TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TÒA NHÀ PHÚ THỌ PLAZA

6.1.HỆ SỐ MẬT ĐỘ XÂY DỰNGK Hệ số mật độ xây dựng K0là tỷ số diện tích xây dựng công trình trên diện tích lô đất % trong đó diện tích xây dựng công trình tính theo hình chiếu mặt bằng mái

Trong quá trình đào tạo một kĩ sư nói chung và kĩ sư xây dựng nói riêng, đồ án tốt nghiệp bao giờ cũng là một nút thắt quan trọng giúp sinh viên có thể tổng hợp lại những kiến thức đã học tại trường đại học và những kinh nghiệm thu được qua các đợt thực tập để thiết kế một công trình xây dựng cụ thể Vì thế đồ án tốt nghiệp chính là thước đo chính xác nhất những kiến thức và khả năng thực sự của sinh viên có thể đáp ứng được yêu cầu đối một người kĩ sư xây dựng.

Cùng với sự phát triển ngày càng cao của xã hội loài người, nhu cầu của con người đối với các sản phẩm xây dựng cũng ngày càng cao hơn Đó là thiết kế các công trình với xu hướng ngày càng cao hơn, đẹp hơn và hiện đại hơn

Là một sinh viên sắp ra trường, với những nhận thức về xu hướng phát triển của ngành xây dựng và xét năng lực của bản thân, được sự đồng ý của BCN khoa Xây dựng dân dụng và công nghiêp, thầy hướng dẫn chính em đã quyết định thiết kế đề tài:

“PHÚ THỌ PLAZA” Đây là một cao ốc thương mại kết hợp căn hộ cao cấp gồm có 2

tầng hầm và 21 tầng lầu chuẩn bị được xây dựng tại phường 15, quận 11, thành phố

Hồ Chí Minh

Nội dung được phân công thiết kế và thể hiện như sau:

Phần I : Kiến trúc (20%) -Giáo viên hướng dẫn: ThS Tô Văn Hùng

Phần II: Kết cấu: (50%).-Giáo viên hướng dẫn: KS Nguyễn Thạc Vũ

Phần III: Thi công:(30%).-Giáo viên hướng dẫn: ThS Đặng Công ThuậtTrong quá trình thực hiện, dù đã cố gắng rất nhiều song kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm còn chưa sâu sắc nên chắc chắn em không tránh khỏi sai xót Kính mong được nhiều sự đóng góp của các thầy, cô để em có thể hoàn thiện hơn đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo trong khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là ThS Tô Văn Hùng, KS Nguyễn Thạc Vũ, ThS Đặng Công Thuật là các thầy đã trực tiếp hướng dẫn em trong đề tài tốt nghiệp này

Em xin gởi lời cảm ơn đến cán bộ và nhân viên Công ty cổ Phần tư vấn thiết kế

và xây dựng Nhân Việt, đó là những người đã giúp em có được các bản vẽ kiến trúc công trình và giúp đỡ nhiệt tình em trong quá trình thực hiện đồ án này

Xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2010.

Người thực hiện

Trần Đình Khanh

PHẦN I KIẾN TRÚC

GVHD: ThS TÔ VĂN HÙNG

SVTH: TRẦN ĐÌNH KHANH

Nhiệm vụ:

-Thiết kế mặt bằng tổng thể -Thiết kế các mặt bằng tầng.

-Thiết kế 1 mặt cắt.

-Thiết kế 2 mặt đứng

CHƯƠNG 1:KHÁI QUÁT VỀ DỰ ÁN “PHÚ THỌ PLAZA”:

Trong nhiều năm qua, nhà ở là một trong những vấn đề kinh tế – xã hội quan

Trước tình hình đó, cần thiết phải có biện pháp khắc phục, một mặt hạn chế sự gia tăng dân số, đặc biệt là gia tăng dân số cơ học, một mặt phải tổ chức tái cấu trúc và tái bố trí dân cư hợp lý, đi đôi với việc cải tạo xây dựng hệ thống hạ tầng kỹ thuật để đáp ứng được nhu cầu của xã hội.

Vì vậy, việc đầu tư xây dựng nhà ở, đặc biệt là xây dựng các cao ốc kết hợp giữa các khu thương mại, dịch vụ và căn hộ cao cấp là một trong những định hướng đầu tư đúng đắn nhằm đáp ứng được nhu cầu của người dân, đặc biệt là bộ phận người có thu nhập cao Mặt khác việc xây dựng các cao ốc sẽ giải quyết vấn đề tiết kiệm quỹ đất và góp phần thay đổi cảnh quan đô thị cho Thành phố Hồ Chí Minh

Với những mục tiêu trên, “PHÚ THỌ PLAZA” được chủ đầu tư là “ Công ty cổ phần xây dựng công trình giao thông 586” đặt nhiều kì vọng sẽ đáp ứng nhu cầu xã hội

và mang lại nhiều lợi nhuận cho công ty

CHƯƠNG 2:VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH:

2.1.VỊ TRÍ CÔNG TRÌNH:

