Thiết kế cao ốc Hưng Thịnh

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 1.1. Mục đích chọn đề tài Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm văn hóa kinh tế lớn của cả nước, dân cư nhiều nơi đổ về thành phố tìm kiếm cơ hội cho mình nên dân số ngày càng đông làm tăng nhanh nhu cầu về nhà ở. Bên cạnh đó quỹ đất xây dựng ngày càng eo hẹp, vì vậy giải pháp nhà cao tầng là lựa chọn tốt nhất để giải quyết vấn đề nhà ở cho cư dân thành phố. Với nhu cầu đó, cao ốc Hưng Thịnh được đầu tư xây dựng kết hợp giữa căn hộ và khu thương mại. 1.2. Địa điểm xây dựng công trình 1.2.1. Địa điểm Địa điểm xây dựng công trình là 125-127,đường Tô Ký, quận 12, TP.HCM. 1.2.2. Điều kiện tự nhiên Đặc điểm khí hậu thành phố Hồ Chí Minh được chia thành hai mùa rõ rệt Mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11)  Nhiệt độ trung bình: 25 o C  Nhiệt độ thấp nhất: 20 o C  Nhiệt độ cao nhất: 36 o C  Lượng mưa trung bình: 274.4 mm (tháng 4)  Lượng mưa cao nhất: 638 mm (tháng 5)  Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (tháng 11)  Độ ẩm tương đối trung bình: 48,5%  Độ ẩm tương đối thấp nhất: 79%  Độ ẩm tương đối cao nhất: 100%  Lượng bốc hơi trung bình: 28 mm/ngày đêm Mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4)  Nhiệt độ trung bình: 27 o C  Nhiệt độ cao nhất: 40 o C Gió  Vào mùa khô:  Gió Đông Nam: chiếm 30% - 40%  Gió Đông: chiếm 20% - 30%  Vào mùa mưa: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 2  Gió Tây Nam: chiếm 66% Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình là 2,15 m/s Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ. 1.3. Giải pháp kiến trúc 1.3.1. Mặt bằng và phân khu chức năng Số tầng: 2 tầng hầm + 15 tầng lầu + 1 tầng lửng. Công trình được chia khu chức năng từ dưới lên:  Hai tầng hầm: dùng làm nơi để xe và lắp đặt các thiết bị kỹ thuật  Tầng 1-3: khu thương mại – dịch vụ  Tầng 4-14: dùng làm căn hộ  Tầng 15: tầng mái Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 3 1.3.2. Hệ thống giao thông Về mặt giao thông đứng: được tổ chức gồm 4 cầu thang bộ kết hợp với 2 khu thang máy dùng để đi lại và thoát người khi có sự cố. Về mặt giao thông ngang: trong công trình (mỗi tầng) là các hành lang chạy dọc lõi thang của công trình. 1.4. Giải pháp kỹ thuật 1.4.1. Điện Nguồn điện cung cấp cho chung cư chủ yếu là nguồn điện thành phố, có nguồn điện dự trữ khi có sự cố cúp điện, đólà máy phát điện đặt ở tầng hầm để bảo đảm cung cấp điện 24/24h cho chung cư. Hệ thống cáp điện được đi trong hộp gain kỹ thuật và có bảng điều khiển cung cấp điện cho từng căn hộ. 1.4.2. Nước Nguồn nước cung cấp cho chung cư là nguồn nước thành phố, được đưa vào bể nước ngầm rồi dùng máy bơm đưa nước đến bể nước mái của chung cư, sau đó nước từ đây sẽ được cung cấp lại cho các căn hộ. Đường ống thoát nước thải và cấp nước đều sử dụng ống nhựa PVC. Mái bằng tạo độ dốc để tập trung nước vào các sê nô bằng BTCT, sau đó được thoát vào ống nhựa thoát nước để thoát vào cống thoát nước của thành phố. 1.4.3. Thông thoáng Tất cả các căn hộ đều nằm xung quanh lõi thang suốt từ tầng mái đến tầng trệt. Ngoài ra, còn có 2 khoảng lõm ở 2 mặt của công trình để tăng thêm diện tích các lô gia tiếp xúc với bên ngoài. Tất cả các căn hộ đều có mặt tiếp xúc bên ngoài để lấy ánh sáng tự nhiên. 1.4.4. Chiếu sáng Toàn bộ tòa nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên và bằng điện. Ở tại các lối đi lên xuống cầu thang, hành lang và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng. 1.4.5. Thông tin liên lạc Hệ thống thông tin liên lạc trong công trình bao gồm: Hệ thống mạng máy tính; Hệ thống cáp điện thoại; Hệ thống truyền hình cáp; Hệ thống camera an ninh; Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 4 Hệ thống điện thoại gọi cửa; Hệ thống phát thanh công cộng; Hệ thống báo động và chống đột nhập; Hệ thống kiểm soát xe ra vào. 1.4.6. Phòng cháy – Chữa cháy Các họng cứu hỏa được đặt tại hành lang và đầu cầu thang, ngoài ra còn có các hệ thống chữa cháy cục bộ đặt tại các vị trí quan trọng. 1.4.7. Thoát rác Rác thải được chứa ở gian rác, bố trí ở tầng hầm, có bộ phận đưa rác ra ngoài. Gain rác được thiết kế kín đáo, tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm. 1.4.8. Các hệ thống khác Thanh chống sét nhà cao tầng, còi báo động, hệ thống đồng hồ.   Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 5 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC (Theo Tiêu Chuẩn: ACI 318-2002 ) 2.1. Vật liệu cho sàn bê tông ứng lực trước 2.1.1. Bê tông sàn Chọn bê tông có cấp độ bền B35 (Mác 450) Cường độ tính toán chịu nén: 19.5( ) b R MPa = Cường độ tính toán chịu kéo: 1.3( ) bt R MPa = Môđun đàn hồi: 3 34.5 10 ( ) b E MPa = × Cường độ chịu nén của bê tông cho mẫu lăng trụ ở 28 ngày tuổi theo tiêu chuẩn ACI (USA): ' 0.8 0.8 45 30( ) 1.2 1.2 c MacBT f MPa × × = = = (theo lý thuyết công thức trên là do sự hoán đổi từ mẫu chuẩn _ hình lập phương 150x150x150_ ra hình lăng trụ ) Môđun biến dạng đàn hồi: ' 4730 4730 30 25907.3( ) c c E f MPa = × = × = 2.1.2. Cáp sử dụng Cáp sử dụng cho sàn là cáp bám dính T15 đặt trong ống nhựa có đường kính 20 mm, tuân theo tiêu chuẩn ASTM A416, sử dụng loại cáp ứng lực Grade 270 do VSL sản xuất có các dữ liệu sau: Đường kính cáp: D cap = 15.2 (mm) Diện tích cáp: A ps = 140 (mm 2 ) Giới hạn bền của cáp: 1860( ) pu f MPa = Giới hạn chảy của cáp: 1690( ) py f MPa = Tải trọng phá hoại: 206.7 (KN) Môđun biến dạng đàn hồi: 5 1.95 10 ( ) ps E MPa = × Độ dài lớn nhất: 2.5% Cáp có tổn hao do chùng ứng suất sau 1000 giờ là 2% Các thông số để thiết kế hao tổn do ma sát của cáp là: 0.15 µ = , 0.001/1 k m = 2.1.3. Thép sử dụng cho sàn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 6 Dùng thép AIII có cường độ chịu kéo tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất: 365( ) y f MPa = Cốt thép miền trên và miền dưới: ∅ = 12 (mm), A s = 113.1 (mm 2 ) 2.2. Thiết kế mặt bằng sàn điển hình ( sàn tầng 10 ) 2.2.1. Chọn sơ bộ kích thước cấu kiện Chọn sơ bộ kích thước vách Chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao. 3400 170 20 t mm ≥ = . Chọn t = 300 mm Chọn sơ bộ kích thước sàn Sàn bê tông ứng lực trước được lựa chọn kích thước sàn theo công thức kinh nghiệm: ( ) 40 45 s L L h = → . V ậy với nhịp lớn nhất là 10.5m thì chiều dày sàn nằm trong khoảng (233.33 ÷ 262.5). Chọn chiều dày sàn là h b = 240 mm. Chọn sơ bộ kích thước dầm biên 15 10 d l l h   = ÷     . Chọn 700( ) d h mm = 3 2 d d d h h b   = ÷     = 350 (mm) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 7 Chọn sơ bộ kích thước cột Kích thước tiết diện cột được chọn tùy theo diện truyền tải. Công thức xác định sơ bộ tiết diện cột: c b n N F k R × = × Trong đó: k = 1.2→1.5: hệ số kể đến do cột còn chịu momen do gió N : là tổng lực dọc tác dụng lên chân cột của tầng bất kỳ 1 ( ) n s s i N N S p g = = = × + + ∑ TLBT dầm + TLBT tường + TLBT cột S : diện tích truyền tải N: số tầng trên mặt cắt cột STT Tầng Cột giữa Cột biên 1 Hầm 2 – Tầng 2 1000x1000 600x700 2 Tầng 3 – Tầng 7 900x900 550x700 3 Tầng 8 – Tầng 11 750x750 500x700 4 Tầng 12 – Tầng mái 600x600 400x600 2.2.2. Tải trọng tác dụng lên sàn Tải trọng Tên lớp Bề dày (m) Trọng lượng riêng (kN/m 3 ) Tải tiêu chu ẩn (kN/m 2 ) Hệ số vượt tải Tải tính toán (kN/m 2 ) Gạch Ceramic 0.02 18 0.36 1.1 0.396 Vữa lót 0.03 20 0.6 1.2 0.72 Tĩnh tải Sàn bê tông 0.24 25 6 1.1 6.6 Vữa trát 0.015 20 0.3 1.2 0.36 Ống vệ sinh 0.5 1.1 0.55 Đường ống thiết bị M&E 0.5 1.1 0.55 Trần treo thạch cao 0.15 1.1 0.17 Trọng lượng vách ngăn 0.5 1.3 0.65 Tổng tĩnh tải 8.91 10 Hoạt tải 1.50 1.30 1.95 Ứng lực cân bằng do tĩnh tải 2 (0.8 1) àn = 0.9 6=5.4(kN/m ) cb W TLBTs= → × × 2.3. Kiểm tra xuyên thủng của bản sàn Xét trên cột D2 có diện tích truyền tải từ sàn lên cột lớn để chọn tính, tháp xuyên thủng như sau ( kiểm tra như sàn thường) Chọn 25 a mm = Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 8 0 240 25 215( ) h h a mm = − = − = Lực phân bố đều trên sàn gồm tĩnh tải và hoạt tải: 2 10 1.95 11.95( / ) q g p kN m = + = + = Diện tích sàn truyền tải trọng về cột 2 2 5.25 2 4.75 5.25 1.3 5.25 86.9( ) S m = × + × + × = Diện tích mặt đáy của tháp xuyên thủng 2 2 2 0 ( 2 ) (1 2 0.215) 2.04( ) A b h m = + × = + × = Lực nén thủng F ( ) 11.95 (86.9 2.04) 1014.08( ) F q S A kN = × − = × − = Khả năng chịu cắt của bê tông 0 cx b bt m Q R u h α γ = × × × × Trong đó: α = 1 đối với bê tông nặng b γ = 1 hệ số điều kiện làm việc của bê tông. bt R =1300 kN/m 2 cường độ chịu kéo tính toán của bê tông m u - chu vi trung bình của tháp nén thủng. 0 4 ( 2 ) 4 (1 2 0.215) 5.72( ) m u b h m = × + × = × + × = 1 1 1300 5.72 0.215 1598.7( ) cx Q kN = × × × × = Vậy F < cx Q nên sàn đảm bảo không bị xuyên thủng tại vị trí các điểm tiếp xúc giữa sàn và cột. Do yêu cầu kiến trúc công trình và thiên về an toàn ta chọn và bố trí mũ cột dày 200(mm), rộng 2m x 2m cho cột giữa. 2.4. Tính tổn hao ứng suất Chọn ứng suất căng ban đầu theo mục 18.5.1 tiêu chuẩn ACI 318-2002 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 9 0.8 0.8 1860 1488( ) 0.94 0.94 1690 1588.62( ) pi pu pi py f f MPa f f MPa ≤ × = × = ≤ × = × = Lấy 0.75 0.75 1860 1395( ) pi pu f f MPa ≤ × = × = 2.4.1. Tổn hao ứng suất do ma sát Cáp được căng sau bằng kích. Cáp được đặt trong ống gen xoắn mạ kẽm, ống gen 20x85 (mm), chiều dài 6-8 (m), các ống gen được nối với nhau bằng các ống nối bằng nhựa có đặt các ống nhựa PVC Tiền Phong thông lên sàn để khi cáp căng xong thì việc bơm vữa vào trong ống gen được dễ dàng, ta có thể kiểm tra lượng vữa bơm vào trong và băng dính thành ống dài theo bó cáp trước khi đổ bê tông. Nếu cáp dải > 30(m) thì cáp được neo cố định ở 2 đầu. Nếu cáp dải < 30(m) thì cáp được neo một đầu neo sống, một đầu neo chết. Quy trình thi công kéo cáp chia làm 3 giai đoạn: 10%-50%-100%P o . Khi cáp đã được kéo đến lực kéo tính toán, đóng chặt nêm lần cuối, bơm vữa xi măng mác cao vào ống d9r63 tạo lực dính và bảo vệ cáp. Chọn sơ bộ tỉ lệ hao ứng suất có thể lấy gần đúng là 2.5% trên 10m dài. Đối với sàn này ứng suất còn lại là: 59.8 1395 0.025 1395 1186( ) 10 si f MPa = − × × = Ứng suất trung bình trong cáp: 1395 1186 1290.5( ) 2 p f MPa + = = Biến dạng do ứng suất trung bình: 5 1290.5 59.8 . 0.396( ) 1.95 10 p f l mm E × ∆ = = = × 2.4.2. Tổn hao ứng suất do biến dạng vùng neo Sau khi căng cáp và đưa cáp vào trạng thái làm việc Vùng neo cho phép biến dạng lớn nhất là 6mm 5 . 0.006 1.95 10 19.56( ) 59.8 f E MPa l ∆ × × ∆ = = = Ứng suất trung bình sau khi kể đến hao ứng suất do ma sát và biến dạng neo: 2 1290.5 19.56 1270.94( ) p f f f MPa = − ∆ = − = 2.4.3. Hao ứng suất do nguyên nhân khác Hao do co ngót của bê tông, do từ biến, chùng ứng suất của cáp phụ thuộc vào độ ẩm khi căng sau, lấy bằng 17% 2 f (mục 18.6 TC ACI318-2002) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS. Dương Hồng Thẩm SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 10 2 17% 0.17 1270.94 216( ) f MPa = × = Ứng suất sử dụng hiệu quả lúc này: 2 2 17% 1270.94 216 1054.94( ) se f f f MPa = − = − = 2.5. Hình dạng cáp Dựa trên biểu đồ moment do tĩnh tải cân bằng gây ra để bố trí cáp cho sàn, việc tính toán nội lực cho sàn được giải bằng phần mềm SAFE. Các bước thực hiện trong SAFE Bước 1: Nhập thông tin của sàn, dầm, vách, cột [...]... cường độ của kết cấu nhà cao tầng cần được thiết kế đều hoặc thay đổi giảm dần lên phía trên, tránh thay đổi đột ngột Độ cứng đơn vị của kết cấu ở tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng đơn vị của kết cấu ở tầng dưới kề nó Chọn bề rộng vách loại: rộng 300mm Các vách cứng sẽ bố trí không đổi theo chiều cao (đơn điệu), chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó Vị trí vách... tung độ y tương ứng trên nhịp giữa: Khoảng cách (mm) Cao độ cáp (mm) Làm tròn (mm) 0 760 1520 2280 3040 3800 4560 5320 6080 6840 7600 210 145.22 94.84 58.86 37.26 30.06 37.26 58.84 94.83 145.2 209.97 210 145 SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền 95 59 37 30 37 MSSV : 20661225 59 95 145 210 Trang 32 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS Dương Hồng Thẩm 2.8.2 Cao độ cáp các dải theo phương trục Y Nhịp biên (nhịp... 0.6e ) = ( 9450 ; 128) D’ (L; h-d) = (10500; 210) CÁP PHƯƠNG Y NHỊP GIỮA 250 Cao độ cáp y = 6.53E-06x 2 - 0.0686x + 210 0 200 10500 150 100 50 5250 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Chiều dài cáp Thay tọa độ tương ứng trên dải cáp vào phương trình trên để tính toán ra tung độ y tương ứng trên nhịp giữa: Khoảng cách (mm) Cao độ cáp (mm) Làm tròn (mm) 0 2100 3150 4200 210 145.17 94.74 58.7 37.07 29.83... tải 1.2, của hoạt tải 1.6 2.7.1 Kiểm tra khả năng chịu uốn Với nhịp có tỉ lệ (nhịp/chiều cao tiết diện): lnhip hb = 10.5 = 43.75 > 35 0.24 Ứng suất phá hoại trong cáp: f pe f c' = f se + 70 + 300 × ρ ρ Trong đó f c' = 30( MPa ) f se = 1054.94( MPa) ρρ = Ape bd × d p bd = 4.75m : bề rộng dải d p = 0.2m : chiều cao tính từ đường cáp ở nhịp đến mặt bản Ape = n × Aps = 45 ×140 = 6300(mm 2 ) : diện tích... × 4.75 × 0.243 Nên độ võng theo 2 phương là: ∆ = ∆1 + ∆ 2 = 0.51 + 1.19 = 1.7(cm) Độ võng giới hạn: [∆] = L 10.5 = = 0.042(m) = 4.2(cm) 250 250 Vậy ∆ < [ ∆ ] : thỏa mãn điều kiện độ võng 2.8 Tính toán cao độ cáp Trong thực tế thi công, khi cáp ứng lực trước được trải qua nhiều nhịp và gối tựa, người ta phải tìm cách tránh những góc nhọn của cáp trên gối tựa (nơi có góc nghiêng thay đổi đột ngột) để... 4347 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Chiều dài cáp Thay tọa độ tương ứng trên dải cáp vào phương trình trên để tính toán ra tung độ y tương ứng trên nhịp biên: Khoảng cách (mm) Cao độ cáp (mm) Làm tròn (mm) 0 1050 2100 3150 120 77.56 48.3 32.23 29.35 39.65 63.14 99.81 149.67 212.71 288.95 120 78 48 32 4200 5250 29 40 6300 63 7350 100 8400 150 9450 213 10500 289 Nhịp giữa (nhịp... định được qua tọa độ 3 điểm như hình vẽ: SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 30 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD : TS Dương Hồng Thẩm QUỸ ĐẠO RẢI CÁP ( THEO DẠNG PARABOLE ĐƠN GIẢN) 2.8.1 Cao độ cáp các dải theo phương trục X Nhịp biên (nhịp 1-2) e1 = 60(mm) e2 = 80(mm) Z B = d = 30(mm) Chọn gốc tọa độ tại mép dưới gối trục A Điểm A có tọa độ (0; 120) Điểm B có tọa độ (0,414L; d) = (3933;30)... độ tương ứng trên dải cáp vào phương trình trên để tính toán ra tung độ y tương ứng trên nhịp biên: SVTH : Tạ Thị Thanh Tuyền MSSV : 20661225 Trang 31 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng Khoảng cách (mm) Cao độ cáp (mm) Làm tròn (mm) 0 950 GVHD : TS Dương Hồng Thẩm 1900 2850 3800 4750 5700 6650 7600 8550 9500 83.56 56.49 38.82 30.53 31.63 42.10 61.97 91.21 129.84 177.86 120 120 84 56 39 31 32 42 62 91... vách (lõi) cứng có thể xác định: Fvl = f vl × Fst Trong đó: f vl = 0.015 Fst : diện tích sàn từng tầng Khoảng cách giữa các vách cứng theo một phương ≤ 30m Không chọn các vách có khả năng chịu tải lớn nhưng số lượng ít mà chọn nhiều vách có khả năng chịu tải tương đương và phân bố đều các vách trên mặt công trình Không chọn các vách chỉ đối xứng về độ cứng mà không đối xứng về hình học SVTH : Tạ Thị . dựng ngày càng eo hẹp, vì vậy giải pháp nhà cao tầng là lựa chọn tốt nhất để giải quyết vấn đề nhà ở cho cư dân thành phố. Với nhu cầu đó, cao ốc Hưng Thịnh được đầu tư xây dựng kết hợp giữa. trung bình: 25 o C  Nhiệt độ thấp nhất: 20 o C  Nhiệt độ cao nhất: 36 o C  Lượng mưa trung bình: 274.4 mm (tháng 4)  Lượng mưa cao nhất: 638 mm (tháng 5)  Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (tháng. nhất: 79%  Độ ẩm tương đối cao nhất: 100%  Lượng bốc hơi trung bình: 28 mm/ngày đêm Mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4)  Nhiệt độ trung bình: 27 o C  Nhiệt độ cao nhất: 40 o C Gió  Vào