Thuyết minh thiết kế kiến trúc trung tâm thương mại 15 tầng 2 hầm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.6 MB, 70 trang )
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
PHẦN III: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:
*THUYẾT MINH THIẾT KẾ KIẾN TRÚC
I. Tổ chức mặt bằng các tầng: Với quy mô như sau:
- Chiều cao tầng
: 15 tầng nổi và 2 tầng hầm
- Tổng diện tích sàn tầng hầm
: 11.076m2
- Tổng diện tích khối đế
: 12.333m2
- Tổng diện tích sàn tầng tháp
: 26.500m2
- Tổng diện tích các sàn
: 49.909m2
- Khẩu độ kết cấu
: Hệ thống lưới cột 8m x 8m.
- Các tầng hầm: đỗ xe ô tô, xe 2 bánh và các phòng quản lý kỹ thuật, kho hàng.
* Tầng 1:
Bố trí tổng thể hợp lý nhằm đảm bảo lối
vào riêng biệt cho khu thương mại, văn
phòng và trung tâm đào tạo sau đại học.
1. Khu thương mại
- Bố trí các cửa hàng khu trung tâm và
không gian mở công cộng.
- Bố trí sắp xếp hợp lý giao thông trong
khu thương mại đảm bảo sự thay đổi lên
xuống của lượng khách.
- Điều tiết số lượng khách và bố trí
không gian mở công cộng.
- Bố trí nhiều lối ra vào từ nhiều hướng.
2. Khu văn phòng
- Bố trí sảnh đón trang trọng tiếp cận từ đường chính 30/4.
- Bố trí văn phòng nhỏ.
3. Khu đào tạo sau đại học
- Bố trí sảnh đón rộng rãi, thân thiện tiếp cận từ đường chính Nguyễn Hữu Thọ.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 1
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
* Tầng 2 - 3:
1. Khu thương mại
- Bố trí giao thông, các khu chức năng
hợp lý.
- Bố trí khu siêu thị gọn gàng, hợp lý,
tiếp cận dễ dàng.
2. Khu đào tạo sau đại học
- Bố trí các phòng thực hành
* Tầng 4 :
- Bố trí sân vườn, cảnh quan thư giản,
khu ăn uống ngoài trời.
1. Khu đào tạo sau đại học
- Bố trí hội trường 380 chỗ tiếp cận sân
vườn bên ngoài.
- Bố trí các phòng chuyên gia, tiếp
khách, phòng họp nhỏ.
2. Khu văn phòng
- Bố trí phòng hội thảo
- Bố trí nhà hàng tiếp cận sân vườn.
* Tầng 5 - 14
1. Khu đào tạo sau đại học
- Bố trí các phòng chức năng, quản lý.
- Bố trí lớp học, các phòng chức năng
phục vụ cho việc đào tạo.
2. Khu văn phòng
- Bố trí không gian mở dành cho
văn phòng cho thuê .
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 2
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
* Tầng 15
- Bố trí khu kỹ thuật, sân thượng ngắm
cảnh.
QUI MÔ DIỆN TÍCH CÁC PHÒNG
CHỨC NĂNG
TẦNG
A.
NỘI DUNG
Tổng diện tích sàn tầng hầm
Phòng kỹ thuật
Phòng quạt
Kho hàng
Tầng hầm 2
Bãi đậu xe ôtô
Vệ sinh
762
70
600
1.189
62
2.855
Tổng
5.538
Phòng quạt
208
70
Phòng máy bơm, bể nước
349
Kho hàng
600
Bãi đậu xe ôtô, xe máy
Vệ sinh
B.
Tầng 1
11.076
Hành lang, cầu thang...
Phòng kỹ thuật
Tầng hầm 1
DIỆN TÍCH
1.046
62
Hành lang, cầu thang...
3.203
Tổng
5.538
Tổng diện tích sàn khối đế
12.333
Sảnh chính và các sảnh đón
Văn phòng
742
152
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 3
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Quản lý
Cửa hàng
Kho trung chuyển
Tầng 2
1.124
180
Gởi đồ
42
Ahu
84
Vệ sinh
98
Hành lang, cầu thang...
1632
Tổng
4.331
Khu vực đồ gia dụng
499
Khu vực thực phẩm khô
264
Khu vực rau quả, đồ đông lạnh
230
Khu vực thịt, cá
403
Kho trung chuyển
299
Cửa hàng
93
Quầy thu ngân
70
Ahu
84
Gởi đồ
42
Quản lý
42
Khối lớp học
114
Phòng thực hành
236
Khu vực để xe đẩy
Vệ sinh
Tầng 3
277
22
115
Hành lang, cầu thang...
1.488
Tổng
4.001
Khu vực đồ điện tử
Khu vực áo quần, giày dép
Kho trung chuyển
366
1.010
299
Cửa hàng
93
Quầy thu ngân
70
Ahu
84
Gởi đồ
42
Quản lý
42
Khối lớp học
114
Phòng thực hành
236
Khu vực để xe đẩy
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang...
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
19
115
1.511
Trang 4
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Tổng
C.
