Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng Chung cư An Phú

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng Chung cư An PhúTầng 2,3,4,5 có chiều cao 3,9m, mỗi tầng bố trí 3 phòng học, một phòng nghỉ giáo viên, một khu vệ sinh giống như ở tầng 1. - Tầng mái: mái lợp tôn liên doanh chống nóng, đồng thời tạo dáng kiến trúc cho công trình, xung quanh có xây tường chắn mái sê nô. Từ việc bố trí trên ta thấy là hợp lý đối với một công trình phục vụ cho việc giảng dạy và học tập của đội ngũ cán bộ, học viên trong Nhà trờng. Tầng 2,3,4,5 có chiều cao 3,9m, mỗi tầng bố trí 3 phòng học, một phòng nghỉ giáo viên, một khu vệ sinh giống như ở tầng 1. - Tầng mái: mái lợp tôn liên doanh chống nóng, đồng thời tạo dáng kiến trúc cho công trình, xung quanh có xây tường chắn mái sê nô. Từ việc bố trí trên ta thấy là hợp lý đối với một công trình phục vụ cho việc giảng dạy và học tập của đội ngũ cán bộ, học viên trong Nhà trờng.

Trang 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

I NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhucầu của người dân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giảitrí ở một mức cao hơn, tiện nghi hơn

Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoànhập với xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà ởcao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cầnthiết

Vì vậy CHUNG CƯ AN PHÚ ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dâncũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đấtnước đang trên đà phát triển

II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Tọa lạc tại trung tâm khu đô thị mới Thảo Điền, quận 2, công trình nằm ở vịtríthoáng và đẹp, tạo điểm nhấn đồng thời tạo nên sự hài hoà hợp lý và hiện đạichotổng thể quy hoạch khu dân cư

Công trình nằm trên trục đường giao thông chính thuận lợi cho việc cung cấp vậttưvà giao thông ngoài công trình

Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêucầucho công tác xây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trìnhcũ,không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi côngvàbố trí tổng bình đồ

III GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1 MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG

Mặt bằng công trình hình chứ nhật, chiều dài 51,0 m, chiều rộng 29,0 mchiếmdiện tích đất xây dựng là 1479 m2

Công trình gồm 12 tầng(kể cả mái) và 1 tầng hầm Cốt ±0,00 m được chọn đặt tạimặt sàntầng trệt Mặt đất tự nhiên tại cốt -1,50 m, mặt sàn tầng hầm tại cốt -3,00 m.Chiềucao công trình là 44 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên

Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh Các hệ thốngkỹthuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí

Trang 2

hợplý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kỹthuậtvề điện như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió.

Tầng trệt, tầng lửng: dùng làm siêu thị nhằm phục vụ nhu cầu mua bán, cácdịchvụ giải trí cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin…Tầng 3 – 11: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các cănhộbên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức không gianlinhhoạt rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dể dàng thay đổitrongtương lai

2 MẶT ĐỨNG

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài đượchoànthiện bằng sơn nước

3 HỆ THỐNG GIAO THÔNG

Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang

Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy, bao gồm 01 thang bộ,03thang máy trong đó có 02 thang máy chính và 01 thang máy chở hàng và phụcvụy tế có kích thước lớn hơn Thang máy bố trí ở chính giữa nhà, căn hộ bố tríxungquanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi,hợplý và bảo đảm thông thoáng

IV GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1.HỆ THỐNG ĐIỆN

Hệ thống tiếp nhận điện từ hệ thống điện chung của khu đô thị vào nhà thôngquaphòng máy điện Từ đây điện được dẫn đi khắp công trình thông qua mạnglướiđiện nội bộ

Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặtởtầng ngầm để phát

Trang 3

3 THÔNG GIÓ CHIẾU SÁNG

Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng.Ngoàira còn bố trí máy điều hòa ở các phòng

4 PHÒNG CHÁY THOÁT HIỂM

Công trình BTCT bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cáchnhiệt.Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2.Các tầng lầuđều có 3 cầu thang đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ.Bên cạnh đótrên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy

5 CHỐNG SÉT

Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được thiết lậpởtầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguycơbị sét đánh

6 HỆ THỐNG THOÁT RÁC

Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào gen rác đưa xuống gian rác, gian rác được bốtríở tầng hầm và có bộ phận đưa rác ra ngoài Gian rác được thiết kế kín đáo,kỹcàng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường

Trang 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1 HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH

Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:

- Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõicứngvà kết cấu ống

- Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấuốnglõi và kết cấu ống tổ hợp

- Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền,kếtcấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầuvàkhả năng thi công thực tế của từng công trình

Trong đó kết cấu tường chịu lực (hay còn gọi là vách cứng) là một hệ thốngtườngvừa làm nhiệm vụ chịu tải trọng đứng vừa là hệ thống chịu tải trọng ngang.Đây làloại kết cấu mà theo nhiều tài liệu nước ngoài đã chỉ ra rằng rất thích hợp chocácchung cư cao tầng Ưu điểm nổi bật của hệ kết cấu này là không cần sử dụnghệthống dầm sàn nên kết hợp tối ưu với phương án sàn không dầm Điều nàylàmcho không gian bên trong nhà trở nên đẹp đẽ, không bị hệ thống dầm cản trở,dovậy chiều cao của ngôi nhà giảm xuống Hệ kết cấu tường chịu lực kết hợp vớihệsàn tạo thành một hệ hộp nhiều ngăn có độ cứng không gian lớn, tính liềnkhốicao, độ cứng phương ngang tốt khả năng chịu lực lớn, đặc biệt là tải trọngngang

Kết cấu vách cứng có khả năng chịu động đất tốt Theo kết quả nghiên cứuthiệthại các trận động đất gây ra, ví dụ trận động đất vào tháng 2/1971 ởCalifornia,trận động đất tháng 12/1972 ở Nicaragoa, trận động đất năm 1977 ởRumani… chothấy rằng công trình có kết cấu vách cứng chỉ bị hư hỏng nhẹ trongkhi các côngtrình có kết cấu khung bị hỏng nặng hoặc sụp đổ hoàn toàn Vì vậy đây

là giảipháp kết cấu được chọn sử dụng cho công trình

2 HỆ KẾT CẤU SÀN

Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian củakếtcấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải cósựphân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

Trang 5

Ta xét các phương án sàn sau:

a Hệ sàn sườn

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

Ưu điểm:

- Tính toán đơn giản

- Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuậntiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm:

- Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đếnchiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tảitrọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu

- Không tiết kiệm không gian sử dụng

b Hệ sàn ô cờ

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thànhcácô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa cácdầmkhông quá 2m

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

- Không tiết kiệm, thi công phức tạp

- Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũngkhông tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng

c Sàn không dầm (không có mũ cột)

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

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

- Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…

- Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa

Trang 6

- Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi khôngphải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối địnhhình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản.

- Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầucao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành

- Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm

so với phương án sàn dầm

- Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung

do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lựctheo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tảitrọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu

- Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọcthủngdo đó dẫn đến tăng khối lượng sàn

d Sàn không dầm ứng lực trước

Ưu điểm:

Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương ánsànkhông dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phươngán sànkhông dầm:

- Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tảitrọngngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuốngmóng

- Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường

- Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợpvới biểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

- Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được

Trang 7

3 KẾT LUẬN

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẽ mỹquan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được lựa chọnnhưsau:

- Kết cấu móng cọc khoan nhồi, đài băng hay bè

- Kết cấu sàn không dầm (không có mũ cột)

- Kết cấu công trình là kết cấu tường chịu lực, bao gồm hệ thống vách cứng vàcác cột vách, tạo hệ lưới đỡ bản sàn không dầm và được nằm ẩn tại các góc căn hộ

Hệ thống vách cứng và cột vách được ngàm vào hệ đài

II LỰA CHỌN VẬT LIỆU

- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt

- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung chotính năng chịu lực thấp

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọnglặp lại (động đất, gió bão)

- Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tínhchất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình

- Vật liệu có giá thành hợp lý

Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trêntạođiều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứngcũngnhư tải trọng ngang do lực quán tính

Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là loại vật liệuđangđược các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng

III CÁC TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM DÙNG TRONG TÍNH TOÁN

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép TCVN 356:2005

- Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737:1995

- Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45:1978

- Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205:1998

- Tiêu chuẩn thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 198:1997

IV LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN

- Chọn chiều dày các vách chịu lực là 300 mm,vách lõi thang chọn chiềudày là

300 mm

Trang 8

- Chọn bản sàn bêtông cốt thép toàn khối dày 25 cm.

