đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng dân dụng 22 ngô quyền

Tải trọng ngang Một nhân tố chủ yếu của nhà cao tầng là tải trọng ngang vì tải trọng ngang gây ra nộilực và chuyển vị lớn.Theo sự tăng lên của chiều cao thì chuyển vị ngang cũng tăng lên

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ quan trọng nhất của một sinh viên trước khi ratrường Đầy là một bài tập tổng hợp kiến thức tất cả các môn học chuyên ngành mà sinhviên được học tập trong suốt những năm còn ngồi trên ghế nhà trường, là giai đoạn tậpdượt, học hỏi cũng như là cơ hội thể hiện những gì sinh viên đã thu nhận được trong thờigian vừa qua

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của đất nước, ngành xây dựngcũng theo đà phát triển mạnh mẽ Trên khắp các tỉnh thành trong cả nước các công trìnhmới mọc lên ngày càng nhiều Đối với một số sinh viên như em việc chọn đề tàu tốtnghiệp phù hợp với yêu cầu đề ra và phù hợp với bản thân và thực tế cuộc sống là mộtvấn đề quan trọng Dưới sự tư vấn tận tình, cặn cẽ của các thầy cô giáo trong khoa, em đãchọn lựa đề tài:

Tòa nhà số 22 Ngô Quyền– Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện trong 14 tuần với nhiệm vụ tìm hiểu kiến trúc,thiết kế kết cấu, lập biện pháp kỹ thuật, biện pháp tổ chức thi công công trình Kết hợpnhững kiến thức được các thầy, cô trang bị trong 4 năm học cùng sự nỗ lực của bản thân

và đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của các thầy, cô giáo hướng dẫn đã giúp

em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Nhân dịp này, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Ths Bùi SĩMười đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Đồng thời

em cũng xin được cảm ơn những thầy,cô giáo, các bạn sinh viên trong khoa đã chỉ bảo

em rất nhiều trong quá trình học tập để trở thành một người kỹ sư xây dựng

Do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian và kinh nghiệm nên đồ án của emkhông tránh khỏi những khiếm khuyết và sai sót Em rất mong nhận được các ý kiếnđóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để em có thể hoàn thiện hơn trong quá trình công tác

Hà Nội, ngày 02 tháng 1 năm 2015

Sinh viên

Vũ Quốc Hưng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH NGHÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

PHẦN I

KIẾN TRÚC (10%)

GVHD : BÙI SĨ MƯỜI SVTH : VŨ QUỐC HƯNG LỚP : 52C-XD

MSSV : 1051010700

1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

2. ĐẶC ĐIỂM ,VỊ TRÍ XÂY DỰNG VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

3. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC CHO CÔNG TRÌNH

Bản vẽ A1 :

- MẶT BẰNG CÁC TẦNG ĐIỂN HÌNH: KT01,KT02, KT03

- MẶT ĐỨNG CỦA CÔNG TRÌNH:KT04

- MẶT CẮT CỦA CÔNG TRÌNH: KT05

1. TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1.Tên công trình

Tòa nhà số 22 Ngô Quyền– Hà Nội

1.2.Địa điểm xây dựng công trình

Số 22 Ngô Quyền– phường Tràng Tiền – quận Hoàn Kiếm– Hà Nội

1.3.Quy mô công trình

Công trình 11 tầng, khoảng 9600 m2 sàn, kết cấu bằng bê tông cốt thép

2. ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ XÂY DỰNG VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

2.1.Đặc điểm xây dựng

Khu đất xây dựng ở trung tâm thành phố Hà Nội

Địa chỉ : 22 Ngô Quyền, Hoàn Kiếm, Hà Nội

Khu đất với diện tích 1400m2 (28m x 50m) này đã được UBND quận Hoàn Kiếmphê duyệt cho phép để xây dựng công trình

+ Hướng đông: Giáp đường Ngô Quyền

+ Hướng nam: Giáp Đường Hai Bà Trưng

+ Hướng tây: Giáp nhà dân

+ Hướng bắc: Giáp nhà dân Toàn bộ khu đất tương đối bằng phẳng Hệ thống cơ sở hạ tầng: đường điện, hệ thốngcấp thoát nước, đường sá tại khu vực đã hoàn chỉnh

Vậy, nếu chọn địa điểm này làm nơi xây dựng thì rất phù hợp do vị trí thuận lợi, diệntích đất lớn, khí hậu tương đối thuận lợi, không tốn đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng phía

2.2.Đặc điểm khí hậu tự nhiên

Nhiệt độ: Nằm trong vùng khí hậu cận nhiệt đới ẩm, biên độ dao động nhiệt độ lớn.+ Nhiệt độ trung bình hằng năm : 28,1oC

