KIẾN TRÚC
CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Thành phố Hồ Chí Minh, thành phố lớn nhất Việt Nam, là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và giáo dục quan trọng Hiện tại, thành phố được xếp hạng đô thị loại đặc biệt và là thành phố trực thuộc trung ương.
Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, dân số thành phố Hồ Chí Minh năm 2016 là 8.297.500 người, và ước tính đến năm 2018 đã gần đạt 10 triệu người Sự gia tăng dân số nhanh chóng đã tạo ra áp lực lớn cho thành phố trong việc giải quyết vấn đề việc làm và chỗ ở.
Dự án chung cư cao tầng là giải pháp hiệu quả cho vấn đề nhà ở, cần tối ưu hóa quỹ đất và đảm bảo tiện nghi cho cư dân Các chung cư phải an toàn, tích hợp đầy đủ tiện ích xã hội và phân khúc đa dạng, nhằm tạo cơ hội cho mọi công dân trong thành phố sở hữu căn hộ phù hợp với nhu cầu của họ.
Cao ốc căn hộ BMC được quy hoạch đa dạng với nhiều tiện ích, các căn hộ có diện tích đa dạng từ 80.5m 2 đến 134m 2 được thiết kế hiện đại
Căn hộ BMC nằm tại số 258 Bến Chương Dương, phường Cô Giang, quận 1, bên cạnh đại lộ Đông Tây thoáng mát, trong khu quy hoạch các dự án trọng điểm của thành phố Từ đây, cư dân có thể dễ dàng tản bộ đến công viên 23-9 và chợ Bến Thành, hoặc chỉ mất vài phút để đến khu vực Chợ Lớn, Nam Sài Gòn cùng các quận lân cận.
Phân cấp công trình theo Nghị Định số 15/2013/NĐ-CP, Thông Tư 03/2016 TT-BXD công trình Cao ốc căn hộ BMC thuộc công trình Cấp I
Công trình có tổng cộng 21 tầng, bao gồm 1 tầng hầm, 1 tầng trệt và 19 tầng lầu Mái công trình được đặt tại cốt +0.00m trên mặt sàn tầng trệt, trong khi mặt bằng sàn tầng hầm nằm ở cốt -3.000m Tổng chiều cao của công trình đạt +73.300m tính từ cốt cao độ +0.00m.
Tầng trệt của tòa nhà có diện tích 828 m2, phục vụ cho nhà trẻ, câu lạc bộ thẩm mỹ, nhà kho và phòng kỹ thuật Từ lầu 2 đến lầu 3, có 8 văn phòng cho thuê với diện tích từ 80 đến 98 m2 mỗi văn phòng Lầu 4 đến lầu 7 gồm 8 căn hộ mỗi lầu, trong khi lầu 8-19 có 7 căn hộ Tầng trên cùng có 4 căn penthouse với tổng diện tích 676 m2 Các căn hộ có diện tích từ 80,5 đến 189,5 m2 được thiết kế hợp lý, phù hợp với phong thủy Á Đông, mỗi căn đều có 3 phòng ngủ, 2-3 phòng vệ sinh, sân phơi và ban công Phòng khách liên thông với bếp và phòng ăn tạo không gian rộng rãi, thoáng mát Căn hộ penthouse còn được trang bị thêm phòng sinh hoạt gia đình rộng 10,2 và 12 m2 cùng sân vườn rộng 16,6 và 19,2 m2.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
Hình 1.1 Phối cảnh khu cao ốc căn hộ BMC
Chức năng của các tầng
BMC Bến Chương Dương là một block nhà cao 21 tầng trong đó có 1 tầng hầm dùng làm bãi đậu xe Trong đó:
Tầng trệt có diện tích 828m2 dành cho nhà trẻ, câu lạc bộ thể thao, phòng kho và phòng kỹ thuật…
Tầng 1 đến tầng 18 của dự án cung cấp các căn hộ cao cấp với 9 mẫu thiết kế khác nhau, diện tích từ 80,5m2 đến 189,5m2 Mỗi căn hộ được bố trí 3 phòng ngủ, tất cả đều có cửa sổ tiếp xúc với thiên nhiên, mang lại không khí trong lành và gần gũi với môi trường Khi bàn giao, các căn hộ sẽ được hoàn thiện với kệ bếp, máy hút khói và máy lạnh, đảm bảo sự tiện nghi cho khách hàng.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
Giải pháp giao thông công trình
Giao thông ngang trong công trình mỗi tầng là kết hợp giữa hệ thống các hành lang và sảnh trong công trình thông suốt từ trên xuống
Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Có 02 thang bộ làm nhiệm vụ thoát hiểm
Bố trí 04 thang máy tại vị trí trung tâm đảm bảo thuận tiện cho mọi cư dân
Tất cả các phòng đều tiếp xúc với bên ngoài để tạo không khí trong lành và cảm giác gần gũi với thiên nhiên
Mỗi căn hộ đều được thiết kế với sân phơi và ban công, trong khi phòng khách kết nối liền mạch với bếp và phòng ăn, mang lại không gian thoáng mát Đặc biệt, căn hộ penthouse còn sở hữu phòng sinh hoạt gia đình và sân vườn riêng biệt.
Khối nhà không chỉ được chiếu sáng bởi hệ thống điện trong các phòng và hành lang mà còn tận dụng ánh sáng tự nhiên từ ban công và các ô cửa Việc kết hợp giữa chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo giúp tối ưu hóa lượng ánh sáng trong không gian.
