Kiến trúc
Tổng quan về dự án
Hình 1.1 Phối cảnh tổng thể mặt bằng dự án Chung cư Golden Mansion
Dự án căn hộ Golden Mansion là khu phức hợp hiện đại bao gồm căn hộ, nhà phố và dịch vụ thương mại, với diện tích căn hộ đa dạng từ 49-108 m² Nằm ở vị trí đắc địa tại trung tâm quận Phú Nhuận, tiếp giáp với quận Gò Vấp, dự án còn gần 3 công viên lớn nhất thành phố, mang lại cho cư dân môi trường sống trong lành và tiện ích từ thiên nhiên Kiến trúc của Golden Mansion không chỉ tạo vẻ mỹ quan cho khu vực mà còn thu hút sự chú ý của người dân địa phương, dân nhập cư và du khách trong và ngoài nước.
Dự án với cơ sở vật chất hiện đại sẽ cung cấp quỹ nhà ở cao cấp và khu trung tâm thương mại, phục vụ cho doanh nhân và chuyên gia, thu hút nhân tài đến sinh sống và làm việc tại TP Hồ Chí Minh Điều này không chỉ nâng cao đội ngũ nhân sự chất lượng cao cho thành phố mà còn mang lại hiệu quả xã hội, tăng thu ngân sách Nhà nước, tạo ra công ăn việc làm và giảm tỷ lệ thất nghiệp khi dự án được triển khai.
Vị trí dự án
Dự án căn hộ Golden Mansion toạ lạc tại số 119 Phổ Quang, phường 9, quận Phú Nhuận,
Golden Mansion quận Phú Nhuận tọa lạc tại vị trí chiến lược trên đường Phổ Quang, dễ dàng kết nối từ nút giao thông vòng xoay Phạm Văn Đồng qua công viên Gia Định và sân bay Tân Sơn Nhất, cũng như công viên Hoàng Văn Thụ.
Khu đất có diện tích 15.028,6 m2 nằm ở vị trí giao thông thuận lợi, phù hợp với nhu cầu kiến trúc cảnh quan và công năng cho dự án siêu thị, thương mại, dịch vụ, văn phòng và căn hộ Dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng mà còn góp phần quan trọng vào việc tạo dựng bộ mặt cảnh quan cho khu vực.
Hình 1.2 Phía Tây giáp với khu dân cư và sân bay Tân Sơn Nhất
Hình 1.3 Phía Đông giáp với khuôn viên quân khu 7 và trung tâm thành phố
Hình 1.4 Phía Nam giáp với khuôn viên quân khu 7
Hình 1.5 Phía Đông Bắc giáp với công viên Gia Định
Hình 1.6 Vị trí dự án
Kiến trúc dự án
Căn hộ Golden Mansion được thiết kế tỉ mỉ, tối ưu hóa diện tích và đảm bảo tất cả các phòng đều đón gió, ánh sáng tự nhiên, cùng với tầm nhìn thoáng đãng Điều này tạo ra một không gian sống lành mạnh giữa lòng thành phố hiện đại.
Sàn căn hộ Golden Mansion bao gồm 10 căn hộ với diện tích từ 75m2 (2 phòng ngủ) đến 103.9m2 (3 phòng ngủ) Các căn hộ được thiết kế vuông vức và có lô gia kết nối với phòng khách, mang đến không gian sống luôn tràn ngập ánh sáng và gió tự nhiên.
Golden Mansion sẽ thiết kế một không gian mở thân thiện, với các lối vào tòa nhà hấp dẫn và dễ tiếp cận Mục tiêu là thu hút sự chú ý và mang lại cảm giác thoải mái cho khách hàng thông qua việc cung cấp không gian sân vườn theo mặt bằng triển khai.
Đường đi bộ: Đường đi công cộng cho khách bộ hành ở bên ngoài, đường có liên thông với tòa nhà
Sân vườn: Không gian mở, cung cấp không gian thư giãn, cây xanh và ánh sáng
Hình 1.7 Mặt bằng tổng thể kiến trúc
Golden Mansion là một khu phức hợp thương mại, dịch vụ và căn hộ hiện đại, được trang bị đầy đủ tiện ích và dịch vụ nội khu, nhằm mang đến chất lượng cuộc sống tốt nhất cho cư dân.
Hồ bơi rộng lớn được bao phủ bởi công viên nội khu và đường đi bộ mang lại sự thư giản cho dân cư
Hình 1.8 Hồ bơi bên trong chung cư
Dự án căn hộ Golden Mansion được trang bị đầy đủ các tiện ích cao cấp, bao gồm khu mua sắm, siêu thị, nhà hàng ẩm thực, khu vui chơi cho trẻ em, khu chăm sóc sắc đẹp, sauna và phòng gym, mang đến cho cư dân một cuộc sống tiện nghi và thoải mái.
Hình 1.9 Khu mua sắm, siêu thị
Quy mô dự án
Tổng Diện tích khu đất: 15028.6 m²
Số tầng cao: 2 tầng hầm + 21 tầng
Diện tích căn hộ: đa dạng từ 49.29 – 108.9 m2
Tầng Hầm cao 3.5 m dùng để giữ xe, có xây lắp phòng chứa trạm biến áp, phòng máy bơm, phòng máy phát điện
Tầng 1 cao 5m được dùng làm khu vực bố trí các cửa hàng, siêu thị…
Tầng điển hình (từ tầng 3 đến tầng 20), cao 3.5 m là khu căn hộ
Phân cấp công trình: theo NGHỊ ĐỊNH SỐ 15/2013/NĐ-CP, công trình
CHUNG CƯ Golden Mainsion thuộc công trình Cấp I
Cốt 0.00m đặt tại mặt sàn tầng 1, mặt đất tự nhiên hiện trạng tại vị trí cốt
1.100m , mặt bằng sàn tầng hầm tại cốt –3.50m, -8.10m Tổng chiều cao công trình là 72.5m tính từ cốt 0.00m(chưa kể tầng hầm)
Mặt bằng xây dựng công trình bao gồm hai khối: khối A với chiều dài 63.4m và chiều rộng 18m, khối B có chiều dài 51m và chiều rộng 16.9m Diện tích xây dựng điển hình được tính toán cho Tầng 3 Thông tin chi tiết có thể tham khảo tại bản vẽ KT-01.
Hình 1.10 Mặt bằng kiến trúc
Hình 1.11 Mặt cắt kiến trúc
Hình 1.12 Mặt đứng kiến trúc
Cơ sở thiết kế
Nhiệm vụ thiết kế
Nội dung tính toán yêu cầu thiết kế kết cấu khung trục và sàn tầng điển hình, cùng với việc thiết kế kết cấu móng cho công trình được giao.
Thiết kế kết cấu khung trục và sàn tầng điển hình:
Yêu cầu thiết kế khung tối thiểu 15 tầng trở lên:
Thiết kế sàn tầng điển hình
Thiết kế 1 cầu thang bộ
Thiết kế khung trục cho công trình cần áp dụng mô hình khung không gian, chú ý đến thành phần động của gió và tính toán thành phần động đất Việc bố trí vách cứng hợp lý cũng rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Thiết kế kết cấu móng:
Tính toán 2 phương án móng cho công trình: Móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi cho: 2 móng điển hình
Lõi thang của công trình (bao gồm thang máy và thang bộ).
Tiêu chuẩn và phần mềm sử dụng
TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
QCVN 02 – 2009/BXD: Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng
TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán gió động của tải trọng gió theo TCVN
TCVN 9386 – 2012, Phần 1&2 – Thiết kế công trình chịu động đất
TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 10304 – 2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 9362 – 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
ETABS 2017: Extended Three Dimensional Analysis of Building Systems
SAFE 2016: Slab Analysis by the Finite Element Method
SAP2000 v14.2.2: Structural Software for Analysis and Design
Lựa chọn giải pháp kết cấu
Dựa vào hình khối của công trình, cần lựa chọn giải pháp kết cấu ưu tiên sự đơn giản, đều đặn, đối xứng và liên tục, ngoại trừ một số trường hợp có yêu cầu kiến trúc đặc biệt Những yếu tố này đóng vai trò quyết định trong việc hình thành kết cấu công trình.
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, là những yếu tố 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 là hai yếu tố quan trọng trong cấu trúc nhà ở Chuyển vị ngang lớn có thể gia tăng giá trị nội lực, do độ lệch tâm tăng lên, dẫn đến nguy cơ 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 ảnh hưởng đến sự ổn định và an toàn của công trình.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 11 người có cảm giác khó chịu và hoảng sợ, có thể làm mất ổn định tổng thể nhà Chuyển vị ngang nhà không được vượt quá giới hạn cho phép
Theo TCVN 5574:2012 – Mục 2.6.3 có quy định:
Nhà cao tầng phải có khả năng kháng chấn cao (chống động đất): Tải trọng động đất là một trong những yếu tố chính thiết kế kết cấu
Kết cấu chịu lực phương đứng và phương ngang phải chọn và bố trí hợp lý
Khung, vách và lõi cứng có khả năng hấp thụ và tiêu tán năng lượng trong trường hợp động đất, giúp kết cấu duy trì sức chịu tải mà không bị sụp đổ Chúng còn có khả năng chịu lửa cao và đảm bảo thoát hiểm an toàn Bên cạnh đó, độ bền và tuổi thọ của các thành phần này cũng rất cao, trong khi móng cần phải phù hợp và có khả năng chịu tải trọng từ bên trên.
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, hệ kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này được thiết kế để tối ưu hóa tính năng chịu lực và ổn định cho công trình.
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
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 của công trình được thiết kế rõ ràng, nhưng khả năng chịu tải trọng ngang chưa tốt Công trình này phù hợp cho các tòa nhà cao đến 15 tầng trong khu vực có tính toán chống động đất cấp 7, từ 10 đến 12 tầng trong khu vực cấp 8, và không nên áp dụng cho các công trình ở khu vực 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, bao gồm cả lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện tối ưu trong quá trình thi công.
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
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
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 12
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 cần thiết, do đó cần thực hiện phân tích chính xác để xác định phương án phù hợp với cấu trúc của công trình.
Xét các phương án sàn
Hệ sàn sườn: cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn
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 việc chiều cao tầng của công trình cũng lớn theo, gây bất lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang và làm tăng chi phí vật liệu.
Không tiết kiệm không gian sử dụng
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 các cột Khu vực xung quanh nơi sàn tiếp xúc với cột có thể được mở rộng bằng cách làm mũ cột hoặc tăng độ dày của bản sàn thành bản đầu cột.
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 nhanh hơn so với phương án sàn dầm vì không cần gia công cốp pha và cột thép dầm phức tạp Cốt thép được đặt một cách định hình và đơn giản, giúp việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha trở nên 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 được liên kết, dẫn đến độ cứng thấp hơn so với phương án sàn dầm Điều này làm giảm khả năng chịu lực theo phương ngang, khiến tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu, trong khi tải trọng đứng chủ yếu do 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
Kết luận hệ kết cấu chịu lực chính
Tổng quan kích thước công trình
Công trình có quy mô 2 tầng hầm và 21 tầng nổi, với tổng chiều cao 72,50m Dựa trên các giải pháp kết cấu đã được trình bày, hệ khung kết hợp vách được lựa chọn là phương án phù hợp nhất để đảm bảo tính chịu lực cho công trình.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 13
Công trình cao 20 tầng với kích thước bước nhịp từ 5.1m đến 8.5m đòi hỏi lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp để đảm bảo hiệu quả và tính bền vững cho toàn bộ dự án.
Vật liệu sử dụng
2.4.1 Yêu cầu vật liệu cho công trình
Vật liệu xây dựng được lựa chọn từ nguồn tài nguyên địa phương, giúp tiết kiệm chi phí và đảm bảo tính khả thi trong khả năng chịu lực cũng như độ bền biến dạng.
- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt
- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
- Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
- Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình
2.4.2 Chọn vật liệu cho công trình
Nhà cao tầng thường có tải trọng lớn, vì vậy việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng Bêtông cốt thép được ưu tiên sử dụng do khả năng giảm tải trọng cho công trình, tiết kiệm chi phí và tính phổ biến của nó.
Khối lượng riêng: γbt = 25 kN/m 3
Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 19.5 MPa
Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1.3 Mpa
Mô đun đàn hồi: Eb = 34500 MPa
Đối với cốt thép φ < 10 sử dụng thép CI (AI): dùng làm cốt đai cho dầm,cột và dùng làm cốt dọc chịu kéo trong sàn:
Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 225 MPa
Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 225 MPa
Cường độ chịu kéo cốt thép ngang: Rsw = 175 MPa
Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa
Đối với cốt thép φ ≥ 10 sử dụng thép CIII (AIII): dùng làm cốt dọc chịu kéo trong dầm, cột; cốt dọc chịu kéo trong sàn:
Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 365 MPa
Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 365 MPa
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 14
Cường độ chịu kéo cốt thép ngang: Rsw = 290 MPa
Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa
Chọn sơ bộ tiết diện cho công trình
2.5.1 Sơ bộ tiết diện dầm
Kích thước tiết diện dầm được chọn theo công thức kinh nghiệm:
- Bề rộng dầm : dc 1 1 dc b = ÷ h
Bảng 2.1 Bảng sơ bộ tiết diện dầm
2.5.2 Sơ bộ tiết diện sàn
- Chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức: b 1 min h D L h
hb: chiều dày bản sàn
m: hệ số phụ thuộc vào bản sàn
Bản dầm m = (30 ÷ 35), chọn m = 35 cho sàn 1 phương
Bản dầm m = (40 ÷ 50), chọn m = 40 cho sàn 2 phương
D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D 0.8 1.4 , chọn D 1
Chiều dày tối thiểu của bản sàn được quy định như sau: đối với sàn mái, hmin phải lớn hơn hoặc bằng 60mm; đối với sàn nhà dân dụng, hmin phải lớn hơn hoặc bằng 80mm; và đối với sàn nhà công nghiệp cũng như công trình công cộng, hmin phải lớn hơn hoặc bằng 100mm.
Bảng 2.2 Bảng sơ bộ tiết diện dầm
STT Sàn tầng Chều dày
STT Nhịp dầm(L) Kích thước(bxh) mm
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 15
Hình 2.1 Mặt bằng bố trí dầm sàn tầng điển hình
2.5.3 Sơ bộ tiết diện vách
Điều kiện bố trí và sơ bộ vách
Việc chọn lựa cấu hình kết cấu hợp lý cho công trình là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hình học, loại kết cấu (khung hoặc vách) và cấu kiện sử dụng Một cấu hình kết cấu kém có thể gây ra tình trạng tập trung ứng suất nghiêm trọng Do đó, trong quá trình thiết kế, cần lưu ý đến các điều kiện liên quan để đảm bảo hiệu quả làm việc của toàn bộ công trình.
Khi thiết kế công trình với vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang, cần bố trí tối thiểu 3 vách cứng Các vách này không được phép gặp nhau tại một điểm để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Nên thiết kế các vách có độ cứng và kích thước hình học đồng nhất, đồng thời bố trí sao cho tâm cứng trùng với tâm khối lượng của hệ Nếu chỉ đảm bảo đối xứng về độ cứng mà không đồng nhất về kích thước, khi vật liệu làm việc ở giai đoạn dẻo dưới tác động lớn như động đất, có thể xảy ra sự thay đổi độ cứng Điều này dẫn đến biến dạng và chuyển vị khác nhau giữa các vách, làm phá vỡ sự đối xứng về độ cứng và tạo ra các tác động xoắn nguy hiểm cho công trình.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 16
Khi thiết kế công trình, nên ưu tiên lựa chọn nhiều vách nhỏ có khả năng chịu tải tương đương thay vì chỉ chọn một vài vách lớn Việc phân bổ đều các vách nhỏ trên bề mặt công trình sẽ giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và đảm bảo tính ổn định cho toàn bộ cấu trúc.
Hệ kết cấu chịu tải trọng ngang, bao gồm lõi, tường, khung và vách, cần được thiết kế liên tục từ móng đến mái của công trình Nếu công trình có gió giật cấp, hệ thống này cũng phải đạt đến đỉnh của vùng gió giật ở các cao độ khác nhau.
Không nên chọn khoảng cách giữa các vách và từ các vách đến biên quá lớn
Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó
Các lỗ trên vách không được gây ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu tải của vách và cần có biện pháp gia cố cho khu vực xung quanh các lỗ này.
Bố trí khung vách cần đảm bảo độ cứng đồng đều và khác nhau theo hai phương, không được chênh lệch rõ rệt Điều này giúp tạo ra sự khác biệt về chu kỳ dao động giữa hai phương, từ đó nâng cao tính ổn định và hiệu quả của cấu trúc.
Để giảm thiểu dao động xoắn trong thiết kế, cần tránh bố trí các cấu kiện đứng như hệ khung, vách hay lõi một cách bất đối xứng Việc sử dụng các cấu kiện đứng đối xứng sẽ giúp tăng cường tác dụng chống xoắn, do đó cải thiện tính ổn định của công trình.
Sơ bộ tiết diện vách cho công trình
Chiều dày vách chọn lớn hơn 150mm hoặc 1 H t
Vậy chọn tv = 300mm cho các vách lõi thang máy và thang bộ tv = 400mm cho các vách công trình
Tổng diện tích mặt cắt ngang vách cứng trên bề mặt bằng công trình:
Diện tích vách biên: F vb 14.45m 2
Diện tích vách lõi thang máy, thang bộ: F tm 3.78m 2
Kiểm tra lại tiết diện lựa chọn
Tổng diện tích mặt cắt vách cứng có thể xác định theo công thức:
Fst là diện tích sàn tầng, chọn tầng điển hình là Tầng 3, có F st 1236.3m 2 fvl 0.015
* Kết luận: Kết quả diện tích vách cứng đã chọn đạt yêu cầu kết cấu
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ TRANG 17
Hình 2.2 Mặt bằng bố trí vách tầng điển hình
Tải trọng tác động và mô hình hóa kết cấu công trình
Tải trọng đứng
- Tải trọng phân bố trên dầm:
Tường bao che dày 200 mm
Tường ban công dày 200 mm, cao 2 m
Tường trên sàn t gd 18 0.1 (3,5 0.15) 6.03kN/m
Hình 3.1 Mặt bằng bố trí vách tầng điển hình Bảng 3.1 Tải trọng tác dụng lên sàn điển hình
Tĩnh tải Hệ số Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượ t tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn (ETABS tự tính) 25 150 3.75 1.1 4.12
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
5 Tổng tĩnh tải hoàn thiện 1.04 1.17 1.28
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 19
Bảng 3.2 Tải trọng tác dụng lên sàn hành lang
Bảng 3.3 Tải trọng tác dụng lên sàn ban công
Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượ t tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn (ETABS tự tính) 25 150 3.75 1.1 4.13
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
5 Tổng tĩnh tải hoàn thiện 1.24 1.52
Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượ t tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn (ETABS tự tính) 25 150 3.75 1.1 4.13
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
5 Tổng tĩnh tải hoàn thiện 1.04 1.30
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 20
Bảng 3.4 Tải trọng tác dụng lên sàn vệ sinh
Tra TCVN 2737:1995, Mục 4.3 được các giá tị hoạt tải thể hiện trong Bảng 3.3:
Bảng 3.5 Hoạt tải tác dụng lên công trình
Tải trọng ngang
Trong thiết kế kết cấu và nền móng cho nhà cao tầng, tải trọng ngang như tải trọng gió và động đất đóng vai trò rất quan trọng Việc tính toán chính xác các loại tải trọng này là cần thiết để đảm bảo tính an toàn và ổn định cho công trình.
Tĩnh tải riêng tiêu chuẩn vượ t tải tính toán (kN/m
1 Bản thân kết cấu sàn (ETABS tự tính) 25 150 3.75 1.1 4.13
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
- Vữa lát nền + tạo dốc+ chống thấm 18 30 0.54 1.3 0.7
5 Tải bồn nước (bồn inox) 0 1.2 0
6 Tổng tĩnh tải hoàn thiện 1.02 1.3
Loại tải trọng Trị số tiêu chuẩn ptc (kN/m 2 )
Trị số tính toán ptt (kN/m 2 )
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 21 phức tạp, kết quả tính toán có thể bị sai lệch do phụ thuộc vào nhiều hệ số liên quan
Thông thường áp lực gió gồm 2 thành phần: gió tĩnh và gió động (tính toán đối với công trình có chiều cao lớn hơn 40 m)
Gió tĩnh là áp lực gió trung bình tác dụng lên công trình
Gió động là hiện tượng gia tăng áp lực do tải trọng gió, ảnh hưởng bởi xung vận tốc gió và lực quán tính từ sự dao động của công trình.
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió ở độ cao Z: j tc
W0: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng
k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao
- Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng trên lãnh thổ Việt Nam:
Bảng 3.6 Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng trên lãnh thổ Việt Nam
Vùng áp lực gió trên bản đồ I II III IV V
Lưu ý: Giá trị W0 giảm: 0.1 kN/m 2 đối với vùng I-A, 0.12 kN/m 2 đối với vùng II-A, 0.15 kN/m 2 đối với vùng III-A
- Trong đó: kt: hệ số độ cao k ứng với dạng địa hình t z: cao độ tầng g zt và m t : tra Bảng 3.5
Dạng địa hình z g t (m) m t (m) Ghi chú
A 250 0.07 Địa hình trống trải, có ít vật cản (đồng bằng)
B 300 0.09 Địa hình tương đối trống trải (vùng ngoại ô…)
C 400 0.14 Địa hình bị che chắn (thành phố, rừng rậm,…)
- Đối với các mặt phẳng thẳng đứng: Đón gió: c = + 0.8
- Hệ số tổng tính cho cả mặt đón gió và hút gió: c = ch + cd = 0.8 + 0.6 = 1.4
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 22
- Đặc điểm và vị trí xây dựng công trình:
Bảng 3.8 Dạng địa hình Địa điểm xây dựng Tỉnh, thành: Thành phố Hồ Chí Minh
Vùng gió II - A Địa hình C
Giá trị áp lực gió vùng II-A: W0 = 0.83 kN/m 2
Để dễ dàng tính toán bằng phần mềm ETABS v16.2.1, giá trị phân bố đều của thành phần tĩnh tải trọng gió được quy đổi thành giá trị tập trung tại tâm khối lượng của từng tầng, tương ứng với vị trí gán thành phần động của tải trọng gió.
Bảng 3.9 Giá trị thành phần gió tĩnh tác dụng lên công trình theo phương X
STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Yj (m) W Xj (kN)
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 23
Bảng 3.10 Giá trị thành phần gió tĩnh tác dụng lên công trình theo phương Y
STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Xj (m) W Yj (kN)
Lý thuyết tính toán gió động:
Theo TCXD 229:1999, thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tính toán tương ứng với thành phần tĩnh của tải trọng gió.
Thành phần động của tải trọng gió lên công trình bao gồm lực do xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị lực này được xác định bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với các hệ số để tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính.
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 24
Việc tính toán công trình chịu tác động của tải trọng gió bao gồm xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình đối với từng dạng dao động do thành phần động này gây ra.
Theo TCXD 229:1999 , việc tính toán thành phần động của tải trọng gió có thể phân chia thành các bước tính toán như sau:
Bước 1: xác định phạm vi cần tính thành phần động của tải trọng gió
Bước 2: xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió
Bước 3: tính toán đặc điểm động lực công trình
Bước 4: xác định giá trị giới hạn tần số dao động riêng fL
Bước 5: xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió khi chỉ xét đến thành phần xung vận tốc gió (f1 > fL)
Bước 6: xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió khi xét đến thành phần xung và lực quán tính (fs < fL f L )
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió:
Wj là giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió tác động lên phần thứ j của công trình, trong khi ζi là hệ số áp lực động của tải trọng gió tại độ cao tương ứng với phần thứ j, không có thứ nguyên Thông tin chi tiết về ζi có thể được tra cứu trong Bảng 3, TCXD 229:1999.
Diện tích mặt đón gió của phần tử thứ j trong công trình được ký hiệu là Sj, trong khi hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió cho các dạng động khác nhau được ký hiệu là ν Giá trị của hệ số ν1 được tham khảo từ Bảng 4 trong TCXD.
229:1999 ; trong đó các tham số ρ và χ xác định theo Bảng 5, TCXD 229:1999
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 26
Bảng 3.12 Hệ số áp lực động 𝜻 đối với các dạng địa hình
Chiều cao Z (m) Dạng địa hình
Bảng 3.13 Giá trị hệ số tương quan không gian ứng với từng phương dao động ρ χ ν
Hình 3.2 Hệ tọa độ xác định hệ số tương quan v
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
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 27
Hình 3.3- Sơ đồ tính thanh consol có hữu hạn khối lượng tập trung
Hình 3.4- Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình
Theo mục 4.12 TCXD 229:1999 tổ hợp nội lực, chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió được xác định như sau:
X: Là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị
Xt: Là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra
Xđ: Là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra
S: Là số dao động tính toán
Việc tổ hợp nội lực do thành phần gió động và gió tĩnh theo tiêu chuẩn được thực hiện ngay trong phần mềm ETABS
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 28
Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió khi xét đến thành phần xung và lực quán tính (fs < fL Material Properties…
Hình 3.8 Khai báo vật liệu sử dụng
3.4.2 Khai báo tiết diện dầm sàn vách
Define -> Section Properties -> Frame Section
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 37
Hình 3.9 Khai báo tiết diện dầm
Define -> Section Properties -> Slab Section
Hình 3.10 Khai báo tiết diện dầm
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 38
Define -> Section Properties -> Wall Section
Hình 3.11 Khai báo tiết diện dầm
3.4.3 Tải trọng tác dụng lên công trình
- Xác định tải trọng giống như CHƯƠNG 3
- Riêng tải trọng của sàn BTCT do phần mềm tự tính toán, nên tĩnh tải gán vào phần mềm sẽ trừ đi trọng lượng bản thân của sàn BTCT
Hình 3.12 Khai báo tiết diện dầm
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 39
Hình 3.13 Tổ hợp tải trọng
3.4.3.2 Gắn tải trọng lên công trình
Hình 3.14 Gắn tải hoàn thiện (đv: kN/m 2 )
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 40
Hình 3.15 Gắn tải tường (đv: kN/m2)
Hình 3.16 Gắn hoạt tải (đv: kN/m2)
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 41
Gán các giá trị gió tĩnh vào tâm hình học và gán gió động vào tâm khối lượng
Chọn Define -> Load Pattern -> chọn loại gió cần nhập -> Modify Lateral
Hình 3.17 Gắn gió tĩnh theo phương X
Hình 3.18 Gắn gió tĩnh theo phương Y
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 42
Hình 3.19 Gắn gió động theo phương X
Hình 3.20 Gắn gió động theo phương Y
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 43
3.4.3.4 Khai báo các thành phần liên quan
Theo lý thuyết tính toán tần số dao động riêng, việc xác định ma trận độ cứng và ma trận khối lượng là rất quan trọng Để phần mềm Etabs có thể thực hiện tính toán tần số dao động cho công trình, cần phải khai báo các thông tin liên quan.
Tĩnh tải và Hoạt tải tác động lên công trình thông qua tải trọng đã khai báo, giúp Etabs tính toán khối lượng tham gia dao động, hay còn gọi là ma trận khối lượng Tất cả các cấu kiện chịu lực của công trình được mô hình hóa dưới dạng không gian 3 chiều, bao gồm phần tử thanh (Frame) cho dầm và cột, cùng phần tử tấm vỏ (Shell) cho sàn và vách cứng hoặc lõi Etabs cũng tự động tính toán độ cứng cho từng phần tử, tạo ra ma trận độ cứng cần thiết cho phân tích kết cấu.
Hình 3.21 Kiểm tra mô hình
Khai báo sàn tuyệt đối cứng
Chọn select All -> Assign -> Shell -> Diaphgrams
Hình 3.22 Gắn tâm cứng Diaphgrams
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 44
Khai báo khối lượng dao động Đối với thành phần động của gió:
Theo TCVN229:1999, khối lượng phân tích bài toán động lực học là: 100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải
Tĩnh tải và Hoạt tải tác dụng lên công trình thông qua tải trọng đã khai báo, Etabs tính toán được khối lượng tham dao động
Hình 3.23 Khai báo khối lượng dao động(Massource) đối với gió
Kiểm tra chuyển vị tổng thể của công trình
3.5.1 Kiểm tra chuyển vị ngang của kết cấu
Kiểm tra độ cứng và chuyển vị đỉnh công trình được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012, quy định về thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
Chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh của kết cấu nhà cao tầng tính toán theo phương pháp đàn hồi phải thỏa mãn điều kiện: f / H 1 500/
Trong đó: f – chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh công trình
Công trình tính toán trong Đồ Án có dạng kết cấu khung vách, do đó chuyển vị ngang giới hạn tại đỉnh công trình có giá trị là: 1
Xuất kết quả chuyển vị tính toán từ phần mềm Etabs tại vị trí đỉnh công trình là tầng Mái Tum
Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình được xác định thông qua chương trình phân tích kết cấu, sử dụng kết quả từ các trường hợp tổ hợp để kiểm tra và đánh giá chuyển vị.
Vị tại đỉnh công trình Ta xuất Table: Diaphragm CM Displacements Ta xem UX, UY của tầng cao nhất
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 45
Hình 3.24 Chuyển vị ngang lớn nhất của công trình
Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình nhà dựa trên tính toán từ mô hình:
Tổng chiều cao công trình: H = 72.5 m
Chuyển vị theo phương X: fx = 35.808 mm = 0.035 m
Chuyển vị theo phương Y: fy = 16.783mm = 0.016 m
Kiểm tra điều kiện chuyển vị: x y f 0.035 f
Vậy chuyển vị ngang tại đỉnh của công trình đạt yêu cầu
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TRANG 46
Theo Mục 2.6.3, TCVN 198:1997, để công trình không bị lật khi chịu tác động của động đất gây ra, phải thỏa mãn điều kiện sau:
ML – momen gây lật Điều kiện trên được áp dụng khi H 5
Công trình Chung cư GOLDEN MANSION có H 72.5 1.14 5
B 63.4 nên không cần kiểm tra
Thiết kế kết cấu sàn tầng 3
lý thuyết tính toán
Rời rạc hóa hệ chịu lực của nhà nhiều tầng giúp xác lập các điều kiện tương thích về lực và chuyển vị tại các vị trí liên kết Việc áp dụng mô hình này kết hợp với sự hỗ trợ của máy tính cho phép giải quyết hiệu quả mọi bài toán liên quan.
Sơ đồ tính
Hệ kết cấu sàn trong mô hình được thiết kế là sàn sườn toàn khối, với mặt bằng sàn được phân chia thành các dải trên cột (DTC) và các giải giữa nhịp (DGN).
DTC hoạt động như dầm liên tục, được hỗ trợ bởi các đầu cột, trong khi đó, các DGN cũng là các dải liên tục, được đặt lên các gối tựa là DTC và vuông góc với chúng.
Các ô sàn trống như lỗ rác và mô hình lỗ trống Opening cần được chú ý, trong khi các lỗ kỹ thuật và lỗ Gen xuyên tầng vẫn được coi là liên tục Trong quá trình thi công sau này, sẽ áp dụng các biện pháp cấu tạo để xử lý những khu vực này.
Mô hình tính toán
Sinh viên chọn phương án xuất sàn tầng điển hình sang safe để tính toán Chọn File -> Export Model
Hình 4.1 Xuất file.F2K từ phần mềm ETABS
Xuất file đã chọn từ phần mềm etabs
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 48
Hình 4.2 Mô hình 3d từ phần mềm safe
4.3.1 Xác định nội lực tính toán
Hình 4.3 Tải hoàn thiện (đv: kN/m2)
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 49
Hình 4.4 Hoạt tải 2 (đv: kN/m2)
Hình 4.5 Hoạt tải 1 (đv: kN/m2)
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 50
Hình 4.6 Tải tường trên sàn (đv: kN/m2)
Hình 4.7 Tải tường trên dầm (đv: kN/m2)
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 51
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 52
Hình 4.10 Biểu đồ chuyển vị của sàn (đ/v:mm)
Kết quả từ phần mềm SAFE không bao gồm tính toán vết nứt, vì vậy sinh viên chỉ sử dụng trực tiếp số liệu độ võng để so sánh với phương pháp tính tay.
Độ võng lớn nhất theo phần mền SAFE được thể hiện trong hình
Độ võng giới hạn được xác định theo Bảng 4 – [TCVN 5574-2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kể]
Kiểm tra độ võng tính toán: f 0 010238 m 1 0238 cm f u 2 5 cm => Đạt yêu cầu
Tính toán sàn
- Sinh viên tính toán tất cả các ô sàn
Vì thời gian thực hiện đồ án hạn chế và khối lượng công việc lớn, sinh viên cần tận dụng tối đa nội lực từ tất cả các ô sàn để phân bổ cho các sàn còn lại.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 53
Hình 4.11 Biểu đồ moment phương X của tháp B – COMBOBAO Max Min
Hình 4.12 Biểu đồ moment phương Y của tháp B – COMBOBAO Max Min
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 54
4.4.2 Tính toán cốt thép sàn tháp B
Giả thiết a = 20 mm (khoảng cách từ mép ngoài mặt dưới lớp bêtông đến trọng tâm lớp cốt thép)
Chiều dày làm việc của cấu kiện tính toán:
Từ kết quả nội lực, thực hiện các bước tính toán sẽ được cốt thép As của ô sàn m 2 R b b 0 α M α γ R bh
Rb: Cường độ chịu nén của bê tông Rb = 19.5 MPa b s γ = 1, γ = 1 Đối với φ 10: Cốt thép nhóm CI (AI):
Rs: Cường độ chịu kéo của cốt thép Rs = 225 MPa
Đối với φ 10: Cốt thép nhóm CIII (AIII):
Rs: Cường độ chịu kéo của cốt thép Rs = 365 MPa
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Điều kiện kiểm tra: μ min μ μ max s 0 μ A (%)
bh Đối với φ10: max R b b s ξ γ R μ R
Kết quả tính toán thể hiện trong bảng
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 55
Bảng 4.1 Kết quả tính toán cốt thép sàn tháp B
A s TT H.lượ ng ỉ a TT a BT A s CH H.lượ ng
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 56
A s TT H.lượ ng ỉ a TT a BT A s CH H.lượ ng
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 57
A s TT H.lượ ng ỉ a TT a BT A s CH H.lượ ng
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 58
A s TT H.lượ ng ỉ a TT a BT A s CH H.lượ ng
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 59
A s TT H.lượ ng ỉ a TT a BT A s CH H.lượ ng
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 60
Kiểm tra võng nứt
Tính toán khả năng kháng nứt của sàn:
Kiểm tra sự hình thành vứt nứt, theo mục 7.1.2.4 , vết nứt được hạn chế theo điều kiện: r crc bt ,s pl rp
M r là moment do ngoại lực tác động từ một phía của tiết diện đối với trục song song với trục trung hòa, đi qua điểm lõi và cách xa vùng chịu kéo của tiết diện Đối với các cấu kiện chịu uốn, công thức được áp dụng là M r = M.
M crc : là mô men chống nứt của tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện khi hình thành vết nứt bt ,s
R er : Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bêtông ứng với trạng thái giới hạn
2 Tra bảng 12 – [TCVN 5574-2012: Kết cấu bêtông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế]
Moment chống uốn của tiết diện quy đổi được xác định dựa trên thớ chịu kéo ngoài cùng Theo mục 7.1.2.6 của TCVN 5574-2012 về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, các tiêu chuẩn thiết kế cần được tuân thủ để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình.
I b : Moment quán tính của tiết diện vùng bêtông chịu nén đối với trục trung hòa
I ,I : Moment quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng A , A s ' s đối với trục trung hòa
S b : Moment tĩnh của diện tích tiết diện tương ứng của vùng bêtông chịu kéo đối với trục trung hòa
M rp là mô men do ứng lực P tác động lên trục để xác định M r Trong quá trình tính toán, nếu M rp và M r ngược chiều nhau, ta lấy dấu “+”, còn nếu cùng chiều thì lấy dấu “–“ Đối với kết cấu bê tông không ứng lực trước, ứng lực P do co ngót gây ra và M rp sẽ có dấu “–” Cách xác định P và M rp được thực hiện như sau:
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 61
Ứng suất trong cốt thép không căng S và S’ do co ngót gây ra, theo mục 8, Bảng 6 TCVN 5574 – 2012 Khoảng cách r là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến điểm lõi xa vùng chịu kéo nhất Đặc biệt đối với cấu kiện sàn chịu uốn mà không có cốt thép căng trước, việc xác định các thông số này là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững và an toàn của công trình.
Các đặc trưng hình học của tiết diện hình chữ nhật:
Tính toán bề rộng vết nứt thẳng góc:
Nếu điều kiện M r M crc R bt ,s er W pl M rp không thỏa, cần tính toán và kiểm tra vết nứt và hạn chế vết nứt theo Mục 7.2.2 TCVN 5574 – 2012
Trong kết cấu dạng tấm, vết nứt thẳng góc xuất hiện, và bề rộng của vết nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện a crc (mm) được xác định theo công thức.