+ Lượng mưa trung bình hằng năm : 1676mm

+ Lượng mưa cao nhất trong năm : 2240mm

+ Lượng mưa thấp nhất trong năm : 1420mm

+ Số ngày mưa trung bình trong năm : 140-148 ngày

Gió: Có 2 mùa chính

+ Gió Tây Nam : gió khô xuất hiện từ tháng 5 đến tháng 9

+ Gió Đông Bắc : Mang theo mưa phùn ẩm ướt từ tháng 10 đến tháng 4

Độ ẩm : Độ ẩm trung bình hằng năm là 85-90%

2.3.Đánh giá hiện trạng khu đất lựa chọn

Khu đất có mặt bằng bằng phẳng thuận lợi về giao thông, giao dịch có hệ thống hạtầng hoàn chỉnh gồm hệ thống đường, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống điện, điện chiếusáng của thành phố Khu đất nằm trên tuyến đường chính của thành phố sẽ tận dụng tốtcác phương tiện đi lại Cùng với khung cảnh thiên nhiên tươi đẹp ,đó sẽ là nhân tố tốt đểtận dụng tối đa công năng của tòa nhà khi cho công trình khi đi vào hoạt động

3. NỘI DUNG VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH

Công trình được đầu tư xây dựng mới nằm trong trung tâm kinh tế của thành phố HàNội, sau khi hoàn thành, nơi đây sẽ là nơi làm việc và giao dịch tài chính của Tập đoànDầu khí quốc gia Việt Nam Với vị trí và kiến trúc đẹp của mình, công trình sẽ góp phần

tô điểm cảnh quan kiến trúc của thủ đô Hà Nội ngàn năm văn hiến

Công trình nằm trên khu đất quy hoạch với diện tích 14000m2 (28m x 50m)

4.2.Giải pháp thiết kế kiến trúc

4.2.1 Giải pháp thiết kế mặt bằng

Tòa nhà là một công trình được thiết kế với cấp công trình II, có chất lượng sửdụng bậc II, đáp ứng yêu cầu cao về trang thiết bị hiện đại, có độ bền vững bậc II,niên hạn sử dụng trên 100 năm và bậc chịu lửa II Công trình mang tính hiện đại,thõa mãn những yêu cầu cao về thẩm mỹ

(thang tho¸t hiÓm ngoµi trêi)

thang bé

kh«ng gian v¨n phßng S= 848 M2

wc n÷ wc nam

Mặt chính công trình hướng về hướng Đông Nam là hướng gió chính tương đốitốt cho việc thông gió và chiếu sáng

Nhìn tổng thể, công trình được dàn trải theo chiều dọc đường chính với nhữnghình khối hết sức gọn gàng và hiện đại, tạo cho công trình vẻ uy nghi, đồ sộ

2

MÆT §øNG TRôC 1 - 7

4.2.3 Giải pháp kết cấu, mặt cắt

Căn cứ vào tình hình địa chất công trình, thủy văn khu vực xây dựng, hình dáng kiếntrúc công trình, khả năng thi công tại địa phương Ta sử dụng hệ kết cấu khung bê tôngcốt thép chịu lực kết hợp với các lõi cứng thang máy Dầm sàn mái đổ bê tông toàn khối,tường bao che xây gạch Móng công trình là móng cọc bê tông cốt thép.

Chiều cao toàn bộ công trình tính từ mặt đất là: +38,4m

4.2.4 Các giải pháp thiết kế kỹ thuật khác

a Thông gió, chiếu sáng

Hướng Đông Nam không bị che chắn nên là hướng gió chính tương đối tốt cho việcthông gió và chiếu sáng

Chiếu sáng kết hợp sử dụng cả chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo Chiếusáng tự nhiên vào công trình qua hệ thống cửa sổ kính đều được bố trí ở các hướng Bắc,Nam và Đông là những hướng lấy ánh sáng tốt nhất Tại các khu vực sảnh tầng, khu WCchung, khu ở đều có bố trí cửa sổ kính

Hệ thống thu lôi chống sét được thiết lập cấp 1, trên mái bố trí kim thu sét thép ∅18,dài 1m, chôn sâu 0,3m, chiều cao sử dụng 1m, được tráng kẽm và dây dẫn sắt trên máidùng thép ∅10, tráng kẽm, chân đỡ dây thép có đường kính ∅8 dài 0,2 m được trángkẽm Các dây dẫn xuống đất đặt trong trụ thép ống ∅100 dài 12m, chôn bằng phươngpháp khoan sâu đặt ở độ sâu từ 1 ÷13 m, bên trong láng sơn chống rỉ Phần tiếp đất dùngtia và cọc thép ống ∅50÷60 dài 12m

c Cấp thoát nước.

Nguồn nước dự trữ lấy từ hệ thống cấp nước đô thị được đưa vào các bể chứa nướcngầm Phân cho các tầng sử dụng Bệnh viện được thiết kế có đầy đủ các hệ thống cấpnước cung cấp nước đủ suốt ngày đêm cho các khu vệ sinh, sinh hoạt, phục vụ, phòngcháy, chữa cháy

Nước thải trong bệnh viện chứa nhiều kim loại nặng, Cianuya, dung môi hữu cơ Trên cơ sở việc xử lý dịch thải có phóng xạ do doanh nghiệp chuyên môn chuyển ra

Các máy phát điện dự phòng, máy bơm nước được đặt tại phòng kỹ thuật ở 1.

