ẤN ĐỀ
Kiế n trúc công trình
Giải pháp kết cấu và tải trọng tính toán
2.1 Các gi ải pháp kết cấu
2.1.1 Các h ệ kết cấu chịu lực cơ bản của công tr ình a H ệ khung chịu lực
Hệ thống kết cấu này bao gồm các cột đứng và dầm ngang, tạo thành khung phẳng liên kết với nhau, hình thành khối khung không gian có mặt bằng chữ nhật Ưu điểm của loại kết cấu này là khả năng tạo ra không gian lớn với bố trí linh hoạt, đồng thời đơn giản hóa quá trình tính toán nội lực và thi công.
Kết cấu công trình dạng này có nhược điểm là giảm khả năng chịu tải trọng ngang Đối với công trình có chiều cao lớn, để đảm bảo khả năng chịu lực, kích thước cột dầm cần phải tăng lên, dẫn đến trọng lượng bản thân công trình cũng tăng theo và chiếm diện tích sử dụng Vì vậy, lựa chọn kiểu kết cấu này chưa phải là phương án tối ưu.
Trong hệ kết cấu này, các tường phẳng và lõi đóng vai trò là các cấu kiện thẳng đứng chịu lực cho ngôi nhà Tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường và lõi thông qua các bản sàn, trong khi các tường cứng hoạt động như các công xon có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này rất phù hợp cho những ngôi nhà có không gian bên trong đơn giản, với vị trí tường ngăn trùng khớp với vị trí tường chịu lực Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là độ cứng lớn, giúp ngôi nhà chịu tải trọng ngang một cách hiệu quả.
Nhược điểm: Trọng lượng công trình lớn, tính toán và thi công phức tạp hơn c H ệ khung – lõi ch ịu lực
Trong hệ kết cấu khung và lõi, khung chịu tải trọng đứng và một phần tải trọng ngang, trong khi lõi chịu tải trọng ngang Tải trọng được phân phối dựa trên độ cứng tương đương của khung và lõi, giúp giảm trọng lượng công trình, tạo không gian kiến trúc rộng rãi và đơn giản hóa quá trình tính toán cũng như thi công.
2.1.2 L ựa chọn giải pháp kết cấu cho công tr ình
Qua phân tích, mỗi hệ kết cấu cơ bản của công trình đều có ưu, nhược điểm riêng Đối với công trình yêu cầu không gian linh hoạt cho các phòng chuyên môn, giải pháp tường chịu lực không đáp ứng được Hệ khung chịu lực tuy có nhược điểm là gây chuyển vị ngang lớn và kích thước cấu kiện lớn, nhưng là lựa chọn hợp lý Giải pháp hệ lõi chịu lực yêu cầu thiết kế với độ dày sàn lớn và phân bố lõi hợp lý, gây khó khăn cho việc bố trí mặt bằng Do đó, để thỏa mãn các yêu cầu kiến trúc và kết cấu, hệ kết cấu chịu lực được chọn cho công trình là hệ khung chịu lực.
Trong bối cảnh hiện nay, sự phát triển của máy tính điện tử đã mang lại những thay đổi quan trọng trong cách thức tính toán công trình Khuynh hướng tổng quát hóa đã thay thế cho việc đặc thù hóa và đơn giản hóa các trường hợp riêng lẻ Khối lượng tính toán số học không còn là trở ngại, cho phép áp dụng các phương pháp mới với sơ đồ tính sát thực tế hơn Những phương pháp này có khả năng xem xét sự làm việc phức tạp của kết cấu cùng với các mối quan hệ phụ thuộc trong không gian Do đó, việc tính toán kết cấu công trình nên tích hợp công nghệ mới để sử dụng mô hình không gian, từ đó nâng cao độ chính xác và phản ánh thực tế tốt hơn.
2 1.4 Phương án kết cấu s àn a Sàn n ấm
Sàn nấm là loại sàn không có dầm, tựa trực tiếp lên cột, giúp giảm chiều cao kết cấu và đơn giản hóa quá trình thi công Loại sàn này mang lại khả năng chiếu sáng và thông gió tốt hơn, phù hợp cho nhà có nhịp rộng từ 4-8m Tuy nhiên, chiều dày lớn của sàn nấm có thể làm tăng khối lượng công trình, vì vậy không được khuyến khích sử dụng trong mọi trường hợp.
Sàn dầm là loại sàn mà bản sàn tựa trực tiếp lên hệ dầm, giúp truyền lực lên các cột Nhờ đó, bề dày sàn được thiết kế tương đối nhỏ, góp phần giảm trọng lượng tổng thể của công trình, phù hợp với nhiều loại hình kiến trúc khác nhau.
