Đề 65 khách sạn phạm ngọc thạch 13f + 2b đồ án tốt nghiệp đại học

KIẾN TRÚC

Khái quát về kiến trúc công trình

Giới thiệu về công trình

Vị trí công trình Địa chỉ: số 20-22 Phạm Ngọc Thạch, Phường 6, Quận 3, Thành Phố Hồ Chí Minh Điều kiện tự nhiên

Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, đặc trưng của miền Đông Nam Bộ, với hai mùa rõ rệt.

- Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11

- Nhiệt độ cao nhất: 30 0C (khoảng tháng 4)

- Lượng mưa trung bình: 274.4 mm

- Lượng mưa cao nhất: 638 mm (khoảng tháng 9)

- Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (khoảng tháng 11)

- Lượng bốc hơi trung bình: 28 mm/ngày

- Lượng bốc hơi thấp nhất: 6,5 mm/ngày

- Mùa khô: Từ tháng 12 đến tháng 4

Hướng gió chủ yếu là Tây Nam và Đông Nam với tốc độ trung bình 2.15 m/s, thường thổi mạnh trong mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 Bên cạnh đó, còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ trong khu vực.

Số giờ nắng trung bình khá cao, ngay trong mùa mưa cũng có trên 4 giờ/ngày, vào mùa khô là trên 8 giờ/ngày

Tần suất lặng gió trung bình hàng năm đạt 26%, với tháng 8 có tỷ lệ cao nhất là 34% và tháng 4 thấp nhất chỉ 14% Tốc độ gió trung bình dao động từ 1.4 đến 1.6m/s, hiếm khi có gió bão, gió giật hay gió xoáy, nếu có thì thường xuất hiện vào đầu và cuối mùa mưa trong tháng 9 Thủy triều ở khu vực này tương đối ổn định, ít xảy ra hiện tượng đột biến về dòng nước, và hầu như không có lũ lụt, chỉ một số vùng ven thỉnh thoảng bị ảnh hưởng.

Công trình tọa lạc tại Quận 3, TP Hồ Chí Minh, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng, với thời tiết nóng ẩm và lượng mưa dồi dào.

Năm được chia thành hai mùa chính: mùa mưa và mùa khô Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Nam và Tây Nam Trong khi đó, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, bị chi phối bởi gió mùa Đông Bắc.

Loại công trình theo Thông tư số 03/2016/TT-BXD, công trình khách sạn Phạm Ngọc Thạch thuộc công trình cấp II

Công trình có 2 tầng hầm

Công trình có chiều cao là +45.500m (tính từ cao độ ±0.000m, chưa kể Tầng Hầm)

Diện tích xây dựng của công trình là: 1211.4m 2

Tầng Hầm: bố trí Nhà Xe

Tầng lầu: phòng khách sạn

Các giải pháp kiến trúc của công trình

Tầng hầm được thiết kế với thang máy ở giữa và khu vực đậu xe ô tô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm và trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý nhằm giảm thiểu chiều dài ống dẫn Ngoài ra, tầng ngầm còn tích hợp các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế và phòng quạt gió.

Tầng lầu: Bố trí các phòng khách sạn

Chiều cao đối với các tầng điển hình là 3.500 m ngoại trừ tầng hầm và sân thượng

Công trình có hình khối kiến trúc hiện đại phù hợp với tính chất là một khách sạn cao cấp

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước

Giải pháp giao thông trong công trình

Giao thông đứng: có 4 buồng thang máy, 1 cầu thang bộ, và 1 thang sắt thoát hiểm

Giao thông ngang: hành lang là lối giao thông chính

Hệ thống thông gió của tòa nhà bao gồm cửa sổ thông thoáng tự nhiên ở các tầng, cùng với hệ thống máy điều hòa được trang bị cho tất cả các tầng Họng thông gió được bố trí dọc theo cầu thang bộ và sảnh thang máy, đồng thời sử dụng quạt hút để thoát hơi cho các khu vệ sinh Ống gen được dẫn lên mái để đảm bảo hiệu quả thông gió.

Các tầng được chiếu sáng tự nhiên nhờ vào các cửa kính bên ngoài, đồng thời hệ thống chiếu sáng nhân tạo được thiết kế hợp lý để đảm bảo ánh sáng đầy đủ cho những khu vực cần thiết.

CƠ SỞ THIẾT KẾ

Cơ sở tính toán kết cấu

Tính toán tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió, tải trọng đặc biệt) dựa vào tiêu chuẩn sau:

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

Tính toán và thiết kế thép cho các cấu kiện dầm, cột sàn, cầu thang, bể nước… dựa vào tiêu chuẩn sau:

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

- TCVN 198–1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

Thiết kế móng cho công trình dựa vào tiêu chuẩn sau:

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

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

Cấu tạo thép dầm, cột sàn, nút khung dựa vào tiêu chuẩn sau:

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

Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

Phân loại kết cấu nhà cao tầng

Các hệ kết cấu cơ bản: hệ kết cấu khung, kết cấu lõi cứng và kết cấu hộp (ống)

Các hệ kết cấu hỗn hợp: kết cấu khung - giằng, kết cấu khung vách, kết cấu ống -lõi và kết cấu ống tổ hợp

Các hệ kết cấu đặc biệt bao gồm hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm chuyển, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép Những hệ kết cấu này được thiết kế để tăng cường độ bền và ổn định cho công trình, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn trong xây dựng.

Phân tích một số kết cấu để chịu lực cho công trình

Phương án 1: hệ khung Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút

Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau

Sơ đồ làm việc rõ ràng, tuy nhiên khả năng chịu uốn ngang kém nên hạn chế sử dụng đối với nhà có chiều cao h>40m

Phương án 2: hệ khung vách

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 lắp ghép và đổ tại chỗ cho các kết cấu bê tông cốt thép, mang lại sự thuận tiện tối đa trong quá trình thi công.

Vách cứng tiếp thu các tải trọng ngang được dổ 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 h>40m

Phương án 3: hệ khung lõi

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

Phương án 4: hệ lõi hộp

Hệ chịu toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang

Hộp trong nhà cũng giống như lõi cứng được hợp thành bởi các tường đặc hoặc có cửa

Hệ lõi hộp chỉ phù hợp với các nhà rất cao (có thể cao tới 100 tầng)

Lựa chọn phương án kết cấu

Chọn phương án khung vách làm kết cấu chính cho công trình giúp hệ thống khung vách liên kết hiệu quả qua hệ kết cấu sàn Trong trường hợp này, hệ sàn liền khối đóng vai trò quan trọng, với khung được thiết kế chủ yếu để chịu tải trọng thẳng đứng và ngang Sự phân rõ chức năng này không chỉ tối ưu hóa các cấu kiện mà còn giảm bớt cột và dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc cho không gian không góc cạnh.

