Đồ án tốt nghiệp chung cư cao cấp An Phú Quận 2 Tp Hồ Chí Minh

Giải pháp kết cấu sàn là sàn không dầm, không có mũ cột, chỉ đóng trần ở khu vực sàn vệ sinh mà không đóng trần ở các phòng sinh hoạt và hành lang nhằm giảm thiểu chiều cao tầng nên hệ t

KHOA XÂY DỰNG

THUYẾT MINH

HỆ ĐÀO TẠO CHÍNH QUY

SVTH TRẦN TUẤN NAM LỚP X02A2

MSSV X020722 GVHD NGUYỄN KHẮC MẠN

GS LÊ VĂN KIỂM

HOÀN THÀNH 05.02.2007

(TRANG NÀY BỎ ĐI THAY BẰNG PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ)

MỤC LỤC

PHẦN MỘT KIẾN TRÚC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 9

I NHUCẦUXÂYDỰNGCÔNGTRÌNH 9

II ĐỊAĐIỂMXÂYDỰNGCÔNGTRÌNH 9

III GIẢIPHÁPKIẾNTRÚC 10

1 MẶTBẰNGVÀPHÂNKHUCHỨCNĂNG 10

2 MẶTĐỨNG 10

3 HỆTHỐNGGIAOTHÔNG 10

IV GIẢIPHÁPKỸÙTHUẬT 10

1 HỆTHỐNGĐIỆN 10

2 HỆTHỐNGNƯỚC 11

3 THÔNGGIÓCHIẾUSÁNG 11

4 PHÒNGCHÁYTHOÁTHIỂM 11

5 CHỐNGSÉT 11

6 HỆTHỐNGTHOÁTRÁC 11

PHẦN HAI KẾT CẤU CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 12

I LỰACHỌNGIẢIPHÁPKẾTCẤU 12

1 HỆKẾTCẤUCHỊULỰCCHÍNH 12

2 HỆKẾTCẤUSÀN 12

3 KẾTLUẬN 14

II LỰACHỌNVẬTLIỆU 15

III CÁCTIÊUCHUẨN,QUYPHẠMDÙNGTRONGTÍNHTOÁN 15

IV LỰACHỌNSƠBỘKÍCHTHƯỚCTIẾTDIỆNCÁCCẤUKIỆN 15

V LỰACHỌNPHƯƠNGPHÁPTÍNHTOÁN 16

1 SƠĐỒTÍNH 16

2 CÁCGIẢTHUYẾTDÙNGTRONGTÍNHTOÁNNHÀCAOTẦNG 16

3 PHƯƠNGPHÁPTÍNHTOÁNXÁCĐỊNHNỘILỰC 16

4 LỰACHỌNCÔNGCỤTÍNHTOÁN 18

5 NỘIDUNGTÍNHTOÁN 18

VI SỐLIỆUTÍNHTOÁN 19

1 VẬTLIỆU 19

2 TẢITRỌNG 20

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI 21

I SỐLIỆUTÍNHTOÁN 21

1 KÍCHTHƯỚCSƠBỘ 21

2 VẬTLIỆU 21

II TÍNHTOÁNNẮPBỂ 21

1 TẢITRỌNG 21

2 SƠĐỒTÍNH 21

3 XÁCĐỊNHNỘILỰC 22

4 TÍNHCỐTTHÉP 22

III TÍNHTOÁNTHÀNHBỂ 22

1 TẢITRỌNG 22

2 SƠĐỒTÍNH 23

3 XÁCĐỊNHNỘILỰC 23

4 TÍNHCỐTTHÉP 23

IV TÍNHTOÁNBẢNĐÁY 24

1 TẢITRỌNG 24

2 SƠĐỒTÍNH 24

3 XÁCĐỊNHNỘILỰC 25

4 TÍNHCỐTTHÉP 25

5 KIỂMTRAĐỘVÕNGBẢNĐÁY 25

V TÍNHTOÁNDẦMĐÁY 26

1 TẢITRỌNG 26

2 SƠĐỒTÍNH 26

3 XÁCĐỊNHNỘILỰC 27

4 TÍNHCỐTTHÉPDỌC 27

5 TÍNHCỐTTHÉPNGANG 27

6 TÍNHCỐTXIÊN 28

7 KIỂMTRAĐỘVÕNGDẦMĐÁY 28

VI KIỂMTRABỀRỘNGKHENỨTTHÀNHVÀĐÁYBỂ 29

1 CƠSỞLÝTHUYẾT 29

2 KẾTQUẢTÍNHTOÁN 31

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CẦU THANG 32

I SỐLIỆUTÍNHTOÁN 32

1 KÍCHTHƯỚCSƠBỘ 32

2 VẬTLIỆU 32

3 TẢITRỌNG 33

II TÍNHTOÁNBẢNTHANG 34

1 XÁCĐỊNHNỘILỰC 34

2 TÍNHCỐTTHÉP 35

III TÍNHTOÁNDẦMTHANG(200X300) 36

1 TẢITRỌNG 36

2 SƠĐỒTÍNH 36

3 XÁCĐỊNHNỘILỰC 36

4 TÍNHCỐTTHÉPDỌC 36

5 TÍNHCỐTTHÉPNGANG 37

6 TÍNHCỐTXIÊN 37

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 38

I SỐLIỆUTÍNHTOÁN 38

1 KÍCHTHƯỚCSƠBỘ 38

2 VẬTLIỆU 38

3 TẢITRỌNG 38

II TÍNHTOÁNSÀNKHÔNGDẦM 39

1 SƠĐỒTÍNH 39

2 CÁCTRƯỜNGHỢPTẢITRỌNG 40