- Chọn cầu thang dạng bản có chiều dày 12 cm

- Bể nước mái có chiều dày bản thành là 12 cm, bản đáy là 12 cm, bản nắp là 10cm

Chiều dày sàn chọn dựa trên các yêu cầu: không bị chọc thủng, đảm bảo chogiảthuyết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (để truyền tải ngang, chuyểnvị…)

Do đó trong các công trình nhà cao tầng, chiều dày bản sàn có thể tăng đến50%so với các công trình khác mà sàn chỉ chịu tải đứng

V LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

1 SƠ ĐỒ TÍNH

Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đãcónhữngthay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán côngtrình.Khuynhhướng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trường hợp riêng lẻ được thaythếbằng khuynh hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính toán số họckhôngcòn là một trở ngại nữa Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sátvớithực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quanhệphụ thuộc khác nhau trong không gian Việc tính toán kết cấu nhà cao tầng nênápdụng những công nghệ mới để có thể sử dụng mô hình không gian nhằm tăngmứcđộ chính xác và phản ánh sự làm việc của công trình sát với thực tế hơn

2 CÁC GIẢ THUYẾT DÙNG TRONG TÍNH TOÁN NHÀ CAO TẦNG

Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (mặt phẳng ngang) và liên kếtngàmvới các phần tử cột, vách cứng ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong(ngoàimặt phẳng sàn) lên các phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạngcong)

Bỏ qua sự ảnh hưởng độ cứng uốn của sàn tầng này đến các sàn tầng kế bên.Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang như nhau.Các cột và vách cứng đều được ngàm ở chân cột và chân vách cứng ngay mặtđàimóng

Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào côngtrìnhdưới dạng lực phân bố trên các sàn (vị trí tâm cứng của từng tầng) vì có sànnêncác lực này truyền sang sàn và từ đó truyền sang vách

Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

Trang 9

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầngthểhiện theo ba mô hình sau:

-Mô hình liên tục thuần túy: Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếulàdựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khigiảiquyết theo mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiều ẩn Đó chínhlàgiới hạn của mô hình này

-Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn): Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịulựccủa nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích vềlựcvà chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính cóthểgiải quyết được tất cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp choviệcgiải quyết các bài toán kết cấu như ETABS, SAP, SAFE

-Mô hình rời rạc - liên tục (Phương pháp siêu khối): Từng hệ chịu lực được xemlàrời rạc, nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liênkếttrượt xem là phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này tathườngchuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằngphươngpháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực

Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH)

Trong các phương pháp kể trên, phương pháp phần tử hữu hạn hiện được sửdụngphổ biến hơn cả do những ưu điểm của nó cũng như sự hỗ trợ đắc lực của mộtsốphần mềm tính toán dựa trên cơ sở phương pháp tính toán này

Theo phương pháp phần tử hữu hạn, vật thể thực liên tục được thay thế bằngmộtsố hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càngnhỏcàng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quyđịnhđược gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tụctrongphạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nênchophép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vịvànội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Cácđặctrưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trậnđộcứng (hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghépcácphần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạngmột matrận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoàigây ra nộilực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tạicác nút vàđược mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìmlà các chuyển

vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trậnchuyển vị nút(hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọngnút và ma trậnchuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằngtheo quy luật tuyến

Trang 10

tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khigiải hệ phương trình tìmđược các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được cáctrường ứng suất, biếndạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứutrong cơ học.

Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH:

Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lưới các phần tử chọn trước cho phùhợpvới hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán

Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tảitrọngnút, ma trận chuyển vị nút…) theo trục tọa độ riêng của phần tử

Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độchungcủa cả kết cấu

Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biếncủanó

Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu

Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử

Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu

Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tíchkếtcấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

4 LỰA CHỌN CÔNG CỤ TÍNH TOÁN

Quan niệm khối (solid): khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kíchthướclớn hơn nhiều so với các phần tử khác

Quan niệm bản, vách (shell): khi kích thước 2 phương lớn hơn rất nhiều sovớiphương còn lại

Trang 11

Quan niệm thanh (frame): khi kích thước 2 phương nhỏ hơn rất nhiều so vớiphươngcòn lại.

