1. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN KẾT CẤU
HỒ SƠ THIẾT KẾ THI CÔNG
DỰ ÁN :
BIỆT THỰ GIA HƯNG
Tháng 03 năm 2013
2. MỤC LỤC
1 – CĂN CỨ KỸ THUẬT.......................................................................................................
2 – VẬT LIỆU SỬ DỤNG.......................................................................................................
3 – GIẢI PHÁP KẾT CẤU.....................................................................................................
4 – MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ TẢI TRỌNG....................................................................
5 – PHỤ LỤC TÍNH TOÁN...................................................................................................
3. `
1. CĂN CỨ KỸ THUẬT
1.1. Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật và tài liệu tham khảo
- TCVN 2737: 1995. Tải trọng tác dụng- Tiêu chuẩn thiết kế;
- TCXD 229:1999. Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN
2737:1995;
- TCXDVN 356:2005. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế;
- TCXD 205:1998. Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế;
- BS 8110-1997 Structural use of concrete part 1, part 2 & part 3.
* Tài liệu tham khảo thiết kế kết cấu khác:
- Tính toán tiết diện cột Bê tông cốt thép, GS. Nguyễn Đình Cống. Nhà xuất bản xây
dựng, Hà Nội - 2006;
- Nền móng và tầng hầm nhà cao tầng, GS.TSKH. Nguyễn Văn Quảng. Nhà xuất bản
xây dựng, Hà Nội - 2006.
1.2. Phần mềm sử dụng:
-
Phân tích kết cấu : Etabs, Safe
-
Tính toán : Excel
2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG
2.1. Bê tông
Bê tông sử dụng cho kết cấu gồm những loại như sau:
Loại
1
2
4
5
Cấp độ bền chịu nén
Kết cấu sử dụng
(B)
B20 (M250)
B22.5 (M300)
B20 (M250)
B7.5 (M100)
Tường, cột, dầm, sàn, vách
Cọc BTCT
Trụ tường, lanh tô, ô văng
Bê tông dùng lót móng
2.2. Cốt thép
- Cốt thép thường sử dụng cho kết cấu BTCT:
+ Thép loại d<10 : dùng thép SD225 có fy = 225 MPa
+ Thép loại d > 10 : dùng thép SD365 có fy = 365 MPa
3. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU
~1~
4. `
3.1. Giải pháp kết cấu phần thân
- Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình là hệ cột dầm sàn BTCT để chịu toàn
bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang.. Hệ kết cấu dầm-sàn là sàn bê tông cốt thép có
bề dày là 120mm kết hợp với các dầm.
- Sàn tầng hầm: chọn chiều dày 120 mm kết hợp với đà kiềng, bê tông cấp B20
có phụ gia chống thấm.
3.2. Giải pháp kết cấu nền móng
- Do đặc tính địa chất tại công trình có chiều dày lớp bùn sét dày, cần sử dụng
móng cọc để đưa tải trọng công trình xuống nền đất có khả năng chịu lực lớn.
4. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ TẢI TRỌNG
4.1. Tải trong sàn :
- Trọng lượng bản thân các cấu kiện do chương trình ETABS tự tính toán với
hệ số vượt tải n=1,1.
- Tải trọng đặc trưng (tiêu chuẩn) được xác định theo các chỉ dẫn về khối lượng
riêng của vật liệu và kích thước hình học qui định trong các bản vẽ và tài liệu thiết kế.