3 XÁCĐỊNHNỘILỰC 41

4 TÍNHCỐTTHÉP 42

5 KIỂMTRAĐỘBIẾNDẠNG 45

6 KIỂMTRAKHẢNĂNGCHỐNGXUYÊNTHỦNG 45

CHƯƠNG 6 ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC CÔNG TRÌNH 46

I CƠSỞLÝTHUYẾT 46

II TÍNHTOÁNCÁCDẠNGDAOĐỘNGRIÊNG 47

III NHẬNXÉT 53

CHƯƠNG 7 TẢI TRỌNG GIÓ 54

I THÀNHPHẦNGIÓTĨNH 54

II THÀNHPHẦNGIÓĐỘNG 55

1 CÔNGTHỨCXÁCĐỊNH 55

2 KẾTQUẢTÍNHTOÁN 57

CHƯƠNG 8 TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 59

I TỔNGQUAN 59

II PHẢNỨNGCÔNGTRÌNHDƯỚITÁCĐỘNGCỦAĐỘNGĐẤT 59

1 PHỔPHẢNỨNGHỆ1BẬCTỰDO 59

2 PHỔPHẢNỨNGHỆNHIỀUBẬCTỰDO 60

III PHƯƠNGPHÁPXÁCĐỊNHTẢITRỌNGĐỘNGĐẤT 63

1 PHƯƠNGPHÁPĐÁNHGIÁGIÁNTIẾP 63

2 PHƯƠNGPHÁPĐÁNHGIÁTRỰCTIẾP 64

IV MỘTSỐTIÊUCHUẨNXÁCĐỊNHTẢITRỌNGĐỘNGĐẤT 65

1 TIÊUCHUẨNKHÁNGCHẤNMĨUBC-97 65

2 TIÊUCHUẨNKHÁNGCHẤNNGACHNΠII-7-81 67

V TÍNHTOÁNTẢITRỌNGĐỘNGĐẤT 71

CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU LỰC 78

I CÁCTRƯỜNGHỢPTẢITRỌNG 78

II CẤUTRÚCTỔHỢPNỘILỰC 80

III SƠĐỒTÍNH 81

IV XÁCĐỊNHNỘILỰC 81

V TÍNHTOÁNDẦMBIÊNTẦNGĐIỂNHÌNH(LẦU10) 82

1 SỐLIỆUTÍNHTOÁN 82

2 TÍNHCỐTTHÉPDỌC 82

3 TÍNHCỐTTHÉPNGANG 82

VI TÍNHTOÁNVÁCHCỨNG 85

1 QUANNIỆMTÍNHVÁCHCỨNG 85

2 TÍNHCỐTTHÉPDỌC 86

3 TÍNHCỐTTHÉPNGANG 87

4 KẾTQUẢTÍNHTOÁN 87

5 NHẬNXÉT 94

VII TÍNHTOÁNCỘT 95

1 TÍNHCỐTTHÉPDỌC 95

2 SỐLIỆUTÍNHTOÁN 96

3 BỐTRÍCỐTTHÉPDỌC 97

4 TÍNHCỐTTHÉPNGANG 97

CHƯƠNG 10 NỀN MÓNG 98

I ĐIỀUKIỆNĐỊACHẤTCÔNGTRÌNH 98

1 ĐỊATẦNG 98

2 ĐÁNHGIÁĐIỀUKIỆNĐỊACHẤT 99

3 LỰACHỌNMẶTCẮTĐỊACHẤTĐỂTÍNHMÓNG 99

4 ĐÁNHGIÁĐIỀUKIỆNĐỊACHẤTTHUỶVĂN 99

5 LỰACHỌNGIẢIPHÁPNỀNMÓNG 99

II THIẾTKẾMÓNGM5(DƯỚIVÁCHD07) 100

1 CÁCLOẠITẢITRỌNGDÙNGĐỂTÍNHTOÁN 100

2 CÁCGIẢTHIẾTTÍNHTOÁN 101

3 SƠBỘXÁCĐỊNHKÍCHTHƯỚCĐÀIMÓNG 101

PHƯƠNGÁN1.CỌCBÊTÔNGCỐTTHÉPĐÚCSẴN 102

4 CẤUTẠOCỌC 102

5 SỨCCHỊUTẢICỦACỌC 102

6 XÁCĐỊNHSỐLƯỢNGCỌC 103

7 KIỂMTRALỰCTÁCDỤNGLÊNCỌC 104

PHƯƠNGÁN2.CỌCKHOANNHỒI 105

8 CẤUTẠOCỌC 105

9 SỨCCHỊUTẢICỦACỌCKHOANNHỒI 105

10 XÁCĐỊNHSỐLƯỢNGCỌC 106

11 KIỂMTRALỰCTÁCDỤNGLÊNCỌC 107

12 PHÂNTÍCHLỰACHỌNPHƯƠNGÁNMÓNG 108

KẾTLUẬN 109

13 KIỂMTRATHEOĐIỀUKIỆNBIẾNDẠNG 110

14 TÍNHTOÁNVÀCẤUTẠOĐÀICỌC 113

III THIẾTKẾMÓNGLÕITHANGM6 115

1 QUANNIỆMTÍNHTOÁN 115

2 XÁCĐỊNHTẢITRỌNG 115

3 CÁCLOẠITẢITRỌNGDÙNGĐỂTÍNHTOÁN 116

4 CẤUTẠOCỌC 117

5 SỨCCHỊUTẢICỦACỌCKHOANNHỒI 117

6 XÁCĐỊNHSỐLƯỢNGCỌC 119

7 KIỂMTRALỰCTÁCDỤNGLÊNCỌC 120

8 KIỂMTRATHEOĐIỀUKIỆNBIẾNDẠNG 121

9 TÍNHTOÁNVÀCẤUTẠOĐÀICỌC 124

CHƯƠNG 11 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔÂNG THỂ CÔNG TRÌNH 126

I KIỂMTRACHUYỂNVỊĐỈNH 126

II KIỂMTRAỔNĐỊNHTỔNGTHỂ 126

1 KIỂMTRAỔNĐỊNHLẬT 126

2 KIỂMTRAỔNĐỊNHTRƯỢT 129

PHẦN BA THI CÔNG CHƯƠNG 12 THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 130

I GIẢIPHÁPMÓNGCỌCKHOANNHỒI 130

1 NHẮCLẠIVỀLỰACHỌNPHƯƠNGÁNMÓNG 130

2 SỐLIỆUTHIẾTKẾ 130

3 VẬTLIỆU 130

4 CÁCTIÊUCHUẨNTHICÔNGCỌCKHOANNHỒI 130

5 CHỌNMÁYTHICÔNGCỌC 131

II TRÌNHTỰTHICÔNGCỌCKHOANNHỒI 132

1 TẠOLỖ 132

2 GIỮTHÀNHLỖ 133

3 LÀMSẠCHHỐKHOAN 135

4 GIACÔNGCỐTTHÉPVÀHẠCỐTTHÉP 136

5 ĐỔBÊTÔNG 137

6 LẤPĐẤTĐẦUCỌC 138

7 HOÀNTHÀNHCỌC 138

8 KIỂMTRACHẤTLƯỢNGCỌC 139

CHƯƠNG 13 THI CÔNG BÊTÔNG TOÀN KHỐI 141

I KHÁIQUÁTQUÁTRÌNHTHICÔNG 141

II CÔNGTÁCCỐPPHA 141

1 YÊUCẦUKỸTHUẬTCHUNG 141

2 CÔNGTÁCCỐPPHAĐÀIMÓNG 142

3 CÔNGTÁCCỐPPHAVÁCHCỨNG 145

4 CÔNGTÁCCỐPPHADẦM,SÀN 147

III CÔNGTÁCCỐTTHÉP 151

1 YÊUCẦUKỸTHUẬTCHUNG 151

2 CÔNGTÁCCỐTTHÉPDẦM,SÀN 152

3 CÔNGTÁCCỐTTHÉPCỘTVÁCH 153

IV CÔNGTÁCBÊTÔNGTOÀNKHỐI 154

1 PHÂNĐỢT,PHÂNĐOẠN 154

2 CÔNGTÁCTHICÔNGBÊTÔNGTOÀNKHỐI 155

3 CHỌNMÁYTHICÔNGBÊTÔNGTOÀNKHỐI 157

CHƯƠNG 14 AN TOÀN LAO ĐỘNG 161

I TỔNGQUAN 161

II ANTOÀNLAOĐỘNGTRONGTHICÔNGMÓNGCỌC 161

III ANTOÀNLAOĐỘNGTRONGTHICÔNGPHẦNNGẦM 161

IV ANTOÀNLAOĐỘNGTRONGTHICÔNGBÊTÔNG 161

1 LẮPDỰNG,THÁODỠDÀNGIÁO 161

2 GIACÔNG,LẮPDỰNGCỐPPHA 162

3 GIACÔNG,LẮPDỰNGCỐTTHÉP 162

4 ĐỔVÀĐẦMBÊTÔNG 163

5 BẢODƯỠNGBÊTÔNG 163

6 THÁODỠCỐPPHA 163

V ANTOÀNLAOĐỘNGTRONGTHICÔNGHOÀNTHIỆN 164

1 XÂYTƯỜNG 164

2 TÔ 164

3 SƠN 164

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 165

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 nhu cầu của người dân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí ở một mức cao hơn, tiện nghi hơn

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

Vì vậy chung cư An Phú ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển

Hình 1 Phối cảnh kết cấu công trình

II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

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

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

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

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công và bố 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 50,9 m, chiều rộng 28,0 m chiếm diện tích đất xây dựng là 1425 m2

Công trình gồm 18 tầng và 1 tầng hầm Cốt ±0,00 m được chọn đặt tại mặt sàn tầng trệt Mặt đất tự nhiên tại cốt -1,50 m, mặt sàn tầng hầm tại cốt -3,00 m Chiều cao công trình là 59,5 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên

Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về 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, các dịch vụ 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 – 18: 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 căn hộ bên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức không gian linh hoạt rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dể dàng thay đổi trong tương lai

2 MẶT ĐỨNG

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện 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, 03 thang máy trong đó có 02 thang máy chính và 01 thang máy chở hàng và phục vụ

y tế có kích thước lớn hơn Thang máy bố trí ở chính giữa nhà, căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

IV GIẢI PHÁP KỸÙ THUẬT

1 HỆ THỐNG ĐIỆN

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

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

2 HỆ THỐNG NƯỚC

Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực và dẫn vào bể chứa nước ở tầng hầm rồi bằng hệ bơm nước tự động nước được bơm đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính ở gần phòng phục vụ

Giải pháp kết cấu sàn là sàn không dầm, không có mũ cột, chỉ đóng trần ở khu vực sàn vệ sinh mà không đóng trần ở các phòng sinh hoạt và hành lang nhằm giảm thiểu chiều cao tầng nên hệ thống ống dẫn nước ngang và đứng được nghiên cứu và giải quyết kết hợp với việc bố trí phòng ốc trong căn hộ thật hài hòa

Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

3 THÔNG GIÓ CHIẾU SÁNG

Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng Ngoài

ra 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 cách nhiệt Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2

Các tầng lầu đều có 3 cầu thang đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ Bên cạnh đó trên 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 lập ở tầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ

bị sét đánh

6 HỆ THỐNG THOÁT RÁC

Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào gen rác đưa xuống gian rác, gian rác được bố trí

ở tầng hầm và có bộ phận đưa rác ra ngoài Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường

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 lõi cứng và kết cấu ống

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

- Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu 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 cầu và khả 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 thống tường vừa làm nhiệm vụ chịu tải trọng đứng vừa là hệ thống chịu tải trọng ngang Đây là loại kết cấu mà theo nhiều tài liệu nước ngoài đã chỉ ra rằng rất thích hợp cho các chung cư cao tầng Ưu điểm nổi bật của hệ kết cấu này là không cần sử dụng hệ thống dầm sàn nên kết hợp tối ưu với phương án sàn không dầm Điều này làm cho không gian bên trong nhà trở nên đẹp đẽ, không bị hệ thống dầm cản trở, do vậy chiều cao của ngôi nhà giảm xuống Hệ kết cấu tường chịu lực kết hợp với hệ sàn tạo thành một hệ hộp nhiều ngăn có độ cứng không gian lớn, tính liền khối cao, độ cứng phương ngang tốt khả năng chịu lực lớn, đặt biệt là tải trọng ngang Kết cấu vách cứng có khả năng chịu động đất tốt Theo kết quả nghiên cứu thiệt hại các trận động đất gây ra, ví dụ trận động đất vào tháng 2/1971 ở California, trận động đất tháng 12/1972 ở Nicaragoa, trận động đất năm 1977 ở Rumani… cho thấy rằng công trình có kết cấu vách cứng chỉ bị hư hỏng nhẹ trong khi các công trình có kết cấu khung bị hỏng nặng hoặc sụp đổ hoàn toàn Vì vậy đây là giải pháp 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 của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

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 thuận tiện 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 đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiét 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 thành các

ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không 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

Nhược điểm:

- Không tiết kiệm, thi công phức tạp

- Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không 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

- Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình 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 cầu cao, 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

Nhược điểm:

- 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 lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng 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 chọc thủng

do 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 án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm:

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

- 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 hợp với biểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

Nhược điểm: Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phương án này như sau:

- Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu

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

3 KẾT LUẬN

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được lựa chọn như sau:

- 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 và các 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 cho tính năng chịu lực thấp

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

- Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất 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 trên tạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính

Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là loại vật liệu đang được 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 400 mm, riêng vách lõi thang chọn chiều dày là 300 mm

- 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 16 cm, bản đáy là 20 cm, bản nắp là 12

cm

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

Do đó trong các công trình nhà cao tầng, chiều dày bản sàn có thể tăng đến 50%

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, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình Khuynh hướng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trường hợp riêng lẻ được thay thế bằng khuynh hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính toán số học không còn là một trở ngại nữa Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trong không gian Việc tính toán kết cấu nhà cao tầng nên áp dụng những công nghệ mới để có thể sử dụng mô hình không gian nhằm tăng mức độ 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 kết ngàm với các phần tử cột, vách cứng ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặt phẳng sàn) lên các phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong) 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 mặt đài móng

Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽû truyền vào công trình dưới dạng lực phân bố trên các sàn (vị trí tâm cứng của từng tầng) vì có sàn nên các 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

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 tầng thể hiện theo ba mô hình sau:

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

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

Mô hình rời rạc - liên tục (Phương pháp siêu khối): Từng hệ chịu lực được xem là rời rạc, nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt xem là phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này ta thường

chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp 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 sử dụng phổ biến hơn cả do những ưu điểm của nó cũng như sự hỗ trợ đắc lực của một số phần 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 bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu trong 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 phù hợp với 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 tải trọng nút, 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 độ chung của cả kết cấu

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

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 tích kết cấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

4 LỰA CHỌN CÔNG CỤ TÍNH TOÁN

a) Phần mềm ETABS 8.5.0

Dùng để giải nội lực và phân tích động cho hệ công trình bao gồm các dạng và giá trị dao động, kiểm tra các dạng ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất

Do ETABS là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việc nhập và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác b) Phần mềm SAP 10.0.1

Dùng để giải nội lực cho các cấu kiện đơn giản của hệ kết cấu nhằm đơn giản hoá trong quá trình tính toán

c) Một số lưu ý

Khi sử dụng các phần mềm SAP, ETABS… cần chú ý đến quan niệm từng cấu kiện của phần mềm để cấu kiện làm việc đúng với quan niệm thực khi đưa vào mô hình

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

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

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

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

Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác Do phần tử hữu hạn truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau Nếu ta chia các cấu kiện ra nhưng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấu kiện đó sẽ có độ cứng tăng đột ngột và làm việc sai với chức năng của chúng trong quan 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 thái giới hạn thứ hai (TTGH 2)

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

VI SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1 VẬT LIỆU

Bêtông cho kết cấu bên trên và đài cọc dùng mác 400 với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng: γ = 2,5 T/m3

- Cường độ tính toán: Rn = 170 kG/cm2

- Cường độ chịu kéo tính toán: Rk = 12 kG/cm2

- Môđun đàn hồi: Eb = 330.103 kG/cm2

Bêtông cọc khoan nhồi dùng mác 250 với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng: γ = 2,5 T/m3

- Cường độ tính toán: Rn = 110 kG/cm2

- Cường độ chịu kéo tính toán: Rk = 8,8 kG/cm2

- Môđun đàn hồi: Eb = 265.103 kG/cm2

Cốt thép gân φ≥10 cho kết cấu bên trên và đài cọc dùng loại AIII với các chỉ tiêu:

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

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

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

- Môđun đàn hồi: Ea = 2,1.106 kG/cm2

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

- Cường độ chịu nén tính toán: Ra’ = 2800 kG/cm2

- Cường độ chịu kéo tính toán: Ra = 2800 kG/cm2

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

- Môđun đàn hồi: Ea = 2,1.106 kG/cm2

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

- Cường độ chịu nén tính toán: Ra’ = 2300 kG/cm2

- Cường độ chịu kéo tính toán: Ra = 2300 kG/cm2

- Cường độ tính cốt thép ngang: Rđ = 1800 kG/cm2

- Môđun đàn hồi: Ea = 2,1.106 kG/cm2

Vữa ximăng-cát, gạch xây tường: γ = 1,8 T/m3

Gạch lát nền ceramic: γ = 2,0 T/m3

2 TẢI TRỌNG

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)

- Tải trọng động đất (cho các công trình xây dựng trong vùng có động đất)

Ngoài ra khi có yêu cầu kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải được tính toán kiểm tra 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, được quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1 KÍCH THƯỚC SƠ BỘ

Bể nước mái có kích thước 4 × 7 × 2 (m3) Cao trình nắp bể là +58,0 m

Bể nước (gồm đáy bể, thành bể, nắp bể) được đúc BTCT toàn khối Sơ bộ chọn chiều dày nắp bể là 12 cm, chiều dày thành bể là 16 cm, chiều dày đáy bể là 20 cm

