(Đồ án tốt nghiệp) chung cư new standards

KIẾN TRÚC

Mục đích thiết kế

Ngành xây dựng ngày càng trở thành một phần thiết yếu trong chiến lược phát triển của đất nước, với vốn đầu tư xây dựng cơ bản chiếm 40-50% ngân sách nhà nước, bao gồm cả đầu tư nước ngoài Sự mở cửa của nền kinh tế đã nâng cao mức sống của người dân, dẫn đến nhu cầu ngày càng cao về ăn ở, nghỉ ngơi và giải trí Đồng thời, các thương nhân và khách nước ngoài cũng cần những dịch vụ ăn ở và giải trí phù hợp Chung cư New Standards ra đời nhằm đáp ứng những nhu cầu thiết yếu này.

Giới thiệu công trình

Công trình nằm trên khu đất rộng nằm ở phường 14, quận 5.

I.2.2 Quy mô và đặc điểm công trình

- Công trình gồm các văn phòng và căn hộ cao cấp 17 tầng cao 58.5 m.

- Tầng hầm: cao 3 m là nơi đặt các hệ thống điện kĩ thuật trạm bơm, máy phát điện và chỗ để xe

- Tầng trệt: cao 5 m gồm phòng thường trực và trung tâm thương mại.

- Tầng 2-16 cao 3.5 gồm các căn hộ ở hướng vào nhau thông qua hệ thống hành lang.

- Tầng 17 (tầng thượng) là khu vui chơi, giải trí, câu lạc bộ.

Hình 1 1 Mặt bằng tầng điển hình

I.2.3 Các chỉ tiêu xây dựng chính

- Diện tích các sàn tầng trệt: 2384 m 2

- Tổng diện tích các tầng 2- Tầng mái : 21535 m 2

Giải pháp kiến trúc, quy hoạch

Khu Chung Cư New Standards tọa lạc tại quận 5, TPHCM, trong khu vực phát triển sôi động nhất thành phố Với vị trí gần trường học, bệnh viện, bưu điện và các trung tâm thương mại lớn, đây là lựa chọn lý tưởng cho cuộc sống và sinh hoạt hàng ngày.

Hệ thống giao thông trong khu vực hiện tại có thể đi đến các địa điểm trong thành phố nhanh nhất.

Tuy hệ thống cây xanh chưa thật hoàn hảo nhưng cũng phù hợp với thành phố HCM hiện nay.

I.3.2 Giải pháp bố trí mặt bằng

Mặt bằng được bố trí một cách mạch lạc và rõ ràng giúp tối ưu hóa việc sắp xếp giao thông trong công trình, từ đó đơn giản hóa các giải pháp kết cấu và kiến trúc khác.

Tận dụng triệt để đất đai, sử dụng một cách hợp lí

Công trình được thiết kế với hệ thống hành lang thông thoáng, kết nối các căn hộ, tạo điều kiện giao thông hợp lý và đảm bảo cuộc sống ổn định cho cư dân trong chung cư.

Hình khối của công trình được thiết kế với khối vuông vững chãi, phát triển theo chiều cao, tạo nên vẻ bề thế và hoành tráng Các ô cửa kính khung nhôm và ban công được trang trí tinh tế, góp phần tạo nên những điểm nhấn độc đáo cho toàn bộ kiến trúc.

Bố trí nhiều vườn hoa, cây xanh trên sân thượng và trên các ban công căn hộ tạo vẻ tự nhiên

Giao thông trên từng tầng thông qua hệ thống giao thông rộng 2.5m nằm giữa mặt bằng tầng, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ.

Hệ thống giao thông giữa các tầng được kết nối bằng hai thang máy khách, mỗi thang có sức chứa 8 người và tốc độ 120m/phút Cửa thang máy rộng 800mm, đáp ứng nhu cầu di chuyển cho khoảng 300 người với thời gian chờ đợi khoảng 40 giây, cùng với một cầu thang bộ hành.

Các căn hộ được thiết kế hợp lý với đầy đủ tiện nghi, đảm bảo các phòng chính tiếp xúc với thiên nhiên Phòng khách có ban công, trong khi phòng ăn kết hợp với giếng trời tạo không gian thông thoáng Khu vệ sinh được trang bị thiết bị hiện đại và có hệ thống nước tiện lợi.

Các hệ thống kĩ thuật chính trong công trình

Các căn hộ và phòng làm việc được thiết kế để tận dụng ánh sáng tự nhiên từ các cửa kính bên ngoài và giếng trời bên trong, mang lại không gian sáng sủa và thoáng đãng Bên cạnh đó, hệ thống chiếu sáng nhân tạo được lắp đặt hợp lý để đảm bảo mọi khu vực cần ánh sáng đều được chiếu sáng đầy đủ.

Tuyến điện cao thế 750 KVA được chuyển đổi thành điện hạ thế qua trạm biến áp hiện hữu, cung cấp nguồn điện cho công trình Để đảm bảo điện dự phòng cho tòa nhà, hai máy phát điện Diesel với công suất 588 KVA được lắp đặt tại tầng hầm, sẵn sàng cung cấp điện cho các hệ thống khi nguồn điện chính bị mất.

- Hệ thống phòng cháy chữa cháy.

- Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ.

- Biến áp điện và hệ thống cáp.

- Điện năng phục vụ cho các khu vực của toà nhà được cung cấp từ máy biến áp đặt tại tầng hầm theo các ống riêng.

Hệ thống cấp thoát nước

I.5.1 Hệ thống cấp nước sinh hoạt

- Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố được đưa vào bể đặt tại tầng kỹ thuật (dưới tầng hầm).

Nước được bơm tự động lên bể chứa ở tầng thượng thông qua hệ thống van phao, đảm bảo quá trình bơm diễn ra hiệu quả và liên tục.

- Ống nước được đi trong các hốc hoặc âm tường

I.5.2 Hệ thống thoát nước mưa và khí gas

- Nước mưa trên mái, ban công… được thu vào phễu và chảy riêng theo một ống.

- Nước mưa được dẫn thẳng thoát ra hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn qua hệ thống ống riêng biệt, sau đó được đưa đến bể xử lý nước thải trước khi được thải ra hệ thống thoát nước chung.

- Hệ thống xử lí nước thải có dung tích 16,5m 3 /ngày.

Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt tại mỗi tầng và phòng trong công trình Tại các khu vực công cộng, hệ thống báo cháy được trang bị đồng hồ và đèn báo để thông báo khi có sự cố Khi phòng quản lý nhận tín hiệu báo cháy, họ sẽ tiến hành kiểm soát và khống chế hoả hoạn kịp thời.

I.6.2 Hệ thống cứu hỏa bằng hóa chất và nước

Nước: trang bị từ bể nước tầng hầm, sử dụng máy bơm xăng lưu động

Trang bị các bộ súng cứu hoả (ống và gai 20 dài 25m, lăng phun 13) đặt tại phòng trực, có

Mỗi tầng cần trang bị 01 hoặc 02 vòi cứu hỏa, tùy thuộc vào không gian của từng tầng Hệ thống ống nối được lắp đặt từ tầng một đến vòi chữa cháy, cùng với các bảng thông báo về cháy nổ.

Các vòi phun nước tự động được lắp đặt cách nhau 3m tại tất cả các tầng, kết nối với hệ thống chữa cháy và các thiết bị như bình chữa cháy khô Ngoài ra, đèn báo cháy và đèn báo khẩn cấp cũng được trang bị tại các cửa thoát hiểm và trên tất cả các tầng.

Hoá chất: sử dụng một số lớn các bình cứu hoả hoá chất đặt tại các nơi quan yếu (cửa ra vào kho, chân cầu thang mỗi tầng).

Hệ thống khí hậu, thủy văn

Khu vực khảo sát tại TP HCM có đặc điểm khí hậu ôn hòa với nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 27 độ C Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất, thường là tháng 4, và tháng thấp nhất, thường là tháng 12, khoảng 10 độ C.

Khu vực TP có khí hậu nóng với 2500-2700 giờ nắng mỗi năm, chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau và mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, với trung bình 160 ngày mưa hàng năm Độ ẩm trung bình dao động từ 75-80%, trong khi hai hướng gió chủ yếu là Tây-Tây Nam và Bắc-Đông Bắc Tháng 8 là tháng có sức gió mạnh nhất, đạt tốc độ tối đa 28m/s, trong khi tháng 11 có sức gió yếu nhất.

Nhìn chung TP.HCM ít ảnh hưởng của bão và áp thấp thiệt đới từ vùng biển Hoa Nam mà chỉ chịu ảnh hưởng gián tiếp.

THÔNG TIN CHUNG VỀ VẬT LIỆU VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Thông tin chung về vật liệu

Vật liệu cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt, có giá thành hợp lý.

Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp.

Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác động của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão).

Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình.

Nhà cao tầng thường chịu tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng các loại vật liệu nhẹ sẽ giúp giảm đáng kể tải trọng cho công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính Hiện nay, bê tông cốt thép và thép là những loại vật liệu phổ biến được các nhà thiết kế lựa chọn cho kết cấu nhà cao tầng ở nước ta.

→ Do đó sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép.

Bảng 2 1 Vật liệu sử dụng STT

Bảng 2 2: Cốt thép sử dụng

Lớp bê tông bảo vệ

Đối với cốt thép dọc chịu lực, bao gồm cả cốt thép không ứng lực trước, ứng lực trước và ứng lực trước kéo trên bệ, chiều dày lớp bê tông bảo vệ phải đảm bảo không nhỏ hơn đường kính của cốt thép hoặc dây cáp.

- Trong bản và tường có chiều dày trên 100mm: 15mm (20mm)

- Trong dầm và dầm sườn có chiều cao ≥250mm: 20mm (25mm)

• Toàn khối khi có lớp bê tông lót: 35mm

• Toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70mm

Chú thích: giá trị trong ngoặc ( ) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt (trích TCVN 5574:2012 – Bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - điều 8.3)

Tiêu chuẩn dùng thiết kế

II.3.1 Các tiêu chuẩn và quy chuẩn viện dẫn

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

- TCXD 229: 1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải gió.

- TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.

- TCVN 5574: 2012 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối.

- TCXDVN 198:1997 Nhà cao tầng -Thiết kế Bê Tông Cốt Thép toàn khối.

- TCVN 9362: 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.