Hệ thống điện của tòa nhà kết nối trực tiếp với lưới điện thành phố và được trang bị hệ thống điện dự phòng, nhằm đảm bảo mọi thiết bị hoạt động liên tục ngay cả khi nguồn điện chính bị gián đoạn Nguồn điện cần thiết phải duy trì hoạt động liên tục cho hệ thống thang máy và hệ thống làm lạnh.
Hệ thống cấp thoát nước
Nguồn nước sinh hoạt được cung cấp từ hệ thống cấp nước thành phố, được bơm lên bể chứa trên tầng mái để phục vụ nhu cầu sử dụng ở các tầng Nước thải từ các tầng được thu gom và xử lý tại khu vực xử lý và bể tự hoại ở tầng hầm.
Các đường ống đứng qua các tầng được bọc gain, đi ngầm trong các hộp kỹ thuật
Các hệ thống thoát sét, điện thoại, điện mạng, camera, PCCC,… được trình bày chi tiết trong hồ sơ kiến trúc, MEP của công trình
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH Mặt bằng các tầng điển hình
Hình 1.2 Mặt bằng sàn tầng hầm
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
Hình 1.3 Mặt bằng sàn tầng trệt
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
Hình 1.4 Mặt bằng sàn tầng điển hình (Tầng 1 – Tầng 18)
M?T B?NG T?NG ÐI?N HÌNH ( T?NG 1 - 18) TL:1/100
CAO TRÌNH: +3.700 ? +66.600 CHI?U CAO T?NG: 3.700
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
Hình 1.5 Mặt cắt công trình
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CƠ SỞ THIẾT KẾ
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THIẾT KẾ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế kết cấu khung trục
Thiết kế kết cấu móng
Thiết kế kết cấu khung trục
Yêu cầu tối thiểu 15 tầng trở lên
Thiết kế sàn tầng điển hình
Thiết kế một khung trục: sử dụng mô hình không gian, tính toán thành phần động của gió, vách cứng
Thiết kế kết cấu móng
Tính toán hai phương án cọc khoan nhồi và cọc barrette với:
Hai đài móng thuộc khung không gian
Một đài thuộc lõi thang máy
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
Khi lựa chọn giải pháp kết cấu, nên ưu tiên tính đơn giản, đều đặn, đối xứng và liên tục, trừ một số trường hợp có yêu cầu kiến trúc đặc biệt Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu công trình cần được xem xét kỹ lưỡng.
Tải trọng đứng: Trọng lượng bản thân, hoạt tải sử dụng… có giá trị khá lớn và tăng dần theo số tầng cao của tòa nhà
Tải trọng ngang, bao gồm tải gió (gió tĩnh và gió động) cùng với tải động đất, đóng vai trò quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực và chuyển vị của công trình.
Chuyển vị ngang và chuyển vị đứng đều ảnh hưởng đến nội lực trong công trình Chuyển vị ngang lớn có thể dẫn đến tăng độ lệch tâm, làm hư hỏng các bộ phận phi kết cấu như tường và vách ngăn Hệ quả là tăng dao động của ngôi nhà, gây cảm giác khó chịu và hoảng sợ cho con người, đồng thời có thể làm mất ổn định tổng thể của công trình.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ 9
Theo Mục 2.6.3 TCVN 198:1997 , chuyển vị ngang nhà không được vượt quá giới hạn cho phép
Nhà cao tầng phải có khả năng kháng chấn cao (chống động đât): Tải trọng động đất là một trong những yêu tố chính thiết kế kết cấu
Kết cấu chịu lực của công trình cần được thiết kế hợp lý theo phương đứng và phương ngang, bao gồm khung, vách và lõi cứng, nhằm hấp thụ và tiêu tán năng lượng khi có động đất Điều này giúp duy trì sức chịu tải mà không xảy ra sụp đổ Ngoài ra, kết cấu cần có khả năng chịu lửa cao và đảm bảo an toàn cho việc thoát hiểm Độ bền và tuổi thọ của móng cũng rất quan trọng, phải phù hợp và có khả năng chịu được tải trọng từ trên xuống.
Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:
Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết cấu ống
Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp
Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm chuyển, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và an toàn cho các công trình xây dựng.
Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình
2.3.3.1 Hệ khung Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút
Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau
Sơ đồ làm việc rõ ràng nhưng khả năng chịu tải trọng ngang không tốt Công trình có thể sử dụng cho độ cao lên đến 15 tầng trong khu vực tính toán chống động đất cấp 7, từ 10 đến 12 tầng cho cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình trong khu vực tính toán chống động đất cấp 9.
Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng
Việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau cho phép lắp ghép hoặc đổ tại chỗ các kết cấu bê tông cốt thép một cách thuận tiện.
Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ 10
Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m
Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên
Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian
Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng
Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản
Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn
Hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến hoạt động của kết cấu công trình Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều cần thiết, do đó, cần thực hiện phân tích chính xác để xác định phương án phù hợp nhất với kết cấu của công trình.
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm:
Tính toán đơn giản Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công
Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, điều này dẫn đến chiều cao tầng của công trình cũng tăng theo, gây bất lợi cho khả năng chịu tải trọng ngang và làm gia tăng chi phí vật liệu.
Không tiết kiệm không gian sử dụng
Cấu trúc của hệ dầm bao gồm các dầm vuông góc, chia bản sàn thành các ô nhỏ với nhịp ngắn Khoảng cách giữa các dầm được yêu cầu không vượt quá 2m, đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình Ưu điểm của thiết kế này là khả năng phân phối tải trọng hiệu quả và tăng cường độ bền cho sàn.
Việc giảm thiểu số lượng cột bên trong không chỉ giúp tiết kiệm không gian sử dụng mà còn tạo nên kiến trúc đẹp mắt Điều này rất phù hợp cho các công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao và có không gian lớn như hội trường hay câu lạc bộ.
