Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh

Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh Đồ án thiết kế và xây dựng Chung cư bình minh

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

Tên dự án

Quy mô dự án

- Công trình cao 71.6 m tính từ mặt đất tự nhiên, dài 58.6 m, rộng 55.8 m

- Với chiều cao công trình gồm 18 tâng điển hình, 2 tầng Trung tâm Thương mại,

1 tầng thượng và 2 tầng hầm

- Bao gồm 261 căn hộ và khu Trung tâm Thương mại Có không gian sống rộng rãi, hiện đại, cũng như tiện nghi, an toàn và thông minh,…

Địa điểm xây dựng

- Tọa lạc: Tô Hiệu, Hiệp Tân, Tân Phú, Hồ Chí Minh

Hình 1-1: Mặt bằng công trình.

Công năng công trình

- Tầng hầm : Sử dụng cho việc bố trí các phòng kĩ thuật và đỗ xe

- Tầng trệt : Sảnh, phòng bảo vệ, siêu thị, phòng sinh hoạt công cộng, nhà xe phía sau

- Tầng điển hình : Bố trí các căn hộ phục vụ cho nhu cầu ở và sinh hoạt riêng

- Tầng mái : Bố trí các khối kĩ thuật và sân thượng, bể nước.

Giải pháp kiến trúc công trình

Tầng hầm của công trình nằm ở độ sâu -7.2 m, được thiết kế với một ram dốc từ mặt đất xuống nền tầng hầm, phục vụ cho việc di chuyển xuống hầm và cho xe ra vào Do mục đích chính của công trình là cho thuê căn hộ, nên phần lớn diện tích tầng hầm được sử dụng để đậu xe và các phòng kỹ thuật.

15 hợp lý, hệ thống cầu thang bộ và thang máy bố trí sao cho người sử dụng dễ dàng nhìn thấy khi đi vào tầng hầm

Tầng 1 và tầng 2 của khối nhà được thiết kế như khu sinh hoạt chung, bao gồm trung tâm thương mại với trang trí bắt mắt Phòng quản lý và phòng bảo vệ được đặt ở vị trí thuận tiện, giúp khách hàng dễ dàng liên lạc khi cần hỗ trợ.

Từ tầng 3 đến tầng 19, mặt bằng của công trình thể hiện rõ chức năng với các căn hộ được bố trí hợp lý xung quanh khu giao thông chính, bao gồm thang máy và cầu thang bộ Mỗi tầng đều được trang bị khu vực đựng rác sinh hoạt và khu kỹ thuật điện, đảm bảo tiện nghi và hiệu quả sử dụng.

- Tầng mái: bố trí phòng kĩ thuật thang máy và 2 bể nước phục vụ nhu cầu cung cấp nước cho công trình

Cửa kính lớn và tường ngoài hoàn thiện bằng sơn nước mang đến vẻ hiện đại cho công trình Những đường nét ngang và thẳng đứng tạo cảm giác bề thế, vững vàng Việc sử dụng vật liệu mới như đá Granite kết hợp với mảng kiếng dày màu xanh không chỉ tăng cường tính sang trọng mà còn làm nổi bật kiến trúc của công trình.

1.5.3 Giải pháp giao thông trong công trình

Hệ thống giao thông đứng bao gồm bốn thang máy được bố trí hai bên và hai cầu thang bộ, nhằm tạo sự liên kết hiệu quả cho việc di chuyển theo phương đứng và đảm bảo lối thoát hiểm an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố.

Giao thông ngang là hệ thống hành lang được thiết kế giữa các tầng của tòa nhà, kết nối cầu thang bộ và thang máy, nhằm mang lại sự thuận tiện và nhanh chóng cho cư dân trong từng căn hộ.

Các giải pháp kĩ thuật khác

Công trình sử dụng nguồn điện từ lưới điện thành phố và hệ thống phát điện riêng, với toàn bộ đường dây điện được lắp đặt ngầm trong quá trình thi công Hệ thống cấp điện chính được bố trí trong các hộp kỹ thuật ngầm trong tường, đảm bảo an toàn và không đi qua khu vực ẩm ướt, tạo thuận lợi cho việc sửa chữa.

Hệ thống cấp thoát nước

Nguồn nước cấp cho thành phố được khai thác từ nguồn nước chung, đã được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng nhu cầu sử dụng và đảm bảo vệ sinh an toàn cho nguồn nước.

Hệ thống bơm cung cấp nước sinh hoạt và nước chữa cháy vào bể chứa để tạo áp lực Dung tích bể chứa được thiết kế dựa trên số lượng người sử dụng và lượng nước dự trữ cần thiết trong trường hợp mất điện hoặc khi xảy ra hỏa hoạn.

Nước mưa trên mái được dẫn xuống bằng hệ thống ống nhựa, được lắp đặt tại các vị trí thu nước mái hiệu quả nhất, tại các rãnh thu nước Hệ thống ống này giúp nước chảy xuống rãnh thu nước mưa quanh nhà và kết nối với hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Nước thải sinh hoạt được xử lý trong bể tự hoại trước khi được dẫn vào hệ thống thoát nước chung của thành phố Để đảm bảo hiệu quả, đường ống dẫn cần phải kín, không có rò rỉ và phải đảm bảo độ dốc phù hợp khi thoát nước.

- Giải pháp thông gió nhân tạo (nhờ hệ thống máy điều hòa nhiệt độ) được ưu tiên sử dụng vì vấn đề ô nhiểm không khí của toàn khu vực

- Về quy hoạch: xung quanh công trình trồng hệ thống cây xanh để dẫn gió, che nắng, chắn bụi, điều hòa không khí

Các phòng trong công trình được thiết kế với hệ thống cửa sổ và cửa đi, giúp lưu thông không khí hiệu quả giữa không gian bên trong và bên ngoài Điều này đảm bảo mang lại môi trường không khí thoải mái và trong sạch cho người sử dụng.

1.7.2 Hệ thống chiếu sáng Kết hợp ánh sáng tự nhiên và nhân tạo

- Chiếu sáng tự nhiên: các phòng đều có hệ thống cửa để tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài

- Chiếu sáng nhân tạo: được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo TCVN về thiết kế điện chiếu sáng trong công trình dân dụng

1.7.3 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Tại mỗi tầng và tại các nút giao thông giữa hành lang và cầu thang, hệ thống hộp họng cứu hỏa được thiết kế nối với nguồn nước chữa cháy Mỗi tầng đều có biển chỉ dẫn về phòng cháy chữa cháy, đồng thời được trang bị 4 bình cứu hỏa CO2MFZ4 (4kg) để đảm bảo an toàn.

Hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphire được lắp đặt trên mái, kết hợp với hệ thống dây nối đất bằng đồng, giúp giảm thiểu tối đa nguy cơ bị sét đánh.

Mỗi tầng của tòa nhà đều có khu vực chứa rác riêng, từ đó rác được chuyển đến xe thu gom rác của thành phố Khu vực chứa rác được thiết kế và xử lý một cách tỉ mỉ nhằm ngăn chặn tình trạng bốc mùi, góp phần bảo vệ môi trường.

CƠ SỞ THIẾT KẾ

Giải pháp thiết kế

Nguyên tắc, giải pháp kết cấu:

- Đồng nhất và liên tục trong việc phân bố độ cứng và cường độ của các cấu kiện

- Độ cứng của các cấu kiện tải ngang (cột, vách, lõi,…) không đổi suốt chiều cao

- Bố trí lưới cột sao cho các nhịp dầm gần bằng nhau Độ cứng dầm tương ứng với khẩu độ của chúng

- Không có cấu kiện thay đổi tiết diện đột ngột

- Kết cấu liên tục, liền khối, bậc siêu tĩnh càng cao càng tốt

2.1.1 Giải pháp thiết kế theo phương đứng

 Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với nhà nhiều tầng:

Dầm và sàn kết hợp tạo thành hệ khung cứng, hỗ trợ các phần không chịu lực của công trình, đồng thời tạo ra không gian bên trong phù hợp với nhu cầu sử dụng.