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

- TCVN 7888: 2014 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước.

- TCVN 9394: 2012 Đóng và ép cọc thi công và nghiệm thu

- TCVN 9393:2012 Cọc – phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục

Để hỗ trợ quá trình tính toán hiệu quả và đa dạng, bên cạnh các tài liệu trong nước, việc tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài là cần thiết, đặc biệt đối với những cấu kiện chưa được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế trong nước như thiết kế các vách cứng và lõi cứng.

Cùng với đó là các sách, tại liệu chuyên ngành và các bài báo khoa học được đăng tải chính thống của nhiều tác giả khác nhau.

II.3.2 Nguyên tắc cơ bản

Khi thiết kế kết cấu, cần tạo sơ đồ kết cấu và xác định kích thước tiết diện cùng bố trí cốt thép để đảm bảo độ bền, độ ổn định và độ cứng của toàn bộ công trình cũng như từng bộ phận riêng lẻ Đảm bảo khả năng chịu lực là yếu tố quan trọng trong cả giai đoạn xây dựng và sử dụng Ngoài ra, khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, cần tuân thủ các yêu cầu tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn.

❖ Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I)

- Nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể đảm bảo cho kết cấu.

- Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động.

- Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí.

- Không bị phá hoại vì kết cấu bị mỏi.

- Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường.

❖ Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II)

- Nhằm bảo đảm sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế.

- Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt.

- Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động.

II.3.3 Lựa chọn công cụ tính toán

Phân tích động cho hệ công trình là quá trình quan trọng nhằm đánh giá các dạng và giá trị dao động, đồng thời kiểm tra ứng xử của công trình dưới tác động của tải trọng động đất.

ETABS là phần mềm chuyên dụng cho phân tích và thiết kế kết cấu nhà cao tầng, giúp việc nhập và xử lý số liệu trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn so với các phần mềm khác.

Dùng để phân tích nội lực theo dải

Do SAFE là phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu chuyên cho phần bản sàn và còn được sử dụng tính toán cho kết cấu phần móng.

Bài viết này trình bày quy trình xử lý số liệu nội lực từ phần mềm ETABS và SAFE, bao gồm việc tổ hợp nội lực, tính toán tải trọng, tính toán cốt thép và trình bày các thuyết minh tính toán một cách rõ ràng và khoa học.

Dùng để thể hiện tất cả các bản vẽ liên quan đến kiến trúc, sàn, dầm, cột, vách và móng

THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tổng quan

- Công trình có nhiều tầng nhưng mặt bằng sàn có thể phân làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: sàn tầng hầm, tầng 1.

- Nhóm 2: sàn từ tầng 2 đến tầng 15

- Nhóm 3: sàn tầng thượng và sàn mái.

- Do nhóm sàn hai chiếm số lượng lớn nhất do đó chọn nhóm sàn hai để tính toán sàn điển hình.

Sử dụng kết cấu khung chịu lực chính, phương án sàn BTCT đổ toàn khối là giải pháp tối ưu, mang lại khả năng chịu tải lớn và tăng cường độ cứng, độ ổn định cho toàn bộ công trình.

Tính toán sàn điển hình phương pháp sàn sườn

III.2.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình, sơ đồ bố trí hệ dầm sàn

Từ bản vẽ kiến trúc kết hợp với các yêu cầu về cấu tạo ta bố trí hệ dầm sàn tầng điển hình như sau:

Hình 3 1: Mặt bằng hệ dầm sàn tầng điển hình

Bảng 3 1 Tiết diện sơ bộ cho dầm

- Theo kích thước của các nhịp, ta chọn sơ bộ dầm chính: 700x300 (mm)

- Đối với dầm phụ : Chọn dầm phụ 500x250 (mm )

- Đặt hb là chiều dày của bản sàn, hb được chọn theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công

- Đối với bản kê 4 cạnh: h

Do đó: h s Do sàn đổ toàn khối nên ta chọn sơ bộ chiều dày sàn là: h s = 0.17m

III.2.2 Tải trọng tác dụng lên ô bản

- Cấu tạo sàn gồm các lớp sau:

Hình 3 2: Các lớp cấu tạo sàn

❖ Tĩnh tải tác dụng lên sàn

(Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN 2737-1995)

Bảng 3 2: Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải tb n=1.2

❖ Hoạt tải tác dụng lên sàn.

Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn

Bảng 3 5: Bảng giá trị hoạt tải các loại phòng

Phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp, phòng vệ sinh

Cầu thang, hành lang thông các phòng

III.2.3 Mô hình trên safe

III.2.3.1 Gán tải trọng tĩnh tải

Hình 3 3: Tĩnh tải của các ô sàn

III.2.3.2 Gán tải trọng hoạt tải

Hình 3 4: Hoạt tải của các ô sàn

Hình 3 5: Chia sàn thành các dải strip theo phương X

Hình 3 6: Chia sàn thành các dải Strip theo phương Y

III.2.3.5 Nội lực theo dải strip

Hình 3 7: Nội lực Strip theo phương X

Hình 3 8: Nội lực Strip theo phương Y

III.2.3.6 Chuyển vị các ô sàn

Hình 3 9: Chuyển vị các ô sàn

III.2.3.7 Kiểm tra độ võng Độ võng lớn nhất của ô sàn S1 xuất ra từ mô hình SAFE là 18.4 mm

Theo trạng thái giới hạn thứ hai, độ võng cho phép của sàn có sườn là 2,5cm

Vậy sàn thỏa mãn điều kiện độ võng.

III.2.4 Tính toán cốt thép

Chọn bê tông B25 có R b = 14.5 MPa b = 1

Thép AII có Rs = 280 MPa

Từ giá trị Momen xuất ra từ kết qủa mô hình ta tính: m b

Tính toán sàn tầng điển hình bằng phương pháp sàn phẳng

Tĩnh tải các lớp tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng bản thân của bản bê tông cốt thép (BTCT), trọng lượng của các lớp hoàn thiện, trọng lượng của đường ống thiết bị, và trọng lượng của tường xây dựng trên sàn.

Hình 3 10 Chuyển vị các ô sàn Bảng 3 7 Tải trọng tác dụng lên sàn tầng điển hình

Bản thân kết cấu sàn

Tĩnh tải chưa tính TLBT sàn

Bản thân kết cấu sàn

Vữa lát nền, tạo dốc

Tĩnh tải chưa tính TLBT sànTổng tĩnh tải

❖ Tải trọng thường xuyên do tường xây: Quy tải trọng tường thành tải phân bố đều lên sàn

Bảng 3 9 Tải trọng tường phân bố lên sàn tầng điển hình Ô sàn

- Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo TCVN

2737:1995) Kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 3 10 Hoạt tải phân bố lên sàn tầng điển hình

III.3.2 Mô hình trên Safe

Để phân tích ứng xử của sàn, chúng tôi sử dụng phần mềm SAFE để tính toán Sàn được chia thành nhiều dải theo phương X và phương Y, từ đó tiến hành phân tích và lấy nội lực sàn theo từng dải.

− Các bước tính toán trong SAFE.

• Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE.

Do sàn phẳng có các vách cứng, các giả thuyết tính toán thông thường không phù hợp Vì vậy, việc sử dụng phần tử hữu hạn là cần thiết để xác định nội lực của sàn phẳng Phần mềm SAFE được áp dụng để thực hiện việc này.

• Các thông số đầu vào:

Chiều dày chọn sơ bộ: hs = 270 (mm);

Tiết diện vách chọn sơ bộ: bxh = 300 x 1000 (mm)

Tiết diện dầm biên chọn sơ bộ: bxh = 300 x 700 (mm)

Tiết diện sơ bộ cột: bxh = 500 x 500 (mm)

Dưới tác động của tải trọng ngang, nội lực trong sàn không đáng kể vì tải trọng này được truyền vào lõi cứng Nội lực trong sàn chủ yếu xuất hiện do tải trọng đứng Vì vậy, trong quá trình tính toán sàn, không cần thiết phải xem xét ảnh hưởng của tải trọng ngang, mà chỉ cần tập trung vào các trường hợp tải trọng đứng.

III.3.2.1 Nội lực theo dải strip

Hình 3 11 Nội lực strip theo phương X

Hình 3 12 Nội lực strip theo phương Y

III.3.2.2 Độ võng của sàn

Hình 3 13 Độ võng của sàn xuất từ safe

− Độ võng lớn nhất f = 12.8 mm Theo trạng thái giới hạn thứ hai thì độ võng giới hạn của sàn phẳng là (1/250)L:

→ Thỏa mãn điều kiện biến dạng của ô sàn, không cần kiểm tra tại các vị trí khác.

III.3.3 Tính toán và bố trí cốt thép

Bảng 3 11 Bảng kết quả tính toán cốt thép sàn BẢNG CHỌN THÉP SÀN PHẲNG LỚP DƯỚI

BẢNG CHỌN THÉP SÀN PHẲNG LỚP TRÊN

TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU THANG

Các đặc trưng cầu thang

- Dựa vào mặt bằng và chiều cao nhà chọn thang 2 vế.

- Bậc thang xây bằng gạch thẻ, có 20 bậc cao 175 mm, rộng 300mm.

+ Vế thứ nhất : 10 bậc cao 175 mm: 10×175 = 1750 (mm)

+ Vế thứ hai : 10 bậc cao 175 mm: 10×175 = 1750 (mm) Độ nghiêng của bản thang :

- Chọn bản dày 140 mm. tg Hình 4 1: Mô hình cầu thang

Tính bản thang

IV.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang

Tải trọng tác động lên bản thang (phần bản nghiêng):

Trong đó : γ i - khối lượng của lớp thứ i, ni - hệ số tin cậy của lớp thứ i td - chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương bản nghiêng.

- Cấu tạo của cầu thang như sau :

Hình 4 2: Các lớp cấu tạo bản thang và chiếu nghỉ

Bản thang (phần bản nghiêng)

Lớp vữa xi măng mặt bậc dày 0.02 : b

Gạch thẻ xây bậc thang :

Bảng 4 1: Bảng giá trị tải trọng các lớp cấu tạo tác dụng lên bản thang

(Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN 2737-1995)

STT Các lớp cấu tạo

Bảng 4 2: Giá trị tải trọng các lớp cấu tạo tác dụng lên chiếu nghỉ.

