Luận văn tốt nghiệp môn thi công công trình

Luận văn tốt nghiệp môn thi công công trình

N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN PHầN 1 Lựa chọn kích thớc tiết diện 1.1 lựa chọn các giải pháp kết cấu chịu lực của công trình Công trình xây dựng muốn đạt hiệu quả kinh tế thì điều đầu tiên là phải lựa chọn cho nó một sơ đồ kết cấu hợp lý. Sơ đồ kết cấu này phải thỏa mãn đợc các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định cũng nh yêu cầu về tính kinh tế. Hiện nay để xây dựng nhà cao tầng, ngời ta thờng sử dụng các sơ đồ kết cấu sau: + Khung chịu lực. + Vách cứng chịu lực. + Hệ khung + vách kết hợp chịu lực. Đối với công trình xây dựng này, địa điểm xây dựng là khu vực Hà Nội, công trình có chiều cao là 12 tầng cho nên về cả phơng diện kinh tế và kỹ thuật ta chọn hệ kết cầu khung, vách, lõi cùng tham gia chịu lực. Hệ kết cấu khung, vách , lõi cứng cùng tham gia chịu lực thờng đợc sử dụng cho các nhà cao tầng có số tầng nhỏ hơn 25. Với số tầng nh vậy, sự kết hợp của kết cấu khung và kết cấu vách lõi cùng chịu lực tỏ ra rất hiệu quả cả về phơng diện kỹ thuật cũng nh phơng diện kinh tế. Công trình gồm 1 khối, hệ khung vách lõi cứng chịu lực đợc liên kết với nhau bằng các hệ dầm. Hệ khung (cột+ dầm) ngoài việc chịu phần lớn tải trọng đứng còn tham gia chịu tải trọng ngang. Lõi cứng đợc bố trí vào vị trí lõi thang máy và vách cứng đợc bố trí vào vị trí tờng chịu lực của công trình nhằm làm tăng độ cứng ngang cho công trình mà không ảnh hởng đến không gian kiến trúc cũng nh tính thẩm mỹ của công trình. 1.1.1. Cơ sở để tính toán kết cấu công trình. +a.Các tài liệu sử dụng trong tính toán SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN 1. Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. 2. TCXDVN 356:2005 Kết cấu bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế. 3. TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế. 4. TCVN 40-1987 Kết cấu xây dựng và nền nguyên tắc cơ bản về tính toán. 5. TCVN 5575-1991 Kết cấu tính toán thép. Tiêu chuẩn thiết kế. +b. Vật liệu dùng trong tính toán 1. Bê tông: _ Theo tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005. + Bê tông với chất kết dính là xi măng cùng với các cốt liệu đá, cát vàng và đợc tạo nên một cấu trúc đặc trắc. Với cấu trúc này, bê tông có khối lợng riêng ~ 2500 KG/m3. + Mác bê tông theo cờng độ chịu nén, tính theo đơn vị KG/cm2, bê tông đợc dỡng hộ cũng nh đợc thí nghiệm theo quy định và tiêu chuẩn của nớc Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam. bê tông dùng trong tính toán cho công trình là bêtông có cấp độ bền B25. _ Cờng độ của bê tông cấp độ bền B25: +Với trạng thái nén: Cờng độ tính toán về nén :145 KG/cm2. +Với trạng thái kéo: Cờng độ tính toán về kéo :10.5 KG/cm2. _ Môđun đàn hồi của bê tông: Đợc xác định theo điều kiện bê tông nặng, khô cứng trong điều kiện tự nhiên. Với cấp độ bền B25 thì Eb = 300000 KG/cm2. 2. Thép : Thép làm cốt thép cho cấu kiện bê tông cốt thép dùng loại thép sợi thông th- ờng theo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 1991. Cốt thép chịu lực cho các dầm, cột dùng nhóm AII, AIII, cốt thép đai, cốt thép giá, cốt thép cấu tạo và thép dùng cho bản sàn dùng nhóm AII. SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN Cờng độ của cốt thép cho trong bảng sau: Chủng loại Cốt thép Cờng độ tính toán (KG/cm2) AI AII AIII 2250 2800 3550 Môđun đàn hồi của cốt thép: E = 2,1.10 6 KG/cm2. 