TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Tên đề tài: CÔNG TRÌNH NHÀ LÀM VIỆC – SỞ CHỈ HUY TRUNG TÂM NHIỆT ĐỚI VIỆT – NGA
Mục đích xây dựng công trình
Chiều ngày 24/12/2021, tại Cơ sở chính, diễn ra Lễ Khởi công công trình Nhà làm việc
Sở chỉ huy Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga đã tổ chức buổi lễ dưới sự chủ trì của Thiếu tướng Đặng Hồng Triển, Tổng Giám đốc Trung tâm Buổi lễ có sự tham dự của Thiếu tướng Nguyễn Quốc Dũng, Tư lệnh Binh đoàn 11, cùng đại diện từ các đơn vị thi công, tư vấn giám sát, thiết kế, và lãnh đạo chính quyền quận Cầu Giấy, phường Nghĩa Đô, cùng các chỉ huy của các cơ quan đơn vị tại Cơ sở chính.
Tại buổi lễ, Thiếu tướng Đặng Hổng Triển nhấn mạnh rằng Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga là một đơn vị khoa học hợp tác quốc tế Ông cho rằng việc đảm bảo tiềm lực cơ sở vật chất là yếu tố quan trọng để thu hút và tạo điều kiện cho hoạt động nghiên cứu khoa học, ứng dụng chuyển giao công nghệ, cũng như thúc đẩy công tác đối ngoại quân sự và nhà nước, đáp ứng nhu cầu cấp thiết hiện nay.
Công trình Nhà làm việc - Sở chỉ huy Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga là một công trình quan trọng, đóng vai trò là trung tâm chỉ huy và điều hành toàn bộ hoạt động của Trung tâm Đây cũng là điểm nhấn kiến trúc nổi bật trong khuôn viên doanh trại của Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga.
1.1.1 Vị trí và đặc điểm công trình
Tọa lạc tại 63 NGUYỄN VĂN HUYÊN - P.NGHĨA ĐÔ - Q.CẦU GIẤY - HÀ NỘI
Do nằm ngay trung tâm Thành phố nên rất thuận tiện về mọi mặt.
1.1.1.2 Điều kiện tự nhiên a Vị trí địa lý: Địa giới hành chính của huyện như sau:
Vào ngày 13 tháng 10 năm 1982, hai thị trấn Cầu Giấy và Nghĩa Đô được thành lập, trong đó Cầu Giấy được tách ra từ xã Dịch Vọng và Nghĩa Đô được hình thành từ việc giải thể xã Nghĩa Đô cùng với việc tách một phần diện tích từ xã Cổ Nhuế, thuộc huyện Từ Liêm.
Vào ngày 17 tháng 9 năm 1990, thị trấn Mai Dịch đã được thành lập thuộc huyện Từ Liêm, dựa trên việc giải thể xã Mai Dịch và điều chỉnh một phần diện tích từ thị trấn Cầu Diễn.
Ngày 17 tháng 4 năm 1992, thành lập thị trấn Nghĩa Tân trên cơ sở điều chỉnh một phần diện tích và dân số của thị trấn Nghĩa Đô.
Vào ngày 22 tháng 11 năm 1996, Chính phủ Việt Nam đã ban hành Nghị định 74-CP để thành lập quận Cầu Giấy, bao gồm toàn bộ diện tích và dân số của 4 thị trấn: Cầu Giấy, Nghĩa Đô, Nghĩa Tân, Mai Dịch và 3 xã: Dịch Vọng, Yên Hòa, Trung Hòa thuộc huyện Từ Liêm Thị trấn Cầu Giấy được đổi tên thành phường Quan Hoa Khi mới thành lập, quận Cầu Giấy có 7 phường: Dịch Vọng, Mai Dịch, Nghĩa Đô, Nghĩa Tân, Quan Hoa, Trung Hòa và Yên Hòa.
Vào ngày 5 tháng 1 năm 2005, quận Cầu Giấy đã điều chỉnh địa giới các phường Quan Hoa và Dịch Vọng, đồng thời thành lập phường Dịch Vọng Hậu Hiện tại, quận Cầu Giấy bao gồm 8 phường: Dịch Vọng, Dịch Vọng Hậu, Mai Dịch, Nghĩa Đô, Nghĩa Tân, Quan Hoa, Trung Hòa và Yên Hòa, và số lượng phường này vẫn giữ ổn định cho đến nay.
Ngày 27 tháng 4 năm 2021, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 1263/NQ-UBTVQH14 (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2021)
- Điều chỉnh 10,32 ha diện tích tự nhiên thuộc địa giới hành chính phường Cổ Nhuế 1, quận Bắc Từ Liêm về phường Nghĩa Tân quản lý
- Điều chỉnh 1,86 ha diện tích tự nhiên thuộc địa giới hành chính phường Mỹ Đình 2, quận Nam Từ Liêm về phường Mai Dịch quản lý. b Địa hình, địa mạo:
Quận Cầu Giấy nằm ở phía tây trung tâm thành phố Hà Nội, có vị trí địa lý:
Phía đông giáp quận Ba Đình và quận Đống Đa với ranh giới là sông Tô Lịch
Phía nam giáp quận Thanh Xuân
Phía bắc giáp quận Tây Hồ và quận Bắc Từ Liêm.