d Hệ thống điều hòa nhiệt độ

Bố trí cac máy điều hòa nhiệt độ cho các phòng bệnh để tạo ra điều kiện vi khí hậu tốtcho sinh sống và làm việc Có một hệ thống điều hòa trung tâm đặt ở tầng kỹ thuật Tiếnhành xử lý cách âm, cách nhiệt, chống truyền chấn động từ phòng kỹ thuật đến các phòng

và các phòng công cộng khác

e Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Bên trong nhà ký túc xá có đặt các thiết bị báo cháy tự động để phát hiện kịp thờinguyên nhân khởi đầu có thể đưa đến hỏa hoạn

Các cửa đi, lối đi hành lang, cầu thang được kết hợp làm lối thoát khi có cháy xảy ra.Các cửa đi ở các phòng vệ sinh có bề rộng 0,8m, hành lang rộng rãi, chiều rộng thangđảm bảo các yêu cầu về thoát người

Trong bệnh viện ngoài hệ thống cấp nước chữa cháy, có trang bị các bình chữa cháycầm tay bằng hóa chất được bố trí ở các tầng, cao hơn mặt sàn khoảng 1,5 m đặt chìmtrong tường có kính bên ngoài, dễ thấy, đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ và thuận tiện khi sửdụng

Công trình trang bị hệ thống phòng hoả hiện đại Tại vị trí hai cầu thang bố trí hai hệthống ống cấp nước cứu hoả D =110

Hệ thống phòng hoả được bố trí tại các tầng nhà bao gồm bình xịt, ống cứu hoả họngcứu hoả, bảng nội quy hướng dẫn sử dụng, đề phòng trường hợp xảy ra hoả hoạn

Hệ thống phòng cháy chữa cháy được thiết kế đúng với các quy định hiện thời Cácchuông báo động và thiết bị như bình cứu hoả được bố trí ở hành lang và cầu thang bộ vàcầu thang máy Các thiết bị hiện đại được lắp đặt đúng với quy định hiện thời về phòngcháy chữa cháy

Hệ thống giao thông được thiết kế đúng theo yêu cầu phòng cháy, chữa cháy

Thiết kế buồng thang đảm bảo không tụ khói khi cháy Để thoát người từ hành langgiữa chung cư có hệ thống thông gió và van mở ở tường, được mở tự động khi có cháy

5. CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT

Hệ số mặt bằng k1 là tỉ số diện tích làm việc trên diện tích sử dụng :

k1 = (diện tích các phòng làm việc)/ (diện tích có ích)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH NGHÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

PHẦN II

KẾT CẤU (50%)

GVHD : BÙI SĨ MƯỜI SVTH : VŨ QUỐC HƯNG LỚP : 52C-XD

CHƯƠNG 1 : GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

1.1.ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG

Trong thiết kế nhà cao tầng thì việc lựa chọn giải pháp kết cấu là rất quan trọng vìviệc lựa chọn giải pháp kết cấu khác nhau có liên quan tới các vấn đề khác như bố trí mặtbằng và giá thành của công trình

1.1.1. Tải trọng đứng

Tải trọng đứng được truyền xuống đất qua hệ thống các cấu kiện thẳng đứng hoăc cáccấu kiện nằm nghiêng được liên kết lại.Các cấu kiện thẳng đứng này có thể là khung tạobởi cột và dầm hoặc là những tường cứng có dạng đặc hoặc dạng mạng lưới

1.1.2. Tải trọng ngang

Một nhân tố chủ yếu của nhà cao tầng là tải trọng ngang vì tải trọng ngang gây ra nộilực và chuyển vị lớn.Theo sự tăng lên của chiều cao thì chuyển vị ngang cũng tăng lên rấtnhanh gây ra một số hậu quả bất lợi như: làm tăng nội lực của các cấu kiện dẫn đến chấtlượng công trình giảm Mặt khác chuyển vị quá lớn sẽ gây khó chịu cho người sống vàsinh hoạt trong đó

1.1.3. Hạn chế chuyển vị ngang

Các kết cấu chịu lực của ngôi nhà phải chịu được tất cả các tải trong ngang như gió,động đất…Vì vậy phải bố trí hệ thống giằng ngang đặc biệt theo phương dọc và phươngngang của ngôi nhà Hệ thống sàn dưới dạng dầm cao sẽ truyền tải trọng ngang cho cáckết cấu thẳng đứng và các lực này sẽ truyển xuống móng.Việc lựa chọn đúng đắn cấukiện sàn có ý nghĩa rất quan trọng vì nó quyết định sơ đồ truyền tải trọng ngang, tải trọngthẳng đứng và chúng ảnh hưởng tới việc chọn hệ kết cấu cho công trình

1.1.4. Giảm trọng lượng của bản thân

Việc giảm trọng lượng bản thân có ý nghĩa rất quan trọng vì nó sẽ làm giảm áp lựcxuống đất nền đồng thời làm giảm ảnh hưởng các tải trọng ngang ngang như gió ,độngđất Nên kết cấu nhỏ gọn hơn, tiết kiệm vật liệu, tăng hiệu quả kiến trúc…

1.2.LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1.2.1. Lựa chọn phương án kết câu chung

chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này thích hợp với công trình có chiều cao không lớn vàyêu cầu các khoảng không gian bên trong không quá lớn.

