Kiến trúc (10% nhiệm vụ )

PHẦN 1 KIẾN TRÚC (10% NHIỆM VỤ ) NHIỆM VỤ: - THUYẾT MINH KIẾN TRÚC. - BẢN VẼ A1 GỒM CÓ : + KT 01/03 – MẶT ĐỨNG HƯỚNG TÂY VÀ HƯỚNG ĐÔNG. + KT 02/03 - MẶT BẰNG TẦNG 1 , 2 , 6 VÀ TẦNG HẦM 2. + KT 03/03 - MẶT CẮT A-A VÀ B-B. HƯỚNG DẪN: THẦY : TRẦN NHẬT THÀNH BỘ MÔN CÔNG TRÌNH THÉP GỖ I. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH - Tên công trình: TRUNG TÂM ĐIỀU HÀNH THÔNG TIN VIỄN THÔNG ĐIỆN LỰC VIỆT NAM -EVN. - Vị trí xây dựng :. - Chủ đầu tư : Tổng công ty điện lực Việt Nam -EVN . Nhà trung tâm điều hành thông tin điện lực viễn thông điện lực Việt Nam được xây dựng trên một khu đất có diện tích …… với diện tích xây dựng ………m2. Phía Tây giáp đường Cửa Bắc, phía Nam giáp đường Phạm Hồng Thái, hai phía còn lại giáp với các đường giao thông khu vực nên tương đối thuận tiện trong khi thi công cũng như khi sử dụng công trình. Quy mô chung của công trình bao gồm : - Diện tích xây dựng phần ngầm: 7730 m2 - Diện tích xây dựng phần thân: 4220 m2 - Số tầng thân: 33 tầng - Số tầng hầm:3 tầng - Tổng chiều cao công trình: 154.55 m II. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1. Giải pháp về mặt đứng công trình: - Mặt đứng công trình có ý nghĩa quan trọng trong việc thể hiện ý đồ kiến trúc, phong cách kiến trúc của một cao ốc hiện đại và sang trọng. Toà nhà gồm 2 khối nhà tách biệt nhau từ tầng 5 đảm bảo được nhu cầu chiếu sáng cho cả 4 mặt , Vật liệu bao che dùng hệ thống tấm nhôm chắn nắng dày 3mm và các lớp kính tối màu 2 lớp dày 24 mm đảm bảo ánh sáng tự nhiên cho các văn phòng . Các tầng thấp sử dụng hệ thống các thanh nhôm sáng để tạo thẩm mỹ cho kiến trúc nhà . Toà nhà được thiết kế làm trụ sở văn phòng, nên hệ thông phòng cũng có chiều cao và diện tích khá lớn đảm bảo nhu cầu cho văn phòng cao cấp .Ngoài ra trên tầng mái bố trí 2 tầng quan sát và hệ thống ăngten phù hợp với đặc thù ngành viễn thông Việc thiết kế chi tiết trang trí hệ thống bao che , cửa sổ phù hợp đã tạo cho công trình một nét riêng biệt cho quần thể kiến trúc nhà cao tầng ở khu vực cũng như các công trình nhà ở của Hà Nội từ trước đến nay. 2. Giải pháp về bố trí mặt bằng công trình: a. Công năng sử dụng - Mặt bằng công trình chữ nhật ,gồm 2 tòa nhà biệt lập nhau từ tầng 5 trở lên ,thuận tiên cho việc bố trí kiến trúc cũng như xử lý kết cấu dạng công trình cao tầng. - Tòa nhà có 3 tầng hầm (cốt +5.05 m , -+0.45m , -4,15m) được dùng làm nơi để xe. Tâng hầm thứ nhất chủ yếu bố trí làm nơi để xe máy , 2 tầng hầm dưới dùng làm nơi để ôtô .Ngoài ra diện tích các tầng hầm còn được kết hợp để bố trí phòng kỹ thuật , điều hòa thông gió . - Tầng trệt: Bố trí các khu vực sảnh lớn , Các phòng dịch vụ phục vụ nhu cầu ăn uống nghỉ ngơi ,ngoài ra có thể bố trí một số văn phòng làm việc - Tầng 2 à tầng4: mặt bằng các tầng này bố trí thành các hệ thống phòng họp lớn , các sảnh lớn và các văn phòng làm việc - Tầng 5 -> tầng 33 khu vực văn phòng làm việc cao cấp được bố trí xung quanh hệ thống thang máy, gồm có 2 văn phòng lớn cho mỗi khối nhà bố trí 2 bên của thang máy Tầng mái : Bố trí 1 khu vườn nhân tạo trên đó , Trên cùng là tầng kĩ thuật , bể nước , 2 phòng quan sát và hệ thống thu phát tín hiệu III. GIẢI PHÁP VỀ KỸ THUẬT CỦA CÔNG TRÌNH GiảI pháp về thông gió, chiếu sáng : a. Hệ thống thông gió Do đặc điểm khí hậu miền bắc Việt Nam là có bốn mùa , mùa hè nóng ẩm , mùa thu mát mẻ , mùa đông lạnh và mùa xuân ẩm ướt , việc thiết kế hệ thống thông gió và chiếu sáng phải phù hợp với đặc điểm khí hậu . Công trình có mặt bằng gần vuông với các lô gia hình cung tròn tạo mĩ quan cho công trình đồng thời là không gian đệm để lấy ánh sáng tự nhiên và đón gió trời làm cho không khí trong phòng luôn thoáng mát. b. Hệ thống chiếu sáng : Hệ thống văn phòng có hệ thống cửa là vách kính bố trí hợp lý. Ngoài ra cần bố trí thêm hệ thống chiếu sáng nhân tạo phục vụ phòng làm việc đươc chia nhỏ trong đó , đăc biệt khu vực giữa nhà (khu cầu thang) cần chú ý chiếu sáng nhân tạo . Tầng hầm phục vụ mục đích để xe nên chỉ cần hệ thống chiếu sáng nhân tạo là đủ. 2. Giải pháp về giao thông trong công trình : - Theo phương đứng, công trình được bố trí 2 cụm thang máy , mỗi cụm có 3 cầu thang máy . Hai thang bộ phục vụ giao thông và thoát hiểm, đảm bảo các yêu cầu công năng kiến trúc, thẩm mỹ và tiện dụng. - Trên mặt bằng, trong các tầng đều được bố trí sảnh đợi, hành lang phục vụ giao thông. Hành lang cho mỗi khu văn phòng được bố trí độc lập nhau, kết hợp với các phòng quản lý hướng dẫn giao thông cho khách đến liên hệ. 3. Hệ thống điện, nước và vệ sinh a. Hệ thống cấp thoát nước : Nước cấp cho công trình được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố dự trữ trong bể nước ngầm . Nhờ hệ thống máy bơm , nước được bơm lên bể chứa trên mái . Từ bể chứa này nước theo các đường ống đi đến các tầng phục vụ cho nhân viên , và các nhu cầu như chữa cháy … Hệ thống thoát nước gồm các đường ống được bố trí cùng với các đường ống cấp nước trong cùng một hộp kỹ thuật . b. Hệ thống điện : Hệ thống điện được lấy từ mạng lưới điện thành phố qua trạm biến áp của công trình được đưa đến các tầng với một hệ thống dây điện được bố trí trong các hộp kỹ thuật và chạy ngầm trong tường đến các vị trí ổ cắm cho các thiết bị . Đường cáp truyền hình , cáp điện thoại , internet …cũng được bố trí ngầm trong các hộp kỹ thuật này . c. Hệ thống thu gom rác thải : Trong các nhà cao tầng công tác vệ sinh rất được coi trọng , nhất là hệ thống thu gom và xử lý rác thải . Công trình được thiết kế một hệ thống thu gom rác bao gồm hai ống đổ rác bố trí trong lõi thang máy với một cửa đổ rác ở mỗi tầng . Rác theo đường ống này đi xuống ngăn chứa rác ở tầng hầm . Hàng ngày các xe vào lấy rác tại ngăn chứa này chở đi đến các bãi thu gom rác của thành phố. 4. Giải pháp phòng cháy chữa cháy a. Thiết kế phòng cháy : Hệ thống báo cháy tự động được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN5738-1995 . Các đầu dò khói được lắp đặt trong các khu vực làm việc , phòng đặt mô tơ thang máy , phòng máy biến thế , phòng phát điện , phòng máy bơm , phòng bảo vệ . Các đầu dò nhiệt được bố trí ở phòng biến thế và phòng phát điện . Các đầu dò này được nối với hệ thống chuông báo động ở các tầng nhà . Ngoài ra có một hệ thống chuông báo cháy được đặt trong các hộp kính có thể đập vỡ khi có người phát hiện hoả hoạn . b. Thiết kế chữa cháy : Bao gồm hệ thống chữa cháy tự động là các đầu phun , tự động hoạt động khi các đầu dò khói nhiệt phát hiện đám cháy . Hệ thống bình xịt chữa cháy được bố trí mỗi tầng hai hộp gần khu vực cầu thang bộ . Công trình còn được trang bị hệ thống bơm chữa cháy vách tường dẫn trực tiếp từ bể chứa nước trên mái . Khi cần các bể chứa nước trên mái có thể đập vỡ để nước tràn vào các tầng góp phần dập tắt đám cháy kết hợp với việc chữa cháy từ bên ngoài . c. Thoát hiểm : Máy phát điện được đặt dưới tầng hầm đảm bảo thang máy luôn hoạt động . Thang bộ có bề rông đảm bảo . Khi có sự cố như hỏa hoạn có thể đóng cửa thang máy không cho khói hay khí độc bay vào tạo đường thoát hiểm.Nhà có hai cầu thang bộ đảm bảo nhu cầu giao thông phong phú lúc bình thường ,tuy nhiên khi có sự cố thì hai cầu thang này không đảm bảo thoát người nên việc phòng chống cháy nổ phải được coi trọng. Giải pháp thiết kế chống sét. - Khi thiết kế nhà cao tầng phải đặc biệt chú ý đến các giải pháp chống sét để tránh khả năng bị sét đánh thẳng gây hư hại đến trang thiết bị máy móc và con người .Thiết kế chống cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ và chống điện áp cao của sét lan truyền theo hệ đường dây cấp điện hạ áp trong công trình . Khuyến khích sử dụng hệ thống chống sét tiên tiến, bảo đảm thẩm mỹ kiến trúc và chống thấm, dột mái. Hệ thống thu sét trong toà nhà sử dụng kim kết hợp dây thu sét. Cáp thoát sét 70 mm2 nối với đầu thu sét Pulsar 18, khoảng cách giữa hai kẹp định vị cấp thoát sét là 1,5 m. Tại độ cao 1,5 m so với cót – 0,45 m phải đặt hộp kiểm tra tiếp địa. Khoảng cách an toàn giữa bộ phận nối đất với cáp điện, ống nước hoàn toàn tuân thủ theo quy định hiện hành trong tiêu chuẩn chống sét 20TCN - 46 - 84 Khi thi công đến hộp kỹ thuật thì tiến hành cố định cấp thoát sét và hộp kiểm tra tiếp điện. Dây dẫn sét dùng các đồng trần 70 mm2. Hệ thống nối đất chống sét phải có điện trở nối đất (RND) không vượt quá trị số 10W PHẦN 2 KẾT CẤU (45% NHIỆM VỤ ) NHIỆM VỤ: - THUYẾT MINH KẾT CẤU : CHƯƠNG 1 : LẬP SƠ ĐỒ KẾT CẤU VÀ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC. CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC X1 VÀ MỘT SỐ CẤU KIỆN ĐIỂN HÌNH KHÁC CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI - BẢN VẼ A1 GỒM CÓ : + KC 01/04 – MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH + KC 02/04 – KẾT CẤU MÓNG . + KC 03/04 – KẾT CẤU CỐT THÉP KHUNG TRỤC X1 + KC 04/04 – CÁC MẶT CẮT CHI TIẾT KHUNG TRỤC X1 HƯỚNG DẪN: THẦY : TRẦN NHẬT THÀNH BỘ MÔN CÔNG TRÌNH THÉP GỖ CHƯƠNG 1 : LẬP SƠ ĐỒ KẾT CẤU VÀ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC. I_ GIẢ THIẾT SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN : I.2.1_ Tiêt diện cột : - Diện tích sơ bộ của cột có thể xác định theo công thức : Trong đó: - k t = 1,3 – 1,5 là hệ số kể đến ảnh hưởng của lệch tâm , độ mảnh ,…. - N là lực dọc sơ bộ, xác định bằng N = m s q Fs m s : Số sàn phía trên tiết diện đang xét ( kể cả mái ) q : tải trọng tương đương tính trên mỗi m2 mặt sàn = 1-1,4 T/m2 Fs : Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét - Rn = 1450 T/m2 là cường độ tính toán của bêtông cột M350 Tiết diện sơ bộ các cấu kiện là : - Cột chữ nhật : Lựa chọn cột vuông 1,5x1,5 m với diện tích F = 2,25 m2 > Fyc kích thước của cột giảm dần theo độ cao Từ tầng hầm 3 đến tầng10 chọn cột kich thược 1,5x1,5m Từ tầng 11đến tầng20họn cột kich thược 1.2x1.2m Từ tầng 21n tầng 33chọn cột kích thước 1.0x1.0m I.2.2_ Tiết diện dầm : - Do nhà có nhịp lớn dùng làm văn phòng cao cấp sử dụng hệ thống dầm bẹt để tiết kiêm chiều cao cho phòng chọn kích thước dầm là chiều rộng bd = 1000mm chiều cao hd = 600 mm - Dầm bo của công trình có nhip lớn nhất là 9 m, ta chọn hd = 600, bd =300 - Hệ thống vách thang máy và cầu thang có chiều dày là 40 cm và 30 cm cho vách nhỏ phía trong I.2.3_ Tiết diện sàn I.2.3.1_ Đề xuất phương án kết cấu sàn : - Công trình có bước cột khá lớn ( 6,6-9,0 m), ta có thể đề xuất một vài phương án kết cấu sàn thích hợp với nhịp này là: + Sàn BTCT có hệ dầm chính, phụ (sàn sườn toàn khối) + Hệ sàn ô cờ + Sàn phẳng BTCT ứng lực trước không dầm + Sàn BTCT ứng lực trước làm việc hai phương trên dầm - Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của từng loại phương án kết cấu sàn để lựa chọn ra một dạng kết cấu phù hợp nhất về kinh tế, kỹ thuật, phù hợp với khả năng thiết kế và thi công của công trình. I.2.3.2_Phương án sàn sườn toàn khối BTCT : Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm chính phụ và bản sàn. - Ưu điểm: Lý thuyến tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện, thi công đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn phương tiện thi công. Chất lượng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công trước đây. - Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, hệ dầm phụ bố trí nhỏ lẻ với những công trình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấp hoặc phải nâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang. Không gian kiến trúc bố trí nhỏ lẻ, khó tận dụng. Quá trình thi công chi phí thời gian và vật liệu lớn cho công tác lắp dựng ván khuôn. Có thể khắc phục bằng cách sử dụng hệ thống dầm bẹt để giảm chiều cao của dầm I.2.3.3_Phương án sàn ô cờ BTCT : Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm vào khoảng 3 m. Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm không gian sử dụng trong phòng. - Ưu điểm : Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp , thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ. Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện cho bố trí mặt bằng. - Nhược điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng. Việc kết hợp sử dụng dầm chính dạng dầm bẹt để giảm chiều cao dầm có thể được thực hiện nhưng chi phí cũng sẽ tăng cao vì kích thước dầm rất lớn. I.2.3.4_Phương án sàn không dầm ứng lực trước : Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có mũ cột hoặc không) - Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Tiến độ thi công sàn ƯLT (6 - 7 ngày/1 tầng/1000m2 sàn) nhanh hơn so với thi công sàn BTCT thường. Do có thiết kế điển hình không có dầm giữa sàn nên công tác thi công ghép ván khuôn cũng dễ dàng và thuận tiện từ tầng này sang tầng khác do ván khuôn được tổ hợp thành những mảng lớn, không bị chia cắt, do đó lượng tiêu hao vật tư giảm đáng kể, năng suất lao động được nâng cao. Khi bêtông đạt cường độ nhất định, thép ứng lực trước được kéo căng và nó sẽ chịu toàn bộ tải trọng bản thân của kết cấu mà không cần chờ bêtông đạt cường độ 28 ngày. Vì vậy thời gian tháo dỡ cốt pha sẽ được rút ngắn, tăng khả năng luân chuyển và tạo điều kiện cho công việc tiếp theo được tiến hành sớm hơn. Do sàn phẳng nên bố trí các hệ thống kỹ thuật như điều hoà trung tâm, cung cấp nước, cứu hoả, thông tin liên lạc được cải tiến và đem lại hiệu quả kinh tế cao. - Nhược điểm: Tính toán tương đối phức tạp, mô hình tính mang tính quy ước cao, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm vì phải thiết kế theo tiêu chuẩn nước ngoài. Thi công phức tạp đòi hỏi quá trình giám sát chất lượng nghiêm ngặt. Thiết bị và máy móc thi công chuyên dùng, đòi hỏi thợ tay nghề cao. Giá cả đắt và những bất ổn khó lường trước được trong quá trình thiết kế, thi công và sử dụng. I.2.3.5_ Phương án sàn ứng lực trước hai phương trên dầm : Cấu tạo hệ kết cấu sàn tương tự như sàn phẳng nhưng giữa các đầu cột có thể được bố trí thêm hệ dầm, làm tăng độ ổn định cho sàn. Phương án này cũng mang các ưu nhược điểm chung của việc dùng sàn BTCT ứng lực trước. So với sàn phẳng trên cột, phương án này có mô hình tính toán quen thuộc và tin cậy hơn, tuy nhiên phải chi phí vật liệu cho việc thi công hệ dầm đổ toàn khối với sàn. I.2.4_ Lựa chọn phương án kết cấu sàn : Trên cơ sở mục đích sử dụng , thưc tế công trình , và ưu nhược điểm của các phương án em sử dụng phương án dùng sàn sườn btct với phương án sử dụng dầm bẹt với các kích thước sơ bộ như sau Dầm bẹt kích thước : bxh = 1000x600 mm Dầm biên ngoài công xôn kích thước : bxh = 300 x600 Sàn có chiều dày h = 220mm II_ THÀNH LẬP SƠ ĐỒ KẾT CẤU CÁC TẦNG Sơ đồ kết cấu các tầng điển hình : III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG LÊN CÁC TẦNG III.1- TẢI TRỌNG ĐỨNG III.1.1_ Tĩnh tải sàn : III.1.1.1_ Tĩnh tải sàn S1 (nhà ở tầng điển hình) : STT Các lớp sàn Chiều dày(mm) TLR (kG/m3) TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính toán (kG/m2) 1 Gach Granit thạch bàn 15 2000 30 1.1 33 2 Vữa lót #50 20 1800 36 1.3 46.8 3 Bản sàn BT#350 220 2500 550 1.1 605 4 Vữa trát trần 15 1800 27 1.3 35.1 5 Trần thạch cao khung kim loại 50 1.3 65 Tổng tĩnh tải 693 784.9 III.1.1.2_ Tĩnh tải sàn S2 (khu vệ sinh) : STT Các lớp sàn Chiều dày(mm) TLR (kG/m3) TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính toán (kG/m2) 1 Gạch lát chống trơn 15 2000 30 1.1 33 2 Lớp vữa lót 20 1800 36 1.3 46.8 3 Bêtông chống thấm 40 2200 88 1.1 96.8 4 Bản BTCT chịu lực 180 2500 450 1.1 495 5 Lớp vữa trát 40 1800 72 1.1 79.2 Tổng tĩnh tải 776 750.8 III.1.1.4_ Tĩnh tải sàn S3 (sàn tầng hầm) : STT Các lớp sàn Chiều dày(mm) TLR (kG/m3) TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính toán (kG/m2) 1 Gạch lát Seterra 15 2000 30 1.1 33 2 Vữa lót #50 20 1800 36 1.3 46.8 3 Bản sàn bêtông #350 200 2500 500 1.1 550 4 Vữa trát trần 15 1800 27 1.3 35.1 Tổng tĩnh tải 593 664.9 III.1.1.5_ Tĩnh tải các lớp mái : STT Các lớp sàn Chiều dày(mm) TLR (kG/m3) TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính toán (kG/m2) 1 Hai lớp gạch lá nem 40 1800 72 1.1 79.2 2 Hai lớp vữa lót 40 1800 72 1.3 93.6 3 Gạch chống nóng 130 1500 195 1.3 253.5 4 Bêtông chống thấm 40 2200 88 1.1 96.8 5 Sàn BTCT 220 2500 375 1.1 412.5 6 Trần thạch cao khung kim loại 50 1.3 65 Tổng tĩnh tải 852 1000.6 III.1.1.6_ Tĩnh tải các lớp sàn cầu thang : STT Các lớp sàn Chiều dày(mm) TLR (kG/m3) TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính toán (kG/m2) 1 Mặt bậc đá sẻ 20 2000 40 1.1 44 2 Lớp vữa lót 20 1800 36 1.3 46.8 3 Bậc xây gạch 75 1800 135 1.3 175.5 4 Bản BTCT chịu lực 120 2500 300 1.1 330 5 Lớp vữa trát 40 1800 72 1.1 79.2 Tổng tĩnh tải 583 675.5 III.1.2_ Tải trọng tường xây : - Tường ngăn giữa các đơn nguyên, tường bao chu vi nhà dày 220 ; Tường ngăn trong các phòng, tường nhà vệ sinh trong nội bộ các đơn nguyên dày 110 được xây bằng gạch có g =1200 kG/m3. Cấu tạo tường bao gồm phần tường đặc xây bên dưới và phần kính ở bên trên. + Trọng lượng tường ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng trên 1 m dài tường. + Trọng lượng tường ngăn trên các ô bản (tường 110, 220mm) tính theo tổng tải trọng của các tường trên các ô sàn sau đó chia đều cho diện tích toàn bản sàn của công trình. - Chiều cao tường được xác định : ht = H-hs Trong đó: ht -chiều cao tường . H-chiều cao tầng nhà. hs- chiều cao sàn, dầm trên tường tương ứng. - Ngoài ra khi tính trọng lượng tường, ta cộng thêm hai lớp vữa trát dày 3cm/lớp. Một cách gần đúng, trọng lượng tường được nhân với hế số 0.75, kể đến việc giảm tải trọng tường do bố trí cửa số kính. - Kết quả tính toán trọng lượng của tường phân bố trên dầm ở các tầng được thể hiện trong bảng: Tầng Loại tường Dày (m) Cao (m) TLR (kG/m3) Giảm tải Tải trọng tc (kG/m) n Tải trọng tt (kG/m) Tầng 1 tường 20 0.2 5.4 1200 0.75 972 1.1 1069.2 Vữa trát 2 lớp 0.06 5.4 1800 0.75 437.4 1.3 568.62 Tải phân bố trên dầm 1409.4 1637.82 Tầng 2, 3 Tường 20 0.2 3.9 1200 0.75 702 1.1 772.2 Vữa trát 2 lớp 0.06 3.9 1800 0.75 315.9 1.3 410.67 Tải phân bố trên dầm 1017.9 1182.87 Tầng 4 Tường 20 0.2 4.2 1200 0.75 756 1.1 831.6 Vữa trát 2 lớp 0.06 4.2 1800 0.75 340.2 1.3 442.26 Tải phân bố trên dầm 1096.2 1273.86 Tầng 5 đến 32 Tường 20 0.2 3.3 1200 0.75 594 1.1 653.4 Vữa trát 2 lớp 0.06 3.3 1800 0.75 267.3 1.3 347.49 Tải phân bố trên dầm 861.3 1000.89 Tầng 33 Tường 20 0.2 3.6 1200 0.75 648 1.1 712.8 Vữa trát 2 lớp 0.06 3.6 1800 0.75 291.6 1.3 379.08 Tải phân bố trên dầm 939.6 1091.88 Tầng kỹ thuật Tường 20 0.2 5.2 1200 0.75 936 1.1 1029.6 Vữa trát 2 lớp 0.06 5.2 1800 0.75 421.2 1.3 547.56 Tải phân bố trên dầm 1357.2 1577.16 C.1.3_ Hoạt tải sàn : - Bảng thống kê giá trị hoạt tải sàn. Đơn vị tải trọng : kG/m2 TT Phòng chức năng Hoạt tải tiêu chuẩn Phần dài hạn Hệ số vượt tải Hoạt tải tính toán 1 Văn phòng làm việc 200 100 1.2 240 2 Phòng vệ sinh 150 30 1.3 195 3 Sảnh, hành lang, ban công, cầu thang 300 100 1.2 360 4 Mái bằng có sử dụng 150 50 1.3 195 5 Mái bêtông không có người sử dụng 75 75 1.3 97.5 6 Gara ôtô, để xe 500 180 1.2 600 7 Phòng kỹ thuật (động cơ, quạt máy…) 750 750 1.2 900 8 Cửa hàng, siêu thị 400 140 1.2 480 - Trong nhà cao tầng, do xác suất xuất hiện hoạt tải ở tất cả các phòng và tất cả các tầng là không xảy ra, do đó giá trị hoạt tải sử dụng được nhân với hế số giảm tải được quy định trong TCVN 2737-1995. + Đối với WC, phòng làm việc…hế số giảm tải là : , với diện tích phòng A ³ A1 = 9 m2 + Đối với phòng họp, ban công, lô gia…hệ số giảm tải là : , với diện tích phòng A ³ A1 = 36 m2 - Với công trình này chỉ sử dụng hế số giảm tải theo diện tích phòng, không dùng hế số giảm tải theo chiều cao tầng. Hoạt tải cho các khu vực chức năng được nhập vào sơ đồ tính riêng cho từng khu vực trên sàn và nhân với hế số giảm tải tương ứng. III.2_ TẢI TRỌNG GIÓ III.2.1_Thành phần tĩnh của tải trọng gió : III.2.1.1_ Cơ sở xác định : - Theo TCVN 2737-1995, áp lực tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được xác định: W = n.K.C. Wo Trong đó: + Wo là áp lực tiêu chuẩn. Với địa điểm xây dựng tại thành phố Hà Nội thuộc vùng gió II-B, ta có Wo = 95 daN/m2 + Hệ số vượt tải của tải trọng gió n = 1,2 + Hệ số khí động C được tra bảng theo tiêu chuẩn và lấy : C = + 0,8 (gió đẩy), C = - 0,6 (gió hút) + Hế số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao K được nối suy từ bảng tra theo các độ cao Z của cốt sàn tầng và dạng địa hình B. Giá trị áp lực tính toán của thành phần tĩnh tải trọng gió được tính tại cốt sàn từng tầng kể từ cốt ± 0.00. Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong bảng:III.2.1 (phụ lục) Bảng III.2.1_ THÀNH PHẦN TĨNH CỦA TẢI TRỌNG GIÓ Tầng Cốt cao độ Cao trình đón gió K n Gió đẩy (daN/m2) Gió hút (daN/m2) Tổng áp lực gió Wtt (daN/m2) Cd Wd Ch Wh Mặt đất 9.5 0 0 1 10.05 0.55 0.2 1.2 0.8 18.24 0.6 13.68 31.92 2 16.5 7 0.92 1.2 0.8 83.904 0.6 62.93 146.83 3 20.55 11.05 1.02 1.2 0.8 93.024 0.6 69.77 162.79 4 25.05 15.55 1.08 1.2 0.8 98.496 0.6 73.87 172.37 5 29.85 20.35 1.13 1.2 0.8 103.06 0.6 77.29 180.35 6 33.75 24.25 1.18 1.2 0.8 107.62 0.6 80.71 188.33 7 37.65 28.15 1.21 1.2 0.8 110.35 0.6 82.76 193.12 8 41.55 32.05 1.23 1.2 0.8 112.18 0.6 84.13 196.31 9 45.45 35.95 1.26 1.2 0.8 114.91 0.6 86.18 201.1 10 49.35 39.85 1.28 1.2 0.8 116.74 0.6 87.55 204.29 11 53.25 43.75 1.29 1.2 0.8 117.65 0.6 88.24 205.88 12 57.15 47.65 1.32 1.2 0.8 120.38 0.6 90.29 210.67 13 61.05 51.55 1.34 1.2 0.8 122.21 0.6 91.66 213.86 14 64.95 55.45 1.35 1.2 0.8 123.12 0.6 92.34 215.46 15 68.85 59.35 1.38 1.2 0.8 125.86 0.6 94.39 220.25 16 72.75 63.25 1.39 1.2 0.8 126.77 0.6 95.08 221.84 17 76.65 67.15 1.41 1.2 0.8 128.59 0.6 96.44 225.04 18 80.55 71.05 1.42 1.2 0.8 129.5 0.6 97.13 226.63 19 84.45 74.95 1.44 1.2 0.8 131.33 0.6 98.5 229.82 20 88.35 78.85 1.45 1.2 0.8 132.24 0.6 99.18 231.42 21 92.25 82.75 1.46 1.2 0.8 133.15 0.6 99.86 233.02 22 96.15 86.65 1.47 1.2 0.8 134.06 0.6 100.5 234.61 23 100.05 90.55 1.49 1.2 0.8 135.89 0.6 101.9 237.8 24 103.95 94.45 1.5 1.2 0.8 136.8 0.6 102.6 239.4 25 107.85 98.35 1.51 1.2 0.8 137.71 0.6 103.3 241 26 111.75 102.3 1.52 1.2 0.8 138.62 0.6 104 242.59 27 115.65 106.2 1.53 1.2 0.8 139.54 0.6 104.7 244.19 28 119.55 110.1 1.54 1.2 0.8 140.45 0.6 105.3 245.78 29 123.45 114 1.55 1.2 0.8 141.36 0.6 106 247.38 30 127.35 117.9 1.56 1.2 0.8 142.27 0.6 106.7 248.98 31 131.25 121.8 1.57 1.2 0.8 143.18 0.6 107.4 250.57 32 135.15 125.7 1.58 1.2 0.8 144.1 0.6 108.1 252.17 33 139.05 129.6 1.59 1.2 0.8 145.01 0.6 108.8 253.76 mái 143.25 133.8 1.6 1.2 0.8 145.92 0.6 109.4 255.36 KT 1 147.15 137.7 1.62 1.2 0.8 147.74 0.6 110.8 258.55 KT2 152.75 143.3 1.62 1.2 0.8 147.74 0.6 110.8 258.55 KT3 157.05 147.6 1.63 1.2 0.8 148.66 0.6 111.5 260.15 KT mái 162.85 153.4 1.63 1.2 0.8 148.66 0.6 111.5 260.15 III.2.1.2_ Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương X : - Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương X được quy đổi về thành các lực tập trung đặt tại các nút khung chính của khung trục 1, tương ứng với cao trình các mức sàn tầng. Nguyên tắc quy đổi là dùng áp lực gió tính toán nhân với diện chịu tải của từng nút. - Kết quả tính toán được thể hiện chi tiết trong bảng tính:III.2.1.2 (phụ lục) BẢNG III.2.1.2 TĨNH TẢI GIÓ THEO PHƯƠNG X Tầng Chiều cao tầng Tải gió tt W(daN/m2) Loại nút Cao chịu tải (m) Rộng chịu tải (m) S chịu tải (m2) Tải tập trung (Tấn) 1 6 31.92 1 3.55 6.5 23.075 0.7366 2 3.55 7.5 26.625 0.8499 2 4.5 146.83 1 5.25 6.5 34.125 5.0106 2 5.25 7.5 39.375 5.7814 3 4.5 162.79 1 4.5 6.5 29.25 4.7616 2 4.5 7.5 33.75 5.4942 4 4.8 172.37 1 4.65 6.5 30.225 5.2099 2 4.65 7.5 34.875 6.0114 5 3.9 180.35 1 4.35 6.5 28.275 5.0994 2 4.35 7.5 32.625 5.8839 6 3.9 188.33 1 3.9 6.5 25.35 4.7742 2 3.9 7.5 29.25 5.5087 7 3.9 193.17 1 3.9 6.5 25.35 4.8969 2 3.9 7.5 29.25 5.6502 8 3.9 196.31 1 3.9 6.5 25.35 4.9765 2 3.9 7.5 29.25 5.7421 9 3.9 201.1 1 3.9 6.5 25.35 5.0979 2 3.9 7.5 29.25 5.8822 10 3.9 204.29 1 3.9 6.5 25.35 5.1788 2 3.9 7.5 29.25 5.9755 11 3.9 205.9 1 3.9 6.5 25.35 5.2196 2 3.9 7.5 29.25 6.0226 12 3.9 210.67 1 3.9 6.5 25.35 5.3405 2 3.9 7.5 29.25 6.1621 13 3.9 213.9 1 3.9 6.5 25.35 5.4224 2 3.9 7.5 29.25 6.2566 14 3.9 215.46 1 3.9 6.5 25.35 5.4619 2 3.9 7.5 29.25 6.3022 15 3.9 220.25 1 3.9 6.5 25.35 5.5833 2 3.9 7.5 29.25 6.4423 16 3.9 221.84 1 3.9 6.5 25.35 5.6236 2 3.9 7.5 29.25 6.4888 17 3.9 225.04 1 3.9 6.5 25.35 5.7048 2 3.9 7.5 29.25 6.5824 18 3.9 226.63 1 3.9 6.5 25.35 5.7451 2 3.9 7.5 29.25 6.6289 19 3.9 229.82 1 3.9 6.5 25.35 5.8259 2 3.9 7.5 29.25 6.7222 20 3.9 231.42 1 3.9 6.5 25.35 5.8665 2 3.9 7.5 29.25 6.769 21 3.9 233.02 1 3.9 6.5 25.35 5.9071 2 3.9 7.5 29.25 6.8158 22 3.9 234.61 1 3.9 6.5 25.35 5.9474 2 3.9 7.5 29.25 6.8623 23 3.9 237.8 1 3.9 6.5 25.35 6.0282 2 3.9 7.5 29.25 6.9557 24 3.9 239.4 1 3.9 6.5 25.35 6.0688 2 3.9 7.5 29.25 7.0025 25 3.9 241 1 3.9 6.5 25.35 6.1094 2 3.9 7.5 29.25 7.0493 26 3.9 242.59 1 3.9 6.5 25.35 6.1497 2 3.9 7.5 29.25 7.0958 27 3.9 244.19 1 3.9 6.5 25.35 6.1902 2 3.9 7.5 29.25 7.1426 28 3.9 245.78 1 3.9 6.5 25.35 6.2306 2 3.9 7.5 29.25 7.1892 29 3.9 247.38 1 3.9 6.5 25.35 6.2711 2 3.9 7.5 29.25 7.2359 30 3.9 248.98 1 3.9 6.5 25.35 6.3116 2 3.9 7.5 29.25 7.2827 31 3.9 250.57 1 3.9 6.5 25.35 6.3519 2 3.9 7.5 29.25 7.3292 32 3.9 252.17 1 3.9 6.5 25.35 6.3925 2 3.9 7.5 29.25 7.376 33 4.2 253.76 1 4.05 6.5 26.325 6.6802 2 4.05 7.5 30.375 7.708 mái 3.9 255.36 1 4.05 6.5 26.325 6.7224 2 4.05 7.5 30.375 7.7566 KT1 5.6 258.55 1 4.75 3 14.25 3.6843 KT2 4.3 258.55 1 4.95 3 14.85 3.8395 KT3 5.8 260.15 1 5.05 3 15.15 3.9413 KT4 0 260.15 1 2.9 3 8.7 2.2633 III.2.1.3_ Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương Y : - Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương Y được quy đổi về thành các lực tập trung đặt tại các nút khung chính của khung trục A, tương ứng với cao trình các mức sàn tầng. Nguyên tắc quy đổi là dùng áp lực gió tính toán nhân với diện chịu tải của từng nút. - Kết quả tính toán được thể hiện chi tiết trong bảng tính:III.2.1.3 (phụ lục) Bảng III.2.1.3 TĨNH TẢI GIÓ THEO PHƯƠNG Y Tầng Chiều cao tầng Tải gió tt W(daN/m2) Loại nút Cao chịu tải (m) Rộng chịu tải (m) S chịu tải (m2) Tải tập trung (Tấn) 1 6 31.92 1 3.55 5.05 17.928 0.5722 2 3.55 8.1 28.755 0.9179 2 4.5 146.83 1 5.25 5.05 26.513 3.8928 2 5.25 8.1 42.525 6.2439 3 4.5 162.79 1 4.5 5.05 22.725 3.6994 2 4.5 8.1 36.45 5.9337 4 4.8 172.37 1 4.65 5.05 23.483 4.0477 2 4.65 8.1 37.665 6.4923 5 3.9 180.35 1 4.35 5.05 21.968 3.9618 2 4.35 8.1 35.235 6.3546 6 3.9 188.33 1 3.9 5.05 19.695 3.7092 2 3.9 8.1 31.59 5.9493 7 3.9 193.17 1 3.9 5.05 19.695 3.8045 2 3.9 8.1 31.59 6.1022 8 3.9 196.31 1 3.9 5.05 19.695 3.8663 2 3.9 8.1 31.59 6.2014 9 3.9 201.1 1 3.9 5.05 19.695 3.9607 2 3.9 8.1 31.59 6.3527 10 3.9 204.29 1 3.9 5.05 19.695 4.0235 2 3.9 8.1 31.59 6.4535 11 3.9 205.9 1 3.9 5.05 19.695 4.0552 2 3.9 8.1 31.59 6.5044 12 3.9 210.67 1 3.9 5.05 19.695 4.1491 2 3.9 8.1 31.59 6.6551 13 3.9 213.9 1 3.9 5.05 19.695 4.2128 2 3.9 8.1 31.59 6.7571 14 3.9 215.46 1 3.9 5.05 19.695 4.2435 2 3.9 8.1 31.59 6.8064 15 3.9 220.25 1 3.9 5.05 19.695 4.3378 2 3.9 8.1 31.59 6.9577 16 3.9 221.84 1 3.9 5.05 19.695 4.3691 2 3.9 8.1 31.59 7.0079 17 3.9 225.04 1 3.9 5.05 19.695 4.4322 2 3.9 8.1 31.59 7.109 18 3.9 226.63 1 3.9 5.05 19.695 4.4635 2 3.9 8.1 31.59 7.1592 19 3.9 229.82 1 3.9 5.05 19.695 4.5263 2 3.9 8.1 31.59 7.26 20 3.9 231.42 1 3.9 5.05 19.695 4.5578 2 3.9 8.1 31.59 7.3106 21 3.9 233.02 1 3.9 5.05 19.695 4.5893 2 3.9 8.1 31.59 7.3611 22 3.9 234.61 1 3.9 5.05 19.695 4.6206 2 3.9 8.1 31.59 7.4113 23 3.9 237.8 1 3.9 5.05 19.695 4.6835 2 3.9 8.1 31.59 7.5121 24 3.9 239.4 1 3.9 5.05 19.695 4.715 2 3.9 8.1 31.59 7.5626 25 3.9 241 1 3.9 5.05 19.695 4.7465 2 3.9 8.1 31.59 7.6132 26 3.9 242.59 1 3.9 5.05 19.695 4.7778 2 3.9 8.1 31.59 7.6634 27 3.9 244.19 1 3.9 5.05 19.695 4.8093 2 3.9 8.1 31.59 7.714 28 3.9 245.78 1 3.9 5.05 19.695 4.8407 2 3.9 8.1 31.59 7.7643 29 3.9 247.38 1 3.9 5.05 19.695 4.8721 2 3.9 8.1 31.59 7.8147 30 3.9 248.98 1 3.9 5.05 19.695 4.9037 2 3.9 8.1 31.59 7.8653 31 3.9 250.57 1 3.9 5.05 19.695 4.935 2 3.9 8.1 31.59 7.9155 32 3.9 252.17 1 3.9 5.05 19.695 4.9665 2 3.9 8.1 31.59 7.9661 33 4.2 253.76 1 4.05 5.05 20.453 5.19 2 4.05 8.1 32.805 8.3246 mái 3.9 255.36 1 4.05 5.05 20.453 5.2228 2 4.05 8.1 32.805 8.3771 KT1 5.6 258.55 1 4.75 8.1 38.475 9.9477 KT2 4.3 258.55 1 4.95 8.1 40.095 10.367 KT3 5.8 260.15 1 5.05 8.1 40.905 10.641 KT4 0 260.15 1 2.9 8.1 23.49 6.1109 III.2.2_ Thành phần động của tải trọng gió : III.2.2.1_ Cơ sở tính toán : - Theo quy định, công trình có chiều cao 65,5m > 40m nên ta phải tính đến thành phần động của tải trọng gió. Bản chất của thành phần động là phần tăng thêm tác dụng của tải trọng gió lên công trình có dao động, xét đến ảnh hưởng của lực quán tính sinh ra do khối lượng bản thân công trình khi dao động bởi các xung của luồng gió. Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động được xác định theo công thức: WP = Mk .xi .yki.yik Trong đó : xi là hệ số động lực được xác định theo đồ thị hình 2 TCVN 2737- 1995 . phụ thuộc vào thông số e và độ giảm loga của dao động d: Với công trình bê tông cốt thép d = 0,3. Ta có bảng tính toán với e = yi:là hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành r phần trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió không đổi . yi= Với Mk: là khối lượng nút thứ k yk: dịch chuyển ngang của trọng tâm phần khối lượng thứ k của dao động thứ i Wpk: thành phần động phân bố đều của tải trọng gió được xác định theo công thức: Wpk=W . z . n Trong đó: W – giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao đã tính toán h b a z x y Hướng gió z - hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao Z lấy theo bảng 8 trang 44 TCVN 2737:1995 n - hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, được lấy theo bề mặt tính toán của công trình trên đó xác định các tương quan động. Với bề mặt tính toán của công trình có dạng hình chữ nhật và được định hướng song song với các trục cơ bản (xem hình vẽ) thì hệ số n được xác định theo bảng 10 trang 47 TCVN 2737:1995 phụ thuộc vào các tham số r và c, các tham số này được xác định theo bảng 11 trang 47 TCVN: 1995 - Tiến hành giải bài toán dao động riêng: mô hình kết cấu trong Etab 9.07 sẽ tự động tính toán khối lượng bản thân của cấu kiện. Ta tiến hành tính toán phần khối lượng phụ thêm cho từng tầng khi kể đến hoạt tải dài hạn, trọng lượng thang bộ, trọng lượng các lớp trát sàn…Việc nhập khối lượng phụ thêm được tiến hành với các nút chính của từng tầng. Khối lượng tầng tổng hợp được thể hiện trong bảng - Bài toán dao động riêng được thực hiện nhờ phần mềm tính kết cấu Etab 9.07. Kết quả các dạng dao động riêng tim được cùng chu kỳ, tần số của chúng được sử dụng để tính toán thành phần động của tải trọng gió và tải trọng động đất. III.2.2.2_Xác định thành phần động của gió : Tần số dao động riêng của công trình được tính toán bằng chương trình Etab 8.5 , giá trị xác định được như sau : Mode T f 1 1.196644 0.8357 2 0.6393777 1.5640 3 0.5442979 1.8372 4 0.3041893 3.2874 5 0.1934393 5.1696 6 0.1824424 5.4812 7 0.1355234 7.3788 8 0.1051682 9.5086 Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL đối với công trình bê tông cốt thép (d = 0.3) xây dựng ở vùng áp lực gió II xác định được : fL = 1.3 Hz. So sánh với kết quả dao động riêng tính được và quy phạm, ta thấy f1 => cần tính toán động lực có kể đến dạng dao động đầu tiên. Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ k ở độ cao z ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức : Wcp = mk . xi . yi . yik Trong đó : - mk : khối lượng phần công trình có trọng tâm ở độ cao z - xi : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i được xác định bằng đồ thị, phụ thuộc vào thông số e và độ giảm lôga của dao động d, xác định theo công thức : Với : + g = 1.2 : hệ số độ tin cậy cho tải trọng gió + fi - tần số dao động riêng thứ i + W0 = 95 kG/cm2 : trị số áp lực gió tiêu chuẩn cho công trình xây dựng ở Hà Nội Thay vào ta có ei . Kết quả tra đồ thị xi được ghi ở bảng sau Hệ số động lực ứng xi với dạng dao động đầu tiên Tần số dao động riêng f Thông số ei Hệ số động lực 0.83 0.043 1.5 - yik : dịch chuyển ngang của công trình ở độ cao z ứng với dạng dao động ghi ở bảng Các giá trị å( yikWcpk ) cho phía đón gió. - yi : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió không đổi ta có : Với + Wcpk : giá trị tiêu chuẩn thành phần động phân bố đều của tải trọng gió ở phần thứ k của công trình được xác định theo công thức : Wcpk = Wck . zk .nk Trong đó : * nk : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió được xác định phụ thuộc vào tham số r và c với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán zoy , ta có : r = b = 45.9m h = 152.8 Tra bảng, nội suy ta được nk = 0.52 zk : hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao z theo từng dạng địa hình tra theo bảng , giá trị xác định được ghi trong bảng : Các gía trị k, zk , Wck và Wcpk * Wck Giá trị tiêu chuẩn thành phần tinh của gió ở độ cao tính toán được xác định theo công thức: Wck = Wco . k . c Trong đó : - Wco = 95 kG/m2 - c : Hệ số khí động lấy theo tiêu chuẩn : Phía đón gió : Cđ = 0.8 Phía hút gió : Ch = 0.6 - k : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa hình lấy theo tiêu chuẩn được ghi trong sau Kết quả tính Wck, Wcpk Bảng III.2.2.2.1,III.2.2.2.2 và III.2.2.2.3 III.2.2.2.1 Các gía trị k, zk , Wck và Wcpk Tầng Cao độ z(m) Hệ số k Hệ số áp lực động zk Wck (T/m2) Wcpk (T/m2) Phía đón gió Phía hút gió Phía đón gió Phía hút gió M. đất 0 0 0 0 0 0 0 1 0.55 0.2 0.0569 0.0152 0.0114 0.0004 0.0003 2 7 0.92 0.5046 0.06992 0.0524 0.0183 0.0138 3 11.05 1.02 0.4835 0.07752 0.0581 0.0195 0.0146 4 15.55 1.08 0.4721 0.08208 0.0616 0.0202 0.0151 5 20.35 1.13 0.4565 0.08588 0.0644 0.0204 0.0153 6 24.25 1.18 0.4511 0.08968 0.0673 0.021 0.0158 7 28.15 1.21 0.4456 0.09196 0.069 0.0213 0.016 8 32.05 1.23 0.4401 0.09348 0.0701 0.0214 0.016 9 35.95 1.26 0.4347 0.09576 0.0718 0.0216 0.0162 10 39.85 1.28 0.4292 0.09728 0.073 0.0217 0.0163 11 43.75 1.29 0.426 0.09804 0.0735 0.0217 0.0163 12 47.65 1.32 0.4229 0.10032 0.0752 0.0221 0.0165 13 51.55 1.34 0.4198 0.10184 0.0764 0.0222 0.0167 14 55.45 1.35 0.4167 0.1026 0.077 0.0222 0.0167 15 59.35 1.38 0.4144 0.10488 0.0787 0.0226 0.0169 16 63.25 1.39 0.4121 0.10564 0.0792 0.0226 0.017 17 67.15 1.41 0.4097 0.10716 0.0804 0.0228 0.0171 18 71.05 1.42 0.4074 0.10792 0.0809 0.0229 0.0171 19 74.95 1.44 0.405 0.10944 0.0821 0.023 0.0173 20 78.85 1.45 0.4035 0.1102 0.0827 0.0231 0.0173 21 82.75 1.46 0.4019 0.11096 0.0832 0.0232 0.0174 22 86.65 1.47 0.401 0.11172 0.0838 0.0233 0.0175 23 90.55 1.49 0.4006 0.11324 0.0849 0.0236 0.0177 24 94.45 1.5 0.3974 0.114 0.0855 0.0236 0.0177 25 98.35 1.51 0.3957 0.11476 0.0861 0.0236 0.0177 26 102.25 1.52 0.395 0.11552 0.0866 0.0237 0.0178 27 106.15 1.53 0.395 0.11628 0.0872 0.0239 0.0179 28 110.05 1.54 0.395 0.11704 0.0878 0.024 0.018 29 113.95 1.55 0.395 0.1178 0.0884 0.0242 0.0181 30 117.85 1.56 0.395 0.11856 0.0889 0.0244 0.0183 31 121.75 1.57 0.395 0.11932 0.0895 0.0245 0.0184 32 125.65 1.58 0.395 0.12008 0.0901 0.0247 0.0185 33 129.55 1.59 0.395 0.12084 0.0906 0.0248 0.0186 Mái 133.75 1.6 0.395 0.1216 0.0912 0.025 0.0187 kt1 137.65 1.62 0.395 0.12312 0.0923 0.0253 0.019 kt2 143.25 1.62 0.395 0.12312 0.0923 0.0253 0.019 kt3 147.55 1.63 0.395 0.12388 0.0929 0.0254 0.0191 tk mái 153.35 1.63 0.395 0.12388 0.0929 0.0254 0.0191 III.2.2.2.2 Các giá trị å( yikWcpk ) cho phía đón gióhút gió vàå( y2ik Mk ) ứng vớidạng dao động đầu tiên Tầng Chuyển vị ngang Yl(m) Wcpk (T/m2) Wcpk *Y Phía đón gió Phía hút gió Phía đón gió Phía hút gió Mi(T) Mi *y^2 M. đất 0 0 0 0 0 0 0 1 9.92E-06 0.0004 0.0003 4.4577E-09 3.34E-09 1938.9 1.9068E-07 2 2.65E-05 0.0183 0.0138 4.9029E-07 3.68E-07 1698.1 1.3814E-06 3 4.44E-05 0.0195 0.0146 1.3561E-06 1.02E-06 1698.1 4.7327E-06 4 6.7E-05 0.0202 0.0151 2.7072E-06 2.03E-06 1746.3 1.2583E-05 5 9.62E-05 0.0204 0.0153 4.6676E-06 3.5E-06 1831.3 2.9517E-05 6 0.000123 0.021 0.0158 7.2613E-06 5.45E-06 1831.3 5.7362E-05 7 0.000154 0.0213 0.016 1.0552E-05 7.91E-06 1831.3 0.00010103 8 0.000189 0.0214 0.016 1.4597E-05 1.09E-05 1831.3 0.00016651 9 0.000227 0.0216 0.0162 1.952E-05 1.46E-05 1831.3 0.00026125 10 0.00027 0.0217 0.0163 2.5375E-05 1.9E-05 1705 0.00038522 11 0.000366 0.0217 0.0163 3.3317E-05 2.5E-05 1705 0.00061322 12 0.00042 0.0221 0.0165 4.258E-05 3.19E-05 1705 0.00091387 13 0.000479 0.0222 0.0167 5.3219E-05 3.99E-05 1705 0.00130441 14 0.000542 0.0222 0.0167 6.5259E-05 4.89E-05 1705 0.0018044 15 0.000609 0.0226 0.0169 7.9014E-05 5.93E-05 1705 0.002436 16 0.00068 0.0226 0.017 9.4402E-05 7.08E-05 1705 0.00322402 17 0.000755 0.0228 0.0171 0.00011164 8.37E-05 1705 0.00419598 18 0.000834 0.0229 0.0171 0.00013071 9.8E-05 1705 0.00538205 19 0.000917 0.023 0.0173 0.00015184 0.000114 1705 0.00681512 20 0.001003 0.0231 0.0173 0.00017503 0.000131 1705 0.00853014 21 0.001092 0.0232 0.0174 0.00020036 0.00015 1636.6 0.0104831 22 0.001185 0.0233 0.0175 0.00022797 0.000171 1636.6 0.01278249 23 0.001282 0.0236 0.0177 0.0002582 0.000194 1636.6 0.01547051 24 0.001381 0.0236 0.0177 0.00029074 0.000218 1636.6 0.0185921 25 0.001484 0.0236 0.0177 0.00032577 0.000244 1636.6 0.02219478 26 0.001589 0.0237 0.0178 0.00036348 0.000273 1636.6 0.02632829 27 0.001698 0.0239 0.0179 0.00040402 0.000303 1636.6 0.03104443 28 0.001808 0.024 0.018 0.0004475 0.000336 1636.6 0.03639671 29 0.001922 0.0242 0.0181 0.00049399 0.00037 1636.6 0.04244009 30 0.002037 0.0244 0.0183 0.0005436 0.000408 1636.6 0.04923082 31 0.002154 0.0245 0.0184 0.0005964 0.000447 1636.6 0.05682602 32 0.002274 0.0247 0.0185 0.00065249 0.000489 1636.6 0.0652909 33 0.002405 0.0248 0.0186 0.00071218 0.000534 1858.6 0.07603881 Mái 0.002525 0.025 0.0187 0.00077525 0.000581 1636.6 0.08647503 kt1 0.002707 0.0253 0.019 0.00084371 0.000633 474.3 0.08995155 kt2 0.002841 0.0253 0.019 0.00091556 0.000687 382.72 0.09304072 kt3 0.003022 0.0254 0.0191 0.00099246 0.000744 594.25 0.09846863 tk mái 0.003022 0.0254 0.0191 0.00106936 0.000802 0 0.09846863 Hệ số yi (1/m3) ứng với 2 dạng dao động đầu tiên Phía đón gió Phía hút gió 0.010859933 0.00814495 III.2.2.2.3 Giá trị tiêu chuẩn thành phần động Wcp(T/m2 ) Tầng mk xki yi đẩy yi hút yik Wcp đẩy Wcp hút (T/m2) (T/m2) M. đất 0 1.5 0.0109 0.0081 0 0 0 1 1938.9 1.5 0.0109 0.0081 9.92E-06 0.000314377 0.000233619 2 1698.1 1.5 0.0109 0.0081 2.65E-05 0.000735211 0.000546349 3 1698.1 1.5 0.0109 0.0081 4.44E-05 0.001233393 0.000916558 4 1746.3 1.5 0.0109 0.0081 6.7E-05 0.001914381 0.001422613 5 1831.3 1.5 0.0109 0.0081 9.62E-05 0.002879217 0.002139601 6 1831.3 1.5 0.0109 0.0081 0.000123 0.003692103 0.002743673 7 1831.3 1.5 0.0109 0.0081 0.000154 0.004623558 0.003435855 8 1831.3 1.5 0.0109 0.0081 0.000189 0.005661926 0.004207486 9 1831.3 1.5 0.0109 0.0081 0.000227 0.006810312 0.005060874 10 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.00027 0.00751689 0.005585946 11 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000366 0.010193881 0.007575269 12 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.00042 0.011706055 0.008698995 13 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000479 0.013341723 0.009914492 14 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000542 0.015095957 0.011218097 15 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000609 0.016966869 0.012608407 16 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.00068 0.018951802 0.014083449 17 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000755 0.021047601 0.015640878 18 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000834 0.02325064 0.017277998 19 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.000917 0.025557265 0.018992096 20 1705 1.5 0.0109 0.0081 0.001003 0.027958513 0.020776509 21 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001092 0.029230486 0.021721737 22 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001185 0.031717225 0.023569681 23 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001282 0.034293016 0.025483801 24 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001381 0.036955318 0.027462208 25 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001484 0.039700998 0.029502577 26 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001589 0.042525428 0.031601465 27 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001698 0.045423685 0.033755216 28 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001808 0.048390337 0.035959792 29 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.001922 0.05141963 0.038210917 30 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.002037 0.054506346 0.040504716 31 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.002154 0.057644599 0.042836812 32 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.002274 0.060855474 0.045222876 33 1858.6 1.5 0.0109 0.0081 0.002405 0.073075656 0.054303928 Mái 1636.6 1.5 0.0109 0.0081 0.002525 0.067571033 0.050213336 kt1 474.3 1.5 0.0109 0.0081 0.002707 0.020995033 0.015601814 kt2 382.72 1.5 0.0109 0.0081 0.002841 0.017777866 0.013211075 kt3 594.25 1.5 0.0109 0.0081 0.003022 0.029364231 0.021821126 tk mái 0 1.5 0.0109 0.0081 0.003022 0 0 Giá trị tính toán thành phần động Wttk = 1.2Wck (T/m2 ) Bảng tổng hợp gió động tác động lên công trình Tải gió động phân bố (T/m2) Wtc Wtt 0 0 0.00055 0.0007 0.00128 0.0015 0.00215 0.0026 0.00334 0.004 0.00502 0.006 0.00644 0.0077 0.00806 0.0097 0.00987 0.0118 0.01187 0.0142 0.0131 0.0157 0.01777 0.0213 0.02041 0.0245 0.02326 0.0279 0.02631 0.0316 0.02958 0.0355 0.03304 0.0396 0.03669 0.044 0.04053 0.0486 0.04455 0.0535 0.04874 0.0585 0.05095 0.0611 0.05529 0.0663 0.05978 0.0717 0.06442 0.0773 0.0692 0.083 0.07413 0.089 0.07918 0.095 0.08435 0.1012 0.08963 0.1076 0.09501 0.114 0.10048 0.1206 0.10608 0.1273 0.12738 0.1529 0.11778 0.1413 0.0366 0.0439 0.03099 0.0372 0.05119 0.0614 0 0 III.2.2.3_Xác định thành phần động của gió theo phương X : - Giá trị lực tập trung tại mỗi nút được tính theo nguyên tắc giống như đối với thành phần tĩnh. Kết quả tính chi tiết được thể hiện trong bảng:III.2.2.3 và bảng III.2.2.4 (phụ lục ) Bảng III.2.2.3 THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA GIÓ THEO PHƯƠNG X Tầng Chiều cao tầng Tải gió tt W(T/m2) Loại nút Cao chịu tải (m) Rộng chịu tải (m) S chịu tải (m2) Tải tập trung (Tấn) 1 6 0.00066 1 3.55 6.5 23.075 0.01517 2 3.55 7.5 26.625 0.01751 2 4.5 0.00154 1 5.25 6.5 34.125 0.05248 2 5.25 7.5 39.375 0.06055 3 4.5 0.00258 1 4.5 6.5 29.25 0.07546 2 4.5 7.5 33.75 0.08707 4 4.8 0.004 1 4.65 6.5 30.225 0.12103 2 4.65 7.5 34.875 0.13965 5 3.9 0.00602 1 4.35 6.5 28.275 0.17029 2 4.35 7.5 32.625 0.19649 6 3.9 0.00772 1 3.9 6.5 25.35 0.19578 2 3.9 7.5 29.25 0.2259 7 3.9 0.0097 1 3.9 6.5 25.35 0.2459 2 3.9 7.5 29.25 0.28373 8 3.9 0.0118 1 3.9 6.5 25.35 0.29913 2 3.9 7.5 29.25 0.34515 9 3.9 0.0142 1 3.9 6.5 25.35 0.35997 2 3.9 7.5 29.25 0.41535 10 3.9 0.0157 1 3.9 6.5 25.35 0.398 2 3.9 7.5 29.25 0.45923 11 3.9 0.0213 1 3.9 6.5 25.35 0.53996 2 3.9 7.5 29.25 0.62303 12 3.9 0.0245 1 3.9 6.5 25.35 0.62108 2 3.9 7.5 29.25 0.71663 13 3.9 0.0279 1 3.9 6.5 25.35 0.70727 2 3.9 7.5 29.25 0.81608 14 3.9 0.0316 1 3.9 6.5 25.35 0.80106 2 3.9 7.5 29.25 0.9243 15 3.9 0.0355 1 3.9 6.5 25.35 0.89993 2 3.9 7.5 29.25 1.03838 16 3.9 0.0396 1 3.9 6.5 25.35 1.00386 2 3.9 7.5 29.25 1.1583 17 3.9 0.044 1 3.9 6.5 25.35 1.1154 2 3.9 7.5 29.25 1.287 18 3.9 0.0486 1 3.9 6.5 25.35 1.23201 2 3.9 7.5 29.25 1.42155 19 3.9 0.0535 1 3.9 6.5 25.35 1.35623 2 3.9 7.5 29.25 1.56488 20 3.9 0.0585 1 3.9 6.5 25.35 1.48298 2 3.9 7.5 29.25 1.71113 21 3.9 0.0611 1 3.9 6.5 25.35 1.54889 2 3.9 7.5 29.25 1.78718 22 3.9 0.0633 1 3.9 6.5 25.35 1.60466 2 3.9 7.5 29.25 1.85153 23 3.9 0.0717 1 3.9 6.5 25.35 1.8176 2 3.9 7.5 29.25 2.09723 24 3.9 0.0773 1 3.9 6.5 25.35 1.95956 2 3.9 7.5 29.25 2.26103 25 3.9 0.083 1 3.9 6.5 25.35 2.10405 2 3.9 7.5 29.25 2.42775 26 3.9 0.0889 1 3.9 6.5 25.35 2.25362 2 3.9 7.5 29.25 2.60033 27 3.9 0.095 1 3.9 6.5 25.35 2.40825 2 3.9 7.5 29.25 2.77875 28 3.9 0.1012 1 3.9 6.5 25.35 2.56542 2 3.9 7.5 29.25 2.9601 29 3.9 0.1076 1 3.9 6.5 25.35 2.72766 2 3.9 7.5 29.25 3.1473 30 3.9 0.114 1 3.9 6.5 25.35 2.8899 2 3.9 7.5 29.25 3.3345 31 3.9 0.1206 1 3.9 6.5 25.35 3.05721 2 3.9 7.5 29.25 3.52755 32 3.9 0.1273 1 3.9 6.5 25.35 3.22706 2 3.9 7.5 29.25 3.72353 33 4.2 0.1528 1 4.05 6.5 26.325 4.02246 2 4.05 7.5 30.375 4.6413 mái 3.9 0.1413 1 4.05 6.5 26.325 3.71972 2 4.05 7.5 30.375 4.29199 KT1 5.6 0.0439 1 4.75 3 14.25 0.62558 KT2 4.3 0.0372 1 4.95 3 14.85 0.55242 KT3 5.8 0.03719 1 5.05 3 15.15 0.56338 Bảng III.2.2.4 _ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA GIÓ THEO PHƯƠNG Y Tầng Chiều cao tầng Tải gió tt W(T/m2) Loại nút Cao chịu tải (m) Rộng chịu tải (m) S chịu tải (m2) Tải tập trung (Tấn) 1 6 0.0007 1 3.55 5.05 17.928 0.011789 2 3.55 8.1 28.755 0.018909 2 4.5 0.0015 1 5.25 5.05 26.513 0.040773 2 5.25 8.1 42.525 0.065398 3 4.5 0.0026 1 4.5 5.05 22.725 0.058629 2 4.5 8.1 36.45 0.094039 4 4.8 0.004 1 4.65 5.05 23.483 0.094033 2 4.65 8.1 37.665 0.150825 5 3.9 0.006 1 4.35 5.05 21.968 0.132301 2 4.35 8.1 35.235 0.212206 6 3.9 0.0077 1 3.9 5.05 19.695 0.152103 2 3.9 8.1 31.59 0.243967 7 3.9 0.0097 1 3.9 5.05 19.695 0.191042 2 3.9 8.1 31.59 0.306423 8 3.9 0.0118 1 3.9 5.05 19.695 0.232401 2 3.9 8.1 31.59 0.372762 9 3.9 0.0142 1 3.9 5.05 19.695 0.279669 2 3.9 8.1 31.59 0.448578 10 3.9 0.0157 1 3.9 5.05 19.695 0.309212 2 3.9 8.1 31.59 0.495963 11 3.9 0.0213 1 3.9 5.05 19.695 0.419504 2 3.9 8.1 31.59 0.672867 12 3.9 0.0245 1 3.9 5.05 19.695 0.482528 2 3.9 8.1 31.59 0.773955 13 3.9 0.0279 1 3.9 5.05 19.695 0.549491 2 3.9 8.1 31.59 0.881361 14 3.9 0.0316 1 3.9 5.05 19.695 0.622362 2 3.9 8.1 31.59 0.998244 15 3.9 0.0355 1 3.9 5.05 19.695 0.699173 2 3.9 8.1 31.59 1.121445 16 3.9 0.0396 1 3.9 5.05 19.695 0.779922 2 3.9 8.1 31.59 1.250964 17 3.9 0.044 1 3.9 5.05 19.695 0.86658 2 3.9 8.1 31.59 1.38996 18 3.9 0.0486 1 3.9 5.05 19.695 0.957177 2 3.9 8.1 31.59 1.535274 19 3.9 0.0535 1 3.9 5.05 19.695 1.053683 2 3.9 8.1 31.59 1.690065 20 3.9 0.0585 1 3.9 5.05 19.695 1.152158 2 3.9 8.1 31.59 1.848015 21 3.9 0.0611 1 3.9 5.05 19.695 1.203365 2 3.9 8.1 31.59 1.930149 22 3.9 0.0633 1 3.9 5.05 19.695 1.246694 2 3.9 8.1 31.59 1.999647 23 3.9 0.0717 1 3.9 5.05 19.695 1.412132 2 3.9 8.1 31.59 2.265003 24 3.9 0.0773 1 3.9 5.05 19.695 1.522424 2 3.9 8.1 31.59 2.441907 25 3.9 0.083 1 3.9 5.05 19.695 1.634685 2 3.9 8.1 31.59 2.62197 26 3.9 0.0889 1 3.9 5.05 19.695 1.750886 2 3.9 8.1 31.59 2.808351 27 3.9 0.095 1 3.9 5.05 19.695 1.871025 2 3.9 8.1 31.59 3.00105 28 3.9 0.1012 1 3.9 5.05 19.695 1.993134 2 3.9 8.1 31.59 3.196908 29 3.9 0.1076 1 3.9 5.05 19.695 2.119182 2 3.9 8.1 31.59 3.399084 30 3.9 0.114 1 3.9 5.05 19.695 2.24523 2 3.9 8.1 31.59 3.60126 31 3.9 0.1206 1 3.9 5.05 19.695 2.375217 2 3.9 8.1 31.59 3.809754 32 3.9 0.1273 1 3.9 5.05 19.695 2.507174 2 3.9 8.1 31.59 4.021407 33 4.2 0.1528 1 4.05 5.05 20.453 3.125142 2 4.05 8.1 32.805 5.012604 mái 3.9 0.1413 1 4.05 5.05 20.453 2.889938 2 4.05 8.1 32.805 4.635347 KT1 5.6 0.0439 1 4.75 8.1 38.475 1.689053 KT2 4.3 0.0372 1 4.95 8.1 40.095 1.491534 KT3 5.8 0.0372 1 5.05 8.1 40.905 1.521134 III.2.3_ Tải trọng động đất : Kết cấu khung nhà nhiều tầng thoả mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo mặt đứng cho trong có thể dao động ngang hoặc dao động ngang xoắn. ở đây ta giả thiết kết cấu chỉ dao động ngang, sơ đồ tính toán được xem như khung không trọng lượng có các khối lượng tập trung mi ở các mức cao của sàn tầng và trạng thái biến dạng được xác định với chuyển vị yi ở mỗi khối lượng mi, giả thiết là sàn cứng vô cùng. Ta lại thay khung không trọng lượng bằng một thanh công xôn không trọng lượng với n khối lượng tập trung ngàm đàn hồi vào nền đất.ở đây tính toán động đất theo tiêu chuẩn Việt Nam 375-2006 Kết quả tính toán theo chương trình Etab9.04 cho ta kết quả chu kỳ dao động của 3 dạng dao động riêng đầu tiên là : T1 = 1.196 s T2 = 0.639 s T3 = 0.544 s Ta có : T1 = 1.196s <2 s Mặt khác từ số liệu địa chất so với tiêu chuẩn ta có đất thuộc loại B => tra bảng 3.2 TCVN 375-2006 ta co s=1.2 , TB = 0.15 s TC = 0.5s , TD =2 s => T1< 4xTC nên trong trường hơp này tính tảI động đất theo phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương Tác động động đất phải được xác định bằng cách đặt các lực ngang Fi vào tất cả các tầng ở hai mô hình phẳng Fi = Fb . , trong đó: Fi lực ngang tác dụng tại tầng thứ i; Fb lực cắt đáy do động đất tính theocông thức sau si , sj lần lượt là chuyển vị của các khối lượng mi , mj trong dạng dao động cơ bản; mi, mj khối lượng của các tầng Theo mỗi phương nằm ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất Fb phải được xác định theo biểu thức sau: Fb = Sd (T1) . m . l (4.5) trong đó: T1 Chu kỳ dao động cơ bản của nhà do chuyển động ngang theo phương đang xét; m Tổng khối lượng của nhà ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới,lấy từ kết quả chạy etabs l Hệ số hiệu chỉnh, lấy như sau: l = 0,85 nếu T1£ 2 TC với nhà có trên 2 tầng hoặc l = 1,0 với các trường hợp khác. Sd (T1) Tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ T1; Trong đó: ag Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = gI. agR= 0.07371 S=1.2 Hệ số nền q hệ số ứng xử; q = 1,5 hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, b= 0,2 Thay vào ta có : Sd (T1) = 0.0312 => Lực cắt đáy : Fb = Sd (T1) . m . l =0.0312x 65328.2x0.85=1732.5 (T) Ta có kết quả tính tảI trọng động đất theo bảng III.2.3.1 , va III.2.3.2 (phụ lục) III.2.3.1_ Tải trọng động đất theo phương X : Tầng Lực cắt đáy Fb Chuyển vị ngang Ux(m) Mi(T) Mi *Ux ∑(Mi *Ux) Fi (T) Hầm 3 1732.5 1.14E-06 1746 0.002 58.794 0.058832 Hầm 2 1732.5 1.69E-06 1746 0.003 58.794 0.087035 hầm 1 1732.5 9.92E-06 1861.7 0.0185 58.794 0.544035 1 1732.5 9.92E-06 1938.9 0.0192 58.794 0.566595 2 1732.5 2.65E-05 1698.1 0.045 58.794 1.325056 3 1732.5 4.44E-05 1698.1 0.0754 58.794 2.22292 4 1732.5 6.7E-05 1746.3 0.1171 58.794 3.450252 5 1732.5 9.62E-05 1831.3 0.1761 58.794 5.189157 6 1732.5 0.000123 1831.3 0.2258 58.794 6.654206 7 1732.5 0.000154 1831.3 0.2828 58.794 8.33295 8 1732.5 0.000189 1831.3 0.3463 58.794 10.20438 9 1732.5 0.000227 1831.3 0.4165 58.794 12.2741 10 1732.5 0.00027 1705 0.4597 58.794 13.54755 11 1732.5 0.000366 1705 0.6235 58.794 18.37224 12 1732.5 0.00042 1705 0.716 58.794 21.0976 13 1732.5 0.000479 1705 0.816 58.794 24.04553 14 1732.5 0.000542 1705 0.9233 58.794 27.20715 15 1732.5 0.000609 1705 1.0377 58.794 30.57906 16 1732.5 0.00068 1705 1.1591 58.794 34.15647 17 1732.5 0.000755 1705 1.2873 58.794 37.93369 18 1732.5 0.000834 1705 1.4221 58.794 41.90418 19 1732.5 0.000917 1705 1.5631 58.794 46.06137 20 1732.5 0.001003 1705 1.71 58.794 50.38909 21 1732.5 0.001092 1636.6 1.7878 58.794 52.68155 22 1732.5 0.001185 1636.6 1.9399 58.794 57.16335 23 1732.5 0.001282 1636.6 2.0974 58.794 61.80565 24 1732.5 0.001381 1636.6 2.2603 58.794 66.60386 25 1732.5 0.001484 1636.6 2.4282 58.794 71.55235 26 1732.5 0.001589 1636.6 2.6009 58.794 76.64277 27 1732.5 0.001698 1636.6 2.7782 58.794 81.86624 28 1732.5 0.001808 1636.6 2.9597 58.794 87.21298 29 1732.5 0.001922 1636.6 3.1449 58.794 92.67262 30 1732.5 0.002037 1636.6 3.3337 58.794 98.23575 31 1732.5 0.002154 1636.6 3.5257 58.794 103.8918 32 1732.5 0.002274 1636.6 3.722 58.794 109.6787 33 1732.5 0.002405 1858.6 4.4695 58.794 131.7029 Mái 1732.5 0.002525 1636.6 4.1328 58.794 121.782 kt1 1732.5 0.002707 474.3 1.2841 58.794 37.83895 kt2 1732.5 0.002841 382.72 1.0873 58.794 32.04071 kt3 1732.5 0.003022 594.25 1.796 58.794 52.92259 tk mái 1732.5 0.003022 0 0 58.794 0 III.2.3.1_ Tải trọng động đất theo phương Y : Tầng Lực cắt đáy Fb Chuyển vị ngang Ux(m) Mi(T) Mi *Ux ∑(Mi *Ux) Fi (T) Hầm 3 1732.5 1.07942E-06 1746 0.00188466 148.68 0.02196 Hầm 2 1732.5 6.07942E-06 1746 0.01061466 148.68 0.123684 hầm 1 1732.5 2.42189E-05 1861.7 0.04508829 148.68 0.525379 1 1732.5 5.75687E-05 1938.9 0.11161987 148.68 1.30062 2 1732.5 0.000116896 1698.1 0.19850127 148.68 2.312982 3 1732.5 0.000174663 1698.1 0.29659507 148.68 3.455994 4 1732.5 0.000244139 1746.3 0.42634011 148.68 4.967813 5 1732.5 0.000331434 1831.3 0.60695453 148.68 7.072373 6 1732.5 0.000412261 1831.3 0.75497284 148.68 8.797116 7 1732.5 0.000502645 1831.3 0.92049452 148.68 10.72581 8 1732.5 0.000601746 1831.3 1.10197708 148.68 12.84049 9 1732.5 0.000709433 1831.3 1.29918429 148.68 15.13839 10 1732.5 0.000825542 1705 1.40754945 148.68 16.40109 11 1732.5 0.00108366 1705 1.8476403 148.68 21.52913 12 1732.5 0.001225631 1705 2.08970086 148.68 24.34967 13 1732.5 0.001375978 1705 2.34604249 148.68 27.33662 14 1732.5 0.001534439 1705 2.6162185 148.68 30.48478 15 1732.5 0.00170074 1705 2.8997617 148.68 33.78869 16 1732.5 0.001874583 1705 3.19616402 148.68 37.24243 17 1732.5 0.002055656 1705 3.50489348 148.68 40.83982 18 1732.5 0.002243638 1705 3.82540279 148.68 44.57447 19 1732.5 0.002438208 1705 4.15714464 148.68 48.44 20 1732.5 0.002639277 1705 4.49996729 148.68 52.43465 21 1732.5 0.002846143 1636.6 4.65799763 148.68 54.27605 22 1732.5 0.003058612 1636.6 5.0057244 148.68 58.32785 23 1732.5 0.003276669 1636.6 5.36259649 148.68 62.4862 24 1732.5 0.003499988 1636.6 5.72808036 148.68 66.7449 25 1732.5 0.003728215 1636.6 6.10159667 148.68 71.0972 26 1732.5 0.003960944 1636.6 6.48248095 148.68 75.53535 27 1732.5 0.004197756 1636.6 6.87004747 148.68 80.05137 28 1732.5 0.004438215 1636.6 7.26358267 148.68 84.63693 29 1732.5 0.004681877 1636.6 7.6623599 148.68 89.28357 30 1732.5 0.004928291 1636.6 8.06564105 148.68 93.9827 31 1732.5 0.005176981 1636.6 8.4726471 148.68 98.72522 32 1732.5 0.005425778 1636.6 8.87982827 148.68 103.4698 33 1732.5 0.005697805 1858.6 10.5899404 148.68 123.3964 Mái 1732.5 0.005954344 1636.6 9.74487939 148.68 113.5496 kt1 1732.5 0.006298257 474.3 2.9872633 148.68 34.80828 kt2 1732.5 0.006574832 382.72 2.5163197 148.68 29.32073 kt3 1732.5 0.006947909 594.25 4.12879492 148.68 48.10966 tk mái 1732.5 0.0030223 0 0 148.68 0 IV NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 1- MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NỘI LỰC - Sơ đồ tính đợc lập trong phần mềm tính kết cấu ETABS 8.5 dưới dạng khung không gian có sự tham gia của phần tử frame là dầm, cột và các phần tử shell là sàn, vách thang máy, vách thang bộ. - Tải trọng được nhập trực tiếp lên các phần tử chịu tải theo các trờng hợp tải trọng (TT, HT, GIO X, GIO Y, DDX, DDY). Phần tải trọng bản thân do máy tự tính nên ta chỉ nhập tĩnh tải phụ thêm ngoài tải trọng bản thân. Hoạt tải tính toán được nhấn với hệ số giảm tải trước khi nhập vào máy. - Nội lực của các phần tử được xuất ra và tổ hợp theo các quy định trong TCVN 2737-1995 và TCXD 198-1997. 2- TỔ HỢP NỘI LỰC 2.1_ Cơ sở cho việc tổ hợp nội lực : - Tổ hợp nội lực nhằm tạo ra các cặp nội lực nguy hiểm có thể xuất hiện trong quá trình làm việc của kết cấu. Từ đó dùng để thiết kế thép cho các cấu kiện. - Các loại tổ hợp nội lực: + Tổ hợp cơ bản 1: TT + 1 HT + Tổ hợp cơ bản 2: TT + 0.9(HT+GIO) + Tổ hợp đặc biệt : 0.9TT+0.8HTDH +0.5HTNH +DD 2.2_ Tổ hợp nội lực cho cột - Nội lực cột được xuất ra theo hai mặt cắt I-I (chân cột) và II-II (đỉnh cột) - Tổ hợp nội lực tiến hành theo cả hai phương X,Y, tìm ra các cặp nội lực nguy hiểm gồm (Mmax+, Ntu) ; (Mmax- , Ntu) ; ( Nmax , Mtu) - Dự kiến việc thiết kế thép cột sẽ thay đổi thép trong pham vi hơn 10 tầng. Do đó nội lực cột được xuất ra và tổ hợp tại các tầng : tầng hầm 3, tầng 11, 22. - Kết quả tổ hợp cụ thể được thể hiện trong bảng tổ hợp nội lực cột. 2.3_ Tổ hợp nội lực cho dầm - Nội lực dầm được xuất ra theo ba mặt cắt I-I (đầu dầm), II-II (khoảng giữa dầm) và III-III (cuối dầm) - Tổ hợp nội lực tiến hành theo một phương nằm trong mặt phẳng uốn của dầm, tìm ra các cặp nội lực nguy hiểm gồm (Mmax+, Qtu) ; (Mmax- , Qtu) - Dự kiến việc thiết kế thép dầm sẽ thay đổi thép trong pham vi 10 tầng. Do đó nội lực dầm được xuất ra và tổ hợp tại các tầng: tầng hầm 3, tầng 11, 22 - Kết quả tổ hợp cụ thể được thể hiện trong bảng tổ hợp nội lực dầm. 2.4_ Tổ hợp nội lực cho vách thang máy – trục X2’ (đi qua vách thang máy) - Vách thang máy khung trục 2 được chia thành 4 vách phẳng. Trong sơ đồ tính etabs, mỗi vách phẳng dạng shell thuộc mỗi tầng được chia nhỏ thành 4 vách con đều nhau, đảm bảo các điểm chia đều được liên kết với nhau tại các nút chung. - Để phục vụ cho việc tính thép dọc trong vách, nội lực vách được xuất ra và tổ hợp gồm F22 (T/m) là ứng lực dọc theo phương đứng trên tiết diện và M22 (Tm/m) là mômen tương ứng. Với mỗi vách phẳng, nội lực được xuất tại một điểm nút biên, nơi có ứng lực kéo cũng như nén lớn nhất tuỳ theo từng trường hợp tải trọng. Tổ hợp nội lực tại điểm biên ta có thể thu được giá tri lực nén hoặc kéo lớn nhất. Nội lực tại một điểm giữa của vách cũng được xuất ra và tổ hợp để làm cắn cứ tính giảm thép ở khu vực giữa vách. - Dự kiến việc thiết kế thép vách sẽ thay đổi thép trong pham vi 10 tầng. Do đó nội lực vách được xuất ra và tổ hợp tại các tầng: tầng hầm 3, tầng 11,21 - Kết quả tổ hợp cụ thể được thể hiện trong bảng tổ hợp nội lực CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ : Chọn sàn tầng 6để tính toán . Chọn bêtông mác 350, Rn =155 kG/cm2. Thép sàn AI ; Ra = 2100 kG/cm2. Chọn ao = 2.5 cm ; chiều cao làm việc của sàn là ho = h - ao = 22 - 2.5 = 19.5 cm . MẶT BẰNG BỐ TRÍ SÀN : 3. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC Ô SÀN . Tĩnh tải gtt gồm 2 loại : g1 = 0.785 T/m2 ( các sàn văn phòng và hành lang) g2 = 0.860 T/m2 (sàn S6 nhà vệ sinh) Tải toàn phần : q = gtt + ptt Với ptt = n. ptc Loại sàn Chức năng ptc (T/m2) Hsvt n ptt (T/m2) gtt (T/m2) q (T/m2) S1,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13 Các văn phòng 0.2 1.2 0.24 0.785 1.025 S3 Hành lang thông các phòng 0.3 1.2 0.36 0.785 1.145 S2 Phòng vệ sinh 0.15 1.3 0.195 0.750 0.945 Ghi chú : -S6 là sàn nhà WC tính theo sơ đồ đàn hồi.Còn lại tính theo sơ đồ dẻo. - Sàn đánh số khác nhau là do có kích thước , tải trọng khác nhau . 4.TÍNH TOÁN SÀN THEO SƠ ĐỒ DẺO . a.Các thông số cần thiết : Phương trình tính toán được thiết lập từ nguyên lý cân bằng công khả dĩ nội lực và ngoại lực: q.lt12.(3lt2 - lt1) 12 = ( 2M1+ MA1 + MB1 ).lt2 + ( 2M2 + MA2 + MB2 ).lt1 Đặt q = M2/ M1 ; A1 = MA1/ M1 ; A2 = MA2/ M2 ; B1 = MB1/ M1 ; B2 = MB2/ M2 ; Thay vào công thức ,ta có : M1= q.lt12.(3lt2 - lt1) 12[( 2+A1+ B1).lt2 + ( 2q+A2 + B2).lt1] Các giá trị : q, A1, A2, B1, B2 tra theo bảng , phụ thuộc tỷ số r = lt2/ lt1. Ta có bảng sau : Ô sàn lt1 lt2 Q r q A1 A2 M1 M2 MA1 MA2 (m) (m) (T/m2) B1 B2 (Tm) (Tm) MB1 MB2 (Tm) (Tm) S1,S2,S3,S4,S5 8.1 9 1.025 1.11 1 1.1 1 1.509 1.509 1.66 1.509 S6' 6.6 8.1 1.025 1.23 0.8 1.1 0.9 1.166 0.933 1.283 1.05 S7 4.3 6.6 1.145 1.53 0.6 1 0.8 0.711 0.427 0.711 0.569 S6 6.6 8.1 0.891 1.23 0.8 1.1 0.9 1.075 0.86 1.183 0.968 b.Tính toán và bố trí thép : Tính sàn S1, S4,S5…S13 Tính toán theo phương cạnh ngắn : (theo phương ox) + Thép chịu mô men dương : A= M1 Rn. b. h02 = 150900 155.100. 19.5 2 = 0,0256 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,987 Þ Fa= M1 g . Ra. h0 = 150900 0,987.2100. 19.5 = 3.73 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3.92 100. 19.5 = 0,20(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA1 Rn. b. h02 = 166000 155.100. 19,52 = 0,028 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,986 Þ Fa= MA1 g . Ra. h0 = 166000 0,986.2100. 19,5 = 4.11(cm2) Chọn thép f10 a180 Þ Fa= 4.63 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.4,63 100. 19.5 = 0,24 (%) > m min=0,1(%) Tính toán theo phương cạnh dài : + Thép chịu mô men dương : Dự kiến dùng f10 Þ h20= h10-0,5.( f1+f2) Trong đó : h10 , f1 theo phương cạnh ngắn h20 , f2 theo phương cạnh dài Þ h20 = 19,5 - 1 = 18.5 (cm) A= M2 Rn. b. h02 = 150900 155.100. 18,52 = 0,028 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,986 Þ Fa= M2 g . Ra. H0 = 150900 0,986.2100. 18,5 = 3,94 (cm2) Chọn thép f10 a180 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 4.63 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.4,63 100. 18,5 = 0,25(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA2 Rn. b. h02 = 150900 155.100. 18,52 = 0,028 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,986 Þ Fa= MA2 g . Ra. H0 = 10 000 0,993.2100. 18,5 = 3,96 (cm2) Chọn thép f10 a180 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 4.63 (cm2 ) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.4,63 100. 18,5 = 0,25(%) > m min=0,1(%) Tính sàn S3 Tính toán theo phương cạnh ngắn : + Thép chịu mô men dương : A= M1 Rn. b. h02 = 116600 155.100. 19,52 = 0,0198 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,99 Þ Fa= M1 g . Ra. h0 = 116600 0,99.2100. 19,5 = 2,88 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3.92 100. 19.5 = 0,20(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA1 Rn. b. h02 = 128300 155.100. 19,52 = 0,022 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,989 Þ Fa= MA1 g . Ra. h0 = 128300 0,989.2100. 19,5 = 3,17 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 19,5 = 0,20(%) > m min=0,1(%) Tính toán theo phương cạnh dài : + Thép chịu mô men dương : Dự kiến dùng f10 Þ h20= h10-0,5.( f1+f2) Trong đó : h10 , f1 theo phương cạnh ngắn h20 , f2 theo phương cạnh dài Þ h20 = 19,5 - 0,6 =18,5 (cm) A= M2 Rn. b. h02 = 93300 155.100. 18,52 = 0,0176 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,991 Þ Fa= M2 g . Ra. h0 = 93300 0,991.2100. 18,5 = 2,42(cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 18,5 = 0,21(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA2 Rn. b. h02 = 105000 155.100. 18,52 = 0,0198 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,99 Þ Fa= MA2 g . Ra. H0 = 105000 0,99.2100. 18,5 = 2,73 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 18,5 = 0,21(%) > m min=0,1(%) Tính sàn S2 Tính toán theo phương cạnh ngắn : + Thép chịu mô men dương : A= M1 Rn. b. h02 = 71100 155.100. 19,52 = 0,012 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,994 Þ Fa= M1 g . Ra. h0 = 71100 0,994.2100. 19,5 = 1,747 (cm2) Chọn thép f8 a200 . với f=0.503 cm2 Þ Fa= 2,5 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.2,5 100. 19,5 = 0,13(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA1 Rn. b. h02 = 71100 155.100. 19,52 = 0,012 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,994 Þ Fa= MA1 g . Ra. h0 = 71100 0,994.2100. 19,5 = 1,747 (cm2) Chọn thép f8 a200 . với f=0.503 cm2 Þ Fa= 2,5 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.2,5 100. 19,5 = 0,13(%) > m min=0,1(%) Tính toán theo phương cạnh dài : + Thép chịu mô men dương : Dự kiến dùng f8 Þ h20= h10-0,5.( f1+f2) Trong đó : h10 , f1 theo phương cạnh ngắn h20 , f2 theo phương cạnh dài Þ h20 = 19,5 - 0,8 = 18,7 (cm) A= M2 Rn. b. h02 = 42700 155.100. 18,72 = 0,008 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,996 Þ Fa= M2 g . Ra. H0 = 42700 0,996.2100. 18,7 = 1.09 (cm2) Chọn thép f8 a200 . với f=0.503 cm2 Þ Fa= 2,5 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.2,5 100. 18,7 = 0,134(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA2 Rn. b. h02 = 56900 155.100. 18,72 = 0,01 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,995 Þ Fa= MA2 g . Ra. H0 = 56900 0,995.2100. 18,7 = 1,46 (cm2) Chọn thép f8 a200 . với f=0.503 cm2 Þ Fa= 2,5 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.2,5 100. 18,7 = 0,134(%) > m min=0,1(%) Tính sàn S6:sàn nhà vệ sinh Tính toán theo phương cạnh ngắn : ta có h0 = h-a = 18-2,5=15,5cm + Thép chịu mô men dương : A= M1 Rn. b. h02 = 107500 155.100. 15,52 = 0,028 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,985 Þ Fa= M1 g . Ra. h0 = 107500 0,985.2100. 15,5 = 3,35(cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 15,5 = 0,25(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA1 Rn. b. h02 = 118300 155.100. 15,52 = 0,031 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,984 Þ Fa= MA1 g . Ra. h0 = 118300 0,984.2100. 15,5 = 3,69 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 15,5 = 0,25(%) > m min=0,1(%) Theo phương cạnh dài : + Thép chịu mô men dương : Dự kiến dùng f10 Þ h20= h10-0,5.( f1+f2) Trong đó : h10 , f1 theo phương cạnh ngắn h20 , f2 theo phương cạnh dài Þ h20 = 15,5 - 1 = 15,5(cm) A= M2 Rn. b. h02 = 86000 155.100. 14,52 = 0,026 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,987 Þ Fa= M2 g . Ra. H0 = 86000 0,987.2100. 14,5 = 2,86 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 14,5 = 0,27(%) > m min=0,1(%) + Thép chịu mô men âm : A= MA2 Rn. b. h02 = 98600 155.100. 14,52 = 0,03 < Adẻo = 0,3 Þ g= 0,5 . [1+] = 0,984 Þ Fa= MA2 g . Ra. H0 = 98600 0,984.2100. 14,5 = 3,29 (cm2) Chọn thép f10 a200 . với f=0.785 cm2 Þ Fa= 3.92 (cm2) Hàm lượng thép : m = 100.Fa b. h0 = 100.3,92 100. 14,5 = 0,27(%) > m min=0,1(%) CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ KHUNG TRỤC X1 VÀ MỘT SỐ CẤU KIỆN ĐIỂN HÌNH KHÁC I- THIẾT KẾ THÉP CHO CỘT BIÊN C1 TRỤC X1 I.1_ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN : Vì sơ đồ tính là mô hình khung không gian nên cột bị uốn lệch tâm xiên ,tồn tại mômen theo cả hai phơng X và Y. Trong phạm vi đồ án, cột chịu uốn lệch tâm xiên được thiết kế theo tài liệu của GS. Nguyến Đình Cống biên soạn theo tiêu chuẩn BS 8110. I.1.1_ Thông số thiết kế: a/ Số liệu: - Cột tiết diện vuông tga1 = 1. Diện tích tiết diện bêtông cột Ac = axa - Cốt thép được đặt theo chu vi,đối xứng qua hai trục. Diện tích toàn bộ cốt thép dọc là As. Hàm lượng cốt thép : m = 100.As/Ac Điều kiện mmin Ê m Ê mmax với mmin = 0.5% ; mmax = 6%;khi bố trí thép đối xứng lấy =1mmin=1% b/ Cường độ vật liệu: - fc: Cường độ đặc trưng bêtông lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử lăng trụ.Mẫu của Việt Nam khi đưa vào công thức được quy đổi như sau : Mác bêtông 200 250 300 350 fc (kG/cm2) 160 200 240 280 - fy : cường độ đặc trưng của cốt thép,lấy bằng giới hạn chảy của thép Nhóm cốt thép AI AII AIII fy (kG/cm2) 2400 3000 4000 I.1.2_ Nội lực: - N : tổng lực nén - Mx : mômen tác dụng phươngx - My : mômen tác dụng phươngy ( N, Mx, My là nội lực tính toán được lấy từ bảng tổ hợp nội lực cột ) h:=hc, b:=bc; h:=bc, b:=hc; I.1.3_ Khả năng chịu nén : - Khả năng chịu nén đúng tâm Nu=0,45.fc.Ac + 0,87.fy.As - Khả năng chịu nén lệch tâm khi đặt cốt thép đối xứng và trạng thái cân bằng giới hạn Na = 0,25.fc.b.d1 I.1.4_ Nội lực tính đổi : là độ lệch tâm tăng lên do ảnh hởng của uốn dọc - Mômen có xét tới uốn dọc : M*=M1 + N.au - Mômen tổng tính đổi : Hệ số m trong các công thức trên đợc lấy theo bảng sau: 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 ³ 0.6 m 1 0.88 0.77 0.65 0.53 0.42 0.3 - Độ lệch tâm : I.1.5_ Tính toán cốt thép: Thông thờng phải giả thiết trớc lợng cốt thép As để tính Nu, sau đó tính toán lại thép theo công thức sau: Tính: - TH1: j Ê 0.3, tính: - TH2: j > 0.3 và s Ê 0.3, tính: - TH3: j > 0.3 và s > 0.3, tính: - Sau khi tính đợc As cần so sánh với giá trị As đã giả thiết khi tính Nu. Nếu có sai lệch đáng kể thì phải giả thiết lại và tính lại. I.2_ THIẾT KẾ THÉP CHO CẤU KIỆN ĐIỂN HÌNH : I.2.1 - Tiến hành thiết kế thép cho cột biên C1 ở tầng hầm 3 a/ Số liệu: - Tiết diên cột 150x150 cm ax = ay = 150 cm ị Ac = 150.150 = 22500 (cm2) - Giả thiết mt = 1 % ị As = 0,01.22500 = 225 (cm2) - Chiều cao tầng: H = 4.0 m ị chiều dài tính toán : lo = 0,7.H = 2,8 m = 280 cm - b/ Cường độ vật liệu: - Bêtông M300, có fc = 280 kG/cm2 - Thép chịu lực nhóm AII, có fy = 3000 kG/cm2. c/Nội lực: - Chọn một cặp nội lực để tính điển hình Nmax = 2852(T) Mx = 13,3 (Tm) My = 147.9 (Tm) - So sánh Do đó ta đặt: + M1 = My = 147,9 Tm ; M2 = Mx = 13,3Tm + h = ay =ax = 150 cm + Giả thiết a = a’ = 5 cm à ho = 145cm d/ Khả năng chịu nén : - Khả năng chịu nén đúng tâm: Nu = 0,45.fc.Ac + 0,87.fy.As = 0,45.280.22500 + 0,87.3000.225 = 3422.3 (T) - Khả năng chịu nén lệch tâm: Na = 0,25.fc.b.ho = 0,25.280.150.142 = 1491000(kg)=1491(T) e/ Nội lực tính đổi: - Tính - Độ lệch tâm tăng lên do ảnh hưởng của uốn dọc: au = ba.k.h = 0,00194.0,295.150 = 0,085 - Mômen khi xét tới uốn dọc: M* = M1 + N.au = 147,9 + 2852.0,085.10-3 = 148,1 (Tm) - Mômen tổng tính đổi: , với N/(fc.b.h) = 0,45nên m = 0,47 Thay vào (Tm) f/ Tính cốt thép : - Do j = 0,036 < 0,3 nên ta tính - Diện tích cốt thép yêu cầu (cm2) - Chọn thép : dùng 40 f28 bố trí đều theo chu vi. Khoảng cách giữa các thanh là 134mm. Diện tích cốt thép đã chọn là Fa = 40.6,185= 246,32 cm2 à thoả mãn. Hàm lượng cốt thép dọc đã chọn là ms = 1.09%. I.2.2 - Tiến hành thiết kế thép cho cột biên C1 ở tầng 11 a/ Số liệu: - Tiết diên cột 120x120 cm ax = ay = 120 cm ị Ac = 120.120 = 14400 (cm2) - Giả thiết mt = 1 % ị As = 0,01.14400 = 144 (cm2) - Chiều cao tầng: H = 4.0 m ị chiều dài tính toán : lo = 0,7.H = 2,8 m = 280 cm - b/ Cường độ vật liệu: - Bêtông M300, có fc = 280 kG/cm2 - Thép chịu lực nhóm AII, có fy = 3000 kG/cm2. c/Nội lực: - Chọn một cặp nội lực để tính điển hình N = 1701.6(T) Mx = 19,93 (Tm) My = 53,06 (Tm) - So sánh Do đó ta đặt: + M1 = My = 53,06 Tm ; M2 = Mx = 19,93Tm + h = ay =ax = 120 cm + Giả thiết a = a’ = 5 cm à ho = 115 cm d/ Khả năng chịu nén : - Khả năng chịu nén đúng tâm: Nu = 0,45.fc.Ac + 0,87.fy.As = 0,45.280.14400 + 0,87.3000.144 = 2190,2 (T) - Khả năng chịu nén lệch tâm: Na = 0,25.fc.b.ho = 0,25.280.120.115 = 996000(kg)=996(T) e/ Nội lực tính đổi: - Tính - Độ lệch tâm tăng lên do ảnh hưởng của uốn dọc: au = ba.k.h = 0,003.0,41.120 = 0,1476 - Mômen khi xét tới uốn dọc: M* = M1 + N.au =53,06 + 1701.0,1476.10-2 = 55,57 (Tm) - Mômen tổng tính đổi: , với N/(fc.b.h) = 0,422nên m = 0,51 Thay vào (Tm) f/ Tính cốt thép : - Do j = 0,032 < 0,3 nên ta tính - Diện tích cốt thép yêu cầu (cm2) Chọn thép : Hàm lượng thép <1% theo tiêu chuẩn ta chọn và đật thép theo cấu tạo dùng 32 f25 bố trí đều theo chu vi. Khoảng cách giữa các thanh là 138mm. Diện tích cốt thép đã chọn là Fa = 32.4,909 = 157,088cm2 à thoả mãn. Hàm lượng cốt thép dọc đã chọn là ms = 1,09%. I.2.3 - Tiến hành thiết kế thép cho cột biên C1 ở tầng 22 a/ Số liệu: - Tiết diên cột 100x100 cm ax = ay = 100 cm ị Ac = 100.100 = 10000 (cm2) - Giả thiết mt = 1 % ị As = 0,01.10000 = 100 (cm2) - Chiều cao tầng: H = 4.0 m ị chiều dài tính toán : lo = 0,7.H = 2,8 m = 280 cm - b/ Cường độ vật liệu: - Bêtông M300, có fc = 280 kG/cm2 - Thép chịu lực nhóm AII, có fy = 3000 kG/cm2. c/Nội lực: - Chọn một cặp nội lực để tính điển hình N = 903,55(T) Mx = 4,96 (Tm) My = 27,97 (Tm) - So sánh Do đó ta đặt: + M1 = My = 27,97 Tm ; M2 = Mx = 4,96Tm + h = ay =ax = 100 cm + Giả thiết a = a’ = 5 cm à ho = 95 cm d/ Khả năng chịu nén : - Khả năng chịu nén đúng tâm: Nu = 0,45.fc.Ac + 0,87.fy.As = 0,45.280.10000 + 0,87.3000.100 = 1521,0 (T) - Khả năng chịu nén lệch tâm: Na = 0,25.fc.b.ho = 0,25.280.100.95 = 665000(kg)=665(T) e/ Nội lực tính đổi: - Tính - Độ lệch tâm tăng lên do ảnh hưởng của uốn dọc: au = ba.k.h = 0,0043.0,72.100 = 0,3096 - Mômen khi xét tới uốn dọc: M* = M1 + N.au =27,96 + 903,55.0,3096.10-2 = 30,76 (Tm) - Mômen tổng tính đổi: , với N/(fc.b.h) = 0,32nên m = 0,63 Thay vào (Tm) f/ Tính cốt thép : - Do j = 0,082 < 0,3 nên ta tính - Diện tích cốt thép yêu cầu (cm2) Chọn thép : Hàm lượng thép <1% theo tiêu chuẩn ta chọn và đật thép theo cấu tạo dùng 28 f22 bố trí đều theo chu vi. Khoảng cách giữa các thanh là 135mm. Diện tích cốt thép đã chọn là Fa = 32.3,142 = 106,4 cm2 à thoả mãn. Hàm lượng cốt thép dọc đã chọn là ms = 1,06%. g/ Tính toán cốt đai cho cột: - Cốt đai trong cột có tác dụng giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén, giữ vị trí của cốt dọc khi đổ bêtông. Cốt đai cũng có tác dụng chịu lực cắt, phân bố ứng suất, chịu các lực và tác dụng chưa tính đến. - Cốt đai trong cột thường được đặt theo các quy định về cấu tạo: + f ³ 0,25.dmax. Với công trình thiết kế kháng chấn, f ³ 8 mm + u Ê 15.dmin. Trong đoạn nối buộc cốt thép u Ê 10.dmin + Yêu cầu: cách một cốt dọc phải có một cốt dọc nằm ở góc cốt đai. - Ta sử dụng cốt dọc f28 nên trong phạm vi từ tầng hầm 3 đến hết tầng 10, dùng cốt đai f10. Bước đai trong khu vực giữa cột là 200. Trong các vùng cột tại nút khung, bố trí đai dày theo các điều kiện cấu tạo của công trình kháng chấn là 100 (tham khảo trong TCXD 198-1997). I.3_ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO TOÀN BỘ CẤU KIỆN CỘT C1 - KHUNG TRỤC X1: - Việc tính toán thép cho cột C1 tầng hầm với các cặp nội lực khác và các cấu kiện cột C1 ở các tầng khác được lập bảng tính cụ thể trong Excel. Kết quả cụ thể đợc thể hiện trong bảng. Tầng Nội lực Tiết diện ms (%) M j s g Fyca (cm2) H b Hầm 3 Mx = 13,3 My = 147,9 150 150 1 154,35 0.036 0.583 1,06 223,6 N = 2852 Tầng 11 Mx = 19,93 My = 53,06 120 120 1 65,74 0.032 0,468 1.052 78,87 N = 1701 Tầng 22 Mx = 4,96 My = 67,97 100 100 1 73,88 0.082 0,359 1,149 36,36 N = 903,55 - Tầng hầm 3- tầng 10: dùng40f28 bố trí đều theo chu vi. Ta có Fa = 246.32 cm2 - Tầng 11 đến tầng 21: dùng32f25 bố trí đều theo chu vi. Ta có Fa = 157,1 cm2 - Tầng 21 – tầng mái : bố trí thép theo cấu tạo, dùng 28f22 bố trí đều theo chu vi. Hàm luợng cốt thép dọc tổng đạt 1,17% là hợp lý đối với nhà cao tầng có thiết kế kháng chấn. - Cốt đai: ngoài khu vực từ tầng hầm đến hết tầng 11 dùng đai f10, toàn bộ các tầng còn lại dùng đai f8. Bước đai trong khu vực giữa cột là 200, trong khu vực nút khung là 100. II- THIẾT KẾ THÉP CHO DẦM D1 - KHUNG TRỤC X1 II.1_ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN: II.1.1_Tính toán cốt dọc: a/ Thông số thiết kế: - Cường độ tính toán của vật liệu: + Bêtông mác 350 có Rn = 155 kG/cm2, Rk = 11 kG/cm2. + Cốt thép nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm2 , Rad = 2200 kG/cm2. + Tra ra hệ số ao và Ao theo bảng. - Nội lực tính toán thép : dùng mômen cực đại ở giữa nhịp, trên từng gối tựa làm giá trị tính toán. Dầm đổ toàn khối với bản nên xem một phần bản tham gia chịu lực với dầm như là cánh của tiết diện chữ T. Tuỳ theo mômen là dương hay âm mà có kể hay không kể cánh vào trong tính toán. Việc kể bản vào tiết diện bêtông chịu nén sẽ giúp tiết kiệm thép khi tính dầm chịu mômen dương. b/ Tiết diện chịu mô men âm: - Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, chiều cao làm việc ho = h – a, với a là lớp bảo vệ cốt thép. - Tính hệ số: - Nếu A Ê Ao (tức a Ê ao) thì từ A tra bảng ra g. Diện tích cốt thép được tính theo công thức: - Chọn thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép: m = Fa/bho , điều kiện m ³ m min = 0,05%. - Kích thước tiết diện hợp lý khi hàm lượng cốt thép 0,5% Ê m Ê 2,5%. - Nếu A ³ Ao thì trong trường hợp không thể tăng kích thước tiết diện thì phải tính toán đặt cốt thép vào vùng nén để giảm A (tính cốt kép). c/ Với tiết diện chịu mômen dương: - Sàn nằm trong vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sườn, tính toàn theo tiết diện chữ T chiều rộng cánh đa vào tính toán là bc : bc = b + 2C1 Trong đó C1 không vượt quá trị số bé nhất trong ba trị số sau: + Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm; + 1/6 nhịp tính toán của dầm . + 9hc với hc = 20cm > 0,1.h = 0,1.60 = 6 cm. Trong đó hc là chiều dày của sàn. - Xác định vị trí trục trung hoà bằng cách tính Mc Mc = Rn. bc. hc. ( ho – 0,5 hc ) - Trường hợp 1: Nếu M Ê Mc trục trung hoà đi qua cánh, lúc này tính toán như tiết diện chữ nhật bc x h - Trường hợp 2: Nếu M > Mc trục trung hoà đi qua sườn, lúc này tính toán như tiết diện chữ nhật b x h. + Tính hệ số: + Từ A tra ra g , xác định Fa theo công thức: II.1.2_Tính toán cốt đai: - Trớc hết kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt, đảm bảo bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: Q Ê ko. Rn. b.ho + Trong đó ko = 0,35 với bêtông mác dưới 400 - Kiểm tra điều kiện khả năng chịu cắt của bêtông: Q Ê k1. Rk. b. ho +Trong đó k1 = 0,6 đối với dầm Nếu điều kiện này thoả mãn thì không cần tính toán chỉ cần đặt cốt đai, cốt xiên theo cấu tạo, nếu không thì cần tính toán cốt đai chịu cắt. - Tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên: + Lực cốt đai phải chịu: + Chọn đường kính cốt đai có diện tích tiết diện là fd, số nhánh của cốt đai là n. Khoảng cách tính toán của cốt đai: Khoảng cách cực đại của cốt đai: Khoảng cách cấu tạo của cốt đai: +đầu dầm uct Ê ( h/2 ; 150 cm ) khi h Ê 45 cm + giữa dầm uct Ê ( 3h/4 ; 50 cm ) khi h > 30 cm Khoảng cách giữa các cốt đai chọn: ud Ê ( utt , umax , uct ) II.2_ THIẾT KẾ THÉP CHO CẤU KIỆN ĐIỂN HÌNH: - Tính toán dầm D1- khung trụcx1, tầng 11 . II.2.1_ Thông số tính toán : a/ Kích thước hình học : - Tiết diện dầm :h = 60cm , b = 100 cm - Nhịp dầm : L = 755cm - Nhịp tính toán : Ltt = 605cm b/ Nội lực : - Nội lực dầm được xuất ra và tổ hợp ở 3 tiết diện. Trên cơ sở bảng tổ hợp nội lực, ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất tại từng tiết diện để tính toán thép. Tiết diện I-I (đầu dầm) II-II (giữa dầm) III-III (cuối dầm) M (Tm) 56,74 18,16 - 83,64 Q (T) 11,54 11,60 24,64 c/ Vật liệu : - Bêtông mác 350, có Rn = 155 kG/cm2, Rk = 11 kG/cm2. - Cốt thép nhóm AII, có Ra= 2800 kG/cm2, Rađ = 2200kG/cm2. - Tra bảng có : ao = 0,55 và Ao = 0,399 II.2.2_ Thiết kế cốt dọc : a/ Tiết diện chịu Momen dương Dùng M = 56,74 Tm Q = 11,54T - Với mômen dương, bản sàn nằm trong vùng chịu nén. Vì dầm có cấu tạo dạng dầm bẹt nên trong tính toán thiết kế không đưa bản vào chịu nén cùng với dầm để quá trình tính toán đơn giản mà không nguy hiểm. Do đó, tiết diện tính toán vẫn là dầm 100 x 60. cm - Giả thiết a = 5 cm, từ đó ho = 60 – 5 = 55 (cm) - Tính hệ số: - Do đó: (cm2) - Chọn thép sơ bộ 6f28, có Fa = 36,95 cm2 ( sai số 3,11%) - Hàm lượng cốt thép b/ Tiết diện chịu Momen âm: Dùng M = -83,64Tm Q = 24,64 T - Giả thiết a = 5 cm, từ đó ho = 60 – 3 = 55 (cm) - Tính hệ số: - Do đó: (cm2) - Chọn thép sơ bộ 8f32, có Fa = 64,34 cm2 ( sai số 6,5%) - Hàm lượng cốt thép II.2.3_ Thiết kế cốt đai : - Nội lực thiết kế: Q1 = 11,54 T ; Q2 = 11,60 T ; Q3 = 24,46 T - Kiểm tra điều kiện 1 Q Ê ko. Rn. b.ho = 0,35.155.100.55.10-3 = 298,4 (T) Toàn bộ các lực cắt đều thoả mãn, đảm bảo điều kiện bêtông không bị ép vỡ bởi ứng suất nén chính Kiểm tra điều kiện 2 : Q Ê k1. Rk. b. ho = 0,6.11.100.55.10-3 = 36,3 (T)thỏa mãn đk này Đặt cốt đai theo cấu tạo hai đầu dầm đặt đại theo cấu tạo f8, a200. Khu vực giữa dầm dùng f8, a300. II.3_ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO TOÀN BỘ CẤU KIỆN DẦM TRÊN KHUNG TRỤC X1: - Việc tính toán cụ thể cho các cấu kiện dầm D1 ở các tầng 5,11,21 được tiến hành cụ thể trong bảng tính excel với nguyên tắc tính toán như trên. Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : - Bảng 1 : Kết quả tính toán dầm đặt cốt đơn đối với dầm tầng hầm 3 và khu vực chịu mômen dương của các tầng còn lại. khi lượng thép quá nhỏ thì lấy theo cấu tạo CHỌN CỐT THÉP CHO DẦM D1 KHUNG TRỤC X1 Cấu kiện Tầng Tiết diện CT chịu Mômen Mtt (Tm) Ftt Cốt thép, Fa(cm2) m% D1 1 Âm 10,24 6,72 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Dương 56,17 35,5 7F28 43.10 0.8213 hầm3 2 Dương 18,16 12,03 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Âm 83,64 59,31 5F28+4F30 59.97 1.09036 D1 1 Âm 7,37 4,8 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Dương 37,52 25,42 3F28+2F30 32.61 0.59291 5 2 Dương 44,07 30,10 3F28+2F30 32.61 0.59291 3 Âm 73,44 52,16 3F28+4F30 46.72 0.84945 D1 1 Âm 3,24 2,1 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Dương 53,86 37,25 7F28 43.1 0.8213 11 2 Dương 48,10 33,02 7F28 43.10 0.8213 3 Âm 82,6 59,43 3F28+6F30 59.97 1.09036 D1 1 Dương 56,7 35,8 3F28+2F30 32.61 0.67182 21 2 Dương 25,6 17,10 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Âm 60,09 41,90 3F28+4F30 46.72 0.84945 Dương 41,67 28,38 3F28+2F30 32.61 0.59291 CHỌN CỐT THÉP CHO DẦM D2 KHUNG TRỤC X1 Cấu kiện Tầng Tiết diện CT chịu Mômen Mtt (Tm) Ftt Cốt thép Fa(cm2) m% D2 1 Âm 24,305 16.244 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 hầm3 2 Dương 8,79 5.7 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Dương 3,02 1.97 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Âm 11,8 7.76 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 D2 1 Âm 59,35 41.34 3F28+4F30 46.72 0.84945 5 2 Dương 8,48 5.56 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Âm 8,15 5.54 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Dương 41,88 28.53 3F28+2F30 32.61 0.59291 D2 1 Âm 64,13 44.96 3F28+4F30 46.72 0.84945 11 2 Dương 8,2 5.54 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Âm 5,76 3.76 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Dương 45,56 31.18 3F28+2F30 32.61 0.59291 D2 1 Âm 57,45 39.92 3F28+4F30 46.72 0.84945 21 2 Dương 7,33 4.79 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Âm 4,00 2.6 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Dương 39,50 26.83 3F28+2F30 32.61 0.59291 CHỌN CỐT THÉP CHO DẦM D3 KHUNG TRỤC X1 Cấu kiện Tầng Tiết diện CT chịu Mômen Mtt (Tm) Ftt Cốt thép Fa(cm2) m% D3 1 Âm 24,85 16.58 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 hầm3 2 Dương 12,35 8.12 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Âm 13,12 8.64 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 D3 1 Âm 61,16 41.55 3F28+4F30 46.72 0.84945 5 2 Dương 22,84 15.21 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Dương 42,37 28.88 3F28+2F30 32.61 0.59291 Âm 37,26 25.24 3F28+2F30 32.61 0.59291 D3 1 Âm 67,26 47.36 3F28+4F30 46.72 0.84945 11 2 Dương 9,7 6.3 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Dương 49,55 34.08 7F28 43.10 0.8213 Âm 51,51 35.52 7F28 43.10 0.8213 D3 1 Âm 62,09 43.41 3F28 + 4F30 46.72 0.84945 21 2 Dương 10,33 6.78 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 3 Dương 43,71 29.85 3F28+2F30 32.61 0.59291 Âm 46,03 31.52 3F28+2F30 32.61 0.59291 CHỌN CỐT THÉP CHO DẦM CONSON D4 Cấu kiện Tầng Tiết diện CT chịu Mômen Mtt (Tm) Ftt Cốt thép Fa(cm2) m% D4 1 Âm 2,8 1.82 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 hầm3 2 Âm 4,3 2.8 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 D4 1 Âm 18,08 12.46 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 5 2 Âm 14,67 9.68 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 D4 1 Âm 18,84 12.49 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 11 2 Âm 13,92 9.18 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 D4 1 Âm 20,08 12.31 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 22 2 Âm 15,82 10.45 3F28Theo cấu tạo 18.47 0.33582 Kết quả tính cốt đai: dùng đai f8, bố trí đai dày a = 200 cho khu vực đầu dầm ( khoảng 1/4 Ldam hoặc 3hdam tính từ mép cột), bố trí đai theo cấu tạo cho khu vực giữa dầm a = 300 đảm bảo thoả mãn các điều kiện cấu tạo đã tính toán ở trên. Trong quá trình tính cốt đai, ta chỉ dùng đai 2 nhánh để tính. Trong thực tế để đảm bảo các yêu cầu cấu tạo, ta có thể bố trí tăng số lượng nhánh đai lên 3 hoặc 4 nhánh tuỳ theo số lượng cốt dọc trong dầm. Việc làm này cũng thiên về an toàn. III- THIẾT KẾ THÉP CHO VÁCH THANG MÁY - KHUNG TRỤC X2 III.1_ THÔNG SỐ THIẾT KẾ: III.1.1_ Kích thước hình học : - Vách thang máy chính khung trục 2 tầng hầm 3 có kích thước bao ngoài trên mặt bằng là 7,2 x 4,5 m. Chiều dày vách 400 III.1.2_ Vật liệu: - Bêtông M350 : Rn = 155 kG/cm2, Rk = 11 kG/cm2. - Cốt thép nhóm AII : Ra = 2800 kG/cm2 , Rad = 2200 kG/cm2. - Tra bảng hệ số : ao = 0,55 và Ao = 0,399 III.1.3_ Nội lực: - Thiết lập sơ đồ tính vách trong Etabs ở dạng phần tử Shell. Mỗi tấm vách được chia đều thành 4 phần tử nhỏ theo các điểm chia là trung điểm của 4 cạnh bên. Nội lực của vách được chạy trong Etabs và kết quả được xuất ra dùng tính cốt thép. - Nội lực của mỗi tấm vách lớn được xuất ra tại hai điểm là điểm góc và điểm giữa của tấm. Ký hiệu nội lực lấy theo trục địa phương của phần tử Shell : + theo phương đứng: F22 (lực dọc) và M22 (mômen tương ứng) + theo phương ngang: F11 (lực dọc) và M11 ( mômên tương ứng) - Việc tổ hợp nội lực vách được tiến hành cho cả hai loại điểm góc và điểm biên với kết quả nội lực theo phương đứng. Ta dùng nội lực tổ hợp được theo phương đứng để thiết kế cốt thép dọc. Cốt thép theo phương ngang được lấy theo cấu tạo thoả mãn các điều kiện chịu lực và thiết kế kháng chấn (tham khảo TCXD 198-1997) . Theo kết quả tổ hợp từ ETABS hầu hết toàn bộ các tấm vách ở tất cả các tầng đều không xuất hiện nội lực kéo.Riêng trongvách tầng hầm 3 có xuất hiện nội lực kéo với giá trị nội lực là Nội lực nén trong vách lớn nhất đạt tại điểm biên tấm vách 3 tầng hầm 3 với giá trị F22 = 787.3 T/m, lớn hơn so với khả năng chịu nén của bêtông cho tiết diện tính 400 x 1000 là 620 T. Từ tầng 2 trở lên, lực nén trong vách đều nhỏ hơn khả năng chịu nén của tiết diện bêtông nên dự tính cốt thép dọc cũng đặt theo cấu tạo, thoả mãn các yêu cầu cấu tạo thép cho nhà cao tầng có thiết kế kháng chấn. III.2_ THIẾT KẾ THÉP CHO CẤU KIỆN VÁCH ĐIỂN HÌNH : - Trên cơ sở bảng tổ hợp nội lực vách, chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính cốt dọc trong vách. Kết quả tổ hợp là giá trị nội lực tính cho 1m dài của vách tại điểm xuất. Nội lực chọn từ tổ hợp đặc biệt điểm góc tấm vách 1, tầng hầm 3 : + N = F22 = 787.3 (T/m) + M = M22 = 2,69 (Tm/m) - Sơ đồ tính: tính toán thép cho tiết diện vách như cột chịu nên lệch tâm, h=400 và b=1000. Chiều dài tính toán vách tầng hầm 2 là 0,7.Htâng = 0,7.4,5 = 3,15 (m) - Độ lệch tâm : eo = eo1 + eng. Trong đó + Lệch tâm do lực dọc eo1 = M/N = 0,34 (cm) + Lệch tâm ngẫu nhiên : eng = 2 (cm) Thay vào : eo = 2 + 0,69 = 2,69 (cm) - Giả thiết a = a’ = 3 cm à ho = h – a = 37 (cm) - Độ mảnh : lmax = lb = H/b = 3,15/0,4 = 7,87 < 8 à cho phép bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc - Tiến hành tính cốt thép đối xứng cho cấu kiện chịu nén lệch tâm. Ta có: Tính lại x theo công thức lệch tâm bé : do h.eo = eo = 2,7 cm < 0,2.ho = 7,4 cm, ta có:e = 0,5h +heo – a =20+2,7 – 3 = 19,7 x = h – (1,8 + 0,5h/ho – 1,4.ao).heo = 40 – (1,8 + 20/37 – 1,4.0,55).2,7 = 35,76 (cm) - Ta có x > aoho nên cốt thép đợc tính theo công thức : - Chọn thép : dùng thép f28, a111bố trí 2 lớp. Trong 1m chiều dài của tấm vách có 9 thanh, đạt diện tích thép là Fa = 55,44cm2. Kết quả này tính thép cho khu vực điểm nút góc của tấm vách. Tại khu vực giữa của tấm vách, nội lực là nhỏ hơn khả năng chiu. nén của bê tông nhưng do chiều dài vách không lớn, và đơn giản cho thi công nên ta bố trí thép đều cho toàn bộ tấm là f28, a200 thành 2 lớp cốt dọc. Hàm lượng thép dọc chịu lực 1 bên là là 0.078% - Hàm lượng cốt thép ngang theo chỉ dẫn cấu tạo lấy không nhỏ hơn 1/3 hàm lượng cốt dọc và 0,4%. Ta dùng thép f16, a200 bố trí thành 2 lớp giống như cốt dọc. Hàm lượng cốt thép ngang là 0,50% - Tại các khu vực đầu và góc mỗi tấm vách, do yêu cầu cấu tạo cần bố trí thép dọc với khoảng cách không lớn hơn 1/2 khoảng cách thép tại giữa tấm, nên ta bố trí thêm các thanh thép dọc f28, để đảm bảo khoảng cách giữa các thanh thép dọc là f28, a100. - Ngoài ra trong cấu tạo khung thép vách còn sử dụng các thép móc f8 để liên kết hai lớp thép với nhau. Các thép móc chữ C hoặc chữ S đợc dùng > 4móc/m2 III.3_ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO TOÀN BỘ CẤU KIỆN VÁCH KHUNG TRỤC 2 : - Thép vách cho tầng hầm 2 đã tính là thép 2 lớp: f28, a200 cho cốt dọc và f16, a200 cho cốt ngang. Thép này được dùng bố trí cho vách từ tầng hầm 3 đến hết tầng 1 - Như đã trình bày trong phần tính toán, nội lực nén dọc trong vách từ tầng 2 trở lên không thắng được khả năng chịu nén của tiết diện bêtông vách. Do đó ta có thể đặt thép theo cấu tạo, thoả mãn các yêu cầu về cấu tạo đã nêu ra. Thực tế cốt thép vách có đường kính không lớn nên không cho phép thay đổi đường kính thép theo nhiều cấp kiểu giảm dần từ dới lên trên. Chọn phương án thay đổi cốt thép vách như sau: Thép vách tầng hầm 3 đã tính được dùng bố trí cho các tầng từ tầng hầm 2 đến hết tầng 10. Từ tầng 11 đến tầng mái, giảm xuống 1 cấp thép vách, nghĩa là dùng thép f25, a200 cho cốt dọc (hàm lượng 1,23%) và f16, a200 cho cốt ngang (hàm lợng 0,50%). Việc giảm thép một lần thiên về an toàn và đơn giản trong thi công thép. Hàm lượng thép vách bố trí cấu tạo cũng nằm trong khoảng hợp lý. IV THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ Công trình gồm hai thang bộ: thang T1 ,T2 chạy suốt chiều cao từ tầng hầm 3 tới tầng mái phục vụ cho khu văn phòng được bố trí từ tầng hầm 2 tới tầngkỹ thuật. Ta tiến hành tính toán thang bộ T1 của tầng điển hình là tầng 2. IV.1- TÍNH TOÁN BẢN THANG IV.1.1_ Thông số tính toán : - Thang T1 thuộc loại thang 2 vế, không có cốn thang, gồm 2 thang đối xứng nhau .Thang được bố trí 2 chiếu nghỉ Do 1 vế thang được cấu tạo nằm trong khu vách cứng nên vì điều kiện thi công vách được thi công trước, thang thi công sau nên ta chọn việc bố trí dầm thang tại hai vị trí có tường ngăn như hình vẽ. - Sơ đồ tính toán bản thang: cắt dải bản rộng 1m, tính coi như dầm đơn giản, hai đầu ngàm, chịu tải trọng phân bố đều theo chiều dài bản. Sơ đồ tính ở dạng dầm cong siêu tĩnh, gồm 2 bản sàn nằm ngang và 1 bản thang chéo nên quá trình tính toán được tiến hành bằng phần mềm SAP 2000 IV.1.2_ Kích thước tiết diện : - Bản thang chọn sơ bộ dày 150 cho cả bản chéo và bản nằm ngang - Dầm thang b x h = 200 x 300. - Theo cấu tạo kiến trúc, các bậc thang được xây gạch, kích thước 150 x 300.Tổng chiều cao thang là4,5m Bản thang chéo dài 4,5m được bố trí 15 bậc cho mỗi vế thang , có chiếu nghỉ và chiếu tới rộng 1,2m IV.1.3_ Vật liệu: - Bêtông M300 : Rn = 130 kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2. - Cốt thép nhóm AII : Ra = 2800 kG/cm2 , Rad = 2200 kG/cm2. - Tra bảng hệ số : ao = 0,58 và Ao = 0,412 IV.2_XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN : IV.2.1_ Tĩnh tải : - Trọng lượng bản thân của bản thang: g1 = 0,15.2500.1,1 = 412,5 (kG/m) - Trọng lượng bậc thang: g2 = 0,5.0,15.0,30.10.1800.1,1/3,3 =135(kG/m) - Trọng lượng lớp trát dưới: g3 = 0,015.1800.1,3 = 35,1 (kG/m) - Trọng lượng lớp trát trên: g4 = 0,015.(0,15+0,30).10.1800.1,3/3,3 = 47,9 (kG/m) - Trọng lượng đá ốp bậc thang: g5 = 0,02.(0,15+0,3).10.2000.1,1/3,3 = 60 (kG/m) * Tổng tĩnh tải : - Tác dụng lên bản thang chéo: g = ồgi = 690,5 (kG/m) - Tác dụng lên bản sàn ngang: g’ = g1 + g3 = 447,6 (kG/m) IV.2.2_ Hoạt tải : - Hoạt tải tiêu chuẩn lấy đối với cầu thang là 400 kG/m2. Hệ số vợt tải 1,2 - Tải trọng tính toán tác dụng lên dải bản rộng 1m là: p = 480 (kG/m) IV.2.3_ Tổng tải trọng tính toán: - Bản sàn nằm ngang : q1 = 447,6 + 480 = 927,6 (kG/m) - Bản thang chéo: q2 = 690,5+ 480 = 1170,5(kG/m) IV.3_ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC : - Việc lấp sơ đồ tính chính xác cho dầm cong phụ thuộc vào khả năng của dầm ngăn cản xoay của bản. Thực tế, tại vị trí bản thang liên kết với dầm, dầm có khả năng ngăn cản một phần sự xoay của bản thang và tại đó ta phải bố trí cốt thép chịu mômen âm. Để việc tính toán thép được an toàn, ta lập hai sơ đồ tính cho dầm cong. + Sơ đồ 1: dầm đơn giản hai đầu khớp sẽ cho giá trị mômen dương lớn nhất, ta dùng mômen này để tính thép dương của bản thang. +Sơ đồ 2: dầm đơn giản hai đầu ngàm sẽ cho giá trị mômen âm lớn nhất tại gối tựa, ta dùng mômen này để tính thép âm cho bản thang. - Việc tính toán và bố trí thép trong phạm vi hai cặp mômen âm và dương lớn nhất sẽ đảm bảo quá trình tính an toàn. Sử dụng phần mềm tính SAP 2000 cho ta kết quả tính toán nội lực mômen uốn trong dầm nh sau. - Sơ đồ tính dầm hai đầu khớp : Mmax = 7,51 Tm - Sơ đồ tính dầm hai đầu ngàm : Mmin = -5,05 Tm IV.4_ THIẾT KẾ THÉP : IV.4.1_ Tính thép chịu mômen dương : - Mômen tính toán : M =7,51 Tm - Kích thước tiết diện : b = 100 cm, h = 15 cm - Chọn a = 2 cm à ho = 15 – 2 = 13 cm - Tính hệ số: < Ao = 0,412 - Cốt thép yêu cầu: - Chọn thép: dùng f18, a100. Trong 1m bề rộng có 11 thanh f12, đạt Fa = 27,995 cm2. Hàm lượng cốt thép chịu lực m = 1,8% - Cốt thép ngang cấu tạo chọn không ít hơn 20% lượng thép chịu lực. Ta dùng f8, a110 có hàm lượng 0,424%. Đảm bảo yêu cầu cấu tạo. IV.4.2_ Tính thép chịu mômen âm : - Mômen tính toán : M = 5,05Tm - Kích thước tiết diện : b = 100 cm, h = 15 cm - Chọn a = 2 cm à ho = 15 – 2 = 13 cm - Tính hệ số: < Ao = 0,412 - Cốt thép yêu cầu: - Chọn thép: dùng f14, a100. Trong 1m bề rộng có 11 thang f10, đạt Fa = 16,94 cm2. Hàm lượng cốt thép chịu lực m = 1,13 % - Cốt thép ngang cấu tạo chọn không ít hơn 20% lợng thép chịu lực. Ta dùng f8, a200 có hàm lượng 0,23%. Đảm bảo yêu cầu cấu tạo. CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI I- QUY TRÌNH THẾT KẾ MÓNG I.1_ TÀI LIỆU CHO VIỆC THIẾT KẾ NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH : I.1.1_ Tài liệu địa chất : - Để thiết kế nền móng công trình cần thu thập đủ các tài liệu về địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng công trình. Các tài liệu địa chất phải đủ để thiết lập mặt cắt địa chất với các lớp đất có đủ các thông số về chỉ tiêu cơ lý, mực nước ngầm. - Hệ thống kết quả của các thí nghiệm hiện trường (CPT, SPT…) hoặc các thí nghiệm trong phòng phải được cơ quan có thẩm quyền lập và kiểm định để dùng làm căn cứ xác định sức chịu tải của cọc trong quá trình thiết kế. I.1.2_ Vật liệu dùng thiết kế móng : - Thông thường sử dụng bêtông cốt thép cho việc thi công nền móng công trình. Khi đó cần có các thống số về cường độ vật liệu, các thông tin về phụ gia sử dụng nếu có. Trong trường hợp thiết kế các loại nền móng đặc biệt cần có các thông tin chỉ dẫn kèm theo. I.1.3_ Tải trọng dùng thiết kế móng : - Tải trọng thiết kế móng thường là tải trọng chân cột được tổ hợp theo quy định. Việc sử dụng tải trọng tính toán hay tiêu chuẩn tuỳ theo từng quá trình thiết kế hay kiểm tra móng. Đối với việc sử dụng đài cọc chung cho một hệ móng lớn cần có những phân tích chính xác về sự tác dụng của tải trọng để tìm ra được tổ hợp tải trọng nguy hiểm nhất. I.2_ QUY TRÌNH CHUNG THIẾT KẾ MÓNG CỌC : 1- Thống kê các tài liệu, thông số thiết kế: đất nền, vật liệu, tải trọng, tiêu chuân thiết kế, các yêu cầu riêng đối với công trình nếu có. 2- Chọn loại cọc, chiều sâu hạ cọc, chiều sâu chôn đài. Việc chon loại cọc tiến hành trên cơ sở các phương án cọc được đề xuất, đánh giá tuỳ theo điều kiện cụ thể của công trình, khả năng thi công, các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật tổng hợp. 3- Xác định sức chịu tải của cọc đơn. 4- Xác định sơ bộ số lượng cọc, bố trí cọc trong đài. 5- Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. 6- Kiểm tra tính toán cọc và đài cọc. 7- Kiểm tra ổn định tổng thể, dự báo độ lún của móng cọc. 8- Hoàn thiện thiết kế và bản vẽ. II- THIẾT KẾ MÓNG CHO CỘT BIÊN C1 II.1_ THÔNG SỐ THIẾT KẾ : II.1.1_ Tài liệu địa chất : - Trên cơ sở các biện pháp thí nghiệm hiện trường, ta xác định được hệ thống các lớp đất nền với các chỉ tiêu cơ lý cơ bản như sau: + Lớp 1 (dày2,5m) : Đất lấp,nền bê tông ,cát pha màu xám nâu, dẻo cứng, ẩm, lẫn gạch vụn + Lớp 2 (dày 3m) : Sét xám xanh, xám nâu,xám gụ lẫn chất hữu cơ phân hủy mạnh trạng thái dẻo chảy + Lớp 3 (dày 6,5m) :Đất sét pha,màu xám xanh,nâu hồng ,xám ghi,trạng thái chảy dẻo cứng. + Lớp 4 (dày 2,5m) : Sét pha xám vàng kẹp cát pha trạng thái dẻo mềm. + Lớp 5 (dày 6,5m) : Cát pha ,xám ghi , đôI chõ có kẹp cát, trạng thái dẻo . + Lớp 6 (dày 15,5m) : Cát hạt mịn xám vàng, xám nhạt, trạng thái chặt vừa + Lớp 7 (dày khoảng 18m) : Cát mịn , trạng thái chặt, ẩm, có lẫn dăm sạn, sỏi. + Lớp 8 (rất dày) : Cuội sỏi lẫn cát sạn,đa màu , trạng thái rất chặt, ẩm. Mực nước ngầm ở độ sâu 0.7m tính từ mặt đất tự nhiên - Trên cơ sở các thông số thí nghiêm, chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất được xác định thông qua hệ thống các công thức sau: + Các loại dung trọng: + Hệ số rỗng: Với các thông tin thu thập được, hệ thống chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất được tính toán và tổng hợp trong bảng sau: STT Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Các lớp đất 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Chiều dày trung bình hi m 2,5 12 6,5 2.5 6,5 8.5 18 2 Độ ẩm w % 18 49.9 27 28.5 22.3 21 18 16.7 3 Dung trọng tự nhiên gw g/cm3 1.85 1.68 1.91 1.89 1.94 1.92 1.95 1.95 4 Dung trọng đẩy nổi gdn g/cm3 0.941 0.6994 0.95 0.93 0.999 0.99 1.04 1.038 5 Dung trọng khô gk g/cm3 1.57 1.22 1.51 1.47 1.59 6 Tỉ trọng g/cm3 2.5 2.66 2.72 2.71 2.7 2.68 2.68 2.64 7 Hệ số rỗng e 0.6 1.38 0.81 0.84 0.71 1.08 1.04 8 Lực dính đơn vị c kG/cm2 0.2 0.14 0.22 0.14 0.15 9 Góc ma sát trong j độ 18 4