Đề 18 chung cư the park residence 1 19f + 1b đồ án tốt nghiệp đại học

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

Giải pháp kết cấu theo phương đứng

+ Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất

+ Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình

+ Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình

Hệ kết cấu khung nổi bật với khả năng tạo ra không gian lớn và linh hoạt, cùng với sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, hệ thống này gặp khó khăn trong việc chịu tải trọng ngang, đặc biệt là khi công trình có chiều cao lớn hoặc nằm trong khu vực có cấp động đất cao.

Căn cứ vào quy mô công trình ( 19 tầng nổi + 1 hầm), sinh viên sử dụng hệ chịu lực khung-vách làm hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc chọn lựa giải pháp kết cấu sàn hợp lý là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế của công trình Thống kê cho thấy khối lượng bê tông sàn có thể chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng chi phí xây dựng.

30-40% khối lượng bê tông trong công trình và trọng lượng bê tông sàn đóng vai trò là tải trọng tĩnh chính Khi công trình cao hơn, tải trọng này sẽ dồn xuống các cột và móng tầng dưới, dẫn đến việc tăng chi phí cho móng và cột.

Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:

Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên chọn giải pháp sàn sườn toàn khối

2.1.2 Giải pháp kết cấu nền móng

Phần móng của nhà cao tầng thường phải chịu lực nén lớn và còn phải đối mặt với lực xô ngang do tải trọng động đất Do đó, cần áp dụng các giải pháp phù hợp để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc Barret, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng

Móng nông: móng băng 1 phương, móng băng 2 phương, móng bè…

Việc lựa chọn phương án móng cần được xem xét kỹ lưỡng dựa trên tải trọng của công trình, điều kiện thi công, chất lượng của từng phương án, cũng như điều kiện địa chất thủy văn của từng khu vực.

Do đó, đồ án sinh viên lựa chọn móng sâu với hai phương án là móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi.

GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

Các yêu cầu đối với vật liệu

S inh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép

STT Cấp độ bền Kết cấu sử dụng

Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 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

STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng

Thép AI (d10): Rs = Rsc = 225MPa

Thép AIII (d>10): Rs = Rsc = 365 MPa

Cốt thép dọc kết cấu các loại có d> 10mm

BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC

Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu

Bố trí hệ chịu lực cần tuân thủ các nguyên tắc đơn giản và rõ ràng, nhằm đảm bảo độ tin cậy và khả năng kiểm soát cho công trình hay kết cấu.

Truyền lực theo con đường ngắn nhất là nguyên tắc quan trọng giúp tối ưu hóa kết cấu làm việc một cách hợp lý và kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép, cần ưu tiên cho các cấu kiện chịu nén, đồng thời hạn chế các cấu kiện treo chịu kéo Điều này tạo điều kiện cho việc chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc, đảm bảo sự làm việc hiệu quả của hệ kết cấu trong không gian.

Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện

Giải pháp kết cấu ngang (sàn ,dầm)

 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 l 1 : Nhịp theo phương cạnh ngắn D= 0.8  1.4 phụ thuộc vào tải trọng

 Sơ bộ chọn tiết diện dầm khung

Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm (sơ bộ theo 2 điều kiện:độ võng và điều kiện độ bền) sau:

Kích thước tiết dầm được xác định sơ bộ dựa vào nhịp dầm theo công thức kinh nghiệm, nhằm đảm bảo thông thủy cần thiết trong chiều cao tầng và đủ khả năng chịu lực.

Trong đó : l là nhịp của dầm

Bề rộng dầm : dc 1 1 dc b = h

Chọn kích thước dầm chính là (300x600)mm

Bề rộng dầm : dp 1 1 dp b = h

Chọn kích thước dầm phụ là (200x500)mm

Giải pháp kết cấu đứng (vách)

 Sơ bộ chọn tiết diện vách và lõi thang máy

Chiều dày vách của lõi cứng được xác định dựa trên chiều cao và số tầng của tòa nhà, đồng thời phải tuân thủ các quy định hiện hành Tổng diện tích mặt cắt ngang của vách (lõi) cứng có thể được tính toán bằng công thức gần đúng.

Fst - Diện tích sàn từng tầng

Chiều dày vách đổ toàn khối chọn không nhỏ hơn 200mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

Sơ bộ chiều dày vách góc biên chống xoắn là 300mm; vách bao ngoài của lõi thang máy dày 300mm, vách ngăn trong lõi thang dày 300mm

Hình 2.1 Mặt bằng lõi thang

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

CƠ SỞ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995

- Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012

- Cataloge vật liệu sử dụng trong công trình

- Theo yêu cầu và công năng sử dụng mà chủ đầu tư đưa ra (nếu có).

TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG

Tĩnh tải

Tĩnh tải là tổng hợp trọng lượng của các kết cấu như sàn, dầm, vách, cùng với trọng lượng của tường xây dựng trên dầm và sàn, cũng như trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn.

 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

Hình 3.1 - Các lớp cấu tạo sàn tầng 3 – 18 Bảng 3.1- Trọng lượng sàn tầng 3 đến tầng 18

Vật liệu cấu tạo sàn

Hoạt tải

 Hoạt tải tác dụng lên sàn

Hoạt tải được xác định dựa trên công năng của các phòng 3

Bảng 3.2-Hoạt tải tác dụng lên sàn

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )

2 Phòng triển lãm, trưng bày, nhà kho 1.4 2.60 4.00 1.2 4.80

8 Mái bằng có sử dụng 0.50 1.00 1.50 1.30 1.95

9 Mái bằng không có sử dụng 0.00 0.75 0.75 1.30 0.98

TẢI TRỌNG NGANG (TẢI TRỌNG GIÓ)

Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục 2 TCVN 2732:1995) 17 3.3.2 Thành phần tĩnh của gió

Tải trọng ngang được tính toán trong công trình là tải trọng gió

Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc vào các thông số sau:

Thông số về dòng khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, hướng gió

Thông số vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám bề mặt

Tải trọng gió bao gồm hai thành phần chính: 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

Động tải trọng gió tác động lên công trình bao gồm lực do xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được xác định bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với các hệ số phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính.

Việc tính toán công trình chịu tác động của tải trọng gió bao gồm hai bước chính: xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình đối với các dạng dao động do tải trọng gió gây ra.

Theo mục 1.2 TC 229:1999 thì công trình có chiều cao > 40m thì khi tính phải kể đến thành phần động của tải trọng gió

Công trình đồ án sinh viên với chiều cao tổng cộng tính từ cao độ +0.000m là 58.2m nên cần xét đến yếu tố thành phần gió động của gió

3.3.2 Thành phần tĩnh của gió

Bảng 3.3- Đặc điểm công trình Địa điểm xây dựng Tỉnh, thành: TP Hồ Chí Minh

Quận, huyện: Huyện Nhà Bè

Vùng gió II-A Địa hình C

Cao độ của mặt đất so với chân công trình (m): 3.500

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj tại điểm j ứng với độ cao zj so với mốc chuẩn:

W 0 : Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng 5 kj : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2 6 c: Hệ số khí động, Gió đẩy: 0.80; gió hút: 0.60

Hj: Chiều cao đón gió của tầng thứ j

Bảng 3.4 - Bảng giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió

Vùng áp lực gió trên bản đồ I II III IV V

4 Tra công thức theo Điều 6.3, Error! Reference source not found

5 Tra Bảng 4, Điều 6.4, Error! Reference source not found

According to section 6.4.1, when the impact of a storm is assessed as weak, the wind pressure value W0 is reduced by 10 daN/m² for Zone I-A, 12 daN/m² for Zone II-A, and 15 daN/m² for Zone III-A, specifically in terrain type C.