Lựa chọn kết cấu sàn

Hệ sàn trong công trình có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng làm việc của kết cấu Do đó, việc phân tích chính xác là cần thiết để lựa chọn phương án phù hợp cho kết cấu của công trình Đặc biệt trong nhà cao tầng, hệ kết cấu nằm ngang như sàn và sàn dầm đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của toàn bộ công trình.

Sàn chịu tải trọng thẳng đứng từ nhiều nguồn như trọng lượng bản thân, người sử dụng, thiết bị và công việc thực hiện trên sàn Những tải trọng này được truyền vào hệ thống chịu lực thẳng đứng, từ đó phân phối xuống móng và nền đất.

Màng cứng đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết các cấu kiện chịu lực theo phương đứng, giúp chúng hoạt động đồng thời Điều này đặc biệt rõ ràng khi công trình phải chịu các loại tải trọng ngang.

Lựa chọn phương án sàn dựa trên các tiêu chí:

- Đáp ứng công năng sử dụng

- Đảm bảo chất lượng kết cấu công trình

- Độ võng thoả mãn yêu cầu cho phép

Với vai trò như trên, ta lựa chọn phương án hệ sàn sườn cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn cho công trình Ưu điểm:

- Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho thi công

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng lớn Điều này không chỉ làm tăng chiều cao toàn công trình mà còn gây bất lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang, đồng thời không tiết kiệm chi phí vật liệu.

- Chiều cao sử dụng lớn nhưng không gian sử dụng bị thu hẹp

Lựa chọn kết cấu nền móng

Phần móng nhà cao tầng thường phải chịu lực nén lớn và tải trọng động đất, dẫn đến việc tạo ra lực xô ngang đáng kể cho công trình Do đó, các giải pháp đề xuất cho phần móng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

- Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc ép BTCT đúc sẵn, móng cọc ly tâm ứng suất trước

- 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 công trình, điều kiện thi công, chất lượng của từng phương án, cũng như điều kiện địa chất thủy văn của khu vực cụ thể.

KẾT LUẬN: Dựa vào điều kiện địa chất khu vực Quận 1, chọn 2 giải pháp móng sâu là:

Móng cọc khoan nhồi và móng cọc ép BTCT đúc sẵn

Vật liệu sử dụng cho công trình

Yêu cầu về vật liệu sử dụng cho công trình

Vật liệu xây dựng được lựa chọn từ nguồn cung địa phương, không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo khả năng chịu lực và độ bền.

- 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 cao có thể bổ sung cho tính chịu lực thấp

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu 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

Nhà cao tầng thường chịu tải trọng lớn, vì vậy việc sử dụng các vật liệu nhẹ giúp giảm đáng kể tải trọng của công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính.

Bê tông dùng trong nhà cao tầng có cấp độ bền từ B25 ÷ B60

Dựa trên đặc điểm của công trình và khả năng chế tạo vật liệu, chúng tôi đã chọn bê tông cấp độ bền B30 cho dự án Các thông số kỹ thuật của bê tông B30 đảm bảo đáp ứng yêu cầu về độ bền và tính năng sử dụng trong xây dựng.

- Trọng lượng riêng (kể cả cốt thép):  25kN m/ 3

- Cường độ tính toán khi chịu nén dọc trục: R b 17MPa

- Cường độ tính toán khi chịu kéo dọc trục: R bt 1.2MPa

- Mô đun đàn hồi:E b 32.5 10 3 MPa

Cốt thộp trơn ỉ < 10mm dựng loại AI với cỏc chỉ tiờu:

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: R sn R s s , er 235MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán cốt thép dọc: R s  225 MPa

- Cường độ chịu nén tính toán cốt thép dọc: R sc 225MPa

- Cường độ tính toán cốt ngang: R 175MPa

- Mô đun đàn hồi: E s  21 10  4 MPa

Cốt thộp trơn ỉ ≥ 10mm dựng loại AII với cỏc chỉ tiờu:

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: R sn  R s s , er 295MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán cốt thép dọc: R s 280MPa

- Cường độ chịu nén tính toán cốt thép dọc: R sc 280MPa

- Cường độ tính toán cốt ngang: R sw 225MPa

Cốt thộp gõn ỉ ≥ 10mm AIII với cỏc chỉ tiờu:

- Cường độ tiêu chuẩn chịu kéo: R sn R s s , er 390MPa

- Cường độ tính toán chịu kéo cốt thép dọc: R s  365 MPa

- Cường độ tính toán chịu nén cốt thép dọc: R sc  365 MPa

- Cường độ tính toán cốt ngang: R sw 290MPa

Lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép dọc chịu phải có chiều dày tối thiểu bằng đường kính của cốt thép, đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình.

- 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 cho cốt thép đai không được nhỏ hơn đường kính của cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo Điều này đảm bảo sự an toàn và độ bền cho công trình xây dựng.

- Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm:… … 10mm(15mm)

- Khi chiều cao tiết diện cấu kiện > 250mm:……… …15mm(20mm)

Chú thích: Giá trị trong ngoặc ( ) áp dụng cho cấu kiện ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt

(trích TCVN 5574 – 2012: Bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - điều 8.3)

Sơ bộ kích thước các cấu kiện của công trình

Chọn kích thước sơ bộ cho sàn

- Chọn sơ bộ chiều dày sàn theo công thức kinh nghiệm sau:

 D  0.8 1.4  phụ thuộc vào tải trọng

 m  30 35  đối với bản loại dầm và l 1 là nhịp bản

 m  40  45 đối với bản kê 4 cạnh và l 1 là chiều dài cạnh ngắn

 m  10 15  đối với bản công xôn

Ta chọn sàn dày 140mm

Sàn vệ sinh, hành lang 120mm

Sàn tầng hầm có công năng làm khu để xe nên chọn sàn dày 200mm

Chọn kích thước sơ bộ cho dầm

Chọn sơ bộ kích thước dầm theo công thức kinh nghiệm sau:

Bảng 2-1: Bảng sơ bộ tiết diện dầm

STT Loại dầm L h 1 h 2 h chọn b chọn m mm mm mm mm

Chọn kích thước sơ bộ cho vách

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 tại Điều 3.4.1 TCXD 198 – 1997 về thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho nhà cao tầng.

TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG VÀ MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Tính toán tải trọng tác dụng lên sàn và dầm

Tải trọng tác dụng lên sàn gồm 2 thành phần:

Tĩnh tải được xác định từ trọng lượng của bản sàn bê tông, các lớp hoàn thiện và tải tường phân bố trên sàn

Từ mặt cắt cấu tạo của sàn như hình vẽ bên dưới, tĩnh tải phân bố đều được xác định như sau

Hình 3.1: Cấu tạo bản sàn

Tải trọng các lớp cấu tạo

Bảng 3-1: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn

STT Lớp cấu tạo Chiều dày γ n g tc g tt mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2

Bảng 3-2: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn vệ sinh, hành lang

2 Lớp vữa lót tạo dốc 20.00 18.00 1.30 0.36 0.47

Bảng 3-3: Tải trọng các lớp cấu tạo sàn sân thượng

Bảng 3-4:Tải trọng các lớp cấu tạo sàn tầng hầm

Tải trọng do kết cấu bao che

STT Loại tường Chiều dày g q tc n q tt cm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2

Bảng 3-6: Tải trọng tường trên dầm theo m

STT Loại tường q tt H tường

Hệ số cửa q tt kN/m 2 m kN/m

Hoạt tải được xác định dựa trên công năng các phòng theo TCVN 2737 – 1995:

Bảng 3-7: Bảng hoạt tải các loại sàn Loại tải trọng Trị số tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Trị số tính toán

Xác định thành phần tĩnh của gió

Tải trọng gió được xác định theo theo TCVN 2737 – 1995: Tải Trọng và Tác Động

Tác động của gió lên công trình mang tính chất của tải trọng động và phụ thuộc 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

- Dao động của công trình

Gió tác động lên công trình gồm 2 thành phần:

- Thành phần tĩnh luôn được kể đến với mọi công trình cao tầng

- Thành phần động được kể đến với nhà nhiều tầng cao trên 40m

Bảng 3-8: Đặc điểm gió tại công trình Địa điểm xây dựng Tp Hồ Chí Minh

Vùng gió II.A Địa hình B

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Wt được xác định theo công thức:

 k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, được lấy theo bảng 5

[TCVN 2737-1995: Tải Trọng và Tác Động-Tiêu Chuẩn Thiết Kế]

 c: hệ số khí động được lấy theo bảng 6 TCVN 2737-1995:Tải Trọng và Tác Động

 n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

 W0: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Công trình xây dựng ở Tp Hồ Chí Minh thuộc vùng II.A, địa hình loại BW0= 0.83 kN/m 2

Trong trường hợp các đồ án và công trình có lỗ thông tầng và lỗ thang, cần xác định chính xác thành phần tĩnh của tải trọng gió Tải trọng này sẽ được gán thành tải phân bố đều trên dầm của từng tầng khi nhập tải vào phần mềm ETABS.

W   W   k n H Trong đó: Hi: chiều cao gió tác dụng và dầm tầng thứ i

Bảng 3-9: Bảng tính toán thành phần tĩnh của gió theo phương X

Ghi chú: Z j là cao độ của tầng thứ j so với mặt đất

Bảng 3-10: Bảng tính toán thành phần tĩnh của gió theo phương Y

Ghi chú: Z j là cao độ của tầng thứ j so với mặt đất

Mô hình bằng phần mềm etabs

Khai Báo Vật Liệu: Define -> Material Properties…

Hình 3.2: Khai báo vật liệu

Khai Báo Tiết Diện: Define -> Section properties ->…

Hình 3.3: Khai báo tiết diện vách

Hình 3.4: Khai báo tiết diện sàn

Khai báo các loại tải trọng: Define -> Load Patterns

Hình 3.5: Khai báo các loại tải trọng

Gán tải trọng lên mô hình

Hình 3.6: Gắn tải hoàn thiện (đv: kN/m 2 )

Hình 3.7: Gắn hoạt tải (HT1, HT2) (đv: kN/m 2 )

Gắn Tải Tường Trên Dầm: Assign -> Frame Load->…

Hình 3.8: Gắn tải tường lên dầm

Chọn: Define -> Load patterns -> Modify Load -> Modify Lateral Load ->…

Hình 3.9: Khai báo thành phần gió tĩnh

Khai báo tâm cứng cho sàn: Define -> Diaphragms ->… Để gắn cho sàn: (Ctrl +A)-> Assign -> Shell -> Diaphragms ->…

Hình 3.10: Khai báo tâm cứng cho sàn

Khai báo các thành phần liên quan

3.3.4.1 Khai báo khối lượng tham gia dao động

Theo lý thuyết tính toán tần số dao động riêng của công trình, 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 đầy đủ các thông tin liên quan.

Tĩnh tải và Hoạt tải có tác dụng quan trọng lên công trình thông qua việc khai báo tải trọng, từ đó Etabs tính toán khối lượng tham gia giao động hay ma trận khối lượng Tất cả các cấu kiện chịu lực của công trình được mô hình hóa dưới dạng không gian ba chiều, bao gồm phần tử thanh (Frame) cho dầm và cột, cũng như phần tử tấm vỏ (Shell) cho sàn và vách cứng hoặc lõi Etabs tự động tính toán độ cứng cho từng phần tử, tạo ra ma trận độ cứng chính xác.

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

100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải Chọn: Define -> Mass Source ->…

Hình 3.11: Khai báo khối lượng tham gia giao động 3.3.4.2 Khai báo số dạng dao động

Tính toán chu kỳ dao động và dạng dao động riêng cho 12 mode dao động đầu tiên là rất quan trọng Nếu không đạt yêu cầu, cần tăng số mode dao động phân tích hoặc tăng tiết diện vách để giảm tần số dao động.

Khai báo số dạng Mode dao động: chọn Define -> Modal Cases ->…

Hình 3.12: Khai báo số dạng dao động Mode

Sau khi khai báo các loại tải trọng và khai báo các tổ hợp tải, tiến hành kiểm tra mô hình Chọn: Analyze → Check Model…

Nhận thông báo không có lỗi từ Etabs, tiến hành giải mô hình

Kiểm tra kết cấu công trình

Kiểm tra ổn định chống lật của công trình

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

B 5 thì được áp dụng Đối với công trình trong Đồ Án Tốt Nghiệp, xét tỉ số H 46.5

B 33.2  nên không cần kiểm tra chống lật cho công trình

Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh công trình

Kiểm tra độ cứng và chuyển vị đỉnh công trình được thực hiện dựa trên tiêu chuẩn TCVN 5574-2012, liên quan đến 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 và H lần lượt là chuyển vị ngang tại đỉnh của kết cấu và chiều cao của 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: f 1

Xuất kết quả chuyển vị tính toán từ phần mềm Etabs tại vị trí đỉnh công trình là tầng sân thượng

Kiểm tra điều kiện chuyển vị: x

Kết luận: Chuyển vị ngang của công trình đạt yêu cầu

Tính toán thành phần động của gió cho công trình

Lý thuyết tính toán gió động

Cơ sở tính toán: Theo [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995]

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

 M : Khối lượng tập trung của phần tử thứ j j

Hệ số động lực học ứng với dao động thứ i, ký hiệu là  i, được xác định thông qua Đồ thị xác định hệ số động lực, như thể hiện trong Hình 2 của tài liệu TCVN 229 – 1999 Giá trị của  i phụ thuộc vào thông số  i và độ giảm lôga của dao động, ký hiệu là .

