Thiết kế chung cư cao cấp an phú building

Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building Thiết kế chung cư cao cấp an phú building

3

LỜI CẢM ƠN

Đối với mỗi sinh viên ngành Xây dựng, luận văn tốt nghiệp chính là công việc kết thúc quá trình học tập ở trường đại học, đồng thời mở ra trước mắt mỗi người một hướng đi mới vào cuộc sống thực tế trong tương lai Thông qua quá trình làm luận văn đã tạo điều kiện để em tổng hợp, hệ thống lại những kiến thức đã được học, đồng thời thu thập bổ sung thêm những kiến thức mới mà mình còn thiếu sót, rèn luyện khả năng tính toán và giải quyết các vấn đề có thể phát sinh trong thực tế

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, do đó luận văn tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự chỉ dẫn của quý Thầy Cô để em cũng cố, hoàn hiện kiến thức của mình hơn

Cuối cùng, em xin chúc quý Thầy Cô thành công và luôn dồi dào sức khỏe để có thể tiếp tục sự nghiệp truyền đạt kiến thức cho thế hệ sau

Em xin chân thành cám ơn

TP.HCM, ngày 12 tháng 08 năm 2020

Sinh viên thực hiện

LÊ VẠN ĐẠT

Trong suốt khoảng thời gian thực hiện luận văn của

Nguyễn Trung Kiên

mình, em đã nhận được rất nhiều

sự chỉ dẫn, giúp đỡ tận tình của Thầy cùng với quý Thầy Cô trong bộ môn Xây dựng Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất của mình đến quý thầy cô Những kiến thức và kinh nghiệm mà các thầy cô đã truyền đạt cho

em là nền tảng, chìa khóa để em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

4

CAPSTONE PROJECT’S TASK

Name’s student : LÊ VẠN ĐẠT

Architectural Profile (provided by Advitor)

Soil Profile (provided by Advitor)

3 The contents of capstone project:

01 Thesis and 01 Appendix

14 drawing A1 (04 Architecture, 08 Structures, 02 Foundation)