Quận có diện tích 12,44 km², dân số năm 2020 là 292.536 người[2], mật độ dân số đạt 23.516 người/km². c Khí hậu, thủy văn
Khí hậu Cầu Giấy được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10 với nhiệt độ cao nhất lên đến 38°C và mưa nhiều nhất từ tháng 7 đến tháng 9; mùa lạnh kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3, với nhiệt độ thấp nhất khoảng 8-10°C Độ ẩm trung bình tại đây đạt 84,5%.
Theo Phụ lục 1 – Thông tư số 10/2012/TT-BXD ngày 25/07/2013 của Bộ Xây Dựng: Công trình dân dụng – cấp 2.
Dự án Nhà làm việc - Sở chỉ huy Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga có quy mô 1,235m2 với 15 tầng nổi, 2 tầng hầm và 1 tầng áp mái, tổng diện tích sàn đạt 13,538m2 Công trình được thiết kế hiện đại, góp phần tạo nên bộ mặt kiến trúc mới cho quận Cầu Giấy và thành phố Hà Nội Sau khi hoàn thành, công trình sẽ đáp ứng nhu cầu về diện tích làm việc, hỗ trợ Trung tâm trong việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm khoa học - công nghệ cao.
Hình 1.1 – Mặt đứng công trình
Công trình có 15 tầng nổi
Gồm 1 trệt 3 tầng đặc biệt và 1 tầng điển hình+ 1 tầng áp mái (kỹ thuật mái)
Hình 1.2 – Mặt bằng tầng điển hình
Công trình có chiều cao tại đỉnh là 67.95m (tính từ cao độ ±0.000)
GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC
Công trình có kích thước 33x38.4m, bao gồm hai cụm: văn phòng và sảnh khấu Mặt bằng được thiết kế mạch lạc, với hệ thống giao thông đứng gồm ba thang máy.
Hai cầu thang bộ được bố trí dọc theo chiều dài của công trình, giúp tiết kiệm không gian giữa nhà và đảm bảo lối thoát hiểm cho cư dân Mặt bằng của công trình được tổ chức hợp lý nhằm tối ưu hóa công năng sử dụng.
Tầng 1 – thượng chiều cao tầng 5.4m, là sảnh lớn.
Các tầng thường sử dụng tường gạch với độ dày 200mm, có thể là gạch đặc hoặc gạch rỗng Tường bao che cũng có độ dày 200mm, khác biệt với loại tường thạch cao dày 100mm.
1.2.2 Giải pháp mặt bằng và hình khối
Công trình quốc phòng nổi bật với thiết kế kiến trúc hiện đại, mang đến vẻ bề thế và vững chắc nhờ vào các đường nét ngang và thẳng đứng Việc sử dụng vật liệu mới như đá Granite, gạch ốp cao cấp và các mảng kính dày màu xanh không chỉ tăng cường tính thẩm mỹ mà còn tạo nên sự sang trọng cho toàn bộ công trình.
Sử dụng cửa kính lớn và tường ngoài hoàn thiện bằng sơn nước để tạo nên vẻ hiện đại cho công trình Mái BTCT được trang bị lớp chống thấm và cách nhiệt hiệu quả Tường được xây bằng gạch, trát vữa và sơn nước, kết hợp với lớp chớp nhôm xi mờ Ống xối có đường kính ɸ16 và được sơn cùng màu với tường để đảm bảo tính thẩm mỹ.
1.2.2.2 Giải pháp giao thông công trình
Giao thông ngang trong mỗi tầng là dãy các hệ thống hành lang và sảnh trong công trình thông suốt từ trên xuống.
Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Mặt bằng rộng nên có 2 thang bộ
Hai vế của công trình không chỉ là lối đi chính mà còn đóng vai trò là lối thoát hiểm Ba thang máy được bố trí dọc theo mỗi tầng, đảm bảo khoảng cách tối đa đến cầu thang không vượt quá 25m, nhằm thuận tiện cho việc di chuyển hàng ngày và đảm bảo an toàn tối ưu trong trường hợp khẩn cấp.
1.2.3 Giải pháp mặt cắt và cấu tạo
Chiều cao đối với tầng hầm là 3.6m,3m và tầng điển hình là 3.9m và 4.2m.
Chiều cao thông thủy của tầng điển hình: 3.2m
Hình 1.3 – Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn
Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm)
Sàn vệ sinh và logia
Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm)
Lớp vữa lót + tạo dốc 50
Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm)
Lớp vữa lót + tạo dốc 45
GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC
Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung thuần túy.
Mái phẳng bằng bê tông cốt thép và được chống thấm.
Cầu thang bằng bê tông cốt thép và tường dày 200mm bao xung quanh.
Bể chứa nước ngầm bằng bê tông cốt thép và bể nước inox trên tầng mái được sử dụng để trữ nước, đảm bảo cung cấp nước luân phiên cho toàn bộ các tầng trong tòa nhà.
Phương án móng dùng phương án móng cọc.
CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC
1.4.1 Thông gió chiếu sáng Được thiết kế theo tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng (TCXD16-1986) Tòa nhà được thiết kế cửa sổ xung quanh nên ánh sáng tự nhiên được chiếu vào các phòng Mặt khác công trình có giếng thông tầng lấy ánh sáng từ trên đỉnh nhà xuống, tạo cảm giác có ánh sáng tự nhiên cho người sống trong các căn hộ Ngoài ra, chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể phủ hết được những điểm cần chiếu sáng.
Hệ thống thông gió của tòa nhà được thiết kế nhân tạo thông qua hệ thống điều hòa trung tâm tại các tầng kỹ thuật, kết hợp với cửa sổ thông thoáng tự nhiên ở mỗi tầng Các khoảng trống thông tầng cũng được bố trí nhằm tăng cường sự thông thoáng cho không gian Hệ thống máy điều hòa được lắp đặt cho tất cả các tầng, cùng với họng thông gió dọc cầu thang bộ và sảnh thang máy Để đảm bảo không khí trong lành, quạt hút được sử dụng để thoát hơi cho các khu vệ sinh, trong khi ống dẫn khí được dẫn lên mái.
Hệ thống cấp điện của tòa nhà sử dụng nguồn điện 3 pha từ tủ điện khu vực, phân phối qua phòng kỹ thuật đến các tầng và các phòng Đặc biệt, tòa nhà được trang bị máy phát điện dự phòng tại tầng hầm, kèm theo máy biến áp để giảm tiếng ồn và độ rung Khi xảy ra sự cố mất điện, hệ thống này tự động cung cấp điện cho khu thang máy, hành lang chung, hệ thống phòng cháy chữa cháy và bảo vệ.
Toàn bộ hệ thống điện được lắp đặt ngầm trong quá trình thi công, với hệ thống cấp điện chính được đặt trong hộp kỹ thuật và luồn trong gen điện, đảm bảo an toàn và thẩm mỹ Hệ thống điện được thiết kế để tránh khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa Mỗi tầng đều được trang bị hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80A, phân bố theo từng khu vực, nhằm đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ.
Hệ thống thông tin và tín hiệu được lắp đặt ẩn trong tường, sử dụng cáp đồng trục với bộ chia tín hiệu, cung cấp dịch vụ truyền hình, điện thoại và Internet cho các phòng.
1.4.3 Hệ thống cấp thoát nước
Hệ thống cấp nước của tòa nhà lấy nước từ hệ thống cấp nước thành phố qua đồng hồ đo lưu lượng vào bể ngầm Các ống dẫn nước được lắp đặt ngầm trong sàn, tường và các hộp kỹ thuật Hệ thống bơm nước được thiết kế tự động và an toàn, đảm bảo rằng bể ngầm luôn có đủ nước cung cấp cho sinh hoạt.
Hệ thống thoát nước được thiết kế gồm hai đường ống: một đường thoát nước bẩn trực tiếp ra hệ thống thoát nước khu vực và một đường ống thoát nhà vệ sinh dẫn vào bể tự hoại để xử lý trước khi ra hệ thống thoát nước khu vực Nước mưa trên mái sẽ được thu qua các lỗ thu nước và chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính ɸ0mm để thoát xuống dưới.
1.4.4 Giải pháp phòng cháy chữa cháy
Hệ thống báo cháy được lắp đặt trong từng căn hộ, đảm bảo an toàn cho cư dân Các bình cứu hỏa được trang bị đầy đủ và bố trí hợp lý ở hành lang, cầu thang theo hướng dẫn của cơ quan phòng cháy chữa cháy Hệ thống cứu hỏa bao gồm các họng cứu hỏa tại lối đi và sảnh, được bố trí với khoảng cách tối đa theo tiêu chuẩn TCVN 2622 – 1995, nhằm đảm bảo hiệu quả trong việc ứng phó với sự cố cháy nổ.
1.4.5 Hệ thống chống sét Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà
Rác thải được thu gom từ các tầng thông qua thùng chứa rác được bố trí hợp lý Hàng ngày, công nhân vệ sinh sẽ thu dọn rác và chuyển ra ngoài Khu vực chứa rác được thiết kế kín đáo và xử lý cẩn thận để ngăn chặn mùi hôi, bảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm.
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN
2.1.1 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân
2.1.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương đứng
Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:
+ Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất.
+ Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình.
+ Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình.
Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :
+ Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống.
+ Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp.
Hệ kết cấu đặc biệt bao gồm các thành phần chính như tầng cứng, dầm truyền, hệ giằng liên tầng và khung ghép Những yếu tố này không chỉ đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình mà còn tối ưu hóa khả năng chịu lực và phân phối tải trọng hiệu quả Việc áp dụng các hệ kết cấu này giúp nâng cao độ bền và khả năng chống lại các tác động bên ngoài, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế hiện đại.
Mỗi loại kết cấu mang đến những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với quy mô và yêu cầu thiết kế khác nhau của từng công trình Vì vậy, việc lựa chọn giải pháp kết cấu cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính hiệu quả kinh tế cho từng dự án cụ thể.
Hệ kết cấu khung nổi bật với khả năng tạo ra không gian lớn và linh hoạt, cùng với sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, nó có hạn chế về khả năng chịu tải trọng ngang, đặc biệt đối với công trình cao lớn hoặc ở vùng có cấp động đất cao Hệ kết cấu này thích hợp cho công trình cao đến 15 tầng ở vùng chống động đất cấp 7, 10-12 tầng ở vùng cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình ở vùng cấp 9.
Hệ kết cấu khung – vách và khung – lõi là lựa chọn phổ biến trong thiết kế nhà cao tầng nhờ vào khả năng chịu tải ngang hiệu quả Tuy nhiên, việc áp dụng hệ kết cấu này yêu cầu sử dụng nhiều vật liệu và quy trình thi công phức tạp hơn cho các công trình.
Tùy thuộc vào yêu cầu kiến trúc, quy mô công trình và tính khả thi, việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng cần đảm bảo ổn định cho công trình.
Lựa chọn kết cấu cho công trình Chung cư ĐƯỜNG TÂN SƠN , PHƯỜNG 12, QUẬN GÒ VẤP, TP.HCM 021– D133.
Dựa trên quy mô của công trình gồm 8 tầng nổi và 1 tầng mái, sinh viên đã chọn hệ chịu lực khung thuần túy làm hệ kết cấu chịu lực chính cho dự án.
2.1.1.2 Giải pháp kết cấu theo phương ngang
Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính kinh tế cho công trình Theo thống kê, khối lượng bê tông sàn có thể chiếm từ 30% đến 40% tổng khối lượng vật liệu xây dựng.
Khối lượng bê tông và trọng lượng bê tông sàn là tải trọng tĩnh chính trong công trình Khi công trình cao, tải trọng này tích lũy xuống các cột và móng dưới, dẫn đến tăng chi phí cho móng và cột, cũng như tăng tải trọng ngang do động đất Do đó, cần ưu tiên sử dụng giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng.
Các loại kết cấu sàn được sử dụng rộng rãi hiện nay được trình bày như bên dưới.
Hệ sàn sườn bao gồm dầm và bản sàn, mang lại ưu điểm về tính toán đơn giản Hệ thống này được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam nhờ vào sự phong phú trong công nghệ thi công, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn phương pháp thi công phù hợp.
Nhược điểm của thiết kế này là chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn và không tiết kiệm không gian sử dụng.
Công nghệ mới này tại Việt Nam còn gặp khó khăn do lý thuyết tính toán chưa phổ biến Bên cạnh đó, khả năng chịu uốn và chịu cắt của nó thấp hơn so với sàn bê tông cốt thép thông thường với cùng chiều dày.
Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:
Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, bố trí dầm trực giao
2.1.2 Giải pháp kết cấu nền móng
Phần móng nhà cao tầng thường phải chịu lực nén lớn và tải trọng động đất, tạo ra lực xô ngang đáng kể cho công trình Do đó, cần áp dụng các giải pháp phù hợp cho phần móng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc Barret, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng cọc ly tâm ứng suất trước
Móng nông: móng băng 1 phương, móng băng 2 phương, móng bè…
Việc lựa chọn phương án móng cần được xem xét kỹ lưỡng dựa trên tải trọng của công trình, điều kiện thi công, chất lượng của từng phương án và đặc điểm địa chất thủy văn của khu vực cụ thể.
GIẢI PHÁP VẬT LIỆU
2.2.1 Các yêu cầu đối với vật liệu:
Trong ngành xây dựng hiện nay, vật liệu chính được sử dụng là thép và bê tông cốt thép nhờ vào ưu điểm chế tạo dễ dàng và nguồn cung cấp phong phú Bên cạnh đó, các vật liệu mới như vật liệu liên hợp thép – bê tông và hợp kim nhẹ cũng có tiềm năng, nhưng chưa được áp dụng rộng rãi do công nghệ chế tạo còn mới và chi phí sản xuất tương đối cao.
Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép
STT Cấp độ bền Kết cấu sử dụng
1 Bê tông cấp độ bền B30: Rb = 14.5
Nền tầng trệt, cầu thang, móng, cột, dầm, sàn, bể nước
2 Vữa xi măng; cát B5C Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà
STT Loại thép Đặc tính/ kết cấu sử dụng
1 Thép AI ( 10): Rs = Rsc = 225MPa
Rsw = 175 MPa ; Es = 2.1x10 5 MPa Cốt thép có ≤ 10 mm
2 Thép AIII ( >10): Rs = Rsc = 365 MPa
Cốt thép dọc kết cấu các loại có
2.2.2 Lớp bê tông bảo vệ: Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn:
Trong bản và tường có chiều dày >100 mm: 15mm (20mm);
Trong dầm và dầm sườn có chiều cao > 250mm: 20mm (25mm);
Toàn khối khi có lớp bê tông lót: 35mm;
Toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70mm;
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo phải đảm bảo không nhỏ hơn đường kính của cốt thép này và không được nhỏ hơn quy định tối thiểu.
Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: 10mm (15mm);
Khi chiều cao tiết diện cấu kiện > 250mm: 15mm (20mm);
Giá trị trong ngoặc “( )” áp dụng cho cấu kiện ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt.
BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC
2.3.1 Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu
Bố trí hệ chịu lực cần tuân thủ những nguyên tắc đơn giản và rõ ràng để đảm bảo độ tin cậy của công trình Kết cấu thuần khung thường có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn so với hệ kết cấu vách và khung vách, vì loại kết cấu này nhạy cảm hơn với biến dạng.
Truyền lực theo con đường ngắn nhất là nguyên tắc quan trọng giúp tối ưu hóa kết cấu làm việc, đảm bảo tính kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép, cần ưu tiên cho các cấu trúc chịu nén, hạn chế các cấu trúc treo chịu kéo, nhằm tạo điều kiện chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc Điều này đảm bảo hệ kết cấu hoạt động hiệu quả trong không gian.
2.3.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện
2.3.2.1 Giải pháp kết cấu ngang (sàn ,dầm)
Sơ bộ chiều dày sàn
Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức sau:
Trong đó: m = 30 35 sàn 1 phương ( ) m = 40 50 sàn 2 phương ( ) m = 10 15 bản công xôn
: Nhịp theo phương cạnh ngắn D= 0.8 1.4 phụ thuộc vào tải trọng
Khi lựa chọn kích thước ô bản, cần xem xét giữa ô bản liên tục và ô bản đơn Đối với mái bằng trong nhà dân dụng và sàn nhà công nghiệp, chiều dày sàn tối thiểu nên được xác định là 80mm.
STT Sàn tầng Chiều dày
1 Sàn tầng điển hình (tầng 2 đến tầng 7) 120
Sơ bộ chọn tiết diện dầm khung
Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm (sơ bộ theo 2 điều kiện:độ võng và điều kiện độ bền) sau:
Kích thước tiết dầm được xác định sơ bộ dựa trên nhịp dầm theo công thức kinh nghiệm, nhằm đảm bảo thông thủy cần thiết trong chiều cao tầng và khả năng chịu lực đầy đủ.
Trong đó : L là nhịp của dầm, L = 8 m
Chọn kích thước dầm chính là (250x650)mm.
Chọn kích thước dầm phụ là (250x550)mm.
2.3.2.2 Giải pháp kết cấu đứng
THIẾT KẾ SÀN TẦNG 2 ĐẾN TẦNG 8
THÔNG SỐ THIẾT KẾ
TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.
TCXDVN 5574–2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo “ sổ tay thực hành kết cấu công trình” ( PGS TS.Vũ Mạnh Hùng ),
Chọn bê tông cấp độ bền B25 với các thông số sau:
- Cường độ chịu nén tính toán Rb.5 MPa
- Cường độ chịu kéo tính toán Rbt=1.05 MPa
- Module đàn hồi của vật liệu Eb0x10 3 MPa
Sử dụng cốt thép nhóm AI ( ) với các thông số sau:
- Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs=Rsc"5 MPa
- Cường độ chịu cắt tính toán Rsw5 MPa
- Module đàn hồi Es=2.1x10 5 MPa
Sử dụng cốt thép nhóm AIII ( ) với các thông số sau:
- Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs=Rsc65 MPa
- Cường độ chịu cắt tính toán Rsw)0 MPa
- Module đàn hồi Es=2x10 5 MPa
Do các công trình có nhịp lớn, sinh viên áp dụng kết cấu hệ dầm trực giao để nâng cao độ cứng cho sàn và tăng cường độ cứng không gian của công trình Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình cao tầng, giúp chịu đựng tốt hơn các tải trọng ngang lớn như gió và động đất.
Chọn ô sàn có kích thước lớn nhất trong mặt bằng công trình để chọn chiều dày sàn.Như đã sơ bộ ở phần trên
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
Tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm:
Trọng lượng bản thân sàn.
Tĩnh tải phụ thuộc các lớp cấu tạo sàn.
Hoạt tải phụ thuộc mục đích sử dụng của sàn.
Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực chức năng sẽ có cấu tạo sàn khác nhau, dẫn đến giá trị tĩnh tải sàn cũng khác nhau Các kiểu cấu tạo sàn tiêu biểu bao gồm sàn tầng văn phòng, sàn ban công và sàn vệ sinh, mỗi loại sàn đều có những đặc điểm riêng biệt.
Sàn văn phòng – sàn ban công – sàn hành lang:
Hình 3.5 – Mặt bằng các lớp cấu tạo sàn tầng
Hình 3.6 – Mặt bằng các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
3.3.1 Tải trọng thường xuyên do trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn
Bảng 3.3 – Bảng tải trọng thường xuyên do các lớp cấu tạo sàn văn phòng
Tĩnh tải toántính (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 120 3.00 1.1 3.30
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
8 Tổng tĩnh tải (chưa tính TLBT) 1.6 2.99
Bảng 3.4 – Bảng tải trọng thường xuyên do các lớp cấu tạo sàn vệ sinh
Tĩnh tải toántính (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
1 Bản thân kết cấu sàn 25 120 3.00 1.1 3.30
Tĩnh tải toántính (kN/m 3 ) (mm) (kN/m 2 ) (kN/m 2 )
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần
4 -Vữa lát nền+tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17
8 Tổng tĩnh tải (chưa tính TLBT) 1.90 2.38
Do trong 1 ô sàn đã chia không có 2 loại tải trọng đồng thời, nên khi tính toán chỉ cần lấy của từng loại là được.
3.3.2 Hoạt tải tác dụng lên sàn
Giá trị hoạt tải được xác định dựa trên chức năng sử dụng của từng loại phòng Hệ số độ tin cậy n cho tải trọng phân bố đều được quy định theo điều 4.3.3 trong TCVN 2737-1995.
Bảng 3.5 – Hoạt tải tiêu chuẩn và tính toán tác dụng ô sàn theo TCVN2737 – 1995
Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 )
HTTT Phầndài hạn ngắn Phần hạn
Hoạt tải lên từng ô sàn: trong cùng ô sàn có nhiều giá trị hoạt tải khác nhau thì dựa trên diện tích mà quy đổi hoạt tải tương đương: p tt = (p1 x s1 + p2 x s2 + …)/s
P1, P2: hoạt tải tính toán của sàn ban công, vệ sinh,…
Diện tích của các khu vực trong công trình, bao gồm ô sàn, sàn vệ sinh và sàn ban công, được ký hiệu lần lượt là S, S1 và S2 Để tính toán chính xác tải trọng sử dụng cho công trình, việc phân loại này được chia thành hai loại.
Bảng 3.6 – Hoạt tải tác dụng
Chức năng phòng p tc (kN/m 2 ) n p tt (kN/m 2 )
Bảng 3.7 – Hoạt tải tác dụng lên các ô sàn Ô sàn p tt (kN/m 2 )
Bảng 3.8 – Kết quả tải trọng tác dụng lên sàn sànÔ
Kích thước Tĩnh tải chuẩntiêu
Hoạt tải tiêu chuẩn Tĩnh tải tính toán Hoạt tải tính toán l 1
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP SÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
Các ô bản được tách riêng và tính toán riêng ứng với tải trọng riêng đối với từng ô.
- Có liên kết theo 2 phương.
3.4.2.1 Xác định sơ đồ tính:
Tất cả các ô sàn đều được thiết kế là kết cấu toàn khối với dầm, vì vậy cần xem xét tỉ lệ độ cứng giữa dầm và sàn để xác định sơ đồ tính toán cho ô sàn.
Bảng 3.9 - Phân loại ô sàn từ tầng 2 đến tầng 8 Ô sàn Kích thước Chiều cao dầm l 2 /l 1 h d /h s Sơ đồ tính
S7 0.87 4.33 120 700 4.97 5.83 Sàn 2 phương Ô sàn Kích thước Chiều cao dầm l 2 /l 1 h d /h s Sơ đồ tính
S9 2.1 3.38 120 700 1.6 5.83 Sàn 1 phương4 cạnh ngàm S10 0.87 4.35 120 700 5 5.83 Sàn 1 phương4 cạnh ngàm
S12 2.6 10.9 120 700 4.2 5.83 Sàn 1 phương4 cạnh ngàm S13 3.15 3.63 120 700 1.15 5.83 Sàn 1 phương4 cạnh ngàm
3.4.2.2 Xác định nội lực trong các ô sàn
Mômen âm lớn nhất trên gối:
Trong đó: : là các hệ số tra bảng theo sơ đồ i và tỷ số l2/l1
P là tổng tải trọng tính toán trên ô bản:
Tính toán sàn theo ô bản đơn sơ đồ đàn hồi.
Cắt ô bản theo phương ngắn với bề rộng b = 1m, tính như ngàm có 2 đầu ngàm chịu tải trọng phân bố đều.
Moment âm lớn nhất ở gối:
Moment dương lớn nhất ở nhịp:
Cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh mỗi phương, sau đó tính toán và bố trí thép đều cho ô bản
Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B25, Bảng 15Error: Reference source not found xác định được các thông số đối với nhóm cốt thép AI
Giả thiết khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo là Hàm lượng thép: đối với nhóm cốt thép AI
Tính toán cốt thép theo phương cạnh ngắn L 1 ô sàn S1
Chiều cao làm việc của tiết diện:
Tải trọng tác dụng lên sàn: Ô S1 tính theo sơ đồ 9, có
Moment dương lớn nhất dưới nhịp:
Kiểm tra hàm lượng thép
Tính toán tương tự đối với thép nhịp và gối theo 2 phương của các ô bản sàn
Kết quả tính thép các ô bản sàn được trình bày tổng hợp trong bảng dưới đây:
Bảng 3.10 – Bảng nội lực các ô sàn ô Tên sàn
Kích thước Tải trọng Chiều dày
(m) (m) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (kN.m/m)
Kích thước Tải trọng Chiều dày
(m) (m) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (kN.m/m)
Kích thước Tải trọng Chiều dày
(m) (m) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (kN.m/m)
Bảng 3.11 – Bảng tính thép các ô sàn đồ sànSơ
Moment Tính thép Chọn thép α m
A s TT H.lượng d a TT a BT A s CH H.lượng (kN.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
Moment Tính thép Chọn thép α m
A s TT H.lượng d a TT a BT A s CH H.lượng (kN.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
Moment Tính thép Chọn thép α m
A s TT H.lượng d a TT a BT A s CH H.lượng (kN.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
3.4.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt
Khi tính toán khả năng chịu cắt của sàn , thường không đặt cốt thép đai, khi điều kiện kiểm tra không thỏa ta tiến hành tăng chiều dày sàn
Khi kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn, chúng ta thường chọn ô sàn lớn nhất trong các ô bản do chiều dày sàn hầu hết đều giống nhau Trong trường hợp này, ô sàn S1 (4.33mx4.85m) được lựa chọn để đánh giá khả năng chịu cắt của sàn tầng.
Xét trên dải ô sàn S1 (4.33mx4.85m) có bề rộng 1m, lực cắt lớn nhất trong bản tính tại mép gối tựa :
Khả năng chịu cắt của bê tông
: khả năng chịu cắt của bê tông, B25 có đối với bê tông nặng.
Vậy sàn đủ khả năng chịu cắt.
THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
Cầu thang tầng 2 đến tầng 7 của công trình này là cầu thang 2 vế dạng bản Mỗi vế gồm 11 bậc thang, có ,
Chiều dày bản thang đươc chọn sơ bộ theo công thức:
Với là nhịp tính toán của bản thang:
Chọn bề dày bản thang như sơ bộ chọn
Hình 4.7 – Mặt cắt cầu thang
Dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới có kích thước được chọn sơ bộ là:
Chọn kích thước dầm thang:
Chọn bê tông cấp độ bền B25 với các thông số sau:
- Cường độ chịu nén tính toán Rb.5 MPa
- Cường độ chịu kéo tính toán Rbt=1.2 MPa
- Module đàn hồi của vật liệu Eb2.5x10 3 MPa
Sử dụng cốt thép nhóm AI ( ) với các thông số sau:
- Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs=Rsc"5 MPa
- Cường độ chịu cắt tính toán Rsw5 MPa
- Module đàn hồi Es=2.1x10 5 MPa
Sử dụng cốt thép nhóm AIII ( ) với các thông số sau:
- Cường độ chịu kéo, nén tính toán Rs=Rsc65 MPa
- Cường độ chịu cắt tính toán Rsw)0 MPa
- Module đàn hồi Es=2x10 5 MPa
4.1.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng
Hình 4.8 – Cấu tạo bản thang nghiêng
Bảng 4.12 – Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng
Tải trọng Vật liệu Chiều
Tĩnh tải Đá hoa cương 20 24 1.3 0.624
Lớp bê tông cốt thép 140 25 1.1 3.58
Tải trọng tác dụng trên 1m bề rộng bản thang
Ghi chú: Trong đó, khối lượng của tay vịn bằng sắt lấy 0.30 kN/m.
4.1.3.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ,chiếu tới
Hình 4.9 – Cấu tạo bản chiếu nghỉ
Bảng 4.13 – Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới
Tải trọng Vật liệu Chiều dày
(mm) (kN/m 3 ) HSVT n Tải tính toán
Tĩnh tải Đá hoa cương 20 24 1.3 0.624
Lớp bê tông cốt thép 140 25 1.1 3.85
Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng chiếu nghỉ:
TÍNH TOÁN BẢN THANG
Để tính toán cho một dãy cầu thang, chỉ cần đo bề rộng của nó Do hai vế cầu thang giống nhau, sinh viên chỉ cần tính cho một vế và áp dụng kết quả cho vế còn lại Trong các công trình nhà nhiều tầng, cột và dầm được thi công theo từng tầng, trong khi sàn tầng được hoàn thiện trước Bản thang là kết cấu độc lập và sẽ được thi công sau cùng.