Không tiết kiệm, thi công phức tạp
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ 11
Khi thiết kế mặt bằng sàn rộng, việc bố trí thêm các dầm chính là cần thiết Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến hạn chế về chiều cao của dầm chính, vì nó phải lớn để giảm thiểu độ võng.
2.3.4.3 Sàn không dầm có mũ cột (sàn nấm)
Sàn nấm là loại sàn không sử dụng dầm, mà bản sàn được đặt trực tiếp lên cột Khu vực xung quanh nơi sàn tiếp xúc với cột có thể được mở rộng thành mũ cột hoặc tăng độ dày của bản sàn để tạo thành bản đầu cột Ưu điểm của thiết kế này là giảm thiểu vật liệu và tối ưu hóa không gian.
Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình
Tiết kiệm được không gian sử dụng
Dễ phân chia không gian
Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…
Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa
Phương án thi công này có tốc độ nhanh hơn so với phương án sàn dầm nhờ vào việc giảm thiểu công đoạn gia công cốp pha và cốt thép dầm Cốt thép được đặt một cách định hình và đơn giản, cùng với việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng diễn ra dễ dàng hơn.
Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành
Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm
Trong phương án này, các cột không liên kết với nhau để tạo thành khung, dẫn đến độ cứng thấp hơn nhiều so với phương án sàn dầm Do đó, khả năng chịu lực theo phương ngang của phương án này kém hơn, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, trong khi tải trọng đứng được các cột đảm nhận.
Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn
2.3.4.4 Sàn không dầm ứng lực trước - Sàn dự ứng lực Ưu điểm:
THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
PHƯƠNG ÁN 1: SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI - HỆ SÀN SƯỜN
SỢ BỘ TIẾT DIỆN SÀN
Chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức: b 1 min h D L h
Trong đó: hb: chiều dày bản sàn m: hệ số phụ thuộc vào bản sàn
Hệ số D phụ thuộc vào tải trọng và được xác định trong khoảng D = (0.8 ÷ 1.4) Đối với chiều dày tối thiểu của bản sàn, hmin được chọn như sau: hmin ≥ 60mm cho sàn mái, hmin ≥ 80mm cho sàn nhà dân dụng, và hmin ≥ 100mm cho sàn nhà công nghiệp cũng như công trình công cộng.
Chọn tiết diện cho ô sàn điển hình Ô sàn S9 có kích thước L × L = (4950×5600)mm1 2
Chiều dày bản sàn b h 1 mm
Kích thước sơ bộ tiết diện
Tiết diện dầm ban đầu tính toán sơ bộ thể hiện trong Bảng 2.1
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 23
Vật liệu sử dụng cho kết cấu sàn đã chọn ở Mục 2.4
Mặt bằng đánh số sàn tầng điển hình
Hình 3.1 Mặt bằng đánh số ô sàn tầng điển hình
Tĩnh tải của sàn bêtông cốt thép, chủ yếu phụ thuộc vào các lớp cấu tạo sàn, và trọng lượng thiết bị treo bên dưới của sàn (nếu có)
Các lớp cấu tạo sàn như Hình 3.2 và Hình 3.3
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 24
Hình 3.2 Mặt cắt các lớp cấu tọa sàn căn hộ
Hình 3.3 Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
Tải trọng tường trên sàn được tính toán đơn giản bằng cách phân chia tải trọng bản thân tường thành tải phân bố đều trên sàn và dầm Cụ thể, tường ngăn có chiều rộng 100mm, chiều cao trung bình 3000mm và tổng chiều dài 235.5m sẽ được quy về tải phân bố đều trên sàn.
Dựa vào mặt bằng kiến trúc của tầng điển hình, tổng diện tích sàn được tính toán là 810m², đã bao gồm việc trừ diện tích lỗ trống Tải trọng tường trên sàn là n b h L 1.1 0.1 3 2 g t 1.7kN/m.
3.3.1.2 Tải trọng tường trên dầm
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 25
3.3.1.3 Tải trọng các ô sàn tầng điển hình
Bảng 3.1 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình
Tải trọng tường xây trên sàn 1.7 1.1 1.87
Tổng tĩnh tải (không kể TLBT sàn) 3.71 4.29
Bảng 3.2 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 26
Tải trọng tường xây trên sàn 1.7 1.1 1.87
Tổng tĩnh tải (không kể TLBT sàn) 3.74 4.33
Tra theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Mục 4.3 Các giá trị hoạt tải được thể hiện trong bảng sau
Bảng 3.3 Hoạt tải sử dụng trên công trình
Tổng tải trọng tác dụng lên sàn
Do kiến trúc thiết kế, sàn vệ sinh và sàn ban công nằm trong cùng một ô sàn lớn, nên việc tính toán tĩnh tải và hoạt tải của sàn vệ sinh được thực hiện bằng cách phân bố đều trong toàn bộ ô sàn này.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 27
Bảng 3.4 Tổng tải trọng tác dụng lên các ô sàn tầng điển hình (không kể trọng lượng bản thân)
Loại ô bản Tĩnh tải tính toán
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 28
TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
Rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng giúp xác lập các điều kiện liên kết phù hợp về lực và chuyển vị Việc sử dụng mô hình 3D trong SAFE 2016, kết hợp với sự hỗ trợ của máy tính, cho phép giải quyết hiệu quả tất cả các bài toán liên quan.
Hệ kết cấu sàn trong mô hình được thiết kế là sàn sườn toàn khối, trong đó mặt bằng sàn được chia thành các dải trên cột (DTC) và các dải giữa nhịp (DGN) Các DTC hoạt động như dầm liên tục, được kê lên các đầu cột, trong khi các DGN cũng là các dải liên tục, được hỗ trợ bởi các gối tựa là DTC và vuông góc với chúng.