Quan niệm điểm (point): khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và cókíchthước rất bé

Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác Do phần tửhữuhạn truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau Nếu tachiacác cấu kiện ra nhưng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấukiệnđó sẽ có độ cứng tăng đột ngột và làm việc sai với chức năng của chúngtrongquan niệm tính, từ đó dẫn đến các kết quả tính của cả hệ kết cấu sẽ thay đổi

5 NỘI DUNG TÍNH TOÁN

Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định và động lực.Các bộ phận kết cấu được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1).Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới tính toán theo trạng tháigiớihạn thứ hai (TTGH 2)

Khác với nhà thấp tầng, trong thiết kế nhà cao tầng thì tính chất ổn định tổngthểcông trình đóng vai trò hết sức quan trọng và cần phải được tính toán kiểm tra

VI SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Bêtông cọc khoan nhồi dùng Mác 250 (B20) với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng:= 2,5 T/m3

- Cường độ chịu nén tính toán:Ra’ = 3600 kG/cm2

- Cường độ chịu kéo tính toán:Ra = 3600 kG/cm2

Trang 12

- Cường độ tính cốt thép ngang:Rđ = 2800 kG/cm2

- Môđun đàn hồi:Ea = 2,1.106 kG/cm2

Cốt thép gân ≥10 cho cọc khoan nhồi dùng loại AII với các chỉ tiêu:

- Cường độ tính cốt thép ngang:Rđ = 2200 kG/cm2

- Môđun đàn hồi:Ea = 2,1.106 kG/cm2

Cốt thép trơn <10 dùng loại AI với các chỉ tiêu:

Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

- Tải trọng thẳng đứng (thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)

- Tải trọng gió (gió tĩnh và nếu có cả gió động)

-Ngoài ra khi có yêu cầu kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải được tính toánkiểmtra với các trường hợp tải trọng sau:

- Do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ

- Do ảnh hưởng của từ biến

- Do sinh ra trong quá trình thi công

- Do áp lực của nước ngầm và đất

Khả năng chịu lực của kết cấu cần được kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng,đượcquy định theo các tiêu chuẩn hiện hành

Trang 13

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1 KÍCH THƯỚC SƠ BỘ

Hồ nước được đặt tại lõi thangmáy; có kích thước mặt bằng LB = 7,4 m 4 m

Bể nước mái có kích thước 4 × 7,4 × 1,5 (m3) Cao trình nắp bể là +43,0 m.Bểnước (gồm đáy bể, thành bể, nắp bể) được đúc BTCT toàn khối Sơ bộ chọnchiềudày nắp bể là 10 cm, chiều dày thành bể là 12 cm, chiều dày đáy bể là 12 cm

Trang 14

Nắp bể chỉ có hoạt tải sữa chữa, không có hoạt tải sử dụng, ta lấy hoạt tải phânbốlà 75 kG/m² (theo TCVN 2737-1995).

Hoạt tải sửa chữa: p=1,2.75=90 kG/m2

Tổng tải trọng: q= qbt + p = 365 kG/m2

2 SƠ ĐỒ TÍNH

Tỉ số l2/l1 = 4/3,7 = 1,08< 2 → bản nắp làm việc theo hai phương

Tính toán nắp bể theo dạng bản kê có 4 cạnh ngàm (dạng sơ đồ 9)

3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Momen tại giữa bản: M1 = mi1.P; M2 = mi2.P

Momen tại gối: MI = ki1.P; MII = ki2.P

Trong đó: P = q.l1.l2 = 365.4.3,7 = 5402 kG ; mij, kij tra bảng phụ thuộc l2/l1

4 TÍNH CỐT THÉP

Chọn a = 2 cm, ho = h – a = 10 – 2 = 8 cm

2 0

(cm2)

Chọnthép

Fchọn(cm2)

m91=0,01912 M1=104 0,0095 0,995 0,47 6a200 1,41 0,141m92=0,0165 M2=90 0,0083 0,996 0,4 6a200 1,41 0,141k91=0,0444 MI=240 0,022 0,988 1,08 6a200 1,41 0,141k92=0,038 MII=206 0,019 0,99 0,93 6a200 1,41 0,141Thép cấu tạo chọn 6a200

Tại cửa nắp có kích thước 60 cm × 60 cm, được gia cố bằng 28

III TÍNH TOÁN THÀNH BỂ

1 TẢI TRỌNG

d Tải trọng ngang của nước

Biểu đồ áp lực nước có dạng tam giác tăng dần theo độ sâu

Tại đáy bể (z = 1,5 m): pn = n..h = 1,1.1000.1,5 = 1650 kG/ m2

e Tải trọng gió

Trang 15

TPHCM thuộc vùng áp lực gió II-A, lấy giá trị áp lực gió là W0 = 83 kG/m2.Công trình thuộc vùng địa hình B (đất trống trải).