- Chịu lực thẳng đứng bởi trọng lượng bản thân truyền xuống móng và xuống đất nền

- Chịu lực theo phương ngang bởi gió

Liên kết dầm sàn là yếu tố quan trọng giúp tăng cường độ cứng của công trình, hạn chế chuyển vị ngang và dao động, đồng thời giảm thiểu gia tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh, từ đó đảm bảo sự ổn định tổng thể cho tòa nhà.

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

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

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

Hệ kết cấu đặc biệt bao gồm các thành phần như tầng cứng, dầm truyền, hệ giằng liên tầng và khung ghép Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường tính ổn định và khả năng chịu lực của công trình, đồng thời đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng Việc ứng dụng hệ kết cấu này giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu quả thi công.

 Ưu, nhược điểm của mỗi loại kết cấu:

Hệ kết cấu khung mang lại nhiều ưu điểm như không gian rộng rãi và tính linh hoạt trong thiết kế, đồng thời có sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, hệ thống này gặp khó khăn trong việc chịu tải trọng ngang, đặc biệt đối với các công trình cao hoặc ở khu vực có gió và động đất mạnh Cụ thể, hệ kết cấu khung phù hợp cho các công trình cao đến 20 tầng tại khu vực có cấp động đất dưới 7, 15 tầng cho khu vực cấp 8, và 10 tầng cho khu vực cấp 9.

Hệ kết cấu khung – vách và khung – lõi là lựa chọn phổ biến trong thiết kế nhà cao tầng nhờ khả năng chịu tải trọng ngang hiệu quả Tuy nhiên, việc sử dụng hệ kết cấu này yêu cầu tiêu tốn nhiều vật liệu và quy trình thi công phức tạp hơn cho công trình.

Hệ kết cấu tổ hợp là giải pháp lý tưởng cho các công trình siêu cao tầng nhờ vào khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và khả năng chịu tải trọng ngang lớn.

 Giải pháp thiết kế theo phương đứng:

Dựa vào quy mô công trình, bao gồm chiều cao, điều kiện địa chất thủy văn, gió và động đất, cùng với giải pháp kiến trúc, hệ chịu lực chính được lựa chọn là kết cấu khung kết hợp với lõi cứng Lõi cứng được đặt ở trung tâm công trình, trong khi các cột được bố trí xung quanh và ở giữa công trình.

2.1.2 Giải pháp thiết kế theo phương ngang

 Trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang có vai trò:

- Tiếp nhận tải trọng thẳng đứng trực tiếp tác dụng lên sàn, và truyền vào các hệ chịu lực thẳng đứng để truyền xuống móng và xuống đất nền

- Đóng vai trò như một mảng cứng liên kết các cấu kiện chịu lực theo phương đứng để chúng làm việc đồng thời với nhau

 Các loại kết cấu sàn được sử dụng rộng rãi hiện nay:

- Hệ sàn sườn: cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

 Ưu điểm: Tính toán đơn giản, phổ biến ở nước ta thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm của thiết kế này là chiều cao dầm và độ võng của sàn tăng lên đáng kể khi khẩu độ lớn, dẫn đến việc chiều cao tầng của công trình cũng lớn theo Điều này không chỉ làm giảm tính thẩm mỹ mà còn không tiết kiệm không gian sử dụng hiệu quả.

- Sàn không dầm: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

Công nghệ thi công hiện đại mang lại nhiều ưu điểm như giảm chiều cao công trình, tiết kiệm không gian sử dụng và dễ dàng phân chia không gian So với phương án dầm sàn, thi công nhanh hơn nhờ không cần gia công cốp pha và cốt thép dầm phức tạp, đồng thời cốt thép được định hình và lắp đặt đơn giản Việc lắp đặt ván khuôn và cốt pha cũng trở nên dễ dàng hơn, giúp tối ưu hóa quy trình xây dựng.

Cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án dầm sàn, làm giảm khả năng chịu lực theo phương ngang Do đó, 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 lên.

- Sàn không dầm ứng suất trước: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước

Sử dụng giải pháp này giúp giảm chiều dày và độ võng của sàn, từ đó giảm chiều cao công trình và tiết kiệm không gian sử dụng Hơn nữa, việc phân chia không gian cho các khu chức năng trở nên dễ dàng hơn.

 Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi có thiết bị chuyên dụng

- Tấm panel lắp ghép: Cấu tạo gồm những tấm panel được sản xuất sẵn trong nhà máy, các tấm này được vận chuyển ra công trường và lắp dựng

 Ưu điểm: khả năng vượt nhịp lớn, thời giant hi công nhanh, tiết kiệm vật liệu

 Nhược điểm: Kích thước cấu kiện lớn, quy trình tính toán phức tạp

Sàn bê tông bubbledeck là một giải pháp xây dựng hiện đại, với thiết kế phẳng và không sử dụng dầm, giúp tối ưu hóa không gian Hệ thống này liên kết trực tiếp với cột và vách chịu lực, mang lại độ bền cao Đặc biệt, việc sử dụng quả bóng nhựa tái chế thay thế cho phần bê tông ít tham gia chịu lực ở giữa bản sàn không chỉ giảm trọng lượng mà còn thân thiện với môi trường.

Hệ thống thiết kế linh hoạt mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng khác nhau, tạo không gian rộng rãi cho thiết kế nội thất Nó cho phép tăng khoảng cách lưới cột và khả năng vượt nhịp lên đến 15m mà không cần sử dụng ứng suất trước Điều này không chỉ giảm thiểu số lượng tường và vách chịu lực mà còn rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí dịch vụ liên quan.

Công nghệ mới này tại Việt Nam vẫn chưa phổ biến, dẫn đến lý thuyết tính toán chưa được áp dụng rộng rãi Hơn nữa, khả năng chịu cắt và chịu uốn của nó thấp hơn so với sàn bê tông cốt thép thông thường có cùng độ dày.

 Giải pháp thiết kế theo phương ngang:

Công năng công trình chủ yếu là nhà ở với chiều cao tầng 3.4 m, công nghệ thi công đơn giản, giải pháp đưa ra là hệ dầm – sàn

2.1.3 Giải pháp kết cấu nền móng

Phần móng nhà cao tầng phải chịu lực nén lớn, vì thế các giải pháp móng được đề xuất:

- Dùng giải pháp móng sâu thông thường: móng cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc bê tông ly tông ứng suất trước, móng cọc barrettes,…

- Dùng phương pháp móng bè, móng băng trên nền cọc

 Giải pháp kết cấu nền móng:

Dựa trên quy mô công trình và điều kiện địa chất của khu vực xây dựng, sinh viên đã quyết định chọn phương án móng cọc khoan nhồi cho dự án.