Hình 3.13: Đồ thị xác định hệ số động lực  i

1) Đường cong 1 – Sử dụng cho các công trình BTCT và gạch đá kể cả các công trình bằng khung thép có kết cấu bao che    0.3 

2) Đường cong 2 – Sử dụng cho các công trình tháp, trụ thép, ống khói, các thiết bị dạng cột có bệ bằng BTCT    0.15 

Công trình bằng BTCT nên có  0.3

Thông số  i xác định theo công thức: i 0 i

  : Hệ số tin cậy của tải trọng,   1.2

: Tầng số dao động riêng thứ i

 W0: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn (W0=0.83kN/m 2 )

Hệ số i được tính bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được coi là không đổi Công thức xác định hệ số này là: n ji Fj j 1 i n.

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j (Fj) của công trình, tương ứng với các dạng dao động khác nhau, chỉ tính đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, được xác định theo công thức với đơn vị là lực.

 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 ở độ cao tương ứng với phần thứ j của công trình là một giá trị không thứ nguyên, được tra cứu theo Bảng 3 trong TCVN 229 – 1999 Giá trị này là một phần quan trọng trong việc tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.

 Sj: Diện tích mặt đón gió ứng với phần tử thứ j của công trình

Hệ số tương quan không gian áp lực động do tải trọng gió được xác định dựa trên các tham số như mật độ không khí và dạng dao động Thông tin chi tiết có thể được tham khảo trong Bảng 4 và Bảng 5 của tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999, hướng dẫn tính toán các thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737.

Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức:

Hệ số tin cậy γ được xác định là 1.2, trong khi hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng của công trình β được lấy bằng 1, theo hướng dẫn trong Bảng 6 của TCVN 229 – 1999 và TCVN 2737 – 1995 Việc tính toán thành phần gió động là cần thiết để đảm bảo an toàn cho công trình.

Thành phần động của tải trọng gió được xác định dựa trên các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh Theo tiêu chuẩn thiết kế, chỉ xem xét thành phần gió theo phương X và Y, trong khi các thành phần gió ngang và moment xoắn được bỏ qua.

Hình 3.14: Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình

Các bươc tính toán thành phần gió động, dựa trên cơ sơ tính toán các đặc trưng động lực học công trình như sau:

 Bước 1: Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học

 Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y

 Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và Y

Giả thiết tính toán các đặc trưng động lực học công trình:

Công trình được định nghĩa là một thanh conson có n điểm hữu hạn và khối lượng tập trung Theo Phục lục B của TCVN 229 – 1999, tài liệu này hướng dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.

Việc xác định tần số và dạng dao động riêng cho các sơ đồ tính toán khi n > 3 là một thách thức lớn, đặc biệt khi công trình có độ cứng thay đổi theo độ cao Các phương pháp giải quyết hiện có bao gồm giải trên máy tính bằng các phần mềm, phương pháp giải gần đúng và công thức thực nghiệm như Phương pháp Năng Lượng RayLây và phương pháp Bunop – Galookin Trong số đó, việc sử dụng phần mềm để tính toán tần số và dạng dao động riêng theo lý thuyết đã được trình bày là phổ biến nhất Để thực hiện tính toán trong Đồ Án Tốt Nghiệp, sinh viên đã chọn sử dụng chương trình Etabs17.0.1.

Dựa vào kết quả tính toán của chương trình Etabs , xác định các giá đặc trưng động lực học thể hiện trong Bảng 3-11 và Bảng 3-12

Bảng 3-11: Chu kỳ dao động riêng của công trình

Case Mode Period UX UY UZ

RZ sec Modal 1 1.64 0.5392 4.7E-05 0 0.5392 4.7E-05 0 1.6E-06 0.2161 0.1786 1.6E-06 0.2161 0.1786 Modal 2 1.408 0.1533 0.069 0 0.6925 0.069 0 0.0307 0.0682 0.4872 0.0307 0.2843 0.6658 Modal 3 1.277 0.0163 0.6231 0 0.7088 0.6922 0 0.2772 0.0064 0.0556 0.308 0.2906 0.7213 Modal 4 0.497 0.0773 0.0002 0 0.7861 0.6924 0 0.0011 0.2174 0.0377 0.3091 0.5081 0.759 Modal 5 0.418 0.041 0.0069 0 0.8271 0.6993 0 0.0142 0.1051 0.0723 0.3233 0.6132 0.8313 Modal 6 0.364 0.0009 0.129 0 0.8281 0.8284 0 0.2906 0.0029 0.0046 0.6139 0.6161 0.8359 Modal 7 0.26 0.0245 0.0001 0 0.8526 0.8285 0 0.0002 0.0367 0.0163 0.6141 0.6528 0.8523 Modal 8 0.211 0.0203 0.0014 0 0.8729 0.8299 0 0.0025 0.0301 0.0234 0.6166 0.6829 0.8757 Modal 9 0.18 0.0003 0.0455 0 0.8732 0.8755 0 0.0728 0.0005 0.0012 0.6893 0.6834 0.8769 Modal 10 0.166 0.0122 1.8E-05 0 0.8854 0.8755 0 0.0001 0.0296 0.0104 0.6895 0.713 0.8873 Modal 11 0.131 0.0129 0.001 0 0.8983 0.8765 0 0.0022 0.0298 0.0116 0.6917 0.7429 0.899 Modal 12 0.117 0.0075 0.0008 0 0.9058 0.8772 0 0.0017 0.0157 0.0063 0.6934 0.7585 0.9052

Bảng 3-12: Giá trị khối lượng từng tầng tham gia dao động và tọa độ tâm cứng, tâm khối lượng

Story Diaphragm Mass X Mass Y XCM YCM Cumulative X Cumulative Y XCCM YCCM kg kg m m kg kg m m

Phân tích dao động trong mô hình ETABS:

Từ kết quả Bảng3-11 tính toán giá trị tần số dao động của công trình theo chu kì,

Bảng 3-13: Giá trị tần số dao động của công trình theo chu kỳ

Tra Bảng 2, [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995], được tần số dao động riêng f L 1.3Hz

So sánh kết quả tần số dao động riêng từ Bảng 3-13 với tần số giới hạn f L :