Cao trình nắp bể: z = 44 m → k =1,3

Xem áp lực gió không đổi suốt chiều cao thành bể

Tải trọng gió hút: ph = n.Wo k.c = 1,2.83.1,3.0,6 = 77,7 kG/m2

Xét trường bất lợi nhất, ô bản chịu tác dụng của áp lực nước và gió hút nêntảitrọng tác dụng có dạng hình thang

.

n

M A



Trang 16

A  Fa(cm2) Chọn

thép

Fchọn(cm2)

M1=260 0,015 0,992 0,94 8a200 2,52 0,252M2=116 0,007 0,996 0,42 8a200 2,52 0,252Thép cấu tạo chọn 6a200

IV TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY

Tĩnh tải tínhtoán p(kG/

Trang 17

Tổng cộng 530

Trang 18

Tải trọng khối nước khi đầy bể (h =1,5 m): pn = n.γ.h = 1,1.1000.1,5 = 1650 kG/

Tỉ số l2/l1 = 4/3,7 = 1,08< 2 → bản đáy làm việc theo hai phương

Tính toán đáy bể theo dạng bản kê có 4 cạnh ngàm (dạng sơ đồ 9)

3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Momen tại giữa bản: M1 = mi1.P; M2 = mi2.P

Momen tại gối: MI = ki1.P; MII = ki2.P

Trong đó: P = q.l1.l2 = 2180.4.3,7 = 32264 kG ; mij, kij tra bảng phụ thuộc l2/l1

5 TÍNH CỐT THÉP

Chọn a = 2 cm, ho = h – a = 12 – 2 = 10 cm

2 0

Trang 19

6 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG BẢN ĐÁY

Dùng phần mềm SAP 2000 để tính toán kiểm tra độ võng bản đáy Khai báo ôbảncó kích thước và tải trọng như trên, cùng các thông số cần thiết về vật liệu,đặctrưng hình học như thiết kế Kết quả kiểm tra tại vị trí có độ võng lớn nhất nhưsau

Dựa vào hình vẽ nhận thấy chuyển vị fmax=1,6mm<<[f]= max 740

Trang 20

+DN1: Tải trọng phân bố tam giác q=675,25kG/m.

+DN2: Tải trọng phân bố hình thang q=1350,5kG/m(tính cho dầm DN2 ở giữa).

Trang 21

 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM ĐÁY:

+DD1: Tải trọng phân bố tam giác q1 = 4033 kG/m.

Tải trọng bản thành q2 = 1,1.2500.0,12.(1,5-0,6) =297 kG/m =>Tổng tải trọng: q = q1 + q2 = 4330 kG/m

+DD2: Tải trọng phân bố hình thang q=8066 kG/m (tính cho dầm DN2 ở giữa).

Trang 22

+DD30x20 :

Chọn a = 3 cm =>ho = 30-3 = 27 cm

2 0



(cm2) Chọnthép (cmFchọn2) %DD1(70x30) Nhịp 27970 0,118 0,937 12,55 518 12,72 0,65

Gối 16411 0,067 0,965 7,31 318 7,63 0,4DD2(50x30) Nhịp 13432 0,124 0,934 8,49 418 10,18 0,75

Gối 3530 0,033 0,983 2,15 312 3,39 0,25DN1(60x30) Nhịp 5192 0.023 0.988 2,67 312 3,39 0,2

Gối 4502 0.022 0.989 2,31 312 3,39 0,2DN2(30x20) Nhịp 1468 0.059 0.97 1,56 212 2,26 0,42

Gối 1380 0.056 0.971 1,46 212 2,26 0,42

3 TÍNH THÉP CHỊU CẮT

a Kiểm tra điều kiện hạn chế :

+ Bêtông không bị phá hoại do ứng suất nén chính

Dầm DN1 QDN1 = 0,35.Rn.b.h0 = 0,35.170.30.55 = 98175 kGDầm DN2 QDN1 = 0,35.Rn.b.h0 = 0,35.170.20.27 = 32130 kGDầm DD1 QDD1 = 0,35.Rn.b.h0 = 0,35.170.30.65 = 116025 kGDầm DD2 QDD1 = 0,35.Rn.b.h0 = 0,35.170.30.45 = 80325 kG+ Khả năng chịu cắt của bêtông :

