ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THIẾT KẾ CAO ỐC NHÀ Ở VĂN PHÒNG NGUYỄN ĐÌNH CHIỂU Q3

Thông qua đồ án tốt nghiệp, em mong muốn có thể hệ thống hoá lại toàn bộ kiến thức đã học cũng như học hỏi thêm các lý thuyết tính toán kết cấu và công nghệ thi công đang được ứng dụng c

Trường đại học xây dựng Khoa xây dựng dân dụng và công nghiệp

Xây dựng dân dụng và công nghiệp

Hà Nội - 01/ 2006

Bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học xây dựng Khoa xây dựng dân dụng và công nghiệp

Xây dựng dân dụng và công nghiệp

Hà Nội - 01/ 2006

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước, ngành xây dựng cơ bản

đóng một vai trò hết sức quan trọng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mọi lĩnh vực khoa học

và công nghệ, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có những bước tiến đáng kể Để đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của xã hội, chúng ta cần một nguồn nhân lực trẻ là các kỹ sư xây dựng có đủ phẩm chất và năng lực, tinh thần cống hiến để tiếp bước các thế hệ đi trước, xây dựng đất nước ngày càng văn minh và hiện đại hơn

Sau 5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Xây dựng, đồ án tốt nghiệp này là một dấu ấn quan trọng đánh dấu việc một sinh viên đã hoàn thành nhiệm vụ của mình trên ghế giảng đường Đại học Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cố gắng để trình bày toàn bộ các phần việc thiết kế và thi công công trình: “ Cao ốc nhà ở – văn phòng đường Nguyễn Đình Chiểu_ Thành phố Hồ Chí Minh ” Nội dung của đồ án gồm 3 phần:

có sự tận tình hướng dẫn của thầy Nguyễn Quang Viên – Bộ môn công trình thép gỗ và thầy

Lê Văn Tin – Bộ môn công nghệ và tổ chức xây dựng Xin cám ơn gia đình, bạn bè đã hỗ trợ

và động viên trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành đồ án ngày hôm nay

Thông qua đồ án tốt nghiệp, em mong muốn có thể hệ thống hoá lại toàn bộ kiến thức đã học cũng như học hỏi thêm các lý thuyết tính toán kết cấu và công nghệ thi công đang được ứng dụng cho các công trình nhà cao tầng của nước ta hiện nay Do khả năng và thời gian hạn chế,

đồ án tốt nghiệp này không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự chỉ dạy và góp ý của các thầy cô cũng như của các bạn sinh viên khác để có thể thiết kế được các công trình hoàn thiện hơn sau này

Hà Nội, ngày 08 tháng 01 năm 2006

Sinh viên

Trần Anh Tuấn

Trang Lêi nãi ®Çu

II.3 Tải trọng động đất tác dụng theo phương Y 27

III Thiết kế thép cho vách thang máy khung trục 2 41

IV Thiết kế ứng lực trước ô sàn 9,6 x 9,6 m 52

III Thiết kế móng cho khu thang máy khung trục 2 72

I Thiết kế tường vây và cột chống tạm

II.2 Thiết kế hệ thống ván khuôn cho cấu kiện điển hình 139

III Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường 172

I- Giới thiệu công trình

Công trình cao ốc nhà ở và văn phòng cho thuê được xây dựng tại đường Nguyễn Đình Chiểu – Quận 3 – thành phố Hồ Chí Minh, do Công ty AFC – Sài Gòn làm chủ đầu tư Phần kiến trúc và kết cấu được thiết kế bởi Công ty cổ phần tư vấn Đông Dương (Indochina Consutancy) Với quy mô và chất lượng của mình, công trình đã đáp ứng được nhu cầu về nhà ở và văn phòng cho thuê, phù hợp với xu hướng phát triển hiện đại của thành phố Hồ Chí Minh

Quy mô chung của công trình bao gồm :

II.2_ Giải pháp về bố trí mặt bằng công trình :

- Mặt bằng công trình là dạng chữ nhật, đối xứng theo cả hai phương, rất thuận tiện cho việc

bố trí các không gian kiến trúc cũng như xử lý kết cấu dạng công trình cao tầng

- Hai tầng hầm (cốt -3.2m và -6m) được dùng làm nơi để xe cho khu văn phòng và khu chung cư, kết hợp bố trí các phòng kỹ thuật, thông gió

- Tầng trệt à tầng 3: bố trí các khu vực siêu thị, dịch vụ vui chơi giải trí Khu văn phòng cho thuê cũng được bố trí trọn vẹn trong các tầng này, đảm bảo không gian làm việc tách biệt với khu nhà ở phía trên