• Hệ khung chịu lực

Hệ này tạo được tạo bởi các thanh đứng vào thanh ngang là các dầm liên kết với nhautại các chỗ giao nhau gọi là nút Các khung phẳng liên kết với nhau bằng các thanhngang tạo thành khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục được nhược điểm của hệkết cấu tường chịu lực Nhưng nhược điểm của phương án này là tiết diện cấu kiện lớn(do phải chịu phần lớn tải trọng ngang), độ cứng ngang bé nên chuyển vị ngang lớn vàchưa tận dụng được khả năng chịu tải trọng ngang của lõi cứng

• Hệ lõi chịu lực

Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộ tảitrọng lên công trình truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực được tải trọng ngang khá tốt và tậndụng vách tường bê tông cốt thép làm vách cầu thang Tuy nhiên để hệ kêt cấu tận dụngđược hết tính năng thì sàn phải dày và chất lượng khi thi công giữa chỗ giao của sàn vàvách phải đảm bảo

• Hệ hộp chịu lực

Hệ này truyền lực trên nguyên tắc các bản sàn được gối vào kết cấu chịu tải nằmtrong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các gối trung gian bên trong Hệ này chịu tảitrong rất lớn thích hợp cho xây cao toàn nhà siêu cao tầng (thường trên 80 tầng)

Qua sự phân tích sơ bộ như trên ta thấy mỗi hệ kết cấu cơ bản của nhà cao tầng đều

có ưu, nhược điểm riêng Đối với chung cư cao tầng yêu cầu chịu tải trọng ngang và sựthông thoáng nên sử dụng tường chịu lực là không hợp lý.Với hệ kết cấu khung cóchuyển vị ngang lớn và kích thước tiết diện lớn không phù hợp với công trình Dùng giảipháp hệ lõi kết cấu thì công trình cần phải thiết kế với độ dày sàn lớn, lõi phải được phân

bố hợp lý trên mặt bằng Vậy để thỏa mãn các yêu cầu của kiến trúc và kết cấu đặt ra chomột nhà cao tầng ta chọn biện pháp sử dụng hệ hỗn hợp là hệ được tạo thành sự kết hợpgiữa hai hoặc nhiều hệ cơ bản Dựa trên phân tích thực tế thì có hai hệ hỗn hợp có tínhkhả thi cao là:

• Sơ đồ giằng:

Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tương ứng vớidiện tích truyền tải đến nó cón tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do các kếtcấu chịu tải cơ bản khác như lõi, tường chịu Trong sơ đồ này thì tất cả các nút khungđều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột có độ cứng chống uốn vô cùng bé

• Sơ đồ khung giằng:

Sơ đồ này coi khung cùng tham gia chịu tải thẳng đứng với xà ngang và các kết cấu

• Lựa chọn kết cấu chịu lực chính:

Qua việc phân tích trên ta nhận thấy sơ đồ khung giằng là hợp lý Ở đây việc sử dụngkết cấu lõi (lõi cầu thang) chịu tải trọng đứng và ngang với khung sẽ làm tăng hiệu quảchịu lực của toàn hệ kết cấu lên rất nhiều đồng thời nâng cao hiêu quả sử dụng khungkhông gian Đặc biệt có sự hỗ trợ của lõi làm giảm tải trọng ngang tác dụng vào từngkhung Sự làm việc đồng thời của khung và lõi là ưu điểm nổi bật của hệ kết cấu này Dovậy ta lựa chọn hệ khung giằng là hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình này

1.2.2. Lựa chọn phương án kêt cấu cột ,dầm sàn

Cấu tạo:Là sàn không có dầm,bản sàn tựa trực tiếp lên cột

Ưu điểm: Dùng sàn nấm sẽ giảm được chiều cao kết cấu,việc làm ván khuôn đơn giản

và dễ dàng bố trí cốt thép.Sàn nấm có mặt dưới phẳng nên việc chiếu sáng và thông giótốt hơn sàn có dầm.Nếu xảy ra hỏa hoạn thì việc thoát nhiệt cũng thuận lợi.Ngoài ra việcngăn chia các phòng trên mặt sàn linh hoạt và rất thích hợp với các bức tường di động.Nhược điểm: Chiều dày sàn lớn sẽ làm tăng tải trọng bản thân của kết cấu Do đó ảnhhưởng đến chuyển vị ngang và độ ổn định công trình

• Sàn sườn có bản dầm

Cấu tạo: Sàn sườn có bản dầm là sàn gối lên dầm,tường mà tỷ lệ cạnh dài và cạnhngắn của bản

Ưu điểm: Chiều dày bản thường mỏng,tiết kiệm vật liệu,độ cứng mặt phẳng sàn lớn

Lý thuyến tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện, thi công đơn giản, được sửdụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựachọn phương tiện thi công Chất lượng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế vàthi công trước đây