Cao ốc tọa lạc tại phường 15, quận 11, TP HCM gần trường đua Phú Thọ từ lâu nổi tiếng là một trong những khu vực tập trung dân cư nổi tiếng của vùng Khu đất quy hoạch có diện tích khoảng 3300m2 có vị trí như sau:

Phía Đông và Đông Nam giáp đường 3/2

Phía Tây và Tây Bắc giáp đường Tôn Thất Hiệp

2.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

Khu vực quận 11 có điều kiện tự nhiên tương tự với điều kiện tự nhiên TPHCM

- Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có nhiệt độ cao đều trong năm Có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô, mùa khô kéo dài tư tháng 12 đến tháng 4, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11

- Lượng mưa cao, bình quân/năm 1,949mm, năm cao nhất 2,718mm (năm 2908)

và năm nhỏ nhất 1,392mm (năm 1958)

- Lượng bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 140/kcal/cm2/năm

- Độ ẩm không khí tương đối:

- Hướng gió chủ đạo theo mùa:

+ Mùa mưa: Gió Tây Nam;

2.3.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

2.3.1.Đặc điểm địa hình:

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa

miền Ðông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long Ðịa hình tổng quát

có dạng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Ðông sang Tây Nó có thể

chia thành 3 tiểu vùng địa hình

Vùng cao nằm ở phía Bắc - Ðông Bắc và một phần Tây Bắc

(thuộc bắc huyện Củ Chi, đông bắc quận Thủ Ðức và quận 9), dạng

địa hình lượn sóng,độ cao trung bình 10-25 m và xen kẽ có những đồi

gò độ cao cao nhất tới 32m, như đồi Long Bình (quận 9)

Vùng thấp trũng ở phía Nam-Tây Nam và Ðông Nam thành phố

(thuộc các quận 7; 8; 9 và các huyện Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ)

Vùng này có độ cao trung bình trên dưới 1m và cao nhất 2m, thấp

nhất 0,5m

Vùng trung bình, phân bố ở khu vực Trung tâm Thành phố,

gồm phần lớn nội thành cũ, một phần các quận 2, Thủ Ðức, toàn bộ

quận 12 và huyện Hóoc Môn Vùng này có độ cao trung bình 5-10m

Nhìn chung, địa hình Thành phố Hồ Chí Minh không phức tạp,

song cũng khá đa dạng, có điều kiện để phát triển nhiều mặt

Địa hình bằng phẳng, thuận lợi cho việc xây dựng công trình

Hình 1:Mặt cắt địa chất 2.3.2.Cấu tạo địa tầng:

Theo kết quả khảo sát thì nền đất gồm các lớp đất khác nhau Độ dốc các lớp nhỏ, nên gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo như mặt cắt địa chất

Dựa theo quy mô công trình và đặc điểm sơ bộ về tình hình địa chất ta có thể thiết kế móng sâu đặt vào tầng đất cát thô rất chặt

2.4.ĐIỀU KIỆN HẠ TẦNG KĨ THUẬT

Công trình nằm khu vực giao nhau của đường 3/2 và đường Tôn Thất Hiệp- một trong những nút giao thông quan trọng của Quận 11 nên thuận lợi cho việc cung ứng vật tư và giao thông bên ngoài công trình

Hệ thống điện-nước được cung ứng đầy đủ theo hệ thống của toàn khu vực

CHƯƠNG 3:QUY MÔ VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG CÔNG TRÌNH

Tổng diện tích mặt bằng quy hoạch xây dựng là 3300m2, diện tích mặt bằng xây dựng là 2000m2 còn lại là diện tích dành cho cây xanh, khuôn viên,giao thông nội bộ

Công trình có kết cấu 2 tầng hầm và 21 tầng lầu Tổng diện tích mặt bằng dùng cho thuê khoảng 37000m2 được phân chia chức năng như sau:

+ Tầng hầm 1,2: Bố trí các bãi giữ xe và các phòng kĩ thuật điện-nước, phòng máy biến thế, bể nước sinh hoạt, PCCC, bể chứa nước thải

+ Tầng trệt,lầu 1-4: Cho thuê mặt bằng kinh doanh siêu thị và các dịch vụ.+ Tầng kĩ thuật: Chuyển hình thức chịu lực và các hệ thông đường ống KT.+ Lầu 5-18: Căn hộ cao cấp

+ Tầng thượng:Bố trí các hệ thống kĩ thuật để vận hành công trình

CHƯƠNG 4:GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC:

về phòng chống cháy, chiếu sáng, thông gió, chống ồn, khoảng cách ly vệ sinh

Toàn bộ mặt trước công trình trồng cây và để thoáng, khách có thể tiếp cận đễ dàng với công trình Cộng thêm đài phun nước để tạo nên vẻ đẹo và nét sang trọng cho công trình

Giao thông nội bộ bên trong công trình thông với các đường giao thông công cộng, đảm bảo lưu thông bên ngoài công trình Tại các nút giao nhau giữa đường nội

bộ và đường công cộng, giữa lối đi bộ và lối ra vào công trình có bố trí các biển báo.Bao quanh công trình là các đường vành đai và các khoảng sân rộng, đảm bảo xe cho việc xe cứu hoả tiếp cận và xử lí các sự cố

-Dành cho vận chuyển hàng hóa: 1 thang bộ và 1 lồng thang máy.

-Dành cho khách của siêu thị…:3 thang bộ và 2 lồng thang máy

-Dành cho khu căn hộ: 2 thang bộ và 4 lồng thang máy

-Ram dốc để xe lên xuống

-Dành cho vận chuyển hàng hóa: 1 thang bộ và 1 lồng thang máy

-Dành cho khách của siêu thị:2 thang bộ, 2 lồng thang máy, 1 thang cuốn.-Dành cho khu căn hộ: 2 thang bộ và 4 lồng thang máy

- 2 sảnh đón và 3 ram dốc cho người tàn tật

-Ram dốc để xe lên xuống

-Dành cho vận chuyển hàng hóa: 1 thang bộ và 1 lồng thang máy

-Dành cho khách của siêu thị:1 thang bộ, 2 lồng thang máy ,1 thang cuốn.-Dành cho khu căn hộ: 2 thang bộ và 4 lồng thang máy

+Căn hộ loại A: SL: 4 căn, DT: 140m2

+Căn hộ loại B: SL: 2 căn, DT: 125m2

+Căn hộ loại C: SL: 1 căn, DT: 135m2

+Căn hộ loại D: SL: 1 căn, DT: 140m2

Giao thông:

+Theo phương ngang: xen kẻ giữa các lưới cột

Bố trí các hệ thống kĩ thuật để vận hành công trình và bể nước mái.

CHƯƠNG 5:GIẢI PHÁP KĨ THUẬT KHÁC:

5.1.THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG TƯ NHIÊN

5.1.1.Thông gió:

Kết hợp giữa hệ thống điều hoà không khí và thông gió tự nhiên Gió tự nhiên được lấy bằng hệ thống cửa sổ, các khoảng trống được bố trí ở các mặt của công trình Ngoài ra, để tăng thêm độ thông thoáng tự nhiên cho công trình, ta sử dụng biện pháp thông tầng, nên có thể đáp ứng tốt cho các căn hộ khi mà chiều dài công trình tương đối lớn

5.1.2.Chiếu sáng :

Tận dụng tối đa chiếu sáng tự nhiên, hệ thống cửa sổ các mặt đều được lắp kính Với giải pháp thông tầng ánh sáng có thể được lấy từ bên trên khi ta bố trí vòm kính bên trên lỗ thông tầng

5.2.HỆ THỐNG ĐIỆN

Sử dụng mạng điện quốc gia thống qua hệ thống đường dây và máy phát điện

5.3.HỆ THỐNG NƯỚC

5.3.1.Cấp nước

Nước từ hệ thống cấp nước của thành phố đi vào bể ngầm đặt tại tầng hầm của công trình Sau đó được bơm lên bể nước mái, quá trình điều khiển bơm được thực hiện hoàn toàn tự động Nước sẽ theo các đường ống kĩ thuật chạy đến các vị trí lấy nước cần thiết

5.1.2.Hệ thống chữa cháy:

Thiết kế tuân theo các yêu cầu phòng chống cháy nổ và các tiêu chuẩn liên quan khác (bao gồm các bộ phận ngăn cháy, lối thoát nạn, cấp nước chữa cháy) Tất cả các tầng đều đặt các bình CO2, đường ống chữa cháy tại các nút giao thông

5.2.THU GOM VÀ XỬ LÝ RÁC

Rác thải ở mỗi tầng sẽ được thu gom và đưa xuống tầng kĩ thuật, tầng hầm bằng ống thu rác Rác thải được xử lí mỗi ngày

5.3.GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN

Vật liệu hoàn thiện sử dụng các loại vật liệu tốt đảm bảo chống được mưa nắng

sử dụng lâu dài Nền lát gạch Ceramic Tường được quét sơn chống thấm

Các khu phòng vệ sinh, nền lát gạch chống trượt, tường ốp gạch men trắng cao 2m

Vật liệu trang trí dùng loại cao cấp, sử dụng vật liệu đảm bảo tính kĩ thuật cao, màu sắc trang nhã trong sáng tạo cảm giác thoải mái khi nghỉ ngơi

Hệ thống cửa dùng cửa kính khuôn nhôm

6.1.HỆ SỐ MẬT ĐỘ XÂY DỰNG(K )

Hệ số mật độ xây dựng (K0)là tỷ số diện tích xây dựng công trình trên diện tích

lô đất (%) trong đó diện tích xây dựng công trình tính theo hình chiếu mặt bằng mái công trình

Theo TCXDVN 323-2004 thì mật độ xây dựng là không vượt quá 40% và hệ số

sử dụng đất không vượt quá 5) Tuy nhiên trong điều kiện của TP HCM, với nhu cầu người dân và giá cả đất đai rất đắt đỏ thì yêu cầu trên rất khó phù hợp Với Phú Thọ Plaza thì các hệ số trên là có thể chấp nhận được

PHẦN II KẾT CẤU

1.1.LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH:

1.1.1.Phân tích các hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng.

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 hộp (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

Phân tích một số hệ kết cấu để chọn hình thức chịu lực cho công trình

Phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng

Thuận tiện cho việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau như vừa có thể lắp ghép vừa đổ tại chỗ các kết cấu bê tông cốt thép

Vách cứng tiếp thu tải trọng ngang đước đổ bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước

Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với kết cấu cao đến 40 tầng

c.

Hệ khung lõi:

Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên

Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian

Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng

Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản

d.

Hệ lõi hộp.

Hệ chịu toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang

Hộp trong nhà cũng giống như lõi cứng, được hợp thành bởi các tường đặc hoặc

Dựa vào các phân tích như ở trên và đặc tính cụ thể của công trình ta chọn hệ khung lõi làm hệ chịu lực chính của công trình.

Phần lõi của kết cấu là bộ phận chịu tải trọng ngang chủ yếu, nó được dùng để bố trí thang máy, cầu thang bộ và các hệ thống kĩ thật của công trình Hệ sàn đóng vai trò liên kết giữa lõi và hệ cột trung gian nhằm đảm bảo sự làm việc đồng thời của hệ kết cấu

Bố trí hệ khung chịu lực có độ siêu tĩnh cao

Đối xứng về mặt hình học và khối lượng

Tránh có sự thay đổi độ cứng của hệ kết cấu(thông tầng, giảm cột, cột hẫng, dạng sàn giật cấp), kết cấu sẽ gặp bất lợi dưới tác dụng của tải trọng động

c.

Bố trí hệ lõi cứng:

Hệ lõi cứng bố trí đối xứng tại tâm hình học,xuyên suốt từ móng đến mái

Khu vực tầng trệt đến lầu 4 bố trí thêm các lõi ở góc để độ cứng cho công trình

1.1.3.Phân tích và lựa chọn hệ sàn chịu lực:

Trong hệ khung lõi thì sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Nó có vai trò giống như hệ giằng ngang liên kết hệ lõi và hệ cột đảm bảo sự làm việc đồng thời của lõi và cột Đồng thời là bộ phận chịu lực trực tiếp, có vai trò truyền các tải trọng vào hệ khung và lõi

Đối với công trình này, dựa theo yêu cầu kiến trúc và công năng công trình, ta xét các phương án sàn sau:

a.

Hệ sàn sườn.

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

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 tiết kiệm chi phí vật liệu

Chiều cao nhà lớn, nhưng không gian sử dụng bị thu hẹp

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 cần chiều cao dầm chính phải lớn để đảm bảo độ võng giới hạn

c.

Hệ sàn không dầm

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột hoặc vách

♦Ưu điểm:

Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

Tiết kiệm được không gian sử dụng Thích hợp với công trình có khẩu độ vừa

Dễ phân chia không gian

Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…

Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốt pha, cốt thép dầm, việc lắp dựng ván khuôn và cốt 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 có dầm

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

do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu 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

Khả năng chống nứt cao hơn nên có khả năng chống thấm tốt

Độ bền mỏi cao nên thường dùng trong các kết cấu chịu tải trọng động

Cho phép tháo coffa sớm và có thể áp dụng các công nghệ thi công mới để tăng tiến độ

♦Nhược điểm:

Mặc dù tiết kiệm về bê tông và thép tuy nhiên do phải dùng bêtông và cốt thép cường độ cao, neo…nên kết cấu này chi kinh tế đối với các nhịp lớn

Tính toán phức tạp, thi công cần đơn vị có kinh nghiệm

tính toán cho thấy độ cứng của công trình nhỏ hơn bê tông ứng lực trước dầm sàn thông thường Để khắc phục điều này, nên bố trí xung quanh mặt bằng sàn là hệ dầm

bo, có tác dụng neo cáp tốt và tăng cứng, chống xoắn cho công trình

e.

Kết luận:

Dựa vào đặc điểm của công trình là bước cột tương đối lớn nên ta chọn phương

án hệ sàn sườn ứng lực trước kết hợp với việc sử dụng hệ dầm bẹt có có ưu nhược điểm như sau:

♦Ưu điểm:

Tăng chiều cao thông thủy của tầng, tăng vẻ đẹp kiến trúc và thẩm mỹ của công trình

Thi công lắp ráp ván khuôn đơn giản, tiết kiệm nhân công

Có thể mở rộng bước cột của kết cấu

Giảm bề rộng thông thủy của hai dầm nên sẽ giảm chiều dài tính toán của sàn

Không tiết kiệm vật liệu vì làm giảm chiều cao làm việc của tiết diện.

Độ cứng của dầm không cao

1.2.1.Yêu cầu về vật liệu trong nhà cao tầng:

Vật liệu tận dụng được nguồn vật liệu tại địa phương, nơi công trình được xây dựng , có giá thành hợp lý, đảm bảo về khả năng chịu lực và biến dạng

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

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

1.2.2.Chọn vật liệu sử dụng cho công trình:

a.

Bêtông(TCXDVN 356:2005)

Bêtông dùng trong nhà cao tầng có cấp độ bền B25÷B60

Dựa theo đặc điểm của công trình và khả năng chế tạo vật liệu ta chọn bêtông phần thân và đài cọc cấp độ bền B30 có các số liệu kĩ thuật như sau:

+Cường độ chịu nén tính toán:Rb = 17(MPa)

+Cường độ chịu kéo tính toán:Rbt = 1,2(MPa)

+Module đàn hồi ban đầu: Eb = 32500(MPa)

Bê tông cọc cấp độ bền B20:

+Cường độ chịu nén tính toán:Rb = 11,5(MPa)

+Cường độ chịu kéo tính toán:Rbt = 0,9(MPa)

+Module đàn hồi ban đầu: Eb = 27000(MPa)

b.

Cốt thép(TCXDVN 356:2005)

Đối với cốt thép Φ ≤ 8(mm) dùng làm cốt ngang loại AI:

+Cường độ chịu kéo(cốt ngang) tính toán: Rsw = 175(MPa)

+Module đàn hồi: Es = 210000(MPa)

Đối với cốt thép Φ > 8(mm) dùng cốt khung, đài cọc và cọc loại AII:

+Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 280(MPa)

+Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 280(MPa)

+Cường độ chịu kéo(cốt ngang) tính toán: Rsw = 225(MPa)

+Module đàn hồi: Es = 210000(MPa)

Đối với cốt thép Φ ≥ 10(mm) dùng cốt thép sàn loại AIII:

+Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 365(MPa)

+Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 365(MPa)

+Module đàn hồi: Es = 190000(MPa)

c.

Cáp ứng lực trước(ASTM-A416)

Dùng loại 7 sợi T15 Grade 270K(cáp không dính bám)

+Giới hạn bền: f pu = 1860MPa;

+Giới hạn chảy:f py = 1517MPa

+Modul đàn hồi: E ps = 200000MPa

+Diện tích lõi: Apls = 140mm2

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

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 tiếp.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 đàiBiến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

1.3.3.Tải trọng tác dụng lên công trình

a.

Tải trọng đứng

Trọng lượng bản thân kết cấu và các loại hoạt tải tác dụng lên sàn, lên mái

Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các tường ngăn, các thiết bị đều qui về tải trọng phân bố đều trên diện tích ô sàn

Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường xây trên dầm qui về thành phân bố đều trên dầm

b.

Tải trọng ngang

Tải trọng gió tính theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 Gồm gió tĩnh, và do chiều cao công trình tính từ mặt đất tự nhiên đến mái là 80,5m > 40m Nên căn cứ vào tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió

Tải trọng động đất theo tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu tải trọng động đất TCXDVN 375:2006

Tải trọng ngang được phân phối theo độ cứng ngang của từng tầng

1.3.4.Phương pháp tính toán xác định nội lực

Hiện nay có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện theo ba

mô hình sau:

a.

Mô hình liên tục thuần tuý:

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

b.

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

c.

Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn):

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, SAFE, ETABS, SAP, STAAD

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 phân tích và tính toán kết cấu SAFE, ETABS, SAP, STAAD…dựa trên cơ

sở phương pháp tính toán này

1.3.5.Lựa chọn công cụ tính toán

a.

Phần mềm SAFE v12.1.1

Là phần mềm chuyên dùng để phân tích, tính toán nội lực cho các loại sàn, đặc biệt so với các version trước đây trong version12 này phần mềm hỗ trợ mạnh mẽ trong việc phân tích tính toán sàn bêtông cốt thép ứng suất trước

TCXDVN 375:2006-Thiết kế công trình chịu động đất

TCXDVN 356:2005-Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép

ACI 318-08-.Tiêu chuẩn bêtông Hoa Kỳ

TCXD 198:1997-Nhà cao tầng - thiết kế kết cấu BTCT toàn khối

TCXD 205:1998-Tiêu chuẩn thiết kế Móng cọc

TCXD 195:1997-Nhà cao tầng - thiết kế cọc khoan nhồi

TCXDVN 305:2004-Bê tông khối lớn-Quy phạm thi công và nghiệm thu

1.5.SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CHO HỆ KHUNG-LÕI:

1.5.1.Chọn sơ bộ kích thước cột:

Trong đó:

+Rb:cường độ chịu nén tính toán của bê tông

+K: hệ số phụ thuộc vào nhiệm vụ thiết kế, thường thì k= 1,2-1,4,chọn k = 1,3+N:lực nén sơ bộ; N= q.Fxq;

+Fxq(m2) diện tích chịu tải của cột

+q(kN/m2): tải trọng tương đương tính trên mỗi m2 sàn; giá trị q lấy theo kinh nghiệm thiết kế thường thì q = 11-13(kN/m2) Chọn q=12(kN/m2)

1 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Tầng Tên F(m2) N(kN) A(m2) diện(mm)Chọn tiết Atd(m2)

Trong đó:

+l0:chiều dài tính toán của cột l0= ψ.l +l:kích thước hình học của cột

+ψ:hs phụ thuộc biến dạng của cột khi mất ổn định.Hệ khung thì ψ= 0,7

2 Độ mảnh tại tiết diện nguy hiểm

1()25

118

1.5.3.Chọn sơ bộ kích thước của vách:

Chiều dày vách: ) (200;270)

20

5400

;200()20

;200

THIẾT KẾ SÀN BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC LẦU 5

Hình 6:Kí hiệu ô sàn lầu 5

Các ô sàn nằm trong lõi cứng được thiết kế bằng sàn BTCT thường vì các kích thước nhỏ hơn

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân của sàn:

3 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân các

Tĩnh tải do trọng lượng tường xây và cửa đặt trực tiếp lên sàn.

Trọng lượng tường xây và cửa đặt trực tiếp lên sàn được quy về tải trọng phân

(m)

γ(kN/m3) n (kN/mgtc 2) (kN/mgtt 2)

Công thức qui đổi tải trọng tường trên sàn về tải trọng phân bố trên sàn :

t tt t S

g S g

Σ

(kN/m2)

Hoạt tải tiêu chuẩn ptc và giá trị hệ số tin cậy n lấy theo TCVN:2737-1995.

Đối với ô sàn có nhiều phòng chức năng thì lấy giá trị hoạt tải trung bình của các phòng theo tỉ lệ diện tích các phòng

6 Hoạt tải phân bố trên các ô sàn

2.3.1.Tải trọng cân bằng:

Tải trọng cân bằng phân bố đều trên toàn diện tích sàn có giá tri bằng(0,8÷1) trọng lượng bản thân của sàn

w = 0,9wbt = 0,9.5,75 = 5,18(kN/m2)

2.3.2.Chia dãi strip và xác định nội lực trong các strip:

Mô hình kết cấu bằng phần mềm SAFE v12.1.1

Chia ô sàn ra các dãi đầu cột(column strip) và dãi giữa nhịp(middle strip) có bề rộng về mỗi bên bằng 0,25 nhịp

Hình 7:Mặt bằng cấu kiện

Hình 8:Mô hình không gian

Hình 10:Momen strip theo phương x của tải trọng cân bằng

Hình 11:Momen strip theo phương y của tải trọng cân bằng

2302

Theo phương y.

2

202

2302

2302

2.5.CHỌN ỨNG SUẤT CĂNG BAN ĐẦU:

Ứng suất đầu neo sống f pi thỏa điều kiện sau: f pi ≤ min(0,8f pu ;0,94f pu ) = 0,8f pu Chọn f pi =0,75fpu = 0,75x1860 = 1395MPa

2.6.TỔN HAO ỨNG SUẤT

2.6.1.Theo phương X

Tổn hao ứng suất do ma sát:Δf 1= μ.fpi = 0,25.31.1395 = 108,11(MPa) ,

(trong đó μ là hệ số ma sát lấy 0,25%/ 1m dài)Tổn hao ứng suất do biến dạng của neo:

Δf2= ε.Eps=(Δl/L).Eps = (6/31000).200000=38,71(MPa) ( trong đó Δl là biến dạng của neo lấy khoảng 6mm)

Ứng suất trung bình trong cáp khi buông neo là:

fpm= fpi - 0,5Δf1 - Δf2 =1395-0,5.108,11-38,71 = 1302,23(MPa)

Các tổn hao khác lấy gần đúng khoảng 16%:

Δfi = 0,16 fpm = 0,16.1302,23 = 208,36(MPa)

Ứng suất hiệu dụng trong cáp:

fse = fpm- Δfi = 1302,23- 208,36=1093,88(MPa)

2.6.2.Theo phương Y

Ứng suất trung bình trong cáp khi buông neo là:

fpm= fpi - 0,5Δf1 - Δf2 =1395-0,5.137,41-30,46 = 1295,84(MPa)

Các tổn hao khác lấy gần đúng khoảng 16%:

Δfi = 0,16 fpm = 0,16.1295,84 = 207,33(MPa) Ứng suất hiệu dụng trong cáp: f se = fpm- Δfi = 1295,84- 207,33=1088,51(MPa)

2.7.TÍNH TOÁN LƯỢNG CÁP CẦN THIẾT:

2.7.1.Lực ứng lực trước cho 1 cáp:

Lực nén hiệu quả của 1 cáp: P e1 = f se.A pls

Theo phương x: P ex1 = f sex.A pls= 1093,88.0,14 = 153,14(kN)

Theo phương y: P ey1 = f sey.A pls= 1088,51.0,14 = 152,39(kN)

2.7.2.Lực ứng lực trước yêu cầu cho dãi:

s

M

Trong đó : M(kN)-giá trị momen của tải trọng cân bằng

s(m)-độ lệch tâm của cáp tại vị trí có M

2.7.3.Xác định lượng cáp cần thiết:

Số cáp cần thiết: 1

e

yc P

P

n=

Xác định khoảng cách cáp:

d b

Điều kiện kiểm tra:

Ứng suất nén cho phép trong bê tông: 0,6f ci’= 0,6.(0,8fc’)= 0,48fc’= 10,56(MPa)Ứng suất kéo cho phép trong bê tông:

+Đầu cột: 0,5 f ci' =0,5 0,8.22 =2,1(MPa)

+Nhịp: 0,25 f ci' =0,25 0,8.22 =1,05(MPa)

Lúc buông neo sàn chịu tác dụng của các lực:

+Trọng lượng bản thân của sàn: wbt = 5,75(kN/m)

+Lực ứng lực trước do cáp gây ra: P = n.Apls.fpm

-Theo phương x: fpmx = 1302,23(MPa)-Theo phương y: fpmy = 1295,74(MPa)

b.

Trình tự thực hiện:

Vẽ cáp(Draw Tendon) với số lượng như đã tính vào mô hình

Khai báo giá trị lực ứng lực trước trong mục Load data\Tendon Load\Tendon Jacking Stress

Do tổn hao ứng suất đã tính toán nên khai báo tổn hao ứng suất bằng 0(1E-6) trong mục Load data\Tendon Lossed…

Chạy lại chương trình với mô hình đã nhập cáp ta có được momen của các strip trong tổ hợp PT-TRANSFER

c.

Kiểm tra ứng suất:

W

M A

Hình 13:Biểu đồ momen strip theo phương y sau khi buông neo.

Tên dãi bd A W P Mmin

g Mmax

nh fgmax(MPa) fnhmax(MPa)(m) (m2) (m3) (kN) (kNm) (kNm) ft fb ft fbCS-C

CS-L 2,025 0,47 0,018 457,17 -33,9 20,86 0,92 -2,88 -2,15 0,19CS-D

CS-K 4,25 0,98 0,037 914,34 -84,79 33,22 1,33 -3,20 -1,82 -0,05CS-F

CS-G 3,325 0,76 0,029 457,17 -71,89 29,44 1,85 -3,05 -1,60 0,41MS-CD 3,45 0,79 0,030 304,78 -52,71 34,83 1,35 -2,12 -1,53 0,76MS-DF 5,05 1,16 0,045 457,17 -83,44 64,53 1,48 -2,27 -1,84 1,06MS-FG 1,6 0,37 0,014 0 -23,9 10,54 1,69 -1,69 -0,75 0,75

11 Kiểm tra ứng suất trong bê tông của

strip theo phương y lúc buông neo

g Mmax

nh fgmax(MPa) fnhmax(MPa)(m) (m2) (m3) (kN) (kNm) (kNm) ft fb ft fbCS-3

CS-8 2,925 0,67 0,026 306,28 -55,37 31,18 1,69 -2,60 -1,66 0,75CS-4

CS-7 5,025 1,16 0,044 612,56 -70,05 25,5 1,05 -2,11 -1,11 0,05MS-34

MS-78 5,05 1,16 0,045 459,42 -50,03 55,16 0,73 -1,52 -1,63 0,84MS-47 5 1,15 0,044 459,42 -93,39 44,04 1,72 -2,52 -1,40 0,60

So sánh với ứng suất nén, kéo cho phép→ bêtông đủ chịu lực

2.8.2.Giai đoạn sử dụng.

a.

Điều kiện kiểm tra:

Ứng suất nén cho phép trong bê tông: 0,6f c’= 0,6.22= 13,2(MPa)

Ứng suất kéo cho phép trong bê tông:

+Đầu cột: 0,5 f c' =0,5 22 =2,35(MPa)

+Nhịp: f c' = 22 =4,69(MPa)

Lúc sử dụng sàn chịu tác dụng của các lực:

+Tĩnh tải tiêu chuẩn

+Hoạt tải tiêu chuẩn

+Lực ứng lực trước do cáp gây ra: P = n.Apls.fse

-Theo phương x: fse = 1098,88(MPa)-Theo phương y: fse = 1088,51(MPa)

Do tổn hao ứng suất đã tính toán nên khai báo tổn hao ứng suất bằng 0(1E-6) trong mục Load data\Tendon Lossed…

Nhập các giá trị tải trọng và chạy lại chương trình với mô hình đã nhập cáp ta có được momen của các strip trong tổ hợp PT-FINAL

Hình 14:Biểu đồ momen strip theo phương x giai đoạn sử dụng.

Hình 15:Biểu đồ momen strip theo phương y giai đoạn sử dụng.

c.

Kiểm tra ứng suất:

12 Kiểm tra ứng suất trong bê tông của

strip theo phương x gđ sử dụng

g Mmax

nh fgmax(MPa) fnhmax(MPa)(m) (m2) (m3) (kN) (kNm) (kNm) ft fb ft fbCS-C

CS-L 2,025 0,47 0,018 457,17 -1,87 6,29 -0,88 -1,09 -1,33 -0,63CS-D

CS-K 4,25 0,98 0,037 914,34 -4,32 10,6 -0,82 -1,05 -1,22 -0,65CS-F

CS-G 3,325 0,76 0,029 457,17 -5,3 15,62 -0,42 -0,78 -1,13 -0,06MS-CD 3,45 0,79 0,030 304,78 -7,7 16,15 -0,13 -0,64 -0,92 0,15MS-DF 5,05 1,16 0,045 457,17 -24,92 34,41 0,17 -0,95 -1,17 0,38MS-FG 1,6 0,37 0,014 0 -0,54 19,28 0,04 -0,04 -1,37 1,37

13 Kiểm tra ứng suất trong bê tông của

strip theo phương y gđ sử dụng

CS-8 2,925 0,67 0,026 306,28 -3,15 5,06 -0,33 -0,58 -0,65 -0,26CS-4

CS-7 5,025 1,16 0,044 612,56 -7,09 20,44 -0,37 -0,69 -0,99 -0,07MS-34

MS-78 5,05 1,16 0,045 459,42 -20,36 20,8 0,06 -0,85 -0,86 0,07MS-47 5 1,15 0,044 459,42 -22,88 46,96 0,12 -0,92 -1,46 0,67

So sánh với ứng suất nén và kéo cho phép→ bêtông đủ chịu lực

2.9.TÍNH TOÁN CỐT THÉP THƯỜNG.

2.9.1.Tính toán cốt thép thường cho phần sàn ứng lực trước:

Do không có tiết diện vượt quá ứng suất cho phép nên ta đặt cốt thép thường theo theo cấu tạo Ø12a200 theo mỗi phương

2.9.2.Tính toán cốt thép cho các ô sàn thuộc lõi cứng:

a.

Các giả thiết và quan niệm tính toán:

Quan niệm các ô sàn làm việc độc lập với nhau, tải trọng tác dụng lên ô sàn này không gây ra nội lực trong các ô sàn lân cận(Quan niêm này không được chính xác nhưng được áp dụng vì cách tính đơn giản mà không cần tổ hợp nội lực trong sàn)

+ Nếu sàn liên kết với dầm biên thì xem đó là khớp.Nếu sàn liên kết với dầm giữa thì xem là liên kết ngàm Nếu dưới sàn không có dầm thì xem là tự do.

+ Nếu dầm biên là khung thì xem là ngàm, dầm phụ(dầm dọc) thì xem là khớp Các dầm giữa xem là liên kết ngàm

+ Dầm biên được xem là khớp hay ngàm dựa vào độ cứng của sàn và dầm biên Nếu dầm biên đủ cứng thì xem là liên kết ngàm, nếu không đủ cứng thì xem là khớp.Thiết kế an toàn thì quan niệm sàn liên kết vào dầm biên là liên kết khớp để tính nội lực sàn Sau đó khi bố trí cốt thép, dùng thép ở biên đối diện bố trí cho biên khớp

-Bản làm việc theo cả hai phương: Bản kê bốn cạnh

Trong đó: l1,l2- kích thước theo phương cạnh ngắn và dài

14 Phân loại các ô sàn và liên kết biên

Ô sàn Kích thước l2/l1 Loại bản Liên kết

♦Sàn bản kê 4 cạnh:

Dựa vào liên kết cạnh bản ta có 9 sơ đồ sau:

Hình 18:Các sơ đồ tính ô sàn bản kê 4

cạnh

ô sàn bản kê 4 cạnh.

Các giá trị momen được xác định sau:

M1 = α1.(g+p).l1.l2= α1.q.l1.l2 (kN.m/m)

MI = -β1.(g+p).l1.l2= -β1.q.l1.l2 (kN.m/m)M2 = α2.(g+p).l1.l2= α2.q.l1.l2 (kN.m/m)MII = -β2.(g+p).l1.l2= -β2.q.l1.l2 (kN.m/m)Trong đó các hệ số α1,α2,β1,β2 : hệ số phụ thuộc vào sơ đồ liên kết 4 biên và tỷ số l1/l2, xác định bằng các phụ lục 17 trang 388-391 trong giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép(phần cấu kiện cơ bản) do PGS, TS Phan Quang Minh(chủ biên) NXB KH&KT xuất bản năm 2006

M b

Kiểm tra điều kiện:

- Nếu α >m αR: tăng kích thước hoặc tăng cấp độ bền của bêtông để đảm bảo

điều kiện hạn chế α ≤m αR

- Nếu α ≤m αR: thì tính ζ =0,5.[1+ 1−2.αm]

Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi bề rộng bản b = 1m:

)(

2 0

cm h R

M A

S

TT S

ζ

=

Chọn đường kính cốt thép, khoảng cách a giữa các thanh thép:

)(100

S

cm A

f

a TT = S

Bố trí cốt thép với khoảng cách a BT ≤a TT, tính lại diện tích cốt thép bố trí BT

S A

)(100

cm a

% ASBT

=µ