(Đồ án tốt nghiệp) cao ốc chung cư BMC

TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Vị trí xây dựng công trình

Cao ốc BMC nằm tại địa chỉ 258 Bến Chương Dương, phường Cô Giang, Quận 1, TP.HCM, gần đại lộ Đông Tây và khu quy hoạch các dự án quan trọng của thành phố.

Các điều kiện khí hậu tự nhiên của thành phố Hồ Chí Minh

TP Hồ Chí Minh, tọa lạc giữa vùng đồng bằng sông Cửu Long và các khu vực miền Đông Nam Bộ, Nam Trung Bộ, Nam Tây Nguyên, là một trung tâm phát triển mạnh mẽ về nông sản, cây công nghiệp, dầu khí và đặc biệt là du lịch.

TP Hồ Chí Minh có tọa độ địa lý khoảng 10 0 10’-10 0 38 vĩ độ bắc và

 Phía Bắc: giáp tỉnh Bình Dương

 Tây Bắc: giáp tỉnh Tây Ninh

 Đông và Đông Bắc: giáp tỉnh Đồng Nai

 Đông Nam: giáp tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu

 Tây và Tây Nam: giáp tỉnh Long An và Tiền Giang

Trung tâm thành phố Hồ Chí Minh nằm cách bờ biển Đông 50km đường chim bay và có 12km đường bờ biển Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất, với hàng chục đường bay, chỉ cách trung tâm thành phố 7km.

- Khí hậu: TP HCM có 2 mùa rõ rệt

 Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11

 Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

- Nhiệt độ trung bình cả năm 27 0 C, không có mùa đông, chính vì thế hoạt động du lịch thuận lợi suốt 12 tháng.

Việt Nam có nguồn bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 140 Kcal/cm2/năm, với số giờ nắng trung bình từ 160 đến 270 giờ mỗi tháng Hàng năm, đất nước này trải qua hơn 330 ngày có nhiệt độ trung bình cao.

Nhiệt độ từ 25-28 độ C cùng với ánh sáng thích hợp tạo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của các loại cây trồng và vật nuôi, giúp đạt năng suất sinh học cao Đồng thời, điều kiện này cũng thúc đẩy quá trình phân hủy chất hữu cơ trong chất thải, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường đô thị.

Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1.949 mm, với 159 ngày mưa, chủ yếu tập trung từ tháng 5 đến tháng 11, đặc biệt là vào tháng 6 và tháng 9 Các tháng 1, 2, 3 có lượng mưa rất ít Mưa không phân bố đều trên toàn thành phố, có xu hướng tăng dần từ Tây Nam đến Đông Bắc, với các quận nội thành và huyện phía Bắc thường nhận được lượng mưa cao hơn so với các quận phía Nam và Tây Nguyên.

Tình hình địa chất công trình và địa chất thủy văn

Thành phố Hồ Chí Minh tọa lạc tại vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, với địa hình tổng quát có xu hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây Khu vực này có thể được chia thành ba tiểu vùng địa hình khác nhau.

Vùng cao ở phía Bắc-Đông Bắc và một phần Tây Bắc của thành phố, bao gồm các khu vực như bắc huyện Củ Chi, đông bắc Thủ Đức và quận 9, có địa hình lượn sóng với độ cao trung bình từ 10-25m Nơi đây còn có những đồi gò, trong đó đồi Long Bình tại quận 9 đạt độ cao tối đa lên tới 32m.

Vùng thấp trũng phía Nam-Tây Nam và Đông Nam thành phố, bao gồm các quận 9, 8, 7 cùng với huyện Bình Chánh, Nhà Bè và Cần Giờ, có độ cao trung bình khoảng 1m, với độ cao tối đa lên đến 2m và tối thiểu là 0.5m.

Vùng trung bình nằm ở khu vực Trung tâm Thành phố, bao gồm phần lớn nội thành cũ, một phần quận 2, Thủ Đức, toàn bộ quận 12 và huyện Hóc Môn Đặc trưng của vùng này là có độ cao trung bình từ 5 đến 10 mét.

Địa hình TP HCM không chỉ đơn giản mà còn đa dạng, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển đa mặt Với đặc điểm địa hình bằng phẳng và rộng rãi, thành phố này rất thích hợp cho việc xây dựng các công trình.

Quy mô và đặc điểm công trình

- Hệ số sử dụng đất : 11 lần

- Khu căn hộ BMC là một block nhà cao 14 tầng với:

Tầng trệt của tòa nhà được thiết kế cho siêu thị, tiếp tân và sảnh chờ, cùng với khu vực y tế tiện lợi Lầu 1 bao gồm phòng gym hiện đại, cửa hàng thức ăn nhanh và trung tâm thương mại phong phú Trong khi đó, lầu 2 cung cấp không gian cho coffe internet, sảnh sinh hoạt cộng đồng, khu giặt ủi và phòng tập thể dục thể thao, đáp ứng nhu cầu đa dạng của cư dân.

Lầu 3 và 4 của tòa nhà cung cấp văn phòng cho thuê với diện tích từ 80-90m2 mỗi văn phòng Các tầng còn lại có diện tích 676m2, được thiết kế với 4 căn hộ penthouse cao cấp Mỗi căn hộ được bố trí hợp lý, phù hợp với phong thủy Á Đông, bao gồm 3 phòng ngủ, 2-3 phòng vệ sinh, sân phơi và ban công Không gian phòng khách liên thông với bếp và phòng ăn tạo cảm giác rộng rãi, thoáng mát, cùng với phòng sinh hoạt gia đình lớn và sân vườn.

Tất cả các phòng trong căn hộ đều có cửa sổ hướng ra bên ngoài, mang lại không khí trong lành và sự gần gũi với thiên nhiên Nội thất được trang bị bằng các thương hiệu uy tín như gạch Đồng Tâm, cửa Hòa Bình, sàn gỗ Picenza và thiết bị vệ sinh Inax, đảm bảo chất lượng và thẩm mỹ cho không gian sống.

American Standard… Căn hộ xây dựng hoàn thiện, trang bị sẵn máy lạnh, kệ bếp và máy hút khói.

Cao ốc BMC tọa lạc tại vị trí đắc địa với mặt tiền hướng Đông Nam và bên cạnh là dòng sông, mang lại sự hài hòa về phong thủy Công trình được thiết kế theo tiêu chuẩn xây dựng của Mỹ, đảm bảo chất lượng và tính thẩm mỹ cao.

Nguồn điện chính và dự phòng được trang bị đầy đủ, đảm bảo an toàn cho cư dân Hệ thống phòng cháy chữa cháy tự động kết nối với trung tâm phòng cháy chữa cháy của thành phố, nâng cao mức độ an toàn Công tác an ninh được chú trọng với sự bảo vệ 24/24 giờ Mỗi căn hộ đều có hệ thống chuông báo kèm hình ảnh và điện thoại lắp đặt tại tất cả các phòng sinh hoạt Quản lý tòa nhà được thực hiện bởi các công ty nước ngoài, đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt nhất.

Thiết kế tổng mặt bằng

Dựa trên đặc điểm mặt bằng khu đất và yêu cầu công trình theo tiêu chuẩn quy trình nhà nước, việc quy hoạch và thiết kế tổng mặt bằng cần phải xem xét công năng sử dụng của từng loại công trình và dây chuyền công Điều này giúp tạo ra các phân khu chức năng rõ ràng, đồng thời phù hợp với quy hoạch đô thị đã được phê duyệt, đảm bảo tính khoa học và thẩm mỹ Bố cục và khoảng cách kiến trúc phải đáp ứng các yêu cầu về phòng cháy chữa cháy, chiếu sáng, thông gió, chống ồn và khoảng cách ly vệ sinh.

- Toàn bộ mặt trước công trình trồng cây và để thoáng, khách có thể tiếp cận dễ dàng với công trình.

- Giao thông nội bộ bên trong công trình thông với các đường giao thông công cộng,đảm bảo lưu thông bên ngoài công trình.

Giải pháp thiết kế kiến trúc

- Thiết kế mặt bằng các tầng:

 Mặt bằng tầng trệt: bố trí làm siêu thị, dịch vụ y tế, các phòng kĩ thuật, có sảnh lớn và phòng chờ để đón khách.