Qua phân tích trên ta thấy thích hợp với công trình này là chọn giải pháp thiết kế sàn sườn toàn khối
2.2 L ựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện
2.2.1 L ựa chọn chiều d ày sàn
Công thức xác định chiều dày bản sàn như sau: hs = D l m (2 - 1) Trong đó:
Hệ số D phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng theo phương đứng tác động lên sàn, với giá trị từ 0,8 đến 1,4 Nhịp l được tính toán theo phương chịu lực của bản sàn Hệ số m cũng phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, trong đó m có giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc theo 2 phương và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc theo 1 phương.
Xét các ô sàn: Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng kết cấu ta phân các ô sàn ra làm 2 loại:
+ Loại 1: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 ≤ 2 ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê 4 cạnh).
+ Loại 2: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 2 ô sàn làm việc theo 1 phương (thuộc loại bản dầm).
Bề dày các ô sàn được tính toán ở bảng sau
B ả ng 2.1: Bề dày các ô sàn
Tên ô sàn l 1 (m) l 2 (m) l 2 /l 1 Loại ô bản hs (m)
Vậy chọn hs = 0,15m = 150mm cho ô sàn phòng làm việc và cho ô vệ sinh, ban công với tầng điển hình
2 2.2 Xác định tiết diện dầm
Chiều cao tiết diện dầm hd chọn sơ bộ theo nhịp:
m (2 - 2) Trong đó: ld – Nhịp của dầm đang xét; md – Hệ số kể đến vai trò của dầm (Với dầm phụ: m d 12 20 ; v ớ i d ầ m chính: m d 8 12; với đoạn dầm consol:m d 5 7)
Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng 0,3 0,5 h d
B ả ng 2.2: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng điển hình
TT Tên dầm Loại dầm Nhịp
Tiết diện tính toán Tiết diện chọn b (cm) h (cm) B (cm) H(cm)
18 DP2.3 -20 Phụ 7.5 20 50 20 50 Đối với các tầng khác, các tiết diện dầm cũng được tính toán tương tự
2 2.3 Xác đị nh ti ế t di ệ n c ộ t
Kích thước tiết diện cột được chọn theo công thức sau:
R (2 – 3) Trong đó: N – Lực dọc sơ bộxác địnhtheo công thức:
Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét được ký hiệu là F, trong khi tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời, được ký hiệu là q, với giá trị kinh nghiệm q dao động từ 1 đến 1,5 T/m² Ngoài ra, n là số sàn phía trên tiết diện đang xét, bao gồm cả mái.
Rb – Cường độ tính toán về nén của bê tông k = 1, 2 1, 5 – H ệ s ố xét đế n ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột
Cột khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện vềđộ mảnh theo phương cạnh ngắn:
B ảng 3 3.: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện của cột
TT Cột F s n (số tầng) N sb yc
2.3.1 T ĩnh Tả i a T ĩnh tả i hoàn thi ệ n
Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán bằng công thức: \( q_{tc} = h_{ht} \times \gamma \) (Kg/m²), trong đó \( q_{tc} \) là tải trọng tiêu chuẩn và \( h_{ht} \) là chiều dày lớp hoàn thiện (m).
– Trọng lương riêng (Kg/m 3 ); n– Hệ sốđộ tin cậy
Các giá trị tải trọng tính toán cụ thểđược thể hiện
Sơ đồ tĩnh tải sàn tác dụng lên tầng điển hình trong Etabs b T ĩnh tải tường xây, vách ngăn
Tường ngăn giữa các phòng trong một khu chức năng dày 110mm, tường bao chu vi nhà và tường ngăn giữa các khu chức năng dày 220mm
Chiều cao tường được xác định: ht = H – hd,s (2 – 8) Trong đó : ht - Chiều cao tường;
H - Chiều cao tầng nhà; hd,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng.
Khi tính trọng lượng tường, cần trừ đi trọng lượng của cửa đi và cửa sổ, giúp giảm khoảng 30% bằng cách nhân với hệ số 0,7.
Chương trình tính toán kết cấu Etabs tự động xác định tải trọng bản thân của công trình dựa trên khai báo, với hệ số tính toán trọng lượng bản thân là 1,1.
Hoạt tải của các phòng được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-95
Đối với các công trình có độ cao không vượt quá 40m, chỉ cần khai báo và tính toán tải trọng gió phần tĩnh, có thể bỏ qua thành phần gió động và động đất Áp lực gió tiêu chuẩn của phần tĩnh được tính theo công thức quy định.