Tổng diện tích sàn tầng tháp
Khối văn phòng
Nhà hàng
529
Nhà kho
63
Vệ sinh
48
Khối đào tạo sau đại học
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
118
1.152
353
274
121
67
337
Tổng
2.328
Khối văn phòng
1.176
Văn phòng
1.021
Vệ sinh
Tầng 6
1.176
418
Hội trường 380 chỗ
Phòng hợp tác quốc tế, chuyên gia, tiếp
khách, phục vụ
Phòng hội thảo
Tầng 5
26.500
Phòng hội thảo
Hành lang, cầu thang
Tầng 4
4.001
48
Hành lang, cầu thang
107
Khối đào tạo sau đại học
801
Phòng sinh viên tự học
123
Thư viện, kho sách, phòng đọc sách
271
Phòng Photocopy và nhà kho
81
Vệ sinh
67
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
259
1.977
1.176
Văn phòng
1.021
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
Phòng hành chính, phòng kế toán, phòng
bộ môn
Phòng họp, phòng hiệu trưởng, phòng
hiệu phó, phòng nghiên cứu, trưởng
phòng nghiên cứu, phó phòng nghiên
cứu, phòng nhân viên
Kho
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
48
107
1.152
549
273
8
Trang 5
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
255
2.328
1.176
Văn phòng
1.021
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
Tầng 7
Lớp học
Phòng họp, phòng hiệu phó, phòng bộ
môn, phòng nhân viên
Kho
Vệ sinh
1.152
549
273
8
67
Văn phòng
1.021
Khối đào tạo sau đại học
Lớp học, phòng chung của sinh viên
Kho
Vệ sinh
48
107
1.152
822
8
67
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
255
2.328
1.176
Văn phòng
1.021
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
48
107
1.152
Phòng chung của sinh viên, lớp học,
549
Phòng thực hành nghe nhìn
273
Kho
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Tầng 10
107
255
2.328
1.176
Hành lang, cầu thang
Tầng 9
48
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
Vệ sinh
Tầng 8
67
8
67
255
Tổng
2.328
Khối văn phòng
1.176
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 6
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Văn phòng
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
Phòng họp chuyên gia, lớp học
Kho
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
1.152
822
8
67
255
Khối văn phòng
1.176
Văn phòng
1.021
48
107
Khối đào tạo sau đại học
1.152
Phòng thực hành, lớp học
822
Kho
Vệ sinh
8
67
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
255
2.328
1.176
Văn phòng
1.021
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
48
107
Khối đào tạo sau đại học
1.152
Phòng thực hành, lớp học
822
Kho
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Tầng 13
107
2.328
Hành lang, cầu thang
Tầng 12
48
Tổng
Vệ sinh
Tầng 11
1.021
8
67
255
Tổng
2.328
Khối văn phòng
1.176
Văn phòng
1.021
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
Phòng chung của sinh viên, lớp học
Kho
Vệ sinh
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
48
107
1.152
822
8
67
Trang 7
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Tầng 14
Tầng 15
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
Văn phòng
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
Phòng họp, phòng chuyên gia
Phòng quản lý, phòng nhân viên
Kho
Vệ sinh
Hành lang, cầu thang
Tổng
Khối văn phòng
Khu kỹ thuật
Bể nước
Hành lang, cầu thang
Khối đào tạo sau đại học
Khu kỹ thuật
Bể nước
Hành lang, cầu thang
Tổng
Tổng diện tích các sàn
255
2.328
1.176
1.021
48
107
1.152
549
270
8
69
256
2.328
563
398
66
99
680
506
73
101
1.243
49.909
II. Tổ chức giao thông trong công trình
* Khối thương mại:
- 3 cầu thang bộ thoát hiểm.
- Thang máy cho khách hàng là loại băng chuyền: Được sử dụng cho cả 3 tầng nhà.
- Thang nâng hàng gồm 2 thang.
* Khối văn phòng:
- 2 thang thoát hiểm.
- 3 thang máy chạy suốt các tầng.
* Khối đào tạo sau đại học:
- 2 cầu thang bộ thoát hiểm.
- 4 thang máy chạy suốt các tầng.
III. Tổ chức mặt đứng công trình:
- Toà nhà được bố trí một cách tự nhiên không gò bó theo hiện trạng của khu đất.
Khối đế bố trí ba tầng thương mại hình dáng mạnh mẽ, hiện đại Với mảng kính lớn cong
lượn nhẹ nhàng vào đối nghịch với góc đường tạo ấn tượng mạnh mẽ, sang trọng cho
khu thương mại đồng thời liên kết hai khối cao tầng với nhau. Lối vào chính được bố trí
tại đây trang một cách trang trọng với kính lớn và mái đón lớn vươn ra hướng vế phía
ngã tư nhằm thu hút khách vào.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 8
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
- Ở đây còn bố trí các tiện ích công cộng cho người dân mà không gây ảnh hưởng
đến hoạt động chung của toà nhà.
- Hai khối cao tầng tổ chức song song lùi về hai bên vút cao lên mạnh mẽ với hình
khối vuông vắn với nhau tạo ra cảm giác về sự ổn định (sự luân hồi) thích hợp cho
không gian học tập và văn phòng làm việc vừa đáp ứng được diện tích sử dụng hiệu quả
nhất.
- Hình thức kiến trúc hiện đại với các vật liệu chủ yếu là kính và hợp kim nhôm.
Do chiều cao tầng bị hạn chế, mặt đứng hai khối 15 tầng sử dụng thủ pháp phân vị theo
chiều đứng làm cho tòa nhà vươn lên cao tạo nên một hình ảnh giàu cảm xúc và tính thời
đại cao bằng việc sử dụng những loại vật liệu và màu sắc hiện đại.
IV. Các vật liệu hoàn thiện chính sử dụng cho công trình:
* Bên ngoài nhà:
+ Phần đế công trình:
- Đá cẩm thạch và đá Granite
- Kim loại (tấm nhôm và tấm SST)
+ Phần tháp chính:
- Tường bọc tấm nhôm (Aluminum Curtain Wall)
- Sử dụng kính có phủ lớp laminated, giảm tia tử ngoại mặt trời.
* Bên trong nhà:
+ Sàn:
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 9
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
- Phòng lễ tân và hội trường: đá cẩm thạch và granite
- Văn phòng: gạch lát Vinyl
- Phòng đa chức năng: trải thảm
- Canteen: gạch lát Vinyl
- Phòng họp: trải thảm
- Bãi đậu xe: sơn chuyên dụng expose.
+ Tường:
- Văn phòng: sơn
- Phòng đa chức năng: ốp panel gỗ
- Canteen: tấm trang trí
- Phòng họp: ốp gỗ
+ Trần:
- Văn phòng: Các tấm trần hút âm (trần sợi thuỷ tinh …)
- Khu vực công cộng: tấm thạch cao kết hợp sơn nước
- Các phần còn lại: Sơn nước.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 10
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
*THUYẾT MINH THIẾT KẾ KẾT CẤU
I. Cơ sở tính toán:
- TCVN 2737-1995 : Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động.
- TCXD 229-1999
TCVN 2737-1995.
: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo
- TCVN 198-1997
: Nhà cao tầng, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
- TCXD 40-1997
: Kết cấu XD & nền, Nguyên tắc cơ bản để tính toán
- TCXDVN 356-2005: Kết cấu bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 5575-1991 : Kết cấu thép. Tiêu chuẩn thiết kế.
- ACI318-2005
: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông ứng lực trước
của Mỹ (năm 2005) (dùng để thiết kế bê tông dự ứng lực)
- TCVN 198-1996
: Móng cọc tiết diện nhỏ. Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 205-1998
: Móng cọc, Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 206-1998
: Cọc khoan nhồi. Yêu cầu về chất lượng thi công.
