KIẾN TRÚC
Giới Thiệu Công Trình
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình
Để phát triển mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, một quốc gia cần có cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi cho đời sống và công việc của người dân Đối với Việt Nam, một quốc gia đang trong quá trình phát triển, việc cải thiện an sinh xã hội và nhu cầu làm việc của người dân ngày càng trở nên quan trọng, trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những ưu tiên hàng đầu.
Với sự gia tăng nhanh chóng của dân số, nhu cầu mua đất để xây dựng nhà ở ngày càng cao, trong khi quỹ đất của Thành phố có hạn Điều này dẫn đến việc giá đất tăng cao, khiến nhiều người dân gặp khó khăn trong việc sở hữu đất xây dựng Để giải quyết vấn đề này, việc xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ở các quận ngoại ô Thành phố là giải pháp hợp lý nhất.
Sự phát triển kinh tế của Thành phố cùng với việc thu hút đầu tư nước ngoài đang tạo ra cơ hội lớn cho việc xây dựng các cao ốc văn phòng và khách sạn cao tầng chất lượng cao, nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng tăng của người dân.
Sự gia tăng các cao ốc trong Thành phố không chỉ đáp ứng nhu cầu hạ tầng cấp bách mà còn tạo nên diện mạo mới cho đô thị, đồng thời mở ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân.
Sự xuất hiện của các nhà cao tầng đã thúc đẩy ngành xây dựng phát triển mạnh mẽ, nhờ vào việc áp dụng các kỹ thuật hiện đại và công nghệ tiên tiến trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, cùng với việc tiếp thu các phương pháp thi công tiên tiến từ nước ngoài.
Công Trình Tòa Nhà THE CENTRAL 2 được thiết kế và xây dựng nhằm đáp ứng các mục tiêu về không gian sống hiện đại và tiện nghi Đây là một khu nhà cao tầng với cảnh quan đẹp, phù hợp cho sinh hoạt, giải trí và làm việc Tòa nhà được thi công với chất lượng cao, đảm bảo đầy đủ tiện ích phục vụ nhu cầu sống của cư dân.
1.1.2 Vị trí và đặt điểm công trình
1.1.2.1 Vị trí công trình Địa chỉ: Phường 22, Quận Bình Thạnh,Tp Hồ Chí Minh
Công trình tọa lạc trên trục đường giao thông thuận lợi, giúp dễ dàng cung cấp vật tư và di chuyển ngoài công trình Hệ thống cấp điện và cấp nước trong khu vực đã được hoàn thiện, đáp ứng tốt nhu cầu cho công tác xây dựng.
Khu đất xây dựng có bề mặt bằng phẳng và không có công trình cũ hay công trình ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công và bố trí tổng bình đồ.
Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Dựa trên tài liệu quan trắc nhiều năm của trạm Tân Sơn Nhất, các yếu tố khí tượng chính đã chỉ ra những đặc trưng khí hậu đặc thù của thành phố này.
Lượng mưa trung bình hàng năm tại thành phố đạt 1.949 mm, với khoảng 159 ngày mưa mỗi năm Sự phân bố lượng mưa không đồng đều, có xu hướng tăng dần từ Tây Nam đến Đông Bắc Độ ẩm tương đối của không khí trung bình hàng năm là 79,5%.
CHƯƠNG 1 : KIẾN TRÚC TRANG 2 mùa mƣa 80% và trị số cao tuyệt đối tới 100%; bình quân mùa khô 74,5% và mức thấp tuyệt đối xuống tới 20%.
Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng chủ yếu từ hai hướng gió: gió mùa Tây - Tây Nam và gió Bắc - Đông Bắc Gió Tây - Tây Nam từ Ấn Độ Dương thổi vào trong mùa mưa, tạo điều kiện cho khí hậu của thành phố Mặc dù TPHCM không phải là vùng có gió bão, nhưng thành phố vẫn gặp phải tình trạng ngập nước do triều cường, ảnh hưởng đến một số tuyến đường khi triều dâng cao.
Công trình tọa lạc tại Quận Bình Thạnh, TP Hồ Chí Minh, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng Khu vực này trải qua thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều, ảnh hưởng đến thiết kế và xây dựng.
Giao thông trong công trình được đảm bảo bởi 3 buồng thang máy và 4 cầu thang bộ, được bố trí tại vị trí trung tâm của tòa nhà Trong đó, cầu thang bộ không chỉ phục vụ việc di chuyển mà còn là lối thoát hiểm quan trọng Hệ thống hành lang chung đảm nhận vai trò giao thông ngang cho mỗi đơn nguyên.
Tòa nhà có hai tầng hầm, với hầm 1 cao 4.3m và hầm 2 cao 3.3m, được thiết kế để giữ xe với sức chứa hơn 400 xe hơi cùng toàn bộ xe máy Ngoài ra, hầm còn được trang bị bể tự hoại và kho lưu trữ.
Tầng trệt là khu liên hợp thương mại dịch vụ,phòng sinh hoạt cộng đồng,phòng tập gym, phòng họp
Tầng 1 cao 5m khu sinh hoạt và căn hộ
Tầng điển hình (từ tầng 2 đến tầng 16) là khu căn hộ cao 3.3 m
Tầng kỹ thuật và tầng mái là hai phần quan trọng trong thiết kế của khu chung cư Tầng kỹ thuật được sử dụng để lắp đặt buồng thang máy và các thiết bị kỹ thuật khác như hệ thống điện, nước, và mạng, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn cho toàn bộ khu vực chung cư.
Công trình dân dụng – cấp 2 (5000m 2 < Ssàn < 10000m 2 hoặc 8 < số tầng < 20)
Công trình có 2 tầng hầm
Hình 1.2- Mặt bằng tần hầm
Công trình có: 17 tầng , 1 tầng kỹ thuật , 1 tầng mái
Hình 1.3- Mặt bằng tầng trệt
Hình 1.6- Mặt bằng tầng kỹ thuật
Hình 1.7- Mặt bằng tầng mái
Bảng 1.1: chiều cao các tầng của công trình
Công trình có chiều cao 62.150 m (tính từ cao độ 0.000m, chƣa kể tầng hầm)
Diện tích xây dựng của công trình với 17 tầng , 1 tầng kỹ thuật và 1 tầng mái , 2 tầng hầm Mặt bằng hình chữ nhật với diện tích (67,2m x 25,2m)
Giải Pháp Kết Cấu Của Kiến Trúc
Hệ kết cấu của công trình là hệ BTCT toàn khối
Mái phẳng bằng BTCT và đƣợc chống thấm
Cầu thang bằng BTCT toàn khối
Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép hoặc inox được lắp đặt trên tầng mái, có chức năng trữ nước phục vụ nhu cầu sử dụng cho toàn bộ các tầng và hỗ trợ công tác cứu hỏa.
Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm
Phương án móng dùng phương án móng sâu
Giải Pháp Kỹ Thuật Khác
Công trình sử dụng điện từ hai nguồn chính: lưới điện thành phố Hồ Chí Minh và máy phát điện công suất 150 kVA Để giảm thiểu tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng đến sinh hoạt, tất cả thiết bị này được lắp đặt dưới tầng hầm.
Toàn bộ hệ thống điện được lắp đặt ngầm trong quá trình thi công, với hệ thống cấp điện chính được bố trí trong hộp kỹ thuật và đặt trong tường, sàn để tránh khu vực ẩm ướt, tạo thuận lợi cho việc sửa chữa Mỗi tầng đều được trang bị hệ thống điện an toàn, bao gồm hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80A, được phân bố theo từng tầng và khu vực nhằm đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ.
Mạng điện trong công trình cần được thiết kế đảm bảo an toàn, tránh đi qua các khu vực ẩm ướt như nhà vệ sinh Ngoài ra, hệ thống điện cũng phải dễ dàng sửa chữa khi gặp sự cố và thuận tiện trong việc kiểm soát, cắt điện khi cần thiết Cuối cùng, quá trình thi công mạng điện cần được thực hiện một cách dễ dàng để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm thời gian.
Mỗi khu vực cho thuê đều được trang bị một bảng phân phối điện riêng Đèn thoát hiểm và hệ thống chiếu sáng khẩn cấp được lắp đặt theo quy định của cơ quan có thẩm quyền.
Công trình sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước thành phố Hồ Chí Minh, dẫn vào bể chứa ngầm và sau đó bơm lên bể nước mái Từ bể mái, nước sẽ được phân phối xuống các tầng của công trình qua các đường ống chính Hệ thống bơm nước được thiết kế tự động hoàn toàn, đảm bảo lượng nước trong bể mái luôn đủ cho sinh hoạt và phục vụ cứu hỏa.
Các đường ống dẫn nước được bọc trong các ren nước và hệ thống cấp nước được lắp đặt ngầm trong các hộp kỹ thuật Đường ống cứu hỏa chính được bố trí dọc theo khu vực giao thông ở mỗi tầng và trên trần nhà để đảm bảo an toàn.
