Thiết kế chung cư nhà cao tầng cho người thu nhập thấp hưng yên

Giải pháp giao thổng mặt bằng Chung quanh công trình được bố trí các đường giao thông có chiều rộng đủ lớn để phục vụ việc đi lại và sinh hoạt của các hộ gia đình, khách.. Hệ thống điện

ỜI CẢM ƠN

Dưới đây là toàn bộ công việc mà em thực hiện để hoàn thành nhiệm vụ của

đồ án tốt nghiệp: Thiết kế chung cư nhà cao tầng cho người thu nhập thấp HưngYên

Công việc thiết kế này hết sức lớn, phức tạp và bản thân em không thể hoànthành một cách đầy đủ và tối ưu nhất được Mục đích chính của em trong thời kỳlàm đồ án là nhằm tổng hợp các kiến thức đã tiếp thu được trong quá trình học tập4,5 năm tại trường, đưa ra áp dụng để thiết kế một công trình thực tế, đồng thời tìmhiểu thêm những vấn đề phức tạp mà trong giới hạn các bài giảng em không có cơhội nắm bắt

Chắc chắn trong giai đoạn chập chững bước vào nghề của một sinh viên xâydựng, em không khỏi tránh được những thiếu sót do tầm hiểu biết còn hạn hẹp vàthiếu kinh nghiệm thực tế Em mong các thầy cô với kiến thức và kinh nghiệm sẵn

có của mình sẽ giúp đỡ và chỉ bảo em trong hiện tại và cả tương lai sắp tới

Em xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô đã hết lòng chỉ bảo, dìu dắt

và giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án, đặc biệt là thầy hướng dẫn Th.SNguyễn Văn Thắng

Chính sự dạy bảo quí báu của các thầy đã giúp em có được những kiến thứcmới mẻ bổ ích, giúp em có thêm nghị lực và hăng hái để hoàn thành tốt đồ án này

Hà nội, 01 – 2014Sinh viên

Trịnh Đình Dũng

MỤC LỤC

PHẦN I

KIẾN TRÚC

(10%)

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TÌM HIỂU GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH TÌM HIỂU GIẢI PHÁP KĨ THUẬT LIÊN QUAN

BẢN VẼ KÈM THEO:

1BẢN VẼ MẶT ĐỨNG CÔNG TRÌNH 1BẢN VẼ MẶT CẮT CÔNG TRÌNH 2BẢN VẼ MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Thắng Sinh viên thực hiện : Trịnh Đình Dũng

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG1.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

1.1.1Tên công trình

Công trình nhà ở cho người thu nhập thấp - hạng mục: nhà D3

1.1.2 Địa điểm xây dựng

Khu đất N05- Khu đô thị mới Đặng Xá, Huyện Gia Lâm Hà Nội

1.1.4 Chủ Đầu Tư: Công ty cổ phần tư vấn VIGLACERA

1.1.5 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng

a Nhiệm vụ và chức năng của công trình

− Công trình là khu nhà ở cho người có thu nhập thấp kết hợp với cho thuê làmtrung tâm thương mại Chức năng chính của công trình là chỗ ở cho hộ gia đình.Chính vì vậy, công trình phải đáp ứng đầy đủ các nhu cầu cần thiết về chỗ ở và sinhhoạt

b Sự cần thiết phải xây dựng

− Nước ta đang trong thời kỳ đổi mới, hiện đại hóa đất nước Với việc dân số tăngnhanh không khu vực thì việc xây dựng chung cư nhằm đáp ứng nhu cầu về chỗ ởcho người dân, nhất là người có thu nhập thấp là điều cần thiết và với việc xây dựngcông trình này sẽ làm thay đổi bộ mặt của khu vực

1.2 CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

1.2.1. Giải pháp kiến trúc

− Phương pháp kiến trúc được thiết kế theo phong cách kiến trúc hiện đại kết hợphài hoà với đường nét kiến trúc khu phố Toàn bộ công trình là các mảng, khối thểhiện sự khoẻ khoắn gọn gàng phù hợp với chức năng nhà ở kết hợp với trung tâm

− Mặt đứng công trình được bố trí vách kính bao xung quanh, vừa làm tăng thẩm

mỹ, vừa có chức năng chiếu sáng tự nhiên rất tốt

− Mặt đứng của công trình ở khối cao tầng đối xứng tạo được sự hài hoà phongnhã Xen kẽ các cột là cửa sổ các tầng kết hợp các đường soi vữa, kết hợp với lôgia

ô trồng cay xanh làm cho công trình không đơn điệu Hình khối của công trìnhkhông nhưng không đối xứng làm cho công trình trở nên vững chắc trang trọngnhưng vẫn linh hoạt Ta có thể thấy mặt đứng của công trình là hợp lý và hài hoàkiến trúc với tổng thể kiến trúc quy hoạch của các công trình xung quanh