Bảng 1. Tải trọng tĩnh trên 1 m2
CHIỀU DÀY
LOẠI TẢI
1.SÀN TẦNG HẦM
1.Tĩnh tải
lớp vữa
lớp gach tôn nền tạo dốc
Sàn BTCT
g ( kg/m2)
2.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng
p ( kg/m2)
2.SÀN VỆ SINH
1.Tĩnh tải
Gạch lát sàn
lớp vữa xi măng
lớp vữa chống thấm
Sàn BTCT
Trần thạch cao ( hệ thống đường
ống)
g ( kg/m2)
KG/M3 HOẶC
(KG/M2)
TẢI TRỌNG
TIÊU CHUẨN
(M )
(KG/M2)
1,800.00
1,800.00
2,500.00
0.025
0.040
-
45.0
54.0
135.0
200.00
1.20
240.0
2,000.00
1,800.00
1,800.00
2,500.00
0.01
0.030
0.01
-
20.0
54.0
18
-
30.00
1.000
30.0
122.0
2.Hoạt tải
~2~
5. `
Hoạt tải sử dụng
200.00
1.200
240.0
2,000.00
1,800.00
2,500.00
1,800.00
0.01
0.025
0.015
20.0
45.0
27.0
30.00
1.000
30.0
122.0
200.00
1.200
240.0
2,000.00
1,800.00
2,500.00
1,800.00
0.01
0.025
0.015
20.0
45.0
27.0
30.00
1.000
30.0
122.0
300.00
1.200
360.0
2,000.00
1,800.00
1,800.00
2,500.00
1,800.00
0.01
0.015
0.075
0.015
20.0
27.0
135.0
27.0
209.0
300.00
1.200
360.0
2,000.00
1,800.00
2,500.00
1,800.00
0.02
0.015
0.015
36.0
27.0
27.0
90.0
300.00
1.200
360.0
p ( kg/m2)
3.SÀN PHÒNG Ở
1.Tĩnh tải
Gạch lát sàn
lớp vữa xi măng
Sàn BTCT
Lớp vữa trát xi măng
Trần thạch cao ( hệ thống đường
ống)
g ( kg/m2)
2.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng
p ( kg/m2)
4. SÀN HÀNH LAN
1.Tĩnh tải
Gạch lát sàn
lớp vữa xi măng
Sàn BTCT
Lớp vữa trát xi măng
Trần thạch cao ( hệ thống đường
ống)
g ( kg/m2)
2.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng
5.TẢI BẬC THANG
1.Tĩnh tải
Mặt bậc bằng granit tự nhiên
lớp vữa xi măng
Bậc gạch
Bản thang BTCT
Vữa trát xi măng
g ( kg/m2)
2.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng
p ( kg/m2)
6.CHIẾU NGHỈ
1.Tĩnh tải
Mặt bậc bằng granit tự nhiên
lớp vữa xi măng
Bản thang BTCT
Vữa trát xi măng
g ( kg/m2)
2.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng
p ( kg/m2)
~3~
6. `
7. MÁI VÀ SÂN THUỢNG
1.Tĩnh tải
Gạch lát sàn
lớp vữa xi măng
lớp chống thấm
Sàn BTCT
Lớp vữa trát xi măng
Trần thạch cao ( hệ thống đường
ống)
g ( kg/m2)
2a.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng sân thuợng
2b.Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng mái
p ( kg/m2)
2,000.00
1,800.00
2.000.00
2,500.00
1,800.00
0.01
0.050
0.010
0.015
20.0
90.0
20.0
27.0
30.00
1.000
30.0
196.0
200.00
1.200
260.0
75.00
1.000
75.0
* Các tường ngăn và tường ngăn phòng được qui đổi trên m2 sàn: q=200 daN/m2.
4.2. Tải trọng ngang
4.4.1 Tải Trọng gió
Công trình xây dựng tại Tp Hå ChÝ Minh thuộc vùng II.A loại địa hình B .
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió được xác định theo công
thức:
W = Wo . k. c
Trong đó:
+ Wo : áp lực gió tiêu chuẩn, Wo =83 daN/m2 ;
+ k: hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình;
+ c: hệ số khí động, c=+0.8 cho mặt đón gió, k=-0.6 cho mặt khuất gió.
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió:
Wtt = Wo .γ
+ Với: γ = 1, 2 hệ số độ tin cậy của tải trọng gió.
c. Kết quả tính toán tải trọng gió
Công trình xây dựng Tp Hồ Chí Minh là vùng nội ô mật độ xây dựng dày đặc,
áp lực gió vùng IIA, loại địa hình B;
-
Áp lực gió tiêu chuẩn lên công trình là wo=0.83 kN/m2
Tải trọng gió W=cnkwo
Trong đó:
~4~
7. `
C là hệ số khí động, với mặt đón gió C=0.8, mặt hút gió C=-0.6,
mặt bên C=-0.6
K là hệ số độ cao ứng với loại địa hình B
là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, =1.2 cho công trình tuổi
thọ thiết kế là 50 năm
n là hệ số vượt tải, n=1.2.
1. Thoâng soá veà taûi troïng
vaø daïng ñòa hình.
° Vuøng
gioù
IIA
° Daïng ñòa hình
B
° Aùp löïc gioù tieâu
chuaån
0.083
T/m
17
2
m
° Chieàu cao nhaø tính
töø MÑ
2. Xaùc ñònh giaù trò gioù taùc ñoäng
leân coâng trình.
° aùp löïc tieâu
Wj =
chuaån:
Wokjc
° aùp löïc tính
Wj =γ Wj
tt
toaùn:
laø heä soá tin caäy
° trong ñoù: γ =
1.2
cuûa gioù.
° heä soá khí ñoäng
c=0.8+0.6
1.4
h
saø
saøn
hi
n
k
W0
phöông X
phöông Y
Fsaøn,
m
m
taàng treät
1.7
1.7
taàng
3.6
5.3
Fsaø
T/m2
b
T
L
n, T
0.640
0.053
18
4.25
15.7
3.7
0.879
0.073
18
7.51
15.7
6.55
~5~
9. `
4.4. NỘI LỰC- TỔ HỢP NỘI LỰC
- Nội lực được phân tích và tính toán bằng phần mềm ETABS cho tất cả các trường hợp tải trọng sau:
+ DEAD
: Tĩnh tải- trọng lượng bản thân kết cấu
+ HOATTAI1
: Hoạt tải sử dụng, sửa chữa
+ HOATTAI2
: Hoạt tải sử dụng, sửa chữa
+ WX : Tải trọng gió phương X
+ WY : Tải trọng gió phương Y
-
Tổ Hợp nội lực theo TTGH 1 (ULS) và THGH 2 (SLS)
LOADCASE
C1
C2
C3
C4
C5
C6
BAO
ETAB
TOHOP1
TOHOP2
TOHOP3
TOHOP4
TOHOP5
TOHOP6
loadcase ETAB
TOHOP1
TOHOP2
TOHOP3
TOHOP4
TOHOP5
TOHOP6
DEAD
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
HOATTAI1
1.00
0.9
0.9
HOATTAI2
1.00
0.9
0.9
EVE
~7~
WX
WY
0.9
-0.9
1
-1
0.9
-0.9
1
-1
10. `
4.6. MÔ HÌNH PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN ETASB
Hình 1: MÔ HÌNH PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
~8~
11. `
Hình 4: KẾT CẤU SÀN HẦM
Hình 4: KẾT CẤU SÀN TẦNG TRỆT
~9~
12. `
Hình 4: KẾT CẤU SÀN TẦNG LỬNG
Hình 4: KẾT CẤU SÀN TẦNG 1
~ 10 ~
13. `
Hình 4: KẾT CẤU SÀN THƯỢNG
Hình 4: KẾT CẤU SÀN MÁI
~ 11 ~
20. `
5 . PHỤ LỤC TÍNH TOÁN KẾT CẤU
5.1. Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của cột.
- Nội lực cột được lấy từ kết quả tính toán trong chương trình ETABS.
- Cốt thép cột được tính toán theo tiêu chuẩn TCXDVN 356: 2005.
~ 17 ~
24. `
5.2. Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của dầm
- Nội lực dầm được lấy từ kết quả tính toán trong chương trình ETABS.
- Cốt thép vách được tính toán chi tiết trong phụ lục.
MẶT BẰNG THÉP DẦM TẦNG HẦM
~ 21 ~
29. `
MẶT BẰNG THÉP DẦM TẦNG MÁI
5.3. Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực cầu thang:
Chọn chiều dày bản thang là 120mm, dựa vào mô hình etabs, phân tích moment của bản
thang. Kết quả tính toán thể hiện trên bản vẽ
~ 26 ~
30. `
5.4. Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực dầm sàn.
-
Tiêu chuẩn thiết kế lựa chọn là BS 8110-1997;
-
Phương pháp phân tích kết cấu là phương pháp phần tử hữu hạn, tính toán
chịu tải trọng đứng: tải trọng bản thân, tĩnh tải phụ thêm, hoạt tải . Nội lực do tải trọng
gió được lấy từ sơ đồ tính Etabs. Phương pháp tính toán tường minh và là phương
pháp hiện nay các đơn vị tư vấn đang áp dụng để thiết kế kết cấu sàn nhà cao tầng ứng
lực trước căng sau có bám dính;
-
Chiều dày sàn là hs=120 m, sàn hầm hs=120 mm.
-
Bê tông kết cấu hệ sàn là f cu=B=20 MPa ≥ C20 đáp ứng yêu cầu cho kết cấu bê tông
ứng lực trước căng sau theo khuyến cáo của BS 8110-97;
a. Tính toán, kiểm tra dầm sàn tầng hầm: ô sàn lớn nhất nhịp
-
Độ võng giới hạn lớn nhất là: L/250 = 6000/250 = 24mm
ĐỘ VÕNG LỚN NHẤT CỦA SÀN HẦM (Thỏa)
~ 27 ~
31. `
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG X
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG Y
~ 28 ~
32. `
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG X
~ 29 ~
33. `
b. Tính toán, kiểm tra dầm sàn tầng trệt:
-
Độ võng giới hạn lớn nhất là: L/250 = 6000/250 = 24mm
ĐỘ VÕNG LỚN NHẤT CỦA SÀN TRỆT (Thỏa)
~ 30 ~
34. `
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG X
~ 31 ~
35. `
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG X
~ 32 ~
36. `
c. Tính toán, kiểm tra dầm sàn tầng lửng:
-
Độ võng giới hạn lớn nhất là: L/250 = 6000/250 = 24mm
ĐỘ VÕNG LỚN NHẤT CỦA SÀN LỬNG (Thỏa)
~ 33 ~
37. `
THÉP SÀN LỚP TRÊN THÉO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG X
~ 34 ~
38. `
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG Y
~ 35 ~
39. `
d. Tính toán, kiểm tra dầm sàn tầng 2:
-
Độ võng giới hạn lớn nhất là: L/250 = 6000/250 = 24mm
ĐỘ VÕNG LỚN NHẤT CỦA SÀN TẦNG 2
~ 36 ~
40. `
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG X
~ 37 ~
41. `
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG X
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG Y
~ 38 ~
42. `
e. Tính toán, kiểm tra dầm sàn tầng thượng:
-
Độ võng giới hạn lớn nhất là: L/250 = 6000/250 = 24mm
ĐỘ VÕNG LỚN NHẤT CỦA SÀN THƯỢNG (Thỏa)
~ 39 ~
43. `
THÉP SÀN LỚP TRÊN THÉO PHUƠNG Y
THÉP SÀN LỚP TRÊN THEO PHUƠNG X
~ 40 ~
44. `
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG X
THÉP SÀN LỚP DƯỚI THEO PHUƠNG Y
~ 41 ~
45. `
5.5. Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực móng
a. Phản lực đầu cọc: (Pmax=35Tấn)
Node
Text
10
11
17
18
19
21
22
33
34
35
36
37
38
39
40
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Point
Text
10
11
17
18
19
21
22
33
34
35
36
37
38
39
40
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
TABLE: Nodal Reactions
OutputCase
Fx
Fy
Text
kN
kN
COMB1
-0.362
0.156
COMB1
-0.638
0.129
COMB1
-0.378
0.421
COMB1
-0.655
0.418
COMB1
-0.989
0.416
COMB1
-0.808 -0.363
COMB1
-0.732 -0.365
COMB1
-0.843 -0.055
COMB1
-0.868 -0.054
COMB1
-0.867
-0.08
COMB1
-0.841 -0.081
COMB1
-0.074
-0.09
COMB1
-0.103
-0.09
COMB1
-0.104 -0.061
COMB1
-0.074 -0.061
COMB1
-0.604 -0.061
COMB1
-0.359 -0.052
COMB1
-0.55 -0.061
COMB1
-0.3 -0.052
COMB1
-0.297 -0.087
COMB1
-0.548 -0.094
COMB1
-0.603 -0.094
COMB1
-0.359 -0.087
COMB1
-0.67
0.304
COMB1
-0.386
0.311
COMB1
-0.632
0.305
COMB1
-0.352
0.311
COMB1
-0.11
0.288
COMB1
-0.14
0.288
COMB1
-0.129
0.729
COMB1
-0.996
0.291
COMB1
-0.954
0.291
COMB1
-0.976
0.106
COMB1
-0.097
0.143
COMB1
-0.933
0.087
COMB1
-0.934
0.124
COMB1
-0.13
0.158
COMB1
-0.129
0.13
~ 42 ~
Fz
kN
311.194
335.093
253.967
337.527
227.364
314.099
303.511
256.154
238.627
220.958
238.482
277.944
278.998
303.718
302.673
338.001
306.96
339.73
301.025
276.605
311.375
309.605
282.524
337.995
306.179
340.127
296
190.456
205.75
63.524
238.998
259.251
276.782
316.144
285.612
281.573
303.141
317.601
Check
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