 Mặt bằng tầng 1: bố trí các phòng tập thể dục thể thao nam và nữ, trung tâm dịch vụ và thương mại, nhà hàng caffe điểm tâm, quầy bar.

 Mặt bằng tầng 2,3: tất cả diện tích đều dành cho việc bố trí các văn phòng cho thuê.

 Mặt bằng tầng điển hình: gồm 4 căn hộ penthouse rộng lớn đầy đủ tiện nghi nhất, có sân vườn.

 Mặt bằng tầng mái: dùng để đặt bể nước mái và kỹ thuật thang máy.

Hình 1.1 – Mặt bằng tầng điển hình

 Nhằm thể hiện nội dung bên trong công trình, kích thước cấu kiện cơ bản, công năng của các phòng.

Dựa vào đặc điểm sử dụng và các yếu tố vệ sinh như ánh sáng, thông gió cho các phòng chức năng, chúng ta lựa chọn chiều cao các tầng một cách hợp lý.

 Các tầng còn lại cao 3.3m.

Công trình lớn tại TP Hồ Chí Minh được thiết kế theo phong cách kiến trúc hiện đại, mang đến vẻ hoành tráng và ấn tượng cho toàn bộ công trình.

Hình 1.2 – Mặt đứng chính công trình

Giao thông nội bộ công trình

- Hệ thống giao thông theo phương đứng được bố trí với 3 thang máy cho đi lại, 2 cầu thang bộ kích thước vế thang lần lược là 1,17m và 1,23m.

- Hệ thống giao thông theo phương ngang với các hành lang được bố trí phù hợp với yêu cầu đi lại.

Giải pháp kỹ thuật khác

Để tối ưu hóa ánh sáng trong không gian, hệ thống cửa sổ được lắp kính ở tất cả các mặt, giúp tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên Bên cạnh đó, ánh sáng nhân tạo cũng được sắp xếp hợp lý để đảm bảo chiếu sáng đầy đủ cho mọi khu vực cần thiết.

Tận dụng hiệu quả thông gió tự nhiên thông qua hệ thống cửa sổ, đồng thời kết hợp với hệ thống điều hòa không khí được xử lý và làm lạnh qua các ống dẫn.

17 theo các hộp kỹ thuật theo phương đứng, và chạy trong trần theo phương ngang phân bố đến các vị trí tiêu thụ.

Tuyến điện trung thế 15KV được lắp đặt qua ống dẫn ngầm dưới đất và kết nối với trạm biến thế của công trình Ngoài ra, công trình còn được trang bị hai máy phát điện dự phòng đặt tại tầng hầm, đảm bảo cung cấp điện khi nguồn điện chính bị mất.

 Các hệ thống phòng cháy chữa cháy.

 Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ.

 Các phòng làm việc ở các tầng.

 Hệ thống máy tính và các dịch vụ quan trọng khác.

- Hệ thống cấp thoát nước:

Nước từ hệ thống cấp nước thành phố được dẫn vào bể ngầm tại tầng hầm của công trình, sau đó được bơm lên bể nước mái qua quá trình điều khiển tự động Nước sẽ được phân phối qua các đường ống kỹ thuật đến các vị trí cần lấy nước.

Nước mưa từ mái công trình, logia và ban công, cùng với nước thải sinh hoạt, sẽ được thu gom vào xênô và chuyển đến bể xử lý nước thải Sau khi qua quá trình xử lý, nước sẽ được đưa vào hệ thống thoát nước của thành phố.

- Hệ thống phòng cháy, chữa cháy:

Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt ở mỗi phòng và mỗi tầng, cũng như tại các khu vực công cộng trên mỗi tầng Hệ thống báo cháy được trang bị đồng hồ và đèn báo, giúp phòng quản lý nhận tín hiệu khi có sự cố cháy xảy ra, từ đó kiểm soát và khống chế hoả hoạn hiệu quả cho toàn bộ công trình.

Thiết kế phải tuân thủ các yêu cầu về phòng chống cháy nổ và các tiêu chuẩn liên quan, bao gồm việc lắp đặt các bộ phận ngăn cháy, lối thoát nạn và hệ thống cấp nước chữa cháy Mỗi tầng đều được trang bị bình CO2 và đường ống chữa cháy tại các nút giao thông để đảm bảo an toàn.

 Rác thải ở mỗi tầng sẽ được thu gom và đưa xuống tầng kĩ thuật, tầng hầm bằng ống thu rác Rác thải được mang đi xử lí mỗi ngày.

Vật liệu hoàn thiện được chọn lựa kỹ lưỡng, bao gồm các loại vật liệu chất lượng cao, giúp bảo vệ công trình khỏi mưa nắng và đảm bảo độ bền lâu dài Nền nhà được lát gạch Ceramic chắc chắn, trong khi tường được quét sơn chống thấm hiệu quả.

 Các khu phòng vệ sinh, nền lát gạch chống trượt, tường ốp gạch men trắng cao 2m.

Vật liệu trang trí được chọn lựa từ loại cao cấp, đảm bảo tính kỹ thuật cao và mang màu sắc trang nhã, tạo cảm giác thoải mái cho không gian nghỉ ngơi.

 Hệ thống cửa dùng cửa kính khuôn nhôm.

Giải pháp kết cấu

Hiện nay, việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép trong xây dựng đã trở nên phổ biến trên toàn cầu, đặc biệt là ở Việt Nam Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, bê tông cốt thép được ưa chuộng nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó.

 Giá thành của kết cấu bêtông cốt thép thường rẻ hơn kết cấu thép đối với những công trình có nhịp vừa và nhỏ chịu tải như nhau.

 Bền lâu, ít tốn tiền bảo dưỡng, cường độ ít nhiều tăng theo thời gian Có khả năng chịu lửa tốt.

 Dễ dàng tạo được hình dáng theo yêu cầu của kiến trúc.

- Vì vậy công trình được xây bằng bêtông cốt thép.

Công trình được thiết kế với hệ vách và khung, trong đó tầng hầm sử dụng khung kết hợp với vách để tạo ra không gian rộng rãi Các tầng trên có sự chuyển đổi từ cột sang vách cứng, mang lại sự chắc chắn và tính thẩm mỹ cho toàn bộ công trình.

Hệ kết cấu dưới tầng hầm sử dụng cột và vách cứng mang lại hiệu quả tối ưu cho thi công bằng ván khuôn trượt Ngoài ra, các vách cứng còn có thể được tận dụng làm tường bao che, giúp tiết kiệm không gian.

Vật liệu bê tông cốt thép (BTCT) đang trở thành lựa chọn phổ biến cho các nhà thiết kế trong việc xây dựng kết cấu nhà cao tầng tại Việt Nam và nhiều quốc gia khác.

- Công trình được thiết kế dạng khung bê tông cốt thép toàn khối.

- Hệ sàn sườn, móng cọc, đài móng và khung nhà bê tông cốt thép có cấp độ bền B25 với R b = 14.5 Mpa, R bt = 1.05 Mpa

- Thép sử dụng cho toàn bộ công trình dùng thép AI và AII với:

 ỉ>10 dựng thộp nhúm AII: Rs = Rsc = 280 Mpa

 ỉ 40m ta cần xét đến ảnh hưởng của thành phần động tải trọng gió.

Theo TCVN 229-1999, khi tính toán thành phần động của tải gió, nếu tần số dao động cơ bản f1 lớn hơn tần số dao động riêng giới hạn fL, chỉ cần xem xét tác dụng của xung vận tốc gió Ngược lại, nếu f1 nhỏ hơn fL, cần tính cả tác dụng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình, đồng thời chỉ thực hiện tính toán cho các dạng dao động có tần số thỏa mãn điều kiện f1 < fL.

Mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động của tải trọng gió quyết định việc xem xét thành phần động của tải gió Điều này có thể chỉ bao gồm tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả lực quán tính của công trình.

Mức độ nhạy cảm của công trình được xác định thông qua mối tương quan giữa các giá trị tần số dao động riêng cơ bản, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất và tần số giới hạn fL = 1.3, theo quy định trong Bảng 2 TCVN 229-1999.

