên công trình bao gồm lực do xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được xác định dựa trên thành phần tĩnh của tải trọng gió, nhân với các hệ số phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính.
Việc tính toán công trình chịu tác động của tải trọng gió bao gồm hai bước chính: xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình trước các thành phần động này, ứng với từng dạng dao động cụ thể.
Theo mục 1.2 TCVN 229 – 1999[3] thì công trình có chiều cao > 40m thì khi tính phải kể đến thành phần động của tải trọng gió
Công trình cao ốc Tân Thịnh Lợi có tổng chiều cao 58.9m tính từ cao độ +0.000m, do đó cần xem xét yếu tố gió động trong thiết kế.
3.3.2 Thành phần tĩnh của tải gió
Bảng 3.8-Đặc điểm công trình
Tỉnh, thành TP Hồ Chí Minh
Vùng gió II-A Địa hình C
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj tại điểm j ứng với độ cao zj so với mốc chuẩn:
Wo là giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng; kj là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao;
Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió được xác định là 1.2, trong khi hệ số khí động cho gió đẩy là 0.8 và cho gió hút là 0.6 Chiều cao đón gió của tầng thứ j được ký hiệu là hj.
Bảng 3.9-Bảng giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió
Vùng áp lực gió trên bản đồ I II III IV V
Theo mục 6.4.1, khi bão có ảnh hưởng yếu, giá trị áp lực gió Wo sẽ được điều chỉnh giảm: 10 daN/m² cho vùng I-A, 12 daN/m² cho vùng II-A và 15 daN/m² cho vùng III-A, đặc biệt là trên dạng địa hình C.
Công trình của sinh viên nằm ở quận 6, thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A
W0 = 95 – 12 = 83 (daN//m 2 ) k(zj) – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, xác định dựa vào công thức sau:
Bảng 3.10-Độ cao Gradient và hệ số m t
Do tính đối xứng của công trình, việc nhập gió vào tâm hình học hoặc vào dầm biên đều cho kết quả tương tự Vì vậy, để tiết kiệm thời gian và đơn giản hóa quá trình, sinh viên thường chọn cách gán thành phần gió tĩnh vào tâm hình học.
Lực tập trung thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính theo công thức sau: j o j j
Trong đó: c là hệ số khí động, lấy tổng cho mặt đón gió và hút gió c = 1.4;
Hj là chiều cao đón gió của tầng thứ j;
Lj là bề rộng đón gió của tầng thứ j;
Bảng 3.11-Bảng giá trị tải trọng gió tĩnh theo phương X
Bảng 3.12-Bảng giá trị tải trọng gió tĩnh theo phương Y
3.3.3 Thành phần động của gió
Thành phần động của gió được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 229 -1999 Tải trọng gió được phân tích dựa trên các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh, chỉ xem xét thành phần gió dọc theo phương X và Y, trong khi bỏ qua thành phần gió ngang và momen xoắn.
Các bước xác định thành phần gió động theo tiêu chuẩn TCVN 229-1999[3] như sau:
- Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực
- Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y
- Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và phương Y
3.3.3.1 Thiết lập sơ đồ tính động lực(theo phụ lục A TCVN 229-1999[3])
Công trình nghiên cứu tập trung vào thanh consol hữu hạn với khối lượng tập trung Trong hệ thống này, thanh consol có n điểm khối lượng, mỗi điểm có khối lượng tương ứng M1, M2,…, Mn Phương trình vi phân tổng quát mô tả dao động của hệ thống khi không tính đến khối lượng của thanh.
M , C , K : Ma trận khối lượng, cản và độ cứng của hệ
U,U : Vector gia tốc, vận tốc, dịch chuyển của các toạ độ xác định bậc tự do của hệ
W' : Vector lực kích động đặt tại các toạ độ tương ứng
Tần số và dạng dao động riêng của hệ được xác định từ phương trình vi phân thuần nhất không có cản (bỏ qua hệ số cản C):
là ma trận khối lượng
là ma trận độ cứng
Điều kiện tồn tại dao động là phương trình tồn tại nghiệm không tầm thường: y 0 do đó phải điều kiện thỏa mãn điều kiện:
ij : Chuyển vị tại điểm j do lực đơn vị đặt tại điểm i gây ra
ij: Tần số vòng của dao động riêng (Rad/s)
Phương trình (6) cho phép xác định n giá trị thực, dương của i, từ đó giúp tìm ra các dạng dao động riêng khi thay các giá trị này vào phương trình (4) Tuy nhiên, với n > 3, việc giải bài toán trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi sử dụng máy tính hoặc các phương pháp gần đúng và công thức thực nghiệm, như phương pháp Năng Lượng, để xác định tần số và dạng dao động.
RayLây, phương pháp Bunop - Galookin, phương pháp thay thế khối lượng, phương pháp khối lượng tương đương, phương pháp đúng dần và phương pháp sai phân là những kỹ thuật quan trọng trong tính toán tần số và dạng dao động Một trong những phần mềm hỗ trợ hiệu quả cho việc tính toán này là Etabs 18, cho phép xác định các dạng dao động riêng theo lý thuyết đã đề cập.
3.3.3.2 Khảo sát các dạng dao động riêng
Tất cả các kết cấu chịu lực trong công trình được mô hình hóa dưới dạng không gian 3 chiều, với các phần tử khung (frame) cho cột và dầm, cùng với phần tử tấm vỏ (shell) cho sàn và vách cứng Công trình cũng tiến hành tính toán chu kỳ dao động riêng và dạng dao động riêng cho 12 mode.
TRANG 29 dạng dao động riêng đầu tiên Khối lượng tập trung được khai báo khi phân tích dao động theo TCXD 229 – 1999[3] :Là 100% tĩnh tải và 50% hoạt tải
Hình 3.2-Các dạng dao động cơ bản
Hình 3.3-Mô hình 3D trong ETAB
Khảo sát hình dạng dao động đầu tiên của các Mode đầu tiên theo kết quả phân tích trong mô hình ETAB 18
Hình 3.4-Phương X (mode 1) Hình 3.5-Phương Y (Mode 1)
Hình 3.6-Phương X (Mode 2) Hình 3.7-Phương Y (Mode 2)
TRANG 31 Hình 3.8-Phương X (Mode 3) Hình 3.9-Phương Y (Mode 3)
Hình 3.10-Phương X (Mode 4) Hình 3.11-Phương X (Mode 5)
TRANG 32 Hình 3.12-Phương X (Mode 6) Hình 3.13-Phương X (Mode 7)
Hình 3.14-Phương X (Mode 8) Hình 3.15-Phương X (Mode 9)
Bảng 3.13-Bảng thống kê chu kỳ và tần số dao động Mode
Chu kỳ Tần số UX UY RZ SumUX SumUY SumRZ
Mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động của tải trọng gió quyết định việc chỉ cần xem xét thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả lực quán tính của công trình trong phân tích tải trọng gió.
Ta có giá trị giới hạn của tần số dao động riêng ứng với gió vùng II và độ giảm loga của
0.3 ứng với công trình bê tông cốt thép: fL = 1.3
Nếu f1 > fL thì thành phần động của tải trọng gió chỉ kể đến tác dụng của xung vận tốc gió
Nếu f1 < fL thì phải kể thêm lực quán tính
Theo phân tích động học ở ta có:
Thành phần động của gió gồm xung của vận tốc gió và lực quán tính
Do công trình có chiều cao H < 85m và các tâm khối lượng, tâm cứng, tâm hình học gần trùng nhau, nên có thể bỏ qua Mode 3 (Mode xoắn) trong phân tích Tiêu chuẩn cũng không yêu cầu tính toán Mode này.
3.3.3.3 Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió (theo mục 4.5 TCVN 229 -
Giá trị tiêu chuẩn thành động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:
- M j : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j
- i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i
- i : Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem như không đổi
- y ji : Biên độ dao động tỉ đối của phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i
Hệ số động lực i cho dạng dao động thứ i được xác định từ Đồ thị hệ số động lực trong TCVN 229 – 1999, và nó phụ thuộc vào thông số i cùng với độ giảm lôga của dao động .
Do công trình bằng BTCT nên có = 0.3
Thông số i xác định theo công thức:
- : Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2
- W 0 (N/m 2 ): Giá trị áp lực gió, đã xác định ở trên W0 = 83 kG/m 2 = 830 N/m 2
- f i : Tần số dao động riêng thứ i
CÁC TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ CẤU TRÚC TỔ HỢP
3.4.1 Các trường hợp tổ hợp tải trọng
Theo sách “Tính toán tiết diện cột Bê tông cốt thép” của GS.TS.Nguyễn Đình
Trong các tòa nhà cao tầng có tĩnh tải lớn hơn hoạt tải (g > 2p) và chiều cao trên 40m, moment trong dầm và cột do hoạt tải đứng gây ra thường nhỏ hơn nhiều so với moment do tĩnh tải và tải trọng gió Do đó, có thể tính toán gần đúng bằng cách bỏ qua các trường hợp phân bố hoạt tải đứng theo tầng và nhịp, mà gộp toàn bộ hoạt tải sàn để tính toán tải sàn.
Ngoài ra Điều 13.7.6.3 Tiêu chuẩn ACI 318M-08[9]:
13.7.6.3- When the unfactored live load is variable but does not exceed three-
TRANG 39 quarters of the unfactored dead load, or the nature of live load is such that all panels will be loaded simultaneously , it shall be permitted to assume that maximum factored moments occur at all sections with full factored live load on entire slab system
Trong trường hợp hoạt tải vượt quá 75% tĩnh tải, cần xem xét các yếu tố liên quan đến chất tải Ngược lại, nếu hoạt tải thấp hơn mức này, chất lượng tải sẽ được đánh giá dựa trên hoạt tải đầy đủ.
Bảng 3.17-Các trường hợp tải trọng
TT TẢI TRỌNG LOẠI Ý NGHĨA
1 TLBT DEAD Tải trọng bản thân
2 HOAN THIEN SUPERDEAD Tải trọng hoàn thiện
3 TAI TUONG SUPERDEAD Tải trọng tường xây
4 HOAT TAI =2 LIVE Hoạt tải >= 2
6 GTX WIND Gió tĩnh phương X
7 GTXX WIND Gió tĩnh phương –X
8 GTY WIND Gió tĩnh phương Y
9 GTYY WIND Gió tĩnh phương -Y
10 GDX WIND Gió động theo phương X
11 GDY WIND Gió động theo phương Y
3.4.2 Các trường hợp tải trọng trung gian
Bảng 3.18-Các trường hợp tải trọng trung gian
(combo) Loại Thành phần Ý nghĩa
TLBT, HOAN THIEN, TAI TUONG
Tổng tĩnh tải tác dụng
HOAT TAI >=2 Tổng hoạt tải tác dụng
3 GDX1 SRSS GXD Gió động theo phương X, -X
4 GDY1 SRSS GDY Gió động theo phương Y, -Y
5 GX ADD GTX, GDX1 Gió tĩnh X kết hợp với gió động X
6 GXX ADD GTXX, GDX1 Gió tĩnh XX kết hợp với gió động -X
7 GY ADD GTY, GDY1 Gió tĩnh Y kết hợp với gió động Y
8 GYY ADD GTYY, GDY1 Gió tĩnh YY kết hợp với gió động -Y
3.4.3 Các trường hợp tổ hợp tải trọng
Bảng 3.19-Các trường hợp tổ hợp tải trọng
TT TÊN TỔ HỢP TỔ HỢP THÀNH PHẦN
COMBO1 TINH TAI + HOAT TAI
COMBO6 TINH TAI + 0.9HOAT TAI +0.9GX
7 COMBO7 TINH TAI + 0.9HOAT TAI +0.9GY
8 COMBO8 TINH TAI + 0.9HOAT TAI +0.9GXX
9 COMBO9 TINH TAI + 0.9HOAT TAI +0.9GYY
10 BAO BAO ENVELOPE(COMBO1…COMBO9)
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
Cầu thang lầu 1 đến lầu 14 của công trình này là cầu thang 2 vế dạng bản Mỗi vế gồm
12 bậc thang với kích thước: h b 160( mm );l b 300( mm )
Góc nghiêng của cầu thang: 160 0 882 28
l Chiều dày bản thang được chọn sơ bộ theo công thức:
Với L 0b là nhịp tính toán của bảng thang
Chọn bề dày bản thang h b 130( mm )
Chọn kích thước dầm : b h 200 300 ( mm )
Với L 0 d là nhịp tính toán của dầm chiếu nghỉ
Hình 4.1-Mặt cắt cầu thang bộ
Thép CB-240T Rs = 210 MPa ; Rsw = 170 MPa
Thép CB-400V Rs = 350 MPa ; Rsw = 280 MPa
4.1.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang
Bảng 4.1-Tải trọng tác dụng lên bản thang
Chiều dày tương đương (mm) ɣ (kN/m 3 )
Bậc thang (gạch xây) 160 70.56 18 1.1 1.40 Lớp bê tông cốt thép 130 130.00 25 1.1 3.58
4.1.3.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ
Bảng 4.2-Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
Lớp bê tông cốt thép 130 25 1.1 3.58
TÍNH TOÁN BẢN THANG
Để tính toán, cắt một dãy có bề rộng 1 m Do hai vế cầu thang trong công trình giống nhau, sinh viên chỉ cần tính cho một vế và áp dụng kết quả tương tự cho vế còn lại.
Bản thang được gác lên dầm với tỷ số: 300 2 3 3
Trong sách “Kết cấu bê tông cốt thép, tập 3 cấu kiện đặc biệt” của Võ Bá Tầm, liên kết giữa bản thang và dầm chiếu tới được chọn là liên kết khớp.
Hình 4.2-Mô hình cầu thang 3D
Hình 4.3-Sơ đồ chất tải cầu thang
Hình 4.4-Sơ đồ chất tải tường 4.2.3 Kết quả nội lực
Hình 4.5-Moment gối bản thang nghiêng
TRANG 45 Hình 4.6-Moment nhịp bản thang nghiêng
Hình 4.7-Moment đoạn gãy khúc
TRANG 46 Hình 4.8-Moment nhịp bản chiếu nghỉ
Hình 4.9-Moment gối bản chiếu nghỉ
Bảng 4.3-Bảng tổng hợp nội lực cầu thang
Tại vị trí gãy khúc
Tiết diện tính toán bxh = 100 x 1.3(cm)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Bảng 4.4-Kết quả tính thép cầu thang
Gối bản thang nghiêng -1.66 0.011 0.011 0.43 12 200 5.65 0.04 0.51 Nhịp bản thang nghiêng 4.32 0.027 0.028 1.77 8 200 2.51 0.10 0.36 Tại vị trí gãy khúc -20.16 0.128 0.137 5.39 12 200 5.65 0.49 0.51 Nhịp bản chiếu nghỉ 1.09 0.007 0.007 0.27 8 200 2.51 0.02 0.23 Gối bản chiếu nghỉ -14.81 0.094 0.099 3.88 10 200 3.93 0.35 0.36
4.2.5 Kiểm tra khả năng chịu cắt
Khi tính toán khả năng chịu cắt của bản thang, không cần thiết phải đặt cốt đai Nếu điều kiện chịu cắt không đạt yêu cầu, giải pháp là tăng chiều dày của bản thang.
Kiểm tra điều kiện chịu cắt cho bê tông theo Mục 8.1.3.3 TCVN 5574-2018Error! Reference source not found b sw
Q : là lực cắt trên tiết diện nghiêng với chiều dài hình chiếu C lên trục dọc cấu kiện
Q : b là lực cắt chịu bởi bê tông trong tiết diện nghiêng, điều kiện Q b Q b min
Hình 4.10-Lực cắt lớn nhất trong bản thang
Lực cắt lớn nhất trong bản thang Q max 41 16 kN
Bê tông bản thang đủ khả năng chịu cắt
KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ĐỘ VÕNG CỦA BẢN THANG
4.3.1 Kiểm tra điều kiện hình thành khe nứt
Tính toán sự hình thành vết nứt của cấu kiện bê tông cốt thép được thực hiện khi các điều kiện quy định trong Mục 8.2.2.1.1 của TCVN 5574 được tuân thủ.
M là moment uốn do ngoại lực tác động lên trục vuông góc với mặt phẳng của moment uốn, đi qua trọng tâm của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện.
Mrcr : là moment chống uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện khi hình thành vết nứt, được xác định theo công thức : crc pl bt ,ser x
Wpl là giá trị kháng uốn đàn dẻo của tiết diện, được xác định dựa trên thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng, theo các yêu cầu quy định trong mục 8.2.2.2.3 của TCVN.
Khoảng cách 5574 – 2018 là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N, nằm ở trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện, đến điểm lõi nằm xa hơn vùng chịu kéo, nơi cần kiểm tra sự hình thành vết nứt.
Hình 4.11-Sơ Đồ Trạng Thái Ứng Suất – Biến Dạng Của Tiết Diện Cấu
Khi kiểm tra sự hình thành vết nứt ở tiết diện chữ nhật và chữ T, đặc biệt là khi cánh nằm trong vùng chịu nén, giá trị Wpl dưới tác dụng của mô men uốn trong mặt phẳng trục đối xứng có thể được xác định bằng công thức: pl red.
Wred : là moment kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của tiết diện, được xác định theo mục 8.2.2.2.5 – TCVN 5574 – 2018[1]
: là hệ số, lấy bằng 1.3
Moment kháng uốn Wred và khoảng cách ex được xác định theo các công thức: red red t
Ired : là moment quán tính của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó
I, Is, Is ’: là moment quán tính lần lượt của tiết diện bê tông, của tiết diện cốt thép chịu kéo và của cốt thép chịu nén;
Ared : là diện tích của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, được xác định theo công thức:
: là hệ số quy đổi của cốt thép về bê tông, s b
A, As, As ’: là diện tích tiết diện ngang lần lượt của bê tông, của cốt thép chịu kéo và của cốt thép chịu nén;
TRANG 50 yt : là khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện : t ,red t red y S
St,red : là moment tĩnh của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn
Bảng 4.5-Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt của bản thang
Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú
Rbt.ser 1.55 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tôngtính theo trạng thái giới hạn II
5 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo
0 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén
Mô đun đàn hồi bê tông là 4 MPa với bề rộng tiết diện tính toán 1000 mm, chiều cao tiết diện tính toán 130 mm và chiều dày tiết diện 20 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 0 mm, trong khi khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông cũng được xác định.
As 393.00 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét
A's 0.00 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét
M là momen do ngoại lực tác động lên tiết diện đang xét, với tải tiêu chuẩn h0 là 110 mm Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được tính bằng h0 = h - a Tương tự, h'0 là khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén, với h'0 = h - a' Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được ký hiệu là α = 6.667, với α = Es/Eb, trong khi α' = 0.000, tương ứng với tỷ số mô đun đàn hồi thép và bê tông là α' = E's/Eb.
Ared 132620 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi,
00 mm 3 Moment tĩnh của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn
TRANG 51 yt 64.11 mm Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện yc 65.89 mm Khoảng cách từ thớ bê tông chịu nén nhiều nhất đến trọng tâm tiết diện quy đổi của cấu kiện
19.50 mm 4 Mô men quán tính của tiết diện quy đổi của cấu kiện đối với trọng tâm của nó
6 mm 3 Mô men kháng uốn đàn hồi của tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo của tiết diện
6 mm 3 Mô men kháng uốn đàn dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng
Mcrc 5.92 kN. m Moment kháng nứt của tiết diện
Kiểm tra điều kiện không nứt: Mcrc ≥M Thoả
4.3.2 Kiểm tra võng bản thang Đối với cấu kiện không có vết nứt trong vùng chịu kéo:
là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng tạm thời ngắn hạn;
Độ cong của cấu kiện bê tông cốt thép được xác định bởi tác động lâu dài của tải trọng thường xuyên và tạm thời Công thức tính toán độ cong này giúp đánh giá ảnh hưởng của các tải trọng tương ứng lên cấu kiện.
M là moment uốn do ngoại lực tác động, bao gồm cả moment do lực dọc N, đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của moment uốn Moment này đi qua trọng tâm của tiết diện ngang quy đổi.
D là độ cứng chống uốn của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, được xác định theo công thức:
Mô đun biến dạng của bê tông chịu nén (Eb1) được xác định dựa trên thời hạn tác dụng của tải trọng, bao gồm cả trường hợp ngắn hạn và dài hạn, đồng thời xem xét sự xuất hiện hoặc không của các vết nứt.
Ired là đại lượng thể hiện moment quán tính của tiết diện ngang tính theo trọng tâm, và nó được xác định dựa trên việc có hoặc không có các vết nứt trong tiết diện đó.
I là moment quán tính của tiết diện bê tông đối với trọng tâm tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện;
Moment quán tính của tiết diện cốt thép là đại lượng thể hiện khả năng chịu kéo và chịu nén của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện.
là hệ số quy đổi của thép về bê tông:
Biến dạng Eb1 được lấy như sau:
- Khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng:
- Khi có tác dụng dài hạn của tải trọng:
Hình 4.12-Độ võng của HTNH Hình 4.13-Độ võng của HTDH
Bảng 4.6-Tính độ võng của bản thang
Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú
Rbt.ser 1.55 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B25 tính theo trạng thái giới hạn II
Es 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AIII
E's 0 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AIII
Mô đun đàn hồi của bê tông B25 là 30000 MPa, với tiết diện tính toán có bề rộng 1000 mm và chiều cao 130 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 0 mm, trong khi khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông cũng cần được xác định.
As 393.00 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét
Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén là 0.00 mm², với vị trí đang xét là h0 110 mm Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén là h'0 0 mm, và khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén là b,cr.
1.50 Hệ số từ biến của bê tông, lấy theo bảng 11
Eb1 2.55E+04 MPa Modul biến dạng của bê tông chịu nén dưới tác dụng của tải trọng ngắn hạn
TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU NGHỈ VÀ DẦM CHIẾU TỚI
Hình 4.14-Nội lực của dầm chiếu nghỉ
Hình 4.15-Nội lực dầm chiếu tới
4.4.2 Tính toán cốt thép dọc
Dầm là một cấu kiện chịu uốn chủ yếu theo phương đứng, trong khi phương ngang có ảnh hưởng rất nhỏ và có thể bỏ qua Việc tính toán dầm thường dựa trên cấu kiện chịu uốn với cốt thép đơn.
Giá trị r được xác định theo công thức mục 8.1.2.2.3 TCVN 5574 – 2018[1]
Trong đó: x R là chiều cao giới hạn của vùng bê tông chịu nén; s ,el
là biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo khi ứng suất bằng R s
Biến dạng tương đối của bê tông chịu nén, ký hiệu là b, được xác định khi ứng suất đạt giá trị bằng, theo hướng dẫn trong mục 6.1.4.2 của TCVN 5574 – 2018, trong trường hợp chịu tác động ngắn hạn của tải trọng.
Tại nhịp với moment M n = 5.94 (kN.m)
Chiều cao làm việc của dầm: h o h a 300 40 260( mm )
Kiểm tra hàm lượng thép:
Do moment õm ở gối nhỏ nờn tại gối ta bố trớ thộp cấu tạo 2ỉ12
Tại nhịp với moment M n = 7.58 (kN.m)
Chiều cao làm việc của dầm: h o h a 400 40 360 ( mm )
Kiểm tra hàm lượng thép:
Do moment õm ở gối nhỏ nờn tại gối ta bố trớ thộp cấu tạo 2ỉ12
Khả năng chịu cắt của bê tông:
Bêtông đủ khả năng chịu cắt không phải cần tính cốt đai,cốt đai bố trí theo cấu tạo
Xác định bước cốt đai:
- Trong đoạn gần gối dầm (L/4):
Chọn s 150 ( mm ) bố trí trong gối
Chọn s = 200 (mm) bố trí trong đoạn L/2 ở giữa dầm
Khả năng chịu cắt của bê tông:
Bêtông đủ khả năng chịu cắt không phải cần tính cốt đai,cốt đai bố trí theo cấu tạo
Xác định bước cốt đai:
- Trong đoạn gần gối dầm (L/4):
Chọn s 150 ( mm ) bố trí trong gối
Chọn s = 200 (mm) bố trí trong đoạn L/2 ở giữa dầm