- Tầng 4 à tầng 17: khu vực nhà ở cao cấp dạng chung cư, được bố trí độc lập về không gian và giao thông Trong đó bao gồm:

+ Căn hộ loại 1: có diện tích sử dụng là 132 m2, gồm có: 1 tiền phòng + kho 5m2, 3 phòng ngủ (17 + 16,2 + 13,3) m2, 1 phòng sinh hoạt chung + bếp + phòng ăn 32,5 m2 và 2 khu vệ sinh (4,7 + 3,3) m2, 1 ban công 5,9 m2

+ Căn hộ loại 2: có diện tích sử dụng là 91,8 m2, gồm có: 1 tiền phòng + kho 6,6 m2,

3 phòng ngủ (17,7 + 14,5+ 12,1) m2, 1 phòng sinh hoạt chung +bếp + phòng ăn 25,6 m2và 2 khu vệ sinh (4,6 + 3,5) m2, 1 ban công 7,0 m2

+ Căn hộ loại 3: có diện tích sử dụng là 85 m2, gồm có: 1 tiền phòng 3,3 m2, 2 phòng

ngủ (17,1 + 16,2) m , 1 phòng sinh hoạt chung + bếp + phòng ăn 34,5 m và 2 khu vệ sinh (4,7 + 3,3) m2, 1 ban công 5,9 m2

- Tầng 18, 19: bố trí các khu vui chơi giải trí, nhà hàng, khu thể thao, sàn nhảy phục vụ chủ yếu cho nhu cầu của khu dân cư và khu văn phòng

II.3_ Giải pháp về giao thông trong công trình :

- Theo phương đứng, công trình được bố trí 4 cầu thang máy cho khu dân cư, hai thang bộ phục vụ giao thông và thoát hiểm, đảm bảo các yêu cầu công năng kiến trúc, thẩm mỹ và tiện dụng Ngoài ra, khu vực văn phòng được thiết kế riêng một thang máy từ tầng hầm 1

đến tầng 3 để việc đi lại được thuận tiện và độc lập đồng thời nâng cao hiệu suất sử dụng thang máy

- Trên mặt bằng, trong các khu văn phòng, siêu thị đều được bố trí sảnh đợi, hành lang phục

vụ giao thông Hành lang cho khu văn phòng và khu nhà ở được bố trí độc lập, kết hợp với các quầy lễ tân hướng dẫn giao thông cho khách đến liên hệ

III- hệ thống kỹ thuật

III.1_ Hệ thống chiếu sáng, thông gió :

- Công trình được thiết kế tận dụng tốt khả năng chiếu sáng tự nhiên Tất cả các phòng làm việc và phòng ngủ đều có cửa sổ kính lấy sáng Công trình còn có hai giếng trời lấy sáng cho khu vực thang bộ

- Thông gió tự nhiên được đặc biệt chú ý trong thiết kế kiến trúc Với các cửa sổ lớn có vách kính, lô gia chìm, các phòng đều được tiếp xúc với không gian ngoài nhà, tận dụng tốt khả năng thông gió tự nhiên, tạo cảm giác thoải mái cho người dân khi phải sống ở trên cao

III.2_ Hệ thống điện và thông tin liên lạc:

- Đường điện trung thế 15 kV được dẫn ngầm vào trạm biến áp của công trình Ngoài ra công trình còn được trang bị 2 máy phát điện chạy bằng diezen, nhằm cung cấp điện trong các trường hợp mất điện trung tâm Hệ thống đường dây được trang bị đồng bộ cho toàn bộ các khu vực chức năng, đảm bảo chất lượng, an toàn và tính thẩm mỹ cao

- Hệ thống đường điện thoại, truyền hình cáp, internet băng thông rộng được thiết kế đồng

bộ trong công trình, đảm bảo các đường cáp được dẫn đến toàn bộ các phòng với chất lượng truyền dẫn cao

III.3_ Hệ thống cấp thoát nước :

- Hệ thống cấp nước sinh hoạt: nước được lấy từ nguồn nước thành phố, dự trữ trong các bể ở tầng hầm và tầng mái, được hệ thống máy bơm đưa đến từng căn hộ Lượng nước dự trữ

được tính toán đảm bảo nhu cầu sử dụng, cứu hoả và dự phòng khi cần thiết

- Hệ thông thoát nước: nước mưa từ tầng mái được thu qua sênô và đường ống thoát đưa về

bể phốt Nước thải công trình được thu gom toàn bộ về các bể xử lý nội bộ ở tầng hầm, trước khi được thải ra hệ thống chung của thành phố

III.4_ Hệ thống phòng cháy, chữa cháy :