Các ô sàn trống như ô cầu thang máy, thang bộ, lỗ rác và mô hình được gọi là lỗ trống Opening Trong khi đó, các lỗ kỹ thuật và lỗ Gen xuyên tầng vẫn được coi là liên tục, và trong quá trình thi công sau này, sẽ áp dụng các biện pháp cấu tạo để xử lý chúng.
Bề rộng các DTC và các DGN được chọn bằng 1m, các dải trên cột nằm hai bên dầm chính nhằm mô tả chính xác hơn nội lực trong sàn
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 29
Hình 3.4 Mô hình 3D sàn trong SAFE 2016
Xác định tải trọng giống như Mục 3.3
Riêng tải trọng của sàn BTCT do phần mềm tự tính toán, tĩnh tải gán vào phần mềm không bao gồm trọng lượng bản thân sàn BTCT
3.4.3.3 Các trường hợp tải trọng
Khi tải trọng ngang tác động lên sàn, nội lực sinh ra từ tải trọng này là không đáng kể, vì nó được truyền trực tiếp vào vách và lõi cứng Nội lực chủ yếu trong sàn xuất phát từ tải trọng đứng Vì vậy, trong quá trình tính toán mô hình SAFE, cần chú ý đến ảnh hưởng chủ yếu của tải trọng đứng đối với nội lực trong sàn.
2016 , bỏ qua tải trọng ngang, chỉ xét các trường hợp tải trọng đứng
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 30
Bảng 3.5 Khái niệm và ý nghĩa các loại tải trọng trong khai báo
STT Tải trọng Loại khai báo Ý nghĩa
1 TLBT DEAD Trọng lượng bản thân sàn
2 TĨNH TẢI SUPER DEAD Trọng lượng các lớp cấu tạo + tường trên sàn
3 TẢI TƯỜNG SUPER DEAD Trọng lượng tường trên dầm
4 HT LIVE Hoạt tải chất đầy
Bảng 3.6 Tổ hợp tải trọng để tính toán sàn
Tiêu chuẩn TLBT+TT+TẢI TƯỜNG+HT
Tính toán TLBT+TT+TẢI TƯỜNG+HT
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 31
Xác định nội lực sàn
Biểu đồ gán tải trọng
Hình 3.5 Mặt bằng gắn tĩnh tải sàn điển hình
Hình 3.6 Mặt bằng gắn tải tường sàn điển hình
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 32
Hình 3.7 Mặt bằng gắn hoạt tải sàn điển hình
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 33
Hình 3.8 Biểu đồ chuyển vị sàn
Hình 3.9 Biểu đồ moment DTC và DGN phương X
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 34
Hình 3.10 Biểu đồ moment DTC và DGN phương Y
Chọn a mm (khoảng cách từ mép ngoài mặt dưới bêtông đến trọng tâm lớp cốt thép) Chiều dày làm việc của cấu kiện tính toán: h0 = h – a = 140 – 20 = 120mm
Từ kết quả tính nội lực, thực hiện các bước tính toán sẽ được cốt thép As của ô bản m 2 R b b 0
M: Moment tính toán ở nhịp hoặc ở gối
Rb: Cường độ chịu nén của bêtông: R b 17MPa
Rs: Cường độ chịu kéo của cốt thép:
Rs = 225 MPa đối với thép φ ≤ 10 (mm) loại AI
Rs = 365 MPa đối với thép φ > 10 (mm) loại AIII
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 35 b: Bề rộng dải bản tính toán Chọn b = 1000mm
b : hệ số điều kiện làm việc Chọn b 1 Tra Bảng 15
Kiểm tra hàm lượng cốt thép Điều kiện kiểm tra min max
Tính thép lớp trên các dải từ moment âm lớn nhất của mỗi dải theo phương X và Y
Tính thép lớp dưới các dải từ moment dương lớn nhất của mỗi dải theo phương X và Y
3.4.5.1 Tính cốt thép ô sàn điển hình
Tính toán điển hình ô sàn S9, tại vị trí có momen nhịp lớn nhất M=8.92 kN/m m 2 R
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 36
Kiểm tra hàm lượng cốt thép max R b b s min
Ô sàn S9 đạt yêu cầu về hàm lượng cốt thép
3.4.5.2 Kết quả tính thép các ô sàn được thể hiện trong bảng sau
Bảng 3.7 Kết quả tính cốt thép ô sàn theo phương X, Y
Tên ô sàn Vị trí M max b h Tính thép Chọn thép α m x A s TT H.lượng ỉ a BT A s CH H.lượng (kN.m) (mm) (mm) cm 2 /m m TT (%) mm mm cm 2 /m m BT (%)
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 37
Tên ô sàn Vị trí M max b h Tính thép Chọn thép α m x A s TT H.lượng ỉ a BT A s CH H.lượng (kN.m) (mm) (mm) cm 2 /m m TT (%) mm mm cm 2 /m m BT (%)
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 38
Tên ô sàn Vị trí M max b h Tính thép Chọn thép α m x A s TT H.lượng ỉ a BT A s CH H.lượng (kN.m) (mm) (mm) cm 2 /m m TT (%) mm mm cm 2 /m m BT (%)
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 39
Tên ô sàn Vị trí M max b h Tính thép Chọn thép α m x A s TT H.lượng ỉ a BT A s CH H.lượng (kN.m) (mm) (mm) cm 2 /m m TT (%) mm mm cm 2 /m m BT (%)
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 40
Tên ô sàn Vị trí M max b h Tính thép Chọn thép α m x A s TT H.lượng ỉ a BT A s CH H.lượng (kN.m) (mm) (mm) cm 2 /m m TT (%) mm mm cm 2 /m m BT (%)
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 41
Kiểm tra vết nứt sàn
Bảng 3.8 Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt
Giá trị Đơn vị Ghi chú
Rbt.ser 1,80 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II
Es 2,10E+05 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AI
E's 0,00E+00 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AI
Mô đun đàn hồi của bê tông B30 là 3,25E+04 MPa, với bề rộng tiết diện tính toán là 1000 mm, chiều cao tiết diện là 140 mm và khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 0 mm.