Công trình của sinh viên nằm ở Q.2, Tp.Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A:

W0 95 12 83 daN / m k(zj) – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, xác định dựa vào công thức sau:

Bảng 3.5 – Độ cao Gradient và hệ số m t 8

Do tính đối xứng của công trình, việc nhập gió vào tâm hình học hoặc vào dầm biên đều cho kết quả tương tự Vì vậy, để tiết kiệm thời gian và đơn giản hóa quy trình, sinh viên thường lựa chọn gán thành phần gió tĩnh vào tâm hình học.

Lực tập trung thành phần tĩnh của tải trọng gió được tính theo công thứ sau:

Trong đó: c:Hệ số khí động lấy tổng cho mặt đón gió và hút gió:c=1.4

Hj: Chiều cao đón gió của tầng thứ j;

Lj: Bề rộng đón gió của tầng thứ j

7 Tra theo Phụ Lục A, Điều A.2.1, Error! Reference source not found

8 Tra theo Phụ Lục A, Điều A.2.1, Bảng A.1, Error! Reference source not found Áp dụng tính toán

Bảng 3.6- Bảng giá trị tải trọng gió theo phương X

STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Yj (m) W Xj (kN)

Bảng 3.7- Bảng giá trị tải trọng gió theo phương Y

STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Xj (m) W Yj (kN)

STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Xj (m) W Yj (kN)

Thành phần động của gió

Thành phần động của gió được xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 229 -1999

Thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tương ứng với thành phần tĩnh của tải trọng gió Tiêu chuẩn chỉ đề cập đến thành phần gió theo phương X và Y, trong khi bỏ qua thành phần gió ngang và momen xoắn.

Các bước xác định thành phần gió động theo tiêu chuẩn TCVN 229-1999 như sau:

- Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực

- 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 phương Y

Thiết lập sơ đồ tính động lực (theo phụ lục A TCVN 229-1999)

Công trình là thanh công son với khối lượng tập trung hữu hạn Hệ thống này bao gồm một thanh công son có n điểm khối lượng tương ứng M1, M2, , Mn Phương trình vi phân tổng quát mô tả dao động của hệ thống khi bỏ qua khối lượng của thanh.

  M ,   C ,   K : Ma trận khối lượng, cản và độ cứng của hệ

U , U : Vector gia tốc, vận tốc, dịch chuyển của các toạ độ xác định bậc tự do của hệ

W'  : Vector lực kích động đặt tại các toạ độ tương ứng

Tần số và dạng dao động riêng của hệ được xác định từ phương trình vi phân thuần nhất không có cản (bỏ qua hệ số cản C):

 là ma trận khối lượng

K là ma trận độ cứng

 Điều kiện tồn tại dao động là phương trình tồn tại nghiệm không tầm thường: y  0 do đó phải điều kiện thỏa mãn điều kiện:

 ij : Chuyển vị tại điểm j do lực đơn vị đặt tại điểm i gây ra

 ij: Tần số vòng của dao động riêng (Rad/s)

Phương trình (6) cho phép xác định n giá trị thực, dương của  i, từ đó tính toán các dạng dao động riêng bằng cách thay các giá trị vào phương trình (4) Khi n > 3, việc giải bài toán trở nên phức tạp, và tần số cùng dạng dao động thường được xác định qua máy tính hoặc các phương pháp gần đúng như Năng Lượng Ray Lây, Bunop - Galookin, thay thế khối lượng, khối lượng tương đương, phương pháp đúng dần và phương pháp sai phân Một trong những phần mềm hỗ trợ tính toán tần số và dạng dao động theo lý thuyết là Etabs v 9.7.1, giúp xác định các dạng dao động riêng một cách chính xác.

Khảo sát các dạng dao động riêng

Tất cả các kết cấu chịu lực của công trình được mô hình hóa trong không gian 3 chiều, sử dụng phần tử khung cho cột và dầm, cùng với phần tử tấm vỏ cho sàn và vách cứng Việc này cho phép tính toán chu kỳ dao động riêng và dạng dao động riêng một cách chính xác.

Trong phân tích dao động theo TCXD 229:1999, khối lượng tập trung được khai báo với 100% tải tĩnh và 50% tải hoạt Bài viết trình bày 15 dạng dao động riêng đầu tiên, giúp hiểu rõ hơn về các đặc điểm và ứng dụng của chúng trong lĩnh vực kỹ thuật.

Hình 3.2 – Các dạng dao động cơ bản Áp dụng lý thuyết Mục 4.3.3 chia công trình thành các khối lượng tập trung ứng với

Hình 3.3 – Mô hình 3D công trình trong ETABS

Khảo sát hình dạng dao động đầu tiên của các Mode đầu tiên theo kết quả phân tích trong mô hình ETAB 2016

Bảng 3.8- Bảng thống kê chu kỳ và tần số dao động

Chu kỳ Tần số UX UY RZ SumUX SumUY SumRZ

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

Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng cho gió vùng II được xác định là fL = 1.39, với độ giảm loga của δ = 0.3, áp dụng cho công trình bê tông cốt thép.

Nếu f1 > fL thì thành phần động của tải trọng gió chỉ kể đến tác dụng của xung vận tốc gió 10

Nếu f1 < fL thì phải kể thêm lực quán tính 11

Theo phân tích động học ở ta có:

Thành phần động của gió gồm xung của vận tốc gió và lực quán tính

Công trình có chiều cao H < 85m và các tâm khối lượng, tâm cứng, cùng tâm hình học gần trùng nhau, do đó có thể bỏ qua mode 3, tức là mode xoắn, và tiêu chuẩn cũng không tính đến mode này.

- Theo phương X chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 2

- Theo phương Y chỉ cần xét đến ảnh hưởng của mode 1

Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió (theo mục 4.5 TCVN

Giá trị tiêu chuẩn thành động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

- M j : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j

-  i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i

-  i : Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem như không đổi

10 Tra theo Điều 4.2, Error! Reference source not found

11 Tra theo Điều 4.3,Error! Reference source not found

12 Tra theo Điều 4.5, Error! Reference source not found

- y ji : Biên độ dao động tỉ đối của phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i

Hệ số động lực  i cho dạng dao động thứ i được xác định từ Đồ thị xác định hệ số động lực theo TCXD 229:1999, phụ thuộc vào thông số  i và độ giảm lôga của dao động .

Do công trình bằng BTCT nên có = 0.3

Thông số i xác định theo công thức:

- : Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

- W 0 (N/m 2 ): Giá trị áp lực gió, đã xác định ở trên W0 = 83 kG/m 2 = 830 N/m 2

- f i : Tần số dao động riêng thứ i

Đồ thị xác định hệ số động lực  I bao gồm hai đường cong: Đường cong 1 được áp dụng cho công trình bê tông cốt thép và gạch đá, cũng như các công trình khung thép có kết cấu bao che với  = 0.3 Trong khi đó, Đường cong 2 thích hợp cho các công trình tháp trụ thép, ống khói và các thiết bị dạng cột có bệ bằng bê tông cốt thép với  = 0.15.

