MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................................i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN.............................................................................ii

LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................III

DANH MỤC HÌNH ẢNH........................................................................................................IV

DANH MỤC BẢNG................................................................................................................V

CHƯƠNG 1. TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH.......................................................................1

1.1. mục đích xây dựng..........................................................................................................1

1.2. vị trí công trình.................................................................................................................1

1.2.1. Thông tin dự án............................................................................................................1

1.2.2. Điều kiện tự nhiên........................................................................................................2

1.3. giải pháp kiến trúc...........................................................................................................3

1.3.1. Giải pháp mặt bằng......................................................................................................3

1.3.2. Giải pháp mặt đứng.....................................................................................................6

1.3.3. Giải pháp giao thông....................................................................................................9

1.3.4. Giải pháp kỹ thuật khác................................................................................................9

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP...........................................................10

2.1. GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN............................................................................................10

2.2. LỰA CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN.....................................................................................10

2.2.1. Sơ bộ tiết diện sàn......................................................................................................10

2.2.2. Sơ bộ tiết diện dầm.....................................................................................................11

2.3. cơ sở thiết kế.................................................................................................................11

2.3.1. Tiêu chuẩn áp dụng.....................................................................................................11

2.3.2. Đặc tính vật liệu...........................................................................................................11

2.3.3. Tải trọng tác dụng.......................................................................................................12

2.4. cơ sở lý thuyết tính toán................................................................................................15

2.4.1. Lý thuyết tính toán sàn 2 phương...............................................................................15

2.4.2. Lý thuyết tính toán sàn 1 phương...............................................................................17

2.5. tính toán thép sàn tầng 2...............................................................................................18

2.5.1. Tính toán ô sàn đại diện.............................................................................................18

2.5.2. Kết quả tính toán thép sàn tầng 2...............................................................................22

2.6. tính toán thép sàn tầng mái............................................................................................23

2.6.1. Tính toán ô sàn đại diện..............................................................................................23

2.6.2. Kết quả tính toán thép sàn tầng mái............................................................................23

2.7. KIỂM TRA SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN HAI....................................................29

2.7.1. Tính toán sự hình thành khe nứt.................................................................................29

2.7.2. Tính toán sự mở rộng vết nứt......................................................................................31

2.7.3. Tính toán biến dạng (độ võng).....................................................................................36

2.7.4. Kết quả kiểm tra sàn theo TTGH II..............................................................................40

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CẦU THANG BÊ TÔNG CỐT THÉP..............................................42

3.1. kiến trúc cầu thang.........................................................................................................42

3.2. thiết kế kết cấu cầu thang...............................................................................................43

3.2.1. Tiêu chuẩn áp dụng.....................................................................................................43

3.2.2. Đặc tính vật liệu...........................................................................................................43

3.2.3. Cơ sở tính toán............................................................................................................43

3.2.4. Tính toán cốt thép cho cho bản thang.........................................................................45

3.2.5. Tính toán dầm chiếu nghỉ............................................................................................50

3.2.6. Tính toán dầm chiếu tới...............................................................................................52

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP......................................................54

4.1. GIẢI PHÁP KẾT CẤU KHUNG.......................................................................................54

4.2. Bố trí hệ kết cấu chịu lực................................................................................................54

4.2.1. Chọn sơ bộ tiết diện khung.........................................................................................55

4.3. CƠ SỞ THIẾT KẾ..........................................................................................................57

4.3.1. Tiêu chuẩn thiết kế......................................................................................................57

4.3.2. Đặc tính vật liệu...........................................................................................................57

4.3.3. Tải trọng tác động và tổ hợp tải trọng..........................................................................58

4.3.4. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính..............................................................................70

4.4. cơ sở lý thuyết tính toán.................................................................................................82

4.4.1. Tính toán dầm bê tông cốt thép...................................................................................82

4.4.2. Tính toán cột bê tông cốt thép.....................................................................................83

4.4.3. Tính toán vách bê tông cốt thép..................................................................................86

4.5. thiết kế khung trục 3.......................................................................................................88

4.5.1. Tính toán dầm bê tông cốt thép...................................................................................88

4.5.2. Tính toán cột bê tông cốt thép.....................................................................................91

4.5.3. Tính toán thép gia cường vị trí dầm phụ giao dầm chính............................................93

4.6. THIẾT  KẾ KHUNG TRỤC B..........................................................................................94

4.6.1. Thiết kế dầm bê tông cốt thép.....................................................................................94

4.6.2. Thiết kế cột bê tông cốt thép.......................................................................................94

4.6.3. Kiểm tra cột bằng biểu đồ tương tác.........................................................................121

4.7. KIỂM TRA KHUNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II.................................................133

4.7.1. Kiểm tra chuyển vị đỉnh.............................................................................................133

4.7.2. Kiểm tra chuyển vị lệch tầng.....................................................................................133

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ MÓNG BÊ TÔNG CỐT THÉP......................................................137

5.1. giới thiệu chung............................................................................................................137

5.2. Điều kiện địa chất công trình........................................................................................137

5.2.1. Địa tầng.....................................................................................................................137

5.2.2. Địa chất thủy văn......................................................................................................139

5.3. lựa chọn giải pháp nền móng......................................................................................140

5.4. cơ sở tính toán.............................................................................................................140

5.4.1. Tiêu chuẩn thiết kế....................................................................................................140

5.4.2. Đặc tính vật liệu........................................................................................................140

5.4.3. Tải trọng tác động.....................................................................................................141

5.5. Tính toán móng cột trục b – 3......................................................................................141

5.5.1. Tải trọng tác dụng.....................................................................................................141

5.5.2. Sơ bộ độ sâu đặt đáy đài.........................................................................................142

5.5.3. Tính toán sức chịu tải cọc........................................................................................142

5.5.4. Chọn và bố trí cọc trong đài.....................................................................................147

5.5.5. Kiểm tra điều kiên áp lực đỉnh cọc...........................................................................147

5.5.6. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc...........................................................................152

5.5.7. Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc.....................................................157

5.5.8. Kiểm tra độ lún của móng........................................................................................161

5.5.9. Tính toán và cấu tạo đài cọc....................................................................................163

5.5.10. Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính móc cẩu.......................................166

5.6. tính toán móng cột trục 3 – A......................................................................................167

5.6.1. Tải trọng tác dụng....................................................................................................167

5.6.2. Sơ bộ độ sâu đặt đáy đài.........................................................................................167

5.6.3. Tính toán sức chịu tải cọc........................................................................................167

5.6.4. Chọn và bố trí cọc trong đài.....................................................................................168

5.6.5. Kiểm tra phản lực đầu cọc.......................................................................................168

5.6.6. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc...........................................................................170

5.6.7. Kiểm tra áp lực tại mặt phẳng mũi cọc....................................................................172

5.6.8. Kiểm tra độ lún móng cọc........................................................................................175

5.6.9. Tính toán và cấu tạo đài cọc...................................................................................177

5.7. kiểm tra theo trạng thái giới hạn ii..............................................................................179

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................177

 Đề tài:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

CHUNG CƯ AN GIA - THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Luận văn đã nộp và báo cáo tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn tốt nghiệp Đại học ngành Kỹ thuật Xây dựng, vào ngày … tháng … năm 20…. (Quyết định thành lập Hội đồng số: … ngày … tháng … năm 20… của Hiệu Trưởng Trường Bách Khoa)

LỜI CẢM ƠN

Sau 4 năm trên giảng đường đại học, luận văn tốt nghiệp luôn là mục tiêu hướng đến của sinh viên nói chung và nói riêng là sinh viên ngành xây dựng thuộc khoa Kỹ thuật xây dựng của Trường Bách Khoa - Đại học Cần Thơ. Luận văn tốt nghiệp thể hiện phần nào những kiến thức tích lũy được và những kinh nghiệm học hỏi được của mỗi sinh viên. Đây là bước chuẩn bị cần thiết, hiệu quả và quan trọng trước khi sinh viên tốt nghiệp ra trường.