- Công trình được thiết kế hệ thống chuông báo cháy tự động, kết hợp với các họng nước cứu hoả được bố trí trên tất cả các tầng Lượng nước dùng cho chữa cháy được tính toán và dự trữ trong các bể nước cứu hoả ở tầng hầm Hệ thống máy bơm luôn có chế độ dự phòng trong các trường hợp có cháy xảy ra sẽ tập trung toàn bộ cho công tác cứu hoả

+ thiÕt kÕ cèt thÐp khung trôc 2

+ thiÕt kÕ cÇu thang bé t1 tÇng trÖt

A- giải pháp kết cấu công trình

I.1_ Giải pháp về vật liệu :

Hiện nay ở Việt Nam, vật liệu dùng cho kết cấu nhà cao tầng thường sử dụng là bêtông cốt thép và thép (bêtông cốt cứng)

- Công trình bằng thép với thiết kế dạng bêtông cốt cứng đã bắt đầu đươc xây dựng ở nước

ta Đặc điểm chính của kết cấu thép là cường độ vật liệu lớn dẫn đến kích thước tiết diện nhỏ

mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực Kết cấu thép có tính đàn hồi cao, khả năng chịu biến dạng lớn nên rất thích hợp cho việc thiết kế các công trình cao tầng chịu tải trọng ngang lớn Tuy nhiên nếu dùng kết cấu thép cho nhà cao tầng thì việc đảm bảo thi công tốt các mối nối

là rất khó khăn, mặt khác giá thành công trình bằng thép thường cao mà chi phí cho việc bảo quản cấu kiện khi công trình đi vào sử dụng là rất tốn kém, đặc biệt với môi trường khí hậu Việt Nam, và công trình bằng thép kém bền với nhiệt độ, khi xảy ra hoả hoạn hoặc cháy nổ thì công trình bằng thép rất dễ chảy dẻo dẫn đến sụp đổ do không còn độ cứng để chống đỡ cả công trình Kết cấu nhà cao tầng bằng thép chỉ thực sự phát huy hiệu quả khi cần không gian sử dụng lớn, chiều cao nhà lớn (nhà siêu cao tầng), hoặc đối với các kết cấu nhịp lớn như nhà thi đấu, mái sân vận động, nhà hát, viện bảo tàng (nhóm các công trình công cộng)

- Bêtông cốt thép là loại vật liệu được sử dụng chính cho các công trình xây dựng trên thế giới Kết cấu bêtông cốt thép khắc phục được một số nhược điểm của kết cấu thép như thi công đơn giản hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trường và nhiệt độ, ngoài ra nó tận dụng

được tính chịu nén rất tốt của bêtông và tính chịu kéo của cốt thép nhờ sự làm việc chung giữa chúng Tuy nhiên vật liệu bêtông cốt thép sẽ đòi hỏi kích thước cấu kiện lớn, tải trọng bản thân của công trình tăng nhanh theo chiều cao khiến cho việc lựa chọn các giải pháp kết cấu để xử lý là phức tạp Do đó kết cấu bêtông cốt thép thường phù hợp với các công trình dưới 30 tầng

I.2_ Giải pháp về hệ kết cấu chịu lực :

I.2.1- Hệ kết cấu khung chịu lực :

- Hệ khung thông thường bao gồm các dầm ngang nối với các cột dọc thẳng đứng bằng các nút cứng Khung có thể bao gồm cả tường trong và tường ngoài của nhà Kết cấu này chịu tải trọng ngang kém, tính liên tục của khung cứng phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết nút khi chịu uốn, các liên kết này không được phép có biến dạng góc Khả năng chịu lực của khung phụ thuộc rất nhiều vào khả năng chịu lực của từng dầm và từng cột

- Việc thiết kế tính toán sơ đồ này chúng ta đã có nhiều kinh nghiệm, việc thi công cũng tương đối thuận tiện do đã thi công nhiều công trình, vật liệu và công nghệ dễ kiếm nên chắc chắn đảm bảo tính chính xác và chất lượng của công trình

- Hệ kết cấu này rất thích hợp với những công trình đòi hỏi sự linh hoạt trong công năng mặt bằng, nhất là những công trình như khách sạn Nhưng có nhược điểm là kết cấu dầm sàn thường dày nên không chiều cao các tầng nhà thường phải lớn

- Sơ đồ thuần khung có nút cứng bêtông cốt thép thường áp dụng cho dưới 20 tầng với thiết

kế kháng chấn cấp ≤ 7, 15 tầng với kháng chấn cấp 8, 10 tầng với kháng chấn cấp 9

I.2.2_ Hệ kết cấu khung – lõi :

- Đây là kết cấu phát triển thêm từ kết cấu khung dưới dạng tổ hợp giữa kết cấu khung và lõi cứng Lõi cứng làm bằng bêtông cốt thép Chúng có thể dạng lõi kín hoặc vách hở thường bố trí tại khu vực thang máy và thang bộ Hệ thống khung bố trí ở các khu vực còn lại Hai hệ thống khung và lõi được liên kết với nhau qua hệ thống sàn Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa rất lớn Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống lõi vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu chịu tải trọng đứng Sự phân chia rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc Trong thực tế hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng

- Tải trọng ngang của công trình do cả hệ khung và lõi cùng chịu, thông thường do hình dạng và cấu tạo nên lõi có độ cứng lớn nên cũng trở thành nhân tố chiụ lực ngang lớn trong công trình nhà cao tầng Hiên nay chúng ta đã làm nhiều công trình có hệ kết cấu này như tại các khu đô thị mới Láng – Hoà Lạc, Định Công, Linh Đàm, Đền Lừ Do vậy khả năng thiết kế, thi công là chắc chắn đảm bảo

I.2.3_ Hệ kết cấu khung, vách, lõi kết hợp :

Hệ kết cấu này là sự phát triển của hệ kết cấu khung - lõi, khi lúc này tường của công trình ở dạng vách cứng

Hệ kết cấu này là sự kết hợp những ưu điểm và cả nhược điểm của phương ngang và thẳng đứng của công trình Nhất là độ cứng chống uốn và chống xoắn của cả công trình với tải trọng gió Rất thích hợp với những công trình cao trên 40m Tuy nhiên hệ kết cấu này

đòi hỏi thi công phức tạp hơn, tốn nhiều vật liệu, mặt bằng bố trí không linh hoạt

II.1_ Lựa chọn phương án kết cấu:

Trên cơ sở đề xuất các phương án về vật liệu và hệ kết cấu chịu lực chính như trên, với quy mô của công trình gồm 22 tầng thân, tổng chiều cao khoảng 75 m, phương án kết cấu tổng thể của công trình được em lựa chon như sau:

- Về vât liệu: trên thực tế các công trình xây dựng của nước ta hiện nay vẫn sử dụng bêtông cốt thép là loại vật liệu chính Chúng ta đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công với loại vật liệu này, đảm bảo chất lượng công trình cũng như các yêu cầu kỹ mỹ thuật khác Em dự kiến chon vật liệu bêtông cốt thép sử dụng cho toàn bộ công trình Bêtông dùng cho các cấu kiện thường mác 300 (Rn = 130 kG/cm2), dùng cho sàn ứng lực trước mác 350 (Rn = 155kG/cm2) Cốt thép chịu lực nhóm AII (Ra = 2800kG/cm2)

- Về hệ kết cấu chiu lực: sử dụng hệ kết cấu khung – lõi chịu lực với sơ đồ khung giằng Trong đó, hệ thống lõi và vách cứng được bố trí đối xứng ở khu vực giữa nhà theo cả hai phương, chịu phần lớn tải trọng ngang tác dụng vào công trình và phần tải trọng đứng tương ứng với diện chịu tải của vách Hệ thống khung bao gồm các hàng cột biên, dầm bo bố trí chạy dọc quanh chu vi nhà và hệ thông dầm sàn, chịu tải trọng đứng là chủ yếu, tăng độ ổn

định cho hệ kết cấu

II.2_ Xác định sơ bộ kích thước tiết diện :

II.2.1_ Tiêt diện cột :

- Diện tích sơ bộ của cột có thể xác định theo công thức :

24 1 6 , 9 8 , 4 2 ,

24 1 5 , 2 175 , 8 2 ,

Lựa chọn cột chữ nhật 0,5x1,2 m với diện tích F = 0.6 m2 > Fyc

II.2.2_ Tiết diện dầm :

- Chiều cao dầm thường được lựa chọn theo nhịp với tỷ lệ hd = (1/8 – 1/12)Ld với dầm chính và hd = (1/12 – 1/20)Ld với dầm phụ

- Chiều rộng dầm thường được lấy bd = (1/4 – 1/2) hd

- Dầm bo của công trình có nhip thông thuỷ là 7.8m, ta chọn hd = 600, bd = 400 để phục vụ cho neo cáp ứng lực trước của sàn

- Hệ thống dầm sàn được chọn trên cơ sở đảm bảo chiều cao thông thuỷ tối đa cho nhà, phát huy hết hiệu quả của kết cấu sàn ứng lực trước Chọn dầm sàn dạng dầm bẹt : hd = 300,

bd = 500

- Ngoài ra, công trình còn có hệ thống sàn dạng ô cờ bố trí cho sàn tầng hầm và tầng mái

Hệ thống dầm cho các sàn này dùng loại dầm chính dạng dầm bẹt 800 x 500 và các dầm phụ

300 x 500

III- Phân tích lựa chọn phương án kết cấu sàn

III.1_ Đề xuất phương án kết cấu sàn :

- Công trình có bước cột khá lớn (6,5-9,6m), ta có thể đề xuất một vài phương án kết cấu sàn thích hợp với nhịp này là:

+ Sàn BTCT có hệ dầm chính, phụ (sàn sườn toàn khối)

III.1.1_Phương án sàn sườn toàn khối BTCT :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm chính phụ và bản sàn

- Ưu điểm: Lý thuyến tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện, thi công đơn giản,

được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn phương tiện thi công Chất lượng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công trước đây

- Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, hệ dầm phụ bố trí nhỏ lẻ với những công trình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấp hoặc phải nâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang Không gian kiến trúc bố trí nhỏ lẻ, khó tận dụng Quá trình thi công chi phí thời gian và vật liệu lớn cho công tác lắp dựng ván khuôn

III.1.2_Phương án sàn ô cờ BTCT :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao 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 vào khoảng 3m Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm không gian sử dụng trong phòng

- 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 Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện cho bố trí mặt bằng

- Nhược điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác, 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 Việc kết hợp sử dụng dầm chính dạng dầm bẹt để giảm chiều cao dầm có thể được thực hiện nhưng chi phí cũng sẽ tăng cao vì kích thước dầm rất lớn

III.1.3_Phương án sàn không dầm ứng lực trước :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có mũ cột hoặc không)

- 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

+ Tiến độ thi công sàn ƯLT (6 - 7 ngày/1 tầng/1000m2 sàn) nhanh hơn so với thi công sàn BTCT thường

+ Do có thiết kế điển hình không có dầm giữa sàn nên công tác thi công ghép ván khuôn cũng dễ dàng và thuận tiện từ tầng này sang tầng khác do ván khuôn được

tổ hợp thành những mảng lớn, không bị chia cắt, do đó lượng tiêu hao vật tư giảm

đáng kể, năng suất lao động được nâng cao

+ Khi bêtông đạt cường độ nhất định, thép ứng lực trước được kéo căng và nó sẽ chịu toàn bộ tải trọng bản thân của kết cấu mà không cần chờ bêtông đạt cường

độ 28 ngày Vì vậy thời gian tháo dỡ cốt pha sẽ được rút ngắn, tăng khả năng luân chuyển và tạo điều kiện cho công việc tiếp theo được tiến hành sớm hơn

+ Do sàn phẳng nên bố trí các hệ thống kỹ thuật như điều hoà trung tâm, cung cấp nước, cứu hoả, thông tin liên lạc được cải tiến và đem lại hiệu quả kinh tế cao

- Nhược điểm:

+ Tính toán tương đối phức tạp, mô hình tính mang tính quy ước cao, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm vì phải thiết kế theo tiêu chuẩn nước ngoài

+ Thi công phức tạp đòi hỏi quá trình giám sát chất lượng nghiêm ngặt

+ Thiết bị và máy móc thi công chuyên dùng, đòi hỏi thợ tay nghề cao Giá cả đắt

và những bất ổn khó lường trước được trong quá trình thiết kế, thi công và sử dụng

III.1.4_ Phương án sàn ứng lực trước hai phương trên dầm :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn tương tự như sàn phẳng nhưng giữa các đầu cột có thể được bố trí thêm hệ dầm, làm tăng độ ổn định cho sàn Phương án này cũng mang các ưu nhược điểm chung của việc dùng sàn BTCT ứng lực trước So với sàn phẳng trên cột, phương án này có mô hình tính toán quen thuộc và tin cậy hơn, tuy nhiên phải chi phí vật liệu cho việc thi công

hệ dầm đổ toàn khối với sàn

III.2_ Lựa chọn phương án kết cấu sàn :

- Đặc điểm cụ thể của công trình

+ Bước cột lớn (tới 9,6m), chỉ có hệ thống cột biên chạy vòng theo chu vi nên việc bố trí sàn sườn gặp nhiều khó khăn trong việc phân tách hệ dầm

+ Chiều cao tâng thấp (3,2m cho tầng điển hình) nên phải hạn chế chiều cao dầm để

đảm bảo không gian kiến trúc cho sử dụng thuận tiện

- Trên cơ sở phân tích các phương án kết cấu sàn, đăc điểm của công trình, cùng với mong muốn được học hỏi thêm quy trình thiết kế sàn BTCT ứng lực trước, em đề xuất sử dụng phương án sàn BTCT ứng lực trước căng sau cho các tầng từ tầng lửng đến tầng 19 Do việc

áp dụng sơ đồ tính của sàn phẳng vào điều kiện cụ thể của công trình là khó khăn nên em sử dụng sàn ứng lực trước hai phương trên dầm Hệ dầm được đặt theo các trục 1,2,4,6,A,B,C liên kết trực tiếp cột biên và hệ vách cứng, tăng độ ổn định cho kết cấu sàn

- Kích thước tiết diện của các cấu kiện được lựa chọn như sau:

+ Chiều dày sàn được lấy (1/40-1/45)L đối với sàn làm việc hai phương Kích thước ô sàn lớn nhất là 9,6 x 9,6m nên ta chọn hs = 22 cm , đảm bảo điều kiên trên

+ Dầm bo chạy trên đầu cột có kích thước đã chọn là hd = 60 cm, bd = 40 cm, đảm bảo cường độ và ổn định khi chịu lực căng của cáp sàn

+ Dầm giữa nhà được chọn là hd = 30 cm, bd = 50 cm

- Sàn tầng hầm 1 và sàn tầng trệt được thiết kế dạng sàn ô cờ với hs = 20cm, hệ thống dầm chính dạng dầm bẹt hd = 50 cm, bd = 80 cm, dầm phụ dạng ô cờ hd = 50 cm, bd = 30 cm với khoảng cách 3 - 4.5m

IV- Phân tích lựa chọn phương án kết tầng hầm

- Công trình bao gồm 2 tầng: tầng một với cốt sàn -3.2m so với cốt 0.0 (dưới cốt tự nhiên

là 3,125m) Tầng hầm thứ 2 nằm hoàn toàn dưới mặt đất, cốt mặt sàn -6m, mặt sàn được kê trên nền đất và hệ thống giằng và đài móng của công trình

- Kết cấu tường tầng hầm : với điều kiện địa chất công trình có lớp đất yếu tương đối dày, mực nước ngầm cao, chiều sâu đào trình tương đối lớn (từ 8-9m), mặt bằng thi công chật hẹp (khoảng 1330 m2) sẽ khó tiến hành công việc thi công tầng hầm theo dạng bottom - up với mái taluy, hay sử dụng đóng cừ thép thì sẽ rất tốn kém và khó khả thi Với diện tích và chiều sâu lớn như vậy thì nếu dùng 2 biện pháp này ta sẽ phải đào nhiều đợt, nhiều bậc, độ ổn định cũng như an toàn cho thi công sẽ phức tạp và khó đoán định Mặt khác xung quanh công trình có đường và khu dân cư nên nếu thi công theo biện pháp mái taluy hay chống cừ sẽ khó khả thi Vì vậy hợp lý hơn cả là sử dụng biện pháp tường trong đất kết hợp làm tường cho tầng hầm và tường ngăn đất, vừa đảm bảo tính chất lượng, ổn định và an toàn Tuy nhiên biện pháp này khá tốn kém, đòi hỏi công nghệ thi công chuyên dụng, giám sát chất lượng cao

- Kết cấu sàn tầng hầm: như đã lựa chọn ở trên, sàn tầng hầm được dùng là hệ kết cấu sàn ô

cờ, kết hợp với dầm chính dạng dầm bẹt Sàn tầng hầm 2 được thi công trên hệ thống đài và giằng cọc, chiều dáy sàn lớn, đòi hỏi phải được xử lý chống thấm triệt để

TT tiêu chuẩn (kG/m2)

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

TT tiêu chuẩn (kG/m2)

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

TT tiêu chuẩn (kG/m2)

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

TT tiêu chuẩn (kG/m2)

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

TT tiêu chuẩn (kG/m2)

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

TT tiêu chuẩn (kG/m2)

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

I.2_ Tải trọng tường xây :

- Tường ngăn giữa các đơn nguyên, tường bao chu vi nhà dày 220 ; Tường ngăn trong các phòng, tường nhà vệ sinh trong nội bộ các đơn nguyên dày 110 được xây bằng gạch có

γ =1200 kG/m3 Cấu tạo tường bao gồm phần tường đặc xây bên dưới và phần kính ở bên trên

+ Trọng lượng tường ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng trên 1 m dài tường

+ Trọng lượng tường ngăn trên các ô bản (tường 110, 220mm) tính theo tổng tải trọng của các tường trên các ô sàn sau đó chia đều cho diện tích toàn bản sàn của công trình

- Chiều cao tường được xác định : ht= H-hs

Trong đó: ht -chiều cao tường

H-chiều cao tầng nhà

hs- chiều cao sàn, dầm trên tường tương ứng

- Ngoài ra khi tính trọng lượng tường, ta cộng thêm hai lớp vữa trát dày 3cm/lớp Một cách gần đúng, trọng lượng tường được nhân với hế số 0.75, kể đến việc giảm tải trọng tường do

TLR (kG/m3)

Giảm tải

Tải trọng

tc (kG/m) n

Tải trọng

tt (kG/m) Tầng

I.3_ Hoạt tải sàn :

- Bảng thống kê giá trị hoạt tải sàn Đơn vị tải trọng : kG/m2

STT Phòng chức năng Hoạt tải

tiêu chuẩn

Phần dài hạn

Hệ số vượt tải

Hoạt tải tính toán

- Trong nhà cao tầng, do xác suất xuất hiện hoạt tải ở tất cả các phòng và tất cả các tầng là

không xảy ra, do đó giá trị hoạt tải sử dụng được nhân với hế số giảm tải được quy định

trong TCVN 2737-1995

+ Đối với nhà ở, phòng ăn, WC, phòng làm việc hế số giảm tải là :

1 /

6 , 0 4 , 0

1

A A

Ψ , với diện tích phòng A ≥ A1 = 9 m2

+ Đối với phòng họp, phòng giải trí, ban công, lô gia hệ số giảm tải là :

1 /

5 , 0 5 , 0

1

A A

Ψ , với diện tích phòng A ≥ A1 = 36 m2

- Với công trình này chỉ sử dụng hế số giảm tải theo diện tích phòng, không dùng hế số giảm

tải theo chiều cao tầng Hoạt tải cho các khu vực chức năng được nhập vào sơ đồ tính riêng

cho từng khu vực trên sàn và nhân với hế số giảm tải tương ứng

II.1_Thành phần tĩnh của tải trọng gió :

II.1.1_ Cơ sở xác định :

- Theo TCVN 2737-1995, áp lực tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được xác định:

Trong đó: + Wo là áp lực tiêu chuẩn Với địa điểm xây dựng tại thành phố HCM thuộc

vùng gió II-A, ta có Wo = 95 – 12 = 83 daN/m2 + Hệ số vượt tải của tải trọng gió n = 1,2

+ Hệ số khí động C được tra bảng theo tiêu chuẩn và lấy :

C = + 0,8 (gió đẩy), C = - 0,6 (gió hút)

+ Hế số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao K được nối suy từ bảng tra theo các độ cao Z của cốt sàn tầng và dạng địa hình B

- Giá trị áp lực tính toán của thành phần tĩnh tải trọng gió được tính tại cốt sàn từng tầng kể

từ cốt ± 0.00 Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong bảng:

Tầng Cốt cao

độ

Cao trình K n

Gió đẩy (daN/m2)

Gió hút (daN/m2) lực gió WTổng áp tt

(daN/m2)

Trệt 0.000 0.750 0.2 1.2 0.8 15.94 0.6 11.95 27.89 Lửng 3.600 4.350 0.824 1.2 0.8 65.66 0.6 49.24 114.90

II.1.2_ Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương X :

- Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương X được quy đổi về thành các lực tập trung

đặt tại các nút khung chính của khung trục 1, tương ứng với cao trình các mức sàn tầng Nguyên tắc quy đổi là dùng áp lực gió tính toán nhân với diện chịu tải của từng nút

- KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®­îc thÓ hiÖn chi tiÕt trong b¶ng tÝnh:

T¶i giã tt W(daN/m2)

Lo¹i nót

Cao chÞu t¶i (m)

Réng chÞu t¶i (m)

S chÞu t¶i (m2 )

T¶i tËp trung (TÊn)

II.1.3_ Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương Y :

- Thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương Y được quy đổi về thành các lực tập trung

đặt tại các nút khung chính của khung trục A, tương ứng với cao trình các mức sàn tầng Nguyên tắc quy đổi là dùng áp lực gió tính toán nhân với diện chịu tải của từng nút

- Kết quả tính toán được thể hiện chi tiết trong bảng tính:

Tải gió tt W(daN/m2)

Loại nút

Cao chịu tải (m)

Rộng chịu tải (m)

S chịu tải (m2 )

Tải tập trung (Tấn) Trệt 3.6 0.75 27.89

1 2.55

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995 được xác định:

k i i k i

r

k

i k pk i

y M

y W

1

2 1

) (

.

ψ

- Tiến hành giải bài toán dao động riêng: mô hình kết cấu trong Etabs sẽ tự động tính toán khối lượng bản thân của cấu kiện Ta tiến hành tính toán phần khối lượng phụ thêm cho từng tầng khi kể đến hoạt tải dài hạn, trọng lượng thang bộ, trọng lượng các lớp trát sàn Việc nhập khối lượng phụ thêm được tiến hành với các nút chính của từng tầng Bảng tính cụ thể khối lượng cấu kiện và khối lượng tầng được trình bày trong phụ lục Khối lượng tầng tổng hợp được thể hiện trong bảng sau:

Tầng S sàn TT HT dài KL dầm KL cột KL vách KL Tổng

II.2.2_ Thành phần động của tải trọng gió theo phương X :

II.2.2.1_ Ap lực tiêu chuẩn của thành phần động :

- Ta chọn được một dạng dao động riêng theo phương X với tần sô f < fL = 1.3 Hz là :

Mode 3 với f3 = 0.6613 (Hz)

T3 = 1.5122 (s)

- ξ3 tra theo δ = 0.3 và 0 , 0503

66 , 0 940

83 2 , 1 8 , 9

r

k

k pk

y M

y W

1

2 3 1 3 3

) (

II.2.2.2_ Thành phần động của tải trọng gió theo phương X quy về nút khung :

- Giá trị lực tập trung tại mỗi nút được tính theo nguyên tắc giống như đối với thành phần tĩnh Kết quả tính chi tiết được thể hiện trong bảng:

Gió động Wtc (daN/m2)

Gió động Wtt (daN/m2)

Loại nút

Cao chịu tải (m)

Rộng chịu tải (m)

S chịu tải (m2)

Tải tập trung (Tấn)

II.2.2.1_ Ap lực tiêu chuẩn của thành phần động :

- Ta chọn được một dạng dao động riêng theo phương Y với tần sô f < fL = 1.3 Hz là :

Mode 1 với f1 = 0,4208 (Hz)

T1 = 2,3766 (s)

- ξ1 tra theo δ = 0.3 và 0 , 079

42 , 0 940

83 2 , 1 8 , 9

r

k

k pk

y M

y W

1

2 1 1 1 1

) (

.

Trong đó W pk =W tinh.ζ ν , với νy = 0,637( nội suy theo ρ = 39,2 m và χ = 73,05 m)

- Kết quả tính toán chi tiết được thể hiện trong bảng tính của phụ lục

II.2.2.2_ Thành phần động của tải trọng gió theo phương Y quy về nút khung :

- Giá trị lực tập trung tại mỗi nút được tính theo nguyên tắc giống như đối với thành phần tĩnh Kết quả tính chi tiết được thể hiện trong bảng:

Gió Wtc (daN/m2)

Gió Wtt (daN/m2)

Loại nút

Cao chịu tải (m)

Rộng chịu tải (m)

S chịu tải (m2)

Tải tập trung (Tấn) Trệt 3.6 0.75 3.27 3.92

1 2.55

3 6.625 21.86 0.54

Kü

thuËt 2.8 17.55 22.62 27.14

1 3.05

- Do hiện nay ở nước ta chưa ban hành tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn nên trong phạm vi đồ

án em sử dụng tiêu chuẩn SniP II-7-81 của SNG để tính toán tải trọng động đất tác dụng lên công trình Cơ sở của phương pháp này là thay thế tác dụng của lực động đất bằng các lực tĩnh ảo có hiệu ứng tương đương Ngoài ra quá trình thiết kế cấu kiện sẽ đưa vào các biện pháp cấu tạo cho cốt thép của công trình thiết kế kháng chấn

- Lực động đất tác dụng lên tầng thứ k của công trình

đảm bảo an toàn cho con người, ta lấy K1 = 0,25

+ K2 : Hệ số khi tính đến các giải pháp kết cấu sử dụng Với công trình là nhà khung khối lớn có kết cấu vững chắc, cao trên 5 tầng:

K2 =1 + 0,1.(n-5) = 1 + 0,1.(25-5) = 3 > 1,5 Ta lấy K2 = 1,5

+ Kψ : hệ số giảm chấn, ta lấy Kψ= 1 cho nhà H/B < 15

+ βi : hệ số động lực, lấy theo đất nền thuộc nhóm III

2 ki k

n 1

ki ki

y.Q

y.Qy

+ Qk : trọng lượng tầng thứ k của công trình (kG)

III.2_ Tải trọng động đất tác dụng theo phương X :

- Động đất X được tính với dạng dao động thứ 3 (f3 = 0,6613 s) Bảng tính toán cụ thể được trình bày trong phụ lục

- Lực động đất X cũng được quy đổi về thành các lực tập trung đặt tại nút khung trục 1 Kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Cao chịu tải (m)

Rộng chịu tải (m)

S chịu tải (m2)

Tải tập trung (Tấn)

III.2_ Tải trọng động đất tác dụng theo phương Y :

- Động đất Y được tính với dạng dao động thứ 1 (f1 = 0,4208 s) Bảng tính toán cụ thể được trình bày trong phụ lục

- Lực động đất Y cũng được quy đổi về thành các lực tập trung đặt tại nút khung trục A Kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Cao chịu tải (m)

Rộng chịu tải (m)

S chịu tải (m2 )

Tải tập trung (Tấn)

6 21.30 7.1208