- Đứng bên ngoài nhìn vào người ta cảm nhận được công trình có chiều sâu vàcânđối Kết hợp với các chi tiết cửa sổ, ban công, các ô cửa kính màu xanh và màu sắctrang trí bên ngoài công trình tạo cho công trình có dáng dấp hiện đại, thêm vào đó

là sự tạo nền của các công trình xung quanh đã góp phần vào cảnh quan, không giankiến trúc chung của khu đô thị

1.2.4 Giải pháp giao thổng mặt bằng

Chung quanh công trình được bố trí các đường giao thông có chiều rộng đủ lớn

để phục vụ việc đi lại và sinh hoạt của các hộ gia đình, khách Ngoài ra còn phục vụcông tác phòng cháy chữa cháy khi gặp sự cố xảy ra

1.2.5 Giải pháp về kỹ thuật

a Hệ thống điện

− Hệ thống điện cho toàn bộ công trình được thiêt kế và sử dụng điện trong toàn

bộ công trình tuân theo các nguyên tắc sau:

− Đặt ở nơi khô giáo, với những đoạn hệ thống điện đặt gần nơi có hệ thống nướcphải cố biện pháp cách nước

+ Tuyệt đối không đẻ nơi có thể phát sinh hoả hoạn

+ Dễ dàng sử dụng cũng như sửa chữa khi có sự cố

+ Phù hợp với giải pháp Kiến Trúc và kết cấu để đon giản trong thi công lắp đặt,cũng như đảm bảo them mỹ cho công trình

− Hệ thống điện được thiết kế theo dạng hình cây bắt đầu từ trạm điều khiển trungtâm, từ đây dẫn điện đi các tầng và tiếp tục dẫn đến toàn bộ các phòng trong tần đó.Tại tầng 1 có máy phát điện dự phòng để đảm bảo tính liên tục cho công trình

b Hệ thống nước

− Sử dụng hệ thống nước từ nguồn nước của thành phố được chứa trong bể ngầmriêng sau đó cung cấp đến nơi sử dụng theo mạng lưới được thiết kế phù hợp vớiyêu cầu sử dụng cũng như các giải pháp kết cấu, kiến trúc

− Tất cả các khu vệ sinh và phòng phục vụ đều bố trí các ống cấp nước và thoátnước Đường ống cấp nước được nối với bể nước trên mái

− Toàn bộ hệ thống thoát nước trước khi ra hệ thống thoát nước Thành Phố phảiqua trạm xử lý nước thải để nước thải đảm bảo tiêu chuẩn của uỷ ban môi trường

− Hệ thống thoát nước mưa có đương ống riêng đưa thảng ra hệ thống thoát nướcThành Phố.

− Hệ thống nước cứu hoả được thiết kế riêng biệt gồm 1 trạm bơm , một bể chứariêng và hệ thống đường ống riêng đi toàn bộ ngôi nhà Tại các tầng đều có các hộpchữa cháy đặt tại đầu hành lang, cầu thang

c Hệ thống giao thông nội bộ

− Bao gồm giải pháp về giao thông theo phương đứng và theo phương ngang trongmỗi tầng

− Theo phương đứng: công trình được bố trí 2 cầu thang bộ và 2 cầu thang máy,đảm bảo nhu cầu đi lại Đáp ứng được khi có sự cố hoả hoạn, thoát hiểm

− Theo phương ngang: bao gồm các hành lang dẫn tới các phòng Việc bố trí cầuthang ở giữa công trình đảm bảo cho việc đi lại theo phương ngang là nhỏ nhất Hệthống hành lang cố định bố trí xung quanh lồng thang máy, đảm bảo thuận tiện choviệc đi lại tới các phòng Tuỳ theo việc bố trí các phòng do đó có sự bố trí các váchngăn cố định

− Toàn bộ công trình có một sảnh chung làm hành lang thông phòng 1 cầu thang

bộ phục vụ giao thông nội bộ giữa các tầng và 1 cầu thang máy phục vụ cho giaothông trên cao Các cầu thang được thiết kế đúng nguyên lý kiến trúc đảm bảo lưuthông thuận tiện cả khi sử dụng hàng ngày và khi xảy ra hoả hoạn

d Hệ thống thông gió chiếu sáng.

− Hệ thống chiếu sáng cho công trình cũng được kết hợp từ chiếu sáng nhân tạovới chiếu sáng tự nhiên Hệ thống điện dẫn qua các tầng cũng được bố trí trongcùng một hộp kỹ thuật với hệ thống thông gió, nằm cạnh các lồng thang máy

− Công trình được thông gió tự nhiên bằng các hệ thống cửa sổ, khu cầu thang vàsảnh giữa được bố trí hệ thống thông gió chiếu sáng tự nhiên.tất cả các hệ thống cửađều có tác dụng thông gió tự nhiên cho công trình Các phòng trong công trình nóichung đều đươc đảm bảo thông gió tự nhiên.do công trình nhà ở lên các yêu cầu vềchiếu sáng là rất quan trọng Phải đảm bảo đủ ánh sáng tự nhiên

e Hệ thống phòng cháy chữa cháy.

− Các thiết bị phòng cháy chữa cháy được đặt ở những nơi có khả năng gây cháynhư nhà bếp, nguồn điện Mỗi tầng đều có bình đựng canxi Cacbonat và axitSunfuric có vòi phun để phòng khi hoả hoạn.

− Các hành lang cầu thang đảm bảo lưu lượng người lớn khi có hoả hoạn

− Các bể chứa nước trong công trình đủ cung cấp nước cứu hoả trong 2h

f Thông tin liên lạc.

− Để đảm bảo thông tin liên lạc, ở trên phần tum mái bố trí hệ thống ăng_tenparabol có thể thu sóng trực tiếp liên lạc với quốc tế, đảm bảo nhu cầu thông tinnhanh nhất

− Ngoài ra trong công trình còn bố trí hệ thống điện thoại với dây dẫn được bố trítrong các hộp kỹ thuật, dẫn tới các phòng theo các đường ống chứa đây điện nằmdưới các lớp trần giả

g Giải pháp về cây xanh.

− Để tạo cho công trình mang dáng vẻ hài hoà, chúng không đơn thuần là một khối

bê tông cốt thép, xung quanh công trình được bố trí trồng cây xanh vừa tạo dáng vẻ

kiến trúc, vừa tạo ra môi trường trong xanh xung quanh công

PHẦN II

KẾT CẤU

(50%)

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LẬP MẶTBẰNG KẾT CẤU

THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2 THIẾT KẾ BẢN SÀN VÀ CẦU THANG BỘ

BẢN VẼ KÈM THEO:

1BẢN VẼ MẶT BẰNG KẾT CẤU 1BẢN VẼ BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 2 1BẢN VẼ BỐ TRÍ THÉP SÀN

1BẢN VẼ BỐ TRÍ THÉP CẦU THANG

Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Văn Thắng Sinh viên thực hiện : Trịnh Đình Dũng

Có nhiều giải pháp kết cấu có thể đảm bảo khả năng làm việc của công trình dovậy để lựa chọn được một giải pháp kết cấu phù hợp cần phải dựa trên những điềukiện cụ thể của công trình.

1.1.1 Hệ kết cấu khung chịu lực

Là hệ kết cấu không gian gồm các khung ngang và khung dọc liên kết với nhaucùng chịu lực Kết cấu chịu lực chính là các khung, tương chỉ có tác dụng bao che,phân chia không gian Tùy thuộc mặt băng công trình có thể bố trí khung phẳng haykhung không gian Để tăng độ cứng cho công trình thì các nút khung là nút cứng

1.1.2 Hệ kết cấu vách chịu lực

Đó là hệ kết cấu bao gồm các tấm phẳng thẳng đứng chịu lực Hệ này chịu tảitrọng đứng và ngang tốt áp dụng cho nhà cao tầng Tuy nhiên hệ kết cấu này ngăncản sự linh hoạt trong việc bố trí các phòng

1.1.3 Hệ kết cấu lõi-hộp

Hệ kết cấu này gồm 2 hộp lồng nhau Hộp ngoài được tạo bởi các lưới cột vàdầm gần nhau, hộp trong cấu tạo bởi các vách cứng Toàn bộ công trình làmviệc như một kết cấu ống hoàn chỉnh Lõi giữa làm tăng thêm độ cứng của công

1.1.4 Hệ kết cấu hỗn hợp khung - lõi chịu lực

Về bản chất là sự kết hợp của 2 hệ kết cấu nêu trên Vì vậy nó phát huy được ưuđiểm của cả 2 giải pháp đồng thời khắc phục được nhược điểm của mỗi giải pháp trên.trên thực tế giải pháp kết cấu này được sử dụng rộng rãi do những ưu điểm của nó.Với hệ kết cấu này khung chịu tải trọng thẳng đứng còn vách chịu tải trọngngang Hệ kết cấu này thích hợp với nhà có tải trọng trung bình

Kết luận

Sự kết hợp của giải pháp kết cấu khung - lõi cùng chịu lực tạo ra khả năng chịutải cao hơn cho công trình Dưới tác dụng của tải trọng ngang (tải trọng đặc trưngcho nhà cao tầng) khung chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầngtrên là nhỏ, của các tầng dưới lớn hơn trong khi đó lõi chịu tải trọng ngang (gió, độngđất), tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới Điều nàykhiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau

Với những ưu điểm đó em quyết định chọn giải pháp kết cấu khung - lõi chịulực cho công trình

Lựa chọn phương án sàn

Trong kết cấu nhà cao tầng chỉ sàn được coi là cứng vô cùng trong mặt phẳngkhi chịu tải trong ngang, tính tổng thể yêu cầu tương đối cao Hệ kết cấu sàn đượclựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào, chiều cao tầng, nhịp và điều kiện thi công

- Sàn sườn toàn khối: Là hệ kết cấu sàn thông dụng nhất áp dụng được cho hầu hếtcác công trình, phạm vi sử dụng rộng, chỉ tiêu kinh tế tốt thi công dễ dàng thuận tiện

- Sàn nấm: Tường được sử dụng khi tải trọng sử dụng lớn, chiều cao tầng bị hạn

chế, hay do yêu cầu về kiến trúc sàn nấm tạo được không gian rộng, linh hoạt tận dụngtối đa chiều cao tầng Tuy nhiên sử dụng sàn nấm sẽ không kinh tế bằng sàn sườn

- Sàn ứng lực trước: chiều dày sàn hợp lý không gian rộng, hạn chế vết nứt, dễ

bố trí không gian Tuy nhiên sử dụng sàn này sẽ không kinh tế vì chi phí vật liệu,cáp, bê tông là lớn vì bê tông M400 trở lên

Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng điển hình là 3,3m, đồng thời đểđảm bảo tính linh hoạt khi bố trí các vách ngăn mềm, tạo không gian rộng, ta chọnphương án sàn sườn toàn khối với tất cả các ô sàn Bao gồm hệ dầm chính và hệdầm phụ chia nhỏ các ô sàn

2.1 Tải trọng lên công trình

2.1.1Tĩnh tải sàn

Bê tông dùng cho công trình ta dùng bê tông M300

+ Tĩnh tải sàn tác dụng dài hạn do trọng lượng bê tông sàn được tính:

gts = n.h.γ (kg/m2)n: hệ số vượt tải

CÊU T¹O SµN PHßNG WC, ban c«ng, l« gia cÊu t¹o cÇu thang

Tên CK Các lớp - Trọng lượng riêng

Tải trọngtiêu chuẩn(kG/m2)

Hệ sốvượt tải n

Tải trọngtính toán(kG/m2)

Tổng tải (kG/m2) 480.7Sàn mái Gạch lá nem dày 20 mm

Tải trọng đứng do cấu tạo sàn(kG/m2) 523.7

Tổng tải (kG/m2) 656.2Sàn phong

Tải trọng BTCT(kG/m2) 275Tải trọng đứng do cấu tạo sàn(kG/m2) 150.7

Tổng tải (kG/m2) 425.7

2.1.1 Tải trọng gạch xây trên 1m2

TT Loại gạch - Trọng lượng riêng Tải trọng tiêu

chuẩn (kG/m2)

Hệ sốvượt tải n

Hệ số ôcủa

Tải trọngtính toán(kG/m2)

Tổng(kG/m2)

p0: hoạt tải tiờu chuẩn

Tờn Gớa trị tiờu chuẩn

kG/m2

Hệ số vượttải

Gớa trị tớnh toỏnkG/m2

đến thành phần động của tải trọng gió

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió tác dụng phân bố đều trênmột đơn vị diện tích đợc xác định theo công thức sau:

Wtt=n.Wo.k.c

- Trong đó:

n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, n=1,2

Wo: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió TheoTCVN 2737 – 1995, khu vực H Nà ội thuộc vùng II-A có Wo= 0,95 kN/m2

k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng

địa hình, hệ số k tra theo TCVN 2737-1995 Địa hình dạng B

c: Hệ số khí động, lấy theo chỉ dẫn TCVN 2737-1995, phụ thuộc vào hình khốicông trình và hình dạng bề mặt đón gió Với công trình có khối chữ nhật, bề mặt

công trình vuông góc với hớng gió thì hệ số khí động với mặt đón gió là c = 0,8 vàvới mặt hút gió là c= 0,6

Tải trọng gió tĩnh đợc tính theo công thức

= Wo.chut.k.n

= Wo k.n

- Với những độ cao trung gian thì hệ số k xác định bằng nội suy tuyến tính

- W thực tế thay đổi liên tục theo chiều cao nhng để đơn giản cho tính toán, tacoi tải trọng gió tĩnh W là phân bố đều cho mỗi tầng

Kết quả tính giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió thể hiện trongdưới

Tải trọng gió đợc quy về phân bố đều trên các sàn theo diện tích chịu tải chomỗi sàn là một nửa chiều cao tầng trên và một nửa chiều cao tầng dới sàn đang tínhtoán theo công thức:

Fday = Wday (Hi+Hi+1)/2

Fhut = Whut (Hi+Hi+1)/2

Trong đó :

Fday : Tải trọng gió đẩy tác dụng lên sàn

Fhut : Tải trọng gió hút tác dụng lên sàn

Hi : chiều cao chịu tải giú tầng thứ i

Hi+1 : chiều cao chịu tải giú tầng thứ i+1

Gi¸ trÞ tÝnh to¸n thµnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã t¸c dông trªn 1m2.

Tầng

Chiều

cao tầng(m)

Cốt cao

độ z(m)

K (vùng B)

- Để thuận tiện cho thi công thì nên chọn là bội số của 10 mm

- Quan niệm tính : Xem sàn là tuyệt đối cứng khi chịu tải trọng ngang Sàn không bị rung động, không bị dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển

vị tại mọi điểm trên sàn là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang

- Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng Có thể chọn chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức :

- D là hệ số phụ thuộc vào tải trọng chọn D = 1,1

- Với bản chịu uốn 1 phương có liên kết 2 cạnh song song lấy

- Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương và là nhịp theophương cạnh ngắn

D = 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng Chọn D = 1,1;

m = 30÷35 với bản loại dầm.m= 35÷45 với bản kê bốn cạnh

Chọn m= 40

=> hb = (m) = 0,0825 m

Ta chọn chiều dày bản sàn h b = 10 cm cho toàn bộ sàn nhà và các tầng.

3.1.2.CHỌN SƠ BỘ CHIỀU KÍCH THƯỚC DẦM

b. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm ( khối nhà chính)

− Chọn nhịp của dầm chính để tính ldc = 8m+ Chiều cao dầm chọn theo công thức sơ bộ:

+ Bề rộng dầm chọn theo công thức sơ bộ :

bd= (0,3 ÷ 0,5) hd = (0,3 ÷ 0,5).0,7 = (0,21 ÷ 0,35) m Chọn bd =0,3 mKích thước dầm: b × h = 300 × 700 (mm).

- Ac : Diện tích tiết diện ngang của cột yêu cầu (cm2);

- k: Hệ số dự trữ kể đến ảnh hưởng của mômen uốn k=1,2÷1,5;

- Rb: Cường độ chịu nén tính toán của bê tông cột

Rb=13 Mpa = 13 x103 (kN/m2);

- N: Lực dọc tính toán sơ bộ

Xác định lực dọc : N = S qsàn n

Trong đó:

- S: Diện tích chịu tải của cột (m2);

- qsàn: Tĩnh tải + hoạt tải sàn tác dụng, theo thực nghiệm thường lấy

qsàn = 1,0 ÷ 1,4 T/m2; ở đây ta chọn qsàn = 1.2 (T/m2) = 12(kN/m2);

- n: Số sàn nhà phía trên cột, n=10

• Đối với cột C2 (cột biên)

Hình 1.3:Diện tích chịu tải của cột C2

N = S qsàn n = 10×12× × =10×12×30 = 3600(kN)

- Vậy chọn cột C2 kích thước:

• Đối với cột C3(cột giữa)

Hình 1.4:Diện tích chịu tải của cột C3

N = S qsàn n = 10×12× × =10×12×41,25 =4950(kN)

pháp H.CROSS và phương pháp G.KANI là những phương pháp đã được áp dụngnhiều trong thực tế đồng thời cũng là phương pháp cơ bản dùng làm cơ sở cho việcnghiên cứu các phương pháp khác) hay được sử dụng hơn cả vì những ưu điểm lớncủa nó Đó là phương pháp tính đúng dần cho kết quả sát với kết quả tính chính xácnếu như quá trình tính kéo dài.

- Phương pháp H.CROSS: Thực chất nội dung của phương pháp này là một hình thức

khác của phương pháp chuyển vị, trong đó giải hệ phương trình chính tắc theophương pháp đúng dần có mang ý nghĩa vật lý

Ưu điểm: Hầu hết các phép tính trong phương pháp này chỉ là những phép tính

cộng và nhân Do đó chỉ dùng phép tính phổ thông cũng đủ để thực hiện phươngpháp này đòi hỏi phải giải một số phương trình rất ít so với số lượng phương trìnhtính theo phương pháp chính xác Có những trường hợp không phải giải hệ phươngtrình Do đó phương pháp này thích hợp với những hệ siêu tĩnh bậc cao như kết cấukhung nhà nhiều tầng nhiều nhịp

- Phương pháp G.KANI: Ngoài các ưu điểm giống phương pháp H.CROSS, còn có

những ưu điểm nổi bật nữa là có thể tự động khử được những sai lầm (nếu mắcphải) xảy ra trong các chu trình tính toán Bản chất của phương pháp này là phươngpháp chuyển vị, trong đó giải hệ phương trình chính tắc theo phương pháp lặpZeidel, là cách giải có khả năng tự động khử những sai lầm mắc phải trong quá trìnhtính lặp

Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều có những hạn chế như: Mất nhiều thờigian tính toán, không hiệu quả khi tính những kết cấu phức tạp Chẳng hạn phươngpháp H.CROSS thích hợp cho việc giải khung dầm nhưng lại không phù hợp vớikết cấu có nút khung chuyển vị thẳng Phương pháp G.KANI hợp lý khi giải khung

có nút chuyển vị thẳng nhưng lại rất khó khăn khi giải kết cấu có thanh xiên

Phương pháp phần tử hữu hạn ra đời đã giải quyết được các tồn tại nói trên.Trên cơ sở phân tích, đánh giá và so sánh em chọn chương trình SAP2000 đểtính toán Đây là phần mềm rất mạnh trong lĩnh vực tính toán, thiết kế, thẩm địnhkết cấu các loại, nhà có khẩu độ lớn và các công trình có kết cấu hệ thanh đặc biệt

tính toán một cách trực quan Có thể nói nếu như các phương pháp phân phốimômen là phương pháp đúng dần thì phương pháp phần tử hữu hạn là phương phápchính xác.

Mô hình công trình trong etabs.

Hình ảnh 3d công trình

Nhận xét về chuyển vị ngang của nhà

Tạo tổ hợp trong Etabs: Với gió tiêu chuẩn bằng cách trong ô lựa chọn chỉ để mỗi tải trọng gió sau đó lấy hệ số tổ hợp là 0,833 (là giá trị 1/1,2) để lấy lại giá trị gió tiêu chuẩn rồi xuất chuyển vị ngang của đỉnh nhà

Tạo 2 tổ hợp: TOHOP1= 0,833.GIOTRAI

TOHOP2=0,833.GIODUOI

Ta chỉ lấy chuyển vị ngang của nút biên trên cùng của khung trục 7 đó là các nút biên trục A tầng 10 và nút biên trục B của tầng Tum (2 nút kia không xét vì tínhđối xứng) Trong Etabs đó là 2 điểm sau: điểm 6 của tầng 10 và điểm 31 của tầng Tum Chuyển vị ngang của 2 điểm như sau:

10 6 TOHOP1 0.0107 0.0003

10 6 TOHOP2 0.0027 0.0131Đối với hệ khung vách hỗn hợp theo TCXDVN 356-2005 chuyển vị ngang của nhà phải nhỏ hơn H/750=36,7/750=0,049m

Vậy chuyển vị ngang của nhà đảm bảo

2.1 Tổ hợp nội lực

Sau khi chạy chương trình ETABS thu được kết quả nội lực trong các tiết diện do từng trường hợp tải trọng gây ra Cần phải tổ hợp tất cả các nội lực đó lại đểtìm ra nội lực nguy hiểm nhất có thể xuất hiện trong từng tiết diện của mỗi cột, mỗi sàn

+ Có hai loại tổ hợp cơ bản: tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2

- Tổ hợp cơ bản 1 bao gồm: Nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một loại họat tải

gây ra

- Tổ hợp cơ bản 2 bao gồm: Nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do các loại hoạt tải

gây ra (hoạt tải sử dụng và hoạt tải gió), trong đó nội lực do hoạt tải được nhân với

hệ số tổ hợp, lấy bằng 0,9

+ Tiết diện để tổ hơp:

- Đối với cột Một đoạn cột trong một tầng tổ hợp cho hai tiết diện: Chân cột và đầu

cột

- Đối với dầm Tổ hợp 3 tiết diện, hai tiết diện ở hai đầu dầm, một tiết diện ở

khoảng giữa dầm

+ Nội lực cần tổ hợp

- Đối với cột

Cặp 1: Mymax, Ntư, Mxtư

Cặp 2: Mymin, Ntư, Mxtư

Cặp 3: Mxmax, Ntư, Mytư

Cặp 4: Mxmin, Ntư, Mytư

Cặp 5: Mytư, Mxtư, Nmax

- Đối với dầm Có các loại nội lực: (Mmax, Qtư); (Mmin, Qtư); (Nmax, Mtư) Mmax là mômen dương ( căng thớ dưới của dầm) Mmin là mômen âm ( căng thớ trên của dầm)

Đối với tổ hợp cơ bản I.

Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men dương lớn nhất trong số các mô men do hoạt tải

Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men với giá trị tuyệt đối lớn nhất

Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tính tải cộng với nội lực do một hoạt tải

có giá trị lực dọc lớn nhất

Đối với tổ hợp cơ bản II.

Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men là dương

Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men là âm

Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tính tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải

có gây ra lực dọc Ngoài ra còn lấy thêm nội lực của hoạt tải dù không gây ra lực dọc nhưng gây ra mô men cùng chiều với mô men tổng cộng đã lấy tương ứng với

N max

C TÍNH THÉP CỘT, DẦM KHUNG TRỤC 2

Vật liệu dùng thiết kế dầm là:

+ Bêtông M300 (B22,5) có các thông số:

Rn=13 Mpa ; Rk = 0,1 Mpa; α0 = 0,6; A= 0,42

+ Cốt thép AIII (CIII) có: Rs = Rs’ = 365Mpa

+ Cốt thép AI (CI) có: Ra = Ra’ = 225 Mpa; Rsw= 175 Mpa

Để tiện cho việc thi công và thiết kế các dầm từ tầng 2 tới tầng 4, từ tầng 5 đến tầng

7 và từ tầng 8 đến tum thép được bố trí giống nhau và đặt với lượng thép tính được

do nội lực nguy hiểm nhất trong các tầng đó

Kết quả tính toán thép dầm được lập thành bảng đính kém trong phụ lục Ở đây tachỉ tính cho một cấu kiện dầm điển hình Thiết kế thép dầm biên AB (tầng 2)

a Tiết diện II-II chịu mômen dương

Tương ứng với giá trị mômen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính toán là

tiết diện chữ T Xác định độ vươn của cánh

Khoảng cách thông thủy của dầm là L2=7200mm

Chọn Sc= 600 (mm)

Chiều rộng bản cánh

Giả thiết a = 5cm => h0 =h-a=70-5=65cm

Xác định trục trung hoà:

Mc = Rn bc hc (h0 – 0,5 hc) = 13.103.1,5.0,1.(0,65-0,5.0,1)=1170 kNm.

Mc=1170 kNm > M=157,39 kNm  Trục trung hoà đi qua cánh tính như tiết

diện chữ nhật

Với thép nhóm AIII bê tông M300 ta có αo =0,6=> A0=0,42

=> A=0,019< A0 = 0.42 ta tính cốt đơn cho dầm

γ = 0,5[1 + ] = 0,5[1 + ]= 0,99

Chọn 3φ20 có Fa = 7,63cm2 ;

b Tại tiết diện I-I

Tương ứng với giá trị mômen âm M=-246,62kNm, bản cánh chịu kéo, tính cốtthép theo tiết diện chữ nhật bdc×hdc = 300×700 mm

c Tại tiết diện III-III

Tương ứng với giá trị mômen âm M=-244,38kNm, bản cánh chịu kéo, tính cốt

105300 N < Qmax=187230N< 633750N nên ta phải tính cốt đai cho dầm

Giả thiết dầm không đặt cốt xiên

Chọn cốt đai 8, AI có fđ = 0,503 cm2, số nhánh cốt đai là 2

- Khoảng cách cốt đai được xác định u = min (umax, utt, uct)

- utt: khoảng cách tính toán giữa các cốt đai theo khả năng chịu lực cắt của cốtđai và bê tông

- umax: khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai đảm bảo cho sự phá hoại trên tiếtdiện nghiêng không xảy ra

- uct: khoảng cách giữa các cốt đai đặt theo cấu tạo

Trên đoạn gần gối tựa với h=700mm thì

Trên đoạn còn lại ở giữa dầm với h=700mm thì

u=min(umax,utt,uct)=233mm

Vậy chọn khoảng cách giữa các cốt đai 8a200ở gối tựa và 6a300 ở giữa dầmKhi đó lực cắt cốt đai chịu được là:

qđ = =

+ Khả năng chịu cắt của bêtông và cốt đai trên tiết diện nghiêng:

Như vậy không cần tính cốt xiên

Tính toán tương tư cho các dầm khác và kết quả được đính kèm vào phụ lục.

• Từ bảng kết quả tính cốt thép đai ở phụ lục ta chọn thép đai ở gối 8 a200

và ở nhịp dầm 8 a300 cho toàn bộ các dầm

• Từ bảng tính thép dầm đính kèm ở phụ lục ta chọn thép bố trí cho toàn bộcác tầng như sau

Tầng Tên dầm Thép lớp trên

đầu trái

Thép lớp trênđầu phải Thép lớp dưới

Từ 1-5

AB(B27) 3φ20+2φ18 3φ20+2φ18 2φ20BC(B28) 3φ20 3φ20 2φ20CD(B29) 3φ20+2φ18 3φ20+2φ18 3φ20

Từ 6-10

AB(B27) 3φ18+2φ18 3φ18+2φ18 3φ18BC(B28) 3φ18+2φ18 3φ18+2φ18 2φ18CD(B29) 3φ18+2φ18 3φ18+2φ18 3φ18

2.1 THIẾT KẾ CỘT.

Do tiết diện cột chịu lực tập trung N và mômen theo cả hai phương Mx và My

nên tính toán cốt thép cột bêtông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo phương pháp gần đúng của GS Nguyễn Đình Cống Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương ứng để tính cốt thép Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn thiết kế của nước Anh BS: 8118 và của Mỹ ACI: 318 dựa vào nguyên tắc đó để lập ra công thức

và điều kiện tính toán phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam TCVN356:2005

a Quy trình tính toán.

Nén lệch tâm xiên là trường hợp nén lệch tâm mà mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện Thực tế thường gặp đối với tiết diện chữ nhật Tiết diện tròn không có trường hợp nén lệch tâm xiên

- Gọi 2 trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn và trục

Ox là α0

N M

N

M x y

M

Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên

Mô men uốn M có thể phân thành hai thành phần tác dụng trong hai mặt phẳngchứa trục Ox và Oy là Mx và My (như hình vẽ)

Mx = M.cosα

My = M.sinα

Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng Mx và My theo

hai phương thì mômen tổng M là:

Tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên thì cốt thép thường đặt theo chu vi và đối xứng qua hai trục Trường hợp Mx≈ My thì nên làm cột vuông

•Công thức gần đúng tính toán cấu kiện BTCT chịu nén lệch tâm xiên.

Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy, điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là :

, cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh

b có thể lớn hơn (cạnh b được xác định tùy trường hợp – sẽ trình bày ở phần sau)

Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ là a, tính h0 = h-a; Z = h-2a Chuẩn bị các số liệu

Rb; Rs; Rs’; ξR như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng

Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng

Tính toán độ mảnh theo hai phương:

Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

* Trường hợp 1: Nén lêch tâm rất bé khi tính toán gần đúng như nén đúng tâm

Diện tích toàn bộ cốt thép dọc As:

Cốt thép đặt đều theo chu vi (mật độ cốt thép theo cạnh b có thể lớn hơn)

* Trường hợp 2: Khi x1>ξRh, xảy ra nén lệch tâm bé, phải tính toán lại x

Có thể tính x theo công thức gần đúng:

Diện tích cốt thép yêu cầu:

Hệ số k < 0.5 là hệ số xét đến vấn đề đặt cốt thép phân bố theo chu vi cho toàn bộ tiết diện Quy định lấy k = 0.4

* Trường hợp 3: Khi x1≤ξRh0 , tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn

- Khi 2a'≤ x1≤ξRh0 lấy x = x1 và tính As theo công thức sau:

Trường hợp Rs = Rsc dùng công thức:

Khi xảy ra x1< 2a ‘, ứng suất trong cốt thép As’ chưa đạt đến Rsc, giả thiết để tính x1

là không đúng lúc này sử dụng công thức:

b) Một số qui định đối với việc tính cột và bố trí cốt thép:

d > 0,25d1 (d1: đường kính lớn nhất của cốt dọc chịu lực)

Khoảng cách giữa các cốt đai: ở đây thép có Rsc< 400MPa

ad≤15d2 (d2: đường kính bé nhất của cốt dọc) và ao=500mm.

Trong đoạn nối chồng thép dọc ad≤10d2.

Để giữ ổn định, tốt nhất là cốt dọc được nằm ở góc của cốt đai Tiêu chuẩn thiết kếyêu cầu cứ cách một cốt dọc phải có một cốt dọc nằm ở góc cốt đai Chỉ khi cạnhcủa tiết diện không quá 40 cm và trên mỗi cạnh có không quá bốn cốt dọc mới chophép dùng một cốt đai bao quanh tất cả các cốt dọc

Những cột có hàm lượng thép bé hoặc âm thì đặt theo cấu tạo thoả mãn điều kiện

Fa≥ 0.2%bh0

c) Tính toán cốt thép cho cấu kiện điển hình

Kết quả tính toán thép cột được lập thành bảng đính kém trong phụ lục Ở đây tachỉ tính cho một cấu kiện cột điển hình.Thiết kế thép cột giữa C14 (tầng 1) nằm trêntrục H của sơ đồ etabs

*) Số liệu:

- Tiết diện cột 50x70 (cm): Cx = 50 (cm); Cy = 70 (cm)

Chiều cao tầng H = 3,6 (m) -> chiều dài tính toán lo = 0,7H = 2,52 (m)=252(cm)

- Nội lực tính toán tại mặt cắt chân cột

Bê tông B22,5 có Rb =13 Mpa, Eb =29000Mpa, Cốt thép AIII có Rs = 365 Mpa,

ξR = 0.595.Do đặt thép đối xứng nên nội lực ta lấy giá trị tuyệt đối lớn nhất

Giả thiết a = 50mm ⇒ ho = h – a = 700-50 = 650mm, Z = h -2a =700-2.50 = 600 mm