Hệ số  I được xác định bằng công thức: r k Fj k 1

Trong công thức trên, WFj đại diện cho giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình Giá trị này được xác định dựa trên các dạng dao động khác nhau, chỉ xem xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió.

Hệ số áp lực động của tải trọng gió tại độ cao zj cho phần tử thứ j của công trình được quy định trong TCVN 2737-1995 Theo tiêu chuẩn này, hệ số áp lực động được xác định dựa trên thời gian lấy trung bình vận tốc gió là 3 giây, và được tính theo công thức cụ thể.

Si - Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình;

14 Tra công thức theo Điều 4.5, Error! Reference source not found

15 Tra công thức theo Điều 4.5, Error! Reference source not found

16 Tra theo Phụ Lục A, Điều A.3 Error! Reference source not found

 - Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số  , và dạng dao động 17

Sau khi xác định đầy đủ các thông số M, y, j, ψ, và ξ, chúng ta có thể tính toán giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do gió tác động lên phần tử j tương ứng với dạng dao động thứ i.

- Địa điểm xây dựng: Tỉnh, thành: Tp Hồ Chí Minh

Vùng gió: II-A Địa hình: C

- Cao độ của mặt đất so với chân công trình (m): 3.5

- Kích thước mặt bằng trung bình theo cạnh X, Lx (m): 42.9

- Kích thước mặt bằng trung bình theo cạnh Y, Ly (m): 22.7

- Cao độ của đỉnh công trình so với mặt đất H (m): 66.6

Bảng 3.9- Bảng thông số dẫn xuất

- Giá trị áp lực gió Wo 83 kG/m

- Giá trị giới hạn của tần số fL 1.3 Hz Bảng 9 (TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số 1  66.6 m Bảng 11(TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số 1X 1X 22.7 m Bảng 11(TCVN 2737:1995)

- Tham số xác định hệ số 1Y 1Y 42.9 m Bảng 11(TCVN 2737:1995)

- Hệ số tương quan không gian

- Hệ số tương quan không gian

Bảng 3.10- Bảng giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương

X ứng với dạng dao động thứ 1 (Mode 3)

(kN) y ji y ji W Fj y ji 2 M j

Bảng 3.11- Bảng giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương

Y ứng với dạng dao động thứ 1 (Mode 1)

(kN) y ji y ji W Fj y ji 2 M j

Tổ hợp tải trọng gió

X - là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị;

X t - là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra;

X d - 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

Bảng 3.12 - Bảng tổng hợp giá trị tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình

Thành phần gió tĩnh Thành phần gió động

W Xj (kN) W Yj (kN) W Yj (kN) W Xj (kN) W Yj (kN)

18 Tra công thức theo Điều 4.12 Error! Reference source not found.,

Tải trọng đặt lên nhà, loại

Loại A: Khu vực nhà ở, gia đình 0.3

Loại B: Khu vực văn phòng 0.3

Loại C: Khu vực hội họp 0.6

Loại D: Khu vực mua bán 0.6

Loại E: Khu vực kho lưu trữ 0.8

Loại F: Khu vực giao thông, trọng lượng xe ≤ 30kN 0.6

Loại G: Khu vực giao thông, 30kN < trọng lượng xe ≤ 160kN 0.3

Bảng 3.13 - Giá trị của  để tính toán  2,i

Loai tác động thay đổi Tầng 

Các tầng sử dụng đồng thời 0.8

Các tầng sử dụng độc lập 0.5

Các loại từ D  F* và kho lưu trữ Để đơn giản tính toán, thiên về an toàn tất cả các hoạt tải ta chọn hệ số tổ hợp  2,i 0.6

THIẾT KẾ SÀN TẦNG 3 ĐẾN TẦNG 18

THÔNG SỐ THIẾT KẾ

Tiêu chuẩn thiết kế

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

TCXDVN 5574–2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế

Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo “ sổ tay thực hành kết cấu công trình” ( PGS TS.Vũ Mạnh Hùng ).

Vật liệu

Bê tông B30:Rb 17 MPa ;R  b t 1.2 MPa E ; b  32.5 10 MPa. 3

Thép AI d 10 :   Rs Rsc 225 MPa ,R  sw 175 MPa ;Es  21010 M 3 Pa

19 Tra bảng 13, 17, 21, Error! Reference source not found

Thép AIII d 10 :   Rs Rsc 365 MPa ,R  sw 290 MPa ;Es  20010 M 3 Pa

Kích thước sơ bộ

Chọn ô sàn có kích thước lớn nhất trong mặt bằng công trình để chọn chiều dày sàn Như đã sơ bộ ở phần trên h s  120mm.

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

Tải trọng thường xuyên do trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn

Vật liệu cấu tạo sàn d g g tc g tc n g tt

Tải trọng thường xuyên do tường xây

Thông thường, dưới các tường thường có kết cấu dầm đỡ, nhưng để tăng tính linh hoạt trong bố trí tường ngăn, một số tường không có dầm đỡ bên dưới Khi xác định tải trọng tác dụng lên ô sàn bên trong, cần kể thêm trọng lượng tường ngăn Để đơn giản hóa trong tính toán, tải trọng tường được quy về phân bố đều trên cả ô sàn, được xác định theo công thức.

Trong đó BT : bề rộng tường (m)

Ht : Chiều cao tường (m) lt : chiều dài tường(m)

t : trọng lượng riêng của tường xây (kN/m 3 )

S : diện tích ô sàn có tường(m 2 )

Bảng 4.2 Bảng tải trọng do tường truyền lên sàn Ô sàn

Chiều dài tường m g tt KN/m 2 g tt KN/m 2

Hoạt tải tác dụng lên sàn

Giá trị hoạt tải được xác định dựa vào chức năng sử dụng của từng loại phòng Hệ số độ tin cậy n cho tải trọng phân bố đều được quy định theo điều 4.3.3 trong TCVN 2737-1995.

Bảng 4.3-Hoạt tải tiêu chuẩn và tính toán tác dụng ô sàn theo TCVN 2737:1995

Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hoạt tải lên từng ô sàn: trong cùng ô sàn có nhiều giá trị hoạt tải khác nhau thì dựa trên diện tích mà quy đổi hoạt tải tương đương: p tt = (p1 x s1 + p2 x s2 +…)/s

P1, P2: hoạt tải tính toán của sàn ban công, vệ sinh,…

Diện tích của ô sàn, sàn vệ sinh và sàn ban công được ký hiệu lần lượt là S, S1 và S2 Để tính toán chính xác hoạt tải sử dụng cho công trình, việc phân loại này rất quan trọng và được chia thành hai loại khác nhau.