Trong đó: δ : Hệ số cấu kiện Với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm lấy bằng 1, cấu kiện chịu kéo lấy bằng 1.2
l : Hệ số tác dụng của tải trọng, lấy theo mục 7.2.2.1 TCVN 5574 – 2012
: Hệ số bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 đối với thép có gờ, bằng 1.3 đối với thép tròn trơn μ : Hàm lượng cốt thép của tiết diện
d (mm): Đường kính cốt thép
s : Ứng suất trong các thanh cốt thép chịu kéo ở lớp ngoài cùng Đối với cấu kiện chịu uốn (bêtông cốt thép bình thường), được xác định như công thức: s s
Khoảng cách z được xác định là khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép A s đến vị trí của hợp lực trong vùng chịu nén của tiết diện bê tông phía trên vết nứt, theo quy định tại mục 7.4.3.2.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 62
ν : Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bêtông vủng chịu nén xác định theo Bảng 34, TCVN 5574 – 2012 ξ : Xác định theo công thức theo mục 7.4.3.2, TCVN 5574 – 2012:
Số hạng thứ 2 của công thức ξ có dấu “+” cho cấu kiện chịu nén lệch tâm, “–” cho cấu kiện chịu kéo lệch tâm, và bằng 0 khi cấu kiện chịu uốn Hệ số β được xác định là 1.8 cho bêtông nặng và bêtông nhẹ, 1.6 cho bêtông hạt nhỏ, và 1.4 cho bêtông rỗng và bêtông tổ ong.
Độ lệch tâm của lực dọc N_tot (lực nén hoặc kéo) đối với trọng tâm tiết diện cốt thép S, tương ứng với Moment M, được xác định theo công thức s_tot = M/N_tot (Xem mục 7.4.3.1, TCVN 5574 – 2012).
Kiểm tra điều kiện cấp chống nứt là cấp 3
Bề rộng khe nứt ngắn hạn a crc 1 a crc t 1 a crc d 1 a crc 2
1 crc t a : Bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
1 crc d a : Bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn
2 a crc Bề rộng khe nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn
Các giá trị a crc 1 , a crc 2 tra Bảng 1 và Bảng 2 TCVN 5574 – 2012
Theo TCVN 5574-2012 về thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, độ cong của cấu kiện không có vết nứt trong vùng chịu kéo được tính toán theo mục 7.4.2 Độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm được xác định bằng công thức cụ thể.
: Độ cong do tải trọng tạm thời ngắn hạn
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 63
M : Moment do ngoại lực ngắn hạn
Hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bêtông được xác định như sau: đối với bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ, bêtông nhẹ có cốt liệu nhỏ đặc chắc và bêtông tổ ong, hệ số là = b 1 0 85 Trong khi đó, đối với bêtông nhẹ cốt liệu nhỏ xốp và bêtông rỗng, hệ số là = b 1 0 7.
: Độ cong do tải trọng tạm thời dài hạn (tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn) 2
M : Moment do ngoại lực dài hạn
b : Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bêtông đến biến dạng của cấu kiện không vết nứt (Tra Bảng 33, TCVN 5574 – 2012)
: Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn
: Độ vòng do co ngót và từ biến của bêtông khi chiu ứng lực nén trước Đối với cấu kiện bêtông thường,
Đối với kết cấu không ứng lực trước, giá trị độ cong 1 / r 3 ; 1 / r 4 lấy bằng 0
Các độ cong toàn phần 1 / r i của cấu kiện chịu uốn xác định theo công thức:
Các đại lượng Z , f , , xác định giống như phần tính toán bề rộng vết nứt thẳng góc
Hệ số s được sử dụng để đánh giá khả năng làm việc của bêtông trong vùng chịu kéo tại các đoạn có vết nứt Theo quy định tại mục 7.4.3.3 của TCVN 5574 – 2012, hệ số này áp dụng cho các cấu kiện được làm từ bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ và bêtông nhẹ.
ls : Hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn của tải trọng, tra Bảng 35 TCVN
m : Hệ số liên quan đến quá trình mở rộng khe nứt
Giá trị M rp lấy “–” khi M rp ngược chiều với M r
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN TẦNG 3 TRANG 64
Hệ số b được sử dụng để xét đến sự phân bố không đồng đều biến dạng của thớ bêtông chịu nén ngoài cùng trên chiều dài đoạn có vết nứt Đối với bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ và bêtông nhẹ cấp cao hơn B7.5, hệ số này là 0.9 Trong khi đó, bêtông nhẹ, bêtông rỗng và bêtông tổ ong cấp B7.5 và thấp hơn có hệ số là 0.7 Đối với kết cấu chịu tác động của tải trọng lặp, hệ số b không phụ thuộc vào loại và cấp độ bêtông, luôn được xác định là 1.
Độ võng của cấu kiện xác định theo công thức: m q f f f
Trong đó: f m : Độ võng do biến dạng uốn f q : Độ võng do biến dạng trượt
Đối với cấu kiện sàn l / h 10 , có thể bỏ qua độ võng do biến dạng trượt gây ra
Độ võng do biến dạng uốn trong trường hợp cấu kiện chịu uốn, tĩnh định, có tiết diện không đổi, xác định theo công thức:
r 1 r : độ cong toàn phần của cấu kiện
L: là chiều dài tính toán ứng với moment M1
Hệ số tải trọng được xác định theo phương pháp cơ kết cấu dựa trên “bảng F1, TCVN 5574-2012” Tuy nhiên, “bảng F1, TCVN 5574-2012” không cung cấp sơ đồ hợp lý cho trường hợp đang tính toán (2 đầu ngàm) Do đó, hệ số m sẽ được lấy theo “Phụ lục 11”.
Kết cấu bê tông cốt thép - Tập 1 - Thầy Võ Bá Tầm - Tái bản lần 7, năm 2014)” như sau:
Bảng 4.2 Hệ số tải trọng xác định theo phương pháp cơ kết cấu
Dạng kết cấu Dạng kết cấu
Kiểm tra điều kiện võng của cấu kiện: f f u (với f u : Độ võng giới hạn của cấu kiện Tra Bảng 4, TCVN 5574 – 2012.) q q