- Móng cọc – phân tích & thiết kế, Gs, Ts Vũ Công Ngữ, NXB Khoa học & kỹ
thuật, 2004
- Hồ sơ khảo sát địa chất tại vị trí xây dựng công trình và một số các tài liệu khác
có liên quan…
Ngoài ra còn dùng các tài liệu hướng dẫn sử dụng các phần mềm được sử dụng để
tính toán kết cấu công trình như:
- ETABS2000 v9.0.7, SAFE 8.04, ADAPT-PT, MIDAS-CIVIL 7.0.1: dùng để thiết
kế kết cấu phần thân bằng bê tông cốt thép và sàn bê tông dự ứng lực.
- PLAXIS 3D Foundation, FB_Pier v3, Midas Set: Dùng để thiết kế phần móng cọc
và tường vây (cọc Ba-rét)
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 11
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
- ROBOT Millennium v19.0, TEKLA structure 13.0: Dùng để thiết kế phần kết cấu
thép…
Và các tài liệu về các tiêu chuẩn thiết kế nổi tiếng của nước ngoài như Eurocode
EC3, EC5, UBC, AISC,…
- Cấp động đất thiết kế: Cấp 7 theo thang MSK
- Cấp gió tính toán: áp dụng theo bản đồ phân vùng gió tại Đà Nẵng (TCVN 27371995) là thuộc vùng gió 2-B
- Tĩnh tải và hoạt tải lấy theo TCVN 2737-1995
- Tiêu chí thiết kế là đảm bảo yêu cầu chịu lực là không lãng phí, do vậy, mức độ
khai thác khả năng chịu lực của các cấu kiện trong công trình được ở mức tương đối cao.
Do vậy, với dạng kết cấu của công trình là bê tông cốt thép toàn khối, vật liệu bê tông sử
dụng trong phần thân là bê tông M500, và trong cọc khoan nhồi là M350.
II. Nghiên cứu đặc điểm công trình trên phương diện kết cấu và lựa chọn giải pháp
kết cấu
Công trình Trung tâm Thương mại – Văn phòng cho thuê và Trung tâm Đào tạo sau
đại học Việt - Úc là 1 tổ hợp công trình phức hợp, gồm một phần thấp tầng (có mặt bằng
rộng đến gần 4000 m2 với 2 tầng hầm và 3 tầng nổi) và 2 khối cao 15 tầng tách biệt với
nhau.
Với chiều cao đỉnh công trình là 54 m>40 m, công trình thuộc về nhóm công trình
cao tầng nên việc tính toán thành phần động của gió là bắt buộc.
II.1. Kết cấu phần thân:
Chúng tôi đã kiểm tra hình dạng của công trình theo một số chỉ tiêu được qui định
trong TCVN 198-1997, cụ thể như sau:
a) Về việc chọn hệ kết cấu chịu lực chính của công trình:
Với đặc điểm công trình là 1 tổ hợp phức hợp, gồm một phần thấp tầng (có mặt
bằng rộng đến gần 4000 m2 với 2 tầng hầm và 4 tầng nổi) và 2 khối cao 15 tầng tách biệt
với nhau, nên sự chênh lệch tải trọng tại các chân cột của khối thấp tầng và cao tầng và
ảnh hưởng đáng kể của sự co ngót, biến thiên nhiệt độ là không thể tránh khỏi. Trong
trường hợp này, có 2 hướng giải quyết:
Hướng 1: dùng giải pháp khe lún (đồng thời là khe nhiệt độ và chống ứng suất co
ngót) để tách riêng thành 3 khối nhà độc lập nhau gồm 1 khối thấp tầng, 2 khối cao tầng.
Hướng 2: gắn liền các khối cao tầng với phần thấp tầng thành một khối công trình
thống nhất. Với hướng giải quyết như vậy, phải đảm bảo 2 yếu tố:
• Dùng giải pháp móng cọc khoan nhồi không cho lún ở các chân cọc, từ đó
triệt tiêu sự lún lệch giữa các khối công trình.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 12
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
• Do mặt bằng công trình lớn (mỗi chiều đến 72 m) nên để tránh ảnh hưởng
của sự co ngót bê tông, phải dùng biện pháp dải bê tông đổ sau (pour strip).
Theo như các khuyến cáo của các tài liệu về công trình bằng kết cấu DUL,
khoảng cách tối đa của các khối nhà khi dùng biện pháp dải bê tông đổ sau
là 45 m
Mặc dù giải pháp theo hướng 1 là đảm bảo an toàn cho kết cấu, nhưng dẫn đến
khó bố trí kiến trúc, khó chạy các đường ống kỹ thuật trong công trình, tăng chi phí xây
dựng,… nên nhiều công trình cao tầng có hình dạng tương tự với công trình này đã
không sử dụng hướng giải quyết này mà sử dụng hướng giải quyết thứ 2 (ví dụ: Công
trình Hùng Vương Praza, Tòa nhà WINCOM,…)
Ví dụ: hình bên
phải là mặt bằng của nhà
Hùng
Vương
Praza
(Thành phố HCM) do
công ty VSL thiết kế
dùng giải pháp dải bê
tông đổ sau rộng 1 m.
Ví dụ: Tòa nhà Wincom (Hà Nội) do công ty VSL thiết kế.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 13
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Đặc điểm công trình Wincom cũng có một khối chân đế thấp tầng và 2 khối cao
tầng.
Nhưng công ty VSL vẫn không dùng giải pháp khe lún mà chỉ dùng giải pháp dải
bê tông đổ sau (pour strip). Giải pháp này đã được nhiều tài liệu uy tín khuyến cáo (tác
giả Ken Bondy, Triệu Tây An,…)
Dựa trên các
phân tích và kinh
nghiệm nêu trên, trong
tòa nhà Việt Úc, chúng
tôi dùng phương án
móng cọc khoan nhồi
chống lên đá gốc với
mức độ khai thác sức
làm việc của cọc
khoảng 65% để đảm
bảo triệt tiêu lún ở các
chân cột, nhờ đó không
cần khe lún trong công
trình. Về vấn đề chống
nứt do co ngót, chúng
tôi chọn giải pháp dùng
01 khe nhiệt độ chia đôi
công trình ở chính giữa
nhà thành 2 khối A và
B, và dùng thêm 02 dải
bê tông đổ sau (rộng 1
m) để chia tiếp mỗi khối nhà thành 2 phần tách rời nhau khi thi công đổ bê tông nhằm
đảm bảo yêu cầu chiều dài mỗi phần nhà sau khi được chia nhỏ hơn 45 m như khuyến
cáo của Ken Bondy. (xem bản vẽ đi kèm)
Vì khối nhà thuộc dạng công trình cao tầng có chiều cao đỉnh công trình là +54 m
(tức là > 40 m) nên khi tính kết cấu phải xét đến tác dụng động lực của gió. Do yêu cầu
kiến trúc cần ô sàn hình vuông nhịp lớn, việc chọn dạng kết cấu sàn phẳng bê tông ứng
lực trước (cho các ô sàn với bước tới 8 m) và sàn có sườn dạng dầm bẹt dự ứng lực (cho
các ô sàn với bước tới 12 hoặc 16 m) là hợp lý.