Bảng 4.4-Hoạt tải tác dụng

Chức năng phòng p tc (kN/m 2 ) n p tt (kN/m 2 )

Bảng 4.5- Hoạt tải tác dụng lên các ô sàn Ô sàn p tt (kN/m 2 )

Bảng 4.6-Kết quả tải trọng tác dụng lên các ô sàn

Hoạt tải tính toán Ptt l1 l2

S1 3.8 6.6 Phòng ngủ, phòng vệ sinh 1.50 1.95

S2 3.3 7.6 Phòng ngủ, phòng vệ sinh 1.50 1.95

S4 3.3 7.6 Phòng ngủ, phòng vệ sinh 1.50 1.95

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP SÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRA Ô BẢNG ĐƠN

Cơ sở lý thuyết

Các ô bản được tách riêng và tính toán riêng ứng với tải trọng riêng đối với từng ô

- Có liên kết theo 1 phương hoặc 2 phương

- Có liên kết theo 2 phương

Xác định nội lực

4.4.2.1 Xác định sơ đồ tính:

Tất cả các ô sàn đều có cấu trúc toàn khối với dầm, vì vậy việc xem xét tỉ lệ độ cứng giữa dầm và sàn là cần thiết để xác định sơ đồ tính toán cho ô sàn.

Bảng 4.7-Phân loại ô sàn từ tầng 3 đến tầng 18 Ô sàn

Kết luận: Tất cả các ô sàn đều tính toán nội lực theo sơ đồ số 9, ô S1, S3, S6, S7, S8,

S9 2 phương ; các ô sàn S2, S4, S5laf bản 1 phương ngàm 4 cạnh

4.4.2.2 Xác định nội lực trong các ô sàn

Moment dương lớn nhất giữa nhịp:

Mômen âm lớn nhất trên gối:

Theo phương ngắn (l1): MI =   i2 P (kNm)

Theo phương dài (l2): MII =   i2 P (kNm)

Trong đó:     i1 ; i2 ; ; i1 i2 : là các hệ số tra bảng theo sơ đồ i và tỷ số l2/l1

P là tổng tải trọng tính toán trên ô bản: P = ql1l2 = (g tt +p tt ) l1l2

Tính toán sàn theo ô bản đơn sơ đồ đàn hồi

Cắt ô bản theo phương ngắn với bề rộng b = 1m, tính như ngàm có 2 đầu ngàm chịu tải trọng phân bố đều

Moment âm lớn nhất ở gối:

Moment dương lớn nhất ở nhịp:

Bảng 4.8-Bảng nội lực các ô sàn Ô sàn

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Tính toán cốt thép

Cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh mỗi phương, sau đó tính toán và bố trí thép đều cho ô bản

Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B30, xác định được các thông số

    đối với nhóm cốt thép AIII và  R 0.541;  R 0.395 đối với nhóm cốt thép AI

Giả thiết khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo là a20mm

     đối với nhóm cốt thép AIII

     đối với nhóm cốt thép AI

 Tính toán cốt thép theo phương cạnh ngắn L 1 ô sàn S3

Chiều cao làm việc của tiết diện: h o    h a 120 20 100(mm)  

Tải trọng tác dụng lên sàn: tt tt

P (g   p )L L  (5.6 1.95) 3.8 6.6 189.354(kN)     Ô S1 tính theo sơ đồ 9, có 2 91

L  3.8     Moment dương lớn nhất dưới nhịp: M I   91 P 0.0433 189.354 8.2(kN.m)   

Kiểm tra hàm lượng thép tt s o

Tính toán tương tự đối với thép nhịp và gối theo 2 phương của các ô bản sàn

Kết quả tính thép các ô bản sàn được trình bày tổng hợp trong bảng dưới đây:

Bảng 4.9-Bảng tính thép các ô sàn Ô sàn

Tính thép Chọn thép αm ξ As TT H.lượng ỉ a TT a BT As CH H.lượng

(kN.m/m) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  BT (%)

Tính thép Chọn thép αm ξ As TT H.lượng ỉ a TT a BT As CH H.lượng

(kN.m/m) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  BT (%)

Tính thép Chọn thép αm ξ As TT H.lượng ỉ a TT a BT As CH H.lượng

(kN.m/m) (cm 2 /m)  TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m)  BT (%)

Kiểm tra khả năng chịu cắt

Khi tính toán khả năng chịu cắt của sàn , thường không đặt cốt thép đai, khi điều kiện kiểm tra không thỏa ta tiến hành tăng chiều dày sàn

Khi đánh giá khả năng chịu cắt của sàn, chúng ta thường chọn ô sàn lớn nhất trong các ô bản do chiều dày sàn hầu hết giống nhau Trong trường hợp này, ô sàn S6 (3.75mx4.10m) được chọn để kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn tầng.

Xét trên dải ô sàn S3 (3.8mx6.6m) có bề rộng 1m, lực cắt lớn nhất trong bản tính tại mép gối tựa : tt tt tt

Khả năng chịu cắt của bê tông:

R bt: khả năng chịu cắt của bê tông, B30 có R bt 1.2MPa b3 0.6

  đối với bê tông nặng

Vậy sàn đủ khả năng chịu cắt

Kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ 2

Theo TCVN 5574:2012, trạng thái giới hạn thứ 2 được thiết lập để đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường của kết cấu, ngăn chặn sự hình thành và mở rộng vết nứt quá mức, đồng thời kiểm soát các biến dạng như độ võng, góc xoay, góc trượt và dao động Trong đồ án này, sinh viên sẽ thực hiện việc kiểm tra nứt và độ võng cho các vết nứt trong sàn.

Theo nguyên tắc, cần kiểm tra tất cả các ô sàn Tuy nhiên, nếu ô bản có nội lực nhịp lớn nhất đạt trạng thái giới hạn hai, thì tất cả các ô sàn cùng loại cũng sẽ thỏa mãn Sinh viên thực hiện kiểm tra đối với ô sàn S3 có kích thước 3.8m x 6.6m.

4.4.5.1 Kiểm tra ô sàn theo sự hình thành vết nứt theo TCVN 5574:2012

Bảng 4.10 -Bảng kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt nhịp ô bản sàn

Giá trị Đơn vị Ghi chú

Rbt.ser 1.80 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B30 tính theo trạng thái giới hạn II

Es 2.00E+05 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AI

E's 0.00E+00 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AI

Eb 3.25E+04 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30 b 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán h 120 mm Chiều cao tiết diện tính toán a 20 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông a' 20 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông

As 251 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét, Φ10a150

A's 251 mm 2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét

Momen M = 2.91 kN.m là giá trị momen do ngoại lực tác động lên tiết diện đang xét với tải tiêu chuẩn Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén được xác định là h0 = h - a, trong đó h0 = 100 mm Tương tự, khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén thứ hai được tính bằng h'0 = h - a', với h'0 cũng bằng 100 mm Giá trị α được xác định là 6.15384615.

4 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α = E s /E b α' 0 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α' = E' s /E b

4 mm 2 Diện tích tiết diện ngang quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi, A red = bh + αA s +α' A' s ξ 0.506 - Chiều cao tương đối của vùng chịu nén, ξ

= 1 - [bh + 2(1-a'/h)α'A's]/2A red x 50.64 mm Chiều cao của vùng chịu nén, x = ξh 0

Momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịu nén, I b0 = bx 3 /3

Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu kéo, I s0 = A s (h - x - a) 2

Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu nén, I' s0 = A' s (x - a') 2

Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo, S bo = b(h- x) 2 /2

Wpl 3.76E+06 mm 3 Momen kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu kéo, W pl = 2(I bo + α I s0 + α' I' s0 )/(h-x) + S bo

Mcrc 6.77 kN.m Mô men chống nứt của tiết diện đang xét,

Kiểm tra điều kiện không nứt: M crc ≥M

Kết luận Kết cấu Không xuất hiện vết nứt

Kiểm tra độ võng ô sàn theo TCVN 5574:2012

Để tính toán độ võng cho bản sàn mà không hình thành khe nứt trong vùng chịu kéo, cần áp dụng phương pháp cơ học kết cấu Trong quá trình tính toán, cần thay thế EJ bằng B, trong đó EJ là độ cứng đàn hồi của vật liệu lý tưởng.