→Tổng tĩnh tải chiếu nghỉ : g = 4.911 (kN/m 2 )

Theo tiêu chuẩn thiết kế: Tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 ptc = 3 (KN/m2) ptt = 3 1.2 = 3.6 (KN/m2)

IV.2.1.2 Tổng tải tác dụng

- Trên bản chiếu nghỉ : q = g + p = 4.911 + 3.6 = 8.511 (kN/m 2 )

IV.2.2 Tính toán nội lực cầu thang (sử dụng phần mềm SAP2000)

Chọn sơ đồ tính một đầu là gối cố định một đầu là ngàm, tại vị trí dầm chiếu tới là gối di động.

- Tại vị trí chiếu nghỉ, bản thang liên kết với vách nên trong sơ đồ tính chọn liên kết ngàm

-Tại chiếu tới, bản thang liên kết với dầm cầu thang nên trong sơ đồ tính chọn liên kết gối cố cố định ( h d = 300

Hình 4 3 Sơ đồ tính cầu thang

IV.2.2.2 Định nghĩa vật liệu, tiết diện:

Hình 4 4 Định nghĩa vật liệu, tiết diện

IV.2.2.3 Gán tải trọng, xuất biểu đồ moment:

Hình 4 5 Nội lực cầu thang

- Momen lớn nhất ở nhịp: M n = 23.7 kNm

- Momen lớn nhất ở gối: M g = 26.63 kNm

IV.2.3 Tính toán cốt thép

IV.2.3.1 Tính toán cốt thép cho bản thang:

- Chọn bê tông B30 có R b = 17 MPa b =1

- Tính toán tương tự, điện tích cốt thép yêu cầu ở gối : A s g = 648.3mm 2

IV.2.3.2 Tính cốt thép cho dầm D1

- Chọn bê tông cấp độ bền B30 có R b = 17 (MPa)

Ta có h = 30 (cm), a = 3 (cm) → h0 = 30 - 3 = 27 (cm).

Fa 4.02 (cm 2 ) bố trí nhịp,

Thép ở gối đặt cấu tạo chọn 2ỉ14

Các số liệu: Rb 17 (MPa), Rbt

Q max = 38.5 kN → bê tông đủ

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

Chọn sơ bộ tiết diện khung ngang

V.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm, vách

Sử dụng tiết diện đã chọn ở phần tính toán sàn (PP sàn phẳng)

-Tiết diện dầm biên: bxh = 300x700mm

-Tiết diện vách: Vách dày 300mm

V.2.2 Chọn sơ bộ tiết diện cột

V.2.2.1 Cách chọn sơ bộ cột C1 (Từ tầng 1 đến tầng 5)

Hình 5 2: Tải trọng truyền vào cột C1

Diện truyền tải: S =X.Y (Trong đó X là chiều dài tải tác dụng vào cột theo phương X,

Y là chiều dài tải tác dụng vào cột theo phương Y)

Lực P tác dụng lên ô sàn tầng 1:

P=S*q*n Trong đó: + Tải trọng của sàn, ta lấy theo kinh nghiệm q= 12kN/m 2

+ Số tầng tác dụng xuống sàn n

Diện tích cột cần chọn: S chọn = n P ( cm 2 )

Trong đó: +Hệ số n chọn theo kinh nghiện n=1.2

+Cường độ tính toán của bê tông B30, lấy R b kN/cm 2

Do đó, ta chọn kích thước cột C1: 80x80(cm) (Sd00 cm 2 )

V.2.2.2 Sơ bộ tiết diện cột đã chọn

Bảng 5 1: Tiết diện sơ bộ cột đã chọn

Quan điểm tính toán

Đây là công trình thuộc hệ khung chịu lực

Tỷ số L/B = 43/33 = 1.3 cho thấy độ cứng của khung ngang và khung dọc không chênh lệch nhiều, vì vậy cần tính toán nội lực theo khung không gian Trong trường hợp này, liên kết giữa dầm và cột được coi là các nút cứng, và công trình được ngàm tại vị trí đáy sàn tầng hầm.

Tải trọng tác dụng vào khung

V.4.1 Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn

Hệ số vượt tải của tĩnh tải được lấy trong bảng 1, mục 3.2 trong TCVN 2737-1995

Bảng 5 2 Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Bản thân kết cấu sàn Gạch ceramic Vữa lát nền Vữa trát trần

Bảng 5 3 Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn vệ sinh

Bản thân kết cấu sàn Gạch ceramic Vữa lát nền, tạo dốc Lớp chống thấm Vữa trát trần

Bảng 5 4 Tĩnh tải tường truyền vào sàn Ô sàn

V.4.2 Hoạt tải tác dụng vào khung

Hoạt tải sử dụng được xác định tùy theo công năng sử dụng của từng ô sàn (Theo điều 4.3.3 TCVN 2737 : 1995).

Khi p tc < 2 kN/m 2 thì n=1.3 Khi p tc ≥ 2 kN/m 2 thì n=1.2

1 Sảnh, hành lang, cầu thang

3 Mái bằng không sử dụng

4 Phòng ăn, bếp, phòng khách

V.4.3 Tải gió tác dụng vào khung

Công trình cao 58.5 m so với mặt đất, vượt quá 40 m, do đó cần phải tính toán cả gió tĩnh và gió động ảnh hưởng đến công trình, theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động.

Trong quá trình tính toán gió, cần xem xét cả gió tĩnh và gió động theo hai phương X và Y, từ đó xác định được bốn thành phần gió: gió tĩnh theo phương X, gió tĩnh theo phương Y, gió động theo phương X và gió động theo phương Y.

- Với quan niệm tính toán xem sàn là tuyệt đối cứng theo phương ngang, tải trọng gió được truyền vào trọng tâm sàn

- Gió tĩnh được xác định theo công thức :

W o : Giá trị áp lực gió, lấy theo bản đồ phân vùng (phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737-1995).

Tại TPHCM, các công trình xây dựng nằm trong vùng áp lực gió IIA, với giá trị W o = 0.83 kN/m² Hệ số k được xác định dựa trên sự thay đổi áp lực gió theo bảng 5 TCVN 2737-1995 và áp dụng cho dạng địa hình B.

C : Hệ số khí động, C =1.4 (tra bảng 6 TCVN 2737-1995) n : Hệ số vượt tải, n = 1.2

B : Bề rộng đón gió của khung theo phương X,Y h : Diện truyền tải.(h = 3.5m)

Bảng 5 6 Tải trọng gió tĩnh theo phương X và phương Y

TANG MAITANG16TANG15TANG14TANG13TANG12TANG11TANG10TANG9TANG8TANG7TANG6TANG5TANG4TANG3TANG2TANG1

- Để tính gió động cần phải xác định tần số dao động riêng ( f i )và dạng dao động của công trình bằng chương trình ETABS

Sau khi thực hiện khai báo tiết diện cho dầm, cột, sàn cùng với tĩnh tải và hoạt tải đứng (chưa bao gồm tải trọng ngang), chương trình ETABS sẽ cung cấp thông tin về khối lượng, biên độ và chu kỳ dao động của các mode Những thông tin này là cơ sở quan trọng để tiến hành tính toán ảnh hưởng của gió động.

❖ Các bước tính toán gió động:

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động có xét đến lực quán tính (f < f L =1.3Hz) được xác định theo công thức 4.3 trang 10 TCXD 229-1999

W P(ji) : Lực có đơn vị tính toán phù hợp đơn vị tính toán của W Fj trong công thức khi tính hệ số của

M j : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j ξ i : Hệ số động lực phụ thuộc hệ số ε i : (công thức 4.4 trang 10 TCXD 229-1999) [4]

Với: εi : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy = 1.2

Wo: Giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió (N/m 2 ) xác định theo vùng gió = 0.83(kN/m 2 ) f i : Tần số ứng với dạng dao động thứ i (Hz)

Hình 5 3: Đồ thị xác định hệ số động lực

- Từ i tra đồ thị hình 5.4 (Tương ứng hình 2 trang 10 – TCXD 229 : 1999) được i

Công trình bằng bê tông cốt thép có hệ số động lực ξ i y ji được xác định theo đường cong số 1, phản ánh dịch chuyển ngang tỉ đối của công trình ở độ cao z tương ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên Giá trị ψ i được tính toán dựa trên công thức 4.5 trong TCVN 229-1999.

Khối lượng của phần công trình tại trọng tâm có độ cao z được tính bằng toàn bộ tĩnh tải đứng cộng với 50% của hoạt tải trên sàn Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần thứ j tương ứng với dạng dao động riêng thứ nhất.

W Fj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần động chỉ kể đến xung vận tốc gió (f > f L =1.3hz ) (Giá trị fL được tra theo bảng 2 trong TCXD 299 :1999)

Bảng 5 7 Chu kỳ dao động xuất ra từ chương trình ETABS

Nhận xét : Các tần số dao động riêng

Bảng 5 8 Năm mode dao động đầu tiên

- Vậy fL = 1.3 Hz < f5 nên ta dừng lại ở mode 5 Nên việc xác định thành phần dao động của tải trọng gió cần kể đến ảnh hưởng của dao động 1, 2 và 4.

Bảng 5 9 Khối lượng, tâm khối lượng, tâm cứng tại mỗi tầng và dịch chuyển ngang tỷ đối

Tầng TANG MAI TANG16 TANG15 TANG14 TANG13 TANG12 TANG11 TANG10 TANG9 TANG8 TANG7 TANG6 TANG5 TANG4 TANG3 TANG2 TANG1 HAM

Bảng 5 10 Giá trị tải trọng gió động gán vào sàn theo phương X

Kích thước nhà cao tầng Khối

Bảng 5 11 Giá trị tải trọng gió động gán vào sàn theo phương Y

Tính toán công trình chịu động đất theo phương pháp phổ phản ứng

Trong thiết kế xây dựng nhà cao tầng, các nhà thầu không chỉ cần tính toán tải trọng đứng của công trình mà còn phải xem xét hai loại tải trọng quan trọng khác là tải trọng gió bão và tải trọng động đất, được gọi là tải trọng ngang.

Khi thiết kế các công trình cao tầng, việc tính toán tải trọng gió và tải trọng động đất là yêu cầu bắt buộc và quan trọng nhất Các công trình xây dựng ở vùng có tác động gió cần phải được xem xét kỹ lưỡng về tải trọng gió, trong khi những công trình nằm trong khu vực có nguy cơ động đất cũng phải tính toán tải trọng động đất.

- Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012 “Thiết kế công trình chịu động đất”.

V.5.2 Tính toán tải trọng động đất

V.5.2.1 Vị trí công trình và đặc trưng nền đất dưới chân công trình

- Công trình nằm tại Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam, theo Phụ lục H “Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính” của TCVN 9386-2012:

Bảng 5 12 Đỉnh gia tốc nền của công trình ĐỊA DANH

- Căn cứ vào thang MSK-64 ( Phụ lục I của TCVN 9386-2012) có cấp động đất là cấp VII

❖ Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế :

- Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế a g ứng với trạng thái giới hạn cực hạn xác định như sau

(thông qua gia tốc trọng trường g): a g

+ Hệ số tầm quan trọng γ I = 1- Theo phụ lục E của TCVN 9386-2012 [5] với công trình thuộc cấp II (công trình cao 17 tầng)

- Theo TCVN 9386-2012 thì: 0.04g < a = 0.0774g (m / s 2 ) < 0.08g , ta cần áp dụng các giải pháp kháng chấn cho công trình.

❖ Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động động đất

Dựa trên mặt cắt địa tầng và các số liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng, cùng với điều kiện đất nền, việc đánh giá tác động của động đất được thực hiện theo quy định tại điều 3.1.2 của TCVN 9386 – 2012.

[5] nhận dạng nền đất tại khu vực xây dựng công trình này như sau:

- Theo bảng 3.1 “Các loại nền đất” của TCVN 9386-2012 thì loại đất nền của công trình thuộc loại C.

- Theo bảng 3.2 “Giá trị các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi” của TCVN 9386-2012

Bả ng 5 13 Giá trị tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi

T B (s) là giới hạn dưới của chu kỳ, tương ứng với đoạn nằm ngang trong phổ phản ứng gia tốc, trong khi T C (s) là giới hạn trên của chu kỳ, cũng ứng với đoạn nằm ngang trong phổ này Đồng thời, T D (s) xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng.

❖ Xác định cấp độ, loại công trình.

Theo Phụ lục F của TCVN 9386-2012, công trình nhà chung cư có chiều cao 17 tầng được phân loại là công trình cấp II.

Theo Phụ lục E “Mức độ và hệ số tầm quan trọng” của TCVN 9386-2012, hệ số tầm quan trọng γI đối với công trình cấp II được xác định là 1.

❖ Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu đối với tác động động đất theo phương nằm ngang (Mục

Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q, dùng để tính đến khả năng tiêu tán năng lượng, cần được xác định cho từng phương trong quá trình thiết kế.

+ q o là giá trị cơ bản của hệ theo mặt đứng. k số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính đều đặn của nó

Hệ khung, hệ hỗn hợp, hệ tường kép

Hệ không thuộc hệ tường kép

Dựa vào công trình, kết cấu công trình thuộc dạng: Khung nhiều tầng, nhiều nhịp hoặc hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung.

=> Từ hệ kết cấu trên xác định được tỷ số:

+ k w là hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường chịu lực.

Giá trị α1 được sử dụng để nhân với giá trị thiết kế của tác động động đất theo phương nằm ngang, nhằm đảm bảo rằng mọi cấu kiện trong kết cấu sẽ đạt giới hạn độ bền chịu uốn trước tiên, trong khi các tác động khác vẫn giữ nguyên.

Hệ số αu là giá trị nhân với thiết kế tác động đất theo phương nằm ngang, dẫn đến hình thành các khớp dẻo trong nhiều tiết diện, gây mất ổn định tổng thể của kết cấu Trong khi đó, các giá trị thiết kế cho các tác động khác vẫn giữ nguyên αu có thể được xác định thông qua phân tích phi tuyến tính tổng thể.

- Xét đến tính dẻo của kết cấu, công trình thuộc dạng: Cấp dẻo kết cấu trung bình.

-Loại kết cấu công trình thuộc loại: Hệ khung, hệ hỗn hợp, hệ tường kép.Tra bảng 5.1: q o

-Với hệ kết cấu như trên, có: k w = 1 (Mục 5.2.2.2, phần (11))

=> Hệ số ứng xử q với tác động theo phương ngang của công trình: q = qokw = 3.9 × 1 = 3.9

V.5.2.2 Tính toán động đất theo phương pháp phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi

Theo TCXDVN 9386-2012, phần 3.2.2.5 về phổ thiết kế dung cho phân tích đàn hồi, phổ thiết kế S d (T) cho các thành phần nằm ngang của tác động động đất được xác định thông qua các công thức cụ thể.

+ S d (T): phổ phản ứng thiết kế.

+ T: là chu kì dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do.

+ a g : là gia tốc nền thiết kế (a g = γ I ×a gR ).

Trong phổ phản ứng gia tốc, TB được xác định là giới hạn dưới của chu kỳ với giá trị TB = 0.2, trong khi T C là giới hạn trên của chu kỳ với giá trị T C = 0.6 Đồng thời, T D xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng, với giá trị TD = 2.

+ β: hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, β = 0.2.

Phổ thiết kế Phương ngang

Các trường hợp tải và tổ hợp

Bảng 5 15 Khai báo các trường hợp tải

❖ Khai báo tải trọng tham gia dao động (Mass Source)

Hình 5 4 Khai báo hệ số Mass Source V.6 Các trường hợp tải và tổ hợp

V.6.1 Các trường hợp tải tác dụng lên khung

Kết cấu khung bê tông cốt thép là một hệ siêu tĩnh bậc cao, do đó mỗi loại tải trọng sẽ tạo ra một trường hợp nội lực tương ứng Để xác định nội lực nguy hiểm nhất trong khung, chúng ta thường áp dụng các phương pháp chất tải khác nhau.

Bảng 5 16 Các trường hợp tải tác dụng lên khung

STT 1 2 3 4 5 6 7 V.6.2 Tổ hợp tải trọng

Do giới hạn của đồ án chỉ phân tích trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính, tải trọng và nội lực có mối quan hệ tỷ lệ Vì vậy, để đơn giản hóa quá trình tính toán, tổ hợp nội lực được thay thế bằng tổ hợp tải trọng Kết quả vẫn đảm bảo tính chính xác trong phân tích giai đoạn đàn hồi.

Với các trường hợp tải trên ta có các cấu trúc tổ hợp sau :

Bả ng 5 17 Các trường hợp tải trọng tính toán

Gió động dạng 1 phương Y Động đất phương X Động đất phương Y

Bảng 5 18 Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán

Kiểm tra mô hình

Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình

Theo TCVN 198:1997, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng đối với kết cấu khung – vách khi phân tích theo phương pháp đàn hồi phải tuân thủ điều kiện nhất định Kết luận cho thấy rằng chuyển vị đỉnh công trình đã đạt yêu cầu.

V.8 Tính thép cho dầm biên

Hệ khung không gian có nhiều khung khác nhau, và theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn, khung trục C được chọn để tính toán và bố trí thép Sau khi chạy chương trình ETABS, chúng ta sẽ lấy giá trị nội lực để tiến hành tính toán thép.

Hình 5 5 Sơ đồ khung tính toán

Tính thép cho dầm biên

Hình 5 6 Moment dầm biên trục 1

Hình 5 7 Moment dầm biên trục 5

Hình 5 8 Moment dầm biên trục A

Hình 5 9 Moment dầm biên trục F

Hình 5 10 Moment dầm biên tầng mái

V.8.2 Tính toán cốt thép dọc cho dầm biên

− Áp dụng công thức tính toán: m = b

− Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí phải thỏa điều kiện sau: min

• à min : tỷ lệ cốt thép tối thiểu, thường lấy: à min = 0.05%

• àmax: tỷ lệ cốt thép tối đa, thường lấy:

− Nế u x R h 0 thì ta tăng A’s rồi tính lại x

Hàm lượng cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa điều kiện sau: min max

0 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

V.8.3 Tính toán cốt thép đai cho dầm biên

TANG MAI, B1, Vmax = 224.22 kN tiết diện 300x700

• Khả năng chịu cắt của bê tông:

Chọn thép đai 2 nhỏnh ỉ8a100 cú q sw = R sw n Aw s = 175 10 −3 2 50.3 100 = 0.176( kN / m)

− Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

Q = Q b + Q bsw = 2 b 2 R bt bh 0 2 q sw = 2 2 1.2 10 −3 300 700 2 0.176 = 498.4( kN )

→ Nhận xét Q = 498.4 kN > Q max = 224.22 kN thỏa điều kiện về độ bền.

Qbt = 979.8 kN > Qmax = 224.22 kN => cốt đai bố trí đủ chịu lực cắt.

V.8.4 Kết quả tính toán cốt thép dầm

Bảng 5 20 Kết quả tính toán thép dầm biên

V.8.5 Cấu tạo kháng chấn cho dầm

Theo TCVN 9386:2012, tại điều 5.4.2.2, lực cắt thiết kế trong các dầm kháng chấn chính cần được xác định dựa trên quy tắc thiết kế về khả năng chịu lực và tiêu tán năng lượng Điều này dựa vào sự cân bằng của dầm khi chịu tác động từ tải trọng ngang và moment đầu mút Mi,d (với i=1.2 cho các tiết diện đầu mút của dầm), nhằm đảm bảo sự hình thành khớp dẻo trong các trường hợp tải trọng động đất.

Các khớp dẻo được thiết kế tại các đầu mút của dầm hoặc trong các cấu kiện thẳng đứng nối với nút liên kết dầm, tùy thuộc vào vị trí hình thành ban đầu của chúng.

Tại tiết diện đầu mút thứ i, cần tính toán hai giá trị lực cắt tác dụng là giá trị lớn nhất VEd,max,i và giá trị nhỏ nhất VEd,min,i, tương ứng với moment dương lớn nhất và moment âm lớn nhất Mi,d tại đầu mút, nhằm xác định các lực có thể phát triển tại các đầu mút.

− Giá trị đầu mút Mi,d có thể được xác định như sau:

Hệ số Rd được sử dụng để tính toán khả năng tăng cường độ chịu lực của thép, đặc biệt trong trường hợp dầm thuộc loại cấp dẻo kết cấu trung bình, giá trị của nó có thể được xác định bằng 1.