Ho Chi Minh, August 12, 2020

5

MỤC LỤC

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 2

CAPSTONE PROJECT’S TASK 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 9

DANH MỤC HÌNH ẢNH 10

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 11

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 11

Mục đích xây dựng công trình 11

Vị trí công trình 12

Quy mô công trình 13

Vị trí giới hạn công trình 15

Công năng công trình 16

giải pháp kiến trúc 16

Giải pháp mặt bằng 16

Giải pháp mặt đứng & hình khối 17

Giải pháp giao thông công trình 17

GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC 17

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC 18

Hệ thống điện 18

Hệ thống cấp nước 18

Hệ thống thoát nước 19

Hệ thống thông gió 19

Hệ thống chiếu sáng 19

Hệ thống phòng cháy chữa cháy 19

Hệ thống chống sét 19

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 20

6

lỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN 20

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân 20

Lựa chọn giải pháp nền móng 23

giải pháp vật liệu 23

Các yêu cầu đối với vật liệu 23

Lớp bê tông bảo vệ 24

bố trí hệ kết cấu chịu lực 25

Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu 25

Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện 25

THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 27

tổng quan 27

tải trọng tác dụng lên sàn 27

Tĩnh tải 28

Hoạt tải 29

mô hình TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 30

tính toán_bố trí thép 30

Kết quả tính toán sàn 33

kiểm tra võng 34

THIẾT KẾ CẦU THANG 37

cấu tạo cầu thaNg điển hình 37

tải trọng 37

tính toán bản thang 39

Sơ đồ tính và nội lực 39

Tính toán cốt thép 39

THIẾT KẾ HỆ KHUNG 41

tổng quan 41

tính toán tải trọng ngang 41

7

Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió 41

Thành phần tĩnh của gió 42

Thành phần động của gió 46

Tổ hợp tải trọng gió 59

tính tải động đất 60

Tổng quan về động đất 60

Cơ sở lỹ thuyết tính toán: 61

Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động 62

Tính toán 65

tổ hợp các hệ quả của các thành phần động đất 70

tổ hợp tải trọng 71

kiểm tra chuyển vị đỉnh của công trình 73

kiểm tra dao động 74

tính toán dầm biên tầng điển hình 74

Tính toán cốt thép dọc 74

Tính toán cốt đai 76

Kết quả tính toán (tra bảng phụ phục) 78

Tính toán kháng chấn cho dầm 78

tính toán khung trục 4 81

Lý thuyết tính toán 81

Phương pháp giải quyết vùng biên chịu moment 81

Kết quả tính toán 85

Kiểm tra khả năng chịu lực của vách 85

THIẾT KẾ_TÍNH TOÁN MÓNG 88

giới thiệu chung 88

điều kiện địa chất công trình 89

đánh giá tính chất của đất nền 91

8

đánh giá điều kiện thủy văn 91

giải pháp móng sâu 92

Giới thiệu về cọc khoan nhồi 92

Cấu tạo cọc và đài cọc 93

Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi 94

Thiết kế móng M1

Thiết kế móng M2 104

Xác định số lượng cọc 113

Kiểm tra sự làm việc của nhóm cọc 114

Kiểm tra áp lực đất nền dưới tác dụng mũi cọc 114

Tính lún cho nhóm cọc 117

Kiểm tra xuyên thủng 118

Kiểm tra điều kiện tác dụng lên đầu cọc 118

Tính toán đài móng bằng safe 119

thiết kế móng lõi thang máy 121

Quan niệm tính toán 121

Xác định số lượng cọc 122

Kiểm tra sự làm việc của nhóm cọc 123

Kiểm tra điều kiện tác dụng lên đầu cọc 124

Kiểm tra áp lực đất nền dưới tác dụng mũi cọc 125

Tính lún cho nhóm cọc 127

Kiểm tra xuyên thủng 129

Thiết kế đài móng 129

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

9

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 – Bảng cao độ công trình 15

Bảng 2.1 – Bê tông 24

Bảng 2.2 – Cốt thép 24

Bảng 2.3 – Lớp bê tông bảo vệ 24

Bảng 3.1 – Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình 28

Bảng 3.2 – Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh 28

Bảng 3.3 – Hoạt tải phân bố trên sàn 29

Bảng 4.1 - Tải trọng tác dụng lên bản thang 38

Bảng 4.2 - Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ 38

Bảng 4.3 – Bảng tính toán thép bản thang 39

Bảng 5.1 - Đặc điểm công trình 42

Bảng 5.3 – Độ cao Gradient và hệ số mt 43

Bảng 5.4 – Bảng giá trị tải trọng gió theo phương X 44

Bảng 5.5 – Bảng giá trị tải trọng gió theo phương Y 45

Bảng 5.6 – Bảng thống kê chu kỳ và tần số dao động 52

Bảng 5.7 – Bảng thống kê số dẫn xuất 56

Bảng 5.8 – Bảng tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương ứng với dao động thứ nhất (Mode 3) 57

Bảng 5.9 - Bảng giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương Y ứng với dạng dao động thứ 1 (Mode 1) 58

Bảng 5.10 - Bảng tổng hợp giá trị tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình 59

Bảng 5.11 – Bảng chu kì, tần số của các dạng dao động 63

Bảng 5.12 – Giá trị tham số mô tả phản ứng đàn hồi theo phương ngang 65

Bảng 5.13 – Bảng phân tích phổ phản ứng 66

Bảng 5.14 – Các trường hợp tải trọng 71

Bảng 5.15 – Các trường hợp tổ hợp tải trọng có xét đến thành phần động của tải trọng gió và tải động đất theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương 72

Bảng 6.1- Chỉ tiêu cơ lí các lớp đất 90

Bảng 6.2- Hệ số tỉ lệ từng lớp đất 95

Bảng 6.3 - Kết quả xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc khoan nhồi 96 Bảng 6.4 – xác định thành phần kháng chấn của đất trên thành cọc 100

Bảng 6.5 - Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc 102

Bảng 6.6 - Tổng hợp sức chịu tải của cọc khoan nhồi 103

10

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 – Vị trí công trình được chụp từ Google Map 12

Hình 1.2 – Mặt đứng của công trình 13

Hình 1.3 – Mặt bằng tầng hầm 14

Hình 1.4 – Mặt bằng tầng trệt 14

Hình 1.5 – Mặt bằng tầng 2 đến tầng 15 15

Hình 3.1 – Các lớp cấu tạo sàn 28

Hình 3.2 – Mô hình sàn trong SAFE 31

Hình 3.3 – Chia dải trip theo phương X và Y 31

Hình 3.4 – Biểu đồ momen theo phương X 32

Hình 3.5 – Biểu đồ momen theo phương Y 32

Hình 3.6 – Độ võng của sãn theo tải ngắn hạn 35

Hình 3.7 – Độ võng của sàn theo tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn 36

Hình 4.1 - Mặt bằng kiến trúc cầu thang tầng điển hình 37

Hình 4.2 - Sơ đồ tính bản thang 39

Hình 4.3 - Biểu đồ Moment bản thang 39

Hình 5.1 – Các dạng dao động cơ bản 48

Hình 5.2– Mô hình công trình trong ETABS 48

Hình 5.3– Đồ thị xác định hệ số động lực I 54

Hình 5.5 – Giá trị thiết kế của khả năng chụi cắt trong dầm 79

Hình 5.6 – cốt théo ngang trong vùng tới hạn dầm 80

Hình 5.7 – Nội lực tác dụng lên vách lõi 81

Hình 5.8 – Sơ đồ tính vách 82

Hình 5.9 – Bố trí thép vách V25 86

Hình 6.1 – Địa chất công trình 89

Hình 6.2– Hình trụ HK1 89

Hình 6.3 - Biểu đồ xác định hệ số  100

Hình 6.4 - Biểu đồ xác định hệ số N’q theo Berezantzev (1961) 101

Hình 6.5 - Biểu đồ xác định hệ số  102

Hình 6.6 – Mặt bằng bố trí móng 103

Hình 6.9 - Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M1 118

Hình 6.13 – Cấu tạo lõi thang máy 121

Hình 6.14 – Mặt bằng bố trí móng M3 122

Hình 6.15 – Kết quả phản lực đầu cọc móng lõi thang 124

Hình 6.16 – Mặt cắt tháp xuyên thủng móng 129

Hình 6.17 - Phản lực đầu cọc xuất ra từ SAFE 130

Hình 6.18 – Moment theo phương X và phương Y 130

tế, để làm tốt mục tiêu đó, điều đầu tiên cần phải ngày càng cải thiện nhu cầu an sinh

và làm việc cho người dân Mà trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu cấp thiết hàng đầu

Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng

Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp

lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng,… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố, đồng thời cũng là cơ hội tạo nên nhiều việc làm cho người dân

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng

đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và

12

áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực

tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài…

Chính vì thế, công trình chung cư AN PHÚ Building được thiết kế và xây dựng

nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên Đây là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp… thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc, một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân

Vị trí công trình

Địa chỉ: Dương Văn An, An Phú, Quận 2, Tp.Hồ Chí Minh

Nằm tại Khu đô thị mới An Phú Quận 2,công trình ở vị trí thoáng và đẹp sẽ tạo điểm nhấn, đồng thời tạo nên sự hài hòa, hợp lý và hiện đại cho tổng thể quy hoạch khu dân cư

Công trình nằm trên trục đường giao thông nên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư

và giao thông ngoài công trình Đồng thời, hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực

đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không

có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công và bố trí tổng bình đồ

Hình 1.1 – Vị trí công trình được chụp từ Google Map

Chung cư AN PHÚ Building

(Ban hành kèm theo Thơng tư số: 10/2013/TT-BXD ngày 25/7/2013 của Bộ Xây dựng)