2 VẬT LIỆU

Bêtông mác 400: Rn = 170 kG/cm2, Rk = 12 kG/cm2

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

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

II TÍNH TOÁN NẮP BỂ

Nắp bể đúc bêtông toàn khối với thành bể và có kích thước như sau:

Hoạt tải sửa chữa: p= 1,2.75 = 90 kG/m2

→Tổng tải trọng: q = qbt + p= 330 + 90 = 420 kG/m2

2 SƠ ĐỒ TÍNH

Tỉ số l2/l1 = 7/4 = 1,75 < 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.l l= 1 2 =420.4.7 11760 kG= ; mij, kij tra bảng phụ thuộc l2/l1

R h

=γ

Thép cấu tạo chọn Þ6a200

Tại cửa nắp có kích thước 60 cm × 60 cm, được gia cố bằng 2Þ8

III TÍNH TOÁN THÀNH BỂ

1 TẢI TRỌNG

a) Tải trọng ngang của nước

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

n

p = γ =n .h 1,1.1000.1,8 1980 kG/ m= b) Tải trọng gió

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 = 58,0 m → k =1,37

Xem áp lực gió không đổi suốt chiều cao thành bể

p =n.W k.c 1,2.83.1,37.0,6 83 kG/ m= = Xét trường bất lợi nhất, ô bản chịu tác dụng của áp lực nước và gió hút nên tải trọng tác dụng có dạng hình thang

Tại cao trình nắp bể (z = 0): q = ph.1 = 83.1 = 83 kG/m

Tại cao trình đáy bể (z = 1,8 m): q = (ph + pn).1 = (1980 + 83).1 = 2063 kG/m

2 SƠ ĐỒ TÍNH

Thành bể là cấu kiện chịu nén lệch tâm, để đơn giản tính toán thiên về an toàn, bỏ qua trọng lượng bản thân của thành bể, xem thành bể là cấu kiện chịu uốn có cạnh dưới ngàm vào bản đáy, cạnh bên được ngàm vào các thành vuông góc, cạnh trên tựa đơn vào bản nắp Cắt 1 dải rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn, tính như một dầm có 1 đầu ngàm và 1 đầu tựa đơn

Hình 2 Sơ đồ tính thành bể

R h

=γ

IV TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY

a) Tải trọng bản thân

TT Vật liệu Chiều dày

(m)

γ (kG/m3) HSVT n Tĩnh tải tính toán p(kG/m2)

Đối với bản đáy không kể đến hoạt tải sửa chữa, vì khi sửa chữa bể không chứa nước (theo TCVN 5574-1991)

Tổng tải trọng: q = p + pn = 750 + 1980 = 2730 kG/m2

2 SƠ ĐỒ TÍNH

Tỉ số l2/l1 = 7/4 = 1,75 < 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=(g p l l+ )1 2 =2730.4.7 76440 kG= ; mij, kij tra bảng phụ thuộc l2/l1

R h

=γ

5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG BẢN ĐÁY

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

Hình 4 Chuyển vị bản đáy

Dựa vào hình vẽ nhận thấy chuyển vị fmax = 0,9 mm << [ ]f Lmax 700 2,8 cm

Thỏa mãn điều kiện biến dạng cho phép

V TÍNH TOÁN DẦM ĐÁY

Chọn kích thước dầm đáy là DD (30 cm × 70 cm)

Tải trọng do thành bể truyền vào: qtb = γn .b.h 1,1.2500.0,16.1,8 792 kG/ m= =

Tải trọng bản thân dầm đáy:

a) Kiểm tra điều kiện hạn chế

Bêtông không bị phá hoại do ứng suất nén chính:

Qo = ko.Rn.b.ho = 0,35.170.30.65 = 116025 kG > Qmax (thoả)

Khả năng chịu cắt của bêtông:

Q1 = k1.Rk.b.ho = 0,6.12.30.65 = 14040 kG < Qmax (không thoả)

→ Cần phải tính cốt đai

b) Tính cốt đai

Dùng đai Þ8, fd = 1,010 cm2, 2 nhánh

Bước đai cực đại:

k 0 max

1,5.R b.h 1,5.12.30.65

Bước đai cấu tạo: (ứng với h = 70 cm > 45 cm)

uct = min{h/3; 15 cm} = 15 cm cho đoạn gần gối

uct = min{3h/4; 50 cm} = 50 cm cho đoạn giữa dầm

Bố trí đai đảm bảo u ≤ uct, umax:

u = 15 cm trong phạm vi gần gối tựa

u = 25 cm trong phạm vi giữa nhịp còn lại

Không cần tính cốt xiên

7 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG DẦM ĐÁY

Độ võng cho phép của dầm: fmax l 700 3,5 cm

VI 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 bể nước mái sẽ có cấp chống nứt là cấp 3 và bề rộng khe nứt giới hạn là: [an] = 0,2 mm

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

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

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

3 a

a

a = δ ϕ η E σ 20.(3,5 100 ) d − µTrong đó:

-δ: Hệ số lấy đối với:

Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm: 1,0

Cấu kiện chịu kéo: 1,2

-ϕ1 = 1: Hệ số lấy khi có tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn và tác dụng 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: 1,3

Với 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

M

A z

σ =Trong đó:

M: Momen tiêu chuẩn tác dụng trên thành hồ trong 1 m chiều rộng

As: Diện tích cốt thép

z: Khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép S đến điểm đặt của hợp lực trong vùng chịu nén của tiết diện bêtông phía trên vết nứt được xác định như sau:

( )

2 1 f 0 f

0

h h 1 2

h1 = 2a: đối với cấu kiện chữ nhật

Chiều cao vùng chịu nén tương đối của bêtông được tính như sau:

( ) s.totf

0

1,5 e

h 10

β: Hệ số lấy như sau:

Đối với bêtông nặng và bêtông nhẹ: 1,8

Đối với bêtông hạt nhỏ: 1,6

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

µ = : hàm lượng cốt thép

es tot : Độ lệch tâm của lực dọc N đối với trọng tâm tiết diện cốt thép, tương ứng với nó là momen M (Do tính theo cấu kiện chịu uốn nên cho es tot = 0)

ϕf : được xác định theo công thức ( ' ) ' '

As’: diện tích cốt thép căng trứơc As’ = 0

bf’ : phần chiều cao chịu nén của cánh tiết diện chữ I, T → bf’ = 0

ν: Hệ số đặc trưng trạng thái đàn hồi dẻo của bêtông vùng chịu nén, phụ thuộc vào độ ẩm môi trường và tính chất dài hạn của tải trọng

ν = 0,15 đối với tải trọng dài hạn

ν = 0,15 đối với tải trọng ngắn hạn trong môi trường có độ ẩm lớn hơn 40%

2 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Bảng tính toán kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành và bản đáy

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CẦU THANG

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1 KÍCH THƯỚC SƠ BỘ

Cầu thang tầng điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản Mỗi vế gồm 10 bậc thang với kích thước: h = 16,5 cm; b = 30 cm

Góc nghiêng của cầu thang: tg h 165 0,55

b 300

Chọn chiều dày bản thang là hb =12 cm

Chiều cao tiết diện thẳng đứng của bản thang là h' hb 12 13,7 cm

3 TẢI TRỌNG

a) Tải trọng tác dụng trên bản thang

Tải trọng Vật liệu Chiều dày (m) (kG/mγ 3) HSVT n

Tải tính toán (kG/m2)

TĨNH TẢI

Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang: q = (g + p).1 = 1095 kG/m

b) Tải trọng tác dụng trên bản chiếu nghỉ

Tải trọng Vật liệu Chiều dày (m) (kG/mγ 3) HSVT n

Tải tính toán (kG/m2)

II TÍNH TOÁN BẢN THANG

1 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Vì trong công trình này, hai vế của cầu thang giống nhau nên ta chỉ tính cho một vế, rồi lấy kết quả tương tự cho vế thang còn lại

Tính toán đối với vế thang thứ nhất

Để tính toán thiên về an toàn, ta xác định nội lực của bản thang ứng với 3 dạng sơ đồ tính, rồi lựa chọn giá trị nội lực phù hợp trong từng dạng sơ đồ tính để tính thép tại từng vị trí tiết diện của bản thang

- Sơ đồ 1: 1 gối cố định, 1 gối di động (chọn Momen max tại nhịp)

- Sơ đồ 2: 2 gối cố định (chọn Momen min tại đoạn gãy khúc)

- Sơ đồ 3: 2 đầu ngàm (chọn Momen min tại gối)

2 TÍNH CỐT THÉP

Giải nội lực ta được:

- Sơ đồ 1: Mnhịp = 2586 kGm

- Sơ đồ 2: Mgãy = – 45 kGm

- Sơ đồ 3: Mgối = 1473 kGm

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

2

n o

MA

R h

=γ

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 = 2546 kG/m

- Tải trọng bản thân dầm thang: q2 = 0,2.0,3.2500.1,1 = 165 kG/m

- Tải trọng do ô bản sàn truyền vào (l1 = 2,5 m; l2 = 2,7 m; β = l1/2l2 = 0,46):

q = 1 2− β + β ql = 1 2.0,46− +0,46 1148.2,5 1935= kG/m

Trong đó, tải trọng q tác dụng lên sàn tính theo bảng sau:

(m)

γ (kG/m3)

HSVT

n

Tải tính toán (kG/m2)

R h

=γ

(cm2)

Chọn thép

a) Kiểm tra điều kiện hạn chế

Bêtông không bị phá hoại do ứng suất nén chính:

Qo = ko.Rn.b.h0 = 0,35.170.20.22 = 26180 kG > Qmax (thoả)

Khả năng chịu cắt của bêtông:

Q1 = k1.Rk.b.h0 = 0,6.12.20.22 = 3168 kG < Qmax (không thoả)

→ Cần phải tính cốt đai

b) Tính cốt đai

Dùng đai Þ6, 2 nhánh

Bước đai cực đại:

k 0 max

1,5.R b.h 1,5.12.20.27

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; 50 cm} = 22,5 cm cho đoạn giữa dầm

Bố trí đai:

u = 10 cm trong phạm vi gần gối tựa

u = 20 cm trong phạm vi giữa nhịp còn lại

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1 KÍCH THƯỚC SƠ BỘ

Chọn chiều dày bản sàn là 25 cm

a) Tải trọng thường xuyên do các lớp sàn

TT Vật liệu Chiều dày (m) (kG/mγ 3) HSVT n

Tĩnh tải tính toán (kG/m2)

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

do phần mềm tự tính nên khi nhập tĩnh tải, cần trừ đi phần khối lượng lớp bêtông, cụ thể tĩnh tải do các lớp sàn có giá trị như sau: q = 810 – 690 = 120 (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 dầm biên Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc tính được: tổng chiều dài tường ngăn trên 1 tầng điển hình là 209 m và diện tích sàn tầng điển hình là 798 m2

Tải trọng tường ngăn (rộng 10 cm, cao 305 cm) phân bố đều trên sàn:

2 san

II TÍNH TOÁN SÀN KHÔNG DẦM

1 SƠ ĐỒ TÍNH

Hệ kết cấu sàn được chọn là kết cấu sàn không dầm không có mũ cột

Có nhiều phương pháp thiết kế sàn không dầm Phương pháp được sử dụng trong đồ án này là phương pháp thiết kế trực tiếp Trong đó, mặt bằng sàn được chia thành các dải trên cột và dải giữa nhịp Xem rằng các dải trên cột làm việc như dầm liên tục kê lên các đầu cột, còn các dải giữa nhịp cũng là các dải liên tục kê lên các gối tựa đàn hồi là các dải trên cột vuông góc với nó

Những ô sàn có khoảng trống cầu thang, các lỗ bố trí hệ thống kỹ thuật như đường ống cấp, thoát nước xuyên tầng… coi như vẫn liên tục, sau này sẽ tiến hành các biện pháp cấu tạo để xử lí

Trong mỗi dải có mômen dương và mômen âm tác dụng Tổng hình học của các giá trị mômen âm và dương trong phạm vi một ô bản bằng giá trị M0 là mômen lớn nhất khi xem mỗi ô bản như là một ô bản kê tự do trên hai cạnh Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột trong phương đang xét

Tiến hành phân chia để xác định mômen âm và dương trong các dải Tại các dải trên gối mômen lớn hơn so với các dải giữa nhịp Theo bề rộng mỗi dải cũng như giữa các dải mômen thay đổi theo một đường cong nào đấy nhưng để đơn giản có thể xem rằng mômen bằng nhau theo cả bề rộng dải và có bước nhảy giữa các dải

Bề rộng các dải qua cột được chọn cách 2 bên tim cột ¼ bề rộng nhịp hoặc bước cột Khoảng ½ bề rộng nhịp hoặc bước cột còn lại là bề rộng các dải giữa nhịp Sơ đồ phân chia các dải tính toán như sau (gồm 11 dải ngang và 7 dải dọc):

MẶT BẰNG PHÂN CHIA DẢI BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN

42800

6 1

Hình 1 Sơ đồ phân chia dải tính toán

Do mặt bằng sàn có tính chất đối xứng, nên ta chỉ cần tính toán với nửa diện tích sàn, 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 (tải trọng ngang được truyền vào lõi cứng), nội lực trong sàn xuất hiện chủ yếu do tải trọng đứng Do đó, khi tính toán sàn, không nhất thiết phải tính đến ảnh hưởng của tải trọng ngang, mà chỉ cần xét các trường hợp tải trọng đứng

Bảng 1 Các trường hợp tải trọng dùng trong tính toán sàn

1 TT Dead Tĩnh tải và tải trọng bản thân

2 HT1 Live Hoạt tải xếp kiểu ô cờ loại 1

3 HT2 Live Hoạt tải xếp kiểu ô cờ loại 2

4 HT3 Live Hoạt tải xếp kiểu ô cờ loại 3

5 HT4 Live Hoạt tải xếp kiểu ô cờ loại 4

Hình 2 Hình minh hoạ các trường hợp đặt tải