M R d ,i - giá trị thiết kế khả năng chịu moment uốn của dầm tại đầu mút thứ i, phản ánh chiều moment uốn do dao động gây ra bởi tác động của động đất.

− Giá trị lực cắt lớn nhất tại đầu mút dầm được xác định như sau:

Tại đầu mút dầm, nơi dầm tựa gián tiếp lên một dầm khác, moment đầu mút dầm Mi,d có thể được xác định bằng moment tác dụng tại tiết diện đầu mút dầm trong thiết kế chịu động đất, thay vì tạo thành khung cùng với các cấu kiện thẳng đứng.

Hình 5 11 Giá trị thiết kế của khả năng chịu cắt trong dầm

− Phạm vi giới hạn vùng kháng chấn chính: các vùng kháng chấn chính có chiều dài lên tới lcr=hw

Chiều cao dầm (h w) được tính từ tiết diện ngang đầu mút dầm liên kết vào nút dầm - cột và từ cả hai phía của bất kỳ tiết diện ngang nào có khả năng chảy dẻo trong thiết kế chịu động đất, cần được xem xét như là vùng tới hạn.

Hình 5 12 Cốt thép ngang trong vùng tới hạn dầm

Theo TCVN 9386:2012, điều 5.4.3.1.2, để đảm bảo độ dẻo cho cấu trúc cục bộ trong các vùng tới hạn của dầm kháng chấn chính, cần bố trí cốt đai đáp ứng các yêu cầu cụ thể.

• Đường kính d bw của các thanh cốt đai (tính bằng mm) không được nhỏ hơn 6

• Khoảng cách s của các vòng đai (tính bằng mm) không được vượt quá s = min h w ; 24d bw ; 225;8d bL

• d bL – đường kính thanh thép dọc nhỏ nhất (tính bằng mm);

• hw – chiều cao tiết diện của dầm (tính bằng mm).

• Cốt đai đầu tiên phải được đặt cách tiết diện mút dầm không quá 50mm

Trong khoảng chiều dài 3hd từ mép cột, cần đặt các đai dày hơn ở khu vực giữa dầm Khoảng cách giữa các đai không được lớn hơn giá trị tính toán chịu cắt, nhưng phải nhỏ hơn 0.25h d và không vượt quá 8 đường kính cốt thép dọc Ngoài ra, khoảng cách này cũng không được vượt quá 150mm.

Trong khu vực giữa dầm, khoảng cách giữa các đai chọn phải nhỏ hơn 0.5h d và không lớn hơn 12 lần đường kính của cốt thép dọc, đồng thời không vượt quá 300mm.

− Ngoài ra, cốt đai trong dầm phải là đai kín, được uốn móc 45 o và với chiều dài móc là 10dbw.

Theo các quy định đã nêu, cần đặt cố thép đai trong phạm vi L/4 từ mép dầm với khoảng cách 8a100, và đoạn giữa là 8a200 Điều này đảm bảo cấu kiện đáp ứng yêu cầu về kháng chấn và khả năng chịu cắt.

Tính toán cốt thép cột

- Tính thép từ 21 tổ hợp, chọn thép lớn nhất từ các tổ hợp đó để bố trí

Cốt thép trong cột được tính và bố trí theo trường hợp đối xứng, đảm bảo tính khung không gian Cốt thép được bố trí theo chu vi của cột, với việc tính toán cốt thép theo phương nào thì bố trí theo phương tương ứng.

Phương pháp tính gần đúng được áp dụng để chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương, theo nghiên cứu của GS Nguyễn Đình Cống.

Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là : 0.5 ≤ Cx/Cy ≤ 2

- Tiết diện chịu lực nén N, moment uốn M x , M y , độ lệch tâm ngẫu nhiên e ax , e ay Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính hệ số ηx, ηy.

Với L ox = L oy : chiều dài tính toán của cột:

-Moment gia tăng Mx1, My1.

-Mô hình tính toán (theo phương x hoặc y)

Tiến hành tính toán theo trường hợp cốt thép đặt đối xứng :

Mô ment tương đương(đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng)

❖ Trường hợp 1 : Nén lệch tâm rất bé khi = e 0

0.3 tính như nén đúng tâm h0

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: : e

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc: Ast

❖ Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé khi

Diện tích toàn bộ cốt thép :

Diện tích toàn bộ cốt thép : Ast

Nếu không thoả thì giả thiết lại hàm lượng thép và tính lại.

Bảng 5 21 Tiết diện sơ bộ cột đã chọn khi phẩn tích mô hình trên Etab

V.9.2 Tính toán cốt thép cho phần tử cột

Chọn đại diện 2 cột để tính toán cho 2 trường hợp lệch tâm khác nhau.

Cột C5, Tầng 1, COMB1, khung trục 3.(Tính theo TH lệch tâm rất bé)

+Nội lực của cột : N = -14534.2 kN

Mx = 4.778kN.m + C x = 1000 mm ; C y = 1000cm ; ξ r = 0.563; l ox = l oy = 0.7×4 = 2.8m

C x0.9Cy0.9 => tính toán theo phương X

- h = C x = 1000mm ; b = C x = 1000mm; giả thiết a = 50 mm; ho = 950 mm;

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên : ea = eax + 0.2×eay

- Kết cấu siêu tĩnh : e 0 = max(e 1 ;e a ) = 39.96 (mm)

0 → Nén lệch tâm rất bé, tính gần như nén đúng tâm

- Diện tích toàn bộ cốt thép :

Tính toán tương tự các cột còn lại ta có bảng sau:

Bảng 5 22 Bố trí cốt thép cột

V.9.3 Kiểm tra khả năng chịu lực cho cột nén lệch tâm phẳng bằng biểu đồ tương tác

(Sử dụng trên Etabs và được kiểm tra theo tiêu chuẩn BS811097)

❖ Chọn tiêu chuẩn thiết kế

Hình 5 13 Chọn tiêu chuẩn BS811097 để thiết kế

Hình 5 14 Định nghĩa vật liệu theo TCVN

+ Fcu: Cường độ đặc trưng của bê tông tương đương với cấp độ bền

Fcu (kN/m²) = 1.5/0.67*Rb(Mpa)*1000 + Fy, Fys: Giới hạn chảy của cốt dọc và cốt đai

Sau khi định nghĩa TD và tiến hành chạy ta được biểu đồ tương tác để kiểm tra

Chọn cột C13 (60x60), khung trục 3, tầng 5 với nội lực lớn nhất để kiểm tra

Bảng 5 23 Số liệu kiểm tra cột C13

Biểu đồ tương tác cột C13 (60x60)

Hỡnh 5 15 Biểu đồ tương tỏc của cột tiết diện bxh`x60 (cm) bố trớ thép ỉ25

❖ Nhận xét: Cặp nội lực N và M nằm bên trong vùng biểu đồ tương tác thì tiết diện cột đó đảm bảo được khả năng chịu lực.

❖ Các cột còn lại kiểm tra tương tự và đảm bảo được khả năng chịu lực.

Tính toán vách cứng cho khung trục C

Vách là cấu trúc chịu lực quan trọng trong nhà cao tầng, nhưng việc tính toán cốt thép chưa được quy định cụ thể trong tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam Do đó, đồ án này áp dụng phương pháp "giả thiết vùng biên chịu môment" để tính toán cốt thép cho vách cứng.

Nội dung của phương pháp ”giả thiết vùng biên chịu mômen”.

Thông thường, các vách cứng dạng côngxon phải chịu tổ hợp nội lực sau: N, Mx, My, Qx,

Vách cứng được thiết kế để chịu tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó, do đó khả năng chịu mô men ngoài mặt phẳng và lực cắt vuông góc với mặt phẳng thường được bỏ qua Chỉ xem xét tổ hợp nội lực bao gồm: N, My và Qx.

Hình 5 16 Nội lực trong vách cứng

Phương pháp này cho rằng cốt thép đặt ở hai đầu vách biên sẽ chịu toàn bộ momen, trong khi lực dọc trục được giả định phân bố đều trên toàn bộ chiều dài vách.

❖ Các giả thiết cơ bản:

- Ứng suất kéo do cốt thép chịu Ứng suất nén do bêtông và cốt thép chịu.

Xét vách cứng chịu tải trọng Nz, My, biểu đồ ứng suất tại các điểm trên mặt cắt ngang của vách cứng.

Hình 5 17 PhânHìnhchia 5vùng.17: cho vách cứng

Bước đầu tiên là giả định chiều dài B của vùng biên chịu moment Ta cần xem xét vách chịu lực dọc trục N và momen uốn trong mặt phẳng My, momen này tương đương với một cặp ngẫu lực được đặt ở hai vùng biên của vách.

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

F : Diện tích mặt cắt vách

- Bước 3 : Tính diện tích cốt thép chịu kéo, nén.

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

R b , R a : Cường độ tính toán chịu nén của BT và của cốt thép

Ab, As: diện tích tiết diện BT vùng biên và của cốt thép dọc

1: hệ số giảm khả năng chịu lực do uốn dọc (hệ số uốn dọc) Xác định thức thực nghiệm, chỉ dùng được khi: 14 104

Với: l o :chiều dài tính toán của cột i min : bán kính quán tính của tiết diện theo phương mảnh => i min = 0.288

Từ công thức trên ta suy ra diện tích cốt thép chịu nén : b

< 0 (vùng biên chịu kéo), do giả thiết ban đầu: ứng lực kéo do cốt thép chịu nên diện tích cốt thép chịu kéo được tính theo công thức sau:

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và thực hiện lại từ bước 1 Chiều dài B của vùng biên tối đa là L/2; nếu vượt quá giới hạn này, cần tăng bề dày tường để đảm bảo chất lượng công trình.

Khi tính ra F a < 0: đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo Theo TCVN 5574-2012 Thép cấu tạo cho vách cứng trong vùng động đất trung bình và mạnh.

+ Cốt thép đứng: hàm lượng

+Cốt thép ngang: hàm lượng cốt thép dọc.

3.5 (%) nhưng không chọn ít hơn 1/3 hàm lượng của

Trong tính toán nội lực vách này chọn hàm lượng thép dọc cấu tạo của các vùng:

- Bước 5 : Kiểm tra phần tường còn lại như cấu kiện chịu nén đúng tâm

Trường hợp bê tông đã đủ khả năng chịu lực thì cốt thép chịu nén trong vùng này được đặt theo cấu tạo.