Với hệ kết cấu này, sàn nhà sẽ truyền tải trọng thẳng đứng và ngang vào cột và
vách, do chênh lệch độ cứng giữa các cột và vách nên một phần lớn trị số lực ngang (gió
và động đất) sẽ do các vách và lõi tiếp thu. Vì vậy, hệ kết cấu chịu lực của phần thân
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 14
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
công trình nên chọn là hệ chịu lực sàn-cột-vách lõi kết hợp. Hệ kết cấu này vừa đảm
bảo được các yêu cầu về việc bố trí không gian kiến trúc linh hoạt với ô sàn có nhịp lớn,
mở được các ô cửa với kích thước tùy ý, vừa đảm bảo được độ cứng chống tác động theo
phương ngang của lực gió tại khu vực Đà Nẵng (vùng gió II-B: W tc= 95 kG/m2, địa hình
tương đối trống trãi) và chống động đất cấp 7-MSK
b) Về hình dạng nhà theo phương đứng:
Nhìn chung kết cấu của các khối nhà là đơn điệu theo phương đứng, hình dạng mặt
bằng của các tầng nhà là giống nhau. Với đặc điểm công trình như vậy, các phần mềm
phân tích kết cấu hệ thanh – tấm võ không gian như ETABS2000 v9.0.7, MIDAS-CIVIL
7.01,... có thể phân tích một cách chính xác sự làm việc của công trình với độ tin cậy
cao, đặc biệt là trong việc phân tích các đặc trưng động học của công trình (tần số và
dạng dao động riêng).
Tất cả các vách và cột của công trình đều được ngàm vào móng và kéo dài liên tục
suốt theo chiều cao nhà nên tính chất làm việc của kết cấu tương đối đơn giản và khả
năng chịu lực của công trình tương đối tốt.
c) Về dạng kết cấu sàn:
Chúng tôi cân nhắc các dạng kết cấu sàn như sau:
+ Dạng sàn sườn bằng bê tông cốt thép thường: với nhịp 8 m, các dầm khoảng
600x500, lượng cốt thép dầm tương đối lớn, thi công lâu do công tác ván khuôn và cốt
thép kéo dài, đồng thời khả năng kiểm soát nứt của bê tông khi tháo dỡ ván khuôn thấp.
+ Dạng sàn phẳng bằng bê tông cốt thép thường với chiều dày từ 300 đến 350
+ Dạng kết cấu sàn phẳng dự ứng lực dày từ 200 đến 250 mm không dầm, kê trên
các cột và vách cứng (cho các ô sàn với bước tới 8 m) và sàn có sườn dạng dầm bẹt dự
ứng lực (cho các ô sàn với bước tới 16 m)
Trong điều kiện kiến trúc có nhiều yếu tố giới hạn (như chiều cao tầng rất thấp,
không gian lớn) thì việc dùng giải pháp sàn sườn bê tông thường với chiều cao dầm 500
là không thực hiện được, đồng thời theo phương pháp này lượng cốt thép thường vẫn rất
lớn, không kinh tế. Phương án sàn phẳng bê tông thường cũng không hợp lý vì lượng
thép sàn và bê tông quá lớn. Ngoài ra, thời gian thi công theo cả hai phương án sàn bê
tông cốt thép thường nói trên thường kéo dài do công tác ván khuôn và công tác cốt thép
chiếm nhiều thời gian, gây tốn kém gián tiếp cho chủ đầu tư.
Sau khi cân nhắc, chúng tôi chọn dùng dạng kết cấu sàn phẳng dự ứng lực dày từ
200 đến 250 mm không dầm, kê trên các cột và vách cứng (cho các ô sàn với bước tới 8
m) và sàn có sườn dạng dầm bẹt dự ứng lực (cho các ô sàn với bước tới 16 m) là phù
hợp với dạng công trình này.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 15
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Hệ thống cáp dự ứng lực trong sàn được thiết kế theo dạng cáp có dính kết (bonded
system) căng sau (Post-tensioning) nhằm đảm bảo điều kiện chống ăn mòn, chống cháy
đồng thời có giá thành thấp (so với phương án cáp không dính kết).
Để an tâm về khả năng chống cháy của kết cấu bê tông dự ứng lực, có thể tham
khảo thêm tài liệu “Post-tensioned Slab” của hãng thiết kế-thi công kết cấu dự ứng lực
hàng đầu thế giới VSL. Trong đó có ghi rõ:
“4.5. Fire resistance
In a fire, post-tensioned slabs, like ordinarily reinforced slabs, are at risk principally on account
of two phenomena: spalling of the concrete and rise of temperature in the steel. Therefore, above all,
adequate concrete cover is specified for the steel (see Chapter 5.1.4.).
The fire resistance of post-tensioned slabs is virtually equivalent to that of ordinarily reinforced
slabs, as demonstrated by corresponding tests. The strength of the prestressing steel does indeed
decrease more rapidly than that of ordinary reinforcement as the temperature rises, but on the other
hand in post-tensioned slabs better protection is provided for the steel as a consequence of the
uncracked cross-section.
The behaviour of slabs with unbonded posttensioning is hardly any different from that of slabs
with bonded post-tensioning, if the
appropriate design specifications are followed. The failure of individual unbonded tendons can,
however, jeopardize several spans. This circumstance can be allowed for by the provision of
intermediate anchorages. From the static design aspect, continuous systems and spans of slabs with
lateral constraints exhibit better fire resistance.
An analysis of the fire resistance of posttensioned slabs can be carried out, for example,
according to [43].”
d) Vật liệu sử dụng trong kết cấu phần thân:
Theo điều 2.1 TCVN 198:1997, với kết cấu phần móng, cột, dầm, vách và sàn của
nhà cao trên 10 tầng bằng bê tông cốt thép ứng lực trước, ta có thể chọn dùng các vật
liệu sau:
- Dùng bê tông mác 500, có cường độ nén mẫu lập phương tiêu chuẩn R tcn = 500
kG/cm2, (đổi sang cường độ chịu nén lăng trụ tiêu chuẩn f’ c= 0,78*400/1,2 = 325
kG/cm2). Khi tính kết cấu bê tông cốt thép thường theo TCVN dùng trị số cường độ tính
toán lập phương Rn = 215 kG/cm2, Rk = 13,4 kG/cm2, Eb = 3,6x105 kG/cm2.