- Ta so sánh tần số dao động riêng thứ 1 với tần số giới hạn f L : f 1 = 0.35 < f L = 1.3 (s)

- Vậy thành phần động của tải gió phải tính đến tác động của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.

- Vì vậy ta cần tính toán thành phần động của tải gió ứng với 3 dao động riêng đầu tiên Tuy nhiên:

 Dạng dao động thứ 1 (mode1): công trình dao động theo phương X

 Dạng dao động thứ 3 (mode 3): công trình dao động theo phương Y

 Dạng dao động thứ 2 (mode2): công trình bị xoắn theo trục Z ( ta bỏ qua dao động xoắn trong tính toán)

- Xác định thành phần động của tải gió theo các công thức sau:

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j tương ứng với dạng dao động riêng thứ i được xác định theo công thức 4.3 trong TCVN 299-1999.

 W p(ji) : lực, đơn vị tính toán thường lấy là kN tùy theo đơn vị tính toán W Fj

 Mj : khối lượng tập trung của phần công trình thứ i, không thứ nguyên.

+ ξi : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ I, không thứ nguyên.

 yji : dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần tử thứ j ứng với dạng dao động thứ I, không thứ nguyên.

 ψi : hệ số được xác đinh bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió coi như không đổi.

- Xác định hệ số ψi theo công thức: n

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải gió tác động lên phần thứ j của công trình, tương ứng với các dạng dao động khác nhau và chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, được xác định theo công thức W Fj.

 W j : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió.

 S j : diện tích đón gió phần j của công trình.

Hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao z, ký hiệu là ζj, liên quan đến phần thứ j của công trình và phụ thuộc vào dạng địa hình cũng như chiều cao z Để xác định giá trị này, có thể tham khảo bảng 3 trong TCVN 299-1999.

 ν : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình (tra bảng 4, bảng 5 TCVN 299-1999)

- Xác định hệ số động lực ξi phụ thuộc vào thông số ε i và độ giảm loga δ của dao động: ε γW i = 940f i 0

 γ: hệ số tin cậy tải trọng gió, lấy bằng 1.2

 fi : tần số dao động riêng thứ i.

 W0 : giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng.

- Công trình bằng BTCT δ = 0.3, sử dụng đường cong 1

- Theo đồ thị “Hình 2 TCVN 229-1999” xác định được hệ số động lực ξi

- Giá trị tính toán thành phần động của tải gió:

 γ: hệ số tin cậy đối với tải gió, lấy bằng 1.2

 β : hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian

Lấy β = 1 (thời gian sử dụng giả định là 50 năm)

Theo tiêu chuẩn, để xác định tác động của tải trọng gió, cần thực hiện tổ hợp phản ứng theo từng mode dao động, sau đó kết hợp gió tĩnh và gió động Tuy nhiên, do mỗi phương chỉ có một mode tham gia vào thành phần gió động, nên việc tổ hợp gió sẽ được thực hiện theo cách đơn giản hơn.

Bảng 4.4 - Bảng tổng hợp gió động theo phương X

Tầng từng lượng tầng tầng

Bảng 4.5 - Bảng tổng hợp gió động theo phương Y

Tầng từng lượng tầng tầng

Tính toán động đất

- Thiết kế công trình trong vùng động đất dựa trên cơ sở sau:

+ Khi có động đất thấp hơn cấp động đất quy định trong vùng xây dựng công trình thì công trình còn tồn tại nguyên vẹn.

Khi xảy ra động đất với cấp độ tương ứng quy định cho khu vực xây dựng, có thể xuất hiện hư hỏng cục bộ, nhưng khả năng hoạt động của công trình vẫn được duy trì.

+ Khi xảy ra động đất có cấp lớn hơn động đất quy định cho vùng xây dựng thì công trình hư hỏng nghiêm trọng.

- Xác đinh tỷ số a gR / g:

+ Tra phụ lục I, TCVN 9386-2012 tại TP Hồ Chí Minh, Quận 1 ta được đỉnh gia tốc nền tham chiếu a gR = 0.0848 a

 Với : g = 9.81 m/s 2 là gia tốc trọng trường.

- Mức độ quan trọng được đặc trưng bởi hệ số tầm quan trọng γI ta tra phụ lục F, TCVN 9386-2012 công trình thuộc cấp II nên γ I = 1

- Xác định giá trị gia tốc đỉnh nền thiết kế:

 Động đất mạnh a g = 0.8318 > 0.08g, phải tính toán với cấu tạo kháng chấn.

- Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động động đất:

Dựa trên mặt cắt địa tầng, số liệu khảo sát địa chất và điều kiện đất nền liên quan đến tác động của đất, nền đất tại khu vực xây dựng công trình này được nhận dạng như sau:

Bảng 4.6: Nhận dạng điều kiện đất nền

- Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu:

Hệ khung hoặc hệ khung tương đương, bao gồm cả kết cấu hỗn hợp khung-vách, có thể được xác định gần đúng với giá trị q = 3.9, áp dụng cho các công trình nhà nhiều tầng, khung nhiều nhịp hoặc các cấu trúc tương tự.

- Ta sử dụng phương pháp phổ thiết kế để tính toán động đất.

- Đối với các thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ thiết kế S d (T) được xác định bằng các biểu thức sau:

 Sd(T) : là phổ phản ứng đàn hồi thiết kế.

 T : là chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do.

 a g : là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A

 T B : là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc.

 T C : là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc.

 T D : là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng.

 η : là hệ số điều chỉnh độ cản với giá trị tham chiếu η = 1 đối với độ cản nhớt 5%

 β : là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang β = 0.2

 q: là hệ số ứng xử. q = 3.9 : hệ số ứng xử theo phương ngang.

54 q= 1.5 hệ số ứng xử theo phương đứng.

- Bảng 4.7 – Giá trị của các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi

Hình 4.7: Đồ thị phổ thiết kế S d (T) theo phương ngang

Các trường hợp tải và cấu trúc tổ hợp

Bảng 4.8 – Các trường hợp tải

- Tải động đất sẽ khai báo trong phần Define – Respone spectrum funtion và Respone spectrum case:

Hình 4.8 – Khai báo Respone spectrum case QX, QY

Bảng 4.9 – Cấu trúc tổ hợp tải trọng

Xác định nội lực và tính toán cốt thép cho dầm

- Chọn tổ hợp bao nội lực để tính thép cho dầm.

- Do mặt bằng công trình đối xứng, khi giải nội lực có giá trị gần nhau nên ta chỉ tính cho những dầm trong hình sau

Tính cốt dọc cho dầm

- Tính toán cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật, chữ Ttrình tự như sau: αm ξ = 1 − 1 − 2α m < ξR

 R b : cường độ tính toán chịu nén của bê tông.

 R s : cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép.

 b: bề rộng của tiết diện.

 h0 : chiều cao làm việc của dầm (h0 = h – a)

 a: khoảng cách từ mép dầm đến trọng tâm lớp cốt thép.

Ví dụ tính toán thép dọc dầm cho một trường hợp cụ thể

- Story 6, dầm chính tên B128 sau khi đã lọc ra giá trị moment dương lớn nhất của

3 vị trí đầu giữa cuối ta có bảng sau:

Bảng 4.10 – Moment, tiết diện dầm B128

- Ta tính cho trường hợp M 3 = 43.902 kNm αm = R

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính cốt đai cho dầm

- Tính toán cốt đai cho tiết diện gối có lực cắt QMax = 333.7 kN

- Kiểm tra sức chống cắt của bê tông (điều kiện không cần tính cốt đai):

- Chọn thộp đai ỉ8, số nhỏnh n =2, A sw = 0.502 cm 2

- Bước đai cần bố trí:

- Chọn cốt đai ỉ8a200 bố trớ giữa nhịp theo điều kiện trờn.

- Điều kiện chọn khoảng cách cốt đai trong đoạn đàu dầm L/4 phải nhỏ hơn Stt ngoài ra thỏa mãn yêu cầu cấu tạo:

- Chọn cốt đai ỉ8a100 bố trớ đầu nhịp L/4

Tính toán cốt treo gia cường cho dầm

- Từ Etabs ta có lực cắt tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính QMax = 78.4 kN

- Chọn thộp ỉ8, số nhỏnh n =2, A sw = 0.502 cm 2

- Số cốt treo cần thiết cho mỗi bên của dầm phụ gối lên dầm chính tính như sau: m - Chọn m =2 với bước đai a = 50 mm

- Bố trí trong phạm vi b 1 = h dc – h dp = 700 – 400 = 300 mm

- Bảng 4.11 – Bảng tổng hợp tính toán, bố trí thép dầm tầng điển hình

Xác định nội lực và tính toán cốt thép cho cột

Tính cốt dọc cho cột

Phương pháp tính toán gần đúng được áp dụng để biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương nhằm xác định cốt thép Nguyên tắc tính toán theo phương pháp này được quy định trong TCVN 5574-2012.

- Gồm có nội lực N, V, Mx , My, tiết diện cột Cx, Cy

Tiết diện chịu lực nén N và moment uốn Mx, My có độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay Sau khi phân tích uốn theo hai phương, hệ số ηx và ηy được tính toán, dẫn đến sự gia tăng của moment.

Mx1 và My1 : Mxl = η x Mx ; Myl = η y My

- Xác định độ mảnh 2 phương: λx λ y

+ Nếu λ > 28 thì η - Tính toán hệ số uốn dọc ηx , ηy : η Với N cr là lực cản tới hạn, xác định theo công thức:

I: moment quán tính của tiết diện lấy đối với trục qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn.

Is : moment quán tính của cốt thép lấy đối với trục đã nêu ở trên.

S : hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: S α = Es và Is

64 δe : là hệ số lấy theo quy định: δ e δmin = 0.5 − 0.01 L h 0 − 0.01R b

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải dài hạn ϕl = 1 + M dh + N dh y

- Xác định phương tính toán theo bảng sau:

Bảng 4.12 – Phương tính toán cột nén lệch tâm xiên

- Xác định moment tương đương : M = M1 + m0 M2 h b

- Hệ siêu tĩnh: e0 = max(e1 ; ea ) (ta chọn hệ siêu tĩnh để tính toán)

- Xác định độ lệch tâm e: e = e0 + h

- Xét trường hợp lệch tâm:

 Trường hợp 1: Lệch tâm rất bé khi ε = e 0

≤ 0.3 tính toán gần đúng như nén h0 đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm γe

Hệ số uốn dọc thêm khi xét đúng tâm ϕ

Khi 14 < λ < 104 tính φ theo công thức sau:

Diện tích của toàn bộ cốt thép A st xác định theo công thức:

 Trường hợp 2: khi ε = e h 0 > 0.3 đồng thời x1 > ξR h0 Tính toán theo trường hợp lệch tâm bé.

Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức gần đúng như sau:

Diện tích của toàn bộ cốt thép tính theo công thức:

 Trường hợp 3: khi ε = e h 0 > 0.3 đồng thời x 1 ≤ ξ R h 0 Tính toán theo trường hợp lệch tâm lớn.

Tính A st theo công thức:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính cốt đai cho cột

Cốt thép đai trong cột đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết các thanh thép dọc, tạo thành hệ khung vững chắc và giữ ổn định vị trí cốt thép trong quá trình thi công Chức năng này giúp bảo vệ cốt thép dọc khỏi hiện tượng cong vênh khi chịu nén, ngăn ngừa việc phá vỡ lớp bê tông bảo vệ và đảm bảo sự bền vững cho công trình.

Đường kính thép đai phải lớn hơn 0.25 lần đường kính thép dọc tối đa, và khoảng cách giữa các thép đai tại vị trí nối buộc thép không được vượt quá 10 lần đường kính thép dọc tối thiểu Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, cần có ít nhất 4 cốt thép đai để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho kết cấu.

- Khoảng cỏch giữa cỏc thộp đai trong đoạn cũn lại lấy min 10ỉ docmin

Ví dụ tính toán thép dọc cột cho một trường hợp cụ thể

- Ta lọc ra combo có M x , M y lớn nhất để tính toán cho từng story.

- Ví dụ cho cột C3,với dữ liệu như bảng sau:

- Bảng 4.13 – Tiết diện và nội lực cột C3 ở tầng 7

- Độ lệch tâm tĩnh học e1 :

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea : e ax e ay

- Độ lệch tâm ban đầu e 0 : e0x = max(e1x ; eax ) 0.3 mm e0x = max(e1x ; eax ) 1.62 mm

Vậy tính toán theo phương X

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên e a : ea = eax + 0.2eay = 20 + 0.2 × 20 = 24 mm x 1

- Độ lệch tâm tĩnh học e1 : e

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên e 0 : e0

- Vậy x 1 = 308.19 < ξRh0 13.5 ta tính theo trường hợp lệch tâm lớn

Bảng 4.14 – Bảng tổng hợp tính toán, bố trí thép cho cột

Xác định nội lực và tính toán cốt thép cho vách

Tính toán cốt thép vách bằng phương pháp vùng biên chịu moment

Phương pháp này cho rằng toàn bộ moment trong vách được chịu bởi vùng biên ở hai bên Lực dọc phân bố đều trên mặt cắt tiết diện cột, dẫn đến việc cốt thép chịu lực tập trung ở hai vùng biên Trong khi đó, vùng giữa vách sẽ được bố trí thép theo cấu tạo, miễn là bê tông ở vùng giữa đã đủ khả năng chịu lực nén.

- Cốt thép hai bên vùng biên được tính toán như cấu kiện chịu kéo hoặc nén đúng tâm với các giả thiết sau:

- Ứng lực kéo chỉ do cốt thép chịu.

- Ứng lực nén sẽ do cả phần bê tông và cốt thép chịu.

Hình 4.10 – Mặt cắt và mặt đứng vách theo phương pháp vùng biên chịu moment

- Các bước tính toán vách cứng:

- Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng biên chịu moment Bl= Br = Tp Xét vách

74 chịu lực dọc trục N và moment uốn M, moment này tương đương với 1 cặp ngẫu lực đặt ở 2 vùng biên của vách.

 Suy ra Bm = Lp - Bl – Br

 Diện tích của vách: A = Lp × Tp

 Diện tích vùng biên trái: Aleft = Bl × Tp

 Diện tích vùng biên phải: Aright = Br × Tp

 Diện tích vùng giữa vách: Amid = Bm × Tp

- Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên và vùng giữa

Pl Pr Pm Trong đó:

- Bước 3: Tính diện tích của cốt thép chịu kéo hoặc nén theo công thức:

+ Diện tích cốt thép cho cấu kiện chịu nén đúng tâm: A

Nếu λ > 28 thì giá trị φ được xác định theo công thức:

 Diện tích cốt thép cho cấu chịu kéo đúng tâm: A s = P keo

- Bước 4: Kiểm tra hàm lượng của cốt thép

Nếu hàm lượng cốt thép chịu kéo hoặc chịu nén không đạt yêu cầu, cần tăng bề rộng Bl hoặc Br, hoặc cả hai, tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể Mỗi lần tăng bề rộng sẽ có giá trị là Tp/2, trong khi bề rộng vùng biên tối đa không vượt quá Lp/2.

75 hoặc Br tăng đến Lp/2 mà không thỏa hàm lượng cho phép của cấu kiện chịu kéo hoặc nén thì phải tiến hành tăng bề dày Tp của vách.

 Diều kiện hàm lượng cốt thộp: àt % = A bh s 100%; 2à min ≤ à t

- Bước 5: Kiểm tra khả năng chịu nén phần giữa của vách

Nếu phần giữa của vách có khả năng chịu lực, cần tiến hành đặt cốt thép theo cấu tạo Ngược lại, nếu phần giữa không đủ khả năng chịu lực, cần tính toán cốt thép như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm.

Bảng 4.15 – Bảng tổng hợp tính toán, bố trí thép cho vách

THIẾT KẾ MÓNG CHO KHUNG TRỤC B

Địa chất

Kết quả khảo sát cho thấy đất nền bao gồm nhiều lớp đất khác nhau với độ dốc nhỏ, cho phép xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo tương tự như mặt cắt địa chất Khu đất được khảo sát bằng phương pháp khoan và xuyên tiêu chuẩn SPT, và địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Bảng 5.1 – Cấu tạo địa chất Độ sâu (m)

Đánh giá điều kiện địa chất

Bảng 5.2 – Bảng tổng hợp địa chất công trình

Điều kiện thủy văn

Mực nước ngầm trong khu vực khảo sát thay đổi theo mùa, với mức nước tĩnh quan sát được nằm sâu khoảng -4.5m so với mặt đất Khi thi công móng sâu, nước ngầm ít ảnh hưởng đến công trình xây dựng.

Lựa chọn giải pháp nền móng

- Các lớp đất ở bên trên như lớp 2 (sét xám dẻo mềm), lớp 3 (sét pha dẻo cứng), lớp

Lớp đất 4 (sét xám dẻo cứng) và lớp 5 (cát pha dẻo) có khả năng chịu tải kém hoặc quá mỏng, không phù hợp cho các công trình xây dựng Trong khi đó, lớp 6 (cát hạt trung chặt vừa) nằm sâu hơn và có khả năng chịu tải lớn, là sự lựa chọn lý tưởng cho các công trình cao tầng.

Dựa trên tình hình địa chất, quy mô công trình và tải trọng tác động lên móng, giải pháp móng sâu (móng cọc) được xem là hợp lý nhất Mũi cọc sẽ được gắn chặt vào lớp đất tốt, đảm bảo tính ổn định cho công trình Các phương án móng cọc cần được xem xét kỹ lưỡng.

- Theo các điều kiện địa chất ở trên và khả năng thi công hiện nay ta có thể sử dụng phương án móng cọc nhồi hoặc móng cọc ép.

Việc sử dụng móng cọc ép trước cho phép đặt cọc vào lớp đất 5 hoặc 6 Tuy nhiên, khi chiều sâu cọc lớn, quá trình hạ cọc có thể gặp khó khăn và có thể cần phải khoan dẫn để hỗ trợ.

Cọc ép trước là giải pháp tiết kiệm chi phí, phù hợp cho các dự án xây dựng chen chúc, đồng thời không gây ra chấn động cho các công trình lân cận Ngoài ra, việc kiểm tra chất lượng của cọc cũng trở nên dễ dàng hơn.

Cọc ép trước có nhược điểm về kích thước và sức chịu tải do tiết diện cọc hạn chế Chiều dài cọc không thể mở rộng, và thiết bị thi công cọc bị giới hạn hơn so với các công nghệ khác, dẫn đến thời gian thi công kéo dài Điều này gây ra nhiều khó khăn cho quy mô của công trình.

Cọc khoan nhồi có ưu điểm vượt trội với khả năng đạt độ sâu hàng trăm mét, không bị giới hạn như cọc ép Điều này cho phép tối đa hóa cả đường kính và chiều dài của cọc, mang lại hiệu quả cao trong các công trình xây dựng.

Giá thành móng cọc khoan nhồi tương đối cao.

Công nghệ thi công cọc yêu cầu kỹ thuật cao và đội ngũ chuyên gia dày dạn kinh nghiệm Việc kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường gặp nhiều phức tạp và tốn kém Đặc biệt, khi thi công qua các khu vực có hang hốc hoặc đá nứt, cần sử dụng ống chống để bảo đảm an toàn, điều này làm tăng chi phí thi công.

Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ.

Chất lượng cọc chịu ảnh hưởng nhiều của quá trình thi công cọc.

Khi thi công công trình kém sạch sẽ khô ráo.

- Vậy với nhưng phân tích trên ta chọn phương án móng cọc đóng ép có giá thành rẻ phù hợp ý muốn chủ đầu tư.

Giả thuyết tính toán

Để đảm bảo công trình bền vững và hoạt động hiệu quả, không chỉ cần cấu trúc trên có độ bền và ổn định mà còn phải chú trọng đến nền móng, đảm bảo tính ổn định, độ bền cần thiết và biến dạng nằm trong giới hạn cho phép.

- Nền là chiều dày các lớp đất chịu trực tiếp chịu tải trọng công trình do móng truyền xuống.

- Móng là phần nằm dưới đất của công trình làm nhiệm vụ truyền tải trọng của công trình xuống nền.

Thiết kế nền móng là một công việc phức tạp, liên quan đến đặc điểm của công trình, nền móng của các công trình lân cận, cũng như điều kiện địa chất và thủy văn của khu đất xây dựng Đất có nhiều loại và trạng thái khác nhau, với sự phân bố đa dạng trong thực tế Do đó, người thiết kế nền móng cần lựa chọn phương án đảm bảo các điều kiện kỹ thuật cần thiết.

Kinh tế và kỹ thuật xây dựng nền móng dựa trên hiểu biết sâu sắc về cơ học đất và các yếu tố liên quan như điều kiện địa chất và thủy văn của khu đất Việc nghiên cứu kỹ lưỡng các điều kiện này là cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình xây dựng.

Thiếu các yếu tố cần thiết trong công tác nền móng có thể dẫn đến những sai lầm nghiêm trọng, gây ra hậu quả như lãng phí do quá an toàn, chi phí sửa chữa cho các sự cố, hoặc nghiêm trọng hơn là nguy cơ sụp đổ công trình.

Do đã tính toán nội lực cho khung trục 3, phần móng sẽ được thiết kế dựa trên nội lực của cột truyền xuống Phương án móng được lựa chọn cho khung trục 3 là móng cọc ép.

- Móng được tính theo trạng thái giới hạn (TTGH):

Trạng thái giới hạn 1 (TTGH1) (cường độ):

 Sức chịu tải giới hạn của nền móng:

 Ổn định của cọc và móng.

Trạng thái giới hạn 2 (TTGH2) (ổn định):

+ Chuyển vị ngang của cọc và móng.

- Cách chọn nội lực thiết kế móng: tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên móng:

Khi thiết kế khung, việc xác định tải trọng tính toán là rất quan trọng, vì tải trọng này sẽ được sử dụng để tính toán nội lực trong khung, bao gồm lực dọc Ntt, moment Mtt và lực ngang Qtt Những giá trị nội lực này cũng sẽ được áp dụng để tính toán thiết kế móng, đồng thời chúng cũng được coi là ngoại lực tính toán cho móng.

+ Xác định tải trọng tiêu chuẩn: để xác định tải trọng tiêu chuẩn ta lấy nội lực tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình n =1,15.

+ N tc = N tt ; M tc = M tt ; Q tc = Q tt

- Qui ước về lực tác dụng lên móng:

 N lực dọc theo phương Oz

 Qx lực ngang theo trục Ox

 My moment quanh trục Oy

- Tải trọng tính toán tiêu chuẩn được ứng dụng trong quá trình tính toán móng cọc như sau:

Khi thực hiện các phép tính liên quan đến chi tiêu cường độ, như kiểm tra sức chịu tải của cọc, kiểm tra xuyên thủng, lực cắt theo đài móng, và tính toán cốt thép cho cọc cũng như đài cọc, cần sử dụng tải trọng tính toán để đảm bảo độ chính xác và an toàn trong thiết kế.

 Khi tính toán biến dạng như: kiểm tra lún cho móng cọc, kiểm tra ổn định nền dưới khối móng qui ước… thì dùng tải trọng tiêu chuẩn.

- Chọn cặp nội lực để tính toán thiết kế móng cọc:

Theo nguyên tắc thiết kế móng cọc, cần lựa chọn tất cả các cặp nội lực để thực hiện tính toán và kiểm tra Tuy nhiên, để đơn giản hóa quá trình này, chúng ta thường sử dụng các cặp tổ hợp nội lực dựa trên kinh nghiệm trong tính toán thiết kế.

 Cặp 1 lực dọc lớn nhất:

 Cặp 2 và 3 momen Mx, My lớn nhất:

 Cặp 4 và 5 có Hx, Hy lực cắt theo Ox, Oylớn nhất:

- Trong tính toán và thiết kế ta thường lấy cặp nội lực số 1 để tính toán và dùng các cặp nội lực còn lại để kiểm tra.

- Khi kiểm tra chuyển ngang của cọc và chuyển vị xoay của móng thì dùng cặp 2 và 3 để tính toán và dùng cặp 1 kiểm tra.

Số liệu tính toán móng công trình

Nội lực tính toán móng được xuất ra từ phần mềm Etabs, với việc lựa chọn các cặp nội lực lớn nhất từ tải tính toán cho móng khung trục C Đơn vị được sử dụng là kN-m.

Story HẦM 2 HẦM 2 HẦM 2 HẦM 2 HẦM 2

- Trong đó: N0 tt = P; H0x tt = V2 ; H0y tt = V3 ; M0x tt = M2 ; M0y tt = M3

Chọn chiều sâu chôn móng và chiều dày đài

- Chiều sâu đặt đế đài Hm phải thỏa mãn điều kiện chịu tải ngang và áp lực bị động của đất.

- Giả sử bề rộng của móng là B = 2(m)

- Chọn cặp nội lực ngang lớn nhất là cặp số 2 để tính toán

- Vậy chọn chiều dày đế đài H d = 1.5 m Chiều sâu chôn móng tính đến mặt lớp đất tự nhiên là 9m.

- Vật liệu làm cọc từ bê tông B25, thép chịu lực AII, thép đai AI

- Sơ bộ chọn kich thước cọc 35×35 cm Fc = 0.35 × 0.35 = 0.123 cm 2

- Cốt thộp dọc 8ỉ16 cú Fs = 16.08 cm 2

- Sơ bộ chọn chiều dài cọc đảm bảo điều kiện mũi cọc nằm trong đất tốt , và đảm bảo hơn 1/3 chiều dài cọc đặt trong lớp đất tốt.

Dựa vào mặt cắt địa chất, mũi cọc được đặt vào lớp thứ 6, là lớp cát hạt trung với trạng thái chặt vừa Lớp cát này có đặc điểm là biến dạng lún ít và tính năng xây dựng tốt.

- Chọn chiều dài cọc L = 18.5 m chia làm 2 đoạn mỗi đoạn dài L 1 = 9m; L 2 = 9.5m; Cọc được ngàm vào đài móng 0.2m và lấy 0.5m đập bể đầu cọc để neo cốt thép vào đài.

- Chiều dài làm việc cọc: L c = 18.5 – 0.2 – 0.5 = 17.8 m

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Hình 5.1 – Chiều dài làm việc của cọc trong đất

- Chiều dài tính toán của cọc theo 7.1.8 TCVN 10304-2014 thì cọc xem như một thanh ngàm cứng cách đáy một khoảng theo công thức: L = L

 L 0 : là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ sàn nền vì ta đang tính đài thấp nên L0 = 0.

Với: γ c = 3 : hệ số điều kiện làm việc đối với cọc độc lập

85 b p = 1.5d + 0.5 = 1.025m k= 50000 (kN/m 4 ) : hệ số nền k tra bảng đối với cát trung chặt vừa E = 32500 (MPa) : modun của vật liệc làm cọc

- Hệ số ảnh hưởng uốn dọc:

- Sức chịu tải theo vật liệu:

A b : diện tích phần bê tông trong cọc.

As : diện tích cốt thép trong cọc.

Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền

- Sức chịu tải cho phép của cọc theo TCVN 10304 – 2014 :

+ γc = 1 : là hệ số làm việc của cọc.

 γ cq = 1.2 : hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc (đóng hạ cọc dùng búa cơ dạng treo) tra bảng 4 trong TCVN 10304 – 2014.

 γ cf = 1 : hệ số làm việc của đất trên thân cọc (đóng hạ cọc dùng búa cơ dạng treo) tra bảng 4 trong TCVN 10304 – 2014.

 A b = 0.123 m 2 : tiết diện ngang của cọc.

 u = 1.4 m : chu vi tiết diện ngang thân cọc.

+ L i : chiều dày đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

 f i : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” lên thân cọc đóng hoặc ép.

 q b : cường độ đất dưới mũi cọc tra bảng ta được q b = 5902 kN/m 2

- Sức chịu tải giới hạn của cọc:

Rc,u 2 = γc × ( γcq × qb × Ab + u × ∑ γ cf × f i × l i )

Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

- Theo TCVN 10304-2014, công thức viện kiến trúc Nhật Bản 1988

- Sức chịu tải của cọc:

 qb : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc đối với đất rời

NP : là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc

NP P Đối với mũi cọc nằm trong đất rời cho cọc đóng ép qb = 300 × NP = 300 × 50 = 15000 kN/m 2

 f s,i : cường độ sức kháng trung bình của cọc trong đoạn thứ i nằm trong đất rời. f s,i

• N s,i : là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời i

133.33 3  f c,i : cường độ sức kháng trung bình của cọc trong đoạn thứ i nằm trong đất dính. f c,i = α p × f L ×c u,i

 αp: là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng phụ thuộc tỷ lệ cu và σ’v được xác định theo biểu đồ hình G.2a trong TCVN 10304 – 2014.

 f L : là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng xác định theo biểu đồ hình G.2b trong TCVN 10304 – 2014

 c u,i : cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính c u,1 = 6.25 × N c,i = 6.25 × 10 = 62.5 cu,2 = 6.25 × Nc,i = 6.25 × 12 = 75

- Sức chịu tải giới hạn của cọc:

- Để đảm bảo tính an toàn và khả năng chịu lực ta chọn sức chịu tải nhỏ nhất tính toán:

R c,u = min(Qvl ; Rc,u ; Rc,uSPT ;) = 2228.34 kN

- Vậy sức chịu tải thiết kế là:

Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài móng

Nguyên tắc bố trí cọc trong đài

- Thông thường các cọc được bố trí theo hàng, dãy hoặc theo lưới tam giác

Khoảng cách giữa các cọc, được tính từ tim cọc đến tim cọc, nên được bố trí trong khoảng S = 3d ÷ 6d (với d là đường kính hoặc cạnh cọc) Việc sắp xếp cọc trong khoảng cách này sẽ đảm bảo sức chịu tải và giúp các cọc hoạt động hiệu quả theo nhóm.

- Để ít bị ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc (do cọc làm việc theo nhóm), thì nên bố trí tối thiểu là 3d.

- Khi bố trí cọc lớn hơn 6d thì ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cọc có thể bỏ qua, khi đó xem như cọc làm việc riêng lẻ.

- Khi tải đứng lệch tâm hoặc kích thước đài lớn có thể bố trí sao cho phản lực đầu cọc tương đối bằng nhau.

- Khoảng cách từ trọng tâm của hàng cọc ngoài đến mép đài ≥ 0.7d Khoảng cách mép cột hoặc vách đến mép của đài móng tối thiểu từ 250-300mm.

- Nên bố trí cọc sao cho tâm cột trùng với trọng tâm nhóm cọc.

Xác định số lượng cọc

- Sử dụng cặp nội lực số 1 (cặp nội lực có lực dọc lớn nhất) để tính toán

 Tính toán số cọc cho cột C1:

- Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài:

- Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài:

- Số lượng cọc sơ bộ: n c

 Tính toán số cọc cho cột C3:

 Tính toán số cọc cho cột C4:

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

 Kiểm tra tải trọng tác dụng trong móng cột C1:

Hình 5.2 – Sơ đồ bố trí cọc trong móng cột C1

- Moment tính toán tại đáy đài: chiều cao đài móng Hd = 1.5m

- Lực truyền xuống các cọc:

- Bảng 5.7 – Phản lực đầu cọc của móng dưới cột C1

- Kiểm tra tải trọng tác dụng lên các cọc thỏa mãn điều kiện:

- Moment tính toán tại đáy đài: chiều cao đài móng H d = 1.5m M tt x

= M 0 tt x + H 0 tt y H d = 63.98 + 64.59 × 1.5 = 160.9 kNm M tt y = M 0 tt x + H 0 tt x H d = 16.04 + 41.6 × 1.5 = 78.23 kNm

- Moment tính toán tại đáy đài: chiều cao đài móng Hd = 1.5m

Kiểm tra độ lún của móng cọc ép

 Kiểm tra độ lún cho khối móng dưới cột C1:

- Dự tính độ lún của nhóm cọc được dựa trên mô hình móng khối quy ước.

- Tính góc ma sát trung bình trên thân cọc: ϕ = ∑ ϕ tb ∑

- Kích thước khối móng quy ước:

- Moment chống uốn của khối móng quy ước:

- Diện tích khối móng quy ước:

- Khối lượng đất trong khối móng quy ước:

- Khối lượng đất bị đài và cọc chiếm chỗ:

- Khối lượng cọc và đài bê tông:

Qc = nAp γ tb Lc + Wdai = 9 × 0.1225 × 25 ×18.5 + 25 × 7.84 ×1.5 = 983.06 kN

- Khối lượng tổng trên móng quy ước:

Qqu = Qd + Qc − Qdc = 25245.15 + 983.06 − 598.89 = 25629.3 kN

- Tải trọng tiêu chuẩn quy về đáy khối móng quy ước:

- Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước: p tc = Nqu tc max A qu p tc = N qu tc min A qu p tc + p tc p tc = max tb

- Xác định sức chiu tải của đất nền dưới mũi cọc lớp 6 tính theo TTGH2:

(Abγ ' + Bhγ ' + Dc ) k II II II tc

 γ ' II là dung trọng đẩy nổi tại mũi cọc

 γ ' I là thành phần ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại z có tính đẩy nổi

- Tính độ lún móng cọc trong trường hợp này như độ lún khối móng quy ước trên nền đất tự nhiên.

- Áp lực gây lún tại đáy khối móng quy ước: δgl = δ tc tb − ∑ γ i h i 0.86 kN / m 2

- Chia lớp phân tố thành các phần bằng nhau để chính xác hơn ta chọn 0.5m.

- Ứng suất trong nền đất do tải trọng bản thân và tải trọng dưới đế móng δ bt zi = γi hi

- Kết quả tính lún cho móng cột C1:

Bảng 5.10 – Kết quả tính lún cho móng cột C1

Qqu = Qd + Qc − Qdc = 25245.15 + 983.06 − 598.89 = 25629.3 kN

- Áp lực gây lún tại đáy khối móng quy ước: δgl = δtb tc − ∑ γ i h i = 82.45 kN / m 2

Qqu = Qd + Qc − Qdc = 25245.15 + 983.06 − 598.89 = 25629.3 kN

- Áp lực gây lún tại đáy khối móng quy ước: δgl = δtb tc − ∑ γ i h i = 82.45 kN / m 2

Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của móng cọc ép

Hình 5.5 – Kiểm tra xuyên thủng cho đài móng dưới cột C1

- Nhận thấy tháp xuyên thủng phủ đầu cọc nên điều kiện xuyên thủng thỏa mãn.

Tính toán cốt thép cho đài móng dưới cột C1, C3, C4

Sơ đồ tính và ngoại lực tác dụng

- Xem đài là bản công xôn có một đầu ngàm vào mép cột và đầu kia tự do, với giả thuyết là đài móng tuyệt đối cứng.

- Ngoại lực tác dụng lên đài là phản lực đầu cọc trong phạm vi của dầm công xôn

Xác định moment và tính toán cốt thép trong đài

- Moment tính cho cả hai phương: M = ∑ P i L i

 M : moment trong đài tại mép cột.

 Pi : phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên bản công xôn.

 L i : khoảng cách từ lực P i đến mép ngàm của bản công xôn.

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: à min =0.05%≤à - Kết quả tính toán:

 Tính toán đài móng dưới cột C3

Hình 5.8 – Sơ đồ tính toán thép đài móng dưới cột C3

- Tính thép trong đài đặt theo phương X:

- Tính thép trong đài đặt theo phương Y:

- Ta tính tương tự như đài móng dưới cột C3

- Đài thộp đặt theo phương X: ỉ18a200 , A s = 35.62 cm 2

- Đài thộp đặt theo phương Y: ỉ18a180 , A s = 39.58 cm 2

- Ta tính tương tự như đài móng dưới cột C4

- Đài thộp đặt theo phương X: ỉ18a130 , As = 54.8 cm 2

- Đài thộp đặt theo phương Y: ỉ18a130 , A s = 54.8 cm 2

Tính toán móng lõi thang

Nội lực móng lõi thang

Bảng 5.13 - Nội lực móng lõi thang

Chọn sơ bộ số lượng cọc và kich thước đài cọc

- Sơ bộ số lượng cọc: n = 1.4 ×

Khi chọn kích thước và bố trí cọc, khoảng cách giữa hai cọc phải đảm bảo không nhỏ hơn 3d Dựa trên điều kiện này, chúng ta có thể xác định kích thước và khoảng cách giữa các cọc như hình minh họa sau.

Hình 5.11 - Sơ đồ bố trí cọc lõi thang máy

- Đánh số thứ tự cọc từ 1 đến 60 theo trật tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới Kích thước đài cọc 6.3 × 10.7 m

- Kiểm tra hiệu ứng nhóm cọc: η = 1 − arctan 

Với n1 = 6 là số cọc theo hàng dọc. n 2 = 10 là số cọc theo hàng ngang. d = 0.35m đường kính cọc. s = 1.1m khoảng cách giữa các cọc.

- Sức chịu tải của nhóm cọc:

Qn hom = η× nc × Qtk = 0.66 × 60 × 1357.2 = 53750.95 kN

- Nhận thấy Q nhom = 53750.95 kN lớn hơn N max = 48727.46 kN

Xác định nội lực cọc bằng Safe v12.3

- Trình tự mô hình Safe v12.3 tính toán móng như sau:

 Bước 1: Xuất nội lực tầng Base từ Etabs đã dựng sẵn.

 Bước 2: Mở chương trình Safe v12.3 và import file đã xuất từ Etabs.

 Bước 3: Kiểm tra lại phản lực chân cột, kiểm tra các trường hợp tải.

 Bước 4: Khai báo vật liệu B25, khai báo tiết diện đài móng.

 Bước 5: Khai báo tổ hợp tải trọng.

 Bước 6: Vẽ đài móng bằng cách xác định tâm lực vách lõi thang từ Etabs đặt trùng với tâm đài móng.

 Bước 7: Vẽ các điểm cọc trên đài.

 Bước 8: Gán độ cứng cho các điểm cọc đã vẽ vào Assign/Support Data/Point springs properties

 Bước 9: Vẽ dải strip phân tích phương X, phương Y.

- Xác định độ cứng của cọc theo TCVN 10304-2014:

Độ lún của cọc đơn phụ thuộc vào tải trọng và đường kính cọc Khi móng được thiết kế an toàn theo sức chịu tải, độ lún trong đất cát thường nhỏ Để tính độ lún của cọc đơn, có thể áp dụng công thức kinh nghiệm của Vesic trong Phụ lục B TCVN 10304-2014, với biểu thức s = 100D.

 s : độ lún tính theo Vesic

 Q : là tải trọng tác dụng lên cọc.

 A : là diện tích tiết diện ngang cọc.

 E : là modun đàn hồi của vật liệu cọc.

- Kiểm tra phản lực đầu cọc: ta sử dụng COMBO1 đến COMBO17 kiểm tra

Hình 5.12 – Phản lực đầu cọc tại lõi thang máy

- Phản lực đầu cọc lớn nhất tại cọc có số thứ tự 49 là:

- Phản lực đầu cọc nhỏ nhất tại cọc có số thứ tự 6 là: P min = 754.3 kN < Q tk = 1357.2 kN

- Khả năng chịu tải của đất nền tại mũi cọc:

(Abγ II + Bhγ ' II + Dc II ) k

 γII là dung trọng đẩy nổi tại mũi cọc

 γ ' II là thành phần ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại z có tính đẩy nổi

(AbγII + Bhγ ' II + DcII ) k tc

- Kiểm tra xuyên thủng: chiều cao đài cọc là 3.5m

Hình 5.13 – Kiểm tra xuyên thủng đài móng lõi thang cắt theo 2 phương

- Nhận thấy đầu cọc nằm trong tháp chống xuyên thủng nên đài cọc thỏa mãn điều kiện xuyên thủng.

Hình 5.14 – Nội lực đài móng lõi thang theo phương X

 Phương X: M max = 6603.4 kNm; M min = -2078.8 kNm

 Tính thép lớp dưới: h0 = 3500 – 200 – 50 = 3250 mm; b = 1000 mm α m

 Vậy chọn thộp chịu lực ỉ32a100 cú A s, chọn = 80.38 cm 2

 Tính thép lớp trên: h 0 = 3500 – 50 = 3450 mm; b = 1000 mm α m

 Vậy chọn thộp ỉ22a150 cú As, chọn = 25.32 cm 2

Hình 5.15 – Nội lực đài móng lõi thang theo phương Y

 Phương Y: Mmax = 4447.7 kNm; Mmin = -1924.6 kNm

 Tính thép lớp dưới: h 0 = 3500 – 200 = 3300 mm; b = 1000 mm α m

 Vậy chọn thộp chịu lực ỉ25a100 cú As, chọn = 49.06 cm 2

 Tính thép lớp trên: h 0 = 3500 – 50 = 3450 mm; b = 1000 mm α m

+ Vậy chọn thộp ỉ22a150 cú A s, chọn = 25.32 cm 2

Tính toán móng dưới vách P3A, P3C

Nội lực móng dưới vách P3A, P3C

Bảng 5.14 – Nội lực móng dưới vách P3A

Story HẦM 2 HẦM 2 HẦM 2 HẦM 2 HẦM 2

Bảng 5.15 – Nội lực móng dưới vách P3C

StoryHẦM 2HẦM 2HẦM 2HẦM 2HẦM 2

Chọn sơ bộ số lượng cọc và kích thước đài cọc

- Sơ bộ số lượng cọc cho móng dưới vách P3A: n= 1.4 × N tt

Qtk1357.2 Chọn sơ bộ n = 12 cọc.

- Sơ bộ số lượng cọc cho móng dưới vách P3C: n = 1.4 ×

Khi chọn kích thước và bố trí cọc, cần đảm bảo khoảng cách giữa hai cọc không nhỏ hơn 3d Dựa vào điều kiện này, chúng ta có thể xác định kích thước và khoảng cách giữa các cọc một cách hợp lý, như minh họa trong hình sau.

Hình 5.16 - Sơ đồ bố trí cọc móng dưới vách P3A

Hình 5.17 - Sơ đồ bố trí cọc móng dưới vách P3C

- Đánh số thứ tự cọc từ 1 đến 12 theo trật tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới Kích thước đài cọc móng dưới vách vách P3A: 4.1 × 3 m

Kích thước đài cọc móng dưới vách vách P3C: 2.5 × 2.5 m

 Kiểm tra hiệu ứng nhóm cọc vách P3A: η = 1 − arctan 

Với n 1 = 3 là số cọc theo hàng dọc. n2 = 4 là số cọc theo hàng ngang. d = 0.35m đường kính cọc. s = 1.1m khoảng cách giữa các cọc.

 Sức chịu tải của nhóm cọc vách P3A:

Qn hom = η× nc × Qtk = 0.72 × 12 × 1357.2 = 11761.6 kN

 Nhận thấy Q nhom = 11761.6 kN lớn hơn N max = 11073.82 kN

Vậy thỏa điều kiện sức chịu tải nhóm cọc.

 Kiểm tra hiệu ứng nhóm cọc vách P3C: η = 1 − arctan 

Với n1 = 2 là số cọc theo hàng dọc. n 2 = 3 là số cọc theo hàng ngang. d = 0.35m đường kính cọc. s = 1.1m khoảng cách giữa các cọc.

 Sức chịu tải của nhóm cọc vách P3A:

Qn hom = η× nc × Qtk = 0.77 × 5 × 1357.2 = 6070.26 kN

 Nhận thấy Q nhom = 6070.26 kN lớn hơn N max = 5688.14 kN

Vậy thỏa điều kiện sức chịu tải nhóm cọc.

Xác định nội lực móng bằng Safe v12.3

- Xác định độ cứng của cọc theo TCVN 10304-2014, như đã tính ở trên k = P s

- Kiểm tra phản lực đầu cọc: ta sử dụng COMBO1 đến COMBO17 kiểm tra

Hình 5.18 – Phản lực đầu cọc tại vách P3A

Hình 5.19 – Phản lực đầu cọc tại vách P3C

- Phản lực đầu cọc lớn nhất tại cọc có: ( vách P3A)

- Phản lực đầu cọc nhỏ nhất tại cọc có: (vách

- Phản lực đầu cọc lớn nhất tại cọc có: ( vách

- Phản lực đầu cọc nhỏ nhất tại cọc có: (vách

- Khả năng chịu tải của đất nền tại mũi cọc:

(Abγ II + Bhγ ' II + Dc II ) k

 γII là dung trọng đẩy nổi tại mũi cọc

 γ ' II là thành phần ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại z có tính đẩy nổi

(AbγII + Bhγ ' II + DcII ) k tc

- Kiểm tra xuyên thủng: chiều cao đài cọc là 2m

Hình 5.20 – Kiểm tra xuyên thủng đài móng cắt theo 2 phương

- Nhận thấy đầu cọc nằm trong tháp chống xuyên thủng nên đài cọc thỏa mãn điều kiện xuyên thủng.

Hình 5.21 – Nội lực đài móng vách P3A theo phương X

 Phương X: M max = 1264.75 kNm; M min = -37.4 kNm

 Tính thép lớp dưới: h 0 = 2000 – 200 – 50 = 1750 mm; b = 1000 mm α m

 Tớnh thộp lớp trờn: đặt theo cấu tạo ỉ16a200

Hình 5.22 – Nội lực đài móng vách P3A theo phương Y

 Phương Y: M max = 860.2 kNm; M min = -107.1 kNm

 Tính thép lớp dưới: h 0 = 2000 – 200 = 1750 mm; b = 1000 mm

 Tớnh thộp lớp trờn: đặt theo cấu tạo ỉ16a200

Kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu cọc và dựng cọc

Khi bố trí các móc cẩu trong cọc, cần đảm bảo rằng moment căng thớ trên và moment căng thớ dưới phải bằng nhau Tuy nhiên, cũng có một số trường hợp đặc biệt cần lưu ý.

- Trọng lượng bản thân cọc kể đến hệ số động khi cẩu và lắp dựng cọc: q= kd × γ × d 2 = 1.5 × 25 × 0.35 2 = 4.59 kN / m

- Sơ đồ móc cẩu (thường trong điều kiện dựng cọc):

Hình 5.23 – Biểu đồ nội lực cọc khi cẩu lắp

- Sơ đồ 2 móc cẩu (thường trong điều kiện cẩu cọc):

Hình 5.24 – Biểu đồ nội lực cọc khi cẩu lắp

- Vậy moment lớn nhất khi lắp dựng và cẩu cọc là:

- Vậy thộp chọn trong cọc là 8ỉ16 cú A s = 16.07 cm 2 mỗi phớa là thỏa món.

[1] TCVN 2737 : 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.

[2] TCXD 229 : 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN

[3] TCVN 9386 : 2012 Thiết kế công trình chịu động đất.

[4] TCVN 5574 : 2012 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông Cốt Thép - Tiêu chuẩn thiết kế

[5] TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.

[6] TCVN 10304 : 2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế.

[7] TCVN 9394 : 2012 Đóng và ép cọc - Thi công và nghiệm thu.

[8] Hướng dẫn thiết kế kết cấu nhà cao tầng BTCT chịu động đất theo TCXDVN 375 : 2006” - NXB Xây Dựng, - 2009

[9] Nhà cao tầng bê tông cốt thép, Võ Bá Tầm, NXH ĐHQG TP Hồ Chí Minh,

[10] Nguyễn Đình Cống, Sàn bê tông cốt thép toàn khối - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2008.

[11] Nguyễn Đình Cống, Tính toán thực hành cấu kiện BTCT - Tập 1 - NXB Xây Dựng -

[12] Nguyễn Đình Cống, Tính toán thực hành cấu kiện BTCT - Tập 2 - NXB Xây Dựng -

[13] Nguyễn Đình Cống, Tính toán tiết diện cột BTCT - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2006

Tiêu đề	Chung Cư Cao Ốc BMC
Tác giả	Nguyễn Tùng Sơn
Người hướng dẫn	TS. Châu Đình Thành, ThS. Nguyễn Văn Hậu
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	192
Dung lượng	3,1 MB