Dầm DN1 : Q0 = 0,6.Rk.b.h0 = 0,6.12.30.55 = 11880 kG > Q = 2603 kGDầm DN2 : Q0 = 0,6.Rk.b.h0 = 0,6.12.20.27 = 3888 kG > Q = 2331 kGDầm DD1 : Q0 = 0,6.Rk.b.h0 = 0,6.12.30.65 =14040 kG < Q = 14874 kGDầm DD2 : Q0 = 0,6.Rk.b.h0= 0,6.12.30.45 = 9720 kG < Q = 13307 kGVới dầm DN1, DN2 thì bêtông đủ khả năng chịu cắt và do đó chỉ cần đặt cốt đai cấutạo.Còn dầm DD1 và DD2 thì bêtông không có khả năng chịu cắt và phải tính cốt đai chịu cắt

b Tính cốt đai

Chọn

max

tt ct

Trang 23

Trong đó uct = min(h/2; 150mm) khi chiều cao dầm h ≤ 450mm

uct = min(h/3 ; 300mm) khi chiều cao dầm h > 450mm

u

 trong đó Rađ = 1800 kG/cm2 Rk= 12 kG/cm2

2 0

4 TÍNH CỐT TREO

Hệ dầm trực giao DN2 và DD2 ( dầm phụ) được gác trực tiếp lên hệ dầm chínhDN1 và DD1 nên tại chổ này xuất hiện một lực tập trung khả lớn từ dầm phụ truyềnvào dầm chính nên phải bố trí cốt treo để tránh sự phá hoại cục bộ

- Hệ dầm nắp : do chiều cao hai dầm hDN2 = 30cm

Trang 24

Căn cứ vào các giá trị trên ta nhận xét độ võng của các dầm thỏa điều kiện.

6 TÍNH TOÁN CỘT BỂ NƯỚC MÁI

Để đơn giản trong tính toán và xem kết quả gần đúng ta xem cột như một cấukiện chịunén đúng tâm và bỏ qua mômen do tải trọng gió Chọn tiết diện ngang củacột là 300x300, bố trí 422( Fa = 15,200 cm2)

Lực nén của cột từ kết quả SAP 2000: 25300 kG

Kiểm tra khả năng chịu lực của cột

[N] = 0,3 0,3 170 + 3600 15,20 = 54731,70 kG > N= 25300 kG (thoả)

7 KIỂM TRA BỀ RỘNG KHE NỨT THÀNH VÀ ĐÁY BỂ

Theo Qui định về cấp chống nứt và bề rộng khe nứt giới hạn thì hồ nước mái

sẽ có cấp chống nứt là cấp 3 và bề rộng khe nứt giới hạn là :[a n ] = 0.2 mm

Thành hồ & đáy hồ được tính theo cấu kiện chịu uốn Vết nứt được tínhtheo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện

c Cơ sở lý thuyết

Theo TCVN 365 - 2005, mục 7.1.2 bề rộng khe nứt được xác định theo côngthức :

Trang 25

- φ1= 1 Hệ sốlấy khi có tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn và tácdụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn.

- η : Hệ số lấy như sau:

Với cốt thép thanh có gờ: 1,0 Với thanh thép tròn trơn: 1,3Với cốt thép sợi có gờ hoặc cáp: 1,2 Với cốt thép trơn: 1,4

- d: đuờng kính cốt thép

- µ: Hàm lượng cốt thép

- σa : Ứng suất của thanh cốt thép S ngoài cùng được tính theo công thức

a s

2 1

Trang 26

Số hạng thứ 2 của công thức trên lấy dấu “+” khi có lực nén trước, ngượclại lấy dấu “-“ khi có lực kéo trước, do tính toán cho cấu kiện chịu uốn nên số hạngthứ 2 này bằng 0

φf : được xác định theo công thức:

β: Hệ số lấy như sau:

Đối với bêtông nặng & bêtông nhẹ: 1,8 Đối với bêtông hạt nhỏ: 1,6

Đối với bêtông rỗng và bêtông tổ ong: 1,4

f f

h h

E E

υ: Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bêtông vùng chịu nén, phụthuộcvà độ ẩm môi trường và tính chất dài hạn & ngắn hạn của tải trọng υ = 0,15 đốivới tải trọng dài hạn, υ =0,45 Đối với tải trọng ngắn hạn trong môi trường có độ ẩm lớnhơn 40%

µ

0

a

F bh

 hàm lượng cốt thép.