As 393 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo, tại vị trí đang xét, Φ10a200
A's 0 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét
Momen M = 6,50 kN.m được tính từ ngoại lực trên tiết diện theo tải tiêu chuẩn Khoảng cách h0 từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén là 120 mm, với h0 = h - a Tương tự, khoảng cách h'0 là 140 mm, tính từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén, với h'0 = h - a' Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được xác định là α = 6,461538462.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 42
Giá trị Đơn vị Ghi chú α' 0 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α' = E's/Eb
Ared 142539,3846 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi, Ared = bh + αAs +α' A's ξ 0,509 - Chiều cao tương đối của vùng chịu nén, ξ = 1 - [bh +
2(1-a'/h)α'A's]/2Ared x 61,07 mm Chiều cao của vùng chịu nén, x = ξh0
Ib0 7,59E+07 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịu nén, Ib0 = bx 3 /3
Is0 1,36E+06 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu kéo, Is0 = As (h - x - a) 2
I's0 0,00E+00 mm 4 Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu nén, I's0 = A's (x - a') 2
Sb0 3,12E+06 mm 3 Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo, Sbo = b(h-x) 2 /2
Momen kháng uốn của tiết diện được xác định bằng công thức Wpl = 2(Ibo + α Is0 + α' I's0)/(h-x), trong đó Wpl có giá trị 5,26E+06 mm³ Công thức này xem xét biến dạng không đàn hồi của bê tông ở vùng chịu kéo, đặc biệt là tại thớ chịu kéo ngoài cùng.
Mcrc 9,47 kN.m Mô men chống nứt của tiết diện đang xét, Mcrc = Rbt.ser
Kiểm tra điều kiện không nứt: M crc ≥ M Thỏa
Kết luận: Kết cấu sàn không xuất hiện vết nứt
Tính toán độ võng sàn của cấu kiện không xuất hiện vết nứt
Bảng 3.9 Tính toán độ võng sàn không xuất hiện vết nứt theo TCVN 5574:2012
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 43
Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú
Rbt.ser 1,80 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II
Es 210000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AI
E's 0,00 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AI
Mô đun đàn hồi bê tông B30 là 32.500,00 MPa với bề rộng tiết diện tính toán là 1.000,00 mm và chiều cao tiết diện tính toán là 140,00 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông là 0,00 mm, trong khi khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông cũng cần được xác định.
As 393,00 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét, Φ10a200
Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén là 0,00 mm² tại vị trí đang xét, với khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén là h0 = h - a, trong đó h0 là 120 mm Khoảng cách thứ hai từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được xác định là h'0 = h - a', với h'0 bằng 140 mm Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông được tính là α = Es/Eb, với α là 6,461538462, và tỷ số mô đun đàn hồi cho trường hợp thứ hai là α' = E's/Eb, với α' bằng 0.
Momen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục trọng tâm của tiết diện,
Ired = bh 3 /12 + (α-1) As(h/2-a) 2 +(α'-1) A's (h/2-a') 2 φb1 0,850 - Hệ số xét đến từ biến nhanh của bê tông; lấy bằng
0,85 đối với bê tông nặng
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 44
Các đặc trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú φb2 2,00 -
Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng của bê tông có khe nứt vùng kéo
+ Khi tác dụng của tải trọng không kéo dài φb2 1,0;
+ Khi tác dụng của tải trọng là kéo dài thì: φb2 = 2,0 đối với độ ẩm của môi trường là 40 - 75%; φb2 = 3,0 đối với độ ẩm dưới 40%
Bsh 6,47E+12 mm 4 Bsh là độ cứng ngắn hạn của bê tông cốt thép; Bsh
Bl 3,23E+12 mm 4 Bl là độ cứng dài hạn của bê tông cốt thép; Bl φb1EbIred/φb2 k1=EbJ/Bs h
Hệ số điều chỉnh độ võng đàn hồi do tải trọng ngắn hạn trong SAP so với độ võng thực của cấu kiện BTCT k2=EbJ/Bl 2,30 -
Hệ số điều chỉnh độ võng đàn hồi do tải trọng dài hạn trong SAP được so sánh với độ võng thực của cấu kiện BTCT, với giá trị f1 là 0,63 mm Độ võng đàn hồi do tải trọng ngắn hạn (hoạt tải ngắn hạn) được tính toán trong phần mềm SAP với giá trị f2 là 6,613 mm Đối với tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải dài hạn), độ võng đàn hồi được tính là f3 = 15,93 mm Độ võng toàn phần được xác định theo công thức f = fsh + fl = k1 f1 + k2.f2.
[f] 25mm mm Độ võng cho phép quy định theo TCVN
Kết luận: Thỏa độ võng cho phép theo TCVN 5574:2012
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ
SƠ BỘ KÍCH THƯỚC VÀ TIẾT DIỆN CẦU THANG
Cầu thang tính toán cho các tầng điển hình của công trình là cầu thang 2 vế dạng bản không dầm Vế thang 1 và 2 liên kết vào các dầm thang
Thang có tổng cộng 20 bậc, được thiết kế chủ yếu để phục vụ cho việc thoát hiểm Do đó, cấu trúc của thang chú trọng vào tính an toàn, khả năng chịu tải cao, bề rộng vế đủ lớn và bề mặt thang được đảm bảo không quá trơn trượt.