B :Độ cứng bê tông cốt thép Độ võng toàn phần: f k f  1 1  k f 2 2

+ f 1 độ võng đàn hồi do tác dụng ngắn hạn(hoạt tải ngắn hạn) của tải trọng tiêu chuẩn

+ f 2 độ võng đàn hồi của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải dài hạn) tiêu chuẩn

Trong đó:k ,k 1 2 là hệ số quy đổi giữa độ cứng đàn hồi lý tưởng của vật liệu trên độ cứng thực của bê tông cốt thép b

 B :Trong đó Bsh= b1 b red E I :là độ cứng ngắn hạn của BTCT b

 B Trong đó Bl= b1 b red E I /  b2 :là độ cứng dài hạn của BTCT

     : Momen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục trọng tâm của tiết diện,

 b1: Hệ số xét đến từ biến nhanh của bê tông; lấy bằng 0.85 đối với bê tông nặng

 b2: Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng của bê tông có khe nứt vùng kéo

+ Khi tác dụng của tải trọng không kéo dài φb2 = 1.0;

+ Khi tác dụng của tải trọng là kéo dài thì: φb2 = 2.0 đối với độ ẩm của môi trường là 40 - 75%; φb2 = 3.0 đối với độ ẩm dưới

Bê tông B30 => R bt,ser 1.8(MPa)

  tc tc tc s s q  g  p ; tc 2 g s  4.42kN / m :Tĩnh tải ô sàn tc tc tc 2

Trong đó: p 1 tc  0.3kN / m 2 :Hoạt tải tác dụng dài hạn p tc 2  1.2kN / m 2 Hoạt tải tác dụng ngắn hạn

 f 1 độ võng đàn hồi do tác dụng ngắn hạn(hoạt tải ngắn hạn) của tải trọng tiêu chuẩn

 f 2 độ võng đàn hồi của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải dài hạn) tiêu chuẩn

    Độ võng toàn phần: f  k f 1 1  k f 2 2  1.16 0.63 2.32 2.5 6.5(mm)    

 Thỏa điều kiện độ võng

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Kích thước sơ bộ

Sinh viên thiết kế cầu thang trục B

Cầu thang tầng 2 đến tầng 18 của công trình này là cầu thang 2 vế và 1 chiếu nghỉ mỗi vế gồm 9 bậc thang với kích thước:hb 183 mm ;l  b 270(mm)

 Chiều cao tầng điển hình: H t 3300mm

 Số lượng bậc thang: 18 bậc

 Cao độ 1= + 8.4m (cao độ sàn tầng 2)

 Cao độ 2= + 10.05m (cao độ chiếu nghỉ)

 Cao độ 3= + 11.7m (cao độ sàn tầng 3)

 Chiều dày bản thang được xác định sơ bộ theo công thức:

Chọn h b  120mm (Với L là nhịp tính toán theo phương lớn nhất của cầu thang) o Độ dốc của bản thang o b h 183 i tg 0.677 34 7 ' l 270

Hình 5.1 – Mặt bằng cầu thang 2 tầng 4

Chọn các kích thước chiếu nghỉ,kích thước bản thang

o Kích thước dầm chiếu nghỉ: 200 400mm o Chiều dày bản chiếu nghỉ: h bcn 120mm o Chiều dày bản nghiêng: h bt 120mm

MẶT BẰNG THANG BỘ TẦNG TẦNG 3 >TẦNG 17

xác định tải trọng

Các lớp cấu tạo cầu thang

Hình 5.2 – Mặt cắt cấu tạo cầu thang

Tải trọng tác dụng lên bản thang

 Tĩnh tải được xác định theo công thức sau: n i tdi i 1 g  n Trong đó:

 i: là khối lượng lớp thứ i;

 tdi: Chiều dày tương đương lớp thứ i theo bản nghiêng; n : i hệ số tin cậy của lớp thứ i

Chiều dày tương đương của bậc thang được xác định theo công thức sau: b td h cos

Trong đó: h b: Chiều cao bậc thang;

Chiều dày tương đương của đá hoa cương:

Trong đó: lb: Chiều dài bậc thang; hb: Chiều cao bậc thang;

i: Chiều dày tương đương của lớp thứ i;

Trong đó: p c: Hoạt tải tiêu chuẩn n p: Hệ số tin cậy

Bảng 5.1 - Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng

Chiều dày tương đương (mm) ɣ (kN/m3)

Lớp bê tông cốt thép 120 120.00 25 1.1 3.30

Trong đó, khối lượng của tay vịn bằng sắt lấy 0.30 kN/m

Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ,chiếu tới

Hình 5.3-Cấu tạo bản thang chiếu nghỉ ,chiếu tới

Bảng 5.2 - Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới

Lớp bê tông cốt thép 120 25 1.1 3.30

Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản chiếu nghỉ.q g p 1 8.16 kN / m   

xác định nội lực trong cầu thang

Kiểm tra nội lực bằng SAP2000

Hình 5.6 –Biểu đồ momen bản thang

Hình 5.7 – Biểu đồ lực cắt bản thang

Hình 5.8 – Phản lực tại 2 gối

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG DẦM CHIẾU NGHỈ

Nội lực trong dầm chiếu nghỉ được xác định: Tải tường + phản lực tại khớp của bản chiếu nghỉ

Tính toán cốt thép

Lý thuyết tính toán

 Giả thuyết a 20mm      h0 h a 120 20 100mm   (với a là khoảng cách từ mép ngoài bê tông đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu lực)

 Hàm lượng thép hợp lí của bản thang trong khoảng   (0.3 0.9)% 

 Căn cứ vào cấp độ bền của bêtông B30, hệ số điều kiện làm việc  b 1 tra [Bảng E.2 –

Phụ lục E - TCVN 5574-2012] ta xác định được các thông số: o Đối với nhúm thộp AI (ỉ tổng tải trọng lên dầm chiếu nghỉ: d cn t p g   g   g 11.484 2.024 26.31 39.8 k / m    2 N

 Tính toán thép nhịp cho dầm: o Mnhip 2 2 ql 39.82 2.7

 Giả thuyết a 40mm      h0 h a 400 40 360mm   (với a là khoảng cách từ mép ngoài bê tông đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu lực)

→ Chọn thộp cấu tạo 3ỉ12 cú A s 339.3mm 2

 Lực cắt lớn nhất: Q max ql 36.28 2.7 49.5(kN)

 Tính theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật:

0 b bt sw b200mm, h400mm, h 360mm, R 17MPa, R 1.2MPa, R 175MPaChọn cốt đai 2 nhánh: n2, d 8mma 50.3mm 2

Q   (1  )R bh 0.6 (1 0) 1.2 200 360 10       51.84kN 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)

Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, không cần tính cốt đai

Vậy chọn s = 100mm bố trí trong đoạn gần gối tựa và s = 200mm bố trí cho đoạn giữa dầm

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC I

NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN

Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PPHH) trong phần mềm ETABS phiên bản 16.2.1, mô hình hóa toàn bộ kết cấu công trình dạng khung không gian để tính toán nội lực cho kết cấu trong Đồ Án.