3. các loại vật liệu khác: - Gạch đặc M75 - Cát vàng sông Lô - Đá Kiện Khê (Hà Nam) hoặc Đồng Mỏ (Lạng Sơn). - Sơn che phủ màu xanh. - Bi tum chống thấm . Mọi loại vật liệu sử dụng đều phải qua thí nghiệm kiểm định để xác định cờng độ thực tế cũng nh các chỉ tiêu cơ lý khác và độ sạch. Khi đạt tiêu chuẩn thiết kế mới đợc đa vào sử dụng. 1.1.2. Hệ kết cấu chịu lực: 1. Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng: Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống theo một phơng, hai phơng hoặc liên kết lại thành hệ không gian gọi là lõi cứng. Loại kết cấu này có khả năng chịu lực ngang tốt nên thờng đợc sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng. Tuy nhiên, hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra không gian rộng, vả lại công trình khách sạn chỉ gồm có 12 tầng nên việc sử dụng hệ kết cấu này là không cần thiết. 2. Hệ kết cấu khung-giằng (khung và vách cứng): Hệ kết cấu khung-giằng đợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống vách cứng thờng đợc tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, là các khu vực có tờng liên tục nhiều tầng. Hệ thống khung đợc bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà. Hai hệ thống khung và vách đợc liên kết SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN với nhau qua hệ kết cấu sàn. Trong trờng hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn. Thờng trong hệ kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu đợc thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng.Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối u hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột, dầm, đáp ứng yêu cầu của kiến trúc. Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối u cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng đợc thiết kế cho vùng có động đất cấp 7. Kết luận: Qua xem xét đặc điểm các hệ kết cấu chịu lực trên áp dụng vào đặc điểm công trình và yêu cầu kiến trúc em chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình là hệ kết cấu khung-giằng với vách đợc bố trí là cầu thang máy và cầu thang bộ. 1.2. Phơng pháp tính toán hệ kết cấu: 1.2.1. Sơ đồ tính: Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá của công trình, đợc lập ra chủ yếu nhằm hiện thực hoá khả năng tính toán các kết cấu phức tạp. Nh vậy với cách tính thủ công, ngời thiết kế buộc phải dùng các sơ đồ tính toán đơn giản, chấp nhận việc chia cắt kết cấu thành các phần nhỏ hơn bằng cách bỏ qua các liên kết không gian. Đồng thời sự làm việc của vật liệu cũng đợc đơn giản hoá, cho rằng nó làm việc trong giai đoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke. Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phơng pháp tính toán công trình. Khuynh hớng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trờng hợp riêng lẻ đợc thay thế bằng khuynh hớng tổng quát hoá. Đồng thời khối lợng tính toán số học không còn là một trở ngại nữa. Các ph- ơng pháp mới có thể dùng các sơ 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. Với độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ án này sử dụng sơ đồ tính toán cha biến dạng (sơ đồ đàn hồi), hai chiều (phẳng). 1.2.2. Tải trọng: SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN Tải trọng đứng: Gồm trọng lợng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái. Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các tờng ngăn (dày 110mm), thiết bị, tờng nhà vệ sinh, thiết bị vệ sinh, đều qui về tải phân bố đều trên diện tích ô sàn. Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tờng bao trên dầm (220mm), coi phân bố đều trên dầm. Tải trọng ngang: Có tải trọng gió 1.2.3. Nội lực: Để xác định nội lực sử dụng chơng trình tính kết cấu SAP 9.0. Đây là một chơng trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay và đợc ứng dụng khá rộng rãi để tính toán KC công trình. Chơng trình này tính toán dựa trên cơ sở của phơng pháp phần tử hữu hạn, sơ đồ đàn hồi. Lấy kết quả nội lực với từng phơng án tải trọng. 1.3.Tính toán khung: Căn cứ vào giải pháp kiến trúc, và các bản vẽ kiến trúc ta thấy mặt bằng 2 ph- ơng của ngôi nhà hình chữ nhật và chiều dài là 28,8m, chiều rộng là 18m, do vậy ta đi tính toán kết cấu cho ngôi nhà theo khung phẳng làm việc theo 1 phơng. Khung đợc thể hiện chi tiết ở mặt bằng kết cấu. 1.4. Xác định kích thớc sơ bộ các cấu kiện: 1.4.1. Kích thớc Sàn: a. Chọn giải pháp kết cấu sàn: Để chọn giải pháp kết cấu sàn ta so sánh 2 trờng hợp sau: 1) Kết cấu sàn không dầm (sàn nấm) Hệ sàn nấm có chiều dày toàn bộ sàn nhỏ, làm tăng chiều cao sử dụng do đó dễ tạo không gian để bố trí các thiết bị dới sàn (thông gió, điện, nớc, phòng cháy và có trần che phủ), đồng thời dễ làm ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông khi thi công. Tuy nhiên giải pháp kết cấu sàn nấm là không phù hợp với công trình vì không đảm bảo tính kinh tế. SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN 2) Kết cấu sàn dầm Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng do đó chuyển vị ngang sẽ giảm. Khối lợng bê tông ít hơn dẫn đến khối lợng tham gia lao động giảm. Chiều cao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hởng nhiều đến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng. Tuy nhiên phơng án này phù hợp với công trình vì chiều cao thiết kế kiến trúc là tới 3,4 m. b. Lựa chọn kết cấu chịu lực chính Qua việc phân tích phơng án kết cấu chính ta nhận thấy sơ đồ khung - giằng là hợp lý nhất. Việc sử dụng kết cấu vách, lõi cùng chịu tải trọng đứng và ngang với khung sẽ làm tăng hiệu quả chịu lực của toàn bộ kết cấu, đồng thời sẽ đợc giảm đ- ợc tiết diện cột ở tầng dới của khung. Vậy ta chọn hệ kết cấu này. Qua so sánh phân tích phơng án kết cấu sàn, ta chọn kết cấu sàn dầm toàn khối. c. Sơ bộ xác định kích thớc sàn: Căn cứ vào mặt bằng công trình và mặt bằng kết cấu ta có các loại ô bản sau: Sàn tầng điển hình (Tầng 4-5) ô1(chữ nhật) : 5x4,8(m) Chọn chiều dày bản sàn theo công thức: h b = l. m D h b h min =6cm Trong đó: l là cạnh của ô bản m = 40ữ 45 cho bản kê bốn cạnh lấy m = 45, D = 0,8ữ 1,4 chọn phụ thuộc vào tải trọng tác dụng. Vì bản chịu tải không lớn lấy D = 0,9. Do có nhiều ô bản có kích thớc và tải trọng khác nhau dẫn đến có chiều dày bản sàn khác nhau, nhng để thuận tiện thi công cũng nh tính toán ta thống nhất chọn một chiều dày bản sàn. mh b 096,08,4 45 9,0 == Chọn h b = 10 (cm) SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN 1.4.2. Kích thớc dầm : Căn cứ vào điều kiện kiến trúc , bớc cột và công năng sử dụng của công trình mà chọn giải pháp dầm phù hợp. Với điều kiện kiến trúc tầng nhà cao 3,4m trong đó nhịp lớn nhất là 9,6 m với phơng án kết cấu BTCT thông thờng thì chọn kích thớc dầm hợp lý là điều quan trọng, cơ sở chọn tiết diện là từ các công thức giả thiết tính toán sơ bộ kích thớc. Từ căn cứ trên ta sơ bộ chọn kích thớc dầm nh sau: * Chọn dầm ngang: - Nhịp của dầm l d = 680 cm - Chọn sơ bộ h dc cml )7,5685( 12 1 8 1 ữ= ữ= ; Chọn h dc =70cm, b dc =30 cm * Chọn dầm dọc: - Nhịp của dầm l d = 960 cm - Chọn sơ bộ h dc cml )6496( 15 1 10 1 ữ= ữ= Chọn h dc = 80cm, b dc = 30 cm * Chọn dầm phụ: * Chọn dầm phụ dọc nhà không qua các cột: - Nhịp của dầm l d = 960 cm Chọn sơ bộ h dp cml )6496( 15 960 10 960 15 1 10 1 ữ=ữ= ữ= Chọn h dp = 60 cm, b dp = 30 cm * Nhịp của dầm phụ ngang nhà l d = 680 cm, và các dầm còn lại. Chọn sơ bộ h dp cml )3,4568( 15 680 10 680 15 1 10 1 ữ=ữ= ữ= Chọn h dp =60 cm, b dp = 30 cm Các dầm Lô gia còn lại lấy tuỳ vào nhịp của Lôgia. * Dầm đỡ bản thang ở cầu thang chọn kích thớc bxh =20x30 cm * Dầm đỡ tờng các khu vệ sinh ta chọn kích thớc bxh = 30x40 cm Các dầm còn lại đợc chọn kích thớc và cho trong bảng cấu kiện dầm và cột SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN 1.4.3. Kích thớc cột: Tiết diện của cột đợc chọn theo nguyên lý cấu tạo kết cấu bê tông cốt thép, cấu kiện chịu nén. - Diện tích tiết diện ngang của cột đợc xác định theo công thức: F b = ( ) Rn N .5.12.1 ữ - Trong đó : + 1.2 - 1.5: Hệ số dự trữ kể đến ảnh hởng của mômen + F b : Diện tích tiết diện ngang của cột + R n : Cờng độ chịu nén tính toán của bê tông + N: Lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột (xác định sơ bộ trị số N bằng cách dồn tải trọng trên diện tích chịu lực vào cột) Xem diện nhận tải cột ta sơ bộ chọn N = 450 tấn. F sb = 1300 450.3,1 = 0,45 m 2 . Ta chọn b c = 0,4 m h c = 0,75 m. Tất cả các cột biên lẫn cột giữa đều có tiết diện chữ nhật,tiết diện cột thay đổi theo chiều cao cho phù hợp với Kết cấu và Kinh tế: Vậy ta chọn sơ bộ kích thớc cột là: b c x h c = ( 40 x75 ) cm. giảm dần theo chiều cao nhà Khung đợc liên kết trực tiếp với sàn. 1.4 Kích thớc vách,lõi cứng: Bề dày tối thiểu của vách , lõi cứng thờng đợc lấy là 15cm , và không nhỏ hơn : cmmh t 1818,06,3 20 1 20 1 === . Tổng diện tích mặt cắt của vách và lõi có thể xác định theo công thức : F VL = f VL . F ST . Trong đó : F st : là diện tích sàn từng tầng . F ST = 26.1 x 47.7 - 2 x12.6 - 2 x 20.7 - 2 x7.395 - 4.5 x 4.1 = 1145.13 m 2 f VL = 0.015. SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN F VL = 0.015 x 1145.13 = 17.17m 2 Trong công trình này ta lấy bề dày của lõi và vách là : v = 30cm . Ta tính đợc tổng diện tích mặt cắt vách lõi là : F VL = 2 x [ 0.3 x ( 3 x 3 + 4.5 + 6.9 ) ] = 12.24 cm 2 . Tuy nhiên công trình có độ cao không lớn lắm cho nên việc chọn diện tích vách lõi theo công thức kinh nghiệm ở trên chỉ là để tham khảo . Trong trờng hợp này ta chọn bề dày vách lõi là 30cm để tiện cho công tác thi công khi mà cốt thép trong vách lõi thờng bố trí khá dày đặc , đồng thời thoả mãn điều kiện chiều dày tối thiểu là 19.5cm (đã tính ở trên). SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8 N TT NGHIP NGHNH XDDD&CN PHầN 2 Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 2-2 2.1 Xác định tải trọng đứng: Tải trọng đứng tác dụng lên công trình bao gồm tải trọng tĩnh (tĩnh tải) và tải trọng động (hoạt tải). 2.1.1. Tĩnh tải: B ng 1 : Tĩnh tải tác dụng lên sàn TT Cấu tạo các lớp qtc (Kg/m 2 ) n qtt (Kg/m 2 ) 1 Gạch lát Cêramic, 300x300mm 0,01x2200 22 1,1 24,2 2 Vữa lót = 25mm 0,025x1800 45 1,3 58,5 3 Bản BTCT dày 100mm 250 1,1 275 0,1x2500 4 Vữa trát trần =15mm 0,015x1800 27 1,3 35,1 Tổng tĩnh tải 344 407,8 B ng 2 :Tĩnh tải tác dụng lên sàn vệ sinh TT Cấu tạo các lớp q vs tc (Kg/m 2 ) n q vs tt (Kg/m 2 ) 1 Gạch chống trơn: 200x200x10 (mm) 0,01x2200 22 1,1 24,2 2 Lớp vữa lót chống thấm = 40mm 0,04x2000 80 1,1 88 3 Bản bê tông =100 mm (BTCT) 250 1,1 275 0,1x2500 4 Vữa trát trần:=15 mm 0,015x1800 27 1,3 35,1 5 Thiết bị vệ sinh 50 1,1 55 Tổng tĩnh tải 394 447,3 Bảng 3: Tính tĩnh tải mái SVTH: NGUYN TRNG DNG_MSSV: 615249_LP 49XD8