Nước mưa trên mái sẽ thoát theo các lỗ nước chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính
Hệ thống thoát nước thải được thiết kế với đường ống riêng biệt, đảm bảo nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn riêng vào bể xử lý nước thải trước khi hòa chung vào hệ thống thoát nước.
1.3.4 Hệ thống thoát gió Ở các tầng có cửa sổ thông thoáng tự nhiên Bên cạnh đó, các công trình còn có các khoảng trống thông tầng nhằm tạo sự thông thoáng thêm cho tòa nhà Hệ thống máy điều hòa đƣợc cung cấp cho tất cả các tầng Họng thông gió dọc cầu thang bộ, sảnh thang máy Sử dụng quạt hút để thoát hơi cho tất cả các khu vệ sinh và ống gen đƣợc dẫn lên mái
Các tầng của công trình được chiếu sáng tự nhiên nhờ vào cửa kính bên ngoài và giếng trời Hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được thiết kế hợp lý để đảm bảo ánh sáng đầy đủ cho những khu vực cần thiết.
1.3.6 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Hệ thống báo cháy được lắp đặt tại mỗi khu vực cho thuê, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Các bình cứu hỏa được trang bị đầy đủ và được bố trí hợp lý tại hành lang, cầu thang, tuân thủ hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy thành phố Hồ Chí Minh.
Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi, các sảnh… với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622-1995
1.3.7 Hệ thống chống sét Đƣợc trang bị hệ thống chống sét theo đúng tiêu yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46-84)
Rác thải được thu gom từ các tầng thông qua hệ thống kho thoát rác, với gian chứa rác được bố trí tại tầng hầm Gian rác được thiết kế kín đáo và được xử lý kỹ lưỡng nhằm ngăn ngừa mùi hôi, góp phần bảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm.
CƠ SỞ THIẾT KẾ
Nhiệm Vụ Thiết Kế
Nội dung tính toán đặt ra gồm 2 yêu cầu: Thiết kế kết cấu khung trục và Thiết kế kết cấu móng cho công trình đƣợc giao
2.1.1 Thiết kế kết cấu móng
Yêu cầu thiết kế khung tối thiểu 15 tầng trở lên
Thiết kế sàn tầng điển hình
Thiết kế cầu thang, lõi thang máy
Thiết kế 1 khung trục: Sử dụng mô hình khung không gian, có tính thành phần động của gió và bố trí vách cứng hợp lý
2.1.2 Thiết kế kết cấu móng
Tính toán 2 phương án móng cho công trình: Móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi cho:
Khung thiết kế tương ứng
Lõi thang máy của công trình.
Tiêu Chuẩn Sử Dụng
Các tiêu chuẩn thiết kế quan trọng trong xây dựng bao gồm: TCVN 2737 – 1995 về tải trọng và tác động, TCVN 5574 – 2012 cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, TCVN 198 – 1997 liên quan đến thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho nhà cao tầng, TCXD 195-1997 về thiết kế cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng, TCVN 10304 – 2014 về thiết kế móng cọc, và TCVN 299 – 1999 cung cấp hướng dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió Ngoài ra, TCVN 9362 – 2012 quy định tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
Lựa Chọn Giải Pháp Kết Cấu Phần Thân
Tải trọng đứng: Trọng lƣợng 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) và tải động đất, là yếu tố quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, ảnh hưởng đến nội lực và chuyển vị của công trình Trong đồ án này, chúng ta sẽ bỏ qua tải động đất để tập trung vào các yếu tố khác.
Chuyển vị ngang và chuyển vị đứng là hai yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu Chuyển vị ngang lớn có thể gia tăng giá trị nội lực do độ lệch tâm tăng, dẫn đến hư hỏng các bộ phận phi kết cấu như tường và vách ngăn Điều này không chỉ làm tăng dao động của ngôi nhà mà còn gây cảm giác khó chịu và hoảng sợ cho người ở, có nguy cơ làm mất ổn định tổng thể công trình Theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 2012, chuyển vị ngang không được vượt quá giới hạn cho phép để đảm bảo an toàn cho công trình.
Kết cấu khung nhà nhiều tầng: f/H ≤ 1/500
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 10
Theo sơ đồ làm việc, kết cấu nhà cao tầng được phân loại thành các nhóm chính: hệ kết cấu cơ bản gồm kết cấu khung, tường chịu lực, lõi cứng và ống; hệ kết cấu hỗn hợp bao gồm khung-giằng, khung-vách, ống lõi và ống tổ hợp; hệ kết cấu đặc biệt với các dạng như tầng cứng, dầm truyền, giằng liên tầng và khung ghép Mỗi loại kết cấu này có những ưu nhược điểm riêng, phụ thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công của từng công trình.
2.3.3.1 Hệ khung Đƣợc 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 kém, phù hợp cho công trình cao đến 15 tầng ở vùng chống động đất cấp 7, 10 – 12 tầng ở vùng cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình ở vùng 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, bao gồm cả lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện trong quá trình thi công.
Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, đƣợc đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trƣợt, có thể thi công sau hoặc trước
Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m
Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên
Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian
Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng
Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản
Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn
Hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của kết cấu công trình Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều cần thiết, vì vậy cần thực hiện phân tích chính xác để xác định phương án phù hợp nhất với kết cấu của công trình.
Xét các phương án sàn
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn
Ƣu điểm o Tính toán đơn giản
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 11 o 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
Nhược điểm của việc sử dụng dầm trong công trình là chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình bị cao, gây bất lợi cho khả năng chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu Hơn nữa, điều này cũng làm giảm không gian sử dụng hiệu quả.
Cấu trúc được thiết kế với hệ dầm vuông góc, chia bản sàn thành các ô nhỏ có bốn cạnh và nhịp ngắn Để đảm bảo tính ổn định, khoảng cách giữa các dầm không được vượt quá 2m.
Một trong những ưu điểm nổi bật của thiết kế này là khả năng tiết kiệm không gian sử dụng nhờ vào việc giảm thiểu số lượng cột Điều này không chỉ tạo ra một kiến trúc đẹp mắt mà còn rất phù hợp cho các công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao và không gian rộng rãi, chẳng hạn như hội trường và câu lạc bộ.
Những nhược điểm của phương pháp thi công này bao gồm chi phí không tiết kiệm và quy trình thi công phức tạp Đặc biệt, khi mặt bằng sàn quá rộng, cần bố trí thêm các dầm chính, dẫn đến việc chiều cao dầm chính phải lớn hơn để giảm độ võng, từ đó gây ra một số hạn chế nhất định.
2.3.4.3 Hệ sàn không 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.
Phương án thi công với chiều cao kết cấu nhỏ mang lại nhiều lợi ích cho công trình, bao gồm giảm chiều cao tổng thể và tiết kiệm không gian sử dụng Việc phân chia không gian trở nên dễ dàng hơn, đồng thời hệ thống kỹ thuật như điện và nước cũng dễ dàng bố trí Phương án này phù hợp với các công trình có khẩu độ vừa và cho phép thi công nhanh chóng hơn so với phương án sàn dầm, nhờ vào việc giảm thiểu công gia công cốp pha và cốt thép Hơn nữa, chiều cao tầng giảm giúp giảm yêu cầu về thiết bị vận chuyển đứng, từ đó giảm chi phí vận chuyển Cuối cùng, tải trọng ngang tác động vào công trình cũng giảm do chiều cao tổng thể thấp hơn.
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 Kết quả là khả năng chịu lực ngang kém hơn, với tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu và tải trọng đứng do cột đảm nhận Hơn nữa, sàn cần có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng, điều này làm tăng khối lượng sàn.
2.3.4.4 Sàn không ứng lực trước và sàn dự ứng lực
Phương án sàn không dầm ứng lực trước có nhiều ưu điểm nổi bật, khắc phục được nhược điểm của sàn không dầm thông thường Việc giảm chiều dày sàn không chỉ giúp giảm khối lượng sàn mà còn làm giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình, đồng thời giảm tải trọng đứng truyền xuống móng.
Giải Pháp Vật Liệu
2.4.1 Các yêu cầu đối với vật liệu o Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt o Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp o Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 13 o 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 o Vật liệu có giá thành hợp lý o Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế nhƣ dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác đƣợc sử dụng nhƣ vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chƣa đƣợc sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao
Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép
Bảng 2.1: chiều cao các tầng của công trình
STT Cấp độ bền Kết cấu sử dụng
1 Bê tông cấp độ bền B30: R b = 17 MPa
Nền tầng trệt, cầu thang, lanh tô, trụ tường, móng, cột, dầm, sàn, bể nước, cầu thang
2 Vữa xi măng; cát B5C Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà
Bảng 2.2: chiều cao các tầng của công trình
STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng
R sw = 175 MPa ; E s = 2.1x10 5 MPa Cốt thép có d≤ 10 mm
Cốt thép dọc kết cấu các loại có d> 10mm 2.4.1.1 Vật liệu khác
Vữa ximăng – cát, gạch xây tường: 18kN / m 3
Gạch lát nền Ceramic: 20kN / m 3
2.4.2 Lớp bê tông bảo vệ
Mục 8.3.2 [TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế] Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn:
Trong bản và tường có chiều dày >100 mm: 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;
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo phải đảm bảo không nhỏ hơn đường kính của cốt thép đó, với mức tối thiểu là:
Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: 10mm (15mm);
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 14
Khi chiều cao tiết diện cấu kiện > 250mm: 15mm (20mm);
Giá trị trong ngoặc “( )” áp dụng cho cấu kiện ngoài trời hoặc những nơi ẩm ƣớt.
Sơ Bộ Tiết Diện Kích Thước Cho Công Trình
2.5.1 Sơ bộ chiều dày sàn
Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức sau: s 1 h Dl
m Trong đó: m = 30 35 sàn 1 phương (l2 ≥ 2l1) m = 40 50 sàn 2 phương (l2 < 2l1) m = 10 15 bản công xôn l1 : Nhịp theo phương cạnh ngắn D= 0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng
Khi lựa chọn kích thước ô bản, cần lưu ý rằng kích thước lớn hay nhỏ phụ thuộc vào loại ô bản liên tục hay ô bản đơn Đối với mái bằng, chiều cao tối thiểu (h) cần đạt 50mm; trong khi đó, nhà dân dụng yêu cầu chiều cao tối thiểu là 60mm Đối với sàn nhà công nghiệp, chiều cao tối thiểu cần đạt 70mm Tuy nhiên, thực tế cho thấy chiều dày sàn tối thiểu thường được lấy là 100mm.
Kích thước sơ bộ sàn S15 :
Sàn thuộc bản sàn 2 phương
Chiều dài sàn sơ bộ: s D 1 1 h l 5780 128 m 45
Tương tự với các ô sàn còn lại trong bảng 2.3
Bảng 2.3: chiều cao các tầng của công trình
STT Sàn tầng Chiều dày
1 Sàn tầng điển hình (tầng 2 đến tầng 16) 130
2 Sàn hành lang , lô gia , vệ sinh 130
4 Sàn mái và tầng kỹ thuật 130
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 15
2.5.2 Sơ bộ tiết diện dầm
Chiều cao và bề rộng dầm đƣợc chọn lựa theo công thức kinh nghiệm sau: d d d h L
Trong đó md : Phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng
md 8 :12 : đối với dầm chính một nhịp
md 12 :16 : đối với dầm chính nhiều nhịp
md 16 : 20 : đối với dầm phụ
Sơ bộ kích thước tiết diện điển hình cho dầm chính trục X11 – X12, khung trục Y4-Y4, có L
Sơ bộ kích thước tiết diện điển hình cho dầm chính trục Y5 – Y7, khung trục X12-X12, có L
Sơ bộ kích thước tiết diện điển hình cho dầm phụ có L 7900mm :
Kích thước tiết diện các dầm còn lại thể hiện trong Bảng 2.4
Bảng 2.4: chiều cao các tầng của công trình
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 16
Tên dầm Kích thước sơ bộ (bh)mm
2.5.3 Sơ bộ tiết diện vách
Chiều dày của vách lõi cứng được xác định dựa vào chiều cao và số tầng của tòa nhà, đồng thời tuân thủ các quy định tại Điều 3.4.1 Tổng diện tích mặt cắt ngang của vách lõi cứng có thể tính toán theo công thức gần đúng.
F st - Diện tích sàn từng tầng
Fvl = 0.015 Chiều dày vách đổ toàn khối chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng.(Tiêu chuẩn 198-1997) w w t t 150 h 1 h 165
Sơ bộ chiều dày vách bao ngoài của lõi thang máy dày 300mm, (theo kiến trúc)
THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Xác Định Tải Trọng
3.2.1.1 Trọng lượng bản thân cấu tạo sàn
Trong công trình thiết kế, sàn có các lớp cấu tạo nhƣ sau:
Hình 3.2- cấu tạo sàn căn hộ
Hình 3.3- cấu tạo sàn vệ sinh, ban công , lôgia
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 18
Bảng 3.1: Tải trọng bản thân sàn điển hình (2-16)
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 130 3.250 1.1 3.575
4 Tổng tĩnh tải chƣa tính trọng lƣợng bản sàn 1.33 1.64
Bảng 3.2: Tải trọng bản thân sàn vệ sinh , ban công , lô gia
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 130 3.250 1.1 3.575
- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17
4 Tổng tĩnh tải chƣa tính trọng lƣợng bản thân sàn 1.90 2.38
Bảng 3.3: Tải trọng sàn mái , tầng kỹ thuật
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 130 3.250 1.1 3.575
4 Tổng tĩnh tải chƣa tính trọng lƣợng bản thân sàn 1.9 2.38
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 19
Bảng 3.4: Tải trọng sàn tầng trệt và tầng 1
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 130 3.250 1.1 3.575
4 Tổng tĩnh tải chƣa tính trọng lƣợng bản sàn 1.33 1.64
Bảng 3.5: Tải trọng sàn tầng hầm 1 và tầng hầm 2
Tĩnh tải tính toán (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 200 5.00 1.1 5.50
2 - Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17
4 Tổng tĩnh tải chƣa tính trọng lƣợng bản thân sàn: 0.93 1.21
3.2.1.2 Tải trọng tường xây trên sàn Để đơn giản trong tính toán, tải trọng bản thân tường được phân thành tải phân bố đều trên sàn
Trọng lượng tường phân bố trên sàn được tính theo công thức: t n b h L g S
- n = 1.1 là hệ số vƣợt tải
- b, h: chiều dày và chiều cao tường xây trên sàn
Chiều cao tường được tính bằng công thức ht = H - htrần, với H = 3300 mm và htrần = 550 mm, dẫn đến ht = 2750 mm Tổng chiều dài của tường 100 và 200 trên sàn lần lượt là 384 m và 172.5 m Dựa vào mặt bằng kiến trúc của tầng điển hình, tổng diện tích sàn được xác định là 1693 m² Tải trọng tường trên sàn được tính theo công thức tt = t n b h L 1.1 0.1 2.75 172.5, cho kết quả là 2.345 kN/m.
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 20
Giá trị của hoạt tải đƣợc chọn dựa theo chức năng sử dụng của từng ô sàn, tra TCVN 2737-
1995 ta có: p tt = n p tc (n: hệ số vƣợt tải theo 2737-95 ) n = 1,3 với ptc < 200 kG/m 2 n = 1,2 với p tc 200 kG/m 2
STT Tên sàn Giá trị tiêu chuẩn
1 Phòng ngủ, phòng khách, phòng vệ sinh 1.5 1.3 1.95
4 Thương mại,sinh hoat cộng đồng,thể thao 4 1.2 4.8
4 Văn phòng, phòng quản lí 3 1.2 2.4
7 Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.975
Khi thiết kế mái bằng cho các ô sàn có nhiều phòng, giá trị hoạt tải tính toán được xác định dựa trên trung bình phần trăm diện tích của các phòng trong ô sàn Công thức tính giá trị này như sau: 1.5, 1.3, 1.95.