Cơ sở thiết kế

2.2.1 Hồ sơ khảo sát và thiết kế

- 01 bộ hồ sơ địa chất

2.2.2 Quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động;

- TCXD 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió;

- TCVN 5574 – 2012: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông và bê tông cốt thép;

- TCVN 9386 – 2012: Thiết kế công trình chịu động đất;

- TCXD 198 – 1997: Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng;

- TCVN 10304 – 2014: Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 9362 – 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà – công trình;

- TCVN 205 – 1998: Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 9395 – 2012: Cọc khoan nhồi – thi công và nghiệm thu

- Mô hình kết cấu công trình: Etabs, Safe

Vật liệu sử dụng

Bảng 2.1: Bê tông được sử dụng

Loại Cấp độ bền B ~ Mác

Bảng 2.2: Cốt thép được sử dụng

Cốt thép Phần khung Phần móng ỉ < 10 AI AI ỉ ≥ 10 AII - ỉ ≥ 10 - AIII

Bảng 2.3: Phân loại thép theo giới hạn chảy

Giới hạn chảy dùng để quy đổi Mpa

Nước sản xuất và tiêu chuẩn sản xuất

Tròn trơn 235 AI Việt Nam

2.3.3 Lớp bê tông bảo vệ (Theo TCVN 5574 – 2012)

Bảng 2.4: Lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép trong đất

Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ (mm)

Kết cấu tiếp xúc với đất và đổ trên bê tông lót 50

Bảng 2.5: Lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép không tiếp xúc với đất

Cấu kiện Lớp bê tông bảo vệ (mm)

Sơ bộ tiết diện

2.4.1 Xác định sơ bộ kích thước các bộ phần của sàn

Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức: s h DL

- D là hệ số xét đến tải trọng tác dụng lên sàn (D = 0.8 ÷ 1.4)

- m là hệ số phụ thuộc vào dạng bản sàn ( chọn m = 35 cho bản liên tục)

- L là chiều dài nhịp tính toán (chọn cạnh ngắn của ô sàn), L = 6m;

- Xác định sơ bộ kích thước của dầm: với ô sàn có kích thước

Bảng 2.6: Xác định chiều cao dầm

KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM

Loại dầm Nhịp L (m) Chiều cao h

Chiều rộng b Một nhịp Nhiều nhịp

- Công trình có ô sàn đặc trưng tiết diện 7200 x 6000 (mm)

- Với L trong công thức trên lấy theo phương cạnh ngắn của ô sàn:

Dầm chính có chiều cao h d 1 1 6000 (500 750)mm

- Từ đó ta chọn được kích thước của dầm chính và dầm phụ như sau

Hình 2-2:Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo được tính toán một cách gần đúng theo công thức sau: t o b

 R (theo sách tính toán tiết diện cột của Nguyễn Đình Cống)

- Rb: Cường độ tính toán về nén của bê tông

- N: Tổng lực nén sơ bộ, N  ntầng × q × Fs

- Fs: Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

- ntầng: Số tầng phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

Tải trọng tương đương trên mỗi mét vuông mặt sàn bao gồm cả tải trọng thường xuyên và tạm thời, cùng với trọng lượng của dầm, tường và cột được phân bố đều Giá trị tải trọng này thường được xác định theo kinh nghiệm thiết kế, dao động từ 10 đến 20 kN/m² Trong trường hợp này, giá trị được chọn là q = 10 kN/m².

- kt: Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như Moment uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột (kt = 1.1 ÷ 1.5) Lấy kt = 1.2

- Chọn tiết diện cột thay đổi 4 lần theo chiều cao công trình

Bảng 2.7: Sơ bộ tiết diện cột

Tên tầng Diện tích truyền tải Tải trọng sơ bộ

Diện tích m m m² KN/m² kN cm² cm x cm cm²

2.4.4 Kích thước vách vach vach tan g

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Mặt bằng sàn

Hình 3-3: Mặt bằng kiến trúc sàn

Hình 3-4: Mặt bằng kết cấu sàn điển hình

Gồm cấu tạo các lớp hoàn thiện sàn:

Hình 3-3: Cấu tạo sàn tầng điển hình, trung tâm thương mại

Hình 3-4: Cấu tạo sàn vệ sinh

 Ghi chú: Sàn vệ sinh được ngăn cách bằng gờ cao trình 50mm

Bảng 3.1: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn (kN/m 3 )

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tĩnh tải tính toán (kN/m 2 )

Lớp bê tông cốt thép 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.5

Bảng 3.2: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng mái

Các lớp vật liệu Bề dày

Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống, thiết bị 0.5

Bảng 3.3: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn trung tâm thương mại

Bảng 3.4: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh

Bảng 3.5: Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng hầm

Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.35 Đường ống thiết bị 1

- Tải trọng tường xây lên dầm

Hệ số vượt tải được ký hiệu là o n = 1.1, trong khi trọng lượng riêng của tường xây được biểu thị bằng o  t 00 daN/m³ và trọng lượng riêng của kính là o  t %00 daN/m³ Chiều dày của tường xây là b t = 100 mm = 0.1 m Chiều cao tường T được tính theo công thức h T = h tầng – hdầm nếu tường nằm trên dầm, và h T = h tầng – hsàn nếu tường nằm trên sàn.

Bảng 3.6: Tải tường và tải kính

Tải trọng tính toán (kN/m)

- Tải trọng tường xây lên sàn: Ô S1: s r t 2 s1 g l 5.8 7.7 g 2.1(kN / m )

- Trong đó: o gr là tải trọng tường (tương ứng với bề dày tường 100mm là 6.9 kN/m 2 ) o l t là chiều dài tường xây, l t = 7.7 m o SS1 là diện tích của ô sàn S1, SS1 = 3 x 7.2 = 21.6 m 2

 Tiến hành tính toán tương tự cho các ô sàn có tải tường trên sàn khác ta được số liệu như sau: (tải tường 100mm là 6.9 kN/m 2 )

Bảng 3.7: Tổng hợp tải trọng tường xây lên sàn Ô sàn

Tải trọng tiêu chuẩn tường xây trên sàn (kN/m 2 ) n

Tải tính toán tường xây trên sàn (kN/m 2 )

Tùy thuộc vào công năng sử dụng của từng phòng, các ô sàn sẽ chịu các hoạt tải khác nhau Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, hoạt tải tác động lên các ô sàn được xác định cụ thể, và kết quả này được tổng hợp cùng với tĩnh tải để thuận tiện cho việc tính toán nội lực trong các ô bản.

Bảng 3.8: Hoạt tải tác dụng lên sàn

STT Loại sàn nhà Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải

2 Sảnh, hành lang, cầu thang 3.00 1.2

3 Phòng ăn, bếp, phòng khách 1.50 1.3

 Vậy tổng hợp tải trọng tương ứng với các ô sàn như sau (ô sàn S1, S4, S5 có tĩnh tải sàn tính theo tải trọng tương đương giữa phòng ở và phòng vệ sinh):

Bảng 3.9: Tổng hợp tải trọng tương ứng với các ô sàn Ô sàn Loại sàn Hoạt tải tính toán(kN/m 2 )

Tổng tải tường và cấu tạo

- Khi tính toán kết cấu tường, cột, vách, móng đỡ ban công thì tải trọng trên ban công lấy bằng tải trọng các phòng chính kề ngay đó;

Hệ số vượt tải cho tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang được xác định là 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 2 kN/m², và giảm xuống 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn lớn hơn hoặc bằng 2 kN/m².

Tổ hợp tải trọng

Bảng 3.10: Các loại hình tải trọng (Load Patterns)

TT DEAD Trọng lượng bản thân

HTH SUPER DEAD Tĩnh tải hoàn thiện

HT-NH LIVE Hoạt tải ngắn hạn

HT-DH LIVE Hoạt tải dài hạn

Bảng 3.11: Các trường hợp tải trọng

Ký hiệu Loại Thành phần Ý nghĩa

Diễn biến trường hợp chất tải khi thi công

NH2 Nonlinear (Cracked) NH1 + HTH

NH3 Nonlinear (Cracked) NH2 + HT-NH + HT-DH

NH4 Nonlinear (Cracked) NH3 + HT-NH

DH1 Nonlinear (Long Tern Cracked) TT

DH2 Nonlinear (Long Tern Cracked) DH1 + HTH

DH3 Nonlinear (Long Tern Cracked) DH2 + HT-NH

Bảng 3.12: Các tổ hợp tải trọng (Load Combinations)

Ký hiệu Loại Thành phần Ý nghĩa

CHUYENVI ADD NH4 – NH3 + DH3 Tổ hợp chuyển vị dài hạn

TÍNHTHEP ADD TT + 1.1HTH + 1.2HT-DH Tổ hợp tính thép

- - TINHTHEP Tổ hợp chuyển vị ngắn hạn

Trường hợp tải trọng trên tính độ võng dài hạn, xét đến từ biến và vết nứt

Hình 3-5: Các trường hợp tải trọng tác dụng lên sàn

Mô hình sàn

Được xây dựng với phần mềm SAFE với kích thước sơ bộ như đã trình bày ở các mục trên

Hình 3-5: Mô hình sàn bằng SAFE.