- Bước 6 : Tính cốt thép ngang

Tại mỗi tiết diện của vách, cần gia cường thép đai ở hai đầu để đảm bảo tính chịu lực Ứng suất cục bộ, bao gồm ứng suất tiếp và ứng suất pháp, thường xuất hiện tại hai đầu vách, nơi lực truyền vào lớn nhất, sau đó sẽ lan tỏa ra các vị trí khác.

Tính toán cốt đai cho vách tương tự như tính toán cốt đai cho dầm.

- Bước 7 : Bố trí cốt thép cho vách cứng

Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc và ngang không được lớn hơn trị số nhỏ nhất trong hai trị số sau: s 1.5b s 30cm

Bố trí cốt thép cần phải tuân thủ theo “TCVN 5574:2012” như sau:

+ Phải đặt hai lớp lưới thép Đường kính cốt thép chọn không nhỏ hơn 10 mm và không hơn 0.1b.

+ Hàm lượng cốt thép đứng chọn 0.6 (%)3.5 (%) (đối với động đất trung bình và mạnh )

+Cốt thép nằm ngang chọn không ít hơn 1/3 lượng cốt thép dọc với hàm lượng 0.4% ( đối với động đất trung bình và mạnh ) Dùng đai 10, 2 nhánh (n = 2).

+ Cần có biện pháp tăng cường tiết diện ở khu vực biên các vách cứng.

Tại các góc liên kết giữa các vách cứng, cần bố trí các đai liên kết để đảm bảo tính ổn định Do mômen có thể thay đổi chiều, nên cốt thép ở vùng biên A s phải được xác định là giá trị lớn nhất giữa A s nén và A s kéo.

V.10.2 Tính toán cốt thép một trường hợp cụ thể cho vách

Vách có kích thước bề rộng: t w = 0.3 m; chiều dài L = 7.2m chạy từ tầng hầm đến tầng 17.

Diện tích tiết diện vách: F = 0.3

Kết quả nội lực vách được xuất từ ETABS với vách được gán các dạng phần tử PIER.

Giả thiết chiều dài vùng biên Bleft = Bright = 0.15L = 1.08 m.

Diện tích vùng biên F biên = 0.3 Độ mảnh : = l 0 i min

Hình 5 18 Tiết diện vách tính toán

- Xác định lực kéo , nén trong vùng biên:

- Tính toán cốt thép cho vùng biên như cột chịu kéo – nén đúng tâm:

+ Diện tích cốt thép chịu nén là:

+ Diện tích cốt thép chịu kéo:

0.6% < Kiểm tra khả năng chịu lực của vùng giữa:

+ Lực nén do lực dọc N tác dụng lên vùng giữa là:

+ Khả năng chịu lực nén của BT vùng giữa:

Vậy N = 21924kN > Nnén vùng giữa = 7060.41 kN.

→ Cốt thép vùng giữa đặt theo cấu tạo 10a200

Bảng 5 25 Bố trí thép cho vách khung trục C

Chọn thép vùng biên lớn nhất ở Tầng Trệt thuộc CB4 để bố trí cho toàn vách :

Chọn 6 16 (A = 12.06cm 2 , = 0.37% ) Thép vùng giữa bố trí cấu tạo 10a200 ( = 0.63%).

❖ Tính cốt thép ngang cho vách:

Dùng lực cắt lớn nhất để tính và bố trí cho toàn vách:

Thiên về an toàn lấy h o = 0.8h = 0.8×7.2 = 5.76 (m)

- Dựa vào biểu đồ bao lực cắt ta có Q max = 243.2 (KN)

- Kiểm tra các điều kiện tính cốt đai: k o R n bh o = 0.35×14500×0.3×5.76 = 8770 (KN) k1Rkbho= 0.6×900×0.3×5.76= 933.12 (KN): cần tính cốt đai, đặt cốt đai theo cấu tạo.

→Không cần tính cốt đai Đặt cốt đai theo hàm lượng còn lại.

= 0.6 (1 + 0 + 0 ) 1 1.2 10 3 0.3 5.76 44 kN cấu tạo, cốt đai 2 nhỏnh ỉ8a100 trong vựng biờn, ỉ8a200 trong vựng

THIẾT KẾ KẾT CẤU NỀN MÓNG

Số liệu địa chất công trình

- Theo báo cáo khảo sát địa chất Địa tầng tại vị trí xây dựng công trình được phân thành các lớp sau:

- Mực nước ngầm nằm ở độ sâu -1m

• Lớp 1: Đất á sét trạng thái dẻo mềm, dày 6 m

• Lớp 2: Cát hạt trung trạng thái chặt vừa, dày 4 m

• Lớp 3: Cát sét hạt trung trạng thái chặt, dày 28 m

• Lớp 4: đất sét trạng thái nửa cứng , dày 8 m

Bảng 6 1: Bảng tổ hợp địa chất

Dung trọng riêng tự nhiên Độ ẩm

Dung trọng riêng đẩy nổi

Chỉ số dẻo Độ sệt

Hệ số rỗng theo cấp tải trọng Ứng suất cắt

Lựa chọn phương án móng

Theo báo cáo khảo sát địa chất, lớp đất 1 và 2 có độ yếu tương đối, không đủ khả năng chịu lực Do đó, sinh viên đã quyết định chọn phương án móng cọc đặt vào lớp đất thứ 3 và sử dụng móng cọc ly tâm ứng suất trước cho công trình này.

Sơ lược về phương án móng cọc khoan nhồi

Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước đã được áp dụng tại Việt Nam trong những năm gần đây, trở thành một phần quan trọng trong thiết kế nền móng công trình Công nghệ này sử dụng phương pháp ứng lực trước căng và công nghệ ly tâm kết hợp với phụ gia, giúp bê tông đạt cường độ cao hơn.

Cọc bê tông dạng ống với cường độ đạt 800 daN/cm² và được bảo dưỡng bằng hơi nước giúp rút ngắn thời gian bảo dưỡng và nâng cao chất lượng bê tông Đường kính cọc thường dao động từ 300 đến 800 mm, với chiều dài tối đa lên đến 22m tùy theo kích thước Phương pháp thi công có thể là đóng hoặc ép, sử dụng chung máy ép cho cả cọc vuông và cọc tròn, chỉ cần thay thế má ép tương ứng.

- Sử dụng được bê tông mác cao (cấp độ bền có thể lên tới B60 ), xi măng sử dụng

PCB40, ít tốn vật liệu và dùng ít thép hơn.

Cọc nhẹ hơn cọc thông thường và có khả năng chịu uốn tốt, cho phép chế tạo cọc dài tới 22m mà vẫn đảm bảo điều kiện vận chuyển Việc hạn chế tối đa các mối nối ở thân cọc giúp giảm thiểu sự suy giảm sức chịu tải của cọc, nâng cao hiệu quả sử dụng.

Cọc bê tông có khả năng chống nứt cao nhờ vào cường độ vượt trội và kỹ thuật nén trước Đặc biệt, trong quá trình thi công móng và cọc, nếu bê tông không được nén trước khi đạt đến độ chối, sẽ dễ dẫn đến tình trạng nứt do khả năng chịu kéo của bê tông rất yếu.

Cọc có giá thành thấp hơn 150.000/m so với cọc vuông thông thường Việc thi công cọc bằng máy ép không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả thi công.

Sản xuất trên dây chuyền công nghiệp giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm hiệu quả Các khuyết tật được phát hiện và loại bỏ ngay tại nhà máy, đảm bảo rằng cọc đạt tiêu chuẩn chất lượng khi đến công trường.

Tỷ lệ hư hỏng của sản phẩm rất thấp và chất lượng luôn ổn định Khi gặp sự cố, việc xử lý trở nên đơn giản và dễ dàng hơn so với các phương pháp như cọc khoan nhồi.

Giá thành của bê tông và cốt thép PC bar trong xây dựng không chênh lệch nhiều so với cọc RC Tuy nhiên, bê tông có chi phí cao hơn do yêu cầu về mác bê tông lớn, trong khi cốt thép PC bar với cường độ f x = 14000 – 16000 daN/cm thường phải nhập khẩu từ Indonesia, Thái Lan, Malaysia hoặc Hàn Quốc, Nhật Bản, dẫn đến giá thành cao và cần phải dự trữ do không thể chủ động về thời gian cung ứng.

- Trước đây, công ty sản xuất cọc như Phan Vũ, bê tông 620 Châu Thới, Vinaconex theo tiêu chuẩn JIS A 5337 – 1982 của Nhật hay BS8110-1997, BS 8004-1986 của Anh.

Hiện nay có TCVN 7888 : 2008 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước do Bộ Xây Dựng ban hành.

Chọn kích thước, chiều sâu chôn cọc

- Chọn cọc dài 22 m (chia thành 2 đoạn, mỗi đoạn 11 m); mũi cọc ngàm vào lớp đất số 3, ở độ sâu mũi cọc : 27 m

Hình 6 1: Mặt cắt ngang cọc ứng suất trước

Tính toán sức chịu tải của cọc

VI.5.1 Theo vật liệu làm cọc

Bảng 6 2 Bảng thống kê kỹ thuật của cọc D500 Đường kính (mm)

Chọn cọc PHC - A500 : Cọc PHC loại A đường kính 500 có: sức chịu tải dọc trục tối đa là R vl = 4770 KN

VI.5.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý

Sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304-2014:

R cu1 = c ( cq q p A p + u cf f i l i ) Các hệ số trong công thức:

▪ c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , c = 1

Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc, ký hiệu là cq và cf, được xác định theo ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất Theo bảng 4 TCVN 10304-2014, giá trị cq được lấy là 1.2 và cf là 1.

▪ qp : Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc lấy theo bảng 2 TCVN 10304-2014 Trang bảng theo độ sâu mũi cọc, có q p = 5360 KPa

▪ A p là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc Ở đây, cọc ly tâm ứng suất trước: lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc A p

▪ u là chu vi tiết diện ngang thân cọc, u = (D + d) = 2.6 (m)

▪ f i : Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, lấy theo bảng 3, TCVN 10304 : 2014

▪ l i : Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Bảng 6 3 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo chỉ tiêu cơ lí (bảng 1) Đối với đất dính

Bảng 6 4 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo chỉ tiêu cơ lí (bảng 2) Đối với đất rời

VI.5.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền

Theo phụ lục G – TCVN 10304-2014, sức chịu tải cực hạn của cọc

▪ q p : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc.