Wj = W0 x k zj x c (daN/m 2 ) (2 – 9) Trong đó:
Giá trị áp lực gió W0 được xác định dựa trên bản đồ phân vùng theo TCVN 2737-95 Hệ số kzj phản ánh sự thay đổi của áp lực gió tại tầng thứ j theo độ cao z, được tra cứu trong bảng 5 Hệ số c khí động được lấy từ bảng 6.
Tải trọng gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh tại mức sàn thứ j sẽ là:
W j T.TC = W x Sj (daN) (2 – 10) Trong đó:
Giải pháp kết cấu v à t ải trọng tính toán
3.1.1 Lý thuy ế t tính toán c ộ t ch ị u nén l ệ ch tâm xiên
Công trình có kết cấu gần như đối xứng với các cột chịu mômen lớn theo cả hai phương Mx và My Khi tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên, nếu xem xét riêng từng trường hợp tải trọng Mx,N và My,N rồi cộng kết quả thép, sẽ không đảm bảo an toàn cho cả vùng chịu kéo và chịu nén Đặc biệt, trong trường hợp chịu nén lệch tâm xiên, cánh tay đòn ngẫu lực thường nhỏ hơn so với cánh tay đòn khi cột chịu nén uốn phẳng Hơn nữa, việc cộng cốt thép như vậy dẫn đến việc vùng góc phần tư chéo của cột bị tính chịu lực dọc N hai lần.
Các tài liệu tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên trước đây chủ yếu dựa vào phương pháp chọn và bố trí cốt thép, sau đó kiểm tra lại nén lệch tâm xiên bằng cách xác định vị trí đường trung hoà của tiết diện cột Phương pháp này yêu cầu xác định ứng suất trong cốt thép vùng chịu nén và chịu kéo, tuy nhiên, nó có nhược điểm là dài dòng, nặng về tính toán và cần nhiều kinh nghiệm trong việc chọn cốt thép.
Hiện nay, tính cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn BS 8110-
85 của Anh đã được GS TS Nguyễn Đình Cống chỉnh sửa để phù hợp với TCVN - Tài liệu Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép - 2006 Cơ sở tính toán được trình bày rõ ràng và chi tiết, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc thiết kế cột bê tông cốt thép.
- Chiều dài tính toán của cột được xác định theo sơ đồ biến dạng của cột lo = l (3-1)
- Hàm lượng cốt thép trong cột:
Hàm lượng cốt thép đảm bảo
Hình 3.1: Mô hình bi ểu di ễn n ội l ực c ột
- Xuất kết quả chạy nội lực của ETABS dưới dạng bảng của EXCEL Lập bảng tổ hợp nội lực của cột khung KB tại 2 mặt cắt nguy hiểm nhất.
Tiết diện cột có hình vuông với cốt thép được bố trí đối xứng và đều đặn theo chu vi, do đó, các cặp nội lực được lựa chọn để tính toán sẽ là:
+ Có N lớn nhất và Mx, Mytương ứng
+ Có M x lớn nhất và N, M y tương ứng
+ Có My lớn nhất và N, Mx tương ứng
+ Có Mx và Myđều lớn
+ Có độ lệch tâm 1 x M x e N ho ặc 1 y M y e N l ớn
3.1.3 Nguyên t ắc tính toán c ột ch ịu nén l ệch tâm xiên
Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép.
Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:
Tiết diện chịu lực nén N và mômen uốn Mx, My cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay được xem xét Sau khi phân tích uốn theo hai phương, hệ số ηx và ηy được tính toán Mômen gia tăng được xác định là Mx1 và My1.
Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị Mx1 và My1 với kích thước các cạnh, ta sẽ áp dụng một trong hai mô hình tính toán, theo phương x hoặc phương y Điều kiện và ký hiệu được trình bày trong bảng dưới đây.
B ảng 3 1: Mô hình tính toán c ột BTCT tiết diện chữ nhật
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện x 1 y 1 x y
M1 = Mx1 ; M2 = My1 ea = eax + 0,2eay h = Cy ; b = Cx
M1 = My1 ; M2 = Mx1 ea = eay + 0,2eax
Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính ho = h - a ; Z = h - 2a, các số liệu Rb Rs, Rsc,
Rnhư đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng.
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:
Tính mômen tương đương ( đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
N , Với kết cấu siêu tĩnh eo = max (e1, ea)
Tính toán độ mảnh theo hai phương: x ox x l
Cốt thép trong cột được kiểm tra theo các trường hợp phụ thuộc vào độ lệch tâm eo và x1, với:
+ Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi o 0, 3 o e h
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:
+ Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé:
Khi > 0,30 và đồng thời x1>Rhotính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé
Diện tích toàn bộ cốt thép Ast tính theo công thức
+ Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn:
h và đồng thời x1100mm
Chọn đường kính ống D = 150mmđể cung cấp nước đến nơi tiêu thụ
Hệ thống ống nhánh được lắp đặt tại các điểm sử dụng nước, với đường ống nổi trên mặt đất dọc theo các tuyến giao thông trước công trình và nhà tạm Khi đi qua đường tạm, ống cần được chôn sâu từ 30-50cm Đặc biệt, tại những khu vực có nguy cơ cháy, cần thiết phải lắp đặt ít nhất một họng nước chữa cháy trên đường ống chính.
7.4.4 B ố trí kho, bãi, lán trại, nhà tạm, nhà vệ sinh
- Bố trí kho bãi cần gần vị trí vận chuyển, bốc dỡ, gần đường tạm
- Những cấu kiện cồng kềnh (ván khuôn, thép) không cần xây tường mà chỉ cần làm mái bao che
- Những vật liệu như ximăng, chất phụgia, sơn,vôi cần bố trí trong khô ráo
- Bãi để vật liệu khác: gạch,cát cần che, chặn để không bị dính tạp chất, không bị cuốn trôi khi có mưa.
- Bố trí lán trại, nhà tạm:Nhà tạm để ở: bố trí đầu hướng gió, nhà làm việc bố trí gần cổng ra vào công trường để tiện giao dịch
- Nhà bếp và nhà vệ sinh: bố trí cuối hướng gió, giãn cách nhau
Việc áp dụng thực tế tại công trường gặp nhiều khó khăn do diện tích thi công bị hạn chế Hiện nay, các công trường thường hạn chế xây dựng nhà tạm, chỉ xây dựng những khu vực cần thiết cho quá trình thi công Một biện pháp hiệu quả để giảm diện tích lán trại tạm là sử dụng nhân lực địa phương.
Cần tận dụng các kho bãi và công trình cũ bằng cách nâng cao một vài tầng, sau đó dọn dẹp các tầng dưới để biến chúng thành kho chứa đồ và khu vực nghỉ ngơi cho cán bộ và công nhân.
7.4.5 B ố trí máy trộ n bê tông, v ữa
Các máy trộn vữa càng gần nơi tiêu thụ càng tốt
Các máy trộn nên được đặt gần phương tiện vận chuyển để tối ưu hóa hiệu quả làm việc, nhưng cần phải đảm bảo an toàn lao động Cụ thể, máy trộn vữa cần ở gần vận thăng, trong khi máy trộn bê tông nên được bố trí gần cần trục tháp.
7.4.6 B ố trí máy bơm bê tông, xe v ận chuyển b ê tông
Thùng chứa bêtông và các xe cung cấp bêtông thương phẩm đặt ở gần phía mặt đường
LẬP DỰ TOÁN THI CÔNG CHO CÔNG TRÌNH
8.1 Các cơ sở tính toán dự toán
8 1.1 Phương pháp lập dự toán xây dựng công trình
Dự toán công trình được xác định trên cơ sở thiết kế kỹ thuật hoặc thiết kế bản vẽ thi công theo công thức:
XDCT XD TB QLDA VT K DP
GXD – Chi phí xây dựng công trình;
GTB – Chi phí thiết bị của công trình;
GQLDA – Chi phí quản lý dự án;
GVT – Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng công trình;
GDP – Chi phí dự phòng a Chi phí xây d ự ng (G XD ) bao g ồ m:
Chi phí phá và tháo dỡ các vật kiến trúc cũ.
Chi phí xây dựng công trình chính, công trình phụ trợ, công trình tạm phục vụ thi công (tính theo khối lượng xây dựng thực tế)
Chi phí xây dựng nhà tạm đểở và điều hành thi công b Chi phí thi ế t b ị (G TB ) bao g ồ m:
Chi phí mua sắm thiết bị công nghệ
Chi phí lắp đặt thiết bị
Thuế và phí bảo hiểm thiết bị công trình c Chi phí qu ả n lý d ự án (G QLDA )
Chi phí tổ chức và thực hiện quản lý dự án được tính toán theo hai phương pháp: chi phí cụ thể hoặc theo tỷ lệ Để xác định chi phí quản lý dự án theo tỷ lệ, cần áp dụng công thức phù hợp nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quản lý tài chính.
GQLDA = T(GXDtt + GTBtt) (8-2) Trong đó:
T – Định mức tỷ lệ% đối với chi phí quản lý dự án;
GXDtt – Chi phí xây dựng trước thuế; d Chi phí tư vấn đầu tư xây dự ng (G TV ) bao g ồ m:
Chi phí khảo sát xây dựng;