Phân tích – Kiểm tra mô hình

Khi phân tích sàn, chương trình chỉ cung cấp kết quả về ứng suất của sàn Do đó, cần xác định nội lực của từng dải sàn để tiến hành tính toán thiết kế Chúng ta có thể sử dụng chức năng chia dải sàn (strip) có sẵn trong chương trình để thực hiện việc này.

- Bản chất là gom các giá trị ứng suất lại thành nội lực như 1 bản dầm có bề rộng bằng bề rộng của dải strip đó

- Vì thế, khi chia strip cần chú ý chia sao cho các giá trị lực tương đối gần bằng nhau nằm trong 1 dải strip

- Ở đây, ta dựa vào dải màu khi hiện moment M11 và M22 của bản sàn mà ta chia các dải strip theo vùng màu gần nhau

Hình 3-7: Dải Strip theo phương Y

Hình 3-9: Chia dải Strip theo phương X

3.5.2 Kết quả nội lực theo dải Strip

Hình 3-10: Moment dải Strip theo phương Y

Hình 3-11: Moment dải Strip theo phương X

3.5.3 Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn

Hình 3-12: Độ võng ngắn hạn của sàn

Nhận xét: fmax = 7.554 mm < [f] = L/250 = 7600/250 = 30.4mm (Theo TCVN 5574 – 2012)

3.5.4 Kiểm tra độ võng dài hạn

Khi đánh giá sự làm việc dài hạn của kết cấu bê tông cốt thép (BTCT), cần xem xét các yếu tố như biến dạng, co ngót và tác động lâu dài của các loại tải trọng Điều này được quy định trong TCVN 5574.

2012, độ võng toàn phần được tính như sau: f = NH4 – NH3 + DH3

NH1: 1×TT – Zero Initial Conditions-Unstressed States-Analysis

NH2: 1×HTH – Continue from State at End of Nonlinear Case NH1

– Analysis Type: Non-linear (Cracked)

NH3: 2×HT-DH +1×HT-NH – Continue from State at End of

Nonlinear Case NH2 – Analysis Type: Non-linear (Crack)

NH4: 1×HT-NH – Continue from State at End of Nonlinear Case

NH3 – Analysis Type: Non-linear (Cracked)

DH1: 1×TT – Zero Initial Conditions – Unstressed States –

Analysis Type: Non-linear (Long tern Cracked)

DH2: 1×HTH – Continue from State at End of Nonlinear Case DH1

– Analysis Type: Non-linear (Long tern Cracked)

DH3: 1×HT-NH – Continue from State at End of Nonlinear Case

DH2 – Analysis Type: Non-linear (Long tern Cracked)

Ta khai báo từ biến, co ngót vào trong SAFE để kiểm tra võng dài hạn

Hình 3-13: Độ võng dài hạn

Nhận xét: fmax = 20 mm < [f] = L/250 = 7600/250 = 30.4mm (Theo TCVN

Tính toán – bố trí cốt thép (kết quả đầy đủ trong phụ lục)

Lớp bê tông bảo vệ là a0 = 15mm, giả thiết a = 15mm; h0 = 135mm Áp dụng công thức tính toán: b o m 2 m s b o s

Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí phải thỏa điều kiện: b min max R s

Bảng 3.13: Kết quả tính toán cốt thép theo phương Y

Tên Strip M(kN.m) A s μ% chọn thép A s chọn mm 2 /m ỉ a mm 2 /m

THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Mặt bằng cầu thang

Hình 4-5: Mặt bằng cầu thang.

Cấu tạo cầu thang

Hình 4-6: Kích thước cầu thang

- Cầu thang tầng điển hình gồm 20 bậc thang, mỗi bậc rộng 250 mm, cao 170 mm

Bề dày cầu thang chọn tham khảo công thức sau: o s

- Kích thước dầm chiếu tới đã chọn b×h = 200×400 mm

Bê tông B25 có: Rb.5 MPa, Rbt = 1.05 Mpa

Thộp AIII(ứ≥10): Rs=Rsc65 MPa, Rsw65 Mpa

Thộp AI (ứ≤10): Rs=Rsc"5 MPa, Rsw5 MPa

Xác định tải trọng cầu thang

Hình 4-7: Cấu tạo cầu thang

Bảng 4.7: Tải trọng cầu thang

Khi sử dụng SAP2000 để mô hình hóa, nếu muốn giữ nguyên giá trị tải như ban đầu, bạn có thể thiết lập hệ số trọng lượng bản thân (Self Weight) của tĩnh tải bằng 0 để không tính đến trọng lượng của lớp bê tông cốt thép Nếu sử dụng hệ số Self Weight = 1, bạn cần trừ đi 3.3 kN/m² khi nhập tải.

Vật liệu cấu tạo Chiều dày

- Xác định góc nghiêng alpha: b o b h 170 tg 0.68 34.2 l 250

- Chiều dày tương đương của lớp cấu tạo thứ i theo phương của bản nghiêng o Lớp đá hoa cương: o b b i td1 b

(l +h )δ cosα (0.25+0.17)×0.02×cos34.2 δ = = = 0.0278 (m) l 0.25 o Lớp vữa lót: o b b i td2 b

(l +h )d cosa (0.25+0.17)×0.02×cos34.2 d = = = 0.0278 (m) l 0.25 o Lớp bậc thang: o td3 b h cosα 0.17×cos34.2 δ = = = 0.07 (m)

 Tổng tĩnh tải bản nghiêng theo phương đứng:

- Theo TCVN 2737:1995, hoạt tải cầu thang lấy bằng: p = p ×n = 3×1.2 = 3.6 (kN/m ) c p 2

- Trong đó p tc = 3kN/m 2 là hoạt tải tiêu chuẩn đối với cầu thang, n = 1.2 là hệ số vượt tải

 Tổng tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ:

 Trọng lượng lan can g lc = 0.3 kN/m, tổng tải trọng tác dụng bản nghiêng là:

Xác định sơ đồ tính

Xem mỗi vế thang là một dầm gãy khúc, mỗi đầu liên kết gối cố định với dầm

Tính toán cốt thép cầu thang

Hình 4-10: Biểu đồ moment cầu thang

- Tính toán cốt thép cầu thang: nh m 2 m b b 0 b b 0 s s α = M ;ξ = 1- 1-2α γ R bh ξγ R bh

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b min max R

Bảng 4.8: Tính toán thép bản thang

Tính toán dầm chiếu nghỉ

Dầm chiếu tới có tiết diện 200x400mm, chịu tải từ bản thang và ô sàn chiếu nghỉ

Hình 4-11: Phản lực gối tựa

Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ gồm:

- Trọng lượng bản thân dầm: g = 0.2×0.4×25×1.1 = 2.2 (kN/m)d

- Tải từ bản thang truyền về: bt q = 1.05 = 1.05 (kN/m)

- Tải từ ô sàn chiếu nghỉ truyền về (hình thang): s q = 1 0.7 (2.5+1.05) = 1.2425 (kN/m)

 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm q = 2.2+1.05+1.2425 = 4.5 (kN/m)