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

TCVN 198-1997, Nhà cao tầng– Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

TCVN 2737-1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 5574-2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

Bê tông B30:Rb 17 MPa ;R  b t 1.2 MPa E ; b  32.5 10 MPa. 3

Thép AI d 10 :   Rs Rsc 225 MPa , R  sw 175 MPa ;Es  21010 M 3 Pa

Thép AIII d 10 :   Rs Rsc 365 MPa , R  sw 290 MPa ;Es  20010 M 3 Pa

MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH TRONG ETABS

Khai báo các vật liệu và tiết diện sử dụng

 Khai báo vật liệu sử dụng là bê tông có cấp độ bền B30

Hình 6.3: Khai báo vật liệu sử dụng bê tông B30

 Khai báo các tiết diện dầm

Chọn: Define → Section Properties → Frame Sections

Hình 6.4: Khai báo tiết diện dầm 300x600

 Khai báo tiết diện sàn

Chọn: Define → Section Properties → Slab Sections

Hình 6.5: Khai báo tiết diện sàn dày 120mm

 Khai báo tiết diện vách

Chọn: Define → Section Properties →Wall Sections

Hình 6.6: Khai báo tiết diện vách dày 300mm

Chọn: Define → Section Properties → Frame Sections

Khai báo các trường hợp tải trọng

Hình 6.7: Khai báo các trường hợp tải trọng Khai báo các trường hợp tổ hợp tải trọng

Hình 6.8: Khai báo các trường hợp tổ hợp tải trọng

Gán tải trọng tác dụng lên công trình

 Chọn đối tượng: Muốn gán tải trọng lên đối tượng nào trước hết chọn bằng 2 cách:

 Cách 1: Click chuột trực tiếp vào đối tượng

 Gán tải lên đối tượng: Chọn Assign→ (Joint Loads, Frame Loads, Shell Load)

Hình 6.9: Hoạt tải tác dụng lên sàn

Khai báo khối lượng tham gia dao động

 Theo [ TCVN 229 – 1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737 – 1995], khối lượng phân tích bài toán động lực học là:

Tĩnh tải và Hoạt tải ảnh hưởng đến công trình thông qua tải trọng đã được khai báo Phần mềm Etabs thực hiện tính toán để xác định khối lượng tham gia giao động, hay còn gọi là ma trận khối lượng.

Hình 6.10: Khai báo Mass Source khối lượng tham gia dao động

Khai báo tuyệt đối cứng cho sàn

Bấm Ctrl + A để chọn tất cả → Chọn Assign → Shell → Diapharagms…

Chia nhỏ ô sàn

Chọn tất cả ô sàn → Chọn Assign → Shell → Floor Auto Mesh Options

Hình 6.11: Chia nhỏ ô sàn bằng mess ảo

Gán tải trọng gió vào tâm công trình

Gán các giá trị tính toán gió tĩnh vào tâm hình học và gán gió động vào tâm khối lượng

Chọn: Define → Load Pattern → Modify Load → Modify Lateral Load

Hình 6.12: Thành phần tĩnh của gió theo phương X

Hình 6.13: Thành phần tĩnh của gió theo phương Y

Hình 6.14: Thành phần động của gió theo phương X dạng dao động thứ 1

Kiểm tra mô hình

Sau khi khai báo các loại tải trọng và khai báo các tổ hợp tải, tiến hành kiểm tra mô hình

Chạy mô hình

KIỂM TRA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh công trình

 Kiểm tra độ cứng (hay chuyển vị đỉnh công trình) được tính toán kiểm tra theo

[ TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế]

 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:

 Kết cấu khung vách, khung BTCT: f / H 1/ 500

Trong bài toán này, f và H lần lượt đại diện cho chuyển vị ngang tại đỉnh cấu trúc và chiều cao của công trình Công trình được tính toán trong đồ án có dạng kết cấu khung vách, vì vậy giá trị chuyển vị ngang giới hạn tại đỉnh công trình được xác định là f ≤ 0.002.

Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình được xác định thông qua chương trình phân tích kết cấu, sử dụng kết quả từ tổ hợp bao Combo BAO2 Để kiểm tra chuyển vị tại đỉnh công trình, ta xuất bảng Diaphragm CM Displacements và xem xét các giá trị UX, UY của tầng cao nhất.

 Theo kết quả giải kết cấu khung, chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh kết cấu công trình là :

Chuyển vị theo phương x : f x = 14.9 mm

Chuyển vị theo phương y : f y = 38.4 mm

 Kiểm tra điều kiện chuyển vị x y f 14.9 f

 Kết luận: Chuyển vị ngang tại đỉnh của công trình đạt yêu cầu.

Kiểm tra ổn định chống lật của công trình

 Theo theo [ TCVN 198 – 1997: Nhà cao tầng Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối ] Điều kiện kiểm tra chống lật cho công trình phải thỏa mãn:

Với M CL , M L lần lượt là Moment chống lật và Moment gây lật cho công trình Điều kiện trên được áp dụng khi H 5

B  thì được áp dụng Xét tỉ số

B  42.6   nên không cần kiểm tra chống lật cho công trình.

Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

 Kiểm tra theo Bảng C.4 [ TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt

 Xuất kết quả lệch tầng từ phần mềm ETABS

Bảng 6.1: Kết quả chuyển vị lệch tầng ( Story Drifts)

Story Load Case/Combo Direction Drift

 Chuyển vị lệch tầng cho phép :  d / h i   1/ 500

Chuyển vị lệch tầng MAX theo phương X:

Chuyển vị lệch tầng MAX theo phương Y:

 Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện về chuyển vị lệch tầng.

TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO DẦM – KHUNG TRỤC I

Tính cốt thép dọc

Tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật

6.5.2.2 Tính toán cốt thép cho dầm điển hình

 Tính toán cốt thép cho vị trí tại gối dầm B175 – Tầng 7 có M121kNm.

 Kiểm tra tt min max

 Tính toán cốt thép cho vị trí tại nhịp dầm B175 – Tầng 11 có M61.17kNm, tại vị trí L3.78m.  R 0.395,  R 0.541

 Kiểm tra tt min max

Bảng 6.2: Kết quả tính toán thép dầm khung trục I

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

C.thép tính Chọn C.thép chọn m ch dầm mặt cắt

Căn cứ vào mục 6.2.3.2 [TCVN 5574-2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế ] thì diện tích thép đai chịu cắt trong dầm được tính như sau:

Để đảm bảo độ bền cho cấu kiện bê tông cốt thép không có cốt đai chịu lực cắt, bước đầu tiên là kiểm tra khả năng chịu lực cắt của tiết diện bê tông, đặc biệt là đối với các vết nứt xiên.