Trong kết cấu bê tông toàn khối thì không có liên kết nào hoàn toàn là ngàm tuyệt đối và liên kết khớp tuyệt đối
Dùng sơ đồ 1 gối cố định và 1 đầu gối di động (trường hợp nguy hiểm nhất) để tính toán nội lực cho cầu thang
Hình 4.10 – Sơ đồ tính cầu thang
4.2.1.1 Mô hình phân tích 2D (Sơ đồ hóa)
Hình 4.11 – Gán tải trọng cầu thang trong SAP 4.2.2 Nội lực tính toán
4.2.2.1 Mô hình phân tích 2D (Sơ đồ hóa)
Hình 4.12 – Biểu đồ momen của bản thang, đơn vị kN.m
Hình 4.13 – Biểu đồ lực cắt của bản thang, đơn vị kN.m
Hình 4.14 – Biểu đồ phản lực của bản thang Bảng 4.14 – Bảng thống kê nội lực bản thang
Với thép sử dụng thép AIII
Với thép sử dụng thép AI
Bê tông B25, cốt thép AI:
Bê tông B25, cốt thép AIII:
Theo TCVN 5574-2012: Với hb>100(mm), chọn abv%(mm)
Bảng 4.15 – Bảng tính toán thép cầu thang
Vị trí Mô men h h 0 b Chọn thép Chọn
Nhịp 30.72 140 115 1000 0.178 0.198 8.12 12 120 9.42 0.71 0.82 Ở vị trí gối do không có momen xuất hiện nên bố trí thép cấu tạo theo TCVN5574 –
Chọn , bố trí tại vị trí gối
Ghi chú: Hàm lượng thép cho phép
4.2.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thang
Khi tính toán khả năng chịu cắt của bản thang, cốt thép đai thường không được sử dụng Nếu điều kiện kiểm tra không đạt yêu cầu, cần tăng chiều dày của bản thang để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả.
Theo điều 6.2.3.4 TCVN 5574-2012, đối với cấu kiện bê tông cốt thép không có cốt đai chịu cắt, lực cắt lớn nhất trong bản thang phải thỏa yêu cầu:
, do không xét chịu nén , đối với bê tông nặng
Vậy bản thang đủ khả năng chịu cắt, không cần bố trí cốt đai.
TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU TỚI VÀ DẦM CHIẾU NGHỈ
Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ bao gồm:
- Trọng lượng bản thân dầm
Xuất kết quả từ SAP, phản lực trên gối của bản thang chính là phản lực của bản thang truyền lên dầm chiếu nghỉ
Tải trên dầm chiếu nghỉ:
Hình 4.15 – Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ
Chiều dài tính toán của dầm
Với Bê tông B25, có Rb.5MPa
Cốt thép nhóm AIII, có Rs65MPa
Bê tông B25, cốt thép AIII: bxh 0x300(mm) a@(mm) thỏa điều kiện
Vậy với lượng thép trên là thỏa điều kiện
Khả năng chịu cắt của bê tông
Bêtông có khả năng chịu cắt mà không cần tính toán cốt đai, tuy nhiên, cốt đai cần được bố trí theo cấu tạo Đối với bước đai cấu tạo, khi chiều cao h từ 300 mm đến dưới 450 mm, cần áp dụng các khoảng cách cụ thể: đoạn gần gối tựa nên có khoảng cách bằng 1/4 nhịp, trong khi đoạn giữa nhịp cần có khoảng cách bằng 1/2 nhịp.
Chọn: trong phạm vi gần gối tựa (một khoảng bằng 1/4 nhịp) trong phạm vi giữa nhịp (một khoảng bằng 1/2 nhịp)
Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới bao gồm:
- Trọng lượng bản thân dầm
Xuất kết quả từ SAP, phản lực trên gối của bản thang chính là phản lực của bản thang truyền lên dầm chiếu tới
Tải trên dầm chiếu tới:
Hình 4.16 – Sơ đồ tính dầm chiếu tới
Chiều dài tính toán của dầm
Với Bê tông B25, có Rb.5MPa
Cốt thép nhóm AIII, có Rs65MPa
Bê tông B25, cốt thép AIII: bxh 0x300(mm) a@(mm) thỏa điều kiện
Vậy với lượng thép trên là thỏa điều kiện
Khả năng chịu cắt của bê tông
Bêtông có khả năng chịu cắt mà không cần tính toán cốt đai, với cốt đai được bố trí theo cấu tạo Đối với bước đai cấu tạo, khi chiều cao h từ 300 mm đến dưới 450 mm, đoạn gần gối tựa sẽ có khoảng cách bằng 1/4 nhịp, trong khi đoạn giữa nhịp sẽ có khoảng cách bằng 1/2 nhịp.
Chọn: trong phạm vi gần gối tựa (một khoảng bằng 1/4 nhịp) trong phạm vi giữa nhịp (một khoảng bằng 1/2 nhịp)
THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2
XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHUNG KHÔNG GIAN
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
TCVN 198-1997, Nhà cao tầng– Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
TCVN 2737-1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 5574-2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
Chọn bê tông cấp độ bền B25 với các thông số sau:
- Cường độ chịu nén tính toán Rb.5 MPa
- Cường độ chịu kéo tính toán Rbt=1.05 MPa
- Module đàn hồi của vật liệu Eb0x10 3 MPa
Sử dụng cốt thép nhóm AI (ɸ