Trang 27

d Kết quả tính toán bề rộng khe nứt ở thành và đáy hồ nước

(kG/cm2) 2174,403 2776,278 1880,117 2824,447 920,0796 411,2472acrc (mm) 0,134523 0,172547 0,116317 0,18009 0,056922 0,025442[a]

Trang 28

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CẦU THANG

Chọn chiều dày bản thang là hb =12 cm

Chiều cao tiết diện thẳng đứng của bản thang là h' = 12 13,85

Thép AI(<10):Ra=Ra’ =2300kG/cm2, Rad=1800kG/cm2

Thép AIII( 10):Ra=Ra’ =3600kG/cm2, Rad=2800kG/cm2

Trang 29

3 TẢI TRỌNG

a Tải trọng tác dụng lên bản thang Tải trọng Vật liệu Chiều

dày (m)

γ (kG/m 3 )

HSVT n

Tải trọng tính toán (kG/m 2 )

Tĩnh tải

Bậc thang (gạch xây)

Bê tông cốtthép

Tải trọng phân bố trên 1m chiều rộng bản thang là q=1102 kG/m

b Tải trọng phân bố trên bản chiếu nghỉ

Tải trọng Vật liệu Chiều

dày (m)

γ (kG/m 3 )

HSVT n

Tĩnh tải

Tải trọng phân bố trên 1m chiều rộng bản thang là q=796 kG/m

II TÍNH TOÁN BẢN THANG

Trang 30

Liên kết bản thang tại vị trí vách là liên kết khớp,tại vị trí dầm chiếu tới là liênkết khớp do thi công dầm và sàn trước khi đổ bê tông bản thang.

Vì vậy ta tính toán theo mô hình sau:

Momen trong bản thang:

(cm2)

Chọnthép

Fchọn(cm2)

 %

Nhịp Mnhịp=1120 3600 0,065 0,965 3,22 10a200 3,93 0,393Đoạn gãy Mgãy=-1182 3600 0,07 0,963 3,4 10a200 3,93 0,393

Thép cấu tạo chon 6a200

Trang 31

III TÍNH TOÁN DẦM THANG (200x300)

1 TẢI TRỌNG

-Tải trọng do bản thang truyền vào(bằng phản lực gối tựa của bản thang):q1=1487kG/m

-Tải trọng bản thân dầm thang: q2=1,1.2500.0,2.0,3=165 kG/m

-Tải trọng do ô bản sàn truyền vào:

L1=2,5 m, L2=2,7 m, β=0,5.L1/L2=0,463

q3=(1-2β2+β3).q.L1=(1-2.0,4632+0,4633).1154.2,5=1923 kG/m

Với q tính trong bảng sau:

Tải trọng Vật liệu Chiều

dày (m)

γ (kG/m 3 )

HSVT n

Tĩnh tải

Trang 32

4 TÍNH CỐT THÉP DỌC

Chọn a = 3cm →ho = h - a = 30 – 3 = 27 cm

2 0

(cm2)

Chọnthép

Fchọn(cm2)

 %

Nhịp Mnhịp=1825 3600 0,074 0,962 1,95 212 2,26 0,42Gối Mgối=-3650 3600 0,147 0,92 4,1 218 5,08 0,94

5 TÍNH CỐT THÉP NGANG

Qmax=0,5qdt.L=0,5.3575.3,5=6256 kG

a Kiểm tra điều kiện hạn chế

Bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính:

Qo = ko.Rn.b.ho = 0,35.170.20.27 = 32130 kG > Qmax (thỏa)

Khả năng chịu cắt của bê tông:

Q1 = k1.Rk.b.ho = 0,6.12.20.27 = 3888 kG < Qmax (không thỏa)

Q

Bước đai cấu tạo: (ứng với h = 30 cm < 45 cm)

uct =min{ h/2 ;15 cm }= 15 cm cho đoạn gần gối

uct =min{ 3h/4 ;15 cm }= 22,5 cm cho đoạn giữa dầm

R n f

u

Trang 33

Suy ra : Q db  8 .R b h q k o2 d  8.12.20.27 52 8531 2  kG> Qmax = 6256 kG

Vậy không cần tính cốt xiên

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Thép AI( <10):Ra=Ra’ =2300kG/cm2, Rad=1800kG/cm2

Thép AIII( 10):Ra=Ra’ =3600kG/cm2, Rad=2800kG/cm2

3.TẢI TRỌNG

a Tải trọng thường xuyên do các lớp sàn

TT Vật liệu Chiều dày

(m)

γ(kG/m3)

HSĐTCn

Tĩnh tải tínhtoán(kG/m)