▪ A p là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc Ở đây, cọc ly tâm ứng suất trước: lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc.

▪ f c,i : cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ i

▪ l c,i : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Sức chịu tải cực hạn của cọc do lực chống tại mũi cọc với c : lực dính của lớp đất dưới mũi cọc c 94 KN/m 2

' vp : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc do đất gây ra

N ' c , N ' p : hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc lấy theo Terzaghi

Sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sát bên

Công thức tính cường độ sức kháng TB f i đối với đất dính f i

✓ : hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất dính(tra biểu đồ bên dưới)

✓ C u,i =6.25N si : Cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất thứ i

Hình 6 2 Biểu đồ xác đinh hệ số α Kết quả tính toán thể hiện trong bảng:

Bảng 6 5 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo cường độ đất nền (Bảng 1)

(Đất á sét trạng thái dẻo mềm) Đối với đất rời: f

• k i : Hệ số áp lực ngang của đất lên cọc

• ' v ,z :Ứng suất pháp hiệu quả thep phương đứng ' v = i l i

• i:Góc ma sát giữa đất và cọc (với cọc bê tông lấy i = i )

Bảng 6 6 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo cường độ đất nền (Bảng 2)

(Cát hạt trung, trạng thái chặt vừa) 3

(Cát sét hạt trung trạng thái chặt)

Xác định sức chịu tải cực hạn do kháng mũi Q p

VI.5.4 Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh SPT

Công thức của viện kiến trúc Nhật Bản

▪ q p : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Khi mũi cọc nằm trong đất rời, q b = 300N p cho cọc ly tâm

▪ N p : chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1D dưới và 4D trên mũi cọc

▪ A p là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc Ở đây, cọc ly tâm ứng suất trước: lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc A p

▪ f c,i : cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ I : fci α pf

96 α p là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng/ép và f cọc đóng, bằng 1 cho cọc khoan nhồi, xác định như các biểu đồ sau của tiêu chuẩn: αp =1

Hình 6 3 Biểu đồ xác đinh hệ số αp và fL l c ,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

Np là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính, ký hiệu là c u, có thể được xác định từ chỉ số SPT trong đất dính theo công thức c u,i = 6,25N c,i (tính bằng kPa), trong đó N c,i là chỉ số SPT trong đất dính Đối với đất cát, nếu N p > 50 thì chỉ lấy N p P, và nếu N s,i > 50 thì lấy N s,i P.

▪ l c,i : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

▪ f s,i : cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i: f s,i

▪ l s,i : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác theo công thức:

Mũi cọc đặt trong lớp thứ 3, tại nơi có qb = 300 18 = 5400(kN/m 2 )

Cường độ sức kháng bên của đất : Đối với đất dính lớp thứ 1 c u,i f

:Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc, xác đinh theo biểu đồ hình

Bảng 6 7 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo thí nghiệm SPT (bảng 1) Đối với đất dính lớp 1:

(Đất á sét trạng thái dẻo mềm) l i (m)

Bảng 6 8 Bảng kết quả ma sát thành cọc ly tâm theo thí nghiệm SPT (bảng 2) Đối với đất rời lớp 2, 3:

2 (Cát hạt trung, trạng thái chặt vừa)

3 (Cát sét hạt trung trạng thái chặt)

VI.5.5 Sức chịu tải thiết kế của cọc

Bảng 6 9 Tổng hợp sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm

Sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm

Theo vật liệu Theo chỉ tiêu đất nền Theo SPT

Theo cường độ đất nền

− Sức chịu tải đặc trưng: Rck = min ( R cu,i ) = 3648.2 (kN)

− Sức chịu tải thiết kế: R cd = R ck k k : Hệ số tin cậy của đất nền, theo mục 7.1.12 (TCVN 10304-2014) chọn c k

K tc : Hệ số an toàn lấy theo TCVN 9393-

2012 (tải trọng thí nghiệ m lớn nhất do thiết kế qui định thường lấy bằng 150% đến 200% tải trọng thiết kế đối với cọc thí nghiệm kiểm tra.)

→Sức chịu tải thiết kế của cọc thỏa mãn điều kiện ép cọc

Hình 6 4 Mặt bằng bố trí móng

Tính Toán Móng M1

VI.6.1 Tải trọng tác dụng

Bảng 6 10 Nội lực dưới móng M1

VI.6.2 Chọn chiều sâu chôn móng

-Chọn chiều sâu chôn móng hm = 4.2 m so với cao độ tự nhiên

VI.6.3 Xác định số cọc và kích thước đài

Hình 6 5 Mặt bằng móng M1 Chiều rộng móng L = B = 4x4m

- Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc:

N d tt : Tổng tải trọng thẳng đứng tác động xuống đáy đài. n : Số lượng cọc trong móng

Trong quá trình xác định tải trọng cho các cọc, các tọa độ được sử dụng bao gồm: tọa độ y để xác định tải trong trục y ở đáy đài, tọa độ x cho tải trong trục x ở đáy đài, tọa độ cọc thứ i trong trục x và tọa độ cọc thứ i trong trục y của đáy đài Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán và phân tích tải trọng lên cọc.

Diện tích của đài cọc : Fđ = 4×4 = 16 (m 2 )

Trọng lượng của đất và đài :

Tổng tải trọng của công trình và trọng lượng của đất, đài cọc :

Vậy lực tác dụng lên đầu cọc xác định theo công thức :

Bảng 6 11 Lực tác dụng lên đầu cọc ly tâm móng M1

Giá trị P max đạt 1883.6 kN, nhỏ hơn R cd là 2200 kN, cho thấy điều kiện áp lực truyền xuống hàng cọc đáp ứng yêu cầu về sức chịu tải Đồng thời, P min là 216.2 kN, lớn hơn 0, vì vậy không cần thực hiện kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc.

VI.6.4 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên các cọc

❖ Kiểm tra cọc làm việc nhóm (Công thức hiệu ứng nhóm theo Converse Labarre)

+ m: số hàng cọc + n: số cọc trong 1 hàng + d: đường kính cọc , d = 0.5 m + s: khoảng cách giữa 2 tâm cọc, s = 1.5 m

Sức chịu tải của nhóm cọc:

Kiểm tra hệ số nhóm cọc :

Sức chịu tải của nhóm cọc : Q nhóm =n c Q d.nen

VI.6.5 Kiểm tra ổn định của khối móng quy ước

Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc : tb

Mô hình khối móng quy ước M1 Chiều dài khối móng qui ước :

LM = L – D + 2Lc.tg Chiều rộng khối móng qui ước :

BM = B-D+ 2Lc.tg Diện tích đáy khối móng quy ước :

Trong đó : L,B : Khoảng cách 2 bên của 2 cọc xa nhất theo phương cạnh dài và cạnh ngắn.

L c : chiều dài cọc tiếp xúc với đất.

❖ Xác định khối lượng khối móng quy ước Chọn chiều cao đài : hđ = 1.7 m Thể tích đài và cọc:

1.7×4×4 W + 9×0.196 ×22 = 66 m 3 Thể tích đất trong móng khối qui ước:W đất 72.25×2

2 – 66 1524 m 3 Trọng lượng móng khốiqui ướ c:

+ 18 10.97 10.98 KN / m3 h22 Trọng lượng của khối móng qui ước:

Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước :

❖ Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước (theo

Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (m1) và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình (m2) có tác dụng qua lại với nhau, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải và ổn định của công trình.

▪ k tc : Hệ số độ tin cậyk tc =

Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong II = 30.2’ → A = 1.17, B 5.68, D = 8.02;( lấy theo bảng 14 – TCVN 9362-

▪ b: Kích thước cạnh bé của khối móng quy ước, b = B qu = 8.5 (m);

▪ h: Chiều sâu đặt móng so với cốt qui định, h = 27 (m)

▪ II : Dung trọng trung bình lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống,

▪ II ’: Dung trọng trung bình các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên, II ’ = 11.15 (kN/m 3 ).

▪ c II : Giá trị lực dính đơn vị nằm trực tiếp dưới đáy móng, c = 15.94 (kN/m 2 );

▪ h o : Chiều sâu đất nền tầng hầm, h o = 2.5 m

Thay các giá trị vào, ta có sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

❖ Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước

Moment chống uốn khối móng qui ước :

N tc tc min F qu tc N tc tb F qu

Các điều kiện đều thỏa mãn : tc max = 458.04 1.2R = 2504.4 (kN/m 2 ) tc tb tc min

→Có thể tính lún của nền theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính Bảng 6 12 Bảng giá trị e-p p

0.48 0.475 0.47 0.465 0.46 0.455 0.45 0.445 0.44 biểu đồ quan hệ e-p y = -0.016ln(x) + 0.5371

Hình 6 7 Biểu đồ quan hệ e-p

❖ Kiểm tra độ lún của cọc

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố được thực hiện bằng cách chia lớp đất dưới mũi cọc thành các lớp mỏng với bề dày h i = 1 (m) Các lớp này được đánh số theo thứ tự từ đáy móng khối quy ước, bắt đầu từ số 0 và tiếp tục đến 1, 2, 3, và các số tiếp theo.

- Theo thống kê địa chất thì lớp đất đặt bt5 gl

- Áp lực gây lún tại mũi cọc :

P glFquihi = 72.25 móng là lớp đất tốt, nên ta dừng việc tính lún khi

- Bề dày phân tố lớp đất tính lún: chọn h = 1(m).

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đặt tại mũi cọc : bt = 4×11.05 + 18×10.97 = 241.66 (kN/m2)

- gl = ko.Pgl với ko - hệ số tra bảng, phụ thuộc về tỷ số; Lm/B, Z/B

Lớp Chiều phân dày tố (m)

- Dựa vào kết quả trong bảng nhận thấy bt gl nên dừng việc tính lún

- Công thức tính tổng độ lún:

VI.6.6 Kiểm tra xuyên thủng

→ Thỏa điều kiện độ lún cho phép của công

Chiều cao đài h đ = 1.7(m), tiết diện cột 80cmx80cm.