- Cốt thép có φ ≥ 10 mm dùng thép AIII có gờ, có cường độ tính toán R a = 3600
kG/cm2, Eb = 2,1x106 kG/cm2
- Cốt thép có φ < 10 mm dùng thép AI, có cường độ tính toán R a = 2100 kG/cm2, Eb
= 2,1x106 kG/cm2
- Riêng phần sàn bê tông ứng lực trước, dùng bê tông mác 500, thép dọc AIII, phần
cáp cường độ cao dùng loại cáp theo tiêu chuẩn ASTM A416-270 loại 12,7mm bố trí
thành từ bó trong các ống bằng thép có sóng. (Xem phần bảng tính về sàn bê tông dự
ứng lực trong các trang phía sau của thuyết minh này)
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 16
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Ghi chú: Hiện nay, tại thị trường Việt Nam đã có nhiều hệ thống neo cáp của các
hãng khác nhau để chủ đầu tư lựa chọn như cáp neo của VSL, OVM (Trung Quốc), SF
(úc), Thái Lan,… và cũng có rất nhiều nhà thầu thi công phần cáp nên rất dễ cho chủ đầu
tư chọn lựa.
Ngoài ra, với sự phát triển vượt bậc của ngành chế tạo phụ gia bê tông, việc sử
dụng bê tông mác cao (mác 500) trong các công trình nhà cao tầng hoàn toàn không khó
khăn và giá thành không tăng nhiều. Trong khi đó, lượng cốt thép trong kết cấu giảm
mạnh, kích thước cấu kiện giảm đem lại lợi ích về thẩm mỹ và diện tích sử dụng công
trình. Nhờ vậy, việc sử dụng bê tông mác cao sẽ đen lại hiệu quả kinh tế nhiều hơn cho
chủ đầu tư.
II.2. Kết cấu phần móng:
Từ kết quả do các đơn vị khảo sát địa chất công trình và kết quả phân tích phần
thân kết cấu, là:
- Lực dọc ở các chân cột biến thiên trong khoảng từ 400 đến 2100 Tấn.
- Khoảng cách giữa các cột trung bình khoảng 8 m, có nơi lên đến 16 m.
- Do không dùng giải pháp khe lún nên yêu cầu phải chọn giải pháp móng không
cho lún.
- Phương án móng được chọn phải đảm bảo yêu cầu thi công được trong thành phố.
- Phương án móng phải phù hợp với trình độ công nghệ thi công ở địa phương, giá
thành hợp lý, thời gian thi công nhanh.
Với các đặc điểm đó, chúng tôi chọn phương án móng cho công trình là phương án
móng cọc nhồi chống lên đá gốc vì những lý do sau:
- Độ lún tuyệt đối ở mọi vị trí trong công trình tương đối nhỏ, dẫn đến độ lún
không đều là không đáng kể.
- Điều kiện thi công móng theo phương án móng khoan nhồi phù hợp với điều kiện
thi công trong thành phố và trình độ thi công ở Đà Nẵng hiện nay. Đồng thời thời gian
thi công có thể rút ngắn hơn những biện pháp móng khác.
- Độ sâu mũi cọc khoan nhồi là -45 m trong thuyết minh này dùng để tính sơ bộ giá
thành của phương án móng cọc, trong giai đoạn thi công sau này sẽ căn cứ vào tình hình
cụ thể để xác định lại chiều dài cọc.
II.3. Kết cấu phần tường vây:
Do công trình có 2 tầng ngầm, độ sâu đáy tầng hầm đạt dến -6,0 m (nếu công thêm
phần hố đào móng cọc khoan nhồi bên trong thi chiều sau đạt đến gần -10m) nên để đảm
bảo các yêu cầu về giữ thành hố đào, tiếp thu tải trọng từ các cột biên của các tầng trên
truyền xuống, chống thấm cho tầng hầm,.. chúng tôi chọn giải pháp tường bê tông cốt
thép dày 600 mm trong đất liên tục đổ tại chổ (tường Ba-rét) là hợp lý vì:
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 17
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
- Các tường Ba-rét này không chỉ có ý nghĩa tạm thời trong giai đoạn thi công mà
còn là một bộ phận cấu thành công trình, được sử dụng lâu dài sau này. Khả năng chống
thấm của tường là tốt.
- Với độ sâu công trình khá lớn (sâu gần 10 m), việc dùng giải pháp này là phù hợp
với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
- Độ lún tuyệt đối và chuyển vị theo phương ngang ở mọi vị trí trong tường tương
đối nhỏ.
- Điều kiện thi công tường giống với công nghệ với thi công cọc khoan nhồi theo
phương án móng khoan nhồi đã chọn và phù hợp với điều kiện thi công trong thành phố.
Hiện nay, một số công trình tại Đà Nẵng có dùng thêm phương án cọc vữa để làm
tường tầng hầm và bảo vệ hố đào. Tuy nhiên, sau sự cố lún sụp tường cọc vữa tại công
trình khối B2-Vĩnh Trung Praza với độ sâu tầng hầm chưa tới 4m (báo Công an đã đưa
tin và ảnh) đã cho thấy độ tin cậy của phương án này rất thấp. Vì vậy, chúng tôi đã không
sử dụng phương án cọc vữa trong công trình này.
III. GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU
Giải pháp thiết kế kết cấu công trình được chia làm 4 công đoạn thiết kế riêng biệt:
thiết kế kết cấu phần thân, thiết kế kết cấu sàn DUL, thiết kế kết cấu phần móng cọc và
thiết kế phần tường vây bằng bê tông cốt thép độ tại chỗ cho tầng hầm (tường ba-rét).
III.1. Giải pháp thiết kế kết cấu phần thân của từng khối nhà A và B:
a) Chọn mô hình tính kết cấu phần thân
Chọn dùng mô hình phần tử hữu hạn gồm các phần tử dạng thanh (phần tử Frame để thay thế cho các cấu kiện dầm, cột và các thanh giằng) và tấm (phần tử Shell – dùng
để thay thế cho các cấu kiện sàn, vách, lõi,…) được nối với nhau ở các điểm nút (joint)
tạo thành một hệ không gian ngàm vào móng (trong đó tương tác giữa đất và tường tầng
hầm được thay thế bởi các liên kết đàn hồi (spring) theo phương ngang) làm mô hình kết
cấu để thay thế một cách tượng trưng cho hệ kết cấu thật trong các tính toán bằng các
phần mềm ETABS2000 v9.07,…
b) Xác định các trường hợp tải trọng lên công trình
Phân chia tải trọng lên công trình thành các trường hợp tải trọng (Loadcase) là:
b.1. Tỉnh tải: gồm các tải trọng có nguồn gốc là:
- Tải trọng bản thân của các kết cấu chịu lực (dầm, cột, giằng, sàn, vách,…)
- Tải trọng của tường xây trên dầm và các bộ phận kết cấu bao che khác như lam,
khung trang trí,… tác dụng vào dầm dưới dạng lực phân bố theo chiều dài dầm hay lực
tập trung vào các vị trí mắt khung.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 18
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
- Tải trọng phân bố trên mặt sàn do các lớp cấu tạo mặt sàn gây ra (gạch men, vữa
trát,..) ở dạng lực phân bố trên diện tích mặt sàn.
(Bảng tính tĩnh tải xem phần III-1.e)
b.2. Hoạt tải: gồm các tải trọng sinh ra do quá trình sử dụng công trình, tác dụng
phân bố trên mặt sàn ở dạng lực phân bố trên diện tích. Theo TCVN 198-1997 qui định
về hoạt tải như sau:
- Vì số tầng lớn, và giá trị hoạt tải không đáng kể so với tĩnh tải nên ta không cần
chất hoạt tải theo các vị trí bất lợi như cách tầng, cách nhịp… mà có thể chất một trường
hợp hoạt tải lên toàn bộ diện tích sàn các tầng.
- Khả năng xuất hiện các hoạt tải đạt 100% giá trị tính toán của hoạt tải trên tất cả
các sàn là khó xảy ra, nên trong TCVN 198-1997 cho phép áp dụng việc giảm hoạt tải
trên sàn. Tuy nhiên vì điều kiện sử dụng công trình thường có sự tập trung đông người
cùng lúc nên để đơn giản và thiên về an toàn, ta lấy 100% giá trị tính toán của hoạt tải
trên tất cả các ô sàn.
(Bảng tính hoạt tải xem phần III-1.e)
b.3. Các trường hợp tải GIÓ (tĩnh và động) theo phương X+ và Y+:
Công trình xây ở thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng gió II-B, có W otc = 95 kG/m2, hệ
số độ tin cậy của tải gió là 1,2 (đối với nhà có thời hạn sử dụng ≥ 50 năm). Vì chiều cao
đỉnh công trình là 46,05 m > 40 m nên ngoài thành phần tĩnh, ta còn phải xét thêm đến
thành phần động của gió.
Vì khối nhà có dạng hình hộp đối xứng theo 2 phương nên chúng ta chỉ cần xét tác
động của gió vào công trình theo 2 hướng: hướng ngang nhà (hướng Y +) và hướng dọc
nhà (hướng X+). Xây dựng mô hình tính kết cấu nhà cao tầng nói trên trong hệ trục
Oxyz, xác định các trường hợp gió tĩnh và động theo phương ngang Y + và dọc X+ theo
các hướng dẫn trong TCVN 2737-1995 và TCXD 229-1999 (tính tải trọng gió động theo
phương pháp qui về tải trọng tĩnh tương đương theo các kết quả phân tích động lực học
công trình)
b.3.1. Xác định trường hợp gió tĩnh:
Tải trọng gió tác dụng lên tường bao rồi truyền lên mép sàn dưới dạng tải trọng
phân bố dọc theo chu vi mép sàn.
tt
tc
Áp lực gió tính toán (vùng gió II-B) là : W0 = 1,2.W0 ; [kG/m2]
Xét sàn của tầng thứ j ( j = 1, N ), chiều cao đón gió của tầng này là h j, cao độ của
tầng là zj. Theo TCVN 2737 : 1995 , Giá trị tính toán của tổng tải trọng gió tĩnh tác dụng
vào sàn thứ j là Wtj, trong trường hợp nhà có mặt bằng hình chữ nhật, hệ số khí động C ở
mặt gió đẩy là +0.8, ở mặt gió hút là -0,6, do vậy tính Wtj đơn giản theo công thức sau:
Wtjtt = W0tt .k j .( h j .b j .0,8 + h j .b j .0,6) = W0tt .k j .( h j .b j .1,4 ) = W0tt .k j .A j .1,4 , [kG]
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 19
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Trong đó:
• kj – hệ số độ cao ứng với mức sàn j được tra bảng theo TCVN 2737-1995.
• hj – chiều cao cản gió của tầng j.
• bj – chiều dài cản gió của tầng j.
• Aj – diện tích phần cản gió của tầng j.
• 1,4 = (0,8 + 0,6) là tổng giá trị của hệ số khi động C.
b.3.2. Xác định các trường hợp gió động:
Vì chiều cao nhà H = + 81 m > 40 m nên ta phải xét đến thành phần động của tải
trọng gió. Theo TCVN 2737-1995, tác dụng động lực của gió lên công trình có thể là
một trong hai trường hợp:
- Tác dụng động của gió chỉ do thành phần xung của vận tốc gió gây ra.
- Tác dụng động của gió do cả thành phần xung của vận tốc gió và lực quán tính
của công trình gây ra.
Để biết tác dụng động của gió lên công trình rơi vào trường hợp nào, ta phải căn cứ
vào mức độ nhạy cảm của công trình đó đối với tác dụng động lực của tải trọng gió. Mức
độ nhạy cảm này được đánh giá qua tương quan giữa giá trị các tần số dao động riêng cơ
bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất f 1 so với tần số giới hạn fL.
Với vùng áp lực gió I và dạng công trình nhà cao tầng bằng vật liệu bê tông cốt thép (có
hệ số giảm lôga là 0,3) thì tần số giới hạn fL = 1,1.
Việc xác định tải trọng gió động theo quan điểm là qui tải trọng gió động về các tải
trọng ngang tĩnh tương đương. Phương pháp xác định tải gió động thổi theo hướng X +
(hướng từ trục X1 đến X12) và Y + (là hướng từ trục Y8 đến Y13) là giống nhau nên ở
đây chỉ trình bày đối với hướng Y+.