Hình 4-12: Biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ

Chọn agt = 50mm => h0 = 400-5050mm, tính toán cốt thép nhịp dầm chiếu nghỉ: nh 3 m 2 2 b b 0

Chọn 216 (A s = 141mm 2 ) bố trí cho thép ở cả gối và nhịp dầm

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s b min max R

Chọn cốt thép 6, Asw(mm 2 , số nhánh n=2, Rsw5MPa, chọn khoảng cách cốt đai là 150mm: sw 2 sw sw

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đa

Q = 2 φ R bh q = 2× 2×1050×0.2×0.35 ×65.3 = 116kN > Q = 5.63 (kN) Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính: b 1 0.01 Rb b 1 0.01 14.5 0.855

Chọn bố trí 6a150 ở đoạn L/4 gần gối tựa, 6a200 đoạn L/2 ở giữa nhịp

Hình 4-9: Mặt cắt bố trí thép của cầu thang

THIẾT KẾ KHUNG

Phương án kết cấu – mô hình khung không gian

Hình 5-13: Mô hình khung không gian bằng phần mềm Etabs

- Phương án kết cấu được trình bày ở mục 2.1

- Vật liệu sử dụng được trình bày ở mục 2.2

- Kích thước sơ bộ được trình bày ở mục 2.3.

Tải trọng và tổ hợp tải trọng

Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các tải trọng chính:

- Tải trọng thẳng đứng (tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời tác dụng lên sàn)

- Tải trọng gió (gồm thành phần tĩnh và thành phần động)

- Tải trọng động đất (cho các công trình xây dựng trong vùng có thể xảy ra động đất)

5.2.1.1 Tĩnh tải các lớp hoàn thiện

- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng mái, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn điển hình, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn nhà vệ sinh, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải trọng các lớp hoàn thiện quy đổi sàn điển hình và vệ sinh, trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải tường đã quy đổi phân bố đều lên sàn tầng điển hình, được trình bày ở bảng mục 3.2.1

- Tải tường tầng mái : (tác dụng trực tiếp lên dầm)

Bảng 5.1: Tải tường tầng mái

Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m)

Tĩnh tải tính toán (kN/m)

Từ mô hình tính cầu thang ở chương 4 ta xuất ra phản lực 2 gối , ta được tải phân bố tác dụng lên 2 dầm gối tựa ở 2 đầu

Hình 5-2: Nội lực cầu thang tác dụng lên khung

Tùy theo công năng sử dụng của mỗi ô sàn Theo TCVN 2737-1995, ta có các loại hoạt tải:

Bảng 5.2: Hoạt tải tác dụng lên sàn Ô sàn Loại sàn Hoạt tải tính toán(kN/m 2 )

Tổng tải tường và cấu tạo

Tải trọng gió tĩnh được tính toán theo TCVN 2737 – 1995 như sau:

 Áp lực gió tĩnh:W 1  W kc(kN / m ) 0 2

- Wo = 1.25kN/m²: là giá trị áp lực gió của phân vùng, công trình thuộc khu vực quận Tân Phú, Tp.HCM => Dạng địa hình B, vùng gió IIA

- k là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao (bảng 5 TCVN 2737-1995)

- c là hệ số khí động, mặt đón gió c = +0.8, mặt hút gió c = -0.6

- Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là: γ=1.2

  : Diện tích bề mặt đón gió từng tầng Với hj, hj-1, B lần lượt là chiều cao tầng của tầng thứ j, j-1 và bề rộng đón gió

Bảng 5.3: Tính toán tải trọng gió tĩnh

Gía trị tiêu chuẩn kN m m m m c = 0.8 c = 0.6 FX FY

- Chiều cao công trình trên 40m nên ta cần xét đến thành phần động của gió

- Thành phần động tải trọng gió tác dụng lên công trình là lực xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra

- Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn hữu hạn điểm tập trung khối lượng

- Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tại cao trình sàn

Giá trị khối lượng tập trung được xác định bằng tổng khối lượng của kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn và hoạt tải trong công trình để tính toán ảnh hưởng của gió Theo TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999, có thể áp dụng hệ số chiết giảm khối lượng cho hoạt tải là 0.5, như được nêu trong Bảng 1 của TCXD 229-1999.

- Khai báo Hệ số Mass Source: 100% TT, 50% HT

- Sử dụng ETABS để phân tích các dạng dao động của mô hình

Theo TCXD 229:1999, việc tính toán thành phần động của gió chỉ cần thực hiện với dạng dao động đầu tiên, với tần số dao động riêng cơ bản thứ s phải đáp ứng bất đẳng thức: f s < f L < f s 1 +.

Hình 5-3: Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió tác dụng lên công trình

Tính toán thành phần động của gió gồm các bước sau:

- Bước 1: Xác định tần số dao động riêng

Bảng 5.4: Chu kỳ và tầng số

Bả ng 5.5 : Giá trị khối lượng của từng tầng (kN)

Bảng 5.6 : Modal Participating Mass Ratios

Mode Period UX UY RZ Ghi Chú

Ta thấy: fS = f4 = 1.24Hz < fL = 1.3Hz => Chỉ xét 4 dạng dao động đầu tiên:

 Dạng dao động Mode 1: công trình dao động theo phương X

 Dạng dao động Mode 2: công trình dao động theo phương Y

 Dạng dao động Mode 3: công trình dao động xoắn (Bỏ qua không xét)

 Dạng dao động Mode 4: công trình dao động xoắn (Bỏ qua không xét)

- Bước 2: Tính áp lực gió xung:

 Wj: áp lực gió tĩnh

  : hệ số áp lực động (bảng 3 TCVN 299 – 1999)

  : hệ số tương quan không gian tra theo  , (bảng 5, bảng 4, hình 1 TCVN

- Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió

 Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j (kN)

 Yji: dịch chuyển ngang tỉ đối

  i : hệ số động lực, tính dựa vào i o i

 và hình 2 TCVN 299 – 1999 Với  = 1.2 là hệ số tin cậy và fi là tần số

 : hệ số Với W Fj  W S (kN) j   j j là gió xung

Bảng 5.7: Kết quả tính toán tải trọng gió động

Giá trị tính toán Tổng tải toàn phần Tọa độ

Tâm khối lượng của công trình

Động đất là yếu tố thiết yếu và quan trọng nhất trong thiết kế các công trình cao tầng Vì vậy, mọi công trình xây dựng tại khu vực có nguy cơ động đất đều phải được tính toán để đảm bảo khả năng chịu tải trọng từ động đất.

- Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386 : 2012 (Thiết kế công trình chịu động đất)

- Theo TCVN 9386 : 2012, có 2 phương pháp tính toán tải trọng động đất là phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ dao động

- Với chu kì T1 y    2.634 2  Không thỏa mãn yêu cầu phương pháp tĩnh lực ngang tương đương:

- Nên trong đồ án này tải trọng động đất sẽ được tính toán theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (điều 4.3.3.3 TCVN 9386 : 2012)

- Việc tính toán tải trọng động đất được thực hiện theo TCVN 9386 : 2012 và sự trợ giúp của phần mềm ETABS

Phương pháp phân tích phổ phản ứng

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là một kỹ thuật trong động lực học kết cấu, giúp đánh giá phản ứng tổng thể của kết cấu dưới tác động của các dạng dao động khác nhau Phương pháp này sử dụng phổ phản ứng động lực để phân tích và hiểu rõ hơn về cách thức các dao động ảnh hưởng đến hành vi của kết cấu.

- Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà (xem 4.3.3.3.1 - TCVN 9386 : 2012).

Trong phương pháp phổ phản ứng, cần xem xét tất cả các dao động có ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng tổng thể của công trình Điều này có thể được thỏa mãn thông qua một trong hai điều kiện nhất định.

 Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động (Mode) được xét chiếm ít nhất 90% tổng trọng lượng của kết cấu

 Tất cả các dạng dao động có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét tới

Quy trình tính toán tiến hành tính toán theo các bước (tham khảo TCVN 9386:2012 mục 3.2.2.2, 3.2.2.5)

Bước 1: Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng

Bước 2: Xác định phổ thiết kế Sd(T) theo biểu thức sau:

- Sd(T) – Phổ thiết kế đàn hồi

- TB: Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoán nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

- TC: Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

- TD: Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ;

- agR = 0.0702g: Gia tốc nền tham chiếu (Tra theo địa danh hành chính PL (I) tiêu chuẩn);

- ag: Gia tốc nền thiết kế: a g   1 gR a 0.05265g ;

-  1 = 0.75: Hệ số tầm quan trọng (Tra PL (F) TCVN 9386);

- = 0.2: Hệ số ứng xử với cận dưới của nền thiết kế theo phương nằm ngang;

- q: Hệ số ứng xử với tác động theo phương ngang của công trình: q q k o w 3.1(q 1.5) ;

- q0 = 3.12: Hệ số ứng xử phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng; (Tra bảng 5.1)

- kw = 1.0: Hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường

Hình 5-4: Biều đồ thể hiện phổ phản ứng

Bảng 5.8: Bảng kết quả tính toán lực cắt đáy của các Mode đã chọn

Mode 1 m %UX %UY Chu kỳ Sd F bX F bY

T (s) Phổ gia tốc thiết kế

Bảng 5.9: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải trọng động đất

5.2.5.2 Khối lượng tham gia dao động trong động đất

Theo tiêu chuẩn 9386-2012, hệ số tham gia vào dao động của hoạt tải trong khu vực nhà ở gia đình là 0.3, được nhân với hệ số 0.8 cho các tầng sử dụng đồng thời.

Vậy khai báo Mass Source trong mô hình là TT+0.24 HT

Bảng 5.10: Các loại hình tải trọng (Load Cases)

Các trường hợp tải TYPE Self weight Ký hiệu

Gió tĩnh chiều trục X Wind 0 WTX

Gió tĩnh chiều trục Y Wind 0 WTY

Gió động phương X dạng 1 Wind 0 WDX

Gió động phương Y dạng 2 Wind 0 WDY Động đất phương X Seismic 0 QX Động đất phương Y Seismic 0 QY

Bảng 5.11: Các tổ hợp tải trọng

HỢP LOẠI TỔ HỢP CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI HỆ SỐ

10 COMB6 ADD TT; HT; WX 1; 0.9; 0.9

11 COMB7 ADD TT; HT; WX 1; 0.9; -0.9

12 COMB8 ADD TT; HT; WY 1; 0.9; 0.9

13 COMB9 ADD TT; HT; WY 1; 0.9; -0.9

18 COMB14 ADD TT; HT; QX 1; 0.3; 1

19 COMB15 ADD TT; HT; QX 1; 0.3; -1

20 COMB16 ADD TT; HT; QY 1; 0.3; 1

21 COMB17 ADD TT; HT; QY 1; 0.3; -1

HỢP LOẠI TỔ HỢP CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI HỆ SỐ

22 COMB18 ADD TT; HT; QX; QY 1; 0.3; 1; 0.3

23 COMB19 ADD TT; HT; QX; QY 1; 0.3; -1; 0.3

24 COMB20 ADD TT; HT; QY; QX 1; 0.3; 1; 0.3

25 COMB21 ADD TT; HT; QY; QX 1; 0.3; -1; 0.3

- Tải trọng kiểm tra chuyển vị sàn và khung là tải tiêu chuẩn

- Tải trọng tính thép sàn là tải tính toán

- Tải trọng tính toán thép khung là tải tính toán với các tổ hợp như bảng trên

- Tải trọng dùng để kiểm tra chuyển vị là tải trọng tiêu chuẩn.

Phân tích – kiểm tra về các điều kiện sử dụng công trình

5.3.1 Kiểm tra chuyển vị đỉnh: (TTGH II)

Theo TCVN 198:1997, mục 2.6.3, chuyển vị ngang tại đỉnh của kết cấu nhà cao tầng với khung vách cần tuân thủ điều kiện khi áp dụng phương pháp đàn hồi.

Bảng 5.92: Tổng hợp chuyển vị đỉnh

Nhận xét với chuyển vị lớn nhất trong bảng tổng hợp trên thì max   f 0.047m f 0.094m

 Kết luận: Chuyển vị đỉnh công trình đạt yêu cầu

5.3.2 Kiểm tra chuyển vị lệch tầng: (TTGH II)

Theo TCVN 5574-2012 Bảng C.4, phụ lục C quy định chuyển vị lệch tầng giới hạn có thể lấy bằng 1/500 chiều cao tầng

Theo TCVN 9386-2012, mục 4.4.3.2 quy định về việc hạn chế chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng Đặc biệt, đối với các công trình có phần phi kết cấu bằng vật liệu giòn gắn liền với kết cấu, giá trị chuyển vị tối đa được xác định là drv ≤ 0.005h.

Chuyển vị ngang (dr) giữa các tầng được xác định thông qua công thức dr = dre x q, trong đó dre là chuyển vị lệch tầng được tính bằng phương pháp tuyến tính (ETABS) và q là hệ số ứng xử có giá trị 3.12.

- v = 0.4 là hệ số chiết giảm xét đến chu kỳ lặp thấp hơn của tác động động đất liên quan đến yêu cầu hạn chế hư hỏng

Tóm lại, từ số liệu ETABS (dre) thì điều kiện hạn chế trong mọi trường hợp cụ thể thông thường như sau: d rei [d] 0.005 h i 5 h i

Bảng 5.13: Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Story Load h i d reX d reY [d] Nhận xết

 Kết luận: Chuyển vị lệch tầng đạt yêu cầu

5.3.3 Kiểm tra dao động: (TTGH II)

Theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió phải nằm trong giới hạn cho phép, và gia tốc tính toán đã được xác định.

- [a] = 150mm/s 2 Theo mục 2.6.3 – TCVN 198:1997, gia tốc cực đại nằm trong giới hạn cho phép

- f là chuyển vị đỉnh tương ứng với mode 1

- Kết luận: Độ dao động công trình đạt yêu cầu

5.3.4 Kiểm tra tính đúng đắn của mô hình Để kiểm tra tính hợp lý ta kiểm tra trong mô hình một khung bất kì Ở đây chọn khung trục F (Mặt cắt đi qua vách và dầm)

Hình 5-5: Moment hệ khung trục F

Kết quả nội lực tại các vị trí giao nhau giữa dầm và vách cho thấy moment gối tại những điểm này lớn hơn nhiều so với đầu tựa lên cột của dầm Điều này có thể được giải thích rằng moment trên dầm do tĩnh tải tác động thẳng đứng kết hợp với moment từ chuyển vị không đều ở hai đầu gối tựa Sự khác biệt về độ cứng giữa các cột hoặc vách dẫn đến lực tác động không đồng nhất lên mỗi vách, từ đó tạo ra sự chênh lệch trong moment gối.

Tính toán – thiết kế hệ dầm

Hình 5-6: Mặt bằng hệ dầm

5.4.2 Tính toán cốt thép dọc Đối với dầm ta chỉ cần tính thép ứng với trường hợp moment nội lực lớn nhất

Dựa vào kết quả nội lực trong ETABS, chúng ta có thể xác định trường hợp biểu đồ bao Việc tính toán được thực hiện tại ba tiết diện nguy hiểm theo biểu đồ bao nội lực.