THƯỢNG MÁ I

TẦ NG 3 TẦ NG 4 TẦ NG 5 TẦ NG 6 TẦ NG 7 TẦ NG 8 TẦ NG 9 TẦ NG 10 TẦ NG 11 TẦ NG 12 TẦ NG 13 TẦ NG 14 TẦ NG 15

+22.200 +25.800 +29.400 +33.000 +36.600 +40.200 +43.800

+54.600 +58.200

8200 7800 7000 7800 8200

51000

Chiều cao công trình

Công trình có chiều cao 77.2m (tính từ cao độ ±0.000m, chưa kể tầng hầm)

Diện tích xây dựng

Diện tích xây dựng của công trình là: 71.2m x 31m = 2207.2m2

16

Vị trí giới hạn công trình

Hướng Đông: giáp với đường Dương Văn An

Hướng Tây: giáp với công trình dân dụng

Hướng Nam: giáp với công trình dân dụng

Hướng Bắc: giáp với đường Thái Thuận

Công năng công trình

Mặt bằng có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất như ở trên (2207.2 m2)

Tầng hầm nằm ở cốt cao độ -3.000m, được bố trí 2 ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm (độ dốc i=20% ) theo hướng đường Dương Văn An

Công năng công trình chính là cho thuê căn hộ nên tầng hầm diện tích phần lớn dùng cho việc để xe đi lại, bố trí các hộp gain hợp lý và tạo không gian thoáng nhất có thể cho tầng hầm Hệ thống cầu thang bộ và thang máy bố trí ngay vị trí vào tầng hầm làm cho người sử dụng có thể nhìn thấy ngay lúc vào phục vụ việc đi lại Đồng thời việc bố trí hệ thống PCCC cũng dễ dàng nhìn thấy

Tầng trệt và tầng 2 được coi như khu sinh hoạt chung của toàn khối nhà, được trang trí đẹp mắt với việc: cột ốp inox, bố trí dịch vụ ,cửa hàng và các công năng dịch vụ tiện ích đi kèm tạo khu sinh hoạt chung khối nhà Đặc biệt phòng quản lý cao ốc được

bố trí có thể nhìn thấy nếu có việc cần thiết Nói chung rất dễ hoạt động và quản lý khi bố trí các phòng như kiến trúc mặt bằng đã có

Tầng điển hình (tầng 3 đến tầng 19) đây là mặt bằng cho ta thấy rõ nhất các chức năng của khối nhà, ngoài khu vực vệ sinh và khu vực giao thông thì tất cả diện tích còn lại làm mặt bằng cho thuê căn hộ hoạt động Cùng với vị trí giáp đường cả 2 đầu của tòa nhà thì chức năng của tòa nhà có hiệu quả cao

Sử dụng, khai thác triết để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước Mái BTCT có lớp chống thấm và cách nhiệt Tường gạch, trát vữa, sơn nước, lớp chớp nhôm xi mờ Ống xối sử dụng Ф14, sơn màu tường Tầng trệt :

ốp đá granite mắt rồng, kết hợp kính phản quang 2 lớp màu xanh lá

Giải pháp hình khối

Hình dáng bên ngoài của công trình là một hình khối làm phù hợp với vị trí khu đất

2 bên đều có công trình dân dụng xung quanh (mặt tiền và mặt bên giáp đường)

Giải pháp giao thông công trình

Giao thông ngang trong công trình (mỗi tầng) là kết hợp giữa hệ thống các hành lang

và sảnh trong công trình thông suốt từ trên xuống

Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Mặt bằng có 1 thang bộ 2 vế làm nhiệm vụ vừa là lối đi chính vừa để thoát hiểm Thang máy bố trí 3 thang được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 25m để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố Căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC

Hệ kết cấu của công trình là hệ BTCT toàn khối

Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm

Cầu thang bằng BTCT toàn khối

18

Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép hoặc bể nước bằng inox được đặt trên tầng mái

Bể dùng để trữ nước, từ đó cấp nước cho việc sử dụng của toàn bộ các tầng và việc cứu hỏa

Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm

Phương án móng dùng phương án móng sâu

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC

Hệ thống điện

Công trình sử dụng điện được cung cấp 2 nguồn: lưới điện T.p Hồ Chí Minh và máy phát điện có công suất 150 kVA (kèm theo 1 máy biến áp tất cả được đặt dưới tầng hầm để tránh gây ra tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng đến sinh hoạt)

Toàn bộ đường dây điện đi ngầm (được tiến hành lắp đặt động thời với lúc thi công)

Hệ thống cấp điện chính được đi trong hộp kỹ thuật luồn trong gen điện và đặt ngầm trong tường và sàn, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt và tạo điều kiện dễ dàng khi cần sửa chữa

Ở mỗi tầng đều lắp đặt hệ thống điện an toàn: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A

80A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ) Mạng điện trong công trình được thiết kế với những tiêu chí như sau:

o An toàn : không đi qua khu vực ẩm ướt như khu vệ sinh

o Dể dàng sửa chữa khi có hư hỏng cũng như dể kiểm soát và cắt điện khi có sự

19

Các đường ống qua các tầng luôn được bọc trong các ren nước Hệ thống cấp nước

đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính luôn được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông và trên trần nhà

Hệ thống thoát nước

Nước mưa trên mái sẽ thoát theo các lỗ nước chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính =140 mm đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải được bố trí đường ống riêng Nước thải từ các buồng vệ sinh có riêng hệ thống dẫn để đưa nước vào bể xử lý nước thải sau đó mới đưa vào hệ thống nước thải chung

Hệ thống thông gió

Ở các tầng có cửa sổ thông thoáng tự nhiên Bên cạnh đó, các công trình còn có các khoảng trống thông tầng nhằm tạo sự thông thoáng thêm cho tòa nhà Hệ thống máy điều hòa được cung cấp cho tất cả các tầng Họng thông gió dọc cầu thang bộ, sảnh thang máy Sử dụng quạt hút để thoát hơi cho tất cả các khu vệ sinh và ống gen được dẫn lên mái

Hệ thống chiếu sáng

Các tầng đều được chiếu sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài và các giếng trời trong công trình Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể cung cấp ánh sáng đến những nơi cần thiết

Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống báo cháy được lắp đặt mỗi khu vực cho thuê Các bình cứu hỏa được trang

bị đầy đủ và được bố trí ở hành lang, cầu thang….theo sự hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy của thành phố Hồ Chí Minh

Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi, các sảnh… với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622-1995

Hệ thống chống sét

Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng tiêu yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46-84)

20

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

Giải pháp kết cấu theo phương đứng

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:

+ Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất

+ Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình

+ Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình

Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :

+ Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống

+ Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

+ 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

Mỗi loại kết cấu đều có những ưu điểm, nhược điểm riêng, phù hợp với từng công trình có quy mô và yêu cầu thiết kế khác nhau Do đó, việc lựa chọn giải pháp kết cấu phải được cân nhắc kỹ lưỡng, phù hợp với từng công trình cụ thể, đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật

Hệ kết cấu khung có ưu điểm là có khả năng tạo ra những không gian lớn, linh hoạt,

có sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, hệ kết cấu này có khả năng chịu tải trọng ngang kém (khi công trình có chiều cao lớn, hay nằm trong vùng có cấp động đất lớn) Hệ kết cấu này được sử dụng tốt cho công trình có chiều cao đến 20 tầng đối với công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 15 tầng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9

21

Hệ kết cấu khung – vách, khung – lõi chiếm ưu thế trong thiết kế nhà cao tầng do khả

năng chịu tải trong ngang khá tốt Tuy nhiên, hệ kết cấu này đòi hỏi tiêu tốn vật liệu

nhiều hơn và thi công phức tạp hơn đối với công trình sử dụng hệ khung

Hệ kết cấu ống tổ hợp thích hợp cho công trình siêu cao tầng do khả năng làm việc