Lưu ý:khi tính toán mô hình bằng phần mềm, phần tải trọng bản thân của

bêtôngdo phần mềm tự tính nên khi nhập tĩnh tải, cần trừ đi phần khối lượng lớpbêtông,cụ thể tĩnh tải do các lớp sàn có giá trị như sau: q = 822 – 690 = 132 (kG/

m2)

b Tải trọng thường xuyên do tường xây

Để đơn giản ta quy tải trọng tường thành tải phân bố đều lên sàn và dầmbiên.Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc tính được: tổng chiều dài tường ngăn trên 1tầngđiển hình là 209 m và diện tích sàn tầng điển hình là 830 m2

Trang 34

Tải trọng tường ngăn (rộng 20 cm, cao 305 cm) phân bố đều trên sàn:

- Khu vực hành lang, sân thượng : 300 x 1,2 = 360 (kG/m2)

II TÍNH TOÁN SÀN KHÔNG DẦM

Tuy nhiên, trong thực tế hiện nay, máy tính đã được sử dụng rất phổ biến trongcác cơ quan tư vấn thiết kế và các kĩ sư làm công tác thiết kế trong lĩnh vực xâydựng Với các phần mềm tính toán kết cấu hiện nay, các bài toán kết cấu trongkhông gian 3 chiều có thể giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn không còn là vấn

đề lớn nữa Do đó, các phương pháp thiết kế trên chỉ có ý nghĩa lý luận và thích hợpkhi tính toán thủ công.Trong đồ án này, phương pháp được sử dụng là sử dụng phầnmềm Safe v12.2 để tìm nội lực bản sàn

Những ô sàn có các lỗ bố trí hệ thống kĩ thuật như đường ống cấp thoát nướcxuyên tầng…, vẫn coi như liên tục Sau này, ta sẽ dùng các biện pháp cấu tạo để xửlý

Kết cấu sàn phẳng cũng là loại kết cấu sàn chịu uốn theo 2 phương Nếu trong hệkết cấu sàn 2 phương có dầm đỡ trên 4 cạnh, toàn bộ tải trọng trên mặt sàn đượctruyền lên các dầm thì đối với sàn phẳng, tải trọng trên mặt sàn sẽ được truyền lêncác dải bản sàn nằm theo hàng cột và các dải này gọi là dải cột (tương tự như cácdầm trong hệ thống kết cấu sàn dầm)

Trang 35

Trong thực hành thiết kế, mặt bằng sàn được chia thành các dải trên cột và dảigiữa nhịp Dải trên cột là dải bản sàn nằm trên hàng cột có bề rộng lấy bằng ¼ nhịp

về mỗi phía tính từ tim trục hàng cột Dải giữa nhịp là dải được hình thành từ giữahai đường biên của hai dải cột Xem các dải trên cột làm việc như dầm liên tục kêtrên các đầu cột, còn các dải giữa nhịp cũng là dải liên tục kê lên các gối tựa đàn hồi

là các dải trên cột vuông góc với nó.Sơđồ phân chia các dải tính toán như sau (gồm

11 dải ngang và 7 dải dọc):

Hình 1.Sơ đồ phân chia giải tính toán.

Do mặt bằng sàn có tính chất đối xứng, nên ta chỉ cần tính toán với nửa diệntíchsàn, rồi áp dụng tương tự kết quả tính toán cho nửa diện tích còn lại

2.CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG

Dưới tác động của tải trọng ngang, nội lực xuất hiện trong sàn không đáng kể(tảitrọng ngang được truyền vào lõi cứng), nội lực trong sàn xuất hiện chủ yếu dotảitrọng đứng Do đó, khi tính toán sàn, không nhất thiết phải tính đến ảnh hưởngcủatải trọng ngang, mà chỉ cần xét các trường hợp tải trọng đứng

Trang 36

Bảng 1.Các trường hợp tải trọng tính toán sàn

Hình 2.Hình minh họa các trường hợp đặt tải.

Hoạt tải 3 Hoạt tải 4

2 HT1 Live Hoạt tải sắp xếp ô cờ loại 1

6 HT5 Live Hoạt tải chất đầy

Trang 38

Hình 3.BIỂU ĐỒ MOMEN DẢI THEO PHƯƠNG X.( BĐ BAO MAX )

Trang 39

Hình 5.BIỂU ĐỒ MOMEN DẢI THEO PHƯƠNG Y.( BĐ BAO MAX )

Hình 6.BIỂU ĐỒ MOMEN DẢI THEO PHƯƠNG Y.( BĐ BAO MIN )

Trang 40