 : Hệ số phụ thuộc loại bêtông, trường hợp bêtông nặng

 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N ( đối với cấu kiện chịu uốn)

 : (Cấu kiện chữ nhật) Hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ I và chữ T

 : Cường độ tính toán chịu kéo của bêtông B30

 c: Chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc cấu kiện, lấy gần đúng:

 Nếu : → Bê tông đủ khả năng chịu cắt, bố trí cốt đai cấu tạo

 Nếu : → Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai

 Bước 2: Tính cốt đai chịu lực cắt

Khoảng cách thép đai thiết kế:

 Xác định bước cốt đai tính toán:

 Khoảng cách thép đai lớn nhất

Với : Hệ số phụ thuộc loại bêtông, trường hợp bêtông nặng

 Khoảng cách thép đai cấu tạo (mục 8.7.6 TCVN 5574 -2012):

 Trong đoạn dầm gần gối tựa (đoạn L/4):

 Trong đoạn dầm giữa nhịp ( đoạn L/2):

 Bước 3: Kiểm tra các điều kiện đảm bào bê tông không bị phá hoại theo ứng suất nén chính

 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai vuông góc với dọc trục cấu kiện Với:

: Modun đàn hồi của thép AI

: Modun đàn hồi của bêtông B30

  tt tk ct max s s min s mm s

  2   b2 f n bt 0 tt 2 sw sw max

: Diện tích mặt cắt ngang của 1 nhánh đai

: Khoảng cách cốt đai bố trí

 : Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bêtông khác nhau Trong đó cho bêtông nặng

 : cường độ chịu nén tính toán của bêtông

6.5.3.2 Tính toán cốt thép đai cho dầm điển hình

 Tính toán cốt đai cho dầm B175 tầng 7 có Q = 191kN

Bước 1: Kiểm tra điều kiện tính toán

→ Bêtông không đủ khả năng chịu cắt, do đó cần tính toán cốt đai cho dầm

Bước 2: Tính cốt đai chịu lực cắt

Chọn đường kính thép đai có,

 Xác định bước cốt đai tính toán:

 Khoảng cách thép đai lớn nhất

 Khoảng cách thép đai cấu tạo (mục 8.7.6 TCVN 5574 -2012):

 Trong đoạn dầm gần gối tựa (đoạn L/4):

 Trong đoạn dầm giữa nhịp ( đoạn L/2): Chọn ỉ8a250

TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP VÁCH – KHUNG TRỤC I

Giới thiệu tổng quát

Vách là cấu trúc chịu lực quan trọng trong các tòa nhà cao tầng, nổi bật với ưu điểm liền khối và độ cứng lớn, giúp giảm thiểu biến dạng ngang.

Với kích thước 2a sw = 50.3mm và dsw = 8mm, vách cứng trong công trình đóng vai trò quan trọng trong việc chịu tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng Tuy nhiên, việc tính toán cốt thép cho vách cứng chưa được quy định rõ ràng trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam Do đó, để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế, cần tham khảo các tiêu chuẩn quốc tế như Eurocode, BS và ACI để áp dụng phương pháp thiết kế lõi và vách hiệu quả.

Lý thuyết tính toán

Trên mặt cắt ngang vuông góc với trục vách, có năm thành phần nội lực quan trọng mà khả năng chịu lực của vách phụ thuộc vào Vách chủ yếu chịu tải trọng đứng, trong khi tải trọng ngang tác động song song với mặt phẳng của nó, do đó có thể bỏ qua khả năng chịu moment và lực cắt vuông góc Trong thực hành tính toán, việc đồng thời xem xét tất cả các thành phần nội lực là phức tạp và tốn công sức Nhiều tiêu chuẩn hiện nay thường tách riêng moment và lực cắt để đơn giản hóa quá trình tính toán.

Hình 6.18: Nội lực tác dụng lên vách

Việc tính toán cốt thép cho vách phẳng trong thiết kế nhà cao tầng có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau Bài báo này trình bày ba phương pháp tính toán cốt thép phổ biến nhất.

 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

 Phương pháp giả thiết vùng biên chịu mômen

 Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

6.6.2.1 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

Phương pháp này phân chia vách thành các phần tử nhỏ, giúp chịu lực kéo hoặc nén một cách đồng đều Điều này cho phép tính toán ứng suất phân bố trong mỗi phần tử một cách chính xác, từ đó xác định cốt thép cho các yếu tố x, y.

(N, M , Q ) mỗi phần tử sau đó kết hợp lại và bố trí cho cả vách Thực tế coi vách là những cột nhỏ chịu kéo hoặc nén đúng tâm

 Các giả thiết cơ bản dùng khi tính toán:

 Ứng lực kéo do cốt thép chịu, ứng lực nén do cả cốt thép và bêtông cùng chịu

 Bước 1: Xác định trục chính và moment quán tính chính trung tâm của vách

Hình 6.19: Xác định trục chính và Momen quán tính chính trung tâm của vách

 Bước 2: Chia vách thành những phần tử nhỏ

Các phần tử thường có chiều dài từ với h là chiều dài vách

Hình 6.20: Chia vách thành những phần tử nhỏ

 Bước 3: Xác định ứng suất trên mỗi phần tử

Hình 6.21: Xác định tung độ diểm chịu nén lấy với trục quán tính chính trung tâm

Với giả thiết vật liệu đàn hồi nên áp dụng công thức tính toán trong “Sức bền vật liệu” đi tính toán:

: Khoảng cách từ trọng tâm phần tử vách thứ “i" đến trục quán tính chính trung tâm

: 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

Tính toán cốt thép cho vách có thể tham khảo theo các tiêu chuẩn đề cập trong

Bảng 6.3: Tiêu chuẩn tính toán cốt thép cho vách

Tính cấu kiện chịu kéo hoặc nén đúng tâm

(vùng chịu kéo) : hệ số giảm độ bền kéo

(vùng chịu nén) : hệ số điều kiện làm x 2 i x

: hệ số giảm độ bền khi nén

 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, T, U hay lõi

 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 chịu 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 mới có khả năng đạt đến giới hạn chảy, trong khi các phần tử ở giữa vách vẫn chưa đạt đến mức này.

6.6.2.2 Phương pháp vùng biên chịu momen

Phương pháp này xác 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:

 Ứng lực kéo do cốt thép chịu

 Ứng lực nén do bê tông và cốt thép cùng chịu

Hình 6.22: Sơ đồ tính vách

Để thiết kế một vùng chịu toàn bộ moment, bước đầu tiên là giả thiết chiều dài B của vùng đó Cần xem xét vách chịu lực dọc trục N và moment uốn trong mặt phẳng, trong đó moment được coi như một cặp ngẫu lực tác động tại hai vùng biên của vách.

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

: Diện tích vùng biên Diện tích vùng giữa

: Diện tích mặt cắt ngang của vách

 Bước 3: Tính toán diện tích cốt thép chịu kéo hoặc nén

Nếu (Vùng biên chịu kéo):

Nếu (Vùng biên chiu nén): i b b b s s

 Nếu đặt thép theo cấu tạo

: Cường độ tính toán chịu nén của bêtông và chịu kéo của cốt thép

: chiều cao tính toán của vách, : chiều dài của vách, : chiều rộng của vách

 Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Nếu tính toán không thỏa mãn thì tăng kích thước B của vùng biên rồi tính toán lại Chiều dài của vùng biên

B có giá trị lớn nhất là , nếu tăng kích thước B vượt giá trị này thì phải tăng chiều dày vách

Bước 5: Kiểm tra phần vách giữa hai vùng biên tương tự như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm Nếu bêtông đã đạt đủ khả năng chịu lực, cốt thép chịu nén trong khu vực này cần được bố trí theo cấu tạo đã định.