Sơ bộ kích thước cầu thang
Chiều cao tầng điển hình: H t 3700mm
Chiều dày bản thang được xác định sơ bộ theo công thức:
Chọn h 150mm , với L = 3.7m là nhịp tính toán theo phương lớn nhất của cầu thang
Sơ bộ kích thước dầm thang dt 0
, chọn h dt 400mm dt h 400 b (133 200) mm
Với L0= 3050mm: nhịp tính toán dầm thang
Cấu tạo bậc thang theo bản vẽ kiến trúc
2 𝑥 ℎ 𝑏 + 𝑙 𝑏 = 670 Độ dốc của bản thang o b h 185 i tg 0.851 32 l 300
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 46
Hình 4.1 Mặt bằng thang bộ
M ? T B ? NG THANG T5 - T6 (T HANG Ð I ? N HÌNH) TL:1/50
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 47
Hình 4.2 Mặt cắt các lớp cấu tạo thang bộ
Tải trọng tác dụng lên bản thang
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo trên bản thang
Chiều dày các lớp tương đương được tính toán như sau Đối với lớp đá mài và lớp vữa lót có cùng chiều dày
Đối với bậc thang có kích thước 185x300 mm b o td,i h cos cos32
Bảng 4.1 Tải trọng các lớp cấu tạo bảng thang
Chiều dày tương đương (mm) ɣ (kN/m 3 )
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 48
Lớp bê tông cốt thép 150 150,00 25 1,1 4,13
Lan can, tay vịn (quy về phân bố trên 1m bề rộng thang) 0.3
Tải trọng tác động lên bản chiếu nghỉ
Bảng 4.2 Tải trọng tác động lên bản chiếu nghỉ
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
Lớp bê tông cốt thép 150 25 1,1 4,13
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 49
SƠ ĐỒ TÍNH CẦU THANG
Khi chọn sơ đồ tính cho vế 1 và vế 2 của thang, cần lưu ý rằng trong thực tế làm việc, không thể đạt được liên kết khớp lý tưởng Việc lựa chọn sơ đồ tính ban đầu giúp đánh giá nội lực nguy hiểm nhất cho từng vế Đồng thời, khi xác định nội lực để tính toán cốt thép, có thể phân bố lại moment tại vị trí nhịp và gối một cách hợp lý.
Sinh viên chọn sơ đồ tính cho 2 vế theo 2 hình dưới đây Một đầu liên kết khớp cố định, một đầu liên kết khớp di động
Hình 4.3 Sơ đồ tính vế thang 1 Hình 4.4 Sơ đồ tính vế thang 2
Dựa vào sơ đồ tính, hệ tính toán cho vế thang 1 và 2 là hệ tĩnh định
Tính toán nội lực cho hệ dùng phương pháp phần tử hữu hạn bằng chương trình SAP2000v16 Cắt dải bản có bề rộng b=1m để tính toán
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 50
Hình 4.2 Sơ đồ chất tải vế thang
Hình 4.3 Biểu đồ moment vế thang 1
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 51
Hình 4.4 Biểu đồ lực cắt vế thang 1
Hình 4.5 Phản lực gối vế thang 1
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 52
Tính toán cốt thép bản thang, bản chiếu nghỉ
Tính toán điển hình cho vế thang 1 tại vị trí có Moment: M max 23.05kNm m 2 R
Các vị trí còn lại tính toán tương tự và thể hiện trong bảng sau:
Bảng 4.3 Kết quả tính thép cầu thang
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 53
Gối Bố trí bằng 40% nhịp 2,02 d10a200 3.93 0.30
Tính toán thép dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ
Khi tính toán dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ, để đảm bảo an toàn, chúng ta chọn liên kết hai đầu dầm là một khớp cố định và một khớp di động Điều này tạo ra một hệ tĩnh định, cho phép xác định moment lớn nhất tại nhịp Từ đó, chúng ta có thể phân phối moment giữa gối và nhịp một cách hợp lý.
Hình 4.6 Biểu đồ moment dầm chiếu tới
Hình 4.7 Biểu đồ moment dầm chiếu nghỉ
Bảng 4.4 Kết quả tính toán cốt dọc cho dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ
Tên dầm Vị trí Mmax
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 54
4.5.3.3 Tính toán cốt đai a Dầm chiếu tới
Hình 4.8 Biểu đồ lực cắt dầm chiếu tới
Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bê tông: b3 (1 n )R bh bt 0 0.6 (1 0) 1200 0.2 0.275 39.6kN Q max 77.01kN
n=0: hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N trong dầm
b3=0.6 đối với bê tông nặng
Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, cần tính toán thiết kế cốt đai
Khoảng cách thép đai thiết kế:
tt tk ct max s s min s mm s
Khoảng cách thép đai tính toán
2 b2 n b bt 0 tt sw 2 sw 2 max
đối với bê tông nặng
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 55
Khoảng cách thép đai lớn nhất
đối với bê tông nặng
Khoảng cách thép đai cấu tạo
Bố trí thép đai cho dầm chiếu tới tk
Chọn thép đai cho dầm chiếu tới chọn d6a150 b Dầm chiếu nghỉ
Hình 4.9 Biểu đồ lực cắt dầm chiếu nghỉ
Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bê tông: b3(1 n)R bhbt 0 0.6 (1 0) 1200 0.2 0.275 39.6kN Qmax 45.80kN
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 56
n=0: hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N trong dầm
b3=0.6 đối với bê tông nặng
Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, cần tính toán thiết kế cốt đai
Khoảng cách thép đai thiết kế:
tt tk ct max s s min s mm s
Khoảng cách thép đai tính toán
2 b2 n b bt 0 tt sw 2 sw 2 max
đối với bê tông nặng
Khoảng cách thép đai lớn nhất
đối với bê tông nặng
Khoảng cách thép đai cấu tạo
Bố trí thép đai cho dầm chiếu tới
Chọn thép đai cho dầm chiếu nghỉ chọn d6a150
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU THANG BỘ 57
Kiểm tra chuyển vị của bản thang là bước quan trọng trong thiết kế kết cấu Độ võng của bản thang được xác định thông qua phần mềm SAP2000, giúp đảm bảo tính an toàn và ổn định Việc kiểm tra độ võng cần được thực hiện cho nhịp lớn nhất của bản thang để đảm bảo rằng nó đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Hình 4.10 Độ võng của vế thang Độ võng giới hạn theo TCVN 5574:2012 u
Kiểm tra: f u 11.6mm [f ].5mm u → Đạt yêu cầu.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 8
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 8 GIỚI THIỆU NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 8
Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong phần mềm ETABS v16.2.1, mô hình hóa toàn bộ kết cấu công trình dạng khung không gian giúp tính toán nội lực chính xác cho kết cấu.