Giả sử nhà cao tầng đang xét có các tần số dao động riêng theo phương ngang nhà
(phương Y) lần lượt được sắp xếp từ nhỏ tới lớn là: f1
Trong trường hợp này thành phần động của gió chỉ
cần kể đến thành phần xung của vận tốc gió. Ta chỉ có duy
nhất một trường hợp tải trọng gió động (ứng với dạng dao
động riêng thứ nhất) theo hướng Y + (hình vẽ ở bên trái) bao
gồm các tải trọng tập trung tác dụng vào vị trí các khối
lượng tập trung (chính là vị trí các sàn nhà), được xác định
như sau:
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 20
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
Tổng tải trọng gió động do xung vận tốc gió gây ra tác dụng lên sàn thứ j ứng với
dạng dao động riêng thứ k=1 là :
Wpjk = Wtj .ζ j .ν k
, [Kg]
Trong đó: ζ j - là hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với độ cao của
sàn tầng j đang xét, không thứ nguyên. Giá trị của ζ j được xác
định theo TCVN2737-1995 bằng cách tra theo bảng 1
Bảng 1. Hệ số áp lực động của ζ đối với dạng địa hình A
Chiều cao z [m]
ζ
<= 5
0,318
10
0,303
20
0,289
40
0,275
60
0,267
80
0,262
100
0,258
150
0,251
Khi gió thổi theo hướng trục y thẳng vào mặt công trình (mặt phẳng Oxz), tuỳ vào
giá trị của H và B (hình vẽ) mà νk ứng với dạng dao động riêng thứ nhất (ν1) sẽ được lấy
theo bảng 2
Bảng 2. Giá trị ν ứng với dạng dao động riêng đầu tiên (ν1)
Bề rộng
đón gió
B [m]
Hệ số ν khi H bằng [m]
5
10
20
40
50
160
350
5
-
-
-
0.80
0.73
0.65
0.54
10
-
-
-
0.77
0.71
0.64
0.53
20
-
-
-
0.73
0.68
0.61
0.51
40
-
-
-
0.67
0.63
0.57
0.48
νk ứng với các dạng dđriêng thứ 2 và 3 là ν2 và ν3 đều được lấy bằng 1
- Trường hợp 2: (có f1
vận tốc gió kết hợp với lực quán tính của công trình sinh ra khi dao động. Nếu s<3, ta
cần xét s thành phần động của gió ứng với s dạng dao động riêng đầu tiên, nếu s ≥ 3 thì
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 21
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
theo TCVN 2737-1995 chỉ cần xét ba thành phần động của gió ứng với ba dạng dao
động riêng đầu tiên. Trong đó, mỗi thành phần động của gió theo hướng trục Y + được
tính toán dưới dạng một trường hợp tải trọng gió động theo hướng trục Y + bao gồm các
tải trọng tập trung tác dụng vào vị trí các khối lượng tập trung (chính là vị trí các sàn
nhà), được xác định như sau:
Xét thành phần động của gió ứng với dạng dao động riêng thứ k (k ≤ 3; k≤ s)
được xác định như sau:
Gọi ξk là hệ số động lực ứng với dạng dao động riêng thứ k, không thứ nguyên,
(k≤ 3; k≤ s), phụ thuộc vào thông số εk và độ giảm lôga δ của dao động. ξk được tra
theo đồ thị hình dưới đây.
Đồ thị xác định hệ số động lựcξ ứng với δ = 0,3
Với :
δ - là hệ số giảm lôga dao động của kết cấu, theo TCXD 229-1999, các
công trình nhà cao tầng bằng BTCT có δ = 0,3
εk- thông số, được xác định theo công thức: ε k =
Trong đó
1,2.W0
940.fk
W0- giá trị áp lực tiêu chuẩn của gió, [N/m2]
fk- tần số dao động riêng thứ k, [Hz], với k≤ 3; k≤ s
Xét khối lượng thứ j trên mô hình thanh công-xôn là M j (chính là tổng khối lượng
của sàn tầng j), gọi chuyển vị của khối lượng M j này theo phương trục Y trong hệ toạ độ
tổng thể ứng với dạng dao động riêng thứ k là yjk(z).
Khi đó tổng tải trọng gió động tính toán tác dụng lên khối lượng M j ứng với dạng
dao động riêng thứ k là: Wđkj [kG] được xác định theo công thức:
Wđkj= 1,2. Mj. yjk. ξk.ψk
Trong đó ψk- là hệ số được xác định theo công thức :
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 22
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
N
ψk =
∑ (y
j=1
jk
tt
.Wpjk
/ 1,2)
N
∑ (M .y
j=1
j
2
jk
)
Khi tính ψk yêu cầu tính với giá trị W pjk tiêu chuẩn, vì vậy trong công thức trên, ta
phải chia Wpjk cho 1,2; còn ν2 , ν3 , ... đều được lấy bằng 1. (Vì khi tính ψk đã dùng giá trị
tiêu chuẩn của Wpjk nên khi tính Wđkj, ta phải nhân với 1,2 để được giá trị tính toán).
Trong công thức trên Mj là tổng khối lượng của tầng thứ j khi tham gia vào chuyển
động dao động. Mj được tính bằng tổng giá trị khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấu
bao che, trang trí, khối lượng của các thiết bị cố định (máy cái, mô-tơ, thùng chứa,
đường ống,…), các vật liệu chứa (chất lỏng, vật liệu rời,...) và câc khối lượng khác. việc
tính toán, tổ hợp các khối lượng tập trung này phải tuân theo các qui định của TCVN
2737-1995 và các tiêu chuẩn có liên quan khác. (xem điều 3.2.4 của TCXD 229 : 1999).
Thông thường, khi tính khối lượng tập trung này, ta kể đến 100% khối lượng của các kết
cấu chịu lực và bao che, và từ 25% đến 50% tổng khối lượng qui đổi của hoạt tải trên các
sàn nhà.
Vậy: để có thể tính được tải trọng gió động lên công trình thì trước hết chúng tôi
phân tích động lực hệ kết cấu không gian để xác định các tần số và dạng dao động riêng
của công trình (theo phương X + và Y+) rồi sắp xếp các tần số dao động riêng theo thứ tự
tăng dần, sao cho f1
với các dạng dao động riêng phải được lấy từ kết quả phân tích động lực học mô hình kết
cấu không gian của nhà bằng phần mềm thiết kế nhà cao tầng chuyên dụng của hãng CSI
là ETABS2000 v9.07 (ETABS: Extended 3D Analysis of Building system)
(Bảng tính các trường hợp tải trọng gió tĩnh và động xem phần III-1.e)
Tóm lại, chúng tôi đã khai báo các trường hợp tải trọng (Loadcase) như sau:
- TT : Trường hợp tĩnh tải, gồm trọng lượng bản thân của kết cấu chịu lực (sàn,
vách cứng, cột, dầm,…) và kết cấu bao che (tường xây trên dầm, các lớp sàn,…).