đồng đều của kết cấu và chống chịu tải trọng ngang rất lớn

Tuỳ thuộc vào yêu cầu kiến trúc, quy mô công trình, tính khả thi và khả năng đảm

bảo ổn định của công trình mà có lựa chọn phù hợp cho hệ kết cấu chịu lực theo

phương đứng

Lựa chọn kết cấu cho công trình

Căn cứ vào quy mô công trình ( 19 lầu nổi + 1 hầm), sinh viên sử dụng hệ chịu lực

khung-vách lõi (khung chịu tải trọng đứng và vách lõi vừa chịu tải trọng đứng vừa

chịu tải trọng ngang cũng như các tác động khác đồng thời làm tăng độ cứng của công

trình) làm hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

Dưới tác dụng của tải trọng ngang (tải trọng đặc trưng cho nhà cao tầng) khung

chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên là nhỏ, của các

tầng dưới lớn hơn Trong khi đó lõi chịu uốn là chủ yếu tức là chuyển vị tương

đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới Điều này khiến cho chuyển vị

của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau

Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính

kinh tế của công trình Theo thống kê thì khối lượng bê tông sàn có thể chiếm

30 – 40 % khối lượng bê tông của công trình và trọng lượng bê tông sàn trở thành

một loại tải trọng tĩnh chính Công trình càng cao tải trọng này tích lũy xuống các cột

tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột, tăng tải trọng ngang do động

đất Vì vậy cần ưu tiên giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng

Các loại kết cấu sàn được sử dụng rộng rãi hiện nay được trình bày như bên

dưới

Hệ sàn sườn: Cấu tạo gồm hệ dầm và bản sàn

22

Ưu điểm: 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 Không tiết kiệm không gian sử dụng

Sàn không dầm: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được

không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng tương đối đơn giản

Nhược điểm: Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành

khung do đó độ cứng nhỏ hơn so với phương án sàn dầm, vì vậy khả năng chịu lực theo phương ngang của phương án này kém hơn so với phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột và vách chịu Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó khối lượng sàn tăng

Sàn không dầm ứng lực trước

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước

Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí do giảm chiều dày sàn và chiều cao tầng, cho phép sử

dụng với các công trình có nhịp lớn và linh động trong việc bố trí mặt bằng kiến trúc Giảm thời gian xây dựng do tháo dỡ ván khuôn sớm, dễ dàng lắp đặt các hệ thống kỹ thuật

Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng

Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:

Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, bố trí dầm trực giao

23

Lựa chọn giải pháp nền móng

Phần móng nhà cao tầng phải chịu lực nén lớn, bên cạnh đó tải trọng động đất còn tạo ra lực xô ngang lớn cho công trình, vì thế các giải pháp đề xuất cho phần móng gồm:

Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc Barret, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng cọc ly tâm ứng suất trước

Móng nông: móng băng 1 phương, móng băng 2 phương, móng bè…

Các phương án móng cần phải được cân nhắc lựa chọn tuỳ thuộc tải trọng công trình, điều kiện thi công, chất lượng của từng phương án và điều kiện địa chất thuỷ văn của từng khu vực

Do đó, đồ án sinh viên lựa chọn móng sâu với phương án là móng cọc khoan nhồi

GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

Các yêu cầu đối với vật liệu

+ Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng 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 có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình

+ Vật liệu có giá thành hợp lý

Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác được sử dụng như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao

 Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép

2 Vữa xi măng; cát B5C Vữa xi măng xây, tô trát tường nhà

d> 10mm

Lớp bê tông bảo vệ 2

Đối với cốt thép dọc chịu lực lấy như sau:

Bảng 2.3 – Lớp bê tông bảo vệ

Cấu kiện Chiều dày bảo vệ

25

BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC

Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu

Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau:

Đơn giản, rõ ràng Nguyên tắc này đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy

kiểm soát được Thông thường kết cấu thuần khung sẽ có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn

so với hệ kết cấu vách và khung vách….là loại kết cấu nhạy cảm với biến dạng

Truyền lực theo con đường ngắn nhất Nguyên tắc này đảm bảo cho kết cấu làm

việc hợp lý, kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép cần ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, tránh những kết cấu treo chịu kéo, tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc

Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ kết cấu

Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện

Giải pháp kết cấu ngang

 Sơ bộ chiều dày sàn

Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức sau:3

Vì các ô sàn có chiều dày sàn bằng nhau nên chọn ô sàn có kích thước lớn nhất (5x5m)

để chọn sơ bộ tiết diện:

26

Chiều dày sàn chọn sơ bộ : h s =120 (mm)

 Sơ bộ chọn tiết diện dầm khung 4

Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm (sơ bộ theo 2 điều kiện:độ võng và điều kiện độ bền) sau:

Kích thước tiết dầm được xác định sơ bộ thông qua nhịp dầm (dựa theo công thức kinh nghiệm) sao cho đảm bảo thông thủy cần thiết trong chiều cao tầng, đủ khả năng chịu lực

 Sơ bộ chọn tiết diện vách và lõi thang máy

Theo TCVN 198 – 1997 [1], kết cấu vách quy định như sau:

- Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không

đổi trên toàn bộ chiều cao của nó

- Các lỗ (cửa) trên các vách không được làm ảnh hưởng đáng kể đến sự làm việc chịu tải cuả vách và phải có biện pháp cấu tạo tăng cường cho vùng xung quanh lỗ Độ dày của thành vách (b) chọn không nhỏ hơn 150 mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

kỹ thuật, người kỹ sư cần phải cân nhắc chọn lựa kết cấu sàn cho hợp lý

Để đảm bảo các yêu cầu như trên, kết cấu sàn sườn bê tông toàn khối là phương án hợp

lý được chọn cho công trình này, với chiều cao tầng thấp, để tạo không gian chọn phương

án kết cấu là sàn phẳng Các phần tính toán sàn tầng điển hình như sau:

- Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện

5 Tra bảng 13, 17, 21, [4]

28

Tĩnh tải

Tĩnh tải tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng bản thân bản BTCT, trọng lượng các lớp

hoàn thiện, đường ống thiết bị và trọng lượng tường xây trên sàn

Hình 3.1 – Các lớp cấu tạo sàn

Bảng 3.1 – Tải trọng các lớp hoàn thiện sàn tầng điển hình

Trọng lượng riêng

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ

số vượt tải

Tĩnh tải tính toán (kN/m3) (mm) (kN/m2) (kN/m2)

29

 Tải trọng thường xuyên do tường xây

2 tuongtt

Bảng 3.3 – Hoạt tải phân bố trên sàn

(kN/m2)

Hệ số vượt tải

Tải tính toán (kN/m2)

1 Phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn,

phòng tắm, phòng vệ sinh, bếp 1.5 1.3 1.95

4 Ga ra ô tô, trung tâm thương mại 3 1.2 6

6 Theo điều 4.3.1, bảng 3, [2]

STT Vật liệu

Trọng lượng riêng

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ

số vượt tải

Tĩnh tải tính toán (kN/m3) (mm) (kN/m2) (kN/m2)

30

5 Mái bằng bằng bê tông cốt thép 0.75 1.3 0.975

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để tính toán Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y, phân tích lấy nội lực sàn theo dải

Các bước tính toán trong SAFE

+ Chọn tiết diện sơ bộ dầm:

31

Hình 3.2 – Mô hình sàn trong SAFE

Hình 3.3 – Chia dải trip theo phương X và Y

32

Hình 3.4 – Biểu đồ momen theo phương X

Hình 3.5 – Biểu đồ momen theo phương Y

s 0

34

KIỂM TRA VÕNG 8

Khi tính toán võng cho các cấu kiện chịu uốn (sàn) các công trình cần chú ý:

Tổ hợp tải trọng theo TTGH II (tải trọng tiêu chuẩn)

Sự xuất hiện của vết nứt trong bêtông khi chịu lực sẽ làm giảm độ cứng của tiết diện và làm tăng độ võng cho cấu kiện

Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ do biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f được xác định theo công thức như: f = f1 – f2 + f3

Sh3-2

cho ngắn hạn (Shortterm) và Lt1; Lt2; Lt3 cho dài hạn (Longterm)

35

Nonlinear Case Sh2

End of Nonlinear Case Lt1

at End of Nonlinear Case Lt2

=

Sh3-2 và f3 = Lt3

Lưu ý: Tải trọng gán vào mô hình phải là tải trọng tiêu chuẩn

Hình 3.6 – Độ võng của sàn theo tải ngắn hạn

 Độ võng dài hạn: 9.82 mm < 1 L 1 10000 33.33mm

36

Hình 3.7 – Độ võng của sàn theo tải trọng thường xuyên và tải trọng dài hạn

 Độ võng dài hạn: 23.98 mm < 1 L 1 10000 40mm

37

THIẾT KẾ CẦU THANG

CẤU TẠO CẦU THANG ĐIỂN HÌNH

Hình 4.1 - Mặt bằng kiến trúc cầu thang tầng điển hình

Cầu thang tầng điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản

Mỗi vế gồm 12 bậc thang với kích thước: h = 15 cm; b = 30 cm

Góc nghiêng của cầu thang: h

(350 150) 10 cos(27 )

14.85mm300

9 Theo 1.4.2, [18]

38

Lớp bậc thang:

0 b

Chiều dày tương đương (mm)

ɣ (kN/m 3 )

HSVT

n

Tải tính toán (kN/m 2 )

Nếu cộng thêm tải trọng tay vịn thì lấy như sau:Sắt + gỗ lấy 0.3 kN/m

Do đó tải trọng phân bố trên 1m bể rộng bản thang : q      g p  1 10.75kN / m

Bảng 4.2 - Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

Tải

trọng Vật liệu

Chiều dày (mm)

ɣ (kN/m 3 )

HS độ tin cậy

g

Tải tính toán (kN/m 2 )

39

TÍNH TOÁN BẢN THANG

Sơ đồ tính và nội lực

Vì cầu thang có 2 vế giống nhau nên ta tính từng vế

-Vế 1:

Xét bản thang liên kết vào vách là liên kết ngàm:

`

Hình 4.2 - Sơ đồ tính bản thang

Hình 4.3 - Biểu đồ Moment bản thang

trái 7.37 0.029 0.029 1.58 10 200 3.93 0.12 0.30 Nhịp bản

ngiêng 27.74 0.107 0.114 6.2 14 200 7.70 0.48 0.59 Đoạn gãy

Gối phải 42.86 0.166 0.182 9.94 14 130 11.84 0.76 0.91

Việc tính toán sẽ được thực hiện theo các bước sau đây:

- Bước 1: Chọn sơ bộ kích thước

- Bước 2: Tính toán tải trọng

- Bước 3: Tổ hợp tải trọng

- Bước 4: Tính toán nội lực bằng phần mềm ETABS

- Bước 5: Tính toán thép cho khung trục 4 và khung trục B

Sơ bộ kích thước: lựa chọn kích thước như Mục 2.3.2 CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG NGANG

Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió 10

Tải trọng ngang được tính toán trong công trình là tải trọng gió

10 Theo mục 2, [2]

trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737:1995 [2]

Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

Thành phần động tải trọng gió tác động lên công trình là lực do xung của vận tốc gió

và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió bao gồm: Xác định thành phần động của tải trọng gió và phản ứng của công trình do thành phần động của tải trọng gió gây ra ứng với từng dạng dao động

Công trình có chiều cao > 40m thì khi tính phải kể đến thành phần động của tải trọng gió.11

Công trình đồ án sinh viên với chiều cao tổng cộng tính từ cao độ +0.000m là 77.2m nên cần xét đến yếu tố thành phần gió động của gió

Thành phần tĩnh của gió

Bảng 5.1 - Đặc điểm công trình

11 Theo mục 1.2, [3]