Mô hình khung không gian được thiết kế dựa trên phương án sàn sườn, bao gồm các phần tử cột, dầm, sàn và vách cứng Trong mô hình này, sàn được xem như tuyệt đối cứng, có khả năng truyền tải lực ngang hiệu quả.
Do đó, khi mô hình hóa công trình trong phần mềm thì sàn được khai báo tuyệt đối cứng
(Rigid Diaphragm) , mỗi một sàn tầng sẽ là một Diaphragm tương ứng
Tải trọng được phân bổ trực tiếp trên sàn, với tải tường 100 được quy về tải phân bố đều, trong khi tải tường 200 tạo ra dầm ảo và gán tải trọng vào Thành phần tĩnh của gió được gắn vào tâm hình học, còn thành phần động được gắn vào tâm khối lượng Tải trọng động đất được phần mềm tự động tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012.
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
Tĩnh tải của sàn bêtông cốt thép, chủ yếu phụ thuộc vào các lớp cấu tạo sàn, và trọng lượng thiết bị treo bên dưới của sàn (nếu có)
Các lớp cấu tạo sàn như Hình 5.1 và Hình 5.2
Hình 5.1 Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn căn hộ
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 59
Hình 5.2 Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
5.2.1.1 Tải trọng tường trên sàn Để đơn giản trong tính toán, tải trọng bản thân tường được phân thành tải phân bố đều trên sàn và trên dầm
Tải tường quy về phân bố đều trên sàn: Tường ngăn rộng 100mm, cao 3000mm có tổng chiều dài trung bình là 235.5 m
Tổng diện tích sàn của tầng điển hình được tính toán là 845m², đã bao gồm việc trừ diện tích lỗ trống Tải trọng tường trên sàn được xác định với công thức n b h L 1.1 0.1 3.08 2 g t S 845 1.8kN/m.
5.2.1.2 Tải trọng tường trên dầm
Bảng 5.1 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng điển hình
Loại tải trọng Lớp cấu tạo
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 60
Loại tải trọng Lớp cấu tạo
Tải trọng tường xây trên sàn 1.7 1.1 1.87
Tổng tĩnh tải (không kể TLBT sàn) 3.71 4.29
Bảng 5.2 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
Loại tải trọng Lớp cấu tạo
Tải trọng tường xây trên sàn 1.7 1.1 1.87
Tổng tĩnh tải (không kể TLBT sàn) 3.74 4.33
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 61
Bảng 5.3 Tải trọng tác dụng lên sàn mái
Tổng tĩnh tải (không kể TLBT sàn) 1.9 2.38
Bảng 5.4 Tải trọng tác dụng lên sàn hầm
Vữa lát nền, tạo dốc 0.05 18 0.9 1.3 1.17
Tổng tĩnh tải (không kể TLBT sàn ) 0.93 1.21
Do kiến trúc sắp xếp sàn vệ sinh và sàn ban công nằm trong một ô sàn lớn, việc tính toán tĩnh tải và hoạt tải của sàn vệ sinh được thực hiện bằng cách phân bố đều trong toàn bộ ô sàn chứa các sàn này.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 62
Bảng 5.5 Tổng tải trọng tác dụng lên các ô sàn tầng điển hình
Loại ô bản Tĩnh tải tính toán
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 63
Hoạt tải theo mục 4.3 TCVN 2737:1995 Các giá trị hoạt tải được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 5.6 Hoạt tải sử dụng trên công trình
Trị số tiêu chuẩn tc 2 p (kN / m )
Trị số tính toán tt 2 p (kN / m )
Nhà vệ sinh căn hộ 1.5 1.3 1.95
Nhà vệ sinh tầng trệt 2.0 1.2 2.40
Mái bằng có sử dụng 1.5 1.3 1.95
Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.98
Kho 4.0 1.2 4.8 Đường cho xe chạy 5.0 1.2 6.0
Tải trọng thang bộ được xác định dựa trên kết quả từ mục 4.4.1.2 và được chuyển đổi thành các lực tập trung, gán tại các vị trí tương ứng với phản lực của cầu thang trong mô hình Etabs.
Phản lực của cầu thang bộ:
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 64
Hình 5.3 Phản lực gối vế thang 1
Các phản lực cầu thang bộ được xác định từ dải bản rộng 1m, do đó phản lực tính toán tại các nút trong mô hình Etabs sẽ được nhân với bề rộng của vế thang Điều này dẫn đến các giá trị tính toán chính xác hơn cho thiết kế cầu thang.
Thang máy được lắp đặt trong công trình là sản phẩm của thương hiệu MITSUBISHI, được cung cấp và lắp đặt bởi Công ty cổ phần Đầu tư và Công nghệ Việt Nam (INVETECH) Tất cả các số liệu thống kê chi tiết về thang máy đều được lấy từ Catalogue của nhà cung cấp.
Hình 5.4 Catologue thông số thang máy Mitsubishi
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 65
Với kích thước giếng thang của công trình là 1800x1750mm, tra theo Catalogue của nhà cung cấp, chọn thang máy mã hiệu F1000, có các thông số chi tiết
Bảng 5.7 Thông số kĩ thuật của thang máy F1000
Các kích thước (mm) Phản lực (T)
Phản lực do thang máy gây ra
Nhập tại 4 điểm góc phía trên phòng máy thang của công trình:
Nhập tại 4 điểm góc phía dưới hố thang của công trình:
Theo TCVN 2737:1995, công trình có chiều cao H 73.3m, vượt quá 40m, do đó cần tính toán ảnh hưởng của thành phần động của gió đối với công trình Đặc điểm và vị trí xây dựng của công trình được thể hiện trong bảng dưới đây.
Bảng 5.8 Đặc điểm vị trí xây dựng công trình Địa điểm xây dựng Quận 1, TP.HCM
Vùng gió II-A Địa hình C
Cao độ mặt đất so với chân công trình 3.0m
5.2.5.1 Xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió a) Lý thuyết tính toán gió tĩnh
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 66
Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: tt tc
Trong đó: k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, được lấy theo Bảng 5, TCVN 2737:1995 , hoặc có thể xác định theo công thức:
Cao độ của tầng thứ j so với mặt đất được xác định bằng độ cao Gradient và hệ số m t, có thể tra cứu trong Bảng A.1 Hệ số khí động, theo TCVN 2737:1995, được tính toán từ Bảng 6.
Phía khuất gió: c 0.6 n: Hệ số độ tin cậy, n 1.2
W 0 : Áp lực gió tiêu chuẩn, lấy theo bản đồ phân vùng gió Công trình xây dựng ở Quận 1, Tp
Hồ Chí Minh, thuộc vùng II-A, địa hình C, có W 0 0.83 kN / m 2
Giá trị áp lực gió:
Trong đó: H m chiều cao gió tác dụng vào dầm tầng thứ i i b) Tính toán thành phần gió tĩnh
Thành phần gió tĩnh được gán thành tải tập trung tại tâm hình học của công trình
Bảng 5.9 Gió tĩnh theo phương X
STT Tầng H (m) Zj (m) kj LYj (m) WXj
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 67
Bảng 5.10 Gió tĩnh theo phương Y
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 68
5.2.5.2 Xác định thành phần động của tải trọng gió a) Lý thuyết tính toán thành phần động của tải trọng gió
Tính toán theo TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:
M : Khối lượng tập trung của phần tử thứ j j
Hệ số động lực học ứng với dao động thứ i, ký hiệu là i, được xác định thông qua Đồ thị xác định hệ số động lực theo TCVN 299:1999 Hệ số này phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của dao động, ký hiệu là .
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 69
Hình 5.5 Đồ thị xác định hệ số động lực i
Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bê tông cốt thép và gạch đá, bao gồm cả các công trình khung thép có kết cấu bao che với hệ số dao động = 0.3 Trong khi đó, Đường cong 2 thích hợp cho các công trình như tháp, trụ thép, ống khói và các thiết bị dạng cột có bệ bằng bê tông cốt thép với hệ số dao động = 0.15.
Công trình bằng BTCT nên có 0.3
Thông số i xác định theo công thức: i 0 i
: Hệ số tin cậy của tải trọng, 1.2
W0 kN / m : Giá trị áp lực gió têu chuẩn, W 0 0.83kN / m 2 fi: Tầng số dao động riêng thứ i
Hệ số i được tính bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được coi là không đổi Công thức xác định hệ số i là: n ji Fj j 1 i n.
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 70
Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động lực do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình Fj được xác định dựa trên các dạng dao động khác nhau, chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió Thông số này có đơn vị là lực và được tính toán theo công thức cụ thể.
W : Là giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công j trình
j: Là hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình, không thứ nguyên, tra theo Bảng 3,TCVN 299:1999
S : Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình j
: Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào các tham số
, và dạng dao động, tra theo Bảng 4, Bảng 5, TCVN 299:1999
Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức:
: Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng của công trình, lấy 1 (Tra bảng 6,
TCVN 299:1999 ) b) Tính toán thành phần động của tải trọng gió
Thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tương ứng với thành phần tĩnh của tải trọng gió Theo tiêu chuẩn thiết kế, chỉ xem xét thành phần gió ngang theo phương X và Y, trong khi thành phần gió dọc và moment xoắn được bỏ qua.
Các bước tính toán thành phần gió động, dựa trên cơ sơ tính toán các đặc trưng động lực học công trình và TCVN 299:1999 như sau:
Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học
Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y
Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và Y
Giả thiết tính toán các đặc trưng động lực học công trình:
Xem công trình là một thanh conson có n hữu hạn điểm, có khối lượng tập trung ( Phục lục
BÁO CÁO THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH SVTH: HOÀNG VĂN QUYẾT
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 71
Hình 5.6 Sơ đồ tính thanh consol có hữu hạn khối lượng tập trung
Hình 5.7 Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình