CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤUNHÀ CAO TẦNG 1.3 CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1.1 Hệ kết cấu chịu lực - Công trình Happy Valley được sử dụng hệ chịu lực chính là hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợp đồng thời kết hợp với lõi cứng. Lõi cứng được bố trí ở gần giữa công trình,.do đó việc tính toán khung phải là kết cấu khung không gian. - Phương án sàn chịu lực cho công trình ta chọn hệ sàn sườn có dầm đối với các tầng điển hình và hệ sàn phẳng đối với các tầng thương mại.4 LỰA CHỌN VẬT LIỆU - Trong công trình này ta chọn kết cấu BTCT loại vật liệu đang được sử dụng phổ biến trong kết cấu nhà cao tầng.1 Bê tông - Công trình được sử dụng bê tông Bê tông B25 với các chỉ tiêu như sau: + Khối lượng riêng: γ = 25 (kN/m 3 ) + Cấp độ bền của bê tông khi chịu nén: R b = 14.5(MPa) + Cấp độ bền của bê tông khi chịu kéo: R bt = 1.2 Cốt thép - Công trình được sử dụng thép gân AII Ø ≥12 và thép trơn AI Ø ≤12. - Thép gân AII: + Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc: Rs= 280 MPa.
+ Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên) Rs= 280 MPa. + Cường độ chịu nén của cốt thép Rs= 280 MPa. + Hệ số làm việc của cốt thép: s 1 + Mô đun đàn hồi: Es=210000 MPa. - Thép trơn AI: + Cường độ chịu kéo của cốt thép dọc: R s 225(MPa) 11 + Cường độ chịu cắt của cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên) R sw 175(MPa) + Cường độ chịu nén của cốt thép: R sc 225(MPa) + Hệ số làm việc của cốt thép: s 1 + Mô đun đàn hồi: Es 210000(MPa) 1.5 HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1 Theo phương ngang - Đối với nhà cao tầng có mặt bằng chử nhật thì tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng phải thỏa mãn điều kiện: Theo “TCXD 198-1997” L + 6 với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 7 B L + 1.5 với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 8 và 9 B + Công trình chung cư Happy Valleyđược thiết kế với động đất cấp 7 L 33.
B 20 - Đối với nhà có mặt bằng gồm phần chính và các cánh nhỏ thì tỉ số giữa chiều dài và bề rộng cánh phải thỏa mãn điều kiện: L + 2 với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 7 B L + 1.5 với cấp phòng động đất cấp kháng chấn 8 và 9 B + Công trình chung cư Happy Valley được thiết kế không có cánh nhỏ với động đất cấp kháng chấn 7 là thỏa mãn.2 Theo phương đứng - Tỉ số giữa độ cao và bề rộng của ngôi nhà hay còn gọi là độ cao tương đối chỉ nên nằm trong giới hạn cho phép. Giá trị giới hạn tỉ số chiều cao và bề rộng của công trình đối với kết cấu khung – vách thuộc cấp kháng chấn 7 theo “TCXD H 82.6 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 1.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn - Có thể sơ bộ chọn chiều dày bản sàn xác định theo công thức: 1 hb lt m - Với bản chịu uốn 1 phương có liên kết 2 cạnh song song lấy m 30 35 - Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương m 40 50 và lt là nhịp theo phương cạnh ngắn. G C5 C6 4600 F S4 S5 S5 S4 2500 C3 C4 E S6 2000 18200 D S3 S3 C1 C2 2000 C 2500 B S2 S2 S1 S1 4600 A 8300 4000 3900 3900 4000 8300 32400 1 2 3 4 5 6 7 Hình 7:Mặt bằng bố trí kết cấu công trình. - Chọn ô bản 2 phương có phương cạnh ngắn lớn nhất S1 (8000×8600) mm để tính.
- Chọn ô bản 1 phương có phương cạnh ngắn lớn nhất S5 (4200×10000mm) để tính. - Vậy chọn bản sàn có chiều dày h b 170(mm) .2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm - Có thể sơ bộ chọn kích thước tiết diện dầm theo công thức: KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM Chiều cao h Loại dầm Nhịp L (m) Chiều rộng b Một nhịp Nhiều nhịp 1 1 1 Dầm phụ 6m L h L 15 12 20 1 2 h 1 1 1 3 3 Dầm chính 10m L h L 12 8 15 - Chọn nhịp của dầm chính để tính L= 8. 1 1 - Dầm chính: h L 8600 573. 15 15 1 1 - Dầm phụ: h L 8600 430mm.
20 20 - Từ đó ta chọn được kích thước sơ bộ dầm chính – dầm phụ như sau: - Dầm chính: 300 600mm ; 300 550mm. - Dầm phụ: 250 450mm.3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột. - Việc chọn kích thước sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ bền bằng công thức gần đúng: kt N A0 Rb - Trong đó: + R b - Cường độ tính toán về nén của bê tông. + N - Tổng lực nén sơ bộ, N ms qFs + Fs - Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét.
14 + m s - Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái. + q - Tải trọng phân bố đều tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn. + kt - Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột. Bảng tổng hợp sơ bộ kích thước tiết diện cột: Cột C1 ~ C2 Cột C3 ~ C4 Cột C5 ~ C6 Tầng b(mm) h(mm) b(mm) h(mm) b(mm) h(mm) Tầng 19 ~ Mái 300 450 300 450 350 450 Tầng 15 ~ 18 300 500 300 550 350 450 Tầng 11 ~ 14 350 500 350 550 350 500 Tầng 7 ~ 10 400 550 400 600 400 550 Tầng 3 ~ 6 400 600 400 700 400 600 Tầng Hầm 450 700 400 800 400 650 1.4 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện vách - Kích thước vách BTCT được chọn và bố trí chịu được tải trọng công trình và đặc biệt chịu tải trọng ngang do gió, động đất,… - Kích thước sơ bộ tiết diện vách BTCT: + Chọn chiều dày vách bằng 0.25m cho các vách cứng tại vị trí lõi thang và 0.3 m cho các vách cứng còn lại trên mặt bằng.
Bảng thống kê vách Kích thước vách Kí hiệu vách Số lượng (L× t –mm) Vách 1 L – 2000/1500×300 01 Vách 2 2000×300 01 Vách 3 2000×300 01 Vách 4 2000×300 01 Vách 5 L – 2000/1500×300 01 Vách 6 L – 1500/1500×300 01 Vách 7 L – 1500/1500×300 01 Vách 8 L – 2000/1500×300 01 Vách 9 L – 2000/1500×300 01 Vách 10 L – 1500/1500×300 01 Vách 11 L – 1500/1500×300 01 Vách 12 L – 2000/1500×300 01 15 Bảng thống kê vách Kích thước vách Kí hiệu vách Số lượng (L× t –mm) Vách 13 L – 2000/1500×300 01 Vách 14 3000×300 01 Vách 15 4000×300 01 Vách 16 4000×300 01 Vách tại t = 250 01 lõi thang máy 1.5 Kích thước sơ bộ cầu thang bộ - Cầu thang điển hình của công trình này là loại cầu thang 1 vế dạng bản. - Mỗi vế gồm 20 bậc thang với kích thước: h 170mm ; b 240mm h 170 - Góc nghiêng của cầu thang: tan 0,708 35.310 b 240 - Chọn chiều dày bản thang: + Xem bản thang làm việc giống sàn một phương, ta có L= 4.67)mm 35 30 35 30 Chọn h b 150mm 1.7 TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 1.1 Các giả thuyết dùng tính toán nhà cao tầng - Gần đúng, xem sàn là tuyệt đối cứng theo phương ngang. - Các cột và vách cứng được ngàm ngay mặt móng.2 Phương pháp tính toán xác định nội lực - Sử dụng phần mềm ETABS để mô phỏng ứng xử của hệ kết cấu dưới tác động của các dạng tải theo phương pháp phần tử hữu hạn.3 Nội dung tính toán - Xác định giá trị của các trường hợp tải - Xác định nội lực và chuyển vị của hệ kết cấu thân - Xác định phản lực chân cột để tính toán thiết kế nền móng. - Tính toán, thiết kế theo TTGH1(Khả năng chịu lực) bằng phần mềm ETABS 9.7 và một số bảng tính Excel tự lập - Kiểm tra độ võng, chuyển vị theo TTGH2 (Điều kiện sử dụng bình thường) 16 CHƯƠNG 2:XÁC ĐỊNH TẢI TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH 2.1 TRƯỜNG HỢP TẢI TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH - Tải trọng tác dụng lên công trình gồm những tải cơ bản sau: + Tĩnh tải + Hoạt tải + Tải gió + Tải động đất 2.1 Tĩnh tải - Sàn căn hộ: Trọng lượng Hệ số Các lớp cấu tạo gi STT hi (m) riêng vượt sàn (kN/m3) tải(n) (kN/m2) 1 Gạch lót 0.351 3 Vữa trát trần 0.260 thiết bị… Tổng cộng 1.204 - Sàn phòng vệ sinh: Trọng lượng Hệ số Các lớp cấu tạo gi STT hi (m) riêng vượt sàn (kN/m3) tải(n) (kN/m2) 1 Gạch lót 0.585 3 Vữa trát trần 0.260 thiết bị… Tổng cộng 1.2 Hoạt tải - Giá trị hoạt tải cho sàn từng tầng: ptc Hệ số ptt STT Loại sàn nhà (kN/m2) vượt tải,(n) (kN/m2) 1 Cầu thang, ban công 3 1.60 2 Gara ô tô, ramp dốc 5 1.00 3 Mái bằng không sử dụng 0.975 4 Phòng ăn, bếp 1.95 5 Phòng khách 1.95 6 Phòng ngủ 1.95 7 Sảnh, hành lang 3 1.2 KHẢO SÁT CÁC DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG - Theo TCVN 2737-1995 khi tính toán gió động số chu kì đầu tiên cần phải xét đến thõa mãn: fs f L 1.3 fs1 - Khảo sát hình dáng dao động của 12 mode theo kết quả phân tích từ phần mềm ETABS như sau: Hình 8.
Mô hình 3D công trình trong ETABS 9.7 Mode 1: Công trình dao động theo phương Y với chu kì T1 2.1047(s) Theo phương X Theo phương Y Mode 2: Công trình dao động theo phương X với chu kì T2 1.62174(s) Theo phương X Theo phương Y Mode 3: Công trình dao động xoắn với chu kì T3 1.258354(s) Theo phương X Theo phương Y Mode 4: Công trình dao động theo phương Y với chu kì T4 0.561962(s) 18 Theo phương X Theo phương Y Mode 5: Công trình dao động xoắn với chu kì T5 0.423932(s) Theo phương X Theo phương Y Mode 6: Công trình dao động theo phương X với chu kì T6 0.338249(s) Theo phương X Theo phương Y Mode 7 Công trình dao động theo phương Y với chu kì T7 0.270469(s) Theo phương X Theo phương Y Mode 8: Công trình dao động xoắn với chu kì T8 0.