Tính Toán Ô Sàn Theo Phương Pháp Tra Ô Bản Đơn
3.3.1 Lý thuyết tính toán o Phân loại ô bản :
- L1/L2 > 2 , bản làm việc 1 phương (bản dầm)
- L1/L2 2 , bản làm việc 2 phương (bản kê) o Xét liên kết giữa ô bản với dầm :
- Liên kết ngàm nếu hd/hs ≥ 3
Ta thấy các tỷ số đều có giá trị ≥ 3 nên liên kết biên của các ô sàn là 4 cạnh là 4 cạnh ngàm
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 21
Đối với ô bản làm việc 2 phương 4 cạnh ngàm (sơ đồ 9):
- M1, M2 là giá trị momen dương lớn nhất giữa nhịp theo từng phương
- M I , M II là giá trị momen âm lớn nhất ở gối theo từng phương
- mi1, mi2,ki1, ki2: các hệ số phụ thuộc vào tỷ số 2
L , tra phụ lục 15 trang 563 sách kết cấu BTCT Võ Bá Tầm tập 2
Hình 3.4- sơ đồ tính 2 ohương 4 cạnh ngàm
Đối với ô bản làm việc 1 phương:
Cắt ô bản theo phương ngắn với bề rộng b = 1m, ta có các sơ đồ tính như trong bảng 3.7
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 22
Cắt dãy bản bề rộng b = 1m để tính toán m 2 R b b 0
3.3.1.3 Kiểm tra cốt thép Điều kiện kiểm tra min s max
Với cấp độ bền bê tông B30, xác định đƣợc các thông số:
, R 0.419 đối với nhóm cốt thép AI
, R 0.395 đối với nhóm cốt thép AIII
3.3.2 Tính toán ô sàn điển hình S15
L 5.781.37 → Bản làm việc 2 phương với liên kết giữa bản và dầm là liên kết ngàm Tra phụ lục sơ đồ số 9, đƣợc hệ số tính momen :
Bảng 3.8: Hệ số tính moment
Tải trọng tác dụng lên sàn: s s 1 2
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 23
Giả thiết a = 20mm (khoảng cách từ mép ngoài mặt dưới bê tông đến trọng tâm lớp cốt thép) Chiều dày làm việc của cấu kiện tính toán: h 0 = h – a = 130 – 20 = 110mm
Tính cốt thép chịu momen dương M 1 theo phương cạnh ngắn
Kiểm tra hàm lƣợng thép: s tt o
Cốt thép chịu momen dương theo phương cạnh dài tính tương tự
Tính cốt thép chịu momen âm M I theo phương cạnh ngắn
Kiểm tra hàm lƣợng thép: s tt o
Cốt thép chịu momen âm theo phương cạnh dài tính tương tự
Các ô sàn còn lại tính tương tự và thể hiện trong bảng 3.9 và bảng 3.10
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 24
Bảng 3.9: Bảng tính ô sàn 2 phương
Kích thước Tải trọng Chiều dày Tỷ số Hệ số
Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h l 2 /l 1 moment α m ζ A s
(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (N.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (cm 2 /m) BT (%)
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 25
Kích thước Tải trọng Chiều dày Tỷ số Hệ số
Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h l 2 /l 1 moment α m ζ A s TT H.lượng
(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (N.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (cm 2 /m) BT (%) m 2 = 0.0099 M 2 = 2,727 0.013 0.993 1.11 0.10% ỉ8a200 2.51 0.23% k 1 = 0.0468 M I = -12,953 0.063 0.967 3.33 0.30% ỉ10a200 3.93 0.36% k 2 = 0.0219 M II = -6,074 0.03 0.985 1.54 0.14% ỉ10a200 3.93 0.36%
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 26
Kích thước Tải trọng Chiều dày Tỷ số Hệ số
Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h l 2 /l 1 moment α m ζ A s TT H.lượng
(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (N.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (cm 2 /m) BT (%)
Bảng 3.10: Bảng tính ô sàn 1 phương
Kích thước Tải trọng Chiều dày Hệ số
Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h moment α m A s
(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (N.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (cm 2 /m) BT (%)
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 27
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 28
Để tính toán momen tiêu chuẩn do toàn bộ tải trọng tác dụng, trước tiên cần xác định tải trọng tác dụng dài hạn (tĩnh tải tiêu chuẩn) với giá trị là 7.282 kN/m Tiếp theo, tải trọng toàn phần (hoạt tải tiêu chuẩn) được tính bằng công thức tp p =(5.78 7.91 3.72 0.83) 1.5 (3.72 0.83) 2.
(kN/m 2 ) o Tổng tải trọng phân bố toàn bộ: q tp g tc p tc tp 7.282 1.53 8.812(k N / m ) 2 o Moment tiêu chuẩn do tác dụng ngắn hạn cùa toàn bộ tải trọng (tại nhịp) :
M m Pm q L L 0.0210 8.812 5.78 7.91 8.46(kN.m) o Moment tiêu chuẩn do tác dụng ngắn hạn cùa toàn bộ tải trọng (tại gối) : tc I 91 91 tp 1 2
Ta chọn ô sàn S15 (5.78m x 7.91m) có kích thước lớn nhất để tính toán và kiểm tra độ võng
Theo nguyên tắc, tất cả các ô sàn cần được kiểm tra, nhưng nếu ô bản có nội lực lớn nhất ở nhịp lớn nhất đạt trạng thái giới hạn hai, thì các ô sàn cùng loại cũng sẽ đạt yêu cầu này Moment lớn nhất tại nhịp được xác định bởi tác động ngắn hạn của toàn bộ tải trọng.
Mô men uốn M = 8.46 kN.m, chiều dày bản sàn h_s = 0.13m (13cm) Lớp bê tông bảo vệ được chọn là c = 15mm Cắt một dãy bản có bề rộng b = 1m, chiều cao h = h_s = 0.13m Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu lực đến mép ngoài cùng của bê tông là a_c = 15 + 8 + 19mm (1.9cm).
ỉ o Chiều cao tính toán: h o h a 130 19 111mm 0.111m o Cắt 1 dãy bản có bề rộng b 1m , chiều cao hh s 0.13m o Ta cú: A ( s ỉ8a100)5.03cm 2 o Tiết diện chữ nhật nên không có A ' s h f h ' f 0, b f b ' f 0 o Hệ số quy đổi: s 4 b 3
o Diện tích tiết diện quy đổi:
A b h A A 100 13 6.46 (5.03 0) 1332(cm ) o Momen tĩnh lấy đối với trục qua mép chịu nén:
o Khoảng cách từ trọng tâm O đến mép chịu nén (tiết diện chữ nhật):
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 29 o Moment quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục qua trọng tâm:
o Moment chống uốn của tiết diện quy đổi đối với mép chịu kéo: red 3 red
Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến điểm lỏi cần phải được xác định chính xác, đặc biệt trong các cấu kiện sàn chịu uốn mà không có cốt thép căng trước Việc này ảnh hưởng đến khả năng chịu kéo của cấu kiện và đảm bảo an toàn cho công trình.
o Moment quán tính của tiết diện vùng bê tông chịu nén, diện tích cốt thép chịu kéo, cốt thép chịu nénđối với trục trung hòa lần lƣợt là:
I A x a 0 o Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo:
Moment chống uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng: bo so so ' pl bo
Moment do ngoại lực kéo do co ngót bê tông gây ra ứng suất trong cốt thép không căng
' ' rp sc s 0 0 pl sc s 0 pl rp 1
Moment cực hạn gây nứt cho tiết diện:
Bêtông B30 có R bt,ser 1.8MPa
3 6 r crc bt,ser pl rp
Ta thấy:M 1 tc 8.46(kN.m)M crc 10.693(kN.m) Vậy ô sàn không bị nứt tại nhịp
3.3.3.1 Kiểm tra độ võng sàn
Độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm:
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TRANG 30
Độ cong do tải trọng tạm thời ngắn hạn:
Moment do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (tĩnh tải + hoạt tải dài hạn + hoạt tải ngắn hạn)
b1:hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bê tông, bl 0.85
Độ cong của kết cấu chịu ảnh hưởng bởi tải trọng tạm thời và tải trọng thường xuyên trong thời gian dài Điều này liên quan đến mô men do ngoại lực tác động lâu dài tại các nhịp của công trình.
: hệ số xét đến ảnh hưởng từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng cấu kiện không có vết nứt, (Bảng 33 TCVN 5574:2012)
Độ cong do sự vồng lên của cấu kiện do tác dụng ngắn hạn của lực nén trước (P) Đối với cấu kiện không ứng lực trước thì:
Độ cong của cấu kiện bê tông xuất hiện do sự vồng lên khi chịu ứng lực nén trước (P) và ảnh hưởng của co ngót cũng như từ biến Đối với các cấu kiện không được ứng lực trước, hiện tượng này có thể khác biệt đáng kể.
Độ võng của cấu kiện xác định theo công thức: f f m f q
Độ võng do biến dạng uốn:
Sơ đồ tính là 2 đầu ngàm, có tải phân bố đều 1 / 16
L3.6m : chiều dài cấu kiện theo phương momen M 1
Độ võng do biến dạng trƣợt: f q 0 f f m f q 0.96(cm)
Kiểm tra điều kiện võng của cấu kiện: f 0.96(cm)f u 2.5(cm)
(với f u : Độ võng giới hạn của cấu kiện Tra Bảng 4, TCVN 5574 – 2012.)
=> Thỏa điều kiện độ võng.
THIẾT KẾ CẦU THANG
Chọn Kích Thước Của Cầu Thang
Cầu thang là phương tiện giao thông chính trong các công trình, được cấu tạo từ các bậc liên tiếp tạo thành các vế thang Các vế thang được nối với nhau bằng chiếu nghỉ và chiếu tới, tạo nên cấu trúc hoàn chỉnh của cầu thang Những bộ phận cơ bản của cầu thang bao gồm vế thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, lan can tay vịn và dầm thang.
Cầu thang là một yếu tố quan trọng về công dụng và nghệ thuật từ kiến trúc, nâng cao tính thẩm mỹ của công trình
4.1.2 Lựa chọn kích thước bậc thang o Chiều cao tầng điển hình: H t 3300mm o Chiều rộng bản thang B = 1.20 m o Số lƣợng bậc thang: 20 bậc o Cao độ 1= + 8.350 m (cao độ sàn tầng 2) o Cao độ 2= + 10.000 m (cao độ chiếu nghỉ) o Cao độ 3= + 11.650 m (cao độ sàn tầng 3) o Chiều dày bản thang đƣợc xác định sơ bộ theo công thức:
Chọn h b 120mm (Với L là nhịp tính toán theo phương lớn nhất của cầu thang)
- Chiều cao bậc thang : h b 165mm
- Bề rộng bậc thang : l b 250mm o Độ dốc của bản thang o b h 165 i tg 0.66 33 42 ' l 250
o Kiến trúc cầu thang thiết kế
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CẦU THANG TRANG 32
Trong phần 4.1.3, việc chọn kích thước cho chiếu nghỉ và bản thang được thực hiện với các thông số cụ thể Kích thước dầm chiếu tới là 200x300mm, trong khi dầm chiếu nghỉ cũng có kích thước tương tự là 200x300mm Đối với chiều dày, bản chiếu nghỉ có chiều dày h_bcn = 120mm và bản nghiêng có chiều dày h_bt = 120mm.
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CẦU THANG TRANG 33
Xác Định Tải Trọng
4.2.1 Các lớp cấu tạo cầu thang
Hình 4.2- mặt cắt cấu tạo cầu thang 4.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang
4.2.2.1 Tĩnh tải o Trọng lƣợng bản thân các lớp cấu tạo trên bản thang
Chiều dày các lớp tương đương được tính toán như sau: o Đối với lớp gạch Granite và lớp vữa lót có cùng chiều dày:
o Đối với bậc thang bằng gạch xây có kích thước 165 mm : b o td3 h cos 165 cos(33 42 ')
o Đối với bản thang có chiều dày: td4 h s 120mm o Đối với lớp vữa trát có chiều dày: td5 5 15mm
4.2.2.2 Hoạt tải tt tc p n p cos 1.2x33.6kN / m
+ ĐÁ GRANIT DÀY 20MM + LỚP VỮA LÓT DÀY 20MM + BẢN BTCT DÀY 140MM + LỚP VỮA TRÁT DÀY 15MM
+ ĐÁ GRANIT DÀY 20MM + LỚP VỮA LÓT DÀY 20MM + GẠCH XÂY
+ BẢN BTCT DÀY 140MM+ LỚP VỮA TRÁT DÀY 15MM
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 34
4.2.2.3 Tải trọng lang can tay vịn
Tra [Mục 4.4.2-TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế]
Tải trọng tiêu chuẩn lan can và tin vịn là 30daN = 0.3kN
Trọng lƣợng bản thân lan can và tay vịn:g lc 1.3 0.3 0.39kN / m
Quy tải lan can về kN / m cho vế thang có 2 B max 1m lc 0.39 2 g 0.39kN / m
Bảng 4.1: Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang
Chiều dày tương đương (mm) ɣ (kN/m 3 )
Lớp bê tông cốt thép 120 120 25 1.1 3.3
Tải do cầu thang tay vịn(bằng thép) 0.3 1.3 0.39
4.2.3 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới
Bảng 4.2: Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
Tải tính toán (kN/m 2 ) Tĩnh tải Đá mài 20 20 1.1 0.44
Lớp bê tông cốt thép 120 25 1.1 3.3
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 35
Sơ Đồ Tính
Hình 4.3- Sơ đồ tính vế 1
Xác Định Nội Lực Trong Cầu Thang
Hệ tính toán cho các vế cầu thang là hệ tĩnh định, cho phép tính toán nội lực bằng phương pháp cơ học kết cấu hoặc phần mềm tính toán Trong đồ án này, chúng tôi áp dụng phương pháp cơ học kết cấu để xác định nội lực và sau đó kiểm tra lại kết quả bằng phần mềm SAP2000.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 36
4.4.1 Kiểm tra nội lực bằng SAP 2000
Hình 4.5- Sơ đồ tính vế 1
Hình 4.6- Biểu đồ moment bản thang
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 37
Hình 4.7- Biểu đồ lực cắt bản thang
Hình 4.8- Phản lực tại 2 gối 4.4.2 Xác định nội lực trong dầm chiếu tới
Nội lực trong dầm chiếu nghỉ đƣợc xác định trong mô hình ETABS:
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 38
Hình 4.9- moment và lực cắt của bản chiếu tới
THIẾT KẾ KHUNG TRỤC
Nguyên Tắc Tính Toán
Trong bài viết này, phương pháp phần tử hữu hạn (PPHH) được áp dụng để mô hình hóa toàn bộ kết cấu công trình dạng khung không gian trong phần mềm ETABS 16.2.0, nhằm tính toán nội lực cho kết cấu Mô hình khung không gian được thiết kế theo phương án sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, bao gồm cột, dầm, sàn và vách cứng Đối với kết cấu nhà nhiều tầng, sàn được khai báo là tuyệt đối cứng (Rigid Diaphragm) khi mô hình hóa Tải trọng được gán trực tiếp lên sàn, với tải tường quy về tải phân bố đều trên mét dài và được gắn lên dầm ảo Gió tĩnh được gán vào tâm hình học, trong khi gió động được gán vào tâm khối lượng.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 42
Xác Định Tải Trọng Lên Công Trình
5.2.1.1 Các lớp cấu tạo sàn
Để phần mềm ETABS tự động tính toán trọng lượng bản thân của sàn, người dùng chỉ cần nhập tải trọng của các lớp cấu tạo hoàn thiện và hệ thống kỹ thuật Các lớp cấu tạo cùng với chi tiết tính toán đã được trình bày rõ ràng trong phần thuyết minh tính toán sàn.
Tải tường phân bố đều trên các ô sàn : g tc = 2.132 (KN/m)
Bảng 5.1: Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang
Sân thƣợng(mái sử dụng) 1.5 1.3 1.95
Hình 5.1- Phản lực cầu thang bộ tác dụng lên công trình
Các phản lực cầu thang bộ được xác định từ dải bản rộng 1m, do đó, phản lực tính toán sẽ được gán tại các nút trong mô hình Etabs và nhân với bề rộng của vế thang.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 43
5.2.4 Tính toán tải thang máy
Tra theo Catalogue của nhà cung cấp, chọn thang máy mã hiệu F10 00, có các thông số chi tiết:
Bảng 5.3: Thông số kỹ thuật tải thang máy
Các kích thước (mm) Phản lực (kN)
Phản lực do thang máy gây ra
Nhập tại 4 điểm góc phía trên phòng máy thang của công trình:
Tải trọng gió bao gồm hai thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động Giá trị và phương pháp tính toán cho thành phần tĩnh của tải trọng gió được xác định theo các quy định trong tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 về tải trọng và tác động.
Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió
Thành phần động của tải trọng gió lên công trình bao gồm lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị lực này được xác định dựa trên thành phần tĩnh của tải trọng gió, kết hợp với các hệ số phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính.
Việc tính toán tác động của tải trọng gió lên công trình bao gồm việc xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình đối với các dạng dao động khác nhau do tải trọng này gây ra.
Theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999 và TCVN 2737 – 1995, công trình cao 62.15m, vượt quá 40m, cần phải tính toán thành phần động của tải trọng gió.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 44
Bảng 5.4: Đặc điểm và vị trí xây dựng công trình Địa điểm xây dựng Tỉnh, Tp Tp Hồ Chí Minh
Quận, Huyện Quận Bình Thạnh
Vùng gió II-A Địa hình C
5.2.5.1 Xác định thành phần gió tĩnh của gió
Lý thuyết tính toán o Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
W W0 k c kN / m o Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức: tt tc
Trong đó o k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, đƣợc 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, với hệ số m t được tra cứu trong TCVN 2737-1995 Giá trị tính toán cho phía đón gió là c = +0.8, trong khi phía khuất gió là c = -0.6 Hệ số độ tin cậy n được lấy là 1.2, và áp lực gió tiêu chuẩn W0 được xác định dựa trên bản đồ phân vùng gió cho công trình xây dựng.
Quận 2, Tp Hồ Chí Minh, thuộc vùng II-A, địa hình C, có W 0 0.83 kN / m 2 o Giá trị áp lực gió:
W 0.6 W k n H kN / m o Trong đó: H i m chiều cao gió tác dụng vào dầm tầng thứ i
Tính toán gió tỉnh theo phương X
Bảng 5.5: Thành phần gió tĩnh theo phương X
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 45
Bảng 5.6: Thành phần gió tĩnh theo phương Y
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 46
5.2.6 Thành phần động của gió
5.2.6.1 Lý thuyết tính toán gió động
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i đƣợc xác định theo công thức:
Mj : Khối lƣợng tập trung của phần tử thứ 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 Hệ số này phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của dao động, ký hiệu là .
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 47
Hình 5.2- Đồ thị xác định hệ số động lực i
Đường cong 1 được áp dụng cho các công trình bê tông cốt thép (BTCT) và gạch đá, bao gồm cả các công trình khung thép có kết cấu bao che với độ lệch δ = 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 BTCT với độ lệch δ = 0.15.
Công trình bằng BTCT nên có 0.3
Thông số i xác định theo công thức:
: 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 ψi được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần có thể coi là không đổi Công thức tính hệ số ψi là: ψi = (∑(Fj/n)) với j từ 1 đến n.
WFj là giá trị tiêu chuẩn của thành phần động lực do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, phản ánh các dạng dao động khác nhau và chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió Giá trị này có đơn vị là lực và được xác định theo công thức cụ thể.
Wj : Là giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của công trình
Hệ số áp lực động của tải trọng gió tại độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình, không có đơn vị, được xác định theo quy định trong Bảng 3 - TCXD 229-1999, dùng để tính toán thành phần động của tải trọng gió.
TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động]
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 48
Sj : Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình
Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió phụ thuộc vào các tham số như mật độ không khí (ρ), hệ số cản (ξ) và dạng dao động Thông tin chi tiết được tra cứu trong Bảng 4 và Bảng 5 của TCXD 229-1999, dùng để tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động.
Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió đƣợc 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- -
TCXD 229-1999 tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động]
5.2.6.2 Tính toán thành phần động của 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 theo phương X và Y, trong khi bỏ qua thành phần gió ngang và moment xoắn.
Để tính toán thành phần gió động, cần thực hiện các bước sau: Bước 1 là thiết lập sơ đồ tính toán động lực học Bước 2 bao gồm việc xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y Cuối cùng, Bước 3 là tính toán thành phần động theo cả hai phương X và Y.
Giả thiết tính toán các đặc trƣng động lực học công trình:
Xem công trình là một thanh conson có n hữu hạn điểm, có khối lƣợng tập trung
Hình 5.3- Sơ đồ tính thanh consol có hữu hạn khối lƣợng tập trung
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 49
Hình 5.4- Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió tác dụng lên công trình
MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH BẰNG ETAB
Hình 5.5- Tạo Lưới và tùy chỉnh lưới trục
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 57
Hình 5.6- Thiết lập hiệu chỉnh chiều cao tầng
Hình 5.7- Thiết lập thông số bê tông B30
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 58
Hình 5.8- Khai báo tiết diện dầm
Hình 5.9- Khai báo tiết diện sàn
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 59
Hình 5.10- Khai báo tiết diện vách
Hình 5.11- Định nghĩa tải trọng
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 60
Hình 5.12- Gán tải trọng cho sàn
Hình 5.13- Gán tuyệt đối cứng cho sàn
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 61
Hình 5.15- Gán tải gió tĩnh vào tâm hình học
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 62
Hình 5.16- Gán tải gió động vào tâm khối lương
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 63
Hình 5.17- Biểu đồ Bao moment Khung trục X2
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 64
Hình 5.18- Biểu đồ Bao lực cắt Khung trục X2
Thiết Kế Cốt Thép Cho Dầm Khung Trục X2
5.4.1 Tính toán cốt thép dọc
5.4.1.1 Lý thuyết tính toán o Tính toán dầm theo tiết diện hình chữ nhật chịu uốn o Trình tự tính thép dầm nhƣ sau: o a: là khoảng cách tính từ mép bê tông đến trọng tâm lớp cốt thép chịu lực o Tính h 0 = h – a
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 65 o Tính m R b b 0 2
o Tính 1 1 2 o Tính diện tích thép theo công thức: s b b 0 s
o Khi chọn bố trí cốt thép kiểm tra lại hàm lƣợng cốt thép với: min max R b s
5.4.1.2 Tính toán cụ thể cho dầm B69 tầng 2
Tính thép gối dầm B69 có moment: M = -454.17 kNm
Chọn a = 60mm ho = 600 – 60= 540mm o Tính
Hàm lƣợng thép tính toán trong dầm: tt S min max
Tính thép nhịp dầm B69 có moment: M = 203.18 kNm
Chọn a = 60mm ho = 600 – 60= 540mm o Tính
Hàm lƣợng thép tính toán trong dầm: tt S min max
Tính thép gối dầm B69 có moment: M = -256.63kNm
Chọn a = 60mm o ho = 600 – 60= 540mm o Tính
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 66 o Tính 1 1 2 m 1 1 2 0.173 0.191 o Tính s b 0 2 s
Hàm lƣợng thép tính toán trong dầm: tt S min max
Tương tự ở các dầm các tầng khác cốt thép được tính và chọn như trong bảng 5.16
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 67
Bảng 5.16: Tính toán thép dọc cho khung trục X2
Tên Vị trí M max b h a = a' h 0 a m x C.thép tính Chọn C.thép chọn m tt m ch dầm mặt cắt (kNm) (mm) (mm) (mm) (mm) A s (cm 2 ) thép A s (cm 2 ) (%) (%)
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 68
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 69
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 70
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 71
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 72
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 73
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 74
Xác định khả năng chịu cắt của bê tông
Rbt 1.20MPa: Cường độ tính toán chịu kéo của bêtông B30 b4 1.5
: Hệ số phụ thuộc loại bêtông, trường hợp bêtông nặng n 0
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N c: Chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc cấu kiện, lấy gần đúng: c 2 h0
Nếu QQ b0 : Bố trí cốt đai theo cấu tạo
Nếu QQ b0 : Tính toán cốt đai theo khả năng chịu lực cắt
Xác định bước 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 f n bt 0 tt 2 sw sw max
Khoảng cách thép đai lớn nhất
Khoảng cách thép đai cấu tạo
Kiểm tra Điều kiện phá hoại giòn
b3 n f bt sw sw sw sw0 bt
Điều kiện ứng suất nén chính bt w1 b1 b 0
Tổng hợp các hệ số tính toán b1 1 Rb
: Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bêtông khác nhau Trong đó 0.01cho bêtông nặng b2 2
: Hệ số đối với bêtông nặng
: Hệ số đối với bêtông nặng b3 0.6
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 75
: Hệ số đối với bêtông nặng
: (Cấu kiện chữ nhật) Hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ I và chữ T
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai vuông góc với dọc trục cấu kiện Với:
: Modun đàn hồi của thép
: Modun đàn hồi của bêtông
: Diện tích mặt cắt ngang của 1 nhánh đai
: Khoảng cách cốt đai bố trí
5.4.2.2 Tính toán cốt đai cụ thể
Lực cắt lớn nhất: Q max 247.26kN)(dầm B74 tầng trệt)
Tính theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật:
0 b bt sw b300mm, h600mm, h 540mm, R 17MPa, R 1.2MPa, R 175MPa
Chọn cốt đai 2 nhánh: n2, d sw 8mma sw 50.3mm 2
Xác định khả năng chịu cắt của bêtông ( Theo điều 6.2.3.4 TCVN 5574-2012) ta có:
Q (1 )R bh 0.6 (1 0) 1.2 300 540 10 97.2kN o b3 0.6 : đối với bêtông nặng o n : hệ số xét đến sự làm việc của bản cánh ( n 0đối với tiết diện chữ nhật) b0 max
Vậy bê tông không đủ khả năng chịu cắt,cần tính cốt đai o Khoảng cách thép đai tính toán
b2 f n bt 2 0 tt 2 sw sw max
o Khoảng cách thép đai lớn nhất
Khoảng cách thép đai cấu tạo
Bước đai cấu tạo: (ứng với h = 600 mm > 450 mm) Theo điều 8.7.6 TCXDVN 5574-2012, đối với dầm có chiều cao h 450mm ct h 600 s min 3 min 3 200mm
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 76 tt tk ct max s 295.66 s min s min 200 200mm
Chọn s = 150mm cho đoạn gần gối tựa và s = 200mm cho đoạn giữa dầm Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông được xác định qua công thức wb b2 b bt 0 2 sw.
Bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu cắt không cần bố trí cốt xiên
Kiểm tra o Điều kiện phá hoại giòn
b3 n f bt sw sw sw sw0 bt sw sw0
⇒ Thỏa điều kiện phá hoại giòn o Điều kiện ứng suất nén chính bt w1 b1 b 0
⇒ Tiết diện không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính
4L cho đoạn gần gối, và 8a200cho đoạn giữa nhịp
5.4.3 Tính toán thép gia cường ở vị trí dầm phụ gác lên dầm chính
Tại vị trí của các dầm phụ trong khung trục X2 có các dầm phụ có kích thước lần lượt là
Khi sử dụng các kích thước 300X600 và 200X400, các dầm khung sẽ chịu lực tập trung lớn, do đó cần bố trí cốt treo gia cường tại các vị trí này để tránh hiện tượng giật đứt gây phá hoại cục bộ Giá trị lực tập trung P được xác định từ biểu đồ lực cắt của dầm chính, và để đơn giản hóa tính toán, ta sẽ xem xét lực tập trung lớn nhất do dầm phụ tác động lên dầm chính tại từng tầng, từ đó sử dụng giá trị này để tính toán và bố trí cho các vị trí còn lại.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 77
Bảng 5.17: Giá trị lực tác dụng tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính
Dầm Tổ hợp Tầng Lực cắt (kN)
5.4.3.1 Tính cốt treo gia cường cho dầm chính B69 bởi các dầm phụ B146 và B147 gác qa o Bề rộng phạm vi tác dụng của lực tập trung b1 0mm o Chiều cao làm việc của tiết diện h0 = h – a = 600 - 60 = 540mm o hs = h0 – hdp = 540 - 400 = 140 mm là chiều cao lấy bằng khoảng cách từ đáy dầm phụ đến cốt thép chịu kéo của dầm o α = 45 0 là góc phá hoại tính từ đáy dầm phụ o S t là phạm vi cần đặt cốt thép treo để chống sự phá hoại t s 1 h 140
(Công thức 111- TCVN 5575-2012) o Diện tích cốt treo:
o Số cốt treo cần thiết: chọn đường kính cốt treo là dsw = 10mm
⟹ Chọn N = 4 bố trí mỗi bên dầm 2 cốt đai
5.4.3.2 Tính cốt thép treo gia cường cho dầm chính B76 bởi các dầm phụ B16,B60,B32,B102 gác qua do đó ta lấy lực cắt lớn nhất để tính toán thiên về an toàn (Bảng 5.17)
- Do chiều cao dầm chính và dầm phụ bằng nhau nên
0 o Số cốt treo cần thiết: chọn đường kính cốt treo là dsw = 10mm
⟹ Chọn N = 6 bố trí mỗi bên dầm 3 cốt đai
Để tính toán cốt thép treo gia cường cho dầm chính B74, sử dụng các dầm phụ B38 và B19, chúng ta nhận thấy lực cắt không đáng kể Để đảm bảo an toàn, cốt treo được bố trí với số lượng cần thiết, chọn đường kính cốt treo là dsw = 10mm.
⟹ Chọn N = 4 bố trí mỗi bên dầm 2 cốt đai
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 78
Tính Toán Thép Vách Khung Trục X2
Hiện nay, có ba phương pháp tính toán vách cứng phổ biến: phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi, phương pháp vùng biên chịu moment và phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác Những phương pháp này giúp đảm bảo độ bền và ổn định cho các công trình xây dựng.
5.5.1.1 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi
Phương pháp này phân chia vách thành các phần tử nhỏ để tính toán lực kéo hoặc nén đúng tâm, giả định rằng ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử Sau đó, cốt thép được tính toán cho từng phần tử và kết hợp để bố trí cho toàn bộ vách Thực tế, vách được coi như những cột nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm.
Khi thực hiện các phép tính trong lĩnh vực xây dựng, cần lưu ý hai giả thiết cơ bản: vật liệu được coi là đàn hồi, và ứng lực kéo chủ yếu do cốt thép đảm nhận, trong khi ứng lực nén được phân bổ cho cả cốt thép và bê tông.
- Bước 1: Xác định trục chính và Moment quán tính chính trung tâm của vách
Hình 5.19- Xác định trục chính và moment quán tính trung tâm của vách
- Bước 2: Chia vách thành những phần tử nhỏ
Các phần tử thường có chiều dài từ (0.2-0.3)L với L là chiều dài vách
- Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử
Với giả thiết vật liệu đàn hồi nên áp dụng công thức tính toán trong “Sức bền vật liệu” đi tính toán:
: Tung độ điểm chịu nén lấy với trục quán tính chính trung tâm
A: Diện tích mặt cắt ngang phần tử
: Moment quán tính chính trung tâm
- Bước 4: Tính lực kéo nén tác dụng lên từng phần tử
- Bước 5: Tính toán cốt thép
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 79
Tính toán cốt thép cho vách có thể tham khảo theo các tiêu chuẩn đề cập
Bảng 5.18: Tính chuẩn tính toán thép cho vách
- Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép
Nếu thì đặt cốt thép chịu nén theo cấu tạo
Phương pháp này đơn giản, có thể áp dụng tính toán cho các vách có hình dạng phức tạp như L,
Việc kể đến khả năng chịu nén của cốt thép cho phép làm giảm tiết diên bêtông của vách
Giả thiết rằng cốt thép trong vách chịu nén và kéo đều đạt đến giới hạn chảy trên toàn bộ tiết diện là không chính xác Thực tế, chỉ có các phần tử biên ở hai đầu vách có khả năng đạt đến giới hạn chảy, trong khi các phần tử ở giữa vách vẫn chưa đạt đến giới hạn này.
5.5.1.2 Phương pháp vùng biên chịu moment
Phương pháp này khẳng định rằng cốt thép ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ mô men, trong khi lực dọc trục được giả định phân bố đều trên toàn bộ tiết diện của vách.
Các giả thiết tính toán: o Ứng lực kéo do cốt thép chịu o Ứng lực nén do bêtông và cốt thép cùng chịu
Hình 5.20- Phương pháp vùng biên chịu moment
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 80
Bước đầu tiên trong thiết kế là giả định chiều dài B của vùng chịu toàn bộ Moment Cần xem xét vách chịu lực dọc trục N cùng với Moment uốn trong mặt phẳng Moment này tương đương với cặp ngẫu lực được đặt tại hai vùng biên của vách.
Bước 2: Xác định lực kéo hoặc nén trong vùng biên và vùng giữa
A: Diện tích mặt cắt ngang của vách
Bước 3: Tính toán diện tích cốt thép chịu kéo hoặc nén
Để tính toán diện tích cốt thép cho vùng biên của vách, phương pháp tương tự như cột chịu kéo và nén đúng tâm được áp dụng Khả năng chịu lực của cột chịu kéo – nén đúng tâm được xác định theo công thức cụ thể.
Cường độ tính toán chịu nén của bêtông và chịu kéo của cốt thép
Diện tích tiết diện bêtông vùng biên và cốt thép dọc
Nếu (Vùng biên chịu kéo):
Nếu (Vùng biên chịu nén):
Nếu đặt thép theo cấu tạo
Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu kết quả tính toán không đạt yêu cầu, cần tăng kích thước B của vùng biên và thực hiện tính toán lại Chiều dài tối đa của vùng biên B là một giá trị cụ thể; nếu kích thước B vượt quá giá trị này, cần tăng chiều dày vách để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả.
Kiểm tra phần tường còn lại giữa hai vùng biên là bước quan trọng trong quá trình xây dựng, tương tự như đối với các cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bêtông đã đạt đủ khả năng chịu lực, cốt thép chịu nén trong vùng này cần được bố trí theo đúng cấu tạo đã được thiết kế.
Phương pháp này tương tự phương pháp Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi , chỉ khác tập trung toàn bộ cốt thép chịu Moment ở 2 đầu vách
Phương pháp này thích hợp với trường hợp vách có tiết diện tăng cường ở 2 đầu vách (bố trí cột ở 2 đầu vách)
Phương pháp này thiên về an toàn vì chỉ kể đến khả năng chịu Moment của một phần diện tích vách (vùng biên)
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 81
5.5.2 Tính toán thép vách P1 khung trục X2 theo phương pháp vùng biên chịu moment Áp dụng phương pháp vùng biên chịu momen tính toán cụ thể cho vách biên V1 khung trục X2 tầng hầm 1
Bảng 5.19: Nội lực vách P1 tầng TUM
Story Load Lực dọc Lực cắt Moment t w L
Bê tông B30 có RbMPa Thép AIII có Rs = 365MPa
Giả thiết chiều dài vùng biên B = 0.3m
Lực kéo , nén trong vùng biên l,r b x l r
Lực kéo trong vùng giữa g g
A: Diện tích mặt cắt ngang của vách
Độ mảnh trong mặt phẳng uốn của cấu kiện:
Tính toán diện tích cốt thép chịu kéo hoặc nén
Diện tích vùng biên phải chịu nén i 3 b b b s 2 s
Chọn : 818a100 có A s 2035.75mm 2 trên vùng biên của vách
Diện tích vùng biên trái chịu kéo
Chọn : 818a100 có A s 2035.75mm 2 trên vùng biên của vách
Chọn : : 818a200 có A s 2035.75mm 2 trên vùng giữa của vách
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 82
Kiểm tra cốt thép vùng biên ch s min max
→ Hàm lượng cốt thép đạt yêu cầu
Kiểm tra cốt thép vùng giữa ch s min max
→ Hàm lượng cốt thép đạt yêu cầu
5.5.3 Tính toán thép đai cho vách
Tính toán thép ngang cho vách
Chọn vị trí vách có lực cắt lớn nhất thuộc vách P1 Combo 11 tầng TUM đi kiểm tra Có
Qmax 411.29kN o Khả năng chịu cắt của bê tông: min b3 n b bt o
Rbt : Cường độ chịu kéo của bêtông, bêtông B30 có R bt 1.2MPa ho h a 1.5 0.15 1.35(m)
Vậy bê tông không đủ khả năng chịu cắt,cần tính cốt đai o Khoảng cách thép đai tính toán
b2 f n bt 0 2 tt 2 sw sw max
o Khoảng cách thép đai lớn nhất
o s ct min 15d s.min ;500mm min 210;500mm 210mm
- Khoảng cách thiết kế của cốt đai:
Chọn smin s ,s ,s ct tt max 200mm
Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính: bt 0.3 b1 w1 b b 0
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 83
→ Qmax = 411.29 kN< Qbt = 1783 kN thỏa điều kiện ứng suất nén chính
5.5.4 Tính toán thép vách P2 khung trục X2 Ta thấy vách P1 và vách P2 đối xứng nhau nên nội lực nhƣ nhau Ta chỉ cần tính vách P1 , vách P2 bố trí theo vách P1
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 84
Bảng 5.20: Tính toán thép dọc cho vách P1 và P2
Story Load Loc N(kN) V(kN) M kNm
Vùng biên trái Vùng giữa Vùng biên phải
Ghi chú P(kN) A st cm 2
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích dữ liệu từ các tầng Tum và các kết hợp khác nhau Tầng Tum Comb11 Top có giá trị -278.076 với các chỉ số kéo và nén tương ứng là 166.846 và 733.244 Tầng Tum Comb19 Bottom ghi nhận giá trị -329.959, với các chỉ số nén là 197.975 và 343.151 Tầng 16 Comb15 Top có giá trị -453.181, trong khi Tầng 15 Comb19 Top đạt -758.554 Các tầng khác như Tầng 14 Comb15 Top và Tầng 13 Comb19 Top cũng cho thấy giá trị âm, cụ thể là -937.183 và -1239.36 Dữ liệu cho thấy sự biến động rõ rệt giữa các tầng và các chỉ số nén, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể Các kết quả này cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự phân bố và tương tác giữa các tầng trong hệ thống.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 85
Story Load Loc N(kN) V(kN) M kNm
Vùng biên trái Vùng giữa Vùng biên phải
Ghi chú P(kN) A st cm 2
TẦNG 11 Comb11 Bottom -1861.62 -223.252 -350.206 664.161 -23.0585 Nén 1116.97 -94.0363 Nén 80.4855 -39.6324 Nén TẦNG 11 Comb11 Top -1821.56 -223.252 386.527 42.2052 -40.7194 Nén 1092.93 -94.7188 Nén 686.417 -22.4265 Nén TẦNG 10 Comb11 Bottom -2133.16 -222.501 -352.153 720.093 -21.4703 Nén 1279.89 -89.4099 Nén 133.171 -38.1363 Nén TẦNG 10 Comb11 Bottom -2133.16 -222.501 -352.153 720.093 -21.4703 Nén 1279.89 -89.4099 Nén 133.171 -38.1363 Nén TẦNG 10 Comb11 Top -2093.1 -222.501 382.099 100.203 -39.0725 Nén 1255.86 -90.0925 Nén 737.035 -20.9892 Nén TẦNG 9 Comb11 Bottom -2410.3 -224.463 -357.602 780.062 -19.7674 Nén 1446.18 -84.6881 Nén 184.059 -36.6913 Nén TẦNG 9 Comb11 Bottom -2410.3 -224.463 -357.602 780.062 -19.7674 Nén 1446.18 -84.6881 Nén 184.059 -36.6913 Nén TẦNG 9 Comb11 Top -2370.24 -224.463 383.126 154.777 -37.5228 Nén 1422.15 -85.3706 Nén 793.32 -19.3909 Nén TẦNG 8 Comb11 Bottom -2693.71 -225.01 -362.202 840.577 -18.049 Nén 1616.23 -79.8596 Nén 236.906 -35.1907 Nén TẦNG 8 Comb11 Bottom -2693.71 -225.01 -362.202 840.577 -18.049 Nén 1616.23 -79.8596 Nén 236.906 -35.1907 Nén TẦNG 8 Comb11 Top -2653.65 -225.01 380.329 213.789 -35.8471 Nén 1592.19 -80.5421 Nén 847.67 -17.8476 Nén TẦNG 7 Comb11 Bottom -2984.06 -225.885 -367.66 903.195 -16.271 Nén 1790.44 -74.9128 Nén 290.429 -33.6709 Nén TẦNG 7 Comb11 Bottom -2984.06 -225.885 -367.66 903.195 -16.271 Nén 1790.44 -74.9128 Nén 290.429 -33.6709 Nén TẦNG 7 Comb11 Top -2944 -225.885 377.761 273.999 -34.1374 Nén 1766.4 -75.5953 Nén 903.601 -16.2594 Nén TẦNG 6 Comb11 Bottom -3282.08 -226.602 -374.12 968.183 -14.4256 Nén 1969.25 -69.8352 Nén 344.651 -32.1312 Nén TẦNG 6 Comb11 Bottom -3282.08 -226.602 -374.12 968.183 -14.4256 Nén 1969.25 -69.8352 Nén 344.651 -32.1312 Nén TẦNG 6 Comb11 Top -3242.02 -226.602 373.668 337.015 -32.348 Nén 1945.21 -70.5177 Nén 959.794 -14.6638 Nén TẦNG 5 Comb11 Bottom -3588.56 -226.327 -379.242 1033.75 -12.5639 Nén 2153.13 -64.6137 Nén 401.677 -30.5119 Nén TẦNG 5 Comb11 Bottom -3588.56 -226.327 -379.242 1033.75 -12.5639 Nén 2153.13 -64.6137 Nén 401.677 -30.5119 Nén TẦNG 5 Comb11 Top -3548.5 -226.327 367.636 403.336 -30.4648 Nén 2129.1 -65.2962 Nén 1016.06 -13.066 Nén TẦNG 4 Comb11 Bottom -3904.27 -227.717 -389.491 1105.43 -10.5284 Nén 2342.56 -59.2348 Nén 456.278 -28.9615 Nén TẦNG 4 Comb11 Bottom -3904.27 -227.717 -389.491 1105.43 -10.5284 Nén 2342.56 -59.2348 Nén 456.278 -28.9615 Nén
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 86
Story Load Loc N(kN) V(kN) M kNm
Vùng biên trái Vùng giữa Vùng biên phải
Ghi chú P(kN) A st cm 2
TẦNG 4 Comb11 Top -3864.21 -227.717 361.974 471.197 -28.5378 Nén 2318.52 -59.9173 Nén 1074.49 -11.407 Nén TẦNG 3 Comb11 Bottom -4230.3 -224.581 -391.33 1172.17 -8.63326 Nén 2538.18 -53.68 Nén 519.953 -27.1534 Nén TẦNG 3 Comb11 Bottom -4230.3 -224.581 -391.33 1172.17 -8.63326 Nén 2538.18 -53.68 Nén 519.953 -27.1534 Nén TẦNG 3 Comb11 Top -4190.24 -224.581 349.787 546.559 -26.3979 Nén 2514.15 -54.3625 Nén 1129.54 -9.8438 Nén TẦNG 2 Comb11 Bottom -4566.35 -228.721 -410.51 1255.36 -6.27095 Nén 2739.81 -47.9546 Nén 571.179 -25.6988 Nén TẦNG 2 Comb11 Bottom -4566.35 -228.721 -410.51 1255.36 -6.27095 Nén 2739.81 -47.9546 Nén 571.179 -25.6988 Nén TẦNG 2 Comb11 Top -4526.29 -228.721 344.271 618.365 -24.3589 Nén 2715.77 -48.6372 Nén 1192.15 -8.06588 Nén TẦNG 1 Comb11 Bottom -4999.38 -196.688 -540.257 1450.09 1.43924 Nén 2999.63 -36.0659 Nén 549.662 -25.4832 Nén TẦNG 1 Comb11 Bottom -4999.38 -196.688 -540.257 1450.09 1.43924 Nén 2999.63 -36.0659 Nén 549.662 -25.4832 Nén TẦNG 1 Comb11 Top -4938.68 -196.688 443.181 618.419 -23.4274 Nén 2963.21 -37.1548 Nén 1357.05 -1.34251 Nén TẦNG
TRỆT Comb11 Bottom -5444.35 -185.693 -496.546 1502.66 1.99038 Nén 3266.61 -30.3019 Nén 675.083 -22.1917 Nén TẦNG
TRỆT Comb11 Bottom -5444.35 -185.693 -496.546 1502.66 1.99038 Nén 3266.61 -30.3019 Nén 675.083 -22.1917 Nén
7 733.09 -20.50 Nén 3146.09 -33.82 Nén 1364.31 -2.05 Nén HẦM1 Comb11 Bottom -5951.05 -327.899 -695.005 1769.38 8.32499 Nén 3570.63 -24.3629 Nén 611.04 -24.5669 Nén HẦM1 Comb11 Bottom -5951.05 -327.899 -695.005 1769.38 8.32499 Nén 3570.63 -24.3629 Nén 611.04 -24.5669 Nén HẦM1 Comb1 Top -5773.9 -300.258 479.96 754.819 -20.4842 Nén 3464.36 -27.3807 Nén 1554.75 2.23043 Nén
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC TRANG 87
Bảng 5.21: Bảng chọn thép vách P1 và P2
5.5.5 Kiểm tra ổn định chống lật của công trình
Theo mục 3.2 TCXD 198:1997 công trình có chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật Theo đó công trình có Chieàu cao 62.15= =2.46