- Tương ứng với giá trị moment dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T

- Kích thước tiết diện chữ T có:

- Xác định vị trí trục trung hòa: M f R * b * h * (h b ' f ' f 0 0.5h ) ' f

- Nhận xét: Nếu M ho = 550mm

- Tra phụ lục ta có:  R 0.39458,  R 0.54083

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

- Chọn thép bố trí: 3 25  (14.72cm 2 )

- Tương tự, tính toán thép cho moment gối, ta được kết quả:

Bảng 5.15: Kết quả thép dầm B116

- Tính toán cốt đai khả năng chịu cắt của bê tông:

 Qbt 8.8kN < Qmax = 141.22kN do đó không cần phải đặt cốt đai

- Chọn đai 2 nhánh  8a100 có Asw = 50.24mm 2

- Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông

 Qsw = 391.6kN > Qmax = 141.22kN => Thỏa điều kiện độ bền

Hình 5-7: Mặt cắt bố trí thép dầm B116

5.4.3 Neo và nối cốt thép

Tính theo mục 8.5 TCVN 5574-2012 chiều dài đoạn neo hoặc nối cốt thép: s an an an b an an l R ỉ

 Trong vùng kéo: s an an an b an

 Trong vùng nén: s an an an b an

 Trong vùng chịu kéo: s an an an b an

 Trong vùng chịu nén: s an an an b an

5.4.4 Tính toán cốt đai chịu cắt cho dầm

- Tiến hành tổ hợp lực cắt nguy hiểm nhất trong dầm;

- Điều kiện tính toán: min max min b3 f n b b o max w1 b1 b b o

Hệ số đối với bê tông nặng được ký hiệu là   b3 0.6, trong khi hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén là   f 0, và hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc được ký hiệu là   n 0.

- Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

2 bt 0 sw sw tt 2 max

- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai tính theo bê tông chịu cắt:

- Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo: sct = min (h/3, 500)

Khoảng cách thiết kế của cốt đai là:s min(s ,s  tt max ,s ) ct Đoạn L/2 giữa dầm bố trí đai theo yêu cầu cấu tạo

5.4.5 Tính toán cốt đai gia cường giữa dầm phụ và dầm chính

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính, cần bổ sung cốt đai gia cường hoặc cốt xiên (cốt V) để chịu tải trọng tập trung lớn Những cốt này được gọi là cốt treo, nhằm đảm bảo khả năng chịu lực hiệu quả cho kết cấu.

- Nếu dùng cốt dai gia cường thì cốt đai phải dày đặt, diện tích các lớp cốt treo cần thiết phải thông qua tính toán

Hình 5-8: Đoạn gia cường cốt treo tại vị trí dầm phụ gối lên dầm chính

Tại vị trí cột, dầm phụ được gác lên dầm chính mà không cần sử dụng cốt treo gia cường, vì toàn bộ tải trọng sẽ được truyền xuống cột, đảm bảo không gây hư hại cho dầm chính.

- Kiểm tra dầm chính chính B85 (300x600), vị trí tầng 11 với dầm phụ B204 (200x400)

Bảng 5.16: kết quả lực cắt trong dầm

Lực cắt truyền vào dầm chính được tính là V = 44.28 + 106.9 = 151.18 kN Dầm chính có kích thước 300x600 mm và chiều cao 550 mm, trong khi dầm phụ có kích thước 200x400 mm Để thiết kế, sử dụng cốt treo dạng đai với đường kính đai ỉ10, có diện tích cốt asw = 78.5 mm² và số nhánh n = 2.

74 o Số cốt treo cần thiết cho mỗi bên của dầm phụ gối lên dầm chính: s 3 o sw sw h 150

- Trong đoạn đặt cốt đai gia cường, không cần đặt thêm cốt đai nào khác

- Đoạn bố trí cốt đai gia cường: b1 = hdc – hdp = 600 – 400 = 200 mm

Lượng cốt đai gia cường tối đa cho phép là s < 50 mm, nhằm đảm bảo thi công hiệu quả Cốt đai gia cường có thể được bố trí trong đoạn b2 = b1 + bdp = 200 + 200 = 500 mm, do đó, bố trí mỗi bên là 4ỉ10a50.

Theo TCVN 9386:2012, điều 5.4.2.2, trong thiết kế dầm kháng chấn chính, lực cắt thiết kế cần được xác định theo quy tắc chịu lực và tiêu tán năng lượng Điều này dựa trên sự cân bằng của dầm khi chịu tác động từ tải trọng ngang và moment đầu mút M i,d (với i=1,2 tương ứng với các tiết diện đầu mút), nhằm đảm bảo khả năng hình thành khớp dẻo dưới tác động của tải trọng động đất.

Thiết kế các khớp dẻo thường xuất hiện tại các đầu mút của dầm, hoặc trong các cấu kiện thẳng đứng được kết nối với nút liên kết dầm.

Tại tiết diện đầu mút thứ i, cần xác định hai giá trị lực cắt tác dụng là VEd,max,i và VEd,min,i, tương ứng với moment dương lớn nhất và moment âm lớn nhất Mi,d tại đầu mút 1 và 2 của dầm.

- Giá trị đầu mút M i ,d có thể được xác định như sau:

5.4.7 Kết quả tính toán – bố trí cốt thép

Kết quả tính toán cốt thép được trình bày đầy đủ ở Phụ lục.

Bảng 5.17:Tổng hợp cốt thép dầm

Story Beam M 3 (kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) As(cm²) Loc μ tt

As(cm²) chọn Cốt đai μ chọn

Tính toán – thiết kế cột

5.5.1.1 Khái niệm về nén lệch tâm xiên

Hình 5-9: Sơ đồ nén lệch tâm xiên

- Nén lệch tâm xiên là trường hợp phổ biến trong kết cấu công trình, xảy ra khi:

 Lực dọc N không nằm trong mặt phẳng đối xứng nào

 Hoặc khi lực dọc N tác dụng đúng tâm, kết hợp moment M mà mặt phẳng tác dụng của nó không trùng với mặt phẳng đối xứng nào

- Khi thiết kế thường sử dụng 1 trong 3 phương pháp sau:

 Thứ nhất, tính riêng cho từng trương hợp lệch tâm phẳng và bó trí thép cho mỗi phương

Phương pháp tính gần đúng này chuyển đổi bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương, đồng thời bố trí đều theo chu vi cột.

 Thứ ba, dùng phương pháp biểu đồ tương tác

Trong ba phương pháp tính toán, hai phương pháp đầu tiên là phương pháp gần đúng, trong khi phương pháp thứ ba phản ánh chính xác khả năng chịu lực của cấu kiện Trong đồ án này, sinh viên đã lựa chọn phương pháp thứ hai để tính toán cốt thép dọc trong cột.

5.5.1.2 Nội lực cột nén lệch tâm xiên

- Các thành phần nội lực cần kiểm tra của cột nén lệch tâm xiên gồm: lực dọc N (kéo hoặc nén); lực cắt Qx,Qy; moment Mx,My.

- Để tính toán thép cho cột cần phải tìm các bộ 3 nội lực nguy hiểm:

 N lớn nhất, Mx,My tương ứng

 Mx lớn nhất, N, My tương ứng

 My lớn nhất, N, Mx tương ứng

Lực cắt không phải là yếu tố quyết định đối với cột, do đó, bộ nội lực với lực cắt lớn nhất được sử dụng để xác minh khả năng chịu cắt của cấu trúc.

5.5.1.3 Tính toán cốt thép dọc cột nén lệch tâm xiên

- Dùng phương pháp tính gần đúng quy đổi từ bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương

- Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng x y

 C  , cốt thép được đặt trong chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn (cạnh b là cạnh vuông góc với cạnh uốn)

- Quy trình tính toán như sau:

 Kiểm tra điều kiện gần đúng cột lệch tâm xiên x y

 C  , Cx, Cy là cạnh của tiết diện cột

 Tính toán độ ảnh hưởng của uốn dọc lần lượt theo 2 phương X và Y

Chiều dài tính toán: l 0 x   x l; l 0 y   y l, đối với nhà cao tầng lấy     x y 0.7 Độ lệch ngẫu nhiên: e ax max l ox ; C x

  Độ mảnh theo 2 phương: x ox x l 0.288C

Tính hệ số ảnh hưởng của uốn dọc: Tính theo từng phương o Nếu   x 28     x 1 (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc) o Nếu x x crx

(kể đến ảnh hưởng của uốn dọc)

Trong đó: Ncr là lực dọc tới hạn, theo công thức thực nghiệm do GS

Nguyễn Đình Cống đề xuất: crx 2 x b x

 12 Moment gia tăng do ảnh hưởng của uốn dọc: M * x    x M x

- Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoặc phương Y

Mô hình Theo phương Cx Theo phương Cy Điều kiện

- Tính toán diện tích thép: Tính toán tương tự như bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng

 Xác định độ lệch tâm từ phân tích tĩnh học kết cấu e1 o Tính: a  a bv   / 2 20    / 2 o Tính: h 0  h a;  Z a  h 0  2a

 Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1 theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

 Xác định hệ số chuyển đổi mo: o Khi 1 0 0 1

 Xác định moment tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)

 Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên tương đương: e 1 M

 Xác định độ lệch tâm e0, độ lệch tâm tính toán e o Với kết cấu siêu tĩnh : e 0  max(e ,e ) a 1 o Độ lệch tâm tính toán : e e 0 h a

- Tính toán cốt thép theo các trường hợp:

  h   Nén lệch tâm rất bé Tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: e 1

Hệ số uốn dọc khi xét uốn nén đúng tâm: e

    Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: e b st e sc b

  h  và x 1   R h 0  nén lệch tâm bé o Xác định lại chiều cao vùng nén x: R R 2 0

  h o Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: b 0 st sc a

  h  và x 1   R h 0  nén lệch tâm lớn

- Kiểm tra hàm lượng thép: st min t max b

 Bố trí cốt thép: cốt thép được đặt theo chu vi trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo canh h

5.5.2 Kết quả tính toán thép cột

Kết quả đầy đủ được trình bày ở Phụ lục.

Bảng 5.19: Tổng hợp cốt thép cột trục 4

Story Column Load P(kN) M y (kN.m) M x (kN.m) L(m) Cx(cm) Cy(cm) a(cm) THLT As(cm²) μ%

Tính toán – thiết kế vách

5.6.1 Các phương pháp tính cốt thép dọc cho vách

Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi chia vách thành các phần tử nhỏ, mỗi phần tử chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, từ đó coi ứng suất phân bố đều trong từng phần tử Việc tính toán cốt thép được thực hiện cho từng phần tử, coi vách như những cột nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm.

Phương pháp vùng biên chịu moment cho rằng cốt thép tại hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ moment Lực dọc được giả thiết phân bố đều trên toàn chiều dài vách, đảm bảo tính ổn định và độ bền cho công trình.

Phương pháp sử dụng biểu đồ tương tác dựa trên giả thiết về sự làm việc của bê tông và cốt thép để xác định các trạng thái chịu lực giới hạn (Nu, Mu) cho các vách bê tông cốt thép Từ đó, các trạng thái này tạo thành một đường cong liên hệ giữa lực dọc N và moment M của trạng thái giới hạn.

5.6.2 Phương pháp vùng biên chịu moment

Hình 5-10: Sơ đồ nội lực tác dụng lên vách

Bước đầu tiên là giả định chiều dài B của vùng biên chịu moment Trong quá trình phân tích, cần xem xét vách chịu lực dọc theo trục N và moment uốn trong mặt phẳng My, được coi là tương đương với một cặp ngẫu lực tác động tại hai vùng biên của vách.

Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên: l,r b l r

A: Diện tích mặt cắt vách

Ab: Diện tích mặt cắt vách vùng biên

Bl, Br: Chiều dài trái, phải của vùng biên

Bước 3: Tính diện tích cốt thép chịu nén, kéo theo TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế

Tính toán cốt thép cho cột chịu kéo – nén đúng tâm là rất quan trọng Khả năng chịu lực của cột này được xác định theo một công thức cụ thể.

- Rb, Rs : Cường độ tính toán chịu nén của bê tông, cốt thép

- Ab, As: Diện tích tiết diện bê tông vùng biên và cốt thép dọc

- φ: Hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định theo công thức thực nghiệm (chỉ dùng được khi: 14    104):

Chiều dài tính toán của vách trong nhà nhiều tầng được xác định là l0 = 0.8H, với H là chiều cao tầng Bán kính quán tính theo phương mảnh được tính bằng i min = 0.288b Khi tỷ lệ  nhỏ hơn hoặc bằng 28, ảnh hưởng của uốn dọc có thể bỏ qua và lấy  = 1.

Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén: l,r b b nen s s

Khi N < 0, tức là trong vùng biên chịu kéo, diện tích cốt thép chịu kéo được xác định dựa trên ứng lực kéo do cốt thép chịu Diện tích này được tính theo công thức s keo l,r s.

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép và cấu tạo Nếu không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và tính toán lại từ bước 1 Chiều dài B tối đa của vùng biên là L/2; nếu vượt quá, cần tăng bề dày vách.

 Cốt thép dọc hàm lượng: 1%    4%

 Phải bố trí ít nhất một thanh thép trung gian giữa các thanh thép ở góc dọc theo mỗi cạnh cột

 Đai kín và đai móc vùng tới hạn (vùng biên) đường kính ít nhất là 6mm

 Vùng biên phải sử dụng đai kín chồng lên nhau để mỗi thanh cốt thép dọc khác đều được cố định bằng đai kín hoặc đai móc

 Lượng cốt thép tối thiểu vùng giữa là 0.2%

 Cốt thép vùng giữa được liên kết với nhau bằng các thanh đai móc cách nhau khoảng 500 mm

 Cốt thép vùng giữa có đường kính không nhỏ hơn 8mm nhưng không lớn hơn 1/8 bề rộng vách

 Khoảng cách giữa cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong 2 trị số sau: s 1 5b 1.5 3 0 45 (c m) s 30 (cm)

Bước 5: Kiểm tra phần vách còn lại để đảm bảo cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bê tông đã đạt đủ khả năng chịu lực, cốt thép chịu nén trong khu vực này sẽ được bố trí theo đúng cấu tạo.

Bước 6: Tính toán cốt thép ngang

Tại mỗi tiết diện của vách, cần gia cường thép đai ở hai đầu để chịu ứng suất cục bộ, bao gồm ứng suất tiếp và ứng suất pháp Ứng suất này thường xuất hiện nhiều nhất ở hai đầu vách, nơi lực truyền vào lớn nhất trước khi lan tỏa ra xung quanh.

Tính toán cốt ngang trong vách được thực hiện như trong dầm Điều kiện tính toán:  b3  1     r n   b bt R bh 0  Q max  0.3    wl b1 b b R bh 0

 b3  đối với bê tông nặng f 0 :

  hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén

 hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc

Khoảng cách giữa các cốt ngang theo tính toán trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

2 1 n R bh R bt 0 sw sw a stt 2

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt ngang tính theo bê tông chịu cắt:

Khoảng cách thiết kế của cốt ngang:

84 Đường kớnh cốt ngang: chọn ỉ = 8mm và bố trớ đều hết cốt đai với s 0mm

Bước 7: Bố trí cốt thép cho vách cứng

5.6.3 Kết quả tính toán thép vách

Kết quả tính toán cốt thép đầy đủ được trình bày ở Phụ lục.

THIẾT KẾ MÓNG

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Và Xây Dựng Chung Cư Bình Minh
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	201
Dung lượng	4,45 MB