❖ Điều kiện chống xuyên thủng đài cọc: Pxt< Pcx

- Kiểm tra xuyên thủng do cột:

Hình 6 8 Sơ đồ tính xuyên thủng do cột móng

Ta có công thức kiểm tra xuyên thủng sau:

→ Đài không bị xuyên thủng do cột.

-Kiểm tra xuyên thủng do cọc:

Hình 6 9 Sơ đồ xuyên thủng do cọc

Với góc lan tỏa ứng suất 45 độ, tháp xuyên thủng hình thành từ mép cột phủ đầu qua cọc, cho thấy rằng đài móng được coi là tuyệt đối cứng.

→ Điều kiện chống nén thủng (chọc thủng đài bởi cột) được đảm bảo.

VI.6.7 Tính thép cho đài cọc

Thép theo phương trục x và y

Hình 6 10: Sơ đồ tính thép theo phương X móng M1 Bản móng xem như được ngàm tại mép cột.

- Moment theo phương x do cọc 1,4,7 gây ra xét trên 1m:

Mx - Moment theo phương y do cọc 1,2,3 gây ra xét trên 1m:

Bảng 6 14 Bảng tính thép lớp dưới đài móng M1

Thép lớp trờn bố trớ thép cấu tạo ỉ16a200

Tính Toán Móng M2

VI.7.1 Tải trọng tác dụng

- Chọn chiều sâu chôn móng là hm = 4m so với cao độ tự nhiên

VI.7.3 Chọn sơ bộ cọc và diện tích đài cọc

Chọn 16 cọc và bố trí khoảng cách giữa các cọc bằng 3D với D

Hình 6 11: Sơ đồ bố trí cọc ly tâm móng M2

VI.7.4 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Tính toán độ cứng của lò xo Độ cứng lò xo được xác định:

Trong đó: P max : Tải trọng lớn nhất của móng ML n: Tổng số cọc trong đài móng s:Độ lún của cọc đơn

Để xác định độ lún của móng cọc theo kinh nghiệm, có thể áp dụng biểu thức của Vesic (1977) như quy định trong Phụ lục B TCVN 10304:2014 Độ lún của cọc đơn được tính dựa trên đường kính cọc (D).

Q là tải trọng tác dụng lên cọc;

A là tiết diện ngang cọc;

E là mô đun đàn hồi của vật liệu cọc.

Vây: s Từ đó suy ra:

Hình 6 12 Khai báo độ cứng lò xo Kcọc cho móng M2

Hình 6 13 Kết quả phản lực đầu cọc của móng ML

P max = 2158.9(kN) < R cd = 2200(kN) : thoả yêu cầu.

P min = 902.8 (kN) > 0 :cọc không bị nhổ, không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc.

Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc : tb = l i i = 4.8 18.62 + 6 24.18 + 11.2 30.2 = 26.03o l i 22 Góc truyền lực : = 26.03 = 6.5 0

Chiều dài khối móng qui ước :

LM = L – D + 2Lc.tg tb Chiều rộng khối móng qui ước :

BM = B-D+ 2Lc.tg Diện tích đáy khối móng quy ước :

L,B : Khoảng cách 2 bên của 2 cọc xa nhất theo phương cạnh dài và cạnh ngắn.

Lc : chiều dài cọc tiếp xúc với đất.

❖ Xác định khối lượng khối móng quy ước

- Chọn chiều cao đài : hđ = 2m

- Thể tích đài và cọc:

- Thể tích đất trong móng khối qui ước:

→Trọng lượng móng khối qui ước:

→Trọng lượng của khối móng qui ước:

❖ Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước

Tra bảng : m1 =1.1 ; m2 =1 ; ktc = 1; b = 10.2 m; tc= 30.24 A = 1.17 ; B = 5.68; D = 8.02; c = 15.4 KN/ m 2 Thay các giá trị vào, ta có sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

(m 3 ) tc max tc min tc tb tc max tb tc = 496 < R tc tc min

→ Có thể tính lún của nền theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính.

❖ Ki ểm tra độ lún của cọc

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đặt tại mũi cọc : bt = γ×Z c = 4×11.05 + 18×10.97 = 241.66 (kN/m 2 ) kN/m 2

Bảng 6 17 Bảng kết quả tính lún móng M2

Lớp Chiều phân tố dày

- Tại lớp phân tố thứ 8 : bt gl nên dừng việc tính lún

S → Thỏa điều kiện độ lún cho phép của công trình

+ m: số hàng cọc + n: số cọc trong 1 hàng + d: đường kính cọc , d = 0.5 m +s: khoảng cách giữa 2 tâm cọc, s = 1.5 m Sức chịu tải của nhóm cọc:

Sức chịu tải của nhóm cọc : Q nhóm =n c Q d.nen

Q nhóm > N tt = 27557.7 Thỏa yêu cầu.

VI.7.7 Kiểm tra khả năng chống cắt

Kiểm tra khả năng chống cắt của bê tông đài móng với lực cắt lớn nhất của móng

Chiều cao đài đã chọn hđ = 2 m

- Khả năng chống cắt của bê tông

- Lực cắt lớn nhất của đài móng xuất ra từ safe

Bảng 6 18 Nội lực tại đài móng M2

VI.7.8 Tính thép cho móng M2

- Sử dụng phần mềm SAFE mô hình, tính toán nội lực

- Vẽ Strip theo 2 phương X, Y với chiều rộng dãy 1m

Hình 6 14 Chia dãy strip móng M2 Kết quả nội lực theo phương X, Y :

Bảng 6 19 Nội lực tính thép cho đài móng M2

Giả thiết ao = 50mm → ho = 2000 - 50 50 mm

Bảng 6 20 Bảng tính thép cho đài móng M2

Tính Toán Móng ML

Bảng 6 21 Nội lực móng ML

-Chọn chiều sâu chôn móng là h m = 6m so với cao độ tự nhiên, chọn sơ bộ chiều rộng đài b = 10 m

VI.8.3 Chọn sơ bộ cọc và diện tích đài cọc

Chọn 56 cọc và bố trí khoảng cách giữa các cọc bằng 3D với D = 0.5 m

Hình 6 15 Sơ đồ bố trí cọc ly tâm móng ML

VI.8.4 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Tính toán độ cứng của lò xo Độ cứng lò xo được xác định:

Để xác định độ lún của móng cọc, có thể áp dụng kinh nghiệm theo Phụ lục B của TCVN 10304:2014 Đối với cọc đơn, độ lún được tính theo công thức của Vesic (1977) với biểu thức s = 100D.

+ A.EQ.L Trong đó: D là đường kính cọc;

Q là tải trọng tác dụng lên cọc;

A là tiết diện ngang cọc;

E là mô đun đàn hồi của vật liệu cọc.

Từ đó suy ra: K coc

Hình 6 16 Khai báo độ cứng lò xo Kcọc cho móng ML

Hình 6 17 Kết quả phản lực đầu cọc của móng ML

P max = 1736(kN) < R cd = 2200(kN) : thoả yêu cầu.

P min = 1438 (kN) > 0 :cọc không bị nhổ, không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc.

Góc ma sát trung bình theo chiều dài cọc : tb l i i = 4.8 18.62 + 6 24.18 + 11.2 30.2 = 26.03o l i 22

4 Chiều dài khối móng qui ước :

LM = L – D + 2Lc.tg tb = 11.5 - 0.5 + 2×22×tg(6.5 0 ) = 16.0(m) Chiều rộng khối móng qui ước :

BM = B-D+ 2Lc.tg tb = 10 - 0.5 + 2×22×tg(6.5 0 ) = 14.5 (m) Diện tích đáy khối móng quy ước : Fqu = 16×14.5 = 232(m 2 )

L,B : Khoảng cách 2 bên của 2 cọc xa nhất theo phương cạnh dài và cạnh ngắn.

L c : chiều dài cọc tiếp xúc với đất.

❖ Xác định khối lượng khối móng quy ước

- Thể tích đài và cọc:

- Thể tích đất trong móng khối qui ước:

→Trọng lượng móng khối qui ước:

→Trọng lượng của khối móng qui ước:

❖ Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước

Tra bảng : m1 =1.1 ; m2 =1 ; ktc = 1; b = 15.7 m; tc= 30.24 A = 1.17 ; B = 5.68; D = 8.02; c = 15.4 KN/ m 2 Thay các giá trị vào, ta có sức chịu tải dưới đáy khối móng quy ước

(m 3 ) tc max tc min tc tb

Các điều kiện đều thỏa mãn : tc = 628.7 < 1.2R max tc tb = 582.3 < Rtc = 2184.1(KN/m2) tc min

→ Có thể tính lún của nền theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính.

❖ Ki ểm tra độ lún của cọc

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đặt tại mũi cọc : bt = γ×Zc = 4×11.05 + 18×10.97 = 241.66 (kN/m 2 )

Bảng 6 23 Bảng kết quả tính lún móng ML

Lớp Chiều phân tố dày

- Tại lớp phân tố 14 có: bt gl nên dừng việc tính lún

S → Thỏa điều kiện về độ lún của công trình

+s: khoảng cách giữa 2 tâm cọc, s = 1.5 m Sức chịu tải của nhóm cọc:

Sức chịu tải của nhóm cọc :

Q nhóm >N tt 219.9 Thỏa yêu cầu.

VI.8.7 Kiểm tra khả năng chống cắt

Kiểm tra khả năng chống cắt của bê tông đài móng với lực cắt lớn nhất của móng Chiều cao đài đã chọn h đ 2 m

- Khả năng chống cắt của bê tông

- Lực cắt lớn nhất của đài móng xuất ra từ safe

Bảng 6 24 Nội lực kiểm tra xuyên thủng móng ML

VI.8.8 Tính thép cho móng ML

- Sử dụng phần mềm SAFE mô hình, tính toán nội lực

- Vẽ Strip theo 2 phương X, Y với chiều rộng dãy 1m

- Kết quả nội lực theo phương X, Y

Hình 6 18 Momen theo phương X Hình 6

- Giả thiết ao = 50mm → ho = 2000 - 50 50 mm Bảng 6 25 Bảng tính thép cho đài móng ML

Tiêu đề	Chung Cư New Standards
Tác giả	Cao Văn Linh
Người hướng dẫn	TS. Phạm Đức Thiện, PGS.TS Nguyễn Trung Kiên
Trường học	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	2018
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	187
Dung lượng	5,85 MB