 Phương pháp này tương tự 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)

6.6.2.3 Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

Phương pháp này dựa trên các giả thiết về hoạt động của bê tông và cốt thép để xác định trạng thái chịu lực giới hạn của vách bê tông cốt thép Từ đó, các trạng thái này tạo thành một đường cong thể hiện mối quan hệ giữa lực dọc N và moment M của trạng thái giới hạn.

Tiết diện vách được giả thiết là phẳng trước và sau khi chịu lực, điều này rất quan trọng trong tính toán Giả thiết này được áp dụng trong việc tính toán các cấu kiện chịu uốn như dầm và các cấu kiện chịu nén uốn như cột theo các tiêu chuẩn của Anh, Mỹ, Úc Dựa trên giả thiết này, có thể xác định biến dạng lớn nhất của bê tông trong vùng nén và cốt thép trong vùng kéo hoặc nén ít.

 Giả thiết quan hệ ứng suất biến dạng của cốt thép, quan hệ này đã được đơn giản hóa để thuận tiện cho tính toán

 Giả thiết về biểu đồ ứng suất bêtông vùng nén và bêtông vùng nén quy đổi

 Giả thiết về biến dạng cực hạn quy ước của bêtông vùng nén

 Thiết lập biểu đồ tương đương:

Nguyên tắc chung trong phân tích bêtông là dựa vào biến dạng cực hạn của vùng nén và vị trí trục trung hòa, được xác định qua chiều cao vùng nén x Từ đó, có thể xác định trạng thái ứng suất trong bêtông và cốt thép của vách Các ứng suất này sẽ được tổng hợp thành một lực dọc và một moment tại trọng tâm hình học của vách, tạo thành một điểm quan trọng trên biểu đồ tương tác.

Hình 6.23: Biểu đồ ứng suất trong bê tông, biểu đồ biến dạng, quan hệ ứng suất biến dạng của cốt thép tiêu chuẩn ACI318, BS8110 và AS3600

Hình 6.24 – Biểu đồ ứng suất trong bêtông, Biểu đồ biến dạng, Quan hệ ứng suất biến dạng của cốt thép theo tiêu chuẩn ACI318, BS8110 và AS3600

 Bước 2: Tính toán chiều cao vùng nén bêtông quy đổi

 Bước 3: Tính toán biến dạng của cốt thép

 Bước 4:Tính toán ứng suất trong cốt thép

 Bước 5: Tính toán hợp lực của vùng bêtông chịu nén và cốt thép tại trọng tâm hình học của vách

 Bước 6: Thay đổi x và làm lại từ Bước 1

Hình 6.25: Trình tự thiết lập biểu đồ tương tác

Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác được xem là phương pháp chính xác nhất, phản ánh đúng nhất hoạt động của vách bê tông cốt thép.

Phương pháp này xem vách như một cấu kiện chịu nén lệch tâm, trong đó cốt thép được phân bố đều trên toàn bộ tiết diện của vách, góp phần vào khả năng chịu lực của nó.

Việc thiết lập biểu đồ tương tác yêu cầu một khối lượng tính toán lớn và phức tạp Để giảm bớt khối lượng này, có thể sử dụng biểu đồ gần đúng như trong Hình 5.40.

Hình 6.26: Biểu đồ tương tác

 Kết luận: Trên cơ sở phân tích trên, sinh viên chọn Phương pháp vùng biên chịu moment để tính toán cho cấu kiện vách trong Đồ Án Tốt Nghiệp.

Nội lực trong vách

Để đơn giản trong tính toán, sinh viên chỉ xét đến 3 cặp nội lực gây nguy hiểm là , và (Nội lực vách tham khảo trong phụ lục).

Tính toán cụ thể cho vách

Dựa trên ưu nhược điểm của các phương pháp tính toán, để đảm bảo an toàn, nên lựa chọn phương pháp giả thuyết vùng biên chịu kéo cho việc tính toán cốt thép của vách P1 Các vách còn lại sẽ được tính toán thông qua bảng EXCEL áp dụng công thức của phương pháp này.

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

Bảng 6.4: Kết quả nội lực vách P1

Vách L(m) Tổ hợp N (kN) M (kN.m)

 Bước 1: Chọn chiều dày vùng biên B

Chiều cao tính toán vách l0 = Ψ × l = 0.7 × 3.3 = 2.31 (m)

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

 Bước 3: Tính toán vách như cột chịu kéo đúng tâm:

 Độ mảnh trong mặt phẳng uốn: λ 𝑥 = 𝑙 0 0.288𝐿 𝑣 = 2.31

 Tính diện tích cốt thép vùng biên chịu nén: t (m)w b b sc s s

 Bố trớ 2 vựng biờn, mỗi bờn 6ỉ14 (As=9.24cm 2 ) cú:

 Tính diện tích cốt thép vùng giữa chịu nén của vách:

Bố trớ thộp cấu tạo 10ỉ14

Kết quả tính toán thép vách khung trục I

Bảng 6.5: Kết quả tính toán thép vách P1 ( 0.3 x 1.5 )m khung trục I

(kN) (kNm) (kN) (kN) (kN) cm 2

Bảng 6-27: Kết quả tính toán thép vách P2 ( 0.3 x 2.6 )m khung trục I

Tầng N M P n P k P gi As_ biên Chọn Thép vùng biên

Chọn Thép vùng giữa (kN) (kNm) (kN) (kN) (kN) cm 2

Tính toán và bố trí cốt đai cho vách

6.6.6.1 Kiểm tra khả năng chịu cắt cho vách

 Dựa vào mục 6.2.3.3 [TCVN 5574 – 2012 : Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép –

Tiêu chuẩn thiết kế], kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông

 Dùng lực cắt lớn nhất để tính toán và bố trí cốt đai cho toàn vách

 Dựa vào biểu đồ lực cắt ta có tổ hợp nội lực có giá trị Qmax tại vị trí:

 Lực cắt lớn nhất Qmax=-99.55859 kN

 Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật: b00mm, h300, h0250mm, Rb Mpa, Rbt=1.2MPa, Rsw)0Mpa

 Chọn thép đai: , đai hai nhánh n 2 A sw  2 78.5 157(mm ). 2

 Bước 1: Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bêtông

 Bố trớ ỉ10a100 cho vựng biờn

 Bố trớ ỉ10a200 cho vựng giữa

 Bước 3: Kiểm tra các điều kiện đảm bào bê tông không bị phá hoại theo ứng suất nén chính

 Điều kiện ứng suất nén chính:

: Mô đun đàn hồi của cốt thép đai và bêtông : Diện tích tiết diện ngang của 1 lớp cốt đai b : Bề dày vách

: Khoảng cách bố trí cốt đai theo phương trục dầm

: Hệ số phụ thuộc vào loại bê tông, đối với bê tông nặng

: Cường độ chịu nén của bêtông

Vậy cốt đai đảm bảo chịu cắt max w1 b1 b 0

GIỚI THIỆU HỒ SƠ ĐỊA CHẤT

LÝ THUYẾT THỐNG KÊ

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ

THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI VÁCH M1 M2

Thiết kế móng m1

Thiết kế móng m2

tính toán móng lõi thang

các thông số của cọc khoan nhồi

Tính toán móng m1

Thiết kế móng m1

tính toán móng m2

tính toán móng lõi thang

lựa chọn phương án móng