 Theo phương X, cần xét đến ảnh hưởng của Mode 1, Mode 3

 Theo phương Y, cần xét đến ảnh hưởng của Mode 2

Kết quả tính toán thành phần động theo các thông số đặc trưng động lực học công trình

Bảng 3-14: Giá trị thành phần động của gió theo phương X ứng với mode dao động 1

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

Bảng 3-15: Giá trị thành phần động của gió theo phương X ứng với mode dao động 2

Bảng 3-16: Giá trị thành phần động của gió theo phương Y ứng với mode dao động 2

Bảng 3-17: Giá trị thành phần động của gió theo phương Y ứng với mode dao động 3

Xác định kết quả nội lực và chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió

Theo Mục 4.12 [TCVN 229 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995]

 X: Là moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị

 X t : Là moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra

 X d : Là moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra

 S: Số dao động tính toán

Phần mềm Etabs thực hiện việc tính toán nội lực và chuyển vị do tải trọng gió, bao gồm cả thành phần tĩnh và động, theo hướng dẫn của TCVN 229 – 1999 và tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.

Bảng 3-18: Bảng tổng hợp thành phần của tải trọng gió

Thành phần gió tĩnh Thành phần gió động

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

Các trường hợp tải trọng

Bảng 3-19: Các trường hợp tải trọng

STT Kí hiệu tải trọng Loại tải Ý nghĩa

1 DEAD DEAD Trọng lượng bản thân

2 HT SDEAD Tĩnh tải hoàn thiện

4 HT1 LIVE Hoạt tải tầng chẵn

5 HT2 LIVE Hoạt tải tầng lẻ

6 GTX WIND Gió tĩnh phương X

7 GDX WIND Gió động phương X

8 GTY WIND Gió tĩnh phương Y

9 GDY WIND Gió động phương Y

Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán

Bảng 3-20: Các tổ hợp tải trung gian

STT Loại COMBO Thành phần Ghi chú

TT ADD DEAD + HT+TUONG

Bảng 3-21: Các tổ hợp tải trọng

STT Loại Thành phần Ghi chú

COMBO 3 ADD TT + HT1 + HT2

COMBO 8 ADD TT + 0.9HT1 + 0.9GX

COMBO 9 ADD TT + 0.9HT1 – 0.9GX

COMBO 10 ADD TT + 0.9HT1 + 0.9GY

COMBO 11 ADD TT + 0.9HT1 – 0.9GY

COMBO 12 ADD TT + 0.9HT2 + 0.9GX

COMBO 13 ADD TT + 0.9HT2 – 0.9GX

COMBO 14 ADD TT + 0.9HT2 + 0.9GY

COMBO 15 ADD TT + 0.9HT2 - 0.9GY

COMBO 16 ADD TT + 0.9HT1 + 0.9HT2 + 0.9GX

COMBO 17 ADD TT + 0.9HT1 + 0.9HT2 – 0.9GX

COMBO 18 ADD TT + 0.9HT1 + 0.9HT2 + 0.9GY

COMBO 19 ADD TT + 0.9HT1 + 0.9HT2 – 0.9GY

EVE1 ENVELOPE (Combo 1 + Combo 2 + + Combo

COMBO 20 ADD 0.909TT + 0.833HT Tính độ võng

thiết kế THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Rời rạc hóa hệ chịu lực của nhà nhiều tầng giúp xác lập các điều kiện về lực và chuyển vị tại những vị trí liên kết Sử dụng mô hình này kết hợp với sự hỗ trợ của máy tính cho phép giải quyết mọi bài toán liên quan.

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 dải giữa nhịp (DGN) Các DTC hoạt động như dầm liên tục, hỗ trợ trên các đầu cột, trong khi các DGN cũng là các dải liên tục, được kê lên các gối tựa là DTC và vuông góc với chúng.

Những ô sàn trống như: ô cầu thang, lõi thang máy,…

Bề rộng các DTC được chọn cách 2 bên tim cột 1 4 bề rộng nhịp, và 1 2 bề rộng nhịp còn lại là bề rộng các DGN

Mô hình bằng phần mềm SAFE 2016

Tính toán bố trí thép sàn tầng điển hình bằng phần mềm safe 2016

Hình 4.1: Xuất file F2K từ phần mềm ETABS

Hình 4.2: Sơ đồ tính toán hiện trong phần mềm SAFE 2016

Hình 4.3: Kí hiệu các ô sàn

Hình 4.6 : Biểu đồ chuyển vị sàn (đ/v:mm)

Hình 4.7 : Giá trị moment min theo dải phương X

Hình 4.8 : Giá trị moment max theo dải phương X

Hình 4.9 : Giá trị moment min theo dải phương Y

Hình 4.10 : Giá trị moment max theo dải phương Y

Tính toán thép sàn tầng điển hình

[TCVN 5574 – 2012: Kết Cấu Bê Tông Và Bê Tông Cốt Thép – Tiêu Chuẩn Thiết Kế]

Tính toán ô sàn điển hình

Với nội lực đã tính toán được tiếp tục sử dụng để tính toán thép cho ô sàn (F1)

Tại vị trí nhịp: M 1 7.67kNm

Chọn và bố trí 10 200 a có A s 3.93cm 2

Tại vị trí gối : M 18.61kNm

Chọn và bố trí 12 150 a có A s 7.5cm 2

Theo TCVN 5574:2012, trạng thái giới hạn thứ 2 đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường cho 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 tiến hành kiểm tra nứt và độ võng cho các vết nứt xuất hiện trong sàn.

Cần kiểm tra tất cả các ô sàn, nhưng nếu ô bản có nội lực lớn nhất đạt trạng thái giới hạn hai, thì tất cả các ô sàn cùng loại cũng sẽ thỏa mãn Sinh viên tiến hành kiểm tra ô sàn F4 (7.7 m x 7.5 m) với diện tích lớn và độ võng lớn nhất.

Moment 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

 bo so so  pl bo

Bê tông B30 => R bt,ser 1.8MPa, R b,ser 17MPa

 Momen tĩnh của tiết diện quy đổi đối với trục qua mép chịu nén:

Diện tích tiện diện quy đổi có xét đến sự có mặt của cốt thép: red s s red red

Moment quán tính của tiết diện vùng bê tông chịu nén, diện tích cốt thép chịu kéo, cốt thép chịu nén đối với trục trung hòa lần lượt là:

Momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo:

 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

Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén: x0 x

Moment quán tính của Ared đối với trục qua trọng tâm:

Momen chống uốn của tiết diện lấy với mép chịu kéo: red red

Khoảng cách từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: red

Thay vào tìm Mrp: rp sc s 0 0 pl sc s 0 pl

Vậy moment cực hạn gây nứt cho tiết diện: crc bt.ser pl rp

Mmax< Mcrc (kN) => Không có sự hình thành vết nứt

Mmax> Mcrc (kN) => Hình thành vết nứt cần kiểm tra khe nứt

Kiểm tra độ võng ô sàn theo TCVN 5574:2012 Đối với cấu kiện không nứt, không ứng lực trước thì độ cong được xác định theo công thức:

  : độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

 φ bl : hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bê tông

 Moment do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (tĩnh tải + hoạt tải dài hạn + hoạt tải ngắn hạn) tc 2

  : độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

 φ b 2 :hệ số xét đến từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng cấu kiện không có vết nứt, (Bảng 33 TCVN 5574-2012) Độ võng được tính bằng công thức:

Trong đó: L là nhịp tính toán của cấu kiện m

  16 cho trường hợp hai đầu ngàm.

Kiểm tra độ võng, theo Bảng 4, TCVN 5574:2012: f  f = u 200 1 L

Kiểm tra bề rộng vết nứt

- Tính toán khả năng kháng nứt của sàn

 Quy định về cấp chống nứt theo TCVN 5574 – 2012:

Cấp 1: Không cho phép xuất hiện khe nứt

Cấp 2 cho phép vết nứt mở rộng ngắn hạn với bề rộng hạn chế a crc1, nhưng đảm bảo rằng vết nứt sẽ được khép kín lại sau đó.

Cấp 3 cho phép mở rộng ngắn hạn của vết nứt với bề rộng hạn chế a crc1, đồng thời cũng cho phép mở rộng dài hạn của vết nứt nhưng với bề rộng hạn chế a crc2.

 Kết cấu bê tông cốt thép thường (không ứng lực trước) phần lớn thuộc cấp 3

 Kiểm tra sự hình thành vứt nứt, theo mục 7.1.2.4, TCVN 5574 – 2012, vứt nứt được hạn chế theo điều kiện: r crc bt,ser pl rp

M r là moment do ngoại lực tác động lên một phía của tiết diện, xét theo trục song song với trục trung hòa và đi qua điểm lõi, xa vùng chịu kéo của tiết diện Đối với cấu kiện chịu uốn, công thức được sử dụng là M r = M.

 M crc : Khả năng chống nứt

 R bt,ser : Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bê tông ứng với trạng thái giới hạn 2 Tra bảng 12 – TCVN 5574 : 2012

 W : Moment chống uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng pl

 I b0 : Moment quán tính của tiết diện vùng bê tông chịu nén đối với trục trung hòa

 I , I s0 s0 ' : Moment quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng A , A s ' s đối với trục trung hòa

 S b0 : Moment tĩnh của diện tích tiết diện tương ứng của vùng bê tông chịu kéo đối với trục trung hòa

M là mô men do ứng lực P tác động lên trục, dùng để xác định rp M r Trong tính toán, nếu M rp và M r ngược chiều nhau thì lấy dấu “+”, còn nếu cùng chiều thì lấy dấu “–“ Đối với kết cấu bê tông không có ứng lực trước, ứng lực P do co ngót gây ra và M sẽ có dấu “–” Cách xác định rp P và M được thực hiện như sau: rp.

   s , ' s : Ứng suất trong cốt thép không căng S và S’ do co ngót gây ra Tra mục 8, Bảng 6 TCVN 5574 – 2012

Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến điểm lõi xa vùng chịu kéo nhất là yếu tố quan trọng trong thiết kế cấu kiện sàn chịu uốn không có cốt thép căng trước.

 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,ser 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 thường xuất hiện theo hướng thẳng góc Bề rộng của vết nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện acrc (mm) được xác định thông qua một công thức cụ thể.

 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 cớ gờ, bằng 1.3 đối với thép tròn trơn

 μ : Hàm lượng cốt thép của tiết diện s 0

 d (mm): Đường kính cốt thép

Ứng suất trong các thanh cốt thép chịu kéo ở lớp ngoài cùng của cấu kiện bê tông cốt thép bình thường được xác định thông qua công thức: s s.

Khoảng cách z được xác định từ trọng tâm diện tích cốt thép A s đến điểm đặt 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 của TCVN 5574 – 2012, việc tính toán này là rất quan trọng trong thiết kế kết cấu bê tông.

 ν : Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bê tông 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 “+” khi cấu kiện chịu nén lệch tâm, dấu “–” khi cấu kiện chịu kéo lệch tâm, và bằng 0 khi cấu kiện chịu uốn Hệ số β được xác định là 1.8 cho bê tông nặng và bê tông nhẹ, 1.6 cho bê tông hạt nhỏ, và 1.4 cho bê tông rỗng cùng bê tông tổ ong.

Độ lệch tâm của lực dọc tổng N tot, bao gồm cả lực nén và kéo, đối với trọng tâm của tiết diện cốt thép S, tương ứng với mô men M, được xác định theo công thức s,tot tot e M (theo TCVN 5574 – 2012, mục 7.4.3.1).

 Kiểm tra điều kiện cấp chống nứt là cấp 3

Bề rộng khe nứt ngắn hạn được xác định bởi công thức a crc1 = a crc.1t - a crc.1d + a crc2, trong đó a là bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng, a crc.1d là bề rộng khe nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn, và a crc2 là bề rộng khe nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn.

Các giá trị  a crc1   , a crc2  tra Bảng 1 và Bảng 2 TCVN 5574 – 2012 Ô sàn S4:

Ta có: q tc g tc s p s tc 4.9 2 6.9(kN / m )  2 tc

Bảng 4-1 : Kiểm tra nứt cho ô sàn

Các đặc trưng tính toán Giá trị M nhịp Giá trị M gối

Kết luận Chưa Nứt Nứt

Bảng 4-2: Tính toán độ võng khi không có vết nứt

Các đặc trưng tính toán

Bảng 4-3: Tính toán vết nứt tại gối

Các đặc trưng tính toán

  crc,i a mm 0.14 0.13 0.179 crc1   a mm 0.189 crc2   a mm 0.173

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 7

Hình 5.2: Biểu đồ moment (đv:kNm)

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

Tính toán cốt thép cho mặt cắt điển hình

Tính toán cốt thép cho mặt cắt có M42.52kNm

Bảng 5-1: Lọc nội lực và bố trí thép dầm khung trục 7

C.thép tính Chọn C.thép chọn m tt m ch dầm mặt cắt (kNm) (mm) (mm) (mm) (mm) As

Gối trỏi max 43.01 300 750 50 700 1.698 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.08 0.24 Gối trỏi min -151.49 300 750 50 700 6.121 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.29 0.36 nhịp max 141.61 300 750 50 700 5.709 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.27 0.36 nhịp min 42.52 300 750 50 700 1.679 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.08 0.24 gối phải max 43.75 300 750 50 700 1.73 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.08 0.24 gối phải min -160.43 300 750 50 700 6.49 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.31 0.36

Gối trỏi max 104.41 300 750 50 700 4.176 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.20 0.24 Gối trỏi min -92.83 300 750 50 700 3.703 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.18 0.24 nhịp max 42.19 300 750 50 700 1.665 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.08 0.24 nhịp min -32.80 300 750 50 700 1.292 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.06 0.24 gối phải max 92.01 300 750 50 700 3.670 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.17 0.24 gối phải min -105.30 300 750 50 700 4.212 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.20 0.24 B117 Gối trỏi max 50.62 300 750 50 700 2.002 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.10 0.24

Gối trỏi min -145.14 300 750 50 700 5.856 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.28 0.36 nhịp max 140.54 300 750 50 700 5.664 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.27 0.36 nhịp min 42.56 300 750 50 700 1.680 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.08 0.24 gối phải max 37.29 300 750 50 700 1.471 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.07 0.24 gối phải min -163.60 300 750 50 700 6.628 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.32 0.36

Gối trỏi max 159.53 300 750 50 700 6.457 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.31 0.36 Gối trỏi min -134.88 300 750 50 700 5.430 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.26 0.36 nhịp max 53.05 300 750 50 700 2.099 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.12 0.24 nhịp min -48.83 300 750 50 700 1.930 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.09 0.24 gối phải max 135.44 300 750 50 700 5.45 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.26 0.36 gối phải min -159.16 300 750 50 700 6.44 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.31 0.36

Gối trỏi max 81.57 300 750 50 700 3.246 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.15 0.24 Gối trỏi min -98.16 300 750 50 700 3.920 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.19 0.24 nhịp max 169.60 300 750 50 700 6.880 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.33 0.36 nhịp min 54.18 300 750 50 700 2.144 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.10 0.24 gối phải max -7.95 300 750 50 700 0.31 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.01 0.24 gối phải min -227.35 300 750 50 700 9.34 2 ỉ 18 + 2 ỉ 18 10.18 0.44 0.48

Gối trỏi max -3.83 300 750 50 700 0.150 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.01 0.24 Gối trỏi min -131.62 300 750 50 700 5.295 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.25 0.36 nhịp max 159.82 300 750 50 700 6.469 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.31 0.36 nhịp min 54.51 300 750 50 700 2.157 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.10 0.24 gối phải max 23.25 300 750 50 700 0.91 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.04 0.24 gối phải min -147.31 300 750 50 700 5.95 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.28 0.36 B59 Gối trỏi max 59.20 300 750 50 700 2.345 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.11 0.24

Gối trỏi min -9.95 300 750 50 700 0.390 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.02 0.24 nhịp max 5.90 300 750 50 700 0.231 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.01 0.24 nhịp min -16.09 300 750 50 700 0.632 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.03 0.24 gối phải max 10.50 300 750 50 700 0.412 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.02 0.24 gối phải min -62.45 300 750 50 700 2.476 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.12 0.24

Gối trỏi max -13.99 300 750 50 700 0.549 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.03 0.24 Gối trỏi min -122.74 300 750 50 700 4.928 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.23 0.24 nhịp max 158.01 300 750 50 700 6.393 2 ỉ 18 + 1 ỉ 18 7.63 0.30 0.36 nhịp min 56.13 300 750 50 700 2.222 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.11 0.24 gối phải max 13.26 300 750 50 700 0.520 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.02 0.24 gối phải min -125.16 300 750 50 700 5.028 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.24 0.24 B59 Gối trỏi max 47.92 300 750 50 700 1.894 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.09 0.24

Gối trỏi min 2.66 300 750 50 700 0.104 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.00 0.24 nhịp max 1.45 300 750 50 700 0.057 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.00 0.24 nhịp min -11.85 300 750 50 700 0.465 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.02 0.24 gối phải max -2.22 300 750 50 700 0.09 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.00 0.24 gối phải min -49.57 300 750 50 700 1.96 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.09 0.24

Gối trỏi max 25.89 300 750 50 700 1.019 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.05 0.24 Gối trỏi min 4.07 300 750 50 700 0.160 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.01 0.24 nhịp max 2.42 300 750 50 700 0.095 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.00 0.24 nhịp min -4.08 300 750 50 700 0.160 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.01 0.24 gối phải max -4.96 300 750 50 700 0.194 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.01 0.24 gối phải min -27.31 300 750 50 700 1.075 2 ỉ 18 + 0 ỉ 18 5.09 0.05 0.24

Kiểm tra điều kiện tính toán

Theo tiêu chuẩn thiết kế tại mục 6.2.3.4 về kết cấu bê tông cốt thép, đối với các cấu kiện bê tông cốt thép không có cốt đai chịu lực cắt, việc đánh giá độ bền trên vết nứt xiên là cần thiết Điều này đòi hỏi phải xem xét khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong thiết kế.

 R bt  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 h   0

Nếu Q  Q b0 : Bố trí cốt đai theo cấu tạo

Nếu Q  Q b0 : Tính toán cốt đai theo khả năng chịu lực cắt

Xác định bước cốt đai

Khoảng cách thép đai thiết kế: tk tt 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 ct   h s min 2 mm

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 R b

   : Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bêtông khác nhau Trong đó   0.01 cho bêtông nặng b2 2

  : Hệ số đối với bêtông nặng

Hệ số đối với bêtông nặng được xác định là φ = 1.5 cho các cấu kiện chữ nhật, trong khi đó hệ số φ = 0 được áp dụng cho các cấu kiện khác Ngoài ra, cần xem xét ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ I và chữ T để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.

E b × s Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai vuông góc với dọc trục cấu kiện

 E s 210000MPa Modun đàn hồi của thép

 E b 32500MPa Modun đàn hồi của bêtông

 a (mm ) sw 2 Diện tích mặt cắt ngang của 1 nhánh đai

 s bt : Khoảng cách cốt đai bố trí

Tính toán thép đai cho mặt cắt điển hình b3 0.6

Đối với dầm tính toán, cần chọn vị trí có tính toán điển hình và bố trí cho các vị trí còn lại Lực cắt lớn nhất tại dầm B116 đạt 249.76 kN, trong khi lực cắt tại dầm B59 là 169.27 kN.