Sau hơn 15 tuần cố gắng nổ lực thực hiện giờ đây luận văn tốt nghiệp của em đã hoàn thành đúng thời gian. Em xin chân thành cám ơn ban chủ nhiệm khoa kỹ thuật xây dựng cùng quý thầy cô trong khoa kỹ thuật xây dựng đã dìu dắt, truyền đạt những kiến thức vô cùng quý báu cho em trong suốt qua trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn.

Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến thầy hướng dẫn : PGS.TS……………….., đã dành nhiều thời gian và công sức để truyền đạt những kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế cho em hoàn thành tốt luận văn của mình.

Và tôi cũng chân thành cám ơn tất cả các bạn ngành xây dựng đã trao đổi, giúp đỡ cũng như đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn thiện luận văn tốt nghiệp của mình một cách tốt hơn.

Do thời gian thực hiện luận văn cũng như kiến thức có hạn, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên luận văn tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quí thầy cô cùng tất cả các bạn.

Cuối cùng, em xin chúc quí thầy cô có nhiều sức khỏe học tập và công tác tốt, luôn thành công trong tương lai.

Em xin chân thành cám ơn!

                                                                                                                                                                             Cần Thơ, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                                                              Sinh viên thực hiên.

                                                                                                                                                                            ………………..

CHƯƠNG 1. TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH

1.1. MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG

Một đất nước muốn phát triển một cách mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, trước hết cần phải có một cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện tốt và thuận lợi nhất cho nhu cầu sinh sống và làm việc của người dân. Đối với nước ta, là một nước đang từng bước phát triển và ngày càng khẳng định vị thế trong khu vực và cả quốc tế, để làm tốt mục tiêu đó, điều đầu tiên cần phải ngày càng cải thiện nhu cầu an sinh và làm việc cho người dân. Mà trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu cấp thiết hàng đầu.

Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng. Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm thành phố là hợp lý nhất.

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố, đồng thời cũng là cơ hội tạo nên nhiều việc làm cho người dân.

=> Chính vì thế, công trình chung cư An Gia được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên.

1.2. VỊ TRÍ CÔNG TRÌNH

1.2.1. Thông tin dự án

- Tên công trình: Chung cư An Gia.

- Địa điểm xây dựng: Bắc Từ Liêm, Hà Nội.

- Cấp công trình: Công trình cấp II (Căn cứ theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD).

- Quy mô xây dựng: Công trình gồm 10 tầng, 1 tầng mái và 1 tum thang máy.

- Chiều dài mặt bằng: 49m.

- Chiều rộng mặt bằng: 20m.

- Chiều cao công trình: 37,1m.

- Tiện ích dự án:

- Tầng 1: Bãi đậu cho ô tô và xe máy

- Tầng 2-10: Căn hộ

- Tầng mái: Hệ thống thang máy, bồn nước mái,...

1.1.2. Điều kiện tự nhiên

* Đặc điểm địa hình:

- Nhìn chung, địa hình Hà Nội khá đa dạng với núi thấp, đồi và đồng bằng. Trong đó phần lớn diện tích của Thành phố là vùng đồng bằng, thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo hướng dòng chảy của sông Hồng. Điều này cũng ảnh hưởng nhiều đến quy hoạch xây dựng và phát triển kinh tế - xã hội của Thành phố.

- Khu vực nội Thành và phụ cận là vùng trũng thấp trên nền đất yếu, mực nước sông Hồng về mùa lũ cao hơn mặt bằng Thành phố trung bình 4 - 5m. Hà Nội có nhiều hồ, đầm thuận lợi cho phát triển Thủy sản và du lịch, nhưng do thấp trũng nên khó khăn trong việc tiêu thoát nước nhanh, gây úng ngập cục bộ thường xuyên vào mùa mưa. Vùng đồi núi thấp và trung bình ở phía Bắc Hà Nội thuận lợi cho xây dựng, phát triển công nghiệp, lâm nghiệp và tổ chức nhiều loại hình du lịch.

* Thủy văn:

- Hà Nội được hình thành từ châu thổ sông Hồng, nét đặc trưng của vùng địa lí thành phố Hà Nội là “Thành phố sông hồ” hay “Thành phố trong sông”. Nhờ các con sông lớn nhỏ đã chảy miệt mài hàng vạn năm đem phù sa về bồi đắp nên vùng châu thổ phì nhiêu này. Hiện nay, có 7 sông chảy qua Hà Nội: sông Hồng, sông Đuống, sông Đà, sông Nhuệ, sông Cầu, sông Đáy, sông Cà Lồ. Trong đó, đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài tới 163km (chiếm 1/3 chiều dài của con sông này chảy qua lãnh thổ Việt nam).

* Khí hậu - thời tiết:

- Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu Hà Nội có đặc trưng nổi bật là gió mùa ẩm, nóng và mưa nhiều về mùa hè, lạnh và ít mưa về mùa đông; được chia thành bốn mùa rõ rệt trong năm: Xuân, Hạ, Thu, Đông. Mùa xuân bắt đầu vào tháng 2 (hay tháng giêng âm lịch) kéo dài đến tháng 4. Mùa hạ bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 8, nóng bức nhưng lại mưa nhiều. Mùa thu bắt đầu từ tháng 8 đến tháng 10, trời dịu mát, lá vàng rơi. Mùa đông bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau, thời tiết giá lạnh, khô hanh. 

- Hà Nội quanh năm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời khá dồi dào. Tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm khoảng 120 kcal/cm², nhiệt độ trung bình năm 24,9°C, độ ẩm trung bình 80 - 82%. Lượng mưa trung bình trên 1700mm/năm (khoảng 114 ngày mưa/năm).

1.3. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.3.1. Giải pháp mặt bằng

- Công trình là một khối nhà 11 tầng. Với mặt bằng hình chữ nhật có chiều dài 49m, chiều rộng 20m.

- Tổng chiều cao công trình 37,2m. Diện tích 1 sàn 980 .

- Tầng 1 nằm ở cốt cao độ 0,000m, được bố trí 1 ram dốc từ cao độ -1,200m  đến cao độ 0,000m ( độ dóc i=27%)

- Công năng chính là cho thuê căn hộ, vì không có tầng hầm nên tầng 1 được sử dụng hoàn toàn cho tiện ích đỗ xe, Hệ thống cầu thang bộ ( 2 thang bộ) và thang máy (2 thang máy) bố trí ngay vị trí trung tâm mặt bằng làm cho người dân của chung cư có thể tiếp cận nhanh chóng phục vụ việc đi lại (xem bản vẽ mặt bằng kiến trúc tầng 1, hình 1.1).

- Tầng 2 đến tầng 10 được coi như là khu tiện ích chính của toàn khối nhà, mỗi tầng gồm 8 căn hộ, được bố trí đẹp mắt bằng cách bố trí các khu chức năng cho từng căn hộ một cách hài hòa, mang tính đối xứng của mặt bằng công trình, ngoài ra còn tạo cho khối nhà 1 sơ đồ đơn giản về giao thông để việc vận hành và quản lý dễ giàn (xem bản vẽ mặt bằng kiến trúc tầng 2, hình 1.2).

-  Tầng 2 (tầng điển hình) cao trình +3,000m với chiều cao tầng 3,0m không gian rộng rãi thoáng đãng. Bao gồm các khu chức năng bên trong căn hộ như sau: phòng ngủ, phòng khách, bếp, nhà vệ sinh, thang bộ, thang máy,..Diện tích trung bình từng khu chắc năng bên trong : phòng ngủ (20,7 m²/1 phòng); phòng khách (21,3 m²/1 phòng); phòng bếp (13,56 m²/1 phòng); nhà vệ sinh (3,4 m²/1 phòng); hành lang (134 m²/ 1 phòng).

- Tầng mái cao trình +33,600m, tầng không được sử dụng chỉnh, chỉ dùng để đặt hồ nước mái.Tổng diện tích đặt bồ nước 8×7×2=112 m². Ngoài ra còn có thể đặt các thiết bị kỹ thuật khác như hệ thống điều hòa không khí (xem mặt bằng kiến trúc tầng mái, hình 1.3).

- Tầng tum cao trình +37,100m, tầng này có sàn diện tích nhỏ hơn 70% diện tích tầng dùng để che cho thang bộ và thông tầng, ngoài ra tại vị trí lõi thang máy sàn tum được sử dụng để móc ròng rọc thang mại nhận tải trọng và truyền về vách.

1.3.2. Giải pháp mặt đứng

- Công trình có hình khối kiến trúc hiện đại phù hợp với tính chất chung cư cao cấp. Tuy đơn điệu chỉ là một khối chữ nhật cùng với những nét ngang và thẳng đứng nhưng vẫn tạo nên sự bề thế vững vàng cho công trình, hơn thế nữa kết hợp với sự việc sử dụng vật liệu có màu xanh làm chủ đạo kết hợp với cửa kính tạo nên vẻ sang trọng cho một công trình kiến trúc, cửa kính được bố trí ở mọi khu chức năng nhằm lấy sáng tự nhiên tốt nhất, đảm bảo mọi hoạt động trong căn hộ diễn ra thoải mái, thoáng đảng.

- Tổng thể công trình là khối đơn giản gồm 10 tầng, 1 tầng mái và 1 tầng tum (xem bản vẽ kiến trúc mặt đứng, mặt cắt, hình 2.4;2.5;2.6). Mặt đứng chính công trình có chiều cao là 37,1m so với cao độ cốt ±0,000m bao gồm:

+ Cao trình tầng 1: ±0,000m.

+ Cao trình tầng 2: +3,000m.

+ Cao trình tầng 3: +6,400m.

+ Cao trình tầng 4: +8,800m.

+ Cao trình tầng 5: +13,200m.

+ Cao trình tầng 6: +16,600m.

+ Cao trình tầng 7: +20,000m

+ Cao trình tầng 8: +23,400m.

+ Cao trình tầng 9: +26,800m.

+ Cao trình tầng 10: +30,200m.

+ Cao trình tầng mái: +33,600m.

+ Cao trình tum: +37,100m.

1.3.4. Giải pháp kỹ thuật khác

1.3.4.1. Hệ thống điện

- Công trình sử dụng điện được cung cấp bởi 2 nguồn: lưới điện TP. Hà Nội và máy phát điện dự phòng có công suất 150Kva (kèm theo hệ thống điện có sử dụng thêm máy biến áp để đảm bảo ổn định điện áp cho điện trong công trình, đảm bảo tuổi thọ của các hệ thống kỹ thuật liên quan).

- Toàn bộ hệ thống đường dây điện trong công trình dưới dạng điện đi ngầm( được tiến hành lắp đặt đồng thời lúc thi công)

- Hệ thống điện chính được đi trong hợp kỹ thuật luồn trong gen điện và đặt ngầm trong tường, sàn.

1.3.4.3. Hệ thống chiếu sáng

Các tầng được lấy sáng tự nhiên thông qua việc bố trí cửa kính xung quanh mặt bằng theo vị trí tường bao vây, ngoài ra tại những vị trí không thể bố trí để lấy sáng tự nhiên thì được bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo sao cho đảm bảo khả năng cung cấp ánh sáng tối ưu.

1.3.4.5. Hệ thống thoát nước

Nước mưa trên mái sẽ thoát theo các lỗ nước chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính D=140mm đi xuống dưới. Hệ thống thoát nước thải được bố trí riêng. Nước thải từ buồng vệ sinh có riêng hệ thống dẫn để đưa nước vào bể xử lý chất thải sau đó được ra hệ thống nước thải chung.

1.3.4.6. Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống báo cháy được lắp đặt tại những vị trí có nguy cơ xảy ra cháy cao. Các bình cứu hỏa được trang bị đầy đủ và được bố trí ở hành lang, cầu thang,... theo sự hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy tại khu vực xây dựng công trình.

1.4.4.8. Hệ thống thoát rác

Rác thải được tập trung ở các tầng thông qua hộp gen rác bố trí ở các tầng, rác thải sẽ được ban vệ sinh tòa nhà vận chuyển và xử lỹ. Hộp gen rác được thiết kế kính đáo và xử lý kỹ lưỡng để tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiễm môi trường sống của cư dân chung cư.

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP

2.1. GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN

Hệ sàn sườn: cấu tạo gồm hệ dầm và bản sàn

- Ưu điểm: tính toán, thi công đơn giản, phù hợp với đa số loại công trình.

- Nhược điểm: khi nhịp lớn dẫn đến chiều cao dầm và độ võng sàn lớn dẫn đến chiều cao tầng bị hạn chế, không tối ưu không gian.

Hệ sàn không dầm: cấu tạo gồn các bản kê trực tiếp lên cột.

- Ưu điểm: chiều cao công trình giảm do chiều cao tầng giảm, thi công nhanh hơn hệ sàn dầm vì không tốn công lắp đặt cốp pha.

- Nhược điểm: do không có dầm nên độ cứng của hệ nhỏ hơn so với phương án sàn dầm dẫn đến việc chịu tải trọng ngang kém.

Sàn không dầm ứng lực tước: cấu tạo như sàn không dầm, nhưng cốt thép được căng lực trước.

Tấm panel lắp ghép: cấu tạo gồm các tầm sản xuất sẵn trong nhà máy. Các tấm này được vận chuyển ra công trình và lắp dựng, sau đó rãi cốt thép và đổ bê tông bù.

- Ưu điểm:khả năng vược nhịp lớn, thời gian thi công nhanh, tiết kiệm vật liệu.

- Nhược điểm: kích thước cấu kiện lớn, tính toán phức tạp, đối với công trình ở khu vực đường nhỏ thì khó vận chuyển.

=> Căn cứ vào mục đích sử dụng của công trình là căn hộ vì vậy không cần không gian quá lớn vì vậy chọn giải pháp hệ sàn sườn.

2.2. LỰA CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN

2.2.1. Sơ bộ tiết diện sàn

m = 30÷35  sàn 1 phương;

m = 40÷50 sàn 2 phương ;

m = 10÷15 bản công xôn;

 Nhịp theo phương chịu lực chính;

D = 0,8÷1,4 phụ thuộc vào tải trọng.

Sơ bộ chiều dày sàn như bảng 2.1.

2.2.2. Sơ bộ tiết diện dầm

Kết quả sơ bộ tiết diện dầm chính như bảng 2.2.

Kết quả sơ bộ tiết diện dầm phụ như bảng 2.3.

2.3. CƠ SỞ THIẾT KẾ

2.3.1. Tiêu chuẩn áp dụng

- TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

- TCVN 2737 – 2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.

2.3.2. Đặc tính vật liệu

2.3.2.1. Bê tông

Chỉ tiêu cường độ vật liệu bê tông dùng cho dầm sàn như bảng 2.4.

Cường độ của bê tông trong bảng 4.1 khi tính toán theo trạng thái giới hạn 1 nhân với hệ số điều kiện làm việc , có giá trị như sau:

γ_b1=1,0 : Khi có tác dụng của toàn bộ tải trọng, bao gồm tải trọng tạm thời ngắn hạn;

γ_b1=0,9 /L: Khi có tác dụng chỉ của trải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn.

2.3.2.2. Cốt thép

Chỉ tiêu cường độ thép dùng cho dầm sàn như bảng 2.5.

2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

Dựa vào sơ đồ kết cấu và phân tích sự làm việc của các bản sàn, người ta chia làm 2 loại là sàn một phương và sàn hai phương.

- Sàn một phương (sàn loại bản - dầm): là loại sàn làm việc chịu uốn theo một phương hoặc hai phương nhưng phương còn lại chịu uốn rất nhỏ. Khi sàn có tỉ lệ cạnh dài so với cạnh ngắn lớn hơn 2 thì sàn đó có thể xem là sàn một phương (l₂/l₁ > 2). Liên kết có thể là kê lên tường hoặc đổ liền khối với dầm nhưng chỉ ở ≤ 2 cạnh đối diện.

- Sàn hai phương (sàn loại bản kê bốn cạnh): là loại sàn chịu uốn theo hai phương. Khi sàn có tỉ lệ cạnh dài so với cạnh ngắn nhỏ hơn hoặc bằng 2 thì sàn đó là sàn hai phương (l₂/l₁ ≤ 2). Liên kết có thể kê lên tường (gối) hoặc đổ liền khối với dầm (ngàm), các liên kết với dầm có ở ≥ 2 cạnh kề.

Ta có bảng so sánh như sau để phân biệt rõ hơn về sàn 1 phương và 2 phương:

Điều kiện phân loại sàn 1 phương và sàn 2 phương như bảng 2.10.

2.4.1. Lý thuyết tính toán sàn 2 phương

2.4.1.1. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính

Đối với sàn 2 phương có nhiều sơ đồ tính khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện biên mà chọn sơ đồ tính, đối với phương pháp tra ô bản đơn thì sơ đồ tính thường gặp là sơ đồ 4 cạnh ngàm (sàn, dầm đổ liền khối) như hình 2.1.

2.4.1.2. Tính toán cốt thép

Chuẩn bị số liệu: R_b, R_s,=, α_R.

Với: ε_b2: Theo 6.1.4.2 TCVN 5574-2018.

2.4.2. Lý thuyết tính toán sàn 1 phương

2.4.2.1. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính

Cắt một bản rộng 1 mét theo phương chịu lực chính. Xem như dầm đơn giản với điều kiện biên khác nhau. Điều kiện biên như mục 2.4.1.1

Xem sơ đồ tính sàn 1 phương thường gặp hình 2.2.

Momen tại các vị trí tính như sau:

Momen âm tại gối: M_I=(qL₁²)⁄12

Momen dương tại nhịp:  M_I=(qL₁²)⁄24

2.4.2.2. Tính toán cốt thép

Quy trình tính toán tương tự mục 2.4.1.2

2.5. TÍNH TOÁN THÉP SÀN TẦNG 2

Sơ đồ phân chia ô sàn tầng 2 theo chức năng và kích thước được thể hiện bởi hình 2.3.

2.5.1. Tính toán ô sàn đại diện

2.5.1.1. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính sàn 2 phương

Chọn sàn S4 làm đại diện: kích thước nhịp như hình 2.3.

M₁=m₉₁.P=0,0201.146=2,94 (kN.m)

M₂=m₉₂.P=0,0072.146=1,05 (kN.m)

MI=k₉₁.P=0,0443.146=6,48 (kN.m)

M_II=k₉₂.P=0,0159.146=2,33 (kN.m)

2.5.1.2. Tính toán thép sàn 2 phương

Khi sử dụng thép có đường kính d<10mm.

Khi sử dụng thép có đường kính d≥10.

Tính toán cốt thép ứng với M_I=6,48 kNm

Giả thuyết a=2,5 cm, tính h₀=h_s-a=10-2,5=7,5 cm.

Chọn thép: ϕ8a100 có A_s=5,03 cm²

- Tính α_m:

Chọn thép: ϕ6a120 có A_s=2,36 cm²

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Thay số được: μ_min (%) = 3,37%

- Tính α_m:

Chọn thép: ϕ8a200 có A_s=2,52 cm²

Thay số được: μ_min (%) = 3,37%

* Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính sàn 1 phương:

Chọn sàn S8 làm đại diện: kích thước nhịp như hình 2.3.

Ta có: L₁=2,5m; L₂=7,0m.

L₂⁄L₁ =7,0⁄2,5=2,8>2→ sàn 1 phương.

h_d⁄h_s =50⁄(10=6>3→) điều kiện biên là ngàm.

2.5.2. Kết quả tính toán thép sàn tầng 2

2.5.2.1. Thống kê tải trọng và phân loại ô sàn

Thống kê tải trọng và phân loại sàn tầng 2 như bảng 2.11.

2.5.2.2. Thống kê tính toán cốt thép

- Thống kê kết quả tính toán sàn 2 phương bảng 4.10.

- Thống kê kết quả tính toán sàn 1 phương bảng 4.11.

- Bố trí cốt thép: xem mặt bằng và mắt cắt thép sàn tầng 2.

2.7. KIỂM TRA SÀN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN HAI

Ngày nay, kết cấu bê tông cốt thép với các tiết diện thanh mảnh do việc ứng dụng của vật liệu cường độ cao ngày càng được sử dụng rộng rãi. Điều đó làm cho cấu kiện bê tông cốt dễ có độ võng lớn và nguy cơ mở rộng khe nứt cũng lớn.

Việc tính toán theo trạng thái sử dụng càng phải được chú ý đúng mức.

Tính toán cấu kiện BTCT theo trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm:

- Tính toán hình thành vết nứt;

- Tính toán mở rộng vết nứt;

- Tính toán biến dạng.

* Kiểm tra trạng thái giới hạn II cho sàn S4 (S4 làm đại diện).

2.7.1. Tính toán sự hình thành khe nứt

Tính toán theo sự hình thành vết nứt của cấu kiện bê tông cốt thép được tiến hành trong các trường hợp khi mà điều kiện sau được tuân thủ:

M > M_crc

Trong đó :

M: Mô men uốn do ngoại lực đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn và đi qua trọng tâm tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện;

M_crc: Mô men uốn do tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu khi hình thành vết nứt, được xác định theo công thức.

Xác định giá trị momen sàn thực hiện tương tự mục 2.4.1.1 hoặc 2.4.2.1 tùy sơ đồ tính.

Diện tích mặt cắt tiết diện: A=b.h=1000.100=100000 mm²

Diện tích mặt cắt ngang quy đổi của tiết diện dầm: A_s=503 mm2; A_s'=236 (diện tích thép được lấy tại bảng 2.12).

A_red=A+αA_s+αA_S'=100000+7,27.503=105860 mm²

- Tính toán hình thành khe nứt:

Momen kháng uốn đàn hồi dẻo của tiết diện đối với thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng:

W_pl=γW_red=1,3.1739303=2261094 mm³

Momen hình thành khe nứt:

M_crc=W_pl.R_(bt,ser)=2261094.1,35=3,052 kNm

2.7.2. Tính toán sự mở rộng vết nứt

Giá trị nội lực sàn S4 cho tính toán mở rộng vết nứt và biến dạng như bảng 2.18.

Chú thích: “S4^tc*” : Ứng với tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn tiêu chuẩn.

Giá trị tải trọng tạm thời dài hạn được xác định bằng cách nhân tải trọng tạm thời ngắn hạn với 0,35 ( theo mục 8.3.3 TCVN 2737:2023).

Biểu đồ momen của các giá trị momen trên được thể hiện bởi hình 2.7, 2.8.

2.7.2.1. Bề rông khe nứt dài hạn

- Do tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn.

Chiều cao làm việc của tiết diện:

h₀ = h-a_tt=100-24=76 mm

Diện tích tiết diện bê tông chịu kéo được xác định theo chiều cao vùng chịu kéo của bê tông dựa trên nguyên tắc tính toán momen hình thành khe nứt:

A_bt =b.y_t =1000.50=50000 mm^2  với y_t=50mm thỏa mãn điều kiện trong khoảng [2a_tt=48;0,5.h=50 mm].

Theo TCVN 5574-2018 bảng 17 ta có: a_(crc,u)=0,3 mm

Suy ra, a_(crc,1)=0,24(crc,u)=0,3 thỏa yêu cầu về giới hạn độ rộng khe nứt.

2.7.2.2. Bề rộng khe nứt ngắn hạn

a_crc=a_(crc,1)+a(_crc,2)-a_(crc,3)

- Do tải trọng thường xuyên và tạm thời:

Chiều cao làm việc của tiết diện:

h₀=h-a_tt=100-24=76 mm

Momen quán tính của diện tích tiết diện cuả vùng bê tông chịu nén, của cốt thép chịu kéo và của cốt thép chịu nén đối với trọng tâm tiết diện ngang quy đổi: I_red = 30509024 mm⁴

Theo TCVN 5574-2018 bảng 17 ta có: a_(crc,u)=0,4 mm.

Vậy chiều rộng vết nứt ngắn hạn: a_crc=a_(crc,1)+a_(crc,2)-a_(crc,3)=0,24+0,21-0,17=0,28 mm(crc,u)=0,4 mm.

Kết luận: Sàn thỏa điều kiện về chiều rộng vết nứt cả trong dài hạn và ngắn hạn.

2.7.4. Kết quả kiểm tra sàn theo TTGH II

Thống kê nội lực sàn cho kiểm tra sàn theo TTGH II như bảng 2.20.

Thống kê kết quả tính toán có sự hình thành vết nứt như bảng 2.21.

Thống kê kết quả tính toán sự mở rộng vết nứt như bảng 2.22.

Chọn cầu thang tầng 2 lên tầng 3 để thiết kế. Các thông số kích thước cầu thang được minh họa bởi hình 3.1, 3.2 và lớp cấu tạo cầu thang hình 3.3.

3.2. THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU THANG

3.2.1. Tiêu chuẩn áp dụng

- TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

- TCVN 2737 – 2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.

3.2.2. Đặc tính vật liệu

Sử dụng vật liêu có các thông số kỹ thuật như mục 2.3.2, Chương 2.

3.2.3. Cơ sở tính toán

Sử dụng cầu thang dạng bản bê tông cốt thép chịu lực

3.2.3.1. Sơ bộ tiết diện

- Chọn sơ bộ chiều dày bản thang theo công thức sau:

h_b=L_b/(35÷30)=3500/(35÷30)=(100÷117)  (mm).

Với: L₀=700⁄(2=3500(m)): Nhịp tính toán của bản thang (dựa vào hình 5.2). Chọn chiều dày bản thang h_b=100 (mm).

- Chọn sơ bộ tiết diện dầm chiếu tới:

h_d=300 (mm);b_d=200 (mm).

3.2.3.2. Tải trọng tác dụng

- Tĩnh tải tác dụng lên bản thang nghiêng:

Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng ( vế thang).như bảng 3.1.

Chú thích: Kết quả tổng tải đã được được quy đổi thành lực có phương cùng hướng với trọng lực. Và tải trọng đã được quy đổi thành phân bố đều theo nhịp bản thang.

Tải trọng tác dụng lên bản ngang ( bản chiếu nghỉ) như bảng 3.2.

3.2.4. Tính toán cốt thép cho cho bản thang

3.2.4.1. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính

Việc xác định sơ đồ tính chính xác cho cầu thang là việc rất khó vì phụ thuộc vào điều kiện biên nên chỉ có thể đưa ra sơ đồ tính gần đúng thiên về an toàn. Vì vậy việc tính toán cốt thép dẽ được đưa về sơ đồ tính 2D và được kiểm tra bằng mô hình cầu thang 3D.

- Sơ đồ tính: Để xác định sơ đồ tính 2D ta cắt bản 1m như hình 3.4 và được mô hình 2D vào phần mềm SAP2000 như hình 3.5.

Chọn điều kiện viên là khớp vì tỷ số h_d⁄(h_b=300⁄(100=3)). Sơ đồ tính cầu thang dạng bản 2 vế với đều kiện biên được chọn được thể hiện bởi hình 3.5.

- Phân tích sơ đồ tính:  biểu đồ momen sau khi sử dụng phần mềm SAP2000 để phân tích mô hình (hình 3.5) được thể hiện bởi hình 3.6, 3.7, 3.8.

3.2.4.2. Tính toán cốt thép

Các bước tính toán cơ bản thực hiện tương tự như mục 2.4.1.2.

Tương tự tính toán cốt thép với các vị trí khác ta có thống kê tính toán như bảng 5.3.

Kiểm tra nội lực bằng cách mô hình cầu thang 3D vào SAP2000 (như hình 3.9).

Nhận xét: sau khi kiểm tra nội lực bản cầu thang bằng mô hình cầu thang 3D ta nhận thấy kết quả của mô hình hóa 2D cho kết quả lớn hơn, thiên về an toàn hơn nhưng điều kiện biên của mô hình 2D là khớp lý tưởng trong khi đó kết cấu thực tế không đạt điều kiện liên kết lý tưởng tại vị trí dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới. Vì vậy việc tính toán thép thiên về an toàn kết hợp giữa 2 mô hình 2D và 3D.

Thống kê kết quả tính toán thép bản thang như bảng 3.3.

- Bố trí thép cầu thang xem bản vẽ bố trí thép cầu thang.

3.2.6. Tính toán dầm chiếu tới

3.2.6.1. Tải trọng

Tải trọng tác dụng dầm chiếu tới gồm: tải trọng bản thân dầm và tải trọng bản thang truyền vào dưới dạng phản lực gối(hình 3.8).

3.2.6.2. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính

Sơ tính của dầm chiếu nghỉ được xác định là dầm đơn giản với điều kiện biên là 2 đầu ngàm (vì dầm chiếu tới liên kết trực tiếp với cột, hình 3.17).

Phân tích sơ đồ tính (hình 3.17) bằng phần mềm SAP2000 ta được kết quả như hình 3.18, 3.19.

3.2.6.3. Tính toán cốt thép

- Tính toán cốt thép dọc:

Các bước tính toán thép dọc tương tự mục 3.2.5.3 với tiết diện b×h=200×400 (mm) kết quả tính toán được thống kê tại bảng 5.

- Tính toán thép đai:

Khả năng chịu cắt của bê tông:

0,5R_bt bh₀=0,5.0,9.0,1.20.36=32,4 (kN)

Khoảng cách đai lớn nhất:

s_max=(R_bt bh₀²)⁄Q=〖1,05.0,1.20.36〗²⁄(80,48=33,8(cm).)

Khoảng cách đai bố trí:

Khoảng cách đai bố trí: s_bt=min⁡(s_max;s;s_w )=min⁡(15,7;18,3;15)=15(cm) Bố trí: ϕ6a150.

Thống kê kết quả tính toán dầm thang như bảng 3.4.

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

4.1. GIẢI PHÁP KẾT CẤU KHUNG

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng vì:

- Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền.

- 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 của công trình.

Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng gồm:

- Hệ kết cấu cơ bản: kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống.

- Hệ kết cấu hỗn hợp: kết cấu khung giằng, kết cấu khung vách, kết cấu ống lỗi và kết cấu ống tổ hợp.

- Kết cấu đặc biệt: kết cấu có tầng cứng, kết cấu có dầm chuyển, kết cấu có hệ giằng liêng tầng và kết cấu có khung thép.

Tùy thuộc vài yêu cầu kiến trúc, quy mô công trình, tính khả thi và khả năng đảm bảo ổn định công trình mà có lựa chọn phù hợp cho hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng.

=> Căn cứ vào quy mô công trình gồm 11 tầng, sinh viên chọn sử dụng hệ kết cấu khung cho công trình “ Chung cư An Gia Thành phố Hà Nội ”.

4.2. Bố trí hệ kết cấu chịu lực

* Nguyên tắc bố trí:

- Đơn giản, rõ ràng. Nguyên tắc này đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy được kiểm soát. Thông thường kết cấu thuần khung sẽ có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn với hệ kết cấu vách và khung vách... là loại kết cấu phức tạp.

- Truyền lực theo con đường ngắn nhất. Nguyên tắc này đảm bảo cho kết cấu làm việc hợp lý, kinh tế. Đối với kết cấu bê tông cốt thép cấn ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, tránh những kết cấu treo chịu kéo, tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc.

- Đảm bảo sự làm việc không gian của kết cấu

- Phù hợp với quan niệm tính toán: theo nguyên tác cột khỏe dầm yếu.

4.2.1. Chọn sơ bộ tiết diện khung

4.2.1.1. Sơ bộ tiết diện dầm, sàn

Tiết diện dầm, sàn đã được chọn tại mục 2.2, chương 2.

4.2.1.2. Sơ bộ tiết diện cột

Kích thước tiết diện cột thường được chọn trong giai đoạn thiết kế cơ sở, dựa vào kinh nghiệm thiết kế, dựa vào các kết cấu trong tương tự hoặc cũng có thể tính toán sơ bộ dựa vào lực nén N được xác định một cách gần đúng. Dựa vào hình 4.1 để xác định diện tích truyền tải sàn vào cột.

Theo mục 3.3.2 TCVN 198 – 1997, tiết diện cột được chọn sao cho tỷ số chiều cao thông thủy của tầng và chiều cao tiết diện cột không lớn hơn 25. Chiều rộng tối thiểu của tiết diện không nhỏ hơn 220 mm

Kết quả sơ bộ tiết diện cột giữa (trục 3 - C) như bảng 4.1.

Kết quả sơ bộ tiết diện cột biên (trục 1 - C) như bảng 4.1.

4.3. CƠ SỞ THIẾT KẾ

4.3.1. Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

- TCVN 2737 – 2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.

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

- QCVN 02 – 2022: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số hiệu diều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.

- TCVN 9386 – 2012: Thiết kế công trình chịu động đất.

4.3.3. Tải trọng tác động và tổ hợp tải trọng

4.3.3.1.Tải trọng tác dụng theo phương đứng

- Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) gồm:

Trọng lượng bản thân kết cấu: được phần mềm phân tích kết cấu tính toán tự động thông qua tiết diện đã chọn.

Trọng lượng các lớp cấu tạo: được liệt kê tại bảng 2.6, 2.7, 2.8.

- Tải trọng tạm thời (hoạt tải): được liệt kê tại bảng 2.9.

Chú ý: Tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời sử dụng cho mô hình là giá trị tiêu chuẩn không kể đến trọng lượng bản thân.

- Tải trọng tường:

Tải trọng tường như bảng 4.6.

- Tải trọng thiết bị thang máy:

Thông số kỹ thuật thang máy như bảng 4.7.

4.3.3.2. Tải trọng tác dụng theo phương ngang (tải trọng gió)

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió W_k tại tọa độ tương đương z_e được xác định theo công thức:

W_k=W_(3s,10).k(z_e ).c.G_f

Trong đó:

k_ze  : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao tương đương z_e (xem 10.2.4 TCVN 2737-2023) và được xác định theo 10.2.5 TCVN 2737-2023;

c : Hệ số khí động, xác định theo 10.2.6 TCVN 2737-2023;

G_f: Hệ số giật, xác định theo 10.2.7 TCVN 2737-2023;

Cơ sở tính toán gió như bảng 4.9.

Kết quả chu kỳ dao động theo phương x như bảng 4.10.

Kết quả chu kỳ dao động theo phương y như bnagr 4.11.

Tọa độ tâm hình học như bàng 4.14.

Chú thích: Tải trọng gió bảng 4.12 và 4.13 được gán vào tâm hình học của công trình, tọa độ tâm như bảng 4.14.

4.3.4. Sơ đồ tính và phân tích sơ đồ tính

4.3.4.1. Sơ đồ tính

Công trình được chọn giải theo sơ đồ khung không gian. Khi giải theo sơ đồ khung không gian ta sét được khả năng làm việc đồng thời của khung, vách cứng và lõi khi chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang.

Phần mềm được sử dụng trong phân tích kết cấu là phần mềm ETABS 18.0.2. Các kết cấu chính của công trình được mô hình hóa toàn bộ từng loại phần tử phù hợp (hình 4.3).

Các trường hợp chất tải hình 4.4 đến hình 4.15.

Khi tiết hành giải khung ta giải khung không gian, sau đó căn cứ vào kết quả nội lực mà tính toán và bố trí cốt thép cho khung trục 3 và khung trục B.

4.3.4.2. Phân tích sơ đồ tính

Biểu đồ bao lực dọc khung trục 3 như hình 4.16.

Biểu đồ bao lực dọc khung trục B như hình 4.19.

Biểu đồ bao momen khung trục B như hình 4.21.

4.5. THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 3.

4.5.1. Tính toán dầm bê tông cốt thép

4.5.1.1. Tính toán dầm đại diện

Chọn dầm B53 tầng 8 làm dầm tính toán đại diện. Đối vơi dầm sử dụng tổ hợp bao để tính toán .Các thông số tính toán tại bảng 4.15.

Thông số tính toán dầm B53 như bảng 4.17.

* Tính toán thép dọc:

Giả thuyết a=7,5 cm, tính h₀=h_d-a=80-7,5=72,5 cm.

Vị trí gối trái:

- Tính α_m:

α_m = 0,0984

A_s = 9,466 cm^2

Chọn thép: 3ϕ22 có A_s=11,4 cm²

- Kiểm tra thông thủy:

t₀ = (30-2.2,5-2.1,0-3.2,2))⁄2=8,2>3 cm.

- Kiểm tra vị trí đặt cốt thép:

a_tt = 2,5+1,0+2,2⁄(2=) 4,6<7,5 cm.

Vị trí gối phải:

α_m= 0,322→s =0,404→A_s=38,84 cm;² chọn 2ϕ22+6ϕ28→A_s=44,55 cm²

Tính toán lại với a=8 cm có A^s=38,9<44,55 cm^2.

* Tính toán thép đai:

Vị trí gối phải:

Khả năng chịu cắt của bê tông:

Q=282,69>0,5R_bt bh₀=0,5.1,05.0,1.30.72,5=114 kN

Cần tính toán cốt đai chịu cắt.

Chọn đường kính đai 8mm, 2 nhánh-> A_sw=1,01 cm².

Kiểm tra lại điều kiện chịu nén của bê tông:

Q ≤ φ_b1 R_b bh₀=0,3.14,5.0,1.30.72,5=946 kN

Khoảng cách đai lớn nhất:

s_max=(R_bt bh₀²)⁄Q=〖0,9.0,1.30.72,5〗²⁄(282,69=50,2 (cm).)

Khoảng cách đai bố trí: s=min⁡ _{(smax;stt;sw )} =min⁡_{(502,152,267)}=152 mm

Chọn bố trí ϕ8a150 Vị trí gối trái: Tính toán các bước tương tự vị trí gối phải ta được kết quả bố trí thép đai: ϕ8a200.

4.5.1.2. Kết quả tính toán dầm khung trục

Kết quả tính toán dầm khung trục 3 được thống kê tại bảng 4.18, 4.19.

4.5.3. Tính toán thép gia cường vị trí dầm phụ giao dầm chính

Tại vị trí giao giữa dầm phụ và dầm chính do có lực tập trung lớn vì vậy cần phải đặt thêm cốt gia cường để chịu lực tập trung đó. Chúng được gọi là cốt treo (hình 4.24)

Dựa vào hình 4.25 ta xác định được lực: F=Q_max=76,868 (kN).

4.6. THIẾT  KẾ KHUNG TRỤC B

Kết quả tính toán thép dọc dầm khung trục 3. như bảng 4.1.8.

Kết quả tính toán thép đai dầm khung trục 3 như bảng 4.1.9.

Kết quả tính toán vách khung trục 3.như bảng 4.21.

Kết quả tính toán thép đai dầm khung trục B như bảng 4.23.

4.6.3. Kiểm tra cột bằng biểu đồ tương tác

Sau khi thực hiện tính toán cột bằng phương pháp lệch tâm xiên bằng phương pháp gần đúng, sau đó kiểm tra lại khả năng chịu lực của tiết diện đã tính toán bằng phương pháp biểu đồ tương tác không gian bằng phần mềm Prokon được thể hiện kết quả kiểm tra tại các hình từ hình 4.27 đến hình 4.38.

4.7. KIỂM TRA KHUNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

Chuyển vị ngang giới hạn của nhà theo yêu cầu cấu tạo (đảm bảo sự nguyên vẹ của phần chèn khung như tường, tường ngăn, các bộ phận của cửa đi và cửa sổ) .

4.7.1. Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Từ phần mềm ETABS ta có được kết quả chuyển vị đỉnh kết cấu công trình: bảng 4.25

Kết quả chuyển vị ngang như bảng 4.25.

Theo phụ lục G mục G.2.5.3 TCVN 2737:2023 bảng G.5 (tương đương phụ lục M mục M.4.2.2 TCVN 5574:2018 bảng M.4).

Kết luận: điều kiện (1) và (2) điều thỏa vì vậy công trình đảm bảo chuyển vị ngang.

4.7.2. Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Theo phụ lục G mục G.2.5.3 TCVN 2737:2023 bảng G.5 (tương đương phụ lục M mục M.4.2.2 TCVN 5574:2018 bảng M.4).

Kết quả kiểm tra chuyển vị lệch tầng như bảng 4.26.

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ MÓNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

5.1. GIỚI THIỆU CHUNG

Thiết kế bên dưới nhà cao tầng bao gồm các tính toán liên quan đến nền và móng công trình. Việc thiết kế nền móng phải đảm bảo các tiêu chí sau:

- Áp lực của bất cứ vùng nào trong nền đều không vượt quá khả năng chịu lực của đất (điều kiện cường độ đất nền).

- Ứng suất trong kết cấu đều không vượt quá khả năng chịu lực trong suốt quá trình tồn tài của kết cấu (điều kiện cường độ kết cấu).

- Chuyển vị biến dạng của kết cấu ( độ lún của móng, độ lún lệch giữa các móng được khống chế không vượt quá giá trị cho phép.

- Ảnh hưởng của việc xây dựng công trình đến các công trình lân cận được khống chế

- Đảm bảo tính hợp lý của các chỉ tiêu kỹ thuật, khả năng thi công và thời gian thi công.

Công trình “ Chung cư An Gia” gồm có 10 tầng nổi, 1 tầng mái và 1 tầng tum, cốt +0,000 được đặt ở cao trình tầng 1, mặt đất tự nhiên tại cốt -1,200m, chiều cao công trình kể từ cốt 0,000m là 37,100m. Kết cấu công trình sử dụng hệ khung vách chịu lực. Công trình dự kiến sử dụng phương án móng sâu.

Trước khi đi vào thiết kế cụ thể cho móng sinh viên thu thập tài liệu hồ sơ địa chất thủy văn để phân tích, đánh giá lựa chọn giải pháp nền móng phù hợp, để đảm bảo tính khả thi, an toàn và tránh gây lãng phí công trình.

1.2. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1.2.1. Địa tầng

Công trình được xây dựng trên nền đất có cột địa chất minh họa như hình 5.1

Theo kết quả khảo sát thì đất gồm các lớp khác nhau. Do độ dốc các lớp nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mỗi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo  như mặt cắt địa chất điển hình.

Căn cứ vào kết quả khảo sát hiện trường và kết quả thí nghiệm trong phòng với 1 hố khoang, địa tầng tại công trường có thể chia thành các lớp chính như sau:

Thống kê các lớp đất hố khoan LK1 như bảng 5.1.

Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền như bảng 5.2.

5.2.2. Địa chất thủy văn

Mực nước ngầm tại hố khoan 1 (LK1) tại cao trình -2,300m. Nước có độ ăn mòn cao.

5.4. CƠ SỞ TÍNH TOÁN

5.4.1. Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574 - 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

- TCVN 2737 - 2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.

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

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

5.4.2. Đặc tính vật liệu

5.4.2.1. Bê tông

Chỉ tiêu cường đồ bê tông dùng cho kết cấu móng như bảng 5.3.

5.4.2.2. Cốt thép

Chỉ tiêu cường độ cốt thép dùng cho kết cấu móng như bảng 5.4.

5.4.3. Tải trọng tác động

Tải trọng sử dụng cho tính toán móng được sử dụng gồm tải trọng tiêu chuẩn ( tính toán theo trạng thái giới hạn II) và tải trọng tính toán (tính toán theo trạng thái giới hạn I).

- Trạng thái giới hạn I (TTGH I) (cường độ):

+ Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền;

+ Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc;

+ Độ ổn định của cọc và móng

- Trạng thái giới hạn II (TTGH II) (biến dạng);

+ Độ lún móng cọc;

+ Chuyển vị ngang của của cọc và móng cọc.

Tải trọng tại liên kết chân cột được xuất ra từ phần mềm ETABS sau đó được được nhập vào phần mềm SAFE để kiểm tra phản lực đầu cọc theo các tổ hợp tải trọng.

5.5. TÍNH TOÁN MÓNG CỘT TRỤC B – 3

5.5.1. Tải trọng tác dụng

Thống kê tải trọng tính móng cột trục B-3 như bảng 5.5.

5.5.2. Sơ bộ độ sâu đặt đáy đài

Giả sử chiều cao đài móng là 1,5m. Chiều sâu mặt móng là -2,100m.

Suy ra, chiều sâu đặt đáy đài bằng -2,100-1,500=-3,600.

5.5.4. Chọn và bố trí cọc trong đài

* Các yêu cầu về cấu tạo móng cọc:

Độ vươn của đài cọc ra phía ngoài mép cọc cần được chọn có kể đến độ lệch cho phép của cọc, thông thường độ vươn tối thiểu của đài cọc khoảng 25cm.

Khoảng cách giữa các cọc treo đóng mở rộng tại mũi tại mặt phẳng mĩ cọc không được bé hơn 3d (trong đó d là đường kính cọc trọn hay cạnh góc vuông hoặc cạnh dài của cọc có mặt cắt chữ nhật).

Bố trí cọc như hình 5.2.

5.5.6. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc

5.5.6.1. Xác định nội lực do tải trọng ngang dọc theo thân cọc

Khi tính toán cọc đọc lập chịu tác dụng đồng thời lực đúng, lực ngang và momen uốn theo sơ đồ hình 5.5 (trích hình A.1 TCVN 10304:2014) phải phân biệt hai giai đoạn về trạng thái ứng suất và biến dạng của hệ “cọc-nền”

Theo chỉ dẫn của mục A.2 phụ lục A TCVN 10304:2014 ta sử dụng phần mềm SAP2000v21 để mô tả tác dụng cơ học tương hỗ giữa dầm và nền tuyến tính đặt trưng bằng hệ số C_z.:

C_z= k_Z/γ_c =k_Z/3

Trong đó:

K : Hệ số tỷ lệ, tính bằng được lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc theo bảng A.1;

Z : Độ sâu của tiết diện cọc trong đất, nói xác định hệ số nền, kể từ mặt đất trong trường hợp cọc đài cao, hoặc kể từ đáy đài trong trường hợp cọc đài thấp;

y_c = 3 Hệ số điều kiện làm việc.

Xác định hệ số nền - độ cứng lò xo như bảng 5.8.

Mô hình các thông số độ cứng lò xo đã tính toán bảng 5.5 ta có mô hình như hình 5.6 với hai sơ đồ tính khác nhau thể hiện liên kiết giữa đài và cọc, hình 5.6 bên trái quan niệm liên kết cứng ( gán liên kết ngàm trượt) và hình 5.6 bên phải quan niệm liên kết khớp ( gán liên kết gối di động).

5.5.6.3. Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc

Điều kiện kiểm tra:

M_zmax ≤ [M]

M_zmax= -85,43 kNm.

Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc đã chọn với tiết diện cọc vuông 40×40.

M_zmax = 85,43 kNm< [M]=251,5 kNm

Kết luận:  Cọc đảm bảo điều kiện chịu uốn của cọc.

5.5.8. Kiểm tra độ lún của móng

Phạm vi tính lún của móng cọc được tính từ mặt phẳng mũi cọc đến độ sâu thỏa mãn điều kiện p_z≤ 0,2p_dz (mục C.1.5 TCVN 9362:2012) do mũi cọc được đặt tại lớp đất tốt.

p_dz=-49,8m = 373,19 kPa

Áp lực phụ thêm do tải trọng ngoài đặt tại mặt phẳng mũi cọc:

p₀=p_tb^tc-p_(dz=-49,8m)=455,587-373,19=82,397 kPa

Kết quả tính toán độ lún ổn định móng B – 3 như bảng 5.10.

Biểu đồ ứng suất gây lún và ứng suất bản thân theo chiều sâu móng B-3 như hình 5.11.

Thay số được: S = 7,07 mm<[S]=8 cm

Với: [S]: Giá trị được nêu trong bảng 16 TCVN 9362:2012.

Kết luận: Thảo mãi điều kiện về độ lún giới hạn.

5.5.10. Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính móc cẩu

5.5.10.1. Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng

Áp dụng theo mục 7.1.10 TCVN 10304:2014,đối với cọc đúc sẵn phải tính cọc chịu lực do trọng lượng bản thân khi chế tạo, lắp đặt và vận chuyển, cũng như khi nâng lên giá búa tại điểm móc cẩu cách đầu cọc 0,3L. Cọc được mô hình để phân tích nội lực theo điều kiện lắp dựng và điều kiên vận chuyển như hình 5.15 và 5.16.

M_max=38,14 kNm<[M]=251,5 kNm

Kết luận: cọc đủ khả năng chịu lực trong quá trình vận chuyển và lắp dựng.

5.5.10.2. Tính toán móc cẩu

Diện tích cốt thép cẩu yêu cầu: A_s^moc=1,4 cm²

Chọn ∅14 có A_s =1,54 cm².

5.6. TÍNH TOÁN MÓNG CỘT TRỤC 3 – A

5.6.1. Tải trọng tác dụng

Thống kê tải trọng tính toán móng 3 - A như bàng 5.1.2

5.6.2. Sơ bộ độ sâu đặt đáy đài

Sử dụng lại kết quả tính toán mục 5.5.2

5.6.3. Tính toán sức chịu tải cọc

Sử dụng lại kết quả tính toán mục 5.5.3

5.6.4. Chọn và bố trí cọc trong đài

* Các yêu cầu về cấu tạo móng cọc:

Độ vươn của đài cọc ra phía ngoài mép cọc cần được chọn có kể đến độ lệch cho phép của cọc, thông thường độ vươn tối thiểu của đài cọc khoảng 25cm.

Khoảng cách giữa các cọc treo đóng mở rộng tại mũi tại mặt phẳng mĩ cọc không được bé hơn 3d (trong đó d là đường kính cọc trọn hay cạnh góc vuông hoặc cạnh dài của cọc có mặt cắt chữ nhật).

Cọc trong đài móng trục 3 - A được bố trí như hình

5.6.7. Kiểm tra áp lực tại mặt phẳng mũi cọc

5.6.7.1. Xác định kích thước khối móng quy ước

Móng M3 – A có chiều sâu cọc như móng M3 - B vì vậy sử dụng mô hình khối móng quy ước như hình 5.9 mục 5.5.7.1 và được minh họa bởi hình 5.22.

5.6.7.3. Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng

Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng: p_tb^tc=441,578 kPa

Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng: 

M_xqu^tc=51,145+67,864.48,9=3369,695 kNm

M_yqu^tc=7,73+11,934.48,9=591,303 kNm

p_max^tc=466,061 kPa.

5.6.8. Kiểm tra độ lún móng cọc

Phạm vi tính lún của móng cọc được tính từ mặt phẳng mũi cọc đến độ sâu thỏa mãn điều kiện p_z ≤ 0,2p_dz (mục C.1.5 TCVN 9362:2012) do mũi cọc được đặt tại lớp đất tốt.

Áp lực do trọng lượn bản thân của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc: p_(dz=-49,8m) =373,19 kPa.

Áp lực phụ thêm do tải trọng ngoài đặt tại mặt phẳng mũi cọc: p₀ = p_tb^tc-p_(dz=-49,8m)=441,578-373,19=68,388 kPa

Kết quả tính toán độ lún ổn định móng 3 – A như bàng 5.16.

S =5,86 mm< [S]=8 cm

Biểu đồ ứng suất gây lún và ứng suất bản thân theo chiều sâu móng 3-A NHƯ HÌNH 5.23.

Kết luận: thảo mãi điều kiện về độ lún giới hạn.

5.7 KIỂM TRA THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

Các điều kiện kiểm tra theo trạng thái giới hạn II:

S ≤ S_gh < 100 cm

∆S⁄L≤∆S_gh⁄L < 0,002

i ≤ i_gh  -  i_gh

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ xây dựng, TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - tiêu chuẩn thiết kế.

2. Bộ xây dựng, TCVN 2737:2023 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.

3. Bộ xây dựng, TCVN 198:1997 Nhà cao tầng - tiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

4. Bộ xây dựng, QCVN 02 - 2022 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số hiệu diều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.

5. Bộ xây dựng, TCVN 10304:2014 Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế.

6. Bộ xây dựng, TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.

7. PGS.TS. Vũ Mạnh Hùng (2019), Sổ tay thực hành kết cấu công trình, Nxb xây dựng Hà Nội.

8. Phan Quang Minh (chủ biên), Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), Kết cấu bê - tông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản), Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà nội.

9. GS. Nguyễn Đình Cống (2012), Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép, Nxb xây dựng Hà Nội.

10. Bộ xây dựng (2010), Cấu tạo bê tông cốt thép, Nxb xây dựng Hà Nội.

11. Tô Văn Lận, Nền và Móng, Nxb xây dựng Hà Nội.

12. PGS.TS. Bùi Quốc Bảo (2020), Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN 5574:2018, Nxb xây dựng Hà Nội.

13. Võ Bá Tầm (2012), Nhà cao tầng bê tông - cốt thép, Nxb Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ LUẬN VĂN"