- HT : Trường hợp hoạt tải sử dụng.
- GX : Trường hợp gió theo phương X+, có giá trị bằng:
GX = Gxt + Gxd12 + Gxd 2 2 + Gxd32
• Gxt : Trường hợp tải trọng gió tĩnh theo hướng X + (hướng theo chiều
dương trục X)
• Gxd1, Gxd2, Gxd3: Trường hợp gió động theo hướng X + ứng với ba dạng
dao động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode
2,5,8) của công trình theo phương X.
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 23
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
- GY : Trường hợp gió theo phương Y+, có giá trị bằng:
GY = Gyt + Gyd12 + Gyd2 2 + Gyd32
• Gxt : Trị số trọng gió tĩnh theo hướng Y+ (hướng theo chiều dương trục y)
• Gyd1, Gyd2, Gyd3: Trị số gió động theo hướng Y + ứng với ba dạng dao
động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode
1,4,7) của công trình theo phương Y.
- SX : Trường hợp động đất theo phương X+, có giá trị bằng:
SX = Sxd12 + Sxd 2 2 + Sxd 32
• Sxd1, Sxd2, Sxd3: Trường hợp động đất theo hướng X + ứng với ba dạng
dao động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode
2,5,8) của công trình theo phương X.
- SY : Trường hợp động đất theo phương Y+, có giá trị bằng:
SY = Syd12 + Syd 2 2 + Syd 32
• Sxd1, Sxd2, Sxd3: Trường hợp động đất theo hướng Y + ứng với ba dạng
dao động riêng có tần số nhỏ nhất ứng với các dạng dao động riêng (mode
2,5,8) của công trình theo phương Y.
c) Xác định các tổ hợp tải trọng lên công trình (Load Combinations)
Khi tính kết cấu cột, vách, móng,… vẫn theo cách tính của Việt Nam, tức là cường
độ vật liệu, trị số tải trọng đều dùng trị số tính toán (tuy nhiên vẫn cân nhắc dùng thêm
các hệ số giảm khả năng làm việc của cấu kiện – Reduce factor) nên sử dụng các tổ hợp
cũng theo qui định của Việt Nam, cụ thể là:
1. TT + HT
2. TT + GX
3. TT – GX
4. TT + GY
5. TT – GY
6. TT + HT + 0,9.GX
7. TT + HT – 0,9.GX
8. TT + HT + 0,9.GY
9. TT + HT – 0,9.GY
10. TT + SX
11. TT – SX
12. TT + SY
13. TT – SY
14. TT + HT + 0,9.SX
15. TT + HT – 0,9.SX
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 24
TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI – VĂN PHÒNG CHO THUÊ VÀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC VIỆT - ÚC
16. TT + HT + 0,9.SY
17. TT + HT – 0,9.SY
Cuối cùng, chúng tôi tính toán lượng cốt thép yêu cầu cho các cấu kiện dầm, cột,
vách, sàn,… trong kết cấu theo 17 tổ hợp kể trên rồi lấy kết quả lượng cốt thép lớn nhất
tính được để bố trí cho các cấu kiện này. (Chỉ có phần sàn dự ứng lực là theo cách tính
của ACI318, thống nhất từ trị số tải trọng đến cường độ vật liệu và các hệ số tổ hợp)
Mô hình và kết quả tính toán cho khối nhà A và B xem phần Phụ lục.
d) Giải pháp chung để thiết kế kết cấu phần thân công trình
Theo qui trình thiết kế kết cấu thông thường hiện nay, chúng tôi chia việc thiết kế
kết cấu phần thân thành 2 giai đoạn.
• Phân tích kết cấu (Analysis): để xác định chuyển vị tại các vị trí trong
công trình, nội lực trong các phần tử dầm, cột, giằng,… và ứng suất, nội
lực trong các tấm tường, vách, sàn.
• Thiết kế (hay kiểm tra) các cấu kiện (Design and check of structure):
thực chất là dùng kết quả nội lực và ứng suất trong các phần tử tính được
từ giai đoạn phân tích kết cấu để thực hiện bài toán thiết kế cấu kiện bê
tông cốt thép và thép. Kết quả của giai đoạn này là lượng cốt thép yêu cầu
tại các vị trí của các cấu kiện bê tông cốt thép và chọn được kích thước của
các thanh thép của dàn mái cũng như các mối liên kết giữa các cấu kiện
này.
Ở giai đoạn phân tích kết cấu, trước hết chúng tôi xây dựng mô hình phần tử hữu
hạn gồm các phần tử dạng thanh (phần tử Frame - để thay thế cho các cấu kiện dầm, cột
và các thanh giằng) và tấm (phần tử Shell – dùng để thay thế cho các cấu kiện sàn, vách,
lõi,…) được nối với nhau ở các điểm nút (joint) tạo thành một hệ không gian ngàm vào
móng (trong đó tương tác giữa đất và tường tầng hầm được thay thế bởi các liên kết đàn
hồi (spring) theo phương ngang) làm mô hình kết cấu để thay thế một cách tượng trưng
cho hệ kết cấu thật trong các tính toán. Sau đó dùng phần mềm thiết kế nhà cao tầng
chuyên dụng có độ tin cậy rất cao của hãng CSI là ETABS2000 Nonlinear version 9.07
(ETABS: Extended 3D Analysis of Building system) và Midas Gen 7.02 để phân tích
kết cấu.
Kết quả nội lực và ứng suất tính được trong các phần tử của mô hình sau khi phân
tích xong kết cấu bằng 3 phần mềm nói trên được dùng để thiết kế cấu kiện theo 2
hướng:
• Hướng 1: Xuất (export) các kết quả nội lực và ứng suất tính được bằng
ETABS 9.07 sang file dữ liệu theo định dạng ACCESS (*.mdb) rồi dùng
chương trình CD BY VNSTAND để tổ hợp lại nội lực theo các qui định
trong tiêu chuẩn TCVN 2737-1995. Sau đó dùng kết quả tổ hợp này để
CÔNG TY TƯ VẤN XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
Trang 25