Kiểm tra điều kiện tính toán:

→ Bêtông đã đủ khả năng chịu cắt tại các dầm B59

Chọn và bố trí cốt đai:

Chọn đai 2 nhánh, đường kính đai Bố trí: Đoạn đầu dầm : 1.8 0.45 ;

L   m bố trí: 10 100 a Đoạn giữa dầm : 1.8 0.9 ;

→ Betong chưa đủ khả năng chịu cắt với dầm 116 và B117: Q max 249.76kN

Xác định bước cốt đai

Khoảng cách thép đai thiết kế: tk tt 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: ct   h s min 2 mm

Chọn đai 2 nhánh, đường kính đai Bố trí:

L   m bố trí: 10 100a Đoạn giữa dầm : 3.7 1.85 ;

Kiểm tra khả năng chịu lực của cốt đai: Điều kiện ứng suất nén chính

Kết luận: Cốt đai bố trí đảm bảo khả năng chịu cắt

Tính toán và bố trí cốt thép cho vách – khung trục 7

Khái quát cơ bản về kết cấu lõi – vách

Lõi và vách BTCT là kết cấu chịu lực quan trọng trong nhà nhiều tầng, kết hợp giữa vách cứng và hệ khung hoặc giữa các vách với nhau để tạo ra hệ thống chịu lực tối ưu cho công trình Tuy nhiên, việc tính toán vách cứng chưa được hướng dẫn chi tiết trong Tiêu Chuẩn Thiết Kế của Việt Nam Do đó, thiết kế và tính toán vách cứng thường dựa vào các tiêu chuẩn quốc tế như Eurocode, BS, ACI, và AS để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.

Quan niệm tính toán vách cứng

Tổng quát trên mặt cắt ngang vuông góc với trục vách có đầy đủ 5 thành phần nội lực: x y x y

Khả năng chịu lực của vách phụ thuộc vào các thành phần nội lực như N, M, Q Vách chỉ 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 ngoài mặt phẳng và lực cắt theo phương vuông góc với mặt phẳng.

Q y chỉ xét đến tổ hợp nội lực gồm x y

Trong thực hành tính toán, việc xác định đồng thời tất cả các thành phần nội lực (N, M, Q) là rất phức tạp và tốn nhiều công sức Theo các tiêu chuẩn hiện nay, hầu hết đều tách riêng Moment và Lực cắt để dễ dàng thực hiện tính toán.

Hình 5.3: Nội lực tác dụng lên vách

Việc tính toán vách – cấu kiện dạng tấm hiện chưa có hướng dẫn cụ thể Có thể áp dụng các quy định tính toán cột (cấu kiện chịu nén uốn) để xác định cốt thép dọc cho vách, và sử dụng các quy định tính toán khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng như dầm và cột để tính toán cốt thép ngang Tuy nhiên, phương pháp tính toán này chưa phản ánh đầy đủ sự làm việc của vách.

Các phương pháp tính toán vách cứng thông dụng hiện nay:

- Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

- Phương pháp vùng biên chịu Moment

- Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

Phương pháp này chia vách thành các phần tử nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm, với ứng suất phân bố đều trong mỗi phần tử Sau đó, tính toán cốt thép cho từng phần tử và kết hợp lại để bố trí cho toàn bộ vách Thực tế, vách được coi như những cột nhỏ chịu lực kéo hoặc nén đúng tâm.

Các giả thiết cơ bản dùng khi tính toán:

Vật liệu đàn hồi 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 5.4: Xác định trục chính và moment 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 5.5: Chia vách thành những phần tử nhỏ

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:

 y i : Tung độ điểm chịu nén lấy với trục quán tính chính trung tâm

 A: Diện tích mặt cắt ngang phần tử

 I x : Moment quán tính chính trung tâm

Bước 4: Tính lực kéo nén tác dụng lên từng phần tử

Bước 5: Tính toán cốt thép

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 các phần tử biên ở hai đầu vách mới có thể đạt giới hạn chảy, trong khi các phần tử ở giữa vách vẫn chưa đạt đến giới hạn này.

Phương pháp vùng biên chịu Moment

Phương pháp này cho rằng cốt thép ở hai đầu vách được thiết kế để chịu toàn bộ moment, 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 bêtông và cốt thép cùng chịu

Hình 5.6: Sơ đồ tính vách

Bước 1: Giả thiết chiều dài B của vùng dự định thiết kế chịu toàn bộ Moment

Xét vách chịu lực dọc trục N và Moment uốn trong mặt phẳng Moment tương đương với cặp ngẫu lực đặt ở 2 vùng biên của vách

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

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

Nếu P 0 l,r (Vùng biên chịu kéo): Ast P b fy

Nếu P 0 l,r (Vùng biên chịu nén):

P 0.85 fc' Ag Asc 0.8fy 0.85 fc'

Nếu đặt thép theo cấu tạo

Bước 4: Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Nếu kết quả tính toán không đạt yêu cầu, hãy tăng kích thước B của vùng biên và thực hiện tính toán lại Chiều dài tối đa của vùng biên B cần được lưu ý, vì nếu vượt quá giá trị này, bạn sẽ cần tăng độ dày của vách.

Bước 5: Kiểm tra phần tường còn lại giữa 2 vùng biên như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm

Trường hợp bêtông đã đủ khả năng chịu lực thì cốt thép chịu nén trong vùng này đặt theo cấu tạo

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)

Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác

Phương pháp này xây dựng trên các giả thiết về hoạt động của bêtông và cốt thép nhằm xác định trạng thái chịu lực giới hạn (N, M) của vách bêtông cốt thép đã biết Từ đó, tập hợp các trạng thái này tạo thành một đường cong thể hiện mối quan hệ giữa lực dọc N và Moment M trong trạng thái giới hạn.

Các giả thiết tính toán cơ bản

Giả thiết về tiết diện vách cho rằng tiết diện vách phẳng trước và sau khi chịu lực vẫn giữ nguyên hình dạng, đây là một yếu tố 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 vào 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 tiên 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 xác định trạng thái ứng suất trong bêtông và cốt thép của vách dựa vào biến dạng cực hạn của bêtông vùng nén và vị trí trục trung hòa Chiều cao vùng nén x cho phép tính toán các ứng suất, từ đó tổng hợp thành một lực dọc và một Moment tại trọng tâm hình học của vách, tạo thành điểm trên biểu đồ tương tác.

Hình 5.7: 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 5.8: Trình tự thiết lập biểu đồ tương tác

Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác được xem là phương pháp chính xác nhất trong việc phản ánh hiệu quả làm việc của vách bêtông cốt thép.

Tiêu đề	Đề 65 khách sạn phạm ngọc thạch 13f + 2b đồ án tốt nghiệp đại học
Tác giả	Đỗ Lê Lệ Viễn
Trường học	khách sạn phạm ngọc thạch
Thể loại	báo cáo đồ án tốt nghiệp

Định dạng
Số trang	293
Dung lượng	11,66 MB