Nhược điểm: Chiều cao kết cấu thường lớn vì phụ thuộc chiều cao dầm chính,khôngtạo được trần phẳng và công tác ván khuôn phức tạp.Chiều cao dầm và độ võng của bảnsàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, phải sử dụng hệ dầm phụ bố trí nhỏ lẻ Với những côngtrình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấp hoặc phảinâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang

• Sàn sườn có bản kê 4 cạnh

Cấu tạo: Sàn sườn có bản dầm là sàn gối lên dầm,tường mà tỷ lệ cạnh dài và cạnhngắn của bản : l2/l1 > 2

Ưu điểm:Chiều dày bản thường mỏng,tiết kiệm vật liệu,độ cứng mặt phẳng sàn lớn

Lý thuyến tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện, thi công đơn giản, được sửdụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựachọn phương tiện thi công Chất lượng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế vàthi công trước đây

Nhược điểm: Chiều cao kết cấu thường lớn vì phụ thuộc chiều cao dầm chính,khôngtạo được trần phẳng và công tác ván khuôn phức tạp.Chiều cao dầm và độ võng của bảnsàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, phải sử dụng hệ dầm phụ bố trí nhỏ lẻ Với những côngtrình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấp hoặc phảinâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang.

Cấu tạo : Hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chiabản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữacác dầm vào khoảng 3m Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm khônggian sử dụng trong phòng

Ưu điểm: Giảm được số lượng 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 sửdụng lớn như hội trường, câu lạc bộ Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện cho bố trí mặtbằng

Nhược điểm: Thi công phức tạp và giá thành cao Mặt khác, khi mặt bằng sàn quárộng vẫn cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không tránh được nhữnghạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng Việc kết hợp sử dụng dầmchính dạng dầm bẹt để giảm chiều cao dầm có thể được thực hiện nhưng chi phí cũng sẽtăng cao vì kích thước dầm rất lớn

Lựa chọn giải pháp dầm sàn

Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng điển hình là 3,2m,công trình

với công năng chính là nơi ở ,đồng thời để đảm bảo tính linh hoạt khi bố trí cách váchgiữa các phòng và thi công dễ dàng phù hợp với các nhà thầu thi công ta chọn phươngán: sàn sườn toàn khối

Phương án chịu lực theo phương đứng là hệ kết cấu chịu lực khung vách hỗn hợpđồng thời kết hợp với lõi cứng

Phương án chịu lực theo phương ngang là phương án hệ sàn sườn có dầm

1.3.PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VẬT LIỆU

Nhà cao tầng thưởng sử dụng vật liệu là kim loại hoặc bê tông cốt thép.Công trìnhlàm bằng kim loại có ưu điểm là độ bền ,công trình nhẹ đặc biệt là có tính dẻo cao do đócông trình chịu tải trọng ngang rất tốt Tuy nhiên thi công nhà cao tầng bằng kim loại rấtphức tạp, giá thành cao và yêu cầu về bảo dưỡng công trình khi đưa vào sử dụng và khaithác rất khó khăn ở nước ta

Công trình bê tông cốt thép có nhược điểm là nặng nề, kết cấu móng lớn nhưng khắcphục được các nhược điểm trên của kết cấu kim loại: độ bền lâu, độ cứng lớn, chông

Vật liệu xây dựng có cường độ cao, trọng lượng khá nhỏ, khả năng chống cháy tốt.Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tínhnăng 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 lặplại không bị tách rời các bộ phận công trình

Vật liệu có giá thành hợp lý

Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điềukiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọngngang do lực quán tính

Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là loại vật liệu đangđược các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong kết cấu nhà cao tầng

Bê tông

Công trình được sử dụng bê tông Bê tông B25 với các chỉ tiêu như sau :

+ Khối lượng riêng :

325(kN m/ )

Cường độ chịu lực của cốt thép dọc :

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN

2.1.CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

2.1.1. Chọn sơ bộ chiều dày sàn

Đặt b

h

là chiều dày bản Chọn b

h

theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho

thi công Ngoài ra cũng cần b min

h >h

theo điều kiện sử dụng

Tiêu chuẩn TCXDVN 5574 – 2012 quy định :

đối với bản làm từ bê tông nhẹ

Để thuận tiện cho thi công thì b

h

nên chọn là bội số của 10 mm

Quan niệm tính : Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang Sàn không bịrung động, không bị dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểm trênsàn 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 chiềudày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức :

+ Với bản chịu uốn 1 phương có liên kết 2 cạnh song song lấy m = 30 35÷

+ Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương m = 40 45÷

và t

l

là nhịp theophương cạnh ngắn

Kết luận : Để tạo sự đồng bộ cho kết cấu và dễ thi công ta chọn h =100mm

2.1.2. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Dựa vào cuốn “ Sổ tay thực hành kết cấu công trình ” Trang 151

KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦMLoại dầm Nhịp L

Do kích thước của các đoạn trong dầm chính thay đổi không nhiều và dể tạo sự đồng bộcho kết cấu, dễ thi công ta chọn toàn dầm chính h = 450(mm) và b = 220mm

2.1.3. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột

Hình dáng tiết diện cột thường là chữ nhật, vuông, tròn Cũng có thể gặp cột có tiếtdiện chữ T, chữ I hoặc vòng khuyên

Việc chọn hình dáng, kích thước tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kếtcấu và thi công

Về kiến trúc, đó là yêu cầu về thẩm mỹ và yêu cầu về sử dụng không gian Với cácyêu cầu này người thiết kế kiến trúc định ra hình dáng và kích thước tối đa, tối thiểu cóthể chấp nhận được, thảo luận với người thiết kế kết cấu để sơ bộ chọn lựa

Về kết cấu, kích thước tiết diện cột cần đảm bảo độ bền và độ ổn định.

Về thi công, đó là việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc làm và lắpdựng ván khuôn, việc đặt cốt thép và đổ bê tông Theo yêu cầu kích thước tiết diện nênchọn là bội số của 2, 5 hoặc 10 cm

Việc chọn kích thước sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ bền theo kinh nghiệmthiết kế hoặc bằng công thức gần đúng

Theo công thức (1 – 3) trang 20 sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của

GS.TS Nguyễn Đình Cống, tiết diện cột

: Cường độ tính toán về nén của bê tông

N : Lực nén, được tính toán bằng công thức như sau : s s

: Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái

q : Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn trong đó gồm tải trọngthường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bốđều trên sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế

Với nhà có bề dày sàn là bé (10 14cm÷

kể cả lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích

thước của dầm và cột thuộc loại bé

2

1 1,4( / )

Với nhà có bề dày sàn nhà trung bình (15 20cm÷

kể cả lớp cấu tạo mặt sàn) tường,

dầm, cột là trung bình hoặc lớn

21,5 1,8( / )

Với nhà có bề dày sàn khá lớn (≥25cm

), cột và dầm đều lớn thì q có thể lên đến2

2( /T m )

4473.43( )145

1,1.12.0,1.630.390

2236.72( )145

1,1.12.0,1.3,14.450.450

743.05( )145*8

1,1.12.0,1.(286.390 165.225)

1353.36( )145

Chọn C4(250x750mm)

2.1.4. Chọn sơ bộ kích thước tiết diên vách

• Kích thước vách được chọn và bố trí chịu được tải trọng công trình và đặc biệt chịu tải trọng ngang do gió, động đất…

- Yêu cầu về chiều dày vách δ >15cm và

- Chọn chiều dày vách δ = 25 cm để tham gia chịu lực ngang

Bảng tiết diện của các cấu kiện

2.2.LỰA CHỌN, LẬP SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CHO CÁC CẤU KIỆN CHỊU LỰC

2.2.1. Lựa chọn sơ đồ tính toán

Do hệ cột được bố trí tạo thành các ô vuông, nên chịu lực theo hai phương gần giốngnhau Sơ đồ tính hợp lý là tính theo hệ không gian gồm hệ khung sàn vách cứng Trong

đó trục khung theo phương đứng được lấy trùng trục cột, vách Trục khung theo phươngngang được lấy trùng trục dầm Trong trường hợp hai dầm cạnh nhau có chiều cao khácnhau thì trục khung được lấy trùng với trục dầm gây nguy hiểm hơn cho kết cấu, tức làlàm cho chiều dài tính toán của cột kề dưới lớn hơn Tương tự nếu cột thay đổi tiết diệnthì trục khung được lấy trùng với trục cột nào làm cho chiều dài tính toán của dầm lớnhơn

Trục của tường thường lệch so với trục của dầm và trục của dầm biên thường lệch sovới trục cột Tải trọng từ tường truyền xuống dầm sau đó truyền xuống cột ngoài thànhphần tải trọng tập trung đúng tâm còn gây ra thành phần mômen xoắn cho dầm vàmômen uốn cho cột Tuy nhiên do độ cứng của nút khung rất lớn nên có thể bỏ qua tácdụng của mômen lệch tâm lên dầm và xem ảnh hưởng chỉ là cục bộ lên cột

Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mãnh mẽ của máy tính điện tử, đã cónhững thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình.Khuynh hướng đặc thù hóa và đơn giản hóa các trường hợp riêng lẻ được thay thế bằngkhuynh hướng tổng quát hóa Đồng thời khối lượng tính toán số học không còn là một trởngại nữa Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có thể xéttới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trongkhông gian Việc tính toán kết cấu nhà cao tầng nên áp dụng những công nghệ mới để cóthể sử dụng mô hình không gian nhằm tăng mức độ chính xác và phản ánh sự làm việccủa công trình sát với thực tế hơn

2.2.2. Cơ sở tính toán kết cấu

Phần mềm tính toán kết cấu ETAB phiên bản 9.7.4

CHƯƠNG 3 : XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

3.1 CƠ SỞ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình căn cứ Tiêu chuẩn về tải

trọng và tác động 2737-1995:

- Tĩnh tải: Giải pháp kiến trúc đã lập, cấu tạo các lớp vật liệu

- Hoạt tải sử dụng dựa vào tiêu chuẩn

- Hoạt tải gió tính cho tải trọng gió tĩnh và gió động

-Tải trọng động đất

3.2 TRÌNH TỰ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

3.2.1. Tĩnh tải

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu như cột, dầm sàn và tải

trọng do tường, vách kính đặt trên công trình Khi xác định tĩnh tải, ta xác định

trọng lượng đơn vị để từ đó làm cơ sở phân tải sàn về các dầm theo diện phân tải

và độ cứng Tải trọng bản thân các phân tử vách, cột và dầm sẽ được phần mềm

tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân

Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn Trọng lượng phân bố

đều các lớp sàn cho trong bảng sau:

d.Tải trọng của tường dày 220mm:

Chú ý: Vì trên các tường thường bố trí hệ thống cửa chính và cửa số nên để dàngtrong tính toán ta nhân thêm hệ số giảm tải 0,7

2 lớp vữa trát xi măng mac 75 30 18 1,46 1.3 1,898

Tải trọng tường thu hồi cao 2,5m: gtc = 9,9 kN/m2; gtt = 10,9 kN/m2

Chú ý: Vì trên các tường bao ngoài thường bố trí hệ thống cửa chính và cửa số nên để

dàng trong tính toán ta nhân thêm hệ số giảm tải 0,7

f Tính tải của bể chứa.

-Tĩnh tải của nước: Sbe.hn.10 = 7,8.6,3.1,8.10 = 884,5(kN)

-Tĩnh tải của tấm che sàn bê tông: 1,1 7,8.6,3.0,18.25 = 243,2(kN).

-Tường gạch 220mm :1,1.(7,8.2+6,3.2).2.0,22.18=111,7(kN).

-Tĩnh tải tường trát 15mm: 1,1.( 7,8.2+6,3.2).2.0,015.18=16,8 (kN)

-Tổng tĩnh tải bể chứa nước: 1256,2 (kN)

=> Tải trọng bể chứa nước: qbc = 1256,2/47,88 = 26,24 (kN/m2)

Giá trị hoạt tải cho sàn từng sàn :

Phòng chức năng

Ptc(daN/m2) n

Ptt (daN/m2)

- Do đó khối lượng tính toán là : gthm = (550+1000).1,5 = 2325kg = 2325daN.

=> Tải trọng thang máy: qthm = 2325/(1,8.1,95) = 662,4 daN/m2

3.2.3. Tải trọng gió

+ Nội dung phần tính toán tải trọng gió bao gồm :

+ Tính toán thành phần động và tĩnh của tải trọng gió tác động lên mỗi khối caotầng

+ Phần tĩnh luôn kể đến với mọi công trình nhà cao tầng

+ Phần động được kể đến với nhà cao tầng cao trên 40 m

+ Nội dung phần tính toán tải trọng gió bao gồm :

+ Tính toán thành phần động và tĩnh của tải trọng gió tác động lên mỗi khối caotầng

+ Phần tĩnh luôn kể đến với mọi công trình nhà cao tầng

+ Phần động được kể đến với nhà cao tầng cao trên 40 m

+ Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió

+ Kích thước của công trình :

+ Chiều dài mặt đón gió

Sử dụng phân mềm tính toán kết cấu ETAB, phiên bản 9.7.4

Sơ đồ tính là hệ khung không gian gồm hệ khung - sàn - vách cứng Trong đó trụckhung theo phương đứng được lấy trùng tim tường.Trục khung theo phương ngang đượclấy trùng với cốt sàn tương ứng.Trục khung theo phương ngang được lấy trùng với mứccốt sàn tương ứng.Khi xét tác dụng của tải trọng gió và động đất thì sàn được coi là tuyệtđối cứng trong mặt phẳng của nó nên sàn được nhiệm vụ truyền tải trọng ngang vàokhung

Thực tế trục tường lệch so với trục cột.Tải trọng từ tường truyền xuống dầm sau

đó truyền xuống cột ngoài tải thành phần tải trọng tập trung đúng tâm còn gây ra

mômen xoắn cho dầm và mômen uốn cho cột.Tuy nhiên do độ cứng của nút khung rấtlớn nên có thể bỏ qua tác dụng của mômen lệch tâm lên dầm và xem ảnh hưởng chỉ làcục bộ

3.3.2. Chất tải vào sơ đồ tính

Sơ đồ làm việc bao gồm các phần tử Frame (thuộc cột và dầm), các phần tử Shell(thuộc sàn ,vách cứng ,lõi)

Tĩnh tải: Phần bê tông cốt thép của khung, sàn, vách ta chỉ cần khai báo kích thước ,các thông số về vật liệu như γ

,E …Phần vật liệu cấu tạo khác như các lớp cấu tạo sàn vàtrọng lượng tường đặt trực tiếp lên sàn được khai báo như các lớp cấu tạo sàn và trọnglượng tường trực tiếp đặt lên sàn được khai báo bổ sung dưới dạng tải phân bố đều trênShell.Tĩnh tải tải tường phân bố đều trên dầm ta chỉ khai báo dưới dạng tải phân bố đềutrên dâm từng tầng

Hoạt tải sàn, mái ta cũng khai báo dưới dạng lực phân bố đều trên shell

Tải trọng ngang do tải trọng ngang: Các lực được đặt vào tâm cứng của mỗi tầng.3.3.3. Kết quả tính và tổ hợp tải trọng

Do nhiệm vụ được giao là tính cốt thép khung trục 3 Kết quả tính nội lực phần tửkhung trục 3 của các trường hợp tải trọng Tĩnh Tải, Hoạt Tải, Gió X+, Gió X-,Gió Y+ ,Gió Y- , Động đất X, Động đất Y

Tổ hợp nội lực là một phép cộng có lựa chọn nhằm tìm ra những giá trị nội lực bất lợinhất để tính toán cốt thép hoặc kiểm tra khả năng chịu lực.Việc tổ hợp nội lực (Hoặc tổhợp tải trọng )được tiến hành theo các tiêu chuẩn thiết kế

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động qui định tổ hợp nhưsau:

+ Tổ hợp cơ bản 1: Gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do một trường hợp của hoạttải có lựa chọn

+ Tổ hợp cơ bản 2: Gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do ít nhất hai hoạt tải (có lựachọn trường hợp bất lợi nhất) trong đó nôi lực của hoạt tải được nhân với hệ số tổhợp 0,9

+ Tổ hợp đặc biệt: Gồm nội lực do tĩnh tải, nội lực do hoạt tải và nội lực do tải trọngđặc biệt Trong đó nội lực do hoạt tải được nhân với hệ số tổ hợp 0,3

Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét các trường hợp sau:

+ Mxmax ; Mytư; Ntư

+ Mymax ; Mxtư ; Ntư

+ Nmax ; Mxtư và Mytư

Cột khung không gian được bố trí cốt thép đối xứng do đó các giá trị Mxmax, Mymax lànhững mômen lớn nhất về giá trị tuyệt đối

Kết quả tổ hợp nội lực khung trục 3 được lập thành các biểu bảng:

Bảng tổ hợp nội lực dầm tầng 1-4

Bảng tổ hợp nội lực dầm tầng 5-8

Bảng tổ hợp nội lực dầm tầng 10-11

Bảng tổ hợp nội lực dầm tầng mái

Bảng tổ hợp nội lực cột tầng 1 (tầng hầm)

Bảng tổ hợp nội lực cột tầng 5

Bảng tổ hợp nội lực cột tầng 10

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN

4.1. THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH (TẦNG 3)

4.1.1. Sơ đồ tính

Quan niệm liên kết dầm với sàn trong bản kê 4 cạnh là:

+ Sàn liên kết với dầm khung biên thì xem đó là liên kết ngàm vì độ cứng của dầmrất lớn

+ Sàn liên kết với dầm giữa thì xem đó là liên kết ngàm

Mặt bằng chia sàn tầng điển hình

Bảng Thống kê nhịp tính toán, trạng thái làm việc và sơ đồ tính các ô sàn

S8 3,14 7,8 100 2,5 Bản kê 2 cạnh Khớp dẻo 2,92 7,58S11 3,15 8,1 100 2,6 Bản kê 2 cạnh Khớp dẻo 2,93 7,88S12 2,86 8,1 100 2,8 Bản kê 2 cạnh Khớp dẻo 2,64 7,88S13 3,14 8,1 100 2,6 Bản kê 2 cạnh Khớp dẻo 2,92 7,88Hành

lang S9 1,5 3,41 100 2,3 Bản kê 2 cạnh Khớp dẻo 1,28 3,19

S10 2,89 8,1 100 2,8 Bản kê 2 cạnh Khớp dẻo 2,67 7,88

Chức năng củasàn

Tên ô sàn

Tĩnh tải (Kg/m2)

Hoạt tải (Kg/m2)

Tổng TT+ HT(Kg/m2)Sàn nhà

Sànphòng ở

- Tính theo sơ đồ đàn hồi: áp dụng cho những ô sàn như sàn mái, sàn vệ sinh, sàncầu thang là những ô sàn không cho phép nứt, chịu tải trọng động lớn

- Cách tính sàn dựa theo tỷ số của cạnh dài và cạnh ngắn của ô bản:

+ Khi l2/l1 ≥ 2, bản làm việc theo một phương ⇒ tính toán như bản loại dầm có tiếtdiện (b x h) = 100 x 10(cm)

+ Khi l2/l1 < 2, bản làm việc theo 2 phương ⇒ tính bản theo sơ đồ bản kê 4 cạnh

a) Tính toán nôi lực ô bản tính theo sơ đồ khớp dẻo:

a.1.Tính toán cho ô sàn ngàm 4 cạnh có nhịp lớn nhất S2

*) Sơ đồ kết cấu ô sàn và sơ đồ tính của ô sàn

Nhịp tính toán của ô bản lấy bằng khoảng cách mép trong của các dầm mà ô bản kêlên

*) Xét tỷ số hai cạnh để xác định cách tính:

Ta có: l2 = 6( m); l1 = 4,8(m).⇒ l2/ l1 =6/4,8= 1,25 < 2 Vậy bản làm việc haiphương

*) Tính toán nôi lực ô bản theo sơ đồ khớp dẻo:

- Nhịp tính toán: vì bản làm việc theo sơ đồ khớp dẻo nên nhịp tính toán của bảnbằng khoảng cách giữa hai mép trong của dầm: